JP4671930B2 - 電子機器 - Google Patents

Description

本発明は折り畳み式携帯電話機のような電子機器に関し、特に、基板上に実装された発熱体から発生した熱を外部に効率的に放熱することができる電子機器に関するものである。

近年、携帯電話機は音声による通話機能に加えて、メール送受信機能、ＴＶ電話機能、画像撮影機能、インターネット接続機能などの様々な機能を搭載した携帯電話機が広く普及している。このため、これらの機能を実現するために処理能力の向上が図られており、携帯電話機の高機能および高性能化に伴って、携帯電話機の内部に実装されている電子部品の消費電力が増加してきている。

ここで、電子部品を搭載する電子機器、例えば携帯型のコンピュータでは、発熱量の多い電子部品に放熱用のヒートパイプやファンを取り付けて放熱を行うことが知られている。

例えば、下記特許文献１（特開平１１−１０２２３５号公報）には、第１部分と第２部分を有し、開閉連結手段は、第１部分に対して第２部分を開閉するために、第１部分と第２部分を機械的に連結しており、かつ第１部分に配置される熱発生源からの熱を第２部分に伝える電子機器が開示されている。

すなわち、携帯型コンピュータの中央処理装置が駆動されて発熱すると、発熱板は中央処理装置の熱を受け、この熱がヒートパイプとコネクタを介してヒンジに伝わり、その後この熱はケース側に伝わり、この結果、伝わった熱はケースから放熱もしくは拡散される。

また、下記特許文献２（特開２０００−２０１７１号公報）には、発熱体が組み込まれた本体部と、内側の面に液晶表示パネルが設けられた蓋部とを有し、蓋部の外側の面に露出して設けられ、発熱体で発生した熱を外部に放出させる放熱板を備えた携帯型情報処理装置が開示されている。

すなわち、携帯型情報処理装置のＣＰＵで発生した熱は、熱伝導ブロックを介してヒートパイプに伝わり、二層流熱輸送により放熱板に伝わる。
特開平１１−１０２２３５号公報（段落［００１４］、図３） 特開２０００−２０１７１号公報（段落［０００７］、図３）

上記特許文献１に記載された電子機器では、比較的発熱割合の大きい本体側から比較的発熱量の少ない表示部側へ熱を伝えることにより、電子機器であるコンピュータにおける本体内における熱の籠もりを防いで、熱を表示部側へ拡散もしくは分散することが簡単に行える。また、上記特許文献２に記載された携帯型情報処理装置では、放熱板が蓋部の外側の面に露出して設けられているので、放熱板の面積全体を有効に使って発熱体で発生した熱を効果的に外部に放出させることができる。

しかしながら、最近の携帯電話機は更なる小型化、薄型化が求められていることから、スペース的な制約から上述の電子機器のようにヒートパイプ等を用いた放熱構造を採用することは難しく、また、ファンを取り付けることも軽量化を妨げるため採用が難しいという問題があった。さらには、この小型化、薄型化の要求に伴って携帯電話機の制御基板は更なる集積化が進み、この制御基板内の各種電子部品のうちの発熱体、例えばパワーアンプあるいは充電用ＩＣチップ等も小さく集積化されているため、それ自体のみでは発熱した熱を十分に外部に放熱することができない。以上のことから、筐体内部の発熱体により表面温度上昇が規格値を満足できなくなっているという問題が生じてきている。

本願の発明者は上記の問題点を解消すべく種々検討を重ねた結果、基板に実装されたパワーアンプ等の発熱体により発生する熱が熱伝導率の高い金属部分を介して携帯電話機の内部部品に次々に伝達されるようにし、金属材からなる内部部品全体で効率的に放熱を行うようになせば、上記の問題点を解消し得ることを想到し本発明を完成するに至ったものである。

