JP2006049412A

JP2006049412A - 電子部品の放熱構造

Info

Publication number: JP2006049412A
Application number: JP2004225251A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Sakagami; 洋一坂上
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 2004-08-02
Filing date: 2004-08-02
Publication date: 2006-02-16

Abstract

【課題】多層基板上に実装された電子部品の熱を効率的に発散させる。
【解決手段】多層基板上に実装される電子部品の放熱構造であって、電子部品の直下に配置され、電子部品で発生する熱を多層基板の外部に放熱するとともに多層基板の内層に伝達する多層基板を貫通する第１の大径放熱用スルーホールと第１の大径放熱用スルーホールの周囲に複数の第１の小径放熱用スルーホールを配置し、第１の大径放熱用スルーホールと第１の小径放熱用スルーホールは電子部品の中央付近に密集して配置される。多層基板の周縁部付近に大径放熱用スルーホールが形成されることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、多層基板上に実装される電子部品の放熱構造に関する。

ＣＰＵや各種ＩＣ等、発熱が懸念される電子部品においては、外部に発熱を発散させ、その過熱を防止するために放熱構造が採用されている。放熱構造としては、放熱板を発熱素子（電子部品）に接着して放熱効果を得るものが代表的であり、その他、電子部品が実装される基板の接地（ＧＮＤ）層を利用し、その面積を大きくすることで放熱効果を得るもの等も知られている。

しかしながら、電子機器の小型化等に伴って基板に実装される電子部品の集積度はますます高められる傾向にあり、電子部品が密集して実装されるために、電子部品に直接放熱板を接着しようとしても諸々の制約が多く、十分な放熱効果が得られないのが実情である一方、基板の接地層を利用して放熱を行う放熱構造では、コスト抑制等を目的として基板の多層化（例えば２層化）が進んでおり、回路配線で接地層が分断されたり細くなったりしているために、やはり、十分な放熱効果が得られなくなってきている。

そこで、別の放熱対策として、電子部品を多層基板に実装し、多層基板の内層及び外層に形成された導体パターン間を繋ぐ配線用スルーホールを放熱部材として利用する方法がある。多層基板に実装された電子部品の発熱は、電子部品の端子、基板実装面の導体パターン及び配線用スルーホールを介して基板の裏面の導体パターンに伝達され、基板の裏面からも発散される。電子部品実装面の導体パターンのみならず、基板裏面の導体パターンからも放熱されるので、効果的な放熱が実現される。

放熱性をより高めた多層基板の構造としては、表層に設けた発熱部品の裏面側に対応する各層基板にヴィアホールを設ける構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この多層基板では、発熱部品の熱をヴィアホールを介して基板裏面側に伝達し、放熱するようにしている。

特開平５−６３３７２号公報

しかしながら、近年の高密度配線や高密度実装の流れを受け、配線用スルーホールの径は極めて小径（例えば直径０．４ｍｍ程度）とされているため、配線用スルーホールを介した熱の伝達効果は低いものである。また、導体パターンが高密度に配置されている場合、配線用スルーホールの設置場所や数は大きな制約を受けるので、配線用スルーホール数の増加により放熱効果を高める方法の採用は困難である。このため、電子部品を単に多層基板上に実装しただけでは、不十分な放熱効果しか得られなかった。

電子部品の発熱量の増加の問題は極めて深刻になっており、発熱量は今後も増大の一途をたどると予想される。このような状況を考慮すると、特許文献１のような単に放熱用スルーホールを設けただけの構造では電子部品の冷却は困難であり、さらなる改善策が求められる。

そこで本発明は、多層基板上に実装された電子部品の熱を効率的に発散させることが可能な電子部品の放熱構造を提供することを目的とする。

前述の問題を解決するために、本発明に係る電子部品の放熱構造は、多層基板上に実装される電子部品の放熱構造であって、前記電子部品の直下に配置され、前記電子部品で発生する熱を多層基板の外部に放熱するとともに前記多層基板の内層に伝達する前記多層基板を貫通する第１の大径放熱用スルーホールと前記第１の大径放熱用スルーホールの周囲に複数の第１の小径放熱用スルーホールを配置し、前記第１の大径放熱用スルーホールと前記第１の小径放熱用スルーホールは前記電子部品の中央付近に密集して配置されることを特徴とする。

