JP7212288B2

JP7212288B2 - 電子機器

Info

Publication number: JP7212288B2
Application number: JP2021081795A
Authority: JP
Inventors: 利之柏木; 秀明立川
Original assignee: Fujitsu Client Computing Ltd
Current assignee: Fujitsu Client Computing Ltd
Priority date: 2021-05-13
Filing date: 2021-05-13
Publication date: 2023-01-25
Anticipated expiration: 2041-05-13
Also published as: JP2022175425A

Description

本発明は、電子機器に関する。

従来、基板と、基板に実装されたプロセッサと、基板に実装されたメモリと、基板、プロセッサ、およびメモリを収容した筐体と、を備える電子機器が知られている。

特開２０１８－７２５５１号公報

この種の電子機器では、例えば、プロセッサとメモリとが冷却されやすい新規な構成が得られれば有益である。

そこで、本発明の課題の一つは、プロセッサとメモリとが冷却されやすい新規な構成の電子機器を得ることである。

本発明の第１態様にかかる電子機器は、一面を有した基板と、前記一面に実装されたプロセッサと、前記一面の前記プロセッサの下方となる位置に実装された第１メモリと、前記一面の前記プロセッサの側方となる位置に実装された第２メモリと、前記プロセッサに熱的に接続された第１受熱体と、前記第１メモリに熱的に接続された第２受熱体と、前記第２メモリに熱的に接続された第３受熱体と、前記第１受熱体と熱的に接続されたヒートパイプと、前記第１受熱体と前記第２受熱体とに亘って設けられ、前記第１受熱体を介して、前記第２受熱体と前記ヒートパイプとを熱的に接続した一方の接続体と、前記第１受熱体と前記第３受熱体とに亘って設けられ、前記第１受熱体を介して、前記第３受熱体と前記ヒートパイプとを熱的に接続した他方の接続体と、前記基板、前記プロセッサ、前記第１受熱体、前記第２受熱体、前記第３受熱体、前記一方の接続体、および前記他方の接続体を収容した筐体と、前記筐体に前記基板とともに固定され第１受熱体を前記プロセッサに押し付ける固定部材と、を備え、前記一方の接続体は、前記第２受熱体と前記固定部材とに亘って設けられ前記第２受熱体を前記第１メモリに押し付ける第１板バネ部を備え、前記他方の接続体は、前記第３受熱体と前記固定部材とに亘って設けられ該他方の接続体を前記第２メモリに押し付ける第２板バネ部と、を備える。

本発明の上記態様によれば、プロセッサ、第１メモリ及び第２メモリが冷却されやすい新規な構成の電子機器を得ることができる。即ち、第１メモリ及び第２メモリの熱が、一方の接続体、他方の接続体、第１板バネ部、及び第２板バネ部を介して、ヒートパイプに伝わるので、プロセッサとともに、第１メモリ及び第２メモリが冷却されやすい。

図１は、第１実施形態の電子機器の例示的な背面図である。図２は、第１実施形態の電子機器における基板装置を含む部分の例示的な背面図である。図３は、第１実施形態の電子機器における基板装置を含む部分の例示的な背面図であって、図２に対して伝熱部材が取り外された状態の図である。図４は、図２のIV-IV断面図である。図５は、第１実施形態の電子機器の熱輸送部の一部の例示的な背面図である。図６は、第１実施形態の電子機器の熱輸送部の一部の例示的な側面図である。図７は、第１実施形態の電子機器の熱輸送部の一部の例示的な底面図である。図８は、第２実施形態の電子機器における基板装置を含む部分の例示的な背面図である。図９は、図８のIX-IX断面図である。図１０は、第２実施形態の電子機器の熱輸送部の一部の例示的な背面図である。図１１は、第２実施形態の電子機器の熱輸送部の一部の例示的な底面図である。図１２は、第３実施形態の電子機器の熱輸送部の一部の例示的な正面図である。

以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および効果は、一例である。本発明は、以下の実施形態に開示される構成以外によっても実現可能である。また、本発明によれば、構成によって得られる種々の効果（派生的な効果も含む）のうち少なくとも一つを得ることが可能である。

