JP2010080572A - Electronic equipment - Google Patents

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大佳 國枝
Shinji Ota
真治 太田
Shinichi Hirose
伸一 広瀬
Shigenobu Inaba
重信 稲葉
Yukihiro Maeda
幸宏 前田
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    • H01L2924/15311—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To appropriately dissipate heat from a heating element without incorporating a thicker heat sink, compared with individual layers of a multilayer substrate in the multilayer substrate, in electronic equipment configured such that the heating element is provided on one surface of the multilayer substrate. <P>SOLUTION: Electronic equipment is equipped with: a multilayer substrate 10 made by stacking a plurality of layers 1 to 6; and a heating element 20 provided on one surface 11 of the multilayer substrate 10. A heat diffusion layer 15, which has a thermal conductivity and consists of a graphite sheet or the like thinner than the individual layers 1 to 6, is provided between adjacent layers 1 to 6 inside the multilayer substrate 10. Inside the multilayer substrate 10, heat dissipation vias 14 are extended in the stacking direction of the layers 1 to 6 to thermally connect the heating element 20 and the heat diffusion layers 15. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、多層基板の一面上に発熱素子を設けてなる電子装置に関し、特に発熱素子の放熱性の向上に関する。   The present invention relates to an electronic device in which a heating element is provided on one surface of a multilayer substrate, and more particularly to improvement in heat dissipation of the heating element.

従来より、この種の電子装置としては、樹脂、セラミックなどよりなる複数の層が積層されてなる多層基板と、この多層基板の一面上に設けられた発熱素子と、を備え、さらに、多層基板の内部にヒートシンクを設け、ヒートシンクと発熱素子とを放熱ビアによって熱的に接続して、発熱素子の放熱を図るようにしたものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
特開２００２−２７０７４３号公報 Conventionally, this type of electronic device includes a multilayer substrate in which a plurality of layers made of resin, ceramic, and the like are laminated, and a heating element provided on one surface of the multilayer substrate. Has been proposed in which a heat sink is provided inside and the heat sink and the heat generating element are thermally connected to each other by a heat radiating via to radiate heat from the heat generating element (see, for example, Patent Document 1).
JP 2002-270743 A

しかしながら、従来のヒートシンクを内蔵する多層基板では、多層基板の個々の層の厚さに比べて、ヒートシンクの厚さが大きく、基板内部において電気的な配線やビアを配置するためのスペースが、ヒートシンクによって制約を受けてしまう。また、ヒートシンクによって多層基板の厚さが大きくなることも避けがたい。   However, in a multilayer board incorporating a conventional heat sink, the thickness of the heat sink is larger than the thickness of each layer of the multilayer board, and the space for arranging electrical wiring and vias inside the board Will be limited by. In addition, it is unavoidable that the thickness of the multilayer substrate is increased by the heat sink.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、多層基板の一面上に発熱素子を設けてなる電子装置において、多層基板を構成する個々の層に比べて厚いヒートシンクを多層基板に内蔵させることなく、発熱素子の放熱を適切に行うことを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and in an electronic device in which a heating element is provided on one surface of a multilayer substrate, a thick heat sink is incorporated in the multilayer substrate as compared to individual layers constituting the multilayer substrate. It aims at performing the heat dissipation of a heat generating element appropriately.

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、多層基板（１０）の一面（１１）上に発熱素子（２０）を設けてなる電子装置において、多層基板（１０）の内部にて隣り合う層（１〜６）の間には、熱伝導性を有し且つ個々の層（１〜６）よりも薄い熱拡散層（１５）が設けられており、多層基板（１０）の内部には、層（１〜６）の積層方向に延びるように設けられ発熱素子（２０）と熱拡散層（１５）とを熱的に接続する放熱ビア（１４）が設けられていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, in an electronic device in which a heating element (20) is provided on one surface (11) of a multilayer substrate (10), the interior of the multilayer substrate (10) is provided. Between adjacent layers (1-6), a thermal diffusion layer (15) having thermal conductivity and thinner than the individual layers (1-6) is provided, and the inside of the multilayer substrate (10) Is provided with a heat dissipation via (14) provided so as to extend in the stacking direction of the layers (1-6) and thermally connecting the heat generating element (20) and the heat diffusion layer (15). And

それによれば、多層基板（１０）の内部において、隣り合う層の間に、熱伝導性を有し且つ個々の層（１〜６）よりも薄い熱拡散層（１５）を設け、この熱拡散層（１５）と発熱素子（２０）とを放熱ビア（１４）によって熱的に接続しているから、従来のように厚いヒートシンクを多層基板（１０）に内蔵させることなく、発熱素子（２０）の放熱を適切に行うことができる。   According to this, in the multilayer substrate (10), a thermal diffusion layer (15) having thermal conductivity and thinner than the individual layers (1 to 6) is provided between adjacent layers, and this thermal diffusion is performed. Since the layer (15) and the heat generating element (20) are thermally connected by the heat dissipation via (14), the heat generating element (20) can be formed without incorporating a thick heat sink into the multilayer substrate (10) as in the prior art. Can be appropriately radiated.

