JP5716972B2 - 電子部品の放熱構造およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品の放熱を行うための電子部品の放熱構造およびその製造方法に関する。

従来では、半導体素子の放熱性に優れ、安価にすることを目的とする多層基板に関する技術の一例が開示されている（例えば特許文献１を参照）。この多層基板は、上下両表面に半導体素子と絶縁された放熱板を備える。

特開２００４−１５８５４５号公報

しかし、モータ駆動回路を構成している半導体素子（例えばＭＯＳ−ＦＥＴ等）の放熱構造として、表面実装部品（パッケージ品を含むＳＭＤやベアチップ等）を基板表面に実装し、基板裏面を放熱体に接触させて放熱する構造がある。この構造では、基板裏面に部品が実装できない、基板を介して放熱するため放熱効率が悪くなる等の問題がある。

また、基板実装面の反対側に放熱面を有する表面実装部品を使用し、表面実装部品の放熱面に熱伝導部材を介して放熱板を接触させる構造がある。複数の表面実装部品を基板に実装して放熱体を取り付ける場合、各表面実装部品の厚み（高さ）にバラツキがあれば熱伝導部材の厚みもばらつく。さらに、一般に放熱体は導電体であるため、熱伝導部材で放熱体と表面実装部品との間の絶縁性を確保する必要がある。よって、熱伝導部材が一番薄くなる表面実装部品と放熱体との間の絶縁性を確保しつつ、熱伝導部材が一番厚くなる表面実装部品に合わせて熱設計を行う必要があり、単品を放熱体に取り付ける場合よりも高性能の熱伝導部材を使わなければならないという問題がある。

上述した各問題は、特許文献１に記載された多層基板でも同様に起きる。

本発明はこのような点に鑑みてなしたものであり、高さが異なる多層基板や電子部品を複数含む構造において、ギャップ管理を容易にでき、従来よりも電子部品の放熱性を高められる電子部品の放熱構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた第１の発明は、絶縁性材料からなる複数の基部（１２１〜１２５）が加熱加圧処理されることによって層間接続部（Ｌ１〜Ｌ１０）と電気的に接続される導体パターン（１２ｃ）が多層に配置されるとともに、電子部品（１６，１６Ａ，１６Ｂ）が内蔵される多層基板（１２，１２Ａ，１２Ｂ）を有する電子部品の放熱構造（１０）において、前記多層基板に内蔵される一以上の前記電子部品、および、前記多層基板に内蔵されない一以上の前記電子部品とのうちで一方または双方からなる複数の前記電子部品に対向して配置（「介在」ともいえる。以下同じ。）され、前記絶縁性材料よりも熱抵抗が低い低熱抵抗部品（１３）を有し、一または複数の前記多層基板は、前記低熱抵抗部品とは反対側の面で回路基板（１１）上に非積層方向に並べて配置され、前記多層基板に内蔵される前記電子部品で発生する熱は、前記低熱抵抗部品を介して放熱されることを特徴とする。

この構成によれば、多層基板に内蔵されるか否かを問わず、複数の電子部品に対向して低熱抵抗部品が配置される。多層基板や電子部品の高さ（「厚み」ともいえる。以下同じ。）が異なっても加熱や加熱加圧によって高さをほぼ同一にできるので、ギャップ管理を容易にできる。また、低熱抵抗部品は熱抵抗が低い（「熱伝導性が高い」ともいえる。以下同じ。）ので、電子部品から発生する熱を伝導できる。よって、従来よりも電子部品の放熱性を高められる。また、低熱抵抗部品は絶縁性材料（基部）よりも熱抵抗が低いので、半導体素子から発生する熱を伝導できる。したがって、従来よりも半導体素子の放熱性を高められる。

第２の発明は、電子部品の放熱構造（１０）の製造方法において、絶縁性材料からなる複数の基部（１２１〜１２５）について、前記基部ごとに片面上または両面上に導体パターン（１２ｃ）を成形し、前記基部の所定位置に層間接続材料（１２ａ）が充填されるビアホール（１２ｂ）を成形する基部成形工程と、一以上の電子部品（１６，１６Ａ，１６Ｂ）を前記基部の収容部（１２ｄ）に収容するとともに、複数の前記基部を積層する積層工程と、前記積層工程によって積層された積層体に対して、プレス型を用いて加熱しながら加圧することにより、前記基部を相互に接着して多層基板（１２，１２Ａ，１２Ｂ）を形成する加熱加圧工程と、前記加熱加圧工程によって形成された一以上の前記多層基板の片面側に、熱伝導部材（１４，１４Ａ，１４Ｂ）を介して前記低熱抵抗部品（１３）を加熱圧着する加工工程、または、前記熱伝導部材を介さずに前記低熱抵抗部品を直接配置して加熱する配置加熱工程とを有することを特徴とする。

この構成によれば、加工工程または配置加熱工程を行うことで、少なくとも多層基板に内蔵される電子部品を含む複数の電子部品に対向して低熱抵抗部品が配置される。多層基板や電子部品の高さが異なっても加熱や加熱加圧によって高さをほぼ同一にできるので、ギャップ管理を容易にできる。また、低熱抵抗部品は熱抵抗が低いので、電子部品から発生する熱を伝導でき、従来よりも電子部品の放熱性を高められる。

第３の発明は、電子部品の放熱構造（１０）の製造方法において、回路基板（１１）上に非積層方向に並べて複数の電子部品（１６，１６Ａ，１６Ｂ）を配置する電子部品配置工程と、複数の電子部品について回路基板上に配置される面とは反対側の面に、熱伝導部材（１４，１４Ａ，１４Ｂ）を介して低熱抵抗部品（１３）を加熱接着する配置加熱工程とを有することを特徴とする。

