(57)【要約】      （修正有）【課題】プリント配線板に孔を開けずに発熱部品の熱を効率良く放出できる電子機器の提供する。【解決手段】電子機器は、筐体と、筐体に収容されたプリント配線板11を備えている。プリント配線板は、実装領域12を有する第１の面11aと、第１の面の反対側に位置する第２の面11bと、実装領域に対応する箇所において第１の面と第２の面との間に介在された導体層14を有している。プリント配線板の実装領域に発熱するCPU16が実装されている。プリント配線板の第２の面には、プリント配線板に熱的に接続された補強板30が配置されている。CPUの熱は、プリント配線板を経由して補強板に伝わり、ここから放出される。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装領域を有する第１の面と、この第１の面の反対側に位置する第２の面と、上記実装領域に対応する箇所において上記第１の面と上記第２の面との間に介在された導体層を有するプリント配線板と、
上記プリント配線板の実装領域に実装された発熱部品と、
上記プリント配線板の第２の面に配置され、上記プリント配線板に熱的に接続された放熱部品と、
上記プリント配線板、上記発熱部品および上記放熱部品を収容する筐体と、を具備したことを特徴とする電子機器。
【請求項２】
請求項１の記載において、上記放熱部品は、板金プレス加工された金属板であることを特徴とする電子機器。
【請求項３】
請求項２の記載において、上記プリント配線板は、上記導体層が積層された絶縁層を有し、上記放熱部品は、上記プリント配線板の絶縁層にねじを介して固定されていることを特徴とする電子機器。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかの記載において、上記放熱部品は、放熱用のフィンを有することを特徴とする電子機器。
【請求項５】
筐体と、
第１の面と、この第１の面の反対側に位置する第２の面を有し、上記筐体に収容されたプリント配線板と、
上記プリント配線板の第１の面に実装された第１および第２の発熱部品と、
上記プリント配線板の第１の面に固定され、上記第１の発熱部品に熱的に接続されたヒートシンクと、
上記プリント配線板の第２の面に固定され、上記ヒートシンクと上記プリント配線板との固定部分を上記プリント配線板を間に挟んだ反対側から補強することで上記プリント配線板の変形を抑えるとともに、上記プリント配線板に熱的に接続された金属製の補強板と、を具備したことを特徴とする電子機器。
【請求項６】
請求項５の記載において、上記ヒートシンクおよび上記補強板は、共通のねじを介して上記プリント配線板に固定されていることを特徴とする電子機器。
【請求項７】
請求項５又は請求項６の記載において、上記補強板は複数の開口部を有し、これら開口部の開口縁部および上記補強板の外周縁部に上記プリント配線板から遠ざかる方向に突出する延出部を形成したことを特徴とする電子機器。
【請求項８】
請求項７の記載において、上記延出部は、上記プリント配線板の第２の面から起立する放熱用のフィンを兼ねていることを特徴とする電子機器。
【請求項９】
請求項５ないし請求項８のいずれかの記載において、上記補強板は、板金プレス加工部品であることを特徴とする電子機器。
【請求項１０】
請求項５の記載において、上記プリント配線板は、交互に積層された複数の絶縁層と複数の導体層とを有し、上記導体層は、少なくとも上記第１および第２の発熱部品に対応する箇所で上記第１の面と上記第２の面との間に介在されていることを特徴とする電子機器。
【請求項１１】
筐体と、
上記筐体に収容され、発熱部品が実装されたプリント配線板と、
上記プリント配線板に熱的に接続された金属板と、を具備し、
上記金属板は、少なくとも一つの開口部を有し、この開口部の開口縁部および上記金属板の外周縁部に上記プリント配線板から遠ざかる方向に突出する延出部を形成したことを特徴とする電子機器。
【請求項１２】
請求項１１の記載において、上記プリント配線板は、第１の面と、この第１の面の反対側に位置する第２の面を有し、上記発熱部品は上記プリント配線板の第１の面に実装されているとともに、上記金属板は上記プリント配線板の第２の面に固定されていることを特徴とする電子機器。
【請求項１３】
請求項１２の記載において、上記金属板は、上記プリント配線板を介して上記発熱部品に熱的に接続されているとともに、上記発熱部品に対し上記プリント配線板を間に挟んだ反対側に位置することを特徴とする電子機器。
【請求項１４】
請求項１２又は請求項１３のいずれかの記載において、上記金属板の延出部は、上記プリント配線板の第２の面から起立する放熱用のフィンを兼ねていることを特徴とする電子機器。
【請求項１５】