ここで、請求項２に記載の発明のように、放熱ビア（１４）を、熱拡散層（１５）から多層基板（１０）の一面（１１）とは反対側の他面（１２）にて外部に露出しているものとすれば、熱拡散層（１５）からの熱を、放熱ビア（１４）を介して外部に効率的に逃がすことができるので、放熱性が向上する。   Here, as in the invention described in claim 2, the heat radiation via (14) is disposed on the other surface (12) opposite to the one surface (11) of the multilayer substrate (10) from the heat diffusion layer (15). If it is exposed to the outside, the heat from the heat diffusion layer (15) can be efficiently released to the outside through the heat dissipation via (14), so that heat dissipation is improved.

また、請求項３に記載の発明のように、熱拡散層（１５）は、その平面方向の熱伝導率が金属よりも高いものであることが好ましく、発熱素子（２０）の熱を多層基板（１０）の平面方向に広く逃がすことが可能となる。   Further, as in the invention described in claim 3, it is preferable that the thermal diffusion layer (15) has a higher thermal conductivity in the plane direction than that of the metal, and the heat of the heating element (20) is transferred to the multilayer substrate. It becomes possible to escape widely in the plane direction of (10).

この場合、請求項４に記載の発明のように、熱拡散層（１５）としては、グラファイトシートまたはカーボンファイバーまたはカーボンナノチューブにより構成されているものにできる。   In this case, as in the invention described in claim 4, the thermal diffusion layer (15) can be made of a graphite sheet, carbon fiber, or carbon nanotube.

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in the claim and this column is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other are given the same reference numerals in the drawings in order to simplify the description.

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る電子装置１００の概略断面構成を示す図である。本実施形態の半導体装置１００は、大きくは、多層基板１０と、多層基板１０の一面１１上に設けられた発熱素子２０と、を備えて構成されている。 (First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic cross-sectional configuration of an electronic device 100 according to the first embodiment of the present invention. The semiconductor device 100 according to the present embodiment is roughly configured to include a multilayer substrate 10 and a heating element 20 provided on one surface 11 of the multilayer substrate 10.

多層基板１０は、ポリイミドや液晶ポリマーなどの樹脂や、アルミナなどのセラミックなどよりなる複数の層１〜６が積層されてなる配線基板である。この多層基板１０は、一般的な樹脂やセラミックの多層配線基板と同様に、層１〜６を積層したものを熱プレスすることにより製造される。個々の層１〜６の厚さは、一般のものと同様、たとえば数十〜数百μｍ程度である。   The multilayer substrate 10 is a wiring substrate in which a plurality of layers 1 to 6 made of resin such as polyimide or liquid crystal polymer, ceramic such as alumina, and the like are laminated. The multilayer substrate 10 is manufactured by hot pressing a laminate of layers 1 to 6 in the same manner as a general resin or ceramic multilayer wiring substrate. The thicknesses of the individual layers 1 to 6 are, for example, about several tens to several hundreds of μm, as in the general case.

発熱素子２０は、作動時に自身が発熱する電気的な素子であり、たとえば一般的な半導体プロセスよりなるシリコン半導体などよりなるＩＣチップやトランジスタ素子などのチップである。   The heating element 20 is an electrical element that generates heat when activated, and is, for example, a chip such as an IC chip or a transistor element made of a silicon semiconductor made of a general semiconductor process.

ここで、多層基板１０の内部には、一般的な多層配線基板と同様に、発熱素子２０から信号を取り出すための電気配線１３が形成されている。この電気配線１３は一般のものと同様、各層１〜６の層間に位置し所望のパターンに形成された層間配線と、個々の層１〜６を貫通して設けられ各層間配線を電気的に接続するビアとにより構成されている。   Here, an electrical wiring 13 for taking out a signal from the heating element 20 is formed in the multilayer substrate 10 as in the case of a general multilayer wiring substrate. The electrical wiring 13 is located between the layers 1 to 6 and is formed in a desired pattern, and the electrical wiring 13 is provided through the individual layers 1 to 6 to electrically connect the interlayer wirings. And vias to be connected.

上記層間配線は、パターニングされたＣｕなどの金属箔や印刷された導体ペーストなどよりなり、上記ビアは、層１〜６を貫通する貫通穴に充填されて硬化された金属ペーストやメッキなどよりなる。   The interlayer wiring is made of a patterned metal foil such as Cu or a printed conductor paste, and the via is made of a metal paste or plating filled in a through hole penetrating the layers 1 to 6 and cured. .

