JP2009283561A - 電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程を簡略化して製造コストを低くできる電子装置を提供する。
【解決手段】電子装置１０は、リフロー実装時に所定の熱容量を要する第１の電子部品１７と、第１の電子部品を実装するために必要な熱容量を満たす温度よりも耐熱温度が低い第２の電子部品１８と、第１の電子部品および第２の電子部品を面実装するために、面状に形成された基材１２における第１の面１２Ａに第１パッドおよび第２パッドが設けられた回路基板１１と、第１の面から第２の面１２Ｂまで貫通するとともに基材よりも熱伝導率が高い貫通ビア１９とを備えている。そして、第１の面において貫通ビア１９が第１パッドに接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、リフロー実装時に互いに異なる所定の熱容量を要する第１の電子部品および第２の電子部品を備えた電子装置に関する。

自動車用の照明点灯装置として、ＨＩＤランプ（high intensity discharge lamp）などの放電灯を用いた点灯装置が知られている。この放電点灯装置は、ＨＩＤなどの放電灯を安定点灯制御するインバータ安定点灯回路を備えている。
インバータ安定点灯回路は、電源に接続される入力フィルタ部と、電源電圧から安定点灯に適したランプ電圧まで昇圧させるＤＣ／ＤＣコンバータ部と、ＤＣ／ＤＣコンバータ部から出力される直流電圧を略矩形波に交流変換するインバータ部とを備えている。
このインバータ部には、放電灯を起動させるために高電圧パルス電圧を発生させるイグナイタ部が接続されている。

また、インバータ安定点灯回路は、ＤＣ／ＤＣコンバータ部の出力電流および出力電圧を検出し、その検出値から、所定の電力値になるようにＤＣ／ＤＣコンバータ部のＳＷ素子のデューティや周波数を調整した後、ランプの点灯状態に応じてインバータ部の低周波数を調整する制御部を備えている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−３１８６２８号公報

ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータ部の変圧器（メイントランス）などは、電源電圧を変圧するトランスである。この変圧器は、大電流、高電圧となるため大型で熱容量が大きい。
このため、リフロー時には変圧器に多くの熱量を供給する必要がある。

一方、定格電圧１６０Ｖ以上などの高耐圧アルミ電解コンデンサは電解液としてエチレングリコールを使用している場合があり、その沸点は１９７℃である。
この電解液（エチレングリコール）の沸点１９７℃は、Ｓｎ-３Ａｇ-０．５Ｃｕ無縁はんだの融点２１７℃よりも低いので、変圧器などのリフロー時に、電解液温度が沸点を超えることが考えられる。
電解液温度が沸点を超えると、防爆弁が開いたり、内圧上昇による本体膨れにより接続端子が浮き上がるなどの不具合が発生する虞がある。

よって、従来は、変圧器と高耐圧アルミ電解コンデンサとを同一の工程で実装することが難しいとされていた。
このため、変圧器と高耐圧アルミ電解コンデンサとを別基板に実装したり、別工程で実装してする必要があり、そのことが製造コストを下げる妨げになっていた。

本発明は、前述した要望を満たすためになされたもので、その目的は、製造工程を簡略化して製造コストを低くできる電子装置を提供することにある。

本発明の電子装置は、リフロー実装時に所定の熱容量を要する第１の電子部品と、前記第１の電子部品を実装するために必要な前記熱容量を満たす温度よりも耐熱温度が低い第２の電子部品と、前記第１の電子部品および前記第２の電子部品を面実装するために、面状に形成された基材における第１の面に第１パッドおよび第２パッドが設けられた回路基板と、前記第１の面から前記第１の面とは反対側の第２の面まで貫通するとともに前記基材よりも熱伝導率が高い熱伝導部と、を備え、前記第１の面において前記熱伝導部が前記第１パッドに接続されていることを特徴とする。

よって、第２の面から熱伝導部を介して第１パッドに熱を伝導できる。これにより、第２の電子部品に影響することなく、リフロー実装時に所定の熱容量を要する第１の電子部品にのみ必要な熱を伝導できる。
したがって、熱耐性が異なる第１の電子部品および第２の電子部品を混載した状態で同時に実装できるので、従来に比較して製造工程を簡略化して、製造コストを低減できる。

