JP6080510B2 - 放熱部品、撮像装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、放熱部品及び該放熱部品を用いたデジタルビデオカメラ等の撮像装置、電子機器に関するものである。

一般に、ビデオカメラ等の撮像装置では、その外装部材内に撮像光学系と、撮像光学系によって結像された被写体像に応じた電気信号を出力する撮像素子と、撮像素子を動作させるための回路が搭載された基板等が設けられている。撮像素子はその動作に伴い熱を発生させるため、放熱を行って撮像素子の温度上昇を防止して撮像素子の動作の安定化を図る必要がある。また、撮像光学系及び撮像素子は外装部材からストレスを受け、その光軸がずれてしまうことがあるばかりでなく、撮像光学系の駆動アクチュエータの振動が外装部材に伝達されて、ビデオカメラの音声収録に悪影響を与えてしまう。そのため、撮像光学系及び撮像素子は、外装部材に対して弾性的に接続する必要がある。

このような問題点に対処するため、外装部材内に放熱板を設けて、この放熱板を熱伝導ゴム部材又はヒートパイプで外装部材と接続して、撮像素子の熱を放熱板及び外装部材に伝導する熱伝導機構を備える撮像装置が知られている（特許文献１）。

特開２００１−３１３８５２号公報

一方、撮像素子は高周波成分を含む信号を扱うので、電磁波（不要輻射）が発生しやすい。このため、撮像素子が実装される基板及び放熱板のグランドを外装部材に接続する必要がある。ところが、特許文献１に記載の撮像装置のように、熱伝導機構として熱伝導ゴム部材又はヒートパイプを用いると、電気的な接続を確保することは困難である。

（発明の目的）
本発明の目的は、簡易な構成で電気部品から発生する熱を効率よく放熱し、かつ、電気的な接続を確保することで、電気部品の動作の安定化を図ることのできる放熱部品、撮像装置及び電子機器を提供することにある。

本発明の電子機器は、電気部品が実装された基板と、前記基板と並行な主面と、前記主面に対して右側面側に曲がっている第１の腕部と、前記主面に対して左側面側に曲がっている第２の腕部とを有し、前記電気部品から生じる熱を放熱するために前記基板に接続される放熱板と、右側面放熱部材および左側面放熱部材と、第１の面と、該第１の面と平行な第２の面が設けられ、前記第１の面から前記第２の面にかけて金属シートにより覆われた熱伝導用弾性部材とを有し、前記熱伝導用弾性部材は、少なくとも前記第１の面において、前記金属シートから露出する露出部を備え、前記第１の面が前記第１の腕部または前記第２の腕部と接触し、前記第２の面が前記右側面放熱部材または前記左側面放熱部材と接触するように、前記第１の腕部と前記右側面放熱部材との間および前記第２の腕部と前記左側面放熱部材との間にそれぞれ配置されることを特徴とするものである。

本発明によれば、簡易な構成で電気部品から発生する熱を効率よく放熱し、かつ、電気的な接続を確保することで、電気部品の動作の安定化を図ることができる。

本発明の電子機器に係る実施例であるデジタルビデオカメラの外観を示す斜視図である。 デジタルビデオカメラの回路構成を示すブロック図である。 実施例におけるセンサ基板周辺の構造を示す斜視図である。 実施例におけるカメラユニットとメイン基板を示す斜視図である。 本発明の放熱部品に係る実施例である弾性導電放熱部材を示す斜視図である。 カメラユニットに左右の側面板金部材を組み付けた状態の斜視図である。 弾性導電放熱部材を介したセンサ放熱板と、左右の側面板金部材の接続を表す模式図である。

本発明を実施するための形態は、以下の実施例に記載される通りである。

以下に本発明の放熱部品及び本発明の電子機器に係る実施例を示す。なお、本実施例の電子機器としてデジタルビデオカメラを挙げている。

図１は本実施例のデジタルビデオカメラの外観を示す斜視図であり、図１（ａ）はレンズの光軸被写体側からみた斜視図、図１（ｂ）は光軸撮像素子側からみた斜視図である。図１（ａ）において、ｚ軸方向をレンズ部１０９の撮像光軸１１３と平行としたときに、ｚ軸は前後方向を表し、紙面手前側を前面、紙面奥側を後面とする。そしてｘ軸はデジタルビデオカメラの左右方向を表し、図１（ａ）において、紙面奥側を右側面、紙面手前側を左側面とし、ｙ軸は上下方向を表し、紙面上側を上面、紙面下側を下面とする。