そして、電気配線１３は、多層基板１０の一面１１に引き回され、はんだボール３０を介して発熱素子２０と電気的に接続されている。また、電気配線１３は、多層基板１０の一面１１とは反対側の他面１２に引き回され、当該他面１２にて外部の部材と電気的に接続されるようになっている。   The electrical wiring 13 is routed around the one surface 11 of the multilayer substrate 10 and is electrically connected to the heating element 20 via the solder balls 30. The electrical wiring 13 is routed to the other surface 12 opposite to the one surface 11 of the multilayer substrate 10, and is electrically connected to an external member on the other surface 12.

次に、電子装置１００における放熱構成について述べる。まず、多層基板１０の内部には、各層１〜６の積層方向に延びるように放熱ビア１４が設けられている。この放熱ビア１４は、多層基板１０の一面１１から他面１２に各層１〜６を貫通するもので、一般的なものと同様に、当該各層１〜６を貫通する穴に充填された導体ペーストやメッキなどよりなる。   Next, a heat dissipation configuration in the electronic device 100 will be described. First, heat radiation vias 14 are provided in the multilayer substrate 10 so as to extend in the stacking direction of the layers 1 to 6. The heat radiation via 14 penetrates the layers 1 to 6 from the one surface 11 to the other surface 12 of the multilayer substrate 10 and, like a general one, a conductor paste filled in a hole penetrating the layers 1 to 6. And plating.

そして、多層基板１０の一面１１では、はんだボール３０を介して発熱素子２０と放熱ビア１４とが熱的に接続されている。また、放熱ビア１４は、多層基板１０の他面１２にて外部に露出し、外部の部材と熱的に接続されるようになっている。それにより、発熱素子２０に発生する熱は、放熱ビア１４を介して多層基板１０の他面１２側から外部へと逃がされるようになっている。   On the one surface 11 of the multilayer substrate 10, the heat generating element 20 and the heat radiating via 14 are thermally connected via the solder balls 30. The heat radiation via 14 is exposed to the outside on the other surface 12 of the multilayer substrate 10 and is thermally connected to an external member. Thereby, the heat generated in the heating element 20 is released from the other surface 12 side of the multilayer substrate 10 to the outside through the heat dissipation via 14.

さらに、本実施形態の放熱構成として、熱伝導性を有する熱拡散層１５が多層基板１０の内部に設けられている。この熱拡散層１５は、隣り合う層１〜６の間すなわち層間に設けられ、その厚さは個々の層１〜６よりも薄いものである。具体的には、熱拡散層１５は、上記電気配線１３としての層間配線と同様の製法により形成され、その厚さも当該層間配線と同程度、たとえば、数十μｍ程度の厚さである。   Furthermore, as a heat dissipation configuration of this embodiment, a thermal diffusion layer 15 having thermal conductivity is provided inside the multilayer substrate 10. The thermal diffusion layer 15 is provided between the adjacent layers 1 to 6, that is, between the layers, and the thickness thereof is thinner than the individual layers 1 to 6. Specifically, the thermal diffusion layer 15 is formed by the same manufacturing method as the interlayer wiring as the electrical wiring 13, and the thickness thereof is the same as that of the interlayer wiring, for example, about several tens of μm.

この熱拡散層１５は当然ながら層１〜６よりも熱伝導率に優れたものであるが、銅やアルミなどの熱伝導性に優れた金属または当該金属と同等以上の材料よりなる。熱拡散層１５を当該金属により構成する場合には、ペーストや箔、メッキなどにより形成する。   The thermal diffusion layer 15 is naturally superior in thermal conductivity to the layers 1 to 6, but is made of a metal having excellent thermal conductivity such as copper or aluminum or a material equivalent to or more than the metal. When the thermal diffusion layer 15 is made of the metal, it is formed by paste, foil, plating, or the like.

また、熱拡散層１５を構成する当該金属と同等以上の材料とは、具体的にはグラファイトシート、カーボンファイバー、カーボンナノチューブなどである。これらの材料の場合、これら材料をシート状に成形し、そのシートを、電気配線１３や放熱ビア１４が形成された層１〜６とともに積層すればよい。   In addition, the material equivalent to or more than the metal constituting the thermal diffusion layer 15 is specifically a graphite sheet, carbon fiber, carbon nanotube, or the like. In the case of these materials, these materials may be formed into a sheet shape, and the sheet may be laminated together with the layers 1 to 6 on which the electrical wiring 13 and the heat dissipation vias 14 are formed.

そして、これらの材料よりなる熱拡散層１５は、その平面方向（つまり熱拡散層１５の層面に平行な方向）の熱伝導率が金属よりも高いものとなる。たとえば、金属よりなる層の平面方向への熱伝導率が、せいぜい４００Ｗ／ｍＫ以下であるのに対し、グラファイトシートよりなる熱拡散層１５の場合、その平面方向の熱伝導率は、１０００Ｗ／ｍＫ以上にもなる。   And the heat | fever diffusion layer 15 which consists of these materials becomes a thing whose heat conductivity of the plane direction (namely, direction parallel to the layer surface of the heat | fever diffusion layer 15) is higher than a metal. For example, the thermal conductivity in the planar direction of the layer made of metal is at most 400 W / mK, whereas in the case of the thermal diffusion layer 15 made of graphite sheet, the thermal conductivity in the planar direction is 1000 W / mK. That's it.

