JP7367308B2 - 電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、電子機器に関する。

電子機器としては、例えば、特許文献１には、図１２に示すように、発熱体である電子部品を実装した回路基板が放熱シートを介して放熱フィンに接続され、放熱フィンの一部が露出するように筐体の一面に穴が空けられ、回路基板が封止プラスチックで筐体に一体化された筐体構造が記載されている。

特開平９－１８１７６号公報

特許文献１に記載された従来の電子機器の場合、封止プラスチックで封止された回路基板に故障が発生して回路基板を交換する作業では、電子部品側筐体から封止された回路基板を外す必要があり、交換作業がきわめて困難であるという問題点があった。

また、回路基板が封止プラスチックで筐体に一体化された筐体構造の他では、回路基板が放熱シートを介して放熱フィンまたは筐体にネジで固定される構造が知られている。

しかしながら、上記ネジ固定の構成装置の場合、回路基板に故障が発生して回路基板を交換する作業の際には、回路基板側からネジを外す作業をするため、ネジを筐体内へ落としたり、ネジに触れるために他の部品を外す必要があることもあり、回路基板の交換作業が困難であった。

本発明は、以上の従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、回路基板の放熱性能を維持しつつ、回路基板の交換作業性を改善できる電子機器を提供することを目的とする。

本発明の電子機器は、筐体内に固定されたヒートシンクと、
回路基板アセンブリに設けられかつ前記ヒートシンクの内面に接触する熱伝導体と、
前記筐体内にて前記回路基板アセンブリを、前記熱伝導体を介在させて前記ヒートシンクに固定する固定手段と、を有する電子機器であって、
前記固定手段は、
前記熱伝導体の前記ヒートシンクとの接触面に向かって傾斜するテーパ側面を有しかつ前記接触面の法線方向に前記回路基板アセンブリと共に移動可能な移動部材と、
前記移動部材の前記テーパ側面に接触する押圧面を有しかつ前記接触面の法線方向と直交する方向において前記押圧面を介して前記移動部材のテーパ側面に圧力を印加して前記熱伝導体の前記接触面を前記ヒートシンクに押圧固定する押圧固定部材と、を有する
ことを特徴とする。

本発明によれば、例えば、その一部を筐体外部へ突出させたヒートシンク（放熱部材）を備えた防水性が求められる密閉型筐体における、熱伝導体を介して回路基板アセンブリ等の発熱部材から熱をヒートシンクへ伝える方式において、熱伝導体をヒートシンクへ容易に押圧固定でき、回路基板の交換作業性を改善できる電子機器を提供できる。

本発明による第一の実施例である電子機器の外観を示す概略斜視図である。 第一の実施例である電子機器の内部を示す概略斜視図である。 図２の線ｘｘにおける電子機器の概略断面図である。 第一の実施例である電子機器の内部を示す概略分解斜視図である。 第一の実施例である電子機器の組み立てを示す概略断面図である。 第一の実施例の変形例である電子機器の内部を示す概略斜視図である。 図６の線ｘｘにおける電子機器の概略断面図である。 本発明による第二の実施例である電子機器の内部を示す概略斜視図である。 第二の実施例の電子機器におけるスライダーアセンブリの図８の線ｘｘにおける概略断面図である。 本発明による第三の実施例である電子機器の内部を示す概略斜視図である。 第三の実施例の電子機器におけるスライダーアセンブリの図１０の線ｘｘにおける概略断面図である。 本発明の解決課題を説明するための電子機器を示す構成図である。

以下、図面を参照しつつ本発明による実施例の電子機器について説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、実施例において、実質的に同一の機能および構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（第一の実施例）
（構成の説明）
図１に示すように、本実施例の電子機器１０はヒートシンク１１を備えた筐体１２を有している。筐体１２は略長方体形状を有し、その一面を閉塞するように、板状のヒートシンク１１が複数のネジＳｃ等により締結され固定されている。なお、説明の便宜上、図に示すように直交ＸＹＺ座標軸の各軸の方向をＸＹＺ方向として、筐体の蓋部１２Ｒ側を前側とし、その反対を後側（Ｚ方向）とし、当該前側から見て左右（Ｙ方向）、上下（Ｘ方向）として説明する。本実施例では、筐体右側側面のヒートシンク１１は、筐体１２の外部へ所定ピッチで突出した突出部の複数のフィンを有し、複数のフィン１１ｂは上下（Ｘ方向）に平行に延びるように形成されている。ヒートシンク１１は、例えば銅やアルミニウム等の金属やセラミックスから成る。