図２は本実施例のデジタルビデオカメラの主要部分のみを抜粋したブロック図である。

図１、図２において、本実施例のデジタルビデオカメラは、レンズ部１０９やメイン基板２０４（図２）を内包する本体部１０２と、本体部１０２に対して、ヒンジ部１１４によって回動可能に支持された表示部１０３から構成される。ヒンジ部１１４は、開閉軸１１５と、回転軸１１６各々を中心として開閉、回転動作が可能に構成されている。これにより、表示部１０３は、本体部１０２に対して矢印Ａ方向への開閉動作と、矢印Ｂ方向への回転動作が可能に構成されている。また、本体部１０２の右側面カバー１０４には、記録媒体としてのメモリーカードを挿抜するためのメモリーカード取り出し口１１０や、ＡＶジャックやＨＤＭＩジャック、ＵＳＢジャックなどが配設された、外部入出力端子部１１１を備える。一方、本体部１０２の左側面カバー１０７の本体後ろ寄りの下方に電源入力端子１１２を備える。また、表示部１０３は、入力手段としてタッチパネルを搭載している。右側面カバー１０４や外装部材の表面には、操作部２１０を備える。

図２に示されるように、本体部１０２には、レンズ部１０９、センサ基板２０２、メイン基板２０４、記録部２０７が配設される。

センサ基板２０２には、撮像素子２０１と、ＡＤ変換素子２０３と、その他周辺回路が実装されている。

メイン基板２０４には、デジタルビデオカメラ全体の動作を制御する演算処理装置であるＣＰＵ２００と、カメラ信号処理ＩＣ２０５と、ビデオ信号処理ＩＣ２０６と、電源回路２１２と、その他周辺回路が実装されている。

以下にデジタルビデオカメラの基本的な動作を示す。なお以下に示す動作はＣＰＵ２００によって統括処理されるものである。

レンズ部１０９から入射した被写体像は、撮像素子２０１にて光電変換され、アナログ信号として出力される。撮像素子２０１から出力されたアナログ信号は、ＡＤ変換素子２０３において、デジタル信号に変換され、メイン基板２０４のカメラ信号処理ＩＣ２０５へ出力される。次に、該デジタル信号は、カメラ信号処理ＩＣ２０５において、画像情報として処理され、その後、ビデオ信号処理ＩＣ２０６でビデオ信号に処理される。ビデオ信号化された情報は、表示画像として表示部１０３で表示されるとともに、記録部２０７に記録される。記録部２０７は、メモリーカード取り出し口１１０から挿抜可能なメモリーカードや、本体部１０２に固定された内蔵メモリなどである。また、撮影、再生、各々の各種設定等は、操作部２１０によって設定が可能である。また、ビデオ信号化された情報は、映像音声信号やファイルデータとして外部入出力端子２１１から入出力を行うことができる。

また、メイン基板２０４には、電源回路２１２が設けられている。電源回路２１２は電源入力端子１１２と電気的に接続されている。電源入力端子１１２に、図示しない着脱可能な電源ジャックを挿入することで、外部電源と電気的に接続可能に構成されている。また、電源回路２１２とは、図示しないバッテリ接続用の端子が電気的に接続されている。該バッテリ接続用の端子に、本体部１０２に対して着脱可能に構成されたバッテリ２１３が接続される。かかる電源ジャックやバッテリ２１３を用いることで、電源回路２１２を通してメイン基板２０４を経て、本体部１０２全体に電源が供給される。

図３（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）に、センサ基板２０２周辺の構造を示す。

まず、図３（ｆ）に示すように、撮像素子２０１の裏面には、センサ貼り付け板４０６が接着剤などで固定される。そして、図３（ａ）（ｂ）に示すように、センサ貼り付け板４０６が固定された撮像素子２０１が、リジットフレキシブル基板で形成されたセンサ基板２０２に実装されている。センサ基板２０２には、ＡＤ変換素子２０３及び、周辺回路部品が実装される。なお、本実施例では、ＡＤ変換素子２０３は、センサ基板２０２の面のうち撮像素子２０１が実装された面の反対面に実装されている。センサ基板２０２は、基板間コネクタ接続部７０１に実装された雄コネクタである基板間コネクタ７０２を介して、図３（ｃ）に示すように、メイン基板２０４に電気的に接続される。また、センサ基板２０２には図３（ｄ）（ｅ）に示すように、センサ放熱板７０３が図示しないビス締めによって固定されている。

撮像素子２０１は、ＣＭＯＳやＣＣＤである。撮像素子２０１や、センサ基板２０２上の回路は各々の駆動により発熱するが、センサ基板２０２の熱は、近傍に配置された撮像素子２０１にも伝わるため、撮像素子２０１の温度は更に上昇する。撮像素子２０１及びセンサ基板２０２周辺の熱を放熱し、撮像素子２０１自体の温度上昇を低減ために、本実施例においては、センサ放熱板７０３が、放熱部材（第一の放熱部材）として働く。

