JP2011009643A - 電子装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】熱伝導シートを介した電子部品から放熱部材への放熱性を確保しつつ、電子部品と配線基板との接続部における接続信頼性を向上することのできる電子装置を提供する。
【解決手段】放熱部材には、発熱部品のランド形成領域に対応して貫通孔が形成されている。そして、放熱部材と熱伝導シートとが、横方向において、ランド形成領域に対応する部分を除く部分で、互いに接触している。
【選択図】図2

Description

本発明は、配線基板のランドに電子部品のランドが対向配置された状態で、配線基板に表面実装された電子部品の熱を、熱伝導シートを介して放熱部材に放熱する構成の電子装置に関するものである。
従来、配線基板のランドに電子部品のランドが対向配置された状態で、配線基板に表面実装された電子部品の熱を、熱伝導シートを介して放熱部材に放熱する構成の電子装置として、例えば特許文献1,2に示されるものが知られている。
特許文献1では、プリント配線板(配線基板)上に金属バンプを介してフリップチップ(電子部品)が実装され、フリップチップの裏面には熱伝導性シート(熱伝導シート)が貼り付けられている。また、熱伝導性シートにおけるフリップチップ貼り付け面の裏面には放熱板(放熱部材)が貼り付けられている(特許文献1の例えば図1参照)。
特許文献2では、プリント配線基板(配線基板)上に半導体素子(電子部品)が実装され、半導体素子と放熱板(放熱部材)との間に、両者に接触するかたちで熱伝導シートが介在されている(特許文献2の例えば図2及び図3参照)。
特開平11−112173号公報 特開2005−294699号公報
上記したように、熱伝導シートを用いる構造では、熱伝導シートの柔軟性(弾性変形)により、熱伝導シートを電子部品及び放熱部材の両者に対して密着させることができる。したがって、電子部品と放熱部材とを直接的に接触させる構造のように互いに接触する部分の表面粗さを高精度に管理する、ということなく放熱性を向上することができる。また、グリースやゲルなどの熱伝導シートを介在させる構造において必要となるディスペンサなどの塗布装置も不要であり、製造過程において、一度分解して再組み付けする際の工数もグリースなどに比べて低減することができる。
しかしながら、特許文献1,2に示される構成では、熱伝導シートが電子部品における配線基板との対向面の裏面全域に接触しており、電子部品のランドと配線基板のランドとの接続部、換言すれば電子部品のランドの直上部位、にも熱伝導シートが位置している。そして、電子部品の裏面と放熱部材との対向領域全域に位置する熱伝導シートが、配線基板(に実装された電子部品)と放熱部材との間で狭持されている。すなわち、接続部の直上に位置する熱伝導シートの部分が挟持によって弾性変形しており、この変形による応力が、直下の接続部に作用しやすい構造となっている。したがって、上記応力により、接続部にクラックなどが生じ、ひいてはオープン状態となる恐れがある。
特に、車載機器のように、継続的に振動が加わる環境、周囲の温度変化が大きい環境に配置される場合、振動に基づく応力や線膨張係数差に基づく応力も上記した接続部に作用する。したがって、上記した挟持による応力を抑制することが好ましい。
本発明は上記問題点に鑑み、熱伝導シートを介した電子部品から放熱部材への放熱性を確保しつつ、電子部品と配線基板との接続部における接続信頼性を向上することのできる電子装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために請求項1に記載の電子装置は、一面に複数の基板側ランドが形成された配線基板と、配線基板と対向する表面に、基板側ランドに対向して複数の部品側ランドが形成され、各部品側ランドが導電材料を介して対応する基板側ランドに電気的且つ機械的に接続された電子部品と、金属材料からなり、配線基板の一面に対向して配置された放熱部材と、柔軟性を有し、放熱部材と電子部品における表面の裏面との両方に接触配置されて、電子部品の熱を放熱部材に伝達する熱伝導シートと、を備える。そして、放熱部材と熱伝導シートとが、配線基板の厚さ方向(以下、縦方向と示す)に垂直な方向(以下、横方向と示す)において、部品側ランドに対応する部分を除く部分で、互いに接触していることを特徴とする。なお、柔軟性を有するとは、換言すれば弾性変形できるということである。
このように、本発明によれば、部品側ランド、換言すれば部品側ランドと基板側ランドとの接続部、の直上以外の部分で、放熱部材と熱伝導シートが互いに接触している。したがって、熱伝導シートを介して、電子部品の熱を放熱部材に放熱し、電子部品から放熱部材への放熱性を確保することができる。
また、部品側ランドの直上において、放熱部材と熱伝導シートが接触していないため、熱伝導シートの弾性変形による応力が電子部品と配線基板との接続部に作用しがたい、若しくは、作用しない。したがって、接続部の接続信頼性を向上することができる。
請求項2に記載のように、熱伝導シートは、放熱部材における配線基板との対向面側に配置され、電子部品側の面の一部が、電子部品の裏面のうちの部品側ランドに対応する部分に接触しており、放熱部材には、縦方向に貫通して切り欠かかれた切り欠きが形成され、横方向において、切り欠き内に、複数の部品側ランドが位置する構成としても良い。
本発明では、熱伝導シートが、放熱部材と配線基板との間に介在され、且つ、部品側ランド直上に位置する構造でありながら、切り欠きにより、熱伝導シートのうちの部品側ランド直上に位置する部分が、放熱部材と電子部品との間で挟持されないようになっている。したがって、接続部の接続信頼性を向上することができる。
また、熱伝導シートは、電子部品側の面の一部にて、電子部品の裏面のうちの部品側ランドに対応する部分に接触しており、上記一部以外の部分の裏面部位の少なくとも一部にて放熱部材に接触している。したがって、電子部品から放熱部材への放熱性を向上することができる。
請求項3に記載のように、熱伝導シートが電子部品の裏面全域に接触する構成とすることが好ましい。これによれば、熱伝導シートと電子部品との接触面積を増やして、放熱性をより向上させることができる。このような構成においても、放熱部材に設けた切り欠きにより、接続部の接続信頼性を向上することができる。