また、本発明は、前記第２の面に設けられているとともに前記熱伝導部に連結された面状の集熱部を有し、前記集熱部の面積が前記第１パッドの面積よりも大きいことを特徴とする。

よって、第２の面から熱伝導部を介して第１パッドに一層効率よく熱を伝導できるので、集熱性が向上する。

さらに、本発明は、前記第１の電子部品が変圧器であるとともに、前記熱伝導部が前記基材を厚み方向に貫通する貫通ビアであることを特徴とする。

また、本発明は、前記回路基板が、前記基材を複数積層させることにより、前記各基材間に設けられた内層回路パターンが設けられた多層回路基板であるとともに、前記熱伝導部が前記内層回路パターンに接続されていないことを特徴とする。

よって、多層回路基板の内層回路パターンに熱が伝わらないため、第１パッドに熱を効率的に伝導できる。

さらに、本発明は、リフロー実装時に互いに異なる所定の熱容量を要する第１の電子部品および第２の電子部品と、前記第１の電子部品および前記第２の電子部品を面実装するために、面状に形成された基材における第１の面に第１パッドおよび第２パッドが設けられた回路基板と、前記第１パッドおよび前記第２パッドを導通させるための導通部と、前記第１の面から前記第１の面とは反対側の第２の面まで貫通するとともに前記基材よりも熱伝導率が高い第１熱伝導部および第２熱伝導部と、を備え、前記第１の面において前記第１熱伝導部が前記第１パッドに接続されているとともに、前記第２熱伝導部が前記第２パッドに接続され、かつ、前記導通部の幅寸法が前記第１パッドの幅寸法および前記第２パッドの幅寸法よりも小さい箇所が設けられていることを特徴とする。

第１パッドおよび第２パッドを導通部で導通させ、導通部の幅寸法を第１パッドの幅寸法および第２パッドの幅寸法よりも小さくした。
そして、第２の面の熱を第１集熱部で集熱し、集熱した熱を第１貫通ビアを経て第１パッドに伝えるようにした。
また、第２の面の熱を第２集熱部で集熱し、集熱した熱を第２貫通ビアを経て第２パッドに伝えるようにした。

よって、第１集熱部と第２集熱部との面積を異ならせたり、第１パッドと第２パッドとの面積を異ならせたりすることで、第１パッドや第２パッドに蓄熱される熱容量を異ならせることができる。
したがって、リフロー実装時に互いに異なる所定の熱容量を要する第１の電子部品および第２の電子部品を第１の面に面実装することが可能になる。

本発明の電子装置によれば、リフロー実装時に互いに異なる所定の熱容量を要する第１の電子部品および第２の電子部品を第１の面に面実装することが可能になり、製造工程を簡略化して製造コストを低くできるという効果を有する。

以下、本発明の実施形態に係る電子装置について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、第１実施形態に係る電子装置１０は、面状に形成された基材１２における第１の面１２Ａに第１パッド１４および第２パッド１５が設けられた回路基板１１と、回路基板１１の第１の面１２Ａに実装された第１の電子部品１７と、回路基板１１の第１の面１２Ａに実装された第２の電子部品１８と、第１の面１２Ａから第２の面１２Ｂまで貫通するとともに第１パッド１４に接続された貫通ビア（熱伝導部）１９とを備えている。

回路基板１１は、第１の面１２Ａに、第１の電子部品１７および第２の電子部品１８を面実装するために、第１の面１２Ａに第１パッド１４および第２パッド１５が設けられている。
第１の面１２Ａは回路基板１１の表面であり、第２の面１２Ｂは、第１の面１２Ａとは反対側の裏面である。

第１パッド１４は、第１の電子部品１７の端子１７Ａに対して接続する銅箔の部分であり、回路パターン（配線部分）の端部または途中の部位がパッドとして用いられている。
第２パッド１５は、第２の電子部品１８の端子１８Ａに対して接続する銅箔の部分であり、回路パターン（配線部分）の端部または途中の部位がパッドとして用いられている。