請求項１１の記載において、上記金属板は、板金プレス加工部品であることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源回路やＣＰＵのような発熱部品を搭載したプリント配線板を有する電子機器に係り、特に発熱部品の熱を放出する構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばノート形のポータブルコンピュータに用いられるＣＰＵは、電源回路を構成する複数の回路部品と共にプリント配線板に実装されている。ＣＰＵは、処理速度の高速化や多機能化に伴って動作中の発熱量が増加しているとともに、電源回路にしてもＣＰＵが消費する電力の増加により発熱量が増加する傾向にある。
【０００３】
この熱対策として、従来ではＣＰＵにヒートシンクを取り付けたり、回路部品間の熱影響を抑えるために、回路部品を互いに離して配置することが行なわれている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１は、筐体の内部にＣＰＵの放熱性能を高めるヒートシンクを収容したポータブルコンピュータを開示している。ＣＰＵは、プリント配線板の上面に実装されており、その中央部分に発熱するＩＣチップを有している。プリント配線板は、複数の絶縁層と複数の導体層とを交互に積層した多層構造をなしており、ＩＣチップに対応する箇所に通孔を有している。通孔は、ＩＣチップよりも大きな開口形状を有するとともに、プリント配線板を厚み方向に貫通している。
【０００５】
ヒートシンクは、プリント配線板に固定されている。ヒートシンクは、プリント配線板の下面に配置された本体と、プリント配線板の上面に配置されたカバーを備えている。本体およびカバーは、共通のねじを介してプリント配線板に固定されており、ＣＰＵを間に挟んで互いに向かい合っている。本体は、その中央部に凸部を有している。凸部は、プリント配線板の通孔に入り込むとともに、この凸部の先端面がＩＣチップに熱的に接続されている。
【０００６】
このことから、ＩＣチップが発熱すると、このＩＣチップの熱は本体およびカバーの双方に伝えられた後、その表面から筐体の内部に放出されるようになっている。
【０００７】
【特許文献１】
米国特許第５，５８１，４４３号明細書（図１７〜図２９）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１の構成では、ヒートシンクの本体の凸部をＣＰＵとは反対側からＩＣチップに接触させている。このような構成では、プリント配線板に凸部を通す専用の通孔を開ける必要があるので、プリント配線板の製造工数が増えてしまい、その分、プリント配線板の製造コストが高くなる。
【０００９】
しかも、プリント配線板にＩＣチップよりも一回り大きな通孔が開くので、絶縁層と導体層とを交互に積層した多層のプリント配線板では、通孔を迂回するように導体層を形成しなくてはならない。このため、導体層のパターン設計を行なう上での妨げとなるとともに、導体層の配線長が不所望に長くなるのを避けられず、特に高速の伝送信号が流れる高速回路にとっては好ましくないものとなる。
【００１０】
本発明の目的は、プリント配線板に孔を開けずに発熱部品の熱を効率良く放出できる電子機器を得ることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る電子機器は、
実装領域を有する第１の面と、この第１の面の反対側に位置する第２の面と、上記実装領域に対応する箇所において上記第１の面と上記第２の面との間に介在された導体層を有するプリント配線板と、
上記プリント配線板の実装領域に実装された発熱部品と、
上記プリント配線板の第２の面に配置され、上記プリント配線板に熱的に接続された放熱部品と、
上記プリント配線板、上記発熱部品および上記放熱部品を収容する筐体と、を具備したことを特徴としている。
【００１２】
この構成によれば、発熱部品の熱はプリント配線板を経由して放熱部品に伝わる。このため、プリント配線板に孔を開けることなく発熱部品の熱を放熱部品に伝えることができるとともに、この放熱部品の表面から放出することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下本発明の第１の実施の形態をポータブルコンピュータに適用した図１ないし図５にもとづいて説明する。
【００１４】
図１および図２は、電子機器としてのポータブルコンピュータ１を開示している。ポータブルコンピュータ１は、本体ユニット２と表示ユニット３を備えている。本体ユニット２は、偏平な箱状の第１の筐体４を有し、この第１の筐体４の上面にキーボード５が支持されている。
【００１５】
