(57)【要約】【課題】発熱部品から安全に熱を機器外部に放出することができる新たな仕組みを搭載した携帯端末機器を提供する。【解決手段】発熱部品である半導体装置２と外部機器を接続するためのＵＳＢコネクタ４とが熱伝導部材３を介して接続されており、熱伝導部材３は、半導体装置２およびＵＳＢコネクタ４との接続部において少なくとも絶縁性を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱部品と、外部機器を接続するためのコネクタとが熱伝導部材を介して接続され、
前記熱伝導部材は、前記発熱部品および前記コネクタとの接続部において少なくとも絶縁性を有することを特徴とする携帯端末機器。
【請求項２】
前記コネクタに外部機器が接続されたことを検知する検知手段と、
接続された外部機器に対して熱対策が必要であるかどうかを判定する判定手段と、
前記判定手段にて熱対策が必要であると判定された場合に、前記コネクタへの放熱を制御する抑制手段とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の携帯端末機器。
【請求項３】
前記発熱部品が演算装置であり、
前記抑制手段は、前記演算装置のクロックを低下させることを特徴とする請求項２に記載の携帯端末機器。
【請求項４】
前記コネクタにおけるグランド端子が他の端子よりも広い面積を有しており、
前記熱伝導部材は、前記コネクタにおけるグランド端子と接続されることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の携帯端末機器。
【請求項５】
前記コネクタは、ＵＳＢコネクタであり、ピン端子列を囲う外周金属部に前記熱伝導部材が接続されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の携帯端末機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＰＵ等の発熱部品からの熱を放熱する放熱構造を備えた携帯端末機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話やスマートフォン等の携帯端末装置においては、年々高性能化しており、ＣＰＵ等から発生する熱量が大きくなっている。携帯端末装置を安定して動作させるためには、発生した熱を効率よく外部に逃がす必要がある。
【０００３】
機器内部で発生した熱を放熱する方法として、特許文献１から４に開示された方法がある。
【０００４】
例えば、特許文献１には、半導体装置の裏面側に金属基板などの放熱基板を配置し、半導体装置から発生する熱を筐体内にこもらせることなく、効率的に筐体の外部に放熱する構成が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、ＩＣカード内に配置された集積回路から発生する熱を、カード全体で放出する構成が開示されている。
【０００６】
特許文献３には、携帯端末機器の内部に配置されている部品から発生する熱を、機器内に配設された無線通信用のアンテナを介して外部に放出する構成が開示されている。
【０００７】
さらに、特許文献４には、電子デバイスから発生する熱を、ヒートパイプを介して基板上の接地パターンに導き、基板に取り付けられた金具や筐体に放熱する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２１１１８８号公報（２００８年９月１１日公開）
【特許文献２】特開２００７−１８８４９８号公報（２００７年７月２６日公開）
【特許文献３】特開２００５−１９１８７４号公報（２００５年７月１４日公開）
【特許文献４】特開２０００−１３３７５８号公報（２０００年５月１２日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１〜特許文献４の構成は何れも、最終的な熱の伝達先が電子機器の筐体にとどまる。そのため、発熱量が今後ますます増大すると、筐体が高温になる恐れがあり、より効率よく放熱する仕組みの開発が望まれている。
【００１０】
