(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント基板と、前記プリント基板の表面に交差する回転中心回りで回転するファンと、前記ファンの周囲で前記プリント基板の表面から立ち上がるファンケース用壁体と、立ち上がった前記ファンケース用壁体の先端に接続されて、前記プリント基板の表面に平行な基準面に沿って広がる天井壁と、前記天井壁に形成される吸気口と、前記ファンケース用壁体で区画される排気口と、前記プリント基板上に実装される電子部品と、前記ファンケース用壁体の内側で前記プリント基板の表面に沿って延び、前記電子部品に接続される導電配線パターンとを備えることを特徴とする冷却装置付きプリント基板ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の冷却装置付きプリント基板ユニットにおいて、前記電子部品は前記ファンケース用壁体の外側で前記プリント基板上に実装されることを特徴とする冷却装置付きプリント基板ユニット。
【請求項３】
請求項１または２に記載の冷却装置付きプリント基板ユニットにおいて、前記プリント基板に取り付けられて、前記導電配線パターンに接続される放熱フィンをさらに備えることを特徴とする冷却装置付きプリント基板ユニット。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷却装置付きプリント基板ユニットを備えることを特徴とする電子機器。
【請求項５】
請求項４に記載の電子機器において、前記冷却装置付きプリント基板ユニットが組み込まれた機器本体と、前記機器本体に揺動自在に連結されたディスプレイ用筐体とを備え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、例えば携帯情報端末（ＰＤＡ）やノートブックパーソナルコンピュータといった電子機器に組み込まれる冷却装置付きプリント基板ユニットに関し、特に、プリント基板と、プリント基板の表面で交差する回転中心回りで回転するファンと、ファンを収容するファンケースとを備えるプリント基板ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特開２０００−７７８７７号公報に開示されるように、いわゆるファンユニットは、回転軸回りで回転するファンを収容するファンケースを備える。ファンが回転すると、回転中心から遠心方向に空気は吹き飛ばされる。吹き飛ばされた空気はファンケースに案内されて排気口まで導かれる。こうして排気口から空気が排出される一方で、ファンケース内には吸気口から周囲の空気が取り込まれる。こうした吸気口はプリント基板の表面に向き合わせられる。ファンケース内に空気が吸引されると、プリント基板の表面に沿って気流は生み出される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般に、プリント基板の表面には多数の電子部品が搭載される。電子部品の出っ張りは滑らかな空気の流れを阻害する。こうした気流の乱れはファンの吸気を妨げる。吸気量は減少する。ファンの冷却効率は低下する。プリント基板ユニットの薄型化が進むほど、ファンケースとプリント基板の表面との間隔は狭められる。ファンの冷却効率は一層低下してしまう。
【０００４】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、電子機器の薄型化に大いに貢献することができる冷却装置付きプリント基板ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、第１発明によれば、プリント基板と、プリント基板の表面に交差する回転中心回りで回転するファンと、ファンの周囲でプリント基板の表面から立ち上がるファンケース用壁体と、ファンケース用壁体で区画される排気口とを備えることを特徴とする冷却装置付きプリント基板ユニットが提供される。
【０００６】
プリント基板およびファンケース用壁体は、協働で、ファンを収容する空間を区画することができる。ファンが回転すると、空間内には空気の移動すなわち気流が引き起こされる。プリント基板およびファンケース用壁体は排気口まで気流を誘導する。このようにプリント基板は冷却装置の一部を担う。
【０００７】
特に、こういったプリント基板ユニットでは、空間内で高速な気流が生成されることができる。こういった気流は効率的にプリント基板から熱を奪うことができる。プリント基板の放熱は促進される。一般に、プリント基板の表面には金属製の導電配線パターンが張り巡らされる。こういった導電配線パターンは、プリント基板の材質に比べて優れた熱伝導特性を備えることが多い。導電配線パターンはプリント基板の放熱に大いに貢献することができる。特に、導電配線パターンがファンケース用壁体の内側で広がれば、プリント基板の放熱は大いに促進されることができる。
