JP2013223124A - Heat dissipation structure of semiconductor element mounting substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、撮像用の複数の画素から光電変換後の電気信号を画像情報として出力可能である撮像素子などを含む半導体素子実装基板の放熱構造に関する。 The present invention relates to a heat dissipation structure for a semiconductor element mounting substrate including, for example, an image sensor that can output an electrical signal after photoelectric conversion from a plurality of pixels for imaging as image information.
近年、ビデオカメラ等の撮像装置における動画像の撮影において、高精細化、高フレームレート化が進んでいる。この撮像装置が備える撮像素子実装基板は、例えば、撮像用の複数の画素を有し、この画素がレンズを介して受光して光電変換処理した電気信号を映像信号として出力する撮像素子と、撮像素子を実装する配線基板と、からなる。 2. Description of the Related Art In recent years, high-definition and high frame rates have been advanced in moving image shooting in an imaging apparatus such as a video camera. The imaging device mounting substrate included in the imaging device has, for example, a plurality of pixels for imaging, an imaging device that receives an electrical signal that is received through a lens and photoelectrically converted by the pixels, and outputs an image signal. And a wiring board on which the element is mounted.
ところで、近年、撮像素子が、信号に対してA/D変換処理を施すA/D変換器や、A/D変換器によってデジタル変換された信号に対して処理を施すデジタル信号処理部も備えるようになり、さらに高集積化が進むことによって撮像素子の発熱量が増えてきている。この発熱による熱雑音によってノイズが増大して取得する画像の画質が低下するため、このノイズを抑制するという観点からより高い放熱性能が求められている。 By the way, in recent years, an image pickup device also includes an A / D converter that performs A / D conversion processing on a signal, and a digital signal processing unit that performs processing on a signal digitally converted by the A / D converter. Accordingly, the amount of heat generated by the image sensor is increasing as the degree of integration increases. Since the noise increases due to the heat noise caused by the heat generation and the image quality of the acquired image decreases, higher heat dissipation performance is required from the viewpoint of suppressing the noise.
これに対し、撮像素子などで発生した熱の放熱を効率的に行うものとして、例えば、配線基板に放熱フィンを配設し、撮像素子から配線基板を介して放熱フィンによって、撮像素子において発生した熱を放熱する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 On the other hand, for efficiently dissipating the heat generated in the image sensor, for example, a heat dissipation fin is provided on the wiring board, and the heat generation fin is generated in the image sensor from the image sensor through the wiring board. A technique for dissipating heat is disclosed (see, for example, Patent Document 1).
また、配線基板の表面に溝を形成し、放熱対象面の表面積を大きくすることによって、撮像素子で発生した熱を放熱する技術が開示されている(例えば、特許文献2参照)。 In addition, a technique for dissipating heat generated by an image sensor by forming a groove on the surface of a wiring board and increasing the surface area of the heat radiation target surface is disclosed (for example, see Patent Document 2).
しかしながら、特許文献1が開示する技術では、取り付ける放熱フィンによって撮像素子実装基板が大型化し、また重量も大きくなるため、携帯機器などの小型の機器への導入が困難となる。
However, in the technique disclosed in
また、特許文献2が開示する技術は、撮像素子実装基板の大型化および重量の増大を抑制することができるものの、特許文献2において例示されるガラス製の配線基板は、放熱特性が低いので、放熱対象面の表面積を大きくした場合であっても、十分な放熱効率を得ることができなかった。
Further, although the technology disclosed in
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、大型化および重量の増大を防止しつつ、放熱の効率化をはかることができる撮像素子実装基板の放熱構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a heat dissipation structure for an image sensor mounting substrate that can increase the efficiency of heat dissipation while preventing an increase in size and weight. .
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる撮像素子実装基板の放熱構造は、半導体素子を実装する基板の放熱構造であって、前記基板の表面のうち、前記半導体素子の実装面の裏側に位置する裏面に形成された凹部と、少なくとも前記凹部の一部に設けられた熱伝導層と、前記基板に設けられ、前記半導体素子の実装面および前記熱伝導層を連結し、前記基板よりも高い熱伝導率を有する熱連結部と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a heat dissipation structure for an imaging element mounting substrate according to the present invention is a heat dissipation structure for a substrate on which a semiconductor element is mounted. A recess formed on the back surface located on the back side of the mounting surface, a heat conductive layer provided at least in a part of the recess, and provided on the substrate to connect the mounting surface of the semiconductor element and the heat conductive layer And a thermal coupling part having a higher thermal conductivity than the substrate.
