DE102012206505A1

DE102012206505A1 - Elektronische vorrichtung mit einer leiterplatte mit wärmeabführungsstruktur

Info

Publication number: DE102012206505A1
Application number: DE201210206505
Authority: DE
Inventors: Atsushi Ito; Hidehiro Mikura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-04-25
Filing date: 2012-04-20
Publication date: 2012-10-25
Also published as: JP2012230937A

Abstract

Eine elektronische Vorrichtung enthält eine Leiterplatte (10, 10a, 10b) und mehrere elektronische Komponenten (31, 32, 33), die auf einer Plattenfläche (11a) der Leiterplatte (10, 10a, 10b) montiert sind. Mindestens eine der elektronischen Komponenten (31, 32, 33) ist ein Wärmequellenelement (31), das Wärme erzeugt, wenn es betrieben wird, und eine Wärmeabführung benötigt. Das Wärmequellenelement (31) ist mit einem Verdrahtungsmuster (12) der Leiterplatte (10) verbunden. Die Leiterplatte (10, 10a, 10b) weist einen Wärmeabstrahlungspfad (41) und einen Wärmeempfangspfad (42) auf. Der Wärmeabstrahlungspfad (41) ist in dem Verdrahtungsmuster (12) ausgebildet und erstreckt sich von dem Verdrahtungsmuster (12) in Richtung einer inneren Schicht (20). Der Wärmeempfangspfad (42) liegt dem Wärmeabstrahlungspfad (41) zumindest an der inneren Schicht (20) gegenüber.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Vorrichtung, die eine Leiterplatte und eine elektronische Komponente, die auf der Oberfläche der Leiterplatte montiert ist, aufweist. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung eine elektronische Vorrichtung, die eine Leiterplatte mit einer Wärmeabführungsstruktur zum Abführen von Wärme von einer elektronischen Komponente, die auf der Leiterplatte montiert ist, aufweist.
Als eine Technologie einer Wärmeabführungsstruktur einer elektronischen Vorrichtung zum Abführen von Wärme von einer elektronischen Komponente, die auf einer Leiterplatte montiert ist, ist beispielsweise eine Wärmeabführungsstruktur aus der JP 2008-28254 A (im Folgenden als Patentdokument 1 bezeichnet) bekannt. In der beschriebenen Wärmeabführungsstruktur ist ein Wärmeübertragungsteil auf einer Rückseite einer elektronischen Komponente wie beispielsweise einer IC, die auf einer Leiterplatte montiert ist, angeordnet und ein Gewindeloch in der Leiterplatte an einer Position, die dem Wärmeübertragungsteil entspricht, ausgebildet. Das Gewindeloch verläuft durch die Leiterplatte von einer oberen Fläche zu einer unteren Fläche. Ein Einführungsabschnitt eines Wärmeabstrahlungselements wird in das Gewindeloch geschraubt.
Der Wärmeübertragungsteil der IC und das Wärmeabstrahlungselement sind durch ein Lotmittel miteinander verbunden, wobei der Wärmeübertragungsteil und das Wärmeabstrahlungselement einen Kontakt zueinander aufweisen. Somit wird Wärme, die von der IC erzeugt wird, durch das Lotmittel direkt von dem Wärmeübertragungsteil zu dem Wärmeabstrahlungselement ebenso wie von dem Wärmeübertragungsteil zu dem Wärmeabstrahlungselement übertragen. Auf diese Weise wird die Wärme, die von der IC erzeugt wird, auf eine Unterseite der Leiterplatte übertragen.
Als ein weiteres Beispiel beschreibt die JP 11-330708 (im Folgenden als Patentdokument 2 bezeichnet) eine mehrschichtige Leiterplatte, die vier Isolierschichten aufweist. In der beschriebenen mehrschichtigen Leiterplatte ist ein Halbleiterelement auf einem Halbleitermontagemuster, das auf einer Oberfläche einer vierten Isolierschicht ausgebildet ist, die eine obere Schicht ist, montiert. Das Halbleiterelementmontagemuster ist mit einem zweiten Kühlmuster, das auf einer Oberfläche einer dritten Isolierschicht ausgebildet ist, die unterhalb der vierten Isolierschicht angeordnet ist, durch ein viertes Durchgangsloch thermisch verbunden. Das zweite Kühlmuster ist mit einem ersten Kühlmuster, das auf einer Oberfläche einer zweiten Isolierschicht ausgebildet ist, die unterhalb der dritten Isolierschicht angeordnet ist, durch ein drittes Durchgangsloch thermisch verbunden. Das erste Kühlmuster ist mit einem Wärmesenkemontagemuster, das auf der Oberfläche der vierten Isolierschicht ausgebildet ist, durch ein fünftes Durchgangsloch thermisch verbunden. Eine Wärmesenke ist mit dem Wärmesenkemontagemuster mittels eines Silikonklebemittels, das eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, verbunden.
In der obigen mehrschichtigen Leiterplatte wird Wärme, die von dem Halbleiterelement erzeugt wird, wenn das Halbleiterelement angesteuert wird, an das Halbleiterelementmontagemuster übertragen. Die Wärme wird außerdem durch das vierte Durchgangsloch, das zweite Kühlmuster, das dritte Durchgangsloch, das erste Kühlmuster, das fünfte Durchgangsloch und das Wärmesenkemontagemuster an die Wärmesenke übertragen. Auf diese Weise wird die Wärme abgeführt. Das heißt, es sind Wärmeübertragungspfade, die auf die oben beschriebene Weise miteinander verbunden sind, in inneren Schichten der mehrschichtigen Leiterplatte ausgebildet. Eine derartige Struktur verbessert das Kühlvermögen und ist im Vergleich zu einer Struktur, bei der Wärmeabführungspfade auf einer Oberfläche einer Leiterplatte ausgebildet sind, für eine hochdichte Leiterplatte, auf der elektronische Komponenten mit einer hohen Dichte montiert sind, verwendbar.
