JP6147084B2

JP6147084B2 - 電子機器

Info

Publication number: JP6147084B2
Application number: JP2013104985A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　二郎; 二郎佐藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2013-05-17
Filing date: 2013-05-17
Publication date: 2017-06-14
Anticipated expiration: 2033-05-17
Also published as: JP2014224952A

Description

本発明は、例えばデジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置、及びスマートフォンやタブレット端末等の携帯端末等を含む電子機器に関し、特に無線通信機能を有する電子機器に関する。

デジタルカメラ等の撮像装置やスマートフォン等の携帯端末等の電子機器では、高画質化及び高機能化が進み、回路基板に実装されている素子の発熱量が増える傾向にある。従来、回路基板で発生した熱を効率よく放熱する技術として、回路基板とメインフレームとをビス固定するとともに、メインフレームと外装部材との間にメインフレーム及び外装部材の熱伝導率より高い板金を挟み込む技術が提案されている（特許文献１）。この提案では、回路基板で発生した熱を、ビス、メインフレーム、板金、及び外装部材を介して外部に効率よく放熱できるとしている。

特開２０１１−０２３６４７号公報

ところで、近年のワイヤレス化の普及に伴い、無線ＬＡＮや赤外線通信等の無線通信基板を搭載した電子機器が増えてきている。このような電子機器では、高画素の撮像素子で撮像した画像をネットワーク上に保存したり、他の機器に転送したりする際のデータ容量が大きく、送受信時に無線通信基板から高温の熱が発生する。

しかし、上記特許文献１の放熱構造では、金属製の板金を用いているため、無線通信基板を搭載した電子機器には、適用することができない。即ち、無線通信基板の周辺に金属部材を配置すると、アンテナからの無線信号が妨げられ、安定した通信性能を維持することができなくなるからである。

そこで、本発明は、電子機器に搭載される無線通信基板で発生した熱を無線通信基板の通信性能に影響を与えることなく、効率よく放熱することができる仕組みを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の電子機器は、無線通信基板と、前記無線通信基板の素子実装面を覆うように配置される外装としての樹脂製部材と、前記無線通信基板の一方の端部に熱接続されるフレーム部材と、前記無線通信基板の周辺が覆われない位置で前記樹脂製部材に取り付けられる金属製の外装部材と、弾性、熱伝導性、及び非導電性を有し、前記樹脂製部材に保持されるとともに、前記無線通信基板と前記外装部材とに圧縮されることで、前記無線通信基板と前記外装部材とを熱接続する放熱手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、電子機器に搭載される無線通信基板で発生した熱を無線通信基板の通信性能に影響を与えることなく、効率よく放熱することができる。

本発明の電子機器の実施形態の一例であるデジタルカメラを正面側（被写体側）から見た斜視図である。図１に示すデジタルカメラの分解斜視図である。デジタルカメラの内部構造の要部を示す斜視図である。（ａ）はメインフレームに無線ＬＡＮ基板がビス固定された状態を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の裏面側から見た斜視図である。デジタルカメラの正面側の外装カバーを取り外した状態を示す斜視図である。外装カバーの上面部を裏面側から見た斜視図である。正面側の外装カバーを裏面側から見た斜視図である。（ａ）は凹部及び保持穴にそれぞれ放熱ゴムを装着した状態を外装カバーの上面部の表面（外観面）側から見た斜視図、（ｂ）は（ａ）を裏面側から見た斜視図である。図１のＡ−Ａ線断面図である。図１のＢ−Ｂ線断面図である。

以下、本発明の実施形態の一例を図面を参照して説明する。

図１は、本発明の電子機器の実施形態の一例であるデジタルカメラを正面側（被写体側）から見た斜視図である。図２は、図１に示すデジタルカメラの分解斜視図である。

図１に示すように、本実施形態のデジタルカメラ１００は、カメラ本体１０１の正面側に、レンズ鏡筒１０２、ストロボ発光窓１０５、及びＡＦ補助光窓１０６等が設けられている。カメラ本体１０１の上面部には、電源ボタン１０３、及びレリーズボタン１０４等が設けられている。

