(57)【要約】【課題】この発明は、簡易な構成で十分な放熱効果が得られ実用に適する電子機器の放熱装置及び放熱方法を提供することを目的としている。【解決手段】略平板状に形成された回路部品３２が取着された回路基板３１と、回路部品３２の回路基板３１に対向している面と反対側の面に付着された熱伝導シート３３と、熱伝導シート３３に接触されるヒートシンク３４と、回路部品３２を含めた回路基板３１面を覆うもので、回路基板３１面を覆ったとき、ヒートシンク３４を熱伝導シート３３に所定の圧力で密着させるように押圧する押え部３５ｆ，３５ｇが形成されたシールドケース３５とを備える。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略平板状に形成された回路部品が取着された回路基板と、
前記回路部品の前記回路基板に対向している面と反対側の面に付着された熱伝導シートと、
前記熱伝導シートに接触されるヒートシンクと、
前記回路部品を含めた前記回路基板面を覆うもので、前記回路基板面を覆ったとき、前記ヒートシンクを前記熱伝導シートに所定の圧力で密着させるように押圧する押え部が形成されたシールドケースとを具備することを特徴とする電子機器の放熱装置。
【請求項２】
平板状に形成された回路基板と、
前記回路基板の一方の面に、一方の面が対向されるようにして取着された平板状の回路部品と、
前記回路部品の前記回路基板に対向されている面と反対側の面に付着された柔軟性材料でなる熱伝導シートと、
前記熱伝導シートに接触される基板と、前記基板の端部から該基板面に対して垂直に延出される側板と、前記側板の端部から延出される放熱板とが一体的に形成されたヒートシンクと、
前記回路基板面とほぼ平行に設置される平面板と、前記平面板の周縁部から延出される側面板と、前記平面板の所定位置から前記側面板と同方向に突出され前記ヒートシンクの基板を前記熱伝導シートに圧接させる押え部とを一体的に形成したもので、前記ヒートシンクを含めて前記回路基板面を覆うシールドケースとを具備することを特徴とする電子機器の放熱装置。
【請求項３】
前記シールドケースは、前記回路基板面を覆ったとき前記回路基板面とほぼ平行する平面板を有し、前記平面板の前記ヒートシンクに対応する位置に前記押え部を突設していることを特徴とする請求項１または２記載の電子機器の放熱装置。
【請求項４】
前記シールドケースは、前記回路基板面を覆ったとき前記回路基板面とほぼ平行する平面板を有し、前記平面板の一部を折り曲げることにより前記押え部を形成していることを特徴とする請求項１または２記載の電子機器の放熱装置。
【請求項５】
前記シールドケースは、前記回路基板面を覆ったとき前記回路基板面とほぼ平行する平面板を有し、前記平面板には、前記押え部によって押圧された前記ヒートシンクを外部に露出させるための切り欠き部が形成されることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の電子機器の放熱装置。
【請求項６】
前記ヒートシンクの前記熱伝導シートに接触される部分には、前記熱伝導シートとの接触状態を目視するための透孔が形成されることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の電子機器の放熱装置。
【請求項７】
前記シールドケースの押え部は、前記熱伝導シートの無荷重時における厚みをｔＳ、前記回路部品の厚みをｔＬ、荷重をかけたときの前記熱伝導シートの圧縮率をｋとすると、前記シールドケースが前記回路基板面を覆ったとき、前記回路基板面と前記ヒートシンクが接触される前記熱伝導シート面との間隔ｈ１が、
ｈ１＝ｔＬ＋（１−ｋ）・ｔＳ
となるように寸法が設定されることを特徴とする請求項１乃至６いずれかに記載の電子機器の放熱装置。
【請求項８】
前記ｋ・ｔＳの値は、機械的な寸法公差よりも大きく設定することを特徴とする請求項７記載の電子機器の放熱装置。
【請求項９】
前記シールドケースの押え部は、前記熱伝導シートの圧縮率ｋが３０〜５０％の範囲になるように寸法が設定されることを特徴とする請求項７または８記載の電子機器の放熱装置。
【請求項１０】
前記ヒートシンクは、前記回路基板面と接触することにより、前記回路基板面と前記ヒートシンクとの間に所定の間隔を保持するためのストッパーを有することを特徴とする請求項１乃至９いずれかに記載の電子機器の放熱装置。
【請求項１１】
前記ヒートシンクのストッパーは、前記熱伝導シートの無荷重時における厚みをｔＳ、荷重をかけたときの前記熱伝導シートの圧縮率をｋとすると、前記シールドケースが前記回路基板面を覆ったときの前記回路基板面と前記ストッパーとの間隔ｈ２が、
ｈ２＜（１−ｋ）・ｔＳ
