JP4863295B2

JP4863295B2 - 電子機器、携帯端末、温度制御方法、温度制御プログラムおよびプログラム記録媒体

Info

Publication number: JP4863295B2
Application number: JP2007153511A
Authority: JP
Inventors: 政嗣小林
Original assignee: NEC Infrontia Corp
Current assignee: NEC Platforms Ltd
Priority date: 2007-06-11
Filing date: 2007-06-11
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2027-06-11
Also published as: JP2008306082A

Description

本発明は、電子機器、携帯端末、温度制御方法、温度制御プログラムおよびプログラム記録媒体に関する。

携帯電話等の電子機器に採用される無線回路の主要特性に大きく関係するパワーアンプ等の特性は、温度に対して大きな依存性があり、このため、従来、温度による特性変化をソフトウェア的に補正するために補正値を細かく設定する方策が採られている。

しかし、温度に対して細かく補正値を設けることは、評価工数の増大、生産工場における検査工数の増大、補正方法の煩雑化を招いてしまっている。したがって、温度変化によるパワーアンプ等の特性変化を少なくすることが抜本的な対策として必要になる。

このため、特許文献１の特開２００３−２９８２６５号公報「放熱板および放熱板取り付け方法」や特許文献２の特開平１０−１５４８８８号公報「電子装置の冷却構造」にも記載されているように、従来技術として、パワーアンプモジュールやプラグインパッケージのような発熱部に放熱板やヒートシンクを取り付けて、パワーアンプモジュールやプラグインパッケージから発せられる熱を強制的に放熱させて、温度を低下させるようにし、高温時の安全性や各素子の動作特性の確保を図るようにしている。
特開２００３−２９８２６５号公報（第２頁）特開平１０−１５４８８８号公報（第３頁）

しかしながら、従来の技術は、高温時については、電子機器の安全性等の観点から、放熱板により放熱することが実施されているものの、低温時についての配慮はなされていない。低温時にあっては、電子機器の安全性等の観点から見ると、放熱は不要ではあるが、電子機器の各構成素子の動作に関する温度特性の観点からは、逆に、温度を上昇させて、できる限り、常温に近づけることが望ましい。

つまり、低温時には、放熱板を使ってさらなる放熱動作を実施させずに、むしろ、放熱板の放熱動作を無効にして、発熱素子による自己発熱を利用して、電子機器の各構成素子の周囲温度を上昇させて、正常動作が保証される常温近辺の温度を維持することが望ましい。

電子機器、特に、携帯電話等の無線特性に大きく関係するパワーアンプの場合は、温度に依存する特性を有しており、低温時および高温時の双方について、動作特性の補正を行う必要がある。このため、従来より、発熱量が大きいパワーアンプに対してヒートシンク等の熱拡散素子を固定的に取り付けて、熱を拡散させることによって、高温時における温度上昇を抑える方式が採用されているものの、低温時においては、パワーアンプに熱拡散素子が固定して取り付けられているため、逆に、温度上昇が抑えられてしまい、低温状態が持続してしまう結果を招いており、低温補正を別途施すことが必要となってしまっている。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、高温時には、放熱板（つまり温度拡散素子）により、パワーアンプやパッケージ等の発熱部位に対する効果的な放熱動作を行い、低温時には、放熱板（つまり温度拡散素子）の放熱動作がパワーアンプやパッケージ等の発熱部位には作用しないような機構を設け、逆に、自己発熱により、温度を上昇させて、パワーアンプやパッケージ等を常温に近づけることによって、低温補正を改めて行うことを不要とする電子機器、携帯端末、温度制御方法、温度制御プログラムおよびプログラム記録媒体を提供することを、その目的としている。

