JP6315229B2 - 放熱部品、電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、放熱部品と電子機器とに関するものである。

撮像装置その他の電子機器において、電子機器の高性能化に伴い搭載される電子部品の発熱が大きくなる傾向がある。電子部品の発熱が大きくなる要因として、撮像装置の場合には、例えば撮像素子の高画素化、画像処理を行う集積回路の高機能化などが挙げられる。

電子部品の発熱による影響として、撮像装置の場合には、例えば撮像素子の温度が上昇して熱ノイズにより画質が劣化する不具合や、ジャンクション温度を超えることによる故障が生ずるおそれがある。

特に、近年の電子機器は、小型化を達成するために、複数の電子部品が筐体内の基板上に高密度に配置されるため、電子部品の放熱の問題がより深刻となっている。

そこで、電子機器に搭載される複数の電子部品を単一の放熱部品に接触させて放熱する技術が開示されている（例えば、特許文献１乃至３参照）。

しかしながら、従来の技術では、単一の放熱部品に複数の電子部品が接触している場合に、複数の電子部品のうち１つの電子部品の熱が放熱部品を介して他の電子部品に移動してしまう問題がある。この場合に、熱移動した他の電子部品に、不具合や故障が生ずるおそれがある。

本発明は、複数の電子部品間の熱移動を抑制しつつ単一の部材により放熱することができる放熱部品を提供することを目的とする。

本発明は、
複数の電子部品が発した熱を吸熱して放熱する放熱部品であって、
前記電子部品からの熱を吸熱する吸熱部と、
前記吸熱部が吸熱した前記熱を放熱する放熱部と、
前記吸熱部に設けられていて前記電子部品が搭載された基板に取り付けるための取付部と、を有してなり、
前記吸熱部は、前記電子部品の数に対応して複数設けられ、
前記放熱部は、前記複数の吸熱部のそれぞれと熱的に接続され、
前記複数の吸熱部それぞれの間に設けられている間隙からなり前記複数の吸熱部のそれぞれを熱的に遮断する遮断部を有し、
前記吸熱部と前記放熱部との間に屈曲部を有し、
前記放熱部は、前記屈曲部を介して前記吸熱部の前記電子部品との接触面の反対側に設けられ、
前記遮断部は、前記吸熱部の一端から前記屈曲部にまで及んでいることを特徴とする。

本発明によれば、複数の電子部品間の熱移動を抑制しつつ単一の部材により放熱することができる。

本発明に係る放熱部品の実施の形態を示す斜視図である。 上記放熱部品を示す正面図である。 上記放熱部品を示す平面図である。 本発明に係る電子機器（撮像装置）の実施の形態を示す斜視図である。 上記撮像装置の背面斜視図である。 上記撮像装置の背面図である。 上記撮像装置の側断面図である。 上記撮像装置の縦断面図である。 上記撮像装置のカメラモジュールの斜視図である。 上記撮像装置のカメラモジュールの背面斜視図である。 上記撮像装置の基板の斜視図である。 上記基板の背面斜視図である。 本発明に係る放熱部品の別の実施の形態を示す斜視図である。 図１３の放熱部品の正面図である。 図１３の放熱部品を取り付けたカメラモジュールの斜視図である。

以下、本発明に係る放熱部品と電子機器との実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

●放熱部品（１）●
まず、本発明に係る放熱部品の実施の形態について説明する。本発明に係る放熱部品は、電子機器に搭載された複数の電子部品が発した熱を吸熱して放熱するための部品である。

図１は、本発明に係る放熱部品の実施の形態を示す斜視図である。同図に示すように、放熱部品１０は、吸熱部１０ａ，１０ｂと、放熱部１０ｃと、遮断部１０ｄと、屈曲部１０ｅと、取付部１０ｆとを有する。

放熱部品１０は、アルミニウムや銅などの熱伝導率の高い材料を使用して作製される。

放熱部品１０は、アルミニウムを用いて作製した場合に、表面に黒アルマイト処理を施してもよい。放熱部品１０の表面に黒アルマイト処理を施すことで、放熱部品１０の輻射率は上がり、放熱部品１０の表面からの輻射熱は大きくなる。

放熱部品１０は、上述の熱伝導率の高い材料を曲げ加工や鋳造加工することで、不図示の電子部品からの熱を吸熱する吸熱部１０ａ，１０ｂと、吸熱部１０ａ，１０ｂが吸熱した熱を放熱する放熱部１０ｃと、を一体に有してなる。