上述したセンサ放熱板７０３は、センサ基板２０２と平行な主面７０４と、主面７０４に対して右側面及び左側面に伸びた放熱腕部７０５及び７０６を有している。主面７０４には、ＡＤ変換素子２０３と対向する箇所に絞り７０８を設けている。これにより、センサ放熱板７０６をＡＤ変換素子２０３に近づけることが可能となる。かかる構成によって、ＡＤ変換素子２０３にて生じた熱を効果的にセンサ放熱板７０３に放熱することが可能となる。これにより、センサ基板２０２と、該センサ基板２０２に実装された撮像素子２０１の温度上昇をさらに低減することが可能となる。

センサ放熱板７０３に加えて、更に放熱する他の構造部材を設ける。

図４に、デジタルビデオカメラのカメラユニット３００とメイン基板２０４の右側面を後方側（光軸方向撮像素子側）から見た斜視図を示す。カメラユニット３００は、上述した撮像素子２０１からセンサ放熱板７０３までの部材をビス締めなどで固定することで、一体的に構成されている。

カメラユニット３００は構造部材（本実施例においては図６に示す右側面板金部材９０１と左側面板金部材９０９）に対して弾性的に接続されているため、放熱性能と弾性保持の両立が必要となる。また、センサ基板２０２が発する電気ノイズを低減するためには、構造部材にセンサ基板２０２のグランド配線を導通させる必要がある。

そこで、センサ放熱板７０３の放熱腕部７０５及び７０６に図３（ｄ）（ｅ）に示すように弾性導電放熱部材７０７を取り付ける。この弾性導電放熱部材７０７は、本発明の放熱部品を構成する。かかる構成により、カメラユニット３００の周辺にある構造部材と弾性的に導通及び放熱を行うことができる。

図５に本発明の放熱部品に係る実施例としての弾性導電放熱部材７０７を示す。図５（ａ）は弾性導電放熱部材７０７の、放熱腕部７０５及び７０６と接触する面（第一の面）が表となるように示した斜視図、図５（ｂ）は、図５（ａ）の反対面（第二の面）を示す斜視図、図５（ｃ）は、図５（ｂ）のＣ−Ｃ断面図である。

熱伝導用弾性部材８０４は、例えばシリコンやエラストマなどで形成された放熱ゴムなどである。金属シート８０６は、本実施例においては０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の厚さからなるシート状の銅箔やアルミ箔等の低導電抵抗からなる。

弾性導電放熱部材７０７は、図示したように、金属シート８０６を、熱伝導用弾性部材８０４の端面の一部を覆い、表裏二面に跨って挟み込むように折り曲げることで形成されている。一般的にゴムはその表面に粘着性を有するため、この粘着性によって、金属シート８０６は熱伝導用弾性部材８０４に固着される。また、金属シート８０６は、本実施例においては０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の厚さであるため、熱伝導用弾性部材８０４自体の弾性変形を阻害することがない。

さらに、図５に示すように、弾性導電放熱部材７０７は、金属シート８０６に覆われずに熱伝導用弾性部材８０４が露出した露出部８０４ａを有している。このため、弾性導電放熱部材７０７の表面である露出部８０４ａの粘着性によって、図３（ｄ）（ｅ）に示すようにセンサ放熱板７０３の放熱腕部７０５及び７０６に固着される。露出部８０４ａは、熱伝導用弾性部材８０４の表裏二面の少なくともいずれか一方に備えられる。

特に図５に示すように、本実施例では、熱伝導用弾性部材８０４を長方形外形で、金属シート８０６を帯状で形成する。これらの形状とすることで、熱伝導用弾性部材８０４を形成するために金型によるプレス加工だけではなく、シャーリング加工を用いることが可能となり、コスト低減が実現される。

また、露出部８０４ａは、図示したように、熱伝導用弾性部材８０４の長方形外形の長辺の略半分の長さＨと、短辺Ｗ（ＷはＨより短い）で形成される四角形状部８０４ｂを有している。露出部８０４ａは、熱伝導用弾性部材８０４の第一の面（図５（ａ）に示される表面）において金属シート８０６の隣に位置する第１の領域を構成する。また、第二の面（図５（ｂ）に示される裏面）において四角形状部８０４ｂに相当する領域である四角形状部８０４ｃは、金属シート８０６の隣に位置する第２の領域を構成する。