【０００８】
冷却装置付きプリント基板ユニットは、ファンケース用壁体の上端に接続されて、プリント基板の表面に平行な基準面に沿って広がる天井壁と、この天井壁に形成される吸気口とをさらに備えてもよい。
【０００９】
一般に、プリント基板の表面には多数の電子部品が搭載される。プリント基板の表面から電子部品は出っ張る。こういった電子部品の出っ張りは滑らかな空気の流れを阻害すると考えられる。プリント基板の表面から所定の高さで吸気口が開口すれば、電子部品の出っ張りにも拘わらず、比較的に良好な空気の流れは形成されることができる。吸気口にスムースに空気は流れ込むことができる。多量の空気が注入される結果、冷却装置の冷却効率は高められることができる。
【００１０】
例えばこういった冷却装置付きプリント基板ユニットが電子機器に組み込まれると、吸気口は電子機器の筐体の内面に向き合わせられることができる。吸気口からファンケース用壁体の内側に向かって空気が吸入されると、筐体の内面に沿って気流は生み出される。一般に、筐体の内面はプリント基板の表面に比べて滑らかな平坦面に形成される。空気の流れを阻害する障害物はほとんど存在しない。筐体の内面に沿って滑らかな気流は生成される。こうして吸気口には滑らかに空気が流れ込むことから、吸気口と筐体の内面との間隔が狭められても、十分な冷却効率は確保されることができる。電子機器の薄型化は確実に実現されることができる。
【００１１】
こういった冷却装置付きプリント基板ユニットは、ファンケース用壁体の内側でプリント基板に穿たれる吸気口をさらに備えてもよい。こうした吸気口によれば、プリント基板の表側だけでなく裏側からもファンに向かって空気は流れ込むことができる。プリント基板およびファンケース用壁体で区画される空間に大量の空気は取り込まれることができる。こうして大量の吸気量が確保される結果、冷却装置の冷却効率は一層高められることができる。しかも、プリント基板の表側および裏側は同時に冷却されることができる。ただし、冷却装置付きプリント基板ユニットでは、天井壁に区画される吸気口に代えて、プリント基板側の吸気口のみが確保されてもよい。こういった構成は電子機器の一層の薄型化に寄与することができる。
【００１２】
その他、冷却装置付きプリント基板ユニットは、前記プリント基板上に実装される電子部品と、前記ファンケース用壁体の内側でプリント基板の表面に沿って延び、電子部品に接続される導電配線パターンとをさらに備えてもよい。こういった冷却装置付きプリント基板ユニットでは、前述のファンの働きで導電配線パターンから効率的に放熱は実現される。プリント基板の放熱は促進される。しかも、導電配線パターンには、電子部品から効率的に熱が伝達されることから、電子部品は効率的に冷却されることができる。
【００１３】
導電配線パターンには、プリント基板に取り付けられる放熱フィンが接続されてもよい。放熱フィンは、導電配線パターンからの放熱を一層促進することができる。こういった放熱フィンは、前述の排気口内に配置されてもよく、前述の排気口に向き合わせられてもよい。
【００１４】
プリント基板の表面には、ファンケース用壁体の内側で電子部品が実装されてもよい。前述のようにファンケース用壁体の内側では羽根の働きで高速な気流は生成されることができる。したがって、電子部品は効率的に冷却されることができる。こういった電子部品は例えば前述の排気口内に配置されればよい。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように本発明によれば、冷却装置付きプリント基板ユニットは電子機器の薄型化に大いに貢献することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。
【００１７】
図１は電子機器の一具体例すなわちノートブックパーソナルコンピュータ（ノートパソコン）１１の外観を示す。このノートパソコン１１は、薄型の機器本体１２と、この機器本体１２に揺動自在に連結されるディスプレイ用筐体１３とを備える。機器本体１２の表面には、キーボード１４やポインティングデバイス１５といった入力装置が組み込まれる。使用者は、キーボード１４やポインティングデバイス１５を利用してノートパソコン１１の動作を操作することができる。
【００１８】
