(57)【要約】【課題】  発熱素子により発生する熱を筐体外部に高効率に排出することができる電子機器を提供する。【解決手段】  車載システム１の筐体内部に搭載されたヒートシンク３００は、その表面側と裏面側とにそれぞれ形成された複数の溝部３０１および３０２とを有することにより、機器の冷却効率および放熱性能を向上させることができる。また、溝部３０１と３０２との交点に形成された小径の貫通孔３０３を複数有することにより、発熱素子から発生し筐体内部に滞留する熱気を筐体外部に高効率に排出することができる上に、高い対塵性能およびＥＭＣ性能を保持することができる。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板を筐体内に収納した電子装置であって、
前記回路基板上の発熱素子からの熱を前記筐体の外部に放熱する放熱板の表面側と裏面側とにそれぞれ形成された１又は複数の溝部と、
前記放熱板の表面側に形成された前記溝部と、前記放熱板の裏面側に形成された前記溝部との交点に形成された貫通孔部と、
を有することを特徴とする電子装置。
【請求項２】
請求項１記載の電子装置において、
前記放熱板は、当該放熱板の表面側に形成された前記溝部と、前記放熱板の裏面側に形成された前記溝部とが格子状に配置されることを特徴とする電子装置。
【請求項３】
請求項１乃至２のいずれか１記載の電子装置において、
前記放熱板は、当該放熱板の表面側と裏面側とにそれぞれ形成された前記溝部の少なくとも一方が、前記放熱板の下部から上部につれて溝幅が変化することを特徴とする電子装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１記載の電子装置において、
前記放熱板の表面側と裏面側とにそれぞれ形成された前記溝部の何れか一方が、前記放熱板の上部から鉛直に延びることを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に関する。特に発熱素子により発生する熱気を筐体外部に排出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、筐体内の発熱素子から発生する熱を放熱する筐体の構造や、ヒートシンク（放熱板）が知られている。ヒートシンクでは、放熱効果を高めるために、体積又は表面積を大きくする構造や、筐体と接する面を当該筐体と密着させるために平面化する構造が知られている。
【０００３】
このような構造として、例えば、特許文献１では、電子装置を構成する筐体の壁部内面に発熱部品が熱的に接続され、発熱部品近傍の筐体壁部に通気孔が設けられている冷却性電子装置が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２では、ノート型パーソナルコンピュータのＣＰＵの表面に、ヒートシンクの一端を取り付けてＣＰＵの熱をパーソナルコンピュータ外部に放熱する技術が知られている。このヒートシンクには、放熱方向に沿って並列に複数の放熱用溝が形成されている。
【特許文献１】特開２００４−３４９５６０号公報
【特許文献２】特開２００１−２９１８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の冷却性電子装置は、筐体の底部に通気孔が設けられている。発熱部品で暖められた空気（熱気）は上昇するために、冷却性電子装置内の熱気は、筐体の底部の通気孔からは外部へ排出されにくい。また、発熱部品で暖められた空気を直接装置外へ排出しないので、冷却性電子装置の内部に熱気が滞留しやすい、という問題が考えられる。
【０００６】
そして、特許文献２は、ノート型パーソナルコンピュータの中央部に設けられたＣＰＵの熱を左右に延びる金属板体（ヒートシンク）でパーソナルコンピュータ外壁の開口部に放熱する。しかし、この技術でもＣＰＵで暖められた空気を直接装置外へ排出しないので、パーソナルコンピュータ内部に熱気が滞留しやすい。また、ノート型パーソナルコンピュータでは、ユーザに薄さ（例えば２〜３ｃｍ）を要求されるため、ＣＰＵとパーソナルコンピュータ外壁の開口部とを接続するヒートシンクは最適かもしれないが、例えば、３ｃｍを超える高さのある装置では、特許文献２の技術でも装置内部に熱気が滞留しやすい、という問題が考えられる。
【０００７】
更に、発熱素子から発生した熱がヒートシンクに伝達され、ヒートシンクが暖められるために、ヒートシンク自体の熱によって機器内部の温度が上昇してしまい、耐熱性の低い素子に悪影響を及ぼす、といった問題も懸念される。
【０００８】
