(57)【要約】　　　（修正有）【課題】電子機器を構成する電子回路素子を効率よく冷却し、かつ使い勝手のよい冷却デバイスを提供する。【解決手段】携帯型電子装置のパッケージの内部には、発熱素子２に接続された、くぼみを持った高熱伝導性の板１４が搭載される。そのくぼみには潜熱型蓄熱材（パラフィン系蓄熱材）３ｂが封入される。発熱素子２で発生した熱はパッケージを介して潜熱蓄熱材３ｂに伝達して発熱素子２を冷却する。潜熱蓄熱材３ｂは蓄熱することにより固体の状態から融解して液体の状態に変化する。この変化が最も熱を吸収するのが有効な期間である。更に、発熱素子２の温度、潜熱蓄熱材３ｂの温度、装置の稼働時間を検知する検出手段と検知内容を表示する表示部を設ける。【選択図】　図４
2004111665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に潜熱型蓄熱材を封入した平板状容器と、この容器と熱的に接続した半導体素子と、この半導体素子と前記容器を筐体で覆った電子装置において、前記半導体素子と接続する容器の面に前記潜熱型蓄熱材方向に窪む窪み部を複数個設け、この窪み部内に前記潜熱型蓄熱材を封入するとともに、前記平板状容器と前記筐体を熱的に接続したことを特徴とする電子装置。
【請求項２】
潜熱型蓄熱材を封入した前記平板状容器に窪み部を設け、この窪み部内に熱伝導性部材を挿入したことを特徴とする請求項１記載の電子装置。
【請求項３】
前記半導体素子の温度、前記潜熱型蓄熱材の温度、装置の稼動時間を検知する検出手段と、この検出手段からの出力を入力として前記装置に前記装置の表示部に前記検知内容を表示することを特徴とする請求項１記載の電子装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発熱素子を搭載した電子装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平６−２１４０６７号公報（第２頁、第１図）
特開平６−２１４０６７号公報の例では、発熱素子に蓄熱部材が取付けられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に蓄熱材はパラフィンが用いられる。
蓄熱材熱を吸収し、固体のパラフィンが液状に変化している間が最も熱吸収効果が高いが、パラフィンはそもそも熱伝導率が悪いため、発熱素子とパラフィンとの接触面は大きいほうがよりその効果が高い。
【０００４】
しかしながら、上記従来技術のように半導体素子と面接触では、接触面積に限界があり、蓄熱部材全体への熱伝導に時間がかかり蓄熱材への熱応答性が低下するという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、熱応答性の高い蓄熱材を備えた携帯型電子装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、内部に潜熱型蓄熱材を封入した平板状容器と、この容器と熱的に接続した半導体素子と、この半導体素子と前記容器を筐体で覆った電子装置において、前記半導体素子と接続する容器の面に前記潜熱型蓄熱材方向に窪む窪み部を複数個設け、この窪み部内に前記潜熱型蓄熱材を封入するとともに、前記平板状容器と前記筐体を熱的に接続したことにより達成される。
【０００７】
また、上記目的は、潜熱型蓄熱材を封入した前記平板状容器に窪み部を設け、この窪み部内に熱伝導性部材を挿入したことにより達成される。
【０００８】
また、上記目的は、前記半導体素子の温度、前記潜熱型蓄熱材の温度、装置の稼動時間を検知する検出手段と、この検出手段からの出力を入力として前記装置に前記装置の表示部に前記検知内容を表示することにより達成される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
近年、携帯電話の普及につれて、携帯電話への付加価値追加の方向にある。例えば、カメラを備えたもの、動画が送受信できるもの、音楽を楽しめるものなどであり、今後更に高付加価値追加の要求は高くなるものと考えられる。
【００１０】
例えば、携帯電話に各種ソフトを搭載させた一種の情報端末としての機能を持たせた場合、携帯電話内部の半導体素子が当然のごとく高い発熱を発生してしまうため、高温に対応した半導体素子の冷却が必要となる。
【００１１】
現在、一般的な携帯電話の放熱は、半導体素子からの熱を携帯電話の外郭を形成する筐体に伝えて放熱しているが、現在のところ、携帯電話の発熱温度はさほどではないので、筐体に熱を伝えても手が熱くなり使用者に不快感は与えていない。
しかしながら、半導体素子の温度が携帯型情報端末（パーソナルコンピュータ）並の５０℃〜６０℃になってしまうと携帯電話の筐体が熱くなってしまい使用者に不快感をあたえてしまう可能性が高い。
そこで、本発明は冷却に有効な蓄熱材を用いた冷却について検討したものである。
【００１２】
一般的な蓄熱材による冷却構造を図１に示す。
