JP6917287B2 - 電子制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子制御装置に関する。

自動車等の車両には、例えば、エンジン制御用、モータ制御用、自動変速機制御用等の電子制御装置が搭載される。電子制御装置は、高温を発する半導体素子等の発熱部品を備えている。このような発熱部品は、通常、回路基板と、放熱フィン等の放熱部を有する放熱ケースとの間に介装される。近年、このような車載用電子制御装置に用いられる半導体素子等は、小型化により筐体容積が減少する一方、高性能化により発熱量は増加している。このため、放熱ケース内に制御用半導体素子が収容された電子制御装置の放熱性能をより向上して、半導体素子等の保障温度を超えないようにすることが求められている。

半導体装置単体に関する構造であるが、高温を発する半導体素子上に放熱用シートを配置し、半導体素子と放熱用シートとの間に放熱部を介在させ、放熱部の周囲を樹脂で封止する構造が知られている。放熱部は、ブロック状の材料に多数の細孔を形成した放熱部材と、放熱部材の下面と半導体素子との間、および放熱部材の上面と放熱用シートとの間に介在されたはんだ層とを備えている（例えば、特許文献１の図１６参照）。

特開２０１２−１５１１７２号公報

電子制御装置では、半導体素子等の発熱部品は、回路基板と放熱用ケースとの間に介装され、発熱部品には、回路基板等の熱による変形や振動により負荷が作用する。上記特許文献１に記載された発明は、半導体装置単体の構造に関するものであるため、熱による変形や振動により発熱部品に作用する負荷を軽減することができず、発熱部品を損傷したり特性を劣化したりして、信頼性を確保することができない。

本発明の第１の態様によると、電子制御装置は、基板と、前記基板上に実装された発熱部品と、前記発熱部品の前記基板側と反対側に位置する一面に熱結合された放熱部と、前記放熱部に熱結合された冷却機構とを備え、前記放熱部は、多孔質熱伝導体と、少なくとも前記多孔質熱伝導体と前記発熱部品の前記一面との間に形成された、熱伝導フィラーを含有する半硬化樹脂と、前記多孔質熱伝導体と前記冷却機構との間に形成されたはんだ層と、を備える。
本発明の第２の態様によると、電子制御装置は、基板と、前記基板上に実装された発熱部品と、前記発熱部品の前記基板側と反対側に位置する一面に熱結合された放熱部と、前記放熱部に熱結合された冷却機構とを備え、前記発熱部品は、前記一面側の周縁部に、中央部よりも厚さが薄い低背部を有し、前記冷却機構の前記発熱部品側の面には、前記基板側に延在された突出部が設けられており、前記放熱部は、多孔質熱伝導体と、前記多孔質熱伝導体と前記発熱部品の前記一面との間、および、前記突出部の頂面と前記発熱部品の前記低背部との間にそれぞれ形成された、熱伝導フィラーを含有する半硬化樹脂とを備え、前記突出部は、前記冷却機構の前記発熱部品側の面において、前記多孔質熱伝導体の外周を囲むように設けられている。
本発明の第３の態様によると、電子制御装置は、基板と、前記基板上に実装された発熱部品と、前記発熱部品の前記基板側と反対側に位置する一面に熱結合された放熱部と、前記放熱部に熱結合された冷却機構とを備え、前記冷却機構の前記発熱部品側の面には、前記発熱部品の外周を覆って形成され、前記基板側に延在された突出部が設けられており、前記放熱部は、多孔質熱伝導体と、前記多孔質熱伝導体と前記発熱部品の前記一面との間、および、前記突出部の頂面と前記発熱部品の周縁部との間にそれぞれ形成された、熱伝導フィラーを含有する半硬化樹脂とを備え、前記突出部は、前記冷却機構の前記発熱部品側の面において、前記多孔質熱伝導体の外周を囲むように設けられている。

