JP2010055642A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 発熱量がより大きな発熱部材を用いる場合でも効率良く放熱することができ、しかも筐体におけるヒートスポットの形成を抑える。
【解決手段】 電子機器１００’’は、発熱体（１）を実装した基板（２）と、前記基板に情報を入力するために操作される操作部（１２）と、前記発熱体を放熱する放熱板（４）と、前記放熱板を支持する支持部材（５）と、前記操作部が設けられると共に、前記基板、前記放熱板及び前記支持部材を収容する筐体（１０）とを有し、前記発熱体は前記基板に関して前記操作部とは反対側に設けられ、前記支持部材は、前記操作部が設けられる前記筐体の第１の壁部（１０ａ）とは反対側の第２の壁部（１０ｂ）と前記放熱板との間に配置されて前記放熱板と前記第２の壁部との間に空気層を形成し、前記第２の壁部が前記放熱板に接触することを防止する。
【選択図】 図１Ａ

Description

本発明は、ＬＳＩ等の発熱体を筐体内に収容した電子機器に関する。

ノートパソコン、携帯電話その他の電子機器では、薄型化および小型化が進む一方、内蔵されているＬＳＩ等の電子部品からの発熱量が増加する傾向にある。このような発熱部品に対しては、従来、ヒートシンク（放熱板）や冷却ファン等を用いた冷却方法が採られている。

放熱板は、熱伝導率の高い物質を用いて形成され、発熱部品からの熱を拡散することによって放熱する。但し、放熱板からの放熱によって、電子機器の筐体、特に使用者が手で触れる部分（例えば操作ボタンが配置された部分）の温度が上昇し、使用者に不快感を与えることを防止する必要がある。

このため、特許文献１には、発熱部品と装置ケースとの間に、放熱板と真空断熱材とを重ねて配置し、発熱部品の放熱を行いながらケースの温度上昇を抑えた放熱構造が開示されている。

また、特許文献２および特許文献３には、発熱部品と筐体又は外装カバーとの間に、熱伝導部材と、放熱板（特許文献３）と、断熱部材とを重ねて挟むように配置し、発熱部品の放熱を行いながら筐体やカバーにおける人体が接触する部分への伝熱を防止した放熱構造が開示されている。

なお、特許文献４には、発熱部品からの熱を熱拡散シートを用いて筐体に伝達することで放熱する放熱構造が開示されている。また、該特許文献４には、熱拡散シートのうち発熱部材の直下の部分と筐体との間に枠状の支持フレーム(スペーサ)を配置することによって空気による断熱層を設け、筐体における発熱部品の直下の部分の温度が局所的に上昇することを防止する構造が提案されている。

特開２００１−３５０５４６号公報 特開２００２−３１９６５２号公報 特開２００３−８９５６号公報 特開平１０−２２９２８７号公報

しかしながら、特許文献１、２および３にて開示された放熱構造では、基本的には、図１９に示すように、放熱板２０４や熱伝導部材２０６に重ねられた断熱部材２０７を筐体２１０に接触させている。このため、発熱部品２０１からの発熱量が増加すると、断熱部材２０７を伝わった熱が筐体２１０に伝わり、筐体２１０の温度が上昇してしまう。特に、筐体２１０のうち発熱部品２０１、放熱板２０４、熱伝導部材２０６および断熱部材２０７が重なる方向から見たときの該発熱部品２０１に重なる領域の概ね中心Ｐが、その周辺に比べて著しく高温化したヒートスポットになる可能性が高い。

また、特許文献４にて開示された放熱構造によれば、熱拡散シートと筐体との間に空気断熱層を設けることで、筐体における発熱部品に重なる領域内では局所的な温度上昇を防止することができる。しかし、空気断熱層がない領域のうち発熱部品に近い部分（例えば、支持フレームに隣接し、熱拡散シートが直接筐体に接触する部分）に局所的な温度上昇が生ずる可能性がある。

本発明は、発熱量がより大きな発熱部材を用いる場合でも効率良く放熱することができ、しかも筐体におけるヒートスポットの形成を抑えることができるようにした放熱構造を有する電子機器を提供することを目的の１つとしている。

本発明の一側面としての電子機器は、発熱体を実装した基板と、前記基板に情報を入力するために操作される操作部と、前記発熱体を放熱する放熱板と、前記放熱板を支持する支持部材と、前記操作部が設けられると共に、前記基板、前記放熱板及び前記支持部材を収容する筐体と、を有し、前記発熱体は前記基板に関して前記操作部とは反対側に設けられ、前記支持部材は、前記操作部が設けられる前記筐体の第１の壁部とは反対側の第２の壁部と前記放熱板との間に配置されて前記放熱板と前記第２の壁部との間に空気層を形成し、前記第２の壁部が前記放熱板に接触することを防止することを特徴とする。また、前記電子機器は、前記筐体に着脱可能に装着されるバッテリを更に有し、前記第２の壁部は、前記筐体が前記バッテリを収納する壁の一部である。

これによれば、空気層の断熱作用によって、放熱板から拡散した熱が第２の壁部に伝達されにくくなるため、発熱量が大きな発熱部材を用いる場合でも第２の壁部にヒートスポットが形成されることを抑制できる。

