(57)【要約】      （修正有）【課題】発熱部品の周辺と、発熱部品を除いた部品の周辺との間で熱を遮断する電子機器構造を提供する。【解決手段】同じ回路基板２上に配置された発熱部品３，４以外の部品５が、発熱部品３，４の熱に晒されないように、発熱部品３，４からの熱を局所的に封じ込めるために、発熱部品３，４の周辺と、発熱部品を除いた部品５の周辺との間で、断熱材１を配置して熱を遮断する構造を有する。また、電子部品３，４は電磁波を放射する部品で、断熱材１は電磁遮蔽材で構成される。【選択図】図１
2007049015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一部が発熱部品である複数の部品を含む電子機器であって、
前記発熱部品の周辺と、前記発熱部品を除いた部品の周辺との間で熱を遮断する構造を有することを特徴とする電子機器構造。
【請求項２】
前記熱を遮断する構造が、断熱材である請求項１の電子機器構造。
【請求項３】
前記発熱部品と、前記発熱部品の周辺とに、前記断熱材を配置した請求項２の電子機器構造。
【請求項４】
前記発熱部品を除いた部品と、前記発熱部品を除いた部品の周辺とに、前記断熱材を配置した請求項２の電子機器構造。
【請求項５】
前記周辺が回路基板の一部を含む請求項３および４の電子機器構造。
【請求項６】
前記熱を遮断する構造が、前記発熱部品の周辺と、前記発熱部品を除いた部品の周辺と、の間の回路基板における構造である請求項１の電子機器構造。
【請求項７】
前記回路基板における構造が、
前記発熱部品と、
前記発熱部品を除く部品と、を異なる回路基板に配置した構造である請求項６の電子機器構造。
【請求項８】
前記発熱部品と、前記発熱部品を配置した前記回路基板と、の少なくとも１つを断熱材で覆うことを特徴とした請求項７の電子機器構造。
【請求項９】
前記発熱部品を除く部品と、前記発熱部品を除く部品を配置した前記回路基板と、の少なくとも１つを断熱材で覆うことを特徴とした請求項７の電子機器構造。
【請求項１０】
前記回路基板における構造が、
前記回路基板の電源層あるいはグランド層の配線パターン幅の少なくとも１つの幅が狭くされた構造である請求項６の電子機器構造。
【請求項１１】
前記回路基板における構造が、前記回路基板に穿孔された構造である請求項６の電子機器構造。
【請求項１２】
前記回路基板における構造が、前記発熱部品が配置された箇所と、前記箇所を除く箇所との間の前記回路基板の一部が取り除かれた構造である請求項６の電子機器構造。
【請求項１３】
前記回路基板における構造が、前記発熱部品が配置された箇所と、前記箇所を除く箇所との間の前記回路基板の回路基板層の一部が取り除かれた構造である請求項６の電子機器構造。
【請求項１４】
前記発熱部品と、前記発熱部品の周辺と、の少なくとも１つを断熱材で覆うことを特徴とした請求項１０乃至１３の電子機器構造。
【請求項１５】
前記発熱部品を除く部品と、前記発熱部品を除く部品の周辺と、の少なくとも１つを断熱材で覆うことを特徴とした請求項１０乃至１４の電子機器構造。
【請求項１６】
前記発熱部品が電磁波を放射する部品であり、前記断熱材が電磁波遮蔽材である請求項１乃至１５の電子機器構造。
【請求項１７】
請求項１乃至１６の少なくとも１つ以上の構造を有す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、電子機器の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器においては、Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ(ＣＰＵ)やメモリなどのＬａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ（ＬＳＩ）、パワーアンプ（ＰＡ）やＦｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｔｏｒ（ＦＥＴ）などのパワーデバイス等の発熱部品が用いられる。これらの部品の発熱により発生する問題、例えばノートパソコンにおいて人体との接触部分の高温化により使用者が不快感を感じる問題に対処する方法として、後述の特許文献１や２などの方法が提案されている。
