JP2000332171A - 発熱素子の放熱構造およびその放熱構造を有するモジュール - Google Patents
発熱素子の放熱構造およびその放熱構造を有するモジュールInfo
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- H01L2224/321—Disposition
- H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 実装密度の低下やモジュールの大型化や価格
上昇を抑制することができる発熱素子の放熱構造を提供
する。 【解決手段】 発熱素子２の実装面にフィン１０を直接
的に当接する。基板１には発熱素子２の搭載領域面から
その直下の反対側の基板面に貫通する放熱用貫通孔１１
を形成する。発熱素子２の搭載領域面の反対側の基板面
に放熱ブロック１４を形成する。放熱ブロック１４は放
熱シート１７を介して間接的にケース１６に接触させ
る。発熱素子２の熱はフィン１０と放熱用貫通孔１１の
伝熱材料１２を順に通って放熱ブロック１４に伝導し、
さらに、放熱ブロック１４からケース１６に伝導して放
熱される。
上昇を抑制することができる発熱素子の放熱構造を提供
する。 【解決手段】 発熱素子２の実装面にフィン１０を直接
的に当接する。基板１には発熱素子２の搭載領域面から
その直下の反対側の基板面に貫通する放熱用貫通孔１１
を形成する。発熱素子２の搭載領域面の反対側の基板面
に放熱ブロック１４を形成する。放熱ブロック１４は放
熱シート１７を介して間接的にケース１６に接触させ
る。発熱素子２の熱はフィン１０と放熱用貫通孔１１の
伝熱材料１２を順に通って放熱ブロック１４に伝導し、
さらに、放熱ブロック１４からケース１６に伝導して放
熱される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に実装され
た発熱素子の放熱構造およびその放熱構造を有するモジ
ュールに関するものである。
た発熱素子の放熱構造およびその放熱構造を有するモジ
ュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３の（ａ）、（ｂ）には、それぞれ、
基板１上に実装される発熱素子２の放熱構造の一例が示
されている。図３の（ａ）、（ｂ）に示す例では、発熱
素子２（例えば、数Ｗの電力を要するパワー素子）は樹
脂パッケージ３の内部に収容されて基板１上に実装され
ており、図３の（ａ）に示す例では、上記樹脂パッケー
ジ３は放熱用兼導通接続用のベタパターン４に当接さ
れ、上記発熱素子２の熱はベタパターン４に伝搬されて
放熱される。なお、図３の（ａ）に示す５はリードパタ
ーンを示している。
基板１上に実装される発熱素子２の放熱構造の一例が示
されている。図３の（ａ）、（ｂ）に示す例では、発熱
素子２（例えば、数Ｗの電力を要するパワー素子）は樹
脂パッケージ３の内部に収容されて基板１上に実装され
ており、図３の（ａ）に示す例では、上記樹脂パッケー
ジ３は放熱用兼導通接続用のベタパターン４に当接さ
れ、上記発熱素子２の熱はベタパターン４に伝搬されて
放熱される。なお、図３の（ａ）に示す５はリードパタ
ーンを示している。
【０００３】また、図３の（ｂ）に示す例では、樹脂パ
ッケージ３の上面にヒートシンク６が接着剤７を用いて
取り付けられており、発熱素子２の熱は樹脂パッケージ
３と接着剤７を順に通ってヒートシンク６に伝搬されて
放熱される。
ッケージ３の上面にヒートシンク６が接着剤７を用いて
取り付けられており、発熱素子２の熱は樹脂パッケージ
３と接着剤７を順に通ってヒートシンク６に伝搬されて
放熱される。
【０００４】上記基板１上には、通常、発熱素子２を含
めた複数の回路構成部品が実装されると共に、それら部
品間を導通接続するリードパターン等が形成されて回路
が設けられており、このような基板１はケースの内部に
収容されてモジュールを構成する。
めた複数の回路構成部品が実装されると共に、それら部
品間を導通接続するリードパターン等が形成されて回路
が設けられており、このような基板１はケースの内部に
収容されてモジュールを構成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図３の
（ａ）に示す例では、ベタパターン４が基板面上に広く
形成されるために、基板１の部品実装密度が低くなって
しまうという問題がある。そこで、実装密度を向上させ
るためにベタパターン４の表面積を狭くすると、ベタパ
ターン４の放熱率が低下して発熱素子２の放熱性が悪化
してしまうという問題が生じてしまう。
（ａ）に示す例では、ベタパターン４が基板面上に広く
形成されるために、基板１の部品実装密度が低くなって
しまうという問題がある。そこで、実装密度を向上させ
るためにベタパターン４の表面積を狭くすると、ベタパ
ターン４の放熱率が低下して発熱素子２の放熱性が悪化
してしまうという問題が生じてしまう。
【０００６】図３の（ｂ）に示す例では、上述したよう
に、発熱素子２の熱を樹脂パッケージ３および接着剤７
を通してヒートシンク６に伝熱させる構成であるが、樹
脂パッケージ３や接着剤７は熱伝導性が悪いために発熱
素子２の熱はヒートシンク６に伝熱され難く、このため
に、発熱素子２の熱が放熱され難く、発熱素子２の放熱
性は満足できるものではないという問題がある。
に、発熱素子２の熱を樹脂パッケージ３および接着剤７
を通してヒートシンク６に伝熱させる構成であるが、樹
脂パッケージ３や接着剤７は熱伝導性が悪いために発熱
素子２の熱はヒートシンク６に伝熱され難く、このため
に、発熱素子２の熱が放熱され難く、発熱素子２の放熱
性は満足できるものではないという問題がある。
【０００７】また、ヒートシンク６は大型な部品である
ことから、発熱素子２を内蔵したモジュールは大型化な
ものとなってしまうという問題が生じる。さらに、ヒー
トシンク６は高価な部品であることから、上記モジュー
ルの価格が上昇してしまうという問題もある。さらに、
樹脂パッケージ３の上面に接着剤７を用いてヒートシン
ク６を取り付けるという工程をわざわざ設けなければな
らないので、製造工程が煩雑化してしまうという問題も
生じる。