吸熱部１０ａ，１０ｂは、電子部品の数に対応して複数設けられている。図１において、放熱部品１０は、２つの電子部品の熱を放熱するために、２つの吸熱部１０ａ，１０ｂを有している。

吸熱部１０ａ，１０ｂは、電子機器の基板に搭載された複数の電子部品のそれぞれと熱的に接続することができるように、基板に搭載された電子部品と平行な面を有する。

放熱部１０ｃは、屈曲部１０ｅを介して吸熱部１０ａ，１０ｂの電子部品との接触面の反対側に設けられ、吸熱部１０ａ，１０ｂと熱的に接続する。

図２は、放熱部品１０の正面図である。同図に示すように、放熱部品１０は、複数の吸熱部１０ａ，１０ｂのそれぞれを熱的に遮断する遮断部１０ｄを有する。

遮断部１０ｄは、吸熱部１０ａと吸熱部１０ｂとの間に設けられる。遮断部１０ｄは、例えば間隙のように吸熱部１０ａと吸熱部１０ｂとの間に介在し、吸熱部１０ａ，１０ｂ相互の直接的な熱移動を防止する部分である。

放熱部品１０では、吸熱部１０ａ，１０ｂが吸熱した熱は、必ず放熱部１０ｃに到達する。つまり、遮断部１０ｄを設けることにより、放熱部品１０では、複数の吸熱部１０ａ，１０ｂ間の熱移動の距離が長くなる。

したがって、放熱部品１０によれば、吸熱部１０ａ，１０ｂの一方が吸熱した電子部品の熱を他方の吸熱部１０ａ，１０ｂを介して他の電子部品に伝熱しないようにすることができる。

屈曲部１０ｅは、吸熱部１０ａ，１０ｂと放熱部１０ｃとの間（本実施の形態では長手方向の一側面）に設けられている。屈曲部１０ｅにより、放熱部品１０では、吸熱部１０ａ，１０ｂの電子部品との接触面の反対面上に放熱部１０ｃが重なり合うように設けることができる。つまり、放熱部品１０によれば、Ｘ軸方向やＹ軸方向（基板に沿った方向）の面積を増大させることなく放熱部１０ｃの面積を確保することができる。

放熱部品１０は、吸熱部１０ａ，１０ｂと放熱部１０ｃとを合計した表面積が、電子部品が搭載される基板の表面積を上回る。ここで、放熱部品１０では、電子部品が搭載される基板に相当する面積を放熱部１０ｃの面積として確保することができる。また、放熱部品１０では、吸熱部１０ａ，１０ｂの表面からも輻射熱により放熱するため、放熱面積に含まれる。

つまり、放熱部品１０では、電子部品が搭載される基板よりも広い放熱面積を確保することができるため、基板に取り付けられた電子部品の放熱を効率よく行うことができる。

取付部１０ｆは、放熱部品１０を電子機器の基板に取り付けるために設けられている。取付部１０ｆは、複数の吸熱部１０ａ，１０ｂそれぞれを個別に支持することができるように設けられている。

また、取付部１０ｆには、電子機器の基板に放熱部品１０を取り付ける際にネジなどの固定部材を挿通させる孔が設けられている。

図３は、放熱部品１０を示す平面図である。同図に示すように、放熱部品１０は、取付部１０ｆと吸熱部１０ａ，１０ｂ（図３では吸熱部１０ａのみ図示）と放熱部１０ｃとが、Ｚ軸方向（高さ方向）においてそれぞれ異なる位置に設けられている。

この構成により、放熱部品１０は、吸熱部１０ａ，１０ｂと放熱部１０ｃとの高さ方向の間隔を確保することができる。このため、放熱部品１０によれば、Ｘ軸方向やＹ軸方向（基板に沿った方向）の電子機器の基板の面積を上回ることなく放熱部１０ｃの面積を確保することができる。

吸熱部１０ａ，１０ｂと取付部１０ｆとを高さ方向において異なる位置に設けることにより、放熱部品１０では、基板上の電子部品との間隔を確保することができる。つまり、放熱部品１０によれば、基板上の通電部分と放熱部品１０とが接触してショートすることを防ぐことができる。

●電子機器●
次に、本発明に係る電子機器の実施の形態について、撮像装置を例に説明する。

図４は、本発明に係る電子機器（撮像装置）の実施の形態を示す斜視図である。また、図５は、撮像装置の背面斜視図である。図４，５に示すように、撮像装置１は、前カバー２と後カバー３と回転軸４とカメラモジュール３０とを有してなる。