前述の課題を解決するため、本発明による電子機器、携帯端末、温度制御方法、温度制御プログラムおよびプログラム記録媒体は、次のような特徴的な構成を採用している。

（１）発熱部位を形成する回路部品に貼付された放熱シートと接触する放熱板を介して、前記回路部品が発熱した熱を熱伝導によって放熱する機構を備えた電子機器において、前記回路部品の近傍に、電流を流すことにより磁力を発生させる電磁石を備え、かつ、前記放熱板の少なくとも一部が、前記電磁石の磁力に感応する金属部材により形成され、前記電磁石の磁力の有無により、前記放熱板が、前記放熱シートに接触するかまたは前記放熱シートから離れるかのいずれかの状態になる機構を備えており、前記回路部品の温度があらかじめ定めた下限閾値以下の低温になった場合に、前記電磁石の磁力を停止し、前記放熱板を前記放熱シートから離脱させて、前記放熱板と前記放熱シートとの間に空気層を形成することにより、前記回路部品の放熱動作を抑止して、前記回路部品の自己発熱により温度を上昇させることを可能とする、電子機器。
（２）前記回路部品の温度があらかじめ定めた上限閾値以上の高温になった場合に、前記電磁石に電流を流し、該電磁石の磁力により、前記放熱板を前記放熱シートに接触させることにより、前記回路部品の発熱を放熱することを特徴とする（１）に記載の電子機器。
（３）発熱部位を形成する回路部品に貼付された放熱シートと接触する放熱板を介して、前記回路部品が発熱した熱を熱伝導によって放熱する機構を備えた電子機器において、前記回路部品の近傍に、電流を流すことにより磁力を発生させる電磁石を備え、かつ、前記放熱板の少なくとも一部が、前記電磁石の磁力に感応する金属部材により形成され、前記電磁石の磁力の有無により、前記放熱板が、前記放熱シートに接触するかまたは前記放熱シートから離れるかのいずれかの状態になる機構を備えており、前記電子機器は、前記回路部品に対して電力線を介して電力を供給する電源部を更に備え、前記電磁石は前記電力線に挿入されており、前記電源部から前記回路部品に対する電力の供給が停止すると、前記電磁石の磁力が停止し、前記放熱板を前記放熱シートから離脱させて、前記放熱板と前記放熱シートとの間に空気層を形成することにより、前記回路部品の放熱動作を抑止し、前記電源部から前記回路部品に対する電力の供給が開始すると、前記電磁力に磁力が発生し、前記放熱板を前記放熱シートに接触させて、前記回路部品の発熱を放熱する、電子機器。
（４）（１）〜（３）のいずれかに記載の電子機器が、携帯性を有する端末機器であることを特徴とする携帯端末。
（５）前記端末機器に内蔵する温度センサにより、前記回路部品の温度を検出することを特徴とする（４）に記載の携帯端末。
（６）発熱部位を形成する回路部品に貼付された放熱シートと接触する放熱板を介して、前記回路部品が発熱した熱を熱伝導によって放熱する電子機器の温度制御方法であって、前記回路部品の近傍に配置した電磁石の磁力の有無により、前記放熱板が、前記放熱シートに接触するかまたは前記放熱シートから離れるかのいずれかの状態になり、前記回路部品の温度があらかじめ定めた下限閾値以下の低温になった場合に、前記電磁石の磁力を停止し、前記放熱板を前記放熱シートから離脱させて、前記放熱板と前記放熱シートとの間に空気層を形成することにより、前記回路部品の放熱動作を抑止して、前記回路部品の自己発熱により温度を上昇させることを可能とすることを特徴とする温度制御方法。
（７）前記回路部品の温度があらかじめ定めた上限閾値以上の高温になった場合に、前記電磁石に電流を流し、該電磁石の磁力により、前記放熱板を前記放熱シートに接触させることにより、前記回路部品の発熱を放熱することを特徴とする（６）に記載の温度制御方法。
（８）（６）又は（７）に記載の温度制御方法を、コンピュータにより実行可能なプログラムとして実施していることを特徴とする温度制御プログラム。
（９）（８）に記載の温度制御プログラムを、コンピュータにより読み取り可能な記録媒体に格納していることを特徴とするプログラム記録媒体。

