実装構造体および電子機器
【課題】パーソナルコンピュータ等の電子機器に備えられる実装構造体およびその実装構造体を備えたパーソナルコンピュータ等の電子機器において、筐体の厚みを極力増やさずにファンを実装できるようにする。
【解決手段】実装構造体10はプリント配線板4を有し、プリント配線板4は発熱部品5が実装されている。プリント配線板4は、その発熱部品5を冷却するためのファン6の駆動部品が一体に設けられ、ファン6が回転するときに通る通過領域4aの内側に貫通孔8a,8b,8cが形成されている。さらに、実装構造体10は駆動部品によって駆動されるようにしてファン6が実装され、ファン6を収容するケース7がプリント配線板4に実装されている。
【解決手段】実装構造体10はプリント配線板4を有し、プリント配線板4は発熱部品5が実装されている。プリント配線板4は、その発熱部品5を冷却するためのファン6の駆動部品が一体に設けられ、ファン6が回転するときに通る通過領域4aの内側に貫通孔8a,8b,8cが形成されている。さらに、実装構造体10は駆動部品によって駆動されるようにしてファン6が実装され、ファン6を収容するケース7がプリント配線板4に実装されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、パーソナルコンピュータ等の電子機器に備えられる実装構造体およびその実装構造体を備えたパーソナルコンピュータ等の電子機器に関する。
【背景技術】
【0002】
パーソナルコンピュータ等の電子機器においては、樹脂基板上に配線パターンが形成されているプリント配線板(プリント基板ともいう)に電子部品が実装されたプリント回路板が備えられている。プリント回路板には、CPU、コンデンサ、制御用IC、電源部品といった比較的大きな熱を発生する電子部品(以下「発熱部品」ともいう)が実装されているため、電子機器では発熱部品を冷却するためのファンが備えられている。
【0003】
従来例えば特許文献1には、そのようなファンが備えられたプリント基板ユニットが開示されている。このプリント基板ユニットは、プリント基板およびそのプリント基板上で回転するファンと、ファンを収容可能でファンの回転軸を備えたファンカバーとを有している。
【0004】
そして、ファンは、複数の羽根を支える回転体に永久磁石が取り付けられ、この永久磁石と、回転軸の軸受けに取り付けられているコイルとによって、ファンを回転させる電動モータが構成されている。
【特許文献1】特開2005−268327号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従来から電子機器では、プリント回路板が収納される筺体を小型化しようとするニーズがあるため、内部に備えられるファンについても小型化が求められている。
【0006】
しかし、従来はファンカバー(ケーシング、ケースともいう)を基板上のスタッドや筐体ボスにネジ止め等することによって、ファンがプリント回路板に取り付けられており、とりわけファンが両面から吸気を行うタイプであるときは、その性能確保のため、ファンの上下にクリアランス(隙間)を数ミリ程度(例えば2〜2.5mm程度)の厚さで確保する必要があった。そのため、ファンをファンカバーとともにプリント回路板に実装することが筐体を薄くすることの妨げの1つとなっていた。
【0007】
この課題を解決するには、プリント回路板の一部をファンカバーの大きさに応じた大きさで切り欠き、その切り欠きによって確保される空間にファンカバーとともにファンを実装するという考えもある。しかし、切り欠きを設けると、切り欠きの分だけプリント回路板の大きさが小さくなり、電子部品の実装などに利用できる大きさが小さくなる。
【0008】
そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたもので、パーソナルコンピュータ等の電子機器に備えられる実装構造体およびその実装構造体を備えたパーソナルコンピュータ等の電子機器において、ファンを実装しても筐体の厚みを極力増さないようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決するため、本発明に係る実装構造体は、電子部品が実装されるプリント配線板と、そのプリント配線板に実装される電子部品を冷却するためのファンの駆動部品とを有し、その駆動部品は、プリント配線板と一体に設けられていることを特徴としている。
【0010】
また、本発明に係る他の実装構造体は、電子部品が実装されるプリント配線板と、そのプリント配線板に実装される電子部品を冷却するためのファンの駆動部品と、プリント配線板に実装された駆動部品と異なる側に実装された発熱部品と、その発熱部品に接続された放熱部材とを有し、駆動部品は、プリント配線板と一体に設けられ、プリント配線板は、ファンが回転するときに通る通過領域と対向する領域に貫通孔部または切り欠き部が形成され、放熱部材は、貫通孔部または切り欠き部まで延伸されていることを特徴としている。
【0011】
さらに、本発明に係る電子機器は、電子部品が実装されているプリント回路板と、そのプリント回路板に実装されている電子部品のうちの発熱部品を冷却するためのファンを駆動する駆動部品とを有する実装構造体を備え、駆動部品は、プリント回路板と一体に設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【0012】
以上詳述したように、本発明によれば、パーソナルコンピュータ等の電子機器に備えられる実装構造体およびその実装構造体を備えたパーソナルコンピュータ等の電子機器において、ファンを実装しても筐体の厚みを極力増さないようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。
【0014】
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態における実装構造体を備えているパーソナルコンピュータ10を手前側からみた斜視図、図2は、背面側からみた斜視図である。本実施の形態では、実装構造体を備えた電子機器として、図1、図2に示すようなパーソナルコンピュータ30を例にとって説明する。
【0015】
図1、図2に示すパーソナルコンピュータ30は、本体ハウジング1と、液晶表示パネルが組み込まれた表示ユニット2とを有する携帯可能なノート型のノートパソコンである。
【0016】
本体ハウジング1は表側にキーボード3が設けられ、内部に後述する実装構造体10が備えられている。この実装構造体10には、詳しくは後述するが、所定の電子回路を構成する多数の電子部品が実装されている。
