(57)【要約】【課題】発熱部品の近傍の位置の孔を設けることな受熱板を発熱部品に良好に密着させて配置した「電子機器」を提供する。【解決手段】ベースフレーム１に固定した電子回路基板４のSoC３の下に、受熱板５を、受熱板５の上下方向に見てSoC３と重ならない位置に設けた孔に上方から通したネジ５１をベースフレーム１に螺着することにより、上下方向に移動可能に配置する。また、受熱板５の下面側とベースフレーム１との間に、ネジ５１を内孔に挿入したスプリングコイル５２を設け、このスプリングコイル５２によって、受熱板５を上方に付勢し、受熱板５の上面がSoC３の電子回路基板４と反対側の面に密着させる。また、ベースフレーム１に固定したトップフレーム２に固定したサポート部材６により、電子回路基板４のSoC３を実装した面の反対側の面の、上下方向に見てSoC３と重なる部分を付勢力を持って押圧する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱部品が実装された基板および前記基板よりも大型で前記基板を内部に収納するフレームを備えた電子機器であって、
当該フレームの一部であるもしくは当該フレームに対して前記基板を介さずに固定された部材である第１のベース部材と、前記フレームの一部であるもしくは当該フレームに対して前記基板を介さずに固定された部材である第２のベース部材と、排熱を行う排熱部と、前記排熱部に熱的に接続された受熱部材と、前記第１のベース部材に前記基板を介さずに直接固定された押圧部材と、前記第２のベース部材に固定された支持部材とを有し、
前記基板の発熱部品が実装された面を第１面、前記基板の前記第１面と反対側の面を第２面として、前記基板は、前記発熱部品の前記第１面と反対側の面である当該発熱部品の上面と前記第１のベース部材と間に間隙がある形態で、前記基板の第１面が前記第１のベース部材に対向する配置で、前記フレームに対して固定されており、
前記第２のベース部材は、前記基板の第２面との間に間隙がある形態で当該第２面と対向するように配置されており、
前記受熱部材は、前記発熱部品の上面と前記第１のベース部材の間の間隙中に、前記基板の面の法線方向に見て、前記発熱部品の上面と重なるように配置されており
前記第１のベース部材に固定された前記押圧部材は、前記受熱部材を、前記発熱部品の上面に向かう方向に押圧して、前記受熱部材を前記発熱部品の前記上面に当接させ、
前記第２のベース部材に固定された支持部材は、前記基板の第２面の、前記基板の面の法線方向に見て、前記発熱部品と重なる部分もしくは当該部分周辺に当接して前記基板の第２面を支持していることを有することを特徴とする電子機器。
【請求項２】
請求項１記載の電子機器であって、
前記受熱部材は、前記基板の面の法線方向に見て前記発熱部品と重ならない周縁部分と、当該周縁部分に設けた前記基板の面の法線方向に当該受熱部材を貫通する孔を有し、
前記押圧部材は、前記受熱部材の孔に通した、前記基板の面の法線方向に、前記第１のベース部材の前記基板の第１面に対向する位置から前記基板の第１面に向けて起立した柱体と、前記受熱部材と前記第１のベース部材との間に、前記柱体が内孔に挿入され形態で配置された、前記発熱部品の上面に向かう方向に受熱部材を付勢するスプリングコイルとを有することを特徴とする電子機器。
【請求項３】
請求項１または２記載の電子機器であって、
前記支持部材は、前記基板の第２面の当該支持部材が当接している部分を、前記基板の第１面に向かう方向に押圧していることを特徴とする電子機器。
【請求項４】
請求項１、２または３記載の電子機器であって、
前記基板は、当該基板の周縁部が前記第１のベース部材に固定されることにより、前記フレームに対して固定されていることを特徴とする電子機器。
【請求項５】
請求項１、２、３または４記載の電子機器であって、
前記排熱部は、放熱フィンと、前記放熱フィンと前記受熱部材を連結するヒートパイプとを有することを特徴とする電子機器。
【請求項６】
発熱部品が実装された基板および前記基板よりも大型で前記基板を内部に収納するフレームを備えた電子機器であって、
