Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JP6891274B2 - 電子機器 - Google Patents

電子機器 Download PDF

Info

Publication number
JP6891274B2
JP6891274B2 JP2019520224A JP2019520224A JP6891274B2 JP 6891274 B2 JP6891274 B2 JP 6891274B2 JP 2019520224 A JP2019520224 A JP 2019520224A JP 2019520224 A JP2019520224 A JP 2019520224A JP 6891274 B2 JP6891274 B2 JP 6891274B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit board
heat
heat conduction
hole
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019520224A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2018216627A1 (ja
Inventor
和幸 鹿間
和幸 鹿間
守央 宇佐美
守央 宇佐美
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Interactive Entertainment Inc
Original Assignee
Sony Interactive Entertainment Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Interactive Entertainment Inc filed Critical Sony Interactive Entertainment Inc
Publication of JPWO2018216627A1 publication Critical patent/JPWO2018216627A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6891274B2 publication Critical patent/JP6891274B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367Cooling facilitated by shape of device
    • H01L23/3677Wire-like or pin-like cooling fins or heat sinks
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0201Thermal arrangements, e.g. for cooling, heating or preventing overheating
    • H05K1/0203Cooling of mounted components
    • H05K1/0204Cooling of mounted components using means for thermal conduction connection in the thickness direction of the substrate
    • H05K1/0206Cooling of mounted components using means for thermal conduction connection in the thickness direction of the substrate by printed thermal vias
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/341Surface mounted components
    • H05K3/3431Leadless components
    • H05K3/3436Leadless components having an array of bottom contacts, e.g. pad grid array or ball grid array components
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2039Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating characterised by the heat transfer by conduction from the heat generating element to a dissipating body
    • H05K7/205Heat-dissipating body thermally connected to heat generating element via thermal paths through printed circuit board [PCB]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/427Cooling by change of state, e.g. use of heat pipes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49827Via connections through the substrates, e.g. pins going through the substrate, coaxial cables
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/06Thermal details
    • H05K2201/066Heatsink mounted on the surface of the printed circuit board [PCB]
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10613Details of electrical connections of non-printed components, e.g. special leads
    • H05K2201/10621Components characterised by their electrical contacts
    • H05K2201/10734Ball grid array [BGA]; Bump grid array
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Structure Of Printed Boards (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Description