第１の電子部品１７は、例えば、リフロー実装時に所定の熱容量を要する変圧器である。
第２の電子部品１８は、第１の電子部品１７を実装するために必要な熱容量を満たす温度よりも耐熱温度が低い部品（例えば、アルミ電解コンデンサ）である。

貫通ビア１９は、基材１２を厚み方向に貫通する（すなわち、第１の面１２Ａから第２の面１２Ｂまで貫通する）とともに、第１の面１２Ａにおいて第１パッド１４に接続されている。
この貫通ビア１９は、回路基板１１の基材１２よりも熱伝導率が高い熱伝導部である。

第１実施形態に係る電子装置１０によれば、第２の面１２Ｂから貫通ビア１９を介して矢印のごとく第１パッド１４に熱を伝導できる。
これにより、第２の電子部品１８に影響することなく、リフロー実装時に所定の熱容量を要する第１の電子部品１７にのみ必要な熱を矢印Ａのように伝導できる。
したがって、熱耐性が異なる第１の電子部品１７および第２の電子部品１８を混載した状態で同時に実装できるので、従来に比較して製造工程を簡略化して、製造コストを低減できる。

ここで、一例として、リフロー実装時の温度を、第１の面１２Ａが２４０℃、第２の面１２Ｂが２６０℃とし、第２の電子部品１８の熱を低く抑えて、第１の電子部品１７にのみ第２の面１２Ｂの熱を伝導できる。
これにより、従来のリフロー実装時に、第１の面１２Ａおよび第２の面１２Ｂの両面温度を２６０℃としていたが、第１の面１２Ａの温度を２４０℃まで下げることが可能になった。

（変形例）
変形例の電子装置１０は、第２の面１２Ｂに設けられた面状の集熱部２１を有し、集熱部２１を貫通ビア１９に連結したものである。
集熱部２１は、例えば、第１パッド１４や第２パッド１５と同様に、第２の面１２Ｂに設けられた回路パターン（配線部分）の端部または途中の銅箔の部分である。

この集熱部２１は、面積Ｓ２が第１パッド１４の面積Ｓ１よりも大きく形成されている。
よって、第２の面１２Ｂから集熱部２１を介して第１パッド１４に一層効率よく熱を伝導できるので、第１の電子部品１７への集熱性が向上する。

つぎに、第２〜第４の実施形態を図３〜図５に基づいて説明する。なお、第２〜第４の実施形態において、第１実施形態の電子装置１０と同一類似部材については同じ符号を付して説明を省略する。

（第２実施形態）
図３に示す第２実施形態の電子装置３０は、第１実施形態の基板１１を多層回路基板３１に代えたもので、その他の構成は第１実施形態の電子装置１０と同じである。
多層回路基板３１は、基材３２を複数積層させることにより、各基材３２間に設けられた内層回路パターン３３が設けられた基板である。

各基材３２間に設けられた内層回路パターン３３には貫通ビア１９が接続されていない。
よって、多層回路基板３１の内層回路パターン３３に熱が伝わらないので、第１パッド１４に熱を効率的に伝導できる。
加えて、第２実施形態の電子装置３０によれば、第１実施形態の電子装置１０と同様の効果を得ることができる。

（第３実施形態）
図４に示す第２実施形態の電子装置４０は、第１パッド４２および第２パッド４３を導通部４４で導通させ、第１パッド４２に第１貫通ビア（第１熱伝導部）４６を接続し、第２貫通ビア（第２熱伝導部）４７を接続したもので、その他の構成は第１実施形態の電子装置１０と同じである。

第２の電子部品４８は、第１の電子部品１７を実装するために必要な熱容量を満たす温度と異なる所定の熱容量を要する部品（例えば、高熱容量部品（ＭＯＳ ＦＥＴ））である。
この第２の電子部品４８は、端子１８Ａが第２パッド４３に接続されている。