【０００３】
特許文献１では、パソコン内部の基板発熱部とパソコン表面との間に薄型の高性能な真空断熱材を、限られた大きさで、断熱効率が良くなるように密着させて装着し、パソコン表面全体の温度上昇を抑え、利用者に不快感を与えない方法が提案されている。
【０００４】
また特許文献２では、プリント基板とキーボード、Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ（ＨＤＤ）、グランド用アルミ板、および本体部のケースとの間は、断熱材で囲まれた構造とし、さらに熱源に接続したヒートパイプにより熱を放熱場所まで導き放熱させる方法が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２９８７８号公報
【特許文献２】特開平１１−２０２９７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献に示されたような従来の方法では、利用者に不快感を与えないことを目的とし、電子機器の人体接触部分となる筐体に熱が伝わらないよう熱源と筐体の間に断熱材を配置するか、ＣＰＵ等の発熱部品が配置された回路基板全体を囲むように断熱材を配置していた。
【０００７】
このため、同じ回路基板上に配置された発熱部品以外の部品は、発熱部品とともに断熱材で囲われ、発熱部品の熱に晒されるといった問題があった。
【０００８】
そこで本発明は、かかる問題に鑑み、回路基板上の発熱部品からの熱を局所的に封じ込め、回路基板上の他の部品への熱伝導を低減する電子機器構造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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の電子機器構造は、発熱部品の周辺と、発熱部品を除いた部品の周辺との間で熱を遮断する構造を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項１に係る電子機器構造は、一部が発熱部品である複数の部品を含む電子機器であって、前記発熱部品の周辺と、前記発熱部品を除いた部品の周辺との間で熱を遮断する構造を有することを特徴とする。
【００１１】
さらに本発明の請求項２に係る電子機器構造は、請求項１において、前記熱を遮断する構造が、断熱材であることを特徴とする。
【００１２】
さらに本発明の請求項３に係る電子機器構造は、請求項２において、前記発熱部品と、前記発熱部品の周辺とに、前記断熱材を配置したことを特徴とする。
【００１３】
さらに本発明の請求項４に係る電子機器構造は、請求項２において、前記発熱部品を除いた部品と、前記発熱部品を除いた部品の周辺とに、前記断熱材を配置したことを特徴とする。
【００１４】
さらに本発明の請求項５に係る電子機器構造は、請求項３乃至４において、前記周辺が回路基板の一部を含むことを特徴とする。
【００１５】
さらに本発明の請求項６に係る電子機器構造は、請求項１において、前記熱を遮断する構造が、前記発熱部品の周辺と、前記発熱部品を除いた部品の周辺と、の間の回路基板における構造であることを特徴とする。
【００１６】
さらに本発明の請求項７に係る電子機器構造は、請求項６において、前記回路基板における構造が、前記発熱部品と、前記発熱部品を除く部品と、を異なる回路基板に配置した構造であることを特徴とする。
【００１７】
さらに本発明の請求項８に係る電子機器構造は、請求項７において、前記発熱部品と、前記発熱部品を配置した前記回路基板と、の少なくとも１つを断熱材で覆うことを特徴とする。
【００１８】
さらに本発明の請求項９に係る電子機器構造は、請求項７において、前記発熱部品を除く部品と、前記発熱部品を除く部品を配置した前記回路基板と、の少なくとも１つを断熱材で覆うことを特徴とする。
【００１９】
さらに本発明の請求項１０に係る電子機器構造は、請求項６において、前記回路基板における構造が、前記回路基板の電源層あるいはグランド層の配線パターン幅の少なくとも１つの幅が狭くされた構造であることを特徴とする。
【００２０】