【0017】
また、本体ハウジング1は背面側に排気口1aを有している。この排気口1aから、後述する発熱部品5を冷却するためのファン6によって吐出される排気cfが排出される。
【0018】
図3は、本体ハウジング1の内部構造を実装構造体10を中心に模式的に示した断面図である。本体ハウジング1の内部には、実装構造体10と、発熱部品12、発熱部品12に接続されているフィン13および発熱部品12を冷却するためのファン14が備えられている。
【0019】
実装構造体10は、樹脂基板上に配線パターンが形成されているプリント配線板4を有し、このプリント配線板4の上面(キーボード3に近い側の面)に、CPU等の発熱部品5と、発熱部品5を冷却するためのファン6と、ファン6を収容するケース7とが実装されている。
【0020】
また、実装構造体10は、プリント配線板4の下面に、コンデンサ、コイル、電源ICといった各種の電子部品11a,11b,11cと、発熱部品12とが実装されている。
【0021】
図4は、プリント配線板および冷却ファンを示す平面図である。プリント配線板4は、図4に示すように、上面から起立している回転軸4aが固定され、その回転軸4aの外側であって、後述する通過領域4bと対向する領域に、複数の貫通孔8(貫通孔8a,8b,8c)が形成されている。回転軸4aには、ファン6を駆動する(回転させる)ためのコイルおよび制御用IC(図示せず)が取り付けられている。なお、通過領域4bとは、ファン6が回転するときにその羽根6aが通る円形状の領域を意味している。
【0022】
このコイルおよび制御用ICは、回転軸4aとともにプリント配線板4と物理的に一体となっていて、ファン6を駆動するための本発明における駆動部品を構成している。また、コイルおよび制御用ICは、後述する永久磁石6cとともに、ファン6を駆動する電動モータ(ファンモータ)を構成している。
【0023】
ファン6は、複数の羽根6aと、これらの羽根6aを支える円筒状の回転体6bと、回転体6bの内側に固定されている永久磁石6cとを有し、起立している回転軸4aの軸方向の上下、すなわち鉛直方向の両面からの吸気を行う両面吸気型である。そして、ファン6は、図4に示すように、回転軸4aに回転体6bを取り付けることによってプリント配線板4に実装されている。このとき、ファン6は、本体ハウジング1の上面内側1bとの間に適度なクリアランスを確保するようにして実装されている。なお、図3に示したように、プリント配線板4と本体ハウジング1とは高さh1のクリアランスが確保されている。
【0024】
図6は、図1の実装構造体にフィン9を備えた場合の模式的な断面図である。図8はケース7を示す斜視図である。ケース7は、内側にファン6を収容し得る大きさを有し、図8に示すようにその側面の一部に切り欠かれた排気口7aが形成され、上面に複数の吸気孔7bが形成されている。このケース7は、プリント配線板4に形成されている図示しないスタッドやボスにネジ止め等してプリント配線板4に実装されている。また、ケース7は、排気口7aが発熱部品5に対峙するようにしてプリント配線板4に実装されている。なお、排気口7aは発熱部品5に対峙する側面の一部に形成されてもよいし、その側面すべてを開口するように形成されていてもよい。
【0025】
さらに、図6に示すように、発熱部品5には、放熱用のフィン9を接続することもできる。
【0026】
以上の構成を有する実装構造体10では、ファンモータを構成しているコイルに通電することによってファンモータが作動し、ファン6を回転させる。すると、プリント配線板4の裏面からの吸気afが貫通孔8a,8b,8c(図4参照)を介してケース7内に導入され、吸気afがケース7の吸気孔7bからの吸気bfとともに排気cfとして排気口7aから排出される。
【0027】
また、排気口7aが発熱部品5に対峙しているので、ケース7から排出される排気cfは発熱部品5に導かれる。発熱部品5は排気cfによって発生する熱が直に奪われ、暖められた排気cfが排気口1aから外部に排出される。さらに、図6に示すように、発熱部品5に放熱用のフィン9が装着されているときは、排気cfがフィン9から熱を奪って排気口1aから外部に排出される。
【0028】
このようにして、パーソナルコンピュータ30は、発熱部品5からその発生する熱を奪い外に逃がすことによって、発熱部品5を冷却するようになっている。なお、実装構造体10には、発熱部品5のほか、発熱部品12も実装されているが、発熱部品12は、ファン6とは別の冷却ファン14およびフィン13によって冷却される。
【0029】
以上のように、実装構造体10は、プリント配線板4と一体に設けられている駆動部品(本実施の形態では、コイルおよび制御用IC)を有している。そのため、ケース7が実装されていないとしてもファン6を回転させることができ、その回転によって得られる送風をファン6の周囲に送り出し、それによって実装されている発熱部品5やそのほかの発熱部品から熱を奪い、それらを冷却することができる。
【0030】
したがって、実装構造体10は、ケース7が実装されていなくても発熱部品5の冷却を行えるから、ファン6をプリント配線板4に実装しても、ケース7を実装しないようにすることによって、ケース7を実装しない分、本体ハウジング1の厚みを増さなくても済むようにすることができる。
【0031】
もちろん、実装構造体10のようにケース7を実装することもできるが、その場合はプリント配線板4に貫通孔8a,8b,8cを設けることが好ましい。貫通孔8a,8b,8cはプリント配線板4において、通過領域4bと対向する領域に設けられている。したがって、ケース7に吸気孔7bが設けられていることによってプリント配線板4の表側から吸気を行えるだけでなく、貫通孔8a,8b,8cを通じてプリント配線板4の裏側からも吸気を行える。そのため、ファン6の下側に確保するクリアランスを少なくすることができ、その分、本体ハウジング1の厚みを厚くしなくてすむようになる。
【0032】
特に、実装構造体10のように、ケース7を実装すると、ケース7から送り出す空気の流れを規制することができる。つまり、排気cfがケース7の排気口7aから排出され、排気cfが排気口7aの無い方向に排出されないようにすることができる。そのため、排気cfを確実に発熱部品5に導くことができ、効率的に発熱部品5を冷却できるようになっている。
【0033】