導通部４４は、第１パッド４２および第２パッド４３を導通する銅箔部位である。
この導通部４４は、幅寸法Ｗ１が第１パッド４２の幅寸法Ｗ２および第２パッド４３の幅寸法Ｗ３よりも小さい箇所が設けられている。
よって、第１パッド４２および第２パッド４３間に導通部４４で電気的な導通を得ることが可能で、かつ、第１パッド４２および第２パッド４３間の熱伝導を導通部４４で小さく抑えることができる。

ここで、「小さい箇所が設けられている」とは、ひょうたん形状の導通部４４や、徐々に先細りとなる形状の導通部４４も想定している。
要するに、第１パッド４２および第２パッド４３を導通部４４で接続することで、第１パッド４２および第２パッド４３間に、熱伝導を部分的に小さく抑える、いわゆるボトルネック箇所が設けられている。

第１貫通ビア４６は、基材１２を厚み方向に貫通する（すなわち、第１の面１２Ａから第２の面１２Ｂまで貫通する）とともに、第１の面１２Ａにおいて第１パッド１４に接続され、第２の面１２Ｂにおいて第１集熱部５１に接続されている。
この第１貫通ビア４６は、回路基板１１の基材１２よりも熱伝導率が高い熱伝導部である。

第２貫通ビア４７は、基材１２を厚み方向に貫通する（すなわち、第１の面１２Ａから第２の面１２Ｂまで貫通する）とともに、第１の面１２Ａにおいて第２パッド４３に接続され、第２の面１２Ｂにおいて第２集熱部５２に接続されている。
この第２貫通ビア４７は、回路基板１１の基材１２よりも熱伝導率が高い熱伝導部である。

以上説明したように、第３実施形態の電子装置４０によれば、第１パッド４２および第２パッド４３間を電気的に導通させた状態で、第１パッド４２および第２パッド４３間の熱伝導を小さく抑えることができる。
そして、第２の面１２Ｂの熱を第１集熱部５１で集熱し、集熱した熱を第１貫通ビア４６を経て第１パッド４２に伝えることができる。
一方、第２の面１２Ｂの熱を第２集熱部５２で集熱し、集熱した熱を第２貫通ビア４７を経て第２パッド４３に伝えることができる。

これにより、第１集熱部５１と第２集熱部５２との面積を異ならせたり、第１パッド４２と第２パッド４３との面積を異ならせたりすることで、第１パッド４２や第２パッド４３に蓄熱される熱容量を異ならせることができる。
したがって、リフロー実装時に互いに異なる所定の熱容量を要する第１の電子部品１７および第２の電子部品４８を第１の面１２Ａに面実装することが可能になり、製造工程を簡略化して製造コストを低くできる。

（第４実施形態）
図５に示す第４実施形態の電子装置６０は、第１貫通ビア４６の空間４６Ａおよび第２貫通ビア４７の空間４７Ａにそれぞれはんだ６２を充填したもので、その他の構成は第３実施形態の電子装置４０と同じである。

このように、第１貫通ビア４６の空間４６Ａおよび第２貫通ビア４７の空間４７Ａにそれぞれはんだ６２を充填することで、第１貫通ビア４６およびはんだ６２を介して第２の面１２Ｂから第１パッド４２に一層効率よく熱を伝導できる。
同様に、第２貫通ビア４７およびはんだ６２を介して第２の面１２Ｂから第２パッド４３に一層効率よく熱を伝導できる。
これにより、第４実施形態の電子装置６０によれば、第１の電子部品１７への集熱性が一層向上する。

なお、前記第１〜第４の実施形態では、第１の電子部品１７として変圧器を例示したが、これに限らないで、その他の部品を第１の電子部品に適用することも可能である。

また、前記第１〜第４の実施形態では、熱伝導部として貫通ビア１９を例示したが、これに限らないで、その他の部材を熱伝導部に適用することも可能である。

さらに、前記第１〜第４の実施形態で示した第１パッド１４，４２、第２パッド１５，４３、第１の電子部品１７、第２の電子部品１８，４８、貫通ビア１９、集熱部２１、第１貫通ビア４６や第２貫通ビア４７などの形状や材質は例示したものに限定するものではなく適宜変更が可能である。