この構成によれば、非積層方向に並べて配置される電子部品の高さが異なっても、加熱によって電子部品と熱伝導部材とを合わせた高さをほぼ同一にできるので、ギャップ管理を容易にできる。また、低熱抵抗部品は熱抵抗が低いので、電子部品から発生する熱を伝導でき、従来よりも電子部品の放熱性を高められる。

なお「絶縁性材料」は絶縁性の樹脂であれば任意であるが、熱可塑性樹脂がよい。「基部（基材）」は、絶縁性材料で成形される板状部材（フィルム状部材を含む）であって、導体を成形できれば任意である。「導体」は、導体パターン，層間接続部，ビアホール等のような導電部材が該当する。多層基板を構成する基部の数（すなわち積層数）は任意であるが、現実的には数十層（例えば５０層等）程度が上限になる。「多層基板」には、ＰＡＬＡＰ（登録商標；Patterned Prepreg Lay Up Process）や、多層プリント基板を含む。「熱伝導部材」は、熱伝導性のゲルやグリス，接着剤，シート等であれば材質（材料を含む）を問わない。「放熱体」は主に放熱を行う部材であり、放熱板やヒートシンク等が該当し、一般に導電性を有する。当該放熱体は、冷却器や加熱器との間で熱伝導を行う熱伝導部材として利用してもよい。放熱体を熱伝導部材として利用する場合には、放熱効率を熱伝導率（あるいは伝熱効率）と読み替える。「電子部品」は、多層基板（基部）に実装や内蔵可能であれば任意である。例えば、半導体素子（スイッチング素子，ダイオード，半導体リレー，ＩＣ等）、抵抗器、コンデンサ（キャパシタを含む）、コイル（リアクトルを含む）などのうちで一以上が該当する。「低熱抵抗部品」は、絶縁性材料よりも熱抵抗が低い材料（材質を含む）であれば、材料を問わない。多層基板や電子部品について「高さが異なっても加熱や加熱加圧によって高さをほぼ同一にできる」には、同一の高さになる場合のほか、製造公差に伴う誤差範囲を含めてもよく、熱伝導部材の厚み調整で吸収できる誤差範囲を含めてもよい。

電子部品の放熱構造の第１構成例を模式的に示す断面図である。 回転電機を制御する制御システムの構成例を示す模式図である。 基部成形工程の一例を示す断面図である。 積層工程の一例を示す断面図である。 加熱加圧工程の一例を示す断面図である。 複数の多層基板にかかる高さの一例を示す断面図である。 加工工程または配置加熱工程の一例を示す断面図である。 電子部品の放熱構造の第２構成例を模式的に示す断面図である。 電子部品の放熱構造の第３構成例を模式的に示す断面図である。 電子部品の放熱構造の第４構成例を模式的に示す断面図である。 多層基板と電子部品とにかかる高さの一例を示す断面図である。 加工工程または配置加熱工程の一例を示す断面図である。 電子部品の放熱構造の第５構成例を模式的に示す断面図である。 電子部品の放熱構造の第６構成例を模式的に示す断面図である。 複数の電子部品にかかる高さの一例を示す断面図である。 配置加熱工程の一例を示す断面図である。 電子部品の放熱構造の第６構成例を模式的に示す断面図である。 電子部品の放熱構造の第７構成例を模式的に示す断面図である。 電子部品の放熱構造の第８構成例を模式的に示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。なお、特に明示しない限り、「接続する」という場合には電気的に接続することを意味する。各図は、本発明を説明するために必要な要素を図示し、実際の全要素を図示しているとは限らない。上下左右等の方向を言う場合には、図面の記載を基準とする。英数字の連続符号は記号「〜」を用いて略記する。例えば、「基部１２１〜１２５」は「基部１２１，１２２，１２３，１２４，１２５」を意味する。同様に「半導体素子Ｑａ〜Ｑｄ」は「半導体素子Ｑａ，Ｑｂ，Ｑｃ，Ｑｄ」を意味する。以下では「電子部品の放熱構造」を単に「放熱構造」と呼ぶ。

〔実施の形態１〕
実施の形態１は、回路基板と放熱体との間に複数の多層基板を有する放熱構造であって、図１〜図８を参照しながら説明する。図１に示す放熱構造１０は、回路基板１１、複数の多層基板１２、低熱抵抗部品１３、熱伝導部材１４、放熱体１５などを有する。本形態では、複数の多層基板１２に２つの多層基板１２Ａと多層基板１２Ｂを適用する。

回路基板１１は、導体パターンが成形され、電子部品が実装される基板である。本形態では、図２に示す３相（例えばＵ相，Ｖ相，Ｗ相）の回転電機２０を制御可能に構成される。具体的には、制御回路３０、抵抗器Ｒｕ，Ｒｖ，Ｒｗ、コンデンサＣｕ，Ｃｖ，Ｃｗ、半導体素子Ｑ１〜Ｑ６，Ｑ１１〜Ｑ１５などを有する。ただし、半導体素子Ｑ１〜Ｑ６のうちで多層基板１２Ａ，１２Ｂに内蔵される半導体素子を除く。

回転電機２０は、回転する部位（例えば軸やシャフト等）を有する機器であれば任意である。例えば、発電機，電動機，電動発電機等が該当する。制御回路３０は、半導体素子Ｑ１〜Ｑ６に信号（例えばＰＷＭ信号等）を伝達してオン／オフを制御する。この制御によって、電力源Ｅからフィルタ回路（コイルＬｅおよびコンデンサＣｅ）を介して供給される電力を変換し、負荷としての回転電機２０に出力する。電力源Ｅはバッテリ（特に二次電池）や燃料電池等が該当する。二次電池の場合には、回転電機２０で発生する回生電力がダイオードを介して電力源Ｅに蓄電される。

