JP6000170B2 - 電子機器 - Google Patents

Description

この発明は、耐振性能、電磁シールド性能および放熱性能を備えた電子機器に関するものである。

電子機器は、耐振性能、電磁シールド性能および放熱性能が求められている。また、小型軽量化に向けて、基板上の部品実装面積の拡大も求められている。

従来は、剛性の高い板金部材で電磁シールドを作り、その板金部材に放熱部材を固定して、電磁シールド性能および放熱性能を満足していた。しかし、放熱部材を支持し得るよう板金部材の板厚を厚くすると重量が重くなり、耐振性能を満足するためには板金部材を基板に固定および接地するための面積を大きくとる必要があった。そのため、基板上の部品実装面積が小さくなってしまうといった問題があった。

また、例えば特許文献１では、電磁シールドを間に挟んで絶縁性放熱シートを２枚貼り付け、電子部品で発生した熱を絶縁性放熱シートを介して電磁シールドに伝え、電磁シールドからもう１枚の絶縁性放熱シートを介してモジュールケースに伝えていた。この構成の場合、モジュールケースに放熱部材を固定すれば、電磁シールドの板厚を薄くして軽量化できるので、電磁シールドの接地面積を大きくとる必要がない。しかし、電子部品と放熱部材との間に介在する部材が増えるため、上記構造に比べて放熱性能が低下するという問題があった。

特開平１０−４１６７８号公報

従来の電子機器は以上のように構成されているので、耐振性能、電磁シールド性能、および放熱性能を満足しつつ、電磁シールドの固定（接地）面積を小さくすることが難しいという課題があった。そのため、電子機器の小型軽量化が困難であった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、電磁シールドの固定（接地）面積を小さくしても従来と同等の耐振性能、電磁シールド性能、および放熱性能を満足する電子機器を提供することを目的とする。

この発明に係る電子機器は、電子部品が実装された基板と、基板を収容したシャーシと、電子部品の上端面に設けられた熱伝導部品と、シャーシに固定され、熱伝導部品を介して電子部品の上端面に接触する放熱部品と、電子部品の側方を囲み、下端部が基板に固定され、上端部が放熱部品に弾性接触する電磁シールド部品とを備えるものである。

この発明によれば、電子部品の上端面側を被覆する放熱部品をシャーシに固定し、電子部品の側方を被覆する電磁シールド部品を放熱部品に弾性接触させるようにしたので、電磁シールド部品で放熱部品を支える必要がなくなり、電磁シールド部品を薄型軽量化できる。これにより、電磁シールド部品と基板との固定（接地）面積縮小が可能となり、基板の面積縮小が期待できる。また、電子部品と放熱部品との間を直接、熱伝導部品を介して接触させることができるため、放熱効果の向上による放熱部品の小型化も期待できる。これらの効果により、電磁シールド部品を基板に固定するための接地面積を小さくしても従来と同等の耐振性能、電磁シールド性能、および放熱性能を満足でき、電子機器全体の小型軽量化が可能となる。

この発明の実施の形態１に係る電子機器の断面構造を示す模式図である。 実施の形態１に係る電子機器の電磁シールド部品の固定方法を説明する図であり、図２（ａ）はクリップの拡大図、図２（ｂ）は被締結片とネジの拡大図である。 実施の形態１に係る電子機器の構成例を示す分解斜視図である。 図３の電子機器から上シャーシと放熱部品を取り外した状態の平面図である。 この発明の実施の形態２に係る電子機器の断面構造を示す模式図である。 この発明の実施の形態３に係る電子機器の断面構造を示す模式図であり、軸流ファンを取り付けた例である。 実施の形態３に係る電子機器の断面構造を示す模式図であり、シロッコファンを取り付けた例である。 実施の形態３に係る電子機器の構成例を示す分解斜視図である。 図８の電子機器の構成を示し、図９（ａ）は平面図、図９（ｂ）はＡＡ線に沿って切断した断面図である。 この発明に係る電子機器の変形例を示す模式図である。 この発明に係る電子機器の別の変形例を示す模式図である。

実施の形態１．
図１に示す電子機器は、発熱する電子部品１と、電子部品１を実装した基板２と、基板２を固定する下シャーシ３と、下シャーシ３に重ねられた上シャーシ４とを備えている。下シャーシ３および上シャーシ４は、鉄などの板金で構成されている。

この電子機器において、上シャーシ４の電子部品１に対向する位置に、ヒートシンクなどの放熱部品５が取り付けられている。この放熱部品５は、アルミニウムなどの、導電性があり熱伝導率の高い材料で作成され、電子部品１側に突出した突部５ａが形成されている。また、電子部品１の上端面には、熱伝導ラバーなど、熱伝導率の高い材料で作成された熱伝導部品８が設けられている。

