JP4002632B2 - Icチップの放熱機構 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ICチップなどの電子部品に発生する熱を放熱させる電子部品の放熱方法及びその放熱機構に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、基板のICチップなどの電子部品に発生する熱を放熱させるための機構は種々のものが知られている。例えば、図7に示すように、モータ駆動回路用基板96に実装されたモータ51を駆動するためのICチップ11は、モータ51を高速回転させるとき発熱する。このICチップ11の熱は、例えば、図8に示すように、ICチップ11の熱を基板96を介して金属製の放熱フィン91に伝熱させて、放熱するようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構造のものでは、ICチップの熱を基板96を介して伝えるものであり、ICチップ11から放熱フィン91に直接伝えるものではないため、ICチップの熱を効率良く放熱させることができないといった問題があった。
従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、電子部品において発生した熱を放熱層に直接伝えることができて、効率良く放熱させることができる電子部品の放熱方法及びその放熱機構を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段及びその作用効果】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
本発明の第1態様にかかる電子部品の放熱機構によれば、電子部品にリーク電流防止層を介して接触して上記電子部品において発生した熱を放熱させる放熱層を備えるように構成している。
本発明の第2態様にかかる電子部品の放熱機構によれば、第1態様において、上記放熱層は、上記リーク電流防止層を介して上記電子部品を囲むように配置されているように構成することもできる。
本発明の第3態様にかかる電子部品の放熱機構によれば、第1又は2態様において、上記電子部品は基板に固定されており、上記放熱層は上記基板に取り付けられる金属板であり、該金属板には、上記電子部品を上記リーク電流防止層を介して収納する凹部を備えるように構成することもできる。
本発明の第4態様にかかる電子部品の放熱機構によれば、第1〜3のいずれかの態様において、上記リーク電流防止層は、両面粘着テープ、熱硬化性接着剤、又は、熱硬化性樹脂フィルムであるように構成することもできる。
本発明の第5態様にかかる電子部品の放熱機構によれば、第1,2,4のいずれかの態様において、上記電子部品は基板の凹部内に固定されており、上記凹部内に固定された上記電子部品に上記リーク電流防止層を介して上記放熱層が接触するように構成することもできる。
【0005】
本発明の第6態様にかかる電子部品の放熱方法によれば、電子部品にリーク電流防止層を介して接触する放熱層により上記電子部品において発生した熱を放熱させるように構成している。
本発明の第7態様にかかる電子部品の放熱方法によれば、第6態様において、上記放熱層は、上記リーク電流防止層を介して上記電子部品を囲むように配置されて、上記放熱層で囲まれた上記電子部品の表面から上記電子部品の熱を上記放熱層に伝えるように構成することもできる。
本発明の第8態様にかかる電子部品の放熱方法によれば、第6又は7態様において、上記電子部品は基板に固定されており、上記放熱層は上記基板に取り付けられる金属板であり、該金属板には、上記電子部品を上記リーク電流防止層を介して収納する凹部を備えて、上記金属板の凹部で囲まれた上記電子部品の表面から上記電子部品の熱を上記金属板に伝えるように構成することもできる。
本発明の第9態様にかかる電子部品の放熱機構によれば、第6〜8のいずれかの態様において、上記リーク電流防止層は、両面粘着テープ、熱硬化性接着剤、又は、熱硬化性樹脂フィルムであるように構成することもできる。
本発明の第10態様にかかる電子部品の放熱機構によれば、第6,7,9のいずれかの態様において、上記電子部品は基板の凹部内に固定されており、上記凹部内に固定された上記電子部品に上記リーク電流防止層を介して上記放熱層が接触することにより、上記電子部品の熱を上記放熱層に伝えるように構成することもできる。
【0006】
本発明の上記態様にかかる電子部品の放熱機構及び放熱方法によれば、基板に配置された電子部品に放熱層がリーク電流防止層を介して接触しているため、電子部品が発熱した場合には、リーク電流防止層を介して、直ぐに放熱層に伝わり、伝わった熱が放熱層自体から放熱されたり、放熱層に接触する他の放熱層にさらに熱を伝えることにより、電子部品において発生した熱を直ぐに放熱でき、放熱効率を良くすることができる。
