JPH11191024A

JPH11191024A - 小型電子機器

Info

Publication number: JPH11191024A
Application number: JP9358778A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ubukata; 浩生方; Tomomi Murayama; 友巳村山
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-12-26
Filing date: 1997-12-26
Publication date: 1999-07-13

Abstract

(57)【要約】【課題】発熱部品を効率良く冷却できるとともに信頼性
の向上を図るこができる小型電子機器を提供することに
ある。【解決手段】機器本体１０内には、発熱部品としての半
導体パッケージ４４が実装されたプリント回路基板４
２、および発熱部品を冷却する冷却ユニット４６が配設
されている。冷却ユニットは、発熱部品およびプリント
回路基板と対向して配設された放熱板４８と、放熱板に
取り付けられ、放熱板に熱を伝えるヒートパイプ５０
と、を有している。ヒートパイプには金属ブロック６０
が構成され、この金属ブロックは伝熱材６２を介して発
熱部品に接触している。金属ブロックは、一対の突出部
６４をヒートパイプ側へかしめることにより、ヒートパ
イプを外面側から加圧しヒートパイプを補強した状態で
固定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は携帯型パーソナル
コンピュータ等の小型電子機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ノート型パーソナルコンピュー
タ、あるいは、いわゆるモバイルコンピュータと言われ
る携帯可能な小型の携帯型コンピュータが広く普及して
いる。この種のコンピュータは、携帯性を高めるために
機器本体の小型化が促められ、同時に、一層の性能の向
上が求められている。

【０００３】このような機器本体の小型化を図るため、
内部の電子部品は高い実装密度で設けられているととも
に、高性能化に伴い電子部品の発熱量も大きくなる傾向
にある。従って、機器内部の放熱性が悪く、電子部品の
温度上昇による障害が問題となる。

【０００４】そこで、機器本体内には、電子部品を冷却
するための冷却機構が設けられている。この冷却機構と
しては、冷却ファンとヒートシンクとを組み合わせたも
のが広く用いられているが、上述したような小型コンピ
ュータにおいては、充分な設置スペースを確保すること
が困難であるため、ヒートパイプと放熱板とを用いて発
熱体の熱を周囲空間あるいは機器本体外部に逃がす構造
が増えつつある。

【０００５】一般に、ヒートパイプは、その内部に、熱
伝達媒体として作動液が封入され、発熱体の熱をヒート
パイプに伝え、更に、放熱板に熱を発散することにより
冷却効果を得ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなヒートパ
イプおよび放熱板を備えた冷却機構において、小型化を
図るため、ヒートパイプは、非常に薄い壁厚に形成され
ている。通常、内部に封入された作動液として水を使用
することが多く、この水は、０℃以下に冷却されると凍
結し体積膨張を起す。特に、コンピュータを傾けてヒー
トパイプを垂直にした状態で使用すると、内部の水はヒ
ートパイプの一端側に溜り、この状態で水の凍結および
体積膨張が生じると、ヒートパイプに負荷が掛かり損傷
する虞がある。従って、上記冷却機構は、電子機器を低
温下で使用する場合に信頼性に悪影響を与える。

【０００７】また、前述したように、携帯型の小型コン
ピュータにおいては、機器本体内に設けられた電子部品
の実装密度が非常に高く、ヒートパイプの設置スペース
にも制約がある。そのため、ヒートパイプを発熱体に取
り付ける場合、ヒートパイプと他の電子部品とが干渉し
ないようにする必要がある。このような干渉を防止する
ためにヒートパイプを折曲げて使用した場合、ヒートパ
イプの冷却性能が大幅に低下してしまう。

【０００８】この発明は上記問題点に鑑みなされたもの
で、その目的は、発熱部品を効率良く冷却できるととも
に信頼性の向上を図るこができる小型電子機器を提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明に係る小型電子機器は、機器本体内に配設
されているとともに発熱部品が実装されたプリント回路
基板と、上記機器本体内に配設され、上記発熱部品を冷
却する冷却機構と、を備え、上記冷却機構は、上記発熱
部品およびプリント回路基板と対向して配設された放熱
板と、上記放熱板に取り付けられ、上記放熱板に熱を伝
えるヒートパイプと、上記ヒートパイプに固定されてい
るとともに上記発熱部品に当接し、上記発熱部品の熱を
上記ヒートパイプに伝える伝熱部材と、を有し、上記伝
熱部材は、上記ヒートパイプを外面側から加圧しヒート
パイプを補強した状態で固定されていることを特徴とし
ている。