そこで、機器内部の熱気を装置外へ排出させるために、およびヒートシンクの表面積を増やして機器の冷却効率を向上させるために、ヒートシンクに複数の穴を開口するといった対策が考えられる。しかし、ヒートシンクに開口する穴の穴径が大きいと、ヒートシンク部材の熱伝導率が低下することや、対塵性能が悪化することが考えられる。更に、電気的性能としてＥＭＣ性能が悪化することも懸念される。逆に、ヒートシンクに開口する穴の穴径が小さいと、充分な排熱効果および放熱効果が得られない、といった問題が生じる。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされてものであり、発熱素子により発生する熱を筐体外部に高効率で排出することができ、かつ対塵性能およびＥＭＣ性能に優れた電子機器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】
上記目的を達成するために、本発明の電子機器は、回路基板を筐体内に収納した電子機器であって、前記回路基板上の発熱素子からの熱を前記筐体の外部に放熱する放熱板の表面側と裏面側とにそれぞれ形成された１又は複数の溝部と、前記放熱板の表面側に形成された前記溝部と、前記放熱板の裏面側に形成された前記溝部との交点に形成された貫通孔部とを有することを特徴とする（請求項１）。
【００１１】
このような構成とすることにより、放熱板の表面側および裏面側に設けられた複数の溝部によって、放熱板の表面積を増加させることができる。そのため、放熱板の冷却効率および放熱性能を向上させることができる。また、放熱板の表面側と裏面側の溝部の交点に形成された複数の小径の貫通孔により、発熱素子から発生し筐体内部に充満する熱気を容易に筐体外部に排出することができる。そして、貫通孔の開口面積を小さくすることができるため、高い対塵性能およびＥＭＣ性能を保持することができる。
【００１２】
特に、本発明の電子機器の放熱板は、当該放熱板の表面側に形成された前記溝部と、前記放熱板の裏面側に形成された前記溝部とが格子状に配置されることを特徴とすることができる（請求項２）。
【００１３】
このような構成とすることにより、放熱板の表面側の溝部と裏面側の溝部との交点に形成される貫通孔は、放熱板の一部分に偏ることなく均一性をもって配置される。よって、放熱板の放熱性能の部分的な偏りを減少させ、冷却性能の均一性を高めることができる。
【００１４】
また、本発明の電子機器の放熱板は、当該放熱板の表面側と裏面側とにそれぞれ形成された前記溝部の少なくとも一方が、前記放熱板の下部から上部につれて溝幅が変化することを特徴とすることができる（請求項３）。
【００１５】
このような構成とすることで、放熱板の表面側および裏面側に形成された溝部に沿って上昇する熱気を効率的に上方へ誘導することができる。例えば、放熱板の溝部の溝幅を上方に向かうほどより狭くすることで、放熱板の溝部に沿って上昇する熱気の流速を向上させることができ、放熱効率を高めることができる。また、放熱板の溝部の溝幅を下方に向かうほどより狭くすることもできるし、１つの溝部の中で、その溝幅が部分によって広狭する構成等を採用することもできる。
【００１６】
更に、本発明の電子機器は、当該放熱板の表面側と裏面側とにそれぞれ形成された前記溝部の何れか一方が、前記放熱板の上部から鉛直に延びることを特徴とすることができる（請求項４）。
【００１７】
このような構成とすることで、例えば機器の内部側の溝部を鉛直にする場合、放熱板の溝部に沿って熱気が煙突効果により上昇し、貫通孔から外部へ排出されるため、放熱板の冷却効果が向上する。また、機器の外部側の溝部を鉛直にする場合、放熱板の内部側から外部側へ伝達した熱を鉛直溝部に沿って上方へ排出することができるため、放熱板の放熱効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の電子機器によれば、放熱板の表面側と裏面側とにそれぞれ形成された１又は複数の溝部と、放熱板の表面側に形成された溝部と、放熱板の裏面側に形成された溝部との交点に形成された貫通孔部とを有することにより、発熱素子により発生する熱気を筐体外部に高効率で排出し、機器の冷却効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例１】
【００２０】
本発明の実施例１について図面を参照しつつ説明する。図１は、電子システムの一例である車載システムの外観形状を示す図である。
【００２１】
図１に示すように、車載システム１は、車両に搭載される車載機器１００（電子機器）と、ナビゲーション機能を備えたポータブル機器１０（携帯機器）とから構成される。ポータブル機器１０は、車載機器１００の前面部１２０に取り付けて使用でき、さらに車載機器１００から取り外した状態で単独でも使用することができる。
【００２２】