請求項4に記載のように、横方向において、切り欠き内に電子部品が位置するとともに、熱伝導シートと放熱部材との接触部位が電子部品とは重ならない位置とされ、熱伝導シートにおける電子部品側の面のうち、電子部品の裏面との接触部位よりも、放熱部材との接触部位の裏面部位のほうが、配線基板の電子部品実装面に近い位置とされた構成としても良い。
本発明では、電子部品の周辺に位置する熱伝導シートの部位が放熱部材と接触しているので、電子部品から放熱部材への放熱性を確保することができる。また、熱伝導シートにおける放熱部材との接触部位の裏面部位のほうが、電子部品との接触部位よりも配線基板に近い配置とするので、縦方向において、放熱部材との接触部位の裏面部位を電子部品との接触部位と同じ配置とする構造に比べて、熱伝導シートを電子部品及び放熱部材に密着させることができる。これにより、放熱性をより向上させることができる。
また、請求項5に記載のように、放熱部材には、縦方向に貫通して切り欠かかれた切り欠きが形成され、横方向において、切り欠き内に複数の部品側ランドが位置しており、熱伝導シートは、放熱部材における配線基板との対向面の裏面側に配置され、電子部品側の面のうち、一部が放熱部材の裏面と接触し、放熱部材の裏面と接触する部分とは異なる一部が、切り欠きに臨んで、電子部品の裏面のうちの少なくとも部品側ランドに対応する部分に接触する構成としても良い。
本発明では、放熱部材と配線基板との間に介在されず、放熱部材における配線基板との対向面の裏面側に配置される。すなわち、部品側ランド直上に位置する部分だけでなく、熱伝導シートの全ての部分において、熱伝導シートが放熱部材と電子部品との間で挟持されないようになっている。したがって、放熱部材と電子部品との間で熱伝導シートが少なからず挟持される構造に比べて、電子部品に熱伝導シートを接触させた状態での、熱伝導シートの弾性変形の度合いを小さくし、これにより、電子部品と配線基板との接続部に作用する応力をより低減することができる。したがって、接続部の接続信頼性をより向上することができる。
また、熱伝導シートは、電子部品側の面の一部にて、放熱部材の裏面に接触し、上記一部以外の部分の少なくとも一部にて、電子部品の裏面のうちの部品側ランドに対応する部分に接触している。したがって、電子部品から放熱部材への放熱性を確保することができる。
請求項6に記載の発明の作用効果は、請求項3に記載の発明の作用効果と同じであるので、その記載を省略する。
切り欠きとしては、請求項7に記載のように貫通孔を採用することができる。それ以外にも、横方向における端部から切り欠かれた切り欠きを採用することもできる。貫通孔の場合、貫通孔を塞ぐように熱伝導シートが配置すれば、切り欠き(貫通孔)を有しながら、電子部品を封止することもできるので、熱伝導シートの大きさも小型化することができる。
次に、請求項8に記載のように、熱伝導シートは、電子部品側の面の一部が、電子部品の裏面のうちの部品側ランドに対応する部分に接触し、放熱部材には、配線基板との対向面の一部が、電子部品の裏面から離反する凹部が形成され、横方向において、凹部内に、複数の部品側ランドが位置する構成としても良い。
本発明では、上記した切り欠きに代えて、凹部を採用している。このように凹部を採用しても、熱伝導シートが、放熱部材と配線基板との間に介在され、且つ、部品側ランド直上に位置する構造でありながら、熱伝導シートのうちの部品側ランド直上に位置する部分が、放熱部材と電子部品との間で挟持されない構造とすることができる。したがって、接続部の接続信頼性を向上することができる。
また、熱伝導シートは、電子部品側の面の一部にて、電子部品の裏面のうちの部品側ランドに対応する部分に接触しており、上記一部以外の部分の裏面部位の少なくとも一部にて放熱部材に接触している。したがって、電子部品から放熱部材への放熱性を確保することができる。
請求項9に記載の発明の作用効果は、請求項3に記載の発明の作用効果と同じであるので、その記載を省略する。
請求項10に記載のように、電子部品の表面において、中央領域を取り囲んで複数の部品側ランドが形成され、熱伝導シートが、電子部品の裏面において、中央領域に対応する部分の少なくとも一部に接触し、放熱部材が、熱伝導シートの、電子部品の中央領域に対応する部分の少なくとも一部と接触する接触部を有する構成としても良い。
中央領域に部品側ランドが形成されていない構成では、本発明のように、熱伝導シートを中央領域に対応する電子部品の裏面部位に接触させるとともに、放熱部材(接触部)を中央領域の対応部位に接触させた熱伝導シートの部分に接触させることができる。これによれば、接触部の押さえにより、熱伝導シートと電子部品との密着性をより向上させることができる。また、接触部のない構造に比べて、熱伝導シートから放熱部材への放熱面積を大きくするとともに、放熱部材(接触部)が電子部品の直上にて熱伝導シートと接触するので、電子部品から放熱部材への最短の熱伝達経路をより短くすることもできる。そして、以上により、放熱性をより向上させることができる。
なお、接触部は、放熱部材を構成する他の部位と同一材料を用いて一体的に構成されたものでも良いし、接合などにより、他の部位に固定されて一体化されたものでも良い。
請求項11に記載のように、配線基板における一面の裏面側に配置され、垂直な方向において、配線基板の裏面のうちの放熱部材の接触部に対応する部分に接触する第1接触部材を備える構成としても良い。これによれば、接触部と第1接触部とによる挟持で、電子部品に対する熱伝導シートの密着性をさらに向上させ、ひいては放熱性を向上させることができる。
なお、放熱部材が切り欠きを備える構成では、請求項12に記載のように、熱伝導シートが、電子部品の裏面において、中央領域に対応する部分の少なくとも一部に接触するとともに、金属材料からなり、熱伝導シートの電子部品の中央領域に対応する部分の少なくとも一部と接触する、放熱部材とは別の第2接触部材を備える構成とすれば、上記した接触部同様、熱伝導シートと電子部品との密着性をより向上させることができる。すなわち、放熱性を向上させることができる。
請求項13に記載の発明の作用効果は、請求項11に記載の発明の作用効果と同じ(接触部を第2接触部材に置き換え、第1接触部材を第3接触部材に置き換え)であるので、その記載を省略する。