ことから、発熱素子２を内蔵したモジュールは大型化な
ものとなってしまうという問題が生じる。さらに、ヒー
トシンク６は高価な部品であることから、上記モジュー
ルの価格が上昇してしまうという問題もある。さらに、
樹脂パッケージ３の上面に接着剤７を用いてヒートシン
ク６を取り付けるという工程をわざわざ設けなければな
らないので、製造工程が煩雑化してしまうという問題も
生じる。
【０００８】この発明は上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的は、基板の部品実装密度の低
下問題や、発熱素子を内蔵したモジュールの大型化問題
や、モジュールの価格上昇問題や、製造工程の煩雑化問
題を回避しつつ、満足のいく発熱素子の放熱性を得るこ
とができる発熱素子の放熱構造およびその放熱構造を有
するモジュールを提供することである。
れたものであり、その目的は、基板の部品実装密度の低
下問題や、発熱素子を内蔵したモジュールの大型化問題
や、モジュールの価格上昇問題や、製造工程の煩雑化問
題を回避しつつ、満足のいく発熱素子の放熱性を得るこ
とができる発熱素子の放熱構造およびその放熱構造を有
するモジュールを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決す
る手段としている。すなわち、第１の発明の発熱素子の
放熱構造は、基板上に実装された発熱素子の放熱構造で
あって、上記発熱素子の実装面には直接的にフィンが当
接接続されており、上記基板には上記発熱素子の搭載領
域面からその直下の反対側の基板面に貫通する放熱用貫
通孔が形成され、この放熱用貫通孔の内部には伝熱材料
が充填されており、また、上記発熱素子の搭載領域面の
反対側の基板面上には放熱ブロックが設けられており、
発熱素子の熱を上記フィンと放熱用貫通孔の伝熱材料と
を順に通る経路で放熱ブロックに伝熱させる伝熱通路が
形成されている構成をもって前記課題を解決する手段と
している。
に、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決す
る手段としている。すなわち、第１の発明の発熱素子の
放熱構造は、基板上に実装された発熱素子の放熱構造で
あって、上記発熱素子の実装面には直接的にフィンが当
接接続されており、上記基板には上記発熱素子の搭載領
域面からその直下の反対側の基板面に貫通する放熱用貫
通孔が形成され、この放熱用貫通孔の内部には伝熱材料
が充填されており、また、上記発熱素子の搭載領域面の
反対側の基板面上には放熱ブロックが設けられており、
発熱素子の熱を上記フィンと放熱用貫通孔の伝熱材料と
を順に通る経路で放熱ブロックに伝熱させる伝熱通路が
形成されている構成をもって前記課題を解決する手段と
している。
【００１０】第２の発明の発熱素子の放熱構造は、上記
第１の発明の構成を備え、発熱素子は樹脂パッケージ内
に収容された構成と成し、その発熱素子に直接的に当接
接続するフィンの少なくとも一部は上記樹脂パッケージ
の外部に突出形成されていることを特徴として構成され
ている。
第１の発明の構成を備え、発熱素子は樹脂パッケージ内
に収容された構成と成し、その発熱素子に直接的に当接
接続するフィンの少なくとも一部は上記樹脂パッケージ
の外部に突出形成されていることを特徴として構成され
ている。
【００１１】第３の発明における発熱素子の放熱構造を
有するモジュールは、上記第１の発明又は第２の発明の
発熱素子の放熱構造を構成する基板には発熱素子を含む
回路構成部品が設けられており、上記回路構成部品と放
熱ブロックと基板がケース内部に収容されて成るモジュ
ールであって、放熱ブロックはケースの内面に直接的に
あるいは絶縁部材を介して間接的に接触されており、発
熱素子から放熱ブロックに伝搬された熱は放熱ブロック
からケースに放熱されることを特徴として構成されてい
る。
有するモジュールは、上記第１の発明又は第２の発明の
発熱素子の放熱構造を構成する基板には発熱素子を含む
回路構成部品が設けられており、上記回路構成部品と放
熱ブロックと基板がケース内部に収容されて成るモジュ
ールであって、放熱ブロックはケースの内面に直接的に
あるいは絶縁部材を介して間接的に接触されており、発
熱素子から放熱ブロックに伝搬された熱は放熱ブロック
からケースに放熱されることを特徴として構成されてい
る。
【００１２】上記第４の発明における発熱素子の放熱構
造を有するモジュールは、上記第１の発明又は第２の発
明の発熱素子の放熱構造を構成する基板には発熱素子を
含む回路構成部品が設けられており、上記回路構成部品
と放熱ブロックと基板がケース内部に収容されて成るモ
ジュールであって、放熱ブロックが形成されている基板
面と、ケースとによって囲まれている空間部には高熱伝
導性材料が充填されていることを特徴として構成されて
いる。
造を有するモジュールは、上記第１の発明又は第２の発
明の発熱素子の放熱構造を構成する基板には発熱素子を
含む回路構成部品が設けられており、上記回路構成部品
と放熱ブロックと基板がケース内部に収容されて成るモ
ジュールであって、放熱ブロックが形成されている基板
面と、ケースとによって囲まれている空間部には高熱伝
導性材料が充填されていることを特徴として構成されて
いる。
【００１３】上記構成の発明において、発熱素子の熱は
フィンと放熱用貫通孔の伝熱材料を通って放熱ブロック
に伝搬されて放熱される。発熱素子から放熱ブロックに
至るまでの伝熱通路は何れの箇所も熱伝導率が良い材料
（伝熱材料）によって構成されており、発熱素子の熱を
効率良く放熱ブロックに伝搬することができ、発熱素子
の放熱性の向上を図ることができる。
フィンと放熱用貫通孔の伝熱材料を通って放熱ブロック
に伝搬されて放熱される。発熱素子から放熱ブロックに
至るまでの伝熱通路は何れの箇所も熱伝導率が良い材料
（伝熱材料）によって構成されており、発熱素子の熱を
効率良く放熱ブロックに伝搬することができ、発熱素子
の放熱性の向上を図ることができる。
【００１４】また、本発明では、従来のベタパターンの
ように、放熱用部材が発熱素子の搭載領域面以外の基板
面に広く形成されることはなく、このことにより、発熱
素子の放熱構造に起因した基板の部品実装密度低下問題