また、ケース7は、排気口7aの位置を発熱部品5に応じて変えて実装することもできる。そのため、ファンモータの位置を変えることなく、排気口7aの向きを変えることにより、冷却の対象となる電子部品を変えることができ、発熱部品5とは別の発熱部品を冷却することもできる。したがって、実装構造体10は、冷却対象を変更する場合の自由度が高められている。
【0034】
さらに、実装構造体10では、プリント配線板4における図示せねグランド層を使って放熱することもできるようになっている。
【0035】
また、ケース7は、コイルなどの駆動部品が備えられていないので、ケース7を実装するのに、ハーネス(配線ケーブルおよびコネクタ)が不要となり、したがって、本体ハウジング1内部の配線を簡略化することもできる。ケース7は、ねじ止め、はんだ付け、差込固定などしてプリント配線板4に実装でき、そうすることによって、ケース7を実装するための螺子も不要となる。
【0036】
(第2の実施の形態)
第1の実施の形態では、発熱部品5とファン6とがプリント配線板4の同じ側に実装されている。しかしながら、本発明は、図5,7に示すように、発熱部品15とファン6とがプリント配線板4の異なる側に実装されている実装構造体20についても適用することができる。ここで、図5は、実装構造体20が備えられている本体ハウジング1内部の構造を模式的に示した斜視図、図7は、図5に示した矢印Pの方向からみた断面図である。
【0037】
実装構造体20は、実装構造体10と比較して、発熱部品5の代わりに発熱部品15がプリント配線板4の下面に実装されている点、電子部品11a,11cが実装されていないかわりに図示しない別の電子部品が実装されている点で相違している。また、実装構造体20は、プリント配線板4が貫通孔8a,8b,8cと形状の異なる貫通孔26a,26bを有する点と、放熱部材としてのヒートシンク17、ヒートパイプ18および放熱フィン19がプリント配線板4の下面に実装されている点と、ケース7の排気口7aが排気口1aに対峙して配置されている点と、発熱部品12、フィン13および冷却ファン14が実装されていない点とで相違し、そのほかは一致している。
【0038】
ヒートシンク17は、発熱部品15に接続され、発熱部品15を覆うことが可能な大きさの矩形状に形成されている。ヒートパイプ18は、一端部がヒートシンク17に接続され、他端部が放熱フィン19に接続され、ヒートシンク17の熱を放熱フィン19に伝達し得る形状に形成されている。放熱フィン19は、複数の板状体を有し各板状体が貫通孔26bにオーバーラップ(重なるように)するようにして並べられている。貫通孔26a、26bは通過領域4bの内側と外側とにまたがって形成されている。
【0039】
以上の構成を有する実装構造体20でも、ファンモータを構成しているコイルに通電することによってファンモータが作動し、ファン6を回転させる。すると、プリント配線板4の裏面からの吸気afが貫通孔26a,26bを介してケース7内に導入され、吸気afが吸気孔7bからの吸気bfとともに排気cfとして排気口7aから排出される。
【0040】
しかしながら、実装構造体20の場合、発熱部品15はファン6の送風によって直に熱が奪われるのではなく、次のようにして冷却される。
放熱フィン19が貫通孔26bにオーバーラップして形成されているため、吸気afが貫通孔26bを通過する際に放熱フィン19に接触する。この放熱フィン19にはヒートパイプ18が接続され、そのヒートパイプ18にはヒートシンク17が接続されている。そのため、発熱部品15の発生する熱は、ヒートシンク17およびヒートパイプ18を伝って放熱フィン19に伝達されている。
【0041】
そして、吸気afが貫通孔26bを通過する際に放熱フィン19に接触して放熱フィン19から熱を奪い、暖められた排気cfとして排気口7aから排出されることとなる。こうして発熱部品15の発生する熱が外に排出され、発熱部品15が冷却される。
【0042】
この実装構造体20も、実装構造体10と同様の作用効果を奏するものである。すなわち、実装構造体20も、ケース7が実装されていなくてもファン6を回転させ、その回転によって得られる送風を周囲に送り出すことができ、それによって発熱部品15から熱を奪い暖められた排気cfを外に排出することができる。そのため、実装構造体20も、ケース7が実装されていなくても発熱部品15の冷却を行えるから、ケース7を実装しないようにすることによって、その分、本体ハウジング1の厚みを増さずに済ませることができる。そのほかの作用効果も実装構造体10と同様である。
【0043】
(変形例)
図9は、プリント配線板4と形状の異なるプリント配線板34を備えた実装構造体を示す平面図、図10はその一部を断面で示した側面図である。
【0044】
プリント配線板34は、メイン基板34a、34bと、サブ基板34cとを有している。メイン基板34a、34bには、図示はしないが、CPUなどの発熱部品を含む複数の電子部品が実装されている。また、メイン基板34a、34bは、図9に示すように、ファン6の外形寸法に応じた間隔S(図9の間隔Sはファン6の外形寸法よりも幾分大きい)をおいて配置されている。
【0045】
サブ基板34cには、プリント配線板4と同様の回転軸4aおよび駆動部品が一体となって設けられている。また、サブ基板34cには、矩形状の貫通孔34ca,34cbが設けられている。サブ基板34cは、メイン基板34a、34bの間におけるメイン基板34a、34bよりも板厚方向に沿って所定距離を置いた箇所に配置されている。そして、メイン基板34aと、サブ基板34cとはコネクタ36によって、電気的に接続されている。
【0046】
このプリント配線板34には、図10にも示すように、ファン6がメイン基板34a、34bの間に確保される空間に嵌め込まれるようにその一部を落とし込んで実装されている。
【0047】
このプリント配線板34では、ファン6がメイン基板34a、34bの間に確保される空間に嵌め込まれるようにその一部を落とし込んで実装されているため、本体ハウジング1の厚みを増さずに済むようになっている。しかも、サブ基板34cに貫通孔34ca,34cbが設けられているので、ファン6の下側に吸気用のクリアランスを確保しなくても済むようになっており、その分、本体ハウジング1の厚みを増さずに済むようにもなっている。
【0048】
