JP2003142864A - 電子装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】携帯型電子装置で装置周囲の放熱条件が悪い場
合であっても、装置動作に伴う発熱素子の冷却が出来る
放熱構造を提供する。 【解決手段】携帯型電子装置１の内部には、発熱素子８
に接続された放熱部材１０、発熱素子８から隔離して放
熱部材１０に取付けられた蓄熱部材１１が搭載される。
放熱部材１０は、ケース１２内壁面に接触しており、ケ
ース１２表面から外気に放熱する。通常使用状態では、
放熱部材だけで放熱する。装置周囲の放熱条件が悪い場
合には蓄熱部材で吸熱し、通常使用状態もしくは装置停
止時に蓄熱部材から放熱する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発熱する半導体素
子の冷却装置を備えた電子装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術は、特開平６−２１４０６７
号公報、特開平６−２９１４８０号公報等に見られる。
特開平６−２１４０６号公報の例では、発熱素子に蓄熱
部材が取付けられている。特開平６−２９１４８０号公
報の例では、発熱素子と放熱部材とがヒートパイプで接
続され、さらに、蓄熱部材がヒートパイプに設けられて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】携帯型電子装置は、例
えば移動中など、電子装置がカバンなどの中に収納され
た場合においても配信される情報を受信したり、電子装
置本体とは別に手元で操作できる無線端末と電子装置本
体で送受信したりする。この時、電子装置内に搭載され
た半導体素子は、電子装置がカバン内など、放熱が著し
く悪い条件に収納された場合であっても動作しなくては
ならい。従がって、半導体素子の熱を、電子装置本体周
囲の放熱条件が著しく悪い条件であっても放熱できるよ
うな冷却装置を取付けなければならい。

【０００４】これに対し、上記公知技術は、いずれも半
導体素子に蓄熱部材を直接或いは放熱部材を介在させて
熱的に接続させて半導体素子の冷却能力を高めたもので
あるが、電子装置周囲の放熱条件が著しく悪い条件での
放熱については考慮されていない。また上記の公知技術
は、蓄熱材の温度が十分に低ければ、例え電子装置周囲
の放熱条件が著しく悪いカバン内に収納されたとしても
半導体素子の熱を一時的には蓄熱することが出来る。し
かしながら、机上等で使用する通常状態で使用した後、
蓄熱部材が既に吸熱した状態でただちに携帯のためにカ
バン内などの放熱条件が著しく悪い条件に収納された場
合の蓄熱部材は、既に熱を十分に蓄えてしまっているた
め、蓄熱としての機能をはたすことができず半導体素子
の冷却ができなくなってしまう。

【０００５】本発明の目的は、携帯型電子装置の携帯時
等、装置周囲の放熱条件が著しく悪いカバン内などに収
納された場合であっても発熱素子の冷却が可能な電子装
置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、半導体素子
を搭載した基板と、前記半導体素子に接続された放熱板
と、この放熱板と前記基板とを収納する金属製の筐体
と、前記半導体素子と熱的に接続された蓄熱部材とを備
え、前記筐体と前記放熱板が熱的に接続された電子装置
において、前記蓄熱部材を前記半導体素子が接続された
同一面の放熱部材に接続してなり、この蓄熱部材と前記
発熱素子との間に所定の距離を設けたことにより達成さ
れる。

【０００７】また、上記目的は、前記放熱板が前記半導
体素子を覆う形状であって、この放熱板の内部に前記蓄
熱部材と半導体素子を収納し、この蓄熱部材と半導体素
子とが熱的に接続されることにより達成される。

【０００８】また、上記目的は、前記半導体素子の温
度、前記蓄熱部材の温度、電子装置の稼動時間を検知
し、この検知内容から前記半導体素子の動作時間を制御
することにより達成される。

【０００９】また、上記目的は、前記半導体素子の温
度、前記蓄熱部材の温度、電子装置の稼動時間を検知
し、この検知内容から前記電子装置とデータを送受信す
る端末装置に情報を送信することにより達成される。

【００１０】また、上記目的は、半導体素子を搭載した
基板と、前記半導体素子に接続された放熱板と、この放
熱板と前記基板とを収納する金属製の筐体と、この筐体
内から着脱自在の電源補助部品と、前記半導体素子と熱
的に接続された蓄熱部材とを備え、前記筐体と前記放熱
板が熱的に接続された電子装置において、前記電源補助
部品に前記蓄熱部材を取付けたことにより達成される。