また、本発明にかかる撮像素子実装基板の放熱構造は、上記の発明において、前記熱連結部は、前記実装面と前記凹部の底部表面とにより形成される前記基板の薄肉部に配置されることを特徴とする。 In the heat dissipation structure for an image pickup device mounting board according to the present invention, in the above invention, the thermal connection portion is disposed in a thin portion of the substrate formed by the mounting surface and a bottom surface of the recess. It is characterized by.
また、本発明にかかる撮像素子実装基板の放熱構造は、上記の発明において、前記熱連結部は、前記基板の前記凹部の側壁に近接した位置に配置されることを特徴とする。 In the heat dissipation structure for an image pickup device mounting board according to the present invention, the thermal connection part is disposed at a position close to a side wall of the recess of the board.
また、本発明にかかる撮像素子実装基板の放熱構造は、上記の発明において、前記基板には、前記凹部が複数設けられており、複数の前記凹部は、前記基板において実装される前記半導体素子の配置に基づいて予想される熱分布を用いてそれぞれ配置されていることを特徴とする。 Further, in the heat dissipation structure for an imaging element mounting substrate according to the present invention, in the above invention, the substrate is provided with a plurality of the recesses, and the plurality of the recesses of the semiconductor element mounted on the substrate. It is characterized by being arranged using the heat distribution expected based on the arrangement.
また、本発明にかかる撮像素子実装基板の放熱構造は、上記の発明において、前記半導体素子の中心部に対応する前記基板上の位置の凹部と、前記半導体素子の周辺部に対応する前記基板上の位置の凹部とで、幅が異なることを特徴とする。 Further, the heat dissipation structure of the imaging element mounting substrate according to the present invention is the above invention, wherein the concave portion at the position on the substrate corresponding to the central portion of the semiconductor element and the substrate corresponding to the peripheral portion of the semiconductor element are provided. The width is different from that of the recess at the position.
また、本発明にかかる撮像素子実装基板の放熱構造は、上記の発明において、前記半導体素子の中心部に対応する前記基板上の位置の凹部と、前記半導体素子の周辺部に対応する前記基板上の位置の凹部とで、深さが異なることを特徴とする。 Further, the heat dissipation structure of the imaging element mounting substrate according to the present invention is the above invention, wherein the concave portion at the position on the substrate corresponding to the central portion of the semiconductor element and the substrate corresponding to the peripheral portion of the semiconductor element are provided. It is characterized in that the depth is different from that of the recess at the position.
また、本発明にかかる撮像素子実装基板の放熱構造は、上記の発明において、前記半導体素子の中心部に対応する前記基板上の位置の凹部と、前記半導体素子の周辺部に対応する前記基板上の位置の凹部とで、隣接する凹部間の間隔が異なることを特徴とする。 Further, the heat dissipation structure of the imaging element mounting substrate according to the present invention is the above invention, wherein the concave portion at the position on the substrate corresponding to the central portion of the semiconductor element and the substrate corresponding to the peripheral portion of the semiconductor element are provided. It is characterized in that the interval between the adjacent recesses is different from that of the recess at the position.
また、本発明にかかる撮像素子実装基板の放熱構造は、上記の発明において、前記熱連結部は、前記基板に複数設けられ、前記半導体素子の実装部に対応する前記基板上の位置の熱連結部の放熱特性が、前記半導体素子の周辺部に対応する前記基板上の位置の熱連結部の放熱特性より高いことを特徴とする。 Further, in the heat dissipation structure for an image sensor mounting substrate according to the present invention, in the above invention, a plurality of the thermal coupling portions are provided on the substrate, and thermal coupling at positions on the substrate corresponding to the mounting portion of the semiconductor element is performed. The heat dissipation characteristic of the part is higher than the heat dissipation characteristic of the thermal connection part at a position on the substrate corresponding to the peripheral part of the semiconductor element.
また、本発明にかかる撮像素子実装基板の放熱構造は、上記の発明において、前記半導体素子の実装部に対応する前記基板上の位置の前記熱連結部の体積は、前記半導体素子の周辺部に対応する前記基板上の位置の前記熱連結部の体積より大きいことを特徴とする。 Moreover, the heat dissipation structure of the imaging element mounting substrate according to the present invention is the above invention, wherein the volume of the thermal connection portion at a position on the substrate corresponding to the mounting portion of the semiconductor element is in the peripheral portion of the semiconductor element. It is larger than the volume of the said thermal connection part of the position on the said board | substrate corresponding.
