JP6651999B2

JP6651999B2 - 複合デバイス

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Publication number: JP6651999B2
Application number: JP2016128191A
Authority: JP
Inventors: 佳弘淺田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2016-06-28
Filing date: 2016-06-28
Publication date: 2020-02-19
Anticipated expiration: 2036-06-28
Also published as: JP2018006437A

Description

本発明は、半導体集積回路素子を有するモジュール部品と、このモジュール部品が実装されたプリント配線板とを備える複合デバイスに関する。

従来、半導体集積回路素子を有するモジュール部品が知られている。

この種のモジュール部品の一例として、特許文献１には、コイル状の内部導体１２４を有する磁性体基板（実装基板）１２１と、磁性体基板１２１の表面に実装された半導体集積回路素子１２６とを有するＤＣ−ＤＣコンバータモジュール部品１２０が記載されている（図１参照）。

特許第４３２５７４７号公報

特許文献１に記載されたモジュール部品１２０は、図１に示すように、磁性体基板１２１の底面がプリント配線板１１０の上面と向かい合うように、プリント配線板１１０に接続される。

このように、モジュール部品１２０をプリント配線板１１０に搭載した複合デバイス１０１では、熱を発生する半導体集積回路素子１２６と、プリント配線板１１０との間に磁性体基板１２１が挟まれた構造となる。そのため、半導体集積回路素子１２６から発生した熱が、磁性体基板１２１により遮られ、放熱が不十分となる場合がある。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、半導体集積回路素子で発生した熱を放熱することができる複合デバイスを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る複合デバイスは、第１主面および第２主面を有し、前記第１主面から前記第２主面側に向かって形成された穴部を有するプリント配線板と、実装基板、および、前記実装基板の一方主面に実装された半導体集積回路素子を有するモジュール部品とを備え、前記プリント配線板は、前記第１主面側に設けられた第１放熱用導体パターンと、前記第１放熱用導体パターンよりも前記第２主面側に設けられた第２放熱用導体パターンとを有し、前記モジュール部品は、前記実装基板の前記一方主面が前記プリント配線板の前記第１主面に対向し、かつ、前記半導体集積回路素子が前記穴部に収容されるように、前記プリント配線板に対して配置され、前記実装基板の前記一方主面は、前記第１放熱用導体パターンに直接または熱伝導性を有する材料を介して接続され、前記半導体集積回路素子の実装面と反対の天面は、前記第２放熱用導体パターンに直接または熱伝導性を有する材料を介して接続されている。

この構成によれば、半導体集積回路素子で発生した熱が、実装基板の一方主面に伝わり、さらに、直接または熱伝導性を有する材料を介して第１放熱用導体パターンに伝わり、放熱される。また、半導体集積回路素子で発生した熱が、半導体集積回路素子の天面から直接または熱伝導性を有する材料を介して第２放熱用導体パターンに伝わり、放熱される。これにより、半導体集積回路素子で発生した熱を放熱することができる。

また、前記半導体集積回路素子の前記実装面は、熱伝導性を有する第１導電性接合材を介して前記実装基板の前記一方主面に形成された実装導体パターンに接続され、前記実装導体パターンは、熱伝導性を有する第２導電性接合材を介して前記第１放熱用導体パターンに接続されていてもよい。

この構成によれば、半導体集積回路素子で発生した熱が、半導体集積回路素子の実装面から第１導電性接合材を介して実装基板の一方主面に伝わり、さらに、第２導電性接合材を介して第１放熱用導体パターンに伝わり、放熱される。これにより、半導体集積回路素子で発生した熱を、半導体集積回路素子の実装面から放熱することができる。

また、前記半導体集積回路素子の前記天面は、熱伝導性を有する材料を介して前記第２放熱用導体パターンに接続されていてもよい。

この構成によれば、半導体集積回路素子で発生した熱が、半導体集積回路素子の天面から熱伝導性を有する材料を介して第２放熱用導体パターンに伝わり、放熱される。これにより、半導体集積回路素子で発生した熱を、半導体集積回路素子の天面から放熱することができる。

また、前記半導体集積回路素子の前記天面には金属膜が設けられ、前記天面は、前記金属膜および熱伝導性を有する材料を介して前記第２放熱用導体パターンに接続されていてもよい。

このように、半導体集積回路素子の天面に金属膜を設けることで、半導体回路素子の天面と熱伝導性を有する材料との密着性を高めることができる。これにより、半導体回路素子の天面における放熱性を高めることができる。