本発明は電子機器が有している発熱部品のための冷却構造に関する。
電子機器のなかには、CPUやGPUなどの集積回路装置にヒートシンクやヒートパイプなどの放熱装置を接続しているものがある。従来の電子機器では、回路基板の上側に集積回路装置を配置し、集積回路装置の上側に放熱装置が配置されている(例えば、特開2013−222275号公報)。
従来の電子機器では、放熱装置が他の部品のレイアウトの制約となる場合や、十分な冷却性能を得るために冷却構造が大型化してしまう場合があった。
本開示で提案する電子機器は、電子部品が配置される第1の面と、前記第1の面とは反対側の第2の面と、前記電子部品が配置される領域内に形成されている貫通孔とを有している回路基板と、前記回路基板の前記第2の面に配置され、且つ前記回路基板を挟んで前記電子部品とは反対側に位置している放熱装置と、前記回路基板の前記貫通孔に設けられ、前記電子部品と前記放熱装置とを接続する熱伝導路と、を有している。この電子機器によれば、電子機器が備えている部品のレイアウトについて自由度を増したり、或いは、電子部品のための冷却性能を向上できる。
本開示で提案する電子機器の一例を示す概略の断面図である。 図1の電子機器が有している回路基板の拡大断面図である。 図2Aに示す熱伝導路が形成された領域を示す平面図である。 図2Aに示す回路基板に形成されている熱伝導路の変形例を示す断面図である。 図2Aに示す熱伝導路のさらに別の変形例を示す平面図である。 図2Aに示す回路基板の変形例を示す断面図である。 図1及び図2Aに示す貫通孔及び熱伝導路の変形例を示す断面図である。 図1及び図2Aに示す回路基板の変形例を示す平面図である。
以下、本開示で提案する電子機器の実施形態について説明する。以下の説明では、図1のZ1及びZ2が示す方向をそれぞれ上方及び下方と称する。以下の説明にある上方、下方、上側、下側などの用語は、電子機器が有している部品、部材、及び要素の相対的な位置関係を示すために使用されている。これらの用語は、電子機器内における部品等の姿勢や、電子機器の姿勢を限定するものではない。
図1に示すように、電子機器1は回路基板10を有している。回路基板10は、例えば紙フェノールやガラスエポキシ樹脂などの絶縁材料で形成された基材10aを有している。基材10aに回路パターン15(図2A参照)が形成されている。回路基板10は複数の層を有する多層基板であり、各層に回路パターン15が形成されている。回路基板10は多層基板でなくてもよい。例えば、回路基板10はその上面と下面とにだけ回路パターン15が形成された両面基板でもよいし、上面(集積回路装置などの部品が実装される面)だけに回路パターン15が形成された片面基板でもよい。
電子機器1の例では、図2Aに示すように、回路基板10は複数の回路パターン15を相互に接続する孔h2を有している(以下では、この孔h2を「接続孔」)。接続孔h2の内側には導体13が形成されており、複数の回路パターン15はこの導体13を介して相互に電気的に接続している。例えば、接続孔h2の内側には金属メッキが施される。電子機器1の例では、導体13は筒状であるが、それとは異なり、接続孔h2を埋めるように形成されてもよい。接続孔h2は、図2Aに示すように、例えば回路基板10を貫通する貫通孔である。これとは異なり、接続孔h2は回路基板10を貫通しない凹部であってもよい。回路基板10は、後述する熱伝導路11を形成するための貫通孔h1を、さらに有している。
図1に示すように、回路基板10の上面(第1の面)には電子部品が配置されている。電子部品は、例えば動作時に熱を発する発熱部品である。電子機器1の例では、回路基板10には発熱部品である集積回路装置5が配置されている。集積回路装置5は、例えばマイクロプロセッサや、メモリ、アナログ信号処理回路などであるが、これらに限定されない。また、集積回路装置5は、複数のICチップ(シリコンダイ)を1つのパッケージ内に封止したSip(system in package)でもよい。この場合、集積回路装置5は、複数のICチップが水平に並べられるSipでもよいし、複数のICチップが上下方向で並ぶSipでもよい。図1の例では、集積回路装置5は上下方向で重ねられている2つのICチップ5c、5dを有している。回路基板10には、集積回路装置5に代えて、温度の影響を受けやすい電子部品が配置されてもよい。そのような電子部品の例は、センサ類、LED(Light Emitting Diode)、インバータ、モーター類などであってもよい。