前カバー２と後カバー３とは、一体に組み合わせられることで撮像装置１の筐体を構成する。

カメラモジュール３０は、外部に露出するレンズユニット９を除き、前カバー２、後カバー３により構成される筐体内部に囲繞されている。

回転軸４を中心に撮像装置１を回転させることにより、撮像装置１が撮影する方向を変化させることができる。ここで、レンズユニット９のレンズ光軸方向をＺ軸として撮像装置１の長手方向をＸ軸として短手方向をＹ軸としたとき、回転軸４は、Ｘ軸またはＹ軸方向に取り付けられる。本実施の形態において、回転軸４の軸方向はＸ軸方向であり、撮像装置１はＸ軸周りに回転するように取り付けられる。

図６は、撮像装置１の背面図である。同図に示すように、後カバー３には、通気用スリット３ａ，３ｂが設けられている。通気用スリット３ａ，３ｂは、回転軸４を挟んで両側に設けられている。通気用スリット３ａ，３ｂを設けることで、撮像装置１の内外の通気が実現される。

図７は、撮像装置１の側断面図である。また、図８は、撮像装置１の縦断面図である。図７，８に示すように、撮像装置１は、筐体内部に、基板（ＰＣＢ；Printed Circuit Board）５と、撮像素子６とが搭載されている。また、撮像装置１は、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）７と、レンズホルダ８と、レンズユニット９とが搭載されている。また、撮像装置１は、筐体内部に、放熱部品１０と、熱伝導性部材１１，１２，１３，１４とが搭載されている。

また、図８に示すように、撮像装置１の筐体内部において、放熱部１０ｃは、通気用スリット３ａ，３ｂから導入される外気に触れる位置に配置される。

図９は、カメラモジュール３０の斜視図である。また、図１０は、撮像装置１のカメラモジュール３０の背面斜視図である。

図９，１０に示すように、ＰＣＢ５と、撮像素子６と、ＦＰＧＡ７と、レンズホルダ８と、レンズユニット９と、放熱部品１０とは、カメラモジュール３０を構成する。

ＰＣＢ５の正面側には、レンズユニット９を保持したレンズホルダ８が固定されている。また、ＰＣＢ５の背面側には、撮像素子６と放熱部品１０とが固定されている。

撮像素子６は、ＣＭＯＳ（Complementary MOS）イメージセンサまたはＣＣＤ（Charge-Coupled Device）イメージセンサなどの、光電変換素子によるイメージセンサである。撮像素子６は、使用時に発熱するが、高温になると熱ノイズが発生して画質が劣化してしまう。

ＦＰＧＡ７は、撮像素子６が取得した撮影画像の処理などに使用される電子部品である。ＦＰＧＡ７も、撮像素子６と同様に使用時に発熱する。ＦＰＧＡ７は、想定されるジャンクション温度（半導体部品のチップ接合面の温度）を超えると、故障するおそれがある。

ここで、撮像素子６やＦＰＧＡ７は、撮影画像の高画素化や画像処理の高機能化などにより発熱量は大きくなる傾向にある。

また、近年の撮像装置では、小型化を達成するために部品が筐体内に高密度に配置されることが多いため、１枚のＰＣＢ５上に撮像素子６やＦＰＧＡ７などの電子部品が密集し、電子部品の放熱がより困難になっている。

ところで、電子機器に搭載される複数の電子部品は、それぞれ発熱量や耐熱保証温度（例えば、撮像素子６に用いられるＣＭＯＳでは７０℃以下、ＦＰＧＡ７では８５℃以下）が異なることが多い。このため、複数の電子部品を冷却する放熱部品１０は、電子部品の相互の熱の移動を極力抑えつつ、効果的に放熱することが要求される。

つまり、放熱部品１０は、高温側の電子部品の熱が低温側の電子部品に移動することで、低温側の電子部品が過熱しないように構成する必要がある。

レンズユニット９は、撮像素子６に被写体像を結像させて画像データを生成する。生成された画像データは、ＦＰＧＡ７により画像処理が行われる。

撮像素子６とＦＰＧＡ７で発生した熱は、ＰＣＢ５に固定された放熱部品１０に伝熱し、放熱部品１０から放熱される。

図１１は、ＰＣＢ５の斜視図である。また、図１２は、ＰＣＢ５の背面斜視図である。

ＰＣＢ５は、回路基板の一例である。ＰＣＢ５の正面（物体側）には、撮像素子６が実装されて、ＰＣＢ５の背面（像面側）にはＦＰＧＡ７が実装されている。

ＰＣＢ５は、取付部１０ｆが取り付けられる取り付け位置に、取付孔５ａが設けられている。また、取付孔５ａの周囲には、導電部材５ｂが露出している。このように構成することにより、ＰＣＢ５は、放熱部品１０を取り付けた際に導電部材５ｂを介して熱を放熱部品１０に伝熱することができる。