【００１０】上記構成の小型電子機器によれば、発熱部
品の熱は伝熱部材を通してヒートパイプに伝わり、ヒー
トパイプによりその全長に亘って直ちに拡散し、更に、
ヒートパイプから放熱板に伝って放熱される。これによ
り、発熱部品を効率良く冷却することができる。

【００１１】伝熱部材は、ヒートパイプを外面側から加
圧してヒートパイプを補強していることから、ヒートパ
イプ内の作動液が凍結し体積膨張した場合でも、ヒート
パイプの損傷を防止することが可能となる。これによ
り、冷却機構の寿命が安定し、信頼性の向上を図ること
ができる。

【００１２】また、この発明の小型電子機器によれば、
上記プリント回路基板は、上記発熱部品に並んで実装さ
れた他の複数の電子部品を有し、上記伝熱部材は、上記
発熱部品と上記放熱板およびヒートパイプとの間に配置
され、上記放熱板およびヒートパイプと上記他の電子部
品とが干渉しない高さを有したことを特徴としている。

【００１３】上記伝熱部材の高さを調整して、上記放熱
板およびヒートパイプと他の電子部品との干渉を防止す
ることにより、ヒートパイプを折曲げて使用する必要が
なく、ヒートパイプの性能劣化を防止し効率の良い冷却
を実現することが可能となる。伝熱部材としては、熱伝
導性の高い金属を用いることにより、その高さ変動によ
る熱抵抗の劣化を無視することができ、良好な放熱性を
維持することができる。

【００１４】この発明の電子機器によれば、上記発熱部
品は、上記ヒートパイプの長手方向一端部と対向して配
置され、上記伝熱部材は上記ヒートパイプの長手方向一
端部に固定されている。

【００１５】上記構成によれば、伝熱部材によってヒー
トパイプの一端部を補強することができ、電子機器を傾
けて使用し作動液がヒートパイプの一端部に溜った状態
で凍結および体積膨張した場合でも、ヒートパイプの損
傷を確実に防止し、信頼性の一層の向上を図ることが可
能となる。

【００１６】更に、この発明の電子機器によれば、上記
機器本体は、上記放熱板に対向して配設されたキーボー
ドと、上記放熱板とキーボードとの間に配設されている
とともに、上記放熱板に接触したシールド板と、を備え
ていることを特徴としている。

【００１７】上記構成によれば、冷却機構の放熱板をシ
ールド板と接触して配置することにより、この放熱板に
シールド機能を持たせることが可能になり、同時に、シ
ールド板に放熱機能を持たせることが可能となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明を
実施の形態に係る携帯型のパーソナルコンピュータにつ
いて詳細に説明する。図１および図２に示すように、パ
ーソナルコンピュータは、偏平な矩形箱状の機器本体１
０と、同じく偏平な矩形箱状のディスプレイユニット１
２と、を備えている。機器本体１０は、上面の開口した
矩形状箱状の下ケース１４、ケースの上面開口を覆うよ
うにケースに取り付けられたカバー１６と、により構成
された筐体１８を備えている。

【００１９】また、機器本体１０は、カバー１６の上面
に露出して設けられたキーボード２０を有しているとと
もに、筐体１８の側面には、それぞれＰＣカードを挿入
可能な一対のカードスロット２２ａ、２２ｂが設けられ
ている。

【００２０】ディスプレイユニット１２は、カバー１６
の後端部に設けられた一対のヒンジ部３０によって機器
本体１０上に回動自在に取り付けられている。そして、
ディスプレイユニット１２は、キーボード２０を露出す
る回動位置と、キーボード２０を覆い、機器本体１０と
ともに１つの箱状をなす閉塞位置との間に開閉自在とな
っている。

【００２１】ディスプレイユニット１２の内面には、液
晶表示パネル３２が露出した開口３４、電源スイッチ３
５、リブポイント３６、ＬＥＤからなる表示部３８等が
設けられている。また、ディスプレイユニット１２の外
面には、リブポイント３６に対向して一対のクリックス
イッチ４０が設けられている。

