JP6127429B2 - 冷却装置及び電子装置 - Google Patents

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Description

本発明は、冷却装置及び電子装置に関する。
従来、電子装置が備える電子部品を冷却するために、発熱する電子部品に当接させる受熱部と伝熱部材で接続されたヒートシンクを備える冷却装置が用いられている。ヒートシンクは、冷却ファンによる強制送風により放熱する。昨今、電子装置が備える電子部品の発熱量は増す傾向にある。これに対処すべく、種々の冷却装置が提案されており、例えば、特許文献1には、従来の冷却装置を改良する提案が開示されている。
また、昨今の電子装置は、アンテナ素子等、ノイズの影響を受ける素子を搭載することがあり、このような場合、ノイズ対策としてシールド板金が設けられることがある。例えば、特許文献2には、電磁妨害対策のためのシールド板を利用して印刷回路基板の放熱を行わせる印刷回路基板の放熱構造が開示されている。特許文献2に開示された放熱構造が備えるシールド板は、印刷回路基板の全体を覆い、シールド板本体と連続し印刷回路基板側に突出した接触部を備えている。そして、この接触部を印刷回路基板上の電子部品に接触させて放熱を行っている。
特開2008−60310号公報 特開2002−324989号公報
このように、昨今の電子装置は、電子部品の発熱に対する冷却対策と、シールド対策が求められることがある。また、昨今の電子装置が薄型化される傾向を考慮すれば、これらの対策は、電子装置の薄型化に寄与する形で行われることが望ましい。
そこで、本明細書開示の冷却装置及び電子装置は、電子装置における冷却対策とシールド対策を行うことを第1の課題とする。あるいは、本明細書開示の冷却装置及び電子装置は、電子装置の薄型化を図ることを第2の課題とする。
本明細書開示の冷却装置は、伝熱部材の一端部に設けられた放熱部と、前記伝熱部材の他端部に設けられ、基板に実装されたノイズ発生部品と対向配置されて前記ノイズ発生部品と熱的に接続される受熱板と、前記伝熱部材の前記他端部側に設けられ、板金の絞り加工により形成された前記受熱板と当該受熱板に連設された周壁部とを含み、前記ノイズ発生部品を覆うシールド部と、前記シールド部に連設され、前記シールド部が覆う前記ノイズ発生部品とは異なる他のノイズ発生部品を覆う延設部と、を備え、前記伝熱部材の前記他端部は、前記受熱板上に位置する
受熱板及び伝熱部材を介してノイズ発生部品が発生させる熱を放熱部に伝導させ、ノイズ発生部品、ひいては、電子装置を冷却することができる。また、シールド部により、ノイズ発生部品を覆うことによりシールド対策がなされ、電子装置が備える他の素子へのノイズの影響を抑制することができる。
前記シールド部は、前記受熱板と、前記受熱板に連設された周壁部とを含むことができる。受熱板をシールド部の一部とすることにより、冷却装置を薄型化することができ、ひいては、電子装置の薄型化を図ることができる。
また、本明細書開示の電子装置は、ノイズ発生部品が実装された基板と、伝熱部材の一端部に設けられた放熱部と、前記伝熱部材の他端部に設けられ、前記ノイズ発生部品と対向配置されて前記ノイズ発生部品と熱的に接続される受熱板と、前記伝熱部材の前記他端部側に設けられ、板金の絞り加工により形成された前記受熱板と当該受熱板に連設された周壁部とを含み、前記ノイズ発生部品を覆うシールド部と、前記シールド部に連設され、前記シールド部が覆う前記ノイズ発生部品とは異なる他のノイズ発生部品を覆う延設部と、を備え、前記伝熱部材の前記他端部は、前記受熱板上に位置する冷却装置と、を、備える。これにより、電子装置におけるシールド対策と電子装置の冷却をすることができる。
本明細書開示の冷却装置及び電子装置によれば、電子装置における冷却対策とシールド対策を行うことができる。あるいは、本明細書開示の冷却装置及び電子装置によれば、電子装置の薄型化を図ることができる。