また、本発明にかかる撮像素子実装基板の放熱構造は、上記の発明において、前記熱連結部は、前記基板に複数設けられ、前記熱連結部は、前記半導体素子の実装部に対応する前記基板上の位置の前記熱連結部と、前記半導体素子の周辺部に対応する前記基板上の位置の前記熱連結部とで、隣接する熱連結部の間隔が異なるように構成され、前記半導体素子の実装領域における前記熱連結部のピッチが、前記実装領域以外の領域の前記熱連結部のピッチと比して狭いことを特徴とする。 In the heat dissipation structure for an imaging element mounting substrate according to the present invention, in the above invention, a plurality of the thermal connection portions are provided on the substrate, and the thermal connection portions correspond to the mounting portion of the semiconductor element. The thermal coupling part at the upper position and the thermal coupling part at the position on the substrate corresponding to the peripheral part of the semiconductor element are configured such that the interval between adjacent thermal coupling parts is different, The pitch of the thermal connection portion in the mounting region is narrower than the pitch of the thermal connection portion in the region other than the mounting region.
また、本発明にかかる撮像素子実装基板の放熱構造は、上記の発明において、前記基板は、複数の部分基板が積層されてなる多層基板であり、前記凹部の底面は、前記複数の部分基板のいずれかの表面の一部であることを特徴とする。 In addition, in the above-described invention, the heat dissipation structure for the imaging element mounting substrate according to the present invention is a multilayer substrate in which a plurality of partial substrates are stacked, and the bottom surface of the concave portion is formed of the plurality of partial substrates. It is a part of any surface.
また、本発明にかかる撮像素子実装基板の放熱構造は、上記の発明において、前記熱伝導層は、電源層またはアース層であることを特徴とする。 In the heat dissipation structure for an image sensor mounting substrate according to the present invention, the heat conductive layer is a power supply layer or an earth layer.
また、本発明にかかる撮像素子実装基板の放熱構造は、上記の発明において、前記熱伝導層は、前記凹部の底面および側面に設けられることを特徴とする。 In the heat dissipation structure for an image sensor mounting substrate according to the present invention as set forth in the invention described above, the heat conductive layer is provided on a bottom surface and a side surface of the recess.
また、本発明にかかる撮像素子実装基板の放熱構造は、上記の発明において、前記熱伝導層は、金属材料からなることを特徴とする。 The heat dissipation structure for an image sensor mounting substrate according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the heat conductive layer is made of a metal material.
本発明によれば、配線基板の半導体素子の実装面と反対側の面において、複数の凹部を形成し、この凹部に放熱部材を配設するとともに、半導体素子と放熱部材との間の一部をスルーホールによって連結するようにしたので、大型化および重量の増大を防止しつつ、放熱の効率化をはかることができるという効果を奏する。 According to the present invention, a plurality of recesses are formed on the surface of the wiring board opposite to the mounting surface of the semiconductor element, and the heat dissipation member is disposed in the recess, and a part between the semiconductor element and the heat dissipation member is provided. As a result, the heat radiation efficiency can be increased while preventing an increase in size and weight.