多層基板１２Ａ，１２Ｂは、それぞれ複数の基部が加熱加圧処理されることによって層間接続部と接続される導体パターンが多層に配置される。多層基板１２Ａと多層基板１２Ｂとは、同一形態でもよく、異なる形態でもよい。「形態」は、積層数、導体パターン、内蔵する半導体素子（数や種類等）、全体の高さなどが該当する。本形態の多層基板１２Ａ，１２Ｂは、いずれも５層の基部１２１〜１２５を積層して構成される。以下では、特に明示しない限り、多層基板１２Ａを代表して説明する。

基部１２１〜１２５は、いずれも絶縁性材料（例えば熱可塑性樹脂等）からなる。基部１２１〜１２５の各厚さは任意であり、均一の厚みでもよく、不均一の厚みでもよい。また、各基部は、より薄い基部を重ね合わせて形成されてもよい。ただし、半導体素子Ｑａ，Ｑｂが収容される基部１２３は、半導体素子Ｑａ，Ｑｂとほぼ同一の厚みにするとよい。「ほぼ同一の厚み」は、後述する加熱加圧工程を行った後の厚みであって、加熱加圧に伴う製造公差の範囲を含む。基部１２１〜１２４は、加熱加圧処理されることによって層間接続材料１２ａと接続される導体パターン１２ｃが多層に配置される。接続後は、層間接続部に相当する導体Ｌ１〜Ｌ５になる。同様に、多層基板１２Ｂの場合は導体Ｌ６〜Ｌ１０になる。基部１２５は、上述した共通基部に相当し、層間接続部を有さずに絶縁層となる。基部１２５を省略してもよい。

図１に示す多層基板１２Ａ，１２Ｂは、それぞれモータ駆動回路の１相分を形成する（図２に破線で囲む部位を参照）。多層基板１２Ａは半導体素子Ｑａ，Ｑｂ（例えばＭＯＳ−ＦＥＴ）を内蔵し、多層基板１２Ｂは半導体素子Ｑｃ，Ｑｄを内蔵する。これらの半導体素子Ｑａ〜Ｑｄは、それぞれが「電子部品」に相当する。多層基板１２Ａ，１２Ｂの具体的な構成例については後述する（図３〜図６を参照）。本形態では、半導体素子Ｑａは図２に示す半導体素子Ｑ１に相当し、半導体素子Ｑｂは半導体素子Ｑ２に相当する。同様に、半導体素子Ｑｃは図２に示す半導体素子Ｑ３に相当し、半導体素子Ｑｄは半導体素子Ｑ４に相当する。なお図２では、半導体素子Ｑ１〜Ｑ４の入力端子（例えばドレイン端子）と出力端子（例えばソース端子）との間にフリーホイールダイオードとして機能するダイオードを並列接続する。このダイオードは、現実に接続する電子部品でもよく、半導体素子内に寄生する寄生ダイオードでもよい。

低熱抵抗部品１３は、半導体素子Ｑ１〜Ｑ４で発生する熱を放熱体１５に熱伝導するため、基部１２１〜１２５を形成する絶縁性材料よりも熱抵抗が低い材料で成形される。この低熱抵抗部品１３は、多層基板１２Ａ，１２Ｂに内蔵される半導体素子Ｑ１〜Ｑ４に対向して配置される。本形態では、平板状の金属板を適用し、基部１２５と熱伝導部材１４との間に配置する。

熱伝導部材１４は、低熱抵抗部品１３と放熱体１５との間に配置され、両者の接合部に生ずる微細な隙間を埋めて熱抵抗が低い部材である。本形態では熱伝導性のゲルを適用するが、他の熱伝導部材（例えばグリス，接着剤，シート等）を適用してもよい。隙間が小さいほど熱抵抗も低くなるので、熱伝導部材１４の厚みも薄いほうがよい。熱伝導部材１４を介さずに、基部１２５と放熱体１５とを直接的に接着（圧着を含む）してもよい。放熱体１５は、外部に熱を放出する部材であれば任意であり、例えば放熱板や放熱フィンなどが該当する。この放熱体１５は、別途に備える冷却器や加熱器との間で熱伝導を行う熱伝導部材として利用してもよい。

次に、図１に示す上記放熱構造１０を製造する方法について、図３〜図８を参照しながら説明する。この製造方法は、基部成形工程、積層工程、加熱加圧工程、加工工程または配置加熱工程などを有する。これらの各工程は、特に明示しない限り、順不同で行ってよい。加工工程と配置加熱工程は、いずれか一方を行えばよい。以下では、各工程について簡単に説明する。

（基部成形工程）
基部成形工程では、図３に示す基部１２１〜１２４について、基部ごとに片面上または両面上に導体パターン１２ｃを成形し、基部１２１〜１２４の所定位置に層間接続材料１２ａ（例えば導電性ペースト等）が充填されるビアホール１２ｂを成形する。

例えば基部１２１は、ビアホール１２ｂがあけられ、層間接続材料１２ａをビアホール１２ｂに充填される。基部１２２，１２４は、層間接続材料１２ａおよびビアホール１２ｂのほかに、導体パターン１２ｃが成形される。基部１２４に成形する導体パターン１２ｃは、放熱効果を高めるために面積を大きく確保するとよい。基部１２３は、層間接続材料１２ａおよびビアホール１２ｂのほかに、収容部１２ｄが成形される。収容部１２ｄは半導体素子Ｑａ，Ｑｂを収容できれば、穴でもよく、凹みでもよい。収容部１２ｄの成形位置は、多層基板１２Ａ，１２Ｂで同一位置でもよく、異なる位置でもよい。導体パターン１２ｃについても同様である。基部１２５は、多層基板１２Ａ，１２Ｂに含めるか否かは任意であり、層間接続材料１２ａを有さずに絶縁層となる。