また、前記半導体集積回路素子の前記天面は、熱伝導性を有する導電材料により覆われ、前記第２放熱用導体パターンは、グランドに接続されていてもよい。

これによれば、半導体集積回路素子から電磁波ノイズが放射されることを抑制することができる。

また、前記穴部は、貫通穴であり、前記第１放熱用導体パターンは、前記プリント配線板の前記第１主面に設けられ、前記第２放熱用導体パターンは、前記プリント配線板の前記第２主面に設けられていてもよい。

これによれば、半導体集積回路素子で発生した熱を、プリント配線板の第１主面に設けられた第１放熱用導体パターン、および、第２主面に設けられた第２放熱用導体パターンから放熱することができるので、プリント配線板内での熱の蓄積を抑制し、放熱することが可能となる。

また、前記穴部は、前記第１主面側に位置する第１部分と、前記第１部分よりも第２主面側に位置する第２部分とにより構成され、前記モジュール部品およびプリント配線板を平面視した場合、前記第１部分の側面は前記半導体集積回路素子より外側に位置し、前記第２部分の側面は前記半導体集積回路素子より内側に位置し、前記半導体集積回路素子は、前記第１部分に収容されていてもよい。

これによれば、半導体集積回路素子の天面に接続される熱伝導性を有する材料を、貫通穴である穴部内に保持しやすくなる。

また、前記穴部は、前記第１部分と、前記第２部分と、前記第１部分よりもさらに第１主面側に位置する第３部分とにより構成され、前記第３部分の側面と前記半導体集積回路素子の側面との間隔は、前記第１部分の側面と前記半導体集積回路素子の側面との間隔よりも大きくてもよい。

これによれば、熱伝導性を有する材料が半導体回路素子の実装面側へ濡れ上がることを抑制し、熱伝導性を有する材料が半導体回路素子の実装面側の端子と接続することを防止することができる。

また、前記穴部は、窪み穴であり、前記第１放熱用導体パターンは、前記プリント配線板の前記第１主面に設けられ、前記第２放熱用導体パターンは、前記プリント配線板の内部に設けられていてもよい。

これによれば、半導体集積回路素子で発生した熱を、プリント配線板の第１主面に設けられた第１放熱用導体パターン、および、内部に設けられた第２放熱用導体パターンから放熱することができるので、プリント配線板内での熱の蓄積を抑制し、放熱することが可能となる。

また、前記実装基板の前記一方主面には、前記半導体集積回路素子とは異なる電子部品が実装され、前記電子部品は、前記穴部に収容されていてもよい。

これによれば、半導体集積回路素子の他に、各種電子部品を有するモジュール部品を搭載した複合デバイスを提供することが可能となる。

また、前記プリント配線板の内部には、一端が前記穴部に露出した第３放熱用導体パターンが設けられていてもよい。

これによれば、半導体集積回路素子で発生した熱の放熱性を向上させることができる。

また、前記モジュール部品は、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール部品であってもよい。

これによれば、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール部品を有する複合デバイスを提供することが可能となる。

本発明の複合デバイスによれば、半導体集積回路素子で発生した熱を放熱することができる。

特許文献１に記載されたモジュール部品を含む複合デバイスの断面図である。実施の形態１に係る複合デバイスを模式的に示す断面図である。実施の形態１に係る複合デバイスのモジュール部品接続部の断面図である。図３Ａに示すモジュール部品接続部の平面図である。実施の形態１に係る複合デバイスの製造工程におけるモジュール部品接続部の一形態を示す図である。実施の形態１に係る複合デバイスの製造工程におけるモジュール部品接続部の一形態を示す図であって、図４Ａの次の形態を示す図である。実施の形態１の変形例１に係る複合デバイスのモジュール部品接続部の断面図である。実施の形態１の変形例２に係る複合デバイスのモジュール部品接続部の断面図である。実施の形態１の変形例３に係る複合デバイスのモジュール部品接続部の断面図である。実施の形態２に係る複合デバイスのモジュール部品接続部の断面図である。

本実施の形態に係る複合デバイスは、半導体集積回路素子を有するモジュール部品と、プリント配線板とにより構成される。モジュール部品の例としては、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール部品、アンテナモジュール部品またはワイヤレス充電モジュール部品などが挙げられる。本実施の形態に係る複合デバイスは、このようなモジュール部品がプリント配線板に実装された構造を有している。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る複合デバイスについて説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、製造工程、及び、製造工程の順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面に示される構成要素の大きさまたは大きさの比は、必ずしも厳密ではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化する。