以下、本発明を実施するための形態(以下、「実施の形態」という)として、撮像用の複数の画素から光電変換後の電気信号を画像情報として出力可能である撮像素子を備えた撮像素子実装基板について説明する。また、この実施の形態により、この発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。さらにまた、図面は、模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、各部材の比率等は、現実と異なることに留意する必要がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法や比率が異なる部分が含まれている。 Hereinafter, as an embodiment for carrying out the present invention (hereinafter referred to as an “embodiment”), an imaging device including an imaging device capable of outputting an electrical signal after photoelectric conversion from a plurality of pixels for imaging as image information The mounting substrate will be described. Moreover, this invention is not limited by this embodiment. Furthermore, the same code | symbol is attached | subjected to the same part in description of drawing. Furthermore, the drawings are schematic, and it should be noted that the relationship between the thickness and width of each member, the ratio of each member, and the like are different from the actual ones. Moreover, the part from which a mutual dimension and ratio differ also in between drawings.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1にかかる撮像素子実装基板1の概略構成を示す模式図であって、図1(a)は撮像素子実装基板1の部分断面図であり、図1(b)は、撮像素子実装基板1の底面図である。なお、図1(a)は、図1(b)のA−A線に対応する部分断面図である。また、図2は、図1に示すB−B線断面図である。図1に示すように、撮像素子実装基板1は、撮像用の複数の画素を有し、この画素がそれぞれ光電変換処理した後の信号を映像信号として出力する撮像素子20と、撮像素子20が実装され、撮像素子20と外部の回路との間を電気的に接続する配線基板30と、少なくとも配線基板30に用いられる材料と比して高い熱伝導性を有する放熱部材40(熱伝導層)と、を備える。これらの構成を有する撮像素子実装基板1では、放熱部材40によって撮像素子20で発生した熱を外部に放熱する放熱構造をなす。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of an image
撮像素子20は、略板状をなし、光学系からの光を光電変換して信号を映像信号として出力する。具体的には、撮像素子20は、光量に応じた電荷を蓄積するフォトダイオードおよびフォトダイオードが蓄積した電荷を増幅する増幅器をそれぞれ有する複数の画素が2次元マトリックス状に配設された受光部および垂直走査回路を有する光電変換部と、光電変換部から出力された信号をアナログ/デジタル変換(A/D変換回路)して、所定の信号処理を施すデジタル信号処理部と、からなる。また、撮像素子20の表面には、配線基板30と信号の入出力を行なうための入出力パターンIPが設けられている。
The
配線基板30は、略板状をなし、上述した撮像素子20を実装する。また、配線基板30の表面には、撮像素子20と信号の入出力を行なうためのフットパターンFPが設けられている。また、配線基板30には、撮像素子実装基板1の外部との通信を行うインターフェイスであるI/Fコネクタが設けられるものであってもよい。このとき、配線基板30は、上述したフットパターンFPに接続されるワイヤーWによって撮像素子20の入出力パターンIPと電気的に接続している。
The
また、配線基板30は、表面のうち、撮像素子20を実装する実装面の裏側に位置する裏面において、所定方向に切り欠かれて、側面視で凹形状をなす凹部31,32を有する。凹部31,32は、撮像素子20の実装位置に応じてそれぞれ設けられ、凹部31は、撮像素子20の中央部側に対応する配線基板30上の位置に複数配設されている(本実施の形態1では、2つ)。また、凹部32は、撮像素子20の外縁側(周辺部)に対応する配線基板30上の位置に複数配設されている(本実施の形態1では、2つ)。このとき、凹部31の切り欠き幅および深さは、凹部32の切り欠き幅および深さと比して大きい。なお、形成する凹部の切り欠き幅および深さは、切り欠き幅および深さの両方が異なっていてもよいし、一方が異なるものであってもよい。
In addition, the
ここで、本実施の形態1では、凹部31,32が、撮像素子20の中心線を境界として両側に1つずつ設けられるものとして説明するが、複数設けられていてもよい。この場合、一方の側に設けられる凹部31間の配設間隔(隣接する凹部間の間隔)が、一方の側に設けられる凹部32間の配設間隔と異なる。このとき、凹部31の配設間隔が、凹部32の配設間隔と比して狭いことが好ましい。
Here, in the first embodiment, the description will be made assuming that the
また、配線基板30には、板厚方向に貫通し、撮像素子20の実装面側および放熱部材40側を連結するスルーホールTH1〜TH3(熱連結部)が形成されている。スルーホールTH1は、凹部31間に設けられている。スルーホールTH2は、凹部31の底部にそれぞれ設けられている。ここで、配線基板30は、実装面と凹部31,32の底部表面とにより形成され、肉厚が他の部分と比して薄い薄肉部を有し、スルーホールTH2はこの薄肉部に設けられている。スルーホールTH3は、凹部31と凹部32との間にそれぞれ設けられている。なお、スルーホールTH1〜TH3は、内周面が金属などの導電性材料で被覆されており、配線基板30を形成する材料と比して高い熱伝導率を有する。スルーホールTH1〜TH3は、配線基板30が多層基板からなる場合に各基板を電気的に接続するほか、単層の基板である場合であっても、内周面が金属などの導電性材料で被覆されることによってスルーホールとしての熱伝導性を向上させる。
The
