(57)【要約】【課題】対向して配置された回路基板に実装された発熱体と受熱体との熱接触に対して安定した押圧状態の維持が可能な電子機器を提供する。【解決手段】第１の回路基板２１と、第１の回路基板２１に実装された第１の発熱体２２と、第１の回路基板２１と対向して配置された第２の回路基板２３と、第２の回路基板２３における第１の回路基板２１と対向する側の面に実装された第２の発熱体２４と、第１の発熱体２２に熱的に接続された第１の受熱体４４と、第２の発熱体２４に熱的に接続された第２の受熱体４５と、第１の受熱体４４を第１の発熱体２２方向に押し付ける弾性の第１の保持部５３と、第２の受熱体４５を第２の発熱体２４方向に押し付ける弾性の第２の保持部５４との少なくとも一方と、第１の回路基板２１と第２の回路基板２３との少なくとも一方とを固定した固定部５１とを備えた保持部材５０とを備えた。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の回路基板と、
前記第１の回路基板に実装された第１の発熱体と、
前記第１の回路基板と対向して配置された第２の回路基板と、
前記第２の回路基板における前記第１の回路基板と対向する側の面に実装された第２の発熱体と、
前記第１の発熱体に熱的に接続された第１の受熱体と、
前記第２の発熱体に熱的に接続された第２の受熱体と、
前記第１の受熱体を前記第１の発熱体方向に押し付ける弾性の第１の保持部と、前記第２の受熱体を前記第２の発熱体方向に押し付ける弾性の第２の保持部との少なくとも一方と、前記第１の回路基板と前記第２の回路基板との少なくとも一方とを固定した固定部とを備えた保持部材と、
を備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記第１の回路基板と前記第２の回路基板とを少なくとも一箇所で結合した結合部材をさらに備え、
前記保持部材の固定部の少なくとも一部は、前記結合部材によって前記第１の回路基板または前記第２の回路基板に固定された請求項１記載の電子機器。
【請求項３】
前記第１の保持部は、前記第１の受熱体に所定の荷重が付加されるように形状または剛性の少なくとも一方が決定され、
前記第２の保持部は、前記第２の受熱体に所定の荷重が付加されるように形状または剛性の少なくとも一方が決定された請求項２記載の電子機器。
【請求項４】
前記第１の受熱体および前記第２の受熱体は、受熱板であり、
前記受熱板と熱的に接続されたヒートパイプと、前記ヒートパイプと熱的に接続された放熱フィンと、前記放熱フィンを冷却するファンとをさらに備えた請求項３記載の電子機器。
【請求項５】
前記第１の発熱体と前記第２の発熱体とは、前記保持部材を介して重畳されることなくずれ幅を持って配置された請求項４記載の電子機器
【請求項６】
前記第１の受熱体および前記第２の受熱体は、熱伝導シートまたは熱伝導グリスである請求項３記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対向して配置された回路基板に実装された各発熱体を冷却する構造を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の筐体内部に構成された回路基板には、ＣＰＵやノーブリッジ、グラフィックチップなどの発熱体（電子部品）が実装される。これらの発熱体が実装された複数の回路基板は、筐体内で対向するように設けられる場合がある。このような電子機器では、特に筐体の厚みを小さくすることが要求されるため、回路基板、および回路基板に実装された発熱体の冷却手段を小さな高さ寸法で積層することが望ましい。
【０００３】
従来、複数の発熱体をスペース効率よく冷却可能にする電子機器が特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００７−１２９３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された電子機器は、押圧手段としてのスプリングを用いて各発熱体と受熱体との押圧状態を維持して熱的な接続を行うものであった。しかし、各発熱体が一の受熱体の相反する二面に所定のずれ幅を設けて（オフセットして）配置された場合には、受熱面の押圧状態が不安定となるという課題があった。また、発熱体としての電子部品には一般に許容荷重が設けられており、電子部品毎に押圧状態を調整する必要もあった。