車載機器１００は、ラジオ放送の再生機能や、ＣＤ（Compact Disk）及びＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の記録媒体に書き込まれた音楽データ及び動画像データの再生機能を有している。また、車載機器１００は、記録媒体の再生部や記録媒体の挿排口を有する本体部１１０と、表示部１３１や操作部１３２を有する前面部１２０とを備えている。ポータブル機器１０は、目的地までの誘導経路を検索し、地図上に検索した誘導経路を重ねて表示するナビゲーションの機能を備えている。
【００２３】
図２は、車載システム１の車両への搭載例を示す図である。
【００２４】
車載システム１は、例えば図２に示すように、運転席５２と助手席５１とのほぼ中央のダッシュボード部分に配置されており、フロントインパネに対して密着して嵌め込まれている。このように、車載システム１は気密状態にあるため、車載システム１の内部に配置された様々な発熱素子等から発生した熱は、機器の外部に排出されにくくなっている。
【００２５】
図３は、放熱板を含む車載システム１の外観を後部から見た斜視図である。
【００２６】
図３に示すように、車載システム１は、箱状の筐体で構成されており、筐体は、天板２０１、右側板２０２、左側板（図示せず）と、背面板２０３とを備えている。背面板２０３には、電源やケーブルなどの差し込み口が設けられている。
【００２７】
図４は、基板４００とヒートシンク３００との配置関係を示す図である。
【００２８】
図４に示すように、ヒートシンク３００は、基板４００又は筐体の底部に対して鉛直方向に配置される。ヒートシンク３００は、例えば、アルミニウムや銅のような金属、またはセラミックス、カーボンのような熱伝導性の高い素材で構成されている。また、ヒートシンク３００の外部側には、鉛直方向に延びる複数の溝部３０１が形成されている。この溝部３０１は、外気に触れるように配置されている。
【００２９】
図５は、ヒートシンク３００に発熱素子が取り付けられている状態を示す図である。
【００３０】
図５に示すように、ヒートシンク３００の下部には、発熱素子（図示せず）が設けられている。発熱素子は、発熱素子ホルダ５００に例えばシリコン接着剤等で接着された上で、発熱素子ホルダ５００をヒートシンク３００にネジ止めすることで、ヒートシンク３００と接触しつつ固定されている。さらに、発熱素子は複数の脚を備え、この複数の脚が基板４００にはんだ付けされている。
【００３１】
発熱素子は、パワーＩＣ、システムレギュレータ、又はレギュレータ等で構成されている。
【００３２】
図６は、ヒートシンク３００の外部側の構成図である。
【００３３】
図６に示すように、ヒートシンク３００は、発熱素子ホルダ５００内部の発熱素子と接触する下部側からヒートシンク３００の上部側に向けて鉛直方向に延びる複数の溝部３０１と、ヒートシンク３００の内部側に溝部３０１と直交して水平方向に配置される複数の溝部３０２（図７参照）との交点に形成された貫通孔３０３とを備えている。さらに、ヒートシンク３００は、発熱素子ホルダ５００をネジ止め用するためのネジ孔３０４と、ケーブル配線用の貫通溝３０５とを備えている。
【００３４】
溝部３０１は、ヒートシンク３００の外部側の全体にわたってスリット状に複数形成される。溝部３０１は、ヒートシンク３００の外部側の表面積を増やして大気との接触面積を増加させることで、発熱素子から発生し放熱板の外部側へと伝達した熱を大気中へ放出する効率を向上させる機能を有する。また、鉛直方向に形成された溝部３０１に沿って熱気を上方へと高効率に排出する機能も有する。溝部３０１の溝形状は角状の凹型形状を採用するが、多角形状や曲面形状であってもよい。また、溝部３０１の溝幅は、ヒートシンク３００の外部側の表面積、溝部３０２（図７参照）との交点に形成される貫通孔３０３の穴径を決定する。よって溝幅は、要求される表面積、機器のＥＭＣ要求周波数帯等を考慮して設定することができる。また、溝部３０１の溝深さは、ヒートシンク３００の厚さ未満で、かつ内部側の溝部３０２の溝深さとの和がヒートシンク３００の厚さ以上となり、溝部３０２との交点に貫通孔が形成される深さに設定することができる。
【００３５】
なお、本実施例の溝部３０１は、ヒートシンク３００の外部側の全体にわたって配置されているが、ヒートシンク外部側の中で特に冷却効率、放熱効率を向上させたい部分のみに溝部を配置することもできる。
【００３６】
ヒートシンク３００に設けられたネジ孔３０４は、発熱素子ホルダ５００の取付け部分に対応する位置に複数形成される。また、ケーブル配線用の貫通溝３０５は、発熱素子ホルダ５００の取付け部分の下側に配置される。貫通孔３０３については後述する。
【００３７】
図７は、ヒートシンク３００の内部側の構成図である。
【００３８】
図７に示すように、ヒートシンク３００の内部側には、鉛直方向と直交する水平方向に複数の溝部３０２と、ヒートシンク３００の外部側に鉛直方向に形成される複数の溝部３０１との交点に形成された複数の貫通孔３０３とを備えている。そして、発熱素子ホルダ５００の取付け部、およびネジ孔３０４とケーブル配線用の貫通溝３０５とを備えている。