また、図２に示すように、カメラ本体１０１の内部には、メインフレーム２０４、フレキシブル基板２０９、メイン基板２１０、及び無線ＬＡＮ基板２１１が設けられている。ここで、無線ＬＡＮ基板２１１は、本発明の無線通信基板の一例に相当し、メインフレーム２０４は、本発明のフレーム部材の一例に相当する。

メインフレーム２０４には、レンズ鏡筒１０２、ストロボユニット２０２、及び電池収納部２０３がそれぞれビスにより固定される。フレキシブル基板２０９には、各種操作スイッチ２０５、電池コネクタ２０６、ＵＳＢコネクタ２０７、及びＡＦ補助光用ＬＥＤ２０８が実装される。ＡＦ補助光用ＬＥＤ２０８は、ＡＦ補助光窓１０６に対応する位置に配置され、ストロボユニット２０２の発光部は、ストロボ発光窓１０５に対応する位置に配置される。

また、外装カバー２１３は、合成樹脂製とされ、カメラ本体１０１の正面側から見て左側の側面部及び上面部の外装を形成する。外装カバー２１４，２１５は、ともに熱伝導性に優れたアルミニウム合金製とされ、外装カバー２１４は、カメラ本体１０１の正面側の外装を形成し、外装カバー２１５は、カメラ本体１０１の背面側の外装を形成する。カメラ本体１０１の背面側には、ＬＥＤ等の表示ユニット２１２が設けられる。ここで、外装カバー２１３は、本発明の樹脂製部材の一例に相当し、外装カバー２１４は、本発明の金属製の外装部材の一例に相当する。

図３は、デジタルカメラ１００の内部構造の要部を示す斜視図である。図３に示すように、フレキシブル基板２０９は、カメラ本体１０１の正面左側に配置されたメイン基板２１０のコネクタ２１７に電気的に接続されるとともに、カメラ本体１０１の上面部に配置された無線ＬＡＮ基板２１１のコネクタ２１１ａに電気的に接続される。

また、フレキシブル基板２０９は、無線ＬＡＮ基板２１１の下方を通ってカメラ本体１０１の正面右側に延び、その後、２つに分岐されている。２つに分岐されたフレキシブル基板２０９の一方は、電池コネクタ２０６を介して電池収納部２０３に保持され、他方は、ストロボ基板２１６のコネクタ２１６ａに電気的に接続される。

無線ＬＡＮ基板２１１の下方を通るフレキシブル基板２０９は、無線ＬＡＮ基板２１１に対して離間配置されており、これにより、無線ＬＡＮ基板２１１から放出される電波がフレキシブル基板２０９の銅箔パターンにより吸収されるのを回避している。

無線ＬＡＮ基板２１１には、メインフレーム２０４にビス固定するための締結穴２１１ｂが形成されるとともに、レンズ鏡筒１０２に設けられたボス１０２ａに位置決め嵌合される位置決め穴２１１ｃが形成されている。また、レンズ鏡筒１０２には、無線ＬＡＮ基板２１１を支持するためのリブ１０２ｂ，１０２ｃが設けられている。

図４（ａ）はメインフレーム２０４に無線ＬＡＮ基板２１１がビス固定された状態を示す斜視図、図４（ｂ）は図４（ａ）の裏面側から見た斜視図である。図４に示すように、メインフレーム２０４は、撮影光軸に対して直交する板面部２０４ａと、板面部２０４ａに対して直交し、カメラ本体１０１の上面部において無線ＬＡＮ基板２１１がビス固定される板面部２０４ｂとを有する。

無線ＬＡＮ基板２１１の裏面には、板面部２０４ｂを介してメインフレーム２０４とグランド接続させるための銅箔パターン２１１ｄが形成されている。なお、本実施形態では、板面部２０４ａと板面部２０４ｂとを一体で形成しているが、板面部２０４ａと板面部２０４ｂとを別体で形成してもよい。

