(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電子部品を含む回路基板に設置されるヒートシンクであって、
本ヒートシンクは、導電性の矩形の板状部材から構成され、その主面が前記回路基板に形成された空気流を遮る位置に電気的に接地された状態で前記回路基板に設置され、
前記主面における前記回路基板に接する接触部分と前記回路基板から離れた離間部分とのうち、前記回路基板から離れる方向に延びる直線により前記離間部分が２つの部分に切断されており、前記２つの部分の切断された側の端部がそれぞれ前記空気流の下流側に向くように前記２つの部分のそれぞれが折曲され、前記２つの部分の前記切断された側の端部同士の間に開口が形成されている、ヒートシンク。
【請求項２】
前記２つの部分がそれぞれ前記切断された側の端部とは反対側の端部を支点に折曲することで、前記離間部分の中央部に開口が形成されている、請求項１に記載のヒートシンク。
【請求項３】
前記２つの部分は、前記反対側の端部に加えて、前記反対側の端部よりも前記切断された側に位置する直線を支点にさらに前記空気流の下流側に向けて折曲し、当該折曲した部分が前記空気流に平行な向きになっている、請求項２に記載のヒートシンク。
【請求項４】
前記２つの部分の前記折曲した部分同士の間に、前記複数の電子部品のうちの少なくとも一部の電子部品が配置されている、請求項３に記載のヒートシンク。
【請求項５】
本ヒートシンクよりも前記空気流の下流側に配設された前記電子部品の位置に応じて、前記離間部分を切断する前記直線の位置、および、前記２つの部分が折曲する角度が設定されている、請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のヒートシンク。
【請求項６】
前記回路基板に平行する方向における前記開口の長さが、当該方向における前記離間部分の長さより短くなるように、前記２つの部分の切断された側の端部の向きが設定されている、請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載のヒートシンク。
【請求項７】
前記電子部品のうち動作時に発生するノイズ量が予め定められた値以上の電子部品に近接する位置に設置される、請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載のヒートシンク。
【請求項８】
前記接触部分は、折曲しておらず、前記回路基板において直線状の領域と接している、請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載のヒートシンク。
【請求項９】
本回路基板上に配設された複数の電子部品と、
請求項１乃至請求項８の何れか１項に記載のヒートシンクを備え、
前記複数の電子部品の少なくとも一部の電子部品は、前記空気流上に配設され、
前記ヒートシンクは、前記空気流上に配設された電子部品の上流側に配設されている、回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電子部品を含む回路基板に設置されるヒートシンクおよびヒートシンクを備える回路基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機等の電子機器においては、回路基板上に様々な電子部品が配設されている。電子部品は、電子機器の動作にともない発熱する。電子部品が高温になると誤作動や劣化が生じるおそれがあるため、何らかの熱対策が必要となる。熱対策としては、例えば、冷却ファンを用いた強制空冷や、熱伝導性の高い部材からなるヒートシンクを電子部品に取り付けて放熱することが知られている。
【０００３】
また、電子機器の動作にともない、電子部品からは電磁ノイズが放射される。電磁ノイズの影響により電子部品が誤作動するおそれがあるため、既述の熱対策に加えて電磁ノイズ対策が必要となる。例えば下記の特許文献１には、電子部品およびその周辺をヒートシンクで覆うことで、電子部品から放射される電磁ノイズを遮断するとともに、電子部品を冷却する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−７０３８３号公報
【特許文献２】特開２００７−５９７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の特許文献１が開示する技術では、電子部品を覆う部分と冷却ファンによる送風を受ける部分とが必要となるため、ヒートシンクの構造が複雑になるという問題がある。
【０００６】