本発明によれば、熱による変形や振動により発熱部品に作用する負荷が緩和され、発熱部品の信頼性を向上することができる。

本発明の電子制御装置の第１の実施形態の外観斜視図。 図１に図示された電子制御装置のＩＩ−ＩＩ線断面図。 図２に図示された電子制御装置の領域ＩＩＩの拡大図。 発熱部品の一実施の形態を示す断面図。 図５（ａ）は、多孔質熱伝導体の外観斜視図、図５（ｂ）は、多孔質熱伝導体の気孔を立体的に示す、図５（ａ）の領域Ｖｂを拡大した外観模式図、図５（ｃ）は、図５（ｂ）に図示された領域を厚さ方向に縦断した模式的断面図。 本発明の実施形態による放熱効果を示すための図。 本発明における放熱構造の第２の実施形態を示す断面図。 本発明における放熱構造の第３の実施形態を示す断面図。 本発明における発熱部品の変形例を示す断面図。 図１０（ａ）は、本発明における放熱構造の第４の実施形態を示す断面図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に図示された放熱部品の拡大図。

−第１の実施形態−
以下、図１〜図６を参照して、本発明の第１の実施形態を説明する。
図１は、本発明の電子制御装置の外観斜視図であり、図２は、図１に図示された電子制御装置のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
電子制御装置１００は、ケース本体１とカバー２とからなる筐体を有する。ケース本体１とカバー２は、不図示のねじ等の締結部材により固定されている。筐体の前面には、１つまたは複数のコネクタ１１と、複数のイーサネット（登録商標）ターミナル１２が配置されている。筐体の内部には、回路基板３と、マイコン等の半導体素子を含む発熱部品４と、放熱部５が収容されている。

ケース本体１は、アルミニウム（例えば、ＡＤＣ１２）等の熱伝導性に優れた金属材料により形成されている。図２に図示されるように、ケース本体１は、周囲に側壁を有し、下面側（回路基板３側）が開放されたボックス状に形成されている。ケース本体１内の４つのコーナー部には、回路基板３側に突出するボス部７が設けられている。回路基板３は、ねじ８によりボス部７の端面に固定されている。ケース本体１の上面には、上方に向けて突出する複数の放熱フィン６が設けられている。図１に図示されるように、ケース本体１の上面の前面側は平坦部とされており、各放熱フィン６は、平坦部の後端からケース本体１の後部側に延在する板状に形成されている。放熱フィン６およびボス部７は、ダイキャスト等の鋳造によりケース本体１に一体に形成される。但し、放熱フィン６またはボス部７をケース本体１とは別部材として作製して、ケース本体に取り付けるようにしてもよい。

ケース本体１の前面側の側壁には、コネクタ１１およびイーサネットターミナル１２を挿通するための孔または切欠き（図示せず）が形成されており、該孔または切欠きを通してコネクタ１１およびイーサネットターミナル１２が回路基板３に形成された配線パターン（図示せず）に接続されている。コネクタ１１およびイーサネットターミナル１２を介して、外部と電子制御装置１００間との電力や制御信号の送受信が行われる。

回路基板３上には、発熱部品４が実装されており、ケース本体１の上部内面には、回路基板３側に向けて突出する環状の突出部１３が形成されている。突出部１３は、頂面１３ａよりも幅広い裾部を有する断面ほぼ台形形状を有する。ケース本体１の突出部１３の内側領域は、突出部１３よりも外周側領域より板厚が厚い厚肉部１３ｂとして形成されている。厚肉部１３ｂを含む突出部１３は、鋳造によりケース本体１の一部として形成される。発熱部品４とケース本体１の厚肉部１３ｂを含む突出部１３との間には放熱部５が介装されている。放熱部５の構造については後述する。

カバー２は、ケース本体１と同様に、アルミニム等の熱伝導性に優れた金属材料により形成されている。カバー２は、鉄などの板金、あるいは樹脂材料等の非金属材料により形成し、低コスト化を図ることもできる。コネクタ１１またはイーサネットターミナル１２を挿通するための孔または切欠きをカバー２に形成するようにしてもよい。あるいは、ケース本体１およびカバー２のそれぞれに、両部材を組付けた状態で１つの孔となる切欠きを形成するようにしてもよい。

回路基板３には、上述したように、発熱部品４が実装されている。図示はしないが、回路基板３には、コンデンサ等の受動素子も実装され、これらの電子部品とコネクタ１１およびイーサネットターミナル１２とを接続する配線パターンも形成されている。回路基板３は、例えば、エポキシ樹脂等の有機材料により形成されている。回路基板３は、ＦＲ４材料とすることが好ましい。回路基板３は、単層基板または多層基板とすることができる。