本発明は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであり、発熱部品から安全に熱を機器外部に放出することができる新たな仕組みを搭載した携帯端末機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る携帯端末機器は、上記課題を解決するために、発熱部品と、外部機器を接続するためのコネクタとが熱伝導部材を介して接続され、前記熱伝導部材は、前記発熱部品および前記コネクタとの接続部において少なくとも絶縁性を有する特徴としている。
【００１２】
上記構成によれば、発熱部品から発生した熱は、熱伝導部材を介して、外部機器を接続するためのコネクタに伝導され、コネクタの金属部分から空気中に放熱されることとなる。なお、熱伝導部材と発熱部品との接続部および熱伝導部材とコネクタとの接続部は、いずれも絶縁されているので、携帯端末機器における電気的特性を保持できる。これにより、発熱部品から発生した熱を、コネクタの金属部分より放熱するといった新しい放熱経路を確保できる。
【００１３】
特に、コネクタには、ケーブルが接続される場合があり、その場合は、ケーブルに熱が伝導されることで、より一層効果的なコネクタからの放熱が可能となる。また、通常、コネクタは人体が直接触れ難いように実装されているため、たとえコネクタの温度が、筐体温度としては高すぎる温度にまで上昇したとしても、安全性を確保できる。
【００１４】
また、本発明に係る携帯端末機器においては、前記コネクタに外部機器が接続されたことを検知する検知手段と、接続された外部機器に対して熱対策が必要であるかどうかを判定する判定手段と、前記判定手段にて熱対策が必要であると判定された場合に、前記コネクタへの放熱を制御する抑制手段とを備えていてもよい。
【００１５】
上記構成によれば、検知手段にてコネクタに外部機器が接続されたことが検知され、判定手段にて、接続された外部機器に対して熱対策が必要であるかどうかが判定される。そして、熱対策が必要な場合は、抑制手段にてコネクタへの放熱が制御される。
【００１６】
したがって、コネクタに、熱に弱い外部機器が接続されたとしても、当該外部機器に熱の影響が及ぼされることを防ぐことができる。熱対策を必要とする機器として、例えば、ＵＳＢメモリー、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）アダプタ、ＬＡＮアダプタ等が想定される。
【００１７】
この場合、例えば、前記発熱部品が演算装置であり、前記抑制手段が前記演算装置のクロックを低下させる構成とすることもできる。
【００１８】
演算装置の場合、クロックを低下させることで発熱量を抑制できる。したがって、上記構成のように、演算装置のクロックを低下させることで、演算装置から発生する熱を抑制して、コネクタへの放熱を抑制することができる。
【００１９】
また、本発明に係る携帯端末機器においては、さらに、前記コネクタにおけるグランド端子が他の端子よりも広い面積を有している場合、前記熱伝導部材は、前記コネクタにおけるグランド端子と接続されていてもよい。
【００２０】
上記構成によれば、広い面積を有するグランド端子と熱伝導部材とが接続されることで、より効果的に放熱できる。
【００２１】
また、本発明に係る携帯端末機器において、前記コネクタは、ＵＳＢコネクタであり、ピン端子列を囲う外周金属部に前記熱伝導部材が接続されている構成とすることもできる。
【００２２】
ＵＳＢコネクタの場合、ピン端子よりも広い面積を有する外周金属部と熱伝導部材とが接続されることで、より効果的に放熱できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、発熱部品から安全に熱を機器外部に放出することができる新たな仕組みを搭載した携帯端末機器を提供できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の一形態にかかる携帯端末機器における放熱構造が適用されている要部の斜視図である。
【図２】（ａ）は、図１に示した要部を、図１の矢印Ａの方向よりみた側面図であり、（ｂ）は、（ａ）に相当する変形例の構成を示す側面図である。