【００２２】図３ないし図７に示すように、機器本体１
０の筐体１８内には、キーボード２０と対向して矩形状
のプリント回路基板４２がほぼ全面に亘って設けられて
いる。プリント回路基板４２上には、発熱部品として、
ＣＰＵを構成する半導体パッケージ４４が実装されてい
るとともに、半導体パッケージ４４と並んで他の複数の
半導体パッケージ４５が実装されている。半導体パッケ
ージ４４は、プリント回路基板４２の中心から筐体１８
の一側壁側にずれて実装されている。その他、プリント
回路基板４２には、図示しない多数の電子部品が実装さ
れている。

【００２３】また、機器本体１０内において、プリント
回路基板４２とキーボード２２との間には、発熱部品と
しての半導体パッケージ４４を冷却するための冷却ユニ
ット４６が設けられている。

【００２４】冷却ユニット４６は、プリント回路基板４
２に複数のねじによってねじ止めされた放熱板４８、放
熱板に固定され機器本体１０の幅方向ほぼ全長に亘って
延びたヒートパイプ５０、および半導体パッケージ４４
とヒートパイプ５０との間に設けられた伝熱部材５２
と、を備えている。

【００２５】放熱板４８は、プリント回路基板４２の上
面と所定の間隔を置いて対向しているとともに、半導体
パッケージ４２、４５を覆って配置されている。放熱板
４８の後端部４８ａは、筐体１８の後壁近傍まで延び、
カバー１６の後端部において一対のヒンジ部３０間に形
成された多数の通気孔５３と対向している。また、放熱
板４８の内、半導体パッケージ４２と対向する位置に
は、矩形状の開口５４が形成されている。

【００２６】ヒートパイプ５０は、偏平なほぼ楕円状の
横断面形状を有し、厚さ約２ｍｍ程度に形成されている
とともに、その内部に熱伝達媒体として例えば水が封入
されている。そして、ヒートパイプ５０は、放熱板４８
に形成された細長い凹所４８ｂに収容された状態で、放
熱板４８上面に取り付けられている。この際、ヒートパ
イプ５０は、その長手方向一端部５０ａは、開口５４上
を通過した状態で放熱板４８に取り付けられている。

【００２７】放熱板４８は、ヒートパイプ５０の長手方
向に沿って互いに離間して位置した複数の固定部５６を
備えている。図４および図８に示すように、各固定部５
６は、放熱板４８の一部を切り起して形成された一対の
切り起し片５７を有している。これらの切り起し片４７
はヒートパイプ５０の両側に位置し、これらの切り起し
片をかしめてヒートパイプ５０を両側から挟持すること
により、ヒートパイプを放熱板４８に固定している。

【００２８】一方、伝熱部材５２は、伝熱性に優れた金
属、例えば、アルミニウムで形成された板状の金属ブロ
ック６０と、半導体パッケージ４５の上面に貼付された
伝熱シート、あるいは、熱伝導性グリース等の柔軟な伝
熱材６２と、で構成されている。

【００２９】金属ブロック６０は、その上面に所定の間
隔を置いて平行に延びる一対の突出部６４を有してい
る。また、金属ブロック６０は、複数のリベット６６に
より放熱板４８の下面にかしめ固定されているととも
に、一対の突出部６４は放熱板４８の開口５４を通りヒ
ートパイプ５０の両側に位置している。

【００３０】そして、一対の突出部６４を両側からヒー
トパイプ５０に向かってかしめることにより、金属ブロ
ック６０はヒートパイプ５０の一端部５０ａに密着して
固定されている。また、突出部６４をかしめることによ
り、金属ブロック６０は、ヒートパイプ５０の一端部５
０ａを外側から加圧した状態で固定されている。

【００３１】金属ブロック６０は、伝熱材６２を介して
半導体パッケージ４５に接触している。この金属ブロッ
ク６０の高さ、および伝熱材６２の厚さは、放熱板４８
およびヒートパイプ５０は、プリント回路基板４２上の
他の半導体パッケージ４５、および他の電子部品と干渉
しないように調整されている。

【００３２】一方、図３および図６に示すように、キー
ボード２０と冷却ユニット４６との間には、ステンレス
等からなるシールド板７０が配置されている。このシー
ルド板７０は数箇所で放熱板４８に接触した状態で配設
されている。これにより、シールド板７０は、プリント
回路基板４２のシールド機能に加え、放熱板４８からの
熱を放熱する放熱板としても機能し、同時に、冷却ユニ
ット４６の放熱板４８は、シールド板としても機能す
る。

