JP2013219227A - Electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プリント基板の一面に設けられた発熱部品の熱を、プリント基板を貫通する熱伝導経路を介してプリント基板の他面側にて放熱するようにした電子装置に関する。 The present invention relates to an electronic apparatus in which heat of a heat generating component provided on one surface of a printed circuit board is radiated on the other surface side of the printed circuit board through a heat conduction path passing through the printed circuit board.
一般に、この種の電子装置としては、一面と他面とが表裏の関係にある樹脂をベースとするプリント基板と、プリント基板の一面側に搭載された発熱部品と、発熱部品にて発生する熱をプリント基板の一面側から他面側へ伝導する熱伝導経路と、を備えたものが、提案されている（たとえば、特許文献１参照）。ここで、熱伝導経路は、プリント基板の一面から他面まで貫通するようにプリント基板に設けられたものであり、たとえば放熱ビア等よりなる。
In general, this type of electronic device includes a printed circuit board based on a resin whose one side and the other side are front and back, a heat generating component mounted on one side of the printed circuit board, and heat generated by the heat generating component. Has been proposed (see
これは、プリント基板を構成するエポキシ樹脂等の樹脂は熱伝導性が不十分であるため、プリント基板の構成樹脂よりも熱伝導性に優れたＣｕ等の材料よりなる熱伝導経路を、プリント基板内に設けたものである。 This is because the resin such as epoxy resin that constitutes the printed circuit board has insufficient thermal conductivity, so that the heat conduction path made of a material such as Cu that has better thermal conductivity than the constituent resin of the printed circuit board It is provided inside.
この場合、従来では、プリント基板の他面側に露出する熱伝導経路の端部に対して、ヒートシンクや金属製筺体等の放熱部材を接触させることにより、発熱部品の熱を、熱伝導経路を介してプリント基板の他面側にて放熱するようにしている。 In this case, conventionally, the heat conduction path is used to heat the heat generating component by bringing a heat radiation member such as a heat sink or a metal casing into contact with the end of the heat conduction path exposed on the other side of the printed circuit board. The heat is radiated on the other side of the printed circuit board.
ここで、熱伝導経路は、通常Ｃｕ等の金属よりなる導電性のものであるため、発熱部品の電位が、熱伝導経路を介してプリント基板の他面側に露出するのを防止しつつ、熱伝導経路による放熱を行う必要がある。つまり、熱伝導経路を介して、発熱部品と放熱部材とが電気的に接続されることを防止する必要がある。 Here, since the heat conduction path is usually a conductive material made of a metal such as Cu, the potential of the heat-generating component is prevented from being exposed to the other surface side of the printed circuit board through the heat conduction path. It is necessary to dissipate heat through the heat conduction path. That is, it is necessary to prevent the heat generating component and the heat radiating member from being electrically connected via the heat conduction path.
そのため、従来では、プリント基板の他面側に露出する熱伝導経路の端部と上記放熱部材との間に、熱伝導性且つ電気絶縁性を有する厚いシートを介在させた状態で、当該熱伝導経路の端部と上記放熱部材とを接触させるようにしている。 Therefore, conventionally, a heat conductive and electrically insulating thick sheet is interposed between the end of the heat conductive path exposed on the other side of the printed circuit board and the heat radiating member. The end of the path is brought into contact with the heat dissipation member.
しかしながら、上記従来の場合、熱伝導性且つ電気絶縁性を有する厚いシートを用いるため、当該シートの厚さ分、電子装置の体格の増大化を招いたり、当該シートを組み付けるための手間がかかったりする等の問題が生じる。 However, in the conventional case, since a thick sheet having thermal conductivity and electrical insulation is used, the thickness of the sheet causes an increase in the size of the electronic device, and it takes time and effort to assemble the sheet. Problems occur.
また、当該シートを用いずに、プリント基板を構成する樹脂によって、プリント基板の他面側に露出しようとする熱伝導経路の端部を封止することも考えられるが、このプリント基板のベースとなる樹脂では、熱伝導性が不十分であり、放熱性の低下を招く恐れがある。 In addition, it is conceivable to seal the end of the heat conduction path that is to be exposed to the other surface side of the printed board with the resin constituting the printed board without using the sheet. The resulting resin has insufficient thermal conductivity and may cause a decrease in heat dissipation.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、プリント基板の一面に設けた発熱部品の熱を、プリント基板を貫通する熱伝導経路を介してプリント基板の他面側にて放熱するようにした電子装置において、厚いシートを介在させることなく、プリント基板の他面側にて熱伝導経路と放熱部材とを接触させ、プリント基板の一面側の発熱部品の熱を、熱伝導経路を介して他面側から適切に放熱できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and radiates the heat of the heat-generating component provided on one surface of the printed circuit board on the other surface side of the printed circuit board through a heat conduction path that penetrates the printed circuit board. In the electronic device, the heat conduction path and the heat dissipation member are brought into contact with each other on the other surface side of the printed circuit board without interposing a thick sheet, and the heat of the heat generating component on the one surface side of the printed circuit board is transmitted through the heat conduction path. The purpose is to allow proper heat dissipation from the other side.
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、一面（１０ａ）と他面（１０ｂ）とが表裏の関係にある樹脂をベースとするプリント基板（１０）と、プリント基板の一面側に搭載された発熱部品（２０）と、プリント基板の一面から他面まで貫通するようにプリント基板に設けられ、発熱部品にて発生する熱をプリント基板の一面側から他面側へ伝導する熱伝導経路（３０）と、を備え、
熱伝導経路の一部は、プリント基板のベースである樹脂よりも電気絶縁性且つ熱伝導性に優れた層であって、熱伝導経路を介した発熱部品の電位のプリント基板の他面側への露出を防止する絶縁層（３６）として構成されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a printed circuit board (10) based on a resin in which one surface (10a) and the other surface (10b) are in a front / back relationship, and one surface side of the printed circuit board. The heat generating component (20) mounted on the printed circuit board is provided on the printed circuit board so as to penetrate from one surface of the printed circuit board to the other surface, and heat that conducts heat generated in the heat generating component from the one surface side of the printed circuit board to the other surface side. A conduction path (30),
Part of the heat conduction path is a layer that is more electrically insulating and heat conductive than the resin that is the base of the printed circuit board, and the potential of the heat-generating component through the heat conduction path to the other side of the printed circuit board It is characterized by being configured as an insulating layer (36) for preventing the exposure of.