熱伝導性部材１１，１２，１３，１４は、例えばセラミックフィラーなどの熱伝導性の高い材料を配合した部材である。熱伝導性部材１１，１２，１３，１４は、シリコーンシートなどの弾性部材であることが望ましい。

熱伝導性部材１１は、吸熱部１０ａと撮像素子６を搭載するＰＣＢ５の背面との間に挟まれている。熱伝導性部材１１は、本発明における第２熱伝導性部材に対応する。

熱伝導性部材１１は、撮像素子６と吸熱部１０ａとの熱的な接触度合いを高めることで、撮像素子６の熱を吸熱部１０ａに伝える。また、熱伝導性部材１１は、放熱部品１０とＰＣＢ５との高さのばらつきを吸収し、ＰＣＢ５に応力などの過度の負荷がかかるのを防ぐ。

熱伝導性部材１２は、吸熱部１０ｂとＦＰＧＡ７の背面の間に挟まれている。熱伝導性部材１２は、本発明における第２熱伝導性部材に対応する。

熱伝導性部材１２は、ＦＰＧＡ７と吸熱部１０ｂとの熱的な接触度合いを高めることで、ＦＰＧＡ７の熱を吸熱部１０ｂに伝える。また、熱伝導性部材１２は、放熱部品１０とＦＰＧＡ７との高さのばらつきを吸収し、ＰＣＢ５に応力などの過度の負荷がかかるのを防ぐ。

熱伝導性部材１３は、吸熱部１０ａと放熱部１０ｃとの間に挟まれている。

熱伝導性部材１３は、吸熱部１０ａと放熱部１０ｃとの熱的な接触度合いを高めることで、吸熱部１０ａが吸熱した熱を放熱部１０ｃにより伝えやすくする。

熱伝導性部材１４は、放熱部１０ｃの表面（放熱部１０ｃの２面のうち、吸熱部１０ａ，１０ｂの対向面ではない面）に配置される。熱伝導性部材１４は、後カバー３取付時に、後カバー３と放熱部１０ｃとの間に挟まれて、放熱部１０ｃと後カバー３の内面との熱的な接触度合いを高めることで、放熱部１０ｃが受熱した熱を後カバー３に伝熱する。

また、熱伝導性部材１４は、放熱部品１０と後カバー３の高さのばらつきを吸収し、放熱部品１０やＰＣＢ５に応力などの過度の負荷がかかるのを防ぐ。

撮像素子６の熱は、熱伝導性部材１１を通して吸熱部１０ａに伝わる。吸熱部１０ａが受熱した熱は、屈曲部１０ｅと熱伝導性部材１３とを介して放熱部１０ｃに伝熱して後カバー３で放熱されるとともに、放熱部品１０の表面からも対流熱伝達により放熱される。

ＦＰＧＡ７の熱は、熱伝導性部材１２を通して吸熱部１０ｂに伝わり、吸熱部１０ｂから屈曲部１０ｅを介して放熱部１０ｃへ伝熱して後カバー３で放熱される。また、放熱部１０ｃが受熱した熱は、放熱部品１０の表面からも対流熱伝達により放熱される。

吸熱部１０ａ，１０ｂは、撮像素子６の熱が伝わる吸熱部１０ａとＦＰＧＡ７の熱が伝わる吸熱部１０ｂとが分離されている。このため、放熱部品１０では、撮像素子６とＦＰＧＡ７との間で熱の移動を極力抑えながら、上述のように電子部品ごとに独立して放熱することができる。

●放熱部品（２）●
次に、本発明に係る放熱部品の別の実施の形態について、先に説明した実施の形態との相違点を中心に説明する。

図１３は、本発明に係る放熱部品の別の実施の形態を示す斜視図である。また、図１４は、図１３の放熱部品を示す正面図である。

図１３，１４に示すように、本実施の形態に係る放熱部品２０は、吸熱部２０ｂと放熱部２０ｃとを熱的に接続する屈曲部２０ｇの設けられる位置が、先に説明した放熱部品１０の吸熱部１０ｂと異なっている。

すなわち、吸熱部２０ａと放熱部２０ｃとを熱的に接続する屈曲部２０ｅの設けられる位置が放熱部品２０の長手方向の一側面であるのに対して、屈曲部２０ｇは、放熱部品２０の短手方向の一側面に設けられる。