（積層工程）
積層工程では、図４に示すように、上記基部成形工程によって成形された基部１２１〜１２４と、層間接続部を持たない基部１２５とを積層する。積層前または積層中には、半導体素子Ｑａ，Ｑｂを基部１２３の収容部１２ｄに収容する。基部１２５は、基部１２３と熱伝導部材１４との間に位置するように配置する（図１を参照）。

（加熱加圧工程）
加熱加圧工程では、積層工程によって積層された積層体に対して、図５に示すように治具Ｊ１，Ｊ２（プレス型）を用いて加熱しながら加圧する。図５の例では治具Ｊ１を矢印Ｄ１方向に移動させ、治具Ｊ２を矢印Ｄ２方向に移動させているが、治具Ｊ１，Ｊ２が相対的に狭まる方向に移動させればよい。加熱と加圧によって、熱可塑性樹脂である基部１２１〜１２５を相互に接着するとともに、層間接続材料１２ａ，導体パターン１２ｃ，半導体素子Ｑａ，Ｑｂ等の接続を行う。多層基板１２Ａ，１２Ｂの形成（一体化）に伴って、図１と図２に示す導体Ｌ１〜Ｌ１０も形成される。形態の相違によって、加熱加圧後は図６に示す多層基板１２Ａ，１２Ｂのようになる。図６に示す例では、多層基板１２Ａの高さＨ１と、多層基板１２Ｂの高さＨ２とが異なる（Ｈ１＜Ｈ２）。高さＨ１，Ｈ２が同じ（製造公差の誤差範囲を含む）になる場合もある（Ｈ１＝Ｈ２）。

（加工工程）
加工工程では、加熱加圧工程によって形成された多層基板１２Ａ，１２Ｂに共通する片面側に、熱伝導部材１４を介して低熱抵抗部品１３を加熱圧着する。図７に示すように、回路基板１１と低熱抵抗部品１３との間に多層基板１２Ａ，１２Ｂを非積層方向に並べて配置してから、治具Ｊ３，Ｊ４を用いて加熱しながら加圧する。図７の例では治具Ｊ３を矢印Ｄ３方向に移動させ、治具Ｊ４を矢印Ｄ４方向に移動させているが、治具Ｊ３，Ｊ４が相対的に狭まる方向に移動させればよい。治具Ｊ３，Ｊ４は、図５の治具Ｊ１，Ｊ２と同一でもよく、異なってもよい。矢印Ｄ３，Ｄ４は、図５の矢印Ｄ１，Ｄ２と同一でもよく、異なってもよい。加熱と加圧によって回路基板１１上の回路パターン（配線パターン）と、多層基板１２Ａ，１２Ｂの導体Ｌ１〜Ｌ１０及び導体パターン１２ｃとが接続される。熱伝導部材１４の厚みは、熱抵抗を下げるために薄いほうがよい。

上述した加工工程を行うと、図１に示す放熱構造１０が製造される。加工工程を行うことにより、多層基板１２Ａ，１２Ｂの高さＨ１，Ｈ２がほぼ同一になる。「高さがほぼ同一」には、製造公差に伴う誤差範囲を含めてもよく、熱伝導部材１４の厚み調整で吸収できる誤差範囲を含めてもよい。低熱抵抗部品１３と熱伝導部材１４の配置を逆にして加工工程を行うと、図８に示す放熱構造１０が製造される。図８に二点鎖線で示す放熱体１５を備えてもよく、備えなくてもよい。

（配置加熱工程）
配置加熱工程は、加熱加圧工程によって形成された多層基板１２Ａ，１２Ｂに共通する片面側に、熱伝導部材１４を介さずに低熱抵抗部品１３を直接配置して加熱する。図７に示すように、回路基板１１上に多層基板１２Ａ，１２Ｂを非積層方向に並べて配置してから、低熱抵抗部品１３を配置して加熱を行う。必要に応じて、加熱とともに、治具Ｊ３，Ｊ４を用いてさらに加圧を行ってもよい。

上述した配置加熱工程を行うと、図９に示す放熱構造１０が製造される。配置加熱工程を行うことにより、多層基板１２Ａ，１２Ｂの高さＨ１，Ｈ２がほぼ同一になる。図９の構成例では、多層基板１２（具体的には基部１２５）と低熱抵抗部品１３とを直接接着している。図示しないが、図９に示す多層基板１２と低熱抵抗部品１３との間に、熱伝導部材１４を配置する放熱構造１０としてもよい。

上述した実施の形態１によれば、以下に示す各効果を得ることができる。

（１）放熱構造１０において、多層基板１２Ａ，１２Ｂに内蔵される複数の半導体素子Ｑａ〜Ｑｄに対向して配置され、絶縁性材料よりも熱抵抗が低い低熱抵抗部品１３を有する構成とした（図１を参照）。この構成によれば、多層基板１２Ａ，１２Ｂに内蔵されるか否かを問わず、複数の半導体素子Ｑａ〜Ｑｄに対向して低熱抵抗部品１３が配置される。多層基板１２Ａ，１２Ｂの高さＨ１，Ｈ２が異なっても加熱や加熱加圧によって高さをほぼ同一にできるので、ギャップ管理を容易にできる。また、低熱抵抗部品１３は熱抵抗が低いので、半導体素子Ｑａ〜Ｑｄから発生する熱を伝導して放熱できる。よって、従来よりも半導体素子Ｑａ〜Ｑｄの放熱性を高められる。本形態では２つの多層基板１２Ａと多層基板１２Ｂを適用したが、３つ以上の多層基板１２を適用しても同様の作用効果が得られる。

（２）低熱抵抗部品１３と放熱体１５との間に配置される熱伝導部材１４を有する構成とした（図１を参照）。あるいは、多層基板１２Ａ，１２Ｂと低熱抵抗部品１３との間に配置される熱伝導部材１４を有する構成とした（図８を参照）。いずれの構成にせよ、半導体素子Ｑａ〜Ｑｄで生じた熱は、熱伝導部材１４を介して、放熱体１５や低熱抵抗部品１３に伝わるので、放熱効率をより向上させることができる。