（実施の形態１）
［１−１．複合デバイスの構成］
図２は、実施の形態１に係る複合デバイス１を模式的に示す断面図である。

本実施の形態に係る複合デバイス１は、図２に示すように、実装基板２１および半導体集積回路素子（以下、ＩＣ素子と呼ぶ）２６を含むモジュール部品２０と、プリント配線板１０とを備えている。

プリント配線板１０は、複数の基材層を有する積層体である。プリント配線板１０は、プリント配線板１０の一方表面である第１主面１０ａと、一方表面の反対の表面である第２主面１０ｂとを有している。

プリント配線板１０の第１主面１０ａ側には、モジュール部品２０が接続されている。また、プリント配線板１０の第１主面１０ａおよび第２主面１０ｂには配線パターンが形成され（図示省略）、この配線パターンに複数の電子部品４１、４２が接続されている。

プリント配線板１０には、ＩＣ素子２６によって発生した熱を伝導し大気中に放熱する放熱用導体パターン１８が形成されている。放熱用導体パターン１８は、第１主面１０ａおよび第２主面１０ｂに形成された導体、プリント配線板１０の内部に形成された導体、および、これらの導体を繋ぐ層間導体により構成される。この放熱用導体パターン１８は、図２に示すモジュール部品接続部５における第１放熱用導体パターン１１、第２放熱用導体パターン１２ａ、１２ｂおよび第３放熱用導体パターン１３ａ、１３ｂを含む。なお、本実施の形態では放熱用導体パターン１８は、グランドに接続されるグランド電極でもある。

以下、図３Ａおよび図３Ｂを参照しながら、複合デバイス１のモジュール部品接続部５の構成について説明する。図３Ａは、モジュール部品接続部５の断面図である。図３Ｂは、図３Ａに示すモジュール部品接続部５の平面図である。

図３Ａに示すように、モジュール部品２０は、上下逆さまとなってプリント配線板１０に実装されている。具体的には、実装基板２１の一方主面２１ａがプリント配線板１０の第１主面１０ａに対向し、かつ、ＩＣ素子２６がプリント配線板１０の穴部１４に収容されるように、モジュール部品２０が配置された状態でプリント配線板１０に接続されている。なお、実装基板２１は、その外形が穴部１４より大きく、穴部１４に入らない構造となっている。

モジュール部品２０は、実装基板２１とＩＣ素子２６とを備えている。

ＩＣ素子２６は、パワー系ＩＣ素子であり、例えば、シリコン等の半導体基板に各種回路を形成したスイッチング素子である。ＩＣ素子２６は、エポキシ樹脂などによりモールド成形されている。ＩＣ素子２６の実装面２６ａは、実装基板２１の一方主面２１ａに実装されている。ＩＣ素子２６の実装面２６ａと反対の天面２６ｂには、銅などの金属膜２７が形成されている。

実装基板２１の一方主面２１ａには、実装導体パターン２２が形成されている。実装基板２１の一方主面２１ａと反対の他方主面２１ｂには、導体パターンは形成されていない。前述したＩＣ素子２６の実装面２６ａは、熱伝導性を有する材料である第１導電性接合材３１を介して、実装導体パターン２２に接続されている。

実装基板２１は、例えば、複数の基材層２５と、複数の基材層２５の積層方向Ｚの両外側に位置する最外層とにより構成されている。基材層２５の材料としては、例えば、磁性フェライトセラミックスが用いられる。具体的には、酸化鉄を主成分とし、亜鉛、ニッケル及び銅のうち少なくとも１つ以上を含むフェライトが用いられる。最外層は、基材層２５よりも比透磁率が低い材料で形成され、例えば、非磁性フェライトセラミックスや、アルミナおよびガラスを主成分とする絶縁性ガラスセラミックスが用いられる。

実装基板２１の内部には、コイル状の内部導体２４が設けられている。内部導体２４は、そのコイル軸が積層方向Ｚと平行となるように形成されている。内部導体２４は、例えば、銅を主成分とする金属材料により形成される。内部導体２４の一端は、実装基板２１内のビア導体を経由してＩＣ素子２６等に接続されている。

