JP7639307B2 - Heat dissipation device - Google Patents
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Description
本開示は放熱装置に関するものである。 This disclosure relates to a heat dissipation device.
近年、半導体技術の進歩に伴い、従来よりも高出力かつ高耐圧である半導体チップが開発されている。またシステムの高度化により、半導体素子を含む電子部品の高機能化が進んでいる。その結果、半導体素子すなわち発熱部品の発熱量が増大している。たとえば高周波半導体素子について、これまでの主流の基板材料はガリウムヒ素(GaAs)であった。しかし近年、高周波半導体素子の基板材料としてガリウム窒素(GaN)が急速に普及してきている。これにより、素子の出力が数倍に増加している。その一方で、当該半導体素子を含む発熱部品の発熱量が数倍に増加してきている。 In recent years, advances in semiconductor technology have led to the development of semiconductor chips with higher output and higher voltage resistance than ever before. Furthermore, as systems become more sophisticated, electronic components, including semiconductor elements, are becoming more functional. As a result, the amount of heat generated by semiconductor elements, i.e., heat-generating components, is increasing. For example, the mainstream substrate material for high-frequency semiconductor elements has been gallium arsenide (GaAs). However, in recent years, gallium nitride (GaN) has rapidly become popular as a substrate material for high-frequency semiconductor elements. This has resulted in a several-fold increase in the output of the elements. At the same time, the amount of heat generated by heat-generating components, including the semiconductor elements, has also increased several-fold.
このような半導体素子の発熱量の増大に対応するために、冷却構造の向上が必要となっている。冷却のためには、発熱部品に含まれる半導体素子などの大きく発熱する部分から、フィンまたは熱交換器などの放熱部に熱を伝導する必要がある。電子部品において発熱量の大きい半導体素子が表面実装により実装される場合、たとえば特開2017-5093号公報(特許文献1)のようにプリント配線基板上に半導体素子などの発熱部品が取り付けられる。 In order to deal with the increased heat generated by these semiconductor elements, it is necessary to improve the cooling structure. For cooling, heat must be transferred from the parts that generate a lot of heat, such as the semiconductor elements included in the heat-generating components, to heat dissipation parts such as fins or heat exchangers. When semiconductor elements that generate a large amount of heat are mounted by surface mounting in electronic components, heat-generating components such as semiconductor elements are attached to a printed wiring board, as in JP 2017-5093 A (Patent Document 1), for example.
しかし一般的にプリント配線基板は樹脂材料からなるため熱伝導性が良好でない。このためプリント配線基板上に半導体素子などの大きく発熱する発熱部品が搭載されると、当該発熱部品が高温になる。プリント配線基板の熱伝導率を向上させるために、特開2017-5093号公報においては、サーマルビアを用いた放熱機構がプリント配線基板に形成されている。 However, printed wiring boards are generally made of resin materials and therefore do not have good thermal conductivity. For this reason, when heat-generating components that generate a lot of heat, such as semiconductor elements, are mounted on a printed wiring board, the heat-generating components become very hot. In order to improve the thermal conductivity of the printed wiring board, in JP 2017-5093 A, a heat dissipation mechanism using thermal vias is formed in the printed wiring board.
特開2017-5093号公報においては、上記のサーマルビアに熱伝導コアを充填することにより、発熱部品から放熱フィン側への高い放熱性能を得ている。しかしながら、近年の電子部品は小型化、高機能化および高集積化が進んでいる。このため電子部品の裏面側または周辺の配線が高密度になっている。これにより発熱部品の発熱密度も高くなっており、特開2017-5093号公報に開示される放熱機構のみでは冷却性能が不足することが問題となっている。 In JP 2017-5093 A, high heat dissipation performance from the heat generating component to the heat dissipation fin side is obtained by filling the above-mentioned thermal vias with a heat conductive core. However, in recent years, electronic components have become smaller, more functional, and more highly integrated. This has resulted in high density wiring on the back side or around the electronic components. This has resulted in a high heat density in the heat generating components, and the problem is that the cooling performance is insufficient with only the heat dissipation mechanism disclosed in JP 2017-5093 A.
本開示は上記の課題に鑑みなされたものである。その目的は、基板上に配置された発熱部品の発する熱を高効率に放熱できる放熱装置を提供することである。 The present disclosure has been made in consideration of the above problems. Its purpose is to provide a heat dissipation device that can dissipate heat generated by heat-generating components arranged on a substrate with high efficiency.
本開示に従った放熱装置は、熱を発生する発熱部品および発熱部品を収納するパッケージを含む実装部品と、第1の孔部が形成され、パッケージの最下面に形成されて発熱部品と電気的に接続する導電膜のパターンと導電性の接合部材により接合された表層配線が形成された第1の主表面と、第1の主表面と反対側の第2の主表面と、発熱部品で発生する熱を伝える、発熱部品と平面視にて重なる領域を含み、第1の主表面から第2の主表面まで貫通し、第1の孔部内に充填された第1の導電性部材により形成されて表層配線と接続された第1の熱伝導部を有する熱伝導部と、内部に熱伝導部と接続されるように形成された内層配線とを含む基板とを備える。第1の導電性部材は、外周面に第1のねじ溝が形成され、第1の孔部は、内周面に第2のねじ溝が形成され、かつ内周面が内壁導電膜で覆われ、第1のねじ溝と第2のねじ溝とが係合される。
The heat dissipation device according to the present disclosure includes a mounting component including a heat generating component and a package for housing the heat generating component, a first main surface on which a first hole is formed and on which a surface wiring is formed by joining a conductive film pattern formed on the bottom surface of the package and electrically connecting with the heat generating component with a conductive bonding member, a second main surface opposite to the first main surface, a heat conducting portion including an area overlapping with the heat generating component in a plan view, penetrating from the first main surface to the second main surface, and having a first heat conducting portion formed of a first conductive member filled in the first hole and connected with the surface wiring, and an inner layer wiring formed inside to be connected with the heat conducting portion. The first conductive member has a first thread groove formed on an outer peripheral surface, and the first hole has a second thread groove formed on an inner peripheral surface and the inner peripheral surface is covered with an inner wall conductive film, and the first thread groove and the second thread groove are engaged with each other.
本開示によれば、基板上に配置された発熱部品の発する熱を高効率に放熱できる放熱装置を提供できる。 This disclosure provides a heat dissipation device that can dissipate heat generated by heat-generating components arranged on a substrate with high efficiency.
以下、図面を参照しながら、本実施の形態について説明する。なお説明の便宜のため、X方向、Y方向、Z方向が導入されている。 The present embodiment will be described below with reference to the drawings. For ease of explanation, the X, Y, and Z directions are introduced.
実施の形態1.
まずは図1を用いて、本実施の形態に係る放熱装置の構成上の大まかな特徴について説明する。図1は、実施の形態1に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。図1を参照して、本実施の形態の放熱装置100aは、基板11と、実装部品21と、放熱部材31とを主に備えている。基板11は、一方の主表面である第1の主表面11aと、第1の主表面11aの反対側の他方の主表面である第2の主表面11bとを有している。図1においては第1の主表面11aは基板11のうち特に基板本体12のZ方向の最上部の表面である。図1においては第2の主表面11bは基板11のうち特に基板本体12のZ方向の最下部の表面である。実装部品21は、基板11の第1の主表面11a上に、高い熱伝導性を有する接合材料であるはんだボール32を介して載置されている。実装部品21は、駆動により熱を発する発熱部品22を含んでいる。すなわち基板11の第1の主表面11aの上方には、発熱部品22が配置されている。
First, referring to FIG. 1, the general structural features of the heat dissipation device according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the heat dissipation device according to the first embodiment. Referring to FIG. 1, the
