JP4095641B2

JP4095641B2 - 電子機器

Info

Publication number: JP4095641B2
Application number: JP2006023888A
Authority: JP
Inventors: 憲一齋藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-01-31
Filing date: 2006-01-31
Publication date: 2008-06-04
Anticipated expiration: 2026-01-31
Also published as: US20070178757A1; CN100496191C; JP2007207952A; CN101014226A; US7333342B2

Description

この発明は、電子部品を冷却するための放熱部材を備えた回路基板装置、およびこれを備えた電子機器に関する。

近年、ブック型パーソナルコンピュータ、あるいは、いわゆるモバイルコンピュータと言われる携帯可能な小型のコンピュータが広く普及している。この種のコンピュータは、携帯性を高めるために機器本体の小型化が進められ、同時に、一層の性能の向上および多機能化が求められている。

このようなコンピュータは、一般に、ほぼ矩形状の偏平な機器本体と、機器本体に回動自在に設けられたディスプレイユニットと、を備えている。機器本体内には、多数の電子部品が実装されたプリント回路基板、情報記憶装置としてのハードディスクドライブ、光ディスクドライブ等が設けられている。そして、コンピュータの小型化を図るため、これらの構成要素は高い実装密度で機器本体内に配置されている。また、機器本体内に設けられている電子部品の内、ＣＰＵ、ＩＣチップは高性能化が進み、その発熱量も多くなっている。

そこで、このようなコンピュータは、機器本体の内部、例えば、ＣＰＵを冷却するための冷却ユニットを備えている。この冷却ユニットは、アルミニウム等の放熱性の高い金属で形成された放熱板やヒートシンクダクト等の放熱部材を備え、この放熱部材は、ＣＰＵに接触した状態でプリント回路基板上に実装されている。そして、ＣＰＵから放熱部材に伝わった熱を機器本体内に放熱することにより、ＣＰＵを冷却する。ＣＰＵを確実に冷却できるように、放熱部材はＣＰＵに弾性的に押付けられている。

上記のような放熱部材は、通常、プリント回路基板上に設けられたスタッドにねじ止めすることによりプリント回路基板に実装されている（例えば、特許文献１）。発熱体となるＣＰＵは、プリント回路基板の一方の表面上に実装され、放熱部材もＣＰＵに重ねてプリント回路基板の同一表面側に配置されている。スタッドは、プリント回路基板の他方の表面に半田により仮止めされている。そして、プリント回路基板の表面側から放熱部材およびプリント回路基板を通してスタッドに固定用ねじをねじ込むことにより、放熱部材がねじ止め固定されている。

しかしながら、上記のように、プリント回路基板の一方の表面側にＣＰＵおよび放熱部材を実装し、プリント回路基板の他方の表面からスタッドが突出した構成とした場合、プリント回路基板の他方の表面において、スタッドが立設された領域には、スタッドが邪魔となって他の電子部品を配置および実装することが困難となる。そのため、プリント回路基板のスペースを有効に利用することが困難となり、実装密度向上およびコンピュータの小型化を図る上で障害となる。

この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、実装密度の向上を図ることが可能な回路基板装置、およびこれを備えた電子機器することにある。

上記目的を達成するため、この発明の態様に係る回路基板装置は、第１表面およびこれに対向した第２表面を有した回路基板と、前記回路基板の第１表面上に実装された第１電子部品と、前記回路基板の第１表面上に立設されているとともに、前記第２表面側からねじ込まれたスタッド固定ねじにより前記回路基板にねじとめされたスタッドと、前記第１電子部品に熱的に接続され、第１電子部品からの熱を放熱する放熱部材と、前記回路基板の第１表面側から前記スタッドにねじ止めされ、前記放熱部材を前記第１電子部品に押圧した押圧部材と、前記スタッド固定ねじに重ねて前記回路基板の第２表面側に配設された第２電子部品と、を備えている。

この発明の他の態様に係る電子機器は、底壁を有する筐体と、前記筐体内で前記底壁上に配設された回路基板装置と、を備え、
前記回路基板装置は、第１表面およびこれに対向した第２表面を有した回路基板と、前記回路基板の第１表面上に実装された第１電子部品と、前記回路基板の第１表面上に立設されているとともに、前記第２表面側からねじ込まれたスタッド固定ねじにより前記回路基板にねじとめされたスタッドと、前記第１電子部品に重ねて配設され、第１電子部品からの熱を放熱する放熱部材と、前記回路基板の第１表面側から前記スタッドにねじ止めされ、前記放熱部材を前記第１電子部品に押圧した押圧部材と、前記スタッド固定ねじに重ねて前記回路基板の第２表面側に配設された第２電子部品と、を備えている。