集積回路装置5は表面実装型であり、回路基板10の表面に形成されている電極パッド16(図2B参照)に接続される複数の端子を有している。電子機器1の例では、集積回路装置5はBGA(Ball Grid Array)型であり、その下面に複数の半田ボール5b(図1参照)を有している。半田ボール5bは電極パッド6にそれぞれ接続している。なお、集積回路装置5はBGA型でなくてもよい。例えば、集積回路装置5は、半田ボールに変えて、集積回路装置5の外周縁に、回路基板10に接続される複数のリード端子を有してもよい。さらに他の例では、集積回路装置5は、回路基板10に形成された孔に差し込まれて半田付けされる端子を有する挿入実装型でもよい。
回路基板10の下面(第2の面)には放熱装置が配置される。図1に示すように、電子機器1の例では、回路基板10の下面にはヒートシンク21が配置されている。ヒートシンク21は回路基板10を挟んで集積回路装置5とは反対側に位置している。すなわち、回路基板10の平面視において、ヒートシンク21は集積回路装置5と重なるように配置されている。回路基板10は、集積回路装置5が配置される領域A内に、回路基板10を貫通している貫通孔h1(図2A参照)を有している。領域Aは集積回路装置5の外形寸法に対応したサイズの領域である。すなわち、領域Aは集積回路装置5の直下の領域を意味している。言い換えれば、領域Aは、回路基板10の平面において集積回路装置5と重なる領域である。貫通孔h1は、回路基板10の上面から下面まで続いている。この貫通孔h1には熱伝導路11が設けられている。電子機器1の例では、回路基板10には、領域A内に複数の貫通孔h1が形成され、各貫通孔h1に熱伝導路11が設けられている。熱伝導路11は集積回路装置5とヒートシンク21とを接続しており、集積回路装置5の熱は熱伝導路11を介してヒートシンク21に伝えられる。熱伝導路11は、回路基板10の基材10aよりも高い熱伝導率を有する材料で形成されている。
電子機器1のこの構造によると、図1に示すように、集積回路装置5の上側には放熱装置のためのスペースが必要なくなるので、電子機器1が有する他の部品9(例えば、アンテナなどを有する送受信モジュールや、センサー、外部記憶装置など)を集積回路装置5の上側に配置でき、部品9のレイアウトについて自由度を増すことができる。電子機器1の例では、回路基板10と集積回路装置5とを挟んでヒートシンク21とは反対側に部品9が配置されている。つまり、部品9は集積回路装置5の上側に近い位置に配置されている。具体的には、部品9と集積回路装置5との距離L1は、ヒートシンク21の高さH1よりも小さい。電子機器1の例とは異なり、集積回路装置5の上面に別の放熱装置を配置してもよい。こうすることによって集積回路装置5に2つの放熱装置が設けられることとなるので、冷却性能を向上できる。
ヒートシンク21は回路基板10に取り付けられる。ヒートシンク21は、例えば回路基板10に螺子やボルトなどの固定具で固定される。ヒートシンク21は回路基板10に半田付けされてもよい。
なお、回路基板10の下面には、ヒートシンク21に代えて、或いはヒートシンク21とともに、ヒートパイプが放熱装置として配置されてもよい。そして、熱伝導路11はヒートパイプと集積回路装置5とを接続してもよい。
上述したように、回路基板10は電気回路を有している。電気回路は、上述した回路パターン15と接続孔h2の導体13とによって構成されている。熱伝導路11は、例えば導体13と同じ材料で形成される。この場合、回路基板10の製造において、導体13と同じプロセス(めっき工程)において熱伝導路11を形成することが可能となる。熱伝導路11は、回路パターン15の材料と同じ材料で形成されてもよい。この場合、回路基板10の製造において、回路パターン15と同じプロセスにおいて熱伝導路11を形成することが可能となる。なお、導体13と回路パターン15は同じ材料で形成されてもよい。回路パターン15と導体13と熱伝導路11の材料は、例えば銅である。