図1は第1実施形態の電子装置を上面側から観た斜視図である。 図2は第1実施形態の電子装置を下面側から観た斜視図である。 図3は第1実施形態の電子装置の一部を分解して示す説明図である。 図4は第1実施形態の電子装置の下カバーを取り外した状態を示す斜視図である。 図5(A)〜(F)は第1実施形態の電子装置が備える冷却装置の一部の6面図である。 図6は第2実施形態の電子装置の一部を分解して示す斜視図である。 図7は第2実施形態の電子装置の上カバーを取り外した状態を示す斜視図である。 図8は第2実施形態の電子装置が備える基板と冷却装置とを分解して示す斜視図である。 図9は第2実施形態の電子装置が備える基板と冷却装置とを組み立てた状態を示す斜視図である。 図10(A)は第2実施形態の電子装置が備える基板と冷却装置とを組み立てた状態の平面図であり、図10(B)は図10(A)におけるA−A線断面図であり、図10(C)は図10(A)におけるB−B線断面図である。 図11(A)〜(F)は第2実施形態の電子装置が備える冷却装置の6面図である。
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては、説明の都合上、実際には存在する構成要素が省略されている場合がある。
(第1実施形態)
図1は第1実施形態の電子装置1を上面側から観た斜視図である。図2は第1実施形態の電子装置1を下面側から観た斜視図である。図3は第1実施形態の電子装置1の一部を分解して示す説明図である。図4は第1実施形態の電子装置1の下カバーを取り外した状態を示す斜視図である。図5(A)〜(F)は第1実施形態の電子装置1が備える冷却装置20の一部の6面図である。
電子装置1は、情報処理装置、より具体的に、スレッドPC(Personal Computer)である。図1及び図2を参照すると、電子装置1は、下カバー2と上カバー3を備える。また、電子装置1は、上カバー3側にLCD(Liquid Crystal Display)部4を備えている。
図3及び図4を参照すると、電子装置1は、バッテリー搭載領域5とアンテナ搭載領域6を備え、これらの領域に搭載されたバッテリー及びアンテナ素子を備える。また、電子装置1は、メインボードとなる基板10を備える。基板10には、種々の電子部品が実装されている。この電子部品のひとつとして、CPU(Central Processing Unit;中央演算装置)11を備えている。CPU11は、その中央部にダイ11aを備えている。CPU11は、ノイズ発生部品の一例である。CPU11は、ノイズを発生するだけでなく、発熱する電子部品であり、ノイズ対策と共に冷却対策が求められる。第1実施形態ではノイズ発生部品としてCPU11を想定しているが、ノイズを発生すると共に発熱する他の電子部品を対象とすることもできる。例えば、DIMM(Dual Inline Memory Module)やFCH(Fusion Controller Hub)いわゆるチップセットを対象とすることもできる。
電子装置1は、冷却装置20を備えている。図5(A)〜(F)は、冷却装置20の一部、具体的に、シールド部を形成するシールド部材を除いた部分の6面図である。図5(A)は平面図、図5(B)は正面図、図5(C)は背面図、図5(D)は右側面図、図5(E)は左側面図、図5(F)は底面図である。冷却装置20は、放熱部21を備える。放熱部21は、フィンを備えたアルミ製のブロックである。放熱部21は、アルミ製のブロックに限定されるものではなく、従来公知の種々の手段を採用することができる。冷却装置20は、伝熱部材としてのヒートパイプ22を備える。伝熱部材は、板状の部材を採用することもできるが、ヒートパイプ22を用いることにより、効率的な熱移送を行うことができる。ヒートパイプ22は、従来公知の構成を採用することができる。第1実施形態のヒートパイプ22では、冷媒を封入した銅製のパイプ材が用いられている。放熱部21は、ヒートパイプ22の一端部22aに設けられている。放熱部21とヒートパイプ22とは半田によって接合されている。