それによれば、絶縁層の電気絶縁性によって、発熱部品の電位が熱伝導経路を介してプリント基板の他面側に露出するのを防止することができ、また、絶縁層の熱伝導性によって、発熱部品の熱はプリント基板の他面側に適切に伝導される。 According to this, due to the electrical insulation of the insulating layer, the potential of the heat generating component can be prevented from being exposed to the other surface side of the printed circuit board through the heat conduction path, and the thermal conductivity of the insulating layer The heat of the heat generating component is appropriately conducted to the other side of the printed circuit board.
このように、本発明によれば、厚いシートを介在させることなく、プリント基板の他面側にて熱伝導経路と放熱部材とを接触させ、プリント基板の一面側の発熱部品の熱を、熱伝導経路を介して他面側から適切に放熱することができる。 Thus, according to the present invention, the heat conduction path and the heat radiating member are brought into contact with each other on the other surface side of the printed circuit board without interposing a thick sheet, and the heat of the heat generating component on the one surface side of the printed circuit board is heated. Heat can be appropriately radiated from the other side through the conduction path.
ここで、請求項２に記載の発明のように、プリント基板は、当該プリント基板の一面側から他面側に渡って複数の樹脂層（１１〜１５）が積層されてなる積層基板であり、熱伝導経路は、複数の樹脂層の全体を貫通しており、絶縁層は、熱伝導経路におけるプリント基板の一面側の端部（３１）と他面側の端部（３３）との間に介在設定されるように複数の樹脂層の層間に位置することにより、前記プリント基板の内部に設けられたものとされていることが好ましい。 Here, as in the invention described in claim 2, the printed board is a laminated board in which a plurality of resin layers (11 to 15) are laminated from one side of the printed board to the other side. The heat conduction path passes through the entirety of the plurality of resin layers, and the insulating layer is between the end (31) on one side of the printed circuit board and the end (33) on the other side of the heat conduction path. It is preferable that it is provided inside the printed circuit board by being positioned between a plurality of resin layers so as to be interposed.
このようにプリント基板を積層基板として、絶縁層を層間に位置させることで、絶縁層をプリント基板に内蔵させれば、絶縁層をプリント基板の一面および他面に露出させない構成とすることができる。 As described above, if the printed board is a laminated board and the insulating layer is positioned between the layers, the insulating layer can be configured not to be exposed on one side and the other side of the printed board if the insulating layer is built in the printed board. .
そのため、絶縁層が、プリント基板の一面側にて発熱部品に当接したり、プリント基板の他面側にて外部の放熱部材に当接したりすることがなくなり、当該当接による絶縁層へのダメージの発生を防止することができる。 Therefore, the insulating layer does not come into contact with the heat generating component on one side of the printed circuit board, or comes into contact with an external heat dissipation member on the other side of the printed circuit board, and damage to the insulating layer due to the contact. Can be prevented.
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in the claim and this column is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other are given the same reference numerals in the drawings in order to simplify the description.
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態にかかる電子装置Ｓ１について、図１を参照して述べる。この図１では、電子装置Ｓ１を、放熱部材Ｋ１に接触させた状態を示してある。このような電子装置Ｓ１は、たとえば自動車に搭載されるＥＣＵ（電子制御装置）の構成要素などに適用される。
(First embodiment)
The electronic device S1 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the electronic device S1 is shown in contact with the heat radiating member K1. Such an electronic device S1 is applied to, for example, a component of an ECU (Electronic Control Device) mounted on an automobile.
本実施形態の電子装置Ｓ１は、大きくは、一面１０ａと他面１０ｂとが表裏の関係にある樹脂をベースとするプリント基板１０と、プリント基板１０の一面１０ａ側に搭載された発熱部品２０と、プリント基板１０の一面１０ａから他面１０ｂまで貫通するようにプリント基板１０に設けられた熱伝導経路３０と、を備えて構成されている。
The electronic device S1 of the present embodiment is roughly composed of a printed
プリント基板１０は、当該プリント基板１０の一面１０ａ側から他面１０ｂ側に渡って複数の層１１〜１５が積層されてなる積層基板である。ここでは、これら複数の樹脂層１１〜１５は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂よりなる層である。
The printed
本実施形態では、図１に示されるように、複数の樹脂層１１〜１５は、基板１０内部に位置するコア層１１と、このコア層１１の両面に積層されたビルドアップ層１２〜１５よりなる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the plurality of
なお、ここでは、ビルドアップ層１２〜１５は、コア層１１の各面に２枚ずつ積層されているが、このビルドアップ層１２〜１５の数は特に限定されるものではない。また、典型的には、ビルドアップ層１２〜１５の個々の層厚はコア層１１よりも薄いものとされている。
Here, two build-up
ここでは、４枚のビルドアップ層１１〜１５は、プリント基板１０の一面１０ａ側から他面１０ｂ側に向かって、第１のビルドアップ層１２、第２のビルドアップ層１３、第３のビルドアップ層１４、第４のビルドアップ層１５としている。そして、第１のビルドアップ層１２の外面、第４のビルドアップ層１５の外面がそれぞれ、プリント基板１０の一面１０ａ、他面１０ｂに相当する。
Here, the four
熱伝導経路３０は、プリント基板１０のうち発熱部品２０に対応する部位、具体的にはプリント基板１０における発熱部品２０の搭載領域に設けられている。
The
この熱伝導経路３０は、プリント基板１０の一面１０ａ、他面１０ｂおよび各樹脂層１１〜１５の層間に設けられた熱伝導性の各層３１、３２、３３、３６と、各樹脂層１１〜１５を貫通し当該熱伝導性の各層３１〜３３、３６を熱伝導可能に接続する各ビアホール３４、３５と、により構成されている。
The
まず、熱伝導経路３０を構成する熱伝導性の各層３１〜３３、３６について、プリント基板１０の一面１０ａ側から具体的に述べる。プリント基板１０の一面１０ａすなわち第１のビルドアップ層１２の外面には、一面側金属層３１が設けられている。この一面側金属層３１は、熱伝導経路３０における当該一面１０ａ側の端部に相当する。
First, the heat
そして、第１のビルドアップ層１２と第２のビルドアップ層１３との層間、第２のビルドアップ層１３とコア層１１との層間、コア層１１と第３のビルドアップ層１４との層間、第３のビルドアップ層１４と第４のビルドアップ層１５との層間には、それぞれ、層間金属層３２、層間金属層３２、層間金属層３２、絶縁層３６が設けられている。つまり、これら層間金属層３２、絶縁層３６はプリント基板１０に内蔵されている。
Then, an interlayer between the
そして、プリント基板１０の他面１０ｂすなわち第４のビルドアップ層１５の外面には、他面側金属層３３が設けられている。この他面側金属層３３は、熱伝導経路３０における当該他面１０ｂ側の端部に相当する。
The other surface
ここで、各金属層３１〜３３は、この種のプリント基板に通常用いられるＣｕなどの熱伝導性および電気伝導性に優れた金属箔よりなる。具体的には、各金属層３１〜３３は、当該金属箔を樹脂層１１〜１５に貼り付け、これをエッチング等でパターニングすることにより形成されたものである。 Here, each metal layer 31-33 consists of metal foil excellent in thermal conductivity and electrical conductivity, such as Cu normally used for this kind of printed circuit board. Specifically, each of the metal layers 31 to 33 is formed by attaching the metal foil to the resin layers 11 to 15 and patterning the metal foil by etching or the like.