Außerdem beschreibt die JP 09-148691 A (im Folgenden als Patentdokument 3 bezeichnet) eine Leiterplatte, auf der ein Wärmequellenelement auf einem oberen Kupferfolienebenenmuster, das auf einer oberen Fläche der Platte ausgebildet ist, mittels eines Lotmittels, eines Pastenmaterials oder Ähnlichem fixiert ist. In der beschriebenen Leiterplatte sind mehrere Wärmeleitdurchgangslöcher unter dem Kupferfolienebenenmuster derart ausgebildet, dass sie sich von der oberen Fläche zu einer unteren Fläche erstrecken. Ein unteres Kupferfolienebenenmuster ist auf der unteren Fläche der Leiterplatte in einem Bereich, der den Wärmeleitdurchgangslöchern entspricht, ausgebildet. Das obere Kupferfolienebenenmuster ist mit dem unteren Kupferfolienebenenmuster durch die Wärmeleitdurchgangslöcher elektrisch verbunden.
In der obigen Struktur wird Wärme, die von dem Wärmequellenelement erzeugt wird, an das obere Kupferfolienebenenmuster übertragen. Somit wird Wärme von dem oberen Kupferfolienebenenmuster abgestrahlt und an die Durchgangslöcher und das untere Kupferfolienebenenmuster, das mit den Durchgangslöchern verbunden ist, übertragen. Dementsprechend wird die Wärme von den Durchgangslöchern ebenso wie von dem unteren Kupferfolienebenenmuster abgestrahlt.
In Leiterplatten, die zur Verwendung für eine hochdichte Struktur und leicht ausgelegt sein müssen, ist es schwierig, einen Wärmeabführungsbereich zum Abführen von Wärme, die von einer elektronischen Komponente erzeugt wird, die auf der Oberfläche der Leiterplatte montiert ist, auszubilden. Es wird außerdem schwierig, den Wärmeabführungsbereich in ausreichendem Maße bereitzustellen, wenn sich die Anzahl der elektronischen Komponenten und die Wärmemenge, die von den elektronischen Komponenten erzeugt wird, erhöhen.
Bei der Wärmeabführungsstruktur, die in dem Patentdokument 1 und dem Patentdokument 3 beschrieben ist, ist es schwierig, eine hochdichte Struktur zu verwenden. Bei der Wärmeabführungsstruktur, die in dem Patentdokument 2 beschrieben ist, ist in einem Fall, in dem zusätzlich zu der oberen Schicht mehrere Muster in den inneren Schichten ausgebildet sind, so dass eine hochdichte Struktur verwendet werden kann, die Anordnung der Muster sogar in den inneren Schichten begrenzt. In einem derartigen Fall wird es daher schwierig, die Wärmeabführungspfade in den inneren Schichten auszubilden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektronische Vorrichtung zu schaffen, die eine hochdichte Leiterplatte mit einer verbesserten Wärmeabführungsstruktur enthält und die in der Lage ist, in günstiger Weise Wärme, die von einer elektronischen Komponente, die auf der Leiterplatte montiert ist, erzeugt wird, zu verteilen.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.
Gemäß einem Aspekt enthält eine elektronische Vorrichtung eine Leiterplatte und mehrere elektronische Komponenten, die auf einer Plattenfläche der Leiterplatte montiert sind. Mindestens eine der elektronischen Komponenten ist ein Wärmequellenelement, das Wärme erzeugt, wenn es betrieben wird, und eine Wärmeabführung benötigt. Die Leiterplatte weist einen Wärmeabstrahlungspfad und einen Wärmeempfangspfad auf. Der Wärmeabstrahlungspfad ist auf einem Verdrahtungsmuster der Leiterplatte, mit dem das Wärmequellenelement verbunden ist, ausgebildet und erstreckt sich von dem Verdrahtungsmuster zur Innenseite der Leiterplatte. Der Wärmeempfangspfad bzw. Wärmeaufnahmepfad ist in einem Muster der Leiterplatte ausgebildet, das ein anderes Potenzial als ein Potenzial des Verdrahtungsmusters aufweist, mit dem das Wärmequellenelement verbunden ist, und liegt dem Wärmeabstrahlungspfad quer über einen Isolierabschnitt gegenüber.
Bei einer derartigen Struktur wird die Wärme, die von dem Wärmequellenelement erzeugt wird, durch das Verdrahtungsmuster an den Wärmeabstrahlungspfad übertragen. Die Wärme wird außerdem durch den Isolierabschnitt an den Wärmeempfangspfad und an das Muster, in dem der Wärmeempfangspfad ausgebildet ist, übertragen. Dementsprechend kann die Wärme von dem Wärmequellenelement sogar dann, wenn die elektronischen Komponenten auf der Leiterplatte mit hoher Dichte montiert sind, in günstiger Weise abgeführt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt enthält eine elektronische Vorrichtung eine Leiterplatte und mehrere elektronische Komponenten, die auf einer Plattenfläche der Leiterplatte montiert sind. Mindestens eine der elektronischen Komponenten ist ein Wärmequellenelement, das Wärme erzeugt, wenn es betrieben wird, und eine Wärmeabführung benötigt. Die Leiterplatte weist einen Wärmeabstrahlungspfad und einen Wärmeempfangspfad auf. Der Wärmeabstrahlungspfad ist in einem Verdrahtungsmuster, mit dem das Wärmequellenelement verbunden ist, ausgebildet und erstreckt sich von dem Verdrahtungsmuster zu einer inneren Schicht der Leiterplatte. Der Wärmeabstrahlungspfad und der Wärmeempfangspfad liegen zumindest an der inneren Schicht einander gegenüber. Der Wärmeabstrahlungspfad und der Wärmeempfangspfad weisen eine vorbestimmte Länge in einer Richtung entlang der Plattenfläche auf und sind derart angeordnet, dass ihre Oberflächen zumindest an der inneren Schicht einander gegenüberliegen.