基板11は、基板本体12を主体とし、たとえば矩形の平面形状を有する板材である。すなわち基板11の基板本体12は、XY平面に沿う方向において矩形状の第1の主表面11aおよび第2の主表面11bを有し、Z方向についてある厚みを有する板材である。基板11は、熱伝導部13と、内層配線14とを含んでいる。熱伝導部13は、発熱部品22の発する熱を、たとえば図のZ方向の上側から下側へ伝える機能を有している。このため熱伝導部13はZ方向に沿って延びている。内層配線14は、基板11内にて熱伝導部13と接続されるように形成されている。ここでは内層配線14は基板11内にて熱伝導部13と熱的および電気的に接続されるように形成されている。
The
熱伝導部13は、第1の熱伝導部13aを有している。第1の熱伝導部13aは、発熱部品22と平面視にて重なる領域を含んでいる。図1においては第1の熱伝導部13aは、その全体が発熱部品22と平面的に重なっている。第1の熱伝導部13aは、基板11の特に基板本体12を第1の主表面11aからその反対側の第2の主表面11bまでこれを貫通するように形成された孔部15(第1の孔部)の内部のほぼ全域を充填するように配置されている。すなわち第1の熱伝導部13aは、基板11の特に基板本体12を第1の主表面11aから第2の主表面11bまで貫通するように配置されている。第1の熱伝導部13aは、たとえば孔部15(第1の孔部)内に配置された、導電性材料からなる構造体である。具体的には、第1の熱伝導部13aは、銅などの熱伝導率の高い材料の金属塊により形成されている。以下においてこのような金属塊をコア材と呼ぶこととする。
The thermal
言い換えると、第1の熱伝導部13aは基板1に形成された孔部15(第1の孔部)に充填された第1の導電性部材により形成される。第1の導電性部材は、外周面に第1のねじ溝が形成されている。ここで、第1の導電性部材の外周面は、第1の導電性部材において発熱部品22と対向する面と、発熱部材22と対向する面と反対側の面との間の面のことである。また、孔部15(第1の孔部)は、内周面に第2のねじ溝が形成されている。ここで、孔部15(第1の孔部)の内周面は、孔部15(第1の孔部)の内壁となる面のことである。基板11と第1の熱伝導部13aとは、第1のねじ溝と第2のねじ溝とがかみ合うようにねじ止めすることで係合される。また、図1の第1の熱伝導部13aである第1の導電性部材は、孔部15(第1の孔部)の内部に形成された部分と、孔部15(第1の孔部)の外部に突出した部分から形成されている。これにより、第1の導電性部材は、ねじのような形状となる。
In other words, the first
詳しくは、第1の導電性部材において、発熱部材22と対向する面と反対側の面側が孔部15(第1の孔部)の外部に突出している。その第1の導電性部材の孔部15(第1の孔部)の外部に突出した部分は、内部に形成された部分よりもX方向およびY方向の寸法が大きい。つまり、第1の導電性部材の孔部15(第1の孔部)の外部に突出した部分は、孔部15(第1の孔部)よりも、径が大きい。これにより、第1の導電性部材は、ねじのような形状となる。詳しくは、第1の導電性部材は、孔部15(第1の孔部)の外部に突出した部分がねじの頭の部分となり、孔部15(第1の孔部)の内部に形成された部分がねじの軸の部分となる。第1の導電性部材の孔部15(第1の孔部)の外部に突出した部分において、基板11と対向する面は、接着剤またははんだ等により基板11に接合される。なお、ここでは、第1の導電性部材は、孔部15(第1の孔部)の外部に突出した部分を有するものであるが、必要に応じて孔部15(第1の孔部)の外部に突出した部分がない構成としてもよい。また、第1の導電性部材において、発熱部材22と対向する面側も孔部15(第1の孔部)の外部に突出している構成としてもよい。この場合、第1の導電性部材の発熱部材22と対向する面側または発熱部材22と対向する面と反対側の面側の突出した部分のどちらかは、内部に形成された部分とX方向およびY方向の寸法が同じである。つまり、第1の導電性部材の発熱部材22と対向する面側または発熱部材22と対向する面と反対側の面の突出した部分のどちらかは、孔部15(第1の孔部)の内部に形成された部分と同様にねじの軸の部分となる。以下、図1の放熱装置100aについてより詳細に説明する。
More specifically, the surface of the first conductive member opposite to the surface facing the
<基板の構成>
基板11は、たとえばプリント配線基板である。基板11の基板本体12は、一般公知の樹脂材料により形成されている。後述するように基板本体12は、Z方向について図1の基板11よりも厚みが薄い板材が複数、Z方向に積層されそれらが一体となるように形成されている。この複数積層された薄い板材のそれぞれの一方または他方の主表面上には、内層配線14のパターンが形成される。内層配線14のパターンは、たとえば銅により形成された薄膜のパターンである。
<Board Configuration>
The
孔部15は、基板11の第1の主表面11aから第2の主表面11bまで、基板本体12を貫通する。第1の主表面11aから第2の主表面11bまで基板本体12を貫通する孔部15(第1の孔部)は、図1におけるX方向の中央部に形成されており、発熱部品22と平面視にて重なる領域を含むように形成されている。図1において、このような基板本体12を貫通する孔部15(第1の孔部)は、基板本体12の中央部に1つのみ形成されている。そしてこの孔部15(第1の孔部)の内部に、第1の熱伝導部13aが挿入されている。
The
なお基板11にはZ方向に互いに間隔をあけて複数層の内層配線14が形成されている。ただし基板11の第1の主表面11a上には、表層配線17が形成されている。この表層配線17のパターンは、内層配線14のパターンと同一の材質および厚みにより形成されている。すなわち表層配線17は、たとえば銅により形成された薄膜のパターンである。
The
<実装部品の構成>
実装部品21は、発熱部品22と、パッケージ23とを含んでいる。発熱部品22は、たとえばシリコン(Si)、ガリウム窒素またはガリウムヒ素の基板に形成された半導体トランジスタまたはダイオードを有する半導体素子である。発熱部品22は、上記半導体素子の駆動により発熱する。パッケージ23は、単層または多層の樹脂基板またはセラミック基板により形成されるケース状の部材である。ただしパッケージ23は金属製のケース状の部材であってもよい。パッケージ23は発熱部品22を内部に収納する。パッケージ23はたとえば、ガルウイングパッケージ、フラットリードパッケージ、QFN(QuadFor Non-Lead)パッケージ、BGA(Ball Grid Array)パッケージからなる群から選択されるいずれかであることが好ましい。発熱部品22は、パッケージ23の内部のたとえば底面上に、はんだなどの接合層24により接合されている。
<Configuration of mounted components>
The mounting
<その他の部材>
基板11の第2の主表面11b上の表層配線に接するように、基板11には放熱部材31が接合されている。つまり基板11の、発熱部品22を含む実装部品21が実装される第1の主表面11a側と反対側である第2の主表面11b側には、放熱部材31が接合されている。放熱部材31は一般公知のたとえば銅製のヒートシンクなどである。ただしこれに限らず、放熱部材31として他の冷却器が用いられてもよい。
<Other materials>
A
基板11の第1の主表面11a上の表層配線17およびめっき膜17aに接するように、はんだボール32が複数、互いに間隔をあけて配置されている。これらのはんだボール32は、パッケージ23の最下面に形成された導電膜のパターンに接するように配置されている。パッケージ23の当該導電膜のパターンは、発熱部品22に含まれる半導体素子と電気的に接続されていることが好ましい。これによりはんだボール32は、基板11と実装部品21とを電気的に接続している。
本実施の形態でのはんだボール32は、たとえば金属コアを含むはんだ材料、または銀ペーストのような、熱伝導性が高くリフロー可能な接合材料であることが好ましい。これによりはんだボール32は、基板11と実装部品21とを低熱抵抗で接続できる。
In this embodiment, the
<放熱装置の動作>
以上の構成を有する放熱装置101は以下のように動作する。半導体素子の駆動により発熱部品22で発生した熱は、パッケージ23とはんだボール32とを介して、基板11の、発熱部品22と平面的に重なる第1の熱伝導部13aに伝熱される。第1の熱伝導部13aは、その真下の放熱部材31側へと放熱することができる。また第1の熱伝導部13aは、これが配置される孔部15(第1の孔部)の内壁面の内壁導電膜16を介して、あるいは直接、内層配線14に接続されている。
<Operation of heat dissipation device>
The
次に、図7のフローチャートを用いて、図1の放熱装置100aを構成する、特に基板11の製造工程について説明する。図7は、実施の形態1の放熱装置に含まれる基板の製造工程を示すフローチャートである。図7を参照して、まず準備工程(S10)がなされる。具体的には、樹脂製の薄い、基板本体12となるべき矩形状の板材が複数準備される。この複数の板材のそれぞれの一方または双方の主表面上に、たとえば銅の配線パターンが形成される。
Next, the manufacturing process of the
次に積層工程(S20)がなされる。プリプレグと呼ばれるシートが、当該各板材の上に重ねられた状態で、当該各板材が重ね合わせられる。そして接着工程(S30)がなされる。重ね合わせられた複数の板材が、高温高圧下にさらされる。これにより、プリプレグが当該複数の板材同士を接着する。以上の工程(S20)および(S30)が、必要な基板11のZ方向の厚みとなるまで複数回、繰り返されてもよい。
Next, the lamination process (S20) is performed. Each plate is stacked with a sheet called prepreg placed on top of it. Then, the bonding process (S30) is performed. The stacked plates are exposed to high temperature and high pressure. This causes the prepreg to bond the plates together. The above processes (S20) and (S30) may be repeated multiple times until the required thickness of the
必要な厚みの基板11が形成されたところで、穴あけ加工工程(S40)として、基板本体12全体の第1の主表面11aから第2の主表面11bまでこれを貫通するように、基板11を貫通する孔部15(第1の孔部)が形成される。その後、孔部15(第1の孔部)の内壁面である内周面またはその内周面を覆う内壁導電膜16には、第2のねじ溝が形成される。またこの孔部15(第1の孔部)の内壁面に、たとえばめっき工程により銅の薄膜が、内壁導電膜16として形成されてもよい。
When the
その後、第1の熱伝導部13aの第1の導電性部材の外周面に、第1のねじ溝が形成される。また、第1の導電性部材は、孔部15(第1の孔部)の外部に形成される部分となる孔部15(第1の孔部)のよりも径が大きい部分が形成される。基板11の全体を貫通する孔部15(第1の孔部)には第1の熱伝導部13aの第1の導電性部材が挿入される。このとき、基板11と第1の熱伝導部13aとを、第1の導電性部材に形成された第1のねじ溝と孔部15(第1の孔部)に形成された第2のねじ溝とがかみ合うようにねじ止めすることで係合する。第1の導電性部材は孔部15のほぼ全体を充填する。第1の導電性部材の少なくとも一部が、孔部15(第1の孔部)の内壁面として露出する内層配線14、またはその内壁面を覆う内壁導電膜16の部分に接触する。第1の熱伝導部13aは、あらかじめ金属塊となるように整形されたコア材である第1の導電性部材により形成される。コア材が挿入された後、必要に応じて熱処理工程および化学工程がなされてもよい。
Then, a first thread groove is formed on the outer peripheral surface of the first conductive member of the first
その後、必要に応じて、基板本体12の孔部15の内壁面と、その内部に充填された熱伝導部13のコア材との隙間に穴埋め樹脂が充填されてもよい。そのようにすれば熱伝導部13は樹脂材料を介在することなく孔部15内に固定される。
After that, if necessary, a hole-filling resin may be filled into the gap between the inner wall surface of the
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。 Next, we will explain the effects of this embodiment.
本開示に従った放熱装置は、基板11と、発熱部品22とを備える。発熱部品22は基板11の第1の主表面11aの上に配置されている。基板11は、熱伝導部13と、内層配線14とを含む。熱伝導部13は、発熱部品22の発する熱を伝える。内層配線14は、基板11内にて熱伝導部13と接続されるように形成されている。熱伝導部13は、第1の熱伝導部13aを有する。第1の熱伝導部13aは、発熱部品22と平面視にて重なる領域を含み、第1の主表面11aから第1の主表面11aと反対側の第2の主表面11bまで基板11を貫通する。第1の熱伝導部13aは、基板11に形成された孔部15内(第1の孔部内)に充填された第1の導電性部材により形成される。第1の導電性部材は、外周面に第1のねじ溝が形成される。基板11に形成された孔部15(第1の孔部)は、内周面に第2のねじ溝が形成される。第1のねじ溝と第2のねじ溝とが係合される。それにより、固定方法に接着剤とはんだのみを用いる場合と比較して接合強度が高いという利点があり、高効率に放熱できる。また、接合強度が高いため、接合部のはんだにクラック等が入ることを低減することができる。さらに、基板11に第1の導電性部材を取り付ける際に、ねじ止めにより取り付けるため、圧入工程が不要となり簡単に取り付けることが可能である。さらに、第1の導電性部材は、孔部15の外部に突出した部分を有する。そのため、第1の導電性部材のZ方向の厚さが基板11のZ方向の厚さよりも短い場合であっても、孔部15の外部に突出した部分にて基板11と固定することができる。よって、第1の導電性部材は、Z方向の厚さが基板11のZ方向の厚さと異なる場合でも、基板11に簡単に取り付けることが可能となる。
The heat dissipation device according to the present disclosure includes a
実施の形態2.