表示ユニット３は、液晶表示パネル６と、この液晶表示パネル６を収容する第２の筐体７を備えている。液晶表示パネル６は、画像を表示するスクリーン６ａを有している。第２の筐体７は偏平な箱形であり、その前面に四角い開口部８が形成されている。液晶表示パネル６のスクリーン６ａは、開口部８を通じて第２の筐体７の外部に露出している。
【００１６】
第２の筐体７は、その一端に脚部９を有している。脚部９は、図示しないヒンジを介して第１の筐体４の後端部に連結されている。ヒンジは、第１の筐体４の幅方向に沿う水平な軸線Ｘ１を有している。このため、表示ユニット３は、ヒンジの軸線Ｘ１を回動中心として閉じ位置と開き位置との間で回動可能となっている。閉じ位置では、表示ユニット３が本体ユニット２の上で横たわっており、キーボード５を上方から覆い隠している。開き位置では、表示ユニット３が本体ユニット２に対し起立しており、キーボード５やスクリーン６ａがポータブルコンピュータ１の外部に露出している。
【００１７】
本体ユニット２の第１の筐体４は、プリント配線板１１を収容している。図３に示すように、プリント配線板１１は、第１の面１１ａと、この第１の面１１ａの反対側に位置する第２の面１１ｂを有している。この第１の面１１ａの後部に四角いソケット実装領域１２が形成されている。
【００１８】
さらに、プリント配線板１１は、複数の絶縁層１３と複数の導体層１４とを交互に積層した多層構造をなしている。導体層１４は、信号層、電源層およびグランド層を含んでいる。信号層および電源層は、予め決められたパターンに従ってライン状に形成されているとともに、グランド層は、プリント配線板１１の内部でベタ状に広がっている。導体層１４は、プリント配線板１１の第１の面１１ａと第２の面１１ｂとの間に介在されているとともに、上記ソケット実装領域１２の下を横切っている。
【００１９】
図３に示すように、プリント配線板１１のソケット実装領域１２にＣＰＵソケット１５が半田付けされている。ＣＰＵソケット１５は、第１の発熱部品としてのＣＰＵ１６を取り外し可能に支持している。ＣＰＵ１６は、複数のピン端子を有するベース基板１７と、このベース基板１７の中央部に実装されたＩＣチップ１８を有している。ＩＣチップ１８は、処理速度の高速化や多機能化に伴って動作中の発熱量が非常に大きく、安定した動作を維持するために冷却を必要としている。
【００２０】
プリント配線板１１の第１の面１１ａに例えばトランジスタ、コンデンサ、コイルおよび抵抗のような複数の回路部品１９が実装されている。回路部品１９は、プリント配線板１１と協働してＣＰＵ１６に電力を供給する電源回路を構成している。回路部品１９は、プリント配線板１１の第１の面１１ａの上においてＣＰＵ１６の周囲に位置している。これら回路部品１９は、ＣＰＵ１６が消費する電力の増大に伴い発熱量が無視し得ない程に大きくなっており、安定した動作を維持するために冷却を必要としている。したがって、本実施の形態では、回路部品１９が第２の発熱部品を構成している。
【００２１】
図３および図４に示すように、プリント配線板１１の第１の面１１ａに金属製のヒートシンク２１が取り付けられている。ヒートシンク２１は、本体２２と、この本体２２の四つの角部に配置された脚部２３とを有している。本体２２は、ＣＰＵ１６よりも大きな四角い板状であり、その上面に複数の放熱フィン２４が一体に形成されている。さらに、本体２２の下面は平坦な受熱面２５となっている。受熱面２５は、ＣＰＵ１６を上方から覆うような大きさを有している。
【００２２】
脚部２３は、受熱面２５よりも下方に張り出しており、その下面がプリント配線板１１の第１の面１１ａに接している。四つの脚部２３のうち、本体２２の対角線上に位置する二つの脚部２３は、夫々ねじ２６を介してプリント配線板１１に固定されている。ねじ２６は、プリント配線板１１の絶縁層１３を貫通している。言い換えると、プリント配線板１１の導体層１４は、ねじ２６が貫通する部分を避けるように形成されている。ねじ２６の先端は、プリント配線板１１の第２の面１１ｂから突出している。
【００２３】
ヒートシンク２１をプリント配線板１１の第１の面１１ａに固定した状態では、このヒートシンク２１の受熱面２５がＣＰＵ１６のＩＣチップ１８を上方から覆っている。ＩＣチップ１８は、熱伝導性に優れたグリース２７を介して受熱面２５の中央部に熱的に接続されている。
【００２４】
さらに、本実施形態の場合、第１の筐体４の内部に図示しない電動ファンが収容されている。電動ファンは、ＣＰＵ１６の温度が予め決められた値に達した時に動作し、冷却用空気をヒートシンク２１に向けて供給するようになっている。
【００２５】