図3は、本実施の形態1にかかる撮像素子実装基板1の要部の構成を説明する図である。本実施の形態1において、配設するスルーホールTHは、熱伝達の効率を向上させるため、多く形成されることが好ましい。このとき、各スルーホールTH間の間隔d1が、形成限界距離となるようにスルーホールTHをそれぞれ形成する。ここで、形成限界距離は、スルーホールTHの径や、配線基板30の板厚、要求される剛性に応じて決定される。同一のスルーホール形成領域において、スルーホールTHを1つ形成する場合と、スルーホールTHを3つ形成する場合とでは、スルーホールTHを3つ形成する場合の方がおおよそ3倍の熱効率向上を実現することができる。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a main part of the image
図4は、本実施の形態1にかかる撮像素子実装基板1の要部の構成を説明する図であって、図4(a)および図4(b)はそれぞれ板厚の異なる位置でのスルーホールTHを示す断面図である。本実施の形態1において、配設するスルーホールTHは、熱伝達の効率を向上させるため、熱抵抗が小さいことが好ましい。このとき、各スルーホールTHを形成する箇所の板厚を厚さd2,d3(d2>d3)としたとき、板厚の薄い方(厚さd3、薄肉部)にスルーホールTHが形成される方が、熱抵抗が小さく、好ましい。例えば、厚さd2が、厚さd3と比して3倍厚い場合、厚さd3の箇所に形成するスルーホールTHの熱抵抗は、厚さd2の箇所に形成するスルーホールTHの熱抵抗と比して1/3となる。
FIG. 4 is a diagram for explaining a configuration of a main part of the image
また、図1(b)に示すように、スルーホールTH1は、凹部31の側壁面側(凹部31の側壁に近接した位置)に設けられ、この側壁面に沿って延びている。スルーホールTH1が凹部31の側壁面側に設けられることによって、スルーホールTH1と放熱部材40との間隔が狭まり、一段と効率のよい熱伝達を行うことができる。
As shown in FIG. 1B, the through hole TH1 is provided on the side wall surface side of the recess 31 (position close to the side wall of the recess 31) and extends along the side wall surface. By providing the through hole TH1 on the side wall surface side of the
放熱部材40は、銅またはアルミニウムや、これらの合金などの金属材料からなる板状または膜状の部材であって、配線基板30の凹部31,32形成側の面に設けられている。放熱部材40は、配線基板30の表面に沿って固着され、撮像素子20で発生した熱を、配線基板30aを介して外部側へ放熱する。このとき、スルーホールTH1〜TH3は、放熱部材40によって封止されていてもよいし、放熱部材40に孔を形成して、スルーホールTH1〜TH3が外部と連通しているものであってもよい。なお、金属材料は、配線基板30bを構成する材料と比して、熱伝導率の大きいもの、例えば銅などが適用可能である。
The
なお、配線基板30と放熱部材40との間に熱伝導性ペーストを配設し、この熱伝導性ペーストによって両者が固着されていることが好ましい。熱伝導ペーストは、配線基板30を構成する材料と比して熱伝導率の大きい金属または樹脂、若しくは、熱伝導率の大きい金属粉を含む樹脂や、接着剤等であれば適用可能である。なお、熱伝導ペーストにダイヤモンドフィラーを添加して、熱伝導性を向上させてもよい。また、配線基板30に対してメッキ処理を施すことによって放熱部材40を形成するものであってもよい。
In addition, it is preferable that a heat conductive paste is disposed between the
上述したように、本実施の形態1にかかる撮像素子実装基板1は、配線基板30の撮像素子20の実装面と反対側の面において、複数の凹部31,32を形成することによって側面視で櫛状をなすようにしたため、撮像素子実装基板1の大型化を防止して表面積を大きくすることができる。また、この櫛状をなす側の表面において、熱伝導性を有する放熱部材40を配設することにより、効率のよい放熱を実現することができる。このとき、放熱部材40は、板状または膜状をなし、配線基板30の表面に沿って設けられるため、重量が大きく増大することなく、放熱効率を向上させることが可能となる。
As described above, the imaging
また、配線基板30の板厚方向に貫通する複数のスルーホールTHを形成することによって、撮像素子20から放熱部材40(外部)への熱伝達を、配線基板30のみを介した場合と比して効率のよいものとすることができる。
Further, by forming a plurality of through holes TH penetrating in the plate thickness direction of the
以上説明した本実施の形態1によれば、配線基板の撮像素子の実装面と反対側の面において、複数の凹部を形成し、この凹部に放熱部材を配設するとともに、撮像素子と放熱部材との間の一部をスルーホールによって連結するようにしたので、大型化および重量の増大を防止しつつ、放熱の効率化をはかることができる。また、放熱を効率よく行うことによって、得られる画像のノイズを低減し、高品質な画像を得ることが可能となる。 According to the first embodiment described above, a plurality of recesses are formed on the surface of the wiring board opposite to the mounting surface of the image sensor, and a heat dissipation member is disposed in the recess, and the image sensor and the heat dissipation member are arranged. Since a part between them is connected by a through hole, the efficiency of heat dissipation can be improved while preventing an increase in size and weight. Further, by efficiently radiating heat, it is possible to reduce noise in the obtained image and obtain a high-quality image.
