JP2019036674A - インターポーザ基板およびモジュール部品 - Google Patents
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Abstract
【課題】内部に熱がこもることを抑制することができるインターポーザ基板およびモジュール部品を提供する。【解決手段】インターポーザ基板100は、絶縁体により形成されている壁部1と、壁部1と接続されており、絶縁体により形成されている天井部2と、壁部1の端面に設けられている底面電極3と、天井部2の外側表面に設けられている天面電極4と、底面電極3と天面電極4とを接続する内部配線5と、天井部2に設けられる放熱機構6とを備える。モジュール部品は、上記インターポーザ基板100を備える。【選択図】図1
Description
本発明は、インターポーザ基板、およびインターポーザ基板を備えたモジュール部品に関する。
主基板と他の部品とを接続するための中継基板となるインターポーザ基板が知られている。
特許文献1には、そのようなインターポーザ基板として機能するガイド部材が記載されている。このガイド部材は、主基板とケーブルとを接続するためのものであって、主基板と接続するための底面電極が底面に設けられ、ケーブルと接続するための天面電極が天面に設けられている。
しかしながら、インターポーザ基板は、主基板上に配置されるため、その分、主基板の面積を大きくする必要があるという問題が生じる。
一方、小型化のために、インターポーザ基板内に空隙を設け、その空隙に部品を配置する構成が考えられる。
このようなインターポーザ基板であれば、インターポーザ基板の表面だけでなく内部の空隙に部品を配置することができるため、スペースを有効活用することができる。
ここで、インターポーザ基板内の空隙に電子部品を配置すると、内部に熱がこもるという問題が生じる。
本発明は、上記課題を解決するものであり、内部に熱がこもることを抑制することができるインターポーザ基板、およびそのようなインターポーザ基板を備えたモジュール部品を提供することを目的とする。
本発明のインターポーザ基板は、
絶縁体により形成されている壁部と、
前記壁部と接続されており、絶縁体により形成されている天井部と、
前記壁部の端面に設けられている底面電極と、
前記天井部の外側表面に設けられている天面電極と、
前記底面電極と前記天面電極とを接続する内部配線と、
前記天井部に設けられる放熱機構と、
を備えることを特徴とする。
絶縁体により形成されている壁部と、
前記壁部と接続されており、絶縁体により形成されている天井部と、
前記壁部の端面に設けられている底面電極と、
前記天井部の外側表面に設けられている天面電極と、
前記底面電極と前記天面電極とを接続する内部配線と、
前記天井部に設けられる放熱機構と、
を備えることを特徴とする。
前記放熱機構は、前記天井部に形成された放熱孔を有していてもよい。
前記放熱機構は、前記壁部に形成された吸気孔をさらに有していてもよい。
前記吸気孔は、前記天井部よりも前記底面電極と近い位置に形成されていてもよい。
前記放熱機構は、前記天井部および前記壁部の少なくとも一方の外側表面に設けられた第1の放熱電極と、前記天井部の内側表面に設けられた第2の放熱電極と、前記第1の放熱電極と前記第2の放熱電極とを接続する放熱用導体とを備えていてもよい。
前記第1の放熱電極は、前記天井部の外側表面であって、前記天井部の平面視において、前記天面電極と重ならない位置に設けられていてもよい。
前記放熱機構は、前記第2の放熱電極と前記電子部品との間に、前記第2の放熱電極と前記電子部品のそれぞれに接触して設けられ、空気よりも熱伝導率の高い放熱用絶縁体をさらに備えていてもよい。
前記天井部および前記壁部は、セラミック積層体により構成されていてもよい。
本発明によるモジュール部品は、
主基板と、
前記主基板に実装された電子部品と、
前記主基板に実装され、前記主基板と搭載部品を接続するインターポーザ基板と、
を備え、
前記インターポーザ基板は、
絶縁体により形成されている壁部と、
前記壁部と接続されており、絶縁体により形成されている天井部と、
前記壁部の、前記主基板と対向する端面に設けられている底面電極と、
搭載部品を実装するための電極であって、前記天井部の外側表面に設けられている天面電極と、
前記底面電極と前記天面電極とを接続する内部配線と、