さらに本発明の請求項１１に係る電子機器構造は、請求項６において、前記回路基板における構造が、前記回路基板に穿孔された構造であることを特徴とする。
【００２１】
さらに本発明の請求項１２に係る電子機器構造は、請求項６において、前記回路基板における構造が、前記発熱部品が配置された箇所と、前記箇所を除く箇所との間の前記回路基板の一部が取り除かれた構造であることを特徴とする。
【００２２】
さらに本発明の請求項１３に係る電子機器構造は、請求項６において、前記回路基板における構造が、前記発熱部品が配置された箇所と、前記箇所を除く箇所との間の前記回路基板の回路基板層の一部が取り除かれた構造であることを特徴とする。
【００２３】
さらに本発明の請求項１４に係る電子機器構造は、請求項１０乃至１３において、前記発熱部品と、前記発熱部品の周辺と、の少なくとも１つを断熱材で覆うことを特徴とする。
【００２４】
さらに本発明の請求項１５に係る電子機器構造は、前記発熱部品を除く部品と、前記発熱部品を除く部品の周辺と、の少なくとも１つを断熱材で覆うことを特徴とする。
【００２５】
さらに本発明の請求項１６に係る電子機器構造は、請求項１乃至１５において、前記発熱部品が電磁波を放射する部品であり、前記断熱材が電磁波遮蔽材であることを特徴とする。
【００２６】
さらに本発明の請求項１７に係る電子機器は、請求項１乃至１６の少なくとも１つ以上の構造を有することを特徴とする。
【００２７】
また本発明は、デスクトップパソコンや計測機器、あるいは、Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｔａｎｃｅ（ＰＤＡ）、ノートパソコンなどの携帯型電子機器、さらには携帯電話機などを含めた電子機器一般に適用可能である。
【発明の効果】
【００２８】
以上、説明したように、本発明の電子機器構造と電子機器は、発熱部品の周辺と、発熱部品を除いた部品の周辺との間で熱を遮断する構造を有することを特徴とする。
これによって、電子機器内の発熱箇所からの熱が、発熱箇所以外へ伝わり、問題が発生することを抑止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００３０】
図１は、本発明の第１実施例を示す電子機器構造を表した図である。図１において２は、通常は、図示されていない筐体内部に収められるプリント基板等の回路基板である。３、４、５は、回路基板２に実装されたＩＣやＬＳＩ、さらにはＰＡやＦＥＴ等の電子部品である。１は、断熱材を示す。ここで、断熱材１に付された矢印記号について説明する。本実施例において断熱材１は、回路基板２や部品３および４により近接するように配置される。しかし、図１においては、説明のために、上方に離されて図示されている。断熱材１に付された矢印記号は、以上のように断熱材１が説明のために、本来の位置とは異なる位置に図示されていることを示す。
【００３１】
また、図１および以降の実施例の図において、平板上の断熱材１が図に示されているが、断熱材１は、他の形状でも良い。例えば、部品３や４を上方から覆って被せるように箱状や額状の形状をしていても良い。さらに、断熱性を有する１種類の材質である必要も無い。例えば、内部に真空構造を有するものや液体が注入されたもの等、その構造によって断熱性を実現するものでも良い。また複数の部材の組み合わせや、その組み合わせ構造によって断熱性を実現するものであっても良い。例えば、断熱性を有するが、固体化してもそれ自体では十分な機械的な強度を持たない材料を、構造部材に塗布して断熱性を実現するものであっても良い。つまり本発明は、断熱部品や断熱部材であっても効果を奏する。以下では、断熱材を用いた場合として説明する。断熱材としては、ケイ酸カルシウムやセラミックファイバーなどの材質がある。
【００３２】
