(57)【要約】【課題】基板と板金フレームとが確実に接続されて基板上の集積回路に対する高いシールド性と放熱性が実現され、かつ装置の薄型化が可能で、構成部品数が少ない電子機器の放熱装置を提供する。【解決手段】電子機器の放熱装置は、集積回路１１０が設けられた基板１０８を固定する第１の筐体と、基板１０８の集積回路１１０が設けられた面と対向して配置された板金フレーム１０１を固定する第２の筐体と、が互いに対向して結合されることによって形成される電子機器における、放熱装置であって、板金フレーム１０１と、板金フレームの基板側の面に固定され集積回路１１０の周りを取り囲むように配置されたシールド板金１０２と、基板上に設けられ熱伝導性及びシールド性を備えた接続部材１２０と、を有し、接続部材１２０がシールド板金１０２と嵌合して、または接続部材が変形してシールド板金と接続されることにより、第１の筐体と第２の筐体とが結合する。【選択図】図１
2013171932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路が設けられた基板を固定する第１の筐体と、前記基板の前記集積回路が設けられた面と対向して配置された板金フレームを固定する第２の筐体と、が互いに対向して結合されることによって形成される電子機器における、放熱装置であって、
前記板金フレームと、
前記板金フレームの前記基板側の面に固定され前記集積回路の周りを取り囲むように配置されたシールド板金と、
前記基板上に設けられ熱伝導性及びシールド性を備えた接続部材と、を有し、
前記接続部材が前記シールド板金と嵌合して、または前記接続部材が変形して前記シールド板金と接続されることにより、前記第１の筐体と前記第２の筐体とが結合する、電子機器の放熱装置。
【請求項２】
前記接続部材は前記シールド板金の内周または外周において前記集積回路の周りを取り囲むように前記基板上に固定されたシールドフレームであり、前記シールドフレームと前記シールド板金の一方の他方側の側面には前記側面に直交する向きに弾性変形する突起が形成され、前記突起により前記シールドフレームと前記シールド板金とは嵌合する、請求項１に記載の電子機器の放熱装置。
【請求項３】
前記接続部材は前記シールド板金の内周または外周において前記集積回路の周りを取り囲むように前記基板上に固定されたシールドフレームであり、前記シールドフレームと前記シールド板金の一方は側面に突起を有し、他方は前記突起と嵌合する孔を有する、請求項１に記載の電子機器の放熱装置。
【請求項４】
前記接続部材は前記基板上に固定された金具であり、前記金具は前記シールド板金の先端部が挿入される穴部を有し、前記穴部は前記金具と前記シールド板金が嵌合するように、前記シールド板金の先端部を受け入れる入口から奥に向けて幅が減少している、請求項１に記載の電子機器の放熱装置。
【請求項５】
前記接続部材は前記基板上に固定されたゴムであり、前記ゴムは前記シールド板金の先端部に当接しながら変形可能である、請求項１に記載の電子機器の放熱装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の電子機器の放熱装置と、
前記基板と、
前記集積回路と、
前記板金フレームを備えたフロント筐体と、
前記基板を備えたリア筐体と、を有し、
前記接続部材が前記シールド板金と嵌合し、または前記接続部材が変形して前記シールド板金と接続されることにより、前記フロント筐体と前記リア筐体とが結合している、電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器の放熱装置に関し、特に、シールド効果を保ちながら効率的な放熱を可能とする電子機器の放熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
小型化が進む携帯端末等においては、小さな基板上に集積回路が高密度実装され、各集積回路の発熱による端末内の温度上昇が大きくなっている。このため、回路動作への影響が生じ、端末の設計・製造において熱対策が必須となっている。すなわち、基板の小型化により発熱箇所が集中する傾向にあり、端末全体に熱を拡散する設計が必要となってきている。
【０００３】
一方、このような端末の設計においては、端末内における各集積回路の電磁波ノイズの影響を避けるために、金属薄板で構成されるシールドにより各集積回路全体を覆う実装が避けられない状況となっている。
【０００４】