図11は図3に示したプリント配線板と形状の異なる別のプリント配線板を示す平面図である。また、図12は同じく側面図である。さらに、図13はさらに別のプリント配線板を示す平面図である。図11,12に示すプリント配線板37のように、矩形状の樹脂基板の1つの角部を一部切り欠き(破線部分が切り欠いて除去されている)、その切り欠きの一部が通過領域4bに収まる位置に回転軸4aが設けられていてもよい。また、プリント配線板37では、通過領域4bの少なくとも一部がプリント配線板37の外側に確保されている。このプリント配線板37の場合は、角部を切り欠いているが、切り欠いた大きさはファン6よりも小さいので、電子部品の実装などに利用できる大きさが従来のように小さくならずに済むようになっている。
【0049】
さらに、図13に示すプリント配線板38のように、角部を切り欠くことなく回転軸4aを設けて、ファン6を実装するようにしてもよい。こうすると、電子部品の実装などに利用できる大きさが小さくならずにすむようになる。なお、このプリント配線板38も、通過領域4bの少なくとも一部がプリント配線板38の外側に確保されている。
【0050】
なお、実装構造体10,20では、貫通孔8a,8b,8cまたは貫通孔26a,26bを形成しているが、これらの貫通孔の一部または全体を切り欠きにしてもよい。
【0051】
以上の実施の形態では、電子機器としてノートパソコンを例にとって説明しているが、本発明はノートパソコン以外の電子機器についても適用することができる。また、両面吸気型のファン6を実装している場合を例にとって説明しているが、本発明は片面吸気型のファンを実装している場合についても適用することができる。
【0052】
以上の説明は、本発明の実施の形態についての説明であって、この発明の装置及び方法を限定するものではなく、様々な変形例を容易に実施することができる。又、各実施形態における構成要素、機能、特徴あるいは方法ステップを適宜組み合わせて構成される装置又は方法も本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【0053】
【図1】第1の実施の形態における実装構造体を備えているパーソナルコンピュータを手前側からみた斜視図である。
【図2】同じく、パーソナルコンピュータを背面側からみた斜視図である。
【図3】本体ハウジングの内部構造を実装構造体を中心に模式的に示した断面図である。
【図4】プリント配線板および冷却ファンを示す平面図である。
【図5】別の実装構造体が備えられている本体ハウジング内部の構造を模式的に示した斜視図である。
【図6】図1の実装構造体にフィンを備えた場合の模式的な断面図である。
【図7】別の実装構造体を備えた本体ハウジングの内部構造を中心に模式的に示した断面図である。
【図8】ケースを示す斜視図である。
【図9】図3に示したプリント配線板と形状の異なるプリント配線板とファンを示す平面図である。
【図10】同じく、一部を断面で示した側面図である。
【図11】図3に示したプリント配線板と形状の異なる別のプリント配線板を示す平面図である。
【図12】同じく、側面図である。
【図13】さらに別のプリント配線板を示す平面図である。
【符号の説明】
【0054】
1…本体ハウジング、4,34,37,38…プリント配線板、4a…回転軸
4b…通過領域、5、15…発熱部品、6…冷却ファン、7…ケース
8a,8b,8c,26a,26b…貫通孔、10、20…実装構造体
17…ヒートシンク、18…ヒートパイプ、19…放熱フィン
30…パーソナルコンピュータ、34a、34b…メイン基板、34c…サブ基板
【技術分野】
【0001】
本発明は、パーソナルコンピュータ等の電子機器に備えられる実装構造体およびその実装構造体を備えたパーソナルコンピュータ等の電子機器に関する。
【背景技術】
【0002】
パーソナルコンピュータ等の電子機器においては、樹脂基板上に配線パターンが形成されているプリント配線板(プリント基板ともいう)に電子部品が実装されたプリント回路板が備えられている。プリント回路板には、CPU、コンデンサ、制御用IC、電源部品といった比較的大きな熱を発生する電子部品(以下「発熱部品」ともいう)が実装されているため、電子機器では発熱部品を冷却するためのファンが備えられている。
【0003】
従来例えば特許文献1には、そのようなファンが備えられたプリント基板ユニットが開示されている。このプリント基板ユニットは、プリント基板およびそのプリント基板上で回転するファンと、ファンを収容可能でファンの回転軸を備えたファンカバーとを有している。
【0004】
そして、ファンは、複数の羽根を支える回転体に永久磁石が取り付けられ、この永久磁石と、回転軸の軸受けに取り付けられているコイルとによって、ファンを回転させる電動モータが構成されている。
【特許文献1】特開2005−268327号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従来から電子機器では、プリント回路板が収納される筺体を小型化しようとするニーズがあるため、内部に備えられるファンについても小型化が求められている。
【0006】
しかし、従来はファンカバー(ケーシング、ケースともいう)を基板上のスタッドや筐体ボスにネジ止め等することによって、ファンがプリント回路板に取り付けられており、とりわけファンが両面から吸気を行うタイプであるときは、その性能確保のため、ファンの上下にクリアランス(隙間)を数ミリ程度(例えば2〜2.5mm程度)の厚さで確保する必要があった。そのため、ファンをファンカバーとともにプリント回路板に実装することが筐体を薄くすることの妨げの1つとなっていた。
【0007】
この課題を解決するには、プリント回路板の一部をファンカバーの大きさに応じた大きさで切り欠き、その切り欠きによって確保される空間にファンカバーとともにファンを実装するという考えもある。しかし、切り欠きを設けると、切り欠きの分だけプリント回路板の大きさが小さくなり、電子部品の実装などに利用できる大きさが小さくなる。
【0008】
そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたもので、パーソナルコンピュータ等の電子機器に備えられる実装構造体およびその実装構造体を備えたパーソナルコンピュータ等の電子機器において、ファンを実装しても筐体の厚みを極力増さないようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決するため、本発明に係る実装構造体は、電子部品が実装されるプリント配線板と、そのプリント配線板に実装される電子部品を冷却するためのファンの駆動部品とを有し、その駆動部品は、プリント配線板と一体に設けられていることを特徴としている。
【0010】