【図３】本発明の実施の他の形態にかかる携帯端末機器の一例である携帯電話の斜視図である。
【図４】本発明の実施の他の形態にかかる携帯端末機器において、イヤホンジャックを用いた放熱構造の構成を説明する斜視図である。
【図５】図１の携帯端末機器における制御部の機能ブロック図である。
【図６】図１の携帯端末機器における制御部が実施する放熱抑制制御の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照しつつ、本実施の形態に係る携帯端末機器について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付している。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００２６】
本発明は、携帯電話やスマートフォン、タブレット等の携帯端末機器に搭載される発熱部品からの熱を、安全に機器外部に放出することを目的としている。該目的を達成すべく、発熱部品と外部機器を接続するためのコネクタとを熱伝導部材を介して接続して、発熱部品の熱をコネクタより放熱するといった放熱構造を有する。なお、前記熱伝導部材は、前記発熱部品および前記コネクタとの接続部において少なくとも絶縁性を有しており、当該放熱構造にて電気的特性が変化することはない。
【００２７】
〔放熱構造の概略構成〕
まず、本実施形態の携帯端末機器１９が搭載している放熱構造の構成の概略を図１および図２により説明する。図１は、本携帯端末機器１９における放熱構造が適用されている要部の斜視図である。また、図２（ａ）は、図１に示した要部を、図１の矢印Ａの方向よりみた側面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）に相当する変形例の構成を示す側面図である。
【００２８】
放熱構造１は、発熱部品である半導体装置２、熱伝導部材３、ＵＳＢコネクタ４（コネクタ）、基板５よりなる。放熱構造１は、半導体装置２から発生した熱を、熱伝導部材３を介してＵＳＢコネクタ４に伝導することで携帯端末機器１９の外部に放出する。
【００２９】
半導体装置２は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ（central processing unit）等のＩＣやＬＳＩのような集積回路であり、動作に伴い発熱する半導体装置である。また、パワートランジスタやパワーＭＯＳ等の半導体装置も発熱部品となりえる。
【００３０】
ＵＳＢコネクタ４は、ＵＳＢ機器、ＵＳＢケーブル等の外部機器が接続されるレセプタクルである。    ＵＳＢコネクタ４は、例えば、図２（ａ）に示すように、例えば４つのピン端子４ｂが、ピン端子４ｂを囲うように設けられた外周金属部４ａ内に収められている。ＵＳＢにおいては、現在のところ、ＵＳＢ１．０、ＵＳＢ１．１、ＵＳＢ２．０、ＵＳＢ３．０という規格が認められている。本願実施形態においては、携帯端末機器に搭載されるものであれば、いずれの規格の形態であってもよい。
【００３１】
これら半導体装置１とＵＳＢコネクタ４とは、プリント基板である基板５上に搭載（実装）されている。基板５上には、図示してはいないが、半導体装置１とＵＳＢコネクタ４とを電気的に接続する配線パターンが形成されている。
【００３２】
熱伝導部材３は、半導体装置２とＵＳＢコネクタ４とを熱的に接続して、半導体装置２から発生する熱を、ＵＳＢコネクタ４に伝導するものである。そのため、熱伝導部材３は、熱伝導性に優れた材料よりなる。熱伝導性に優れた材料としては、アルミや銅等のヒートシンクに用いられる材料が適している。但し、ＵＳＢコネクタ４および半導体装置２それぞれの電気的特性は保持する必要がある。そのため、熱伝導部材３は、半導体装置２およびＵＳＢコネクタ４との接続部において少なくとも絶縁性を有している。
【００３３】
本実施形態では、熱伝導部材３として、熱伝導率が高く、かつ、絶縁性の粘着層を有するアルミや胴からなる金属箔テープを用いている。絶縁性の粘着層を有することで、半導体装置２およびＵＳＢコネクタ４とを、簡単に両者の電気的特性を保持した状態で熱的に接続することができる。なお、ここでは、熱伝導部材３として上記金属箔テープを使用したが、半導体装置２およびＵＳＢコネクタ４とを確実に熱結合でき、かつ、これら両者を電気的に絶縁できるものであればよい。