【００３３】以上のように構成されたパーソナルコンピ
ュータによれば、半導体パッケージ４４からの熱は、伝
熱材６２を介して金属ブロック６０に伝わり、更に、金
属ブロックからヒートパイプ５０に伝導する。この際、
伝熱材６２は柔軟な材料で形成されていることから、金
属ブロック６０、半導体パッケージ４５等の寸法公差を
吸収し、金属ブロックおよび半導体パッケージと密着し
て半導体パッケージの熱を効率よく金属ブロックに伝え
る。

【００３４】続いて、熱は、ヒートパイプ５０内の水に
よりヒートパイプ全長に亘って拡散し、更に、ヒートパ
イプから放熱板４８の全面に拡散される。そして、熱
は、放熱板４８から機器本体１０内部に放熱されるとと
もに、カバー１６に形成された通気孔５３を通して機器
本体外部に放熱される。これにより、半導体パッケージ
４４は効率よく冷却され、熱による損傷が防止される。

【００３５】上記構成のパーソナルコンピュータにおい
て、冷却ユニット４６の金属ブロック６０は、ヒートパ
イプ５０を外面側から加圧してヒートパイプを補強して
いることから、ヒートパイプ内の作動液が凍結し体積膨
張した場合でも、ヒートパイプの損傷を防止することが
可能となる。特に、金属ブロック６０によってヒートパ
イプ５０の長手方向一端部５０ａを補強することがで
き、パーソナルコンピュータを傾けて使用し熱伝達媒体
としての水がヒートパイプの一端部５０ａに溜った状態
で凍結および体積膨張した場合でも、ヒートパイプの損
傷を確実に防止し、信頼性の一層の向上を図ることが可
能となる。

【００３６】更に、放熱板４８に設けられた複数の固定
部５６によりヒートパイプ５０を挟持して固定している
ことから、ヒートパイプを一層強固に補強し負荷による
損傷を確実に防止することができる。その結果、冷却ユ
ニット４６の寿命が安定し、信頼性の向上を図ることが
できる。

【００３７】更に、上記パーソナルコンピュータによれ
ば、金属ブロック６０および伝熱材６２の高さを調整し
て、放熱板４８およびヒートパイプ５０とプリント回路
基板４２上の他の電子部品との干渉を防止することによ
り、ヒートパイプ５０を折曲げて使用する必要がなく、
ヒートパイプの性能劣化を防止し効率の良い冷却を実現
することができる。そして、金属ブロック６０として、
熱伝導性の高い金属を用いることにより、その高さ変動
による熱抵抗の劣化を低減することができ、良好な放熱
性を維持することができる。

【００３８】また、上記パーソナルコンピュータによれ
ば、放熱板４６とキーボード２０との間に配設されたシ
ールド板７０は、放熱板に接触した状態で設けられてい
る。そのため、冷却ユニット４６の放熱板４８にシール
ド機能を持たせることが可能となり、同時に、シールド
板７０に放熱機能を持たせることが可能となる。従っ
て、放熱性の向上およびシールド性の向上を図ることが
できる。

【００３９】なお、この発明は上述した実施の形態に限
定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能で
ある。例えば、発熱部品としての半導体パッケージおよ
び伝熱部材５２は、ヒートパイプ５０の他の位置と対向
する位置に設けられていてもよい。但し、この場合、放
熱板４８は、ヒートパイプ５０の長手方向両端部をそれ
ぞれ固定保持する固定部５６を備えていることが望まし
い。

【００４０】また、上述した実施の形態においては、発
熱部品を半導体パッケージ４４の１つのみとしたが、図
９に示すように、他の複数の半導体パッケージ４５につ
いても、伝熱材６２および金属ブロック６０を介して、
ヒートパイプ５０と熱的に接続することにより、これら
の半導体パッケージ４５も効率よく冷却することが可能
となる。更に、冷却ユニット４６の各構成部材の材質
は、上述した実施の形態に限定されることなく、必要に
応じて種々選択可能である。

【００４１】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、発熱部品を効率良く冷却できるとともに、ヒートパ
イプを補強してその寿命を延ばすことが可能となり、冷
却能力に優れかつ信頼性の向上した小型電子機器を提供
することができる。