【0007】
【発明の実施の形態及び実施例】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の第1の実施形態にかかる電子部品の放熱方法及び放熱機構について説明する。一例として、図1に示すような、CD−ROM回転駆動用のモータ51の駆動回路の基板6に実装したICチップ11の放熱方法及び放熱機構について説明する。なお、図1の50はモータのロータ部である。
本実施形態にかかる放熱機構は、図1に示すように、基板6に実装されたICチップ11を囲むように、リーク電流防止層21を介して、ICチップ11において発生した熱をICチップ11以外に伝えて放熱させる放熱層の一例しての放熱板13を取り付けて構成されている。
上記基板6は、導電性材料からなる薄板、例えば厚さ0.1mm程度の銅箔に所望の回路を形成したのち、この銅箔から上記所望の回路を含む部分を基板6として切り抜いて構成されている。好ましくは、この基板6の表裏いずれか一方の面の放熱板13を取り付ける面に、図2(A)に示すように回路の短絡や酸化や傷による損傷を防止するための非導電性の紫外線硬化型レジストを塗布したのち紫外線により硬化してレジスト層17を形成したのち、該レジスト層形成面にICチップ11を実装し、上記ICチップ11を囲むように、リーク電流防止層21を介して、ICチップ11において発生した熱をICチップ以外に伝える放熱層の一例としての放熱板13を取り付ける。必要に応じて、上記基板6のICチップ実装面において上記ICチップ11を実装する部分に、異方性導電性接着剤(ACF)20を、図1(A)に示すように、例えば100℃で4秒程度の時間で仮圧着する。その後、図1(B)に示すように上記ICチップ11を上記異方性導電性接着剤20を介して上記基板6の上記ICチップ実装面に実装する。このICチップ実装は例えば180℃で20秒程度加熱して異方性導電性接着剤20によりICチップ11を基板6に圧着固定する。
【0008】
次いで、必要に応じて、図1(B)に示すように上記基板6の上記ICチップ実装面又は該実装面とは異なる面に、レジスト層14を形成し、クリーム半田22を印刷したのち該クリーム半田22上に他の部品23の表面実装を行い、上記クリーム半田部分をリフローする。
その後、図1(C)に示すように上記基板6の上記ICチップ実装面に、リーク電流防止層21として機能する非導電性の両面粘着テープ21を介して、図3(A)に示すような放熱層として機能するように伝熱性の高い材料例えば真鍮製の放熱板13を貼り付ける。この放熱板13はモータ自体を取り付けるためのブラケットとすることができる。この放熱板13には、図1,図2(C),図3(A)に示すように、予め凹部13aを備えるとともに、上記放熱板13の基板側の全面に、図3(B)に示すように上記凹部13aを覆いながら両面粘着テープ21を予め貼り付けておく。そして、図2(C)に示すように上記凹部13a内に両面粘着テープ21を伸ばしながら上記基板6に実装されたICチップ11が入り込むように、基板6の裏面6bに放熱板13を両面粘着テープ21により貼り付ける。この結果、図1、図2(C)、図3(C),(D)、及び図4に示すようにICチップ11の周囲が両面粘着テープ21で覆われつつICチップ11が放熱板13の凹部13a内に入り込んだ状態となり、この状態で基板6のICチップ実装面に放熱板13が両面粘着テープ21で固定され、真鍮製の放熱板13とICチップ11との間には非導電性の両面粘着テープ21が介在するため、ICチップ11から放熱板13へのリーク電流は両面粘着テープ21により防止できるようにしている。
こうして、図1に示すような、モータ51に組み付けることができるようなモータ駆動回路用の基板6を製造することができる。
【0009】
上記したように、本実施形態にかかる電子部品の放熱方法及び放熱機構によれば、基板6に配置された電子部品の一例としてのICチップ11がその凹部13a内に挿入されてICチップ11の基板側とは反対側の上面及び側面全てをほぼ覆うように放熱板13が、リーク電流防止層の一例としての両面粘着テープ21を介して、固定されている。よって、ICチップ11が発熱した場合には、両面粘着テープ21を介して、直ぐに放熱板13に伝わり、伝わった熱が放熱板13自体から放熱されたり、放熱板13に接触する他の放熱板にさらに熱を伝えることにより、ICチップ11において発生した熱を直ぐに放熱でき、放熱効率を良くすることができる。なお、鉄製放熱板の表面にガラスクロス樹脂を塗布し、その上に銅箔を配置してエッチングにより回路を形成し、その回路にICチップを固定するような放熱機構が考えられるが、ICチップにおいて発生した熱は、ガラスクロス樹脂を介して鉄製の放熱板により放熱させることになり、放熱性が悪いという問題がある。これに対して、本実施形態のように、ICチップ11と放熱板13との間にリーク電流防止層21を介在させて配置したものの方が、ICチップ11の熱を放熱板13に伝えやすく、放熱効率が良い。