前記天井部に設けられ、前記壁部および前記天井部によって覆われるような態様で前記主基板に実装されている前記電子部品の熱を当該インターポーザ基板の外側に逃すための放熱機構と、
を備えることを特徴とする。
主基板と、
前記主基板に実装された電子部品と、
前記主基板に実装され、前記主基板と搭載部品を接続するインターポーザ基板と、
を備え、
前記インターポーザ基板は、
絶縁体により形成されている壁部と、
前記壁部と接続されており、絶縁体により形成されている天井部と、
前記壁部の、前記主基板と対向する端面に設けられている底面電極と、
搭載部品を実装するための電極であって、前記天井部の外側表面に設けられている天面電極と、
前記底面電極と前記天面電極とを接続する内部配線と、
前記天井部に設けられ、前記壁部および前記天井部によって覆われるような態様で前記主基板に実装されている前記電子部品の熱を当該インターポーザ基板の外側に逃すための放熱機構と、
を備えることを特徴とする。
本発明のインターポーザ基板によれば、壁部および天井部によって覆われるような態様で配置される電子部品の熱を、天井部に設けられた放熱機構によって、インターポーザ基板の外側に逃すことができるので、壁部および天井部によって形成される空隙内に熱がこもることを抑制することができる。
また、本発明のモジュール部品によれば、インターポーザ基板の壁部および天井部によって覆われるような態様で主基板に実装されている電子部品の熱を、天井部に設けられた放熱機構によって外側に逃すことができるので、主基板、壁部および天井部によって形成される空隙内に熱がこもることを抑制することができる。
以下に本発明の実施形態を示して、本発明の特徴とするところをさらに具体的に説明する。
<第1の実施形態>
図1は、第1の実施形態におけるインターポーザ基板100の概略構成を示す側面の断面図である。図2は、第1の実施形態におけるインターポーザ基板100の斜視図である。図3は、第1の実施形態におけるインターポーザ基板100の上面図である。
図1は、第1の実施形態におけるインターポーザ基板100の概略構成を示す側面の断面図である。図2は、第1の実施形態におけるインターポーザ基板100の斜視図である。図3は、第1の実施形態におけるインターポーザ基板100の上面図である。
なお、図1〜図3では、主基板10にインターポーザ基板100を実装した状態を示している。また、主基板10、主基板10に実装されている第1の電子部品、および、インターポーザ基板100に実装されている搭載部品30は、インターポーザ基板100を構成する部品ではない。
第1の実施形態におけるインターポーザ基板100は、壁部1と、天井部2と、底面電極3と、天面電極4と、内部配線5と、放熱機構6とを備える。
壁部1は、インターポーザ基板100が主基板10に実装された状態で、主基板10と直交する部位であり、絶縁体により形成されている。
天井部2は、壁部1と直交する部位であり、壁部1と接続されている。天井部2も絶縁体により形成されている。
本実施形態では、壁部1および天井部2は、複数のセラミック層が積層されたセラミック積層体により構成されている。壁部1および天井部2をセラミック積層体によって形成することにより、歪みや凹凸の少ない形状とすることができる。したがって、天井部2に、後述する搭載部品30を実装したときに、搭載部品30の傾きを抑制することができる。
インターポーザ基板100を主基板10に実装した状態で、壁部1、天井部2および主基板10によって、空隙Tが形成されている。インターポーザ基板100は、主基板10に実装されている第1の電子部品20を覆うような態様で、主基板10に実装される。すなわち、図1に示すように、インターポーザ基板100が主基板10に実装された状態では、空隙T内に第1の電子部品20が配置されたような状態となる。
第1の電子部品20は、例えばIC(集積回路)である。ただし、主基板10に実装される第1の電子部品20の種類に特に制約はない。また、空隙T内に配置される第1の電子部品20の数が1つに限定されることはなく、複数であってもよい。
壁部1の下端の端面、より詳しくは、主基板10と対向する面には、底面電極3が設けられている。底面電極3は、主基板10とインターポーザ基板100との間を電気的に接続するための電極である。
天井部2の外側表面には、インターポーザ基板100の搭載部品30を実装するための天面電極4が設けられている。図2および図3では、搭載部品30として、フラットケーブル30aと、第2の電子部品30bと、第3の電子部品30cと、第4の電子部品30dをインターポーザ基板100に実装した状態を示している。なお、搭載部品30の種類や数に特に制約はない。