なお、実施の形態1では、放熱部材40が、凹部31,32の底面および側面の一部に設けられるものとして説明したが、少なくとも凹部31,32に形成されていれば適用可能であり、凹部形成領域一体に設けられるものであってもよい。
In the first embodiment, the
図5は、本実施の形態1の変形例1−1にかかる撮像素子実装基板の要部(配線基板30a)の構成を示す模式図である。上述した実施の形態1では、凹部31,32に応じてスルーホールTH1〜TH3が設けられるものとして説明したが、スルーホールの形成位置は上述した位置に限らず、例えば撮像素子20の実装位置に応じて、スルーホールの径が異なるものであってもよい。変形例1−1では、凹部31,32が、配線基板30aにおいて実装される撮像素子20の配置に基づいて予想される熱分布を用いてそれぞれ配置されている。
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a configuration of a main part (
図5に示す配線基板30aには、板厚方向に貫通し、貫通方向に直交する方向の径が異なるスルーホールTHi1およびスルーホールTHo1(熱連結部)が形成されている。スルーホールTHi1は、撮像素子20の配線基板30aに対する実装領域内(実装部)に設けられている。また、スルーホールTHo1は、撮像素子20の配線基板30aに対する実装領域外に設けられている。ここで、スルーホールTHi1の貫通方向に直交する方向の径は、スルーホールTHo1の貫通方向に直交する方向の径と比して大きい。すなわち、撮像素子20の実装領域に対応する配線基板30a上の位置のスルーホールTHi1の体積は、撮像素子20の周辺部に対応する配線基板30a上の位置のスルーホールTHo1の体積より大きい。
In the
ここで、スルーホール内を中空構造ではなく金属で充填するなどの処理を施す場合は、スルーホールの体積全てが高い熱伝導性を有することになるので、配線基板30aにおいて撮像素子20が実装される領域内の熱伝達(放熱特性)を、撮像素子20が実装される領域外の熱伝達よりも高効率なものとすることができる。
Here, when processing such as filling the inside of the through hole with metal instead of a hollow structure, the entire volume of the through hole has high thermal conductivity, so the
図6は、本実施の形態1の変形例1−2にかかる撮像素子実装基板1の要部(配線基板30b)の構成を示す模式図である。上述した変形例1−1では、撮像素子20の実装位置に応じて、スルーホールの径が異なるものとして説明したが、スルーホールの径を同一のものとして、スルーホールの形成密度(隣接するスルーホール間の間隔)が異なっていてもよい。
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a configuration of a main part (
図6に示す配線基板30bでは、板厚方向に貫通し、貫通方向に直交する方向の径が同一のスルーホールTHi2およびスルーホールTHo2(熱連結部)が形成されている。スルーホールTHi2は、撮像素子20の配線基板30aに対する実装領域内に設けられている。スルーホールTHo2は、撮像素子20の配線基板30aに対する実装領域外に設けられている。ここで、スルーホールTHi2の形成密度(ピッチ)は、スルーホールTHo2の形成密度と比して高い(狭い)。
In the
これにより、配線基板30bにおいて撮像素子20が実装される領域内の熱伝達(放熱特性)を、撮像素子20が実装される領域外の熱伝達よりも高効率なものとすることができる。
Thereby, heat transfer (heat dissipation characteristics) in the area where the
ここで、近年では、撮像素子実装基板1が組み込まれる機器の小型化に対する市場要求と半導体の微細化の進化によって撮像素子20上の回路集積度が上がり、上述した光電変換部と、光電変換部からのアナログ信号をデジタル変換するA/D変換回路を含むデジタル信号処理部が同一チップ上に形成されるようになってきている。このため、撮像素子20において発熱量の大きなデジタル信号処理部などでは、より優先的に熱伝達を行うことが必要となってくる。
Here, in recent years, the degree of circuit integration on the
この問題に対して、上述した実施の形態1や変形例1−1,1−2の構成において、撮像素子20のデジタル信号処理部に近い方の配線基板30の厚みを薄くしたり、放熱部材40の厚みを厚くしたり、スルーホールの径、形成密度を調整したりするなどして対応することが可能である。
With respect to this problem, in the configuration of the first embodiment and the modified examples 1-1 and 1-2 described above, the thickness of the
(実施の形態2)
図7は、本実施の形態2にかかる撮像素子実装基板2の概略構成を示す模式図である。なお、図1等で説明した構成と同一の構成要素には、同一の符号が付してある。上述した実施の形態1では、形成した凹部31,32に対して放熱部材40を形成するものとして説明したが、本実施の形態2にかかる撮像素子実装基板2では、ガラスエポキシ樹脂からなる樹脂基板G1〜G3(部分基板)と、銅からなる金属基板C1,C2(部分基板)とが交互に積層されてなる多層基板である配線基板30cにおいて、金属基板C1,C2を放熱部材として用いる。