また、熱伝導経路３０の一部である上記絶縁層３４は、プリント基板１０のベースである樹脂よりも電気絶縁性且つ熱伝導性に優れた層である。本実施形態では、絶縁層３６は、アルミナや窒化アルミ等のセラミック板よりなる。
The insulating
このような絶縁層３６は、予め所定形状に区画されたセラミック板を、ビルドアップ層１４または１５貼り付けて、両ビルドアップ層１４、１５に挟み込むことで形成される。そして、これら金属層３１〜３３、絶縁層３６は、樹脂層１１〜１５における樹脂の接着力により固定されている。
Such an insulating
次に、熱伝導経路３０を構成する熱伝導性の各ビアホール３４、３５について、具体的に述べる。
Next, the heat conductive via
第１のビルドアップ層１２、第２のビルドアップ層１３、コア層１１、第３のビルドアップ層１４、第４のビルドアップ層１５にはそれぞれ、層厚方向に貫通するレーザビアホール３５、レーザビアホール３５、ブラインドビアホール３４、レーザビアホール３５、レーザビアホール３５が設けられている。
The
これら各ビアホール３４、３５は、各樹脂層１１〜１５の両面に位置する導電性の層３１〜３３、３６同士を熱伝導可能に接続するものである。逆に言えば、各樹脂層１１〜１５のビアホール３４、３５は、上記熱伝導性の各層３１〜３３、３６を介して熱伝導可能に接続されている。
These via
各レーザビアホール３５は、各ビルドアップ層１２〜１５にレーザで貫通孔を開け、そこにＣｕメッキ等を充填することにより形成されたものである。また、ブラインドビアホール３４は、コア層１１の層厚方向を貫通する貫通孔の内壁に設けられたＣｕメッキ３４ａと、当該貫通孔に充填されたＣｕペースト、Ａｇペースト、アルミナ等の熱伝導性材料３４ｂとよりなる。
Each laser via
ここで、各ビアホール３４、３５の孔形状や数については、通常の孔開け方法で形成されるものであるならば、特に限定されない。また、金属層３１〜３３、絶縁層３６については、これらに隣り合う各ビアホール３４、３５に熱伝導可能に接する平面サイズであればよく、平面形状は特に限定されない。
Here, the shape and number of the via holes 34 and 35 are not particularly limited as long as they are formed by a normal drilling method. Moreover, about the metal layers 31-33 and the insulating
こうして、上記した熱伝導性の各層３１〜３３、３６および各ビアホール３４、３５により、熱伝導経路３０は、プリント基板１０の一面１０ａと他面１０ｂとの間にて複数の樹脂層１１〜１５全体を貫通する連続した経路として構成されている。そして、熱伝導経路３０の端部である一面側金属層３１、他面側金属層３３は、それぞれプリント基板１０の一面１０ａ、他面１０ｂにてプリント基板１０より露出している。
In this way, the heat
そして、図１に示されるように、プリント基板１０の一面１０ａにて、発熱部品２０は、熱伝導経路３０の一面側金属層３１に対して、はんだ４０を介して接合されている。この発熱部品２０は、本実施形態では、たとえばＭＯＳトランジスタやＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）等の図示しないパワー素子がモールド樹脂で封止されたパッケージである。
As shown in FIG. 1, the
そして、発熱部品２０は、当該パッケージの表面に露出する電極２１を有し、この電極２１にて、熱伝導経路３０の一面側金属層３１に対して、はんだ付けされている。これによって、発熱部品２０と熱伝導経路３０とは、熱的にも電気的にも接続された状態とされている。
The
また、図１に示されるように、プリント基板１０の一面１０ａには、各搭載部品と電気的に接続される表面電極５０が設けられている。また、プリント基板１０の内部には、内部配線としての層間配線５１が設けられ、この層間配線５１はレーザビアホール５２を介して表面電極５０と電気的に接続されている。
Further, as shown in FIG. 1, a
この表面電極５０および層間配線５１は、上記した金属層３１〜３３と同様、Ｃｕ箔等の金属箔をエッチングによりパターニングすることによって形成されるものである。また、レーザビアホール５２は、上記した熱伝導経路３０のレーザビアホール３５と同様のものである。
The
そして、発熱部品２０は、この表面電極５０に対しても、はんだ４０を介して接合され電気的に接続されている。また、図１に示されるように、プリント基板１０の一面１０ａには、発熱部品２０以外の部品、ここでは制御素子６０が搭載され、表面電極５０に対し、はんだ４０を介して接合されている。
The
この制御素子６０は、たとえばマイコンなどの図示しないＩＣチップをモールド樹脂で封止してなるパッケージであり、当該パッケージより突出するリード６１を有する。そして、このリード６１と表面電極５０とをはんだ付けすることにより、制御素子６０と表面電極５０とが電気的に接続されている。
The
また、プリント基板１０の表面や内部には、図１に示されるもの以外にも基板１０における回路を構成する図示しない配線が設けられている。そして、熱伝導経路３０の金属層３１〜３３は、これら図示しない配線と電気的に接続され、基板１０における回路の一部として構成されている。
Further, on the surface and inside of the printed
また、図１に示されるように、プリント基板１０の他面１０ｂにおいては、放熱部材Ｋ１が、熱伝導経路３０の他面側金属層３３に対して、直接あるいは放熱グリス等を介して間接的に接触するようになっている。このような放熱部材Ｋ１は、たとえばアルミニウム等よりなるケースや、ヒートシンクなどである。
Further, as shown in FIG. 1, on the
こうして、本実施形態では、発熱部品２０にて発生する熱が、熱伝導経路３０を介して、プリント基板１０の一面１０ａ側から他面１０ｂ側へ伝導されるようになっている。そして、放熱部材Ｋ１を組み付けた構成においては、当該熱は、他面側金属層３３から更に放熱部材Ｋ１に逃がされるようになっている。
Thus, in the present embodiment, the heat generated in the
ここで、本実施形態では、上記電気絶縁性且つ熱伝導性に優れた絶縁層３６によって、発熱部品２０の電位が熱伝導経路３０を介してプリント基板１０の他面１０ｂ側へ露出するのを防止している。
Here, in the present embodiment, the insulating
つまり、本実施形態では、第３のビルドアップ層１４のレーザビアホール３５と第４のビルドアップ層１５のレーザビアホール３５との間は、当該間に介在する絶縁層３６によって電気的に絶縁されている。そのため、熱伝導経路３０の他面側金属層３３が当該他面１０ｂにて放熱部材Ｋ１に接した状態においては、発熱部品２０と放熱部材Ｋ１とは熱伝導可能ではあるが、電気的には接続されていない。