内部配線5は、底面電極3と天面電極4とを接続する配線である。本実施形態では、内部配線5は、壁部1および天井部2の内部に設けられている。
本実施形態では、底面電極3および天面電極4はそれぞれ複数設けられており、底面電極3と天面電極4とを接続する内部配線5も複数設けられている。このような構成により、個々の底面電極3が内部配線5を介して、個々の天面電極4と接続されている。
なお、1つの底面電極3が内部配線5を介して1つの天面電極4と接続されている必要はなく、例えば、1つの底面電極3が複数の天面電極4と接続されていてもよいし、複数の底面電極3が1つの天面電極4と接続されていてもよい。すなわち、主基板10上の図示しない電極と、インターポーザ基板100に実装される搭載部品30の電極との間が所定の接続関係となるように、底面電極3、内部配線5および天面電極4が設けられている。
放熱機構6は、天井部2に設けられ、壁部1および天井部2によって覆われるような態様で主基板10に実装される第1の電子部品20の熱をインターポーザ基板100の外側に逃すための機構である。本実施形態では、放熱機構6として、天井部2に放熱孔2hが形成されている。放熱孔2hは、天井部2の上面と下面を貫通する貫通孔である。
なお、図2および図3に示すように、本実施形態では、放熱孔2hが12個設けられているが、放熱孔2hの数が12に限定されることはない。また、放熱孔2hの形状が円形に限定されることもない。
暖かい空気は上昇するため、空隙T内では空気が流動する。その際、天井部2に放熱孔2hが形成されていることにより、第1の電子部品20から発せられる熱を、放熱孔2hを介して外部へと放出することができる。これにより、第1の電子部品20から発せられる熱が空隙T内にこもることを抑制することができる。
放熱孔2hは、天井部2が主基板10と対向する方向、すなわち、図1のZ軸方向において、平面視で天面電極4と重ならない位置に設けられている。天面電極4と重なる位置に放熱孔2hが設けられると、放熱孔2hが天面電極4によって塞がれて、外部への放熱を行うことができなくなるからである。
また、放熱孔2hは、Z軸方向において、インターポーザ基板100に実装される搭載部品30と平面視で重ならない位置に設けることが好ましい。搭載部品30と重なる位置に放熱孔2hが設けられると、放熱孔2hが搭載部品30によって塞がれて、外部への放熱を行うことができなくなるからである。また、放熱孔2hを直接塞がなかったとしても、放射された熱が搭載部品30を過熱させてしまう虞があるからである。
放熱孔2hは、Z軸方向において、第1の電子部品20と平面視で重なる位置に設けることが好ましい。言い換えると、放熱孔2hは、天井部2の平面視において、発熱源と重なる位置に設けることが好ましい。第1の電子部品20の発熱によって熱せられた空気は上昇するため、鉛直方向において、第1の電子部品20と重なる位置に放熱孔2hが設けられていると、放熱孔2hを介して効果的に放熱を行うことができる。ただし、放熱孔2hが複数設けられている場合に、全ての放熱孔2hが鉛直方向において、第1の電子部品20と重なる位置に設けられている必要はない。
なお、放熱孔2hは、気体が通過できるように構成されていればよく、例えば、内壁に金属が設けられたスルーホールのようなものであってもよい。
<第2の実施形態>
図4は、第2の実施形態におけるインターポーザ基板200の概略構成を示す側面の断面図である。また、図5は、第2の実施形態におけるインターポーザ基板200の斜視図である。図4および図5でも、主基板10にインターポーザ基板200を実装した状態を示している。
図4は、第2の実施形態におけるインターポーザ基板200の概略構成を示す側面の断面図である。また、図5は、第2の実施形態におけるインターポーザ基板200の斜視図である。図4および図5でも、主基板10にインターポーザ基板200を実装した状態を示している。
第2の実施形態におけるインターポーザ基板200が第1の実施形態におけるインターポーザ基板100と異なるのは、壁部1に吸気孔1hが設けられている点である。
吸気孔1hは、インターポーザ基板200の外側から内側、すなわち空隙Tへと外気を取り入れるための孔である。図5に示すように、本実施形態では、吸気孔1hが4つ設けられているが、吸気孔1hの数が4つに限定されることはない。また、吸気孔1hの形状が円形に限定されることもない。