また、放熱板よりも第２の壁部側に断熱部材を配置し、該断熱部材と第２の壁部との間に空気層を形成するようにしてもよい。断熱部材による断熱作用と空気層による断熱作用とが相まって、より効果的にヒートスポットの形成を抑制することができる。なお、空気層の厚さを、断熱部材のサイズの半分以上とすると、空気層による十分な断熱効果を得ることができる。

また、空気層を、筐体内の該空気層以外の空間に対して開放するとよい。これにより、放熱板又は断熱部材から空気層に伝わった熱が筐体内の空間に拡散し、ヒートスポットの形成をより効果的に抑制することができる。

また、支持部材は、繊維系材料、発泡系材料、又は断熱材を内部に含む積層型材料により形成するとよい。これらの材料は、熱伝導率が低いので、支持部材を介しての第２の壁部への熱伝達を抑えることができる。

また、支持部材は、発熱体および放熱板が重なる方向から見たときの発熱体の配置領域（発熱体に重なる領域）よりも外側に配置するとよい。これにより、支持部材を介しての第２の壁部への熱伝達をより効果的に抑えることができる。例えば、複数の支持部材を該発熱体配置領域外にて互いに離間して配置してもよいし、支持部材を発熱体配置領域を囲む枠形状に形成してもよい。

また、支持部材に弾性を持たせ、弾性力によって放熱板と発熱体とを圧接させるようにしてもよい。これにより、発熱体と放熱板との間の熱抵抗を小さくし、より効率良く放熱させることができる。

また、放熱板のうち発熱体に接触する部分を、該放熱板の他の部分よりも発熱体側に突出させるようにしてもよい。これにより、該放熱板と発熱体が取り付けられた基板との間に、該発熱体とは別の電子部品を配置することができ、電子機器の小型化に有効である。また、放熱板に弾性を持たせ、該突出した部分を弾性力により発熱体に圧接させるようにすることで、発熱体と放熱板との間の熱抵抗を小さくし、より効率良く放熱させることができる。

さらに、発熱体と放熱板との間に、発熱体よりもサイズが大きなヒートスプレッダを配置してもよい。これにより、放熱板の面内方向での伝熱量を増加させることができ、放熱板により効率良く放熱させることができる。

なお、放熱板として、発熱体が取り付けられた基板を用いることもできる。これにより、基板とは別の放熱板を不要とすることができ、電子機器の薄型化や小型化および軽量化を図ることができる。

本発明によれば、空気層の断熱作用によって、放熱板から拡散した熱が筐体の第２の壁部に伝達されにくくなるため、発熱量が大きな発熱部材を用いる場合でも筐体の第２の壁部にヒートスポットが形成されることを抑制できる。

本発明の実施例１である携帯電話の筐体内部の構造を示す断面図である。 実施例１において支持台に弾性を持たせた場合の効果を示す断面図である。 実施例１における支持台の配置例を示す平面透視図である。 実施例１における支持台の他の配置例を示す平面透視図である。 実施例において支持台として用いられる繊維系材料の概略図である。 実施例において支持台として用いられる発泡系材料の概略図である。 実施例において支持台として用いられる積層型材料の概略図である。 本発明の実施例２である携帯電子機器の筐体内部の構造を示す断面図である。 本発明の実施例３である携帯電子機器の筐体内部の構造を示す断面図である。 本発明の実施例４である携帯電子機器の筐体内部の構造を示す断面図である。 本発明の実施例５である携帯電子機器の筐体内部の構造を示す断面図である。 本発明の実施例６である携帯電子機器の筐体内部の構造を示す断面図である。 本発明の実施例７である携帯電子機器の筐体内部の構造を示す断面図である。 本発明の実施例８である携帯電子機器の筐体内部の構造を示す断面図である。 実施例１の携帯電子機器の概略構成図である。 実施例８の携帯電子機器の概略構成図である。 実施例１の実験例を示す図である。 実施例１の実験例を示す図である。 実施例３の実験例を示す図である。 実施例３の実験例を示す図である。 本発明の実施例９である携帯電子機器の概略構成図である。 従来の電子機器の内部構造を示す断面図である。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１２には、本発明の実施例１である携帯電子機器（電子機器）の概略構成を示している。本実施例の携帯電子機器１００は、第１の本体部３０と、ヒンジ部４２を中心として該第１の本体部３０に対して開閉可能に取り付けられた第２の本体部４０とを有する。

第１の本体部３０は、プラスチック等の樹脂製ケースである筐体１０内に、発熱体１、基板２および放熱板４を収容して構成されている。また、筐体１０には、バッテリ１６が着脱可能に装着されている。第１の本体部３０において、筐体１０における前側の壁状部分、すなわち第１の壁部である筐体前壁１０ａには、キーパッドその他の操作部材が配置された操作部１２が設けられている。なお、筐体前壁１０ａは、開口のない壁である必要はなく、実際には操作部材を露出させるための開口が複数形成されている。

第２の本体部４０において、プラスチック等の樹脂製、またはアルミなどの金属製のケースである筐体の前側の壁状部分には、液晶素子や自発光素子により構成されるディスプレイ４１が設けられている。該筐体内には、ディスプレイ４１を駆動するための回路（図示せず）が内蔵されている。