冷却装置20は、基板10に実装されたCPU11と対向配置され、CPU11と熱的に接続される受熱板24を備える。受熱板24は、アルミ材によって設けられている。図5(F)を参照すると、受熱板24は、当接面24aを備える。この当接面24aがCPU11のダイ11aと当接することによって両者は熱的に接続される。なお、両者の間にワックスを塗布してもよい。受熱板24は、ヒートパイプ22の他端部22bに設けられている。受熱板24とヒートパイプ22とは半田によって接合されている。受熱板24には、第1取付部材25と第2取付部材26がそれぞれリベット27により取り付けられている。第1取付部材25にはふたつのネジ穴25aが設けられている。第2取付部材26にはひとつのネジ穴26aが設けられている。第1取付部材25及び第2取付部材26は、それぞれ弾性素材によって設けられている。第1実施形態では、弾性素材としてSUS材が採用されているが、他の素材を用いることもできる。受熱板24は、このように弾性素材によって設けられた第1取付部材25及び第2取付部材26を介して基板10に取り付けられる。具体的に、スタッド13aを備えた取付金具13を用い、取付金具13と第1取付部材25及び第2取付部材26によって基板10を挟み込むようにして受熱板24が基板10へ取り付けられる。スタッド13aは、基板10に設けられたスタッド挿通孔10aに挿通される。スタッド13aには、ネジ孔が設けられており、ネジ穴25a、26aに挿通されたネジが締め込まれる。なお、取付金具13は、4本のスタッド13aが設けられており、残りの1本のスタッド13aは、直接基板10へ取り付けられる。受熱板24を弾性素材を介して基板10に取り付けることにより、弾性素材の弾性が発揮され、受熱板24のダイ11aへの片当たりを抑制し、良好な熱伝導を得ることができる。これにより、高発熱部品の冷却にも対応することができる。
電子装置1は、ファン装置30を備える。ファン装置30は、ケーシング31内にファン32を内装している。ケーシング31は、排気口31aを形成している。放熱部21は、排気口31の前側に位置するように配置される。これにより、放熱部21の放熱が促進される。
冷却装置20は、シールド部を形成するシールド部材23を備えている。シールド部材23は、アルミ材によって設けられている。シールド部材23は、天板部23aと、この天板部23aから連設され周壁部23bを備えている。周壁部23bには、ヒートパイプ22を通過させるための溝部23b1が設けられている。シールド部材23は、一枚の板金を絞り加工することによって設けられている。これにより、角部における繋ぎ目が形成されることなく内側にCPU11を収納する凹部を形成することができ、良好なシールド性を確保することができる。シールド部材23はクリップ部材に挟持させることによって基板10に取り付けられる。なお、シールド部材23は、ヒートパイプ22に接合し、一体としてもよい。この場合、シールド部材23に基板10への取付部材を設けることができる。
第1実施形態の冷却装置20、電子装置1によれば、電子装置1における冷却対策とシールド対策を行うことができる。冷却装置20によるシールド機能の確保により、アンテナ素子等、ノイズの影響を受ける素子を覆う部材が不要となる。すなわち、第1実施形態の電子装置1は、ノイズの影響を受ける側の部品を覆うのではなく、ノイズを発生する側の電子部品を覆うことにより、シールド対策としている。
(第2実施形態)
つぎに、図6乃至図11を参照しつつ第2実施形態について説明する。図6は第2実施形態の電子装置1の一部を分解して示す斜視図である。図7は第2実施形態の電子装置1の上カバー3を取り外した状態を示す斜視図である。図8は第2実施形態の電子装置1が備える基板50と冷却装置70とを分解して示す斜視図である。図9は第2実施形態の電子装置1が備える基板50と冷却装置70とを組み立てた状態を示す斜視図である。図10(A)は第2実施形態の電子装置1が備える基板50と冷却装置70とを組み立てた状態の平面図であり、図10(B)は図10(A)におけるA−A線断面図であり、図10(C)は図10(A)におけるB−B線断面図である。図11(A)〜(F)は第2実施形態の電子装置1が備える冷却装置70の6面図である。
第2実施形態が第1実施形態と異なる点は、冷却装置70の形態である。以下、第2実施形態について説明する。第1実施形態と共通する構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