【００１１】また、上記目的は、半導体素子を搭載した
基板と、前記半導体素子に接続された放熱板と、この放
熱板と前記基板とを収納する金属製の筐体と、この筐体
内から着脱自在の補助部品と、前記半導体素子と熱的に
接続された蓄熱部材とを備え、前記筐体と前記放熱板が
熱的に接続された電子装置において、前記筐体を収容す
るケースの内壁に蓄熱部材を設置したことにより達成さ
れる。

【００１２】

【発明の実施の形態】近年、ノート型パーソナルコンピ
ュータ（以下、パソコンという）はモバイル化が進み、
小型で且つ薄型になって来ているため、車中など、あら
ゆる場所でも使用できるようになって来た。一方、近年
の携帯電話はインターネットへの接続やＥメールの送受
信などが可能となり、携帯電話が一種の情報端末として
使用されて来ているとともに、携帯電話はポケットにも
入るというコンパクト性から、今後も更に機能が充実し
たものが登場して来るものと予想される。このことか
ら、携帯電話がパソコン並の機能を備えていれば機動性
が高く普及することは明らかであるが、現状の携帯電話
では容量の点から、パソコン並の機能を満たすことは不
可能である。

【００１３】そこで、本発明はパソコンとしての情報量
の豊富さと、携帯電話の機動性を兼ね備えた電子装置を
種々検討した結果、演算部やメモリー部分を収納し、ブ
リーフケース（以下、カバンという）で携帯可能な大き
さの本体と、操作部分と表示部分とを有する携帯電話並
の端末を本体と無線で通信接続する電子装置を提案した
ものである。

【００１４】ところが、この電子装置の問題点は、上述
したようにカバン内に電子装置が収納された場合、電子
装置内に搭載された半導体素子の放熱である。即ち、本
体をカバンに入れた状態で操作すると、カバンが一種の
断熱ケースとなり、半導体素子の放熱ができなくなって
しまう。

【００１５】そこで、本発明は本体がカバンに収納され
ても半導体素子の放熱が可能な電子装置を種々検討した
結果を図に示した一実施例で説明する。さて、この種の
電子装置は二種類の構造が考えられる。従来のノート型
パソコンに携帯型端末を組合わせたもの。上述したよう
に、電子装置本体と携帯型無線端末とを組合わせたもの
とがある。本実施例では、ノート型パソコンに携帯電話
並の大きさの携帯型端末を組合わせたものを例示した。

【００１６】図１は、本発明の電子装置を示す概略構成
図である。図１において、１は携帯型電子装置（いわゆ
るノート型パソコン）であり、操作部２、表示部３を備
えた情報装置である。操作部２と表示部３とはヒンジ１
ａ部分で折り曲げられている。折り曲げられた状態で携
帯型電子装置１は、カバンなどの放熱条件が著しく悪い
カバン７内に収納された状態を示している。５は、電子
装置１とは別体の無線端末であり、携帯型電子装置１と
無線で送受信が可能である。勿論、この無線端末５に
は、番号は付さなかったが操作キーと表示部分を備えて
いる。９は、発熱素子８を搭載した配線基板である。１
０は、発熱素子８に接続された放熱部材である。この放
熱部材１０には、蓄熱部材１１が発熱素子８から離れた
位置に取付けられている。放熱部材１０は、アルミ、銅
等の金属薄板でケース１２内壁面に接触しており、ケー
ス１２表面から外気に放熱できるようになっている。発
熱素子８と放熱部材１０とは、熱伝導性のシート１３を
介して接触している。放熱部材１０は、ケース１２の材
質が金属（Ａｌ合金、Ｍｇ合金など）製の場合、ケース
１２自体が放熱部材１０を兼ねてもよい。また、蓄熱部
材１１は、例えばパラフィン等のように吸熱して所定の
温度で固体から液体に変化する相変化型のものや、相変
化がなくても熱容量の大きい部材が用いることが考えら
れる。

【００１７】この携帯型電子装置１は、たとえば移動中
など装置を操作していなくても配信されてくる情報を矢
印４で示すように受信したり、携帯電話のように手元で
操作できる無線端末５と電子装置１との間でデータを矢
印６のように送受信をすることが可能である。