熱伝導路11は、電気回路の材料とは異なる材料で形成されてもよい。例えば、熱伝導路11は、電気回路の材料よりも高い電気抵抗を有する材料で形成されてもよい。こうすることによって、熱伝導路11やそれに接続されるヒートシンク21が、電磁輻射ノイズ(Electronic Magnetic Interference、EMI)の原因となることを防ぐことができる。回路パターン15は、導体材料(例えば銅)で形成され、熱伝導路11は、例えば銅よりも電気抵抗の高い金属で形成される。熱伝導路11は絶縁材料で形成されてもよい。例えば、熱伝導路11は熱伝導グリス(「放熱グリス」とも言う)で形成されてもよい。熱伝導グリスは、高い熱伝導性を有するフィラー(例えば、銅や、銀、アルミなどの粒子)が混ぜられた、シリコーン等のグリスである。熱伝導グリスは貫通孔h1に充填され、熱伝導路11を形成する。
図2Aに示すように、電子機器1の例では、熱伝導路11の材料は貫通孔h1を埋めており、熱伝導路11は柱状である。こうすることによって、集積回路装置5の熱をヒートシンク21に効率的に伝えることができる。熱伝導路11の構造は、図2Aの例に限られない。図3は熱伝導路11の他の例を示す図である(図3において図2Aと同じ箇所には同じ符号を付している)。図3に示すように、熱伝導路11は貫通孔h1の内面に沿って形成された筒状でもよい。
図2A及び図3で例示する熱伝導路11は、例えば、回路基板10の製造においてなされるめっき処理で形成され得る。熱伝導路11は、例えば、接続孔h2の導体13を形成するためのめっき処理において形成され得る。熱伝導路11の形成方法は、めっき処理に限られない。例えば、熱伝導路11は回路基板10の製造とは別個に形成されたピンでもよい。他の例では、上述したように、熱伝導グリスが貫通孔h1に挿入されて、熱伝導路11を形成してもよい。さらに他の例では、熱伝導路11は、ヒートシンク21と一体的に形成されてもよい。すなわち、ヒートシンク21の一部が貫通孔h1に挿入されて、この一部が熱伝導路11として機能してもよい。
図2Bに示すように、貫通孔h1は、回路基板10の平面視において、例えば円形である。こうすると、例えば貫通孔h1が四角形である場合に比して、回路基板10の製造において比較的容易に貫通孔h1を形成できる。なお、貫通孔h1の形状は、円形に限られない。例えば、貫通孔h1は、回路基板10の平面視において長孔でもよい。
上述したように、回路基板10には、複数の回路パターン15を接続するための接続孔h2が形成されている。図2Aに示すように、貫通孔h1の幅W1(直径)は、接続孔h2の幅(直径)W2よりも大きくてもよい。こうすることによって、集積回路装置5からヒートシンク21への熱伝達効率を向上できる。
貫通孔h1のサイズは、図2Aの例に限られない。例えば、図3に示すように、貫通孔h1の幅W1(直径)は、接続孔h2の幅(直径)W2と実質的に同じでもよい。こうすることによって、回路基板10の製造において、接続孔h2と貫通孔h1とを形成する穴開け工程において同じ工具を使用することが可能となり、回路基板10の製造を簡単化できる。図3に示す接続孔h2は回路基板10を貫通していない。接続孔h2は回路基板10の内部に形成される2つの回路パターン15を接続している。
上述したように、回路基板10には複数の貫通孔h1が形成されている。図2Bの例では、複数の貫通孔h1はグリッド状に配置されている。つまり、複数の貫通孔h1は、縦方向及び横方向に等間隔で並んでいる。図2Aに示すように、隣り合う2つの貫通孔h1の間には、回路パターン15の一部を構成する電線15cが形成されてもよい。言い換えれば、貫通孔h1は、回路パターン15の電線を避けるようにしてレイアウトされてもよい。