そして、ここでは、熱拡散層１５は、複数の層１〜６の積層方向の真ん中あたりの層間に設けられており、多層基板１０の厚さ方向に延びる、すなわち一面１１から他面１２に延びる放熱ビア１４の途中に、熱拡散層１５が介在され放熱ビア１４に熱的に接続された形となっている。   Here, the thermal diffusion layer 15 is provided between the layers in the middle of the stacking direction of the plurality of layers 1 to 6, and extends in the thickness direction of the multilayer substrate 10, that is, extends from one surface 11 to the other surface 12. The heat diffusion layer 15 is interposed in the middle of the heat dissipation via 14 and is thermally connected to the heat dissipation via 14.

放熱ビア１４と熱拡散層１５との熱的接続は、熱圧着などにより容易に実現される。それによって、本実施形態では、多層基板１０の一面１１上に位置する発熱素子２０に発生する熱が、放熱ビア１４→熱拡散層１５→放熱ビア１４を介して多層基板１０の他面１２側から外部へと逃がされるという、放熱経路が構成されている。   The thermal connection between the heat dissipation via 14 and the thermal diffusion layer 15 is easily realized by thermocompression bonding or the like. Thereby, in this embodiment, the heat generated in the heating element 20 located on the one surface 11 of the multilayer substrate 10 is transferred to the other surface 12 side of the multilayer substrate 10 through the heat dissipation via 14 → the heat diffusion layer 15 → the heat dissipation via 14. A heat dissipation path is configured to escape from the outside to the outside.

さらに言うならば、図１において、発熱素子２０の熱は、多層基板１０の一面１１寄りの放熱ビア１４を介して発熱素子２０の直下に向かって伝わり、熱拡散層１５にて基板平面方向に拡がっていき、さらに多層基板１０の他面１２寄りの放熱ビア１４から外部に逃がされるようになっている。   Further, in FIG. 1, the heat of the heat generating element 20 is transmitted directly below the heat generating element 20 through the heat radiating vias 14 near the one surface 11 of the multilayer substrate 10, and in the substrate plane direction in the heat diffusion layer 15. Further, the heat spreads from the heat radiation via 14 near the other surface 12 of the multilayer substrate 10 to the outside.

なお、図１に示される例では、６層の層１〜６における一面１１側から３番目の層３と４番目の層４との層間に、熱拡散層１５が１層、設けられているが、熱拡散層１５は、それ以外の層間に設けられていてもかまわない。その場合にも、放熱ビア１４を介して各熱拡散層１５について放熱経路が構成されることは同様である。   In the example shown in FIG. 1, one thermal diffusion layer 15 is provided between the third layer 3 and the fourth layer 4 from the one surface 11 side in the six layers 1 to 6. However, the thermal diffusion layer 15 may be provided between other layers. Even in that case, it is the same that a heat dissipation path is configured for each thermal diffusion layer 15 via the heat dissipation via 14.

また、本実施形態では、熱拡散層１５は多層基板１０の内部にて発熱素子２０の直下、つまり発熱素子２０を多層基板１０に投影した領域に設けられている。そして、熱拡散層１５の平面サイズが、発熱素子２０の平面サイズよりも大きいものとされている。たとえば発熱素子２０が矩形板状のチップである場合、熱拡散層１５は、それよりも一回り大きな矩形の層とされる。   In the present embodiment, the thermal diffusion layer 15 is provided in the multilayer substrate 10 immediately below the heating element 20, that is, in a region where the heating element 20 is projected onto the multilayer substrate 10. The planar size of the thermal diffusion layer 15 is larger than the planar size of the heat generating element 20. For example, when the heating element 20 is a rectangular plate-like chip, the heat diffusion layer 15 is a rectangular layer that is slightly larger than that.

そのため、本実施形態では、図１に示されるように、熱拡散層１５よりも発熱素子２０側つまり多層基板１０の一面１１側に位置する放熱ビア１４に比べて、熱拡散層１５よりも多層基板１０の他面１２側に位置する放熱ビア１４の方が、本数が多く、配置領域も広くなっている。そのため、平面方向に高い熱伝導率を有するという熱拡散層１５の特性を活かして、効率的な放熱が可能となる。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the multilayer structure is larger than the thermal diffusion layer 15 as compared with the thermal radiation via 14 located on the heating element 20 side, that is, the one surface 11 side of the multilayer substrate 10, relative to the thermal diffusion layer 15. The number of the heat radiation vias 14 located on the other surface 12 side of the substrate 10 is larger and the arrangement area is wider. Therefore, it is possible to efficiently dissipate heat by utilizing the characteristic of the thermal diffusion layer 15 that has a high thermal conductivity in the plane direction.