That is, in the present embodiment, the laser via
次に、本電子装置Ｓ１の製造方法について述べる。まず、プリント基板１０の製造方法について述べるが、このプリント基板１０は、典型的なビルドアップ積層基板の製造方法により形成されるものである。
Next, a method for manufacturing the electronic device S1 will be described. First, a method for manufacturing the printed
まず、プレスやエッチングによって、コア層１１の層厚方向に貫通する貫通孔を開け、この貫通孔の内壁にＣｕメッキ３４ａを形成する。次に、コア層１１の両面にＣｕ箔等よりなる金属箔を熱圧着等により貼り付け、当該貫通孔の両端の開口部を当該金属箔で塞ぐ。そして、この金属箔を層間金属層３２の形状となるように、エッチングによってパターニングする。
First, a through-hole penetrating in the layer thickness direction of the
このパターニングにより、コア層１１の上記貫通孔に位置する上記金属箔を除去して、上記貫通孔の両端を開口させる。その後、ペースト印刷や粉末充填等の方法により、上記貫通孔に熱伝導材料３４ｂを充填する。こうして、コア層１１における層間金属層３２およびブラインドビアホール３４ができあがる。
By this patterning, the metal foil located in the through hole of the
次に、このコア層１１の各面において、ビルドアップ層１２〜１５を１層ずつ積層していく。たとえば、まず、コア層１１の一方の面上に、第２のビルドアップ層１３を熱圧着等にて貼りつける。
Next, build-up
次に、第２のビルドアップ層１３の所望位置にレーザにより貫通孔を開け、その貫通孔にＣｕメッキによりＣｕを充填する。これにより、第２のビルドアップ層１３のレーザビアホール３２ができあがる。次に、第２のビルドアップ層１３の外面にレーザビアホール３２と接続される金属箔を貼り付け、この金属箔をエッチングでパターニングして層間金属層３２とする。
Next, a through hole is opened by a laser at a desired position of the
次に、この第２のビルドアップ層１３の外面に第１のビルドアップ層１２を貼り付ける。そして、この貼り付けられた第１のビルドアップ層１２に対しても、同様にしてレーザビアホール３５、および、一面側金属層３１を形成する。また、このビルドアップ層１２、１３の積層形成を、コア層１１の他方の面側においても行うことにより、第３、第４のビルドアップ層１４、１５を積層する。
Next, the
ここで、第３のビルドアップ層１４については、レーザビアホール３５の形成は上記同様であるが、絶縁層３６の配置については、上述したようなセラミック板の挟み込みにより行う。こうして、コア層１１の両面に、ビルドアップ層１１〜１５を１層ずつ積層していくことにより、プリント基板１０ができあがる。
Here, in the
なお、プリント基板１０における上記した回路を構成する図示しない配線については、樹脂層１１〜１５の積層過程において、上記の各金属層３１〜３３や各ビアホール３４、３５と同様に形成していけばよい。
In addition, about the wiring which is not shown in figure which comprises the above-mentioned circuit in the printed
その後は、プリント基板１０の一面１０ａ上に、上記発熱部品２０および制御素子６０をはんだ実装することにより、本実施形態の電子装置Ｓ１ができあがる。そして、この電子装置Ｓ１は、放熱部材Ｋ１としてのケースやヒートシンク等に組み付けられる。これにより、当該放熱部材Ｋ１と他面側金属層３１とが接触した状態となり、放熱機能が適切に発揮されるようになっている。
Thereafter, the
ところで、本実施形態によれば、熱伝導経路３０の一部を、プリント基板１０のベースであるエポキシ等の樹脂よりも電気絶縁性且つ熱伝導性に優れたセラミック層よりなる絶縁層３６として構成している。
By the way, according to the present embodiment, a part of the
そのため、本実施形態によれば、絶縁層３６の電気絶縁性によって、発熱部品３０の電位が熱伝導経路３０を介してプリント基板１０の他面１０ｂ側に露出するのを防止することができ、また、絶縁層３６の熱伝導性によって、発熱部品２０の熱はプリント基板１０の他面１０ｂ側に適切に伝導される。
Therefore, according to this embodiment, the electrical insulation of the insulating
よって、本実施形態によれば、従来のような厚いシートを介在させることなく、プリント基板１０の他面１０ｂ側にて熱伝導経路３０と放熱部材Ｋ１とを接触させ、プリント基板１０の一面１０ａ側の発熱部品２０の熱を、熱伝導経路３０を介して他面１０ｂ側から適切に放熱することができる。
Therefore, according to the present embodiment, the
また、本実施形態では、プリント基板１０は、当該プリント基板１０の一面１０ａ側から他面１０ｂ側に渡って複数の樹脂層１１〜１５が積層されてなる積層基板であり、熱伝導経路３０は、複数の樹脂層１１〜１５の全体を貫通している。
Moreover, in this embodiment, the printed
そして、絶縁層３６は、熱伝導経路３０におけるプリント基板１０の一面１０ａ側の端部（ここでは一面側金属層３１）と他面１０ｂ側の端部（ここでは他面側金属層３３）との間に介在設定されるように複数の樹脂層１１〜１５の層間に位置している。これにより、絶縁層３６は、プリント基板１０より露出することなくプリント基板１０の内部に設けられたものとされている。
The insulating
このように本実施形態では、プリント基板１０を積層基板として、絶縁層３６を基板内部の層間に位置させることで、絶縁層３６をプリント基板１０に内蔵させたものとし、絶縁層３６をプリント基板１０の一面１０ａおよび他面１０ｂに露出させない構成を実現している。そして、熱伝導経路３０と放熱部材Ｋ１との接触は、他面側金属層３３により行われている。
As described above, in the present embodiment, the printed
そのため、本実施形態によれば、絶縁層３６が、プリント基板１０の一面１０ａ側にて発熱部品２０に当接したり、プリント基板１０の他面１０ｂ側にて外部の放熱部材Ｋ１に当接したりすることがなくなる。そして、当該当接による絶縁層３６へのダメージの発生を防止できるという利点がある。