本発明の電子機器、携帯端末、温度制御方法、温度制御プログラムおよびプログラム記録媒体によれば、高温では、温度を低下させ、低温では、逆に温度が上がり易い機構を提供することにより、温度変化によって動作特性の変化が発生し易い素子についても、周囲温度の大きな変化を防止することによって、動作特性の変化を抑制するという効果を奏することができる。

以下、本発明による電子機器、携帯端末、温度制御方法、温度制御プログラムおよびプログラム記録媒体の好適な実施例について添付図を参照して説明する。なお、以下の説明においては、本発明による電子機器特に携帯端末における温度制御方法について説明するが、かかる温度制御方法をコンピュータにより実行可能な温度制御プログラムとして実施するようにしても良いし、あるいは、温度制御プログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録するようにしても良いことは言うまでもない。

（本発明の特徴）
本発明の実施例の説明に先立って、本発明の特徴についてまず説明する。本発明は、電子機器例えば携帯端末において、パワーアンプやパッケージ等の温度特性に起因する動作特性のばらつきを改善するために、高温時には、放熱板（つまり温度拡散素子）の放熱動作により、発熱した熱を拡散させて、温度を低下させ、低温時には、放熱板（つまり温度拡散素子）の放熱動作を停止させて、パワーアンプやパッケージ等の発熱部位の各素子の自己発熱を利用して、逆に温度を上げる機構を備えることにより、パワーアンプやパッケージ等の温度を常温に近づけ、温度変化によって動作特性に変化が生じるパワーアンプやパッケージ等の動作特性を一定の安定した動作に維持させることにより、結果として、電子機器例えば携帯端末の構成素子の動作特性に関する変化の改善を図ることを可能としている。

（実施例の構成）
図１は、本発明による電子機器の内部構成の一例を示す断面図であり、発熱素子であり、かつ、動作特性に温度への依存性があるパワーアンプの周辺構成を中心にして表したものである。なお、以下の説明においては、発熱素子としてパワーアンプ２０を取り上げて説明するが、本発明は、かかるパワーアンプ２０のみに限るものではなく、発熱部位を形成する各種回路部材（例えば、中央演算処理ＩＣ（ＣＰＵ）単体や、発熱性を有する回路素子を実装するパッケージなど）に対しても全く同様に適用可能とするものである。

パワーアンプ２０は、携帯端末等においては、無線信号を送信するための主要構成部品であり、動作時には発熱する部品でもある。また、本部品は温度に依存する特性を有している。ＰＣＢ１０は、パワーアンプ２０が半田等によって所定の回路パターンの位置に接続するための基板（パッケージ）を意味している。

放熱シート３０は、パワーアンプ２０の上に貼り付けられ、クッション性がある性能を有しており、高温時にパワーアンプ２０からの熱を金属放熱板４０側に放熱させる役割を有すると同時に、クッション性を有して構成することにより、パワーアンプ２０への物理的ストレスを拡散する役割も有している。

金属放熱板４０は、高温時に放熱シート３０と接触し、熱伝導により熱を拡散させる役割を有する温度拡散素子を形成するものである。また、金属放熱板４０は、ばね性を有していて、通常は、天板５０側に引っ張られる張力が加わった状態にあるものである。なお、金属放熱板４０は、放熱シート３０が貼付されているパワーアンプ２０側へ磁力により引き寄せられる性質を有する金属としている。ただし、金属放熱板４０として磁力によって引き寄せられる性質の弱い部材からなっていても良く、かかる場合には、電磁石６０の対面に位置する金属放熱板４０の部位には、磁力により引き寄せられる性質を有する金属を貼り付けた構成とすれば良い。