すなわち、本発明の目的は、基板上に実装された発熱体から発生した熱を効率的に外部に放熱することができる折畳み式携帯電話機を提供することである。

本発明の上記目的は以下の構成により達成し得る。すなわち、請求項１に係る電子機器の発明は、表示部を有する上部本体と、操作部を有する下部本体と、前記上部本体と下部本体とを回動自在に連結するヒンジ機構と、からなる電子機器であって、前記下部本体は少なくとも、金属材からなるシールドケースと、金属材からなり内部にＩＣカードが接続可能なＩＣカードホルダと、発熱体を有する制御基板と、を備え、前記ヒンジ機構は金属材からなるフレームを備え、前記シールドケースと前記ＩＣカードホルダとを前記ヒンジ機構のフレームを介して当接させ、前記制御基板の発熱体を前記シールドケースに接触するように配設したことを特徴とする。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の電子機器において、前記シールドケースは前記発熱体の表面に接触するように、前記発熱体の表面に対応する位置に凸面部が設けられていることを特徴とする。

また、請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の電子機器において、前記発熱体は、パワーアンプ及び充電用ＩＣチップの少なくとも一方であることを特徴とする。

また、請求項４に係る発明は、請求項１に記載の電子機器において、前記ヒンジ機構は、前記シールドケース及び前記ＩＣカードホルダに固定される第１フレームと、前記上部本体に固定される第２フレームと、前記第１及び第２フレームにそれぞれ回動自在に連結した第３フレームと、からなる２軸ヒンジ機構からなり、前記第１フレームは、前記シールドケース及び前記ＩＣカードホルダとの接触部分の面積が大きくなるようにその一部が前記シールドケース及び前記ＩＣカードホルダに当接して配設されていることを特徴とする。

本発明は上記構成を備えることにより、以下に示すような優れた効果を奏する。すなわち、本願の請求項１に係る発明によれば、ヒンジ機構とシールドケースとＩＣカードホルダとを熱伝導性の高い金属材で形成し、これらを連結し、さらにシールドケースを制御基板の発熱体に接触させることで、発熱体で発生した熱はこれらの部材に伝達されて電子機器全体に拡散されて外部に放熱されるため、発熱体で発生する熱を効果的に放熱することができる。また、サイズの大きいヒートパイプやファンなどを取り付けることなく、発熱体で発生した熱を分散させて放熱させるので、電子機器自体を大型にすることなく良好な放熱効果を得ることが可能になる。

また、請求項２に係る発明によれば、シールドケースに発熱体の表面と接触するように凸面部を設けることにより、シールドケースと発熱体とを簡単な構造で接触させることができるようになる。

また、請求項３に係る発明によれば、前記発熱体はパワーアンプ及び／又は充電用ＩＣチップであるため発熱量が大きいが、上記請求項１に記載の構成を備えることで、発生した熱を効率良く伝達でき外部に良好に放出させることができるようになる。

さらに、請求項４に係る発明によれば、ヒンジ機構として第１〜第３フレームからなる２軸ヒンジ機構を採用し、第１フレームとシールドケース及びＩＣカードホルダとの接触面積が大きくなるように構成したので、これらの部材間の熱伝導が良好になる。

以下、本発明の具体例を実施例及び図面を用いて詳細に説明する。但し、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電子機器（例えば、折畳み式携帯電話機）を例示するものであって、本発明をこの電子機器に特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものにも等しく適用し得るものである。

図１は本発明の実施例にかかる折畳み式携帯電話機の前方斜視図、図２は本発明の実施例にかかる折畳み式携帯電話機の各種カバー等を取り外した下部本体及びヒンジ機構の状態を示す後方斜視図、図３は図２に示す折畳み式携帯電話機を部品ごとに分解した分解斜視図、図４はシールドケースを示す図であり、図４（ａ）は背面図、図４（ｂ）は正面図、図５はＩＣカードホルダを示す図であり、図５（ａ）は背面図、図５（ｂ）は正面図、図６は制御基板を示す図であり、図６（ａ）は背面図、図６（ｂ）は正面図、図７はヒンジ機構を開いた状態を示し、図７（ａ）は正面図、図７（ｂ）は右側面図、図８はヒンジ機構を閉じた状態を示し、図８（ａ）は正面図、図８（ｂ）は右側面図、図８（ｃ）は図８（ａ）のＸ方向から見た図である。