【００３４】
熱伝導部材３は、半導体装置２の外装ケースと、ＵＳＢコネクタ４の外周金属部４ａに接続されている。ＵＳＢコネクタ４の場合、ピン端子４ｂよりも広い面積を有する外周金属部４ａと熱伝導部材３とを接続することで、より効果的な放熱が可能となる。
【００３５】
なお、基板５上に配置された状態で、ＵＳＢコネクタ４の外周金属部４ａと半導体装置２の外装ケースとの高さが合わない場合は、何れか低い方もしくは両方に熱伝導性に優れた材料からなるスペーサを設ければよい。図２（ｂ）に、ＵＳＢコネクタ４の上部にスペーサ６が配置され、該スペーサ６を介してＵＳＢコネクタ４に熱伝導部材３の一端が接続されている変形例の構成を示す。
【００３６】
以上のように、本実施形態の携帯端末機器１９によれば、発熱部品である半導体装置２から発生した熱は、熱伝導部材３を介してＵＳＢコネクタ４に伝導され、ＵＳＢコネクタの金属部分から空気中に放熱されることとなる。なお、熱伝導部材３と半導体装置２との接続部および熱伝導部材３とＵＳＢコネクタ４との接続部は、いずれも絶縁されているので、携帯端末機器１９における電気的特性を保持できる。これにより、半導体装置２から発生した熱を、ＵＳＢコネクタの金属部分より放熱するといった新しい放熱経路を確保できる。
【００３７】
特に、ＵＳＢコネクタ４には、ケーブルが接続される場合があり、その場合は、ケーブルに熱が伝導されることで、より一層効果的なＵＳＢコネクタ４からの放熱が可能となる。また、通常、ＵＳＢコネクタ４は人体が直接触れ難いように実装されているため、たとえＵＳＢコネクタ４の温度が、携帯端末機器１９の筐体温度としては高すぎる温度にまで上昇したとしても、安全性を確保できる。
【００３８】
なお、本実施形態の携帯端末機器１９においては、熱伝導部材３の一端が接続されるコネクタとして、ＵＳＢコネクタ４を例示したが、これに限られるものではない。
【００３９】
図３は、携帯端末機器の一例である携帯電話２０の斜視図である。図３に示すように、携帯電話２０には、外部機器を接続するたねにコネクタとして、ＵＳＢコネクタ４以外に、イヤホンジャック１１、ＨＤＭＩコネクタ２１、ＳＤカードスロット２２、充電端子２３等が設けられる。これらのコネクタに熱伝導部材３の一端を、絶縁性を確保した状態で熱的に接続することで、半導体装置２等の発熱部品の放熱に利用できる。
【００４０】
但し、本願発明は、上記に挙げられているコネクタに限定されるものではない。このように、外部の機器を接続することができるコネクタであれば何でも良い。
【００４１】
ここで、図４を参照して、コネクタとしてイヤホンジャック１１を用いる構成について説明する。図４は、コネクタとしてイヤホンジャック１１を用いたときの放熱構造１０の構成を説明する図である。
【００４２】
図４に示すように、放熱構造１０は、発熱部品である半導体装置２、熱伝導部材３、イヤホンジャック１１、基板５よりなる。放熱構造１０は、半導体装置２から発生した熱を、基板５上に配された熱伝導部材３を介してイヤホンジャック１１に伝導することで携帯端末機器の外部に放出する。
【００４３】
イヤホンジャック１１は、搭載される携帯端末機器の側面に固定されるイヤホンジャック部品外装１１ａの奥に、イヤホン電極１１ｂを有し、該イヤホン電極１１ｂの外周部のグランド部と、グランド電極（グランド端子）１１ｃ、１１ｄが接続されている。
【００４４】
イヤホン電極１１ｂは、イヤホンのプラグが挿入される部分であり、その外周部にグランド部が形成されている。グランド電極１１ｄは基板５上に配置されグランド電極１１ｃは、イヤホン電極１１ｂのグランド部とグランド電極１１ｄを電気的、熱的に接続する。
【００４５】
グランド部、グランド電極１１ｃ、１１ｄは、イヤホンジャック１１に配置されている電極のなかで、広い面積を有するものであるため、熱伝導部材３を介して半導体装置２と接続することで、効果的な放熱が可能となる。
【００４６】