図１５は、放熱部品２０を取り付けたカメラモジュール４０を示す斜視図である。同図に示すように、カメラモジュール４０は、先に説明したカメラモジュール３０と同様に、撮像素子６の熱は、吸熱部２０ａに伝わる。吸熱部２０ａが受熱した熱は、屈曲部２０ｅを介して放熱部２０ｃに伝熱して不図示の後カバーで放熱されるとともに、放熱部品２０の表面からも対流熱伝達により放熱される。

ＦＰＧＡ７の熱は、吸熱部２０ｂに伝わり、吸熱部２０ｂから屈曲部２０ｇを介して放熱部２０ｃへ伝熱して後カバーで放熱される。また、放熱部２０ｃが受熱した熱は、放熱部品２０の表面からも対流熱伝達により放熱される。

吸熱部２０ａ，２０ｂは、撮像素子６の熱が伝わる吸熱部２０ａとＦＰＧＡ７の熱が伝わる吸熱部２０ｂとが分離されている。このため、放熱部品２０では、撮像素子６とＦＰＧＡ７との間で熱の移動を極力抑えながら、上述のように電子部品ごとに独立して放熱することができる。

●本発明の効果
以上説明した放熱部品１０，２０によれば、複数の電子部品（熱源）の熱を１つの部品により独立して放熱する構造を、低コストかつ省スペースで実現することができる。

１ ：撮像装置
２ ：前カバー
３ ：後カバー
３ａ ：通気スリット
３ｂ ：通気スリット
４ ：回転軸
５ ：ＰＣＢ
６ ：撮像素子
７ ：ＦＰＧＡ
８ ：レンズホルダ
９ ：レンズユニット
１０ ：放熱部品
１０ａ ：吸熱部
１０ｂ ：吸熱部
１０ｃ ：放熱部
１０ｄ ：遮断部
１０ｅ ：屈曲部
１０ｆ ：取付部
１１ ：熱伝導性部材
１２ ：熱伝導性部材
１３ ：熱伝導性部材
１４ ：熱伝導性部材
２０ ：放熱部品
２０ａ ：吸熱部
２０ｂ ：吸熱部
２０ｃ ：放熱部
２０ｄ ：遮断部
２０ｅ ：屈曲部
２０ｆ ：取付部
３０ ：カメラモジュール
４０ ：カメラモジュール

特開２００４−０２０７９８号公報 特開２００４−１０４６３２号公報 特開２０１１−２５９１０１号公報

Claims (8)

1. 複数の電子部品が発した熱を吸熱して放熱する放熱部品であって、
   前記電子部品からの熱を吸熱する吸熱部と、
   前記吸熱部が吸熱した前記熱を放熱する放熱部と、
   前記吸熱部に設けられていて前記電子部品が搭載された基板に取り付けるための取付部と、
   を有してなり、
   前記吸熱部は、前記電子部品の数に対応して複数設けられ、
   前記放熱部は、前記複数の吸熱部のそれぞれと熱的に接続され、
   前記複数の吸熱部それぞれの間に設けられている間隙からなり前記複数の吸熱部のそれぞれを熱的に遮断する遮断部を有し、
   前記吸熱部と前記放熱部との間に屈曲部を有し、
   前記放熱部は、前記屈曲部を介して前記吸熱部の前記電子部品との接触面の反対側に設けられ、
   前記遮断部は、前記吸熱部の一端から前記屈曲部にまで及んでいる、
   ことを特徴とする放熱部品。
2. 前記吸熱部と前記放熱部とを熱的に接触させる熱伝導性部材を有する請求項１記載の放熱部品。
3. 前記取付部は、前記電子部品が取り付けられる基板と前記吸熱部との間隔を確保する請求項１または２記載の放熱部品。
4. 前記取付部は、複数の前記吸熱部のそれぞれに設けられている請求項１乃至３のいずれかに記載の放熱部品。
5. 前記電子部品と前記吸熱部とを熱的に接触させる第２熱伝導性部材を有する請求項１乃至４のいずれかに記載の放熱部品。
6. 複数の電子部品が搭載されて構成される電子機器であって、請求項１乃至５のいずれかに記載の放熱部品を有してなる電子機器。
7. 前記放熱部品は、前記電子部品が搭載される基板に取り付けられ、
   前記基板は、前記放熱部品の取り付け位置において導電部材が露出している請求項６記載の電子機器。
8. 前記電子部品と前記放熱部品とが取り付けられた前記基板を囲繞する筐体と、
   前記放熱部品と前記筐体の内面とを接触させる熱伝導性部材と、
   を有する請求項６または７記載の電子機器。

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