本実施例に係る折畳み式携帯電話機１０は、図１に示すように、各種機能の設定画面や待ち受け画面などの表示を行う液晶表示モジュールやＥＬ発光素子などからなる表示部２１を備える上部本体２０と、数字キーや方向キー、特殊機能キーなどの複数のキーが配列されたキー操作部３１を備える下部本体３０と、これらの上下本体２０、３０を連結するヒンジ機構５０から構成されている。なお、上下本体２０、３０及びヒンジ機構５０はそれぞれ合成樹脂等からなる上部カバー２２、下部カバー３２及びヒンジカバー５１により覆われている。

上部本体２０内には、表示部２１を固定するための表示部ホルダやスピーカ等が配設されているが公知の構成であるのでここでは図示を省略している。

下部本体３０内には、薄板状の金属材、例えばステンレスからなるシールドケース３５と、シールドケース３５の背面の上部を覆うように配設され、ＩＣカード挿入用のＩＣカードスロット４１が設けられたＩＣカードホルダ４０と、シールドケースの正面側に配設され、折畳み式携帯電話機１０の各種制御を行う制御基板４５と、が設けられている。

このうち、下部本体３０内に設けられたシールドケース３５は、主に図４に示すように、金属材からなる薄板であって、その外縁部及び表裏面の複数箇所に、制御基板４５及びＩＣカードホルダ４０等の機器を固定するための切り起こし片が設けられている。このシールドケース３５は制御基板４０や二次電池（図示省略）あるいはＩＣカード（図示省略）等の電子部品から発生する電磁波等を遮断する目的及び機械的な強度を上げる目的で設けられるものである。

また、シールドケース３５の上部、すなわち、ヒンジ機構５０に連結される側の短辺の近傍には、後述するヒンジ機構５０の第１フレーム５５の形状に合わせて、ほぼＴ字状に背面から正面に向かってプレス加工が施されたフレーム固定用の突出部３６が設けられており、この突出部３６の１乃至複数箇所（例えば突出部３６の横方向に延びる端部付近に２箇所）には、ヒンジ機構５０の第１フレーム５５にビス固定するための貫通孔３７ａが設けられている。さらにこの突出部３６背面の１乃至複数箇所（例えば突出部３６の縦方向の延びる部分に１箇所）には、ヒンジ機構５０の第１フレーム５５に設けられる係止孔５７ｂに係合する係止突起３７ｂが設けられている。加えて図４に示すシールドケース３５の突出部３６の中間部には、ヒンジ機構５０の第１フレーム５５に設けられる切り欠き５７ｃに係合し、かつその中心部にビス固定するための貫通孔が設けられた固定突起３７ｃが設けられている。そして、シールドケース３５の下部近傍の後述する制御基板４５のパワーアンプ４７、４７に対向する位置には、上述した突起部３６と同様に背面から正面に向かってプレス加工が施されたパワーアンプ４７、４７当接用の凸面部３８、３８が設けられている。

このシールドケース３５の背面の上部には、ＩＣカードホルダ４０が配設されている。このＩＣカードホルダ４０は、主に図５に示すように、長方形状のシールドケース３５の長手方向の長さがこのシールドケース３５に比べて短くほぼ方形状であって、ＩＣカードが挿入される箱型のＩＣカードスロット４１と、このＩＣカードスロット４１が固定された薄板状の基台４２と、ＩＣカードスロット４１内に挿入されたＩＣカードと制御基板４５とを電気的に接続するためのコネクタ４３と、から構成される。そして、これらの構成を備えるＩＣカードホルダ４０は、コネクタ４３等の回路部分を除いて金属材により形成されている。

また、このＩＣカードホルダ４０の基台４２の上部、すなわち、ヒンジ機構５０に連結される側の短辺の近傍には、シールドケース３５の背面に配設した際にこのシールドケース３５に設けられた貫通孔３７ａ、３７ａに連通する貫通孔４４ａ、４４ａが設けられており、さらにこの２つの貫通孔４４ａ、４４ａを結んだ中間部には、シールドケース３５の固定突起３７ｃに設けられた貫通孔に連通する貫通孔４４ｂが設けられている。