かかる構成により、前記長方形外形の長辺方向、短辺方向の双方向において、露出部８０４ａとセンサ放熱板７０３の放熱腕部７０５及び７０６との接触長を確保することが可能となり、先述した双方向に対する粘着性の向上が実現される。

これにより、弾性導電放熱部材７０７は、金属シート８０６の一部である接触部８０６ａ（図５（ｃ））をセンサ放熱板７０３と接触させながら、センサ放熱板７０３と露出部８０４ａの粘着性により弾性的に貼りついている。

次にカメラユニット３００を本体に接続するための構造部材について図６を用いて説明する。

図６にカメラユニット３００に、構造部材としての右側面板金部材９０１および左側面板金部材９０９を組み付けた状態の斜視図を示す。図６（ａ）は、図４と同様に右側面を後方から見た斜視図、図６（ｂ）は、左側面を後方から見た斜視図である。

右側面板金部材９０１と左側面板金部材９０９は、熱伝導率の高い部材として例えばアルミ合金や銅合金を用いる。なお、本実施例においては、右側面板金部材９０１と左側面板金部材９０９が、本発明の第二の放熱部材に該当する。

右側面板金部材９０１は、図６に示したとおり、光軸被写体側から見た場合に、略コノ字形状を有し、主たる面９０２を本体右側面に形成するとともに、上面側には前後に２か所の上面部９０３及び９０４が形成され、下面側に図示しない下面部を形成している。該下面部はカメラユニット３００とメイン基板２０４の間に配置される。右側面板金部材９０１の主たる面９０２には２か所の孔部９０８が形成されており、該孔部９０８にはゴムなどで形成されたレンズ受け弾性部材１２０２が配置される。なお、本実施例においては孔部９０８とレンズ受け弾性部材１２０２は２か所配置されているが、必ずしも２か所でなくても良い。また、センサ放熱板７０３の放熱腕部７０５と対向する面には、弾性導電放熱部材７０７と接触する接触部９０５が形成されている。

左側面板金部材９０９は、図示したとおり、光軸被写体側から見た場合略逆コノ字形状を有する。主たる面９１０を本体左側面に形成するとともに、上面側には前後に２か所の上面部９１１及び９１２が形成され、下面側に図示しない下面部が形成されている。該下面部はカメラユニット３００とメイン基板２０４の間に配置される。左側面板金部材９０９の主たる面９１０には、１か所の孔部９１５が形成されており、該孔部９１５にはレンズ受け弾性部材１２０２が配置される。また、センサ放熱板７０３の放熱腕部７０６と対向する面には、弾性導電放熱部材７０７と接触する接触部９１３が形成されている。

右側面板金部材９０１の上面部９０３及び９０４は、左側面板金部材９０９の上面部９１１及び９１２と、各々ビス締めなどで電気的に導通しながら固定されている。また、右側面板金部材９０１の下面部と、左側面板金部材９０９の下面部も同様に、ビス締めなどで電気的に導通しながら固定されている。

図７に、弾性導電放熱部材７０７を介したセンサ放熱板７０３と、右側面板金部材９０１、左側面板金部材９０９の接続を表す模式図を示す。

図示したように、右側面板金部材９０１、左側面板金部材９０９の接触部９０５及び９１３は、弾性導電放熱部材７０７の金属シート８０６と接触する。つまり、金属シート８０６の第１の部分である接触部８０６ａ（図５）がセンサ放熱板７０３の放熱腕部７０５及び７０６と弾性導電放熱部材７０７の間に配置される。また、金属シート８０６の第２の部分である接触部８０６ｂ（図５）が右側面板金部材９０１、左側面板金部材９０９の接触部９０５及び９１３の間に配置される。そして、センサ放熱板７０３の放熱腕部７０５及び７０６と、接触部９０５及び９１３に挟まれた熱伝導用弾性部材８０４の弾性力によって、金属シート８０６が付勢され、好適な接触を実現する。これにより電気的な接触が実現する。

なお、金属シート８０６をアルミ箔や銅箔によって形成することで、電気的接続のみならず、熱的な接続の効果も得ることができる。

こうすることで、熱伝導用弾性部材８０４によって、センサ放熱板７０３の放熱腕部７０５及び７０６と、接触部９０５及び９１３の熱的な接続を実現し、撮像素子２０１及びセンサ基板２０２周辺の熱の好適な放熱を実現する。

また、弾性導電放熱部材７０７によって、カメラユニット３００は、右側面板金部材９０１と、左側面板金部材９０９の各々に対して電気的接続が確保されている。また、金属シート８０６は、図７に示すように略Ｕ字形状を有している。図７のように金属シート８０６の、熱伝導用弾性部材８０４の端面を覆う折曲部８０６ｃを、熱源である撮像素子２０１やセンサ基板２０２と近いセンサ放熱板７０３の主面７０４側になるように貼りつけることで、金属シート８０６を経由した放熱効果を高めることが可能である。