が回避される。さらに、本発明の発熱素子の放熱構造は
ヒートシンク等の高価な部品を用いずに構成することが
できるので、価格上昇を抑制することができる。さら
に、従来から行われている自動実装工程において、発熱
素子や放熱ブロックを基板に自動実装することが可能で
あることから、製造工程の煩雑化を防止することができ
る。上記のように、従来の問題を解決しつつ、発熱素子
の放熱性の向上を図ることができる。
ように、放熱用部材が発熱素子の搭載領域面以外の基板
面に広く形成されることはなく、このことにより、発熱
素子の放熱構造に起因した基板の部品実装密度低下問題
が回避される。さらに、本発明の発熱素子の放熱構造は
ヒートシンク等の高価な部品を用いずに構成することが
できるので、価格上昇を抑制することができる。さら
に、従来から行われている自動実装工程において、発熱
素子や放熱ブロックを基板に自動実装することが可能で
あることから、製造工程の煩雑化を防止することができ
る。上記のように、従来の問題を解決しつつ、発熱素子
の放熱性の向上を図ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下に、この発明に係る実施形態
例を図面に基づいて説明する。
例を図面に基づいて説明する。
【００１６】図１の（ａ）には第１の実施形態例におい
て特徴的な発熱素子の放熱構造を有するモジュールの一
例が模式的な断面図により表されており、図１の（ｂ）
には上記図１の（ａ）に示すＡ方向から発熱素子の搭載
領域を見た状態が模式的に表されている。
て特徴的な発熱素子の放熱構造を有するモジュールの一
例が模式的な断面図により表されており、図１の（ｂ）
には上記図１の（ａ）に示すＡ方向から発熱素子の搭載
領域を見た状態が模式的に表されている。
【００１７】この第１の実施形態例では、図１の
（ａ）、（ｂ）に示すように、ガラス−エポキシ基板等
の基板１には発熱素子２を内蔵した樹脂パッケージ３が
ランド８を介し半田を用いて実装されている。この樹脂
パッケージ３の実装面３ａにはフィン１０が形成されて
いる。このフィン１０の上面には発熱素子２の実装面
（図１の（ａ）の例では、発熱素子２の底面）が直接的
に当接接続されている。また、このフィン１０の下面
（基板側の面）は露出しており、ランド８に直接的に半
田により接続されている。また、上記フィン１０の一部
は樹脂パッケージ３よりも外部に突出形成されている。
（ａ）、（ｂ）に示すように、ガラス−エポキシ基板等
の基板１には発熱素子２を内蔵した樹脂パッケージ３が
ランド８を介し半田を用いて実装されている。この樹脂
パッケージ３の実装面３ａにはフィン１０が形成されて
いる。このフィン１０の上面には発熱素子２の実装面
（図１の（ａ）の例では、発熱素子２の底面）が直接的
に当接接続されている。また、このフィン１０の下面
（基板側の面）は露出しており、ランド８に直接的に半
田により接続されている。また、上記フィン１０の一部
は樹脂パッケージ３よりも外部に突出形成されている。
【００１８】上記基板１には放熱用貫通孔（熱ビア）１
１が形成されている。この放熱用貫通孔１１は、発熱素
子２の搭載領域面（例えば、樹脂パッケージ３の直下の
ランド８が形成されている領域の基板面）からその直下
の反対側の基板面に貫通するものであり、伝熱材料１２
（例えば、熱伝導率が良い半田等の金属材料）が充填さ
れている。
１が形成されている。この放熱用貫通孔１１は、発熱素
子２の搭載領域面（例えば、樹脂パッケージ３の直下の
ランド８が形成されている領域の基板面）からその直下
の反対側の基板面に貫通するものであり、伝熱材料１２
（例えば、熱伝導率が良い半田等の金属材料）が充填さ
れている。
【００１９】また、上記発熱素子２の搭載領域面の反対
側の基板面にはランド１３を介して放熱ブロック１４が
半田によって取り付けられている。この放熱ブロック１
４は熱伝導率に優れた材料、例えば金属やセラミックス
によって構成されている。
側の基板面にはランド１３を介して放熱ブロック１４が
半田によって取り付けられている。この放熱ブロック１
４は熱伝導率に優れた材料、例えば金属やセラミックス
によって構成されている。
【００２０】この第１の実施形態例では、フィン１０
と、ランド８と、放熱用貫通孔１１の伝熱材料１２と、
ランド１３とによって、伝熱通路が構成されており、発
熱素子２の熱はフィン１０とランド８と放熱用貫通孔１
１の伝熱材料１２とランド１３を順に通って放熱ブロッ
ク１４に伝搬されて放熱される。
と、ランド８と、放熱用貫通孔１１の伝熱材料１２と、
ランド１３とによって、伝熱通路が構成されており、発
熱素子２の熱はフィン１０とランド８と放熱用貫通孔１
１の伝熱材料１２とランド１３を順に通って放熱ブロッ
ク１４に伝搬されて放熱される。
【００２１】この第１の実施形態例において特徴的な発
熱素子の放熱構造は上記のように構成されており、以下
に、その放熱構造を有したモジュールの一例を示す。
熱素子の放熱構造は上記のように構成されており、以下
に、その放熱構造を有したモジュールの一例を示す。
【００２２】図１の（ａ）に示すように、前記基板１に
は発熱素子２を含む複数の回路構成部品１５等が設けら
れて回路が形成されており、この基板１はケース１６の
内部に収容されている。この第１の実施形態例に示すモ
ジュールにおいて特徴的なことは、前記放熱ブロック１
４が放熱シート１７を介して間接的にケース１６の内面
に接触していることである。
は発熱素子２を含む複数の回路構成部品１５等が設けら
れて回路が形成されており、この基板１はケース１６の
内部に収容されている。この第１の実施形態例に示すモ
ジュールにおいて特徴的なことは、前記放熱ブロック１
４が放熱シート１７を介して間接的にケース１６の内面
に接触していることである。
【００２３】この第１の実施形態例では、上記ケース１
６は金属材料により構成されており、また、上記放熱シ
ート１７は熱伝導率に優れ、かつ、硬度が低い絶縁材料
（例えば、シリコン樹脂）によって構成された絶縁部材
であり、モジュールの大型化を防止することが可能な薄
さとなっている。なお、図１の（ａ）に示す１８は基板
１を固定するための基板固定用爪を示している。