以上のような電子部品の放熱構造では、電子部品の直下に大径の放熱用スルーホール（例えば、１．２ｍｍ程度）と、その大径の放熱用スルーホールの周囲に複数の小径の放熱用スルーホール（例えば、０．３ｍｍ程度）設けることにより省スペースで高い放熱効果が実現される。また、各層の導体パターンを繋ぐ放熱用スルーホールを回路基板の周縁付近にさらに設けることで、内層の熱を筐体に逃がし外気で冷却できるので放熱性の向上がきわめて容易である。

本発明に係る電子部品の放熱構造によれば、電子部品の放熱を効率的に実現することができ、電子部品の過熱を抑えることができる。また、本発明によれば、高い放熱効果が得られるので、例えば電子部品に接着する放熱板等が不要となり、部品点数の削減を図ることができる。

以下、本発明を適用した電子部品の放熱構造について、図面を参照しながら詳細に説明する。

先ず、第１実施形態の電子部品の放熱構造について説明する。本実施形態の電子部品の放熱構造は、図１に示すように、電子部品１が例えば４層の多層基板２に実装されている。この電子部品１は、例えばＣＰＵ等のようなＩＣであり、その発熱が問題となるものである。

多層基板２は、導体パターン（配線）層を複数有するものであり、本実施形態では、電子部品１が実装される面に第１層の導体パターン３が形成され、裏面側（電子部品１が実装される面とは反対側）へ向かうにつれて第２層の導体パターン４、第３層の導体パターン５、第４層の導体パターン６の順に形成されている。

電子部品１が実装された多層基板２は、多層基板２の裏面の外周端部で、接合部１０を介して筐体９に取り付けられる。接合部１０は、例えばはんだ等により構成される。多層基板２と筐体９との間に例えばはんだによる接合部１０を設けることで、多層基板２から筐体９へ熱が速やかに移動し、さらに効率的な放熱が実現される。

また、多層基板２には、各層の導体パターンを電気的に接続する配線用スルーホール７が形成されている。配線用スルーホール７の直径は、導体パターン（配線）の高密度化を妨げない程度に小さく設定される。

さらに、多層基板２には、多層基板２を貫通する放熱用スルーホール８ａ、８ｂ、８ｃが形成されている。放熱用スルーホール８ａ、８ｂの直径は、放熱用スルーホール８ｃの直径より大きく設定され、例えば直径１．２ｍｍ以上とされる。

放熱用スルーホール８は、電子部品１の直下に形成される。電子部品１の直下に放熱用スルーホール８を設けることで、電子部品１の発熱を効率よく基板の裏面へ伝達することができる。図２に示すように放熱用スルーホール８は、電子部品１の直下に大径の放熱用スルーホール８ａが５個と、小径の放熱用スルーホール８ｃが１６個設けられている。放熱用スルーホール８ａは直径が約１．２ｍｍ、放熱用スルーホール８ｃの直径が約０．３ｍｍとされている。放熱用スルーホール８は、電子部品１の中心付近に大径の放熱用スルーホール８ａが１個配置され（第１の大径放熱用スルーホール）、その周囲に小径の放熱用スルーホール８ｃが８個配置され（第１の小径放熱用スルーホール）、さらのその周囲に大径の放熱用スルーホール８ａが４個配置され（第２の大径放熱スルーホール）、さらにその周囲に小径の放熱用スルーホール８ｃが８個配置されており（第２の小径放熱用スルーホール）、放熱用スルーホール８は、電子部品の中央付近に密集して設けられている。

また、放熱用スルーホール８ｂは、多層基板２の周縁部付近に形成される。多層基板２の周縁部付近においては、多層基板２の中央部といった電子部品１が実装される領域に比べて、導体パターンが低密度に形成されているか、又は導体パターンが形成されていないので、このような位置に放熱用スルーホール８を形成することで、配線の高密度化を妨げることなく、放熱効果を高めることができる。