吸気孔1hは、Z軸方向において、天井部2よりも底面電極3と近い位置に形成されている。吸気孔1hが天井部2よりも底面電極3と近い位置に形成されていることにより、煙突効果によって、インターポーザ基板200の外側の空気を吸気孔1hから空隙Tへと引き入れ、放熱孔2hから、第1の電子部品20の発熱によって熱せられた空気を外部に排出することができる。これにより、空隙T内の空気よりも冷たい空気を吸気孔1hから取り入れて、放熱孔2hから暖かい空気を放出することができるので、放熱効果をさらに向上させることができる。
すなわち、本実施形態では、吸気孔1hと放熱孔2hが放熱機構6を構成する。
すなわち、本実施形態では、吸気孔1hと放熱孔2hが放熱機構6を構成する。
なお、インターポーザ基板200に対して主基板10が上側になるように、図4に示す状態とは上下反対の状態で主基板10およびインターポーザ基板200が用いられる場合には、放熱孔2hが外側の空気を取り入れる吸気孔として機能し、吸気孔1hが暖かい空気を外側に排出する放熱孔として機能する。また、それ以外の角度で主基板10およびインターポーザ基板200が用いられる場合には、地面に対して上になる方が放熱孔として機能し、下になる方が吸気孔として機能する。
図6に示すように、第1の電子部品20は、吸気孔1hに近い位置に配置されていることが好ましい。第1の電子部品20が吸気孔1hに近い位置に配置されていると、吸気孔1hを介して取り入れた空気によって第1の電子部品20を効果的に冷却することができる。また、空隙T内の主基板10上に複数の第1の電子部品20が実装されている場合には、発熱量の多い第1の電子部品を吸気孔1hと近い位置に配置するようにしてもよい。
<第3の実施形態>
図7は、第3の実施形態におけるインターポーザ基板300の概略構成を示す側面断面図である。また、図8は、第3の実施形態におけるインターポーザ基板300の斜視図である。
図7は、第3の実施形態におけるインターポーザ基板300の概略構成を示す側面断面図である。また、図8は、第3の実施形態におけるインターポーザ基板300の斜視図である。
第3の実施形態におけるインターポーザ基板300は、放熱機構6として、第1の放熱電極41、第2の放熱電極42、および、放熱用導体43を備える。
第1の放熱電極41は、天井部2の外側表面の、天面電極4と異なる位置に設けられている。
第2の放熱電極42は、天井部2の内側表面に設けられている。第2の放熱電極42は、Z軸方向において、第1の電子部品20と平面視で重なる位置に設けられていることが好ましい。言い換えると、第2の放熱電極42は、天井部2の平面視において、発熱源と重なる位置に設けられていることが好ましい。大きさの関係上、平面視で、第2の放熱電極42が第1の電子部品20と完全に重ならないような場合、第2の放熱電極42は、第1の電子部品20と少なくとも一部が重なる位置に設けられていることが好ましい。
第2の放熱電極42は、空隙Tに配置される第1の電子部品20と電気的に絶縁されている。ここでは、第2の放熱電極42は、第1の電子部品20と離間して設けられることによって、第1の電子部品20と絶縁されている。
放熱用導体43は、第1の放熱電極41と第2の放熱電極42とを接続する。
第1の放熱電極41、第2の放熱電極42、および、放熱用導体43は、壁部1および天井部2を形成する材料よりも熱伝導率の高い材料で形成されている。
本実施形態におけるインターポーザ基板300では、第1の電子部品20から発せられた熱は、第2の放熱電極42、放熱用導体43、および、第1の放熱電極41と順に伝わって、インターポーザ基板300の外部へと放出される。このような構成により、空隙Tに熱がこもるのを防ぐことができる。
また、本実施形態におけるインターポーザ基板300によれば、第1の放熱電極41を天井部2の外側表面の任意の位置に設けることができるので、天井部2に実装される搭載部品30の配置位置の自由度を向上させることができる。
<第3の実施形態の変形例1>
図7に示すインターポーザ基板300では、第1の放熱電極41が天井部2の外側表面に設けられているが、壁部1の外側表面に設けられていてもよい。
図7に示すインターポーザ基板300では、第1の放熱電極41が天井部2の外側表面に設けられているが、壁部1の外側表面に設けられていてもよい。