また、無線ＬＡＮ基板２１１がメインフレーム２０４の板面部２０４ｂにビス固定された際に、無線ＬＡＮ基板２１１の銅箔パターン２１１ｄの領域が板面部２０４ｂに接触して熱接続される。これにより、無線ＬＡＮ基板２１１で発生した熱がメインフレーム２０４の板面部２０４ｂに伝達され、板面部２０４ｂに伝達された熱は、板面部２０４ａに伝達される。

板面部２０４ａは、レンズ鏡筒１０２と表示パネル２１の間に配置される比較的面積の大きい板材である。このため、板面部２０４ａは、十分な熱容量を有し、また、外観面に露出しないためメインフレーム２０４自体が昇温してもカメラ本体１０１の外装に触れる撮影者が不快に感じることはない。これにより、無線ＬＡＮ基板２１１の温度を下げることができるが、温度が下がるのは板面部２０４ｂに接触する範囲およびその近傍のみで、板面部２０４ｂから離れた位置の温度を下げるまでに至らない。

図４（ａ）に示すように、無線ＬＡＮ基板２１１の締結穴２１１ｂから離れた位置、即ち、無線ＬＡＮ基板２１１の締結穴２１１ｂと反対側の端部の幅方向中央には、無線ＬＡＮの電波を送受信するアンテナパターン２１１ｈが形成される。締結穴２１１ｂでビス固定される板面部２０４ｂがアンテナパターン２１１ｈに近いと、電波の放射状況に悪影響を与えるため、板面部２０４ｂは、必要最小限の面積とされ、アンテナパターン２１１ｈからの離間距離を確保している。

従って、無線ＬＡＮ基板２１１の板面部２０４ｂから離れた位置の温度を下げるためには、無線ＬＡＮ基板２１１の発熱部とカメラ本体１０１の上面部の外装との間に断熱のための空気層を確保する必要がある。

図４（ａ）において、シールド部材２１１ｅは、無線ＬＡＮ基板２１１に実装された複数の半導体素子を覆う部材である。無線ＬＡＮ機能により、カメラ本体１０１と他のカメラや公衆無線ＬＡＮと接続して大容量のデータを送受信する際には、各半導体素子から発せられた熱は、シールド部材２１１ｅに伝達される。

そのため、シールド部材２１１ｅとカメラ本体１０１の上面部の外装との距離を離して、上述したように、断熱のための空気層を設ける必要がある。しかし、カメラ自体の小型化を図りつつ無線ＬＡＮ基板２１１と無線ＬＡＮ基板２１１の下方に配置されるフレキシブル基板２０９との距離を確保するためには、シールド部材２１１ｅとカメラ本体１０１の上面部の外装との距離を十分に確保することは難しい。

図５は、デジタルカメラ１００の正面側の外装カバー２１４を取り外した状態を示す斜視図である。図５において、外装カバー２１３は、上述したように、合成樹脂製とされ、カメラ本体１０１の正面側から見て左側の側面部及び上面部の外装を形成する。外装カバー２１３のカメラ本体１０１の上面部の外装を形成する部分（以下、外装カバー２１３の上面部２１３ｐという。）は、無線ＬＡＮ基板２１１の素子実装面の上方を覆う位置に配置される。合成樹脂製の外装カバー２１３は、電波を吸収しないため、無線ＬＡＮ基板２１１を覆うのに適している。

また、無線ＬＡＮ基板２１１は、通信時の必要な指向性を確保する為、外装カバー２１３の上面部２１３ｐの幅寸法αを大きくし、かつ正面側及び背面側のアルミニウム合金製の外装カバー２１４，２１５でアンテナパターン２１１ｈを覆われない位置に配置される。これにより、合成樹脂製の外装カバー２１３の上面部２１３ｐとアルミニウム合金製の外装カバー２１４，２１５との境界部２１３ｈもアンテナパターン２１１ｈから離れた位置に配置されることとなる。