図4は、熱伝導路11の変形例を示す平面図である。この図の例では、回路基板10は複数の熱伝導路11A、11B、11Cを有している。隣り合う2つの熱伝導路11A、11B、11Cの間に、回路パターン15の一部を構成する電線15aが形成されている。熱伝導路11A、11B、11Cは、回路基板10の平面視において、形状及び/又はサイズが異なっている。具体的には、熱伝導路11A、11Cは長方形であるのに対して、熱伝導路11BはL字形状である。熱伝導路11Bは電線15aに合わせて屈曲している。各熱伝導路11A、11B、11Cの形状は回路パターン15の形状に合わせて適宜変更されてよい。また、各熱伝導路11A、11B、11Cの端部11a(貫通孔h1の端部)は円弧状に形成されてもよい。こうすれば例えば、熱伝導路11A、11B、11Cが形成される貫通孔h1の形成が容易となる。
図1に示すように、集積回路装置5は、その下面に、熱伝導パッド5aを有している。集積回路装置5の例では、半田ボール5bは熱伝導パッド5aの外側に形成されているが、熱伝導パッド5aの位置はこれに限られない。熱伝導パッド5aは、集積回路装置5の底面視において、半田ボール5bなど、信号の送受に利用される端子よりも大きなサイズを有する。熱伝導路11は、集積回路装置5の熱伝導パッド5aに接続している。電子機器1の例では、複数の熱伝導路11が熱伝導パッド5aの領域B(図2B参照)内に位置し、熱伝導パッド5aに接続している。熱伝導パッド5aは、例えば金属で形成される。
熱伝導パッド5aは回路基板10との電気的接続に利用されてもよい。例えば、熱伝導パッド5aはグランド線として利用されてもよい。つまり、熱伝導路11が導体である場合、熱伝導路11は回路基板10に形成されているグランド線に接続し、熱伝導路11と熱伝導パッド5aは、電気的及び熱的に、互いに接続されてよい。このような例とは異なり、熱伝導パッド5aは回路基板10との電気的接続に利用されていなくてもよい。つまり、熱伝導路11と熱伝導パッド5aは、回路基板10の回路から電気的に独立していてもよい。
図1に示すように、熱伝導パッド5aと熱伝導路11との間には、これらを熱的に接続する接続部材31が配置されてもよい。熱伝導パッド5aと熱伝導路11の双方が金属で形成される場合、接続部材31は例えば半田である。すなわち、熱伝導パッド5aと熱伝導路11の双方が金属で形成される場合、これらは、例えば半田によって、電気的且つ熱的に互いに接続される。接続部材31は半田に限られない。例えば、接続部材31は熱伝導グリス(「放熱グリス」とも言う)でもよいし、熱伝導シートでもよい。接続部材31は、熱伝導路11と熱伝導パッド5aの公差を吸収できるように変形可能であれば、必ずしも熱伝導グリスや熱伝導シートに限られない。
図1に示すように、ヒートシンク21と熱伝導路11との間には、それらを熱的に接続する接続部材32が配置されてもよい。接続部材32は、例えば熱伝導シートである。この熱伝導シートは回路基板10の厚さ方向での弾性を有する。こうすることによって、ヒートシンク21と熱伝導路11との接続安定性を確保でき、また、ヒートシンク21を回路基板10に押しつけたときに、その力が集積回路装置5に及ぶことを抑えることができる。熱伝導シートとしては、シリコーンを含むものや、アクリル樹脂を含むものなどを利用できる。接続部材32は、上述した熱伝導グリスでもよい。この場合でも、ヒートシンク21と熱伝導路11との接続安定性を確保できる。
図5は、回路基板10の変形例を示す図である(この図において、図2Aと同一の箇所には同一符号を付している)。この図の例において、回路基板10は、その下面(ヒートシンク21に向いた面)に、金属層18を有している。金属層18は、例えば複数の貫通孔h1が形成されている領域全体に亘って形成され、複数の熱伝導路11を接続している。回路基板10が金属層18を有する場合、ヒートシンク21はこの金属層18に接続する。この場合、ヒートシンク21は金属層18に直接的に接触してもよいし、ヒートシンク21と金属層18との間に、上述した熱伝導シートや熱伝導グリスなどである接続部材32が配置されてもよい。金属層18は、例えば、回路パターン15と同じ材料で形成される。これによって、金属層18と、回路パターン15(具体的には、回路基板10の下面に形成される回路パターン15)は、回路基板10の製造において、同じ工程で形成できる。