次に、請求項14に記載のように、熱伝導シートは、電子部品の裏面のうち、部品側ランドに対応する部分を除く部分の少なくとも一部と接触する構成としても良い。本発明では、そもそも熱伝導シートを部品側ランドの直上に配置しないので、熱伝導シートの弾性変形による応力が電子部品と配線基板との接続部に作用しがたい。したがって、接続部の接続信頼性を向上することができる。また、部品側ランド、換言すれば部品側ランドと基板側ランドとの接続部、の直上以外の部分で、放熱部材と熱伝導シートが互いに接触しているので、熱伝導シートを介して、電子部品の熱を放熱部材に放熱し、電子部品から放熱部材への放熱性を確保することができる。
第1実施形態に係る電子装置の概略構成を説明するための分解図である。 電子装置のうち、発熱部品周辺を拡大した断面図である。 図2を、放熱部材側から見た平面図である。 放熱部材の変形例を示す平面図である。 電子装置の変形例を示す平面図である。 第2実施形態に係る電子装置のうち、発熱部品周辺を拡大した断面図である。 変形例を示す断面図である。 第3実施形態に係る電子装置のうち、発熱部品周辺を拡大した断面図である。 第4実施形態に係る電子装置のうち、発熱部品周辺を拡大した断面図である。 図9を、放熱部材側から見た平面図である。 第5実施形態に係る電子装置のうち、発熱部品周辺を拡大した断面図である。 図11を、放熱部材側から見た平面図である。 変形例を示す断面図である。 第6実施形態に係る電子装置のうち、発熱部品周辺を拡大した断面図である。 その他変形例を示す断面図である。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る電子装置の概略構成を説明するための分解図である。図2は、電子装置のうち、発熱部品周辺を拡大した断面図である。図3は、図2を、放熱部材側から見た平面図である。図3においては、説明の都合上、発熱部品22の輪郭を矩形の破線、発熱部品22のランド26を円形の破線、ランド26の形成領域26aを矩形の一点鎖線、熱伝導シート50の輪郭を矩形の二点鎖線で示している。また、以下においては、配線基板30の厚さ方向を縦方向と示し、縦方向に垂直な方向(配線基板30の一面30aに沿う方向)を横方向と示す。また、平面形状とは、特に断りのない限り、横方向に沿う平面形状を示すものとする。
図1に示すように、本実施形態に係る電子装置10は、要部として、電子部品20が実装された配線基板30と、電子部品20のうちの発熱部品22の発する熱を放熱する放熱部材40と、発熱部品22の熱を放熱部材40へ伝達する熱伝導シート50と、を備えている。この電子装置10は、特に車両用の電子制御装置、具体的には車両用ナビゲーション装置においてナビゲーション機能としての処理を実行する電子制御装置やエンジンECU(Electric Control Unit)等として好適である。なお、本実施形態では、電子装置10が、上記要素20〜50以外にも、これら要素20〜50を内部空間に収容する筐体60を備えている。換言すれば、放熱部材40とは別に筐体60を備えている。また、筐体60が、組み付け方向が縦方向である2つのケース61,62からなり、上ケース61と下ケース62とを螺子70にて固定することで構成される。
電子部品20は、配線基板30に実装された、マイコン、パワートランジスタ、抵抗、コンデンサ、コネクタ等であり、配線基板30に形成された配線とともに所定の機能を発揮する回路を構成している。本実施形態においては、電子部品20として、装置外部との電気的中継機能を果たすコネクタ21と、動作時の発熱量が他の電子部品20よりも大きい発熱部品22とを含んでいる。この発熱部品22が、特許請求の範囲に記載の電子部品に相当する。
本実施形態における発熱部品22は、図2に示すように、半導体チップ23が再配線基板24の一面24a(以下、単にチップ搭載面24aと示す)上に固定されてなる半導体(IC)パッケージとして構成されている。なお、上記したICパッケージ以外にも、IGBT素子やパワーMOSトランジスタ素子などのパワー系素子(CSP)を、発熱部品22として採用することができる。
半導体チップ23は、例えば、単結晶シリコンからなる半導体基板、不純物の拡散などにより該半導体基板に構成された素子、半導体基板上に形成された配線層等を有しており、これらによって論理回路、記憶回路、A/D変換回路、増幅回路、或いはこれらの混合回路等が構成されている。本実施形態では、平面矩形状の半導体チップ23が、再配線基板24のチップ搭載面24aに接着固定(ダイボンド)されており、半導体チップ23における再配線基板24との対向面の裏面に、図示しない電極パッドが複数形成されている。
再配線基板24は、所謂インターポーザであり、樹脂やセラミックスを主原料とする基材に、銅などの導電材料からなる配線を多層に配置して構成されている。再配線基板24のチップ搭載面24aには複数のランド(図示略)が形成されており、これらランドは、半導体チップ23の電極パッドと電気的に接続されている。本実施形態では、複数のランドが、平面矩形状の再配線基板24のチップ搭載面24aにおけるチップ搭載領域を囲む周辺領域に、平面矩形状の半導体チップ23の各辺に沿って配列されている。そして、ワイヤ25を介して半導体チップ23の電極パッドと電気的に接続されている。
一方、再配線基板24の裏面24bにも、複数のランド26が行列状(マトリクス状)に形成されている。このランド26が、特許請求の範囲に記載の部品側ランドに相当する。本実施形態では、複数のランド26が、図3に一点鎖線で示す平面矩形状(正方形)のランド形成領域26a内、換言すれば平面矩形状とされた再配線基板24の裏面24b、において行方向及び列方向に9×9の配置となっている。なお、ランド形成領域26aは、行列配置された複数のランド26のうちの最外周ランドに外側で接する平面正方形の領域となっている。
このように、発熱部品22は、所謂BGA(Ball Grid Array)型の電子部品となっている。換言すれば、発熱部品22の直下領域で、配線基板30と機械的且つ電気的に接続される表面実装型の電子部品となっている。なお、半導体チップ23及びワイヤ25は、再配線基板24のチップ搭載面24a側に形成された封止樹脂27によって封止されている。この封止樹脂27の構成材料としては、フェノール系硬化剤やシリコーンゴム及びフィラーが添加されたエポキシ系の樹脂などの周知の材料を採用することができる。