ここで、上述したように、シールド部材２１１ｅと外装カバー２１３の上面部２１３ｐとの距離を十分に確保できないため、無線ＬＡＮ通信時に、各半導体素子からシールド部材２１１ｅに伝達された熱による昇温が懸念される。そこで、本実施形態では、各半導体素子からシールド部材２１１ｅに伝達された熱をカメラ全体に拡散させるため、無線ＬＡＮ基板２１１と正面側の外装カバー２１４とを放熱ゴム３１６，３１７を介して熱接続する。以下、詳述する。

図６は、外装カバー２１３の上面部２１３ｐを裏面側から見た斜視図である。図６に示すように、外装カバー２１３の上面部２１３ｐの裏面には、シールド部材２１１ｅを収納する凹部２１３ａが設けられている。また、上面部２１３ｐの裏面の幅方向におけるカメラ本体１０１の正面側の側部には、リブ２１３ｎが突設されるとともに、放熱ゴム３１６を保持する凹部２１３ｅが設けられている。放熱ゴム３１６は、凹部２１３ｅに接着等により固定されて保持される。

リブ２１３ｎには、マイクを保持するための保持穴２１３ｂが形成されるとともに、放熱ゴム３１７を保持する保持穴２１３ｋが形成されている。また、外装カバー２１３の上面部２１３ｐの裏面の幅方向の両側には、正面側の外装カバー２１４、及び背面側の外装カバー２１５にそれぞれ係合する係合突起２１３ｃ、及び係合突起２１３ｄが設けられている。

放熱ゴム３１６，３１７は、ともに電波に対して影響を与えにくい弾性、熱伝導性、及び非導電性を有するゴム部材で構成され、放熱ゴム３１６は、本発明の第１の放熱部材の一例に相当し、放熱ゴム３１７は、本発明の第２の放熱部材の一例に相当する。

放熱ゴム３１６を保持する凹部２１３ｅの底面には、係合穴２１３ｆが形成されている。係合穴２１３ｆには、正面側の外装カバー２１４の係合爪２１４ａ（図７参照）が外装カバー２１３の上面部２１３ｐの表面側（図の裏面側）から係合する。係合爪２１４ａは、係合穴２１３ｆに係合した状態において、先端部２１４ｂが凹部２１３ｅの底面から突出する。

図７は、正面側の外装カバー２１４を裏面側から見た斜視図である。図７に示すように、外装カバー２１４の外装カバー２１３の上面部２１３ｐとの境界部２１３ｈには、上面部２１３ｐの係合穴２１３ｆに係合する係合爪２１４ａと、複数の腕部２１４ｃ，２１４ｄとが設けられている。

複数の腕部２１４ｃ，２１４ｄには、それぞれ係合穴が形成されている。腕部２１４ｃの係合穴は、外装カバー２１３の上面部２１３ｐの係合突起２１３ｃに係合し、腕部２１４ｄの係合穴は、上面部２１３ｐの不図示の係合突起に係合する。

図８（ａ）は凹部２１３ａ及び保持穴２１３ｋにそれぞれ放熱ゴム３１６及び放熱ゴム３１７を装着した状態を外装カバー２１３の上面部２１３ｐの表面（外観面）側から見た斜視図、図８（ｂ）は図８（ａ）を裏面側から見た斜視図である。

図８に示すように、放熱ゴム３１６を凹部２１３ｅに装着すると、係合穴２１３ｆは、放熱ゴム３１６により完全に覆われる。これにより、無線ＬＡＮ基板２１１の下方に配置されたＡＦ補助光用ＬＥＤ２０８からの光が係合穴２１３ｆの隙間から外部の漏れるのが防止される。なお、遮光の観点からは、放熱ゴム３１６は、白色以外の色に着色されたものが好適である。

図９は、図１のＡ−Ａ線断面図である。図９を参照して、外装カバー２１３に外装カバー２１４を組み込んだ状態では、放熱ゴム３１６は、無線ＬＡＮ基板２１１の締結穴２１１ｂと反対側の端部の基板表面における幅方向のカメラ本体１０１の正面側（外装カバー２１４側）の側部２１１ｆに当接する。

側部２１１ｆは、アンテナパターン２１１ｈから十分離れており、また、放熱ゴム３１６は、電波に影響を与えにくい材料で構成されているため、無線ＬＡＮの通信性能に対して影響を与えることはない。