発熱体１は、ＬＳＩ，ＣＰＵ等の演算処理装置により代表される。但し、本発明においては、発熱するものであれば、演算処理装置以外の電子部品も発熱体に含む。以上の携帯電子機器の基本構成は、以下に説明する実施例においても同様である。

図１Ａには、第１の本体部３０を構成する筐体１０内の構造を拡大して示している。この図では、筐体前壁１０ａを下にして示している。このことは以下の実施例でも同様である。

発熱体１は、プリント基板（以下、単に基板という）２における筐体前壁１０ａ側の面に実装されている。発熱体１および基板２は、筐体前壁１０に対してほぼ平行となるように配置され、基板２は、筐体１０内の概ね全体に広がる面内方向サイズを有する。なお、図示しないが、基板２には、発熱体１以外の各種電子部品も実装されている。

放熱板４は、発熱体１と筐体前壁１０ａとの間に基板２とほぼ平行になるように配置され、発熱体１に接触している。放熱板４は、発熱体１で発生した熱を拡散させて放熱し、該発熱体１を冷却する。放熱板４は、一般にアルミニウム（熱伝導率２００〜３００Ｗ／ｍ・Ｋ）や銅（熱伝導率３００〜４００Ｗ／ｍ・Ｋ）等、熱伝導率が高い金属材料により形成されている。

但し、放熱板４の材料としてグラファイトシート（熱伝導率２００〜６００Ｗ／ｍ・Ｋ）を用いると、金属材料を用いる場合に比べて軽量化することができる。なお、図示していないが、放熱板４に、放熱表面積を増加させるためのフィン形状等を形成してもよい。

基板２の左右両端部にはネジ３が取り付けられており、これらのネジ３は筐体前壁１０ａに形成されたネジ穴に締め込まれて固定されている。そして、本実施例では、放熱板４と筐体前壁１０ａとの間に支持台５を配置し、これにより放熱板４と筐体前壁１０ａとの間に所定の厚みを有する空気層６を形成している。すなわち、本実施例では、支持台５（空気層６）、放熱板４、発熱体１および基板２が筐体前壁１０ａ側からこの順で筐体１０内に配置されている。

支持台５は、基板２および発熱体１を介してネジ３による締め付け力を受ける放熱板４と筐体前壁１０ａとの間に挟み込まれて固定されている。言い換えれば、支持台５は、該締め付け力に抗して放熱板４を筐体前壁１０ａから離間させ、所定の厚みを有する空気層６を確保する機能を有する。なお、支持台５を筐体前壁１０ａ又は放熱板４に接着又はテープにより固定してもよい。

放熱板４は、放熱効率をできるだけ上げるために、基板２に対してほぼ同程度の面内方向サイズを有するように（但し、ネジ３との干渉を避けられる程度に小さく）形成されている。

ここで、筐体１０内の構造を、基板２、発熱体１および放熱板４が重なっている方向のうち支持台５側から見たときの平面図（図１Ａ中にＧで示す方向から見た図）を図２に示す。図２において、１′は筐体前壁１０ａから放熱板４までの間でＧ方向から見たときに発熱体１に重なる領域、つまりはＧ方向から放熱板４を素通しで見たときに発熱体１が存在する領域を示している。以下この領域１′を発熱体配置領域という。

そして、支持台５は、発熱体配置領域１′よりも外側に配置されている。本実施例では、発熱体配置領域１′外において該領域１′を挟んで離間配置された２つの支持台５を有する。各支持台５は立方体形状又は直方体形状（板形状を含む）を有する。なお、本実施例では、２つの支持台５を設ける場合について説明するが、本発明において支持台の数はこれに限定されず、３つ以上の支持台を発熱体配置領域外に互いに離間させて配置してもよい。

また、図３に示すように、支持台５を矩形枠状に形成し、発熱体配置領域１′よりも外側に配置してもよい。すなわち、支持台５を、発熱体配置領域１′を囲むように配置してもよい。

なお、図２および図３に示した支持台５の形状および配置は例にすぎず、本発明における支持台の形状および配置は、放熱板４と筐体前壁１０ａとの間に空気層６を確保できれば、どのようなものであってもよい。但し、上述したように支持台５を発熱体配置領域１′外に配置することで、発熱体１から放熱板４に伝わった熱が支持台５を介して発熱体配置領域１′に伝わりにくくなるようにすることができる。

さらに、支持台５は、一般的に用いられる熱伝導率が低い材料、例えば図４Ａに示す繊維系材料、図４Ｂに示す発泡系材料又は図４Ｃに示す積層型材料により形成される。繊維系材料としては、例えばグラスウール（熱伝導率０．０３４Ｗ／ｍ・Ｋ）がある。また、発泡系材料としては、例えば押出発泡ポリスチレン（熱伝導率０．０３８Ｗ／ｍ・Ｋ）、発泡ポリエチレン（熱伝導率０．０３５Ｗ／ｍ・Ｋ）がある。さらに、積層型材料としては、例えば図４Ｃに示すように、ウレタン等の弾性材料５ｂの間に一般的な断熱材料５ａを挟んだものがある。

このように、プラスチックや金属に比べて熱伝導率が低い材料を用いて支持台５を形成するのが好ましい。これにより、発熱体１から放熱板４に伝わった熱が支持台５を介して筐体前壁１０ａに伝わりにくくなるようにすることができる。

