(57)【要約】【課題】熱拡散シートを使用して複数の発熱部品からの発熱を拡散する際に、熱拡散シートの温度が必要以上に高温とならないようにして、携帯端末装置の筐体温度が異常に高くなることを避ける。【解決手段】基板１２上には、発熱部品であるパワーアンプ１０と充電電流制御ＦＥＴ−Ａ及び予備の充電電流制御ＦＥＴ−Ｂが搭載され、パワーアンプ１０と充電電流制御ＦＥＴ−Ａは熱拡散シート１３と接触もしくは僅かな空間を挟んで配置され、充電電流制御ＦＥＴ−Ｂは熱拡散シート１３から面的に離れた位置に配置されている。温度センサ９で検出された熱拡散シート１３の温度が予め設定した温度未満のときには、充電電流制御ＦＥＴ−Ａを動作させ、温度センサ９で検出された熱拡散シート１３の温度が予め設定した温度以上のときは、予備の充電電流制御ＦＥＴ−Ｂを動作させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ異なる機能を実行する複数の部品を搭載した基板が筐体内部に実装されている携帯端末装置において、
前記複数の部品の中で動作中に発熱する複数の発熱部品と接触もしくは僅かな空間を挟んで配置されて、該複数の発熱部品から発生する熱を基板面方向に熱拡散する熱拡散シートと、
前記複数の発熱部品の中から予め選定した発熱部品と同一の部品であって、前記基板上の前記熱拡散シートが配置されていない位置に搭載された予備の発熱部品と、
前記熱拡散シートの温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段で検出された温度に応じて、前記選定した発熱部品または前記予備の発熱部品の一方を選択して動作させる動作部品切替手段と、
を備えていることを特徴とする携帯端末装置。
【請求項２】
前記動作部品切替手段は、前記温度検出手段で検出された温度が予め設定された温度より低いとき前記選定した発熱部品を選択して動作させ、前記温度検出手段で検出された温度が予め設定された温度以上のとき前記予備の発熱部品を選択して動作させる機能を有していることを特徴とする請求項１に記載の携帯端末装置。
【請求項３】
前記動作部品切替手段は、前記選定した発熱部品から前記予備の発熱部品への動作切替を行うための設定温度と、前記予備の発熱部品から前記選定した発熱部品への動作切替を行うための設定温度に一定の差を設けることにより、前記切替機能にヒステリシス特性を有していることを特徴とする請求項１に記載の携帯端末装置。
【請求項４】
前記選定した発熱部品は、当該携帯端末装置に実装された二次電池を充電する充電回路に設けられた充電電流制御用ＦＥＴであり、該充電電流制御用ＦＥＴのドレイン-ソース間にそのドレイン-ソース間が並行に接続された第２の充電電流制御用ＦＥＴが前記予備の発熱部品として設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の携帯端末装置。
【請求項５】
前記複数の発熱部品には、送信電力増幅用パワーアンプが含まれており、前記温度検出手段は、前記送信電力増幅用パワーアンプ近傍の前記熱拡散シート上に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の携帯端末装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動作中に熱を発生する部品（発熱部品）を搭載した基板が筐体内部に実装された携帯端末装置における冷却構造に関し、特に、発熱部品から発生する熱を、熱拡散シートを利用して基板面方向に熱拡散することによって放熱する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機等の携帯端末装置は、通常携帯端末内に装着されている二次電池を電源として所定の動作が行われる。従って、この携帯端末装置を使用する際に、装着されている二次電池の残存容量がない、あるいは少なくなっている場合にはこの二次電池を充電する必要がある。そのため、携帯端末装置内には装着された二次電池を充電用電源回路（ＡＣアダプター）と接続して充電するための充電回路が設けられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図４は、従来の外部から定電圧給電される定電流充電タイプの充電回路の構成例を示すブロック図である。