特許文献１には、シールドフレーム、シールド蓋、及び略コの字状グラファイトシートを有する電子機器の放熱装置が開示されている。シールドフレームは発熱体を電磁的に遮蔽するために発熱体の側面を覆っている。シールド蓋はシールドフレームに対する蓋であってスリットが設けられている。シールドフレームとシールド蓋の組み合わせにより、シールド部品としての機能を維持している。略コの字状グラファイトシートは、中軸部をシールド蓋のスリットに貫通させることにより、グラファイトシートの底面はシールド内部に実装される集積回路の表面に、グラファイトシートの天面は放熱面に直接接触させることができる。そのため、集積回路の表面と放熱面とをグラファイトシートにより接続することが可能となり、グラファイトシートの熱伝導性を利用して、集積回路の表面の熱を空間的な拡がりの下に高効率で拡散することができる。
【０００５】
関連する電子機器の放熱装置を図９に示す。第１のシールドフレーム３１２は発熱体である第１の集積回路１１０を電磁的に遮蔽するために発熱体の側面を覆っている。第２のシールドフレーム３１３は発熱体である第２の集積回路１１１を電磁的に遮蔽するために発熱体の側面および上面を覆っている。シールド蓋９１３は第１のシールドフレーム３１２に対する蓋である。シールド蓋９１３及び第２のシールドフレーム３１３の上部には熱伝導シート９１４が接している。熱伝導シート９１４の上部には放熱部である板金フレーム１０１が接している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２５８１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
マザー基板に実装された電源回路等の発熱体は、回路動作時に基板のグランドを通じて、基板全体を暖める傾向にある。基板を広いグランド面に接続させることで装置の筐体表面の温度を緩和させることが熱拡散の有効な手段である。しかし、この接続のために熱伝導シート等の部品が増えると、装置の薄型化にとっては不利な状況となるばかりでなく、部品を追加することでのコストアップや組み立て工数増加などの問題も出てくる。特許文献１に開示されている放熱装置や、図９に示されている関連する電子機器の放熱装置では、それぞれグラファイトシートや熱伝導シートが装置中に含まれているため、装置の厚みが増してしまっているとともに部品数が増加しているという問題がある。
【０００８】
これらの問題を解決する最も単純な構成として考えられるのは、例えば図９の放熱装置から熱伝導シート９１４を取り除き、発熱源であるマザー基板１０８にシールドフレーム３１２を介して接続されているシールド蓋９１３と放熱面である板金フレーム１０１とを直接接触させる構成である。しかし、マザー基板１０８が反っている場合などが考えられ、その場合、シールド蓋９１３と板金フレーム１０１とは完全に平行ではなくなり、両者は面接触することができず不完全な接続となる。
【０００９】
本発明では、基板と板金フレームとが確実に接続されて基板上の集積回路に対する高いシールド性と放熱性が実現され、かつ装置の薄型化が可能で、構成部品数が少ない電子機器の放熱装置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】
【００１０】
本発明の電子機器の放熱装置は、集積回路が設けられた基板を固定する第１の筐体と、前記基板の前記集積回路が設けられた面と対向して配置された板金フレームを固定する第２の筐体と、が互いに対向して結合されることによって形成される電子機器における、放熱装置であって、前記板金フレームと、前記板金フレームの前記基板側の面に固定され前記集積回路の周りを取り囲むように配置されたシールド板金と、前記基板上に設けられ熱伝導性及びシールド性を備えた接続部材と、を有し、前記接続部材が前記シールド板金と嵌合して、または前記接続部材が変形して前記シールド板金と接続されることにより、前記第１の筐体と前記第２の筐体とが結合する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、基板と板金フレームとが確実に接続されて基板上の集積回路に対する高いシールド性と放熱性が実現され、かつ装置の薄型化が可能で、構成部品数が少ない電子機器の放熱装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電子機器の放熱装置の断面図である。
【図２】電子機器の一例である携帯電話機の表面及び裏面を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る電子機器の放熱装置の断面図である。
【図４】図３のマザー基板を上から見た図である。
【図５】図３のフロント筐体について説明した図である。