となるように寸法が設定されることを特徴とする請求項１０記載の電子機器の放熱装置。
【請求項１２】
前記ヒートシンクは、前記シールドケースに支持されて一体化されることを特徴とする請求項１乃至１１いずれかに記載の電子機器の放熱装置。
【請求項１３】
回路基板に取着された略平板状の回路部品の前記回路基板に対向している面と反対側の面に熱伝導シートを付着する第１の工程と、
前記熱伝導シートにヒートシンクを接触させる第２の工程と、
シールドケースで前記回路部品を含めた前記回路基板面を覆ったとき、前記シールドケースに形成された押え部により、前記ヒートシンクを前記熱伝導シートに所定の圧力で密着させるように押圧する第３の工程とを具備することを特徴とする電子機器の放熱方法。
【請求項１４】
信号を受信する受信手段と、
前記受信手段で受信した信号に所定の処理を施す略平板状に形成された回路部品が取着された回路基板と、
前記回路部品の前記回路基板に対向している面と反対側の面に付着された熱伝導シートと、
前記熱伝導シートに接触されるヒートシンクと、
前記回路部品を含めた前記回路基板面を覆うもので、前記回路基板面を覆ったとき、前記ヒートシンクを前記熱伝導シートに所定の圧力で密着させるように押圧する押え部が形成されたシールドケースとを具備することを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばデジタルテレビジョン放送受信装置等の電子機器に係り、特にその発熱する回路部品に対して放熱を行なうための放熱装置及び放熱方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、近年では、テレビジョン放送のデジタル化が推進されている。例えば、日本国内においては、ＢＳ（Broadcasting Satellite）デジタル放送及び１１０度ＣＳ（Communication Satellite）デジタル放送等の衛星デジタル放送だけでなく、地上デジタル放送も開始されている。
【０００３】
このようなデジタルテレビジョン放送を受信するデジタル放送受信装置にあっては、特に映像系のデジタルデータに対して高速処理を行なうことが要求されており、その高速処理を実行するＬＳＩ（large scale integration）等の回路部品が発熱することから、放熱対策を施すことが肝要となる。
【０００４】
特許文献１には、シールドケースの回路基板面と平行な平面に孔を形成し、この孔の周縁部に、回路基板に実装された発熱部品と接触する金属製別個片を取着させる構成が開示されている。この場合、金属製別個片は、シールドケースの平面と平行に突出された一対の突起により孔の周縁部を厚み方向に挟むことで、シールドケースに取着される。
【０００５】
特許文献２には、柔軟性を有するゲル状のパッドを介して、発熱部品にシールドケースと兼用のヒートシンクを接触させる構成が開示されている。この場合、ヒートシンクは、自身の発生する弾性力により発熱部品に圧接されている。特許文献３，４には、放熱部材を板ばねまたはコイルばねにより発熱部品に圧接させる構成が開示されている。
【特許文献１】特開平９−６４５８２号公報
【特許文献２】米国特許第５０６０１１４号明細書
【特許文献３】特開２００２−３５９３３０号公報
【特許文献４】米国特許第５３８４９４０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、この発明は上記事情を考慮してなされたもので、簡易な構成で十分な放熱効果が得られ実用に適する電子機器の放熱装置及び放熱方法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】
【０００７】
この発明に係る電子機器の放熱装置は、略平板状に形成された回路部品が取着された回路基板と、回路部品の回路基板に対向している面と反対側の面に付着された熱伝導シートと、熱伝導シートに接触されるヒートシンクと、回路部品を含めた回路基板面を覆うもので、回路基板面を覆ったとき、ヒートシンクを熱伝導シートに所定の圧力で密着させるように押圧する押え部が形成されたシールドケースとを備えるようにしたものである。
【０００８】
また、この発明に係る電子機器の放熱方法は、回路基板に取着された略平板状の回路部品の回路基板に対向している面と反対側の面に熱伝導シートを付着する第１の工程と、熱伝導シートにヒートシンクを接触させる第２の工程と、シールドケースで回路部品を含めた回路基板面を覆ったとき、シールドケースに形成された押え部により、ヒートシンクを熱伝導シートに所定の圧力で密着させるように押圧する第３の工程とを備えるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００９】