また、本発明に係る他の実装構造体は、電子部品が実装されるプリント配線板と、そのプリント配線板に実装される電子部品を冷却するためのファンの駆動部品と、プリント配線板に実装された駆動部品と異なる側に実装された発熱部品と、その発熱部品に接続された放熱部材とを有し、駆動部品は、プリント配線板と一体に設けられ、プリント配線板は、ファンが回転するときに通る通過領域と対向する領域に貫通孔部または切り欠き部が形成され、放熱部材は、貫通孔部または切り欠き部まで延伸されていることを特徴としている。
【0011】
さらに、本発明に係る電子機器は、電子部品が実装されているプリント回路板と、そのプリント回路板に実装されている電子部品のうちの発熱部品を冷却するためのファンを駆動する駆動部品とを有する実装構造体を備え、駆動部品は、プリント回路板と一体に設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【0012】
以上詳述したように、本発明によれば、パーソナルコンピュータ等の電子機器に備えられる実装構造体およびその実装構造体を備えたパーソナルコンピュータ等の電子機器において、ファンを実装しても筐体の厚みを極力増さないようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。
【0014】
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態における実装構造体を備えているパーソナルコンピュータ10を手前側からみた斜視図、図2は、背面側からみた斜視図である。本実施の形態では、実装構造体を備えた電子機器として、図1、図2に示すようなパーソナルコンピュータ30を例にとって説明する。
【0015】
図1、図2に示すパーソナルコンピュータ30は、本体ハウジング1と、液晶表示パネルが組み込まれた表示ユニット2とを有する携帯可能なノート型のノートパソコンである。
【0016】
本体ハウジング1は表側にキーボード3が設けられ、内部に後述する実装構造体10が備えられている。この実装構造体10には、詳しくは後述するが、所定の電子回路を構成する多数の電子部品が実装されている。
【0017】
また、本体ハウジング1は背面側に排気口1aを有している。この排気口1aから、後述する発熱部品5を冷却するためのファン6によって吐出される排気cfが排出される。
【0018】
図3は、本体ハウジング1の内部構造を実装構造体10を中心に模式的に示した断面図である。本体ハウジング1の内部には、実装構造体10と、発熱部品12、発熱部品12に接続されているフィン13および発熱部品12を冷却するためのファン14が備えられている。
【0019】
実装構造体10は、樹脂基板上に配線パターンが形成されているプリント配線板4を有し、このプリント配線板4の上面(キーボード3に近い側の面)に、CPU等の発熱部品5と、発熱部品5を冷却するためのファン6と、ファン6を収容するケース7とが実装されている。
【0020】
また、実装構造体10は、プリント配線板4の下面に、コンデンサ、コイル、電源ICといった各種の電子部品11a,11b,11cと、発熱部品12とが実装されている。
【0021】
図4は、プリント配線板および冷却ファンを示す平面図である。プリント配線板4は、図4に示すように、上面から起立している回転軸4aが固定され、その回転軸4aの外側であって、後述する通過領域4bと対向する領域に、複数の貫通孔8(貫通孔8a,8b,8c)が形成されている。回転軸4aには、ファン6を駆動する(回転させる)ためのコイルおよび制御用IC(図示せず)が取り付けられている。なお、通過領域4bとは、ファン6が回転するときにその羽根6aが通る円形状の領域を意味している。
【0022】
このコイルおよび制御用ICは、回転軸4aとともにプリント配線板4と物理的に一体となっていて、ファン6を駆動するための本発明における駆動部品を構成している。また、コイルおよび制御用ICは、後述する永久磁石6cとともに、ファン6を駆動する電動モータ(ファンモータ)を構成している。
【0023】
ファン6は、複数の羽根6aと、これらの羽根6aを支える円筒状の回転体6bと、回転体6bの内側に固定されている永久磁石6cとを有し、起立している回転軸4aの軸方向の上下、すなわち鉛直方向の両面からの吸気を行う両面吸気型である。そして、ファン6は、図4に示すように、回転軸4aに回転体6bを取り付けることによってプリント配線板4に実装されている。このとき、ファン6は、本体ハウジング1の上面内側1bとの間に適度なクリアランスを確保するようにして実装されている。なお、図3に示したように、プリント配線板4と本体ハウジング1とは高さh1のクリアランスが確保されている。
【0024】
図6は、図1の実装構造体にフィン9を備えた場合の模式的な断面図である。図8はケース7を示す斜視図である。ケース7は、内側にファン6を収容し得る大きさを有し、図8に示すようにその側面の一部に切り欠かれた排気口7aが形成され、上面に複数の吸気孔7bが形成されている。このケース7は、プリント配線板4に形成されている図示しないスタッドやボスにネジ止め等してプリント配線板4に実装されている。また、ケース7は、排気口7aが発熱部品5に対峙するようにしてプリント配線板4に実装されている。なお、排気口7aは発熱部品5に対峙する側面の一部に形成されてもよいし、その側面すべてを開口するように形成されていてもよい。
【0025】
さらに、図6に示すように、発熱部品5には、放熱用のフィン9を接続することもできる。
【0026】
以上の構成を有する実装構造体10では、ファンモータを構成しているコイルに通電することによってファンモータが作動し、ファン6を回転させる。すると、プリント配線板4の裏面からの吸気afが貫通孔8a,8b,8c(図4参照)を介してケース7内に導入され、吸気afがケース7の吸気孔7bからの吸気bfとともに排気cfとして排気口7aから排出される。
【0027】
また、排気口7aが発熱部品5に対峙しているので、ケース7から排出される排気cfは発熱部品5に導かれる。発熱部品5は排気cfによって発生する熱が直に奪われ、暖められた排気cfが排気口1aから外部に排出される。さらに、図6に示すように、発熱部品5に放熱用のフィン9が装着されているときは、排気cfがフィン9から熱を奪って排気口1aから外部に排出される。
【0028】
このようにして、パーソナルコンピュータ30は、発熱部品5からその発生する熱を奪い外に逃がすことによって、発熱部品5を冷却するようになっている。なお、実装構造体10には、発熱部品5のほか、発熱部品12も実装されているが、発熱部品12は、ファン6とは別の冷却ファン14およびフィン13によって冷却される。