また、多層基板２の周縁部では導体パターンの配置による制約を受け難いので、放熱用スルーホール８ｂの設置数を容易に増加させることができ、放熱効果をより一層高めることができる。多層基板２の裏面側に筐体９を取り付ける場合、多層基板２の周縁部付近に放熱用スルーホール８ｂを設けることで、放熱用スルーホール８と筐体９の取り付け部分（接合部１０）との距離が近くなり、筐体９へ効率よく熱が伝達される。放熱用スルーホール８ｂは、放熱用スルーホール８ａと同じ直径１．２ｍｍである。

このような電子部品の放熱構造では、電子部品１で発生した熱の一部は、放熱用スルーホール８ａ、８ｃを介して多層基板２の表面の第１の導体パターン３、基板内層の第２層の導体パターン４、第３層の導体パターン５、さらには多層基板２の裏面の第４層の導体パターン６へ伝達されて外部へ発散される。また、導体パターン３、４，５，６へ伝達された熱の一部は、多層基板２を貫通する放熱用スルーホール８ｂに伝達され、接合部１０を介して筐体９へと伝達され、外部へ発散される。

以上のような放熱構造によれば、放熱用スルーホール８ａ、８ｂ、８ｃを介した熱の伝達効果が大幅に向上する。このため、配線用スルーホール７や通常の径の放熱用スルーホールだけでは不十分であった放熱効果を補って、電子部品１の熱を速やかに多層基板２の内層へ伝達し、さらに内層から筐体９へ伝達することができ、電子部品１の放熱を効率良く行なうことができる。

また、大径の放熱用スルーホール８ａ、８ｂにより電子部品１の過熱を充分に抑制できるので、電子部品１の発熱量によっては例えば電子部品１に接着する放熱板等の他の放熱部材が不要となり、部品点数の削減も可能となる。

上述では放熱用スルーホール８ａ、８ｂの直径を１．２ｍｍ、放熱用スルーホール８ｃの直径を約０．３ｍｍとしたが、これに限定されることはなく、基板の実装スペースによってその大きさを適宜変更しても良いことはもちろんである。

本発明の電子部品の放熱構造の一例を示す概略断面図である。本発明の電子部品の放熱構造の一例を示す概略裏面図である。

符号の説明

１電子部品、２多層基板、３第１層の導体パターン、４第２層の導体パターン、５第３層の導体パターン、６第４層の導体パターン、７配線接続用スルーホール、８放熱用スルーホール、９筐体、１０接合部

Claims

多層基板上に実装される電子部品の放熱構造であって、
前記電子部品の直下に配置され、前記電子部品で発生する熱を多層基板の外部に放熱するとともに前記多層基板の内層に伝達する前記多層基板を貫通する第１の大径放熱用スルーホールと前記第１の大径放熱用スルーホールの周囲に複数の第１の小径放熱用スルーホールを配置し、前記第１の大径放熱用スルーホールと前記第１の小径放熱用スルーホールは前記電子部品の中央付近に密集して配置されることを特徴とする電子部品の放熱構造。
前記第１の大径放熱用スルーホール及び前記第２の小径放熱用スルーホールの周囲に、さらに第２の大径放熱用スルーホールを設けたことを特徴とする請求項１記載の電子部品の放熱構造。
前記第２の大径放熱用スルーホールの周囲にさらに第２の小径放熱用スルーホールを配置したことを特徴とする請求項２記載の電子部品の放熱構造。
前記多層基板に当該多層基板を収容する電子機器筐体が接合されることを特徴とする請求項１、２又は３記載の電子部品の放熱構造。
前記多層基板の周縁部付近に放熱用スルーホールが形成され、前記大径のスルーホール及び小径の放熱用スルーホールによって内層に伝達された熱を前記周縁部付近の放熱用スルーホールによって前記電子機器筐体へ伝達することを特徴とする請求項４記載の電子部品の放熱構造。