上記した構成及び方法によれば、シールドケースで回路基板面を覆ったとき、シールドケースの押え部によりヒートシンクが熱伝導シートに所定の圧力をもって押圧されるようにしたので、ヒートシンクを熱伝導シートに密着させることができ、簡易な構成で十分な放熱効果を得ることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、この実施の形態で説明するテレビジョン放送受信装置１１の映像信号処理系を概略的に示している。すなわち、デジタルテレビジョン放送受信用のアンテナ１２で受信したデジタルテレビジョン放送信号は、入力端子１３を介してチューナ部１４に供給される。
【００１１】
このチューナ部１４は、入力されたデジタルテレビジョン放送信号から所望のチャンネルの信号を選局し復調している。そして、このチューナ部１４から出力された信号は、デコーダ部１５に供給されて、例えばＭＰＥＧ（moving picture experts group）２デコード処理が施された後、セレクタ１６に供給される。
【００１２】
また、アナログテレビジョン放送受信用のアンテナ１７で受信したアナログテレビジョン放送信号は、入力端子１８を介してチューナ部１９に供給される。このチューナ部１９は、入力されたアナログテレビジョン放送信号から所望のチャンネルの信号を選局し復調している。そして、このチューナ部１９から出力された信号は、Ａ／Ｄ（analog／digital）変換部２０によりデジタル化された後、上記セレクタ１６に出力される。
【００１３】
また、アナログ映像信号用の外部入力端子２１に供給されたアナログの映像信号は、Ａ／Ｄ変換部２２に供給されてデジタル化された後、上記セレクタ１６に出力される。さらに、デジタル映像信号用の外部入力端子２３に供給されたデジタルの映像信号は、そのまま上記セレクタ１６に供給される。
【００１４】
上記セレクタ１６は、４種類の入力デジタル映像信号から１つを選択して、映像信号処理部２４に供給している。この映像信号処理部２４は、入力されたデジタル映像信号に所定の信号処理を施して映像表示部２５での映像表示に供させている。この映像表示部２５としては、例えば、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等でなるフラットパネルディスプレイが採用される。
【００１５】
ここで、このテレビジョン放送受信装置１１は、上記した各種の受信動作を含む種々の動作を制御部２６によって統括的に制御されている。この制御部２６は、ＣＰＵ（central processing unit）等を内蔵したマイクロプロセッサであり、図示しないリモートコントローラを含む操作部２７からの操作情報を受けて、その操作内容が反映されるように各部をそれぞれ制御している。
【００１６】
この場合、制御部２６は、主として、そのＣＰＵが実行する制御プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）２８と、該ＣＰＵに作業エリアを提供するためのＲＡＭ（random access memory）２９と、各種の設定情報及び制御情報等が格納される不揮発性メモリ３０とを利用している。
【００１７】
図２は、上記したテレビジョン放送受信装置１１の映像信号処理系が構成された回路基板３１を示している。すなわち、この回路基板３１には、映像信号処理系を構成するための各種の回路部品及び回路パターン等が実装されている。そして、この回路基板３１に実装された各種の回路部品のうち、特に前記デコーダ部１５を構成するＬＳＩ３２に対しては、デジタルデータの高速処理による発熱があるため、放熱対策が必要となる。
【００１８】
この放熱対策としては、略四角形の平板状に形成されたＬＳＩ３２のうち、回路基板３１に対向している面と反対側の面に柔軟性を有する熱伝導シート３３を介して、ヒートシンク３４を密着させる構造となっている。そして、回路基板３１は、そのＬＳＩ３２が実装されている面を、ヒートシンク３４をも含めてシールドケース３５で覆うことにより、各種回路部品が電磁シールドされている。
【００１９】
図３（ａ）は、ヒートシンク３４及びシールドケース３５の構造を示している。まず、ヒートシンク３４は、略四角形の平板状に形成された基板３４ａと、この基板３４ａの対向する両端部から基板３４ａ面に対して垂直でそれぞれ同方向に延出される一対の側板３４ｂ，３４ｃと、これら側板３４ｂ，３４ｃの先端部からそれぞれ基板３４ａと平行で互いに外向きに延出される放熱板３４ｄ，３４ｅと、基板３４ａの所定位置から側板３４ｂ，３４ｃと平行に突出される複数（図示の場合は２つ）の放熱板３４ｆ，３４ｇとを、熱伝導性を有する例えば金属材料等を押し出し成型することにより、一体的に形成したものである。そして、このヒートシンク３４は、基板３４ａの放熱板３４ｆ，３４ｇが形成されている面と反対側の面を、上記熱伝導シート３３に接触させるように取り付けられる。