他方、基板２には電子部品１を被覆する電磁シールド部品６が設置されている。この電磁シールド部品６は、鉄などの電磁シールド性のある材料で作成されている。電磁シールド部品６の上端面には、放熱部品５の突部５ａを通す開口部６ａと、放熱部品５に弾性接触する複数の板バネ６ｂとが形成されている。また、電磁シールド部品６の下端部は、基板２に固定された金属製のクリップ７に挟持され、接地されている。図２（ａ）に、クリップ７の拡大図を示す。

下シャーシ３と上シャーシ４とを結合すると、上シャーシ４側の放熱部品５と下シャーシ３側の電磁シールド部品６とが、複数の板バネ６ｂによって弾性接触した状態で、上シャーシ４により上から押さえつけられる。また、放熱部品５の突部５ａが、電磁シールド部品６の開口部６ａを通って電磁シールド部品６の内部に入り、熱伝導部品８を介して電子部品１の上端面に接触する。電子部品１の発する熱は、熱伝導部品８を介して放熱部品５に伝わり、放熱部品５から放熱される。

先立って説明した特許文献１の場合、電磁シールド部品の表裏面それぞれに熱伝導部品を取り付けて、電子部品の発する熱を一方の熱伝導部品、電磁シールド部品、他方の熱伝導部品、放熱部品の順に伝えて放熱していた。
これに対して、本実施の形態１では、電磁シールド部品６に開口部６ａを形成して、電子部品１と放熱部品５の突部５ａを熱伝導部品８を介して接触させているので、電子部品１と放熱部品５の間に介在する部材が少なく、放熱性能が向上する。そのため、放熱部品５を小型軽量化しても従来と同等の放熱性能を確保できる。

なお、本実施の形態１では、電磁シールド部品６に開口部６ａを形成しているが、この開口部６ａは放熱部品５により閉塞されている。また、板バネ６ｂによって開口部６ａの周縁が放熱部品５と弾性接触しているので、振動が加わった場合でも高い信頼性で電磁シールド部品６と放熱部品５を接触させることができる。従って、電磁シールド性能を確保できる。

さらに、従来のように、重量物である放熱部品を電磁シールド部品に固定する構成の場合、電磁シールド部品の板厚を厚くする必要があり、耐振性能を満足するためには、例えば図２（ｂ）に示すように電磁シールド部品６の端部に被締結片６ｃを延設してネジ６ｄを締結する必要があった。
これに対して、本実施の形態１では、上シャーシ４が重量物である放熱部品５を保持する機能を有しているので、電磁シールド部品６の板厚を厚くする必要がない。そのため、電磁シールド部品６の板厚を薄くして軽量化を図ることができる。軽量化したことにより、クリップ７で電磁シールド部品６を基板２に固定するだけで耐振性能を確保することができ、ネジ止めする場合に比べて小さい面積で固定することができる。従って、基板２の面積を縮小でき、電子機器の小型軽量化が可能となる。

また、放熱部品５の突部５ａを電磁シールド部品６の開口部６ａに通すことにより、放熱部品５に電磁シールド部品６の外れ止めの機能を持たせている。

ここで、電子機器の具体的な構成例を説明する。
図３に電子機器の分解斜視図を示し、図４に、その電子部品１から上シャーシ４と放熱部品５を取り外した状態の平面図を示す。この例では、クリップ７−１〜７−５を使用して電磁シールド部品６を基板２に固定し、電子部品１−１〜１−３などをシールドして電磁シールド性能を確保している。

また、放熱部品５には、発熱する電子部品１−１に対向する位置に突部５ａ−１を突設し、発熱する電子部品１−２，１−３に対向する位置に突部５ａ−２を突設している。熱伝導部品８を介して電子部品１−１〜１−３と突部５ａ−１，５ａ−２とを接触させ、放熱性能を向上させることにより、放熱部品５を小型軽量化できる。

また、電磁シールド部品６の近くに基板２と下シャーシ３とをネジ止めする場所があるので、その場所ではクリップ７の代わりに、ネジ６ｄ−１〜６ｄ−３を使用して被締結片６ｃ−１〜６ｃ−３と下シャーシ３を共締めしている。これにより、被締結片６ｃ−１〜６ｃ−３を設けても、基板２の部品実装面積を狭めることなく耐振性能を向上させることが可能である。