図３および図５に示すように、プリント配線板１１の第２の面１１ｂに補強板３０が配置されている。補強板３０は、例えば板金プレス加工された金属板にて構成されている。補強板３０は、ヒートシンク２１とプリント配線板１１との固定部分をプリント配線板１１の第２の面１１ｂの方向から補強することでプリント配線板１１の反りや変形を抑制するためのものである。この補強板３０は、ヒートシンク２１に対しプリント配線板１１を間に挟んだ反対側に位置するとともに、このプリント配線板１１の第２の面１１ｂに重ね合わされている。
【００２６】
補強板３０は、ヒートシンク２１に対応する大きさの中央部３１と、この中央部３１の一端から延出された第１の端部３２と、上記中央部３１の他端から延出された第２の端部３３とを有している。中央部３１は、ＣＰＵソケット１５に対しプリント配線板１１を間に挟んだ反対側に位置している。第１および第２の端部３２，３３は、電源回路を構成する回路部品１９に対しプリント配線板１１を間に挟んだ反対側に位置している。
【００２７】
補強板３０は、四つのねじ孔３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄを有している。二つのねじ孔３４ａ，３４ｂは、中央部３１の対角位置に形成されているとともに、残りの二つのねじ孔３４ｃ，３４ｄは、夫々第１の端部３２および第２の端部３３の先端に形成されている。
【００２８】
中央部３１に位置する二つのねじ孔３４ａ，３４ｂに上記ヒートシンク２１の脚部２３を貫通するねじ２６がねじ込まれている。第１および第２の端部３２，３３に位置するねじ孔３４，３４ｄに他のねじ３５がねじ込まれている。他のねじ３５は、上記ソケット実装領域１２を外れた位置で上記プリント配線板１１の絶縁層１３を貫通している。
【００２９】
このため、補強板３０の中央部３１は、ヒートシンク２１と共にプリント配線板１１に固定されているとともに、第１および第２の端部３２，３３は、夫々他のねじ３５を介してプリント配線板１１に固定されている。この固定により、補強板３０がプリント配線板１１の第２の面１１ｂに密着し、この第２の面１１ｂに熱的に接続されている。
【００３０】
このような構成において、ＣＰＵ１６のＩＣチップ１８は、ポータブルコンピュータ１の使用中に発熱する。このＩＣチップ１８の熱の多くは、グリース２７を通じてヒートシンク２１の受熱面２５に伝わり、ヒートシンク２１の本体２２に拡散される。本体２２に拡散された熱は、放熱フィン２４の表面から第１の筐体４の内部に放出される。
【００３１】
この際、電動ファンが動作するような温度条件の下では、電動ファンから送られる冷却用空気が放熱フィン２４の間を通りぬける。このため、放熱フィン２４に伝えられたＩＣチップ１８の熱は、冷却用空気の流れに乗じて持ち去られることになり、放熱フィン２４と冷却用空気との間の熱交換が効率良く行なわれる。
【００３２】
電源回路を構成する回路部品１９は、プリント配線板１１の第１の面１１ａに実装されているので、回路部品１９の熱は、第１の面１１ａからプリント配線板１１に伝えられる。これによりプリント配線板１１の第２の面１１ｂのうち、特に回路部品１９の真下に位置する部分の温度が高くなる。
【００３３】
プリント配線板１１とヒートシンク２１との固定部分を補強する補強板３０は、プリント配線板１１の第２の面１１ｂに重なり合っている。このため、プリント配線板１１に伝えられたＩＣチップ１８の熱は、第２の面１１ｂから補強板３０に拡散され、この補強板３０の表面から第１の筐体４の内部に放出される。よって、補強板３０は、回路部品１９の熱を放出する放熱部品としての機能を兼ねている。
【００３４】
このような構成によれば、プリント配線板１１とヒートシンク２１との固定部分を補強する補強板３０を利用して回路部品１９の熱を放出することができる。この際、回路部品１９の熱は、プリント配線板１１を経由して補強板３０に伝わるので、従来のようにプリント配線板１１にＩＣチップ１８を上回るような大きさの孔を開ける必要はない。よって、プリント配線板１１の製造工数が増えることはなく、プリント配線板１１の製造コストの上昇を防止できる。
【００３５】
それとともに、プリント配線板１１のうちＣＰＵ１６および回路部品１９に対応する部分に孔が開かずに済むので、プリント配線板１１の内部の導体層１４をＣＰＵ１６や回路部品１９の真下を通すことができる。そのため、導体層１４のパターン設計を容易に行なえるとともに、導体層１４の配線長を短くすることができ、特に高速の伝送信号を取り扱う高速回路に好都合となる。
【００３６】
さらに、本実施形態の補強板３０は、大量生産に好適する板金プレス加工部品にて構成されているので、部品コストを低く抑えることができる。
【００３７】