また、無線ＬＡＮ基板２１１の内部及び背面側には、グランド接続のための銅箔パターンが設けられているため、放熱ゴム３１６が当接する側部２１１ｆが無線ＬＡＮ基板２１１の中心に近い位置でなくても十分な伝熱効果が得られる。

外装カバー２１４の係合爪２１４ａが係合する外装カバー２１３の上面部２１３ｐの係合穴２１３ｆには、カメラ本体１０１の正面側の内壁面に、図６に示すように、傾斜リブ２１３ｊが突設されている。また、係合穴２１３ｆの傾斜リブ２１３ｊと対向する内壁面は、図８（ａ）に示すように、外装カバー２１３の上面部２１３ｐの外装カバー２１４との境界部２１３ｈの面２１３ｑと面一とされている。

そして、外装カバー２１４の係合爪２１４ａが上面部２１３ｐの係合穴２１３ｆに係合した状態では、係合爪２１４ａは、傾斜リブ２１３ｊの先端と傾斜リブ２１３ｊに対向する内壁面と面一となる上面部２１３ｐの面２１３ｑとの間に挟まれる。これにより、落下等による衝撃等で外装カバー２１４が外装カバー２１３から外れるのが防止される。

また、係合爪２１４ａの先端部２１４ｂは、上面部２１３ｐの凹部２１３ｅの底面から突出して、放熱ゴム３１６に当接する。

これにより、無線ＬＡＮ基板２１１と外装カバー２１４とが放熱ゴム３１６を介して熱接続される。この結果、無線ＬＡＮ基板２１１の各半導体素子からシールド部材２１１ｅに伝達された熱が放熱ゴム３１６を介して面積の大きい外装カバー２１４に伝達されて分散され、外装カバー２１３の上面部２１３ｐの温度上昇が抑えられる。

更に、放熱ゴム３１６に当接する係合爪２１４ａの先端部２１４ｂは、凹部２１３ｅ内に突出して外観面から距離βだけ離れている。そのため、係合爪２１４ａと上述した上面部２１３ｐの面２１３ｑとの間に放熱ゴム３１６の一部が挟まれても放熱ゴム３１６が外観まで飛び出すことはない。

図６に戻って、放熱ゴム３１７は、保持穴２１３ｋに接着等により固定されて保持される。かかる保持状態においては、放熱ゴム３１７は、保持穴２１３ｋから両端が突出している。

なお、保持穴２１３ｋに対する放熱ゴム３１７の位置決めは、本実施形態では、特に行わない。また、放熱ゴム３１７は、保持穴２１３ｋの上側面２１３ｍのみに固定されており、保持穴２１３ｋとの間には、隙間が形成される。従って、放熱ゴム３１７は、保持穴２１３ｋに保持された状態で、一方の端部の変形に対して他方の端部が追従変形可能になっている。

そして、保持穴２１３ｋから両端が突出する放熱ゴム３１７の一方の端部には、外装カバー２１４の裏面側で保持穴２１３ｋに対応する領域２１４ｅが放熱ゴム３１７に当接して、放熱ゴム３１７を圧縮する。また、放熱ゴム３１７の他方の端部には、無線ＬＡＮ基板２１１の幅方向の側面部２１１ｇが放熱ゴム３１７に当接して、放熱ゴム３１７を圧縮する。

これにより、無線ＬＡＮ基板２１１と外装カバー２１４とが放熱ゴム３１７を介して熱接続される。この結果、無線ＬＡＮ基板２１１の各半導体素子からシールド部材２１１ｅに伝達された熱が放熱ゴム３１７を介して面積の大きい外装カバー２１４に伝達されて分散され、外装カバー２１３の上面部２１３ｐの温度上昇が抑えられる。

また、放熱ゴム３１７は、電波に影響を与えにくい材料で構成されているため、無線ＬＡＮ通信に対する影響は小さい。更に、無線ＬＡＮ基板２１１の内部及び背面側には、グランド接続のための銅箔パターンが設けられているため、放熱ゴム３１７の当接部が無線ＬＡＮ基板２１１の側面部２１１ｇでも十分な伝熱効果が得られる。