【００１８】本実施例の放熱経路を図２に示す部分断面
図で説明する。図２（ａ）〜（ｄ）は、使用状態に応じ
た熱の移動を説明する図である。図２（ａ）において、
操作者が机上或いは車中で使用する通常の使用状態の場
合、操作者が装置を直接操作する携帯型電子装置１の周
囲は開放空間であって、携帯型電子装置１の本体ケース
１２内に有する発熱素子８から発生した熱は、発熱素子
８に接続された放熱部材１０を介してケース１２表面か
ら矢印１４のように放熱される。ところで、熱は性質
上、金属の厚み方向への伝熱が優先されるが、一般的
に、電子装置内の放熱部材１０は狭い空間内に配置され
るため、放熱板１０を厚くすることができず薄板で形成
されている。従って、熱は厚み方向に伝熱しようとする
が、もともと熱は面方向への熱の広がりが不十分である
ため、発熱素子８から離れた位置で、放熱部材１０の面
方向に取付けられた蓄熱部材１１に発熱素子８からの熱
が蓄熱部材１１に吸熱しにくく、蓄熱部材１１本来の機
能に達する温度まで上昇しにくい。ただし、図２（ａ）
のように通常の使用状態であれば、周囲が開放されてい
るので蓄熱部材１１が十分な吸熱をしなくても発熱素子
８の放熱には何ら支障はない。

【００１９】一方、図２（ｂ）のように電子装置１が放
熱条件の著しく悪いカバン７内などに収容された状態で
データ受信などの動作があった場合は、カバン７によっ
て装置ケース１２表面が断熱されて放熱性能が悪くなる
ため、発熱素子８から発生した熱は、矢印１５のように
放熱部材１０を介して蓄熱部材１１が設置された部分に
熱伝導され、蓄熱部材１１が設置された部分の温度が上
昇する。蓄熱部材１１は、所定の温度に達すると吸熱１
６し、発熱素子８が冷却される。換言すると、放熱部材
１０の厚み方向に伝導する熱はカバンなどの断熱壁によ
って放熱部材１０の厚み方向への熱移動が阻止され、行
き場を失った熱は放熱部材１０の面方向に伝導されるた
め、熱は蓄熱部材１１に吸熱されることになる。つま
り、断熱壁によって熱の伝熱が阻害されることを利用
し、熱を蓄熱材方向に向けるようにしたものである。

【００２０】このように、図２（ａ）の通常使用条件か
ら図２（ｂ）の放熱条件が著しく悪い条件にただちに移
っても蓄熱材は吸熱能力を残したままであるから、蓄熱
部材は発熱素子の熱を吸熱できる。

【００２１】蓄熱部材１１に吸熱された熱は、携帯型電
子装置１が開放空間に取り出された時に蓄熱部材１１か
ら放熱部材１０を介してケース１２表面から放熱され
る。

【００２２】図２（ｃ）のように、電子装置１が動作を
停止した場合は、蓄熱部材１１に吸熱された熱は、放熱
部材１０を介して放熱される。

【００２３】図２（ｄ）は、蓄熱部材が十分に吸熱され
て高温になった後に通常使用状態で動作した場合の状態
を示す図である。発熱素子８が放熱部材１０により放熱
される場合、放熱部材１０の温度は、前述のように面方
向への熱移動が不十分であるため、発熱素子８から離れ
た位置の放熱板１０は温度が低下し放熱への寄与が低下
しているが、この温度が低下した領域には高温となった
蓄熱部材１１が位置しているため、蓄熱部材１１からの
放熱が行われることにより、放熱部材１０全面が有効に
放熱に寄与することになる。従がって、発熱素子８及び
蓄熱部材１１に吸熱された熱は放熱板１０を介して放熱
することができる。蓄熱部材１１に吸熱された熱がすべ
て放熱されると図2（ａ）の状態に戻る。

【００２４】このように、携帯時等、電子装置周囲の放
熱条件が著しく悪い条件に置かれた場合であっても、逆
にそのことを利用して発熱素子の冷却を行うことが出来
る。

【００２５】なお、携帯型電子装置の特定部位の温度、
たとえば発熱素子あるいはケース表面温度、さらに蓄熱
部材の温度、装置の稼動時間などを検知し、装置が置か
れた条件、その時間等から蓄熱材料の蓄熱量を検知し、
蓄熱量に応じて発熱素子の動作の制御などを行ってもよ
い。尚、この時、検知内容に応じて操作者が操作する無
線端末５に情報を送ることによって蓄熱材の蓄熱量、蓄
熱材の交換、使用の制限等の情報を操作者に伝えること
が出来る。