【0029】
以上のように、実装構造体10は、プリント配線板4と一体に設けられている駆動部品(本実施の形態では、コイルおよび制御用IC)を有している。そのため、ケース7が実装されていないとしてもファン6を回転させることができ、その回転によって得られる送風をファン6の周囲に送り出し、それによって実装されている発熱部品5やそのほかの発熱部品から熱を奪い、それらを冷却することができる。
【0030】
したがって、実装構造体10は、ケース7が実装されていなくても発熱部品5の冷却を行えるから、ファン6をプリント配線板4に実装しても、ケース7を実装しないようにすることによって、ケース7を実装しない分、本体ハウジング1の厚みを増さなくても済むようにすることができる。
【0031】
もちろん、実装構造体10のようにケース7を実装することもできるが、その場合はプリント配線板4に貫通孔8a,8b,8cを設けることが好ましい。貫通孔8a,8b,8cはプリント配線板4において、通過領域4bと対向する領域に設けられている。したがって、ケース7に吸気孔7bが設けられていることによってプリント配線板4の表側から吸気を行えるだけでなく、貫通孔8a,8b,8cを通じてプリント配線板4の裏側からも吸気を行える。そのため、ファン6の下側に確保するクリアランスを少なくすることができ、その分、本体ハウジング1の厚みを厚くしなくてすむようになる。
【0032】
特に、実装構造体10のように、ケース7を実装すると、ケース7から送り出す空気の流れを規制することができる。つまり、排気cfがケース7の排気口7aから排出され、排気cfが排気口7aの無い方向に排出されないようにすることができる。そのため、排気cfを確実に発熱部品5に導くことができ、効率的に発熱部品5を冷却できるようになっている。
【0033】
また、ケース7は、排気口7aの位置を発熱部品5に応じて変えて実装することもできる。そのため、ファンモータの位置を変えることなく、排気口7aの向きを変えることにより、冷却の対象となる電子部品を変えることができ、発熱部品5とは別の発熱部品を冷却することもできる。したがって、実装構造体10は、冷却対象を変更する場合の自由度が高められている。
【0034】
さらに、実装構造体10では、プリント配線板4における図示せねグランド層を使って放熱することもできるようになっている。
【0035】
また、ケース7は、コイルなどの駆動部品が備えられていないので、ケース7を実装するのに、ハーネス(配線ケーブルおよびコネクタ)が不要となり、したがって、本体ハウジング1内部の配線を簡略化することもできる。ケース7は、ねじ止め、はんだ付け、差込固定などしてプリント配線板4に実装でき、そうすることによって、ケース7を実装するための螺子も不要となる。
【0036】
(第2の実施の形態)
第1の実施の形態では、発熱部品5とファン6とがプリント配線板4の同じ側に実装されている。しかしながら、本発明は、図5,7に示すように、発熱部品15とファン6とがプリント配線板4の異なる側に実装されている実装構造体20についても適用することができる。ここで、図5は、実装構造体20が備えられている本体ハウジング1内部の構造を模式的に示した斜視図、図7は、図5に示した矢印Pの方向からみた断面図である。
【0037】
実装構造体20は、実装構造体10と比較して、発熱部品5の代わりに発熱部品15がプリント配線板4の下面に実装されている点、電子部品11a,11cが実装されていないかわりに図示しない別の電子部品が実装されている点で相違している。また、実装構造体20は、プリント配線板4が貫通孔8a,8b,8cと形状の異なる貫通孔26a,26bを有する点と、放熱部材としてのヒートシンク17、ヒートパイプ18および放熱フィン19がプリント配線板4の下面に実装されている点と、ケース7の排気口7aが排気口1aに対峙して配置されている点と、発熱部品12、フィン13および冷却ファン14が実装されていない点とで相違し、そのほかは一致している。
【0038】
ヒートシンク17は、発熱部品15に接続され、発熱部品15を覆うことが可能な大きさの矩形状に形成されている。ヒートパイプ18は、一端部がヒートシンク17に接続され、他端部が放熱フィン19に接続され、ヒートシンク17の熱を放熱フィン19に伝達し得る形状に形成されている。放熱フィン19は、複数の板状体を有し各板状体が貫通孔26bにオーバーラップ(重なるように)するようにして並べられている。貫通孔26a、26bは通過領域4bの内側と外側とにまたがって形成されている。
【0039】
以上の構成を有する実装構造体20でも、ファンモータを構成しているコイルに通電することによってファンモータが作動し、ファン6を回転させる。すると、プリント配線板4の裏面からの吸気afが貫通孔26a,26bを介してケース7内に導入され、吸気afが吸気孔7bからの吸気bfとともに排気cfとして排気口7aから排出される。
【0040】
しかしながら、実装構造体20の場合、発熱部品15はファン6の送風によって直に熱が奪われるのではなく、次のようにして冷却される。
放熱フィン19が貫通孔26bにオーバーラップして形成されているため、吸気afが貫通孔26bを通過する際に放熱フィン19に接触する。この放熱フィン19にはヒートパイプ18が接続され、そのヒートパイプ18にはヒートシンク17が接続されている。そのため、発熱部品15の発生する熱は、ヒートシンク17およびヒートパイプ18を伝って放熱フィン19に伝達されている。
【0041】
そして、吸気afが貫通孔26bを通過する際に放熱フィン19に接触して放熱フィン19から熱を奪い、暖められた排気cfとして排気口7aから排出されることとなる。こうして発熱部品15の発生する熱が外に排出され、発熱部品15が冷却される。
【0042】
この実装構造体20も、実装構造体10と同様の作用効果を奏するものである。すなわち、実装構造体20も、ケース7が実装されていなくてもファン6を回転させ、その回転によって得られる送風を周囲に送り出すことができ、それによって発熱部品15から熱を奪い暖められた排気cfを外に排出することができる。そのため、実装構造体20も、ケース7が実装されていなくても発熱部品15の冷却を行えるから、ケース7を実装しないようにすることによって、その分、本体ハウジング1の厚みを増さずに済ませることができる。そのほかの作用効果も実装構造体10と同様である。
【0043】