本発明は、リフロー実装時に互いに異なる所定の熱容量を要する第１の電子部品および第２の電子部品を備えた電子装置への適用に好適である。

本発明に係る電子装置の第１実施形態を示す断面図 （Ａ）は第１実施形態の変形例を示す断面図、（Ｂ）は第１実施形態の変形例を示す平面図、（Ｃ）は第１実施形態の変形例を示す底面図 （Ａ）は第２実施形態の電子装置を示す断面図、（Ｂ）は第２実施形態の電子装置を示す平面図、（Ｃ）は第２実施形態の電子装置を示す底面図 （Ａ）は第３実施形態の電子装置を示す断面図、（Ｂ）は第３実施形態の電子装置を示す平面図、（Ｃ）は第３実施形態の電子装置を示す底面図 （Ａ）は第４実施形態の電子装置を示す断面図、（Ｂ）は第４実施形態の電子装置を示す平面図、（Ｃ）は第４実施形態の電子装置を示す底面図

符号の説明

１０，３０，４０，６０ 電子装置
１１ 回路基板
１２，３２ 基材
１２Ａ 第１の面
１２Ｂ 第２の面
１４，４２ 第１パッド
１５，４３ 第２パッド
１７ 第１の電子部品
１８，４８ 第２の電子部品
１９ 貫通ビア（熱伝導部）
２１ 集熱部
３１ 多層回路基板
３３ 内層回路パターン
４４ 導通部
４６ 第１貫通ビア（第１熱伝導部）
４７ 第２貫通ビア（第２熱伝導部）
Ｓ１ 第１パッドの面積
Ｓ２ 集熱部の面積
Ｗ１ 導通部の幅寸法
Ｗ２ 第１パッド４２の幅寸法
Ｗ３ 第２パッド４２の幅寸法

Claims (5)

1. リフロー実装時に所定の熱容量を要する第１の電子部品と、
   前記第１の電子部品を実装するために必要な前記熱容量を満たす温度よりも耐熱温度が低い第２の電子部品と、
   前記第１の電子部品および前記第２の電子部品を面実装するために、面状に形成された基材における第１の面に第１パッドおよび第２パッドが設けられた回路基板と、
   前記第１の面から前記第１の面とは反対側の第２の面まで貫通するとともに前記基材よりも熱伝導率が高い熱伝導部と、を備え、
   前記第１の面において前記熱伝導部が前記第１パッドに接続されていることを特徴とする電子装置。
2. 前記第２の面に設けられているとともに前記熱伝導部に連結された面状の集熱部を有し、
   前記集熱部の面積が前記第１パッドの面積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載した電子装置。
3. 前記第１の電子部品が変圧器であるとともに、
   前記熱伝導部が前記基材を厚み方向に貫通する貫通ビアであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載した電子装置。
4. 前記回路基板が、前記基材を複数積層させることにより、前記各基材間に設けられた内層回路パターンが設けられた多層回路基板であるとともに、
   前記熱伝導部が前記内層回路パターンに接続されていないことを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちのいずれかに記載した電子装置。
5. リフロー実装時に互いに異なる所定の熱容量を要する第１の電子部品および第２の電子部品と、
   前記第１の電子部品および前記第２の電子部品を面実装するために、面状に形成された基材における第１の面に第１パッドおよび第２パッドが設けられた回路基板と、
   前記第１パッドおよび前記第２パッドを導通させるための導通部と、
   前記第１の面から前記第１の面とは反対側の第２の面まで貫通するとともに前記基材よりも熱伝導率が高い第１熱伝導部および第２熱伝導部と、を備え、
   前記第１の面において前記第１熱伝導部が前記第１パッドに接続されているとともに、前記第２熱伝導部が前記第２パッドに接続され、かつ、前記導通部の幅寸法が前記第１パッドの幅寸法および前記第２パッドの幅寸法よりも小さい箇所が設けられていることを特徴とする電子装置。

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