【００２６】図３は、他の実施例を備えた携帯型電子装
置の断面図である。図３において、携帯型電子装置１は
操作部２、表示部３を備え、バッテリー１７が着脱可能
となるように収納されている。この携帯型電子装置１の
内部には、発熱素子８を搭載した配線基板９、発熱素子
８に接続された放熱部材１０が搭載されている。放熱部
材１０は、アルミ、銅等の金属薄板であり、ケース１２
の内壁面に接触しており、このケース１２表面から外気
に放熱できるようになっている。発熱素子８と放熱部材
１０とは、例えば熱伝導性のシート等を介して接触させ
ている。着脱式のバッテリー１７には、蓄熱部材１１が
取付けられている。バッテリー１７を装置本体１に取付
けた時、蓄熱部材１１が配線基板９と接触する。本実施
例によれば、蓄熱部材を取付けたバッテリーを複数個準
備しておけば、バッテリーの交換によって所定の蓄熱温
度に達した蓄熱部材と放熱が完了し、冷却された蓄熱部
材とを交換することができる。尚、この携帯型電子装置
１の通常使用状態では、発熱素子８で発生した熱は、放
熱部材１０を介してケース１２表面から放熱される。一
方、携帯時等、電子装置１が図１に示したように、カバ
ン内のように周囲の放熱条件が著しく悪い条件に置かれ
た場合、発熱素子８で発生した熱は、配線基板９を介し
て蓄熱部材１１に熱伝導され吸熱される。携帯時は当然
バッテリーの使用が前提であるから、携帯時での装置動
作時における本構造による冷却は有効である。

【００２７】本実施例では、着脱式のバッテリーの場合
を示したが、ＩＣカードなど着脱式の補助部品などにも
応用でき、着脱式の補助部品に蓄熱部材を設置してもよ
い。また、蓄熱部材だけを着脱式にしてもよい。いずれ
の場合も、蓄熱部材が装置本体に接続されると、蓄熱部
材と本体内部に設置された放熱部材とが熱的に接続され
る。

【００２８】図４に他の実施例を備えた携帯型電子装置
の部分断面図である。図４において、通信機能を有する
携帯型電子装置では、高周波回路部に発熱量の大きい発
熱素子８が用いられるが、同時に電波シールドの必要性
から発熱素子８はシールドケース１８で覆われる。本実
施例では、シールドケース１８を放熱部材として用いた
ものである。発熱素子８とシールドケース１８との間に
熱伝導シート１３を介在させている。さらに、シールド
ケース１８と筐体ケース１２壁面との間には、図示して
いないが熱伝導シートを介在させて熱的に接続され、筐
体ケース１２表面から放熱するようになっている。シー
ルドケース１８は熱伝導率の大きい材料で形成され、内
面には蓄熱部材１１が封入されている。動作について
は、前述の実施例で説明した通りである。

【００２９】図５（ａ）〜図５（ｃ）は、蓄熱部材の設
置構造を説明する図である。図５（ａ）は、金属製の偏
平コンテナ１９内に蓄熱部材１１を封入したもので、コ
ンテナ壁自体が放熱部材（面内の熱拡散）として機能す
る。図５（ｂ）は、不透湿性のフィルム２０で袋状に形
成したパック内に蓄熱部材１１を封入した構造である。
不透湿性のフィルム２０は、蓄熱部材１１から水成分が
漏れ出さないように保護する目的で用いられ、たとえ
ば、アルミ箔を基材として樹脂層を形成したラミネート
シート等である。蓄熱部材１１を封入したパックは、放
熱部材に接触させて設置される。図５（ｃ）は、不透湿
性のフィルム２０の端部２２を放熱部材(板)１０に直接
接合して袋状に形成し、内部に蓄熱部材１１を封入した
ものである。

【００３０】図６は、他の実施例を説明する携帯型電子
装置の断面図である。図６において、携帯型電子装置１
を携帯する場合のキャリアケース２３に本発明を適用し
たものであり、キャリアケース２３の壁面内部に蓄熱部
材１１を設置した構造である。キャリアケース２３内に
装置が収納されると装置ケース表面とキャリアケース２
３内面とが接触する。電子装置１は、内部に放熱部材１
０が設置され装置ケース１２表面から放熱されるように
なっている。携帯時、電子装置１がキャリアケース２３
内に収容されると、電子装置１のケース表面からの放熱
は、キャリアケース内の蓄熱部材１１に吸熱され装置内
の発熱素子の熱が放熱される。蓄熱部材11に吸熱された
熱は、装置がキャリアケース内から取り出された後に放
熱される。