【００１３】
図１は蓄熱部材をパッケージに封入した冷却デバイスの斜視図である。
図１において、１は基板、２は電子回路素子、３は冷却デバイスを示している。
冷却デバイス３は、パッケージ３ａの内部には潜熱型蓄熱材（パラフィン系蓄熱材）３ｂが封入されている。冷却デバイス３は、電子回路素子２に接触した状態で搭載されており、電子回路素子２で発生した熱をパッケージ３ａを介して潜熱蓄熱部材３ｂに伝達して電子回路素子２を冷却するものである。
【００１４】
この際、潜熱蓄熱材３ｂは蓄熱することにより、固体の状態から融解して液体の状態に変化する。この変化が最も熱を吸収するのに有効な期間である
このように電子回路素子を冷却して液状に状態変化した潜熱蓄熱材は、電子機器の電源がＯＦＦしているとき、または送受信が停止しているときに蓄熱材の熱が筐体に伝達され、筐体等から放熱することにより潜熱蓄熱材は初期の固体の状態に戻る。
【００１５】
平板型の蓄熱パッケージからの熱が伝導する際、蓄熱材の熱伝導率は非常に小さいので蓄熱材全体に熱が伝わらず、蓄熱効果が低下する可能性がある。
【００１６】
特に、携帯型情報端末は手で握って操作することがほとんどであり、筐体が熱くなってはいけないという特殊性があるため、蓄熱効率を高めて筐体への熱伝導を極力避けた電子機器を検討する必用がある。
【００１７】
本発明は、例えば携帯電話のように蓄熱材の収納スペースが極めて狭い部分にでも有効な蓄熱材を備えた電子装置の検討を行い、以下のような実施例を得た。
【００１８】
以下、本発明の一実施例を図を用いて説明する（尚、本実施例では、携帯電話形の情報端末をモデルとして記載したが、従来のノート型パソコンのスタイルでも良く、携帯電話に限定されるものではない）。
【００１９】
図２（ａ）〜（Ｂ）は、一実施例を備えた電子機器とその一部断面図である。
図２（ａ）において、携帯型情報端末４は、携帯電話、携帯端末、ノート型パソコンなどで操作部５、表示部６を備えている。４ａはヒンジであり、操作部５と表示部６がこのヒンジ４ａで折りたたまれている。図示していないが、使用時はヒンジ４ａを境にして開かれる。
携帯型情報端末４は、例えば断熱環境下であるカバン内やポケット内など、端末４が操作状態でなくても情報７の受信はある。
【００２０】
図２（Ｂ）において、８は例えば無線端末であり、この無線端末８と携帯型情報端末４との間で情報の交信９を行うことができる。
【００２１】
図２（ｃ）において、携帯型情報端末４の内部には、発熱する半導体素子２を搭載した配線基板１０と、蓄熱部材を収納した冷却デバイス３が搭載されている。半導体素子２から発生した熱はケース１１表面から外気に放熱される。発熱素子２と冷却デバイス３とは熱伝導性のシート１２を介して接触する。冷却デバイス３内の蓄熱部材は、例えば、パラフィン等のように吸熱して所定の温度で固体から液体に変化する相変化型のものや、相変化がなくても熱容量の大きい部材が用いられる。
【００２２】
なお、携帯型情報端末４の特定部位の温度（例えば、半導体素子或いは筐体表面温度）、更に蓄熱部材の温度、端末の稼動時間、端末が置かれている状態（例えば、放熱状態が極めて悪いカバン内や、車内など）における蓄熱材料の蓄熱量を検知する検出手段を取り付けると良い。この時、検知内容に応じて操作者の操作する無線端末８の表示部に情報を送ることによって蓄熱材の蓄熱量、蓄熱材の交換、使用の制限等の情報を操作者に伝えることが出来る。
【００２３】
図３は、半導体素子と蓄熱材の接続関係を示す図である。
図３において、発熱する半導体素子２は配線基板１０に搭載される。半導体素子２には熱伝導性シート１２が設置されている。蓄熱部材を収納した冷却デバイス３の加熱面の温度分布が均一になるように、冷却デバイス３と熱伝導性シート１２の間にヒートスプレッダ１３を設置している。このこのヒートスプレッダ１３によって、半導体素子２からの熱はヒートスプレッダ１３の面方向に広がり、冷却デバイス３の前面に熱を伝えることができる。
【００２４】
図４は、他の実施例を備えた冷却デバイスを示す斜視図である。
図４において、平板１４に複数の窪み部３ｂを備えている。この窪み部３ｂの内部には蓄熱材が封入されている。この平板１４を携帯型情報端末４内の発熱素子２に接続させている。
【００２５】
これにより、発熱素子２から発生した熱はまず高熱伝導性のくぼみ３ｂを持った平板１４内に伝導する。その後平板１４から蓄熱部材へと伝導し蓄熱される。
また、本実施例では、窪み部３ｂ内に熱伝導部材を封入し、半導体素子から吸熱した熱を平板１４内に封入された蓄熱材に伝熱しても上記実施例と同等の効果を得ることができる。これは、蓄熱材と熱伝導部材との接触面積が拡大するからである。
【００２６】
本実施例によれば、蓄熱部材に伝導される熱の方向は、発熱素子に対して垂直な方向だけではなく、平板１４の面方向からも伝導され、蓄熱材と熱との伝熱面積が拡大するため、蓄熱部材への熱伝導効果は高まる。
【００２７】
図５は、他の実施例を備えた冷却デバイスの斜視図である。