当該フレームの一部であるもしくは当該フレームに対して前記基板を介さずに固定された部材であるベース部材と、排熱を行う排熱部と、前記排熱部に熱的に接続された受熱部材と、前記ベース部材に前記基板を介さずに直接固定された押圧部材とを有し、
前記基板の発熱部品が実装された面を第１面、前記基板の前記第１面と反対側の面を第２面として、前記基板は、前記発熱部品の前記第１面と反対側の面である当該発熱部品の上面と前記ベース部材と間に間隙がある形態で、前記基板の第１面が前記ベース部材に対向する配置で、前記フレームに対して固定されており、
前記受熱部材は、前記発熱部品の上面と前記ベース部材の間の間隙中に、前記基板の面の法線方向に見て、前記発熱部品の上面と重なるように配置されており
前記ベース部材に固定された前記押圧部材は、前記受熱部材が前記発熱部品の前記上面に密着するように、前記受熱部材を、前記発熱部品の上面に向かう方向に押圧してい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】
本発明は、電子機器における冷却部品の実装の技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子機器における冷却部品の実装の技術としては、電子回路基板上に搭載されたCPUやSoC(System on a Chip)などの発熱部品の上面（電子回路基板と反対側の面）に、受熱板を密着配置し、受熱板に連結したヒートパイプで、発熱部品から受熱板に伝導した熱を放熱フィンに輸送して放熱することにより、発熱部品の冷却を行う技術が知られている（たとえば、特許文献１）。
【０００３】
ここで、この技術では、受熱板を発熱部品の上面に押圧する押圧部材を、電子回路基板の裏側（発熱部品が搭載されている面と反対側の面）に配置した部材に、発熱部品の近傍の位置に設けた電子回路基板の複数の孔を利用して、当該部材と押圧部材との間に電子回路基板と発熱部品と受熱板を挟み込むように連結することにより、発熱部品の上面への受熱板の密着配置を実現している。
【０００４】
また、このような発熱部品の近傍の位置に設けた電子回路基板の複数の孔を利用して、発熱部品の上面への受熱板の密着配置を行う技術としては、発熱部品を搭載した電子回路基板が、発熱部品のサイズがほぼ同様であるサブ基板である場合に、サブ基板をメイン基板に固定するための孔を共用して、受熱板を発熱部品の上面に押圧する押圧部材をサブ基板に固定し、サブ基板に固定した押圧部材で当該孔の位置を支点として発熱部品を押圧して、発熱部品の上面への受熱板の密着配置を実現する技術も知られている（たとえば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７-２０１３５１号公報
【特許文献２】特開２０１０-０８６０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した発熱部品の近傍の位置に設けた電子回路基板の複数の孔を利用して、発熱部品の上面への受熱板の密着配置を行う技術によれば、当該孔の存在のために、発熱部品の周辺に電子部品の搭載や回路パターンの形成に用いることのできない領域が発生するために、電子部品や回路パターンの実装効率が低下する。
【０００７】
なお、上掲した押圧部材のサブ基板に対する固定に用いる発熱部品の近傍の位置の孔として、サブ基板をメイン基板に固定するための孔を共用する技術によれば、電子部品や回路パターンの実装効率の低下は生じないが、この技術は、発熱部品と発熱部品を搭載した電子回路基板のサイズがほぼ同様である場合にのみ適用可能であり、発熱部品と発熱部品を搭載した電子回路基板のサイズの差が大きい場合には、押圧部材の電子回路基板に対する固定に用いる発熱部品の近傍の位置の孔の他に、安定的な電子回路基板の固定のための孔が別途必要となり、電子部品や回路パターンの実装効率が低下する。
【０００８】
なお、押圧部材を電子回路基板に対して固定するための孔を、電子回路基板の周縁部などの電子部品や回路パターンの実装に用いられない領域に設ければ、電子部品や回路パターンの実装効率の低下は抑制されるが、押圧部材を電子回路基板に対して固定するための孔を発熱部品から遠い位置に配置することとなり、押圧部材を大型化する必要が生じたり、受熱板を発熱部品に押しつける方向と垂直な方向に、発熱部品から遠い位置を支点として受熱板を発熱部品の上面に充分な力をもって押さえつけるための特別な構造が押圧部材に必要となるなど、発熱部品の上面へ受熱板の密着配置するための構造の規模の増大や複雑化を招いてしまう。