なお、図5の例では、回路基板10の上面にも、複数の熱伝導路11を接続する金属層17が形成されている。金属層17は、例えば複数の貫通孔h1が形成されている領域全体に亘って形成され、複数の熱伝導路11を接続している。回路基板10が金属層17を有する場合、集積回路装置5の熱伝導パッド5aはこの金属層17に接続する。この場合、熱伝導パッド5aは、金属層17に半田付けされてもよい。それとは異なり、熱伝導パッド5aと金属層17との間に、上述した熱伝導シートや熱伝導グリスなどである接続部材31が配置されてもよい。金属層17は、例えば、回路パターン15と同じ材料で形成される。これによって、金属層17と、回路パターン15(具体的には、回路基板10の上面に形成される回路パターン15)は、回路基板10の製造において、同じ工程で形成できる。
図6は、熱伝導路11の変形例を示す断面図である。この図において、図1と同一の箇所には同一符号を付している。この図に示す電子機器100の例では、回路基板10は1つの貫通孔h3を有している。貫通孔h3は、上述した接続孔h2の幅W2よりも大きな幅W3を有している。より具体的には、幅W3は、2つの半田ボール5bの間隔W4よりもさらに大きい。幅W3は、集積回路装置5が熱伝導パッド5aのサイズの半分よりも大きい。幅W3は、集積回路装置5が熱伝導パッド5aの幅に実質的に対応してもよい。熱伝導路111は貫通孔h3に充填されている。すなわち、熱伝導路11は貫通孔h3の全域に形成されている。このような比較的大きな貫通孔h3を形成すれば、集積回路装置5の熱をさらに効率的にヒートシンク21に伝えることができる。
上述したように、集積回路装置5は、複数のICチップ(シリコンダイ)を1つのパッケージ内に封止したSipでもよい。図7は、そのような集積回路装置5が実装される回路基板10の例を示す平面図である。この図において領域Dは、集積回路装置5が配置される領域を示している。領域D1、D2、D3は、それぞれ集積回路装置5が有している複数のICチップの位置を示している。回路基板10には、集積回路装置5とヒートシンク21とを接続する熱伝達路111A、111Bが形成されている。熱伝達路111A、111Bの位置は、集積回路装置5が有しているICチップの位置に対応している。すなわち、熱伝達路111A、111Bは領域D1、D2にそれぞれ位置している。こうすることによって、集積回路装置5が有するICチップを効果的に冷却できる。熱伝導路111A、111Bの形状は同じで無くてもよい。熱伝導路111A、111Bの形状は、各ICチップの位置や、回路基板10に形成される回路パターン15に合わせて適宜変更されてよい。
なお、熱伝導路は、集積回路装置5が有する一部のICチップについては設けられていなくてもよい。例えば、発熱量が小さいICチップに対しては、熱伝導路は設けられていなくてもよい。図7の例では、領域D3に配置されるICチップについて、熱伝達路は設けられていない。
以上説明したように、電子機器1、100の例では、回路基板10の下面にはヒートシンク21が配置されている。回路基板10は、集積回路装置5が配置される領域A内に、回路基板10を貫通している貫通孔h1、h3を有している。この貫通孔h1、h3には熱伝導路11、111、111A、111Bが設けられている。熱伝導路11、111、111A、111Bは集積回路装置5とヒートシンク21とを接続しており、集積回路装置5の熱は熱伝導路11、111、111A、111Bを介してヒートシンク21に伝えられる。熱伝導路11、111、111A、111Bは、回路基板10の基材10aよりも高い熱伝導率を有する材料で形成されている。電子機器1、100のこの構造によると、電子機器が有している他の部品のレイアウトについて自由度を増すことができる。電子機器1、100の例とは異なり、集積回路装置5の上面に別の放熱装置を配置する場合には、集積回路装置5に2つの放熱装置が設けられることとなるので、冷却性能を向上できる。
なお、本発明は以上説明した実施形態に限られず、種々の変更がなされてよい。