【０００４】
図４において、この充電回路の端子１には、商用交流電源を所定の直流電圧に変換する図示されていない外部のＡＣアダプターから、定電圧化された電流が供給される。端子１に入力された電流は逆流防止用のダイオード２、充電電流制御用ＦＥＴ３、および電流検出器４を介して二次電池６に供給され、二次電池６を充電する。電流検出器４は、充電中の充電電流値を検出して充電制御部７へ出力する。充電制御部７は、電流検出器４で検出された充電電流値に基づいて、充電電流制御用ＦＥＴ３のソースとドレイン間に流れる電流があらかじめ決められた一定電流値になるように充電電流制御用ＦＥＴ３のゲート電圧を制御する。
【０００５】
二次電池６に充電された充電電圧は、電圧検出回路８を介して端末内の各機能回路５に対する動作電源として供給される。電圧検出回路８は二次電池６に充電された充電電圧値を検出して充電制御部７へ出力する。充電制御部７は、二次電池６の充電電圧が二次電池６に対応して設定した定電圧よりも低いときには充電電流制御用ＦＥＴ３をＯＮに制御し、設定した定電圧になったとき充電電流制御用ＦＥＴ３をＯＦＦに制御する。充電動作が行われているときには、充電電流制御用ＦＥＴ３は、充電電流制御用ＦＥＴ３を流れるドレイン電流により発熱する。
【０００６】
一方、携帯電話端末等にはその他にも発熱し易い部品が使用されており、これら部品による発熱を抑え筐体表面温度を抑えることが大きな課題となっている。そのため、小型薄型携帯機器の発熱を抑え、発熱量を平均化するために、面方向に熱拡散する機能をもたせたシート状の「熱拡散シート」が使用される場合が多い（例えば、特許文献２〜３参照）。近年は「熱拡散シート」の材質の改善が進み、高分子フィルムを熱分解により単結晶に近い形に加工することで、銅の３倍の熱導電率１５００（Ｗ／ｍＫ）を有する「熱拡散シート」も製品化されている。
【０００７】
図５は、このような発熱部品から発生する熱を面方向に熱拡散する熱拡散シートを備えた従来の携帯端末装置を示す概略図である。
【０００８】
図５において、携帯端末装置の筐体１１の内部には電気部品を実装する基板１２が配置されており、該基板１２上には、最も発熱の大きい送信電力増幅用パワーアンプ１０と、上記充電電流制御ＦＥＴ３を含む各種回路素子が実装されている。また、送信電力増幅用パワーアンプ１０、充電電流制御ＦＥＴ３等の発熱の大きい部品と接触もしくは僅かな空間を挟んで、筐体１１と基板１２との中間に熱拡散シート１３が実装されている。この熱拡散シート１３は送信電力増幅用パワーアンプ１０や充電電流制御用ＦＥＴ３の動作時に発生する熱による局部的な発熱を面方向へ拡散することによりこれらの部品の温度上昇を抑える効果がある。
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−２３００８０号公報
【特許文献２】特開平１０−２２９２８７号公報
【特許文献３】特開２００６−０１９９２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図５に示す構成の場合、基板１２上に設けられた複数の発熱部品（パワーアンプ１０と充電電流制御ＦＥＴ３）のそれぞれが熱拡散シート１３を使用して熱拡散されるため、これらの発熱部品が同時に動作している場合には、両方の拡散熱が拡散シート５上で加算されるために、拡散シート５による熱発散が大きくなり、そのため、携帯端末装置の筐体表面も高温となり易く、端末の使用者へ不快感や不安感を与えるという問題があった。