【０００９】
また、このことは、発熱部品と発熱部品を搭載した電子回路基板のサイズの差が大きい場合に、押圧部材を電子回路基板に対して固定するための孔として、通常、電子回路基板の周縁部に設けられる電子回路基板固定用の孔を共用する場合も同様である。
【００１０】
そこで、本発明は、電子回路基板に、発熱部品の近傍の位置の孔を設けることなく、比較的簡易な構造によって、受熱板を発熱部品に良好に密着させて配置することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題達成のために、本発明は、発熱部品が実装された基板および前記基板よりも大型で前記基板を内部に収納するフレームを備えた電子機器として、当該フレームの一部であるもしくは当該フレームに対して前記基板を介さずに固定された部材である第１のベース部材と、前記フレームの一部であるもしくは当該フレームに対して前記基板を介さずに固定された部材である第２のベース部材と、排熱を行う排熱部と、前記排熱部に熱的に接続された受熱部材と、前記第１のベース部材に前記基板を介さずに直接固定された押圧部材と、前記第２のベース部材に固定された支持部材とを備えた電子機器を提供する。ここで、前記基板の発熱部品が実装された面を第１面、前記基板の前記第１面と反対側の面を第２面として、前記基板は、前記発熱部品の前記第１面と反対側の面である当該発熱部品の上面と前記第１のベース部材と間に間隙がある形態で、前記基板の第１面が前記第１のベース部材に対向する配置で、前記フレームに対して固定されており、前記第２のベース部材は、前記基板の第２面との間に間隙がある形態で当該第２面と対向するように配置されており、前記受熱部材は、前記発熱部品の上面と前記第１のベース部材の間の間隙中に、前記基板の面の法線方向に見て、前記発熱部品の上面と重なるように配置されている。そして、前記第１のベース部材に固定された前記押圧部材は、前記受熱部材を、前記発熱部品の上面に向かう方向に押圧して、前記受熱部材を前記発熱部品の前記上面に当接させ、前記第２のベース部材に固定された支持部材は、前記基板の第２面の、前記基板の面の法線方向に見て、前記発熱部品と重なる部分もしくは当該部分周辺に当接して前記基板の第２面を支持している。
【００１２】
ここで、このような電子機器は、前記受熱部材を、前記基板の面の法線方向に見て前記発熱部品と重ならない周縁部分と、当該周縁部分に設けた前記基板の面の法線方向に当該受熱部材を貫通する孔を有するものとし、前記押圧部材を、前記受熱部材の孔に通した、前記基板の面の法線方向に、前記第１のベース部材の前記基板の第１面に対向する位置から前記基板の第１面に向けて起立した柱体と、前記受熱部材と前記第１のベース部材との間に、前記柱体が内孔に挿入され形態で配置された、前記発熱部品の上面に向かう方向に受熱部材を付勢するスプリングコイルとを有するものとして構成してもよい。
【００１３】
また、以上の各電子機器は、前記支持部材を、前記基板の第２面の当該支持部材が当接している部分を、前記基板の第１面に向かう方向に押圧するものとしてもよい。
また、以上の各電子機器は、前記基板を、当該基板の周縁部が前記第１のベース部材に固定されることにより、前記フレームに対して固定されているものとしてもよい。
また、以上の各電子機器は、前記排熱部は、放熱フィンと、前記放熱フィンと前記受熱部材を連結するヒートパイプとを有するものとしてもよい。