Claims (13)

  1. 電子部品が配置される第1の面と、前記第1の面とは反対側の第2の面と、前記電子部品が配置される領域内に形成されている貫通孔とを有している回路基板と、
    前記回路基板の前記第2の面に配置され、且つ前記回路基板を挟んで前記電子部品とは反対側に位置している放熱装置と、
    前記回路基板の前記貫通孔に設けられ、前記電子部品と前記放熱装置とを接続する熱伝導路と、を有しており、
    前記回路基板と前記電子部品とを挟んで前記放熱装置とは反対側に、別の部品が配置されており、
    前記別の部品と前記電子部品との距離は、前記回路基板の厚さ方向での前記放熱装置の厚さよりも小さい
    ことを特徴とする電子機器。
  2. 前記回路基板には、前記領域内に位置する複数の貫通孔が形成され、
    前記複数の貫通孔のそれぞれに前記熱伝導路が設けられている
    ことを特徴とする請求項1に記載の電子機器。
  3. 前記回路基板は回路パターンを有し、
    前記複数の貫通孔のうち隣接する2つの貫通孔の間に、前記回路パターンを構成する電線が形成されている
    ことを特徴とする請求項2に記載の電子機器。
  4. 前記回路基板は、複数の層と、複数の層にそれぞれ形成されている複数の回路パターンと、前記回路基板を貫通し且つ前記複数の回路パターンを電気的に接続する孔である接続孔とを有し、
    前記貫通孔のサイズは、平面視において、前記接続孔よりも大きい
    ことを特徴とする請求項1に記載の電子機器。
  5. 前記回路基板は、複数の層と、複数の層にそれぞれ形成されている複数の回路パターンと、前記回路基板を貫通し且つ前記複数の回路パターンを電気的に接続する接続孔とを有し、
    前記貫通孔のサイズは、平面視において、前記接続孔と実質的に同じである
    ことを特徴とする請求項1に記載の電子機器。
  6. 前記電子部品は集積回路装置であり、
    前記集積回路装置は、前記回路基板に向いてる面に熱伝導部を有し、
    前記貫通孔のサイズは、前記回路基板の平面視において、前記熱伝導部の半分よりも大きい
    ことを特徴とする請求項1に記載の電子機器。
  7. 前記回路基板には電気回路が形成されており、
    前記熱伝導路は前記電気回路の材料よりも電気抵抗が高い材料で形成されている
    ことを特徴とする請求項1に記載の電子機器。
  8. 前記回路基板には電気回路が形成されており、
    前記熱伝導路は前記電気回路の材料と同じ材料で形成されている
    ことを特徴とする請求項1に記載の電子機器。
  9. 前記熱伝導路は前記貫通孔の内側に形成されるめっきである
    ことを特徴とする請求項1に記載の電子機器。
  10. 前記電子部品は集積回路装置であり、
    前記集積回路装置は、前記回路基板に向いてる面に熱伝導部を有し、
    前記熱伝導路は前記熱伝導部に接続している
    ことを特徴とする請求項1に記載の電子機器。
  11. 前記放熱装置と前記熱伝導路との間には、熱伝導シートと熱伝導グリスのうち少なくとも一方が配置されている
    ことを特徴とする請求項1に記載の電子機器。
  12. 前記回路基板は、前記第2の面に、前記貫通孔の前記熱伝導路に接続され且つ前記回路基板と一体に形成されている金属層を有している
    ことを特徴とする請求項1に記載の電子機器。
  13. 前記熱伝導路は、前記回路基板の基材よりも高い熱伝導率を有する材料で形成され、且つ前記貫通孔を満たしている
    ことを特徴とする請求項1に記載の電子機器。
JP2019520224A 2017-05-22 2018-05-18 電子機器 Active JP6891274B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017101257 2017-05-22
JP2017101257 2017-05-22
PCT/JP2018/019358 WO2018216627A1 (ja) 2017-05-22 2018-05-18 電子機器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2018216627A1 JPWO2018216627A1 (ja) 2019-12-12
JP6891274B2 true JP6891274B2 (ja) 2021-06-18