【００１１】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、基板上に設けられた複数の発熱部品からの発熱を、熱拡散シートを使用して熱拡散する際に、熱拡散シートの温度が異常に高温とならないようにする手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、それぞれ異なる機能を実行する複数の部品を搭載した基板が筐体内部に実装されている携帯端末装置において、前記複数の部品の中で動作中に発熱する複数の発熱部品と接触もしくは僅かな空間を挟んで配置されて、該複数の発熱部品から発生する熱を基板面方向に熱拡散する熱拡散シートと、前記複数の発熱部品の中から予め選定した発熱部品と同一の部品であって、前記基板上の前記熱拡散シートが配置されていない位置に搭載された予備の発熱部品と、前記熱拡散シートの温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段で検出された温度に応じて、前記選定した発熱部品または前記予備の発熱部品の一方を選択して動作させる動作部品切替手段と、を備えていることを特徴としている。
【００１３】
前記動作部品切替手段は、前記温度検出手段で検出された温度が予め設定された温度より低いとき前記選定した発熱部品を選択して動作させ、前記温度検出手段で検出された温度が予め設定された温度以上のとき前記予備の発熱部品を選択して動作させることにより、前記熱拡散シートの温度が予め設定された温度より高くなったときには、前記熱拡散シートによって放熱を行っている部品の数を減らすことによって、前記熱拡散シートの温度上昇を抑えるようにコントロールし、熱拡散シートの温度が設定温度より低くなれば、再び熱拡散シートと接触もしくは僅かな空間を挟んで配置されている前記予め選定した発熱部品を選択して動作させることにより、その部品の発熱を熱拡散シートにより十分に拡散し、部品単体が局部発熱して筐体が部分的に高温になることを避けるようにする。
【００１４】
また、前記複数の発熱部品として、送信電力増幅用パワーアンプと、この携帯端末装置に実装された二次電池を充電する充電回路に設けられた充電電流制御用ＦＥＴが含まれている場合、前記予備の発熱部品として、前記充電電流制御用ＦＥＴを設けることにより、前記熱拡散シートの温度が予め設定された温度より高くなる様な場合には、前記熱拡散シートによる充電電流制御用ＦＥＴの放熱を控えて送信電力増幅用パワーアンプの放熱を重点的に行うようにすることにより、熱拡散シートの温度上昇を低く抑えるようにコントロールすることができる。
【００１５】
その場合、前記温度検出手段は、前記送信電力増幅用パワーアンプ近傍の前記熱拡散シート上に設けることが好適である。
【００１６】
上記構成によれば、熱拡散シート上の熱が高いときと低いとき両方において、平均的に温度を抑えることが可能となり、携帯端末装置の筐体表面温度が異常に高温となることを避けることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、熱拡散シートの温度に応じて、熱拡散シートによって放熱を行っている部品の数を変更することができるので、熱拡散シート上での複数の発熱部品の同時動作による拡散熱の加算によって、熱拡散シート自体が異常に高温となることを抑えることが可能であり、携帯端末装置の筐体表面温度が異常に高温となることを避けることができる。
【００１８】
また、熱拡散シートの温度が予め設定された温度よりも低いときには、熱拡散シートに接触もしくは僅かな空間を挟んで配置されている全ての発熱部品からの発熱をこの熱拡散シートへ伝導して放熱することにより、全ての発熱部品の温度上昇を抑えるが、その場合、熱拡散シートの温度は予め設定された温度よりも低いので、装置筐体の温度も低く抑えられ、装置筐体の温度を平均化する効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、本実施形態の携帯端末装置で使用される定電流充電タイプの充電回路の構成例を示すブロック図である。また、図２は、発熱部品から発生する熱を面方向に熱拡散する熱拡散シートを備えた本実施形態の携帯端末装置を示す概略図である。図１〜図２において、図４〜図５と同一番号で示されている素子、ブロックは同様の機能を有する素子、ブロックを示している。