また上記の特許文献２では、Ｌ字形の板状のヒートシンクという簡易な構成を用いて電磁ノイズの遮断および電子部品の冷却を実現しているが、電磁ノイズの一部が漏れ出るため電磁ノイズの遮断性能が低下するという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであり、冷却ファンにより形成される空気流をできるだけ遮ることなく、簡易な構成で電磁ノイズの遮断および電子部品の冷却を可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一局面にかかるヒートシンクは、複数の電子部品を含む回路基板に設置されるヒートシンクであって、本ヒートシンクは、導電性の矩形の板状部材から構成され、その主面が前記回路基板に形成された空気流を遮る位置に電気的に接地された状態で前記回路基板に設置され、前記主面における前記回路基板に接する接触部分と前記回路基板から離れた離間部分とのうち、前記回路基板から離れる方向に延びる直線により前記離間部分が２つの部分に切断されており、前記２つの部分の切断された側の端部がそれぞれ前記空気流の下流側に向くように前記２つの部分のそれぞれが折曲され、前記２つの部分の前記切断された側の端部同士の間に開口が形成されている、ヒートシンクである。
【０００９】
また、本発明の別の一局面にかかる回路基板は、本回路基板上に配設された複数の電子部品と、上記のヒートシンクを備え、前記複数の電子部品の少なくとも一部の電子部品は、前記空気流上に配設され、前記ヒートシンクは、前記空気流上に配設された電子部品の上流側に配設されている、回路基板である。
【発明の効果】
【００１０】
上記の本発明によれば、冷却ファンにより形成される空気流をできるだけ遮ることなく、簡易な構成で電磁ノイズの遮断および電子部品の冷却が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態にかかるヒートシンクが設置された回路基板を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかるヒートシンクが設置された回路基板を示す上面図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかるヒートシンクの製作工程を示す図である。
【図４】（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の一実施形態にかかるヒートシンクが設置された回路基板における空気の流れおよび電磁ノイズの流れを示す図である。
【図５】（Ａ）は、本発明の一実施形態にかかるヒートシンクと冷却ファンとを示し、（Ｂ）乃至（Ｄ）は、比較例にかかるヒートシンクと冷却ファンとを示す。
【図６】（Ａ）は、本発明の変形例にかかるヒートシンクと冷却ファンとを示し、（Ｂ）は、変形例にかかるヒートシンクが設置された回路基板を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態にかかるヒートシンクについて図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態にかかるヒートシンクが設置された回路基板を示す斜視図である。図２は、本発明の一実施形態にかかるヒートシンクが設置された回路基板を示す上面図である。
【００１４】
回路基板１０は、ガラスエポキシ材料、樹脂材料、セラミック材料等の絶縁性または低導電性の部材から構成され、その上面には、複写機等の電子機器の機能を実現するための様々な電子部品が配設されている。回路基板１０には、当該配設された電子部品を接続する配線パターンが形成されている。
【００１５】
図１および図２に示す例では、回路基板１０の上面に、トランス２１、集積回路２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、コンデンサ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、およびその他の電子部品２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄ等が配設されている。トランス２１は、不図示の電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換する。集積回路２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃは、トランジスタ等の様々な電子素子が１つのチップに集積されたＳｏＣ（System-on-Chip）であって、複数の入力端子および出力端子を備えている。コンデンサ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃは、電解コンデンサやセラミックコンデンサ等である。なお、回路基板１０の上面に配設された電子部品のうち一部の電子部品については、図面の見易さを確保するため符号を付していない。
【００１６】
これらの電子部品は、複写機等の電子機器の動作にともない発熱する。電子部品が高温になると誤作動や劣化が生じるおそれがあるため、電子部品を冷却するために冷却ファン３０が回路基板１０に配設されている。冷却ファン３０は、不図示の複数枚の羽根と当該羽根を回転させるモータとから構成される。図１および図２に示す例では、冷却ファン３０は、回路基板１０の上方にマイナスＸ方向へ向かう空気流を形成している。
【００１７】
当該空気流により回路基板１０の上面に配設された電子部品が強制空冷される。特に、空気流上に配設された電子部品は、効率よく冷却される。トランス２１は、回路基板１０の上面に配設された電子部品の中では比較的発熱量が大きい部材であるため、冷却ファン３０により形成された空気流上であって、冷却ファン３０に近い位置に配設されている。