【図６】放熱ルートのフローチャートである。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る電子機器の放熱装置の断面図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に係る電子機器の放熱装置の断面図である。
【図９】本発明に関連する電子機器の放熱装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照してより詳しく説明する。
【００１４】
図１は本発明の第１の実施形態に係る電子機器の放熱装置の断面図である。フロント筐体１００には板金フレーム１０１が固定されている。リア筐体１０９にはマザー基板１０８が固定されている。桶状に成形された板金フレーム１０１にて液晶ディスプレイ１０６、及びバックライトユニット１０７を固定し、上から強化ガラスやアクリル等で作られたスクリーン１０５、及びタッチパネルセンサーガラス１０４を貼り付ける構成とする。板金フレーム１０１にはシールド板金１０２が溶接されている。シールド板金１０２はマザー基板上の集積回路１１０、１１１の周りを取り囲むように配置される。マザー基板１０８上には接続部材１２０が設けられている。接続部材１２０がシールド板金１０２と嵌合して、または接続部材１２０が変形してシールド板金１０２と接続されることにより、前フロント筐体１００とリア筐体１０９とが結合する。
【００１５】
接続部材１２０は熱伝導性及びシールド性を備えている。板金フレーム１０１、シールド板金１０２、及び接続部材１２０でマザー基板１０８上の集積回路１１０、１１１を包囲することにより、集積回路１１０、１１１のノイズを遮蔽することが可能となっている。一方、接続部材１２０でマザー基板１０８とシールド板金１０２を接続することにより、集積回路１１０、１１１からマザー基板１０８へ流れ込んだ熱が接続部材１２０、及びシールド板金１０２を介して板金フレーム１０１へ放熱されることが可能となっている。
【００１６】
また、例えば図９に示されている関連する電子機器の放熱装置と比べて、熱伝導シート９１４やシールド蓋９１３といった部品が不要となっており、図９に示された厚みＹだけ装置を薄くすることができるとともに構成部品数が少なくなっている。
【００１７】
図２は電子機器の一例である携帯電話機の表面（図２（ａ））及び裏面（図２（ｂ））を示す図である。図１は図２のＸ−Ｘ断面にあたる。携帯電話機２００はタッチパネル２０１、液晶ディスプレイ１０６、レシーバ２０３、マイク２０４、及びキーボタン２０５を備えている。携帯電話機２００の内部にはマザー基板１０８及び電池パック２０７が実装されている。
【００１８】
図３は本発明の第２の実施形態に係る電子機器の放熱装置の断面図である。図１の接続部材１２０として、第１及び第２のシールドフレーム３１２、３１３が用いられている。第１及び第２のシールドフレーム３１２、３１３は、マザー基板１０８のグランドに半田付けされている。
【００１９】
図４は図３のマザー基板１０８を上から見た図である。基板上には第１の集積回路１１０と第２の集積回路１１１が実装されている。携帯電話機の場合、集積回路としては電源回路、高周波送信部回路、及び充電回路が設けられる。第１の集積回路１１０及び第２の集積回路１１１は熱源であるとともにノイズ源でもあるため、それぞれ第１のシールドフレーム３１２及び第２のシールドフレーム３１３で周囲を囲まれた構成をとる。第１の集積回路１１０の樹脂封止などの理由のため、第１のシールドフレーム３１２は天面穴が開いており、上から穴を覆うことでシールドできるような構成となっている。一方、第２のシールドフレーム３１３のように天面穴が開いていない構成になっているものもある。第１及び第２のシールドフレーム３１２、３１３の四方を囲む点線の位置に第１及び第２のシールド板金４０３、４０４が配置されている。シールド板金が内側でシールドフレームが外側でも構わない。この他、液晶ディスプレイやタッチパネル等のデバイスへの接続用コネクタ４０８や電池端子４０９が実装されている。
【００２０】
図５は図３のフロント筐体１００について説明した図である。ポリカーボネートなどで形成されるモールド５００と板金フレーム１０１をインサート成型したものがフロント筐体１００であり（図５（ａ））、それに第１及び第２のシールド板金４０３、４０４を溶接箇所１０３で溶接する（図５（ｂ））。
【００２１】
シールドフレーム５０５とシールド板金１０２の一方の他方側の側面には側面に直交する向きに弾性変形する突起５０７が形成され、突起５０７によりシールドフレーム５０５とシールド板金１０２とは嵌合する（図５（ｃ））。
【００２２】
あるいは、シールドフレーム５０５とシールド板金１０２の一方は側面に突起５０８を有し、他方は突起５０８と嵌合する孔５０９を有する（図５（ｄ））。