この構成によれば、実装密度の向上を図ることが可能な回路基板装置、およびこれを備えた電子機器することができる。

以下、図面を参照しながら、この発明の実施形態に係るポータブルコンピュータについて詳細に説明する。

図１に示すように、電子機器としてのポータブルコンピュータ１０は、偏平な矩形箱状の機器本体１２と、同じく偏平な矩形状のディスプレイユニット１３と、を備えている。機器本体１２は、例えば合成樹脂で形成された筐体１４を備えている。筐体１４は、上面の開口した矩形状のベース部１５と、ベース部の開口を覆うようにベース部に接合されたトップカバー１６とを有している。

図１および図２に示すように、筐体１４のベース部１５は、矩形状の底壁１４ａ、底壁の周囲に立設された左右の側壁、前壁および後壁を一体に有している。トップカバー１６は底壁１４ａと対向し、筐体１４の上壁を構成している。筐体１４において、トップカバー１６の中央部にはキーボード載置部２０が設けられ、このキーボード載置部にキーボード２２が載置されている。トップカバー１６の後端部左右には、それぞれスピーカ２４が露出して設けられている。トップカバー１６の上面前端部はパームレスト部２６を構成し、このパームレスト部のほぼ中央にはタッチパッド２５およびクリックボタン２７が設けられている。

図１に示すように、ディスプレイユニット１３は、偏平な矩形箱状のハウジング２８と、ハウジング内に収納された液晶表示パネル３０とを備えている。液晶表示パネル３０の表示面３０ａは、ハウジング２８に形成された表示窓３１を介して外部に露出している。ハウジング２８は、その一端部から突出した一対の脚部３２を有している。これらの脚部３２は、図示しないヒンジ部を介して、筐体１４の後端部に回動自在に支持されている。これにより、ディスプレイユニット１３は、キーボード２２を上方から覆うように倒される閉じ位置と、キーボード２２の後方において起立する開き位置とに亘って回動可能となっている。

機器本体１０内には、図示しない光ディスクドライブ、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、カードスロット、電池パック、その他、種々の電子部品が配設されている。また、図２ないし図４に示すように、筐体１４内の底壁１４ａ上には、回路基板装置３４が配設されている。この回路基板装置３４は、キーボード２２、液晶表示パネル３０、筐体１４内に配設されたドライブ等の電子部品に電気的に接続されている。

回路基板装置３４は、底壁１４ａ上に配設されたプリント回路基板３６を備え、このプリント回路基板はトップカバー１６側に位置した第１表面３６ａおよび第１表面と反対側で底壁１４ａに対向した第２表面３６ｂを有している。図３に示すように、プリント回路基板３６は、筐体１４の底壁１４ａ内面に形成されたボス３７上に配置されている。図２ないし図４に示すように、プリント回路基板３６の第１表面３６ａ上には、発熱部品としてのＭＰＵ３８ａを含む複数の半導体素子３８、コネクタ４１等を含む複数の電子部品が実装されている。また、後述するように、第２表面３６ｂ上にも複数の電子部品が実装されている。

第１電子部品として機能するＭＰＵ３８ａは、作動に伴い発熱する。そのため、プリント回路基板３６の第１表面側には、ＭＰＵ３８ａを冷却するための冷却部４０が設けられている。冷却部４０は、ＭＰＵ３８ａからの熱を放熱する放熱部材として機能する放熱板４２、および放熱板をＭＰＵ３８ａに押圧した止め板４４を有している。

放熱板４２は、熱伝導率の高い金属、例えばアルミニウム等によってほぼ矩形状に形成されている。放熱板４２は、ＭＰＵ３８ａの平面積よりも充分に大きく形成されている。放熱板４２は、ＭＰＵ３８ａに重ねて設けられ、プリント回路基板３６の第１表面３６ａとほぼ平行に対向しているとともに、伝熱シート４７を介してＭＰＵの上面に面接触し、ＭＰＵに熱的に接続されている。放熱板４２の上面中央部には、２本の固定ピン４５が突設されている。