図9は、第1の放熱電極41が壁部1の外側表面に設けられているインターポーザ基板300Aの概略構成を示す側面断面図である。第1の放熱電極41が壁部1に設けられることにより、天井部2に実装される搭載部品30の配置位置の自由度をさらに向上させることができる。
<第3の実施形態の変形例2>
図7に示すインターポーザ基板300では、第2の放熱電極42が天井部2の内側表面に設けられているが、図10に示すように、第2の放熱電極42は、天井部2と壁部1の内側表面に設けられていてもよい。図10に示す例では、所定の位置における断面において、天井部2と壁部1の内側表面全てに、第2の放熱電極42が設けられている。
図7に示すインターポーザ基板300では、第2の放熱電極42が天井部2の内側表面に設けられているが、図10に示すように、第2の放熱電極42は、天井部2と壁部1の内側表面に設けられていてもよい。図10に示す例では、所定の位置における断面において、天井部2と壁部1の内側表面全てに、第2の放熱電極42が設けられている。
図10に示すインターポーザ基板300Bのように、第2の放熱電極42が天井部2の内側表面だけでなく、天井部2と壁部1の内側表面に設けられることにより、第2の放熱電極42の表面積が広くなるので、放熱効率を向上させることができる。
なお、所定の位置における断面において、第2の放熱電極42は、天井部2と壁部1の内側表面全てに設けられている必要はなく、例えば、天井部2の内側表面全てと、壁部1の内側表面の一部とに設けられていてもよいし、天井部2の内側表面の一部および壁部1の内側表面の一部に設けられていてもよい。すなわち、天井部2の内側表面の少なくとも一部と、壁部1の内側表面の少なくとも一部に設けられていればよい。
<第3の実施形態の変形例3>
図7に示すインターポーザ基板300では、第2の放熱電極42は、第1の電子部品20と接触しておらず、間に空隙が存在している。
図7に示すインターポーザ基板300では、第2の放熱電極42は、第1の電子部品20と接触しておらず、間に空隙が存在している。
これに対して、図11に示すインターポーザ基板300Cでは、第2の放熱電極42と第1の電子部品20との間に、放熱用絶縁体50が設けられている。放熱用絶縁体50は、第2の放熱電極42と第1の電子部品20の間の空隙を埋めるように、第2の放熱電極42と第1の電子部品20のそれぞれに接触して設けられている。
放熱用絶縁体50の熱伝導率は、空気の熱伝導率よりも高い。そのような放熱用絶縁体50として、例えばシリコン系絶縁体を用いることができる。
放熱用絶縁体50は、第1の放熱電極41、第2の放熱電極42、および、放熱用導体43とともに、第1の電子部品20から発せられる熱を逃すための放熱機構6を構成する。すなわち、第1の電子部品20から発せられた熱は、放熱用絶縁体50、第2の放熱電極42、放熱用導体43、および、第1の放熱電極41と順に伝わって、インターポーザ基板300Cの外部へと放出される。
図11に示すインターポーザ基板300Cによれば、第1の電子部品20と第2の放熱電極42の間の絶縁を保持しつつ、図7に示すインターポーザ基板300よりも放熱効率を向上させることができる。
<モジュール部品>
図12は、図1に示すインターポーザ基板100を備えたモジュール部品400の概略構成を示す側面断面図である。また、図13は、モジュール部品400の斜視図である。
図12は、図1に示すインターポーザ基板100を備えたモジュール部品400の概略構成を示す側面断面図である。また、図13は、モジュール部品400の斜視図である。
モジュール部品400は、図1に示すインターポーザ基板100と、主基板10と、外部電極60とを備える。
外部電極60は、モジュール部品400を図示しないマザー基板と接続するための電極である。主基板10の、第1の電子部品20が実装されている面を第1の主面101、第1の主面101と反対側の面を第2の主面102とすると、外部電極60は、主基板10の第2の主面102に設けられている。
このモジュール部品400によれば、図1に示すインターポーザ基板100と同様の効果を奏することができる。
なお、図1に示す第1の実施形態におけるインターポーザ基板100の代わりに、第2または第3の実施形態におけるインターポーザ基板、または上記実施形態の変形構成におけるインターポーザ基板を備えたモジュール部品を構成することもできる。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