６は金属材料により構成されており、また、上記放熱シ
ート１７は熱伝導率に優れ、かつ、硬度が低い絶縁材料
（例えば、シリコン樹脂）によって構成された絶縁部材
であり、モジュールの大型化を防止することが可能な薄
さとなっている。なお、図１の（ａ）に示す１８は基板
１を固定するための基板固定用爪を示している。
【００２４】この第１の実施形態例に示すモジュールは
上記のように構成されており、このモジュールでは、発
熱素子２から放熱ブロック１４に伝搬された熱は放熱シ
ート１７を介してケース１６に放熱され、該ケース１６
の外表面からモジュールの外部に放熱されることとな
る。
上記のように構成されており、このモジュールでは、発
熱素子２から放熱ブロック１４に伝搬された熱は放熱シ
ート１７を介してケース１６に放熱され、該ケース１６
の外表面からモジュールの外部に放熱されることとな
る。
【００２５】この第１の実施形態例によれば、発熱素子
２の実装面に直接的に当接接続するフィン１０を設け、
また、基板１には発熱素子２の搭載領域面からその直下
の反対側の基板面に貫通する放熱用貫通孔１１を設け、
該放熱用貫通孔１１には伝熱材料１２が充填されてお
り、さらに、上記発熱素子２の搭載領域面の反対側の基
板面には放熱ブロック１４が設けられており、発熱素子
２の熱はフィン１０と放熱用貫通孔１１の伝熱材料１２
を通る経路で放熱ブロック１４に伝搬される放熱構造で
あるので、従来例のベタパターン４のように、放熱用部
材を発熱素子２の搭載領域面以外の基板面に広く設ける
必要が無く、このことによって、基板１の部品実装密度
を低下させてしまうという問題を防止することができ
る。
２の実装面に直接的に当接接続するフィン１０を設け、
また、基板１には発熱素子２の搭載領域面からその直下
の反対側の基板面に貫通する放熱用貫通孔１１を設け、
該放熱用貫通孔１１には伝熱材料１２が充填されてお
り、さらに、上記発熱素子２の搭載領域面の反対側の基
板面には放熱ブロック１４が設けられており、発熱素子
２の熱はフィン１０と放熱用貫通孔１１の伝熱材料１２
を通る経路で放熱ブロック１４に伝搬される放熱構造で
あるので、従来例のベタパターン４のように、放熱用部
材を発熱素子２の搭載領域面以外の基板面に広く設ける
必要が無く、このことによって、基板１の部品実装密度
を低下させてしまうという問題を防止することができ
る。
【００２６】また、発熱素子２の搭載領域面の反対側の
基板面と上記ケース１６との間には必ず空隙が設けら
れ、その空隙を利用して放熱ブロック１４が配置される
ことから、放熱ブロック１４を設けるための空間をわざ
わざ設ける必要が無く、モジュールの大型化を回避する
ことができる。
基板面と上記ケース１６との間には必ず空隙が設けら
れ、その空隙を利用して放熱ブロック１４が配置される
ことから、放熱ブロック１４を設けるための空間をわざ
わざ設ける必要が無く、モジュールの大型化を回避する
ことができる。
【００２７】さらに、発熱素子２から放熱ブロック１４
に至る伝熱通路は何れの箇所も熱伝導率に優れた材料に
よって構成されていることから、発熱素子２から放熱ブ
ロック１４に熱を効率良く伝搬することができ、しか
も、この第１の実施形態例では、放熱ブロック１４をケ
ース１６に接触させて放熱ブロック１４からケース１６
に放熱させる構成としたので、発熱素子２の放熱性を向
上させることができる。
に至る伝熱通路は何れの箇所も熱伝導率に優れた材料に
よって構成されていることから、発熱素子２から放熱ブ
ロック１４に熱を効率良く伝搬することができ、しか
も、この第１の実施形態例では、放熱ブロック１４をケ
ース１６に接触させて放熱ブロック１４からケース１６
に放熱させる構成としたので、発熱素子２の放熱性を向
上させることができる。
【００２８】さらに、この第１の実施形態例では、放熱
ブロック１４はランド１３を介し半田によって基板１に
設けられる構成であるので、発熱素子２を含む回路構成
部品１５の実装工程と同一の工程で放熱ブロック１４を
基板１に自動実装することが可能であり、このことによ
り、製造工程の煩雑化を防止することができる。
ブロック１４はランド１３を介し半田によって基板１に
設けられる構成であるので、発熱素子２を含む回路構成
部品１５の実装工程と同一の工程で放熱ブロック１４を
基板１に自動実装することが可能であり、このことによ
り、製造工程の煩雑化を防止することができる。
【００２９】さらに、この第１の実施形態例では、上記
したように、樹脂パッケージ３や放熱ブロック１４はラ
ンド８，１３を介して半田によって基板１に設けられる
構成であるので、放熱用貫通孔１１に充填する伝熱材料
１２が半田である場合には、放熱用貫通孔１１に伝熱材
料１２を充填するための工程をわざわざ設ける必要が無
く、製造工程の煩雑化を防止することができる。
したように、樹脂パッケージ３や放熱ブロック１４はラ
ンド８，１３を介して半田によって基板１に設けられる
構成であるので、放熱用貫通孔１１に充填する伝熱材料
１２が半田である場合には、放熱用貫通孔１１に伝熱材
料１２を充填するための工程をわざわざ設ける必要が無
く、製造工程の煩雑化を防止することができる。
【００３０】それというのは、樹脂パッケージ３や放熱
ブロック１４の実装工程では半田は溶解されるので、そ
の溶解した半田は放熱用貫通孔１１の内部に毛細管現象
によって入り込むこととなる。このことにから、樹脂パ
ッケージ３や放熱ブロック１４の実装工程において、樹
脂パッケージ３や放熱ブロック１４を半田を用いて基板
１に実装すると同時に、放熱用貫通孔１１の内部に半田
を充填させることができるので、前述したように、放熱
用貫通孔１１の内部に伝熱材料１２を充填するための工
程をわざわざ設ける必要が無く、製造工程の煩雑化を防
止することができる。
ブロック１４の実装工程では半田は溶解されるので、そ
の溶解した半田は放熱用貫通孔１１の内部に毛細管現象
によって入り込むこととなる。このことにから、樹脂パ
ッケージ３や放熱ブロック１４の実装工程において、樹
脂パッケージ３や放熱ブロック１４を半田を用いて基板
１に実装すると同時に、放熱用貫通孔１１の内部に半田
を充填させることができるので、前述したように、放熱