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、筐体内に、対向して配置された回路基板に実装された発熱体と受熱体との熱接触に対して安定した押圧状態の維持が可能な電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る電子機器は、上述した課題を解決するために、第１の回路基板と、前記第１の回路基板に実装された第１の発熱体と、前記第１の回路基板と対向して配置された第２の回路基板と、前記第２の回路基板における前記第１の回路基板と対向する側の面に実装された第２の発熱体と、前記第１の発熱体に熱的に接続された第１の受熱体と、前記第２の発熱体に熱的に接続された第２の受熱体と、前記第１の受熱体を前記第１の発熱体方向に押し付ける弾性の第１の保持部と、前記第２の受熱体を前記第２の発熱体方向に押し付ける弾性の第２の保持部との少なくとも一方と、前記第１の回路基板と前記第２の回路基板との少なくとも一方とを固定した固定部とを備えた保持部材とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る電子機器においては、筐体内に対向して配置された回路基板に実装された発熱体と受熱体との熱接触に対して安定した押圧状態を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明に係る電子機器の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【０００９】
図１は、本発明に係る電子機器の一例であるノート型のパーソナルコンピュータの外観斜視図である。このパーソナルコンピュータ１は、本体２に表示部３がヒンジ部４を介して開閉可能に接続されている。本体２の上面にはキーボード５とポインティングデバイスであるタッチパッド６およびボタン７が設けられている。表示部３内部には、例えばＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）などからなる表示画面８を有する。
【００１０】
本体２は、樹脂やマグネシウム製の本体筐体９を有している。表示部３は、本体２と同様に樹脂やマグネシウム製の表示部筐体１０を有する。表示部筐体１０は内蔵されている表示画面８を露出するための露出開口部１１を有する。
【００１１】
パーソナルコンピュータ１の本体筐体９の内部には実装構造２０が収容されている。
【００１２】
図２は、本実施形態におけるパーソナルコンピュータ１の実装構造２０の外観を示す図である。図３は、図２の実装構造２０のIII−III間の断面図である。図４は、本実施形態における実装構造２０の一部の分解斜視図である。図４における実装構造では、冷却ユニット４０のうちヒートパイプ４１、放熱フィン４２およびファン４３の図示を省略した。
【００１３】
実装構造２０は、第１の回路基板（メイン基板）２１、第１の発熱体２２、第２の回路基板（サブ基板）２３、第２の発熱体２４、冷却ユニット４０および保持部材５０を備える。
【００１４】
メイン基板２１は、銅製の配線層を積層したプリント配線板である。メイン基板２１には所定数の孔部２５が設けられており、ネジ２６などを介して本体筐体９に固定される。メイン基板２１の所定位置には第１の発熱体２２が実装される。第１の発熱体２２は、例えばＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）形の半導体パッケージであり、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ノースブリッジおよびサウスブリッジなどの電子部品で構成される。メイン基板２１には、サブ基板２３と電気的に接続するためのコネクタ２８が所定位置に設けられる。
【００１５】
サブ基板２３は、メイン基板２１と同様に、銅製の配線層を積層したプリント基板である。サブ基板２３表面には、第２の発熱体２４が実装される。第２の発熱体２４は、例えばＢＧＡ形の半導体パッケージであり、例えばグラフィックチップで構成される。
【００１６】
メイン基板２１およびサブ基板２３は、それぞれ第１の発熱体２２および第２の発熱体２４が配置された面が対向するように接続され、かつメイン基板２１およびサブ基板２３の表面がほぼ平行となるように接続される。また、本実施形態においては、第１の発熱体２２と第２の発熱体２４とは対向する面にそれぞれ配置されるが、本体筐体９の厚さ方向に重畳されることなくずれ幅を持って配置され、保持部材５０に対していわゆるオフセットされて配置される。
【００１７】
図３に示すように、サブ基板２３の一端である図示左端は、メイン基板２１に設けられたコネクタ２８を介してメイン基板２１と電気的に接続される。メイン基板２１とサブ基板２３とは、例えばスタッキングコネクタ、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ；Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）、ケーブルで接続される。また、サブ基板２３の他端である図示右端は、サブ基板２３の右端角部の２箇所に設けられたスタッド３０によりメイン基板２１と固定される。スタッド３０は、メイン基板２１とサブ基板２３との間に位置するスタッド本体３１と、サブ基板２３を貫いてスタッド本体３１に締結されるネジ３２とで構成される。スタッド本体３１は、雄ネジ部３３と、雌ネジ穴３４とを有する。雄ネジ部３３は、メイン基板２１と後述する保持部材５０とに設けられた孔部３５、５２を貫いてバックプレート３６に螺合される。雌ネジ穴３４は、サブ基板２３に設けられた孔部３７を貫いたネジ３２が締結される。