Therefore, according to the present embodiment, the insulating
また、本実施形態では、熱伝導性材料３４ｂが充填されてなるブラインドビアホール３４が、複数の樹脂層１１〜１５のうちの基板内部に位置するコア層１１に形成されている。そして、熱伝導経路３０は、このブラインドビアホール３４を含む構成とされている。そして、絶縁層３６は、プリント基板１０においてブラインドビアホール３４よりもプリント基板の一面１０ａ側または他面１０ｂ側に位置している。
Moreover, in this embodiment, the blind via
それによれば、ブラインドビアホール３４は熱伝導材料３４ｂが充填されたものであるから、熱伝導経路３０における熱伝導性の確保の点で好ましい。つまり、ブラインドビアホール３４において、たとえば熱伝導材料３４ｂを省略して貫通孔の内面のＣｕメッキ３４ａのみとした中空のホールとした場合でも、当該Ｃｕメッキ３４ａによって、熱伝導は可能である。
According to this, since the blind via
しかしながら、本実施形態のように、熱伝導材料３４ｂで充填されたブラインドビアホール３４を用いた熱伝導経路３０の方が、上記した中空のホールを用いた熱伝導経路に比べて、熱伝導性に優れることは明らかである。
However, as in this embodiment, the
また、本実施形態では、絶縁層３６は、セラミックよりなる層であり、この絶縁層３６は当該絶縁層３６を構成するセラミックに対して、これに隣り合うレーザビアホール３２が直接接触することにより、熱伝導可能な接続を実現している。
In this embodiment, the insulating
ここで、このセラミックよりなる絶縁層３６においてレーザビアホール３２と接触する面、ここでは、絶縁層３６の両面には、更に図示しない電極を設けてもよい。この電極としては、たとえばＣｕペーストやＡｇペーストを焼成してなるものが採用される。そして、このような電極を介してレーザビアホール３２と接触させることにより、レーザビアホール３２とのＣｕメッキとの接合性を確保しやすいという利点がある。
Here, an electrode (not shown) may be further provided on the surface of the insulating
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る電子装置Ｓ２について、図２、図３を参照して述べる。本実施形態は、上記第１実施形態に比べて、絶縁層３６の構成が相違するものであり、ここでは、その相違点を中心に述べることとする。
(Second Embodiment)
An electronic device S2 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment differs from the first embodiment in the configuration of the insulating
図２、３に示されるように、本実施形態では、絶縁層３６は、電気絶縁性の無機材料よりなる無機材料層３６ｃと、半導体よりなる半導体層３６ｄとが積層されてなる多層構造のものとされている。
As shown in FIGS. 2 and 3, in this embodiment, the insulating
具体的には、図３に示されるように、絶縁層３６は、酸化シリコンよりなる無機材料層３６ｃの両面にシリコン半導体よりなる半導体層３６ｄが積層されてなる。このような絶縁層３６は、ＳＯＩ（シリコン−オン−インシュレータ）基板のように各層を貼り合わせることにより形成される。
Specifically, as shown in FIG. 3, the insulating
さらに、図３に示されるように、本実施形態の絶縁層３６においては、各半導体層３６ｄの外面に電極３６ｅが設けられている。なお、図２では、この電極３６ｅは省略してある。この電極３６ｅは、半導体プロセスよりなるものでスパッタや蒸着によるアルミニウム膜やＡｕメッキ膜等より構成されている。
Further, as shown in FIG. 3, in the insulating
そして、この電極３６ｅを介して、絶縁層３６とレーザビアホール３２とを接触させることにより、レーザビアホール３２とのＣｕメッキとの接合性を確保しやくなるという利点がある。なお、本実施形態の絶縁層３６においては、無機材料層３６ｃと半導体層３６ｄとは必要であるが、上記接合性が確保できるならば、この電極３６ｅは省略された構成であってもよい。
Then, by bringing the insulating
そして、このような構成により、本実施形態の絶縁層３６も全体として、上記第１実施形態のセラミックよりなる絶縁層３６と同様、プリント基板１０のベースである樹脂よりも電気絶縁性且つ熱伝導性に優れた層とされている。そして、この絶縁層３６によって、熱伝導経路３０を介した発熱部品２０の電位のプリント基板１０の他面１０ｂ側への露出が防止されるようになっている。
With this configuration, the insulating
また、本実施形態の絶縁層３６としては、図４に示されるものであってもよい。この図４に示される絶縁層３６では、上記図３のものとは逆に、半導体層３６ｄの両面に無機材料層３６ｃが積層された多層構成とされている。このような構成は、シリコンよりなる半導体層３６ｄの両面に、スパッタ等の成膜法、あるいは熱酸化等により、無機材料層３６ｃを形成することにより、形成される。
Moreover, as the insulating
また、この図４の例においても、絶縁層３６の両側の最表面には、上記同様の電極３６ｅが設けられており、レーザビアホール３２とのＣｕメッキとの接合性を確保しやすいものとしている。なお、この場合も、上記接合性が確保できるならば、この電極３６ｅは省略された構成であってもよい。
In the example of FIG. 4 as well, the
また、本第２実施形態の絶縁層３６は、絶縁層３６の単体構成が上記第１実施形態と相違するだけであるから、本第２実施形態の電子装置Ｓ２は、上記第１実施形態と同様の製造方法により製造できることはもちろんである。
In addition, the insulating
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態にかかる第１の例としての電子装置Ｓ３について、上記第１実施形態の電子装置Ｓ１との相違点を中心に、図５を参照して述べる。
(Third embodiment)
An electronic device S3 as a first example according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5, focusing on differences from the electronic device S1 of the first embodiment.