（３）絶縁層となる基部１２１〜１２５と隣接する層の基部１２１〜１２５は、低熱抵抗部品１３に対向する面に導体パターン１２ｃが配置される構成とした（図１を参照）。この構成によれば、半導体素子Ｑａ〜Ｑｄで生じた熱は、基部１２４の導体パターン１２ｃから基部１２５や熱伝導部材１４を介して放熱体１５に伝わる。したがって、放熱効率をより向上させることができる。基部１２４の導体パターン１２ｃにかかる面積が大きくなるほど放熱効率も向上する。

（４）複数の多層基板１２Ａ，１２Ｂは、低熱抵抗部品１３とは反対側の面で回路基板１１上に非積層方向に並べて配置され、多層基板１２Ａ，１２Ｂに内蔵される半導体素子Ｑａ〜Ｑｄで発生する熱は、低熱抵抗部品１３を介して放熱される構成とした（図１，図８，図９を参照）。この構成によれば、低熱抵抗部品１３は絶縁性材料（基部１２１〜１２５）よりも熱抵抗が低いので、半導体素子Ｑａ〜Ｑｄから発生する熱を伝導できる。したがって、従来よりも半導体素子Ｑａ〜Ｑｄの放熱性を高められる。

（５）半導体素子Ｑａ〜Ｑｄは、一の基部１２３に形成される収容部１２ｄに収容される構成とした（図１，図８，図９を参照）。この構成によれば、加熱加圧処理されることによる半導体素子Ｑａ〜Ｑｄへの影響を回避することができる。複数の基部にわたって収容部１２ｄを成形して、半導体素子Ｑａ〜Ｑｄを収容しても同様の作用効果が得られる。収容部１２ｄには、半導体素子Ｑａ〜Ｑｄを除いて通電によって熱が生じる電子部品（例えば抵抗器，コンデンサ，コイル等）を収容しても同様の作用効果が得られる。

（６）半導体素子Ｑａ〜Ｑｄと、半導体素子Ｑａ〜Ｑｄが収容される基部１２３とは、ほぼ同一の厚みを有する構成とした（図１，図８，図９を参照）。この構成によれば、収容部１２ｄを成形するのが基部１２３のみで済むので、成形コストが抑えられる。

（７）放熱構造１０の製造方法において、絶縁性材料からなる複数の基部１２１〜１２５について、基部１２１〜１２５ごとに片面上または両面上に導体パターン１２ｃを成形し、基部１２１〜１２５の所定位置に層間接続材料１２ａが充填されるビアホール１２ｂを成形する基部成形工程（図３を参照）と、一以上の半導体素子Ｑａ〜Ｑｄを基部１２３の収容部１２ｄに収容するとともに、複数の基部１２１〜１２５を積層する積層工程（図４を参照）と、積層工程によって積層された積層体に対して、治具Ｊ３，Ｊ４（プレス型）を用いて加熱しながら加圧することにより、基部１２１〜１２５を相互に接着して多層基板１２Ａ，１２Ｂを形成する加熱加圧工程（図５を参照）と、加熱加圧工程によって形成された一以上の多層基板１２Ａ，１２Ｂの片面側に、熱伝導部材１４を介さずに低熱抵抗部品１３を直接配置して加熱する配置加熱工程（図７を参照）とを有する構成とした。配置加熱工程に代えて、熱伝導部材１４を介して低熱抵抗部品１３を加熱圧着する加工工程（図７を参照）を有する構成としてもよい。いずれの構成にせよ、少なくとも多層基板１２Ａ，１２Ｂに内蔵される複数の半導体素子Ｑａ〜Ｑｄに対向して低熱抵抗部品１３が配置される。多層基板１２Ａ，１２Ｂや半導体素子Ｑａ〜Ｑｄの高さＨ１，Ｈ２が異なっても加熱や加熱加圧によって高さをほぼ同一にできるので、ギャップ管理を容易にできる。また、低熱抵抗部品１３は熱抵抗が低いので、半導体素子Ｑａ〜Ｑｄから発生する熱を伝導でき、従来よりも半導体素子Ｑａ〜Ｑｄの放熱性を高められる。

（８）加熱加圧工程は、回路基板１１上に複数の多層基板１２Ａ，１２Ｂを非積層方向に並べて配置してから、治具Ｊ３，Ｊ４を用いて加熱しながら加圧する構成とした（図５を参照）。この構成によれば、回路基板１１と複数の多層基板１２Ａ，１２Ｂとを確実に接続することができる。高さＨ１，Ｈ２が異なる多層基板１２Ａ，１２Ｂを加熱加圧によって高さをほぼ同一にできるので、ギャップ管理を確実かつ容易にできる。

（９）加工工程は、回路基板１１と低熱抵抗部品１３との間に一以上の多層基板１２Ａ，１２Ｂおよび一以上の半導体素子Ｑａ〜Ｑｄとのうちで一方または双方を非積層方向に並べて配置してから、治具Ｊ３，Ｊ４を用いて加熱しながら加圧する構成とした（図７を参照）。この構成によれば、回路基板１１と、多層基板１２Ａ，１２Ｂや半導体素子Ｑａ〜Ｑｄとをより確実に接続することができる。

（１０）配置加熱工程は、回路基板１１上に多層基板１２Ａ，１２Ｂとを非積層方向に並べて配置してから、低熱抵抗部品１３を配置する構成とした（図７を参照）。この構成によれば、回路基板１１と多層基板１２Ａ，１２Ｂをより確実に接続することができる。