天板５０は、シールドケースや筐体等に該当し、金属放熱板４０が取り付けられる。電磁石６０は、パワーアンプ２０の近傍に配置されており、電流を流すことにより、磁力が生じる部品であり、磁力が発生しているときに限り、金属放熱板４０をパワーアンプ２０側に引き寄せる役割を有している。なお、電磁石６０の動作制御については、通常、携帯端末等において、無線回路の一部として備えられている温度センサからの温度情報を基にして、各種の制御を司る中央演算処理ＩＣ（ＣＰＵ）が実施することになる。

図１のような構成の電子機器例えば携帯端末においては、携帯端末等における無線特性に大きく関係するデバイスであるパワーアンプ２０について、高温時には、電磁石６０をＯＮさせて、金属放熱板４０をパワーアンプ２０上に貼付されている放熱シート３０に接触させることにより、パワーアンプ２０からの発熱を放熱シート３０、金属放熱板４０を介して、拡散させ、一方、低温時には、電磁石６０をＯＦＦさせて、金属放熱板４０を天板５０側にばね力により引っ張り上げて、金属放熱板４０と放熱シート３０との間に、熱伝導率が低い空気層を形成させることにより、パワーアンプ２０の自己発熱を利用して温度を上げさせ、常温に近い周囲温度に近づけるという機構を構成している。

つまり、前述した従来の電子機器においては、高温時には、熱拡散を行うことを可能とするために、常に、パワーアンプにヒートシンク等の熱拡散素子が取り付けられた状態にされているが、本発明による図１のような電子機器の機構においては、高温時には、電磁石６０がＯＮして、その磁力により、金属放熱板４０が放熱シート３０と接触し、パワーアンプ２０の熱拡散を行うが、低温時には、電磁石６０はＯＦＦされ、金属放熱板４０は、ばね性により天板５０側に引っ張られることにより、放熱シート３０と金属放熱板４０との間に間隙が生じて、該間隙に、熱伝導率が低い空気が入り込み、パワーアンプ２０の熱拡散は抑えられ、自己発熱によって、パワーアンプ２０の温度を常温に近づけ、温度特性を改善する。

（実施例の動作の説明）
次に、図１の電子機器の高温時、低温時の動作について図２、図３を用いてさらに説明する。図２は、図１の電子機器の高温時の動作を説明するための説明図であり、図３は、図１の電子機器の低温時の動作を説明するための説明図である。

電子機器の内部に備えられていて、電子機器全体の動作を制御する中央演算処理ＩＣ（ＣＰＵ）が、温度センサ（通常、電子機器には、発熱に対する安全性や特性補正のために、温度センサが実装されている）により測定された温度があらかじめ定めた上限閾値以上の高温であると判断した場合、発熱部品のパワーアンプ２０の近傍に配置されている、電磁石６０に電流を流すような制御が施され、電磁石６０の磁力を発生させる。

電磁石６０がＯＮして発生した磁力により、金属放熱板４０が、パワーアンプ２０側に引寄せられ（図２の下方向に引き寄せられ）、パワーアンプ２０上部に貼付された放熱シート３０と接触する。この結果、パワーアンプ２０の熱は、図２に矢印で示すような経路で、放熱シート３０、金属放熱板４０を介して放熱され、パワーアンプ２０等の構成素子の温度を下げることになる。

また、あらかじめ定めた下限閾値以下の低温時には、図３に示すように、中央演算処理ＩＣ（ＣＰＵ）は、電磁石６０に電流を流さないＯＦＦ制御を行うことにより、電磁石６０の磁力が発生しなくなる。この時、金属放熱板４０は、自身が有しているばね性によって、天板５０側に引っ張られている（図３の上方向に引っ張られている）構造としているため、放熱シート３０から離れ、パワーアンプ２０上の放熱シート３０と金属放熱板４０との間には隙間が生じる。該隙間に形成される空気層は、金属に比べて、熱伝導性が低く、断熱層となるため、パワーアンプ２０の放熱作用は低下する。この結果、低温時には、パワーアンプ２０は、自己発熱によって温度が上昇し、結果として、常温状態に近づくことになる。