Bei einer derartigen Struktur weisen der Wärmeabstrahlungspfad und der Wärmeempfangspfad eine ausreichende Länge in der Richtung entlang der Plattenfläche auf und sind derart angeordnet, dass ihre Oberflächen zumindest an der inneren Schicht einander gegenüberliegen. Das heißt, der Wärmeabstrahlungspfad und der Wärmeempfangspfad liegen durch ihre großen Oberflächen breit bzw. in einer großen Fläche einander gegenüber. Daher wird die Wärme, die von dem Wärmequellenelement erzeugt wird, in günstiger Weise durch den Wärmeabstrahlungspfad und den Wärmeempfangspfad abgeführt.
Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden. Es zeigen:
1A ein Diagramm, das eine Ansicht einer elektronischen Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform von oben darstellt;
1B ein Diagramm, das eine Querschnittsansicht der elektronischen Vorrichtung entlang einer Linie 1B-1B der 1A darstellt;
2 ein Diagramm, das eine Querschnittsansicht der elektronischen Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt, um einen Wärmeabführungspfad zum Abführen von Wärme, die von einem Transistor erzeugt wird, zu erläutern;
3A ein Diagramm, das eine Ansicht einer elektronischen Vorrichtung gemäß einer Modifikation der ersten Ausführungsform von oben darstellt;
3B ein Diagramm, das eine Querschnittsansicht der elektronischen Vorrichtung entlang einer Linie 3B-3B der 3A darstellt;
4 ein Diagramm, das eine Querschnittsansicht einer elektronischen Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt;
5 ein Diagramm, das eine Querschnittsansicht einer elektronischen Vorrichtung gemäß einer Modifikation der zweiten Ausführungsform darstellt;
6A ein Diagramm, das eine Ansicht einer elektronischen Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform von oben darstellt;
6B ein Diagramm, das eine Querschnittsansicht der elektronischen Vorrichtung entlang einer Linie 6B-6B der 6A darstellt;
7A ein Diagramm, das eine Ansicht einer elektronischen Vorrichtung gemäß einer Modifikation der dritten Ausführungsform von oben darstellt; und
7B ein Diagramm, das eine Querschnittsansicht der elektronischen Vorrichtung entlang einer Linie 7B-7B der 7A darstellt.
Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
Im Folgenden wird eine erste Ausführungsform mit Bezug auf die 1A bis 2 beschrieben. Gemäß 1 enthält eine elektronische Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform eine Leiterplatte 10 und mehrere elektronische Komponenten, die auf einer Oberfläche der Leiterplatte 10 montiert sind. Die Leiterplatte 10 bildet beispielsweise eine Energiequellenschaltung bzw. Energieversorgungsschaltung, die für eine Verbrennungsmotor-ECU eines Fahrzeugs verwendet wird, und ist an einer vorbestimmten Position in dem Fahrzeug montiert, wobei sie in einem boxförmigen Gehäuse untergebracht ist.
Wie es in 1B gezeigt ist, ist die Leiterplatte 10 eine mehrschichtige Leiterplatte, in der Leiterschichten 11 und Isolierharzschichten 20 abwechselnd gestapelt bzw. geschichtet sind. Die Isolierharzschichten 20 dienen als Isolierschichten.
Eine obere Leiterschicht 11, die eine der Leiterschichten 11 ist und auf einer obersten Schicht in der mehrschichtigen Leiterplatte 10 angeordnet ist, stellt eine Plattenoberfläche 11a bereit. Die elektronischen Komponenten zur Durchführung einer Verarbeitung hinsichtlich einer Steuerung von Energie sind auf der Plattenoberfläche 11a montiert. Die elektronischen Komponenten beinhalten beispielsweise einen Transistor 31, einen Aluminiumelektrolytkondensator 32, mehrere Chip-Widerstände 33 und Ähnliches.
Der Transistor 31 ist auf der Plattenoberfläche 11a derart montiert, dass Anschlüsse des Transistors 31 mit entsprechenden Verdrahtungsmustern 12 bis 14 verbunden sind. Der Aluminiumelektrolytkondensator 32 ist auf der Plattenoberfläche 11a derart montiert, dass beide Anschlüsse des Aluminiumelektrolytkondensators 32 mit entsprechenden Verdrahtungsmustern 15, 16 verbunden sind. Jeder der Chip-Widerstände 33 ist auf der Plattenoberfläche 11a derart montiert, dass Anschlüsse des jeweiligen Chip-Widerstands 33 mit den Verdrahtungsmustern 17, 18 verbunden sind. Die Verdrahtungsmuster 12 bis 18 sind mit vorbestimmten Verdrahtungsmustern, die in inneren Schichten angeordnet sind, jeweils durch Durchgänge 12a bis 18a und Ähnliches elektrisch verbunden.
Der Transistor 31 ist eine elektronische Komponente, die Wärme erzeugt, wenn die Steuerung der Energie durchgeführt wird, und es ist somit notwendig, Wärme von diesem abzuführen. Im Folgenden wird der Transistor 31 auch als ein Wärmequellenelement bezeichnet.
Der Aluminiumelektrolytkondensator 32 ist eine elektronische Komponente, die eher als der Transistor 31 durch Wärme, die durch die Verdrahtungsmuster übertragen wird, beeinflusst wird. Die Chip-Widerstände 33 sind elektronische Komponenten, die weniger als der Transistor 31 durch Wärme, die durch die Verdrahtungsmuster übertragen wird, beeinflusst werden.