図2は、実施の形態2の放熱装置に係る構成を示す概略断面図である。なお以降の各図において、図1と実質的に同一の構成要素には同一の符号を付し、図1と実質的に同様の構成および特徴についてはその説明を繰り返さない。すなわち、以降の各例の説明においては、図1または既存の他例と異なる構成および特徴を中心に説明する。図2を参照して、本実施の形態においては、第1の熱伝導部13hは、図1の第1の熱伝導部13aにさらに放熱フィンが形成されたものである。詳しくは、第1の熱伝導部13hは、発熱部品22と対向する面と反対側の面に放熱フィンが形成されたものである。また、第1の熱伝導部13hである第1の導電性部材は、第1の熱伝導部13aと同様に、孔部15(第1の孔部)の内部に形成された部分と、孔部15(第1の孔部)の外部に突出した部分から形成されている。この外部に突出した部分に放熱フィンが形成される。つまり、第1の導電性部材は、孔部15(第1の孔部)の外部に突出した部分を有するため、この外部に突出した部分に、放熱フィンを形成することが可能である。なお、ここでは、第1の熱伝導部13hは、第1の熱伝導部13aと同様に、基板11と第1の熱伝導部13hとを、第1の導電性部材に形成された第1のねじ溝と孔部15(第1の孔部)に形成された第2のねじ溝とがかみ合うようにねじ止めすることで係合している。しかし、必要に応じて第1の熱伝導部13hは、第1のねじ溝が形成されず、圧入により孔部15(第1の孔部)に挿入される構成としてもよい。その場合、孔部15(第1の孔部)の内周面にも第2のねじ溝を形成しない。
Embodiment 2.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the heat dissipation device of the second embodiment. In the following figures, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description of the configuration and features substantially similar to those in FIG. 1 will not be repeated. That is, in the following description of each example, the configuration and features different from those in FIG. 1 or other existing examples will be mainly described. With reference to FIG. 2, in this embodiment, the first
実施の形態2における、実施の形態1の効果に対し追加で得られる効果について説明する。このことは以降の各実施の形態の作用効果の説明においても同様である。第1の熱伝導部13hから直接放熱することが可能となり、高効率に放熱できる。また、図では放熱部材31を備える構成であるが、放熱部材31を備えない構成としても第1の熱伝導部13hに形成された放熱フィンから放熱することが可能となる。第1の熱伝導部13hは、基板11と第1の熱伝導部13hとが、ねじにより係合されているため、接合強度が高い。そのため、一部を大型の放熱フィンなどに加工して高い放熱効果を得ることができる。
The following describes the additional effects of the second embodiment that are obtained in addition to those of the first embodiment. This also applies to the explanation of the effects of each of the following embodiments. Heat can be dissipated directly from the first
実施の形態3.
図3を参照して、本実施の形態においては、第1の熱伝導部13hは、図1の第1の熱伝導部13aまたは図2の熱伝導部13hにおいて、放熱部材31と第1の熱伝導部13とがねじ等の締結部材により固定されたものである。ここでは、図1の放熱装置100aにおいて、放熱部材31と第1の熱伝導部13とが締結部材により固定されたものを示す。図3に示すように、第1の熱伝導部13iである第1の導電性部材は、第1の熱伝導部13aと同様に、孔部15(第1の孔部)の内部に形成された部分と、孔部15(第1の孔部)の外部に突出した部分から形成されている。第1の熱伝導部13iは、この外部に突出した部分において、発熱部品22と対向する面と反対側の面に孔部が形成されており、さらにその孔部にタップ加工等で、ねじ溝が形成されている。つまり、第1の導電性部材は、孔部15(第1の孔部)の外部に突出した部分を有するため、この外部に突出した部分に、孔部及びねじ溝を形成することが可能である。
Embodiment 3.
3, in this embodiment, the first
また、放熱部材31は、第1の熱伝導部13iの発熱部品22と対向する面と反対側の面に備えられている。この、放熱部材31にも、第1の熱伝導部13iに形成された孔部と重なる部分に、孔部が形成されている。放熱部材31に形成された孔部と、第1の熱伝導部13iに形成された孔部とは、ねじなどの締結部材が挿入されている。この締結部材により、放熱部材31と第1の熱伝導部13iとは、固定されている。なお、ここでは、第1の熱伝導部13iは、第1の熱伝導部13aと同様に、基板11と第1の熱伝導部13hとを、第1の導電性部材に形成された第1のねじ溝と孔部15(第1の孔部)に形成された第2のねじ溝とがかみ合うようにねじ止めすることで係合している。しかし、必要に応じて第1の熱伝導部13iは、第1のねじ溝が形成されず、圧入により孔部15(第1の孔部)に挿入される構成としてもよい。その場合、孔部15(第1の孔部)の内周面にも第2のねじ溝を形成しない。
The
実施の形態3における、実施の形態1および実施の形態2の効果に対し追加で得られる効果について説明する。放熱装置100cは、大面積の放熱部材31であっても締結部材により強固に取り付けることができ、結果として冷却効率を高めることができる。また、放熱部材31と第1の熱伝導部13iとを接合する箇所を第1の熱伝導部13iの部分とすることができるため、基板11の他の箇所に接合部材を挿入する孔部を設ける必要がなく、内層配線14の配置されるスペースをより多く確保できる。
The following describes additional effects of the third embodiment in addition to those of the first and second embodiments. The
実施の形態4.
図4は、実施の形態4に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。図4を参照して、本実施の形態においては、図1~図3のいずれかの放熱装置において、第2の熱伝導部13bを有している。ここでは、図1の放熱装置において第2の熱伝導部13bを有するものを示す。第2の熱伝導部13bは、図のX方向またはY方向について、第1の熱伝導部13aと間隔をあけて第1の熱伝導部13aの周囲に配置されている。第2の熱伝導部13bも、基板11の特に基板本体12の内部に、たとえば図のZ方向に延びるように形成された孔部15(第2の孔部)の内部のほぼ全域を充填するように配置されている。ただし第2の熱伝導部13bは、第1の主表面11aおよび第2の主表面11bの少なくともいずれかと間隔をあけて配置されている。第2の熱伝導部13bは、たとえば孔部15(第2の孔部)内に配置された、導電性材料からなる構造体である。具体的には、第2の熱伝導部13bは、銅などの熱伝導率の高い材料の金属塊すなわちコア材により形成されている。
Embodiment 4.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a heat dissipation device according to a fourth embodiment. Referring to FIG. 4, in this embodiment, the heat dissipation device in any one of FIGS. 1 to 3 has a second heat
言い換えれば、第2の熱伝導部13bをその内部に配置する孔部15(第2の孔部)は、第1の主表面11aおよび第2の主表面11bの少なくともいずれかには露出しないように、それよりも内側に形成されている。たとえば図1においては、第2の熱伝導部13bをその内部に配置する孔部15(第2の孔部)は、第1の主表面11aには露出せず第2の主表面11bのみに露出するよう、つまり第2の主表面11bのみに通じるよう、形成されている。その結果として、図1の第2の熱伝導部13bは、第2の主表面11bに露出し、第1の主表面11aには通じず第1の主表面11aとはZ方向について間隔をあけるように配置されている。
In other words, the hole 15 (second hole) in which the second heat
孔部15は、基板11の第1の主表面11aから第2の主表面11bまで、基板本体12を貫通するもの(第1の孔部)と、Z方向について基板本体12の一部のみを延び、第1の主表面11aまたは第2の主表面11bのいずれかのみに通じるもの(第2の孔部)とを有する。図1~図3と同様に、このうち前者の第1の主表面11aから第2の主表面11bまで基板本体12を貫通する孔部15(第1の孔部)は、図4におけるX方向の中央部に形成されており、発熱部品22と平面視にて重なる領域を含むように形成されている。図4において、このような基板本体12を貫通する孔部15(第1の孔部)は、基板本体12の中央部に1つのみ形成されている。そしてこの孔部15(第1の孔部)の内部に、第1の熱伝導部13aが挿入されている。これに対し、後者の基板本体12の一部のみを延び貫通しない孔部15(第2の孔部)は、図4において第1の熱伝導部13aの挿入される孔部15(第1の孔部)の周囲に、これとX方向およびY方向について互いに間隔をあけて複数、形成されている。図4において、複数の貫通しない孔部15(第2の孔部)のうち一部の孔部15(第2の孔部)は第1の主表面11aからZ方向下側に延びている。これらの孔部15(第2の孔部)は図4におけるZ方向の上側に形成されるため、以降においてこれを上側の非貫通の孔部15(第2の孔部)と呼ぶ。図4において、複数の貫通しない孔部15(第2の孔部)のうち他の一部の孔部15(第2の孔部)は第2の主表面11bからZ方向上側に延びている。これらの孔部15(第2の孔部)は図4におけるZ方向の下側に形成されるため、以降においてこれを下側の非貫通の孔部15(第2の孔部)と呼ぶ。
The
図4では、上側の非貫通の孔部15(第2の孔部)と下側の非貫通の孔部15(第2の孔部)とが平面視にて互いに重なっている。これらの複数の非貫通の孔部15(第2の孔部)は、図4においては、中央の貫通する孔部15(第1の孔部)よりもX方向の幅が細くなっている。なお図示されないが、複数の非貫通の孔部15(第2の孔部)は、中央の貫通する孔部15(第1の孔部)よりもY方向の幅が細くなっていてもよい。図4では、中央の貫通する孔部15(第1の孔部)の左側および右側に2列ずつ、非貫通の孔部15(第2の孔部)が形成されているが、この列の数は任意である。 In FIG. 4, the upper non-through hole 15 (second hole) and the lower non-through hole 15 (second hole) overlap each other in a plan view. In FIG. 4, the non-through holes 15 (second hole) are narrower in width in the X direction than the central through hole 15 (first hole). Although not shown, the non-through holes 15 (second hole) may be narrower in width in the Y direction than the central through hole 15 (first hole). In FIG. 4, two rows of non-through holes 15 (second hole) are formed on the left and right sides of the central through hole 15 (first hole), but the number of rows is arbitrary.