【００３９】
溝部３０２は、ヒートシンク３００の内部側に溝部３０１と直交してスリット状に複数形成される。溝部３０２は、ヒートシンク３００の内部側の表面積を増やして機器内部の大気との接触面積を増加させることで、発熱素子から発生し機器内部に滞留した熱を吸収し、機器内部を冷却する効率を向上させる機能を有する。そのため、設けられる溝部の個数が少数の場合には、より熱気が滞留する筐体の上方に配置されることが望ましい。また、鉛直方向と直交する水平方向に形成された溝部３０２に沿って機器内部に滞留した熱を放熱板が吸収することで、水平方向の冷却性能の部分的な偏りを減少させ、冷却性能の均一性を高める機能も有する。溝部３０２の溝形状は、溝部３０１と同様に角状の凹型形状を採用するが、多角形状や曲面形状であってもよい。また、溝部３０２の溝幅、および溝深さについても溝部３０１と同様の構成で設定することができる。
【００４０】
なお、本実施例の溝部３０２は、ヒートシンク３００の内部側の上方に配置されているが、ヒートシンク内部側の全体に、もしくは特に冷却効率、放熱効率を向上させたい部分のみに溝部を配置することもできる。
【００４１】
貫通孔３０３は、溝部３０２と外部側の溝部３０１との交点に複数個形成される。貫通孔３０３は、ヒートシンク３００の表面積を増やして大気との接触面積を増加させることで、発熱素子から発生し放熱板へと伝わった熱を大気中へ放出する効率を向上させる機能を有する。また、貫通孔３０３は、ヒートシンク３００の上方に配置されることで、機器内部の上方に滞留した熱気を機器外部へと高効率に排出する機能も有する。ヒートシンク３００に配置される貫通孔３０３は、角穴状に形成されるが、その穴形と大きさは溝部３０１と溝部３０２との溝形状、溝幅および溝深さによって決定される。溝部３０１、３０２の交点に形成される貫通孔３０３は、対塵性能、ＥＭＣ性能等の悪化を防止するために、その径を５ｍｍ以下に設定されることが望ましい。
【００４２】
このように、ヒートシンク３００の外部側と内部側に溝部３０１、３０２および貫通孔３０３を形成することで、機器内部の熱を高効率に吸収し、その熱を機器外部へと効率よく放出することができる。また、ヒートシンク３００に溝部３０１、３０２および貫通孔３０３を設けることで、ヒートシンクの軽量化を図ることができる。
【００４３】
以上のように、本実施例１の車載システム１は、機器内部に設けられたヒートシンク３００が、表面側と裏面側とにそれぞれ形成された複数の溝部３０１および３０２とを有することにより、機器の冷却効率および放熱性能を向上させることができる。また、溝部３０１と３０２との交点に形成された小径の貫通孔３０３を複数有することにより、発熱素子から発生し筐体内部に滞留する熱気を筐体外部に高効率に排出することができる上に、高い対塵性能およびＥＭＣ性能を保持することができる。
【００４４】
更に、本実施例１の車載システム１は、機器内部に設けられたヒートシンク３００が、その溝部３０１と３０２とが格子状に配置されることにより、ヒートシンク３００の放熱性能の部分的な偏りを減少させ、冷却性能の均一性を高めることができる。そして、ヒートシンク３００の外部側の溝部３０１が、ヒートシンク３００の上部側から鉛直方向に延びることにより、発熱素子からヒートシンク３００の外部側へ伝達した熱を鉛直溝部に沿って上方へ排出することができ、ヒートシンクの放熱効果を向上することができる。
【実施例２】
【００４５】
次に、本発明の実施例２について説明する。図８は実施例の車載システム１に搭載されるヒートシンク６００の外部側の概略構成を示した説明図である。なお、実施例１と同様の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４６】
図８に示すように、本実施例のヒートシンク６００の外部側は、発熱素子ホルダ５００内部の発熱素子と接触する下部側からヒートシンク６００の上部側に向けて鉛直方向に延びる複数の溝部６０１が、ヒートシンク６００の上方へ向かうほどその溝幅がより狭くなる構成を採用する。
【００４７】
溝部６０１は、ヒートシンク６００の外部側の全体にわたってスリット状に複数形成される。溝部６０１の溝幅は、ヒートシンク６００の下方から上方へ向かって溝幅が狭くなる末広がりの構成になっている。そのため、発熱素子から発生してヒートシンク６００の外部側に伝達した熱は、外部側の溝部６０１に沿って上昇する際にその体積を溝部６０１によって絞られ、その流速が向上する。よって、ヒートシンク６００の溝部６０１に沿って上昇する熱気の流速を向上させることができ、その結果、機器の放熱効率を高めることができる。下方の溝幅と上方の溝幅との比率は、要求される放熱効率に伴って設定される。
【００４８】