なお、支持台５を、図４Ｃに示した弾性材料の間に断熱材料を挟んだ積層型材料や他の弾性を有する材料を用いて形成することにより、図１Ｂ中に点線矢印Ｊで示すように、該弾性部材の弾性力によって放熱板４と発熱体１とをより強く圧接させることができる。これにより、発熱体１から放熱板４への熱抵抗を減少させて放熱板４による発熱体１の冷却効果を高めることができる。

空気層６を形成する空気は、６０〜９０℃では、熱伝導率が０．０２６Ｗ／ｍ・Ｋであり、一般的な断熱部材（熱伝導率０．０２６Ｗ／ｍ・Ｋ以上）以下の熱伝導率を有する。従来のように放熱板と筐体との間に断熱部材を配置し、該断熱部材を先に説明した発熱体配置領域に接触させると、断熱部材によって遮断できなかった熱が断熱部材を介して直に筐体に伝わり、筐体における発熱体配置領域にその周辺に比べて極めて高い温度のヒートスポットが形成される。しかし、本実施例のように、放熱板４と筐体前壁１０ａとの間に空気層６を形成することにより、断熱部材を筐体に接触させて配置する場合に比べて筐体に熱が伝わりにくくなり、より高い断熱効果が得られる。したがって、筐体１０におけるヒートスポットの形成を回避することができる。

しかも、放熱板４と同等の大きなサイズの断熱部材ではなく、小さなサイズの支持台５によって空気層６を設けることで、携帯電子機器１００の軽量化を図ることもできる。

また、放熱板４は筐体１０と接触しておらず、空気層６（の外周全体）が筐体１０内の空気層６以外の空間に開放されている。このため、放熱板４から空気層６に伝わった熱が筐体１０内における該空気層６以外の空間に拡散する。これにより、筐体前壁１０ａにおけるヒートスポットの形成をより効果的に回避することができる。

ここで、図１４（Ａ），（Ｂ）および図１５（Ａ），（Ｂ）にはそれぞれ、支持台により放熱板と筐体との間に空気層を形成する場合において、支持台の配置および形状と筐体の温度との関係を調べるための実験内容とその結果を示す。

本実験では、図１４（Ａ）に示すように、筐体３１０（図１Ａの筐体前壁１０ａに相当する）側から順に、繊維系材料（０．０３４Ｗ／ｍ・Ｋ）により形成した支持台３０５、銅板（３８５Ｗ／ｍ・Ｋ）からなる放熱板３０４、１０ｍｍ四方の矩形の発熱体３０１および基板３０２を配置した。

図１４（Ｂ）に示すパターン１では、図２および図３と同じ平面視において、１２ｍｍ四方の矩形形状を有する支持台を発熱体配置領域３０１′と重なるように配置し、Ａ点〜Ｆ点での筐体３１０の温度を測定した。Ａ点は発熱体配置領域３０１′の中央、Ｂ点はＡ点から支持台の対角方向に約１４ｍｍ離れた点、Ｃ，Ｄ点はＢ点から同対角方向に１０ｍｍおよび２０ｍｍ離れた点である。また、Ｅ点はＡ点から支持台の対向する２辺に平行な方向に１０ｍｍ離れた点、Ｆ点はＥ点から同平行方向にさらに１０ｍｍ離れた点である。

なお、パターン１は、放熱板と筐体との間に断熱部材を配置し、該断熱部材をＡ点を含めて筐体に接触させた場合と同等である。

パターン２では、６ｍｍ四方の矩形形状を有する４つの支持台を、発熱体配置領域３０１′外において該領域３０１′を囲む２０ｍｍ四方の矩形の角部に配置し、Ａ点〜Ｆ点での筐体３１０の温度を測定した。Ａ点〜Ｆ点の位置はパターン１と同じである。

パターン３では、２０ｍｍ四方の矩形枠形状を有する支持台を、発熱体配置領域３０１′外において該領域３０１′を囲むように配置し、Ａ点〜Ｆ点での筐体３１０の温度を測定した。Ａ点〜Ｆ点の位置はパターン１と同じである。なお、パターン１〜３において、支持台および空気層の厚さ（支持台３０５、放熱板３０４、発熱体３０１および基板３０２の重なり方向での高さ）は同じとした。

図１５（Ａ）には、周囲温度３５℃で測定した上記パターン１〜３におけるＡ点からＦ点での温度（℃）を示す。また、図１５（Ａ）には、発熱体３０１の温度（℃）、発熱体３０１の発熱量（消費電力）（Ｗ）および発熱体３０１とＡ点間での熱抵抗値（℃／Ｗ）も併せて示している。さらに、図１５（Ｂ）には、パターン１〜３における発熱体３０１の温度とＡ点からＣ点までの温度変化を示す。

パターン２，３では、Ａ点での筐体温度が、パターン１と比較して約５℃低くなった。また、パターン２，３でのＢ点では、支持台３０５と接触するためパターン１でのＢ点よりも温度が高くなった。同様に、パターン３でのＥ点でも、支持台３０５と接触するためパターン１でのＢ点よりも温度が高くなった。但し、パターン２，３でのＢ点およびパターン３でのＥ点の温度は、パターン２，３でのＡ点よりは低い温度であった。