【００４２】

【図面の簡単な説明】

【００４３】

【図１】この発明の実施の形態に係るパーソナルコンピ
ュータの斜視図。

【００４４】

【図２】ディスプレイユニットを閉じた状態における上
記パーソナルコンピュータの斜視図。

【００４５】

【図３】上記パーソナルコンピュータにおける機器本体
の分解斜視図。

【００４６】

【図４】上記機器本体における、冷却ユニットとプリン
ト回路基板とを示す分解斜視図。

【００４７】

【図５】上記冷却ユニットの分解斜視図。

【００４８】

【図６】図３の線Ａ−Ａに沿った断面図。

【００４９】

【図７】図３の線Ｂ−Ｂに沿った断面図。

【００５０】

【図８】図４の線Ｃ−Ｃに沿った断面図。

【００５１】

【図９】この発明の変形例に係るパーソナルコンピュー
タの要部を示す断面図。

【００５２】

【符号の説明】

１０…機器本体１２…ディスクプレイユニット２０…キーボード４２…プリント回路基板４４、４５…半導体パッケージ４６…冷却ユニット４８…放熱板５０…ヒートパイプ５０ａ…一端部５２…伝熱部材５６…固定部５７…切り起し片６０…金属ブロック６２…伝熱材６４…突出部７０…シールド板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機器本体内に配設されているとともに発熱
部品が実装されたプリント回路基板と、上記機器本体内に配設され、上記発熱部品を冷却する冷
却機構と、を備え、上記冷却機構は、上記発熱部品およびプリント回路基板
と対向して配設された放熱板と、上記放熱板に取り付けられ、上記放熱板に熱を伝えるヒ
ートパイプと、上記ヒートパイプに固定されているとともに上記発熱部
品に当接し、上記発熱部品の熱を上記ヒートパイプに伝
える伝熱部材と、を有し、上記伝熱部材は、上記ヒートパイプを外面側から加圧し
ヒートパイプを補強した状態で固定されていることを特
徴とする小型電子機器。
【請求項２】上記伝熱部材は、伝熱性を有する金属によ
り形成されているとともに、上記ヒートパイプに対して
かしめにより固定された金属ブロックと、上記発熱部品
と金属ブロックとの間に設けられた柔軟な伝熱材と、を
有していることを特徴とする請求項１に記載の小型電子
機器。
【請求項３】上記金属ブロックは、上記ヒートパイプの
両側にそれぞれ配置された一対の突出部を有し、上記突
出部をかしめてヒートパイプを挟持することにより上記
ヒートパイプに固定されていることを特徴とする請求項
２に記載の小型電子機器。
【請求項４】上記プリント回路基板は、上記発熱部品に
並んで実装された他の複数の電子部品を有し、上記伝熱部材は、上記放熱板およびヒートパイプと上記
発熱部品との間に配置され、上記放熱板およびヒートパ
イプと上記他の電子部品とが干渉しない高さを有してい
ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に
記載の小型電子機器。
【請求項５】上記放熱板は、上記発熱部品と対向する位
置に形成された開口部を有し、上記ヒートパイプは、上記放熱板を間に挟んで上記プリ
ント回路基板と反対側において上記放熱板上に配置され
ているとともに、上記開口部の上を通って延在され、上記伝熱部材の一部は、上記開口部を通して上記ヒート
パイプに固定されていることを特徴とする請求項１ない
し４のいずれか１項に記載の小型電子機器。
【請求項６】上記放熱板は、上記ヒートパイプの長手方
向に沿って互いに離間しているとともにそれぞれヒート
パイプに固定された複数の固定部を備え、各固定部は、
一対の切り起し片を有し、これらの切り起し片はヒート
パイプを両側から挟持するようにかしめられていること
を特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の
小型電子機器。
【請求項７】上記発熱部品は、上記ヒートパイプの長手
方向一端部と対向して配置され、上記伝熱部材は上記ヒ
ートパイプの長手方向一端部に固定されていることを特
徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の小型
電子機器。
【請求項８】上記機器本体は、上記放熱板に対向して配
設されたキーボードと、上記放熱板とキーボードとの間に配設されているととも
に、上記放熱板に接触したシールド板と、を備えている
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記
載の小型電子機器。