図３は、図２に図示された電子制御装置の領域ＩＩＩの拡大図であり、本発明の放熱構造の詳細を示す。
複数の放熱フィン６を有し、熱伝導性に優れた金属材料により形成されたケース本体１は、冷却機構を構成する。上述したように、放熱部５は、発熱部品４とケース本体１の厚肉部１３ｂを含む突出部１３との間に介装されている。放熱部５は、熱伝導部材１４と、低弾性放熱材１０とにより構成されている。低弾性放熱材１０は、低弾性放熱材１０ａ、１０ｂ、１０ｃを有する。低弾性放熱材１０ａは、発熱部品４の回路基板３側と反対側の一面４９（図４におけるリッド４４）と熱伝導部材１４との間に形成されている。低弾性放熱材１０ｂは、熱伝導部材１４とケース本体１の厚肉部１３ｂとの間に形成されている。低弾性放熱材１０ｃは、発熱部品４の低背部４４ａと突出部１３の頂面１３ａとの間、突出部１３の内周側面と熱伝導部材１４の外周側面および発熱部品４の低背部４４ａより上方の部分の外周側面との間に形成されている。低弾性放熱材１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、接着性を有する一般的な熱硬化樹脂に比べて、架橋密度が低いため低弾性を有している半硬化樹脂である。低弾性放熱材１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、弾性率が、１０ＭＰａ程度以下、好ましくは１ＭＰａ程度とされている。低弾性放熱材１０ａ、１０ｂ、１０ｃには、金属、カーボン、セラミック等により形成された熱伝導性が良好なフィラーが含有されている。低弾性放熱材１０ａ、１０ｂ、１０ｃとしては、例えば、セラミックフィラーが含有されたシリコン系樹脂が好ましい。半導体素子を封止する封止樹脂として、熱硬化性樹脂を用いる半導体装置が知られているが、このような半導体素子の封止樹脂は、ギガＰａレベルの弾性率を有している。低弾性放熱材１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、このような高弾性率の封止樹脂とは異なり、回路基板３の熱による変形や振動に対し、追随して変形可能な柔軟性を有する。なお、低弾性放熱材１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、それぞれ、樹脂やフィラーが異なる材料により形成するようにしてもよい。

図４は、発熱部品４の一実施の形態を示す断面図である。
発熱部品４は、ＢＧＡ(Ball Grid Array)型の半導体装置である。
発熱部品４は、主面４１ａ側に集積回路が形成されたベアーの半導体チップ４１を有する。半導体チップ４１は、はんだ等の接合材４５により基板４２にフリップチップ実装されている。半導体チップ４１の主面４１ａの上方には、封止樹脂４３が形成されている。封止樹脂４３を覆って金属製のリッド４４が形成されている。リッド４４の周縁部は、低背部４４ａとされている。基板４２の半導体チップ４１の反対側の面には、複数のはんだボール４６が形成されている。半導体チップ４１の内部に形成された集積回路は、接合材４５および基板４２に設けられた不図示の配線パターンおよびビア（またはスルーホール）を介してはんだボール４６に接続されている。

図５（ａ）は、多孔質熱伝導体の外観斜視図であり、図５（ｂ）は、多孔質熱伝導体の気孔を立体的に示す、図５（ａ）の領域Ｖｂを拡大した外観模式図であり、図５（ｃ）は、図５（ｂ）に図示された領域を厚さ方向に縦断した模式的断面図である。
熱伝導部材１４は、多孔質熱伝導体１５と、該多孔質熱伝導体１５の気孔１５ａ内に充填された低弾性放熱材（図示せず）とにより構成される。
多孔質熱伝導体１５は、例えば、図５（ａ）に図示されるように、アルミニウムやニッケル等の金属、またはグラフェン等の熱伝導率の高い非金属材料等により形成されたシート状部材である。多孔質熱伝導体１５は、図５（ｂ）、図５(ｃ)に図示されるように、連続するように形成された複数の気孔１５ａを有する。図示はしないが、多孔質熱伝導体１５の各気孔１５ａの内部には、低弾性放熱材が充填されている。低弾性放熱材は、低弾性放熱材１０ａ、１０ｂ、１０ｃと同様な材料により形成されている。但し、多孔質熱伝導体１５の各気孔１５ａの内部に充填される低弾性放熱材は、低弾性放熱材１０ａ、１０ｂ、１０ｃとは、樹脂やフィラーが異なる材料により形成してもよい。アルミニウム等により形成された多孔質熱伝導体１５は、一般的に、熱伝導性が良好なフィラーを含有する樹脂よりも高い熱伝導率を有する。多孔質熱伝導体１５の気孔１５ａの内部に、熱伝導性が良好なフィラーが分散された低弾性放熱材を充填することにより、多孔質熱伝導体１５単体よりも、さらに、高い熱伝導率を有する熱伝導部材１４とすることができる。なお、気孔１５ａが連続状に形成された多孔質熱伝導体１５を用いることにより、各気孔１５ａ内に低弾性放熱材を充填する際、図５（ｃ）に矢印で図示されるように、低弾性放熱材を多孔質熱伝導体１５の内部に形成された気孔１５ａ内に充填することができる。