上記第１実施形態の電子装置Ｓ１（上記図１参照）では、ブラインドビアホール３４がコア層１１に形成されており、絶縁層３６は、プリント基板１０においてブラインドビアホール３４よりもプリント基板の一面１０ａ側のみに位置していた。
In the electronic device S1 of the first embodiment (see FIG. 1), the blind via
これに対して、本実施形態の電子装置Ｓ３においては、図５に示されるように、絶縁層３６は、プリント基板１０におけるブラインドビアホール３４よりもプリント基板の一面１０ａ側だけでなく、さらにブラインドビアホール３４よりもプリント基板１０の他面１０ｂ側にも設けられている。
On the other hand, in the electronic device S3 of the present embodiment, as shown in FIG. 5, the insulating
図５の例では、セラミックよりなる絶縁層３６が、第３のビルドアップ層１４と第４のビルドアップ層１５との層間、および、第１のビルドアップ層１２と第２のビルドアップ層１３との層間にそれぞれ設けられている。つまり、これら２個の絶縁層３６は、ともにプリント基板１０に内蔵されており、プリント基板１０の一面１０ａおよび他面１０ｂに露出しない構成とされている。
In the example of FIG. 5, the insulating
本実施形態によれば、１個の熱伝導経路３０について２個の絶縁層３６を設けているから、絶縁層３６が１個のみの場合に比べて、電気絶縁性に優れたものとなることが期待される。また、２個の絶縁層３６がともにプリント基板１０に内蔵されているので、上記した当接による絶縁層３６へのダメージの発生防止が期待できる。
According to the present embodiment, since two insulating
このような電子装置Ｓ３は、上記第１実施形態の電子装置Ｓ１における第１のビルドアップ層１２と第２のビルドアップ層１３との層間の層間金属層３２を、絶縁層３６に置き換えたものである。それゆえ、本電子装置Ｓ３は、上記第１実施形態の製造方法に準じて製造できることは、言うまでもない。
Such an electronic device S3 is obtained by replacing the
また、図６に示される本実施形態の第２の例としての電子装置Ｓ４では、図５の第１の例におけるセラミックよりなる絶縁層３６を、上記図３に示される絶縁層３６に代えたものである。
Further, in the electronic device S4 as the second example of the present embodiment shown in FIG. 6, the insulating
つまり、本第３実施形態においても、絶縁層３６は、上記第２実施形態と同様、無機材料層３６ｃと半導体層３６ｄとが積層されたものであってもよい。なお、この図６の第２の例においても、絶縁層３６として、上記図４に示される絶縁層３６を用いてもよいことはもちろんである。
That is, also in the third embodiment, the insulating
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態にかかる電子装置Ｓ５について、上記第１実施形態の電子装置Ｓ１との相違点を中心に、図７を参照して述べる。
(Fourth embodiment)
An electronic device S5 according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7, focusing on differences from the electronic device S1 of the first embodiment.
上記第１実施形態の電子装置Ｓ１（上記図１参照）では、積層基板としてのプリント基板１０内部の層間に絶縁層３６を位置させることで、絶縁層３６をプリント基板１０に内蔵させ、絶縁層３６をプリント基板１０の一面１０ａおよび他面１０ｂに露出させない構成を実現していた。
In the electronic device S1 of the first embodiment (see FIG. 1 above), the insulating
この場合、外部の部材との当接による絶縁層３６へのダメージの発生を防止できるという利点があったが、これに限定するものではなく、絶縁層３６をプリント基板１０の一面１０ａまたは他面１０ｂに露出させた構成を採用してもよい。
In this case, there is an advantage that the occurrence of damage to the insulating
図７に示される例では、セラミックよりなる絶縁層３６をプリント基板１０の他面１０ｂに露出させている。このような構成を形成する場合、上記図１に示される構成において、第３のビルドアップ層１４と第４のビルドアップ層１５との間の絶縁層３６、第４のビルドアップ層１５の外面の他面側金属層３３を、それぞれ層間金属層３２、絶縁層３６に置き換えてやればよい。
In the example shown in FIG. 7, the insulating
これにより、図７の例では、熱伝導経路３０におけるプリント基板１０の他面１０ｂ側の端部が絶縁層３６として構成される。そして、この絶縁層３６を放熱部材Ｋ１に接触させる構成となるため、熱伝導経路３０を介した発熱部品２０の電位のプリント基板１０の他面１０ｂ側への露出が防止される。
As a result, in the example of FIG. 7, the end of the
なお、本第４実施形態においても、絶縁層３６としては、上記第２実施形態と同様の無機材料層３６ｃと半導体層３６ｄとが積層されてなるものを採用できることは言うまでもない。
In the fourth embodiment, it is needless to say that the insulating
また、発熱部品２０とプリント基板１０との電気的接続が確保されるならば、絶縁層３６をプリント基板１０の一面１０ａにて露出させてもよい。この場合、当該一面１０ａに露出する絶縁層３６と発熱部品２０とを接触させるようにすればよい。さらには、絶縁層３６を、プリント基板の一面１０ａと他面１０ｂの両方にて露出させるように設けてもよいことは、もちろんである。
If the electrical connection between the
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態にかかる第１の例としての電子装置Ｓ６ついて、上記第１実施形態の電子装置Ｓ１との相違点を中心に、図８を参照して述べる。
(Fifth embodiment)
An electronic device S6 as a first example according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 8, focusing on differences from the electronic device S1 of the first embodiment.