(変形例)
図9は、プリント配線板4と形状の異なるプリント配線板34を備えた実装構造体を示す平面図、図10はその一部を断面で示した側面図である。
【0044】
プリント配線板34は、メイン基板34a、34bと、サブ基板34cとを有している。メイン基板34a、34bには、図示はしないが、CPUなどの発熱部品を含む複数の電子部品が実装されている。また、メイン基板34a、34bは、図9に示すように、ファン6の外形寸法に応じた間隔S(図9の間隔Sはファン6の外形寸法よりも幾分大きい)をおいて配置されている。
【0045】
サブ基板34cには、プリント配線板4と同様の回転軸4aおよび駆動部品が一体となって設けられている。また、サブ基板34cには、矩形状の貫通孔34ca,34cbが設けられている。サブ基板34cは、メイン基板34a、34bの間におけるメイン基板34a、34bよりも板厚方向に沿って所定距離を置いた箇所に配置されている。そして、メイン基板34aと、サブ基板34cとはコネクタ36によって、電気的に接続されている。
【0046】
このプリント配線板34には、図10にも示すように、ファン6がメイン基板34a、34bの間に確保される空間に嵌め込まれるようにその一部を落とし込んで実装されている。
【0047】
このプリント配線板34では、ファン6がメイン基板34a、34bの間に確保される空間に嵌め込まれるようにその一部を落とし込んで実装されているため、本体ハウジング1の厚みを増さずに済むようになっている。しかも、サブ基板34cに貫通孔34ca,34cbが設けられているので、ファン6の下側に吸気用のクリアランスを確保しなくても済むようになっており、その分、本体ハウジング1の厚みを増さずに済むようにもなっている。
【0048】
図11は図3に示したプリント配線板と形状の異なる別のプリント配線板を示す平面図である。また、図12は同じく側面図である。さらに、図13はさらに別のプリント配線板を示す平面図である。図11,12に示すプリント配線板37のように、矩形状の樹脂基板の1つの角部を一部切り欠き(破線部分が切り欠いて除去されている)、その切り欠きの一部が通過領域4bに収まる位置に回転軸4aが設けられていてもよい。また、プリント配線板37では、通過領域4bの少なくとも一部がプリント配線板37の外側に確保されている。このプリント配線板37の場合は、角部を切り欠いているが、切り欠いた大きさはファン6よりも小さいので、電子部品の実装などに利用できる大きさが従来のように小さくならずに済むようになっている。
【0049】
さらに、図13に示すプリント配線板38のように、角部を切り欠くことなく回転軸4aを設けて、ファン6を実装するようにしてもよい。こうすると、電子部品の実装などに利用できる大きさが小さくならずにすむようになる。なお、このプリント配線板38も、通過領域4bの少なくとも一部がプリント配線板38の外側に確保されている。
【0050】
なお、実装構造体10,20では、貫通孔8a,8b,8cまたは貫通孔26a,26bを形成しているが、これらの貫通孔の一部または全体を切り欠きにしてもよい。
【0051】
以上の実施の形態では、電子機器としてノートパソコンを例にとって説明しているが、本発明はノートパソコン以外の電子機器についても適用することができる。また、両面吸気型のファン6を実装している場合を例にとって説明しているが、本発明は片面吸気型のファンを実装している場合についても適用することができる。
【0052】
以上の説明は、本発明の実施の形態についての説明であって、この発明の装置及び方法を限定するものではなく、様々な変形例を容易に実施することができる。又、各実施形態における構成要素、機能、特徴あるいは方法ステップを適宜組み合わせて構成される装置又は方法も本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【0053】
【図1】第1の実施の形態における実装構造体を備えているパーソナルコンピュータを手前側からみた斜視図である。
【図2】同じく、パーソナルコンピュータを背面側からみた斜視図である。
【図3】本体ハウジングの内部構造を実装構造体を中心に模式的に示した断面図である。
【図4】プリント配線板および冷却ファンを示す平面図である。
【図5】別の実装構造体が備えられている本体ハウジング内部の構造を模式的に示した斜視図である。
【図6】図1の実装構造体にフィンを備えた場合の模式的な断面図である。
【図7】別の実装構造体を備えた本体ハウジングの内部構造を中心に模式的に示した断面図である。
【図8】ケースを示す斜視図である。
【図9】図3に示したプリント配線板と形状の異なるプリント配線板とファンを示す平面図である。
【図10】同じく、一部を断面で示した側面図である。
【図11】図3に示したプリント配線板と形状の異なる別のプリント配線板を示す平面図である。
【図12】同じく、側面図である。
【図13】さらに別のプリント配線板を示す平面図である。
【符号の説明】
【0054】
1…本体ハウジング、4,34,37,38…プリント配線板、4a…回転軸
4b…通過領域、5、15…発熱部品、6…冷却ファン、7…ケース
8a,8b,8c,26a,26b…貫通孔、10、20…実装構造体
17…ヒートシンク、18…ヒートパイプ、19…放熱フィン
30…パーソナルコンピュータ、34a、34b…メイン基板、34c…サブ基板
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電子部品が実装されるプリント配線板と、
該プリント配線板に実装される電子部品を冷却するためのファンの駆動部品とを有し、
該駆動部品は、前記プリント配線板と一体に設けられていることを特徴とする実装構造体。
【請求項2】
前記プリント配線板は、前記ファンが回転するときに通る通過領域と対向する領域に貫通孔部または切り欠き部が形成されていることを特徴とする請求項1記載の実装構造体。
【請求項3】
前記プリント配線板は、前記電子部品が実装される第1および第2のメイン基板と、前記駆動部品が一体に設けられているサブ基板とを有し、
前記第1および第2のメイン基板は、前記ファンの外形寸法に応じた間隔をおいて配置され、かつ前記第1および第2のメイン基板の間の該第1および第2のメイン基板よりも板厚方向に所定距離を置き前記サブ基板が配置されていることを特徴とする請求項1記載の実装構造体。
【請求項4】
前記プリント配線板の角部に前記駆動部品が設けられ、前記ファンが回転するときに通る通過領域の少なくとも一部が該通過領域と対向する前記プリント配線板の外側に確保されていることを特徴とする請求項1または2記載の実装構造体。