以下の複数の実施形態には、同様の構成要素が含まれている。それら同様の構成要素には共通の符号が付与されるとともに、重複する説明が省略される。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、本明細書では、序数は、部品や、部材、部位、位置、方向等を区別するためだけに用いられており、順番や優先度を示すものではない。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の電子機器１の例示的な背面図である。電子機器１は、所謂オールインワン型のパーソナルコンピュータとして構成されている。なお、電子機器１は、上記例には限定されず、例えば、デスクトップ型のパーソナルコンピュータや、クラムシェル型（ノートブック型）のパーソナルコンピュータ、映像電子機器、テレビジョン受像機、ゲーム機等であってもよい。

電子機器１は、筐体２と、筐体２を支持した支持体４と、を備えている。支持体４は、不図示の机や、棚、台等の載置対象上に載置され、筐体２を支持する。支持体４は、スタンドとも称される。また、筐体２は、基板装置５０や、ファン装置５３，１５３等の収容品を収容している。また、筐体２は、ディスプレイ（不図示）を支持している。基板装置５０は、メインボードとも称される。

本実施形態では、便宜上、方向が定義されている。Ｘ方向は、筐体２の幅方向（左右方向、長手方向）に沿う方向である。Ｘ方向は右方、Ｘ方向の反対方向は左方とも称される。Ｙ方向は、筐体２の前後方向（厚さ）の前方と同じである。Ｚ方向は、筐体２の上下方向の上方（高さ方向）と同じである。Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向は、互いに直交している。

筐体２には、通気口２ａ，２ｂ，２ｃが設けられている。各通気口２ａ，２ｂ，２ｃは、筐体２の壁を貫通した複数のスリットによって構成されている。通気口２ａ，２ｂは、例えば、筐体２の上壁に設けられている。通気口２ｃは、例えば、筐体２の後壁に設けられている。

図２は、第１実施形態の電子機器１における基板装置５０を含む部分の例示的な背面図である。図３は、第１実施形態の電子機器１における基板装置５０を含む部分の例示的な背面図であって、図２に対して伝熱部材１６１が取り外された状態の図である。

図２および図３に示されるように、基板装置５０は、基板５１と、プロセッサ５２（図１）と、プロセッサ５２を冷却するファン装置５３と、熱輸送部５４と、を有する。

プロセッサ５２は、基板５１の後面である一面５１ａに実装されている。プロセッサ５２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。なお、プロセッサ５２は、上記に限定されない。

熱輸送部５４は、プロセッサ５２で発生した熱を一端部で受けて他端部に輸送する。端部は、通気口２ａに面している。

上記構成では、ファン装置５３の動作によって、通気口２ｃから筐体２内に空気が導入されるとともに、通気口２ａから筐体２外に空気が排出される。このとき、熱輸送部５４の一端部がプロセッサ５２から受けた熱は、熱輸送部５４によって熱輸送部５４の他端部に輸送され、熱輸送部５４から通気口２ａを介して筐体２の外部に放出される。すなわち、プロセッサ５２が冷却される。

また、基板装置５０は、プロセッサ１５２（図１）と、メモリ７１～７４と、ファン装置１５３と、熱輸送部１５４と、を有する。

プロセッサ１５２は、基板５１の後面である一面５１ａに実装されている。プロセッサ１５２は、例えばＧＰＵ（Graphics Processing Unit）である。すなわち、プロセッサ１５２は、Ｇｆｘ機能を有する。なお、プロセッサ１５２は、上記に限定されない。

メモリ７１～７４は、基板５１の一面５１ａに実装されている。メモリ７１～７４は、例えば、ＶＲＡＭ（Video Random Access Memory）である。第１メモリであるメモリ７１，７２は、プロセッサ１５２の下方に配置され、第２メモリであるメモリ７３，７４は、プロセッサ１５２の側方に配置されている。なお、メモリ７１～７４は、上記に限定されない。

図４は、図２のIV-IV断面図である。図５は、第１実施形態の電子機器１の熱輸送部１５４の一部の例示的な背面図である。図６は、第１実施形態の電子機器１の熱輸送部１５４の一部の例示的な側面図である。図７は、第１実施形態の電子機器１の熱輸送部１５４の一部の例示的な底面図である。

図４～図７に示されるように、熱輸送部１５４は、ヒートパイプ１５５と、第１受熱体１５６と、ヒートシンク１５９と、伝熱部材１６１と、を有する。

第１受熱体１５６は、プロセッサ１５２と熱的に接続され、プロセッサ１５２で発生した熱を受ける。詳細には、第１受熱体１５６は、固定部材１５７によってプロセッサ１５２に押し付けられている。固定部材１５７は、ネジ等の結合具１５８によって基板５１Ｂとともに筐体２に固定されている。第１受熱体１５６は、例えば、銅等の金属材料によって構成されている。