図３に図示される放熱構造を形成する方法の一例を説明する。
ケース本体１の天地を逆にして、すなわち、ケース本体１の内面を上方に向けて、ケース本体１の厚肉部１３ｂ上に低弾性放熱材１０ｂを膜付けする。次に、低弾性放熱材１０ｂ上に多孔質熱伝導体１５を配置して、該多孔質熱伝導体１５を低弾性放熱材１０ｂに接着する。次に、多孔質熱伝導体１５の上面側に低弾性放熱材１０ａを膜付けする。低弾性放熱材１０ａの膜付けは、多孔質熱伝導体１５の気孔１５ａ内に低弾性放熱材１０ａが充填されるように多孔質熱伝導体１５の上面側から押し付けて行う。そして、多孔質熱伝導体１５の周囲に低弾性放熱材１０ｃを膜付けする。低弾性放熱材１０ｃの膜付けは、多孔質熱伝導体１５上への低弾性放熱材１０ａの膜付けの際、該低弾性放熱材１０ａを多孔質熱伝導体１５の周囲に拡げ、この拡げた部分を低弾性放熱材１０ｃとすることができる。低弾性放熱材１０ｃは、突出部１３の頂面１３ａに対応する領域まで延在するように形成する。そして、回路基板３に実装された発熱部品４を低弾性放熱材１０ａ、１０ｃに接着する。
なお、ケース本体１の厚肉部１３ｂ上に低弾性放熱材１０ｂを膜付けした後、予め、気孔１５ａ内に低弾性放熱材が充填された多孔質熱伝導体１５を低弾性放熱材１０ｂに接着するようにしてもよく、上記法方法は、適宜、変更することができる。

図３に示すように、ケース本体１の突出部１３は、発熱部品４の周縁部に沿って環状に形成され、熱伝導部材１４を囲んでいる。ケース本体１の突出部１３は、熱伝導部材１４の厚さのほぼ全体を覆うように発熱部品４側に延在されている。熱伝導部材１４を構成する多孔質熱伝導体１５は、回路基板３の熱変形や振動により部分欠落し易い材料であるが、突出部１３が多孔質熱伝導体１５の厚さのほぼ全体を覆う構造を有しているため、多孔質熱伝導体１５の欠落した部分が回路基板３上に散在してしまうのを規制することができる。突出部１３は多孔質熱伝導体１５の厚さのほぼ全体を覆う構成とすることが好ましい。

低弾性放熱材１０ｂは、熱伝導部材１４と冷却機構を構成するケース本体１の厚肉部１３ｂとの間に形成され、熱伝導部材１４と厚肉部１３ｂとに熱結合されている。低弾性放熱材１０ａは、発熱部品４の一面４９と熱伝導部材１４との間に形成され、発熱部品４と熱伝導部材１４とに熱結合されている。また、低弾性放熱材１０ｃは、発熱部品４の低背部４４ａと突出部１３の頂面１３ａとの間および発熱部品４の一面４９と低背部４４ａとの間の外周側面と突出部１３の内周側面との間に形成され、発熱部品４の周縁部と突出部１３とに熱結合されている。

従って、発熱部品４が発する熱は、低弾性放熱材１０ａ、熱伝導部材１４および低弾性放熱材１０ｂを有する放熱部５を介して、冷却機構を構成するケース本体１に熱伝導されて冷却される。熱伝導部材１４は、熱伝導性が良好なフィラーを含有する樹脂よりも高い熱伝導率を有する多孔質熱伝導体１５を有し、また、熱伝導部材１４の気孔１５ａの内部に充填された低弾性放熱材を有する。このため、ケース本体１を介して発熱部品４を冷却する冷却能力を高いものとすることができる。また、発熱部品４が発する熱は、突出部１３の頂面１３ａと熱伝導部材１４の周縁部との間に形成された低弾性放熱材１０ｃを介してケース本体１に熱伝導される。この構成が、さらに、発熱部品４の冷却能力を高める。