これらの複数の非貫通の孔部15(第2の孔部)のうち、下側の非貫通の孔部15(第2の孔部)の内部には、第2の熱伝導部13bが挿入されている。これにより、コア材としての第2の熱伝導部13bは、第2の主表面11bに通じるように配置されている。一方図1では、複数の貫通しない孔部15のうち、上側の非貫通の孔部15(第2の孔部)の内部にはコア材としての第2の熱伝導部13bが挿入されていない。
Of these multiple non-through holes 15 (second holes), the second heat
つまり図4では、熱伝導部13としての第1の熱伝導部13aおよび第2の熱伝導部13bはいずれも第2の主表面11bに通じている。一方、第1の熱伝導部13aは第1の主表面11aに通じるが、第2の熱伝導部13bは第1の主表面11aに通じていない。したがって図4では、熱伝導部13としての第1の熱伝導部13aおよび第2の熱伝導部13bが第2の主表面11bに通じる部分の面積の総和は、熱伝導部13としての第1の熱伝導部13aおよび第2の熱伝導部13bが第1の主表面11aに通じる部分の面積の総和よりも大きい。
In other words, in FIG. 4, the first
これらの複数の貫通しない孔部15のうち、下側の非貫通の孔部15(第2の孔部)の内部に挿入され当該孔部15を充填する第2の熱伝導部13bは、銅などの導電性部材からなるコア材である。これに対し、上側の非貫通の孔部15(第2の孔部)の内部には、第2の熱伝導部として、コア材としての導電性材料の代わりに、孔部15の内壁を覆う銅などの第2の導電性部材が形成されていてもよい。この導電性部材は内壁導電膜16である。なお内壁導電膜16は、コア材としての第2の熱伝導部13bが充填される、下側の非貫通の孔部15(第2の孔部)の内壁面にも形成されていてもよい。図1においては下側の非貫通の孔部15(第2の孔部)の内壁面にも内壁導電膜16が形成されている。
Among these multiple
なお、ここでは図示しないが第2の熱伝導部13bである第2の導電性部材は、図1の第1の導電部材と同様に基板11にねじ止めすることで係合されていてもよい。この場合、第2の導電性部材は、外周面に第1のねじ溝が形成される。また、第2の熱伝導部13bである第2の導電性部材は、図1の第1の導電部材と同様に、孔部15(第2の孔部)の内部に形成された部分と、孔部15(第2の孔部)の外部に突出した部分から形成されていてもよい。また、孔部15(第2の孔部)は、内周面に第2のねじ溝が形成される。基板11と第2の熱伝導部13bとは、第1のねじ溝と第2のねじ溝とがかみ合うようにねじ止めすることで係合される。さらに、ここでは図示しないが、第2の熱伝導部13bは、図2の第1の熱伝導部hと同様に発熱部品22と対向する面と反対側の面に放熱フィンが形成された構成としてもよい。さらに、ここでは図示しないが、第2の熱伝導部13bは、図3の熱伝導部13iと同様に、放熱部材31と第2の熱伝導部13bとが、ねじなどの締結部材により固定された構成としてもよい。詳しくは、放熱部材31に形成された孔部と第2の熱伝導部13bに形成された孔部とに挿入された締結部材により固定された構成としてもよい。
Note that, although not shown here, the second conductive member, which is the second heat
第2の熱伝導部13bは、第1の熱伝導部13aが挿入される孔部15よりもZ方向、X方向およびY方向の寸法が小さい非貫通の孔部15(第2の孔部)の内部に挿入される。このため図4では第2の熱伝導部13bは第1の熱伝導部13aよりも寸法が小さい。ただしこれに限らず、たとえば中央の孔部15(第1の孔部)の内部には、第2の熱伝導部13bとたとえば同程度に小さい第1の熱伝導部13aが複数挿入されてもよい。
The second heat
図4においては、X方向に複数列並ぶ非貫通の孔部15(第2の孔部)のサイズは以下の特徴を有する。すなわち中央の孔部15(第1の孔部)に近づくにつれ、下側の非貫通の孔部15(第2の孔部)はZ方向に長く延び、上側の非貫通の孔部15(第2の孔部)はZ方向に短く延びている。このようにすれば、内層配線14の配置されるスペースをより多く確保できる。ただしこのような態様に限られない。内層配線14の配置スペースが確保できる限り、たとえば各列の非貫通の孔部15(第2の孔部)のうち、互いに平面視にて重なる上側の非貫通の孔部15(第2の孔部)と下側の非貫通の孔部15(第2の孔部)とがZ方向に延びる長さがほぼ等しくなっていてもよい。
In FIG. 4, the size of the non-through holes 15 (second holes) arranged in multiple rows in the X direction has the following characteristics. That is, as the center hole 15 (first hole) is approached, the lower non-through holes 15 (second holes) extend longer in the Z direction, and the upper non-through holes 15 (second holes) extend shorter in the Z direction. In this way, more space can be secured for arranging the
また図4に示すように、第2の主表面11b側に通じる熱伝導部13のコア材の総数が、第1の主表面11a側に通じる熱伝導部13のコア材の総数よりも大きくてもよい。具体的には図4においては、第1の主表面11aに通じるコア材は1つの第1の熱伝導部13aのみである。これに対し図4においては、第2の主表面11bに通じるコア材は1つの第1の熱伝導部13aと4つの第2の熱伝導部13bとの合計5つである。
Also, as shown in FIG. 4, the total number of core materials of the heat
図4において、内層配線14は、第1の熱伝導部13aと第2の熱伝導部13bとを接続するように配置されている。ここでは内層配線14は、第1の熱伝導部13aと第2の熱伝導部13bとを熱的および電気的に接続することを意味している。
In FIG. 4, the
具体的には、たとえば基板11に形成された孔部15内に、コア材としての第1の熱伝導部13aと、コア材としての第2の熱伝導部13bとが、充填されている。これらの孔部15は後述するように、樹脂製の基板本体12とその上に形成された内層配線14となるべき銅などの薄膜パターンの部分にそれらが欠落した部分として形成されたものである。このため孔部15の内壁面の少なくとも一部には内層配線14が露出している。この孔部15内にコア材としての導体材料の熱伝導部13が挿入される。熱伝導部13の表面の少なくとも一部が、孔部15の内壁面を形成する内層配線14の露出部に接触する。これにより、孔部15内の熱伝導部13と、孔部15の内壁面に露出する内層配線14とが接触した部分にて、第1の熱伝導部13aと第2の熱伝導部13bとが、内層配線14と接続される。これらの接続は、熱的および電気的になされる。
Specifically, for example, a first heat
ただし孔部15内の熱伝導部13と内層配線14とは、これらの間にたとえば内壁面のめっき膜としての内壁導電膜16などの他の導電性部材または薄い樹脂等を挟むように接続される場合もある。この場合においても、熱伝導部13と内層配線14とはこれらの間の内壁導電膜16および薄い樹脂などの部材を介して少なくとも熱的に接続される。つまり熱伝導部13と内層配線14との間の熱の伝導が可能である。そこで本実施の形態では、このような場合も含めて熱伝導部13すなわち第1の熱伝導部13aおよび第2の熱伝導部13bと内層配線14とが「接続されている」ものと定義する。また第1の熱伝導部13aが挿入される孔部15内の内壁導電膜16および第2の熱伝導部13bが挿入される孔部15内の内壁導電膜16を介して、第1の熱伝導部13aと第2の熱伝導部13bとが少なくとも熱的に接続される。このため内層配線14は、たとえば内壁導電膜16を介して、第1の熱伝導部13aと第2の熱伝導部13bとを接続するように、すなわち少なくとも熱的に接続するように、配置される。ただし熱伝導部13と内層配線14とはたとえば内壁導電膜16を介して電気的に接続されることがより好ましい。また内層配線14は第1の熱伝導部13aと第2の熱伝導部13bとを内壁導電膜16を介して電気的に接続されることがより好ましい。
However, the heat
なお上側の非貫通の孔部15(第2の孔部)の直上には、表層配線17とたとえば同一の材質および厚みであるめっき膜17aが形成されている。めっき膜17aはたとえばめっきにより形成された銅の薄膜である。めっき膜17aは孔部15の形成により除去された内層配線14の部分を補うように形成される導電膜である。したがってめっき膜17aは、孔部15をZ方向の上側から塞ぐように形成されている。
In addition, directly above the upper non-penetrating hole 15 (second hole), a
第2の熱伝導部13bは、これが配置される孔部15の内壁面の内壁導電膜16を介して、あるいは直接、内層配線14に接続されている。つまり第1の熱伝導部13aは、内層配線14を介して、第2の熱伝導部13bに、少なくとも熱的に接続されている。このため第1の熱伝導部13aに伝わった熱は、内層配線14を介して第2の熱伝導部13bに伝わることができる。第2の熱伝導部13bは第1の熱伝導部13aと同様に、その真下の放熱部材31側へと放熱することができる。
The second
図5は、実施の形態4の第2例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。図5を参照して、本実施の形態の第2例の放熱装置102においては、基板本体12を孔部15(第1の孔部)は、基板本体12の中央部に、互いに間隔をあけて複数、形成されている。図5においては1例として3つの孔部15(第1の孔部)が示されるが、孔部15の数はこれに限られない。そしてこれらの孔部15の内部に、第1の熱伝導部13aが挿入されている。このため図5における個々の第1の熱伝導部13aは、図4における個々の第1の熱伝導部13aよりも、X方向およびY方向の寸法が小さい。
Figure 5 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a heat dissipation device according to a second example of the fourth embodiment. Referring to Figure 5, in the
図6は、実施の形態4の第3例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。図6を参照して、本実施の形態の第3例の放熱装置103においては、最も中央の貫通された孔部15に近い上側の非貫通の孔部15(第2の孔部)は、上記他例と同様、これと平面視にて重なるように、下側の非貫通の孔部15(第2の孔部)を有する。当該下側の非貫通の孔部15(第2の孔部)は第2の熱伝導部13bにより充填されている。ただしその外側の上側の非貫通の孔部15(第2の孔部)は、平面視にて下側の非貫通の孔部15(第2の孔部)と重なっていない。そして当該上側の非貫通の孔部15(第2の孔部)のさらに外側に、下側の非貫通の孔部15(第2の孔部)を有している。この下側の非貫通の孔部15(第2の孔部)の内部には第2の熱伝導部13bが充填されていない。当該外側の上側の非貫通の孔部15(第2の孔部)と、下側の非貫通の孔部15(第2の孔部)とは、内層配線14により繋がっている。