発熱体３０１とＡ点間での熱抵抗値は、パターン２ではパターン１に比べて約１．５６倍、パターン３ではパターン１に比べて約１．７３倍高くなった。

この実験結果から分かるように、パターン２，３の支持台の配置方法を採ることにより、筐体における支持台との接触位置の温度は接触していない場合に比べて高くなるものの、パターン１においてヒートスポットとなっていたＡ点での温度が下がり、該ヒートスポットを解消することができる。つまり、Ａ点からＦ点まで含む広い範囲でヒートスポットの形成を回避することができ、パターン１の場合のようにヒートスポットに触れた使用者に不快感を与えることを防止することができる。

図５には、本発明の実施例２である携帯電子機器における第１の本体部を構成する筐体１０内の構造を示している。本実施例において、実施例１と共通する構成要素には、実施例１と同符号を付して説明に代える。

本実施例では、放熱板４′のうち発熱体１に重なる部分４ａ′をその周囲の部分（他の部分）４ｂ′よりも基板２側とは反対側に突出させた形状を有する。具体的には、放熱板４′における発熱体１に接触する部分が凸形状となり、その反対側が凹形状になるように形成している。

放熱板４′をこのような形状に形成することにより、放熱板４′が弾性を有する材料で形成されている場合には、該放熱板４′に基板２の方向に発生する弾性力Ｋによって、突出部分４ａ′と発熱体１との密着性を高めることができる。これにより、発熱体１から放熱板４′への熱抵抗を小さくすることができ、発熱体１をより効率良く冷却することができる。

さらに、本実施例では、放熱板４′のうち周囲部分４ｂ′と基板２との間に、実施例１の場合に比べて厚さの大きな空間を形成することができる。そして、この空間を利用して、基板２における放熱板４′側の面（発熱体１の実装面）に他の大型の電子部品（ＩＣ等）２０を実装することができる。これにより、例えば該電子部品２０を基板２における放熱板４′とは反対側の面に実装する場合に比べて、筐体１０（つまりは携帯電子機器）を薄型化および小型化することができる。

図６には、本発明の実施例３である携帯電子機器における第１の本体部を構成する筐体１０内の構造を示している。本実施例において、実施例１と共通する構成要素には、実施例１と同符号を付して説明に代える。

本実施例では、放熱板４における筐体前壁１０ａ側の面に、該放熱板４とほぼ同じ面内方向サイズの板形状の断熱部材（断熱板）７を接触させ、該断熱部材７と筐体前壁１０ａとの間に、支持台５を配置して空気層６を設けている。すなわち、本実施例では、支持台５（空気層６）、断熱部材７、放熱板４、発熱体１および基板２が筐体前壁１０ａ側からこの順で筐体１０内に配置されており、断熱部材７と空気層６とにより放熱板４と筐体前壁１０ａとの間に断熱層８を形成している。本実施例は、発熱体１の発熱量が、実施例１の発熱体に比べて大きい場合に特に有効である。

断熱部材７としては、空気層６の空気（０．０２４〜０．０２６Ｗ／ｍ・Ｋ）の熱膨張率以上の熱膨張率（０．０２６Ｗ／ｍ・Ｋ以上）を有する一般的な断熱材料、例えば発泡ウレタンやシリコンフォームを用いている。本実施例の場合も、断熱部材を筐体に接触させる場合に比べて高い断熱効果が得られ、筐体におけるヒートスポットの形成を回避することができる。つまり、一般的な断熱部材を用いた場合でも、空気層６によって高い断熱効果が得られるため、ヒートスポットが形成されることを抑制できる。

ここで、従来のように断熱部材を筐体に接触させる場合において、断熱部材の厚さを厚くすることによってもヒートスポットの形成を回避することができると考えられる。しかし、本実施例のように空気層を設けるようにすれば、ヒートスポットの形成を回避するために必要な空気層の厚さは、断熱部材の厚さ増加分よりも薄くて済む。このため、空気層を設けることにより、断熱部材の厚さを増加させる場合に比べて、基板２から筐体前壁１０ａまでの厚さを薄くすることができる。したがって、筐体前壁１０ａにおけるヒートスポットの形成を回避しつつ筐体１０（つまりは携帯電子機器）のコンパクト化を図ることができる。

また、放熱板４および断熱部材７は筐体１０と接触しておらず、空気層６は、筐体１０内の空気層６以外の空間に開放されている。このため、断熱部材７から空気層６に伝わった熱が空気層６内や筐体１０内における該空気層６以外の空間に拡散し、筐体前壁１０ａにおけるヒートスポットの形成をより効果的に回避することができる。