以上のような電子機器によれば、フレームの一部であるもしくは当該フレームに対して基板を介さずに固定された部材である第１のベース部材に固定した押圧部材によって、受熱部材を、前記フレームに対して固定された基板に実装された発熱部品の上面に向かう方向に押圧することにより、受熱部材を発熱部品の上面に当接させると共に、フレームの一部であるもしくは当該フレームに対して前記基板を介さずに固定された部材である第２のベース部材に固定した支持部材によって、発熱部品が実装された面の裏側の面の、前記基板の前記発熱部品が実装された部分もしくは当該部分周辺に対応する部分を支持することにより、受熱部材を発熱部品に密着させる。したがって、本電子機器においては、受熱部材を発熱部品の上面に密着させて配置するために基板の孔を用いる必要がない。また、発熱部品の上面と対向する第１のベース部材上の位置やその周辺を支点として、受熱部材に発熱部品の上面に向かう方向の力を加えることができ、また、前記発熱部品が実装された面の裏側の面の、前記基板の前記発熱部品が実装された部分もしくは当該部分周辺に対応する部分に対向する、第２のベース部材上の位置やその周辺を支点として、当該部分を支持することができるので、比較的簡易な構成によって、発熱部品に良好に密接させることができる。
【００１４】
また、前記課題達成のために、本発明は、発熱部品が実装された基板および前記基板よりも大型で前記基板を内部に収納するフレームを備えた電子機器として、当該フレームの一部であるもしくは当該フレームに対して前記基板を介さずに固定された部材であるベース部材と、排熱を行う排熱部と、前記排熱部に熱的に接続された受熱部材と、前記ベース部材に前記基板を介さずに直接固定された押圧部材とを備えた電子機器を提供する。ここで、前記基板の発熱部品が実装された面を第１面、前記基板の前記第１面と反対側の面を第２面として、前記基板は、前記発熱部品の前記第１面と反対側の面である当該発熱部品の上面と前記ベース部材と間に間隙がある形態で、前記基板の第１面が前記ベース部材に対向する配置で、前記フレームに対して固定されており、前記受熱部材は、前記発熱部品の上面と前記ベース部材の間の間隙中に、前記基板の面の法線方向に見て、前記発熱部品の上面と重なるように配置されている。そして、前記ベース部材に固定された前記押圧部材は、前記受熱部材が前記発熱部品の前記上面に密着するように、前記受熱部材を、前記発熱部品の上面に向かう方向に押圧している。
【００１５】
以上のような電子機器によれば、フレームの一部であるもしくは当該フレームに対して基板を介さずに固定された部材であるベース部材に固定した押圧部材によって、受熱部材を、前記フレームに対して固定された基板に実装された発熱部品の上面に向かう方向に押圧することにより、受熱部材を発熱部品の上面に密着させて配置する。したがって、本電子機器においては、受熱部材を発熱部品の上面に密着させて配置するために基板の孔を用いる必要がない。また、発熱部品の上面と対向するベース部材上の位置を支点として、受熱部材に発熱部品の上面に向かう方向の力を加えることができるので、比較的簡易な構成によって、受熱部材を発熱部品に良好に密接させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明によれば、電子回路基板に、発熱部品の近傍の位置の孔を設けることなく、比較的簡易な構造によって、受熱板を発熱部品に良好に密着させて配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る電子機器の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電子機器の分解図である。
【図３】本発明の実施形態に係る電子機器の他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１に本実施形態に係る電子機器の構成を示す。
図１中、図１ａは電子機器の斜視図を示し、図１ｂは図１ａの面Ａによる断面によって電子機器の構造を示したものである。
図示するように、電子機器は、電子機器のフレームを形成するベースフレーム１と、ベースフレーム１に固定されたトップフレーム２とを有し、ベースフレーム１とトップフレーム２により囲まれた直方体の外形を有する。
【００１９】
ここで、以下では、便宜上、図１ａに示した上下前後左右の方向を、電子機器の上下前後左右方向として説明を行う。
さて、ベースフレーム１は概略平板形状の下板部１１と、下板部１１の周縁から上方に起立した側板部１２とよりなり、全体として概略上方が開口した箱の形状を備えている。そして、トップフレーム２は、平板形状を有し、その四隅がベースフレーム１の側板部１２の上部にネジ止され、ベースフレーム１とトップフレーム２により囲まれた概略直方体の、電子機器の内部空間を形成する。