下部本体３０内に設けられた制御基板４５は、主に図６に示すように、多層構造の半導体基板４６と各種の電子回路によって構成されている。そして、その背面の一部はシールドケース３５に覆われるようにして配置される。半導体基板４６上に形成される各種の電子回路は、そのほとんどが半導体基板４６の背面に取付けられており、これらの電子回路の１つであるパワーアンプ４７、４７は半導体基板４６の下部に配設されている。また、この半導体基板４６の中央部付近には充電用ＩＣチップ４８が配設され、この充電用ＩＣチップ４８の上方にはＩＣカードホルダ４０のコネクタ４３にフレキシブルプリント配線基板（Flexible Printed Circuit、図示省略）を介して接続されるコネクタ４９が取付けられている。

上述した上部本体２０と下部本体３０、詳しくは表示部２１を固定する表示部ホルダ（図示省略）とシールドケース３５とはヒンジ機構５０により連結されている。このヒンジ機構５０は、図７及び図８に示すように、それぞれ横長の板体からなる金属製（例えばステンレス）の第１〜第３フレーム５５、６０、６５を備え、第１フレーム５５は下部本体３０のシールドケース３５に固定され、第２フレーム６０は上部本体２０の表示部ホルダに固定され、第３フレーム６５は第１、第２フレーム５５、６０をそれぞれ回動自在に固定している。

第１フレーム５５は横長の金属板からなり、その長手方向両端部からはその先端部に貫通孔を有する同一形状の左右腕片５６ａ、５６ｂが立設するように延びており、この左右腕片５６ａ、５６ｂの先端部に設けられた貫通孔は、その内面側に配置した第３フレーム６５の左右腕片６６ａ、６６ｂの下部腕６７ａ、６７ｂ（図８（ｃ）参照）に設けられた貫通孔に連通することによって第１回転軸７０を形成する。また、第１フレーム５５の左右腕片５６ａ、５６ｂに近接する位置には、シールドケース３５の貫通孔３７ａに連通する連通孔５７ａ、５７ａが設けられている。さらに、この第１フレーム５５の長手方向中央部の下部側壁、すなわち下部本体３０に取付けられたときに下部本体３０側に位置する側壁からは、第１フレーム５５の長手方向に直交する方向に所定長さ延設された延長部５８が設けられており、この延長部５８の先端部には、シールドフレーム３５の係止突起３７ｂに嵌合する係止孔５７ｂが形成されている。さらにまた、この第１フレーム５５の長手方向中央部の上部側壁、すなわち第３フレーム６５に近接する側の側壁には、その幅が固定突起３７ｃの外径とほぼ等しいかあるいは僅かに大きな切り欠き５７ｃが設けられている。

第２フレーム６０は横長の金属板からなり、その両端部付近はその幅が拡幅され、その拡幅された両端部の先端部からは、その先端部に貫通孔を有する同一形状の左右腕片６１ａ、６１ｂが立設するように延びている。この左右腕片６１ａ、６１ｂの先端部に設けられた貫通孔は、その内面側に配置した第３フレーム６５の左右腕片６６ａ、６６ｂの上部腕６８ａ、６８ｂ（図８（ｃ）参照）に設けられた貫通孔に連通することによって第２回転軸７１を形成する。また、第２フレーム６０の拡幅された部分には表示部ホルダに設けられた貫通孔（図示省略）に連通する連通孔６２ａ、６２ｂが設けられている。

第３フレーム６５は横長の金属板からなり、その両端部からはその先端部が上下に分岐した左右腕片６６ａ、６６ｂが立設するように形成されており、このうち左側腕片６６ａは上下に分岐し先端部に貫通孔を備える上部腕６７ａ及び下部腕６７ａを備えており、右側腕片６６ｂは上下に分岐し先端部に貫通孔を備える上部腕６７ｂ及び下部腕６７ｂを備えている。