用貫通孔１１の内部に伝熱材料１２を充填するための工
程をわざわざ設ける必要が無く、製造工程の煩雑化を防
止することができる。
【００３１】さらに、放熱ブロック１４は簡単な形状で
あり、安価な部品である上に、上記のように、この第１
の実施形態例に示す発熱素子２の放熱構造は、製造工程
の煩雑化を防止することが可能であることから、価格上
昇を抑制することができる。
あり、安価な部品である上に、上記のように、この第１
の実施形態例に示す発熱素子２の放熱構造は、製造工程
の煩雑化を防止することが可能であることから、価格上
昇を抑制することができる。
【００３２】さらに、この第１の実施形態例では、上記
したように、発熱素子２の搭載領域面の反対側の基板面
に放熱ブロック１４が設けられ、この放熱ブロック１４
は放熱シート１７を介してモジュールにおけるケース１
６の内面に間接的に接触することが可能であることか
ら、そのように、放熱ブロック１４をケース１６の内面
に接触させて放熱ブロック１４から放熱シート１７を介
してケース１６に熱が伝搬される構成とすることによっ
て、従来例のようなベタパターンやヒートシンクを用い
て発熱素子２の熱を放熱させる構造とする場合よりも、
発熱素子２の放熱性を格段に向上させることができる。
したように、発熱素子２の搭載領域面の反対側の基板面
に放熱ブロック１４が設けられ、この放熱ブロック１４
は放熱シート１７を介してモジュールにおけるケース１
６の内面に間接的に接触することが可能であることか
ら、そのように、放熱ブロック１４をケース１６の内面
に接触させて放熱ブロック１４から放熱シート１７を介
してケース１６に熱が伝搬される構成とすることによっ
て、従来例のようなベタパターンやヒートシンクを用い
て発熱素子２の熱を放熱させる構造とする場合よりも、
発熱素子２の放熱性を格段に向上させることができる。
【００３３】さらに、この第１の実施形態例では、放熱
シート１７は熱伝導率が良いだけでなく、硬度が低いと
いう条件をも満たす材料によって構成されているので、
放熱ブロック１４から放熱シート１７を介してケース１
６へ伝搬する熱伝導効率を格段に向上させることができ
る。
シート１７は熱伝導率が良いだけでなく、硬度が低いと
いう条件をも満たす材料によって構成されているので、
放熱ブロック１４から放熱シート１７を介してケース１
６へ伝搬する熱伝導効率を格段に向上させることができ
る。
【００３４】それというのは、次に示すような理由によ
る。つまり、この第１の実施形態例のように、硬度が低
い材料によって放熱シート１７を構成する場合には、放
熱ブロック１４を放熱シート１７に押圧させることによ
り、放熱シート１７は放熱ブロック１４の接触面の形状
に応じて変形することができ、このことによって、放熱
ブロック１４と放熱シート１７を隙間無く密着させるこ
とができる。
る。つまり、この第１の実施形態例のように、硬度が低
い材料によって放熱シート１７を構成する場合には、放
熱ブロック１４を放熱シート１７に押圧させることによ
り、放熱シート１７は放熱ブロック１４の接触面の形状
に応じて変形することができ、このことによって、放熱
ブロック１４と放熱シート１７を隙間無く密着させるこ
とができる。
【００３５】これに対して、放熱シート１７が硬い場合
には該放熱シート１７は変形し難いので、放熱ブロック
１４を放熱シート１７に押圧させても、放熱ブロック１
４と放熱シート１７の間に隙間が生じ易い。その隙間は
熱が伝導し難いので、その隙間に起因して放熱ブロック
１４から放熱シート１７への熱伝導効率が悪くなる虞が
あるが、この第１の実施形態例に示すように、放熱シー
ト１７が柔らかく、放熱ブロック１４と放熱シート１７
を隙間無く密着させることができる場合には、放熱ブロ
ック１４と放熱シート１７の間に、上記隙間のような熱
伝導を妨げるものが無いので、放熱ブロック１４から放
熱シート１７への熱伝導効率は良く、このことにより、
放熱ブロック１４から放熱シート１７を介してケース１
６へ伝搬する熱伝導効率を格段に向上させることができ
る。
には該放熱シート１７は変形し難いので、放熱ブロック
１４を放熱シート１７に押圧させても、放熱ブロック１
４と放熱シート１７の間に隙間が生じ易い。その隙間は
熱が伝導し難いので、その隙間に起因して放熱ブロック
１４から放熱シート１７への熱伝導効率が悪くなる虞が
あるが、この第１の実施形態例に示すように、放熱シー
ト１７が柔らかく、放熱ブロック１４と放熱シート１７
を隙間無く密着させることができる場合には、放熱ブロ
ック１４と放熱シート１７の間に、上記隙間のような熱
伝導を妨げるものが無いので、放熱ブロック１４から放
熱シート１７への熱伝導効率は良く、このことにより、
放熱ブロック１４から放熱シート１７を介してケース１
６へ伝搬する熱伝導効率を格段に向上させることができ
る。
【００３６】さらに、同一の基板１内に複数の発熱素子
２が互いに間隔を介して設けられる場合があるが、それ
ら全ての発熱素子２にそれぞれ上記したような放熱構造
を設け、各放熱構造の放熱ブロック１４の高さを揃え、
それら複数の放熱ブロック１４をケース１６の内面に接
触させることにより、それら放熱ブロック１４は基板１
の位置決め用部材として機能することとなり、基板１を
ケース１６の内部に傾くことなく、所定の形態でもっ
て、配置収容させることができる。
２が互いに間隔を介して設けられる場合があるが、それ
ら全ての発熱素子２にそれぞれ上記したような放熱構造
を設け、各放熱構造の放熱ブロック１４の高さを揃え、
それら複数の放熱ブロック１４をケース１６の内面に接
触させることにより、それら放熱ブロック１４は基板１
の位置決め用部材として機能することとなり、基板１を
ケース１６の内部に傾くことなく、所定の形態でもっ
て、配置収容させることができる。
【００３７】以下に、第２の実施形態例を説明する。
【００３８】この第２の実施形態例において特徴的なこ
とは、図２に示す空間部２０には高熱伝導性材料２１が
充填されていることである。それ以外の構成は前記第１
の実施形態例と同様であり、この第２の実施形態例で
は、前記第１の実施形態例と同一構成部分には同一符号
を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