電子制御装置１００には、発熱部品４と回路基板３との熱膨張係数の差等により、環境温度の変化に伴って、回路基板３に、反り等を含む変形が生じる。また、車両等に搭載される電子制御装置１００には、振動が伝わる。電子制御装置１００は、回路基板３の熱変形や振動に追随して変形する柔軟性を有する低弾性放熱材１０ａ、１０ｂ、１０ｃを有している。このため、熱による変形や振動により発熱部品４に作用する負荷は、低弾性放熱材１０ａ、１０ｂ、１０ｃにより吸収され、発熱部品４に掛かる負荷が緩和される。従って、発熱部品４の損傷や特性の劣化を防止し、信頼性を向上することができる。

［実施例１］
図１に図示される外観を呈し、図２の断面図に示される電子制御装置１００を、下記の部材を用いて作製した。なお、回路基板３は、ケース本体１の４つのコーナー部に設けられたボス部７にねじ８により固定した。
発熱部品４は、３１ｍｍ×３１ｍｍ×３．１ｍｍ（厚さ）のＢＧＡ（Ball Grid Array）型の半導体装置として形成し、はんだ付けにより回路基板３に実装した。
回路基板３は、１８７ｍｍ×１０２．５ｍｍ×１．６ｍｍ（厚さ）を有するＦＲ４材料により形成した。回路基板３の熱伝導率は、面内方向では６９Ｗ／ｍＫ、垂直方向では０．４５Ｗ／ｍＫである。
ケース本体１は、熱伝導率が９６Ｗ／ｍＫ、放射率が０．８のＡＤＣ１２を用いて形成した。
カバー２は、熱伝導率が６５Ｗ／ｍＫの板金を用いて形成した。
放熱部５は、熱伝導部材１４は、アルミニウム（熱伝導率２３７Ｗ／ｍＫ）からなる気孔率９０％の多孔質熱伝導体１５に、シリコン系樹脂に熱伝導性フィラーを含有した低弾性放熱材（熱伝導率２Ｗ／ｍＫ）を充填して形成した。この熱伝導部材１４の外周を、同じ材料で形成された低弾性放熱材１０ａ、１０ｂ、１０ｃ（それぞれ、厚さ１００μｍ以上）で覆い、寸法３１ｍｍ×３１ｍｍ×１．９ｍｍ（厚さ）で、熱伝導率が２５Ｗ／ｍＫのシート状の放熱部５を形成した。

比較例１として、シリコン系樹脂に熱伝導性フィラーを含有した混合材のみからなる熱伝導部材を用いた電子制御装置を作製した。このシリコン系樹脂からなる熱伝導部材の熱伝導率は２Ｗ／ｍＫであり、その面積および厚さは実施例１と同一である。また、この比較例の電子制御装置の外観および断面の構造は、実施例１と同一である。

図６は、本発明の実施形態による放熱効果を示すための図である。
図６には、実施例１の電子制御装置１００と、比較例１の電子制御装置の、発熱部品４のジャンクション温度が示されている。図６に示されたジャンクション温度は、電子制御装置全体の発熱量を２０Ｗ（発熱部品４の発熱量９Ｗを含む）とした際の、無風環境、環境温度８５℃での温度である。図６に示すように、実施例１の発熱部品４のジャンクション温度は、比較例１の発熱部品４のジャンクション温度より低温とすることができた。
なお、ジャンクション温度は、図４に図示される発熱部品４を構成する半導体チップ４１の外周側の一側面のほぼ中央部ＪＴの温度である。

また、環境温度を−４０〜１２０℃に変化させた時の上記回路基板３の反りを熱応力解析で検証したところ、最大基板変形量は大略６０μｍ程度であった。このことから、それぞれ、厚さ１００μｍ以上の低弾性放熱材１０ａ、１０ｂ、１０ｃを有する上記放熱部５を有する実施例１の電子制御装置１００によれば、回路基板３の熱変形により発熱部品４に作用する負荷を十分に軽減することが可能であることが確認された。