押圧部材としての止め板４４は、例えば、ステンレス等からなる金属板ばねによって形成され、放熱板４２の上面中央部に当接した押圧部４４ａと、押圧部から両側に延出した一対のアーム部４８ａ、４８ｂを有している。押圧部４４ａは、放熱板４２の固定ピン４５がそれぞれ挿通された一対の透孔４６を有し、これら固定ピンの先端部をかしめることにより、放熱板上面に固定されている。

アーム部４８ａ、４８ｂは、押圧部４４ａから斜め上方に傾斜して延出しているとともに、各延出端には、ほぼＬ字状に折り曲げられた取付け部５０ａ、５０ｂが一体に形成されている。取付け部５０ａ、５０ｂには、取付け孔５２ａ、５２ｂがそれぞれ形成されている。

止め板４４の取付け部５０ａ、５０ｂは、プリント回路基板３６に設けられたスタッド５４ａ、５４ｂにそれぞれねじ止めされている。スタッド５４ａは、プリント回路基板３６の第１表面３６ａ上に半田により仮止めされ、第１表面にほぼ垂直に立設されている。また、スタッド５４ａは、プリント回路基板３６の第２表面３６ｂ側からプリント回路基板を通してスタッド５４ａにねじ込まれたスタッド固定ねじ６２により、プリント回路基板にねじ止めされている。そして、止め板４４の取付け部５０ａは、プリント回路基板３６の第１表面３６ａ側から、取付け孔５２ａを通してスタッド５４ａにねじ込まれた止めねじ６０ａにより、スタッド５４ａにねじ止めされている。

他方のスタッド５４ｂは、プリント回路基板３６の第２表面３６ｂに半田により仮止めされ、第２表面にほぼ垂直に立設されている。止め板４４の取付け部５０ａは、プリント回路基板３６の第１表面３６ａ側から、取付け孔５２ａおよびプリント回路基板３６の透孔５８を通してスタッド５４ａにねじ込まれた止めねじ６０ａにより、プリント回路基板３６およびスタッド５４ａにねじ止めされている。

このように、止め板４４は放熱板４２の両側に位置した取付け部５２ａ、５２ｂがプリント回路基板３６に固定されている。そして、止め板４４は、アーム部４８ａ、４８ｂの弾性力により押圧部４４ａを放熱板４２に押し付け、伝熱シート４７を介して放熱板４２をＭＰＵ３８ａに密着させている。これにより、放熱板４２は、ＭＰＵ３８ａからの熱を受熱して筐体１４内に放熱し、ＭＰＵ３８ａを強制的に冷却する。

図２および図３に示すように、止め板４４は、放熱板４２の対向した一対の側縁に対して斜めに傾斜して延びている。そのため、止め板４４により、放熱板４２をガタ付くことなく安定して固定することが可能となる。

一方、図４および図５に示すように、プリント回路基板３６の第２表面３６ａ上には、複数の半導体素子６６、コネクタ６８ａ、６８ｂを含む複数の電子部品が実装されている。コネクタ６８ａには、第２電子部品としてのメモリーボード７０が接続され、第２表面３６ｂと隣接対向しているとともに、スタッド固定ねじ６２に重なって配設されている。プリント回路基板３６の第２表面３６ｂとメモリーボード７０との間には絶縁シート７１が設けられている。また、コネクタ３８ｂには、ビデオボード７２が接続され、プリント回路基板３６の第２表面３６ｂと隣接対向している。

以上のように構成された回路基板装置３４およびポータブルコンピュータ１０によれば、発熱部品としてのＭＰＵ３８ａおよびこれを冷却する冷却部４０は、プリント回路基板３６の第１表面３６ａ上に実装されている。冷却部４０が固定されたスタッド５４ａは、プリント回路基板３６の第１表面３６ａ上に立設されているとともに、第２表面３６ｂ側からねじ込まれたスタッド固定ねじ６２によってプリント回路基板に固定されている。そのため、スタッド５４ａがプリント回路基板３６の第２表面３６ｂ側に突出することがなく、第２表面上において、スタッド５４ａと重なった領域にも他の電子部品を実装および配置することが可能となる。これにより、プリント回路基板３６のスペースを有効に利用し、実装密度の向上並びに、回路基板装置およびコンピュータの小型化および薄型化を図ることができる。