【００１８】
なお、バックプレート３６は、冷却ユニット４０から受ける圧力でメイン基板２１に生じる撓みを防止する補強部材としての機能を備える。
【００１９】
実装構造２０には、第１の発熱体２２および第２の発熱体２４を冷却する冷却ユニット４０が配置される。冷却ユニット４０は、第１の受熱板４４、第２の受熱板４５、２個のヒートパイプ４１、図２に示す放熱フィン４２およびファン４３を備える。
【００２０】
第１の受熱板４４および第２の受熱板４５は例えばアルミニウム製であって、第１の発熱体２２および第２の発熱体２４とほぼ同形状の矩形薄板状で形成される。第１の受熱板４４および第２の受熱板４５は良導熱材であればよくアルミニウム材料に限らない。第１の受熱板４４および第２の受熱板４５とヒートパイプ４１とは、それぞれ溶接などにより固定されて熱的に接続される。ヒートパイプ４１は、例えば銅材料により形成され、メイン基板２１とサブ基板２３とで構成される空間にその一端が挿入され、他端は放熱フィン４２に向かって伸びた構成となっている。放熱フィン４２は、ヒートパイプ４１と熱的に接続される。ファン４３は、放熱フィン４２を冷却する。
【００２１】
図３に示すように、第１の受熱板４４はヒートパイプ４１が固定された面と対向する面である図示下表面が第１の発熱体２２と熱的に接続されるようになっている。第１の受熱板４４と第１の発熱体２２とは、熱伝導部材としての熱伝導シートや熱伝導グリスなど（図示せず）を介して接触することにより面接触を確実に行い、効率よく熱伝導を行うようになっている。熱伝導シートは、例えばシリコンゴムシートで構成された熱伝導性および絶縁性を有する材料で構成される。熱伝導グリスは、例えばシリコンオイルベースのオイルコンパウンドで構成される。熱伝導グリスは、第１の発熱体２２の表面に塗布される。
【００２２】
ここで、本実施形態におけるパーソナルコンピュータ１には、第１の受熱板４４および第１の発熱体２２と、第２の受熱板４５および第２の発熱体２４との間に、安定した所定の荷重が付加された状態を維持するために、保持部材５０が設けられる。保持部材５０は、例えばステンレス鋼であって、熱拡散性や所定の強度を有し、かつ接触対象に弾性力を付与することができる材料で形成される。
【００２３】
保持部材５０は、保持部材５０をメイン基板２１に固定する固定部５１と、弾性力を付与する第１の保持部５３および第２の保持部５４とを有する。
【００２４】
保持部材５０の固定部５１は、メイン基板２１とほぼ平行に接触する矩形状の領域で構成される。固定部５１には、それぞれ一の孔部５２が設けられる。図４における図示右側に位置する２つの固定部５１は、スタッド３０によりメイン基板２１に固定される。すなわち、固定部５１は、固定部５１、メイン基板２１、バックプレート３６の順にスタッド本体３１の雄ネジ部３３が貫かれることにより共締めされて、メイン基板２１に固定される。
【００２５】
メイン基板２１のコネクタ２８近傍に位置する他の２つの固定部５１は、ネジ５９により固定部５１、メイン基板２１、バックプレート３６の順に締結されてメイン基板２１に固定される。
【００２６】
図４に示すように、保持部材５０の固定部５１の内側方向に位置する側端６０からは、所定角度を持って立ち上がる起立部５５が形成される。また、起立部５５の上端部５６には、これらの上端部５６がそれぞれほぼ四隅に位置する矩形状の枠部５７が形成され、さらに枠部５７には第１の保持部５３と第２の保持部５４が形成される。第１の保持部５３と第２の保持部５４とは、例えばメイン基板２１やサブ基板２３の表面と平行する矩形状の平板の一部を切り出して形成される。枠部５７は、この平板において切り出された部分の残部で形成される。
【００２７】
第１の保持部５３は、弾性を有し、第１の受熱板４４を第１の発熱体２２方向に押し付ける板バネとして形成される。第１の保持部５３は、第１の受熱板４４のヒートパイプ４１が固定された面である図３における図示上面であって、かつヒートパイプ４１が固定された領域を回避して第１の受熱板４４表面と面接触するように形成される。具体的には、図３に示すように、枠部５７から伸びた第１の保持部５３は、枠部５７の下部に位置する第１の受熱板４４に向かって所定角度で下降した傾斜面５３ａが形成された後、第１の受熱板４４と面接触する平行面５３ｂが形成される。また、第１の受熱板４４に固定されたヒートパイプ４１を回避するため、第１の保持部５３は所定角度で立ち上がり非接触部５３ｃを形成する。さらに、第１の保持部５３は、再び第１の受熱板４４と面接触するため、所定角度で下降した傾斜面５３ｄが形成された後に、再び第１の受熱板４４と面接触する平行面５３ｅを形成する。第１の保持部５３はこのような形状を有することにより、ヒートパイプ４１が配置された領域以外の第１の受熱板４４の表面と接触し押圧する。