【００１８】
ここで、冷却ファン３０により形成された空気流において、トランス２１よりも下流側にはヒートシンク４０が配設されている。ヒートシンク４０は、その主面が回路基板１０の上面に対して直交するように配設されている。このため、冷却ファン３０により形成された空気流の一部がヒートシンク４０の主面により遮られる。
【００１９】
ヒートシンク４０は、アルミニウムや銅等の熱伝導性かつ導電性に優れた１枚の矩形の板状部材から構成され、ヒートパイプ等の熱経路５０を介して集積回路２２Ａと熱的に接続されている。集積回路２２Ａで生じた熱は、熱経路５０を介してヒートシンク４０に伝達され、ヒートシンク４０において強制空冷される。
【００２０】
ここで、ヒートシンク４０の主面は、回路基板１０に接する接触部分４１と、当該接触部分４１の上方に位置し、回路基板１０から離れた離間部分４２とに分けられる。また、離間部分４２は、回路基板から離れる方向に延びる直線により２つの部分（左部４３および右部４４）に切断されている。そして、左部４３および右部４４が、それぞれ切断された側の端部とは反対側の端部を支点に空気流の下流側に向けて折曲することで、離間部分４２の中央部に開口が形成されている。一方、ヒートシンク４０の接触部分４１は折曲していない。すなわち、接触部分４１は、回路基板１０上において直線状の領域と接している。  
【００２１】
なお、左部４３および右部４４が折曲する角度は、離間部分４２に形成された開口の幅（回路基板１０に平行する方向における長さ）が、離間部分４２の幅より短くなるように設定されている。すなわち、左部４３および右部４４が折曲する角度は、略９０度より小さい角度に設定されている。
【００２２】
またヒートシンク４０は、電気的に接地されている。ヒートシンク４０は、アルミニウムや銅等の導電性に優れた部材から構成されているため、トランス２１等の電子部品から放射された電磁ノイズのシールドとして機能し、トランス２１等の電子部品から放射された電磁ノイズを遮断することができる。
【００２３】
図３は、本発明の一実施形態にかかるヒートシンクの製作工程を示す図である。本図に示すように、ヒートシンク４０は、１枚の板状部材を用意し（図３の上段参照）、板状部材を切断する直線４５の位置（切断位置）を定めて、板状部材を切断し（図３の中段参照）、左部４３および右部４４を折曲する（図３の下段参照）ことで製作できる。このように、ヒートシンク４０は構造が簡易であり、簡易な工程で製作することができる。また詳細は後述するが、ヒートシンク４０よりも空気流の下流側に配設された電子部品の位置に応じて、上記の切断位置、および、左部４３および右部４４を折曲する角度が設定される。このため、板状部材において切断位置および折曲する角度を調整することで、回路基板１０上の電子部品の配列（電子部品の種類、数、位置等）に適したヒートシンク４０を製作することができる。通常、電子部品の配列に適したヒートシンクを製作するためには、それ専用にヒートシンクを設計する必要があり手間が非常にかかる。これに対して、本発明の一実施形態にかかるヒートシンクでは、１枚の板状部材において切断位置および折曲する角度を調整するという簡易な作業で、電子部品の配列に適したヒートシンクを製作することができる。
【００２４】
以上が、本発明の一実施形態にかかるヒートシンクの構成についての説明である。続いて、当該ヒートシンクによる効果について説明する。
【００２５】
図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、本発明の一実施形態にかかるヒートシンクが設置された回路基板における空気の流れおよび電磁ノイズの流れを示す図である。
【００２６】
まず、空気の流れを説明する。図４（Ａ）に示すように、冷却ファン３０により生じた空気の流れＦ１〜Ｆ４は、トランス２１の上方を通過してヒートシンク４０に到達する。ヒートシンク４０に到達した空気の流れＦ１〜Ｆ４のうち、下方を流れる空気については、ヒートシンク４０の接触部分４１に遮られる。一方、上方を流れる空気については、離間部分４２に形成された開口を通過する。この際、空気の流れＦ１、Ｆ４については、左部４３および右部４４により空気の流れの向きが離間部分４２に形成された開口に向かう方向へ変えられる。この結果、冷却ファン３０からの送風が離間部分４２に形成された開口の下流位置に集中される。離間部分４２に形成された開口の下流位置には、コンデンサ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃといった電子部品が配設されている。従って、これらの電子部品を冷却ファン３０からの送風で強制冷却することができる。
【００２７】
ここで、本発明の一実施形態にかかるヒートシンクのように、１枚の板状部材を折曲することで空気が通過する開口を形成するのではなく、１枚の板状部材に切り欠きを形成することで空気が通過する開口を形成することが考えられる。しかしながら、１枚の板状部材に切り欠きを形成した場合、切り欠きの分だけ冷却ファン３０による送風に接する面積が小さくなり冷却性能が低下してしまう。これに対して、本発明の一実施形態にかかるヒートシンクでは、１枚の板状部材を折曲することで空気が通過する開口を形成しているため、冷却ファン３０による送風に接する面積が変わらない。すなわち、１枚の板状部材を折曲する前の冷却性能をある程度維持したまま、ヒートシンク４０よりも空気流の下流側に配設された電子部品を強制冷却することが可能になっている。