プリント配線板１０は、複数の基材層１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄを順に積層することで形成される。複数の基材層１５ａ〜１５ｄのそれぞれは、穴部１４を構成する開口を有している。基材層１５ｄの開口は他の基材層１５ａ〜１５ｃの開口よりも小さく、穴部１４において、基材層１５ｄは他の基材層１５ａ〜１５ｃに比べて内側に突出した構造となっている。基材層１５ａ〜１５ｄの材料としては、セラミック材料または樹脂材料などが用いられる。

プリント配線板１０の第１主面１０ａには、第１放熱用導体パターン１１が設けられている。また、第１放熱用導体パターン１１よりも第２主面１０ｂ側には、第２放熱用導体パターン１２ａ、１２ｂが設けられている。具体的には、第２放熱用導体パターン１２ａは、第２主面１０ｂに形成されている。第２放熱用導体パターン１２ｂは、基材層１５ｃと１５ｄとの間に形成され、穴部１４に露出している。また、プリント配線板１０の内部であって、基材層１５ａ、１５ｂおよび１５ｃの間には、第３放熱用導体パターン１３ａ、１３ｂがそれぞれ形成されている。第３放熱用導体パターン１３ａ、１３ｂのそれぞれの一端は、穴部１４の側面に露出している。

第１放熱用導体パターン１１、第２放熱用導体パターン１２ａ、１２ｂおよび第３放熱用導体パターン１３ａ、１３ｂを含む放熱用導体パターン１８の材料としては、例えば、銅を主成分とする金属材料が用いられる。放熱用導体パターン１８には、例えば、ニッケル、パラジウム、または、金によるめっきが施されていてもよい。

また、プリント配線板１０の第１主面１０ａおよび第２主面１０ｂには、表面に露出した第１放熱用導体パターン１１、第２放熱用導体パターン１２ａ、１２ｂ、および、配線パターンを覆うように、保護膜１６が形成されていてもよい。その場合、保護膜１６としては、熱伝導性を有する絶縁膜（レジスト膜）が用いられる。

プリント配線板１０には、穴部１４が設けられている。前述したように、穴部１４には、ＩＣ素子２６が収容される。ＩＣ素子２６を、プリント配線板１０の穴部１４に収容することで、複合デバイス１を低背化することができる。

穴部１４は、段付き状の貫通穴である。穴部１４は、第１主面１０ａ側に位置する部分である第１部分１４ａと、第１部分１４ａよりも第２主面１０ｂ側に位置する部分である第２部分１４ｂとにより構成されている。具体的には、穴部１４の第１部分１４ａは、基材層１５ａ〜１５ｃの開口により形成され、第２部分１４ｂは、基材層１５ｄの開口により形成されている。

基材層１５ａ〜１５ｃの開口はＩＣ素子２６よりも大きく、基材層１５ｄの開口はＩＣ素子２６よりも小さい。すなわち、図３Ｂに示すように、モジュール部品接続部５を平面視した場合（積層方向Ｚから見た場合）、穴部１４の第１部分１４ａの側面はＩＣ素子２６よりも外側に位置し、穴部１４の第２部分１４ｂの側面はＩＣ素子２６よりも内側に位置している。ＩＣ素子２６は、実際には、穴部１４の第１部分１４ａに収容されている。

本実施の形態に係る複合デバイス１では、ＩＣ素子２６の実装面２６ａは、熱伝導性を有する材料を介して第１放熱用導体パターン１１に接続されている。具体的には、ＩＣ素子２６の実装面２６ａに位置するグランド端子が、熱伝導性を有する第１導電性接合材３１を介して実装基板２１の一方主面２１ａに形成された実装導体パターン２２に接続されている。また、実装導体パターン２２は、熱伝導性を有する材料である第２導電性接合材３２を介して第１放熱用導体パターン１１に接続されている。この構造により、ＩＣ素子２６で発生した熱が、ＩＣ素子２６の実装面２６ａから第１導電性接合材３１を介して実装基板２１の実装導体パターン２２に伝わり、さらに、第２導電性接合材３２を介して第１放熱用導体パターン１１に伝わり、放熱される。