配線基板30は、樹脂やセラミックスを主原料とする絶縁基材に、銅などの導電材料からなる配線(図示略)を配置して構成されている。本実施形態では、エポキシ樹脂を主材とする基材に銅からなる配線が多層に配置されて、多層構造の配線基板30が構成されている。そして、図2に示すように、配線基板30の一面30a(以下、単に発熱部品搭載面30aと示す)には、上記したランド26に対応して、複数のランド31が形成されている。すなわち、配線基板30の発熱部品搭載面30aには、複数のランド31が、ランド26に対向して、行方向及び列方向に9×9の配置となっている。このランド31が、特許請求の範囲に記載の基板側ランドに相当する。
そして、発熱部品22のランド26と配線基板30のランド31とが、導電材料としてのはんだを介して、電気的且つ機械的に接続されている。本実施形態では、発熱部品22の各ランド26上に、はんだバンプ28として、錫(Sn)−銀(Ag)組成のはんだボールがそれぞれ形成され、このはんだバンプ28と、両ランド26,31が接合している。なお、ランド31上にはんだペーストが配置され、上記導電材料として、はんだバンプ28とともにはんだペーストを含む構成としても良い。
放熱部材40は、アルミニウムや銅などの熱伝導性に優れた金属材料からなり、配線基板30の発熱部品搭載面30aに対向して配置されている。本実施形態では、所定厚さを有する平面矩形状の金属板に、縦方向に沿って貫通する貫通孔41が1つ形成されて放熱部材40が構成されている。この貫通孔41は、横方向に沿う断面の形状が、ランド形成領域26aに対応して正方形となっており、横方向において、貫通孔41内に、すべてのランド26が位置する、換言すればランド形成領域26aが位置する、断面の大きさを有している。
また、発熱部品22から放熱部材40までの伝熱経路を短くして放熱性を向上すべく、放熱部材40における環状の開口縁部41aが、横方向において、発熱部品22のうちの、ランド形成領域26aよりも外周に位置する領域(周縁領域)、詳しくはランド形成領域26aの輪郭を示す一点鎖線から発熱部品22の輪郭を示す破線までの領域、と重なる配置となっている。すなわち、発熱部品22においてランド形成領域26aを取り囲む周縁領域の直上に、放熱部材40が位置している。そして、放熱部材40は、配線基板30との対向面40a(以下、単に表面40aと示す)の裏面40bを、アルミニウムなどの金属材料からなり、筐体60を上ケース61とともに構成する下ケース62への固定面として、接合、螺子締結等により固定されている。なお、図2においては、下ケース62を省略して図示しているが、固定状態で、貫通孔41の裏面40b側が、下ケース62により蓋された構造となっている。
熱伝導シート50は、発熱部品22及び放熱部材40の両者に接触して、発熱部品22の熱を放熱部材40に伝達する機能を果たすべく、柔軟性と良好な熱伝導性(例えば熱伝導率1〜10W/m・K)を有するシート状の部材である。このような熱伝導シート50としては、ゲルシート、ゴムシート、樹脂系シートなど周知の熱伝導シートを採用することができる。また、熱伝導シート50は、発熱部品22と、配線基板30との対向面の裏面22a(以下、単に裏面22aと示す)側で接触しており、その接触範囲としては、横方向においてランド形成領域26aに対応する領域と少なくとも接触するように配置されている。なお、図2に示す符号50aは、熱伝導シート50における発熱部品22側の面(以下、単に表面50aと示す)を示しており、符号50bは表面50aの裏面を示している。
本実施形態では、熱伝導シート50が粘着性を有しており、その平面形状が、図3に示すように矩形状とされている。そして、横方向に沿う大きさが、発熱部品22及び放熱部材40の貫通孔41(開口縁部41a)よりも大きくなっている。また、熱伝導シート50は、図2に示すように、放熱部材40の表面40a側に配置されている。すなわち、縦方向において、熱伝導シート50が、放熱部材40と発熱部品22(配線基板30)との間に介在されている。そして、熱伝導シート50は、発熱部品22と裏面22a全域で接触するとともに、放熱部材40とは、貫通孔41の周辺領域、換言すればランド形成領域26aに対応する領域の周囲の領域(環状の領域)、で接触している。
また、上記接触状態は、熱伝導シート50の粘着性と、発熱部品22と放熱部材40との間での挟持とによって良好に維持されている。具体的には、配線基板30に固定(実装)された発熱部品22と、下ケース62に固定された放熱部材40との間で、熱伝導シート50が挟持され、該挟持による弾性変形によって、熱伝導シート50が発熱部品22と放熱部材40とに密着している。なお、配線基板30が、下ケース62に固定(例えば螺子締結)される構造では、下ケース62に配線基板30が固定された状態で、上記挟持状態が形成される。また、配線基板30が上ケース61に固定されるか、基板端部が両ケース61,62にて挟持される構造では、上ケース61と下ケース62とを組み付けて筐体60とした状態で、上記挟持状態が形成される。また、熱伝導シート50は、自身の粘着性により、発熱部品22の裏面22a及び放熱部材40の表面40aのそれぞれに貼り付いている。すなわち、発熱部品22と放熱部材40との対向領域(重なる領域)を除く部分においても、熱伝導シート50が、発熱部品22と放熱部材40に接触(密着)している。