とは、図２に示す空間部２０には高熱伝導性材料２１が
充填されていることである。それ以外の構成は前記第１
の実施形態例と同様であり、この第２の実施形態例で
は、前記第１の実施形態例と同一構成部分には同一符号
を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００３９】この第２の実施形態例では、上記空間部２
０は、図２に示されるように、放熱ブロック１４が形成
されている基板面１ａと、ケース１６とによって、囲ま
れている空間部であり、上記高熱伝導性材料２１は熱伝
導率に優れた絶縁体である高熱伝導性樹脂（例えば、シ
リコン系の樹脂）である。この高熱伝導性材料２１によ
って基板１はケース１６に接着固定されている。
０は、図２に示されるように、放熱ブロック１４が形成
されている基板面１ａと、ケース１６とによって、囲ま
れている空間部であり、上記高熱伝導性材料２１は熱伝
導率に優れた絶縁体である高熱伝導性樹脂（例えば、シ
リコン系の樹脂）である。この高熱伝導性材料２１によ
って基板１はケース１６に接着固定されている。
【００４０】この第２の実施形態例によれば、上記空間
部２０に高熱伝導性材料２１が充填されているので、放
熱ブロック１４の熱は直に放熱シート１７に伝搬されて
ケース１６に放熱されるだけでなく、上記高熱伝導性材
料２１を介して放熱シート１７に伝搬されてケース１６
に放熱させることができることとなり、つまり、放熱ブ
ロック１４からケース１６への熱伝導通路の断面積が前
記第１の実施形態例の構成に比べて増加した状態とな
り、放熱ブロック１４からケース１６への熱伝導効率を
格段に向上させることができる。このことから、発熱素
子２の放熱性をより良くすることができる。
部２０に高熱伝導性材料２１が充填されているので、放
熱ブロック１４の熱は直に放熱シート１７に伝搬されて
ケース１６に放熱されるだけでなく、上記高熱伝導性材
料２１を介して放熱シート１７に伝搬されてケース１６
に放熱させることができることとなり、つまり、放熱ブ
ロック１４からケース１６への熱伝導通路の断面積が前
記第１の実施形態例の構成に比べて増加した状態とな
り、放熱ブロック１４からケース１６への熱伝導効率を
格段に向上させることができる。このことから、発熱素
子２の放熱性をより良くすることができる。
【００４１】また、この第２の実施形態例では、高熱伝
導性材料２１が樹脂により構成され、その高熱伝導性材
料２１を用いて基板１はケース１６に接着固定されてい
るので、図１の（ａ）に示したような基板１を固定する
ための爪１８をケース１６に設ける必要が無くなり、ケ
ース１６に基板固定用爪を設ける場合に比べて、ケース
１６の形状を簡単にすることができてケース１６の価格
を安価にすることが可能となる。
導性材料２１が樹脂により構成され、その高熱伝導性材
料２１を用いて基板１はケース１６に接着固定されてい
るので、図１の（ａ）に示したような基板１を固定する
ための爪１８をケース１６に設ける必要が無くなり、ケ
ース１６に基板固定用爪を設ける場合に比べて、ケース
１６の形状を簡単にすることができてケース１６の価格
を安価にすることが可能となる。
【００４２】なお、この発明は上記各実施形態例に限定
されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例
えば、上記各実施形態例に示したモジュールでは、放熱
ブロック１４はケース１６の内面に接触させる構成であ
ったが、上記放熱ブロック１４をケース１６の内面に接
触させなくともよい。例えば、上記第２の実施形態例の
如く、空間部２０が高熱伝導性材料２１によって充填さ
れている場合には、放熱ブロック１４をケース１６の内
面に接触させなくとも、上記高熱伝導性材料２１を介し
て放熱ブロック１４の熱がケース１６に伝搬され易いの
で、放熱ブロック１４をケース１６の内面に接触させた
場合と同様に、放熱ブロック１４からケース１６に熱を
放熱させることができる。
されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例
えば、上記各実施形態例に示したモジュールでは、放熱
ブロック１４はケース１６の内面に接触させる構成であ
ったが、上記放熱ブロック１４をケース１６の内面に接
触させなくともよい。例えば、上記第２の実施形態例の
如く、空間部２０が高熱伝導性材料２１によって充填さ
れている場合には、放熱ブロック１４をケース１６の内
面に接触させなくとも、上記高熱伝導性材料２１を介し
て放熱ブロック１４の熱がケース１６に伝搬され易いの
で、放熱ブロック１４をケース１６の内面に接触させた
場合と同様に、放熱ブロック１４からケース１６に熱を
放熱させることができる。
【００４３】また、上記各実施形態例では、ケース１６
は金属材料によって構成されていたが、ケース１６を金
属以外の材料によって構成してもよい。さらに、上記各
実施形態例では、放熱シート１７は絶縁材料によって構
成されていたが、例えば、放熱ブロック１４がセラミッ
クス等の絶縁材料によって構成されている場合等のよう
に、基板１に形成された回路とケース１６とが導通接続
するという心配が殆ど無い場合には、上記放熱シート１
７を導電性材料によって構成してもよい。
は金属材料によって構成されていたが、ケース１６を金
属以外の材料によって構成してもよい。さらに、上記各
実施形態例では、放熱シート１７は絶縁材料によって構
成されていたが、例えば、放熱ブロック１４がセラミッ
クス等の絶縁材料によって構成されている場合等のよう
に、基板１に形成された回路とケース１６とが導通接続
するという心配が殆ど無い場合には、上記放熱シート１
７を導電性材料によって構成してもよい。
【００４４】さらに、上記各実施形態例では、放熱ブロ
ック１４は放熱シート１７を介してケース１６に間接的
に接触していたが、例えば、放熱ブロック１４とケース
１６のうちの一方が絶縁材料によって構成されている場
合のように、基板１に形成された回路とケース１６とが
導通接続するという心配が殆ど無い場合には、放熱シー
ト１７を省略し、放熱ブロック１４を直接的にケース１
６に接触させてもよい。
ック１４は放熱シート１７を介してケース１６に間接的