Family

ID=64396439

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019520224A Active JP6891274B2 (ja) 2017-05-22 2018-05-18 電子機器

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11393737B2 (ja)
JP (1) JP6891274B2 (ja)
CN (1) CN110637361B (ja)
WO (1) WO2018216627A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021010173A1 (ja) * 2019-07-12 2021-01-21 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 配線モジュール及び撮像装置
CN111954370B (zh) * 2020-08-24 2021-08-10 浙江集迈科微电子有限公司 Pcb板微流道散热嵌入结构
JP7542183B2 (ja) 2021-03-31 2024-08-30 日立Astemo株式会社 電子装置
JP2023027861A (ja) * 2021-08-18 2023-03-03 三菱電機株式会社 半導体モジュール
CN118451789A (zh) * 2021-12-22 2024-08-06 瑞典爱立信有限公司 用于集成电路的热互连

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2803603B2 (ja) * 1995-09-18 1998-09-24 日本電気株式会社 マルチチップパッケージ構造
US5920458A (en) * 1997-05-28 1999-07-06 Lucent Technologies Inc. Enhanced cooling of a heat dissipating circuit element
DE19842590A1 (de) * 1998-09-17 2000-04-13 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur Herstellung von Schaltungsanordnungen
JP3923703B2 (ja) * 2000-03-29 2007-06-06 ローム株式会社 放熱手段を有するプリント配線板
JP3711332B2 (ja) * 2000-08-01 2005-11-02 三菱電機株式会社 電子機器
US6696643B2 (en) * 2000-08-01 2004-02-24 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Electronic apparatus
US6477054B1 (en) * 2000-08-10 2002-11-05 Tektronix, Inc. Low temperature co-fired ceramic substrate structure having a capacitor and thermally conductive via
US6373348B1 (en) * 2000-08-11 2002-04-16 Tektronix, Inc. High speed differential attenuator using a low temperature co-fired ceramic substrate
JP2003289191A (ja) * 2002-03-28 2003-10-10 Denso Corp 電子制御装置
JP2004172459A (ja) * 2002-11-21 2004-06-17 Advics:Kk 電子制御装置における電子部品の放熱構造
JP4457694B2 (ja) * 2003-05-19 2010-04-28 株式会社デンソー 電子部品の放熱構造
US7054156B2 (en) 2003-09-02 2006-05-30 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fan rotor systems having collapsible fan blades
US7253518B2 (en) * 2005-06-15 2007-08-07 Endicott Interconnect Technologies, Inc. Wirebond electronic package with enhanced chip pad design, method of making same, and information handling system utilizing same
US20080080142A1 (en) * 2006-09-28 2008-04-03 Mediatek Inc. Electronic devices with enhanced heat spreading
JP2008140924A (ja) * 2006-11-30 2008-06-19 Toshiba Corp 電子機器
US7808788B2 (en) * 2007-06-29 2010-10-05 Delphi Technologies, Inc. Multi-layer electrically isolated thermal conduction structure for a circuit board assembly
DE102007037297A1 (de) * 2007-08-07 2009-02-19 Continental Automotive Gmbh Schaltungsträgeraufbau mit verbesserter Wärmeableitung
CA2706092C (en) * 2007-11-19 2014-08-19 Nexxus Lighting, Inc. Apparatus and methods for thermal management of light emitting diodes
JP2013077781A (ja) * 2011-09-30 2013-04-25 Fujitsu Ltd 電子機器
JP5855913B2 (ja) * 2011-11-14 2016-02-09 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置
JP5971751B2 (ja) 2012-04-13 2016-08-17 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント 電子機器
JP2014036033A (ja) * 2012-08-07 2014-02-24 Hitachi Automotive Systems Ltd 半導体装置
JP5579234B2 (ja) * 2012-08-30 2014-08-27 三菱電機株式会社 電子回路部品の冷却構造及びそれを用いたインバータ装置
TW201505532A (zh) * 2013-07-26 2015-02-01 Jitboundary United Production Inc 高散熱電路板組
CN105308742B (zh) * 2013-11-28 2018-04-03 富士电机株式会社 半导体组件用冷却器的制造方法、半导体组件用冷却器、半导体组件和电驱动车辆
JP6354163B2 (ja) * 2014-01-10 2018-07-11 株式会社デンソー 回路基板および電子装置
JP6249931B2 (ja) * 2014-12-04 2017-12-20 オムロンオートモーティブエレクトロニクス株式会社 回路基板、回路基板の放熱構造、回路基板の製造方法
DE102015210099B4 (de) * 2015-02-10 2022-12-01 Vitesco Technologies Germany Gmbh Elektronische Komponente und Verfahren zur Herstellung einer solchen elektronischen Komponente
EP3386277B1 (en) * 2015-11-30 2022-07-06 NSK Ltd. Heat-dissipating substrate and electrically driven power steering device
US10050014B2 (en) * 2016-02-22 2018-08-14 Taiyo Yuden Co., Ltd. Circuit substrate and method of manufacturing same
DE102018109920A1 (de) * 2018-04-25 2019-10-31 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Kühlung von leistungselektronischen Schaltungen
US11121096B2 (en) * 2019-03-21 2021-09-14 International Business Machines Corporation Active control of electronic package warpage

Also Published As

Publication number Publication date
US20200126884A1 (en) 2020-04-23
US11393737B2 (en) 2022-07-19
WO2018216627A1 (ja) 2018-11-29
CN110637361A (zh) 2019-12-31
CN110637361B (zh) 2024-04-19
JPWO2018216627A1 (ja) 2019-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6891274B2 (ja) 電子機器
US10204848B2 (en) Semiconductor chip package having heat dissipating structure
EP3310140B1 (en) Mounting assembly with a heatsink
TWI235469B (en) Thermally enhanced semiconductor package with EMI shielding
US20140251658A1 (en) Thermally enhanced wiring board with built-in heat sink and build-up circuitry
US8916958B2 (en) Semiconductor package with multiple chips and substrate in metal cap
US9271388B2 (en) Interposer and package on package structure
JP2006073651A (ja) 半導体装置
US10068817B2 (en) Semiconductor package
US20100019374A1 (en) Ball grid array package
US10925148B2 (en) Printed circuit board assembly
JP6093093B2 (ja) 半導体モジュール
JP4919689B2 (ja) モジュール基板
WO2007147366A1 (en) Ic packages with internal heat dissipation structures
JP2011146513A (ja) 半導体装置
JP7223639B2 (ja) 電子制御装置
US11798873B2 (en) Semiconductor assembly
KR101027984B1 (ko) 히트싱크를 갖는 기판보드 어셈블리
JP2012199283A (ja) 半導体装置
KR101463074B1 (ko) 리드리스 패키지
JP3076812U (ja) 配線板
CN114613736A (zh) 散热板、半导体装置以及散热板的制造方法
CN114334846A (zh) 功率器件封装装置及方法
KR20130141175A (ko) 칩 패키지 및 그 제조 방법
JP2010177366A (ja) フレキシブル基板及びそれを用いた実装基板並びにフレキシブル基板の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190815

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200623

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200820

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210224

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210413

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210427

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210526

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6891274

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150