ここで、断熱部材を厚くして筐体に接触させた場合（空気層を設けない場合）と空気層を設けた場合での筐体の温度を比較するために行った実験結果を、図１６（Ｂ）に示す。

図１６（Ａ）には、断熱部材４０７と筐体前壁４１０ａとの間に空気層４０６を設けた実験装置を示す。空気層４０６を設けない場合は、該空気層４０６の部分も全て断熱部材４０７とした実験装置を用いた。なお、図１６（Ｂ）に示すように、空気層４０６を設けない場合の断熱部材４０７の厚さは１．５ｍｍ、空気層４０６を設けた場合の断熱部材４０７および空気層４０６の厚さはそれぞれ、１．０ｍｍおよび０．５ｍｍである。また、筐体４１０は、１１０×２６０×１４ｍｍの外形サイズで、壁部分の厚さが１ｍｍのものを用いた。また、発熱体４０１の発熱量は３．５Ｗで、放熱板４０４として５０×１００ｍｍの銅板（３８５Ｗ／ｍ・Ｋ）を、断熱部材４０７として熱膨張率が０．０２６Ｗ／ｍ・Ｋのものを用いた。

双方の場合の発熱体４０１、放熱板４０４、断熱部材４０７、筐体４１０（筐体前壁４１０ａ）の内面および外面における発熱体配置領域の中央Ｉ，Ｈの温度は、図１６（Ｂ）に示す通りである。

図１６（Ｂ）から分かるように、空気層を設けず断熱部材を１．５ｍｍと厚くした場合に比べて、断熱層４０８として同じ厚み内で断熱部材を１．０ｍｍ、空気層４０６を０．５ｍｍとした場合の方が、筐体外面の温度が１．２℃低くなった。これにより、空気層の断熱部材よりも優れた断熱効果、つまりはヒートスポット形成の回避効果を確認することができた。さらに言えば、空気層６（支持台５）の厚さを断熱部材７の厚さの半分以上とすることで、断熱部材を同じ厚さ厚くする場合に比べて筐体外面の温度を低くする効果を有することが分かった。

また、空気層を設けない場合において、筐体外面の温度を空気層４０６を設けた場合と同等まで下げるためには、断熱部材を１．５ｍｍよりもさらに厚くする必要があることが推測できた。

また、図１７には、同じ厚さの断熱部材を用いて空気層を設けない場合と空気層を設けた場合について筐体の温度を比較するために行った実験結果を示す。本実験では、断熱部材の厚さは１．０ｍｍ、発熱体の発熱量は５Ｗ、放熱板としてグラファイトシート（２４０Ｗ／ｍ・Ｋ）を用いた。また、この実験では、断熱部材として、熱膨張率が空気よりも低い（０．００５Ｗ／ｍ・Ｋ）ものを用いた。これ以外の実験条件は、図１６（Ａ），（Ｂ）の実験と同じである。

図１７から分かるように、空気層を設けた場合の方が、空気層を設けない場合に比べて筐体外面の温度が３．６℃低くなった。これにより、空気層を設けることによって、空気層を設けない場合に比べて筐体の温度を下げること（ヒートスポットの形成をより確実に回避すること）ができることが分かった。

なお、本実施例においては、断熱部材７と支持台５とを別部材として構成した場合について説明したが、断熱部材７の一部を筐体前壁１０ａ側に突出する形状に形成して支持台として用いるようにしてもよい。この場合、断熱部材のうち放熱板に沿って延びる板状の部分が請求項１にいう「断熱部材」に相当し、支持台形状の部分が同「支持台」に相当する。このことは、後述する断熱部材を用いる他の実施例でも同様である。

図７には、本発明の実施例４である携帯電子機器における第１の本体部を構成する筐体１０内の構造を示している。本実施例において、実施例１と共通する構成要素には、実施例１と同符号を付して説明に代える。

本実施例は、実施例１における放熱板４の筐体前壁１０ａ側の面のうち、発熱体１と放熱板４とが重なる方向から見て、該発熱体１にほぼ重なる領域にのみ断熱部材７′を設けたものに相当する。断熱部材７′は、発熱体１より若干大きな面内方向サイズを有する。

放熱板４のうち断熱部材７′が重なっていない領域および断熱部材７′と筐体前壁１０ａとの間には空気層６が形成されている。本実施例も、実施例１に比べて発熱体１の発熱量が大きい場合に特に有効である。

また、実施例１と同様に、空気層６は、筐体１０内の空気層６以外の空間に開放されている。支持台５は、放熱板４のうち断熱部材７′が重なっていない領域と筐体前壁１０ａとの間に配置されている。

本実施例によれば、発熱体１にほぼ重なる領域に設けた断熱部材７′と空気層６との高い断熱効果によって、筐体前壁１０ａにヒートスポットが形成されることを回避することができる。しかも、断熱部材７′のサイズを実施例２のように放熱板４とほぼ同サイズとする場合に比べて、携帯電子機器を軽量化することができる。

図８には、本発明の実施例５である携帯電子機器における第１の本体部を構成する筐体１０内の構造を示している。本実施例において、実施例３と共通する構成要素には、実施例３と同符号を付して説明に代える。

本実施例では、実施例３の構成において、実施例２と同様に放熱板４′のうち発熱体１に重なる部分４ａ′をその周囲の部分（他の部分）４ｂ′よりも筐体前壁１０ａ側とは反対側に突出させた形状を有する。そして、放熱板４′が弾性を有する材料で形成されている場合には、その弾性力によって該突出部分４ａ′と発熱体１との密着性を高め、発熱体１から放熱板４′への熱抵抗を小さくすることができる。したがって、発熱体１をより効率良く冷却することができる。