ヒートパイプ１５５は、第１受熱体１５６とヒートシンク１５９とに亘って設けられ、第１受熱体１５６とヒートシンク１５９とに熱的に接続されている。ヒートシンク１５９は、筐体２の通気口２ｂに面している。

図４～図７に示されるように、伝熱部材１６１は、第２受熱体１６２と、接続体１６３と、を有する。第２受熱体１６２と接続体１６３とは、一体形成されている。伝熱部材１６１は、例えば、金属材料によって構成された板金部材である。

第２受熱体１６２は、メモリ７１，７２に重ねられ、メモリ７１，７２と熱的に接続されている。第２受熱体１６２は、ヒートシンクとも称される。

接続体１６３は、第２受熱体１６２とヒートパイプ１５５とを熱的に接続している。詳細には、接続体１６３は、ベース部１６３ａと、二つの板バネ部１６３ｂと、板バネ部１６３ｃと、を有する。

図４に示されるように、ベース部１６３ａは、ヒートパイプ１５５に重ねられて、ヒートパイプ１５５と熱的に接続されている。ベース部１６３ａは、ヒートパイプ１５５に対して第１受熱体１５６とは反対側に配置されている。すなわち、ベース部１６３ａと接続体１６３とは、ヒートパイプ１５５を挟んでいる。

図５に示されるように、二つの板バネ部１６３ｂは、ベース部１６３ａのＸ方向側およびＸ方向の反対方向側に設けられ、ベース部１６３ａと接続されている。二つの板バネ部１６３ｂにおけるベース部１６３ａとは反対側の端部は、ネジ等の結合具１６４によって固定部材１５７に固定されている。すなわち、二つの板バネ部１６３ｂは、固定部材１５７を介して基板５１に支持されている。二つの板バネ部１６３ｂは、弾性力によって、ベース部１６３ａをヒートパイプ１５５に押し付けている。

図４および図５に示されるように、板バネ部１６３ｃは、ベース部１６３ａからＺ方向の反対方向に延びている。詳細には、板バネ部１６３ｃは、第１部分１６３ｄと第２部分１６３ｅとを有する。第１部分１６３ｄは、ベース部１６３ａの幅方向の中央部からＺ方向の反対方向に延びている。第２部分１６３ｅは、第１部分１６３ｄにおけるベース部１６３ａとは反対方向の端部からＹ方向に延びている。第２部分１６３ｅにおける第１部分１６３ｄとは反対側の端部は、第２受熱体１６２が接続されている。板バネ部１６３ｃは、弾性力によって、第２受熱体１６２をメモリ７１，７２に押し付けている。板バネ部１６３ｃ（第１部分１６３ｄ、第２部分１６３ｅ）の幅（Ｘ方向の幅）は、ベース部１６３ａの幅よりも小さい。

上記構成では、ファン装置１５３の動作によって、通気口２ｃから筐体２内に空気が導入されるとともに、通気口２ｂから筐体２外に空気が排出される。ファン装置１５３による送風された空気は、ヒートシンク１５９の表面に沿って流れ、通気口２ｂから排出される。このとき、第１受熱体１５６がプロセッサ１５２から受けた熱は、ヒートパイプ１５５によってヒートシンク１５９に輸送され、ヒートシンク１５９から通気口２ｂを介して筐体２の外部に放出される。すなわち、プロセッサ１５２およびメモリ７１，７２が冷却される。ファン装置１５３は、少なくともプロセッサ１５２およびメモリ７１，７２の冷却用である。第１受熱体１５６は、ヒートシンクとも称され、ヒートシンク１５９は、放熱部材とも称される。

以上のように、本実施形態では、電子機器１は、基板５１と、プロセッサ１５２と、メモリ７１～７４と、第１受熱体１５６と、第２受熱体１６２と、ヒートパイプ１５５と、接続体１６３と、筐体２と、を備える。基板５１は、一面５１ａを有する。プロセッサ１５２は、一面５１ａに実装されている。メモリ７１～７４は、一面５１ａに実装されている。第１受熱体１５６は、プロセッサ１５２に熱的に接続されている。第２受熱体１６２は、メモリ７１，７２に熱的に接続されている。ヒートパイプ１５５は、第１受熱体１５６と熱的に接続されている。接続体１６３は、第２受熱体１６２とヒートパイプ１５５とを熱的に接続している。筐体２は、基板５１、プロセッサ１５２、第１受熱体１５６、第２受熱体１６２、および接続体１６３を収容している。