Wie es in 1B gezeigt ist, ist ein Wärmeabstrahlungsdurchgang 41 in dem Verdrahtungsmuster 12, mit dem einer der der Anschlüsse des Transistors 31 verbunden ist, ausgebildet. Der Wärmeabstrahlungsdurchgang 41 wird unter Verwendung von Laserdurchgangslöchern (LVHs), die durch Laserbohren ausgebildet werden, bereitgestellt. Der Wärmeabstrahlungsdurchgang 41 erstreckt sich in Richtung einer inneren Schicht. Der Wärmeabstrahlungsdurchgang 41 passiert bzw. durchdringt beispielsweise das Verdrahtungsmuster 12, das an der oberen Leiterschicht 11 angeordnet ist, und die obere Harzschicht 20, die unterhalb der oberen Leiterschicht 11 angeordnet ist, und erreicht eine innere Leiterschicht 11, die unter der oberen Harzschicht 20 angeordnet ist. Außerdem weist der Wärmeabstrahlungsdurchgang 41 eine längliche Lochgestalt auf. Das heißt, der Wärmeabstrahlungsdurchgang 41 weist eine vorbestimmte Länge in einer Richtung entlang einer Ebene der Plattenoberfläche 11a der Leiterplatte 10, d. h. in einer Aufwärts-Abwärts-Richtung der 1A, auf.
Außerdem ist ein Wärmeempfangsdurchgang bzw. Wärmeaufnahmedurchgang 42 in dem Verdrahtungsmuster 17, mit dem einer der Anschlüsse jedes Chip-Widerstands 33 verbunden ist, ausgebildet. Der Wärmeempfangsdurchgang 42 wird unter Verwendung von Laserdurchgangslöchern (LVHs), die durch Laserbohren ausgebildet werden, bereitgestellt. Der Wärmeempfangsdurchgang 42 erstreckt sich in Richtung der inneren Schicht. Der Wärmeempfangsdurchgang 42 passiert bzw. durchdringt beispielsweise das Verdrahtungsmuster 17, das an der oberen Leiterschicht 11 angeordnet ist, und die obere Harzschicht 20, die unterhalb der oberen Leiterschicht 11 angeordnet ist, und erreicht die innere Leiterschicht 11, die unter der oberen Harzschicht 20 angeordnet ist. Außerdem weist der Wärmeempfangsdurchgang 42 eine längliche Lochgestalt auf. Das heißt, der Wärmeempfangsdurchgang 42 weist ähnlich wie der Wärmeabstrahlungsdurchgang 41 eine vorbestimmte Länge in einer Richtung entlang der Ebene der Plattenoberfläche 11a der Leiterplatte 10, d. h. in einer Aufwärts-Abwärts-Richtung der 1A, auf. Außerdem liegt der Wärmeempfangsdurchgang 42 dem Wärmeabstrahlungsdurchgang 41 quer über mindestens einen (dazwischen liegenden) Teil der Harzschicht 20 gegenüber. Im Folgenden wird dieser Teil der Harzschicht 20 als ein Isolierabschnitt 21 bezeichnet.
Der Wärmeabstrahlungsdurchgang 41 und der Wärmeempfangsdurchgang 42 liegen in einer Richtung senkrecht zu einer Längsrichtung ihrer länglichen Lochgestalten gegenüber. Hier entspricht die Längsrichtung einer Aufwärts-Abwärts-Richtung der 1A. Außerdem wird eine Richtung, in der der Wärmeabstrahlungsdurchgang 41 und der Wärmeempfangsdurchgang 42 einander gegenüberliegen, als eine Gegenüberliegungsrichtung bezeichnet. Die Gegenüberliegungsrichtung entspricht beispielsweise einer Links-rechts-Richtung in den 1A und 1B.
Die längliche Lochgestalt des Wärmeabstrahlungsdurchgangs 41 wird durch Ausbilden der LVHs an mehreren Punkten in der Längsrichtung bereitgestellt. Auf ähnliche Weise wird die längliche Lochgestalt des Wärmeempfangsdurchgangs 42 durch Ausbilden der LVHs an mehreren Punkten in der Längsrichtung bereitgestellt.
Das Verdrahtungsmuster 12 und das Verdrahtungsmuster 17 weisen beispielsweise unterschiedliche Potenziale auf. In einem derartigen Fall wird ein Abstand zwischen dem Wärmeabstrahlungsdurchgang 41 und dem Wärmeempfangsdurchgang 42 so klein wie möglich, beispielsweise auf 0,2 mm, eingestellt, um eine Wärmeübertragung zwischen dem Wärmeabstrahlungsdurchgang 41 und dem Wärmeempfangsdurchgang 42 zu verbessern, wobei eine elektrische Isolierung zwischen diesen aufrechterhalten wird.
Außerdem ist der Wärmeabstrahlungsdurchgang 41 zu dem Verdrahtungsmuster 15, mit dem der Aluminiumelektrolytkondensator 32 verbunden ist, um 0,5 mm oder mehr beabstandet. Der Wärmeabstrahlungsdurchgang 41 bildet ein Beispiel eines Wärmeabstrahlungspfads. Der Wärmeempfangsdurchgang 42 bildet ein Beispiel eines Wärmeempfangspfads.
Im Folgenden wird eine Wärmeabführungswirkung der oben beschriebenen Leiterplatte 10 mit Bezug auf 2 beschrieben.
Wenn die Steuerung der Energie durchgeführt wird, wird Wärme von dem Transistor 31 erzeugt, wie es oben beschrieben wurde. Ein Teil der Wärme wird durch das Verdrahtungsmuster 12 an den Wärmeabstrahlungsdurchgang 41 übertragen, wie es durch einen Pfeil α1 in 2 gezeigt ist. Die Wärme wird außerdem durch den Isolierabschnitt 21 von dem Wärmeabstrahlungsdurchgang 41 an den Wärmeempfangsdurchgang 42 übertragen, wie es durch einen Pfeil α2 in 2 gezeigt ist.