(Embodiment 2)
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the imaging
配線基板30cは、略板状をなし、上述した撮像素子20を実装する。このとき、撮像素子20の実装面側の基板は樹脂基板G1であり、樹脂基板G1の撮像素子20の実装面と反対側の面に金属基板C1、樹脂基板G2、金属基板C2、樹脂基板G3が順に積層されている。なお、金属基板C1,C2は、電源層またはアース層として用いられている。
The
また、配線基板30cは、撮像素子20を実装する面と反対側の面において、所定方向に切り欠かれて、側面視で凹形状をなす凹部31a,32aを有する。凹部31a,32aは、撮像素子20の実装位置に応じてそれぞれ設けられ、凹部31aは、撮像素子20の中央部側に応じて複数(本実施の形態2では、2つ)配設されている。また、凹部32aは、撮像素子20の外縁側に応じて(本実施の形態2では、2つ)配設されている。
In addition, the
このとき、凹部31aの底部では、金属基板C1の表面の一部が露出している。すなわち、金属基板C1の露出表面が、凹部31aの底部をなす。また、凹部32aの底部では、金属基板C2の表面の一部が露出している。なお、凹部31aの切り欠き幅および深さは、凹部32aの切り欠き幅および深さと比して大きい。
At this time, a part of the surface of the metal substrate C1 is exposed at the bottom of the
また、配線基板30cには、板厚方向に貫通するスルーホールTH4,TH5(熱連結部)が形成されている。スルーホールTH4は、凹部31aの底部と外部とが連通するように設けられ、樹脂基板G1および金属基板C1において板厚方向に貫通している。スルーホールTH5(ビア)は、凹部32aの底部と外部とが連通するように設けられ、樹脂基板G2および金属基板C2において板厚方向に貫通している。すなわち、スルーホールTH5によって、金属基板C1の一部が、外部に露出されている。なお、スルーホールTH4,TH5は、上述したスルーホールTH1〜TH3と同様、内周面が金属などの導電性材料で被覆されており、積層することによって各基板を電気的に接続する。
Further, through holes TH4 and TH5 (thermal connection portions) penetrating in the plate thickness direction are formed in the
上述した構成を有する配線基板30cによって、撮像素子20で発生した熱は、スルーホールTH4を介して外部に放熱されるとともに、スルーホールTH4から金属基板C1を経由してスルーホールTH5から外部に放熱される。また、金属基板C2の凹部31aにおける露出部分によっても放熱することが可能であり、配線基板30cの放熱特性を向上させることができる。
The heat generated in the
以上説明した本実施の形態2によれば、配線基板の撮像素子の実装面と反対側の面において、複数の凹部を形成し、この凹部の底部で放熱部材が露出するとともに、スルーホールによって外部の空間領域と連結するようにしたので、大型化および重量の増大を防止しつつ、放熱の効率化をはかることができる。また、放熱を効率よく行うことによって、得られる画像のノイズを低減し、高品質な画像を得ることが可能となる。 According to the second embodiment described above, a plurality of recesses are formed on the surface of the wiring board opposite to the mounting surface of the image pickup device, and the heat dissipation member is exposed at the bottom of the recesses, and the through holes are used for externally. Therefore, it is possible to increase the efficiency of heat dissipation while preventing an increase in size and weight. Further, by efficiently radiating heat, it is possible to reduce noise in the obtained image and obtain a high-quality image.
なお、上述した実施の形態1においても、内部に配設される電源層、またはアース層に応じて凹部を形成することによって、実施の形態2のように電源層、またはアース層を凹部の底部とすることができる。 In the first embodiment described above, the recess is formed in accordance with the power supply layer or the earth layer disposed inside, so that the power supply layer or the earth layer is formed at the bottom of the recess as in the second embodiment. It can be.