【００２０】
また、上記シールドケース３５は、略四角形の平板状に形成された平面板３５ａと、この平面板３５ａの４つの端部から平面板３５ａ面に対して垂直でそれぞれ同方向に延出される４枚の側面板３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ，３５ｅと、平面板３５ａからヒートシンク３４の基板３４ａに向けて突出された複数（図示の場合は２つ）の押え部３５ｆ，３５ｇとを、例えば金属材料等をプレス成型することにより、一体的に形成したものである。
【００２１】
なお、回路基板３１の一方の面には、略四角形の平板状に形成されたＬＳＩ３２が、その一方の面を対向させるように取着されている。そして、このＬＳＩ３２の他方の面、つまり、回路基板３１に対向されている面と反対側の面には、熱伝導シート３３が付着されている。
【００２２】
この熱伝導シート３３は、外部から荷重を加えることにより圧縮されるようになっている。これにより、熱伝導シート３３の無荷重時における厚みをｔＳ、ＬＳＩ３２の厚みをｔＬとすると、無荷重時における回路基板３１の表面から熱伝導シート３３の上面までの高さｈ０は、
ｈ０＝ｔＬ＋ｔＳ
となっている。
【００２３】
そして、このシールドケース３５は、図３（ｂ）に示すように、その各側面板３５ｂ〜３５ｅによって形成される開口端部を回路基板３１面に接触させて取り付けられることにより、回路基板３１に実装された各種の回路部品を覆うようにしている。
【００２４】
上記のようにして、シールドケース３５が回路基板３１に取り付けられたとき、シールドケース３５の押え部３５ｆ，３５ｇの先端部が、ヒートシンク３４の基板３４ａを熱伝導シート３３に所定の圧力で押し付けるように設定されている。これにより、ヒートシンク３４の基板３４ａが熱伝導シート３３に密着されて、放熱構造が完成される。
【００２５】
この場合、ＬＳＩ３２に荷重がかかり過ぎないようにするために、荷重をかけたときの熱伝導シート３３の圧縮率をｋとすると、回路基板３１の表面から熱伝導シート３３の上面までの高さｈ１が、
ｈ１＝ｔＬ＋（１−ｋ）・ｔＳ
となるように押え部３５ｆ，３５ｇの寸法が設定されている。
【００２６】
このとき、ｋ・ｔＳの値は、機械的寸法公差よりも大きくなるように設定する。例えば、製品の設計精度として機械的公差を±０．３ｍｍとする場合であれば、ｋ・ｔＳ≧０．３とする必要がある。
【００２７】
図４は、熱伝導シート３３の材料として、無荷重時における厚みｔＳが１．５ｍｍの柔軟性シリコンにおける、荷重と圧縮率との関係の一例を示している。ＬＳＩ３２への荷重を少なくするためには圧縮率を抑えたほうが良いが、上記した機械的公差を考慮すると、ｋ＝３０〜５０％程度が妥当であると考えられる。
【００２８】
ここで、仮にｋ＝４０％とした場合、ｋ・ｔＳの値は１．５ｍｍの４０％であるから０．６ｍｍとなり、０．３以上とする機械的公差の条件を満足する。つまり、この例のように設計する場合、押え部３５ｆ，３５ｇの寸法を、ｈ０−ｈ１＝０．６ｍｍになるように設定したことになる。
【００２９】
そして、ｋ＝４０％のときの荷重は、図４から０．０５ＭＰａと読み取れるため、結果的にＬＳＩ３２に加わる荷重も０．０５ＭＰａとなる。この荷重が、ＬＳＩ３２自体の信頼性と、ＬＳＩ３２の回路基板３１への半田付けに対する信頼性とを損なわない値になっていれば、ヒートシンク３４の取り付けを行なうことができる。
【００３０】
上記した実施の形態によれば、シールドケース３５を回路基板３１に取り付けたとき、シールドケース３５の押え部３５ｆ，３５ｇによりヒートシンク３４が熱伝導シート３３に適切な圧力をもって密着されるようにしたので、ヒートシンク３４を板ばねまたはコイルばね等を用いてＬＳＩ３２に圧接させる構成が不要となり、簡易な構成で十分な放熱効果を得ることができるようになる。
【００３１】
また、図５に示すように、シールドケース３５の平面板３５ａのうち、ヒートシンク３４の取り付け位置に対応する部分に、平面板３５ａの一部を残して切り欠き部３５ｈを形成し、その残した平面板３５ａの一部をＬ字状に折り曲げて押え部３５ｆ，３５ｇを形成することもできる。このような構成によれば、切り欠き部３５ｈを介してヒートシンク３４が外部に露出されるので、放熱効果を高めることができる。
【００３２】
さらに、図６に示すように、シールドケース３５の平面板３５ａに、シールド効果を損なわない範囲で、複数の透孔３５ｉを形成すれば、より一層放熱効果を高めることが可能となる。