Figure 6 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a heat dissipation device according to a third example of embodiment 4. Referring to Figure 6, in the
また放熱装置103においては、基板11と放熱部材31との間に、非導電放熱シート33が配置されている。非導電放熱シート33には、高い熱伝導性を持つ絶縁材料としてエポキシ樹脂などが用いられる。非導電放熱シート33は平板形状の部材である。これが基板11の第2の主表面11b側であり放熱部材31のZ方向上側に接合されている。
In the
上側の非貫通の孔部15(第2の孔部)は、フレームグランドとしても機能する放熱部材31への接続を避けたい場合がある。しかしその目的のために孔部15を非貫通とすれば、その孔部15は第2の主表面11bに達しないため放熱性に劣る。そこで図3のように非導電放熱シート33が基板11と放熱部材31との間に配置される。これにより図3のように、上側の非貫通の孔部15(第2の孔部)と、下側の非貫通の孔部15(第2の孔部)とを内層配線14などにより電気的に接続し、これらが一体となったものが得られる。これらが一体となったものが、実装部品21から下方の放熱部材31側への放熱を可能とするため、放熱装置103全体の放熱機能が高められる。
There are cases where it is desired to avoid connecting the upper non-through hole 15 (second hole) to the
図4から図6の放熱装置101,102,103の製造工程は、図1から図3の放熱装置100a、100b、100cの製造工程において、準備工程(S10)にて、以下の工程をさらに行う。複数の板材のそれぞれの一方または双方の主表面上に、たとえば銅の配線パターンが形成された後、当該複数の板材のそれぞれにこれを一方の主表面からその反対側の他方の主表面まで貫通するビアが形成される。このビアは、たとえば複数の板材のうち一の板材と他の板材とが重ね合わせられたときに、一の板材のビアと他の板材のビアとが同位置にて重なりあうように形成されることが好ましい。特に複数の板材が重ね合わせられたときに、上記ビア同士が重なり合うことにより、それらのビアが図1~図3のいずれかの基板11の非貫通の孔部15(第2の孔部)を形成する態様であることが好ましい。またビアの内壁面には、たとえばめっき工程により銅の薄膜が、内壁導電膜16となるべき膜として形成される。次の積層工程(S20)にて、ビア同士の接続により非貫通の孔部15(第2の孔部)が形成される。
In the manufacturing process of the
必要な厚みの基板11が形成されたところで、穴あけ加工工程(S40)として、基板本体12全体の第1の主表面11aから第2の主表面11bまでこれを貫通するように、基板11を孔部15(第1の孔部)が形成される。またこの孔部15の内壁面にも、たとえばめっき工程により銅の薄膜が、内壁導電膜16として形成されてもよい。なお、第2の熱伝導部13bのコア材には、第1のねじ溝を備える構成とする場合には、孔部15の内壁面である内周面またはその内周面を覆う内壁導電膜16には、第2のねじ溝が形成される。
When the
その後、基板11を貫通しない孔部15のうち、特に第2の主表面11bに通じるように形成された孔部15内には、第2の熱伝導部13bのコア材が、たとえば圧入工程により挿入される。なお、第2の熱伝導部13bのコア材には第1のねじ溝を備える構成とする場合には、第1の熱伝導部13bと同様に、第2の熱伝導部13bの第2の導電性部材の外周面に、第1のねじ溝が形成される。このとき、基板11と第2の熱伝導部13bとを、第2の導電性部材に形成された第1のねじ溝と孔部15に形成された第2のねじ溝とがかみ合うようにねじ止めすることで係合する。第2の熱伝導部13bは、あらかじめ金属塊となるように整形されたコア材である。コア材が挿入された後、必要に応じて熱処理工程および化学工程がなされてもよい。
Then, among the
その後、必要に応じて、基板本体12の孔部15の内壁面と、その内部に充填された熱伝導部13のコア材との隙間に穴埋め樹脂が充填されてもよい。あるいは圧入工程により孔部15内に挿入された熱伝導部13が部分的にかしめられてもよい。そのようにすれば熱伝導部13は樹脂材料を介在することなく孔部15内に固定される。
After that, if necessary, a hole-filling resin may be filled into the gap between the inner wall surface of the
次に、実施の形態4における、上記の実施の形態の効果に対し追加で得られる効果について説明する。本開示に従った放熱装置は、基板11と、発熱部品22とを備える。発熱部品22は基板11の第1の主表面11aの上に配置されている。基板11は、熱伝導部13と、内層配線14とを含む。熱伝導部13は、発熱部品22の発する熱を伝える。内層配線14は、基板11内にて熱伝導部13と接続されるように形成されている。熱伝導部13は、第1の熱伝導部13aを有する。第1の熱伝導部13aは、発熱部品22と平面視にて重なる領域を含み、第1の主表面11aから第1の主表面11aと反対側の第2の主表面11bまで基板11を貫通する。第1の熱伝導部13aは、基板11に形成された孔部15内(第1の孔部内)に充填された第1の導電性部材により形成される。第1の導電性部材は、外周面に第1のねじ溝が形成される。基板11に形成された孔部15(第1の孔部)は、内周面に第2のねじ溝が形成される。第1のねじ溝と第2のねじ溝とが係合される。
Next, the effects of the fourth embodiment, which are obtained in addition to the effects of the above-mentioned embodiments, will be described. The heat dissipation device according to the present disclosure includes a
また、熱伝導部13は第2の熱伝導部13bを有する。第2の熱伝導部13bは、第1の熱伝導部13aと間隔をあけて第1の熱伝導部13aの周囲に配置され、第1の主表面11aおよび第2の主表面11bの少なくともいずれかと間隔をあけて配置される。発熱部品22と平面視にて重なる領域を含む第1の熱伝導部13aには、発熱部品22の熱が直接伝わる。熱伝導部13と内層配線14とは接続、特に熱的に接続されるように配置されている。このため第1の熱伝導部13aに伝わった熱は、内層配線14に伝わり、そこから第2の熱伝導部13bに容易に伝えらえる。これにより、発熱部品22の熱を第1の熱伝導部13aのみならずその周囲の第2の熱伝導部13bにも分散することができる。このため第1の熱伝導部13aと第2の熱伝導部13bとから放熱装置101などの外部へ放熱することができる。すなわちたとえば第1の熱伝導部13aのみを有する場合に比べて放熱ルートの熱抵抗を低下させることができる。その結果、放熱装置101~103全体で高い放熱性能を実現できる。
The
発熱部品22の熱はその真下の第1の熱伝導部13aに高い放熱性で伝わる。しかし仮にそこから真下の放熱部材31に伝熱するルートのみが存在すれば、なお放熱機能が不十分となる可能性がある。そこで第1の熱伝導部13aと熱的に接続された内層配線14を介し、第1の熱伝導部13aから第2の熱伝導部13bに熱を伝えるルートを追加で配置している。このため放熱装置101~103においては発熱部品22から放熱部材31への放熱ルートが増加し、いっそう高い放熱性能が実現できる。
Heat from the heat-generating
第2の熱伝導部13bは、たとえば第1の主表面11aと間隔をあけて配置される。逆に言えば第2の熱伝導部13bは、たとえば第2の主表面11b側に配置される。これにより、特に基板11のうち発熱部品22が配置される第1の主表面11a側と反対側の第2の主表面11b側にて、第2の熱伝導部13bによる放熱部材31側への放熱機能をより高めることができる。
The second
また第2の熱伝導部13bは、たとえば第1の主表面11aと間隔をあけて配置される。このため基板11内の特に第1の主表面11aに近い領域には、実装部品21の電源および制御信号を引き回すためのスペースを増加できる。なお基板11内にて第1の熱伝導部13aの周囲に配置されるべき実装部品21の電源および制御信号の数量は、第1の熱伝導部13aの周囲に配置される実装部品21の電源および制御信号により制約される。基板11内の特に第1の主表面11aに近い領域を電源および制御信号の配置領域とする。これにより、基板11内の特に発熱部品22が配置される側と反対側である第2の主表面11bに近い領域を、第2の熱伝導部13bを配置し、発熱部品22の熱を第2の熱伝導部13bから放熱装置の外部へ放出する領域とできる。
The second
以上の効果を奏する観点から、上記放熱装置において、第2の熱伝導部13bは、第2の主表面11bに通じるように配置されていることが好ましい。上記放熱装置において、熱伝導部13としての第1の熱伝導部13aおよび第2の熱伝導部13bが第2の主表面11bに通じる部分の面積の総和は、熱伝導部13としての第1の熱伝導部13aおよび第2の熱伝導部13bが第1の主表面11aに通じる部分の面積の総和より大きいことが好ましい。このようにすれば、熱伝導部13が基板11の第2の主表面11b上にて第1の主表面11a上よりも広い面積にて、あるいは多数、配置される。このため、第2の主表面11b側にてより効率的に、発熱部品22の熱を放熱部材31から基板11の外部に放熱できる。
From the viewpoint of achieving the above effects, in the heat dissipation device, it is preferable that the second heat
上記放熱装置において、第2の熱伝導部13bは、基板11に形成された孔部15内に充填された導電性部材としてのコア材により形成されることが好ましい。このようにすれば、第2の熱伝導部13bによる放熱機能をいっそう高めることができる。
In the above heat dissipation device, the second heat
ただし上記放熱装置において、第2の熱伝導部は、基板11に形成された孔部15の内壁を覆う導電性部材としての内壁導電膜16により形成されてもよい。この場合、孔部15内の内壁導電膜16の内側にはコア材などが配置されず、空洞となっている。しかしこの場合においても、内壁導電膜16の熱伝導性により、第2の熱伝導部の最低限の熱伝導性を確保できる。コア材を設けないため、このような第2の熱伝導部は、材料費の削減により製造コストを削減できる。
However, in the above heat dissipation device, the second heat conduction section may be formed by an inner wall
上記放熱装置において、内層配線14は、第1の熱伝導部13aと第2の熱伝導部13bとを接続するように配置されることが好ましい。たとえば基板本体12を構成する樹脂材料は、発熱部品22からその真下の第1の熱伝導部13aに伝わった熱を第2の熱伝導部13bに十分に伝えることが困難である。そこで第1の熱伝導部13aと第2の熱伝導部13bとを内層配線14で接続する。これにより、第1の熱伝導部13aの熱を、内層配線14を介して、第2の熱伝導部13bに容易に伝えることができる。このようにすれば、発熱部品22の熱は、第1の熱伝導部13aのみならず、第2の熱伝導部13bからも、外部に放熱できる。
In the above heat dissipation device, the
実施の形態5.