また、本実施例でも、放熱板４′のうち周囲部分４ｂ′と基板２との間に、実施例１の場合に比べて厚さの大きな空間を形成することができるので、この空間を利用して、基板２における放熱板４′側の面（発熱体１の実装面）に他の大型の電子部品（ＩＣ等）２０を実装することができる。これにより、例えば該電子部品２０を基板２における放熱板４′とは反対側の面に実装する場合に比べて、筐体１０（つまりは携帯電子機器）を薄型化および小型化することができる。

図９には、本発明の実施例６である携帯電子機器における第１の本体部を構成する筐体１０内の構造を示している。本実施例において、実施例５と共通する構成要素には、実施例５と同符号を付して説明に代える。

本実施例では、放熱板４′の筐体前壁１０ａ側の面のうち、発熱体１に接触する（重なる）突出部分４ａ′の反対側の領域に、発熱体１よりも若干大きな面内方向サイズを有する断熱部材７″を設けている。

これにより、実施例５にて説明した効果に加え、放熱板４′における発熱体１にほぼ重なる領域に設けた断熱部材７″と空気層６との高い断熱効果によって、筐体前壁１０ａにおける発熱体配置領域（図２，３参照）にヒートスポットが形成されることをより確実に回避することができる。しかも、断熱部材７″のサイズを実施例４のように放熱板４′とほぼ同サイズとする場合に比べて、携帯電子機器を軽量化することができる。

図１０には、本発明の実施例７である携帯電子機器における第１の本体部を構成する筐体１０内の構造を示している。また、本実施例において、実施例３と共通する構成要素には、実施例３と同符号を付して説明に代える。

本実施例では、実施例３の構成に加え、発熱体１と放熱板４との間に、発熱体１よりも大きな面内方向サイズを有するヒートスプレッダ９を配置している。このヒートスプレッダ９は、熱伝導率の高い金属で作られ、発熱体１から受けた熱を面内方向に高い熱伝導率で伝達する。このため、放熱板４に直接、発熱体１を接触させる場合よりも広い面積で発熱体１からの熱を放熱板４に伝えることができる。したがって、放熱板４の面内方向での伝熱量を増加させることができ、放熱板４により効率良く放熱させることができる。

さらに、ヒートスプレッダ９が追加されたことにより、実施例３に比べて、発熱体１から筐体前壁１０ａに至る熱伝導経路が長くなるため、筐体前壁１０ａにおける発熱体配置領域１′（図２，３参照）の温度をより低下させることができる。

本実施例は、特に、発熱体１が小型である場合（放熱板４との接触面積が小さい場合）や、グラファイトシート等、厚さ方向の熱伝導率が低い放熱板４を用いる場合に有効である。

図１４には、本発明の実施例８である携帯電子機器１００′の概略構成を示している。本実施例において、実施例１（図１２）にて説明した携帯電子機器１００と同じ構成要素には、実施例１と同符号を付して説明に代える。

本実施例では、第１の本体部３０を構成する筐体１０内には、実施例１にて説明した基板２とは別の放熱板４が配置されておらず、基板２′を窒化アルミニウム等、熱伝導率の高い材料によって製作したり、放熱に適した構造を採用したりすることにより、基板２′自体を放熱板として機能させる。

図１１には、筐体１０内の構造を拡大して示している。図中において、基板２′はその左右両端部においてネジ３により筐体前壁１０ａに固定されている。基板２′における筐体前壁１０ａとは反対側の面には、発熱体１が実装されている。

そして、基板２′と筐体前壁１０ａとの間には支持台５が配置され、これにより、基板２′と筐体前壁１０ａとの間に所定の厚さを有する空気層６が形成されている。すなわち、本実施例では、支持台５（空気層６）、基板２および発熱体１が、筐体前壁１０ａ側からこの順で筐体１０内に配置されている。

本実施例でも、支持台５は、ネジ３による締め付け力を受ける基板２′と筐体前壁１０ａとの間に挟み込まれて固定されており、締め付け力に抗して基板２′を筐体前壁１０ａから離間させて所定の厚みを有する空気層６を確保する機能を有する。なお、支持台５を筐体前壁１０ａ又は基板２′に接着又はテープにより固定してもよい。

支持台５は、図１１においてＧで示す、発熱体１および基板２′が重なっている方向のうち支持台５側から見たときに、実施例１で説明した発熱体配置領域よりも外側に配置されている。具体的には、例えば図２および図３で示すような形状を有する支持台５が、同図に示した発熱体配置領域１′外に配置されている。

支持台５は、実施例１でも説明したように、繊維系材料（図４Ａ）、発泡系材料（図４Ｂ）、又は積層型材料（図４Ｃ）により形成するとよい。これにより、発熱体１から基板２′に伝わった熱が支持台５を介して筐体前壁１０ａに伝わりにくくなるようにすることができる。

そして、本実施例においても、基板２′と筐体前壁１０ａとの間に空気層６を形成することにより、基板２′と筐体前壁１０ａとの間に配置した断熱部材を筐体前壁１０ａに接触させる場合に比べて、筐体１０に熱が伝わりにくくなる。したがって、筐体前壁１０ａにヒートスポットが形成されることを回避することができる。