筐体前側の四角形状の蓋部１２Ｒは、筐体１２の開口端面に複数のネジＳｃ等により締結されている。筐体１２からの蓋部１２Ｒが取り外されたときに、筐体内部ＳＰ（図３）にアクセス可能となる。なお、図示しないが、筐体１２とヒートシンク１１および蓋部１２Ｒとの間にパッキンを挟み込ませて密閉してもよい。

図２に示すように、筐体１２内側のヒートシンク１１の内面上には、これに接触する熱伝導体１３を介して、回路基板アセンブリ１４が固定手段ＦＸＭ（後述）により固定されている。回路基板アセンブリ１４は、冷却すべき発熱部品を含む電子部品ｅｐが実装されたプリント基板を包含する例えば金属製の略長方体形状の剛体のユニットである。図において略長方体形状の回路基板アセンブリ１４は、その前面にハンドリングし易いように把手を有した箱体で示されているが、側面を開放したユニットであってもよい。なお、説明を簡略するために、電源、電子部品間のケーブル等を省略して示している。さらに、筐体１２や回路基板アセンブリ１４における操作パネル等のスイッチ類も省いている。また、図示しないが、筐体１２や回路基板アセンブリ１４には、外部接続端子を介して電子回路を動作させるための外部の給電ケーブルや入出力ケーブルやアンテナ等を通過させるための接続孔が側壁の一部において設けられている。

熱伝導体１３は、熱伝導し易いように予め回路基板アセンブリ１４にネジ止め固着して設けられた、例えば銅やアルミニウム等の金属やセラミックスから成るバルク体である。このようにして発熱体の回路基板アセンブリ１４は熱伝導体１３に熱的に接続されている。

図３に示すように、熱伝導体１３の前後の両側面は、そのヒートシンク１１との接触面１３Ｓ（平坦部）に向かって傾斜するテーパ側面１３Ｔを有している。テーパ側面１３Ｔは、接触面１３Ｓに対して４５度の角度θで傾斜している。例えば、前後対のテーパ側面１３Ｔは、一対間の中間点に対して対称に形成されている。

図２、図３に示すように、熱伝導体１３が設けられた回路基板アセンブリ１４は、該熱伝導体を介在させてヒートシンク１１に、固定手段ＦＸＭによって、押し付けて固定されている。なお、熱伝導体１３のヒートシンク１１との接触面には熱伝導グリス等のサーマルインターフェースマテリアル（Thermal Interface Material）部材が塗布されている。該部材は熱伝導体とヒートシンクとの間の小さな隙間や凸凹を埋め、効率よく熱をヒートシンクに伝える。

固定手段ＦＸＭは、一対の押圧固定部材１５と一対のブラケット１６と押圧可動部ＰＦＸとから構成されている。ブラケット１６の対および押圧固定部材１５の対は、熱伝導体１３の前後の両側面を挟むような位置に上下に並列するように、ヒートシンク１１にネジ止め固定されている。詳しくは、ブラケット１６の対は、押圧可動部ＰＦＸを介在させて、押圧固定部材１５によりヒートシンク１１を挟める位置に配置されている。

ヒートシンク１１にネジ止めされた一対の押圧固定部材１５はそれぞれフォーク状部材であって、その先端には熱伝導体１３の後側のテーパ側面１３Ｔに接触する押圧面ＰＰが設けられている。押圧固定部材１５の押圧面ＰＰは、接触面１３Ｓに対して４５度の角度θで傾斜している。該押圧面ＰＰはヒートシンク１１との固定面から１３５度の角度の逆テーパ側面である。

押圧可動部ＰＦＸは、前側の上下一対のブラケット１６に掛け渡される横木部材と、これの中間にネジ止め（ＰＳｃ）された一対のフォーク状本体とから構成されている。押圧可動部ＰＦＸのフォーク状本体の先端には熱伝導体１３の前側のテーパ側面１３Ｔに接触する押圧面ＰＰが設けられている。押圧可動部ＰＦＸの押圧面ＰＰは、接触面１３Ｓに対して４５度の角度θで傾斜している。該押圧面ＰＰはヒートシンク１１との固定面から１３５度の角度の逆テーパ側面である。