ディスプレイ用筐体１３には例えばＬＣＤ（液晶ディスプレイ）パネルモジュール１６が組み込まれる。ＬＣＤパネルモジュール１６の表示画面は、ディスプレイ用筐体１３に区画される窓孔１７に臨む。使用者は、例えばＬＣＤパネルモジュール１６の表示画面に現れるテキストやグラフィックスに基づきノートパソコン１１の動作を確認することができる。ディスプレイ用筐体１３は、機器本体１２に対する揺動を通じて機器本体１２に重ね合わせられることができる。
【００１９】
図２に示されるように、機器本体１２にはプリント基板ユニット１８が組み込まれる。プリント基板ユニット１８は、プリント基板１９と、このプリント基板１９の表側表面に実装される中央演算処理ユニット（ＣＰＵ）パッケージ２１とを備える。ＣＰＵパッケージ２１は、例えば小型のセラミック製基板２２と、この基板２２上に搭載されるＣＰＵチップ２３とを備えればよい。プリント基板１９の表側表面には、ＣＰＵパッケージ２１だけでなく様々な電子部品２４ａ、２４ｂが実装される。ＣＰＵパッケージ２１とその他の電子部品２４ａ、２４ｂ…との間や電子部品２４ａ、２４ｂ…同士の間には、プリント基板１９の表側表面に張り巡らされる導電配線パターン（図示されず）の働きで電気的接続が確立される。
【００２０】
プリント基板ユニット１８には、例えば機器本体１２に着脱自在に組み込まれる蓄電池２５やハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）２６が接続される。蓄電池２５は、例えばＡＣ電源すなわち商用電源に代わってプリント基板ユニット１８に向けて電力を供給することができる。ハードディスク駆動装置２６には、ＣＰＵチップ２３で処理されるアプリケーションプログラムや、アプリケーションプログラムの実行にあたって利用される様々なデータが格納される。
【００２１】
ＣＰＵパッケージ２１には本発明の第１実施形態に係る冷却装置２７が接続される。この冷却装置２７は、ＣＰＵチップ２３の上面に重ね合わせられる伝熱板２８を備える。この伝熱板２８には、例えばヒートパイプ２９といった熱伝導部材の一端が接続される。ヒートパイプ２９の他端は、プリント基板１９に取り付けられる放熱フィン３１に接続される。ＣＰＵチップ２３の熱は、伝熱板２８およびヒートパイプ２９を経て放熱フィン３１まで伝達される。放熱フィン３１は、プリント基板１９に形成される切り欠き３２からプリント基板１９の裏側に突き出る。
【００２２】
図３に示されるように、プリント基板１９の裏側表面には、ＲＡＭといったメモリモジュール３５やＰＣカードスロット３６、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）モジュール３７といった電子部品が実装される。このように、プリント基板１９の裏側には、プリント基板１９の表側に比べて比較的に背の高い電子部品が実装される。
【００２３】
冷却装置２７には、図３に示されるように、プリント基板１９の裏側表面に取り付けられるファンユニット３８がさらに組み込まれる。このファンユニット３８は、プリント基板１９の裏側表面に固定されるファンケース３９を備える。ファンケース３９には、プリント基板１９の裏側表面に平行な基準面に沿って広がる天井壁４１が区画される。天井壁４１には、ファンケース３９内の空間とファンケース３９外の空間とを相互に接続する吸気口４２が区画される。
【００２４】
図４を併せて参照すると明らかなように、ファンケース３９内には、プリント基板１９の裏側表面に直交する回転中心ＣＲ回りで回転する回転体４３が収容される。回転体４３の周囲には、回転体４３から放射状に広がる複数枚の羽根４４が一体に形成される。羽根４４は回転体４３の周囲に例えば等間隔に配置されればよい。各羽根４４は、回転中心ＣＲを含む垂直面ＶＰに対して所定の傾斜角αで交差する平面に沿って広がる。回転体４３が回転すると、羽根４４は、回転中心ＣＲから遠心方向に空気を送り出すことができる。こうして回転体４３および羽根４４はいわゆるファンを構成する。
【００２５】
ファンケース３９には、図４から明らかなように、羽根４４の周囲でプリント基板１９の裏側表面から立ち上がるファンケース用壁体４５が区画される。ファンケース用壁体４５の内面は羽根４４の外端に向き合わせられる。ファンケース用壁体４５の切れ目で排気口４６は区画される。排気口４６は前述の放熱フィン３１に向き合わせられる。ファンケース用壁体４５の内側ではプリント基板１９に吸気口４７が穿たれる。この吸気口４７は、前述の吸気口４２と同様に、ファンケース３９内の空間とファンケース３９外の空間とを相互に接続する。プリント基板１９はファンケース３９の一部を構成する。