1 壁部
1h 吸気孔
2 天井部
2h 放熱孔
3 底面電極
4 天面電極
5 内部配線
6 放熱機構
10 主基板
20 第1の電子部品
30 搭載部品
30a フラットケーブル
30b 第2の電子部品
30c 第3の電子部品
30d 第4の電子部品
41 第1の放熱電極
42 第2の放熱電極
43 放熱用導体
50 放熱用絶縁体
60 外部電極
100 第1の実施形態におけるインターポーザ基板
200 第2の実施形態におけるインターポーザ基板
300 第3の実施形態におけるインターポーザ基板
300A 第3の実施形態の変形例1におけるインターポーザ基板
300B 第3の実施形態の変形例2におけるインターポーザ基板
300C 第3の実施形態の変形例3におけるインターポーザ基板
400 モジュール部品
1h 吸気孔
2 天井部
2h 放熱孔
3 底面電極
4 天面電極
5 内部配線
6 放熱機構
10 主基板
20 第1の電子部品
30 搭載部品
30a フラットケーブル
30b 第2の電子部品
30c 第3の電子部品
30d 第4の電子部品
41 第1の放熱電極
42 第2の放熱電極
43 放熱用導体
50 放熱用絶縁体
60 外部電極
100 第1の実施形態におけるインターポーザ基板
200 第2の実施形態におけるインターポーザ基板
300 第3の実施形態におけるインターポーザ基板
300A 第3の実施形態の変形例1におけるインターポーザ基板
300B 第3の実施形態の変形例2におけるインターポーザ基板
300C 第3の実施形態の変形例3におけるインターポーザ基板
400 モジュール部品
Claims (9)
- 絶縁体により形成されている壁部と、
前記壁部と接続されており、絶縁体により形成されている天井部と、
前記壁部の端面に設けられている底面電極と、
前記天井部の外側表面に設けられている天面電極と、
前記底面電極と前記天面電極とを接続する内部配線と、
前記天井部に設けられる放熱機構と、
を備えることを特徴とするインターポーザ基板。 - 前記放熱機構は、前記天井部に形成された放熱孔を有することを特徴とする請求項1に記載のインターポーザ基板。
- 前記放熱機構は、前記壁部に形成された吸気孔をさらに有することを特徴とする請求項1または2に記載のインターポーザ基板。
- 前記吸気孔は、前記天井部よりも前記底面電極と近い位置に形成されていることを特徴とする請求項3に記載のインターポーザ基板。
- 前記放熱機構は、前記天井部および前記壁部の少なくとも一方の外側表面に設けられた第1の放熱電極と、前記天井部の内側表面に設けられた第2の放熱電極と、前記第1の放熱電極と前記第2の放熱電極とを接続する放熱用導体とを備えることを特徴とする請求項1に記載のインターポーザ基板。
- 前記第1の放熱電極は、前記天井部の外側表面であって、前記天井部の平面視において、前記天面電極と重ならない位置に設けられていることを特徴とする請求項5に記載のインターポーザ基板。
- 前記放熱機構は、前記第2の放熱電極と前記電子部品との間に、前記第2の放熱電極と前記電子部品のそれぞれに接触して設けられ、空気よりも熱伝導率の高い放熱用絶縁体をさらに備えることを特徴とする請求項5または6に記載のインターポーザ基板。
- 前記天井部および前記壁部は、セラミック積層体により構成されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のインターポーザ基板。
- 主基板と、
前記主基板に実装された電子部品と、
前記主基板に実装され、前記主基板と搭載部品を接続するインターポーザ基板と、
を備え、
前記インターポーザ基板は、
絶縁体により形成されている壁部と、
前記壁部と接続されており、絶縁体により形成されている天井部と、
前記壁部の、前記主基板と対向する端面に設けられている底面電極と、
搭載部品を実装するための電極であって、前記天井部の外側表面に設けられている天面電極と、
前記底面電極と前記天面電極とを接続する内部配線と、
前記天井部に設けられ、前記壁部および前記天井部によって覆われるような態様で前記主基板に実装されている前記電子部品の熱を当該インターポーザ基板の外側に逃すための放熱機構と、
を備えることを特徴とするモジュール部品。
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