【００２８】
ここで、第１の保持部５３は第１の受熱板４４と第１の発熱体２２とが適切な荷重により接触されるように考慮されて形成される。具体的には、第１の発熱体２２の許容荷重や、第１の発熱体２２と第１の受熱板４４との間に塗布された熱伝導グリスに高負荷を与えることによる周囲への漏れ出しなどが考慮された好適な荷重が付加されるように、第１の保持部５３の形状や剛性などが決定される。
【００２９】
なお、第１の保持部５３の形状は、第１の受熱板４４に対して所定の荷重が付加されればよく、上述した形状に限らない。
【００３０】
図５は、本実施形態における冷却ユニット４０および保持部材５０の構成を示す平面図である。第１の保持部５３は、図５に示すようにヒートパイプ４１が固定された第１の受熱板４４と接触した状態で例えば溶接により固定されており、保持部材５０と冷却ユニット４０とは一体で構成されるようになっている。
【００３１】
第２の保持部５４は、弾性を有し、第２の受熱板４５を第２の発熱体２４方向に押しつける板バネとして形成される。第２の保持部５４は、図３に示す枠部５７の図示水平方向および垂直方向の中心軸に対して、第１の保持部５３と対称になるように形成される。なお、第２の保持部５４の具体的な構成については、第１の保持部５３の構成とほぼ対応するため、詳細な説明は省略する。
【００３２】
本実施形態のパーソナルコンピュータ１の冷却ユニット４０による冷却作用について説明する。なお、第１の発熱体２２と第２の発熱体２４の冷却作用についてはほぼ同様であるため、第１の発熱体２２の冷却作用についてのみ説明する。
【００３３】
第１の発熱体２２より発熱した熱は、図示しない熱伝導部材を介して第１の受熱板４４に移動する。このとき、第１の受熱板４４は保持部材５０の第１の保持部５３の弾性力により、所定の荷重で第１の発熱体２２と面接触するようになっている。第１の保持部５３は、第１の受熱板４４に与える弾性力が予め所定の荷重となるように形成されており、第１の発熱体２２と第１の受熱板４４との熱の授受は好適に行われる。第１の受熱板４４に移動した熱は、ヒートパイプ４１を経て放熱フィン４２に伝えられる。放熱フィン４２はファン４３によって冷却され、本体筐体９に設けられた切欠部５８を介して本体筐体９の外部に熱が放出される。
【００３４】
このパーソナルコンピュータ１によれば、一の保持部材５０を設けることにより、対向して配置されたメイン基板２１およびサブ基板２３に設けられた第１の発熱体２２および第２の発熱体２４と第１の受熱板４４および第２の受熱板４５との熱接触を、個別に押圧手段を設けることなく、安定した押圧状態を維持することができる。これにより、スペース効率を低下させることなく、良好に冷却状態を維持することができる。
【００３５】
また、一の保持部材５０を設けることにより、第１の保持部５３と第２の保持部５４とでそれぞれ所望の荷重を決定することができ、好適な押圧状態を実現することができる。例えば第１の発熱体２２と第２の発熱体２４との許容荷重が異なる場合であっても、一の保持部材５０に設けられた第１の保持部５３および第２の保持部５４の形状や剛性などを好適に決定することにより、それぞれ異なった押圧状態を実現することができる。
【００３６】
また、保持部材５０をメイン基板２１に固定する際には、メイン基板２１にサブ基板２３を固定配置する際に用いられるスタッド３０に保持部材５０を共締めすることにより、ネジ本数および孔部の不要な増加を回避することができる。これにより、回路基板の高密度化およびレイアウトの自由度を損なうことがない点で有効である。
【００３７】
なお、本実施形態においては、ＣＰＵなどの発熱体は、熱伝導部材としての熱伝導シートや熱伝導グリスを介して、ヒートパイプが固定された受熱板との熱の授受を行う例を適用したが、これに限らず受熱板やヒートパイプの有無などの冷却ユニットの構成は、発熱体の消費電力の大きさ（発熱量）に応じて決定することができる。
【００３８】
また、補強部材としてのバックプレート３６は、一定の強度を有し、補強部材としての代用が可能な本体筐体９内部に配置された他の部材（図示せず）で代用してもよい。
【００３９】
保持部材５０の全ての固定部５１は、スタッド３０およびネジ３２によりメイン基板２１に固定されるようにしたが、安定した押圧状態が保てる場合にはサブ基板２３に固定するようにしてもよい。