Ein Teil der Wärme, die an den Wärmeempfangsdurchgang 42 übertragen wird, wird außerdem an das Verdrahtungsmuster 17 übertragen, wie es durch einen Pfeil α3 in 2 gezeigt ist, und wird von diesem abgestrahlt. Ein Rest der Wärme, die an den Wärmeempfangsdurchgang 42 übertragen wird, wird an das Muster oder Ähnliches, das an der inneren Schicht angeordnet ist, die mit dem Wärmeempfangsdurchgang 42 thermisch verbunden ist, übertragen und von diesem abgestrahlt.
Auf diese Weise wird die Wärme, die von dem Transistor 31 erzeugt wird, von dem Verdrahtungsmuster 17 und Ähnlichem nach Übertragung durch einen Wärmeabführungspfad, der den Wärmeabstrahlungsdurchgang 41 und den Wärmeempfangsdurchgang 42 enthält, wirksam abgeführt.
Das Verdrahtungsmuster 17, das ein anderes Potenzial als das Verdrahtungsmuster 12 aufweist, kann als ein Wärmeabführungsmuster zum Abführen der Wärme verwendet werden. Daher ist es nicht notwendig, sämtliche Verdrahtungsmuster und Ähnliches thermisch miteinander zu verbinden, um den Wärmeabführungspfad auszubilden. Als solches wird die Flexibilität bei der Ausbildung des Wärmeabführungspfads verbessert, und der Wärmeabführungspfad kann sogar bei einer hochdichten Leiterplatte 10 ausgebildet auf einfache Weise werden.
Dementsprechend kann die Wärme, die von der elektronischen Komponente wie beispielsweise dem Transistor 31 oder Ähnlichem, der eine der elektronischen Komponenten, die mit hoher Dichte montiert sind, ist, gut abgeführt werden.
Die Chip-Widerstände 33, die weniger durch die Wärmeübertragung durch das Verdrahtungsmuster 17 beeinflusst werden, sind mit dem Verdrahtungsmuster 17 verbunden, und der Wärmeempfangsdurchgang 42 ist in dem Verdrahtungsmuster 17 ausgebildet. Daher ist es sogar in einem Fall, in dem die Wärme, die an den Wärmeempfangsdurchgang 42 übertragen wird, von dem Verdrahtungsmuster 17 abgeführt wird, weniger wahrscheinlich, dass die Chip-Widerstände 33 durch die Wärme, die an das Verdrahtungsmuster 17 übertragen wird, beeinflusst werden.
Der Aluminiumelektrolytkondensator 32, der leicht durch die Wärmeübertragung durch die Verdrahtungsmuster beeinflusst wird, ist mit den Verdrahtungsmustern 15, 16 verbunden, aber es ist kein Wärmeempfangsdurchgang in den Verdrahtungsmustern 15, 16 ausgebildet. Daher empfangen die Verdrahtungsmuster 15, 16 keine Wärme von dem Transistor 31 durch einen Wärmeabstrahlungsdurchgang 41. Dementsprechend ist es weniger wahrscheinlich, dass der Aluminiumelektrolytkondensator 32 durch die Wärme des Transistors 31 beeinflusst wird.
Der Wärmeabstrahlungsdurchgang 41 und der Wärmeempfangsdurchgang 42 weisen jeweils eine ausreichende Länge in der Richtung senkrecht zu der Gegenüberliegungsrichtung, in der der Wärmeabstrahlungsdurchgang 41 und der Wärmeempfangsdurchgang 42 einander gegenüberliegen, auf. Somit sind der Wärmeabstrahlungsdurchgang 41 und der Wärmeempfangsdurchgang 42 derart angeordnet, dass ihre Oberflächen mit breiter Fläche einander gegenüberliegen. Da ein Gegenüberliegungsbereich zwischen dem Wärmeabstrahlungsdurchgang 41 und dem Wärmeempfangsdurchgang 42 vergrößert wird, wird die Wärmeübertragung zwischen dem Wärmeabstrahlungsdurchgang 41 und dem Wärmeempfangsdurchgang 42 erleichtert bzw. verbessert. Als Ergebnis wird eine Wärmeabführungswirkung des Wärmeabführungspfads, der den Wärmeabstrahlungsdurchgang 41 und den Wärmeempfangsdurchgang 42 enthält, verbessert.
Der Wärmeabstrahlungsdurchgang 41 und der Wärmeempfangsdurchgang 42 werden jeweils unter Verwendung von Durchgangslöchern, die mittels Laserbohren ausgebildet werden, bereitgestellt. Daher können der Wärmeabstrahlungsdurchgang 41 und der Wärmeempfangsdurchgang 42 genau ausgebildet werden. Damit kann der Zwischenraum zwischen dem Wärmeabstrahlungsdurchgang 41 und dem Wärmeempfangsdurchgang 42 verringert werden, während die elektrische Isolierung zwischen dem Wärmeabstrahlungsdurchgang 41 und dem Wärmeempfangsdurchgang 42 aufrechterhalten wird. Als solches kann die Wärmeabführungswirkung des Wärmeabführungspfads, der den Wärmeabstrahlungsdurchgang 41 und den Wärmeempfangsdurchgang 42 enthält, verbessert werden. Außerdem weisen der Wärmeabstrahlungsdurchgang 41 und der Wärmeempfangsdurchgang 42 jeweils eine ausreichende Länge auf und können auf einfache Weise durch die Durchgänge, die in der Längsrichtung benachbart zueinander ausgebildet werden, bereitgestellt werden.
Die oben beschriebene elektronische Vorrichtung kann auf die folgende Weise modifiziert werden.