次に、本電子装置１００の製造方法について述べる。まず、各層１〜６において、電気配線１３、放熱ビア１４を形成しておく。また、熱拡散層１５がペーストよりなる場合には、熱拡散層１５が位置する層に熱拡散層１５を印刷などにより予め配置しておき、熱拡散層１５がシートや箔などによりなる場合には、熱拡散層１５が位置する層に予め貼り付けておく。   Next, a method for manufacturing the electronic device 100 will be described. First, the electrical wiring 13 and the heat radiation via 14 are formed in each layer 1-6. In the case where the heat diffusion layer 15 is made of paste, the heat diffusion layer 15 is preliminarily disposed on the layer where the heat diffusion layer 15 is located by printing or the like, and the heat diffusion layer 15 is made of a sheet or foil. Is previously attached to the layer where the thermal diffusion layer 15 is located.

そして、これら層１〜６を位置あわせして積層し、これを所定の熱と圧力をもって一括してプレスする。それにより、各層１〜６同士が熱圧着などにより接合され、多層基板１０ができあがる。   And these layers 1-6 are aligned and laminated | stacked, and this is pressed collectively with a predetermined | prescribed heat and pressure. Thereby, each layer 1-6 is joined by thermocompression bonding etc., and the multilayer substrate 10 is completed.

その後は、一般の方法により多層基板１０の一面１１に、はんだボール３０を介して発熱素子２０を接続する。こうして、本実施形態の電子装置１００ができあがる。この電子装置１００は、たとえば、はんだなどを介して、図示しない外部の部材に接続されて使用される。   Thereafter, the heating element 20 is connected to the one surface 11 of the multilayer substrate 10 via the solder balls 30 by a general method. Thus, the electronic device 100 of this embodiment is completed. The electronic device 100 is used by being connected to an external member (not shown) via, for example, solder.

ところで、本実施形態によれば、多層基板１０の内部にて、隣り合う層３、４の間に、熱伝導性を有し且つ個々の層１〜６よりも薄い熱拡散層１５を設け、この熱拡散層１５と発熱素子２０とを放熱ビア１４によって熱的に接続しているから、従来のように厚いヒートシンクを多層基板１０に内蔵させることなく、発熱素子２０の放熱を適切に行うことができる。その結果、多層基板１０における電気配線１３の設置スペースの制約が低減される。   By the way, according to the present embodiment, the thermal diffusion layer 15 having thermal conductivity and thinner than the individual layers 1 to 6 is provided between the adjacent layers 3 and 4 in the multilayer substrate 10. Since the heat diffusion layer 15 and the heat generating element 20 are thermally connected by the heat dissipation via 14, the heat generating element 20 can be appropriately radiated without incorporating a thick heat sink in the multilayer substrate 10 as in the prior art. Can do. As a result, restrictions on the installation space for the electrical wiring 13 in the multilayer substrate 10 are reduced.

また、放熱ビア１４は多層基板１０の他面１２に露出していなくてもよいが、本実施形態では、放熱ビア１４を、熱拡散層１５から多層基板１０の他面１２にて外部に露出しているので、発熱素子１０から熱拡散層１５に伝わる熱を、放熱ビア１４を介して外部に効率的に逃がすことができる。   Further, although the heat dissipation via 14 may not be exposed on the other surface 12 of the multilayer substrate 10, in this embodiment, the heat dissipation via 14 is exposed to the outside from the heat diffusion layer 15 on the other surface 12 of the multilayer substrate 10. Therefore, the heat transmitted from the heating element 10 to the thermal diffusion layer 15 can be efficiently released to the outside through the heat dissipation via 14.

（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態に係る電子装置の概略断面構成を示す図である。本実施形態は、上記第１実施形態に比べて、多層基板１０の一面１１側における発熱素子２０と熱拡散層１５との熱的接続構成が相違するものであり、ここでは、その相違点を中心に述べることとする。なお、図２では、電気配線１３を省略してあるが、本実施形態においても上記第１実施形態と同様の電気配線１３が設けられている。 (Second Embodiment)
FIG. 2 is a diagram showing a schematic cross-sectional configuration of an electronic device according to the second embodiment of the present invention. The present embodiment is different from the first embodiment in the thermal connection configuration of the heating element 20 and the thermal diffusion layer 15 on the one surface 11 side of the multilayer substrate 10. Here, the difference is as follows. It will be described in the center. In FIG. 2, the electrical wiring 13 is omitted, but the electrical wiring 13 similar to that in the first embodiment is also provided in the present embodiment.