ここで、部品３、４が動作状態によって発熱する部品であるとする。本実施例では、図１に示されるように、回路基板２における部品３、４が配置された近辺のみを断熱材１で覆う。これにより、部品３や４から発せられる熱が断熱材１によって遮断ないしは低減される。断熱材１が無ければ、部品３や４の熱は、様々な経路で伝導して拡散してしまう。例えば図示されていない筐体内の気体の対流や筐体などにより熱が伝導される。筐体によって熱が伝導される過程においては、筐体自身の温度が上がるため、例えば携帯端末など、利用者の人体が筐体に触れる箇所が高温となると、利用者に不快感をもたらす。また部品５に示される、回路基板上の他の部品に熱が伝わった場合にも、さまざまな問題が発生する。例えば、動作特性が周囲の温度変化に敏感である部品においては、周囲温度の上昇により動作が不安定になる、所定の特性を得られなくなる、等の問題が発生する。さらに高温の状況下での使用は部品を劣化させ、長期的には部品の寿命を短くする。
【００３３】
筐体の内側に、回路基板全体に対応する形で断熱材を貼付する、あるいは回路基板全体を断熱材で覆う従来の方式においては、回路基板上の部品すべてが発熱部品とともに断熱材で覆われることとなる。このような場合には、発熱部品の熱に、回路基板上の-他の部品がさらされるため、前述のような問題が発生する。
【００３４】
ここで、発熱部品を単に断熱材で覆うだけであると、熱が断熱材によって籠ってしまい、発散されないという問題が発生する。この問題に対しては、熱伝導材により熱を別の場所へ導き放熱しても良いし、発熱部をすべて断熱材で覆わずに、一部を開放することで、意図した方向に熱を逃がしても良い。例えば、本実施例１のように、回路基板の下方を敢えて開放し、図示されていない筐体の構造とあわせて、熱を逃がす設計としても良い。
【００３５】
また、特に携帯型の電子機器においては、熱の放射を考慮する必要のない場合もある。携帯型の電子機器においては、バッテリによる動作時間を延ばすための省電力化が行われるためである。省電力化によって、電力消費量が増える部品が発熱するような動作時間は、可能な限り短くされる。そのため発熱部品が発熱するのは電子機器の動作中の、限られた時間となる。部品の発熱が、限られた短い時間や、間欠的なものであれば、熱を積極的に逃がすことを考慮する必要が無くなる。発熱部品の熱は、断熱材により熱伝導が遅延され平均化される。それにより、短時間の発熱時間を凌ぐことが可能となる。そのため前述の問題は解消ないし低減される。
【００３６】
図２および図３に断熱材を用いた場合の、熱伝導の遅延の一例を示す。電子機器における、発熱部品と筐体１３を想定し、発熱部品と筐体１３の間に断熱材を配置した場合と、配置しない場合のシミュレーション結果である。図２が断熱材を配置しない場合、図３が断熱材を配置した場合である。断熱材は、熱伝導率0.03W/mK以下、厚さ1mm以上、密度3000kg/ｍ3の断熱材を想定している。断熱材の配置により、温度の時間的な変化が穏やかになっている。ここで図２、図３が筐体表面温度を想定して計算されているので、利用者の不快感の問題を想定して補足する。体温の３６℃を超えると、人体より熱い状態となり、使用者は不快を感じるものと仮定する。筐体表面温度が３６℃となる時間を比較すると、図２では約３７５秒であるが、図３では約７５０秒を要している。つまり、筐体表面温度が３６℃となるのに要する時間では、断熱材の配置により約２倍まで、熱伝導が遅延されたことになる。
【００３７】
なお、前記の断熱材による熱伝導の遅延による平均化の効果は、以下の実施例で断熱材を用いるすべての場合に当てはまる。
【実施例２】
【００３８】
第２の実施例を、図４を用いて説明する。なお、本実施例以降の以下の説明では、第１の実施例と同様の内容となる箇所の冗長な説明を省き、第１の実施例と異なる箇所に焦点を絞って説明する。
【００３９】
第２の実施例では、断熱材１を回路基板２の上下に配し、部品３および４の周辺の、回路基板２の一部を上下から覆っている。
【００４０】
部品３および４が発熱部品であった場合、発熱部品が配置された回路基板２上の発熱箇所が、上下から断熱材で覆われる。そのため、図示されていない筐体が、回路基板２の下方にも配置されており、回路基板下側の筐体からの熱の伝導や、筐体そのものへの熱の伝導をも防ぐことが可能となる。
【実施例３】
【００４１】
第３の実施例を、図５を用いて説明する。
【００４２】
第３の実施例では、断熱材１を回路基板２の上下に配し、部品５の周辺の、回路基板２の一部を上下から覆っている。
【００４３】