【００２８】
続いて、電磁ノイズの流れを説明する。図４（Ａ）に示すように、複写機等の電子機器の動作にともないトランス２１から電磁ノイズＮ１、Ｎ２が放射される。この場合、ヒートシンク４０の接触部分４１が離間部分４２と異なり折曲しておらず開口が形成されていないため、トランス２１から放射された電磁ノイズＮ１、Ｎ２が漏れなくヒートシンク４０の接触部分４１により遮断される。この結果、ヒートシンク４０よりも空気流の下流側に配設されたコンデンサ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃといった電子部品にまで伝搬する電磁ノイズＮ１、Ｎ２のノイズ量を低減することができる。
【００２９】
ここで、ヒートシンク４０の離間部分４２および接触部分４１の両方をＬ字形とすることが考えられる。しかしながらこの場合、ヒートシンク４０よりも空気流の下流側に配設された電子部品に冷却ファン３０による空気の流れを到達させ、当該電子部品を強制冷却するという効果は得られるものの、トランス２１から放射された電磁ノイズの一部が接触部分４１から漏れ出るため、電磁ノイズを遮断する効果が低下する。これに対して、本発明の一実施形態にかかるヒートシンクでは、簡易な構成で電子部品の冷却に加えて、電磁ノイズの効果的な遮断が可能となっている。
【００３０】
図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示すヒートシンクとは別のヒートシンクにおける空気の流れおよび電磁ノイズの流れを示す。図４（Ｂ）では、コンデンサ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃの配設位置が図４（Ａ）に示す場合よりもＹ方向側にずれている。このように配設されたコンデンサ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃに冷却ファン３０からの送風を当てるために、離間部分４２の切断位置が設定されている。また、左部４３および右部４４の折曲する角度が設定されている。具体的には、離間部分４２の切断位置が図４（Ａ）に示す場合よりも右部４４側に設定されている。また、左部４３の折曲する角度を図４（Ａ）に示す場合より小さくし、右部４３の折曲する角度を図４（Ａ）に示す場合より大きくしている。これにより、離間部分４２に形成された開口の位置が変更することができ、冷却ファン３０からの送風がコンデンサ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃが配設された配設位置に集中させることができる。
【００３１】
（補足１）
ヒートシンク４０は、回路基板１０の上面に配設された複数の電子部品のうち、複写機等の電子機器の動作時に発生するノイズ量が予め定められた値以上の電子部品（上記実施形態ではトランス２１）に近接する位置に配設される。これにより、回路基板１０全体から発生する電磁ノイズを効果的に抑えることができる。
【００３２】
（補足２）
既述の通り、本発明の一実施形態にかかるヒートシンクでは、離間部分４２を回路基板１０から離れる方向に延びる直線により切断した左部４３および右部４４を、空気流の下流側に向けて折曲することで、離間部分４２の中央部に開口が形成されている。この状態において、冷却ファン３０とヒートシンク４０との位置関係は、図５（Ａ）に示すようになる。
【００３３】
ここで、図５（Ｂ）に示すように、離間部分４２を回路基板１０の上面と平行する直線により切断した上部４６および下部４７を、空気流の下流側に向けて折曲した場合を考える。この場合においても、電磁ノイズの遮断および空気流の下流側に配置された電子部品の冷却が可能であるが、離間部分４２の開口を通過した空気が下部４７に遮られて回路基板１０側に流れないという問題がある。従って、本発明の一実施形態にかかるヒートシンクは、図５（Ｂ）に示す場合比較して、空気流の下流側に配置された電子部品の冷却性能に優れる。
【００３４】
（補足３）
既述の通り、本発明の一実施形態にかかるヒートシンクでは、離間部分４２の左部４３および右部４４が折曲する角度は、離間部分４２に形成された開口の幅が離間部分４２の幅より短くなるように、略９０度より小さい角度に設定されている。ここで、図５（Ｃ）に示すように、左部４３および右部４４が折曲する角度が略９０度に設定されている場合、および図５（Ｄ）に示すように、左部４３および右部４４が折曲する角度が略９０度よりも大きい角度に設定されている場合について考える。
【００３５】