上記第１実施形態では、発熱素子２０と熱拡散層１５とは、複数個のはんだボール３０、複数個の放熱ビア１４を介して熱的に接続されていたが、図２に示されるように、本実施形態では、これらはんだボール３０および放熱ビア１４に代えて、１つの大きな金属部材４０を介して、発熱素子２０と熱拡散層１５とを熱的に接続している。   In the first embodiment, the heating element 20 and the thermal diffusion layer 15 are thermally connected via the plurality of solder balls 30 and the plurality of heat dissipation vias 14, but as shown in FIG. In this embodiment, the heating element 20 and the thermal diffusion layer 15 are thermally connected via one large metal member 40 instead of the solder ball 30 and the heat dissipation via 14.

この場合、多層基板１０の一面１１から熱拡散層１５に到達する開口部を、プレスや切削、エッチングなどの穴あけ加工により形成し、その開口部に、はんだなどの金属ペーストや銅やアルミなどのブロックを充填することにより、当該充填物を金属部材４０として構成すればよい。   In this case, an opening that reaches the thermal diffusion layer 15 from the one surface 11 of the multilayer substrate 10 is formed by punching such as pressing, cutting, or etching, and a metal paste such as solder, copper, aluminum, or the like is formed in the opening. What is necessary is just to comprise the said filling material as the metal member 40 by filling a block.

そして、本実施形態によれば、発熱素子２０に発生する熱は、金属部材４０→熱拡散層１５→放熱ビア１４を介して多層基板１０の他面１２側から外部へと逃がされるという、放熱経路が構成される。それにより、本実施形態においても、従来のように厚いヒートシンクを多層基板１０に内蔵させることなく、発熱素子２０の放熱を適切に行うことができる。   According to this embodiment, the heat generated in the heating element 20 is released from the other surface 12 side of the multilayer substrate 10 to the outside through the metal member 40 → the heat diffusion layer 15 → the heat dissipation via 14. A route is constructed. Thereby, also in this embodiment, the heat dissipation of the heating element 20 can be appropriately performed without incorporating a thick heat sink in the multilayer substrate 10 as in the prior art.

（第３実施形態）
図３は、本発明の第３実施形態に係る電子装置の概略断面構成を示す図である。本実施形態は、上記第１実施形態に比べて、多層基板１０をインターポーザとしたところが相違するものである。なお、図３では、電気配線１３を省略してあるが、本実施形態においても上記第１実施形態と同様の電気配線１３が設けられている。 (Third embodiment)
FIG. 3 is a diagram showing a schematic cross-sectional configuration of an electronic device according to the third embodiment of the present invention. The present embodiment is different from the first embodiment in that the multilayer substrate 10 is an interposer. In FIG. 3, the electrical wiring 13 is omitted, but the electrical wiring 13 similar to that in the first embodiment is also provided in this embodiment.

図３に示されるように、本実施形態の電子装置は、インターポーザとしての多層基板１０を介して、発熱素子２０を回路基板５０に搭載してなる構成を有する。このインターポーザは、たとえば発熱素子２０のランドピッチと回路基板５０のランドピッチとが対応しない場合に、両部材のランドピッチを合わせるべく再配線する部材であり、多層基板として構成されている。   As shown in FIG. 3, the electronic device of the present embodiment has a configuration in which the heating element 20 is mounted on a circuit board 50 via a multilayer substrate 10 as an interposer. This interposer is a member that is rewired to match the land pitch of both members when, for example, the land pitch of the heating elements 20 and the land pitch of the circuit board 50 do not correspond, and is configured as a multilayer substrate.

本実施形態では、インターポーザとしての多層基板１０は、上記第１実施形態の多層基板と同様の構成であり、当該多層基板１０の他面１２に露出する電気配線１３、放熱ビア１４がそれぞれ、はんだボール３０を介して、回路基板５０に電気的、熱的に接続されている。   In the present embodiment, the multilayer substrate 10 as an interposer has the same configuration as the multilayer substrate of the first embodiment, and the electrical wiring 13 and the heat dissipation via 14 exposed on the other surface 12 of the multilayer substrate 10 are respectively soldered. The ball 30 is electrically and thermally connected to the circuit board 50.

それにより、本実施形態では、発熱素子２０に発生する熱は、放熱ビア１４→熱拡散層１５→放熱ビア１４を介して多層基板１０の他面１２側から外気および回路基板５０へ逃がされるという、放熱経路が構成される。   Accordingly, in the present embodiment, heat generated in the heat generating element 20 is released from the other surface 12 side of the multilayer substrate 10 to the outside air and the circuit board 50 through the heat dissipation via 14 → the heat diffusion layer 15 → the heat dissipation via 14. The heat dissipation path is configured.