図５において、蓄熱部材を収納する平板１４には半球状のくぼみ３ｂがある。このくぼみ３ｂに蓄熱部材を入れることにより、蓄熱部材と平板１４との接触面が増大し、蓄熱部材への伝熱効果が高まる。
【００２８】
図６は、他の実施例を備えた冷却デバイスの斜視図である。
図６において、蓄熱部材を収納する平板１４には半円筒状のくぼみ３ｂがある。このくぼみ３ｂに蓄熱部材を入れることにより、蓄熱部材と平板１４との接触面積が増大し、蓄熱部材への伝熱効果が高まる。
【００２９】
図７（ａ）（ｂ）は、他の実施例を備えた冷却デバイスの断面図である。
図７（ａ）において、高熱伝導性の平板１４に、鍛造によるくぼみ３ｂを設け、このくぼみ３ｂ内に潜熱型蓄熱材３ｂを封入されている。平板１４の上部には放熱板１５が熱的に接続されている。
【００３０】
蓄熱材を有するくぼみ３ｂは平板１４と放熱板１５間に挟まれ、平板１４と放熱板１５は熱的に接続される。
これにより、蓄熱部材と平板１４との接触面積が増大し、蓄熱部材に熱が伝わりやすくなり、蓄熱の効果が増大する。
また、蓄熱部材３ｂが相変化を繰り返すことにより体積が減少すると、蓄熱部材３ｂと放熱板１５との間に隙間ができ、蓄熱部材３ｂから放熱板１５への熱伝導が悪くなる。しかしこの構造の場合、蓄熱部材３ｂと放熱板１５の間に隙間ができても、平板１４から放熱板１５へ熱は伝導されるので、蓄熱部材に融解潜熱以上の熱量が流入するのを防ぐことが出来る。
【００３１】
蓄熱材選定の際は、携帯機器に搭載されるＬＳＩのジャンクション温度を考慮し、融点が６０℃〜８０℃のパラフィン系樹脂を使用する。そのとき融解潜熱が１７８．４ｋＪ／ｋｇのパラフィンを１．３ｇ使用すると、１０６８Ｗ／ｍ２（５３ｍｍ×５３ｍｍの面積に３Ｗ印可時）の入熱量に対して約８０秒で上記パラフィンが相変化を始め、その後、蓄熱効果は約２５０秒持続し、その間約１Ｗの蓄熱効果が得られる。また、実施例の一形態として放熱板１５が筐体の側面であってもよい。この場合筐体壁への取付けは、ねじ止め等で行えばよい。また、平板の強度を維持するためにくぼみにリブをつけてもよい。
【００３２】
図７（ｂ）において、蓄熱部材が固体から液体に相変化を繰り返すことによって、蓄熱部材の体積が縮小してしまう場合がある。その場合、蓄熱部材と放熱板との間が空気層が発生し、蓄熱部材から放熱板への熱伝導が悪くなる場合がる。このような場合には、蓄熱部材と放熱板との間に水１６など、空気よりも熱伝導率が大きい物質を入れておくと、蓄熱部材から水を介して放熱板に熱を伝えることが出来る。
【００３３】
以上ごとく、本実施例によれば、電子回路素子で発生した熱は、電子回路素子に熱的接触しているくぼみを持った平板を介して蓄熱部材に伝導され、蓄熱部材の相変化、例えば固体から液体に状態変化する際の潜熱として蓄熱されることにより、電子回路素子のジャンクション温度はある温度以下に保たれる。また、内部の蓄熱材が状態変化した冷却デバイスは、電子機器の使用後、蓄熱材が外部に熱を放熱させることにより、蓄熱材が初期の状態に戻り、冷却デバイスは繰返し使用することが出来る。
【００３４】
また、蓄熱部材が相変化を重ねるにつれ、蓄熱部材の体積が縮小し半導体素子と蓄熱部材との接触部分に隙間ができ、蓄熱部材への熱量が減少し、蓄熱量が減少して冷却デバイスとしての効率が落ちるという問題を解決することが可能である。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、熱応答性の高い蓄熱材を備えた携帯型電子装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、一般的な蓄熱材を備えた電子装置の部分斜視図である。
【図２】図２は、本発明の一実施例を備えた携帯型情報端末の正面図と部分断面図である。
【図３】図３は、他の実施例を備えた冷却デバイスの部分断面図である。
【図４】図４は、他の実施例を備えた冷却デバイスの斜視図である。
【図５】図５は、他の実施例を備えた冷却デバイスの斜視図である。
【図６】図６は、他の実施例を備えた冷却デバイスの斜視図である。
【図７】図７は、他の実施例を備えた冷却デバイスの断面図である。
【符号の説明】
１・・・基板、２・・・電子回路素子、３・・・冷却デバイス、３ａ・・・パッケージ、３ｂ・・・くぼみ、４・・・携帯型情報端末、５・・・操作部、６・・・表示部、１０・・・配線基板、１１・・・筐体ケース、１２・・・熱伝導シート、１３・・・ヒートスプレッダ、１４・・・平板、１５・・・放熱板、１６・・・水。
【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】
2004111665.tif 000007
【図６】
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【図７】
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