なお、上記第１の実施形態では、放熱部５は、熱伝導部材１４と、低弾性放熱材１０とにより構成され、低弾性放熱材１０は、低弾性放熱材１０ａ、１０ｂ、１０ｃにより構成されているとして例示した。しかし、低弾性放熱材１０は、発熱部品４の回路基板３側と反対側の一面４９との間に形成された低弾性放熱材１０ａのみとしてもよい。

また、熱伝導部材１４は、多孔質熱伝導体１５の各気孔１５ａの内部に低弾性放熱材が充填されている部材として例示した。しかし、熱伝導部材１４は、気孔１５ａの内部に低弾性放熱材が充填されていない、多孔質熱伝導体１５のみにより構成するようにしてもよい。

本発明の一実施の形態によれば、下記の効果を奏する。
（１）電子制御装置１００は、発熱部品４の、回路基板３側と反対側に位置する一面４９に熱結合された放熱部５と、放熱部５に熱結合された冷却機構とを備え、放熱部５は、多孔質熱伝導体１５と、少なくとも多孔質熱伝導体１５と発熱部品４の一面４９との間に形成された、熱伝導フィラーを含有する低弾性放熱材（半硬化樹脂）１０ａとを備える。このため、放熱部５により発熱部品４の冷却能力を向上すると共に、回路基板３の熱による変形や振動により、発熱部品４に作用する負荷を緩和することができる。これにより、発熱部品４の損傷や特性の劣化を防止し、信頼性を向上することができる。

（２）放熱部５は、多孔質熱伝導体１５と冷却機構との間に形成された、熱伝導フィラーを含有する低弾性放熱材（半硬化樹脂）１０ｂを備える。このため、さらに、熱による変形や振動により発熱部品４に作用する負荷を緩和することができる。

（３）多孔質熱伝導体１５の気孔１５ａの内部には、熱伝導フィラーを含有する低弾性放熱材（半硬化樹脂）が充填されている。このため、多孔質熱伝導体１５の熱伝導率をさらに向上し、発熱部品４の冷却能力を向上することができる。

（４）多孔質熱伝導体１５は、発熱部品４の一面４９の領域全体を覆っている。このため、発熱部品４と多孔質熱伝導体１５との熱結合面積が増大し、冷却能力を向上することができる。

（５）冷却機構の発熱部品４側の面には、多孔質熱伝導体１５の外周を囲み、回路基板３側に延在された突出部１３が設けられている。これにより、多孔質熱伝導体１５の欠落した部分が回路基板３上に散在してしまうのを規制することができる。

（６）発熱部品４は、一面４９側の周縁部に、中央部よりも厚さが薄い低背部４４ａを有し、前記突出部１３の頂面１３ａと発熱部品４の低背部４４ａとの間に、熱伝導フィラーを含有する低弾性放熱材（半硬化樹脂）１０ｃが形成されている。このため、発熱部品４が発した熱は、突出部１３の頂面１３ａと熱伝導部材１４の端部との間に形成された低弾性放熱材１０ｃを介してケース本体１に熱伝導され、さらに、発熱部品４の冷却能力が向上する。

−第２の実施形態−
図７は、本発明における放熱構造の第２の実施形態を示す断面図である。
第２の実施形態の電子制御装置１００は、第１の実施形態における、熱伝導部材１４とケース本体１の厚肉部１３ｂとの間に形成された低弾性放熱材１０ｂを、はんだ層２１に置き換えた構造を有する。
発熱部品４とケース本体１の厚肉部１３ｂとは、はんだ層２１により接合され、固定されている。
この構造では、低弾性放熱材１０は、低弾性放熱材１０ａ、１０ｃを有し、第１の実施形態における低弾性放熱材１０ｂを有していない。また、放熱部５は、熱伝導部材１４と、低弾性放熱材１０と、はんだ層２１により構成されている。
第２の実施形態における他の構造は、第１の実施形態と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。
なお、第２の実施形態においても、熱伝導部材１４は、気孔１５ａ内に低弾性放熱材が充填され多孔質熱伝導体１５により構成しても、気孔１５ａ内に低弾性放熱材が充填されていない多孔質熱伝導体１５により構成してもよい。

第２の実施形態においても電子制御装置１００は、多孔質熱伝導体１５と、多孔質熱伝導体１５と発熱部品４の一面４９との間に形成された、熱伝導フィラーを含有する低弾性放熱材（半硬化樹脂）１０ａとを備える。このため、第１の実施形態の効果（１）と同様な効果を奏する。