次に、上記した電子装置10の特徴部分の作用効果について説明する。本実施形態では、熱伝導シート50が、放熱部材40と発熱部品22(配線基板30)との間に介在されて、両者22,40と接触するため、熱伝導シート50を介して、発熱部品22の熱を放熱部材40に放熱し、発熱部品22から放熱部材40への放熱性を確保することができる。そして、このような構成において、放熱部材40に貫通孔41を設けることで、放熱部材40と熱伝導シート50とが、横方向において、ランド形成領域26aに対応する領域を除く部分で、互いに接触するようにしている。換言すれば、ランド形成領域26aの直上に、放熱部材40が位置しておらず、ランド形成領域26aの直上では放熱部材40と熱伝導シート50が接触していない。これにより、放熱部材40と発熱部品22(配線基板30)との間で熱伝導シート50が挟持され、熱伝導シート50が弾性変形しても、熱伝導シート50の弾性変形による応力が発熱部品22のランド26と配線基板30のランド31との接続部に作用しがたい、若しくは、作用しないようになっている。したがって、接続部の接続信頼性を向上することができる。また、挟持による熱伝導シート50の応力が、上記接続部に作用しがたい構造となっているので、車載機器のように、継続的に振動が加わる環境、周囲の温度変化が大きい環境(線膨張係数差に基づく応力が作用する環境)に配置される電子装置として好適である。
また、本実施形態では、ランド形成領域26aに対応する領域を除く部分において、発熱部品22と放熱部材40との間に熱伝導シート50が介在されており、これにより、発熱部品22から放熱部材40への熱伝達経路が短くなっている。したがって、発熱部品22から放熱部材40への放熱性を向上することができる。特に本実施形態では、熱伝導シート50が発熱部品22の裏面22a全域と接しているので、熱伝導シート50と発熱部品22との接触面積を増やして、放熱性をより向上させることができる。このような構成においても、放熱部材40に設けた貫通孔41により、接続部の接続信頼性を向上することができる。
なお、本実施形態では、貫通孔41の断面形状を正方形とする例を示したが、断面形状は特に限定されるものではない。例えば正方形以外の矩形状、矩形以外の多角形状、円形状などを採用することができる。いずれにおいても、ランド形成領域26aを断面内に内包する大きさであれば良い。
なお、本実施形態では、放熱部材40に貫通孔41を設ける例を示した。しかしながら、貫通孔41以外の切り欠きを採用することもできる。例えば図4に示すように、横方向において放熱部材40の端部から切り欠かれた切り欠き42を採用することもできる。すなわち、貫通孔41や切り欠き42の上位概念として、放熱部材40を縦方向に貫通する切り欠きが存在する。図4に示す例では、平面正方形の放熱部材40において、正方形の一辺側からランド形成領域26aを取り囲む中央領域(上記した貫通孔41に相当)まで達する切り欠き42となっている。図4は、放熱部材の変形例を示す平面図であり、横方向の位置関係の説明のため、ランド形成領域26aを一点鎖線で示している。
また、本実施形態では、電子装置10が放熱部材40を筐体60とは別に備える例を示した。しかしながら、筐体60が放熱部材40を兼ねる構成としても良い。例えば図5に示す例では、金属材料からなる下ケース62が放熱部材40を兼ねており、下ケース62に貫通孔41に相当する貫通孔63が形成されている。このような構成においても、放熱性を確保しつつ、接続部の接続信頼性を向上することができる。また、このような構成とすると、放熱部材40が不要であるため、電子装置10の構成を簡素化し、製造コストを低減することができる。
また、図5に示す構成では、下ケース62の貫通孔63を、熱伝導シート50によって塞いでおり、これにより、ごみなどの異物が筐体60の内部空間に侵入するのを防ぐようになっている。また、ランド形成領域26aに対応する領域を除く部分において、発熱部品22と下ケース62との間に熱伝導シート50が介在されており、これにより、貫通孔63の直下全域に、発熱部品22が位置している。したがって、柔軟性を有する熱伝導シート50が、貫通孔63を介して電子装置10の外部に露出される構造でありながら、熱伝導シート50が発熱部品22によって支持されているので、熱伝導シート50を下ケース62の内面62aに密着させておくことができる。なお、図4に示した切り欠き42に相当するものを下ケース62に形成することで、下ケース62が放熱部材40を兼ねる構成としても良いが、ごみなどの異物侵入を抑制しようとすると、熱伝導シート50の大きさが貫通孔63よりも大きくなる。したがって、下ケース62が放熱部材40を兼ねる構成においては、貫通孔63を採用する方が好ましい。また、図5に示す例では、下ケース62が放熱部材40を兼ねる構成を示したが、下ケース62に限定されるものではなく、筐体60が放熱部材40を兼ねる構成であれば良い。
また、本実施形態では、電子装置10が筐体60を備える例を示したが、電子装置10が筐体60を備えない構成としても良い。この場合、放熱部材40は、配線基板30に螺子締結やかしめなどによって固定される構造とすれば良い。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態を、図6に基づいて説明する。図6は、第2実施形態に係る電子装置のうち、発熱部品周辺を拡大した断面図であり、第1実施形態に示した図2に対応している。
第2実施形態に係る電子装置は、第1実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。なお、第1実施形態に示した要素と同一の要素には、同一の符号を付与するものとする。
図6に示すように、本実施形態においても、熱伝導シート50が、発熱部品22の裏面22a全域に接触するとともに、発熱部品22の周辺で放熱部材40と接触している。これにより、発熱部品22から放熱部材40への放熱性を確保することができる。
また、横方向において、切り欠きとしての貫通孔41内に発熱部品22が位置するとともに、熱伝導シート50と放熱部材40との接触部位が発熱部品22とは重ならない位置とされ、熱伝導シート50の表面50aのうち、発熱部品22の裏面22aとの接触部位51よりも、放熱部材40の表面40aとの接触部位の裏面部位52のほうが、縦方向において配線基板30の発熱部品搭載面30aに近い位置となっている。このように、熱伝導シート50における放熱部材40との接触部位の裏面部位52のほうが、発熱部品22との接触部位51よりも配線基板30に近い配置となっているので、裏面部位52と接触部位51とが縦方向において同じ配置(フラットな配置)とする構造に比べて、熱伝導シート50を発熱部品22及び放熱部材40に密着させることができる。これにより、放熱性をより向上させることができる。