なお、熱伝導性を有する材料とは、空気よりも熱伝導率が高い材料、または、プリント配線板１０を構成する基材層１５ａ〜１５ｄよりも熱伝導率が高い材料である。

また、本実施の形態に係る複合デバイス１では、ＩＣ素子２６の天面２６ｂは、熱伝導性を有する材料を介して第２放熱用導体パターン１２ａ、１２ｂに接続されている。具体的には、ＩＣ素子２６の天面２６ｂは、金属膜２７および熱伝導性を有する導電材料３３を介して第２放熱用導体パターン１２ａ、１２ｂに接続されている。導電材料３３は、例えば、はんだであり、ＩＣ素子２６の天面２６ｂと基材層１５ｄとの間に入り込み、かつ、ＩＣ素子２６の天面２６ｂを覆うように形成されている。この構造により、ＩＣ素子２６で発生した熱が、ＩＣ素子２６の天面２６ｂから金属膜２７および導電材料３３を介して第２放熱用導体パターン１２ａ、１２ｂに伝わり、放熱される。

また、複合デバイス１では、ＩＣ素子２６から穴部１４内に放出された熱が、穴部１４の一端に露出した第３放熱用導体パターン１３ａ、１３ｂに伝わり、放熱される構造となっている。

［１−２．複合デバイスの製造方法］
次に、複合デバイス１の製造方法について説明する。

図４Ａおよび図４Ｂは、複合デバイス１の製造工程におけるモジュール部品接続部５の一形態を示す図であり、図４Ｂは、図４Ａの次の形態を示す図である。

まず、複数の基材層１５ａ〜１５ｄを積層し、図４Ａに示すプリント配線板１０を形成する。具体的には、レーザ等により開口を設けた複数の基材層１５ａ〜１５ｄを順に積層し、また積層後、必要に応じて焼成することで、穴部１４を有するプリント配線板１０を形成する。プリント配線板１０の各種導体パターンは、基材層１５ａ〜１５ｄに予め導体パターンを印刷し、また、プリント配線板１０の表面をめっき処理することで形成する。そして、プリント配線板１０の第１主面１０ａに設けられた第１放熱用導体パターン１１上に、はんだバンプ等の第２導電性接合材３２を複数形成する。

一方、ＩＣ素子２６の天面２６ｂに、印刷法または薄膜形成法等により金属膜２７を形成する。次に、ＩＣ素子２６を実装基板２１に実装する。具体的には、ＩＣ素子２６の実装面２６ａを、第１導電性接合材３１を用いて、実装基板２１の実装導体パターン２２に接続する。これにより、実装基板２１とＩＣ素子２６とにより構成されるモジュール部品２０を作製する。

次に、図４Ａに示すように、モジュール部品２０を上下逆さまとし、プリント配線板１０上に配置する。具体的には、実装基板２１の一方主面２１ａがプリント配線板１０の第１主面１０ａに対向し、かつ、ＩＣ素子２６が穴部１４に収容されように、モジュール部品２０をプリント配線板１０に配置する。これにより、第２導電性接合材３２と実装導体パターン２２とが接した状態となる。

次に、モジュール部品２０とプリント配線板１０とをリフロー処理する。これにより、図４Ｂに示すように、モジュール部品２０がプリント配線板１０に固定される。

次に、プリント配線板１０の第２主面１０ｂが鉛直上向きとなるように、プリント配線板１０およびモジュール部品２０を配置する。そして、第２主面１０ｂ側に開口している穴部１４に、はんだペーストなどの導電材料３３を塗布し、その後乾燥する。導電材料３３の塗布は、ディスペンサやスクリーン印刷装置を用いて行うことができる。導電材料３３は、はんだペーストに限られず、金属フィラーを含む放熱グリスであってもよい。

これらの製造工程により、複合デバイス１を作製することができる。

［１−３．効果等］
本実施の形態に係る複合デバイス１は、第１主面１０ａから第２主面１０ｂに向かって形成された穴部１４（貫通穴）を有するプリント配線板１０と、実装基板２１および実装基板２１の一方主面２１ａに実装されたＩＣ素子２６を有するモジュール部品２０とを備えている。プリント配線板１０は、第１主面１０ａに設けられた第１放熱用導体パターン１１と、第１放熱用導体パターン１１よりも第２主面１０ｂ側に設けられた第２放熱用導体パターン１２ａ、１２ｂとを有している。モジュール部品２０は、実装基板２１の一方主面２１ａがプリント配線板１０の第１主面１０ａに対向し、かつ、ＩＣ素子２６が穴部１４に収容されるように、プリント配線板１０に対して配置され、実装基板２１の一方主面２１ａは、熱伝導性を有する材料を介して第１放熱用導体パターン１１に接続され、ＩＣ素子２６の天面２６ｂは、熱伝導性を有する材料を介して第２放熱用導体パターン１２ａ、１２ｂに接続されている。