【００２０】
即ち、本実施形態の携帯端末装置で使用される定電流充電タイプの充電回路は、充電電流制御ＦＥＴとして、充電制御部７によりそれぞれゲート電圧が制御される充電電流制御ＦＥＴ−Ａ（３-１）とＦＥＴ−Ｂ(３-２）の２つのＦＥＴが並行に設けられている点、熱拡散シート１３の温度を検出する温度センサ９が設けられている点、および充電制御部７に、温度センサ９により検出した温度に応じて、充電電流制御ＦＥＴ−Ａ（３-１）とＦＥＴ−Ｂ(３-２）の２つのＦＥＴのいずれか一方をオン、他方をオフに制御する制御信号を出力する機能が付加されている点を除けば、図４に示す従来の定電流充電タイプの充電回路と同様である。
【００２１】
本実施形態の充電制御部７は、温度センサ９で検出された熱拡散シート１３の温度に応じて、充電電流制御ＦＥＴ−Ａ（３-１）とＦＥＴ−Ｂ(３-２）の２つのＦＥＴのいずれか一方をオン、他方をオフに制御するための制御電圧を、充電電流制御ＦＥＴ−Ａ（３-１）とＦＥＴ−Ｂ(３-２）の各ゲート端子に対して供給する。
【００２２】
そのため、充電制御部７には、温度センサ９で検出された熱拡散シート１３の温度に対応する電圧あるいは電流値と比較して充電電流制御ＦＥＴ−Ａ（３-１）とＦＥＴ−Ｂ(３-２）の２つのＦＥＴのオン、オフを切替制御する基準となる電圧あるいは電流値のデータがスレッショルド値として予め設定され、内部に記憶されている。
【００２３】
また本実施形態の携帯端末装置には、図１に示す定電流充電タイプの充電回路が実装されている。温度センサ９は熱拡散シート１３の上に実装されて熱拡散シート１３の温度を検出する。充電電流制御ＦＥＴ−Ａ（３-１）は基板１２上の熱拡散シート１３で覆われた位置に搭載されて熱拡散シート１３と接触もしくは僅かな空間を挟んで配置されているが、充電電流制御ＦＥＴ−Ｂ(３-２）は基板１２上の熱拡散シート１３から面的に離れたこの熱拡散シートが配置されていない位置に搭載されており、充電電流制御ＦＥＴ−Ｂ(３-２）が動作しているときに発生する熱は熱拡散シート１３へ伝導しない構成となっている。
【００２４】
図３は、本実施形態の動作を示すフローチャートである。以下、図１〜図３を参照して本実施形態の動作について説明する。なお、本実施形態では、携帯端末装置に実装された二次電池を充電しながら通信を行っている場合を想定している。
【００２５】
まず、充電制御部７の図示されていない記憶部には、充電電流制御ＦＥＴ−Ａ（３-１）とＦＥＴ−Ｂ(３-２）の２つのＦＥＴのオン、オフを切替制御する基準となる電圧あるいは電流値のデータを温度しきい値（スレッショルド）Ｔｔｈとして予め記憶されており、適時読出しできる状態となっている（Ｓ１）。次に、充電制御部７は温度センサ９により検出された温度データを適時読み出すことにより検出し（Ｓ２）、検出された温度データＴと記憶部から読み出した前記スレッショルド値Ｔｔｈとを比較する（Ｓ３）。
【００２６】
検出された温度データＴが前記スレッショルド値Ｔｔｈに満たない場合は、ＦＥＴ−Ａをアクティブ、ＦＥＴ−ＢをＯＦＦ（ハイインピーダンス）とする（Ｓ４）ように、充電電流制御ＦＥＴ−ＡとＦＥＴ−Ｂのゲート電圧を制御して、熱拡散シート１３と接触もしくは僅かな空間を挟んで配置されている充電電流制御ＦＥＴ−Ａ（３-１）によって充電動作を行う。
【００２７】
一方、検出された温度データＴが前記スレッショルド値Ｔｔｈ以上の値となった場合は、ＦＥＴ−ＡをＯＦＦ（ハイインピーダンス）、ＦＥＴ−Ｂをアクティブとする（Ｓ５）ように、充電電流制御ＦＥＴ−ＡとＦＥＴ−Ｂのゲート電圧を制御して、熱拡散シート１３と接触していない充電電流制御ＦＥＴ−Ｂ(３-２）によって充電動作を行う。以降は、検出された温度データＴの変化とスレッショルド値Ｔｔｈの関係を比較して動作ＦＥＴを切り替えるにステップ２〜ステップ５の動作を繰り返す。
【００２８】