図8は、実施の形態5に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。図8を参照して、本実施の形態においては、第3の熱伝導部13cを有している。具体的には、図5の実施の形態5の放熱装置201においては、発熱部品22と第1の熱伝導部13aとの間に、熱伝導部13としての第3の熱伝導部13cが挟まれるように配置されている。第3の熱伝導部13cは発熱部品22と平面視にて重なる領域を含むように配置される。図5においては第1の熱伝導部13aは、その全体が発熱部品22と平面的に重なっている。
Embodiment 5.
Fig. 8 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a heat dissipation device according to embodiment 5. Referring to Fig. 8, this embodiment has a third heat
第3の熱伝導部13cは、たとえば矩形の平面形状を有する板材である。第3の熱伝導部13cは、銅などの熱伝導率の高い材料の金属塊により形成されている。
The third heat
第3の熱伝導部13cは、Z方向についてはんだボール32とほぼ同じ位置に配置される。また第3の熱伝導部13cは、第1の熱伝導部13cが挿入された孔部15の上方を覆うめっき膜17aと、リフロー層34により接合されている。リフロー層34は、後述するリフロー工程により接合される層を意味する。また第3の熱伝導部13cは、パッケージ23の最下面と、接合層35により接合されている。この接合層35は、熱伝導率の高い材料、特にはんだボール32よりも導電性の高い材料により構成される。
The third heat
次に、図9を用いて、図8の放熱装置201の、特に基板11と実装部品21との接合方法について説明する。図9は、図8の放熱装置の製造工程における、基板と実装部品との接合工程を示す概略断面図である。図9を参照して、基板11の第1の主表面11a上の表層配線17およびめっき膜17aの上には、リフローはんだ34aが塗布される。リフローはんだ34aは、後述するリフロー工程による接合に用いられるペースト状のはんだ材料である。ただしリフローはんだ34aとしてははんだ材料に限らず、リフロー工程により接合可能な他のペースト状の導電性材料が用いられてもよい。
Next, a method for joining the
図9に示すように、基板11と実装部品21との接合に先立ち、第3の熱伝導部13cが、実装部品21のたとえば発熱部品22と平面視にて重なる位置に、接合層35により接合される。第3の熱伝導部13cはパッケージ23の最下面に接合される。この接合に用いられる接合層35は、はんだボール32よりも導電性が高い材料が用いられる。
As shown in FIG. 9, prior to bonding of the
その後、図9に示すように、第3の熱伝導部13cおよびはんだボール32が接合された実装部品21が、リフローはんだ34aの塗布された基板11上に載置される。リフローはんだ34aは基板11の表層配線17およびめっき膜17aの上のうち、はんだボール32または第3の熱伝導部13cと平面視にて重なるべき領域上に塗布される。実装部品21が基板11上に載置された状態で、一般公知のリフロー工程がなされる。これによりリフローはんだ34aがリフロー層34となり、基板11と実装部品21とが接合される。
Then, as shown in FIG. 9, the mounted
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。たとえばパッケージがBGAパッケージである場合、基板と実装部品とははんだボールで接続される。このため基板と実装部品との間の熱的に接続可能な領域の面積ははんだボールの量および表面積などにより制限される。このためはんだボールの量および表面積が不十分であれば、基板と実装部品との間の熱抵抗が大きくなる。そこで両者間の熱抵抗を極力小さくすることが望まれる。 Next, the effects of this embodiment will be described. For example, if the package is a BGA package, the board and the mounted components are connected by solder balls. Therefore, the area of the region that can be thermally connected between the board and the mounted components is limited by the amount and surface area of the solder balls. Therefore, if the amount and surface area of the solder balls are insufficient, the thermal resistance between the board and the mounted components will be large. Therefore, it is desirable to minimize the thermal resistance between the two.
熱抵抗を低減する観点から、はんだボールに、金属コアを含むはんだ材料、または銀ペーストなどの、熱伝導性が高い接合材料が用いられる場合がある。しかし熱伝導性の高い接合材料は高価である。このためはんだボールとして上記材料からなるものだけを放熱装置の全体に用いるとコストが高騰する。材料コストの削減の観点から、放熱装置のうち特に高い放熱性が要求される領域のはんだボールのみに上記材料が選択的に使用されることが好ましい。 In order to reduce thermal resistance, solder balls may be made of highly thermally conductive bonding materials, such as a solder material containing a metal core or silver paste. However, bonding materials with high thermal conductivity are expensive. For this reason, using only solder balls made of the above materials for the entire heat dissipation device will increase costs. In order to reduce material costs, it is preferable to selectively use the above materials only for solder balls in areas of the heat dissipation device that require particularly high heat dissipation properties.
そこで本実施の形態の開示に従った放熱装置は、発熱部品22と第1の熱伝導部13aとの間に、第3の熱伝導部13cが挟まれる。つまり、少なくとも発熱部品22の真下の、すなわち発熱部品22と平面視にて重なる放熱量の多い領域にて、高熱伝導率の第3の熱伝導部13cが配置される。このため第3の熱伝導部13cの配置領域以外の領域に配置されるはんだボール32は、実施の形態4で使用した材料よりも熱伝導率の低い安価なものを用いることができる。たとえこのようにしても、少なくとも第3の熱伝導部13cが配置されることにより、放熱装置201全体において高い放熱性能を確保できる。
Therefore, in the heat dissipation device according to the disclosure of this embodiment, the third heat
また第3の熱伝導部13cが矩形の板形状であれば、これと第1の熱伝導部13aとの接合部は、はんだボール32のような球形状などである必要はない。つまり上記接合部の形状の自由度が上がる。このため当該接合部を熱抵抗の低い形状とすることにより、接合部の熱抵抗を低くできる。このため第3の熱伝導部13cにより、これと基板11側との接合部分の熱抵抗を低くできる。したがって、放熱装置201全体において高い放熱性能を確保できる。
In addition, if the third heat
実施の形態6.
図10は、実施の形態6の第1例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。図10を参照して、本実施の形態の第1例の放熱装置301は放熱装置101とほぼ同一構成であるが、第1の熱伝導部13aの代わりに第1の熱伝導部13adが配置されている。コア材としての第1の熱伝導部13adは銅モリブデン(CuMo)を材料としている。このように本実施の形態での第1の熱伝導部13adは、銅モリブデンを含んでいる。
Embodiment 6.
Fig. 10 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a heat dissipation device according to a first example of the sixth embodiment. Referring to Fig. 10, a
図11は、実施の形態6の第2例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。図11を参照して、本実施の形態の第2例の放熱装置302は放熱装置102とほぼ同一構成であるが、第1の熱伝導部13aの代わりに、銅モリブデンを材料とする第1の熱伝導部13adが配置されている。図12は、実施の形態6の第3例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。図12を参照して、本実施の形態の第3例の放熱装置303は放熱装置201とほぼ同一構成であるが、第1の熱伝導部13aの代わりに、銅モリブデンを材料とする第1の熱伝導部13adが配置されている。
Figure 11 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a heat dissipation device according to a second example of the sixth embodiment. Referring to Figure 11, the
次に、実施の形態6の作用効果について説明する。図10から図12のように銅モリブデンを含む第1の熱伝導部13adを用いることにより、銅からなる第1の熱伝導部13aよりもさらに放熱性を高めることができる。
Next, the effect of the sixth embodiment will be described. By using the first thermal conductive portion 13ad containing copper molybdenum as shown in Figures 10 to 12, it is possible to further improve the heat dissipation performance compared to the first thermal
なお図10~図12の放熱装置301~303において、第2の熱伝導部13bのコア材は実施の形態4,5と同様に銅からなるものであってもよい。しかし放熱装置301~303の第2の熱伝導部13bも、第1の熱伝導部13adと同様に銅モリブデンを含む、あるいは銅モリブデンを材料とするものであってもよい。図13は、実施の形態6の第4例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。図13を参照して、本実施の形態の第4例の放熱装置304は放熱装置301とほぼ同一構成であるが、下側の非貫通の孔部15(第2の孔部)内に第2の熱伝導部13bのコア材が配置されていない。図14は、実施の形態6の第5例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。図14を参照して、本実施の形態の第5例の放熱装置305は放熱装置302とほぼ同一構成であるが、下側の非貫通の孔部15(第2の孔部)内に第2の熱伝導部13bのコア材が配置されていない。第1の熱伝導部13adによる高い放熱性が確保されているため、その周囲の第2の熱伝導部は最低限の熱伝導性のみを有する内壁導電膜16のみである、図13,14のような構成であってもよい。コア材を設けないため、この下側の非貫通の孔部15(第2の孔部)における第2の熱伝導部である内壁導電膜16は、材料費の削減により製造コストを削減できる。また図13および図14において、第1の熱伝導部13adの代わりに、実施の形態4,5と同様の第1の熱伝導部13aが用いられてもよい。
In the
実施の形態7.
図15は、実施の形態7の第1例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。放熱装置401の第1の熱伝導部13eは、第1の熱伝導部13hまたは、第1の熱伝導部13iの形状が異なるものである。ここでは、第1の熱伝導部13eは、第1の熱伝導部13hの形状が異なるものを示すが、第1の熱伝導部13iを同様の構成としてもよい。図15を参照して、本実施の形態の第1例の放熱装置401は、非貫通の孔部15(第2の孔部)を有さず、基板11を第1の主表面11aから第2の主表面11bまで孔部15(第1の孔部)のみが形成されている。この孔部15は、図15におけるX方向の中央部に形成されており、発熱部品22と平面視にて重なる領域を含むように形成されている。図1において、このような基板本体12を孔部15(第1の孔部)は、基板本体12の中央部に1つのみ形成されている。孔部15は、第1の主表面11aから第2の主表面11bに向けて、徐々にその主表面に沿う方向の幅、およびその延びるZ方向に交差するXY平面に沿う断面積が大きくなる。
Embodiment 7.
FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a heat dissipation device according to a first example of the seventh embodiment. The first
つまり孔部15の第1の主表面11aから第2の主表面11bまで延びる内壁面は、Z方向に対して傾斜するように延びている。言い換えれば図15の断面図において、孔部15の内壁面はテーパ状に延びている。
That is, the inner wall surface of the
孔部15の内部には、熱伝導部13としての第1の熱伝導部13eが充填されている。第1の熱伝導部13eは、実施の形態1などの第1の熱伝導部13aと同様に、孔部15の内部のほぼ全域を充填するように配置されている。すなわち第1の熱伝導部13eは、基板11の特に基板本体12を第1の主表面11aから第2の主表面11bまで貫通するように配置されている。第1の熱伝導部13eは、発熱部品22と平面視にて重なる領域を含んでいる。ただし第1の熱伝導部13eはZ方向の下方に向けて大きくなるため、特に第2の主表面11b側の領域においてはその外側が発熱部品22と平面的に重なっていない。第1の熱伝導部13eは孔部15と同様にテーパ状の断面形状を有する、銅などの熱伝導率の高い材料からなるコア材である。
The inside of the
第1の熱伝導部13eは、図2の第1の熱伝導部hと同様に発熱部品22と対向する面と反対側の面に放熱フィンが形成される。詳しくは、第1の熱伝導部13eである第1の導電性部材は、第1の熱伝導部13hと同様に、孔部15(第1の孔部)の内部に形成された部分と、孔部15(第1の孔部)の外部に突出した部分から形成されている。この外部に突出した部分に放熱フィンが形成される。また、ここでは図示しないが、第1の熱伝導部13eは、図3の熱伝導部13iと同様に、放熱部材31と第1の熱伝導部13eとが、ねじなどの締結部材により固定された構成としてもよい。詳しくは、放熱部材31に形成された孔部と第1の熱伝導部13eに形成された孔部とに挿入された締結部材により固定された構成としてもよい。
The first
内層配線14は、孔部15の形成時に部分的に欠落されるため、孔部15の内壁面の少なくとも一部に露出している。ただし当該内壁面上に内壁導電膜16が形成されてもよい。いずれにせよ第1の熱伝導部13eと内層配線14とは、少なくとも熱的に接続されている。なお第1の熱伝導部13eと内層配線14とは電気的に接続されていることがより好ましい。
The
放熱装置401では放熱装置201と同様に、発熱部品22と第1の熱伝導部13aとの間に、熱伝導部13としての第3の熱伝導部13cが挟まれるように配置されている。しかし放熱装置401では第3の熱伝導部13cを有さず、第3の熱伝導部13cが配置される領域においても基板11と実装部品21とがはんだボール32により接続されてもよい。
In the
図16は、実施の形態7の第2例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。図16を参照して、本実施の形態の第2例の放熱装置402は、放熱装置401と比較して以下の点が異なっている。放熱装置402の基板11は、上側の非貫通の孔部15(第2の孔部)が形成されている。また基板11を第1の主表面11aから第2の主表面11bまで孔部15(第1の孔部)は、第1の主表面11aから第2の主表面11bに向けて、段階的にその主表面に沿う方向の幅、およびその延びるZ方向に交差するXY平面に沿う断面積が大きくなる。
Figure 16 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a heat dissipation device according to a second example of the seventh embodiment. With reference to Figure 16, the
つまり孔部15の第1の主表面11aから第2の主表面11bまで延びる内壁面は、Z方向に延びる部分と、そこから屈曲してX方向およびY方向に沿って延びる部分とを周期的に有するように延びている。言い換えれば図16の断面図において、孔部15の内壁面は階段状に延びている。
In other words, the inner wall surface of the
孔部15の内部には、熱伝導部13としての第1の熱伝導部13fが充填されている。第1の熱伝導部13fは銅などのコア材である。第1の熱伝導部13fの孔部15に対する充填態様は、放熱装置402における第1の熱伝導部13eの孔部15に対する充填態様と同様である。
The inside of the
第1の熱伝導部13fである導電性部材も、図1の第1の導電部材と同様に基板11にねじ止めすることで係合されている。詳しくは、第1の熱伝導部13fである導電性部材は、外周面に第1のねじ溝が形成される。また、孔部15(第2の孔部)は、内周面に第2のねじ溝が形成される。基板11と第1の熱伝導部13fとは、第1のねじ溝と第2のねじ溝とがかみ合うようにねじ止めすることで係合される。なお、放熱装置401と同様に、、必要に応じて第1の熱伝導部13fは、第1のねじ溝が形成されず、圧入により孔部15に挿入される構成としてもよい。さらに、ここでは図示しないが、第1の熱伝導部13fは、図3の熱伝導部13iと同様に、放熱部材31と第1の熱伝導部13eとが、ねじなどの締結部材により固定された構成としてもよい。詳しくは、放熱部材31に形成された孔部と第1の熱伝導部13fに形成された孔部とに挿入された締結部材により固定された構成としてもよい。そして第1の熱伝導部13fと内層配線14とは、少なくとも熱的に接続されている。
The conductive member, which is the first
つまり第1の熱伝導部13fは階段状の断面形状を有している。第1の熱伝導部13fは、たとえばその真上に配置される上側の非貫通の孔部15(第2の孔部)とZ方向にて対向可能となる程度のX方向の幅を有している。複数の非貫通の孔部15(第2の孔部)のうち最も第1の熱伝導部13fに近い孔部15は、第1の主表面11aに通じる第1の熱伝導部13fの幅の狭い第1領域よりも1段階だけ幅が広くなった、第1の熱伝導部13fの第2領域とZ方向に対向する。複数の非貫通の孔部15(第2の孔部)のうち第1の熱伝導部13fから遠い孔部15は、第2領域よりも1段階だけ幅が広くなった、第1の熱伝導部13fの第3領域とZ方向に対向する。このように非貫通の孔部15(第2の孔部)のX方向の位置に応じて、それに対向するように、第1の熱伝導部13fのX方向の幅が段階的に広くなることが好ましい。
That is, the first
次に、図17および図18を用いて、図15の放熱装置401の、特に実装部品21と接合された基板11の孔部15への第1の熱伝導部13eの挿入工程および接合工程について説明する。図17は、図15の放熱装置の製造工程の第1工程としての、基板の孔部への熱伝導部の挿入工程を示す概略断面図である。図17を参照して、図9の工程と同様にリフロー工程により、基板11と実装部品21とがはんだボール32を介在して接合される。なおこの時点では基板11に形成された孔部15内は空洞となっている。その接合の後、最上面にたとえばペースト状の低温はんだ36aが塗布された第1の熱伝導部13eのコア材が、孔部15内に挿入される。
Next, the insertion process and bonding process of the first heat
図18は、図15の放熱装置の製造工程の第2工程としての、熱伝導部の接合工程を示す概略断面図である。図18を参照して、低温はんだ36aを用いて再度たとえばリフロー工程がなされる。これにより低温はんだ36aが低温はんだ層36となり、第1の熱伝導部13eは第3の熱伝導部13cの下側の面上に接合される。これにより第1の熱伝導部13eが基板11の孔部15内に充填される。ここで低温はんだ36aが用いられたのは、再度のリフロー工程時に先のリフロー工程時の接合に用いられたリフローはんだ34a等が再度溶融するなどの不具合の発生を防止するためである。すなわち低温はんだ36aは、先のリフロー工程に用いられたリフローはんだ34aよりも融点が低いはんだ材料を意味する。しかし低温はんだ36aとしてははんだ材料に限らず、リフローはんだ34aよりも融点が低い限り任意の材料が適用可能である。
18 is a schematic cross-sectional view showing the bonding process of the heat conductive portion as the second process of the manufacturing process of the heat dissipation device of FIG. 15. Referring to FIG. 18, for example, a reflow process is performed again using low-
詳細説明を省略するが、図16の放熱装置402における第1の熱伝導部13fの挿入工程および接合工程も、図17および図18と基本的に同様の処理によりなされる。
Although detailed explanation is omitted, the insertion process and bonding process of the first heat
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。本実施の形態の開示に従った放熱装置は、基板11と、発熱部品22とを備える。発熱部品22は基板11の第1の主表面11aの上に配置されている。基板11は、熱伝導部13と、内層配線14とを含む。熱伝導部13e,13fは、発熱部品22の発する熱を伝える。内層配線14は、基板11内にて熱伝導部13e,13fと接続されるように形成されている。熱伝導部13e,13fは、発熱部品22と平面視にて重なる領域を含み、第1の主表面11aから第1の主表面11aと反対側の第2の主表面11bまで基板11を貫通する。熱伝導部13e,13fは、第2の主表面11b側において第1の主表面11a側よりも、基板11の主表面に沿う方向の幅、および熱伝導部13e,13fの延びる方向に交差する方向に沿う平面の断面積が大きくなる。
Next, the effects of this embodiment will be described. The heat dissipation device according to the disclosure of this embodiment includes a
これにより、実施の形態4などと同様に、熱伝導部13e,13fが第2の主表面11bに通じる部分の面積は、熱伝導部13e,13fが第1の主表面11aに通じる部分の面積よりも大きくなる。このため、実施の形態4などと同様に、第2の主表面11b側にてより効率的に、発熱部品22の熱を基板11の外部に放熱できる。
As a result, similar to embodiment 4, the area of the portion where
また放熱装置401,402の製造工程において、特に第3の熱伝導部13cが大きければ、これが基板11と実装部品21との間に収納できない場合がある。このような場合に、図17および図18の工程のように、基板11上に実装部品21が実装された後に、基板11を孔部15(第1の孔部)内に熱伝導部13e,13fが挿入され、低温はんだにより接合される。このようにすれば、図15および図16の態様を有する放熱装置401,402を高品質に提供できる。
In addition, in the manufacturing process of the
実施の形態8.