また、プリント回路基板３６の第１表面３６ａ上に立設されたスタッド５４ａをスタッド固定ねじ６２によって第２表面３６ｂ側から固定することにより、放熱板４２の取付け時にスタッド５４ａの脱落を確実に防止することができる。更に、止め板４４を固定する２本の止めねじ６０ａ、６０ｂをプリント回路基板３６の同一表面側からねじ込むことができ、組立て時の作業性低下を防止できる。

本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

例えば、放熱板および止め板の形状、材質は上述した実施形態に限らず、必要に応じて種々変形可能である。放熱板および止め板は一体に形成されていてもよい。放熱部材は、平坦な放熱板に限らず、複数のフィンを備えた構成あるいはヒートシンクを用いてもよい。冷却部によって冷却する第１電子部品は、ＭＰＵに限らず、グライフィックチップ等の他の電子部品としてもよい。第２電子部品は、メモリーボードに限らず、グラフィックボード、ＴＶチューナーボード、モデム基板等、他の電子部品を用いてもよい。
この発明はポータブルコンピュータに限らず、ＰＤＡ（パーソナル・デジタル・アシスタント）、携帯端末、電子手帳等の他の電子機器にも適用可能である。

図１は、この発明の実施形態に係るポータブルコンピュータの斜視図。図２は、上記ポータブルコンピュータの機器本体を一部破断して示す分解斜視図。図３は、上記機器本体の内部構造を示す図２の線Ａ−Ａに沿った断面。図４は、前記機器本体内に設けられた回路基板装置の冷却部を示す分解斜視図。図５は、前記回路基板装置の裏面側の実装構造を示す分解斜視図。

符号の説明

１０…ポータブルコンピュータ、１２…機器本体、１３…ディスプレイユニット、
１４…筐体、１４ａ…底壁、１６…トップカバー、２２…キーボード、
３４…回路基板装置、３６…プリント回路基板、３６ａ…第１表面、
３６ｂ…第２表面、４０…冷却部、４２…放熱板、４４…止め板、
５０ａ、５０ｂ…取付け部、５４ａ、５４ｂ…スタッド、
６０ａ、６０ｂ…止めねじ、６２…スタッド固定ねじ、７０…メモリーボード

Claims

第１表面およびこれに対向した第２表面を有した回路基板と、
前記回路基板の第１表面上に実装された第１電子部品と、
前記回路基板の第１表面上に立設されているとともに、前記第２表面側からねじ込まれたスタッド固定ねじにより前記回路基板にねじとめされたスタッドと、
前記第１電子部品に熱的に接続され、第１電子部品からの熱を放熱する放熱部材と、
前記回路基板の第１表面側から前記スタッドにねじ止めされ、前記放熱部材を前記第１電子部品に押圧した押圧部材と、
前記スタッド固定ねじに重ねて前記回路基板の第２表面側に配設された第２電子部品と、を備えた回路基板装置。
前記押圧部材は、前記放熱部材に当接した押圧部と、前記スタッドにねじ止めされた一端部とを有する止め板により形成されている請求項１に記載の回路基板装置。
前記回路基板の第２表面上に立設された他のスタッドを備え、
前記止め板は、前記回路基板の第１表面側から前記回路基板を通して前記他のスタッドにねじ止めされた他端部を有している請求項２に記載の回路基板装置。
前記放熱部材は、前記第１電子部品に面接触しているとともに前記回路基板の第１表面と対向した矩形状の放熱板を有し、
前記止め板は前記放熱板の側縁に対し傾斜した方向に延びているとともに、前記一端部および他端部は、前記放熱板を挟んで放熱板の両側に設けられている請求項３に記載の回路基板装置。
底壁を有する筐体と、
前記筐体内で前記底壁上に配設された回路基板装置と、を備え、
前記回路基板装置は、
第１表面およびこれに対向した第２表面を有した回路基板と、
前記回路基板の第１表面上に実装された第１電子部品と
前記回路基板の第１表面上に立設されているとともに、前記第２表面側からねじ込まれたスタッド固定ねじにより前記回路基板にねじとめされたスタッドと、
前記第１電子部品に熱的に接続され、第１電子部品からの熱を放熱する放熱部材と、
前記回路基板の第１表面側から前記スタッドにねじ止めされ、前記放熱部材を前記第１電子部品に押圧した押圧部材と、
前記スタッド固定ねじに重ねて前記回路基板の第２表面側に配設された第２電子部品と、を備えている電子機器。