図１０は、図１のＢ−Ｂ線断面図である。図１０を参照して、外装カバー２１４は、外装カバー２１３よりも後から装着される。従って、外装カバー２１３の装着の際に、放熱ゴム３１７が無線ＬＡＮ基板２１１の側面部２１１ｇから離れていても、放熱ゴム３１７は、外装カバー２１４を装着する際に押し戻されて無線ＬＡＮ基板２１１の側面部２１１ｇに当接する。これにより、無線ＬＡＮ基板２１１と外装カバー２１４との熱接続を安定して行うことができる。

また、放熱ゴム３１７の保持穴２１３ｋの軸方向幅γを無線ＬＡＮ基板２１１の側面部２１１ｇと外装カバー２１４の当接領域２１４ｅとの間の距離δよりも長くすることで確実な熱接続を確保することができる。

以上説明したように、本実施形態では、デジタルカメラ１００に搭載される無線ＬＡＮ基板２１１で発生した熱を無線ＬＡＮ基板２１１の通信性能に影響を与えることなく、効率よく放熱することができる。

なお、本発明の構成は、上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、材質、形状、寸法、形態、数、配置箇所等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

例えば、上記実施形態では、正面側の外装カバー２１４と無線ＬＡＮ基板２１１とを熱接続させる場合を例示したが、これに限定されず、背面側の外装カバー２１５と無線ＬＡＮ基板２１１とを熱接続させてもよい。

また、上記実施形態では、アンテナ内蔵型の無線ＬＡＮ基板２１１を例示したが、アンテナは、フレキシブル基板などで独立して形成してもよい。

１０１カメラ本体
２０４メインフレーム
２１１無線ＬＡＮ基板
２１３外装カバー
２１４外装カバー
３１６，３１７放熱ゴム

Claims

無線通信基板と、
前記無線通信基板の素子実装面を覆うように配置される外装としての樹脂製部材と、
前記無線通信基板の一方の端部に熱接続されるフレーム部材と、
前記無線通信基板の周辺が覆われない位置で前記樹脂製部材に取り付けられる金属製の外装部材と、
弾性、熱伝導性、及び非導電性を有し、前記樹脂製部材に保持されるとともに、前記無線通信基板と前記外装部材とに圧縮されることで、前記無線通信基板と前記外装部材とを熱接続する放熱手段と、を備えることを特徴とする電子機器。
前記放熱手段は、第１の放熱部材を有し、
前記第１の放熱部材は、前記無線通信基板の他方の端部の基板表面と前記外装部材とに圧縮されることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
前記樹脂製部材は、前記第１の放熱部材を保持する凹部を有し、前記凹部の底面には、係合穴が形成されて、前記係合穴に前記外装部材に形成された係合爪が係合することにより、前記係合爪の先端部が前記第１の放熱部材を圧縮することを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
前記無線通信基板は、アンテナが内蔵され、
前記第１の放熱部材は、前記アンテナから離れた位置に配置されることを特徴とする請求項２又は３に記載の電子機器。
前記放熱手段は、第２の放熱部材を有し、
前記第２の放熱部材は、前記無線通信基板の幅方向の側面部と前記外装部材とに圧縮されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電子機器。
前記樹脂製部材は、前記第２の放熱部材を保持する保持穴を有し、
前記第２の放熱部材は、前記保持穴から両端が突出するように、前記保持穴に保持され、前記外装部材が前記第２の放熱部材の一方の端部に当接して、前記外装部材が前記第２の放熱部材を圧縮し、前記無線通信基板の幅方向の側面部が前記第２の放熱部材の他方の端部に当接して、前記無線通信基板の幅方向の側面部が前記第２の放熱部材を圧縮することを特徴とする請求項５に記載の電子機器。
前記保持穴と前記保持穴に保持された前記第２の放熱部材との間に隙間が形成されることを特徴とする請求項６に記載の電子機器。