(57)【要約】【課題】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行う。【解決手段】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は、導電性の矩形の板状部材から構成され、その主面が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設置されている。そして、主面における回路基板に接する接触部分と回路基板から離れた離間部分とのうち、離間部分が回路基板から離れる方向に延びる直線により２つの領域に分けられており、当該２つの領域のうち何れか一方の領域が直線を支点に空気流の下流側に向けて折曲している。【選択図】図１
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【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つの領域に分けられており、
当該２つの領域のうち何れか一方の領域が前記直線を支点に前記空気流の下流側に向けて折曲している、ヒートシンク。
【請求項２】
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配設領域に応じて、前記主面において折曲する前記領域の範囲が設定されている、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または請求項２に記載のヒートシンク。
【請求項４】
折曲する前記領域が前記空気流の主流方向と平行になるように、前記領域が折曲する角度が設定されている、請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のヒートシンク。
【請求項５】
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４の何れか１項に記載のヒートシンク。
【請求項６】
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５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、前記離間部分が前記回路基板から離れる方向に延びる直線により２つの領域に分けられており、当該２つの領域のうち何れか一方の領域が前記直線を支点に前記空気流の下流側に向けて折曲している、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。
【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。
【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。離間部分４２の一部分は、冷却ファン３０により形成された空気流の下流側に向けて略９０度折曲している。詳しくは、離間部分４２が回路基板１０から離れる方向に延びる直線４５により２つの領域（左部４３および右部４４）に分けられており、当該２つの領域のうち何れか一方の領域が直線４５を支点に空気流の下流側に向けて折曲している。本実施の形態では、右部４４が空気流の下流側に向けて折曲している。これにより、ヒートシンク４０の離間部分４２がＬ字形となり、離間部分４２の一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】
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。
【００２２】
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）、当該板状部材において折曲する領域を定め（図３の中段参照）、当該定めた領域を折曲する（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配設領域に応じて、上記の折曲する領域の範囲が設定される。このため、板状部材において折曲する領域を調整することで、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折曲する領域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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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、空気の流れＦ１、Ｆ２については、ヒートシンク４０の接触部分４１および離間部分４２の左部４３に遮られる。一方、空気の流れＦ３、Ｆ４については、その一部がヒートシンク４０の接触部分４１に遮られるものの、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空気の流れＦ３、Ｆ４が到達し、当該電子部品を強制冷却することができる。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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、離間部分４２のみをＬ字形とするのではなく、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。
【００２９】
図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示すヒートシンクよりも折曲する領域を広げた場合における空気の流れおよび電磁ノイズの流れを示す。また、図４（Ｂ）では、ヒートシンク４０よりも空気流の下流側に、コンデンサ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃに加えて電子部品２５Ａ、２５Ｂが新たに配設されている。図４（Ｂ）に示すように、ヒートシンク４０における折曲する領域、すなわち右部４４の範囲を広げることで、図４（Ａ）ではヒートシンク４０により遮られていた空気の流れＦ２が、ヒートシンク４０に遮られずに電子部品２５Ａ、２５Ｂ等の電子部品にまで到達している。この結果、コンデンサ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃに加えて、電子部品２５Ａ、２５Ｂ等の電子部品を強制冷却することができている。このように、ヒートシンク４０において折曲する右部４４の範囲を変更することで、ヒートシンク４０を通過する空気の範囲を調整することができる。すなわち、ヒートシンク４０において折曲する右部４４の範囲を、ヒートシンク４０よりも空気流の下流側に配設される電子部品への冷却ファン３０による送風が妨げられないように設定することで、空気流の下流側に配設されるより多くの電子部品を強制空冷することができる。
【００３０】
（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。
【００３１】
（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の左部４３および右部４４のうちの右部４４が、直線４５を支点に空気流の下流側に向けて折曲している。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。
【００３２】
ここで、図５（Ｂ）に示すように、右部４４を直線４５を支点に折曲するのではなく、回路基板１０の上面と並行する直線４６を支点に右部４４を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右部４４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。
【００３３】
（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の右部４４が折曲する角度が略９０度に設定されている。この角度は、折曲する右部４４が空気流の主流方向と平行になるように設定されている。ここで、図５（Ｃ）に示すような右部４４が折曲する角度が９０度より大きい場合、および図５（Ｄ）に示すような右部４４が折曲する角度が９０度より小さい場合について考える。
【００３４】
図５（Ｃ）に示すような右部４４が折曲する角度が９０度より大きい場合、離間部分４２の開口を通過した空気が右部４４に沿って流れず、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（Ｃ）に示す場合比較して冷却性能に優れる。
【００３５】
また、図５（Ｄ）に示すような右部４４が折曲する角度が９０度より小さい場合、離間部分４２の開口を通過した空気が右部４４によって遮られやすい。このため、空気流の下流側に配置された電子部品に空気の流れが到達しにくいという問題が生じる。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、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。
【００３６】
（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。
【００３７】
例えば、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。
【符号の説明】
【００３８】
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】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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