また、図示してはいないが、ＨＤＭＩコネクタ２１においては、ＥＭＩ対策に考慮したグランド構造が適用され、シェル部が成形品の周りを金属で外装された構成である場合は、この金属で外装されたシェル部（グランド端子）に、熱伝導部材３の一端を接続することで、効果的な放熱が可能となる。
【００４７】
〔放熱抑制制御〕
次に、本実施形態の携帯端末機器１９における放熱抑制制御について説明する。ＵＳＢコネクタ４に、例えば、ＵＳＢメモリー等のように、ＵＳＢコネクタ４から熱が伝導されることにより、不具合を起こす可能性がある機器が接続されたときには、熱が当該機器に伝導されないようにするために対策を施すことが望ましい。
【００４８】
そこで、本実施形態の携帯端末機器１９では、上記の対策を行うための制御部５０を備えている。図５は、制御部５０の構成を説明する機能ブロック図である。また、図６は、制御部５０の動作を説明するフローチャートである。なお、制御部５０は、発熱部品である半導体装置２と内蔵されたメモリ（図示しない）にて構成されているが、これに限るものではない。
【００４９】
図５に示すように、制御部５０は、例えば制御プログラムを実行することにより、放熱を行うコネクタ、本実施形態では、ＵＳＢコネクタ４に接続された外部機器を特定し、熱対策が必要はどうかを判定し、必要である場合に放熱を抑制する。
【００５０】
制御部５０は、コネクタ接続検知部５１（検知手段）、熱対策判定部５２（判定手段）、放熱抑制部（抑制手段）５３、および記憶部５４を備えている。
【００５１】
コネクタ接続検知部５１は、ＵＳＢコネクタ４に外部機器が接続されると、外部機器が接続されたことと、外部機器の種類を検出する。例えば、ＵＳＢコネクタ４にＵＳＢメモリーが接続されたときに、ＵＳＢメモリーが接続されたことを検出する。コネクタ接続検知部５１は、ＵＳＢコネクタ４に外部機器が接続されたことと、外部器具の種類を示す検出信号を熱対策判定部５２に送信する。また、コネクタ接続検知部５１は、ＵＳＢコネクタ４より外部機器が外されると、外部機器が外されたことと示す検出信号を、放熱抑制部５３に送信する。
【００５２】
熱対策判定部５２は、コネクタ接続検知部５１から出力された検出信号に基づいて、接続された外部機器が熱対策を必要とする機器であるかを判定する。熱対策が必要な機器であるかどうかは、記憶部５４に保存されているリストと照らし合わせることによって判定される。記憶部５４には、予め熱対策が必要な機器に関するリストが保存されている。なお、当該リストは適宜更新できるようになっている。
【００５３】
熱対策が必要な機器としては、例えば、ＵＳＢメモリー、Bluetoothアダプタ、ＬＡＮアダプタ等があり、これらを特定する情報が記憶部５４に保存されている。熱対策が必要な機器に該当すると熱対策判定部５２が判定した場合は、熱対策が必要な機器であることを示す判定信号が放熱抑制部５３に送信される。また、熱対策が不要とされる機器であった場合は、熱対策が不要な機器であることを示す判定信号（判定結果）が放熱抑制部５３に送信される。
【００５４】
放熱抑制部５３は、熱対策判定部５２から送られてきた判定信号に基づいて、半導体装置２に対して、放熱を抑える処理を行う。本実施形態では、半導体装置２のクロック数を低減し、半導体装置２からの放出される熱量を落とすようになっている。また、放熱抑制部５３は、放熱を抑える処理を行っている場合に、コネクタ接続検知部５１から外部機器が外されたことを検知すると、半導体装置２に対する放熱を抑える処理を解除する。
【００５５】
記憶部５４は、制御部５０が実行する各部の制御プログラム、ＯＳプログラムアプリケーションプログラム、および、これらプログラムを実行するときに読み出す各種データを記録するものである。記憶部５４は、例えば、半導体メモリー等の記憶装置によって構成されるものであり、必要に応じてＲＯＭ（Read Only Memory）フラッシュメモリなどの不揮発性の記憶装置が備えられる。なお、上述した一次記憶部は、ＲＡＭなどの揮発性の記憶装置によって構成されているが、本実施形態では、記憶部５４が一次記憶部の機能も備えているものとして説明する場合もある。
【００５６】