〔実施の形態２〕
実施の形態２は、回路基板と放熱体との間に、多層基板と電子部品とを有する放熱構造であって、図１０〜図１３を参照しながら説明する。なお、図示および説明を簡単にするために実施の形態２では実施の形態１と異なる点について説明する。よって実施の形態１で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。

図１０に示す放熱構造１０は、回路基板１１、多層基板１２、低熱抵抗部品１３、熱伝導部材１４、放熱体１５、電子部品１６などを有する。本形態では、１つの多層基板１２と１つの電子部品１６を適用する。

多層基板１２は、実施の形態１に示す多層基板１２Ａ，１２Ｂや、他の形態で構成される多層基板などが該当する。電子部品１６は、多層基板１２に内蔵されない半導体素子（スイッチング素子，ダイオード，半導体リレー，ＩＣ等）や、抵抗器、コンデンサ（キャパシタを含む）、コイル（リアクトルを含む）などが該当する。

次に、図１０に示す放熱構造１０を製造する方法について、図１１と図１２を参照しながら説明する。この製造方法は、実施の形態１と同様に、基部成形工程、積層工程、加熱加圧工程、加工工程または配置加熱工程などを有する。実施の形態１と相違するのは、加工工程または配置加熱工程である。以下では、相違点について簡単に説明する。

基部成形工程、積層工程および加熱加圧工程を経て、図１１に示す多層基板１２が成形される。図１１に示す例では、多層基板１２の高さＨ３と、電子部品１６の高さＨ４とが異なる（Ｈ３＞Ｈ４）。高さＨ３，Ｈ４が同じ（製造公差の誤差範囲を含む）になる場合もある（Ｈ３＝Ｈ４）。

（加工工程）
加工工程では、多層基板１２と電子部品１６に共通する片面側に、熱伝導部材１４を介して低熱抵抗部品１３を加熱圧着する。図１２に示すように、回路基板１１と低熱抵抗部品１３との間に多層基板１２と電子部品１６を非積層方向に並べて配置してから、治具Ｊ３，Ｊ４を相対的に移動させて加熱しながら加圧する。加熱と加圧によって回路基板１１上の回路パターン（配線パターン）に対して、多層基板１２の導体Ｌ１〜Ｌ５（Ｌ６〜Ｌ１０）及び導体パターン１２ｃや、電子部品１６が接続される。

上述した加工工程を行うと、図１０に示す放熱構造１０が製造される。加工工程を行うことにより、多層基板１２と電子部品１６の高さＨ３，Ｈ４がほぼ同一になる。低熱抵抗部品１３と熱伝導部材１４の配置を逆にして加工工程を行うと、図１３に示す放熱構造１０が製造される。図１３に二点鎖線で示す放熱体１５を備えてもよく、備えなくてもよい。

（配置加熱工程）
配置加熱工程は、加熱加圧工程によって形成された多層基板１２Ａ，１２Ｂに共通する片面側に、熱伝導部材１４を介さずに低熱抵抗部品１３を直接配置して加熱する。図１２に示すように、回路基板１１上に多層基板１２と電子部品１６を非積層方向に並べて配置してから、低熱抵抗部品１３を配置して加熱を行う。必要に応じて、加熱とともに、治具Ｊ３，Ｊ４を用いてさらに加圧を行ってもよい。

上述した配置加熱工程を行うと、熱伝導部材１４と放熱体１５を除いて、図１０に示す放熱構造１０が製造される。配置加熱工程を行うことにより、多層基板１２と電子部品１６の高さＨ３，Ｈ４がほぼ同一になる。図１０の構成例では、多層基板１２（具体的には基部１２５）と低熱抵抗部品１３とを直接接着している。図示しないが、図１０に示す多層基板１２と低熱抵抗部品１３との間に、熱伝導部材１４を配置する放熱構造１０としてもよい。

上述した実施の形態２によれば、実施の形態１と比べると、多層基板１２Ａが多層基板１２に変わり、多層基板１２Ｂが電子部品１６に変わるに過ぎない。そのため、実施の形態１と同様の作用効果を得ることができる。

〔実施の形態３〕
実施の形態３は、回路基板と放熱体との間に、複数の電子部品を有する放熱構造であって、図１４〜図１６を参照しながら説明する。なお、図示および説明を簡単にするために実施の形態３では実施の形態１と異なる点について説明する。よって実施の形態１で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。

図１４に示す放熱構造１０は、回路基板１１、低熱抵抗部品１３、熱伝導部材１４、放熱体１５、複数の電子部品１６などを有する。本形態では、複数の電子部品１６に２つの電子部品１６Ａと電子部品１６Ｂを適用する。

電子部品１６Ａ，１６Ｂは、実施の形態２に示す電子部品１６や、他の電子部品などが該当する。電子部品１６Ａ，１６Ｂは、半導体素子（スイッチング素子，ダイオード，半導体リレー，ＩＣ等）や、抵抗器、コンデンサ（キャパシタを含む）、コイル（リアクトルを含む）などが該当する。電子部品１６Ａと電子部品１６Ｂとは、同一種類の電子部品でもよく、異なる種類の電子部品でもよい。

次に、図１４に示す放熱構造１０を製造する方法について、図１５と図１６を参照しながら説明する。この製造方法は、基部成形工程、積層工程、加熱加圧工程、配置加熱工程などを有する。実施の形態１と相違するのは、加工工程を適用できず、配置加熱工程だけである。以下では、相違点について簡単に説明する。

図１５に示す例では、電子部品１６Ａの高さＨ５と、電子部品１６Ｂの高さＨ６とが異なる（Ｈ５＜Ｈ６）。高さＨ５，Ｈ６が同じ（製造公差の誤差範囲を含む）になる場合もある（Ｈ５＝Ｈ６）。