【００３３】
また、図７に示すように、ヒートシンク３４の基板３４ａに透孔３４ｈを形成すれば、シールドケース３５を回路基板３１に取り付けたとき、切り欠き部３５ｈを介して透孔３４ｈ内での熱伝導シート３３の盛り上がりを見ることにより、ヒートシンク３４が熱伝導シート３３に確実に密着されているか否かを、目視で判断することができる。
【００３４】
図８は、この発明の他の実施の形態を示している。図８において、図３（ｂ）と同一部分には同一符号を付して説明すると、ヒートシンク３４の基板３４ａの所定位置に、回路基板３１に向けてストッパー３４ｉを突設している。このストッパー３４ｉは、シールドケース３５の押え部３５ｆ，３５ｇの寸法が想定以上にばらついていた場合や、シールドケース３５に外圧が加えられた場合等に、回路基板３１に接触して、回路基板３１面とヒートシンク３４との間に所定の間隔を保持し、ＬＳＩ３２に必要以上の荷重がかからないように支える機能を有する。
【００３５】
このストッパー３４ｉの先端部と回路基板３１との間隔ｈ２は、熱伝導シート３３に対する圧縮率ｋのばらつきの中で許容可能な最大値をｋＭＡＸとすると、
ｈ２＝（ｋＭＡＸ−ｋ）・ｔＳ
に設定される。通常は、ｋＭＡＸが１を越えることはないので、
ｈ２＜（１−ｋ）・ｔＳ
に選定される。
【００３６】
図９は、この発明のさらに他の実施の形態を示している。図９において、図３（ｂ）と同一部分には同一符号を付して説明すると、ヒートシンク３４の一対の側板３４ｂ，３４ｃにそれぞれ係止孔３４ｂ１，３４ｃ１を形成している。また、シールドケース３５の押え部３５ｆ，３５ｇには、ヒートシンク３４の側板３４ｂ，３４ｃに形成された係止孔３４ｂ１，３４ｃ１に嵌合可能な突部３５ｆ１，３５ｇ１が形成されている。
【００３７】
このため、ヒートシンク３４の側板３４ｂ，３４ｃに形成された係止孔３４ｂ１，３４ｃ１に、シールドケース３５の固定板３５ｆ，３５ｇに形成された突部３５ｆ１，３５ｇ１をそれぞれ嵌合させることにより、ヒートシンク３４とシールドケース３５とを一体化することができ、組立作業性を向上させることができるようになる。
【００３８】
なお、この発明は上記した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を種々変形して具体化することができる。また、上記した実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜に組み合わせることにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良いものである。さらに、異なる実施の形態に係る構成要素を適宜組み合わせても良いものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明の実施の形態を示すもので、テレビジョン放送受信装置の映像信号処理系を説明するために示すブロック構成図。
【図２】同実施の形態における映像信号処理系が構成された回路基板を説明するために示す分解斜視図。
【図３】同実施の形態におけるヒートシンク及びシールドケースの取り付け構造を説明するために示す側断面図。
【図４】同実施の形態における熱伝導シートの材料となる柔軟性シリコンの荷重対圧縮率特性の一例を説明するために示す図。
【図５】同実施の形態におけるシールドケースの変形例を説明するために示す分解斜視図。
【図６】同実施の形態におけるシールドケースのさらに他の変形例を説明するために示す分解斜視図。
【図７】同実施の形態におけるヒートシンクの変形例を説明するために示す分解斜視図。
【図８】この発明の他の実施の形態を示すもので、ヒートシンク及びシールドケースの取り付け構造を説明するために示す側断面図。
【図９】この発明のさらに他の実施の形態を示すもので、ヒートシンク及びシールドケースの取り付け構造を説明するために示す側断面図。
【符号の説明】
【００４０】
１１…テレビジョン放送受信装置、１２…アンテナ、１３…入力端子、１４…チューナ部、１５…デコーダ部、１６…セレクタ、１７…アンテナ、１８…入力端子、１９…チューナ部、２０…Ａ／Ｄ変換部、２１…外部入力端子、２２…Ａ／Ｄ変換部、２３…外部入力端子、２４…映像信号処理部、２５…映像表示部、２６…制御部、２７…操作部、２８…ＲＯＭ、２９…ＲＡＭ、３０…不揮発性メモリ、３１…回路基板、３２…ＬＳＩ、３３…熱伝導シート、３４…ヒートシンク、３５…シールドケース。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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