上述した構成を備える第１〜第３フレーム５５、６０、６５を連結することによりなるヒンジ機構５０は、第１、第２回転軸７０．７１を有する２軸ヒンジとなっている。また、第１〜第３フレーム５５、６０、６５を連結した状態において、第１、第２フレーム５５、６０の左側腕片５６ａ、６１ａと第３フレーム６５の左側腕片６６ａとの連結部分には駆動機構７３と連係機構７５が設けられており、第１、第２フレーム５５、６０の右側腕片５６ｂ、６１ｂと第３フレーム６５の右側腕片６６ｂとの連結部分にはストッパー機構７６が設けられている。

駆動機構７３は上下本体２０、３０を開閉（回動）させ、所定位置で静止させた際に、この状態を保持するとともに、上下本体２０、３０の開閉動作の際に適度なスナップアクションが得られるようにするために設けられているものであって、第１、第２フレーム５５、６０の左側腕片５６ａ、６１ａの内側に設けられたカム片と第３フレーム６５の左側腕片６６ａの外側に設けられたカム片を噛合させた状態で、第１、第２フレーム５５、６０の左側腕片５６ａ、６１ａの外側に配設されたバネ体等からなる付勢機構７４によりこの噛合状態を付勢することで構成されている。また、連係機構７４は第１フレーム５５の第３フレーム６５に対する回動と第２フレーム６０の第３フレーム６５に対する回動とを連動させるために設けられているものであって、例えば歯車により構成されている。さらに、ストッパー機構７６は、上下本体２０、３０の最大の開放角度（例えば１６０°）を設定するものであって、この最大の開放角度になった状態で上下本体２０、３０の回動を規制するようになっている。なお、これら駆動機構７３、連係機構７５及びストッパー機構７６を構成する各部品は、何れも熱伝導性の高い材料、例えばステンレスにより形成されている。

上述した各構成部品を組み立てる際には、図２及び図３に示すように、シールドケース３５の正面に制御基板が配設されるとともに、シールドケース３５の背面にはその上部に設けられた突出部３６に第１フレーム５５が配設され、さらにこの第１フレーム５５の上部を覆うようにＩＣカードホルダ４０が配設され、シールドケース３５の貫通孔３７ａ、３７ａ及び固定突起３７ｃの貫通孔と、第１フレーム５５の連通孔５７ａ、５７ａ及び切り欠き５７ｃと、ＩＣカードホルダ４０の貫通孔４４ａ。４４ａ及び４４ｂと、がビスにより固定されることによって、それぞれの部材が当接するようになっている。

このように組み立てられた折畳み式携帯電話機１０においては、シールドケース３５の表面に配設された制御基板４５のパワーアンプ４７、４７の表面がシールドケース３５の凸面部３８、３８に当接されることにより、パワーアンプ４７、４７で発生した熱は凸面部３８、３８を介してシールドケース３５に伝達される。また、このシールドケース３５はその上部でヒンジ機構５０の第１フレーム５５に当接しているため、シールドケース３５に伝達された熱は、さらにヒンジ機構５０の第１フレーム５５にも伝達される。加えて、この第１フレーム５５はＩＣカードホルダ４０にも当接しているため、第１フレーム５５に伝達された熱はさらにＩＣカードホルダ４０にも伝達される。このように、パワーアンプ４７、４７から発生した熱は、シールドケース３５、ヒンジ機構５０の第１フレーム５５及びＩＣカードホルダ４０に伝導されることによって、これらの部材全てによって放熱がなされることになり、良好な放熱効果を得ることができる。また、ヒンジ機構５０の第１はシールドケース３５及びＩＣカードホルダ４０に対してその当接面積が大きくなるように一部が延設されているので、良好な熱伝導を得られるようになっている。

以上、詳細に説明したように本発明にかかる携帯電話機１０によれば、シールドケース３５とヒンジ機構５０の第１フレーム５５とＩＣカードホルダ４０とをステンレスにより構成し発熱体であるパワーアンプ４７、４７をシールドケース３５と直接接触するように構成したため、パワーアンプ４７、４７からの熱をシールドケース３５、ヒンジ機構５０、ＩＣカードホルダ４０という熱伝導経路を介して効率良く外部に放熱することができる。