第３の実施例では、発熱部品３あるいは４からの熱が、図示されていない筐体等を経由して、同じ回路基板上の部品５に伝わることを防ぐ。これにより、発熱部品３や４の熱は、断熱することなく放熱するが、放熱された熱が部品５へと伝導し、問題を発生することを防ぐことが可能となる。
【００４４】
ここで、部品５への熱の伝導が、主として回路基板２の上方を経由しているのであれば、回路基板２の下方の断熱材１は配置しなくても良い。上方から熱伝導する場合とは、例えば発熱部品が回路基板上側に実装された場合などである。放熱フィンを上部に有するＬＳＩなどは、部品自体が、実装された回路基板側（下方）ではなく、上方に熱を発散する構造となっている。そのため、熱が上方から伝わる傾向は特に顕著になる。
【実施例４】
【００４５】
第４の実施例を、図６を用いて説明する。
【００４６】
第４の実施例では、発熱部品３および４と、部品５とを、別の回路基板である２と６に分けた構成となっている。回路基板２と６は、ケーブル７で相互に接続されている。ケーブル７は、例えばFlexible Print Cable（ＦＰＳ）やフラットケーブルなどである。本実施例では、発熱部品を、回路基板ごと切り離して断熱材で覆うため、発熱部品が同一の回路基板に実装された場合よりも熱の伝導、拡散をより一層防ぐことができる。発熱部が物理的に切り離され、断熱材でより完全に覆えるためと、ケーブルを用いることで回路基板による熱伝導が防がれるからである。しかしながら、本実施例では上下あるいは全方位の断熱材が必ずしも必要なわけではない。実施例３と同様に、熱伝導の要因や経路に応じて適宜必要な箇所に断熱材を配すれば良い。
【００４７】
本実施例を用いた携帯型電子機器の例を図７に示す。図７では発熱部品を含む回路基板は完全に断熱材に覆われて筐体に収められていることが示されている。
【実施例５】
【００４８】
第５の実施例を、図８を用いて説明する。
【００４９】
第５の実施例では、実施例４と同様に発熱部品３および４と、部品５とを、別の回路基板である２と６に分けた構成となっている。 実施例４との違いは、本実施例では、発熱部品とその周囲を断熱材ではなく、発熱部品の熱の伝導を防ぎたい部品５とその周囲を断熱材で覆う点にある。部品５は、発熱部品３や４と、回路基板を切り離され、なおかつ、断熱材で覆われる。そのため、回路基板により伝導される熱も、また図示されていない筐体を経由して伝導される熱も、より一層防ぐことができる。
【００５０】
しかしながら、本実施例では上下あるいは全方位の断熱材が必ずしも必要なわけではない。実施例３と同様に、熱伝導の要因や経路に応じて適宜必要な箇所に断熱材を配すれば良い。
【実施例６】
【００５１】
第６の実施例を、図９を用いて説明する。
【００５２】
図９の８は、回路基板２の、特に電源やグランドの配線パターンのイメージを示す。図９には、回路基板２と配線パターン８の２つが図に示されているが、配線パターン８は回路基板２の内部構造を示すものであり、配線パターン８が回路基板２とは別に物理的に存在するわけでない。図９の９に示される破線の枠は、発熱部品３、４が配置される箇所と、部品５の箇所との、回路基板上の境界箇所を示す。
【００５３】
第６の実施例では、回路基板２上の、境界９の箇所の、電源あるいはグランドの配線パターンが、図に示す１０や１１のように絞られている。プリント基板等のおいては、配線パターンに銅などが用いられるため、熱伝導率が高い。また特に電源やグランドのパターンはノイズ対策や回路の安定化のために広い面積で配線するよう、パターン設計されることが多い。本実施例では、特に広い面積で設計された電源やグランドのパターンを敢えて狭くすることで、熱の伝導を抑えることが可能となっている。本実施例には、実施例７や８のように複数の回路基板と、それらの回路基板を接続するケーブルやコネクタなどの付加的な部品を用いないため、部品原価や組み立て工数が少ないという利点がある。
【００５４】
なお、本実施例では断熱材が示されていないが、本実施例は、断熱材を用いる実施例も含めて、他の実施例と組み合わせて、より効果を高めることが可能である。
【実施例７】
【００５５】
第７の実施例を、図１０を用いて説明する。
【００５６】