図19は、実施の形態8の第1例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。図19を参照して、本実施の形態の第1例の放熱装置501は、放熱装置100aとほぼ同一構成であるが、第1の熱伝導部13aの代わりに第1の熱伝導部13adが配置されている。コア材としての第1の熱伝導部13adは銅モリブデン(CuMo)を材料としている。このように本実施の形態での第1の熱伝導部13adは、銅モリブデンを含んでいる。なお、ここでは、放熱装置100aの第1の熱伝導部13aのコア材が銅モリブデン(CuMo)を材料としているものを第1の熱伝導部13adとしているが、第1の熱伝導部13hまたは第1の熱伝導部13iのコア材が銅モリブデン(CuMo)を材料としているものを第1の熱伝導部13adとしてもよい。
Embodiment 8.
FIG. 19 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a heat dissipation device according to a first example of the eighth embodiment. Referring to FIG. 19, a
放熱装置501は非貫通の孔部15(第2の孔部)を有さず、基板11を第1の主表面11aから第2の主表面11bまで孔部15(第1の孔部)のみが形成されている。この孔部15は放熱装置101などの第1の熱伝導部13aが挿入された孔部15と同様に、発熱部品22と平面視にて重なる領域を含むように形成されている。図19ではこの孔部22内の全域が発熱部品22と平面視にて重なる領域内に配置される。この孔部15の内部のほぼ全域を充填するように、熱伝導部13としての第1の熱伝導部13adが配置されている。すなわち図19に示すような態様の基板11に形成された孔部15内に、銅モリブデンを含む、または銅モリブデンからなる、第1の熱伝導部13adのコア材が配置されている。第1の熱伝導部13adは、基板11の特に基板本体12を第1の主表面11aから第2の主表面11bまで貫通するように配置されている。第1の熱伝導部13eは、発熱部品22と平面視にて重なる領域を含んでいる。
The
基板11内において、第1の熱伝導部13adと内層配線14とは、少なくとも熱的に接続されている。なお第1の熱伝導部13adと内層配線14とは電気的に接続されていることがより好ましい。
In the
図20は、実施の形態8の第2例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。図20を参照して、本実施の形態の第2例の放熱装置502は、放熱装置501に対して、第1の熱伝導部13adの真上の、基板11と実装部品21との間の領域に、はんだボール32が配置されていない点において異なっている。
Figure 20 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a heat dissipation device according to a second example of the eighth embodiment. With reference to Figure 20, a
次に、放熱装置501,502の作用効果について説明する。これらの放熱装置は、基板11と、発熱部品22とを備える。発熱部品22は基板11の第1の主表面11aの上に配置されている。基板11は、熱伝導部13adと、内層配線14とを含む。熱伝導部13adは、発熱部品22の発する熱を伝える。内層配線14は、基板11内にて熱伝導部13adと接続されるように形成されている。熱伝導部13adは、発熱部品22と平面視にて重なる領域を含み、第1の主表面11aから第1の主表面11aと反対側の第2の主表面11bまで基板11を貫通する。第1の熱伝導部13adは、銅モリブデンを含んでいる。
Next, the effects of the
このようにしても実施の形態6と同様に、銅モリブデンを含む第1の熱伝導部13adによる銅よりも高い放熱性が得られる。このため図20の放熱装置502のように発熱部品22の真下のはんだボール32が省かれても、発熱部品22からその真下の熱伝導部13adへの放熱性が確保できる。
In this way, as in the sixth embodiment, the first heat conductive portion 13ad containing copper molybdenum provides higher heat dissipation than copper. Therefore, even if the
図21は、実施の形態8の第3例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。図21を参照して、本実施の形態の第3例の放熱装置503は、放熱装置501に対して、孔部15が基板11を貫通せず、第1の主表面11aのみに通じている点において異なっている。このため孔部15内に充填される第1の熱伝導部13gdも基板11を貫通せず、第1の主表面11aのみに通じている。なお第1の熱伝導部13gdは銅モリブデンを含む、または銅モリブデンからなる、コア材である。
Figure 21 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a heat dissipation device according to a third example of the eighth embodiment. Referring to Figure 21, a
たとえ図21のような構成とされても、銅モリブデンを含む第1の熱伝導部13gdの放熱性は非常に高い。このため発熱部品22から第1の熱伝導部13gd、およびその下側の放熱部材31側への放熱機能はある程度確保できる。第1の熱伝導部13gdの熱伝導性が高いためである。
Even if the structure shown in FIG. 21 is used, the heat dissipation properties of the first heat conductive portion 13gd containing copper molybdenum are very high. Therefore, the heat dissipation function from the
図22は、実施の形態8の第4例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。図22を参照して、本実施の形態の第4例の放熱装置504は、放熱装置501に対して、孔部15が放熱装置402のように階段状に形成されている。ただし放熱装置402に比べて孔部15の階段形状は簡素である。放熱装置402が3段階の階段形状であるのに対し、放熱装置504では2段階の階段形状を有している。孔部15内には他例と同様に、銅モリブデンを含む第1の熱伝導部13fdのコア材が配置されている。図22の構成によっても、第1の熱伝導部13fdの高い熱伝導性と、第2の主表面11b側にて第1の主表面11a側よりも面積が大きくされた形状とにより、他例と同様に、放熱部材31側への高い放熱性を確保できる。
Figure 22 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a heat dissipation device according to a fourth example of the eighth embodiment. With reference to Figure 22, in the
図23は、実施の形態8の第5例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。図23を参照して、本実施の形態の第5例の放熱装置505は、放熱装置401の第1の熱伝導部13eが、銅モリブデンを含む、または銅モリブデンからなる、第1の熱伝導部13edのコア材に置き換えられている。図24は、実施の形態8の第6例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。図24を参照して、本実施の形態の第6例の放熱装置506は、放熱装置402の第1の熱伝導部13fが、銅モリブデンを含む、または銅モリブデンからなる、第1の熱伝導部13fdのコア材に置き換えられている。図23および図24のように銅モリブデンを含む熱伝導部13ed,13fdが用いられても、本実施の形態の他の各例と同様に高い放熱性を確保できる。
Figure 23 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a heat dissipation device according to a fifth example of the eighth embodiment. With reference to Figure 23, in the
なお本実施の形態においても実施の形態6と同様に、非貫通の孔部15(第2の孔部)内にも銅モリブデンを含むまたは銅モリブデンからなる、熱伝導部13のコア材が挿入されてもよい。
In this embodiment, as in the sixth embodiment, a core material of the heat
以上に述べた各実施の形態(に含まれる各例)に記載した特徴を、技術的に矛盾のない範囲で適宜組み合わせるように適用してもよい。 The features described in each of the above-mentioned embodiments (or each of the examples included therein) may be applied in any suitable combination within the scope of technical compatibility.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed herein should be considered to be illustrative and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is indicated by the claims rather than the above description, and it is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.
11 基板、11a 第1の主表面、11b 第2の主表面、12 基板本体、13 熱伝導部、13a,13ad,13e,13ed,13fd,13gd,13h,13i 第1の熱伝導部、13b 第2の熱伝導部、13c 第3の熱伝導部、14 内層配線、15 孔部、16 内壁導電膜、17 表層配線、17a めっき膜、21 実装部品、22 発熱部品、23 パッケージ、24,35 接合層、31 放熱部材、32 はんだボール、33 非導電放熱シート、34 リフロー層、34a リフローはんだ、36 低温はんだ層、36a 低温はんだ、100a,100b,100c,101,102,103,201,301,302,303,401,402,501,502,503,504,505,506 放熱装置。 11 substrate, 11a first main surface, 11b second main surface, 12 substrate body, 13 heat conductive portion, 13a, 13ad, 13e, 13ed, 13fd, 13gd, 13h, 13i first heat conductive portion, 13b second heat conductive portion, 13c third heat conductive portion, 14 inner layer wiring, 15 hole portion, 16 inner wall conductive film, 17 surface wiring, 17a plating film, 21 mounting component, 22 heat generating component, 23 package, 24, 35 bonding layer, 31 heat dissipation member, 32 solder ball, 33 non-conductive heat dissipation sheet, 34 reflow layer, 34a reflow solder, 36 low temperature solder layer, 36a Low temperature solder, 100a, 100b, 100c, 101, 102, 103, 201, 301, 302, 303, 401, 402, 501, 502, 503, 504, 505, 506 Heat dissipation device.
Claims (11)
第1の孔部が形成され、前記パッケージの最下面に形成されて前記発熱部品と電気的に接続する導電膜のパターンと導電性の接合部材により接合された表層配線が形成された第1の主表面と、前記第1の主表面と反対側の第2の主表面と、前記発熱部品で発生する熱を伝える、前記発熱部品と平面視にて重なる領域を含み、前記第1の主表面から前記第2の主表面まで貫通し、前記第1の孔部内に充填された第1の導電性部材により形成されて前記表層配線と接続された第1の熱伝導部を有する熱伝導部と、内部に前記熱伝導部と接続されるように形成された内層配線とを含む基板とを備え、
前記第1の導電性部材は、外周面に第1のねじ溝が形成され、前記第1の孔部は、内周面に第2のねじ溝が形成され、かつ内周面が内壁導電膜で覆われ、前記第1のねじ溝と前記第2のねじ溝とが係合された、放熱装置。 a mounting component including a heat generating component and a package for accommodating the heat generating component;
a substrate including: a first main surface on which a first hole is formed, and on which a surface wiring is formed that is joined by a conductive bonding member to a pattern of a conductive film formed on a bottom surface of the package and electrically connected to the heat generating component; a second main surface opposite to the first main surface; a heat conducting portion that transmits heat generated by the heat generating component and that includes an area overlapping with the heat generating component in a plan view, the heat conducting portion penetrating from the first main surface to the second main surface, the first heat conducting portion being formed by a first conductive member filled in the first hole and connected to the surface wiring; and an inner layer wiring formed inside the heat conducting portion;
a heat dissipation device, wherein the first conductive member has a first thread groove formed on its outer peripheral surface, the first hole portion has a second thread groove formed on its inner peripheral surface and the inner peripheral surface is covered with an inner wall conductive film, and the first thread groove and the second thread groove are engaged with each other.
前記放熱部材は、前記放熱部材に形成された孔部と前記第1の熱伝導部に形成された孔部とに挿入された締結部材により前記第1の熱伝導部に固定された、請求項1に記載の放熱装置。 a heat dissipation member provided on a surface of the first thermal conductive portion opposite to a surface facing the heat generating component;
The heat dissipation device according to claim 1 , wherein the heat dissipation member is fixed to the first heat conductive portion by a fastening member inserted into a hole formed in the heat dissipation member and a hole formed in the first heat conductive portion.
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