なお、上記した特徴部分以外については、第1実施形態に示した構成(変形例も含む)を適用することができる。例えば図7に示すように、放熱部材40が配線基板30に螺子71によって固定される構造の場合、熱伝導シート50における放熱部材40との接触部位の裏面部位52が、配線基板30の発熱部品搭載面30aに接し、放熱部材40と配線基板30との間で熱伝導シート50が挟持される。したがって、熱伝導シート50を、発熱部品22及び放熱部材40により密着させることができる。図7は、変形例を示す断面図であり、図6に対応している。
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態を、図8に基づいて説明する。図8は、第3実施形態に係る電子装置のうち、発熱部品周辺を拡大した断面図であり、第1実施形態に示した図2に対応している。
第3実施形態に係る電子装置は、上記した各実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。なお、上記各実施形態に示した要素と同一の要素には、同一の符号を付与するものとする。
図8に示すように、本実施形態では、熱伝導シート50が、放熱部材40における表面40aの裏面40b側に配置され、貫通孔41の開口縁部41a周辺にて裏面40bと接触して貼り付いている。また、発熱部品22が放熱部材40の貫通孔41内に配置されている。そして、熱伝導シート50の表面50aのうち、放熱部材40の裏面40bと接触する部分とは異なる部分、換言すれば裏面40bと接触する部分に取り囲まれた部分が、切り欠きとしての貫通孔41に臨んで、発熱部品22の裏面22aのうちの少なくともランド形成領域26aに対応する部分に接触している。なお、発熱部品22の裏面22aと放熱部材40の裏面40bのうちの開口縁部41a周辺部位(熱伝導シート50の接触部位)とは、縦方向において略面一の位置関係となっている。
このように本実施形態では、ランド形成領域26a直上に位置する部分だけでなく、熱伝導シート50の全ての部分において、熱伝導シート50が放熱部材40と発熱部品22との間で挟持されない構造となっている。したがって、放熱部材40と発熱部品22との間で熱伝導シート50が少なからず挟持される構造に比べて、発熱部品22に熱伝導シート50を接触させた状態での、熱伝導シート50の弾性変形の度合いを小さくし、これにより、発熱部品22のランド26と配線基板30のランド31との接続部に作用する応力をより低減することができる。すなわち、接続部の接続信頼性をより向上することができる。
また、熱伝導シート50は、表面50aの一部にて、放熱部材40の裏面40bに接触し、上記裏面40bとの接触部位を除く部分の少なくとも一部にて、発熱部品22の裏面22aに接触している。したがって、発熱部品22から放熱部材40への放熱性を確保することができる。
また、本実施形態では、放熱部材40の形状を、熱伝導シート50に接する開口縁部41a周辺の部位43が、該部位43を取り囲む部位44よりも、縦方向において配線基板30に近く、且つ、熱伝導シート50が上記部位43の裏面40bに接触配置された状態で、熱伝導シート50の裏面50bが上記部位44の裏面40bよりも近い形状としている。すなわち、断面クランク状としている。そして、放熱部材40を筐体60(下ケース62)に固定した状態で、熱伝導シート50が筐体60と発熱部品22との間で狭持されないようにしている。これによっても、接続部の接続信頼性をより向上することができる。
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態を、図9及び図10に基づいて説明する。図9は、第4実施形態に係る電子装置のうち、発熱部品周辺を拡大した断面図であり、第1実施形態に示した図2に対応している。図10は、図9を放熱部材側から見た平面図であり、第1実施形態に示した図3に対応している。図10においては、説明の都合上、発熱部品22の輪郭を矩形の破線、発熱部品22のランド26を円形の破線、ランド26の形成領域26aを矩形の一点鎖線、熱伝導シート50の輪郭を矩形の二点鎖線、放熱部材40の凹部45の開口縁部47を矩形の二点鎖線で示している。
第4実施形態に係る電子装置は、上記した各実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。なお、上記各実施形態に示した要素と同一の要素には、同一の符号を付与するものとする。
図9に示すように、本実施形態では、放熱部材40に、表面40aの一部が発熱部品22の裏面22aから離反する態様の凹部45、換言すれば表面40a側に開口する凹部45、が形成されている。この凹部45は、貫通孔41に代えて形成されている。そして、横方向において、凹部45内、すなわち図10に示す開口縁部47内に、ランド形成領域26aが位置している。
なお、図9に示す符号46は、凹部45を取り囲む部位を示しており、放熱部材40の表面40aは、上記部位46よりも凹部45のほうが、配線基板30の発熱部品搭載面30aから離れている。このような放熱部材40は、所定厚さの金属板をプレス加工することで得ることができる。また、図9及び図10に示す例では、放熱部材40が筐体60を構成する下ケース62を兼ねている。そして、貫通孔41を凹部45に置き換えた点、放熱部材40が筐体60を兼ねる点以外については、第1実施形態と同じ構造となっている。すなわち、横方向の位置関係において、放熱部材40の表面40aにおける、凹部45の開口縁部47が、貫通孔41の開口縁部に対応している。
このように、本実施形態では、上記した貫通孔41に代えて、凹部45を採用している。このように凹部45を採用しても、熱伝導シート50が、放熱部材40と発熱部品22(配線基板30)との間に介在され、且つ、ランド形成領域26a直上に位置する構造でありながら、熱伝導シート50のうちのランド形成領域26a直上に位置する部分が、放熱部材40と発熱部品22との間で挟持されない構造とすることができる。したがって、発熱部品22のランド26と配線基板30のランド31との接続部の接続信頼性を向上することができる。
また、熱伝導シート50は、表面50aの一部が、発熱部品22の裏面22aのうちのランド形成領域26aに対応する部分に接触し、上記一部以外の部分の少なくとも一部が放熱部材40に接触している。したがって、発熱部品22から放熱部材40への放熱性を確保することができる。