−第３の実施形態−
図８は、本発明における放熱構造の第３の実施形態を示す断面図である。
第３の実施形態の電子制御装置１００は、第１の実施形態における、発熱部品４の周縁部と突出部１３との間に形成された低弾性放熱材１０ｃを有していない構造を有する。
つまり、第３の実施形態では、放熱部５は、熱伝導部材１４と、低弾性放熱材１０ａ、１０ｂを有する低弾性放熱材１０とにより構成されている。
第３の実施形態における他の構造は、第１の実施形態と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。
なお、第３の実施形態においても、熱伝導部材１４は、気孔１５ａ内に低弾性放熱材が充填され多孔質熱伝導体１５により構成しても、気孔１５ａ内に低弾性放熱材が充填されていない多孔質熱伝導体１５により構成してもよい。

第３の実施形態においても、電子制御装置１００は、多孔質熱伝導体１５と、多孔質熱伝導体１５と発熱部品４の一面４９との間に形成された、熱伝導フィラーを含有する低弾性放熱材（半硬化樹脂）１０ａとを備える。このため、第１の実施形態の効果（１）と同様な効果を奏する。

（発熱部品の変形例）
図９は、図４に図示された発熱部品４の変形例を示す断面図である。
図９に示す発熱部品４Ａも、ＢＧＡ型の半導体装置であるが、発熱部品４Ａは、半導体チップ４１を基板４２にフェースアップ実装した構造を有する。
つまり、半導体チップ４１は、集積回路が形成された主面４１ａを基板４２の反対側に向けて基板上にダイボンドされ、ボンディングワイヤ４７により基板４２に接続されている。半導体チップ４１とリッド４４との間には封止樹脂４３ａが形成されている。発熱部品４Ａの他の構造は発熱部品４と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。このような、発熱部品４Ａも、第１〜第３の実施形態に示された発熱部品４に置き換えることが可能である。

−第４の実施形態−
図１０（ａ）は、本発明における放熱構造の第４の実施形態を示す断面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に図示された放熱部品の拡大図ある。
第４の実施形態における発熱部品４Ｂは、図１０（ｂ）に図示されるように、金属製のリッド４４を有していない、ＢＧＡ型の半導体装置である。発熱部品４Ｂの半導体チップ４１は、はんだ等の接合材４５により基板４２にフリップチップ実装されている。基板４２上に実装された半導体チップ４１は、封止樹脂４３ｂにより全体が封止されている。

図１０（ａ）に図示されるように、発熱部品４Ｂは、封止樹脂４３ｂが突出部１３内に、厚肉部１３ｂに対向して配置される。この状態で、発熱部品４Ｂの基板４２の周縁部は、突出部１３の頂面１３ａに対応する位置に配置されている。発熱部品４Ｂとケース本体１の厚肉部１３ｂとの間には、熱伝導部材１４が配置されている。熱伝導部材１４は、気孔１５ａ内に低弾性放熱材が充填された多孔質熱伝導体１５または気孔１５ａ内に低弾性放熱材が充填されていない多孔質熱伝導体１５により構成されている。熱伝導部材１４とケース本体１の厚肉部１３ｂとの間、発熱部品４Ｂの一面４９と熱伝導部材１４との間、発熱部品４Ｂの基板４２の周縁部と突出部１３の頂面１３ａとの間および発熱部品４の封止樹脂４３ｂの周側面と突出部１３の内周側面との間には、低弾性放熱材１０が形成されている。

第４の実施形態における他の構造は、第１の実施形態と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。
第４の実施形態においても、電子制御装置１００は、多孔質熱伝導体１５と、多孔質熱伝導体１５と発熱部品４の一面４９との間に形成された、熱伝導フィラーを含有する低弾性放熱材（半硬化樹脂）１０とを備える。このため、第１の実施形態の効果（１）と同様な効果を奏する。

なお、上記実施形態では、冷却機構を、ケース本体１に放熱フィン６を設けた構造として例示した。しかし、放熱フィン６を設けずに、単に、冷却液により冷却する冷却機構とすることもできる。

上記各実施形態では、発熱部品４、４Ａ、４Ｂを、ＢＧＡ型の半導体装置として例示した。しかし、本発明は、ＢＧＡ型以外の半導体装置の放熱構造としても適用することができる。