上記第１実施形態では、発熱部品２０はモールドパッケージであったが、本第５実施形態のように、発熱部品２０としてはパワー素子等のベアチップであってもよい。この場合、発熱部品２０は表面電極５０に対して、ＡｌやＡｕ等よりなるボンディングワイヤ２２を介して電気的に接続されている。
In the first embodiment, the
また、図８の例では、絶縁層３６はセラミックよりなるものであったが、図９に示される本第５実施形態にかかる第２の例としての電子装置Ｓ７のように、絶縁層３６として上記第２実施形態のものを採用してもよい。
In the example of FIG. 8, the insulating
なお、上記図８、図９に示される本第５実施形態は、発熱部品２０としてベアチップを採用しただけのものであるから、上記第１実施形態および第２実施形態以外の上記各実施形態とも組み合わせが可能であることはもちろんである。
In addition, since the fifth embodiment shown in FIGS. 8 and 9 uses only a bare chip as the
（第６実施形態）
本発明の第６実施形態にかかる電子装置Ｓ８ついて、図１０を参照して述べる。本電子装置Ｓ８は、プリント基板１０の一面１０ａに、パワー素子等のベアチップよりなる発熱部品２０、制御ＩＣ等よりなる制御素子６０、チップ抵抗７０といった各種の部品が搭載された混載タイプの電子装置である。
(Sixth embodiment)
An electronic device S8 according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The electronic device S8 is a mixed-type electronic device in which various parts such as a
ここで、発熱部品２０は、はんだ４０を介して熱伝導経路３０に接続されるとともに、Ａｌよりなるボンディングワイヤ２２を介して表面電極５０と電気的に接続されている。また、制御素子６０およびチップ抵抗７０は、はんだ４０やＡｕよりなるボンディングワイヤ２２を介して表面電極５０と電気的に接続されている。
Here, the
そして、これら各搭載部品２０、６０、７０およびボンディングワイヤ２２は、プリント基板１０の一面１０ａにて、モールド樹脂８０により封止され、保護されている。このモールド樹脂８０としては、たとえばエポキシ樹脂等のモールド材料が適用される。
The mounted
このような混載タイプの電子装置Ｓ８においても、発熱部品２０に対して、上記絶縁層３６を含む熱伝導経路３０を接続することにより、当該絶縁層３６によって上記同様の効果が得られる。
Also in such a mixed-type electronic device S8, the same effect as described above can be obtained by connecting the
（第７実施形態）
本発明の第７実施形態にかかる電子装置Ｓ９ついて、図１１を参照して述べる。本電子装置Ｓ９は、上記図１０に示される混載タイプの電子装置Ｓ８に対して、絶縁層３６をプリント基板１０の一面１０ａ寄りの内部に位置させてプリント基板１０に内蔵させたものである。
(Seventh embodiment)
An electronic device S9 according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the electronic device S9, the insulating
この場合、プリント基板１０の一面１０ａ寄りに内蔵された絶縁層３６は、第１のビルドアップ層１２と第２のビルドアップ層１３との間に介在している。この絶縁層３６は、第１実施形態のものでも、第２実施形態のものでもよいが、ここでは、第１実施形態と同様、セラミック板よりなる。
In this case, the insulating
そして、この絶縁層３６は、熱伝導経路３０の外側（図１１中の左方）まで延長されており、その延長部分におけるプリント基板１０の一面１０ａ側の面には、印刷等によって厚膜抵抗７１が形成されている。この厚膜抵抗７１は、上記図１０におけるチップ抵抗７０の代わりとなるものであり、プリント基板１０の一面１０ａのうち厚膜抵抗７１に対応する部位には、表面電極５０が設けられている。
The insulating
そして、この表面電極５０と厚膜抵抗７１とは、第１のビルドアップ層１５に設けられたレーザビアホール５２を介して、電気的に接続されている。また、厚膜抵抗７１と接続されている表面電極５０には、制御素子６０からボンディングワイヤ２２が接続されている。そして、これらレーザビアホール５２、表面電極５０およびワイヤ２２により、厚膜抵抗７１と制御素子６０とは電気的に接続されている。
The
本第７実施形態の電子装置Ｓ９によれば、上記第６実施形態の電子装置Ｓ８におけるチップ抵抗７０の搭載スペースが不要となるから、その分、プリント基板１０の一面１０ａの面積を小さくすることができ、装置の小型化が期待できる。
According to the electronic device S9 of the seventh embodiment, since the mounting space for the
（他の実施形態）
なお、上記各実施形態では、プリント基板１０は、熱硬化性樹脂をベースとする積層基板、つまり熱硬化性樹脂よりなる複数の樹脂層１１〜１５が積層された積層基板であったが、プリント基板１０としては、たとえば熱可塑性樹脂よりなる複数の樹脂層を積層してなる積層基板であってもよい。
(Other embodiments)
In each of the above embodiments, the printed
このような熱可塑性樹脂の積層基板の場合には、たとえば、全樹脂層を貫通するように、Ｃｕ等よりなる柱状の金属ポストを、基板に埋め込み、この金属ポストを熱伝導経路３０として構成する。
In the case of such a laminated substrate of thermoplastic resin, for example, a columnar metal post made of Cu or the like is embedded in the substrate so as to penetrate the entire resin layer, and this metal post is configured as the
そして、プリント基板１０の一面１０ａ側に露出する金属ポストの端部に発熱部品２０を接続し、一方、プリント基板１０の他面１０ｂ側に露出する金属ポストの端部に上記絶縁層３６を貼り付け、当該端部を絶縁層３６で被覆すればよい。このようにすれば、上記同様、発熱部品２０の電位のプリント基板の他面側への露出が、絶縁層３６によって防止される。
Then, the
また、プリント基板１０としては、樹脂をベースとするものであるならば、単層基板であってもよい。この場合には、たとえば熱伝導経路３０は、基板厚さ方向に貫通する貫通孔であって、内面にＣｕメッキ等が施された中空のスルーホールビアを採用すればよい。また、上記同様、このスルーホールビアの中空部に、更に熱伝導材料を充填し、このものを熱伝導経路３０としてもよい。
Further, the printed
また、上記図５および図６に示される第３実施形態の構成においては、１個の熱伝導経路３０中に２個の絶縁層３６を設けたが、プリント基板１０における樹脂層１１〜１５の積層数等に応じて、３個以上の絶縁層３６を設けてもよい。
Further, in the configuration of the third embodiment shown in FIGS. 5 and 6, two insulating
また、上記図５および図６に示される構成においては、ブラインドビアホール３４よりもプリント基板１０の他面１０ｂ側の絶縁層３６を層間金属層３２に代えて、一面１０ａ側の絶縁層３６のみとしてもよい。
5 and 6, the insulating