（配置加熱工程）
配置加熱工程は、電子部品１６Ａ，１６Ｂに共通する片面側に、それぞれ熱伝導部材１４Ａ，１４Ｂを介して低熱抵抗部品１３を配置して加熱接着する。図１６に示すように、回路基板１１上に電子部品１６Ａ，１６Ｂを非積層方向に並べて配置してから、低熱抵抗部品１３を配置して加熱を行う。加熱とともに、治具Ｊ３，Ｊ４を移動させて接着する。接着には圧着を含めてよい。治具Ｊ３，Ｊ４の移動態様については実施の形態１と同様である。加熱と治具Ｊ３，Ｊ４の移動とによって、回路基板１１上の回路パターン（配線パターン）と、電子部品１６Ａ，１６Ｂとが接続される。接着後における熱伝導部材１４Ａと熱伝導部材１４Ｂの各厚みは異なるものの、熱抵抗を下げるために薄いほうがよい。

上述した配置加熱工程を行うと、図１４に示す放熱構造１０が製造される。配置加熱工程を行うことにより、電子部品１６Ａ，１６Ｂの高さＨ５，Ｈ６と、熱伝導部材１４Ａ，１４Ｂの各厚みとを合わせた高さがほぼ同一になる。図示しないが、図１４に示す低熱抵抗部品１３に代えて、図１や図１０に示す放熱体１５を配置してもよい。図８や図１３に示すように、低熱抵抗部品１３と一体化させた放熱体１５を配置してもよい。

上述した実施の形態３によれば、実施の形態１と比べると、多層基板１２Ａが電子部品１６Ａに変わり、多層基板１２Ｂが電子部品１６Ｂに変わるに過ぎない。そのため、実施の形態１に示す（１）〜（６）と同様の作用効果を得ることができる。また、下記の作用効果を得ることができる。

（１１）放熱構造１０の製造方法において、回路基板１１上に非積層方向に並べて複数の電子部品１６Ａ，１６Ｂを配置する電子部品配置工程と、複数の電子部品１６Ａ，１６Ｂについて回路基板１１上に配置される面とは反対側の面に、熱伝導部材１４を介して低熱抵抗部品１３を加熱接着する配置加熱工程とを有する構成とした（図１６を参照）。この構成によれば、非積層方向に並べて配置される複数の電子部品１６Ａ，１６Ｂの高さＨ５，Ｈ６が異なっても、加熱によって電子部品１６と熱伝導部材１４とを合わせた高さをほぼ同一にできるので、ギャップ管理を容易にできる。また、低熱抵抗部品１３は熱抵抗が低いので、電子部品１６Ａ，１６Ｂから発生する熱を伝導でき、従来よりも電子部品１６Ａ，１６Ｂの放熱性を高められる。

〔他の実施の形態〕
以上では本発明を実施するための形態について実施の形態１〜３に従って説明したが、本発明は当該形態に何ら限定されるものではない。言い換えれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施することもできる。例えば、次に示す各形態を実現してもよい。

上述した実施の形態１，２では、放熱構造１０に回路基板１１を含む構成とした（図１を参照）。この形態に代えて、図１７〜図１９に示すように回路基板１１を含まずに放熱構造１０を構成してもよい。図１７に示す放熱構造１０は、図１に示す放熱構造１０に代わる構成である。図１８に示す放熱構造１０は、図９に示す放熱構造１０に代わる構成である。図１９に示す放熱構造１０は、図１０に示す放熱構造１０に代わる構成である。これらの場合、図７，図１２に示す各工程では、回路基板１１を含めないで（配置しないで）、治具Ｊ３，Ｊ４（プレス型）を用いて加熱加圧を行えばよい。その他は実施の形態１，２と同様である。回路基板１１の有無に過ぎないので、実施の形態１，２と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態１，２では、多層基板１２（多層基板１２Ａ，１２Ｂ）は５層の基部１２１〜１２５で構成した（図１，図１０を参照）。この形態に代えて、目的とする回路構成などに応じて、５層以外の層数からなる基部で構成してもよい。ただ、現実的には数十層（例えば５０層等）程度が上限になる。積層する層数が相違するに過ぎないので、実施の形態１，２と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態１，２では、電子部品に相当する半導体素子Ｑａ〜Ｑｄ（スイッチング素子）を多層基板１２（多層基板１２Ａ，１２Ｂ）に内蔵する構成とした（図１，図１０を参照）。この形態に代えて（あるいは加えて）、目的とする回路構成などに応じて、半導体素子Ｑａ〜Ｑｄ以外であって他の電子部品を多層基板１２Ａ，１２Ｂに内蔵してもよい。内蔵する電子部品の数も任意に設定してよい。他の電子部品としては、例えばスイッチング素子以外の半導体素子（例えばダイオード，半導体リレー，ＩＣ等）、抵抗器、コンデンサ、コイルなどのうちで一以上が該当する。内蔵する電子部品が相違するに過ぎないので、実施の形態１，２と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態１，２では、多層基板１２Ａ，１２Ｂに共通する片面側に熱伝導部材１４を介して放熱体１５を配置するか、または、熱伝導部材１４を介さずに直接放熱体１５を配置する構成とした（図１，図１０，図１４等を参照）。この形態に代えて、放熱体１５以外の冷却器（例えば配管内に水や油等の液状媒体を流して冷却する部材）を配置したり、加熱器を配置したり、温度調整器（すなわち冷却器および加熱器）を配置したりしてもよい。冷却器を配置する構成では、多層基板１２（１２Ａ，１２Ｂ）に内蔵される半導体素子Ｑａ〜Ｑｄを直接的に冷却することができる。加熱器を配置する構成では、寒冷期に多層基板１２に内蔵される半導体素子Ｑａ〜Ｑｄを加熱（加温）することができる。いずれの構成にせよ、電子部品１６に相当する半導体素子Ｑａ〜Ｑｄや、半導体素子以外の電子部品１６などを適温で作動させることができる。