以上、詳述したように、カメラユニット３００は、右側面板金部材９０１と、左側面板金部材９０９に対して、レンズ受け弾性部材１２０２と弾性導電放熱部材７０７によって弾性的に支持されつつ、弾性導電放熱部材７０７によって好適に電気的接続を確保することが実現される。特に、本発明によれば、弾性的に導電かつ放熱を簡易な構成で実現することが可能である。

なお、本発明は上記実施例に示す形態にのみに必ずしも限定されるものではない。

例えば、図５（ｃ）に示す断面図において、金属シート８０６の熱伝導用弾性部材８０４側に粘着剤を塗布し、熱伝導用弾性部材８０４との粘着性を向上することも可能である。また、図５（ａ）に示す弾性導電放熱部材７０７の金属シート８０６を、短辺方向全域に渡って配置し、四角形状部８０４ｂのみの粘着性で支持することも可能である。

また、熱伝導用弾性部材８０４の外形を例えば三角形や、円形といった長方形以外の形状で形成することも可能である。また、金属シート８０６を帯状ではなく、例えば略Ｌ字形状で形成することも可能である。

また、電子機器としてデジタルビデオカメラを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えばデジタルスチルカメラや、携帯電話、スマートフォン、ディスプレイ、ノートパソコンといったその他の電子機器においても、本発明の効果を得ることは可能である。

また、本実施例では第二の放熱部材として右側面板金部材９０１と左側面板金部材９０９を例示した。しかしながら、例えば第二の放熱部材は右側面板金部材９０１のみで構成することも可能である。

また、本実施例では第一の放熱部材、第二の放熱部材として、金属材料である板金を用いたが、他の材料で形成することも可能である。例えば、第一の放熱部材であるセンサ放熱板７０３をカーボンフィラーが含有されたポリカーボネート樹脂の成型部品で形成することも可能である。カーボンフィラーによって放熱性能を向上させ、かつ導電性を有することが可能になるので、本発明の効果を好適に得ることができる。

また、本実施例では熱源として撮像素子２０１を挙げ、該撮像素子２０１の温度上昇を低減することを目的として放熱部材を各々構成したが、熱源として他の電気部品を設定することも可能である。例えばメイン基板２０４上の図示しない電気部品を熱源として本発明の構造を適用することも可能である。例えば熱源となる電気部品のグランド配線上に本発明の弾性導電放熱部材を配置し、図６で示した、コノ字に形成した右側面板金部材９０１のレンズ部１０９の下方に位置する板金部に対して放熱することも可能である。かかる構成により、メイン基板２０４のグランド接続を確保しつつ、放熱を実施することも可能である。

２０１ 撮像素子
２０２ センサ基板
２０４ メイン基板
７０３ センサ放熱板
７０７ 弾性導電放熱部材
８０４ 熱伝導用弾性部材
８０６ 金属シート
９０１ 右側面板金部材
９０９ 左側面板金部材

Claims (5)

1. 電気部品が実装された基板と、
   前記基板と並行な主面と、前記主面に対して右側面側に曲がっている第１の腕部と、前記主面に対して左側面側に曲がっている第２の腕部とを有し、前記電気部品から生じる熱を放熱するために前記基板に接続される放熱板と、
   右側面放熱部材および左側面放熱部材と、
   第１の面と、該第１の面と平行な第２の面が設けられ、前記第１の面から前記第２の面にかけて金属シートにより覆われた熱伝導用弾性部材とを有し、
   前記熱伝導用弾性部材は、少なくとも前記第１の面において前記金属シートから露出する露出部を備え、前記第１の面が前記第１の腕部または前記第２の腕部と接触し、前記第２の面が前記右側面放熱部材または前記左側面放熱部材と接触するように、前記第１の腕部と前記右側面放熱部材との間および前記第２の腕部と前記左側面放熱部材との間にそれぞれ配置されることを特徴とする電子機器。
2. 前記金属シートは、帯状で構成されることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
3. 前記熱伝導用弾性部材の外形は長方形であり、
   前記露出部は、前記熱伝導用弾性部材の外形である長方形の長辺の半分と、前記長方形の短辺とで形成される四角形状部を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の電子機器。
4. 前記放熱板と前記右側面放熱部材および前記左側面放熱部材の少なくともいずれかは金属材料で形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電子機器。
5. 前記電気部品は、撮像素子を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電子機器。

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