に接触していたが、例えば、放熱ブロック１４とケース
１６のうちの一方が絶縁材料によって構成されている場
合のように、基板１に形成された回路とケース１６とが
導通接続するという心配が殆ど無い場合には、放熱シー
ト１７を省略し、放熱ブロック１４を直接的にケース１
６に接触させてもよい。
【００４５】さらに、上記放熱用貫通孔１１の数は、図
１の（ｂ）に示す例では、５個であったが、この放熱用
貫通孔１１は数に限定されるものではなく、適宜の数を
設けることができるものである。さらに、図１の（ｂ）
に示す例では、上記放熱用貫通孔１１は、孔断面形状が
円形状であったが、放熱用貫通孔１１の孔断面形状は限
定されるものではなく、例えば、スリット状や多角形状
等の様々な形状を採り得る。
１の（ｂ）に示す例では、５個であったが、この放熱用
貫通孔１１は数に限定されるものではなく、適宜の数を
設けることができるものである。さらに、図１の（ｂ）
に示す例では、上記放熱用貫通孔１１は、孔断面形状が
円形状であったが、放熱用貫通孔１１の孔断面形状は限
定されるものではなく、例えば、スリット状や多角形状
等の様々な形状を採り得る。
【００４６】さらに、上記各実施形態例では、発熱素子
２は樹脂パッケージ３内に収容されていたが、本発明
は、発熱素子２が露出した状態で基板１に実装される場
合にも適用することができる。
２は樹脂パッケージ３内に収容されていたが、本発明
は、発熱素子２が露出した状態で基板１に実装される場
合にも適用することができる。
【００４７】
【発明の効果】この発明によれば、発熱素子の実装面に
は直接的にフィンが当接接続されており、上記発熱素子
が実装される基板には上記発熱素子の搭載領域面からそ
の直下の反対側の基板面に貫通する放熱用貫通孔が形成
され、この放熱用貫通孔の内部には伝熱材料が充填され
ており、また、発熱素子の搭載領域面の反対側の基板面
には放熱ブロックが設けられており、発熱素子の熱は上
記フィンと放熱用貫通孔の伝熱材料とを順に通る経路で
上記放熱ブロックに伝搬されて放熱される構成であるの
で、従来例に示したベタパターンのように、放熱用の部
材を発熱素子が実装される基板面上に広く形成する必要
が無く、発熱素子の放熱構造によって基板の部品実装密
度が低下してしまうという問題を防止することができ
る。
は直接的にフィンが当接接続されており、上記発熱素子
が実装される基板には上記発熱素子の搭載領域面からそ
の直下の反対側の基板面に貫通する放熱用貫通孔が形成
され、この放熱用貫通孔の内部には伝熱材料が充填され
ており、また、発熱素子の搭載領域面の反対側の基板面
には放熱ブロックが設けられており、発熱素子の熱は上
記フィンと放熱用貫通孔の伝熱材料とを順に通る経路で
上記放熱ブロックに伝搬されて放熱される構成であるの
で、従来例に示したベタパターンのように、放熱用の部
材を発熱素子が実装される基板面上に広く形成する必要
が無く、発熱素子の放熱構造によって基板の部品実装密
度が低下してしまうという問題を防止することができ
る。
【００４８】また、この発明の発熱素子の放熱構造は、
前記ヒートシンクのような高価な部品を用いることな
く、構成することができることから、発熱素子を内蔵し
たモジュールの価格上昇を抑制することができる。
前記ヒートシンクのような高価な部品を用いることな
く、構成することができることから、発熱素子を内蔵し
たモジュールの価格上昇を抑制することができる。
【００４９】さらに、上記放熱ブロックは発熱素子の搭
載領域面の反対側の基板面上に形成されており、発熱素
子を内蔵したモジュールでは、その放熱ブロックの形成
基板面とケースとの間に必ず間隔が設けられることか
ら、放熱ブロックを形成するための空間をわざわざ設け
る必要が無く、発熱素子の放熱構造を有するモジュール
の大型化を防止することができる。
載領域面の反対側の基板面上に形成されており、発熱素
子を内蔵したモジュールでは、その放熱ブロックの形成
基板面とケースとの間に必ず間隔が設けられることか
ら、放熱ブロックを形成するための空間をわざわざ設け
る必要が無く、発熱素子の放熱構造を有するモジュール
の大型化を防止することができる。
【００５０】さらに、発熱素子の熱を放熱ブロックに伝
搬する伝熱通路は何れの箇所も熱伝導に優れた材料で形
成されているので、発熱素子の熱を効率良く放熱させる
ことができ、発熱素子の放熱性を向上させることができ
る。
搬する伝熱通路は何れの箇所も熱伝導に優れた材料で形
成されているので、発熱素子の熱を効率良く放熱させる
ことができ、発熱素子の放熱性を向上させることができ
る。
【００５１】さらに、上記のように、発熱素子の実装面
にフィンが直接的に当接接続されているので、発熱素子
が樹脂パッケージ内に収容されている構成のものにあっ
ても、樹脂パッケージ等の熱伝導が悪い部材を通さず
に、上記フィンを利用して、発熱素子の熱を直接的に放
熱用貫通孔の伝熱材料を介して放熱ブロックに伝搬して
放熱させることができることとなり、発熱素子の放熱性
の悪化を回避することができる。
にフィンが直接的に当接接続されているので、発熱素子
が樹脂パッケージ内に収容されている構成のものにあっ
ても、樹脂パッケージ等の熱伝導が悪い部材を通さず
に、上記フィンを利用して、発熱素子の熱を直接的に放
熱用貫通孔の伝熱材料を介して放熱ブロックに伝搬して
放熱させることができることとなり、発熱素子の放熱性
の悪化を回避することができる。
【００５２】本発明において特徴的な発熱素子の放熱構
造を有するモジュールにおいて、放熱ブロックをモジュ
ールのケースに接触させ、発熱素子から放熱ブロックの
伝搬された熱を上記ケースに放熱する構成のものにあっ
ては、放熱ブロックから、表面積が格段に広いケースに
発熱素子の熱が伝熱されることから、発熱素子の放熱性
をより一層向上させることができる。
造を有するモジュールにおいて、放熱ブロックをモジュ
ールのケースに接触させ、発熱素子から放熱ブロックの
伝搬された熱を上記ケースに放熱する構成のものにあっ
ては、放熱ブロックから、表面積が格段に広いケースに
発熱素子の熱が伝熱されることから、発熱素子の放熱性
をより一層向上させることができる。
【００５３】放熱ブロックが形成されている基板面とケ