つまり、１個の熱伝導経路３０について絶縁層３６を１個のみ設ける場合には、ブラインドビアホール３４よりもプリント基板１０の一面１０ａ側のみでもよいし、上記第１実施形態のようにブラインドビアホール３４よりもプリント基板１０の他面１０ｂ側のみでもよい。これについては、たとえばプリント基板１０内部の配線の配置等を考慮して、１個の絶縁層３６の位置を適宜選択すればよい。
That is, when only one insulating
また、１個の熱伝導経路３０中に複数個の絶縁層３６を設ける場合には、すべての絶縁層３６が同じ構成である必要はなく、たとえば上記図１、上記図３、上記図４に示される各構成の絶縁層３６が混在していてもよい。
Further, in the case where a plurality of insulating
また、このように複数個の絶縁層３６を設ける場合、すべての絶縁層３６がプリント基板１０に内蔵された構成や、あるいは、すべての絶縁層３６がプリント基板１０の外面１０ａ、１０ｂにて露出する構成に限定するものではない。たとえば、複数個の絶縁層３６のうち、或るものはプリント基板１０に内蔵され、残りのものはプリント基板１０の一面１０ａまたは他面１０ｂに露出するようにしてもよい。
Further, when a plurality of insulating
また、絶縁層３６を無機材料層３６ｃと半導体層３６ｄとが積層されたものとする場合、上記第２実施形態に示した絶縁層３６（上記図３および図４参照）に限定するものではなく、無機材料層３６ｃと半導体層３６ｄとの積層順や、積層数等は適宜変更が可能である。
Further, when the insulating
また、上記した各実施形態同士の組み合わせ以外にも、上記各実施形態は、可能な範囲で適宜組み合わせてもよく、また、上記各実施形態は、上記の図示例に限定されるものではない。 In addition to the combination of the above-described embodiments, the above-described embodiments may be appropriately combined within the possible range, and the above-described embodiments are not limited to the illustrated examples.
１０ プリント基板
１０ａ プリント基板の一面
１０ｂ プリント基板の他面
１１〜１５ 樹脂層
２０ 発熱部品
３０ 熱伝導経路
３６ 絶縁層
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記プリント基板の一面側に搭載された発熱部品（２０）と、
前記プリント基板の一面から他面まで貫通するように前記プリント基板に設けられ、前記発熱部品にて発生する熱を前記プリント基板の一面側から他面側へ伝導する熱伝導経路（３０）と、を備え、
前記熱伝導経路の一部は、前記プリント基板のベースである前記樹脂よりも電気絶縁性且つ熱伝導性に優れた層であって、前記熱伝導経路を介した前記発熱部品の電位の前記プリント基板の他面側への露出を防止する絶縁層（３６）として構成されていることを特徴とする電子装置。 A printed circuit board (10) based on a resin in which one side (10a) and the other side (10b) are in a front-back relationship;
A heat generating component (20) mounted on one side of the printed circuit board;
A heat conduction path (30) that is provided in the printed circuit board so as to penetrate from one surface of the printed circuit board to the other surface, and conducts heat generated by the heat-generating component from the one surface side to the other surface side of the printed circuit board; With
A portion of the heat conduction path is a layer that is more electrically insulating and heat conductive than the resin that is the base of the printed circuit board, and the print of the potential of the heat-generating component through the heat conduction path An electronic device configured as an insulating layer (36) for preventing exposure to the other side of the substrate.
前記熱伝導経路は、前記複数の樹脂層の全体を貫通しており、
前記絶縁層は、前記熱伝導経路における前記プリント基板の一面側の端部（３１）と他面側の端部（３３）との間に介在設定されるように前記複数の樹脂層の層間に位置することにより、前記プリント基板の内部に設けられたものとされていることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。 The printed board is a laminated board in which a plurality of resin layers (11 to 15) are laminated from one side of the printed board to the other side.
The heat conduction path passes through the entirety of the plurality of resin layers,
The insulating layer is interposed between the plurality of resin layers so as to be interposed between an end portion (31) on one surface side of the printed circuit board and an end portion (33) on the other surface side in the heat conduction path. The electronic apparatus according to claim 1, wherein the electronic apparatus is provided inside the printed board by being positioned.
前記絶縁層は、前記プリント基板において前記ブラインドビアホールよりも前記プリント基板の一面側または他面側に位置していることを特徴とする請求項２に記載の電子装置。 The heat conduction path includes a blind via hole (34) formed in a layer (11) located inside the substrate among the plurality of resin layers and filled with a heat conductive material (34b).
The electronic device according to claim 2, wherein the insulating layer is located on one surface side or the other surface side of the printed board with respect to the blind via hole in the printed board.
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