そして、本実施形態においても、従来のように厚いヒートシンクを多層基板１０に内蔵させることなく、発熱素子２０の放熱を適切に行うことができる。また、本実施形態の多層基板１０について、上記第２実施形態と同様の構成を採用してもよい。   Also in the present embodiment, it is possible to appropriately dissipate heat from the heating element 20 without incorporating a thick heat sink in the multilayer substrate 10 as in the prior art. The multilayer substrate 10 of the present embodiment may adopt the same configuration as that of the second embodiment.

（第４実施形態）
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の第４実施形態に係る電子装置の第１の例、第２の例、第３の例を示す概略断面図である。なお、図４（ａ）〜（ｃ）においても、電気配線１３を省略してあるが、本実施形態では上記同様の電気配線１３が設けられている。 (Fourth embodiment)
4A, 4B, and 4C are schematic cross-sectional views illustrating a first example, a second example, and a third example of an electronic device according to a fourth embodiment of the present invention. 4A to 4C, the electrical wiring 13 is omitted, but in the present embodiment, the electrical wiring 13 similar to the above is provided.

本実施形態は、上記第１実施形態に比べて、多層基板１０を一部変形し、金属層７を含む多層基板１０としたものである。具体的には、多層基板１０における発熱素子２０が搭載されている一面１１側から熱拡散層１５までの部分の構成は、上記第１実施形態と同様であるが、多層基板１０における熱拡散層１５から他面１２までの部分を金属層７に置き換えたものである。   In the present embodiment, a part of the multilayer substrate 10 is modified as compared to the first embodiment, and the multilayer substrate 10 including the metal layer 7 is obtained. Specifically, the configuration of the portion from the one surface 11 side on which the heating element 20 is mounted in the multilayer substrate 10 to the thermal diffusion layer 15 is the same as in the first embodiment, but the thermal diffusion layer in the multilayer substrate 10 is the same. The portion from 15 to the other surface 12 is replaced with the metal layer 7.

つまり、多層基板１０としては、配線基板として各配線部分の電気的な独立が確保されるならば、多層基板１０を構成する層として、樹脂やセラミック以外にも金属を用いてもかまわない。   That is, as the multilayer substrate 10, a metal other than resin or ceramic may be used as a layer constituting the multilayer substrate 10 as long as electrical independence of each wiring portion is ensured as the wiring substrate.

そして、本実施形態では、多層基板１０の他面１２を、銅やアルミなどの金属よりなる金属層７により構成し、この金属層７に対して熱拡散層１５を熱的に接続させている。ここで、金属層７と熱拡散層１５との熱的接続は、図４（ａ）では、放熱ビア１４を介して行われているが、図４（ｂ）、（ｃ）のように、金属層７に突起を設けるなどにより直接接触により行ってもよい。   In this embodiment, the other surface 12 of the multilayer substrate 10 is constituted by a metal layer 7 made of a metal such as copper or aluminum, and the thermal diffusion layer 15 is thermally connected to the metal layer 7. . Here, the thermal connection between the metal layer 7 and the thermal diffusion layer 15 is performed through the heat dissipation via 14 in FIG. 4A, but as shown in FIGS. 4B and 4C, You may carry out by direct contact, such as providing a protrusion in the metal layer 7.

この金属層７は、他の層と一括して熱プレスすることにより一体化される。本実施形態によれば、熱拡散層１５から金属層７を介した外部への放熱が可能となり、放熱性の向上が期待される。また、本実施形態は、上記した各実施形態における多層基板１０に適用が可能である。   The metal layer 7 is integrated with other layers by hot pressing in a lump. According to the present embodiment, heat can be radiated from the thermal diffusion layer 15 to the outside through the metal layer 7, and an improvement in heat dissipation is expected. In addition, this embodiment can be applied to the multilayer substrate 10 in each of the above-described embodiments.

（第５実施形態）
図５は、本発明の第５実施形態に係る電子装置の概略断面構成を示す図である。なお、本実施形態は参考例であるが、上記各実施形態に示した熱拡散層１５と従来のヒートシンク６０とを兼用した放熱経路を構成したものである。 (Fifth embodiment)
FIG. 5 is a diagram showing a schematic cross-sectional configuration of an electronic device according to the fifth embodiment of the present invention. Although the present embodiment is a reference example, a heat dissipation path that combines the heat diffusion layer 15 and the conventional heat sink 60 described in the above embodiments is configured.

図５に示されるように、本実施形態では、多層基板１０の内部に従来と同様、銅やアルミなどよりなるヒートシンク６０を設け、このヒートシンク６０における発熱素子２０側の面に熱拡散層１５を貼り付けた構成としている。   As shown in FIG. 5, in the present embodiment, a heat sink 60 made of copper, aluminum, or the like is provided inside the multilayer substrate 10, and the heat diffusion layer 15 is provided on the surface of the heat sink 60 on the side of the heat generating element 20. The configuration is pasted.