第2実施形態の電子装置1は、情報処理装置、より具体的に、スレッドPC(Personal Computer)である。この点は、第1実施例と共通する。
図6乃至図9を参照すると、電子装置1は、バッテリー搭載領域5とアンテナ搭載領域6を備え、これらの領域に搭載されたバッテリー及びアンテナ素子を備える。また、電子装置1は、メインボードとなる基板50を備える。基板50には、種々の電子部品が実装されている。この電子部品のひとつとして、CPU51を備えている。CPU51は、その中央部にダイ51aを備えている。CPU51は、ノイズ発生部品の一例である。また、基板50には、CPU51と並列してFCH52が実装されている。FCH52は、その中央部にダイ52aを備えている。このFCH52は、CPU51とは異なる他のノイズ発生部品の相当する。FCH52は、CPU51と同様に、ノイズを発生するだけでなく、発熱する電子部品であり、ノイズ対策と共に冷却対策が求められる。ただし、FCH52は、CPU51と比較して発熱量が少ない。
電子装置1は、冷却装置70を備えている。図11(A)〜(F)は、冷却装置70の6面図である。図11(A)は平面図、図11(B)は正面図、図11(C)は背面図、図11(D)は右側面図、図11(E)は左側面図、図11(F)は底面図である。冷却装置70は、放熱部71を備える。放熱部71は、フィンを備えたアルミ製のブロックである。放熱部71は、アルミ製のブロックに限定されるものではなく、従来公知の種々の手段を採用することができる。冷却装置70は、伝熱部材としてのヒートパイプ72を備える。放熱部71は、ヒートパイプ72の一端部72aに設けられている。放熱部71とヒートパイプ72とは半田によって接合されている。この点は、第1実施形態と同様である。
冷却装置70は、シールド部73を備える。シールド部73は、受熱板73aと、この受熱板73aに連設された周壁部73bとを含む。このようなシールド部73は、のちに詳説する延設部77と共に、アルミ材の板金を絞り加工することによって設けられている。これにより、角部における繋ぎ目が形成されることなく内側にCPU51を収納する凹部を形成することができる。シールド部73は、周壁部73bを備えることにより、強度が増す。これにより、高い強度を有するダイ51aの反発力に抗する強度を確保することができる。なお、周壁部73aを設けるために、曲げ加工を採用することもできるが、上述のように角部における継ぎ目が形成されることを回避し、シールド性を向上させるために、第2実施形態では、絞り加工を採用している。
受熱板73aは、基板50に実装されたCPU51と対向配置され、CPU51と熱的に接続される。受熱板73aは、CPU51のダイ51aと当接し、これにより両者は熱的に接続される。なお、両者の間にワックスを塗布してもよい。受熱板73aは、ヒートパイプ72の他端部72bに設けられている。受熱板73aとヒートパイプ72とは半田によって接合されている。第2実施形態の冷却装置70は、第1実施形態の冷却装置20と比較して、薄型化することができる。具体的に、図10(C)に示すように、受熱板73aがシールド部73に含まれ、シールド部73と一体に成形され、その受熱板73aにヒートパイプ72が取り付けられている。これにより、受熱板24とシールド部材23とが別個に設けられている第1実施形態と比較して薄型化することができる。
シールド部73は、受熱板73aにリベット76で取り付けられた第1取付部材74と第2取付部材75を備えている。第1取付部材74にはふたつのネジ穴74aが設けられている。第2取付部材75にはひとつのネジ穴75aが設けられている。第1取付部材74及び第2取付部材75は、それぞれ弾性素材によって設けられている。第2実施形態では、第1実施形態と同様に弾性素材としてSUS材が採用されている。受熱板73aを備えたシールド部73は、このように弾性素材によって設けられた第1取付部材74及び第2取付部材75を介して基板50に取り付けられる。具体的に、スタッド54aを備えた取付金具54を用い、取付金具54と第1取付部材74及び第2取付部材75によって基板50を挟み込むようにしてシールド部73が基板50へ取り付けられる。スタッド54aは、基板50に設けられたスタッド挿通孔50aに挿通される。スタッド54aには、ネジ孔が設けられており、ネジ穴74a、75aに挿通されたネジが締め込まれる。シールド部73、すなわち、受熱板73aを弾性素材を介して基板50に取り付けることにより、弾性素材の弾性が発揮され、受熱板73aのダイ51aへの片当たりを抑制し、良好な熱伝導を得ることができる。これにより、高発熱部品の冷却にも対応することができる。