Die Leiterplatte 10 weist beispielsweise mehrere Wärmeempfangsdurchgänge 42 in dem Verdrahtungsmuster 17 auf, wie es in den 3A und 3B gezeigt ist. In einem derartigen Fall werden mehrere Wärmeübertragungspfade ausgebildet. Als solches kann die Wärmeabführungswirkung des Wärmeabführungspfads, der den Wärmeabstrahlungsdurchgang 41 und die Wärmeempfangsdurchgänge 42 enthält, verbessert werden.
Die oben beschriebene Modifikation kann für elektronische Vorrichtungen beliebiger anderer Ausführungsformen und Modifikationen, die im Folgenden beschrieben werden, verwendet werden. Ebenfalls in einem derartigen Fall können ähnliche vorteilhafte Wirkungen erzielt werden.
(Zweite Ausführungsform)
Im Folgenden wird eine zweite Ausführungsform mit Bezug auf 4 beschrieben.
Wie es in 4 gezeigt ist, unterscheidet sich eine Leiterplatte 10a in einer elektronischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform von der Leiterplatte 10 der ersten Ausführungsform, da ein Zwischendurchgang 43 zusätzlich zu dem Wärmeabstrahlungsdurchgang 41 und dem Wärmeempfangsdurchgang 42 ausgebildet ist, um die Wärmeabführungswirkung des Wärmeabführungspfads weiter zu verbessern. Im Folgenden werden Komponenten, die denjenigen der ersten Ausführungsform ähneln, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und deren Beschreibung wird nicht wiederholt.
Der Zwischendurchgang 43 ist in einem inneren Muster 19a, das unterhalb der oberen Harzschicht 20 angeordnet ist, mit der der Wärmeempfangsdurchgang 42 thermisch verbunden ist, ausgebildet. Der Zwischendurchgang 43 verbindet das innere Muster 19a thermisch mit einem Massemuster bzw. Erdungsmuster 19, das an einer weiteren inneren Schicht angeordnet ist. Der Zwischendurchgang 43 wird durch Zwischendurchgangslöcher (IVHs) ausgebildet. Im Allgemeinen weist das Massemuster 19 einen größeren Oberflächenbereich als andere Muster auf, da das Massemuster 19 gemeinsam für weitere elektronische Komponenten verwendet wird.
Auf diese Weise wird, da der Wärmeempfangsdurchgang 42 durch das Muster 19a mit dem Massemuster 19, das einen relativ großen Oberflächenbereich aufweist, thermisch verbunden ist, ein breiter bzw. großer Wärmeabführungsbereich gewährleistet. Als solches kann die Wärmeabführungswirkung des Wärmeabführungspfads, der den Wärmeabstrahlungsdurchgang 41 und den Wärmeempfangsdurchgang 42 enthält, verbessert werden.
Die Leiterplatte 10a der oben beschriebenen elektronischen Vorrichtung kann auf die folgende Weise modifiziert werden.
Wie es in 5 gezeigt ist, weist die Leiterplatte 10a mehrere Zwischendurchgänge 43 auf. Das Muster 19a ist mit dem Massemuster 19 über die Zwischendurchgänge 43 thermisch verbunden. In einem derartigen Fall werden mehrere Wärmeübertragungspfade ausgebildet. Daher kann die Wärmeabführungswirkung weiter verbessert werden.
Die oben beschriebene Modifikation kann für elektronische Vorrichtungen beliebiger anderer Ausführungsformen und Modifikationen verwendet werden. Ebenfalls in einem derartigen Fall können ähnliche vorteilhafte Wirkungen erzielt werden.
(Dritte Ausführungsform)
Im Folgenden wird eine dritte Ausführungsform mit Bezug auf die 6A und 6B beschrieben.
In einer elektronischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich eine Leiterplatte 10b von der Leiterplatte 10 der ersten Ausführungsform, da der Wärmeempfangsdurchgang 42 in einem Verdrahtungsmuster 17b ausgebildet ist, das einen Kontakt zu einem Teil eines Gehäuses 50 aufweist, um die Wärmeabführungswirkung weiter zu verbessern. Im Folgenden werden Komponenten, die denjenigen der ersten Ausführungsform ähneln, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und deren Beschreibung wird nicht wiederholt. In 6A ist eine Vorstehung 51 des Gehäuses 50 durch eine gestrichelte Linie als Teil des Gehäuses 50, mit dem das Verdrahtungsmuster 17b kontaktiert, dargestellt.
Das Gehäuse 50 gemäß 6B besteht aus Metall und bringt die Leiterplatte 10b unter. Die Vorstehung 51 steht von einer Innenfläche des Gehäuses 50 in Richtung eines Innenraums des Gehäuses 50 vor. Die Vorstehung 51 ist derart ausgebildet, dass ihr unteres Ende einen Kontakt zu dem Verdrahtungsmuster 17b aufweist, wenn die Leiterplatte 10b in dem Gehäuse 50 untergebracht ist.
Das Verdrahtungsmuster 17b weist beispielsweise ein anderes Potenzial als das Verdrahtungsmuster 12 auf. Der Wärmeempfangsdurchgang 42 ist in dem Verdrahtungsmuster 17b ausgebildet und liegt dem Wärmeabstrahlungsdurchgang 41 quer über den (dazwischen liegenden) Isolierabschnitt 21 gegenüber.
Bei einer derartigen Struktur weist das Verdrahtungsmuster 17b, in dem der Wärmeempfangsdurchgang 42 ausgebildet ist, teilweise einen Kontakt zu der Vorstehung 51 des Gehäuses 50 auf, wenn die Leiterplatte 10b in dem Gehäuse 50 untergebracht ist. Daher wird die Wärme, die an den Wärmeempfangsdurchgang 42 übertragen wird, von dem Verdrahtungsmuster 17b und dem Gehäuse 50 abgestrahlt.