図５（Ｃ）に示すように、左部４３および右部４４が折曲する角度が略９０度に設定されている場合、冷却ファン３０からの送風の流れが左部４３および右部４４により変更されない。このため、冷却ファン３０からの送風をコンデンサ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃといった強制冷却したい電子部品が配設された配設位置に集中させることができないという問題がある。従って、本発明の一実施形態にかかるヒートシンクは、図５（Ｃ）に示す場合比較して電子部品の冷却性能に優れる。
【００３６】
また、図５（Ｄ）に示すように、左部４３および右部４４が折曲する角度が略９０度よりも大きい角度に設定されている場合、図５（Ｃ）に示す場合と同様に、冷却ファン３０からの送風をコンデンサ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃといった強制冷却したい電子部品が配設された配設位置に集中させることができないという問題がある。また、離間部分４２の開口を通過した空気が左部４３および右部４４に沿って流れず、左部４３および右部４４から離れた位置を流れる。このため、離間部分４２の開口を通過した空気と左部４３および右部４４との間での熱交換の効率が悪いという問題がある。従って、本発明の一実施形態にかかるヒートシンクは、図５（Ｄ）に示す場合比較して電子部品の冷却性能に優れる。
【００３７】
なお上記では、離間部分４２の左部４３および右部４４が折曲する角度の両方が、左部４３および右部４４の切断された側の端部が開口側に向くように、略９０度より小さい角度に設定されている場合を説明したが、本発明は必ずしもこの場合に限定されない。離間部分４２の左部４３および右部４４が折曲する角度の少なくとも一方が、切断された側の端部が開口側に向くように、略９０度より小さい角度に設定されていれば、冷却ファン３０からの送風をコンデンサ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃといった強制冷却したい電子部品が配設された配設位置に集中させることができる。
【００３８】
（変形例）
なお、本発明は、上記の実施の形態の構成に限られず種々の変形が可能である。図１乃至図５を用いて上記の実施の形態により示した構成及び処理は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明を当該構成及び処理に限定する趣旨ではない。
【００３９】
図６（Ａ）は、変形例にかかるヒートシンクと冷却ファンとを示す図である。また図６（Ｂ）は、変形例にかかるヒートシンクが設置された回路基板を示す上面図である。上記の実施形態では、左部４３および右部４４が、それぞれ切断された側の端部とは反対側の端部を支点に空気流の下流側に向けて折曲する場合を説明した。これに対して変形例では、左部４３および右部４４が、上記の反対側の端部に加えて、反対側の端部よりも切断された側に位置する直線を支点にさらに空気流の下流側に向けて折曲している。これにより、左部４３の基部４３１が空気流に対して角度を持った向きとなり、左部４３の先端部４３２が空気流に対して平行な向きになっている。また同様に、右部４４の基部４４１が空気流に対して角度を持った向きとなり、右部４４の先端部４４２が空気流に対して平行な向きになっている。
【００４０】
そして、変形例では、空気流の下流側に配設されたコンデンサ２３Ｄ、２３Ｅ、２３Ｆのうち、コンデンサ２３Ｄ、２３Ｅが、左部４３の先端部４３２と右部４４の先端部４４２との間に位置している。
【００４１】
左部４３および右部４４をさらに折曲することで、上記の実施の形態における場合と比較して、左部４３と右部４４との間の領域を広くすることができる。このため、左部４３と右部４４との間の領域にコンデンサ等の冷却対象の回路部品を配設することが可能となる。このように左部４３と右部４４との間に冷却対象の回路部品を配設することで、冷却対象の回路部品と左部４３および右部４４との間の熱交換を効率的に行わせることができる。
【００４２】
例えば、上記の実施形態では、ヒートシンク４０よりも空気流の下流側に電子部品が配設されている場合を説明したが、本発明は必ずしもこの場合に限定されない。ヒートシンク４０よりも空気流の下流側にヒートシンク４０と同様のヒートシンクを配設してもよい。
【００４３】
また、上記の実施形態では、左部４３および右部４４を切断された側の端部とは反対側の端部を支点に空気流の下流側に向けて折曲する場合について説明したが、本発明は必ずしもこの場合に限定されない。切断された側の端部とは反対側の端部ではなく、それ以外の部分を支点に左部４３および右部４４を折曲してもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１０    回路基板
２１    トランス
２２Ａ  集積回路
２３Ａ  コンデンサ
２４Ａ  電子部品
３０    冷却ファン
４０    ヒートシンク
【図１】
0006311664.tif 000002
【図２】
0006311664.tif 000003
【図３】
0006311664.tif 000004
【図４】
0006311664.tif 000005
【図５】
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【図６】
0006311664.tif 000007