ースとによって囲まれている空間部に、高熱伝導性材料
が充填されているモジュールにあっては、放熱ブロック
からケースに熱をより効率良く伝搬することができるこ
ととなり、発熱素子の放熱性を格段に向上させることが
できる。
ースとによって囲まれている空間部に、高熱伝導性材料
が充填されているモジュールにあっては、放熱ブロック
からケースに熱をより効率良く伝搬することができるこ
ととなり、発熱素子の放熱性を格段に向上させることが
できる。
【図１】第１の実施形態例において特徴的な発熱素子の
放熱構造を有したモジュールを模式的に示す断面図であ
る。
放熱構造を有したモジュールを模式的に示す断面図であ
る。
【図２】第２の実施形態例において特徴的な発熱素子の
放熱構造を有したモジュールを模式的に示す断面図であ
る。
放熱構造を有したモジュールを模式的に示す断面図であ
る。
【図３】従来の発熱素子の放熱構造例を示す説明図であ
る。
る。
１ 基板 ２ 発熱素子 ３ 樹脂パッケージ １０ フィン １１ 放熱用貫通孔 １２ 伝熱材料 １４ 放熱ブロック １５ 回路構成部品 １６ ケース １７ 放熱シート ２０ 空間部 ２１ 高熱伝導性材料
Claims (4)
- 【請求項１】 基板上に実装された発熱素子の放熱構造
であって、上記発熱素子の実装面には直接的にフィンが
当接接続されており、上記基板には上記発熱素子の搭載
領域面からその直下の反対側の基板面に貫通する放熱用
貫通孔が形成され、この放熱用貫通孔の内部には伝熱材
料が充填されており、また、上記発熱素子の搭載領域面
の反対側の基板面上には放熱ブロックが設けられてお
り、発熱素子の熱を上記フィンと放熱用貫通孔の伝熱材
料とを順に通る経路で放熱ブロックに伝熱させる伝熱通
路が形成されていることを特徴とする発熱素子の放熱構
造。 - 【請求項２】 発熱素子は樹脂パッケージ内に収容され
た構成と成し、その発熱素子に直接的に当接接続するフ
ィンの少なくとも一部は上記樹脂パッケージの外部に突
出形成されていることを特徴とする請求項１記載の発熱
素子の放熱構造。 - 【請求項３】 請求項１又は請求項２記載の発熱素子の
放熱構造を構成する基板には発熱素子を含む回路構成部
品が設けられており、上記回路構成部品と放熱ブロック
と基板がケース内部に収容されて成るモジュールであっ
て、放熱ブロックはケースの内面に直接的にあるいは絶
縁部材を介して間接的に接触されており、発熱素子から
放熱ブロックに伝搬された熱は放熱ブロックからケース
に放熱されることを特徴とする発熱素子の放熱構造を有
するモジュール。 - 【請求項４】 請求項１又は請求項２記載の発熱素子の
放熱構造を構成する基板には発熱素子を含む回路構成部
品が設けられており、上記回路構成部品と放熱ブロック
と基板がケース内部に収容されて成るモジュールであっ
て、放熱ブロックが形成されている基板面と、ケースと
によって囲まれている空間部には高熱伝導性材料が充填
されていることを特徴とする発熱素子の放熱構造を有す
るモジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14030899A JP3733783B2 (ja) | 1999-05-20 | 1999-05-20 | 発熱素子の放熱構造を有するモジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14030899A JP3733783B2 (ja) | 1999-05-20 | 1999-05-20 | 発熱素子の放熱構造を有するモジュール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000332171A true JP2000332171A (ja) | 2000-11-30 |
| JP3733783B2 JP3733783B2 (ja) | 2006-01-11 |
Family
ID=15265783
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14030899A Expired - Lifetime JP3733783B2 (ja) | 1999-05-20 | 1999-05-20 | 発熱素子の放熱構造を有するモジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3733783B2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2008226890A (ja) * | 2007-03-08 | 2008-09-25 | Mitsubishi Electric Corp | 電子機器 |
| EP1991042A2 (en) | 2007-05-09 | 2008-11-12 | Fujitsu Ten Limited | Electrical circuit device |
| JP2010232318A (ja) * | 2009-03-26 | 2010-10-14 | Toyota Industries Corp | 半導体装置および熱伝シート |
| CN104284559A (zh) * | 2013-07-12 | 2015-01-14 | Tdk株式会社 | 电源装置和电源装置的制造方法 |
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| WO2020003423A1 (ja) | 2018-06-27 | 2020-01-02 | 三菱電機株式会社 | 電源装置 |
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| CN111526227A (zh) * | 2019-02-04 | 2020-08-11 | 株式会社村田制作所 | 高频模块和通信装置 |
| CN113904050A (zh) * | 2020-06-22 | 2022-01-07 | 泰星能源解决方案有限公司 | 电池模块以及电池系统 |
-
1999
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