以上より、実施の形態１によれば、電子機器は、電子部品１が実装された基板２と、基板２を収容した下シャーシ３および上シャーシ４と、電子部品１の上端面に設けられた熱伝導部品８と、上シャーシ４に固定され、熱伝導部品８を介して電子部品１の上端面に接触する放熱部品５と、電子部品１の側方を囲み、下端部が基板２に固定され、上端部が放熱部品５に弾性接触する電磁シールド部品６とを備えるように構成した。このため、電磁シールド部品６が放熱部品５を支える必要がなくなり、薄型軽量化および接地面積縮小が可能となり、基板の面積縮小が期待できる。また、電子部品１と放熱部品５との間を直接、熱伝導部品８を介して接触させることができるため、放熱効果の向上による放熱部品５の小型化も期待できる。これらの効果により、電磁シールド部品６を基板２に固定するための接地面積を小さくしても、従来と同等の耐振性能、電磁シールド性能、および放熱性能を満足でき、電子機器全体の小型軽量化が可能となる。

また、実施の形態１によれば、電磁シールド部品６の上端部に、放熱部品５に弾性接触する板バネ６ｂを形成したので、高い信頼性で放熱部品５と電磁シールド部品６とを接触させることができ、電磁シールド性能を確保できる。

また、実施の形態１によれば、電磁シールド部品６は、電子部品１を露出させる開口部６ａを有し、当該開口部６ａの周縁に板バネ６ｂを形成して放熱部品５に弾性接触し、放熱部品５は、開口部６ａを通り、電磁シールド部品６内で熱伝導部品８を介して電子部品１の上端面に接触する突部５ａを有するように構成した。このため、放熱性能を向上させることができる。また、放熱部品５に電磁シールド部品６の外れ止めの機能を持たせることができる。

また、実施の形態１によれば、電子機器は、電磁シールド部品６の下端部を挟持するクリップ７を基板２に備えるように構成したので、電磁シールド部品６を基板２に固定する面積を縮小でき、基板２の面積縮小が可能となる。

実施の形態２．
図５は、本実施の形態２に係る電子機器の断面構造を示す模式図であり、図１〜図４と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
本実施の形態２では、電磁シールド部品６に板バネ６ｂを形成する代わりに、導電性の弾性部品１０を使用して電磁シールド部品６と放熱部品５とを弾性接触させる。導電性の弾性部品１０としては、例えば芯材を金属メッシュで被覆したガスケットがある。

導電性の弾性部品１０を電磁シールド部品６と放熱部品５との間に挟んで、電磁シールド部品６と放熱部品５とを弾性接触させることで、公差が大きく板バネ６ｂでは接触が不安定な場合、板バネ６ｂの反力で上シャーシ４が変形してしまう場合、および、電磁シールド部品６に板バネ６ｂを形成するスペースが無い場合などであっても、高い信頼性で電磁シールド部品６と放熱部品５とを接触させることができ、電磁シールド性能を確保できる。

実施の形態３．
図６および図７は、本実施の形態３に係る電子機器の断面構造を示す模式図であり、図１〜図４と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
本実施の形態３では、放熱部品５を固定している上シャーシ４に開口部４ａを形成し、その開口部４ａにファンを取り付けて放熱部品５を冷却することにより、効率的に放熱性能を向上させる。ファンとしては、例えば図６に示すような吹き付け式の軸流ファン１１でも良いし、図７に示すようなサイドフロータイプのシロッコファン１２でも良い。

図６に示す軸流ファン１１の場合、噴出し口に遮蔽物（例えば、放熱部品５）があると騒音が大きくなる。一方、図７に示すシロッコファン１２の場合、騒音発生を抑制しつつ効率的に電子部品１を冷却することができる。電子機器の用途などに応じて、軸流ファン１１およびシロッコファン１２を使い分ければよい。また、軸流ファン１１およびシロッコファン１２以外の種類のファンを使用してもよい。

ここで、電子機器の具体的な構成例を説明する。
図８は電子機器の分解斜視図を示し、図９（ａ）は電子機器の平面図を示し、図９（ｂ）はＡＡ線に沿って切断した断面図を示す。この例では、シロッコファン１２を抱持したファンホルダ１３を、上シャーシ４に取り付けている。シロッコファン１２は、下シャーシ３側から吸気するだけでなく上シャーシ４側からも吸気するので、上シャーシ４にも基板１４を固定して冷却することが可能となる。

以上より、実施の形態３によれば、電子機器は、放熱部品５を冷却するファンを備える構成にしたので、効率的に放熱性能を向上させることができる。

なお、実施の形態３の電子機器において、電磁シールド部品６に板バネ６ｂを形成する代わりに、上記実施の形態２で説明したような導電性の弾性部品１０を使用して、電磁シールド部品６と放熱部品５とを弾性接触させてもよい。