また、本実施形態では、貫通孔41などの切り欠きではなく、凹部45を設けるので、切り欠きを介した内部空間への異物の侵入を抑制することができる。また、熱伝導シート50が装置外部に露出されることもない。したがって、放熱部材40が筐体60を兼ねる構成としやすい。これによれば、電子装置10の構成を簡素化し、製造コストを低減することができる。しかしながら、放熱部材40が凹部45を有する構成でありながら、放熱部材40が筐体60(下ケース62)に接触固定される構成とすることも可能である。
また、本実施形態では、放熱部材40として、凹部45における裏面40bが取り囲む部位46の裏面40bよりも、配線基板30の発熱部品搭載面30aから離れた構造の例を示した。しかしながら、凹部45と取り囲む部位46とで裏面40bが面一の放熱部材40を採用することもできる。このような放熱部材40は、所定厚さの金属板を、表面40a側からエッチングすることで得ることができる。
(第5実施形態)
次に、本発明の第5実施形態を、図11及び図12に基づいて説明する。図11は、第5実施形態に係る電子装置のうち、発熱部品周辺を拡大した断面図であり、図9に対応している。図12は、図11を放熱部材側から見た平面図であり、図10に対応している。
第5実施形態に係る電子装置は、上記した各実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。なお、上記各実施形態に示した要素と同一の要素には、同一の符号を付与するものとする。
本実施形態では、発熱部品22のランド26が、再配線基板24の裏面24bにおいて、中央領域を取り囲む環状の領域(矩形環状のランド形成領域26a)内に形成されている。そして、熱伝導シート50が、発熱部品22の裏面22aにおいて、中央領域に対応する部分の少なくとも一部に接触し、放熱部材40が、熱伝導シート50の、中央領域に対応する部分の少なくとも一部と接触する接触部48を有している。
図11及び図12に示す例では、放熱部材40が、矩形環状のランド形成領域26aに対応した環状の凹部45を有している。そして、凹部45の開口縁部のうち、外周側の開口縁部47aが第4実施形態と同じ位置となっており、内周側の開口縁部47bが矩形環状のランド形成領域26aの内周側端部よりも内側に位置している。そして、環状の凹部45に取り囲まれた中央部分が、熱伝導シート50との接触部48となっている。本実施形態では、接触部48が、凹部45を取り囲む部位46と、表面40aの位置が面一の関係となっている。
このように本実施形態では、熱伝導シート50を、発熱部品22の裏面22aのうち、ランド26の形成されていない領域(中央領域)に対応する領域に接触させるとともに、放熱部材40の接触部48を、熱伝導シート50における中央領域に対応する部分に接触させている。したがって、接触部48の押さえにより、熱伝導シート50発熱部品22との密着性をより向上させることができる。
また、接触部48のない構造に比べて、熱伝導シート50から放熱部材40への放熱面積を大きくすることができる。さらに、放熱部材40(接触部48)が発熱部品22の直上にて熱伝導シート50と接触するので、発熱部品22から放熱部材40への最短の熱伝達経路をより短くすることもできる。したがって、これら効果により、放熱性をより向上させることができる。
なお、本実施形態では、接触部48が、放熱部材40を構成する他の部位と同一材料を用いて一体的に構成される例を示した。しかしながら、接合などにより、他の部位に固定されて一体化された構成としても良い。
また、貫通孔41などの切り欠きを備える構成においても、放熱部材40に接触部を持たせることができる。例えば図13に示す例では、金属材料からなる接触部49の一端49a側が貫通孔41に臨み、他端49bが放熱部材40の裏面40bに固定(例えば接合)されている。これによっても、接触部49の押さえにより、熱伝導シート50発熱部品22との密着性をより向上させることができる。また、放熱性をより向上させることができる。図13は、変形例を示す断面図であり、図11に対応している。なお、放熱部材40が切り欠きを備える構成においても、接触部を、放熱部材40を構成する他の部位と同一材料を用いて一体的に構成することもできる。
また、上記した例では、放熱部材40が接触部48,49を備える例を示した。しかしながら、放熱部材40とは別の接触部材(図示略)を備え、該接触部材を、熱伝導シート50における中央領域に対応する部分に接触させる構成としても良い。この接触部材は特許請求の範囲に記載の第2接触部材に相当し、放熱部材40以外のもの、例えば筐体60に固定されている。このような接触部材によっても、上記した接触部同様、熱伝導シート50発熱部品22との密着性をより向上させることができる。また、放熱性をより向上させることができる。
(第6実施形態)
次に、本発明の第6実施形態を、図14に基づいて説明する。図14は、第6実施形態に係る電子装置のうち、発熱部品周辺を拡大した断面図であり、図11に対応している。
第6実施形態に係る電子装置は、第5実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。なお、上記各実施形態に示した要素と同一の要素には、同一の符号を付与するものとする。
図14に示すように、本実施形態では、第5実施形態に示した構成に加え、配線基板30の発熱部品搭載面30aの裏面30b側に配置された上ケース61が、配線基板30の裏面30bのうちの放熱部材40の接触部48に対応する部分に接触する凸部64を備えている。
このような構成とすると、接触部48と凸部64とによる挟持で、発熱部品22に対する熱伝導シート50の密着性をさらに向上させ、ひいては放熱性を向上させることができる。
なお、図14に示す例では、筐体60を構成する上ケース61に凸部64を設け、該凸部64を挟持部位としているが、配線基板30の裏面30b側に配置されて、裏面30bにおける中央領域に対応する部分に接触する部材としては、上記上ケース61に特に限定されるものではない。上ケース61とは別の部材を接触部材として用いても良い。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