図１０の１２は、回路基板に空けられた穴を示す。この穴によって、回路基板２の、発熱部品２、３が配置された箇所と、部品５が配置された箇所の接触面を減らし、基板材自体の熱伝導量を減らすことが可能となる。さらには、実施例６と同様に複数の回路基板や、回路基板を接続するケーブルやコネクタなどの付加的な部品を用いないため、部品原価や組み立て工数が少ないという利点がある。
【００５７】
穴１２は、必ずしも貫通する必要はないが、貫通する方が望ましい。熱伝導する接触面がより一層少なくなるからである。
【００５８】
なお、回路基板２の配線パターンは、穴１２を設けることに合わせて設計されることは言うまでもない。
【００５９】
また、本実施例は、他の実施例と適宜組み合わせて、より効果を高めることが可能である。
【実施例８】
【００６０】
第８の実施例を、図１１を用いて説明する。
【００６１】
図１１は、回路基板２の、発熱部品３や４が配置された箇所と、部品５が配置された箇所の、回路基板２上の接続箇所の一部が取り除かれていることを示す。基板の一部を取り除くことにより、実施例７と同様に、熱伝導する接続面が減り、発熱部から伝導する熱を減らすことが可能となる。
【００６２】
変形回路基板となるが、実施例６と同様に複数の回路基板や、回路基板を接続するケーブルやコネクタなどの付加的な部品を用いないため、部品原価や組み立て工数が少ないという利点がある。
【実施例９】
【００６３】
第９の実施例を、図１２を用いて説明する。
【００６４】
図１２は、回路基板２の、発熱部品３や４が配置された箇所と、部品５が配置された箇所の、回路基板２上の接続箇所の一部の基板層が取り除かれていることを示す。基板層の一部を取り除くことにより、実施例７と同様に、熱伝導する接続面が減り、発熱部から伝導する熱を減らすことが可能となる。
【００６５】
特殊な基板となるが、実施例６と同様に複数の回路基板や、回路基板を接続するケーブルやコネクタなどの付加的な部品を用いないため、部品原価や組み立て工数が少ないという利点がある。
【００６６】
また、本実施例は、他の実施例と適宜組み合わせて、より効果を高めることが可能である。
【００６７】
以上、説明したように、本発明の電子機器構造と電子機器は、発熱部品の周辺と、発熱部品を除いた部品の周辺との間で熱を遮断する構造を有することを特徴とする。これによって、電子機器内の発熱箇所からの熱が、発熱箇所以外へ伝わり、問題が発生することを抑止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施例１の形態における構成図
【図２】発熱体および筐体の表面温度変化の実験結果を示す図（断熱材無し）
【図３】発熱体および筐体の表面温度変化の実験結果を示す図（断熱材有り）
【図４】本発明の実施例２の形態における構成図
【図５】本発明の実施例３の形態における構成図
【図６】本発明の実施例４の形態における構成図
【図７】本発明の実施例４の形態に対応した携帯型電子機器の構成図
【図８】本発明の実施例５の形態における構成図
【図９】本発明の実施例６の形態における構成図
【図１０】本発明の実施例７の形態における構成図
【図１１】本発明の実施例８の形態における構成図
【図１２】本発明の実施例９の形態における構成図
【符号の説明】
【００６９】
１    断熱材
２    回路基板
３    部品
４    部品
５    部品
６    回路基板
７    ケーブル
８    配線パターン
９    境界
１０    パターン幅
１１    パターン幅
１２    穴
１３    筐体
【図１】
2007049015.tif 000003
【図２】
2007049015.tif 000004
【図３】
2007049015.tif 000005
【図４】
2007049015.tif 000006
【図５】
2007049015.tif 000007
【図６】
2007049015.tif 000008
【図７】
2007049015.tif 000009
【図８】
2007049015.tif 000010
【図９】
2007049015.tif 000011
【図１０】
2007049015.tif 000012
【図１１】
2007049015.tif 000013
【図１２】
2007049015.tif 000014