なお、上述した実施の形態1,2では、撮像素子を対象として説明したが、これらの構成は撮像素子に限らず、情報処理装置などの電子装置に用いられる半導体素子に対して、その電子回路から発生する熱を放熱することに適用可能である。すなわち、上述した実施の形態1〜3に限らず、発熱部分を有する半導体素子に対して、発生した熱を放熱するものであれば、適用可能である。
In the first and second embodiments described above, the image pickup element has been described. However, these configurations are not limited to the image pickup element, and the electronic circuit is used for a semiconductor element used in an electronic apparatus such as an information processing apparatus. It can be applied to dissipate heat generated from the heat. That is, the present invention is not limited to
1,2 撮像素子実装基板
20 撮像素子
30,30a,30b,30c 配線基板
40 放熱部材
C1,C2 金属基板
G1〜G3 樹脂基板
TH1〜TH5,THi1,THi2,THo1,THo2 スルーホール
1, 2 Imaging
Claims (14)
前記基板の表面のうち、前記半導体素子の実装面の裏側に位置する裏面に形成された凹部と、
少なくとも前記凹部の一部に設けられた熱伝導層と、
前記基板に設けられ、前記半導体素子の実装面および前記熱伝導層を連結し、前記基板よりも高い熱伝導率を有する熱連結部と、
を備えたことを特徴とする半導体素子実装基板の放熱構造。 A heat dissipation structure for a substrate on which a semiconductor element is mounted,
Of the surface of the substrate, a recess formed on the back surface located on the back side of the mounting surface of the semiconductor element,
A heat conductive layer provided at least in a part of the recess;
A thermal connection part provided on the substrate, connecting the mounting surface of the semiconductor element and the thermal conductive layer, and having a higher thermal conductivity than the substrate;
A heat dissipation structure for a semiconductor device mounting board, comprising:
複数の前記凹部は、前記基板において実装される前記半導体素子の配置に基づいて予想される熱分布を用いてそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体素子実装基板の放熱構造。 The substrate is provided with a plurality of the recesses,
2. The heat dissipation of a semiconductor element mounting substrate according to claim 1, wherein the plurality of recesses are respectively arranged using a heat distribution expected based on an arrangement of the semiconductor elements mounted on the substrate. Construction.
前記半導体素子の実装部に対応する前記基板上の位置の熱連結部の放熱特性が、前記半導体素子の周辺部に対応する前記基板上の位置の熱連結部の放熱特性より高いことを特徴とする請求項1に記載の半導体素子実装基板の放熱構造。 A plurality of the thermal connection portions are provided on the substrate,
The heat dissipating characteristic of the heat connecting part at the position on the substrate corresponding to the mounting part of the semiconductor element is higher than the heat dissipating characteristic of the heat connecting part at the position on the substrate corresponding to the peripheral part of the semiconductor element. The heat dissipation structure for a semiconductor device mounting board according to claim 1.
前記熱連結部は、前記半導体素子の実装部に対応する前記基板上の位置の前記熱連結部と、前記半導体素子の周辺部に対応する前記基板上の位置の前記熱連結部とで、隣接する熱連結部の間隔が異なるように構成され、
前記半導体素子の実装領域における前記熱連結部のピッチが、前記実装領域以外の領域の前記熱連結部のピッチと比して狭いことを特徴とする請求項1に記載の半導体素子実装基板の放熱構造。 A plurality of the thermal connection portions are provided on the substrate,
The thermal coupling portion is adjacent to the thermal coupling portion at a position on the substrate corresponding to the mounting portion of the semiconductor element and the thermal coupling portion at a position on the substrate corresponding to a peripheral portion of the semiconductor element. Configured so that the interval between the thermal connecting parts to be different,
2. The heat dissipation of the semiconductor element mounting substrate according to claim 1, wherein a pitch of the thermal connection portion in the mounting region of the semiconductor element is narrower than a pitch of the thermal connection portion in a region other than the mounting region. Construction.
前記凹部の底面は、前記複数の部分基板のいずれかの表面の一部であることを特徴とする請求項1に記載の半導体素子実装基板の放熱構造。 The substrate is a multilayer substrate formed by laminating a plurality of partial substrates,
2. The heat dissipation structure for a semiconductor element mounting substrate according to claim 1, wherein a bottom surface of the recess is a part of a surface of any of the plurality of partial substrates.
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JP2012093970A JP2013223124A (en) | 2012-04-17 | 2012-04-17 | Heat dissipation structure of semiconductor element mounting substrate |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014027431A (en) * | 2012-07-25 | 2014-02-06 | Hoya Corp | Heat radiator of substrate |
-
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- 2012-04-17 JP JP2012093970A patent/JP2013223124A/en active Pending
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