この場合、熱拡散層１５に伝わった熱はヒートシンク６０に放熱されるが、さらに多層基板１０の内部においてヒートシンク６０と多層基板の他面１２との間に放熱ビア１４を設け、ヒートシンク６０の熱を外部に逃がすようにしてもよい。   In this case, the heat transmitted to the heat diffusion layer 15 is dissipated to the heat sink 60, and further, a heat radiation via 14 is provided between the heat sink 60 and the other surface 12 of the multilayer substrate inside the multilayer substrate 10, May be allowed to escape to the outside.

（他の実施形態）
なお、多層基板１０の一面１１上に搭載された発熱素子２０と、電気配線１２および放熱ビア１４との上記電気的、熱的接続は、上記はんだボール３０に限定されるものではなく、たとえば、はんだボール３０に代えて金や銅などよりなるバンプやボンディングワイヤなどによって行うようにしてもよい。 (Other embodiments)
Note that the electrical and thermal connection between the heating element 20 mounted on the one surface 11 of the multilayer substrate 10 and the electrical wiring 12 and the heat dissipation via 14 is not limited to the solder ball 30; Instead of the solder balls 30, bumps or bonding wires made of gold or copper may be used.

また、上記各実施形態における発熱素子２０から熱拡散層１５を通して外部へ熱を逃がす放熱経路は、太い放熱ビア１４や面積の大きな熱拡散層１５を含むものであるから、放熱経路としてだけでなく、たとえば大電流配線など、発熱素子２０と外部とを電気的に接続する配線として兼用してもよい。   In addition, the heat dissipation path for releasing heat from the heat generating element 20 to the outside through the heat diffusion layer 15 in each of the above embodiments includes the thick heat dissipation via 14 and the heat diffusion layer 15 having a large area. It may also be used as a wiring for electrically connecting the heat generating element 20 and the outside, such as a large current wiring.

本発明の第１実施形態に係る電子装置の概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of an electronic device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第２実施形態に係る電子装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the electronic device which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態に係る電子装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the electronic device which concerns on 3rd Embodiment of this invention. （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の第４実施形態に係る電子装置の第１の例、第２の例、第３の例を示す概略断面図である。(A), (b), (c) is a schematic sectional drawing which shows the 1st example of the electronic device which concerns on 4th Embodiment of this invention, a 2nd example, and a 3rd example. 本発明の第５実施形態に係る電子装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the electronic device which concerns on 5th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１〜６ 層
１０ 多層基板
１１ 多層基板の一面
１２ 多層基板の他面
１４ 放熱ビア
１５ 熱拡散層
２０ 発熱素子 1 to 6 layers 10 multilayer substrate 11 one surface of multilayer substrate 12 other surface of multilayer substrate 14 heat dissipation via 15 heat diffusion layer 20 heating element

Claims (4)

複数の層（１〜６）が積層されてなる多層基板（１０）と、
前記多層基板（１０）の一面（１１）上に設けられた発熱素子（２０）と、を備える電子装置において、
前記多層基板（１０）の内部にて隣り合う前記層（１〜６）の間には、熱伝導性を有し且つ個々の前記層（１〜６）よりも薄い熱拡散層（１５）が設けられており、
前記多層基板（１０）の内部には、前記層（１〜６）の積層方向に延びるように設けられ前記発熱素子（２０）と前記熱拡散層（１５）とを熱的に接続する放熱ビア（１４）が設けられていることを特徴とする電子装置。 A multilayer substrate (10) in which a plurality of layers (1-6) are laminated;
A heating element (20) provided on one surface (11) of the multilayer substrate (10),
Between the adjacent layers (1-6) inside the multilayer substrate (10), there is a thermal diffusion layer (15) having thermal conductivity and thinner than the individual layers (1-6). Provided,
A heat radiating via provided in the multilayer substrate (10) so as to extend in the stacking direction of the layers (1-6) and thermally connecting the heat generating element (20) and the heat diffusion layer (15). An electronic device comprising (14). 前記放熱ビア（１４）は、前記熱拡散層（１５）から前記多層基板（１０）の前記一面（１１）とは反対側の他面（１２）にて外部に露出していることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。   The heat radiation via (14) is exposed to the outside from the thermal diffusion layer (15) on the other surface (12) opposite to the one surface (11) of the multilayer substrate (10). The electronic device according to claim 1. 前記熱拡散層（１５）は、その平面方向の熱伝導率が金属よりも高いものであることを特徴とする請求項１または２に記載の電子装置。   The electronic device according to claim 1 or 2, wherein the thermal diffusion layer (15) has a higher thermal conductivity in the plane direction than that of a metal. 前記熱拡散層（１５）はグラファイトシートまたはカーボンファイバーまたはカーボンナノチューブにより構成されていることを特徴とする請求項３に記載の電子装置。   The electronic device according to claim 3, wherein the thermal diffusion layer (15) is composed of a graphite sheet, carbon fiber, or carbon nanotube.
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