このような構成によれば、プロセッサ１５２の熱が第１受熱体１５６を介してヒートパイプ１５５に伝わるとともに、メモリ７１，７２の熱が第２受熱体１６２および接続体１６３を介してヒートパイプ１５５に伝わる。よって、プロセッサ１５２およびメモリ７１，７２が冷却されやすい。また、一つのヒートパイプ１５５によってプロセッサ１５２およびメモリ７１，７２を冷却するので、プロセッサ１５２およびメモリ７１，７２のそれぞれに対してヒートパイプを一つずつ設けた構成、すなわちプロセッサ１５２およびメモリ７１，７２に対して二つのヒートパイプを設けた構成に比べて、部品点数の削減をし易いとともに、電子機器１の組み立てがしやすい。

また、本実施形態では、接続体１６３は、第２受熱体１６２をメモリ７１，７２に押し付ける板バネ部１６３ｃを有する。

このような構成によれば、第２受熱体１６２およびメモリ７１，７２の形状誤差や組付け誤差が有っても、第２受熱体１６２とメモリ７１，７２とを熱的に接続することができる。また、高さが異なる複数種類のメモリ７１，７２に対応することができる。

また、本実施形態では、接続体１６３は、ヒートパイプ１５５に重ねられたベース部１６３ａと、基板５１に支持されベース部１６３ａをヒートパイプ１５５に押し付ける板バネ部１６３ｂと、を有する。

このような構成によれば、ベース部１６３ａおよびヒートパイプ１５５の形状誤差や組付け誤差が有っても、ベース部１６３ａとヒートパイプ１５５とを熱的に接続することができる。

また、本実施形態では、第１受熱体１５６と接続体１６３とは、ヒートパイプ１５５を挟んでいる。

このような構成によれば、接続体１６３の形状の自由度が大きい。

また、本実施形態では、接続体１６３は、ヒートパイプ１５５に重ねられたベース部１６３ａを有する。板バネ部１６３ｃは、ベース部１６３ａと接続され、ベース部１６３ａよりも幅が狭い。

このような構成によれば、板バネ部１６３ｃがベース部１６３ａに対して変形しやすい。

＜第２実施形態＞
図８は、第２実施形態の電子機器１における基板装置５０を含む部分の例示的な背面図である。図９は、図８のIX-IX断面図である。図１０は、第２実施形態の電子機器１の熱輸送部１５４の一部の例示的な背面図である。図１１は、第２実施形態の電子機器１の熱輸送部１５４の一部の例示的な底面図である。

図８～図１１に示されるように、本実施形態は、伝熱部材１６１が、第２受熱体１６２および接続体１６３の他に、第３受熱体１７１と、二つの第３バネ部１６３ｆと有する点が、第１実施形態と異なる。

第３受熱体１７１は、メモリ７３，７４に重ねられ、メモリ７３，７４と熱的に接続されている。第３受熱体１７１は、ヒートシンクとも称される。

二つの第３バネ部１６３ｆは、ベース部１６３ａからＸ方向の反対側に延びて第３受熱体１７１と接続されている。二つの第３バネ部１６３ｆは、弾性力によって、第３受熱体１７１をメモリ７３，７４に押し付けている。

以上のように、本実施形態では、伝熱部材１６１は、第３受熱体１７１と、二つの第３バネ部１６３ｆと有する。

このような構成によれば、メモリ７３，７４の熱が第３受熱体１７１および接続体１６３を介してヒートパイプ１５５に伝わる。よって、プロセッサ１５２およびメモリ７１，７２とともに、メモリ７３，７４が冷却されやすい。また、一つのヒートパイプ１５５によってプロセッサ１５２、メモリ７１，７２、およびメモリ７３，７４を冷却するので、プロセッサ１５２、メモリ７１，７２、およびメモリ７３，７４のそれぞれに対してヒートパイプを一つずつ設けた構成、すなわちプロセッサ１５２、メモリ７１，７２、およびメモリ７３，７４に対して三つのヒートパイプを設けた構成に比べて、部品点数の削減をし易いとともに、電子機器１の組み立てがしやすい。また、高さが異なる複数種類のメモリ７３，７４に対応することができる。本実施形態では、ファン装置１５３は、少なくともプロセッサ１５２およびメモリ７１～７４の冷却用である。