かくのごとく、従来技術においては、高温状態で、放熱板（つまり温度拡散素子）により温度を下げることにのみ着目しているが、本発明では、高温状態では、放熱により温度を低下させる機構と、低温状態では、逆に、温度を上昇させ易い機構との、双方の機構を備えることによって、温度により、動作特性が変化し易い素子を、高温では温度を下げ、低温では温度が上げるようにし、周囲温度による特性変化を抑えることを可能としている。

図１に示す電子機器として、例えば、携帯端末であった場合、該携帯端末の電源部から電磁石６０を介して携帯端末の電源入力部へ接続する構成とすることによって、当該携帯端末が送信状態に移行する場合には、電源部から電磁石６０を介して携帯端末の電源入力部へ電力が供給される際に、同時に、電磁石６０にも電力が供給されることになり、電磁石６０はＯＮになる。電磁石６０がＯＮになることにより、図２に示すように、パワーアンプ２０のヒートシンクである放熱シート３０上に金属放熱板４０が接触することになり、パワーアンプ２０が発熱する熱を効果的に放熱させて、パワーアンプ２０のみならず、携帯端末内の各素子の温度上昇を抑制することが可能となる。

また、当該携帯端末が送信動作を終了する場合には、電源部から携帯端末の電源入力部への電力供給が停止されて、電磁石６０がＯＦＦになることにより、図３に示すように、パワーアンプ２０のヒートシンクである放熱シート３０上から金属放熱板４０が離れることになり、パワーアンプ２０の放熱作用は低下し、パワーアンプ２０の自己発熱によって温度が上昇し、結果として、携帯端末内の各素子は常温状態に近づくことになる。

ここで、電磁石６０の電流コイルを接続挿入する位置としては、次の２つの場合がある。第１は、図４に示すように、電源部７０からパワーアンプ２０を含む電子機器回路２０Ａ全体に対して電力を供給する電力線７０ａに電磁石６０を挿入する場合である。図４は、本発明の電子機器における電磁石の挿入位置の一例を示すブロック図である。

第２は、図５に示すように、電源部７０から電子機器回路２０Ａ全体ではなくパワーアンプ２０に対して電力を供給する電力線７０ｂに電磁石６０を挿入する場合である。図５は、本発明の電子機器における電磁石の挿入位置の他の例を示すブロック図である。

いずれの挿入形態であっても、電源部７０から電子機器回路２０Ａ側への電力供給を行う状態になると、電磁石６０は自動的にＯＮ状態になって、パワーアンプ２０の効果的な放熱動作が継続され、一方、電源部７０から電子機器回路２０Ａ側への電力供給を停止する状態になると、電磁石６０は自動的にＯＦＦ状態になって、パワーアンプ２０の放熱動作を停止することができる。

（実施例の効果の説明）
以上に説明したように、本実施例においては、高温では、温度を低下させ、低温では、逆に、温度が上がり易い機構を提供することにより、温度により特性変化が発生し易い素子についても、周囲温度の変化を防止し、各素子の動作特性の変化を抑制するという効果を奏することができる。

以上、本発明の好適実施例の構成を説明した。しかし、斯かる実施例は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であることが、当業者には容易に理解できよう。

本発明による電子機器の内部構成の一例を示す断面図である。図１の電子機器の高温時の動作を説明するための説明図である。図１の電子機器の低温時の動作を説明するための説明図である。本発明の電子機器における電磁石の挿入位置の一例を示すブロック図である。本発明の電子機器における電磁石の挿入位置の他の例を示すブロック図である。