【００２６】
図５から明らかなように、ファンユニット３８の回転体４３は、プリント基板１９の裏側表面に直交する垂直方向に沿って延びる回転軸５１に装着される。回転軸５１は、ファンケース３９の天井壁４１に固定される軸受け５２に支持される。回転体４３と軸受け５２との間には薄型電動モータ５３が組み込まれる。電動モータ５３は、例えば回転体４３に取り付けられる永久磁石５４と、軸受け５２側に取り付けられて永久磁石５４に向き合わせられるコイル５５とで構成されればよい。こういった電動モータ５３の動作は、制御基板５６に実装される制御回路の働きで制御されることができる。
【００２７】
いま、電動モータ５３に電力が供給されると、回転中心ＣＲ回りで回転体４３は回転する。羽根４４は回転中心ＣＲから遠心方向に空気を送り出す。送り出された空気はファンケース用壁体４５の働きで排気口４６まで誘導される。こうして排気口４６から空気は吐き出される。
【００２８】
機器本体１２の筐体５７には、ファンユニット３８の排気口４６に向き合わせられる開口５８が形成される。排気口４６から吐き出された空気は、放熱フィン３１から熱を奪った後に、開口５８から機器本体１２の外部に逃される。こうして放熱フィン３１の放熱は効率的に促進される。
【００２９】
プリント基板１９、ファンケース用壁体４５および天井壁４１で囲まれる内部空間では羽根４４の回転に基づき高速な気流が生成される。こういった気流は効率的にプリント基板１９の表面から熱を奪うことができる。プリント基板１９の放熱は促進される。一般に、プリント基板１９の表面には金属製の導電配線パターンが張り巡らされる。こういった導電配線パターンは、プリント基板１９の材質に比べて優れた熱伝導特性を備えることから、プリント基板１９の放熱に貢献することができる。特に、導電配線パターンがファンケース用壁体４５の内側で広がれば、プリント基板１９の放熱は大いに促進されることができる。
【００３０】
こうして排気口４６から空気が排出される一方で、ファンケース３９内には吸気口４２から周囲の空気は取り込まれる。ここで、天井壁４１に形成された吸気口４２は機器本体１２の筐体５７内面に向き合わせられることから、吸気口４２からファンケース３９内に空気が吸引されると、機器本体１２の筐体５７内面に沿って気流６１は生み出される。一般に、プリント基板１９の裏側表面には多数の電子部品が実装される。プリント基板１９の裏側表面から電子部品は出っ張る。こういった電子部品の出っ張りは滑らかな空気の流れを阻害すると考えられる。その一方で、機器本体１２の筐体５７内面はプリント基板１９の表面に比べて滑らかな平坦面に形成される。空気の流れを阻害する障害物はほとんど存在しない。機器本体１２の筐体５７内面に沿って滑らかな気流６１は生成される。吸気口４２にスムースに空気は流れ込むことができる。多量の空気が注入される結果、ファンユニット３８の冷却効率は高められることができる。こうして吸気口４２には滑らかに空気が流れ込むことから、ファンケース３９の天井壁４１と筐体５７内面との間隔が狭められても、十分な冷却効率は確保されることができる。
【００３１】
同時に、ファンユニット３８では、プリント基板１９に穿たれた吸気口４７から空気は取り込まれることができる。こうして、ファンユニット３８には、プリント基板１９の裏側だけでなく表側からも空気が流れ込むことができる。大量の吸気量が確保される結果、ファンユニット３８の冷却効率は一層高められることができる。しかも、ファンユニット３８はプリント基板１９の裏側に配置されるにも拘わらず、プリント基板１９の表側は比較的に高い効率で冷却されることができる。
【００３２】
こうしてプリント基板１９に吸気口４７が確保される場合には、例えば図６に示されるように、ファンケース３９の天井壁４１は完全に筐体５７内面に重ね合わせられてもよい。こうして吸気口４２が閉鎖されても、ファンケース３９内には吸気口４７から十分な空気の供給は確保されることができる。したがって、ファンユニット３８では十分な冷却効率は維持されることができる。こういった構成によれば、機器本体１２の一層の薄型化は実現されることができる。
【００３３】
図７は本発明の第２実施形態に係る冷却装置６２を示す。この冷却装置６２は、プリント基板１９の表側表面に沿って電力消費回路すなわちＣＰＵパッケージ２１から延びる導電配線パターン６３と、プリント基板１９の表側表面に実装されて、導電配線パターン６３に接続される放熱フィン６４とを備える。放熱フィン６４は、例えばプリント基板１９上で導電配線パターン６３にはんだ付けされればよい。こういった導電配線パターン６３はＣＰＵパッケージ２１の接地用配線として利用されればよい。図中、前述の第１実施形態の構成と均等な作用や機能を発揮する構成には同一の参照符号が付される。