この結果、本実施形態にかかる基板6をモータ51の駆動回路用基板として使用する場合には、モータ51の高速回転によりICチップ11が発熱したとしても、その熱を放熱板13により放熱させることができ、結果として、モータ51を放熱機能がないもの又は従来の放熱機構を有するものと比較して、より高速で回転させることができる。
【0010】
さらに、本実施形態により製造された基板6がモータ51の駆動回路用基板である場合でかつ両面実装の混載型実装された基板である場合には、基板6の裏面6bにICチップ11を配置して、放熱板13の凹部13a内に両面粘着テープ21を介して収納する一方、基板6の表面6aに表面実装方法(SMT)によりホール素子などの部品23a(図8参照)を実装して配置することができるため、ホール素子の位置に関係無く、ICチップ11をモータ51の近傍に配置することができて、ICチップ11から生ずるノイズを少なくすることができる。従来は、ホール素子23aの近傍にICチップ11を配置すると、ICチップ11の発熱によりホール素子23aの機能が損なわれることがあるため、ICチップ11を図8に示すようにモータ51の近傍に配置することができず、モータ51から離れた位置に配置するためICチップ11にノイズが乗り易いといった問題があった。本実施形態では、ホール素子などの部品23を基板表面に実装する一方、ICチップ11を基板6の例えば裏面に配置しかつ放熱性を高める構造としたので、ホール素子の位置(例えば部品23の位置)に関係なく、モータ51の近傍にICチップ11を配置することができ、ICチップ11にノイズが乗りにくくなるといった効果を奏することができる。
【0011】
また、放熱板13は、基板6のレジスト層17の上に両面粘着テープ21を介して固定されるため、放熱板13と基板6との間の絶縁性をさらに高めることができる。
また、上記放熱板13は、その厚さを適当なものとすることにより、基板6を保護するとともに支持する機能を持たせることもできる。上記実施形態の場合には、放熱板13は、ICチップ11を収納する程度の厚さを持つようにするため、基板6を十分に支持する機能を持つことができる。このように基板6を支持する機能をもたせる場合には、基板6の全ての部分を支持するため、放熱板13は基板6と同一形状以上の大きさとするのが好ましい。
【0012】
上記リーク電流防止層としては、両面粘着テープに限られるものではなく、熱硬化性接着剤を塗布することもでき、又は熱硬化性樹脂フィルムを貼り付けるなどすることもできる。両面粘着テープ21の場合には、アクリル系接着材が好ましく、テープ全体の厚さは1μm〜100μmとするのが好ましい。薄ければ薄い程、伝熱性が向上して好ましいが、あまり薄すぎると製造が困難となるため、製造コストとの関係で最低限の厚さは決定される。よって、実際には10μm程度以上とするのが良い。ICチップ11からのリーク電流が放熱層の一例としての放熱板13に流れるのを防止するため、導電性が無いことが要求される。また、上記リーク電流防止層を熱硬化性接着剤より構成する場合には、エポキシ系、シリコン系、又はウレタン系など種々のものが使用できる。
【0013】
一方、放熱層としては、銅、銀など、ICチップ11において発生した熱を伝熱させるために、熱伝導性言い換えれば放熱性に優れたものならばよい。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。
例えば、基板6の片面のみならず、両面にICチップ11がそれぞれ突出して配置され、各ICチップ11の表面を覆うようにリーク電流防止層21を介して放熱層13とをそれぞれ配置してもよい。
また、放熱板13の形状は基板6と同一形状にする必要はなく、放熱機能を達成することができるならば所望の形状にすればよい。
また、図5に示すように、放熱層の一例としての金属板34の放熱面積を大きくするため、基板6の表裏いずれかの面のみに金属板34が配置されるものに限らず、配置された面から他の面にまたがって延在するようにして放熱面積を大きくし、放熱機能をより高めるようにしてもよい。なお、図5において、34aは金属板34のICチップ11を収納する凹部である。
【0014】