Als solches wird die Wärmeabführung durch den Wärmeempfangsdurchgang 42 erleichtert. Dementsprechend kann die Wärmeabführungswirkung des Wärmeabführungspfads, der den Wärmeabstrahlungsdurchgang 41 und den Wärmeempfangsdurchgang 42 enthält, weiter verbessert werden.
In dem oben beschriebenen Beispiel weist das Gehäuse 50 durch die Vorstehung 51 einen Kontakt zu dem Verdrahtungsmuster 17b auf, wenn die Leiterplatte 10b in dem Gehäuse 50 untergebracht ist. Alternativ kann das Gehäuse 50 an einem beliebigen anderen Abschnitt als der Vorstehung 51 einen Kontakt zu dem Verdrahtungsmuster 17b aufweisen.
Die oben beschriebene Struktur der vorliegenden Ausführungsform kann für elektronische Vorrichtungen beliebiger anderer Ausführungsformen und Modifikationen verwendet werden. Auch in einem derartigen Fall können ähnliche vorteilhafte Wirkungen erzielt werden.
Außerdem kann die oben beschriebene Struktur der vorliegenden Ausführungsform wie folgt modifiziert werden.
Wie es in den 7A und 7B gezeigt ist, ist der Wärmeempfangsdurchgang 42 mit der Vorstehung 51 des Gehäuses 50 durch ein Verdrahtungsmuster 17c, das an einer inneren Schicht wie beispielsweise derjenigen unterhalb der oberen Harzschicht 20 angeordnet ist, thermisch verbunden, um die Wärmeabführungswirkung zu verbessern. In 7A ist nur die Vorstehung 51 des Gehäuses 50 durch eine gestrichelte Linie als Teil des Gehäuses 50 dargestellt.
Insbesondere ist der Wärmeempfangsdurchgang 42 mit dem Verdrahtungsmuster 17c thermisch verbunden. Das Verdrahtungsmuster 17c ist mit einem Verdrahtungsmuster 17d über einen Durchgang 44 thermisch verbunden. Das Verdrahtungsmuster 17d weist einen Kontakt zu der Vorstehung 51 des Gehäuses 50 auf, wenn die Leiterplatte 10b in dem Gehäuse 50 untergebracht ist.
Auch bei der oben beschriebenen Struktur kann die Wärme, die an den Wärmeempfangsdurchgang 42 übertragen wird, durch das Gehäuse 50 und Ähnliches abgeführt werden. Das heißt, die Wärmeabführung durch den Wärmeempfangsdurchgang 42 wird erleichtert. Als solches kann die Wärmeabführungswirkung des Wärmeabführungspfads, der den Wärmeabstrahlungsdurchgang 41 und den Wärmeempfangsdurchgang 42 enthält, weiter verbessert werden.
Die oben beschriebene Struktur der Modifikation der vorliegenden Ausführungsform kann für elektronische Vorrichtungen beliebiger anderer Ausführungsformen und Modifikationen verwendet werden. Ebenfalls in einem derartigen Fall können ähnliche vorteilhafte Wirkungen erzielt werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen und Modifikationen beschränkt, sondern kann beispielsweise auf die folgende Weise implementiert werden.

(1) Die Verwendung der oben beschriebenen Wärmeabführungsstrukturen ist nicht auf die Leiterplatten 10, 10a, 10b, die als die Energiequellenschaltung für die Verbrennungsmotor-ECU verwendet werden, beschränkt. Die oben beschriebenen Wärmeabführungsstrukturen können für beliebige Leiterplatten verwendet werden, die elektronische Komponenten mit hoher Dichte aufweisen und somit ein Abführen von Wärme, die von mindestens einer der elektronischen Komponenten erzeugt wird, benötigen.
(2) Die elektronische Komponente, die mit dem Verdrahtungsmuster 12 verbunden ist, das den Wärmeabstrahlungsdurchgang 41 aufweist, ist nicht auf den oben beschriebenen Transistor 31 beschränkt. Eine elektronische Komponente, die Wärme erzeugt, wenn eine vorbestimmte Verarbeitung durchgeführt wird, und eine Wärmeabführung benötigt, beispielsweise ein IGBT, kann mit dem Verdrahtungsmuster 12 verbunden sein.
(3) Die elektronische Komponente, die mit dem Verdrahtungsmuster 17 verbunden ist, ist nicht auf den oben beschriebenen Chip-Widerstand 33 beschränkt. Die elektronische Komponente, die mit dem Verdrahtungsmuster 17 verbunden ist, kann eine beliebige andere elektronische Komponente, beispielsweise eine elektronische Komponente, die nicht leicht durch Wärme beeinflusst wird, beispielsweise ein Schaltelement, das einfach ein- und ausgeschaltet wird, und eine elektronische Komponente, die ein ausreichendes Wärmewiderstandsvermögen aufweist, beispielsweise ein Keramikkondensator, sein.
(4) Es ist nicht immer notwendig, dass der Wärmeempfangsdurchgang 42 in dem Verdrahtungsmuster, das in der Plattenoberfläche 11a angeordnet ist, ausgebildet wird. Der Wärmeempfangsdurchgang 42 kann beispielsweise in einem Verdrahtungsmuster ausgebildet werden, das an einer inneren Schicht angeordnet ist, solange der Wärmeempfangsdurchgang 42 dem Wärmeabstrahlungsdurchgang 41 quer über den (dazwischen liegenden) Isolierabschnitt 21 gegenüberliegt. Außerdem ist es nicht immer notwendig, dass ein Muster, in dem der Wärmeempfangsdurchgang 42 ausgebildet ist, ein anderes Potenzial als das Verdrahtungsmuster 12, in dem der Wärmeabstrahlungsdurchgang 41 ausgebildet ist, aufweist.