本実施形態によれば、熱拡散シート１３と接触もしくは僅かな空間を挟んで配置されている充電電流制御ＦＥＴ−Ａ（３-１）によって携帯端末装置に実装された二次電池を充電しながら通信を行っている場合に、熱拡散シート１３の温度が設定温度以上となったときには、熱拡散シート１３と接触もしくは僅かな空間を挟んで配置されている充電電流制御ＦＥＴ−Ａ（３-１）による充電を、熱拡散シート１３から離れた位置に配置された充電電流制御ＦＥＴ−Ｂ（３-２）による充電に切り替えるので、熱拡散シート１３の温度上昇が抑制される。
【００２９】
その後充電電流制御ＦＥＴ−Ａ（３-１）の温度が下がるに従って、熱拡散シート１３の温度も低下し、熱拡散シート１３の温度が設定温度未満となったとき、再度熱拡散シート１３と接触もしくは僅かな空間を挟んで配置されている充電電流制御ＦＥＴ−Ａ（３-１）による充電動作に切り替える動作を繰り返すので、熱拡散シート１３から離れた位置に配置された充電電流制御ＦＥＴ−Ｂ（３-２）の動作時間は比較的短く設定することが可能であり、充電電流制御ＦＥＴ−Ｂ（３-２）が熱拡散シート１３による放熱作用を受けないことによる充電電流制御ＦＥＴ−Ｂ（３-２）自体の温度上昇は小さく抑えることができる。
【００３０】
このように、本実施形態では、熱拡散シート１３の温度Ｔがあらかじめ決められたスレッショルド温度Ｔｔｈを超えると、熱拡散シートから離れたＦＥＴ−Ｂ（３-２）がアクティブとなり、且つ熱拡散シート１３上のＦＥＴ−Ａ（３-１）はＯＦＦとなってそれ以上発熱しなくなるので、熱拡散シート１３へはパワーアンプ１０の発熱のみが伝導されＦＥＴ−Ａの（３-１）からの熱は加算されないためパワーアンプ１０の冷却効率があがるとともに、熱拡散シート１３上の温度を抑えることが出来、ひいては装置筐体の温度を抑えることができる。
【００３１】
また温度Ｔがスレッショルド温度Ｔｔｈ未満の場合、熱拡散シート１３上のＦＥＴ−Ａ（３-１）がアクティブとなり、ＦＥＴ−Ａ（３-１）の熱が熱拡散シート１３へ伝導するため、充電電流が多くＦＥＴの発熱が多い場合でも、熱拡散シート１３へ拡散し装置筐体の温度も平均化される効果がある。
【００３２】
なお、ＦＥＴ−ＡとＦＥＴ−ＢのＯＮ、ＯＦＦの切替が頻繁に発生しないように、ＦＥＴ−ＡがＯＮからＯＦＦに切り替わるときのスレッショルド温度の値を、ＦＥＴ−ＢがＯＮからＯＦＦに切り替わるときのスレッショルド温度の値よりも少し大きな値に設定することにより、切替動作にヒステリシス特性を持たせることもできる。
【００３３】
また、上記実施形態では、パワーアンプ１０と充電電流制御ＦＥＴを、熱拡散シート１３と接触もしくは僅かな空間を挟んで配置されて動作中に発生する熱を拡散させる部品として想定して説明したが、動作中に発生する熱を拡散させる必要がある上記以外の部品が熱拡散シート１３と接触もしくは僅かな空間を挟んで配置されている場合にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本実施形態の携帯端末装置で使用される定電流充電タイプの充電回路の構成例を示すブロック図である。
【図２】発熱部品から発生する熱を面方向に熱拡散する熱拡散シートを備えた本実施形態の携帯端末装置を示す概略図である。
【図３】本実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図４】従来の外部から定電圧給電される定電流充電タイプの充電回路の構成例を示すブロック図である。
【図５】発熱部品から発生する熱を面方向に熱拡散する熱拡散シートを備えた従来の携帯端末装置を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  外部定電圧入力端子
２  ダイオード
３、３-１、３-２  充電電流制御用ＦＥＴ
４  電流検出器
５  端末内の各機能回路
６  二次電池
７  充電制御部
８  電圧検出回路
９  温度センサ
１０  パワーアンプ
１１  筐体
１２  基板
１３  熱拡散シート
【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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