【請求項5】
前記プリント配線板に実装された駆動部品と同じ側に実装された発熱部品と、
前記駆動部品によって駆動されるように前記プリント配線板に実装されたファンと、
該ファンを収容可能な大きさを有し、かつ排気口が形成されたケースとを更に有し、
該ケースが前記ファンを収容し、かつ前記排気口が前記発熱部品に対峙して前記プリント配線板に実装されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項記載の実装構造体。
【請求項6】
電子部品が実装されるプリント配線板と、
該プリント配線板に実装される電子部品を冷却するためのファンの駆動部品と、
前記プリント配線板に実装された駆動部品と異なる側に実装された発熱部品と、
該発熱部品に接続された放熱部材とを有し、
前記駆動部品は、前記プリント配線板と一体に設けられ、
前記プリント配線板は、前記ファンが回転するときに通る通過領域と対向する領域に貫通孔部または切り欠き部が形成され、
前記放熱部材は、前記貫通孔部または切り欠き部まで延伸されていることを特徴とする実装構造体。
【請求項7】
前記放熱部材は、放熱フィンを有し、該放熱フィンの少なくとも一部が前記貫通孔部または切り欠き部に重なるようにして前記発熱部品に接続されていることを特徴とする請求項6記載の実装構造体。
【請求項8】
前記駆動部品によって駆動されるように前記プリント配線板に取り付けられたファンと、
該ファンを収容して前記プリント配線板に実装されたケースとを更に有することを特徴とする請求項6または7項記載の実装構造体。
【請求項9】
前記ファンは回転体を有し、該回転体に永久磁石が取り付けられ、該永久磁石と前記駆動部品とによって、前記ファンを駆動するファンモータが構成されていることを特徴とする請求項5または8記載の実装構造体。
【請求項10】
電子部品が実装されているプリント回路板と、該プリント回路板に実装されている前記電子部品のうちの発熱部品を冷却するためのファンを駆動する駆動部品とを有する実装構造体を備え、
前記駆動部品は、前記プリント回路板と一体に設けられていることを特徴とする電子機器。
【請求項1】
電子部品が実装されるプリント配線板と、
該プリント配線板に実装される電子部品を冷却するためのファンの駆動部品とを有し、
該駆動部品は、前記プリント配線板と一体に設けられていることを特徴とする実装構造体。
【請求項2】
前記プリント配線板は、前記ファンが回転するときに通る通過領域と対向する領域に貫通孔部または切り欠き部が形成されていることを特徴とする請求項1記載の実装構造体。
【請求項3】
前記プリント配線板は、前記電子部品が実装される第1および第2のメイン基板と、前記駆動部品が一体に設けられているサブ基板とを有し、
前記第1および第2のメイン基板は、前記ファンの外形寸法に応じた間隔をおいて配置され、かつ前記第1および第2のメイン基板の間の該第1および第2のメイン基板よりも板厚方向に所定距離を置き前記サブ基板が配置されていることを特徴とする請求項1記載の実装構造体。
【請求項4】
前記プリント配線板の角部に前記駆動部品が設けられ、前記ファンが回転するときに通る通過領域の少なくとも一部が該通過領域と対向する前記プリント配線板の外側に確保されていることを特徴とする請求項1または2記載の実装構造体。
【請求項5】
前記プリント配線板に実装された駆動部品と同じ側に実装された発熱部品と、
前記駆動部品によって駆動されるように前記プリント配線板に実装されたファンと、
該ファンを収容可能な大きさを有し、かつ排気口が形成されたケースとを更に有し、
該ケースが前記ファンを収容し、かつ前記排気口が前記発熱部品に対峙して前記プリント配線板に実装されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項記載の実装構造体。
【請求項6】
電子部品が実装されるプリント配線板と、
該プリント配線板に実装される電子部品を冷却するためのファンの駆動部品と、
前記プリント配線板に実装された駆動部品と異なる側に実装された発熱部品と、
該発熱部品に接続された放熱部材とを有し、
前記駆動部品は、前記プリント配線板と一体に設けられ、
前記プリント配線板は、前記ファンが回転するときに通る通過領域と対向する領域に貫通孔部または切り欠き部が形成され、
前記放熱部材は、前記貫通孔部または切り欠き部まで延伸されていることを特徴とする実装構造体。
【請求項7】
前記放熱部材は、放熱フィンを有し、該放熱フィンの少なくとも一部が前記貫通孔部または切り欠き部に重なるようにして前記発熱部品に接続されていることを特徴とする請求項6記載の実装構造体。
【請求項8】
前記駆動部品によって駆動されるように前記プリント配線板に取り付けられたファンと、
該ファンを収容して前記プリント配線板に実装されたケースとを更に有することを特徴とする請求項6または7項記載の実装構造体。
【請求項9】
前記ファンは回転体を有し、該回転体に永久磁石が取り付けられ、該永久磁石と前記駆動部品とによって、前記ファンを駆動するファンモータが構成されていることを特徴とする請求項5または8記載の実装構造体。
【請求項10】
電子部品が実装されているプリント回路板と、該プリント回路板に実装されている前記電子部品のうちの発熱部品を冷却するためのファンを駆動する駆動部品とを有する実装構造体を備え、
前記駆動部品は、前記プリント回路板と一体に設けられていることを特徴とする電子機器。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【公開番号】特開2008−28193(P2008−28193A)
【公開日】平成20年2月7日(2008.2.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−199856(P2006−199856)
【出願日】平成18年7月21日(2006.7.21)
【出願人】(000003078)株式会社東芝 (54,554)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成20年2月7日(2008.2.7)
【国際特許分類】
【出願日】平成18年7月21日(2006.7.21)
【出願人】(000003078)株式会社東芝 (54,554)
【Fターム(参考)】
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