【００２０】
そして、電子機器の内部空間には、SoC (System on a Chip) ３が実装された電子回路基板４、受熱板５、サポート部材６、放熱フィン７、ヒートパイプ８などが収容されている。
【００２１】
ベースフレーム１の下板部１１の上面上には、下板部１１から電子機器の内部空間中に上方に起立した基板固定柱１１１が形成されており、電子回路基板４は、SoC３を実装した面を下方に向けた姿勢で、電子回路基板４の周縁部において、基板固定柱１１１の上端に、SoC３の電子回路基板４と反対側の面と下板部１１の上面と間に間隙が生じる配置で、ネジ止により固定されている。
【００２２】
次に、サポート部材６は、トップフレーム２の下面にネジ止により固定される板バネ部６１と、サポート部材６に下部に固定された絶縁性の基板当接部６２とよりなる。そして、板バネ部６１により下方に付勢された状態で、基板当接部６２は、電子回路基板４のSoC３を実装した面の反対側の面に当接している。
【００２３】
ここで、図１ｃに、ベースフレーム１とトップフレーム２を透視して、電子機器の内部空間を上方から見たようすを、図１ｄにベースフレーム１とトップフレーム２を透視して、電子機器の内部空間を下方から見たようすを示す。
【００２４】
図１ｃに示すように、基板当接部６２は上下方向を法線とする面による断面が中空の四角形の形状（ロの字形状）を有しており、図１ｃ、ｄに示すように、基板当接部６２は、電子回路基板４のSoC３を実装した面の反対側の面の、上下方向に見て電子回路基板４に搭載されたSoC３の周縁部と重なる部分に当接し、当該部分を板バネ部６１の付勢力により押圧している。
【００２５】
次に、受熱板５は、SoC３の電子回路基板４と反対側の面と下板部１１の上面と間の間隙内に、その上面がSoC３の電子回路基板４と反対側の面に密着するように配置されている。
【００２６】
図１ｄに示すように、受熱板５は、前後左右方向のサイズが、SoC３の前後左右方向のサイズよりも大きく、下方向から見てSoC３を覆っている。また、上下方向に見てSoC３と重ならない位置に孔が設けられている。
【００２７】
そして、この孔に上方から通したネジ５１の下部をベースフレーム１の下板部１１の上面に螺着することにより、受熱板５はネジ５１に沿って上下方向に移動可能に配置されている。また、受熱板５の下面側と下板部１１の上面との間に、ネジ５１を内孔に挿入したスプリングコイル５２が配置されており、このスプリングコイル５２によって、受熱板５は上方に付勢されている。そして、このスプリングコイル５２の上方への付勢力によって、受熱板５は上方に押圧され、受熱板５の上面がSoC３の電子回路基板４と反対側の面に密着する。
【００２８】
なお、SoC３の電子回路基板４と反対側の面には、受熱板５の上面との密着度を高めるために放熱グリスを塗布しておくことが好ましい。
次に、放熱フィン７はトップフレーム２にネジ止されることにより、トップフレーム２の下面側に配置される。そして、図１ｄに示すように、ヒートパイプ８は、一端が受熱板５の下面に連結し、他端が、放熱フィン７に連結している。
【００２９】
したがって、SoC３の熱は受熱板５に伝導し、ヒートパイプ８によって放熱フィン７に輸送され、放熱フィン７において排熱される。そして、この結果、SoC３が冷却される。
さて、このような構成において、上述した電子回路基板４のSoC３を実装した面の反対側の面を押圧するサポート部材６は、スプリングコイル５２から受熱板５、SoC３を介して電子回路基板４に加えられる上向きの力によって、電子回路基板４が変形等せずに、受熱板５の上面がSoC３の電子回路基板４と反対側の面に良好に密接するように設けられている。
【００３０】
以上、本実施形態に係る電子機器の構成について説明した。
このように、本実施形態に係る電子機器によれば、電子回路基板４のSoC３の近傍に孔を設けることなく、ヒートパイプ８を介して放熱フィン７に連結している受熱板５を、SoC３の電子回路基板４と反対側の面に密着配置することができる。
【００３１】