冷却装置70は、シールド部73に連設され、シールド部73が覆うCPU51とは異なる他のノイズ発生部品、すなわち、FCH52を覆う延設部77をさらに備えている。延設部77は、天板部77aと、この天板部77aに連設された周壁部77bを備えている。これにより、周壁部77bの内側にFCH52を収納する凹部77cが形成されている。延設部77は、ネジ穴77d1が設けられた取付部77dを備えている。延設部77は、上述のようにシールド部73とともにアルミ材の板金を絞り加工することによって設けられる。延設部77は、シールド部73と同様にノイズ発生部品を覆ってシールドすると共に、ノイズ発生部品の冷却に寄与する。このため、凹部77cには、放熱ゴム78が設置されている。図10(B)を参照すると、放熱ゴム78は、ダイ52aと接触し、延設部77とFCH52との熱的な接続を行う。ただし、ヒートパイプ72の他端部72aは、シールド部73に含まれる受熱板73a上に位置しており、延設部77に含まれる天板部77aの上側までは到達していない。このため、FCH52の熱は、放熱ゴム78を介して延設部77に伝わり、さらに、延設部77と一体として成形されているシールド部73へ伝わる。そして、ヒートパイプ72を通じて放熱部71へ移送される。FCH52の発熱量は、CPU51の発熱量と比較して少量であるため、このような伝熱経路であっても、FCH52は冷却される。
このように、延設部77には、ヒートパイプ72の他端部72bが到達していないため、延設部77周辺の薄型化を図ることができる。
基板50が備えるCPU51とFCH52は、連続して設けられたシールド部73と延設部77とによって覆われる。このため、CPU51とFCH52は、近接させて基板50に実装されている。この結果、両者間の配線経路が短縮されている。
電子装置1は、ファン装置30を備える。ファン装置30は、ケーシング31内にファン32を内装している。ケーシング31は、排気口31aを形成している。放熱部71は、排気口31の前側に位置するように配置される。これにより、放熱部71の放熱が促進される。この点は、第1実施形態と同様である。
第2実施形態の冷却装置70、電子装置1によれば、電子装置1における冷却対策とシールド対策を行うことができる。第2実施形態の電子装置1は、ノイズの影響を受ける側の部品を覆うのではなく、ノイズを発生する側の電子部品を覆うことにより、シールド対策としている。このような冷却装置70によるシールド機能の確保により、アンテナ素子等、ノイズの影響を受ける素子を覆う部材が不要となる。特に、ノイズの影響を受ける複数の素子が存在する場合に、影響を受ける素子毎の対策が不要となる。また、基板全体を覆うことが不要であり、基板全体を覆う場合と比較して、シールド部を小型にすることができる。
また、シールド部73が受熱板73aを含み、一体として成形されているため、受熱板とシールド部材とが別個に設けられる場合と比較して冷却装置70を薄型化することができる。また、部品点数が削減されるため、個々の部品の取り付けに必要となる取付部材が不要となり、この点で、電子装置1の重量の低減を図ることができる。
さらに、シールド部は、ノイズの発生源となる部品を覆うので、さらに、冷却装置で覆われる電子部品同士が接近して配置されるため、基板の実装面積の広がりを抑制することができる。
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
なお、以上の説明に関して更に以下の付記を開示する。
(付記1)伝熱部材の一端部に設けられた放熱部と、
前記伝熱部材の他端部に設けられ、基板に実装されたノイズ発生部品と対向配置されて前記ノイズ発生部品と熱的に接続される受熱板と、