上述した実施の形態１〜３では、３相の回転電機２０を制御する制御回路の一部として、多層基板１２（１２Ａ，１２Ｂ）や電子部品１６（１６Ａ，１６Ｂ）を構成した（図１，図１０，図１４等を参照）。この形態に代えて、３相以外の相数（例えば単相や６相等）の回転電機２０を制御する制御回路の一部として構成してもよく、制御対象を回転電機２０以外の負荷を適用してもよい。制御対象が相違するに過ぎないので、実施の形態１〜３と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態１〜３では、低熱抵抗部品１３として金属板を適用する構成とした（図１，図１０，図１４等を参照）。この形態に代えて、金属板以外の部材であって、絶縁性材料よりも熱抵抗が低く、熱伝導性がある他の部品を適用してもよい。他の部品は、例えばシート（樹脂フィルムを含む）、ゲル、グリス、接着剤などが該当する。他の部品を適用しても、多層基板１２や電子部品１６よりも熱抵抗が低いので、実施の形態１〜３と同様の作用効果を得ることができる。

１０ 電子部品の放熱構造
１２（１２Ａ，１２Ｂ，…） 多層基板
１２１〜１２５ 基部
１２ｃ 導体パターン
１３ 低熱抵抗部品
１４ 熱伝導部材
１５ 放熱体
１６（１６Ａ，１６Ｂ，…） 電子部品
Ｈ１〜Ｈ６ 高さ（厚み）
Ｌ１〜Ｌ１０ 層間接続部
Ｑａ〜Ｑｄ 半導体素子（電子部品）

Claims (10)

1. 絶縁性材料からなる複数の基部（１２１〜１２５）が加熱加圧処理されることによって層間接続部（Ｌ１〜Ｌ１０）と電気的に接続される導体パターン（１２ｃ）が多層に配置されるとともに、電子部品（Ｑａ〜Ｑｄ，１６，１６Ａ，１６Ｂ）が内蔵される多層基板（１２，１２Ａ，１２Ｂ）を有する電子部品の放熱構造（１０）において、
   前記多層基板に内蔵される一以上の前記電子部品、および、前記多層基板に内蔵されない一以上の前記電子部品のうちで一方または双方からなる複数の前記電子部品に対向して配置され、前記絶縁性材料よりも熱抵抗が低い低熱抵抗部品（１３）を有し、
   一または複数の前記多層基板は、前記低熱抵抗部品とは反対側の面で回路基板（１１）上に非積層方向に並べて配置され、
   前記多層基板に内蔵される前記電子部品で発生する熱は、前記低熱抵抗部品を介して放熱されることを特徴とする電子部品の放熱構造。
2. 前記低熱抵抗部品と放熱体（１５）との間に配置されるか、あるいは、前記多層基板または前記電子部品と前記低熱抵抗部品との間に配置される熱伝導部材（１４，１４Ａ，１４Ｂ）を有することを特徴とする請求項１に記載の電子部品の放熱構造。
3. 絶縁層となる前記基部と隣接する層の前記基部は、前記低熱抵抗部品に対向する面に前記導体パターンが配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品の放熱構造。
4. 前記電子部品は、一または複数の前記基部に形成される収容部（１２ｄ）に収容されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電子部品の放熱構造。
5. 前記電子部品と、前記電子部品が収容される前記基部とは、ほぼ同一の厚みを有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電子部品の放熱構造。
6. 絶縁性材料からなる複数の基部（１２１〜１２５）について、前記基部ごとに片面上または両面上に導体パターン（１２ｃ）を成形し、前記基部の所定位置に層間接続材料（１２ａ）が充填されるビアホール（１２ｂ）を成形する基部成形工程と、
   一以上の電子部品（Ｑａ〜Ｑｄ，１６，１６Ａ，１６Ｂ）を前記基部の収容部（１２ｄ）に収容するとともに、複数の前記基部を積層する積層工程と、
   前記積層工程によって積層された積層体に対して、プレス型を用いて加熱しながら加圧することにより、前記基部を相互に接着して多層基板（１２，１２Ａ，１２Ｂ）を形成する加熱加圧工程と、
   前記加熱加圧工程によって形成された一以上の前記多層基板の片面側に、熱伝導部材（１４，１４Ａ，１４Ｂ）を介して前記低熱抵抗部品（１３）を加熱圧着する加工工程、または、前記熱伝導部材を介さずに前記低熱抵抗部品を直接配置して加熱する配置加熱工程と、
   を有することを特徴とする電子部品の放熱構造（１０）の製造方法。
7. 前記加熱加圧工程は、回路基板（１１）上に複数の前記多層基板を非積層方向に並べて配置してから、前記プレス型を用いて加熱しながら加圧することを特徴とする請求項６に記載の電子部品の放熱構造の製造方法。
8. 前記加工工程は、回路基板と前記低熱抵抗部品との間に一以上の前記多層基板および一以上の前記電子部品とのうちで一方または双方を非積層方向に並べて配置してから、前記プレス型を用いて加熱しながら加圧することを特徴とする請求項６または７に記載の電子部品の放熱構造の製造方法。
9. 前記配置加熱工程は、回路基板上に一以上の前記多層基板および一以上の前記電子部品とのうちで一方または双方を非積層方向に並べて配置してから、前記低熱抵抗部品を配置することを特徴とする請求項６または７に記載の電子部品の放熱構造の製造方法。
10. 回路基板（１１）上に非積層方向に並べて複数の電子部品（１６，１６Ａ，１６Ｂ）を配置する電子部品配置工程と、
    複数の電子部品について回路基板上に配置される面とは反対側の面に、熱伝導部材（１４，１４Ａ，１４Ｂ）を介して低熱抵抗部品（１３）を加熱接着する配置加熱工程と、
    を有することを特徴とする電子部品の放熱構造（１０）の製造方法。

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