また、図２に、本実施形態に係る電子機器の分解図を示すように、電子機器は、放熱フィン７とヒートパイプ８と受熱板５のアッセンブリ、SoC３を実装した電子回路基板４、サポート部材６を取り付けたトップフレーム２を、順次、上方よりネジ止していくだけの簡易な作業で、その組み立てを行うことができる。
【００３２】
ところで、以上の実施形態に係る電子機器は、図３ａに示すように受熱板５の形状を、受熱板５の上下方向に見てSoC３の電子回路基板４と反対側の面と重ならない周縁の部分を下方に折り曲げた形状として、スプリングコイル５２からの力が、より効率良く、受熱板５の上面をSoC３の電子回路基板４と反対側の面に密着させる力として受熱板５に加わるようにしてもよい。
【００３３】
また、実施形態に係る電子機器は、ＥＭＣ対策のために、図３ｂに示すように、ネジ５１のヘッドと電子回路基板４のSoC３を搭載した面とで挟み込むように、導電性の弾性体１００を設けると共に、電子回路基板４の弾性体１００が当接する部分にＧＮＤパターンを形成することにより、受熱板５と電子回路基板４のＧＮＤを導通するようにしてもよい。
【００３４】
なお、この場合、ネジ５１、スプリングコイル５２としては導電性のものを用い、ベースフレーム１が絶縁性の部材である場合には、さらに、図示するように、ネジ５１にスプリングコイル５２と当接するフランジを設ける。このようにすることにより、弾性体１００とネジ５１を介して、もしくは、弾性体１００とネジ５１とスプリングコイル５２を介して、受熱板５と電子回路基板４のＧＮＤパターンとが電気的に接続する。
【００３５】
また、実施形態に係る電子機器は、電子回路基板４が充分な剛性を備えている場合には、図３ｃに示すようにサポート部材６を省略して構成するようにしてもよい。
また、以上の実施形態では、スプリングコイル５２を用いて、受熱板５にSoC３の電子回路基板４と反対側の面に密着させる力を加えたが、スプリングコイル５２に代えて板バネや、その他の付勢部材や弾性体を用いて、受熱板５にSoC３の電子回路基板４と反対側の面に密着させる力を加えるようにしてもよい。同様に、サポート部材６を、板バネ部６１によって絶縁性の基板当接部６２に、電子回路基板４のSoC３を実装した面の反対側の面を押圧する力を加えたが、板バネ部６１に代えて、スプリングコイルや、その他の付勢部材や弾性体を用いて基板当接部６２に電子回路基板４のSoC３を実装した面の反対側の面を押圧する力を加えるようにしてもよい。
【００３６】
また、以上の実施形態では、SoC３に対して受熱板５を密着配置し、SoC３の冷却を行う場合について示したが、SoC３に代えてCPUなどのICや、その他の任意の発熱部品に対して受熱板５を密着配置して冷却を行うようにしてもよい。
【００３７】
また、以上の実施形態では、電子回路基板４とネジ５１をフレームを形成するベースフレーム１に固定したが、電子回路基板４とネジ５１は、ベースフレーム１に代えて、電子回路基板４との配置関係が、以上で示した下板部１１と電子回路基板４と同様の配置関係にある、ベースフレーム１に対して電子回路基板４を介さずに固定された他の部材に固定してもよい。また、同様に、以上の実施形態では、サポート部材６をフレームを形成するトップフレーム２に固定したが、サポート部材６は、トップフレーム２に代えて、電子回路基板４との配置関係が、以上で示したトップフレーム２と電子回路基板４と同様の配置関係にある、ベースフレーム１に対して電子回路基板４を介さずに固定された他の部材に固定するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１…ベースフレーム、２…トップフレーム、３…SoC、４…電子回路基板、５…受熱板、６…サポート部材、７…放熱フィン、８…ヒートパイプ、１１…下板部、１２…側板部、５１…ネジ、５２…スプリングコイル、６１…板バネ部、６２…基板当接部、１００…弾性体、１１１…基板固定柱。
【図１】
2019009399.tif 000003
【図２】
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【図３】
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