前記伝熱部材の前記他端部側に設けられ、前記ノイズ発生部品を覆うシールド部を備えた冷却装置。
(付記2)前記シールド部は、前記受熱板と、前記受熱板に連設された周壁部とを含む付記1に記載の冷却装置。
(付記3)前記シールド部は、板金の絞り加工により形成された前記受熱板と前記受熱板に連設された周壁部とを含む付記1に記載の冷却装置。
(付記4)前記受熱板は、弾性素材を介して前記基板に取り付けられる付記1乃至3のいずれか一項に記載の冷却装置。
(付記5)前記シールド部に連設され、前記シールド部が覆う前記ノイズ発生部品とは異なる他のノイズ発生部品を覆う延設部をさらに備えた付記1乃至4のいずれか一項に記載の冷却装置。
(付記6)前記伝熱部材の前記他端部は、前記受熱板上に位置する付記1乃至5のいずれか一項に記載の冷却装置。
(付記7)前記伝熱部材は、ヒートパイプである付記1乃至6のいずれか一項に記載の冷却装置。
(付記8)ノイズ発生部品が実装された基板と、
伝熱部材の一端部に設けられた放熱部と、前記伝熱部材の他端部に設けられ、前記ノイズ発生部品と対向配置されて前記ノイズ発生部品と熱的に接続される受熱板と、前記伝熱部材の前記他端部側に設けられ、前記ノイズ発生部品を覆うシールド部を備えた冷却装置と、
を、備えた電子装置。
(付記9)前記シールド部は、前記受熱板と、前記受熱板に連設された周壁部とを含む付記8に記載の電子装置。
(付記10)前記シールド部は、板金の絞り加工により形成された前記受熱板と前記受熱板に連設された周壁部とを含む付記8に記載の電子装置。
1 電子装置 10、50 基板(メインボード)
11、51 CPU 11a、51a ダイ
20、70 冷却装置 21、71 放熱部
22、72 ヒートパイプ 22a、72a 一端部
22b、72b 他端部 23 シールド部材
23a 天板部 23b 周壁部
23b1 溝部 24 受熱板
25、74 第1取付部材 26、75 第2取付部材
30 ファン装置 52 チップセット(FCH)
52a ダイ 73 シールド部
73a 受熱板 73b 周壁部
77 延設部 77a 天板部
77b 周壁部 77c 凹部
78 放熱ゴム

Claims (7)

  1. 伝熱部材の一端部に設けられた放熱部と、
    前記伝熱部材の他端部に設けられ、基板に実装されたノイズ発生部品と対向配置されて前記ノイズ発生部品と熱的に接続される受熱板と、
    前記伝熱部材の前記他端部側に設けられ、板金の絞り加工により形成された前記受熱板と当該受熱板に連設された周壁部とを含み、前記ノイズ発生部品を覆うシールド部と、
    前記シールド部に連設され、前記シールド部が覆う前記ノイズ発生部品とは異なる他のノイズ発生部品を覆う延設部と、を備え、
    前記伝熱部材の前記他端部は、前記受熱板上に位置する冷却装置。
  2. 前記伝熱部材は、ヒートパイプである請求項1に記載の冷却装置。
  3. 前記受熱板は、前記伝熱部材の一部と重ねて設けられた請求項1又は2に記載の冷却装置。
  4. 前記受熱板は、弾性素材を介して前記基板に取り付けられる請求項1乃至3のいずれか一項に記載の冷却装置。
  5. 前記延設部が覆う前記他のノイズ発生部品の発熱量は、前記シールド部に覆われる前記ノイズ発生部品の発熱量より少ない請求項1乃至4のいずれか一項に記載の冷却装置。
  6. 前記受熱板は前記シールド部と一体である請求項1乃至5のいずれか一項に記載の冷却装置。
  7. ノイズ発生部品が実装された基板と、
    伝熱部材の一端部に設けられた放熱部と、前記伝熱部材の他端部に設けられ、前記ノイズ発生部品と対向配置されて前記ノイズ発生部品と熱的に接続される受熱板と、前記伝熱部材の前記他端部側に設けられ、板金の絞り加工により形成された前記受熱板と当該受熱板に連設された周壁部とを含み、前記ノイズ発生部品を覆うシールド部と、
    前記シールド部に連設され、前記シールド部が覆う前記ノイズ発生部品とは異なる他のノイズ発生部品を覆う延設部と、を備え、前記伝熱部材の前記他端部は、前記受熱板上に位置する冷却装置と、
    を、備えた電子装置。
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