符号の説明

１０ＰＣＢ
２０パワーアンプ
２０Ａ電子機器回路
３０放熱シート
４０金属放熱板
５０天板
６０電磁石
７０電源部
７０ａ電力線
７０ｂ電力線

Claims

発熱部位を形成する回路部品に貼付された放熱シートと接触する放熱板を介して、前記回路部品が発熱した熱を熱伝導によって放熱する機構を備えた電子機器において、
前記回路部品の近傍に、電流を流すことにより磁力を発生させる電磁石を備え、かつ、前記放熱板の少なくとも一部が、前記電磁石の磁力に感応する金属部材により形成され、前記電磁石の磁力の有無により、前記放熱板が、前記放熱シートに接触するかまたは前記放熱シートから離れるかのいずれかの状態になる機構を備えており、
前記回路部品の温度があらかじめ定めた下限閾値以下の低温になった場合に、前記電磁石の磁力を停止し、前記放熱板を前記放熱シートから離脱させて、前記放熱板と前記放熱シートとの間に空気層を形成することにより、前記回路部品の放熱動作を抑止して、前記回路部品の自己発熱により温度を上昇させることを可能とする、電子機器。
前記回路部品の温度があらかじめ定めた上限閾値以上の高温になった場合に、前記電磁石に電流を流し、該電磁石の磁力により、前記放熱板を前記放熱シートに接触させることにより、前記回路部品の発熱を放熱することを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
発熱部位を形成する回路部品に貼付された放熱シートと接触する放熱板を介して、前記回路部品が発熱した熱を熱伝導によって放熱する機構を備えた電子機器において、
前記回路部品の近傍に、電流を流すことにより磁力を発生させる電磁石を備え、かつ、前記放熱板の少なくとも一部が、前記電磁石の磁力に感応する金属部材により形成され、前記電磁石の磁力の有無により、前記放熱板が、前記放熱シートに接触するかまたは前記放熱シートから離れるかのいずれかの状態になる機構を備えており、
前記電子機器は、前記回路部品に対して電力線を介して電力を供給する電源部を更に備え、前記電磁石は前記電力線に挿入されており、
前記電源部から前記回路部品に対する電力の供給が停止すると、前記電磁石の磁力が停止し、前記放熱板を前記放熱シートから離脱させて、前記放熱板と前記放熱シートとの間に空気層を形成することにより、前記回路部品の放熱動作を抑止し、
前記電源部から前記回路部品に対する電力の供給が開始すると、前記電磁力に磁力が発生し、前記放熱板を前記放熱シートに接触させて、前記回路部品の発熱を放熱する、電子機器。
請求項１ないし３のいずれかに記載の電子機器が、携帯性を有する端末機器であることを特徴とする携帯端末。
前記端末機器に内蔵する温度センサにより、前記回路部品の温度を検出することを特徴とする請求項４に記載の携帯端末。
発熱部位を形成する回路部品に貼付された放熱シートと接触する放熱板を介して、前記回路部品が発熱した熱を熱伝導によって放熱する電子機器の温度制御方法であって、前記回路部品の近傍に配置した電磁石の磁力の有無により、前記放熱板が、前記放熱シートに接触するかまたは前記放熱シートから離れるかのいずれかの状態になり、
前記回路部品の温度があらかじめ定めた下限閾値以下の低温になった場合に、前記電磁石の磁力を停止し、前記放熱板を前記放熱シートから離脱させて、前記放熱板と前記放熱シートとの間に空気層を形成することにより、前記回路部品の放熱動作を抑止して、前記回路部品の自己発熱により温度を上昇させることを可能とすることを特徴とする温度制御方法。
前記回路部品の温度があらかじめ定めた上限閾値以上の高温になった場合に、前記電磁石に電流を流し、該電磁石の磁力により、前記放熱板を前記放熱シートに接触させることにより、前記回路部品の発熱を放熱することを特徴とする請求項６に記載の温度制御方法。
請求項６又は７に記載の温度制御方法を、コンピュータにより実行可能なプログラムとして実施していることを特徴とする温度制御プログラム。
請求項８に記載の温度制御プログラムを、コンピュータにより読み取り可能な記録媒体に格納していることを特徴とするプログラム記録媒体。