【００３１】本発明は、以上説明したように、通常使用
状態、すなわち、携帯型電子装置の周囲が開放空間で使
用される場合、携帯型電子装置本体ケース内の発熱素子
で発生した熱は、発熱素子に接続された放熱部材を介し
てケース表面から放熱される。携帯型電子装置は開放空
間に置かれるためケース表面での放熱性能が確保され、
発熱素子で発生した熱は、放熱部材により外気に放熱さ
れる。この時、蓄熱部材が設置された部分は、発熱素子
から分離されているため、蓄熱部材が設置された部分の
放熱部材の温度は、蓄熱部材が機能する温度まで上昇せ
ず蓄熱部材は吸熱しない。一方、携帯時等、カバン内の
ように装置周囲の放熱条件が著しく悪い条件に置かれた
場合、装置ケース表面での放熱性能が悪くなるため、発
熱素子で発生した熱は、放熱部材を介して蓄熱部材が設
置された部分に熱伝導され蓄熱部材が設置された部分の
温度が上昇する。通常使用条件から放熱条件が著しく悪
い条件にすぐに移っても蓄熱材は吸熱能力を有したまま
であるから、蓄熱部材が吸熱し発熱素子が冷却される。
蓄熱部材に吸熱された熱は、携帯型電子装置が開放空間
に取り出された時、もしくは、装置の動作が停止してい
る（発熱素子の発熱が無い）時に蓄熱部材から放熱部材
を介してケース表面から放熱される。

【００３２】従って、携帯時等、装置周囲の放熱条件が
著しく悪い条件に置かれた場合であっても、装置動作に
伴う発熱素子の冷却が出来る。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、携帯型電子装置の携帯
時等、装置周囲の放熱条件が著しく悪いカバン内などに
置かれた場合であっても装置動作に伴う発熱素子の冷却
が可能な電子装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の第１実施例の断面図である。

【図２】図２は、第１実施例の動作を説明する図であ
る。

【図３】図３は、本発明の第２実施例の断面図である。

【図４】図４は、本発明の第３実施例の断面図である。

【図５】図５は、本発明の第４実施例の断面図である。

【図６】図６は、本発明の第５実施例の断面図である。

【符号の説明】

１…携帯型電子装置、２…操作部、３…表示部、８…発
熱素子、９…配線基板、１０…放熱部材、１１…蓄熱部
材、１２…筐体ケース、１３…熱伝導シート。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体素子を搭載した基板と、前記半導体
   素子に接続された放熱板と、この放熱板と前記基板とを
   収納する金属製の筐体と、前記半導体素子と熱的に接続
   された蓄熱部材とを備え、前記筐体と前記放熱板が熱的
   に接続された電子装置において、前記蓄熱部材を前記半
   導体素子が接続された同一面の放熱部材に接続してな
   り、この蓄熱部材と前記発熱素子との間に所定の距離を
   設けたことを特徴とする電子装置。
2. 【請求項２】前記放熱板が前記半導体素子を覆う形状で
   あって、この放熱板の内部に前記蓄熱部材と半導体素子
   を収納し、この蓄熱部材と半導体素子とが熱的に接続さ
   れることを特徴とする請求項１記載の電子装置。
3. 【請求項３】前記半導体素子の温度、前記蓄熱部材の温
   度、電子装置の稼動時間を検知し、この検知内容から前
   記半導体素子の動作時間を制御することを特徴とする請
   求項１記載の電子装置。
4. 【請求項４】前記半導体素子の温度、前記蓄熱部材の温
   度、電子装置の稼動時間を検知し、この検知内容から前
   記電子装置とデータを送受信する端末装置に情報を送信
   することを特徴とする請求項１記載の電子装置。
5. 【請求項５】半導体素子を搭載した基板と、前記半導体
   素子に接続された放熱板と、この放熱板と前記基板とを
   収納する金属製の筐体と、この筐体内から着脱自在の電
   源補助部品と、前記半導体素子と熱的に接続された蓄熱
   部材とを備え、前記筐体と前記放熱板が熱的に接続され
   た電子装置において、前記電源補助部品に前記蓄熱部材
   を取付けたことを特徴とする電子装置。
6. 【請求項６】半導体素子を搭載した基板と、前記半導体
   素子に接続された放熱板と、この放熱板と前記基板とを
   収納する金属製の筐体と、この筐体内から着脱自在の補
   助部品と、前記半導体素子と熱的に接続された蓄熱部材
   とを備え、前記筐体と前記放熱板が熱的に接続された電
   子装置において、前記筐体を収容するケースの内壁に蓄
   熱部材を設置したことを特徴とする電子装置。