この構造により、ＩＣ素子２６で発生した熱が、実装基板２１の一方主面２１ａに伝わり、さらに、実装基板２１の一方主面２１ａから熱伝導性を有する材料を介して第１放熱用導体パターン１１に伝わり、放熱される。また、ＩＣ素子２６で発生した熱が、ＩＣ素子２６の天面２６ｂから熱伝導性を有する材料を介して第２放熱用導体パターン１２ａ、１２ｂに伝わり、放熱される。これにより、複合デバイス１において、ＩＣ素子２６で発生した熱を放熱することができる。

また、複合デバイス１では、ＩＣ素子２６の天面２６ｂが、熱伝導性を有する導電材料３３により覆われ、導電材料３３に接続されている第２放熱用導体パターン１２ａ、１２ｂが、グランドに接続される。

従来の複合デバイス１０１では、ＩＣ素子１２６の天面が外に露出しており、電磁波ノイズが放射される場合がある。それに対し本実施の形態の複合デバイス１では、ＩＣ素子２６がプリント配線板１０内に埋められており、ＩＣ素子２６の天面２６ｂ側が、はんだなどの導電材料３３によりシールドされている。また、ＩＣ素子２６の実装面２６ａ側は、実装基板２１によりシールドされている。これにより、複合デバイス１において、ＩＣ素子２６から電磁波ノイズが放射されることを抑制することができる。

（変形例１）
図５は、実施の形態１の変形例１に係る複合デバイス１のモジュール部品接続部５Ａの断面図である。

変形例１に係る複合デバイス１では、穴部１４は、第１部分１４ａと、第２部分１４ｂと、第１部分１４ａよりもさらに第１主面１０ａ側に位置する第３部分１４ｃとで構成されている。

穴部１４の第１部分１４ａは、基材層１５ｂおよび１５ｃの開口により形成され、第２部分１４ｂは、基材層１５ｄの開口により形成され、第３部分１４ｃは、基材層１５ａの開口により形成されている。基材層１５ａの開口は、基材層１５ｂ、１５ｃの開口よりも大きく、第３部分１４ｃの側面は、第１部分１４ａの側面よりも外側に位置している。すなわち、第３部分１４ｃの側面とＩＣ素子２６の側面２６ｃとの間隔ｉ１は、第１部分１４ａの側面とＩＣ素子２６の側面２６ｃとの間隔ｉ２よりも大きくなっている。

また、基材層１５ａと１５ｂとの間には、放熱用導体パターン１３ａが形成されておらず、基材層１５ｂと１５ｃとの間にのみ、放熱用導体パターン１３ｂが形成されている。このように上記間隔ｉ１を大きくし、また、第１主面１０ａ側に近い放熱用導体パターン１３ａを省く構造により、変形例１に係る複合デバイス１では、導電材料３３の濡れ上がりを抑制し、導電材料３３がＩＣ素子２６のホット端子と接続することを防止することができる。

また、熱伝導性を有する導電材料３３は、ＩＣ素子２６の側面２６ｃと基材層１５ｂの側面との間まで侵入し、放熱用導体パターン１３ｂに接続されている。このように、変形例１に係る複合デバイス１では、熱伝導性を有する材料を、放熱用導体パターン１２ａ、１２ｂに限られず、放熱用導体パターン１３ｂにも接続することで、放熱性を向上することができる。

（変形例２）
図６は、実施の形態１の変形例２に係る複合デバイス１のモジュール部品接続部５Ｂの断面図である。

実装基板２１の一方主面２１ａには、ＩＣ素子２６に加え、ＩＣ素子２６とは異なる複数の電子部品４３が実装されている。電子部品４３のそれぞれは、ＩＣ素子２６と同様に穴部１４に収容されている。

変形例２に係る複合デバイス１のモジュール部品２０は、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール部品である。このモジュール部品２０は、コイル状の内部導体２４を有する実装基板２１と、実装基板２１に搭載されたＩＣ素子２６および電子部品４３とを備えている。実装基板２１の内部導体２４は、チョークコイルとして用いられる。ＩＣ素子２６は、スイッチング素子であり、モジュール部品２０に入力される電圧をスイッチングして出力する。電子部品４３は、入力側および出力側の平滑コンデンサであり、電子部品用接合材３４を介して、実装基板２１上の配線パターンに接続されている。

変形例２によれば、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール部品を搭載した複合デバイス１を提供することができる。