＜第３実施形態＞
図１２は、第３実施形態の電子機器１の熱輸送部１５４の一部の例示的な正面図である。

本実施形態は、第２実施形態に対して、伝熱部材１６１に替えて、二つの接続体１８１（一方の接続体１８１及び他方の接続体１８１）と、四つの板バネ部１８３（第１板バネ部１８３），板バネ部１８４（第２板バネ部１８４）と、が設けられた点が異なる。

一方の接続体１８１は、第１受熱体１５６と第２受熱体１６２とに亘って設けられ、第１受熱体１５６と第２受熱体１６２とを熱的に接続している。一方の接続体１８１は、例えば、第１受熱体１５６と第２受熱体１６２とに、接着されている。一方の接続体１８１は、第１受熱体１５６を介して、第２受熱体１６２とヒートパイプ１５５とを熱的に接続している。他方の接続体１８１は、第１受熱体１５６と第３受熱体１７１とに亘って設けられ、第１受熱体１５６と第３受熱体１７１とを熱的に接続している。他方の接続体１８１は、第１受熱体１５６を介して、第３受熱体１７１とヒートパイプ１５５とを熱的に接続している。他方の接続体１８１は、例えば、第１受熱体１５６と第３受熱体１７１とに、接着されている。接続体１８１は、例えばグラファイトシートによって構成されている。

二つの板バネ部１８３（第１板バネ部１８３）は、第２受熱体１６２と固定部材１５７とに亘って設けられ、第２受熱体１６２をメモリ７１，７２（図３）に押し付けている。二つの板バネ部１８４（第２板バネ部１８４）は、第３受熱体１７１と固定部材１５７とに亘って設けられ、他方の接続体１８１をメモリ７３，７４（図３）に押し付けている。板バネ部１８３（第１板バネ部１８３），板バネ部１８４（第２板バネ部１８４）は、例えば、第２受熱体１６２，及び第３受熱体１７１と固定部材１５７とに、はんだ付けされている板バネ部１８３（第１板バネ部１８３），板バネ部１８４（第２板バネ部１８４）は、リン青銅等の金属材料によって構成されている。

このような構成では、メモリ７１～７４の熱が、一方の接続体１８１、他方の接続体１８１および板バネ部１８３（第１板バネ部１８３），板バネ部１８４（第２板バネ部１８４）を介して、ヒートパイプ１５５に伝わるので、プロセッサ１５２とともに、メモリ７１～７４が冷却されやすい。

以上、本発明の実施形態が例示されたが、上記実施形態は一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。また、各構成や、形状、等のスペック（構造や、種類、方向、形式、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等）は、適宜に変更して実施することができる。

１…電子機器、２…筐体、５１…基板、５１ａ…一面、７１～７４…メモリ、１５２…プロセッサ、１５５…ヒートパイプ、１５６…第１受熱体、１６２，１７１…第２受熱体、１６３，１８１…接続体、１６３ａ…ベース部、１６３ｂ…板バネ部、１６３ｃ…板バネ部。

Claims

一面を有した基板と、
前記一面に実装されたプロセッサと、
前記一面の前記プロセッサの下方となる位置に実装された第１メモリと、
前記一面の前記プロセッサの側方となる位置に実装された第２メモリと、
前記プロセッサに熱的に接続された第１受熱体と、
前記第１メモリに熱的に接続された第２受熱体と、
前記第２メモリに熱的に接続された第３受熱体と、
前記第１受熱体と熱的に接続されたヒートパイプと、
前記第１受熱体と前記第２受熱体とに亘って設けられ、前記第１受熱体を介して、前記第２受熱体と前記ヒートパイプとを熱的に接続した一方の接続体と、
前記第１受熱体と前記第３受熱体とに亘って設けられ、前記第１受熱体を介して、前記第３受熱体と前記ヒートパイプとを熱的に接続した他方の接続体と、
前記基板、前記プロセッサ、前記第１受熱体、前記第２受熱体、前記第３受熱体、前記一方の接続体、および前記他方の接続体を収容した筐体と、
前記筐体に前記基板とともに固定され第１受熱体を前記プロセッサに押し付ける固定部材と、
を備え、
前記一方の接続体は、前記第２受熱体と前記固定部材とに亘って設けられ前記第２受熱体を前記第１メモリに押し付ける第１板バネ部を備え、
前記他方の接続体は、前記第３受熱体と前記固定部材とに亘って設けられ該他方の接続体を前記第２メモリに押し付ける第２板バネ部と、を備えた電子機器。