上記実施形態では、冷却機構の発熱部品４側の面に、多孔質熱伝導体１５の外周を囲む突出部１３が設けられている構造として例示した。しかし、突出部１３は必ずしも必要では無い。また、上記実施形態では、突出部１３の内側領域を、突出部１３の周囲より厚い厚肉部１３ｂとする構造として例示した。しかし、突出部１３の内側領域に厚肉部１３ｂを形成しなくてもよい。

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１ ケース本体（冷却機構）
３ 回路基板（基板）
４、４Ａ、４Ｂ 発熱部品
５ 放熱部
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 低弾性放熱材（半硬化樹脂）
１３ 突出部
１３ａ 頂面
１３ｂ 厚肉部
１４ 熱伝導部材
１５ 多孔質熱伝導体
１５ａ 気孔
２１ はんだ層
４１ 半導体チップ
４４ａ 低背部
４９ 一面
１００ 電子制御装置

Claims (9)

1. 基板と、
   前記基板上に実装された発熱部品と、
   前記発熱部品の前記基板側と反対側に位置する一面に熱結合された放熱部と、
   前記放熱部に熱結合された冷却機構とを備え、
   前記放熱部は、
   多孔質熱伝導体と、
   少なくとも前記多孔質熱伝導体と前記発熱部品の前記一面との間に形成された、熱伝導フィラーを含有する半硬化樹脂と、
   前記多孔質熱伝導体と前記冷却機構との間に形成されたはんだ層と、を備える電子制御装置。
2. 請求項１に記載の電子制御装置において、
   前記多孔質熱伝導体の気孔の内部には、熱伝導フィラーを含有する半硬化樹脂が充填されている電子制御装置。
3. 請求項１に記載の電子制御装置において、
   前記多孔質熱伝導体は、前記発熱部品の前記一面の領域全体を覆っている電子制御装置。
4. 請求項１に記載の電子制御装置において、
   前記冷却機構の前記発熱部品側の面には、前記多孔質熱伝導体の外周を囲み、前記基板側に延在された突出部が設けられている電子制御装置。
5. 基板と、
   前記基板上に実装された発熱部品と、
   前記発熱部品の前記基板側と反対側に位置する一面に熱結合された放熱部と、
   前記放熱部に熱結合された冷却機構とを備え、
   前記発熱部品は、前記一面側の周縁部に、中央部よりも厚さが薄い低背部を有し、
   前記冷却機構の前記発熱部品側の面には、前記基板側に延在された突出部が設けられており、
   前記放熱部は、
   多孔質熱伝導体と、
   前記多孔質熱伝導体と前記発熱部品の前記一面との間、および、前記突出部の頂面と前記発熱部品の前記低背部との間にそれぞれ形成された、熱伝導フィラーを含有する半硬化樹脂とを備え、
   前記突出部は、前記冷却機構の前記発熱部品側の面において、前記多孔質熱伝導体の外周を囲むように設けられている電子制御装置。
6. 請求項５に記載の電子制御装置において、
   前記突出部の前記頂面は、前記発熱部品の前記中央部の前記一面よりも前記低背部側に配置されている電子制御装置。
7. 基板と、
   前記基板上に実装された発熱部品と、
   前記発熱部品の前記基板側と反対側に位置する一面に熱結合された放熱部と、
   前記放熱部に熱結合された冷却機構とを備え、
   前記冷却機構の前記発熱部品側の面には、前記発熱部品の外周を覆って形成され、前記基板側に延在された突出部が設けられており、
   前記放熱部は、
   多孔質熱伝導体と、
   前記多孔質熱伝導体と前記発熱部品の前記一面との間、および、前記突出部の頂面と前記発熱部品の周縁部との間にそれぞれ形成された、熱伝導フィラーを含有する半硬化樹脂とを備え、
   前記突出部は、前記冷却機構の前記発熱部品側の面において、前記多孔質熱伝導体の外周を囲むように設けられている電子制御装置。
8. 請求項７に記載の電子制御装置において、
   前記突出部の前記頂面は、前記発熱部品の前記一面よりも前記基板側に配置されている電子制御装置。
9. 請求項５から８までのいずれか一項に記載の電子制御装置において、
   前記突出部の内側領域は、前記突出部よりも外周側領域より厚く形成されている電子制御装置。

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