押圧可動部ＰＦＸの横木部材の両端部は、前側の上下一対のブラケット１６に掛け渡され、それぞれブラケット１６に取付ネジ１７で固定されている。ブラケット１６にはＺ方向に延在する雌ネジ加工されており、取付ネジ１７は前側から押圧可動部ＰＦＸをネジ止めできる。回路基板アセンブリを搭載する際、取付ネジ１７又はネジＰＳｃの締め付けによる押圧可動部ＰＦＸのＺ方向移動（矢印Ｆ）により、熱伝導体１３と押圧固定部材１５および押圧可動部ＰＦＸとは、それぞれテーパ側面１３Ｔと押圧面ＰＰにて密着させることができる。熱伝導体１３のテーパ側面１３Ｔが押圧固定部材１５および押圧可動部ＰＦＸの押圧面ＰＰからの圧力を受けることにより、熱伝導体１３はＹ方向のヒートシンク１１へ移動する。

このように、押圧可動部ＰＦＸは、熱伝導体１３の接触面１３Ｓの法線方向（Ｙ方向）と直交するＺ方向において、押圧可動部ＰＦＸの押圧面ＰＰを介してテーパ側面１３Ｔに向け圧力（矢印Ｆ）を印加して、押圧固定部材１５の押圧面ＰＰと共に、熱伝導体１３をＹ方向（すなわち接触面１３Ｓの法線方向）に付勢して接触面１３Ｓをヒートシンク１１に押圧固定することができる。

（動作の説明）
図４、図５に示すように、組み立てや交換中に回路基板アセンブリ１４の熱伝導体１３とヒートシンク１１を密着させるには、回路基板アセンブリ１４を筐体１２へ搭載する際に、ヒートシンク１１の所定位置に設けられた熱伝導体１３部分を案内するガイドＧＤに沿って、熱伝導体１３の前側のテーパ側面１３Ｔを押圧固定部材１５の押圧面ＰＰに突き当てながら搭載する。

その後、図５（ｂ）に示すように、押圧可動部ＰＦＸをブラケット１６に取付ネジ１７で固定する。以上により、前後から熱伝導体１３の前後のテーパ側面１３Ｔを、押圧固定部材１５と押圧可動部ＰＦＸの押圧面ＰＰがヒートシンク１１の表面となすクサビ形状空間で挟み込むことにより、取付ネジ１７等のネジ止め後に、熱伝導体１３をヒートシンク１１へ密着させることができる。

（効果の説明）
以上のように第一の実施例によれば、故障が発生して回路基板アセンブリを交換する作業では、ヒートシンク１１と熱伝導体１３の間を作業者による調整作業が容易になり、密着状態が安定して、冷却効率が安定する。また、取付ネジ１７は筐体の手前に有るため、筐体内に落としたり、取付ネジ１７に触れる際に他の部品を外す必要も無い。

（第一の実施例の変形例）
第一の実施例では、固定手段の一部として熱伝導体１３の前後側面を利用しているが、固定手段は、熱伝導体とは別体の回路基板アセンブリ１４と共に移動可能な移動部材であってもよい。

第一の実施例の変形例は、第一の実施例の筐体１２の熱伝導体１３に代えて、図６、図７に示すように、回路基板アセンブリ１４のヒートシンク１１との間に熱伝導体シート１３Ａと、回路基板アセンブリ１４のヒートシンク１１に対向する側の反対側の回路基板アセンブリ１４の面を押圧する移動部材ＭＶＭとを設けた構成とした以外、第一の実施例と同一である。また、固定手段ＦＸＭの一対の押圧固定部材１５Ａと一対のブラケット１６Ａは、それぞれヒートシンク１１の固定部分の位置が熱伝導体シート１３Ａおよび回路基板アセンブリ１４の分のヒートシンク１１からの高さを増加したものとして構成されている。

このように固定手段ＦＸＭは、熱伝導体シート１３Ａのヒートシンク１１との接触面１３Ｓに向かって傾斜するテーパ側面１３Ｔを有しかつ回路基板アセンブリ１４と共に移動可能な移動部材ＭＶＭを有していればよく、これによれば、第一の実施例と同様の効果が得られるだけでなく、薄い熱伝導体シート１３Ａによって回路基板アセンブリ１４とヒートシンク１１の距離を短くできるため、熱が速くヒートシンク１１へ伝わるため、冷却効率を上げることが期待できる。

（第二の実施例）
（構成の説明）
図８に示すように、本実施例は、第一の実施例の変形例の移動部材ＭＶＭに代えてスライダーアセンブリＳＤＡ（押圧固定部材２１、移動部材２２、シャフト２３、ピン２４、ワッシャ２５）とし、押圧固定部材１５Ａとブラケット１６Ａに代えて前側ブラケットを無くし後側ブラケット１６Ｂのみを回路基板アセンブリ１４の後側に設けた構成とした以外、該変形例と同一である。また、ヒートシンク１１に固着された後側ブラケット１６Ｂは、押圧固定部材の固定部分の位置が熱伝導体シート１３Ａおよび回路基板アセンブリ１４の分のヒートシンク１１からの高さを増加したものとして構成されている。スライダーアセンブリＳＤＡの各部材要素は板金加工により製造できる。