また、本実施例においては、発熱体としてパワーアンプ４７、４７を適用したものについて説明したが、これに限られることはなく、充電用ＩＣチップ４８やその他の半導体素子などにも適用できる。

また、本実施例においては、シールドケース３５、ヒンジ機構５０及びＩＣカードホルダ４０を形成する熱伝導率の良い材料として、ステンレスを用いて説明したが、これに限られることはなく、マグネシウム、アルミニウム、銅等の金属あるいはカーボンなどの熱伝導性に優れた材料も適用できる。

さらに、本実施例においては、折畳み式携帯電話機を例にして説明したが、これに限られることはなく、少なくとも表示手段と操作手段とを備えた携帯電子機器であればよく、例えば、ＰＤＡなどの小型の携帯型コンピュータや携帯型ゲーム機器などに対しても同様に適用することができる。

本発明によれば、発熱体からの熱を効率良く外部へ放熱させることができる。特に、ＣＤＭＡ方式の携帯電話機ではパワーアンプからの発熱が大きいため、放熱効率の高い放熱構造として有用である。

図１は本発明の実施例にかかる折畳み式携帯電話機の前方斜視図である。 図２は本発明の実施例にかかる折畳み式携帯電話機の各種カバー等を取り外した下側本体及びヒンジ機構の状態を示す後方斜視図である。 図３は図２に示す折畳み式携帯電話機を部品ごとに分解した分解斜視図である。 図４はシールドケースを示す図であり、図４（ａ）は背面図、図４（ｂ）は正面図である。 図５はＩＣカードホルダを示す図であり、図５（ａ）は背面図、図５（ｂ）は正面図である。 図６は制御基板を示す図であり、図６（ａ）は背面図、図６（ｂ）は正面図である。 図７はヒンジ機構を開いた状態を示し、図７（ａ）は正面図、図７（ｂ）は右側面図である。 図８はヒンジ機構を閉じた状態を示し、図８（ａ）は正面図、図８（ｂ）は右側面図、図８（ｃ）は図８（ａ）のＸ方向から見た図である。

符号の説明

１０ 折畳み式携帯電話機
２０ 上部本体
２１ 表示部
３０ 下部本体
３１ キー操作部
３５ シールドケース
３８ 凸面部
４０ ＩＣカードホルダ
４１ ＩＣカードスロット
４５ 制御基板
４７ パワーアンプ
５０ ヒンジ機構
５５ 第１フレーム
６０ 第２フレーム
６５ 第３フレーム

Claims (4)

1. 表示部を有する上部本体と、操作部を有する下部本体と、前記上部本体と下部本体とを回動自在に連結するヒンジ機構と、からなる電子機器であって、
   前記下部本体は少なくとも、金属材からなるシールドケースと、金属材からなり内部にＩＣカードが接続可能なＩＣカードホルダと、発熱体を有する制御基板と、を備え、
   前記ヒンジ機構は金属材からなるフレームを備え、
   前記シールドケースと前記ＩＣカードホルダとを前記ヒンジ機構のフレームを介して当接させ、前記制御基板の発熱体を前記シールドケースに接触するように配設したことを特徴とする電子機器。
2. 前記シールドケースは前記発熱体の表面に接触するように、前記発熱体の表面に対応する位置に凸面部が設けら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. 前記発熱体は、パワーアンプ及び充電用ＩＣチップの少なくとも一方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。
4. 前記ヒンジ機構は、前記シールドケース及び前記ＩＣカードホルダに固定される第１フレームと、前記上部本体に固定される第２フレームと、前記第１及び第２フレームにそれぞれ回動自在に連結した第３フレームと、からなる２軸ヒンジ機構からなり、前記第１フレームは、前記シールドケース及び前記ＩＣカードホルダとの接触部分の面積が大きくなるようにその一部が前記シールドケース及び前記ＩＣカードホルダに当接して配設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。

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