なお、変形例２は、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール部品を搭載した複合デバイス１に限られず、例えば、ＮＦＣ（Near Field Communication）制御用のＩＣ素子とアンテナコイルとを備えるアンテナモジュール部品を搭載することも可能である。また、ワイヤレス充電制御用のＩＣ素子と受電コイルとを備えるワイヤレス充電モジュール部品を搭載することも可能である。

（変形例３）
図７は、実施の形態１の変形例３に係る複合デバイス１のモジュール部品接続部５Ｃの断面図である。

変形例３に係る複合デバイス１では、実装基板２１の実装導体パターン２２とプリント配線板１０の第１放熱用導体パターン１１とが、熱伝導性を有する材料を介して接続されるのでなく、合金化等により直接接続されている。

なお、図７には示していないが、モジュール部品接続部５Ｃにおいて、ＩＣ素子２６の天面２６ｂの金属膜２７と第２放熱用導体パターン１２ｂとを直接接続してもよい。その場合、金属膜２７と第２放熱用導体パターン１２ｂとを接触させ、接触させた隙間に放熱グリスを侵入させることで接続してもよい。

変形例３に係る複合デバイス１では、ＩＣ素子２６で発生した熱が、実装基板２１の一方主面２１ａに伝わり、さらに、実装基板２１の一方主面２１ａから直接、第１放熱用導体パターン１１に伝わり、放熱される。また、ＩＣ素子２６で発生した熱が、ＩＣ素子２６の天面２６ｂから直接または熱伝導性を有する材料を介して第２放熱用導体パターン１２ａ、１２ｂに伝わり、放熱される。これにより、変形例３に係る複合デバイス１において、ＩＣ素子２６で発生した熱を放熱することができる。

（実施の形態２）
図８は、実施の形態２に係る複合デバイス１のモジュール部品接続部５Ｄの断面図である。

実施の形態２に係る複合デバイス１のモジュール部品接続部５Ｄは、穴部１９が、窪み状の穴となっている。そして、穴部１９の底面に熱伝導性を有する導電材料３３が塗布され、導電材料３３と第２放熱用導体パターン１２ｂとが接続されている。

本実施の形態に係る複合デバイス１は、第１主面１０ａから第２主面１０ｂ側に向かって形成された穴部１９（窪み穴）を有するプリント配線板１０と、実装基板２１および実装基板２１の一方主面２１ａに実装されたＩＣ素子２６を有するモジュール部品２０とを備えている。プリント配線板１０は、第１主面１０ａに設けられた第１放熱用導体パターン１１と、第１放熱用導体パターン１１よりも第２主面１０ｂ側に設けられた第２放熱用導体パターン１２ｂとを有している。モジュール部品２０は、実装基板２１の一方主面２１ａがプリント配線板１０の第１主面１０ａに対向し、かつ、ＩＣ素子２６が穴部１９に収容されるように、プリント配線板１０に対して配置され、実装基板２１の一方主面２１ａは、熱伝導性を有する材料を介して第１放熱用導体パターン１１に接続され、ＩＣ素子２６の天面２６ｂは、熱伝導性を有する材料を介して第２放熱用導体パターン１２ｂに接続されている。

この構造により、ＩＣ素子２６で発生した熱が、実装基板２１の一方主面２１ａに伝わり、さらに、実装基板２１の一方主面２１ａから熱伝導性を有する材料を介して第１放熱用導体パターン１１に伝わり、放熱される。また、ＩＣ素子２６で発生した熱が、ＩＣ素子２６の天面２６ｂから熱伝導性を有する材料を介して第２放熱用導体パターン１２ｂに伝わり、放熱される。これにより、複合デバイス１において、ＩＣ素子２６で発生した熱を放熱することができる。

（その他の実施の形態）
以上、本発明の実施の形態１、２および変形例１、２、３に係る複合デバイスについて説明したが、本発明は、個々の実施の形態１、２および変形例１〜３には限定されない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を実施の形態１、２、変形例１〜３に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の一つ又は複数の態様の範囲内に含まれてもよい。