ヒートシンク１１と反対側の回路基板アセンブリ１４の左側面には、スライダーアセンブリＳＤＡの押圧固定部材２１が後側ブラケット１６Ｂにネジ止め固定されている。スライダーアセンブリＳＤＡの移動部材２２は、回路基板アセンブリ１４と接触している。スライダーアセンブリＳＤＡの押圧固定部材２１と移動部材２２は４５度の角度θのテーパ側面１３Ｔを有して接触している。一端にネジ加工ＴＨＤを施されたシャフト２３は、押圧固定部材２１と締結してあり、他端にはすり割りＳＬＴを施し、ピン２４を付け、ピン２４と移動部材２２の表面との間にはワッシャ２５（押圧可動部）を取付け、ピン２４、ワッシャ２５、移動部材２２が接触するようにしてある。なお、押圧固定部材２１にはシャフト２３が通過できる丸孔（ＲＨ）が設けられ、移動部材２２にはシャフト２３が通過する部分として、Ｙ方向に広い小判孔（ＬＨ）が設けられ、ピン２４が孔に引っ掛からないようにワッシャ２５を設けてある。

（動作の説明）
図９に示すように、熱伝導体１３Ａとヒートシンク１１を密着させるには、作業者は回路基板アセンブリ１４を筐体１２へ搭載後、前面側からシャフト２３のすり割りＳＬＴを時計方向に回転させる。シャフト２３にはネジ加工ＴＨＤを施しているため、シャフトが矢印Ａ方向（Ｚ方向）へ移動する。矢印Ａ方向に移動することにより、スライダーアセンブリＳＤＡの押圧固定部材２１、他端側のピン２４およびワッシャ２５によって、スライダーアセンブリＳＤＡの移動部材２２が締めこまれる。押圧固定部材２１と移動部材２２は４５度の角度θのテーパ側面１３Ｔを有しているため、移動部材２２は矢印Ｂ方向（Ｙ方向）へ移動し、接触している回路基板アセンブリ１４が押圧され、熱伝導体１３Ａをヒートシンク１１へ押し付ける。

（効果の説明）
以上のように第二の実施例によれば、熱伝導体１３Ａを薄くでき、回路基板アセンブリ１４とヒートシンク１１の距離を短くできるため、熱が速くヒートシンク１１へ伝わるため、冷却効率を上げることが期待できる。

また、故障が発生して回路基板アセンブリ１４を交換する作業では、ヒートシンク１１と熱伝導体１３Ａを固定するネジを無くしたため、ネジを筐体内へ落としたり、他の部品を外す必要が無くなり、交換作業が容易になる。

（第三の実施例）
（構成の説明）
図１０に示すように、本実施例は、第二の実施例のスライダーアセンブリＳＤＡに代えて、これを新たなスライダーアセンブリＳＤＡ（押圧固定部材３１、移動部材３３、シャフト２３、ピン２４、押圧可動部３２）とした以外、第二の実施例と同一である。また、ヒートシンク１１に固着された後側ブラケット１６Ｂは熱伝導体シート１３Ａおよび回路基板アセンブリ１４の分のヒートシンク１１からの高さを増加したものとして構成されている。

図１１において、スライダーアセンブリＳＤＡのシャフト２３が押圧固定部材と移動部材と押圧可動部を介して後側ブラケット１６Ｂにネジ止め固定されている。押圧可動部３２は矢印Ｃ方向（Ｚ方向）へ移動する。これにより、移動部材３３は矢印Ｄ方向（Ｙ方向）へ移動する。移動部材３３は回路基板アセンブリ１４と接触している。スライダーアセンブリＳＤＡの押圧固定部材３１と移動部材３３とは４５度の角度θのテーパ側面１３Ｔを有して接触し、押圧可動部３２と移動部材３３とはそれぞれテーパ側面１３Ｔと押圧面ＰＰにて接触している。移動部材３３の屈曲部の面のシャフト２３が通過する部分には、Ｙ方向に広い小判孔（ＬＨ）が設けられ、押圧固定部材３１および押圧可動部３２にはシャフト２３が通過できる丸孔（ＲＨ）が設けられている。