また、実施の形態１〜３では、基板２を収容するシャーシを下シャーシ３と上シャーシ４とで構成し、上シャーシ４に放熱部品５を固定する構成にしたが、これに限定されるものではない。以下、図１０および図１１を用いて、変形例を説明する。

著しい放熱性能が必要とされない場合は、図１０に示すように、熱伝導率の高いアルミニウムなどで構成された放熱部品５を、熱伝導率の劣る鉄などで構成された上シャーシ４で代用し、放熱部品５を削減する。この場合、上シャーシ４に放熱部品５としての機能を付与するために、上シャーシ４に電子部品１側に突出した突部４ｂを形成し、その突部４ｂを熱伝導部品８を介して電子部品１に接触させると共に、上シャーシ４と電磁シールド部品６とを弾性接触させる。これにより、部品点数を削減しつつ、耐振性能、電磁シールド性能、および放熱性能を満足することができる。

または、上シャーシ４に他の部品（例えば、上記実施の形態３の軸流ファン１１、基板１４など）を固定するなど構造部材としての機能の要求が低い場合は、鉄などで構成された上シャーシ４を、強度の劣るアルミニウムなどで構成された放熱部品５で代用することができる。即ち、図１１に示すように放熱部品５を下シャーシ３に固定することで、上シャーシ４を削減する。これにより、部品点数を削減しつつ、耐振性能、電磁シールド性能、および放熱性能を満足することができる。

以上のように、シャーシを、箱形状の下シャーシ３および当該下シャーシ３の開口を覆う上シャーシ４で構成し、当該上シャーシ３を放熱部品５で構成した場合には、部品点数を削減でき、電子機器をより小型軽量化できる。

なお、図示例では電磁シールド部品６に板バネ６ｂを形成したが、板バネ６ｂの代わりに、上記実施の形態２で説明したような導電性の弾性部品１０を使用して、図１０の電磁シールド部品６と上シャーシ４とを弾性接触させても良いし、図１１の電磁シールド部品６と放熱部品５とを弾性接触させても良い。

上記以外にも、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

以上のように、この発明に係る電子機器は、耐振性能、電磁シールド性能、および放熱性能を満足しつつ、装置全体を小型軽量化するようにしたので、例えば車両に搭載される電子機器などに用いるのに適している。

１，１−１〜１−３ 電子部品、２，１４ 基板、３ 下シャーシ、４ 上シャーシ、４ａ 開口部、４ｂ 突部、５ 放熱部品、５ａ，５ａ−１，５ａ−２ 突部、６ 電磁シールド部品、６ａ 開口部、６ｂ 板バネ、６ｃ，６ｃ−１〜６ｃ−３ 被締結片、６ｄ，６ｄ−１〜６ｄ−３ ネジ、７，７−１〜７−５ クリップ、８ 熱伝導部品、１０ 導電性の弾性部品、１１ 軸流ファン、１２ シロッコファン、１３ ファンホルダ。

Claims (7)

1. 電子部品が実装された基板と、
   前記基板を収容したシャーシと、
   前記電子部品の上端面に設けられた熱伝導部品と、
   前記シャーシに固定され、前記熱伝導部品を介して前記電子部品の上端面に接触する放熱部品と、
   前記電子部品の側方を囲み、下端部が前記基板に固定され、上端部が前記放熱部品に弾性接触する電磁シールド部品とを備える電子機器。
2. 前記電磁シールド部品の上端部に、前記放熱部品に弾性接触する板バネが形成されていることを特徴とする請求項１記載の電子機器。
3. 前記電磁シールド部品と前記放熱部品との間に挟まれた導電性の弾性部品を備え、
   前記導電性の弾性部品を介して、前記電磁シールド部品が前記放熱部品に弾性接触することを特徴とする請求項１記載の電子機器。
4. 前記電磁シールド部品は、前記電子部品を露出させる開口部を有し、当該開口部の周縁が前記放熱部品に弾性接触し、
   前記放熱部品は、前記開口部を通り、前記電磁シールド部品内で前記熱伝導部品を介して前記電子部品の上端面に接触する突部を有することを特徴とする請求項２または請求項３記載の電子機器。
5. 前記基板に固定され、前記電磁シールド部品の下端部を挟持するクリップを備えることを特徴とする請求項２から請求項４のうちのいずれか１項記載の電子機器。
6. 前記放熱部品を冷却するファンを備えることを特徴とする請求項２から請求項５のうちのいずれか１項記載の電子機器。
7. 前記シャーシは、箱形状の下シャーシおよび当該下シャーシの開口を覆う上シャーシを有し、当該上シャーシが前記放熱部品で構成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載の電子機器。

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