上記した各実施形態では、発熱部品22の裏面22aのうち、ランド形成領域26aに対応する部分に熱伝導シート50が接触配置される例を示した。しかしながら、例えば図15に示すように、熱伝導シート50が、発熱部品22の裏面22aのうち、ランド形成領域26aに対応する部分を除く部分の少なくとも一部と接触する構成としても良い。このように、熱伝導シート50をランド形成領域26a直上に配置しない構造としても、熱伝導シート50の弾性変形による応力が発熱部品22のランド26と配線基板30のランド31との接続部に作用しがたくすることができる。したがって、接続部の接続信頼性を向上することができる。また、ランド形成領域26aの直上以外の部分で、放熱部材40と熱伝導シート50が互いに接触しているので、熱伝導シート50を介して、発熱部品22の熱を放熱部材40に伝達し、放熱性を確保することができる。図15は、その他変形例を示す断面図であり、図2に対応している。
10・・・電子装置
22・・・発熱部品(電子部品)
26・・・ランド(部品側ランド)
26a・・・ランド形成領域
30・・・配線基板
31・・・ランド(基板側ランド)
40・・・放熱部材
41・・・貫通孔
50・・・熱伝導シート

Claims (14)

  1. 一面に複数の基板側ランドが形成された配線基板と、
    前記配線基板と対向する表面に、前記基板側ランドに対向して複数の部品側ランドが形成され、各部品側ランドが導電材料を介して対応する前記基板側ランドに電気的且つ機械的に接続された電子部品と、
    金属材料からなり、前記配線基板の一面に対向して配置された放熱部材と、
    柔軟性を有し、前記放熱部材と前記電子部品における表面の裏面との両方に接触配置されて、前記電子部品の熱を前記放熱部材に伝達する熱伝導シートと、を備える電子装置であって、
    前記放熱部材と前記熱伝導シートとは、前記配線基板の厚さ方向に垂直な方向において、前記部品側ランドに対応する部分を除く部分で、互いに接触していることを特徴とする電子装置。
  2. 前記熱伝導シートは、前記放熱部材における配線基板との対向面側に配置され、前記電子部品側の面の一部が、前記電子部品の裏面のうちの前記部品側ランドに対応する部分に接触しており、
    前記放熱部材には、前記厚さ方向に貫通して切り欠かかれた切り欠きが形成され、
    前記垂直な方向において、前記切り欠き内に、複数の前記部品側ランドが位置していることを特徴とする請求項1に記載の電子装置。
  3. 前記熱伝導シートは、前記電子部品の裏面全域に接触していることを特徴とする請求項2に記載の電子装置。
  4. 前記垂直な方向において、前記切り欠き内に前記電子部品が位置するとともに、前記熱伝導シートと前記放熱部材との接触部位が前記電子部品とは重ならない位置とされ、
    前記熱伝導シートにおける前記電子部品側の面のうち、前記電子部品の裏面との接触部位よりも、前記放熱部材との接触部位の裏面部位のほうが、前記配線基板の電子部品実装面に近い位置とされていることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の電子装置。
  5. 前記放熱部材には、前記厚さ方向に貫通して切り欠かかれた切り欠きが形成され、
    前記垂直な方向において、前記切り欠き内に、複数の前記部品側ランドが位置しており、
    前記熱伝導シートは、前記放熱部材における配線基板との対向面の裏面側に配置されており、前記電子部品側の面のうち、一部が前記放熱部材の裏面と接触し、前記放熱部材の裏面と接触する部分とは異なる一部が、前記切り欠きに臨んで、前記電子部品の裏面のうちの少なくとも前記部品側ランドに対応する部分に接触していることを特徴とする請求項1に記載の電子装置。
  6. 前記熱伝導シートは、前記電子部品の裏面全域に接触していることを特徴とする請求項5に記載の電子装置。
  7. 前記切り欠きは、貫通孔であることを特徴とする請求項2〜6いずれか1項に記載の電子装置。
  8. 前記熱伝導シートは、前記電子部品側の面の一部が、前記電子部品の裏面のうちの前記部品側ランドに対応する部分に接触し、
    前記放熱部材には、前記配線基板との対向面の一部が、前記電子部品の裏面から離反する凹部が形成され、
    前記垂直な方向において、前記凹部内に、複数の前記部品側ランドが位置していることを特徴とする請求項1に記載の電子装置。
  9. 前記熱伝導シートは、前記電子部品の裏面全域に接触していることを特徴とする請求項8に記載の電子装置。
  10. 前記電子部品の表面において、中央領域を取り囲んで複数の前記部品側ランドが形成されており、
    前記熱伝導シートは、前記電子部品の裏面において、前記中央領域に対応する部分の少なくとも一部に接触し、
    前記放熱部材は、前記熱伝導シートの、前記電子部品の中央領域に対応する部分の少なくとも一部と接触する接触部を有することを特徴とする請求項2〜9いずれか1項に記載の電子装置。
  11. 前記配線基板における一面の裏面側に配置され、前記垂直な方向において、前記配線基板の裏面のうちの前記放熱部材の接触部に対応する部分に接触する第1接触部材を備えることを特徴とする請求項10に記載の電子装置。
  12. 前記電子部品の表面において、中央領域を取り囲んで複数の前記部品側ランドが形成されており、
    前記熱伝導シートは、前記電子部品の裏面において、前記中央領域に対応する部分の少なくとも一部に接触し、
    金属材料からなり、前記熱伝導シートの前記電子部品の中央領域に対応する部分の少なくとも一部と接触する、前記放熱部材とは別の第2接触部材を備えることを特徴とする請求項2〜7いずれか1項に記載の電子装置。
  13. 前記配線基板における一面の裏面側に配置され、前記垂直な方向において、前記配線基板の裏面のうちの前記2接触部材に対応する部分に接触する第3接触部材を備えることを特徴とする請求項12に記載の電子装置。
  14. 前記熱伝導シートは、前記電子部品の裏面のうち、前記部品側ランドに対応する部分を除く部分の少なくとも一部と接触していることを特徴とする請求項1に記載の電子装置。
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