また、上記実施形態では、基板6に放熱板13を固定するとき、両面粘着テープ21を使用したが、これに限るものではなく、リーク電流を防止できるものならば任意の材料を使用することができる。また、図6に示すように、リーク電流防止層41としては、放熱層としての金属板33を基板6に固定する機能はないが、ICチップ11から金属板33へのリーク電流を防止できる機能を有する任意の材質のもの41を介在させる一方、基板6と金属板33とをネジ42など他の固定具で固定するようにしてもよい。なお、図6において、33aは金属板33のICチップ11を収納する凹部である。
また、放熱層13に凹部13aを形成するのではなく、基板6側に凹部を形成するものでもよい。すなわち、図7に示すように、ICチップ11を基板36の凹部36d内に収納し、収納されたICチップ11の露出面にリーク電流防止層21を配置して、リーク電流防止層21を介して放熱層35を接触して配置するようにしてもよい。この場合、基板36よりICチップ11の一部を若干突出させて放熱層13の小さな凹部13a内にリーク電流防止層21を介して収納するようにしてもよい。このような基板36は、例えば、多層基板ALIVH(All layer inner via hole)などを用いれば簡単に形成することができる。すなわち、図7に示すように、貫通孔の無い基板層36aの上に上記凹部形成用の貫通孔を有する2枚の基板層36b,36cを配置すれば、基板層36b,36cにより凹部36dを形成することができる。
【0015】
また、ICチップ11は、異方性導電性接着剤20を使用することなく基板6に実装するようにしてもよい。
例えば、基板6をICチップ11を実装する面を上向きに載置したのち、ICチップ11を吸着ノズルにより吸着して基板6の所定位置のクリーム半田上に実装したのち、他の部品23を吸着ノズルで吸着して所定位置のクリーム半田上に実装し、次いで、ICチップ11と基板6との間に紫外線硬化型又は熱硬化型封止材を供給して封止し、封止材を紫外線又は熱により硬化させる。その後、基板6に放熱板13を取り付けるようにしてもよい。このような実装方法としては、公知の種々の実装方法、例えばSBB(スタッド・バンプ・ボンディング)なども適用することができる。
また、レジスト層14,17を形成するとき、上記紫外線硬化型レジストの代わりに熱硬化型レジストを使用してもよい。また、レジスト層14,17は、レジスト液を基板6に塗布するものに限らず、同様な機能を有するレジストをシート状に形成したレジストシートを基板6に貼り付けて形成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態にかかる電子部品の放熱機構を備えた基板をモータに組みつけた状態での一部断面側面図である。
【図2】 (A)〜(C)は図1の放熱機構を有する基板の製造工程を示す断面図である。
【図3】 (A)〜(D)は、図1の放熱機構を有する基板の製造工程を示す説明図である。
【図4】 上記基板とICチップと放熱板の一部拡大断面図である。
【図5】 本発明の他の実施形態にかかる電子部品の放熱機構の断面図である。
【図6】 本発明の他の実施形態にかかる電子部品の放熱機構の断面図である。
【図7】 本発明の他の実施形態にかかる電子部品の放熱機構の断面図である。
【図8】 従来のモータ駆動回路用基板の斜視図である。
【図9】 従来のICチップの放熱機構の説明図である。
【符号の説明】
6,36…基板、6a…基板の表面、6b…基板の裏面、11…ICチップ、13,33,34…放熱板(放熱層の例)、13a…凹部、17…レジスト層、20…異方性導電性接着剤、21…両面粘着テープ、22…クリーム半田、23…部品、42…ネジ、50…ロータ部、51…モータ。
Claims (1)
- 第1の基板層、及び第2の基板層がその厚み方向に重ねて配置された多層基板において、
上記第2の基板層に形成された貫通孔と上記第1の基板層の表面とにより形成され、かつ、上記貫通孔の内周表面にICチップの表面が接触するように当該ICチップが収容される凹部と、
上記凹部内に収容されて固定された上記ICチップの当該凹部よりの露出面に配置されたリーク電流防止層と、
当該リーク電流防止層を介して上記ICチップの露出面と接触されるとともに、上記凹部の周縁部における上記第2の基板層の表面と直接接触され、当該ICチップにおいて発生される熱を放熱させる放熱層とを備えることを特徴とするICチップの放熱機構。
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JP00364397A JP4002632B2 (ja) | 1997-01-13 | 1997-01-13 | Icチップの放熱機構 |
Publications (2)
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