図６を参照して、制御部５０において、コネクタ接続検知部５１によって検出された機器は熱対策が必要な機器であるかどうかを判定し、その対策を行うまでの動作を説明する。図６は、当該動作例における制御部５０が実施する放熱抑制制御の手順を示すフローチャートである。
【００５７】
図６に示すように、コネクタ接続検知部５１は、ＵＳＢコネクタ４に外部機器が接続されたかどうかを検出する（Ｓ１）。コネクタ接続検知部５１は、Ｓ１を外部機器が検出されるまで繰り返す。Ｓ１において、外部機器の接続が検出されると、Ｓ２に進み、コネクタ接続検知部５１は、接続された外部機器の種類を検出する（Ｓ２）。コネクタ接続検知部５１は、外部機器が接続されたことと、接続された外部機器の種類を示す検知信号を熱対策判定部５２に送信する。
【００５８】
次に、熱対策判定部５２は、コネクタ接続検知部５１から受信した検知信号に基づいて、ＵＳＢコネクタ４に接続された外部機器が熱対策を必要とする機器であるかどうかを判定する（Ｓ３）。熱対策判定部５２は、接続された外部機器が熱対策を必要とするものであるかを判定した結果を示す熱対策判定信号を放熱抑制部５３に送信する。
【００５９】
放熱抑制部５３は、熱対策判定部５２から熱対策判定信号を受信し、熱対策が必要な外部機器である場合は、半導体装置２から放熱を抑える処理を実施する（Ｓ４）。本実施形態では、半導体装置２のクロックを落とす処理を実施する。一方、放熱抑制部５３は、熱対策が不要な外部機器である場合は、Ｓ４をスキップする。
【００６０】
次に、コネクタ接続検知部５１は、ＵＳＢコネクタ４より外部機器が外されたかどうかを検出する（Ｓ５）。コネクタ接続検知部５１は、Ｓ５を外部機器が外されるまで繰り返す。Ｓ５において、外部機器の取り外しが検出されると、放熱抑制部５３に対して、外部機器が取り外しを検出したことを知らせる検知信号を送信する。
【００６１】
放熱抑制部５３は、コネクタ接続検知部５１から外部機器の取り外されたこと示す検知信号を受信すると、放熱を抑制する処理を行っているかどうかを判断し（Ｓ６）、実施している場合（ＹＥＳの場合）は、放熱を抑える処理を解除し（Ｓ７）、そのあと、Ｓ１に戻る。一方、Ｓ６において、実施していない場合（ＮＯの場合）は、Ｓ７をスキップしてＳ１に戻る。
【００６２】
なお、図６のフローチャートでは、当該フローを抜けるステップを記載していないが、携帯端末機器１９の電源がＯＦＦされ、これを検出すると抜けることとなる。
【００６３】
このように放熱抑制制御処理を行うことで、熱に弱い熱対策が必要な外部機器がＵＳＢコネクタ４に接続された場合であっても、当該機器に熱が伝導し、故障してしまうことがないように処置を施すことができる。なお、ＵＳＢコネクタ４以外のコネクタを放熱に利用する構成においては、そのコネクタに接続される外部機器が熱対策が必要であるかどうかを判定する対象となることはいうまでもない。
【００６４】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、携帯電話やスマートフォン等の携帯端末機器に適用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１、１０  放熱構造
２  半導体装置（発熱部品）
３  熱伝導部材
４  ＵＳＢコネクタ（コネクタ）
５  基板
６  スペーサ
１１  イヤホンジャック（コネクタ）
１１ｂ  イヤホン電極
１１ｃ、１１ｄ  グランド電極
１９  携帯端末機器
２０  携帯電話
２１  ＨＤＭＩコネクタ（コネクタ）
２２  ＳＤカードスロット（コネクタ）
２３  充電端子（コネクタ）
５０  制御部
５１  コネクタ接続検知部（検知手段）
５２  熱対策判定部（判定手段）
５３  放熱抑制部（抑制手段）
５４  記憶部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2013214605.tif 000005
【図４】
2013214605.tif 000006
【図５】
2013214605.tif 000007
【図６】
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