本発明は上記第１の実施の形態に特定されるものではない。図６および図７は、本発明の第２の実施の形態を開示している。この第２の実施の形態は、補強板３０の構成が上記第１の実施の形態と相違しており、それ以外の構成は第１の実施の形態と同様である。そのため、第２の実施の形態において、第１の実施の形態と同一の構成部分は同一の参照符号を付して、その説明を省略する。
【００３８】
図６および図７に示すように、補強板３０は、その中央部３１、第１の端部３２および第２の端部３３に夫々開口部４０ａ，４０ｂ，４０ｃを有している。開口部４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、補強板３０の板金プレス加工時に一体に打ち抜かれたものであり、これら開口部４０ａ，４０ｂ，４０ｃの存在により補強板３０の軽量化が図られている。
【００３９】
補強板３０の外周縁部および開口部４０ａ，４０ｂ，４０ｃの開口縁部に夫々プリント配線板１１から遠ざかる方向に突出するフランジ状の延出部４１，４２が形成されている。延出部４１，４２は、補強板３０の板金プレス加工時に一体に形成したものである。これら延出部４１，４２は、補強板３０の全周に亘っているとともに、開口部４０ａ，４０ｂ，４０ｃの周方向に連続しており、上記プリント配線板１１の第２の面１１ｂから起立する放熱用のフィン４３としての機能を兼ねている。
【００４０】
さらに、補強板３０の開口部４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、プリント配線板１１の第２の面１１ｂに開口している。本実施例の場合、プリント配線板１１の第２の面１１ｂのうち、開口部４０ａ，４０ｂ，４０ｃに対応する領域には、複数のチップ部品４４が実装されている。
【００４１】
このような構成によれば、補強板３０の外周縁部および開口部４０ａ，４０ｂ，４０ｃの開口縁部に形成した延出部４１，４２が放熱用のフィン４３としての機能を果す。このため、補強板３０と空気との接触面積が増大し、補強板３０に伝えられた回路部品１９の熱を効率良く放出することができる。
【００４２】
しかも、補強板３０に開口部４０ａ，４０ｂ，４０ｃを形成したことにより、プリント配線板１１のうち開口部４０ａ，４０ｂ，４０ｃに対応する領域に複数のチップ部品４４を実装することができる。このため、第２の面１１ｂに補強板３０を配置したにも拘わらず、この第２の面１１ｂの実装面積を確保でき、高密度な部品実装が可能となる。
【００４３】
本発明は、上記第１および第２の実施の形態に特定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施可能である。
【００４４】
例えばプリント配線板の内部にグランド層が積層されている場合に、プリント配線板の第２の面上にグランド層に電気的に接続されたパッドを配置し、このパッドに補強板を接触させるようにしても良い。これにより、回路部品の熱をパッドからグランド層に逃すことができ、回路部品の放熱性を高めることができる。この場合、熱伝導を効率良く行なうことを考慮すると、パッドの面積を極力大きく形成し、パッドと補強板との接触面積を充分に確保することが望ましい。
【００４５】
さらに、発熱部品はＣＰＵに限らず、チップセットであっても良い。それとともに、補強板にしても板金プレス加工された金属板に限らず、例えばアルミニウム合金を用いた鋳造成形品であっても良い。
【００４６】
【発明の効果】
以上詳述した本発明によれば、プリント配線板に孔を開けることなく発熱部品の熱を放熱部品に伝えて、この放熱部品の表面から放出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るポータブルコンピュータの斜視図。
【図２】筐体の内部にプリント配線板を収容した状態を一部断面で示すポータブルコンピュータの側面図。
【図３】ＣＰＵ、ヒートシンクおよび補強板が取り付けられたプリント配線板の断面図。
【図４】図３のＡ方向から見たプリント配線板の平面図。
【図５】図３のＢ方向から見たプリント配線板の背面図。
【図６】本発明の第２の実施の形態において、ＣＰＵ、ヒートシンクおよび補強板が取り付けられたプリント配線板の断面図。
【図７】図６のＣ方向から見たプリント配線板の背面図。
【符号の説明】
４…筐体（第１の筐体）、１１…プリント配線板、１１ａ…第１の面、１１ｂ…第２の面、１２…実装領域（ソケット実装領域）、１４…導体層、１６，１９…発熱部品（ＣＰＵ、回路部品）、２１…ヒートシンク、３０…放熱部品（補強板、金属板）、４１，４２…延出部。
【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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