【００４０】
本実施形態におけるパーソナルコンピュータ１の実装構造は、発熱体の相対的な配置関係に応じて保持部材の各保持部を好適に形成することで、種々の部品レイアウトにも対応することができる。以下、本実施形態における電子機器の変形例について説明する。
【００４１】
図６は、本実施形態における実装構造の変形例を示す断面図である。
【００４２】
図６に示す実装構造８０が図３などに示す実装構造２０と異なる点は、第１の発熱体２２と第２の発熱体２４とが保持部材８１を介してほぼ対向して配置された点である。なお、実装構造２０と対応する構成および部分については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００４３】
図６に示すように、第１の発熱体２２と第２の発熱体２４とがほぼ対向して配置された場合であっても、保持部材８１の第１の保持部８２および第２の保持部８３が第１の受熱板４４および第２の受熱板４５に対して好適な荷重の付加が可能な形状に形成されることにより、好適な押圧状態を実現することができる。
【００４４】
図７は、本実施形態における実装構造の他の変形例を示す断面図である。図７に示す実装構造９０が図６に示す実装構造８０と異なる点は、保持部材９１が板バネとして第１の保持部９２のみを構成した点である。
【００４５】
第１の発熱体および第２の発熱体が保持部材を介してほぼ対向して配置された場合には、第１の受熱板または第２の受熱板のいずれか一方に対して押圧可能な保持部を設けてもよい。例えば、図７に示すように、保持部材９１には第１の受熱板４４に所定の荷重を付加する第１の保持部９２が設けられ、第１の発熱体２２と第１の受熱板４４との押圧状態が好適に保たれる。
【００４６】
図８は、図７に示す実装構造の冷却ユニット９５および保持部材９１の構成を示す平面図である。なお、図８でハッチングで示した領域は、第２の受熱板９６を示す。第２の受熱板９６は保持部材９１の枠部９７の外形とほぼ同形状となるように設けられ、枠部９７に接着されて支持される。さらに、第２の発熱体２４と第２の受熱板９６とは、熱伝導部材としての熱伝導シート９８（図７）を介して押圧状態が維持される。このとき、熱伝導シート９８の弾性力を利用して、第２の発熱体２４と第２の受熱板９６との間で好適な押圧状態が維持されるようになっている。このように形成された保持部材９１は、その形状を簡素化できる点で有効である。
【００４７】
本発明に係る電子機器は、上記説明したノートブック型のパーソナルコンピュータのほかにも、様々な電子機器に適用可能であり、デスクトップ型コンピュータやワードプロセッサ、音響機器、通信機器などの他の電子機器に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る電子機器の一例であるノート型のパーソナルコンピュータの外観斜視図。
【図２】本実施形態におけるパーソナルコンピュータの実装構造の外観を示す図。
【図３】図２の実装構造のIII−III間の断面図。
【図４】本実施形態における実装構造の一部の分解斜視図。
【図５】本実施形態における冷却ユニットおよび保持部材の構成を示す平面図。
【図６】本実施形態における実装構造の変形例を示す断面図。
【図７】本実施形態における実装構造の他の変形例を示す断面図。
【図８】本実施形態における他の変形例における冷却ユニットおよび保持部材の構成を示す平面図。
【符号の説明】
【００４９】
１  パーソナルコンピュータ
２  本体
３  表示部
４  ヒンジ部
８  表示画面
９  本体筐体
１０  表示部筐体
２０  実装構造
２１  メイン基板
２２  第１の発熱体
２３  サブ基板
２４  第２の発熱体
２８  コネクタ
３０  スタッド
３６  バックプレート
４０  冷却ユニット
４１  ヒートパイプ
４２  放熱フィン
４３  ファン
４４  第１の受熱板
４５  第２の受熱板
５０  保持部材
５１  固定部
５３  第１の保持部
５４  第２の保持部
５７  枠部
５８  切欠部
８０  実装構造
８１  保持部材
８２  第１の保持部
８３  第２の保持部
９０  実装構造
９１  保持部材
９２  第１の保持部
９５  冷却ユニット
９６  第２の受熱板
９７  枠部
９８  熱伝導シート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2010055310.tif 000006
【図５】
2010055310.tif 000007
【図６】
2010055310.tif 000008
【図７】
2010055310.tif 000009
【図８】
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