しかも、基板２′と同等の大きなサイズの断熱部材ではなく、小さなサイズの支持台５によって空気層６を設けることで、携帯電子機器１００′の軽量化を図ることもできる。

また、基板２′は筐体１０に接触しておらず、空気層６は筐体１０内の空気層６以外の空間に開放されている。これにより、基板２′から空気層６内の空気に伝わった熱を筐体１０内の空間に拡散させることができ、ヒートスポットの形成をより効果的に回避することができる。

さらに本実施例では、基板２′を放熱板として機能させることで、基板２′とは別の放熱板を不要とするため、携帯電子機器１００′の薄型化、小型化および軽量化に有効である。

図１８には、本発明の実施例９である携帯電子機器１００″の概略構成を示している。本実施例において、実施例１（図１２）にて説明した携帯電子機器１００と同じ構成要素には、実施例１と同符号を付して説明に代える。

実施例１では、発熱体１で発生した熱によって第１の本体部３０（筐体１０）における操作部１２が設けられた側の壁部分（筐体前壁１０ａ）にヒートスポットが形成されないようにするための構成について説明した。

これに対し、本実施例では、発熱体１で発生した熱によって筐体１０におけるバッテリ１６が装着される側の壁部分である筐体後壁１０ｂにヒートスポットが形成されないようにしている。具体的には、支持台５（空気層６）、放熱板４、発熱体１および基板２が筐体背面１０ｂ側からこの順で筐体１０内に配置されている。

筐体後壁１０ｂにヒートスポットが形成されると、バッテリ１６が加熱され、さらにバッテリ１６を覆うカバー（筐体の一部）の温度が上昇する。このカバーの部分は、使用者が携帯電子機器１００″を持つ際に手で触れることが多いので、この部分の温度が高いと使用者に不快感を与えるおそれがある。しかし、本実施例によって筐体後壁１０ｂにヒートスポットが形成されることを回避することで、バッテリ１６およびこれを覆うカバーの温度上昇を抑えることができる。

以上説明したように、上記各実施例によれば、空気層の断熱作用によって筐体の第１の壁部に熱が伝達されにくくなるため、発熱量が大きな発熱部材を用いる場合でも、第１の壁部でのヒートスポットの形成を抑制することができる。

なお、ここまで本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、様々な変形及び変更が可能である。例えば、放熱板、断熱部材および支持台の材料は上記実施例にて説明したものに限られない。また、本発明は、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、デジタルカメラ等の電子機器に広く適用することができる。

本発明は、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ等の電子機器における発熱体の冷却構造として有用であり、特に筐体にヒートスポットが形成されることを回避しつつ冷却を行うのに適している。

１，４０１ 発熱体
１′ 発熱体配置領域
２，４０２ 基板
３，４０３ ネジ
４，４′，４０４ 放熱板
５，５′，５″，４０５ 支持台
６，４０６ 空気層
７，４０７ 断熱部材
１０，４１０ 筐体
１０ａ，４１０ａ 筐体前壁
１００，１００′，１００″ 携帯電子機器

Claims (13)

1. 発熱体を実装した基板と、
   前記基板に情報を入力するために操作される操作部と、
   前記発熱体を放熱する放熱板と、
   前記放熱板を支持する支持部材と、
   前記操作部が設けられると共に、前記基板、前記放熱板及び前記支持部材を収容する筐体と、
   を有し、
   前記発熱体は前記基板に関して前記操作部とは反対側に設けられ、
   前記支持部材は、前記操作部が設けられる前記筐体の第１の壁部とは反対側の第２の壁部と前記放熱板との間に配置されて前記放熱板と前記第２の壁部との間に空気層を形成し、前記第２の壁部が前記放熱板に接触することを防止することを特徴とする電子機器。
2. 前記放熱板よりも前記第２の壁部側に断熱部材が配置され、該断熱部材と前記第２の壁部との間に前記空気層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
3. 前記空気層は、前記断熱部材の厚さの半分以上の厚さを有することを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
4. 前記空気層は、前記筐体内における前記空気層以外の空間に開放されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子機器。
5. 前記放熱板のうち前記発熱体に接触する部分が、該放熱板の他の部分よりも前記発熱体側に突出していることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子機器。
6. 前記他の部分と前記発熱体が取り付けられた基板との間に、前記発熱体とは別の電子部品が配置されていることを特徴とする請求項５に記載の電子機器。
7. 前記放熱板は、弾性を有し、弾性力により前記発熱体側に突出した部分が前記発熱体に圧接することを特徴とする請求項５に記載の電子機器。
8. 前記支持部材は、繊維系材料、発泡系材料、又は断熱材を内部に含む積層型材料により形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子機器。
9. 前記支持部材は、前記発熱体および前記放熱板が重なる方向から見たときの前記発熱体の配置領域よりも外側に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子機器。
10. 前記支持部材は、弾性を有し、弾性力により前記放熱板と前記発熱体とを圧接させることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子機器。
11. 前記発熱体と前記放熱板との間に、該発熱体よりもサイズが大きいヒートスプレッダが配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子機器。
12. 前記放熱板は、前記発熱体が取り付けられた基板であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子機器。
13. 前記筐体に着脱可能に装着されるバッテリを更に有し、
    前記第２の壁部は、前記筐体が前記バッテリを収容する壁の一部であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子機器。