（動作の説明）
図１１に示すように、熱伝導体１３Ａとヒートシンク１１を密着させるには、回路基板アセンブリ１４を筐体１２へ搭載後、シャフト２３のすり割りＳＬＴを時計方向に回転させる。シャフト２３にはネジ加工ＴＨＤを施しているため、シャフトが矢印Ｃ方向へ移動し、ピン２４によって、押圧可動部３２も矢印Ｃ方向へ移動する。スライダーアセンブリＳＤＡの押圧固定部材３１と押圧可動部３２によって、移動部材３３は締めこまれる。押圧固定部材３１と移動部材３３とは４５度の角度θのテーパ側面１３Ｔを有して接触し、押圧可動部３２と移動部材３３とはそれぞれテーパ側面１３Ｔと押圧面ＰＰにて接触しているため、移動部材３３は矢印Ｄ方向へ移動し、接触している回路基板アセンブリ１４が押圧され、熱伝導体１３Ａをヒートシンク１１へ押し付ける。

（効果の説明）
以上のように第三の実施例によれば、押圧固定部材３１と移動部材３３は４５度の角度θのテーパ側面１３Ｔを有して接触し、押圧可動部３２と移動部材３３はそれぞれテーパ側面１３Ｔと押圧面ＰＰにて接触しているため、前後に挟まれた移動部材３３への接触面積が等しくなり、シャフト２３によって締めこまれると、移動部材３３はスムーズに可動することが出来る。

第二および第三の実施例において後側ブラケット１６Ｂがヒートシンク１１に固着されているが、ヒートシンク１１が固着され筐体１２の内壁に後側ブラケット１６Ｂが固着されるように構成してもよい。また、両実施例によれば、防水性が求められる密閉型筐体について、ヒートシンクの一部を筐体外部へ突出させ、ヒートシンクと熱を伝える熱伝導体とを密着させて冷却する構造で、熱伝導体とヒートシンクとはネジ止め固定を、ヒートシンクと接触する面とは対面側にスライダーアセンブリを設け、作業者は前面側からスライダーアセンブリで押圧することができる。

このように、いずれの実施例によっても、筐体の放熱構造において、密閉性を確保し、放熱性および作業性の向上が期待できる。実施例は、防水性が求められる密閉型の筐体について例を説明したが、屋外、屋内のどちらにも設置される筐体に対しても、筐体の大きさに対しても、熱源から発生する熱量に対しても、部品の大きさを変更すれば、どんな装置にも適用可能である。

移動部材や熱伝導体の固定手段の可動部が前後に挟まれた時のテーパ側面と押圧面の接触面積を同じ形状とすることで、スムーズに可動することができヒートシンクへ熱伝導体を押圧することができる。

１０…電子機器
１１…ヒートシンク
１２…筐体
１３…熱伝導体
１３Ｓ…接触面
１３Ｔテーパ側面
１４…回路基板アセンブリ
ＦＸＭ…固定手段
ＰＦＸ…押圧固定部材
ＰＰ…押圧面
ＭＶＭ…移動部材

Claims (6)

1. 筐体内に固定されたヒートシンクと、
   回路基板アセンブリに設けられかつ前記ヒートシンクの内面に接触する熱伝導体と、
   前記筐体内にて前記回路基板アセンブリを、前記熱伝導体を介在させて前記ヒートシンクに固定する固定手段と、を有する電子機器であって、
   前記固定手段は、
   前記熱伝導体の前記ヒートシンクとの接触面に向かって傾斜するテーパ側面を有しかつ前記接触面の法線方向に前記回路基板アセンブリと共に移動可能な移動部材と、
   前記移動部材の前記テーパ側面に接触する押圧面を有しかつ前記接触面の法線方向と直交する方向において前記押圧面を介して前記移動部材のテーパ側面に圧力を印加して前記熱伝導体の前記接触面を前記ヒートシンクに押圧固定する押圧固定部材と、を有する
   ことを特徴とする電子機器。
2. 前記ヒートシンクは前記筐体の外部へ突出した突出部を有する
   ことを特徴とする請求項１記載の電子機器。
3. 前記固定手段は、前記テーパ側面と前記テーパ側面に接触する前記押圧面との一対を備え、前記テーパ側面および前記押圧面は、それぞれ前記テーパ側面および前記押圧面の前記一対の中間点に対して対称に形成され、配置されている
   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. 前記テーパ側面および前記押圧面は、それぞれ前記熱伝導体の前記接触面に対して４５度の角度で傾斜している
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の電子機器。
5. 前記移動部材は前記回路基板アセンブリと前記ヒートシンクとの間に配置された前記熱伝導体自体である
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の電子機器。
6. 前記移動部材は、前記回路基板アセンブリの前記ヒートシンクに対向する側の反対側の前記回路基板アセンブリの面を押圧するスライダーアセンブリである
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の電子機器。

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