Während hier nur ausgewählte beispielhafte Ausführungsformen und Modifikationen beschrieben wurden, um die vorliegende Erfindung darzustellen, ist es für den Fachmann offensichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen innerhalb des Bereichs der Ansprüche möglich sind. Außerdem dient die obige Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen und Modifikationen gemäß der vorliegenden Erfindung nur zur Erläuterung und nicht zum Zweck der Beschränkung der Erfindung, die durch die zugehörigen Ansprüche angegeben wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2008-28254 A [0002]
JP 11-330708 [0004]
JP 09-148691 A [0006]

Claims

Elektronische Vorrichtung, die aufweist: eine Leiterplatte (10, 10a, 10b); und mehrere elektronische Komponenten (31, 32, 33), die auf einer Plattenoberfläche (11a) der Leiterplatte (10, 10a, 10b) montiert sind, wobei mindestens eine der elektronischen Komponenten (31, 32, 33) ein Wärmequellenelement (31) ist, das Wärme erzeugt, wenn es betrieben wird, und eine Wärmeabführung benötigt, die Leiterplatte (10, 10a, 10b) einen Wärmeabstrahlungspfad (41) und einen Wärmeempfangspfad (42) aufweist, der Wärmeabstrahlungspfad (41) in einem Verdrahtungsmuster (12) der Leiterplatte (10, 10a, 10b), mit der das Wärmequellenelement (31) verbunden ist, ausgebildet ist und sich von dem Verdrahtungsmuster (12) in Richtung einer Innenseite der Leiterplatte (10, 10a, 10b) erstreckt, und der Wärmeempfangspfad (42) in einem Muster (17, 17b) der Leiterplatte (10, 10a, 10b), das ein anderes Potenzial als das Verdrahtungsmuster (12) aufweist, ausgebildet ist und dem Wärmeabstrahlungspfad (41) quer über einen Isolierabschnitt (21) der Leiterplatte (10, 10a, 10b) gegenüberliegt.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine der elektronischen Komponenten (31, 32, 33), die weniger als das Wärmequellenelement (31) durch Wärme beeinflusst wird, mit dem Muster (17, 17b), in dem der Wärmeempfangspfad (42) ausgebildet ist, verbunden ist.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Leiterplatte (10, 10a, 10b) eine mehrschichtige Leiterplatte ist, in der Leiterschichten (11) und Isolierschichten (20) abwechselnd gestapelt sind, der Wärmeempfangspfad (42) mit einem Massemuster (19) verbunden ist, das an einer inneren Leiterschicht angeordnet ist, und die innere Leiterschicht eine der Leiterschichten (11) ist und zwischen den Isolierschichten (20) angeordnet ist.
Elektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Wärmeabstrahlungspfad (41) und der Wärmeempfangspfad (42) jeweils eine vorbestimmte Länge in einer Richtung senkrecht zu einer Gegenüberliegungsrichtung, in der der Wärmeabstrahlungspfad (41) und der Wärmeempfangspfad (42) einander gegenüberliegen, aufweisen.
Elektronische Vorrichtung, die aufweist: eine Leiterplatte (10, 10a, 10b); und mehrere elektronische Komponenten (31, 32, 33), die auf einer Plattenoberfläche (11a) der Leiterplatte (10, 10a, 10b) montiert sind, wobei mindestens eine der elektronischen Komponenten (31, 32, 33) ein Wärmequellenelement (31) ist, das Wärme erzeugt, wenn es betrieben wird, und eine Wärmeabführung benötigt, die Leiterplatte (10, 10a, 10b) einen Wärmeabstrahlungspfad (41) und einen Wärmeempfangspfad (42) aufweist, der Wärmeabstrahlungspfad (41) in einem Verdrahtungsmuster (12) der Leiterplatte (10, 10a, 10b), mit dem das Wärmequellenelement (31) verbunden ist, ausgebildet ist und sich von dem Verdrahtungsmuster (12) zu einer inneren Schicht (20) der Leiterplatte (10, 10a, 10b) erstreckt, und der Wärmeabstrahlungspfad (41) und der Wärmeempfangspfad (42) jeweils eine vorbestimmte Länge in einer Richtung entlang der Plattenoberfläche (11a) aufweisen und derart angeordnet sind, dass ihre Oberflächen zumindest an einer inneren Schicht (20) der Leiterplatte (10, 10a, 10b) einander gegenüberliegen.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Wärmeempfangspfad (42) in einem Muster (17, 17b) ausgebildet ist, das sich von dem Verdrahtungsmuster (12), mit dem das Wärmequellenelement (31) verbunden ist, unterscheidet, und an einer oberen Schicht der Leiterplatte (10, 10a, 10b), die die Plattenoberfläche (11a) bereitstellt, angeordnet ist, und der Wärmeempfangspfad (42) Wärme, die von dem Wärmequellenelement (31) erzeugt wird, über den Wärmeabstrahlungspfad (41) empfängt und die Wärme an das Muster (17, 17b) überträgt.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Leiterplatte (10, 10a, 10b) außerdem einen Zwischendurchgang (43) aufweist, der sich zu einem Massemuster (19) der Leiterplatte (10, 10a, 10b) erstreckt, und der Wärmeempfangspfad (42) durch den Zwischendurchgang (43) mit dem Massemuster (19) thermisch verbunden ist.
Elektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Wärmeabstrahlungspfad (41) und der Wärmeempfangspfad (42) jeweils unter Verwendung von Durchgangslöchern, die mittels Laserbohren ausgebildet werden, bereitgestellt werden.
Elektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die außerdem aufweist: ein Gehäuse (50), das die Leiterplatte (10, 10a, 10b) unterbringt, wobei ein Teil des Musters (17, 17b), in dem der Wärmeempfangspfad (42) ausgebildet ist, einen Kontakt zu einem Teil (51) des Gehäuses (50) aufweist.