【００２３】
図６は放熱ルートのフローチャートである。ここでは図３の放熱対策を実施した場合、図９の放熱対策を実施した場合、及び図９から放熱シートを取り除き放熱対策を施さなかった場合について分けて説明する。
【００２４】
まず、図４の第１の集積回路１１０及び第２の集積回路１１１が動作を開始する（６０１）。すると第１の集積回路１１０及び第２の集積回路１１１が発熱を開始する（６０２）。第１の集積回路１１０及び第２の集積回路１１１の半田ボールを介してマザー基板１０８のグランドに熱が伝わる（６０３）。
【００２５】
図３の場合には、シールドフレーム５０５がマザー基板１０８のグランドと半田づけされているため、熱を吸い上げる（６０５）。次に接触箇所を通じてシールド板金１０２に熱が伝わる（６０６）。シールド板金から板金フレーム１０１へと熱が伝わり、広い範囲に熱は拡散していく（６０７）。スクリーン側には途中に空気層や液晶ディスプレイ、バックライト、タッチパネルといった遮蔽物があるため熱が伝わりにくい。また、熱は板金フレーム１０１に逃げていくため、直接手が触れるリア筐体には熱が伝わりにくい。
【００２６】
図９の場合には、図３の場合と同様に、板金フレーム１０１へと熱を逃がすことが可能となるが、熱伝導シート９１４を介してシールドフレーム５０５と板金フレーム１０１が接続しているので（６１０）、熱が伝わるまでの速度が劣化する（６１１）。
【００２７】
図９から熱伝導シート９１４を取り除くと、熱の逃げ場がなくマザー基板裏面のシールドフレームの表面にも熱が伝わるようになり、マザー基板全体が熱くなる（６１２）。マザー基板裏面のシールドからリア筐体に直接熱が伝わり（６１３）、人の手に熱が伝わってしまうようになる。
【００２８】
以上より、図３の構成が放熱対策としては最も適した構成であることがわかる。
【００２９】
図７は本発明の第３の実施形態に係る電子機器の放熱装置の断面図である。この図を用いて、マザー基板１０８に溜まった熱を板金フレーム１０１に接続する別方法について説明する。本実施形態では、マザー基板上に一定間隔で金具７１２が半田付け実装される。この金具７１２はシールド板金１０２の先端部が挿入される穴部を有し、穴部は金具７１２とシールド板金１０２が嵌合するように、シールド板金１０２の先端部を受け入れる入口から奥に向けて幅が減少している。
【００３０】
図８は本発明の第４の実施形態に係る電子機器の放熱装置の断面図である。本実施形態では、ゴム８１２がマザー基板１０８上のグランド８１３に半田付け接続される。ゴム８１２はシールド板金１０２の先端部に当接しながら変形可能である。
【００３１】
図７及び図８の場合、マザー基板単体でみると集積回路の周囲にシールドフレームを必要としないため、集積回路故障時のリワークなどで効果がある。
【００３２】
なお、本発明は携帯電話機やスマートフォンに限定されたものではなく、通信機能付きノートパソコンやＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｈａｎｄｙ  ｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）、通信機能付きＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄａｔａ  ＡｓｓｉｓｔａｎｃｅまたはＰｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ：個人向け携帯型情報通信機器）、電子辞書等の携帯端末装置にも適用可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１００  フロント筐体
１０１  板金フレーム
１０２  シールド板金
１０８  マザー基板
１１０  第１の集積回路
１１１  第２の集積回路
１２０  接続部材
３１２  第１のシールドフレーム
３１３  第２のシールドフレーム
７１２  金具
８１２  ゴム
９１３  シールド蓋
９１４  熱伝導シート
【図１】
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【図２】
2013171932.tif 000004
【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】
2013171932.tif 000009
【図８】
2013171932.tif 000010
【図９】
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