【００３４】
この冷却装置６２では、プリント基板１９の表側表面にファンユニット３８ａが取り付けられる。このファンユニット３８ａは前述の第１実施形態に係るファンユニット３８と同様な構成を備えればよい。放熱フィン６４は例えばファンユニット３８ａの排気口４６内に配置されればよい。しかも、ファンケース用壁体４６の内側には、ＣＰＵパッケージ２１から放熱フィン６４に至る導電配線パターン６３が張り巡らされる。
【００３５】
こういった冷却装置６２によれば、前述と同様に、ファンユニット３８ａのファンケース３９内で引き起こされる高速な気流の働きでプリント基板１９の放熱は実現される。導電配線パターン６３はプリント基板１９の放熱を大いに促進する。しかも、導電配線パターン６３にはＣＰＵパッケージ２１から効率的に熱が伝達されることから、ＣＰＵパッケージ２１は効率的に冷却されることができる。
【００３６】
排気口４６から吐き出された空気は放熱フィン６４から熱を奪い取る。こうして熱を奪い取った空気は、前述と同様に、筐体５７の開口５８から機器本体１２の外部に逃される。こうして放熱フィン６４では効率的な放熱は実現される。その他、こういった放熱フィン６４には、電子部品２４ａ、２４ｂ…といった他の電力消費回路から接地用の導電配線パターンが接続されてもよい。
【００３７】
図８は本発明の第３実施形態に係る冷却装置を示す。この冷却装置６６は前述と同様なファンユニット３８を備える。このファンユニット３８では、ファンケース用壁体４５の内側でプリント基板１９の表側表面に電子部品６７が実装される。電子部品６７は例えばファンユニット３８の排気口４６内に配置されればよい。こういった冷却装置６６によれば、前述と同様に、ファンユニット３８のファンケース３９内で引き起こされる高速な気流の働きで電子部品６７の放熱は実現されることができる。図中、前述の第１実施形態の構成と均等な作用や機能を発揮する構成には同一の参照符号が付される。
【００３８】
なお、以上のような冷却装置２７、６２、６６付きプリント基板ユニット１８は、前述のノートパソコン１１や携帯情報端末（ＰＤＡ）といった携帯型の電子機器のほか、据え置き型の電子機器に組み込まれてもよい。前述のファンユニット３８、３８ａでは、回転軸５１の軸受け５２は直接にプリント基板１９に固定されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】電子機器の一具体例に係るノートブックパーソナルコンピュータの外観を概略的に示す斜視図である。
【図２】機器本体の内部構造およびプリント基板ユニットの表側表面を概略的に示す平面図である。
【図３】プリント基板ユニットの裏側表面を概略的に示す拡大平面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る冷却装置の主要部を概略的に示すプリント基板の拡大平面図である。
【図５】図２の５−５線に沿った拡大部分断面図である。
【図６】図５に対応し、冷却装置の一変形例を概略的に示す拡大部分断面図である。
【図７】図４に対応し、本発明の第２実施形態に係る冷却装置の構成を概略的に示すプリント基板の拡大平面図である。
【図８】図４に対応し、本発明の第３実施形態に係る冷却装置の構成を概略的に示すプリント基板の拡大平面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１１  電子機器としてのノートブックパーソナルコンピュータ、１８  冷却装置付きプリント基板ユニット、１９  プリント基板、２１  電子部品および電力消費回路としてのＣＰＵ（中央演算処理ユニット）パッケージ、２７  冷却装置、４１  天井壁、４２  吸気口、４３  ファンを構成する回転体、４４  ファンを構成する羽根、４５  ファンケース用壁体、４７  吸気口、６２  冷却装置、６３  導電配線パターン、６４  放熱フィン、６６  冷却装置、６７  電子部品、ＣＲ  回転中心。
【図１】
0004588672.tif 000002
【図２】
0004588672.tif 000003
【図３】
0004588672.tif 000004
【図４】
0004588672.tif 000005
【図５】
0004588672.tif 000006
【図６】
0004588672.tif 000007
【図７】
0004588672.tif 000008
【図８】
0004588672.tif 000009