本発明の複合デバイスは、携帯情報端末やウェアラブル端末などの電子機器の構成部品として広く利用できる。

１複合デバイス
５、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄモジュール部品接続部
１０プリント配線板
１０ａ第１主面
１０ｂ第２主面
１１第１放熱用導体パターン
１２ａ、１２ｂ第２放熱用導体パターン
１３ａ、１３ｂ第３放熱用導体パターン
１４、１９穴部
１４ａ第１部分
１４ｂ第２部分
１４ｃ第３部分
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ基材層
１６保護膜
１８放熱用導体パターン
２０モジュール部品
２１実装基板
２１ａ一方主面
２１ｂ他方主面
２２実装導体パターン
２４内部導体
２５基材層
２６半導体集積回路素子（ＩＣ素子）
２６ａ実装面
２６ｂ天面
２６ｃ側面
２７金属膜
３１第１導電性接合材（熱伝導性を有する材料）
３２第２導電性接合材（熱伝導性を有する材料）
３３導電材料（熱伝導性を有する材料）
３４電子部品用接合材
４１、４２、４３電子部品
ｉ１、ｉ２間隔
Ｚ積層方向

Claims

第１主面および第２主面を有し、前記第１主面から前記第２主面側に向かって形成された穴部を有するプリント配線板と、
実装基板、および、前記実装基板の一方主面に実装された半導体集積回路素子を有するモジュール部品と
を備え、
前記プリント配線板は、前記第１主面側に設けられた第１放熱用導体パターンと、前記第１放熱用導体パターンよりも前記第２主面側に設けられた第２放熱用導体パターンとを有し、
前記モジュール部品は、前記実装基板の前記一方主面が前記プリント配線板の前記第１主面に対向し、かつ、前記半導体集積回路素子が前記穴部に収容されるように、前記プリント配線板に対して配置され、
前記実装基板の前記一方主面は、前記第１放熱用導体パターンに直接または熱伝導性を有する材料を介して接続され、前記半導体集積回路素子の実装面と反対の天面は、前記第２放熱用導体パターンに直接または熱伝導性を有する材料を介して接続されている
複合デバイス。
前記半導体集積回路素子の前記実装面は、熱伝導性を有する第１導電性接合材を介して前記実装基板の前記一方主面に形成された実装導体パターンに接続され、前記実装導体パターンは、熱伝導性を有する第２導電性接合材を介して前記第１放熱用導体パターンに接続されている
請求項１に記載の複合デバイス。
前記半導体集積回路素子の前記天面は、熱伝導性を有する材料を介して前記第２放熱用導体パターンに接続されている
請求項１または２に記載の複合デバイス。
前記半導体集積回路素子の前記天面には金属膜が設けられ、前記天面は、前記金属膜および熱伝導性を有する材料を介して前記第２放熱用導体パターンに接続されている
請求項３に記載の複合デバイス。
前記半導体集積回路素子の前記天面は、熱伝導性を有する導電材料により覆われ、
前記第２放熱用導体パターンは、グランドに接続される
請求項３または４に記載の複合デバイス。
前記穴部は、貫通穴であり、
前記第１放熱用導体パターンは、前記プリント配線板の前記第１主面に設けられ、
前記第２放熱用導体パターンは、前記プリント配線板の前記第２主面に設けられている
請求項１〜５のいずれか１項に記載の複合デバイス。
前記穴部は、前記第１主面側に位置する第１部分と、前記第１部分よりも第２主面側に位置する第２部分とにより構成され、
前記モジュール部品およびプリント配線板を平面視した場合、前記第１部分の側面は前記半導体集積回路素子より外側に位置し、前記第２部分の側面は前記半導体集積回路素子より内側に位置し、
前記半導体集積回路素子は、前記第１部分に収容されている
請求項６に記載の複合デバイス。
前記穴部は、前記第１部分と、前記第２部分と、前記第１部分よりもさらに第１主面側に位置する第３部分とにより構成され、
前記第３部分の側面と前記半導体集積回路素子の側面との間隔は、前記第１部分の側面と前記半導体集積回路素子の側面との間隔よりも大きい
請求項７に記載の複合デバイス。
前記穴部は、窪み穴であり、
前記第１放熱用導体パターンは、前記プリント配線板の前記第１主面に設けられ、
前記第２放熱用導体パターンは、前記プリント配線板の内部に設けられている
請求項１〜５のいずれか１項に記載の複合デバイス。
前記実装基板の前記一方主面には、前記半導体集積回路素子とは異なる電子部品が実装され、
前記電子部品は、前記穴部に収容されている
請求項１〜９のいずれか１項に記載の複合デバイス。
前記プリント配線板の内部には、一端が前記穴部に露出した第３放熱用導体パターンが設けられている
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の複合デバイス。
前記モジュール部品は、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール部品である
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の複合デバイス。