ヒートシンク６００の内部側の溝部６０２は、本実施例１のヒートシンク３００の内部側の溝部３０２と同様の構成とすることができるが、溝部の配置によってその溝幅を変えることもできる。本実施例のヒートシンク６００は、外部側の溝部６０１の溝幅が上方に向かうほど狭くなっているため、貫通孔６０３は上方に形成されるものほど、横方向の穴径がより小さくなる。この場合、例えば図９に示すように、ヒートシンク６００の内部側の溝部６０２は、上方に配置される溝部ほど、その溝幅をより広くすることができる。そのような構成とすることで、ヒートシンク６００の上方に形成される貫通孔６０３は、縦方向の穴径がより大きくなるため、横方向の穴径がより小さくなる上方の貫通孔６０３についても、要求される開口面積を確保することができる。そのため、外部側の溝機器内部の上方に滞留する熱気を高効率で機器外部へ排出することができる。この場合、ヒートシンク６００の各点に形成された複数の貫通孔６０３の開口面積がほぼ等しくなるように、溝部６０２のそれぞれの溝幅を設定することが望ましい。
【００４９】
以上のように、本実施例２の車載システム１は、機器内部に設けられたヒートシンク６００が、複数の外部側の溝部６０１および内部側の溝部６０２と、小径の貫通孔６０３を有することにより、機器の冷却効率および放熱効率を向上させることができるうえに、高い対塵性能およびＥＭＣ性能を保持することができる。更に、外部側の溝部６０１の溝幅は、上方に向かうほど狭くなる構成を採用することから、ヒートシンク６００の溝部６０１に沿って上昇する熱気の流速を向上させることができ、より放熱効率を高めることができる。よって、発熱素子から発生してヒートシンク６００の外部側へと伝達する熱を、より高効率に筐体の外部へ排出することができる。
【００５０】
上記実施例は本発明を実施するための一例にすぎない。よって本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００５１】
例えば、図１０に示すヒートシンク７００の外部側のように、発熱素子ホルダ５００内部の発熱素子と接触する下部からヒートシンク７００の上部に向けて斜め方向に延びる複数の外部側の溝部７０１と、図１１に示すヒートシンク７００の内部側のように、外部側の溝部７０１と直交して斜め方向に形成される複数の内部側の溝部７０２と、溝部７０１と７０２との交点に形成された貫通孔７０３とを備えた構成とすることもできる。
【００５２】
また、ヒートシンクの溝部の溝幅を下方に向かうほどより狭くすることもできるし、１つの溝部の中で、その溝幅が部分によって広狭する構成とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】車載システムの外観を示した図である。
【図２】車載システムを車両に搭載した状態を示した図である。
【図３】車載システムを後部から見た斜視図である。
【図４】基板とヒートシンクとの配置関係を示した説明図である。
【図５】ヒートシンクおよび基板に発熱素子が取り付けられている状態を示した説明図である。
【図６】ヒートシンクの外部側の構成図である。
【図７】ヒートシンクの内部側の構成図である。
【図８】溝部の溝幅が変化するヒートシンクの外部側の構成図である。
【図９】溝部の溝幅が変化するヒートシンクの内部側の構成図である。
【図１０】外部側の溝部が、斜め方向に形成されたヒートシンクの外部側の構成図である。
【図１１】内部側の溝部が、外部側の溝部と直交する斜め方向に形成されたヒートシンクの内部側の構成図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  車載システム
１０  ポータブル機器
５１  助手席
５２  運転席
１００  車載機器
１１０  本体部
１２０  前面部
２０１  天板
２０２  右側板
２０３  背面板
３００  ヒートシンク
３０１  溝部（外部側）
３０２  溝部（内部側）
３０３  貫通孔
４００  基板
５００  発熱素子ホルダ
【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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【図６】
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【図７】
2009253231.tif 000009
【図８】
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【図９】
2009253231.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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