JP2016119427A - Electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回路基板に発熱回路素子が実装されており、発熱回路素子がモールド樹脂で封止された電子装置に関する。 The present invention relates to an electronic device in which a heat generating circuit element is mounted on a circuit board and the heat generating circuit element is sealed with a mold resin.
従来、回路基板に発熱回路素子が実装されており、発熱回路素子がモールド樹脂で封止された装置の一例として、特許文献1に開示された発振回路がある。この発振回路は、液体冷媒によって冷却されている。また、発振回路は、回路基板と、回路基板に実装されたベアチップと、回路基板に実装されベアチップと電気的に接続された信号出力部と、ベアチップを封止してベアチップと液体冷媒とを隔離する封止部とを備えている。 Conventionally, as an example of a device in which a heating circuit element is mounted on a circuit board and the heating circuit element is sealed with a mold resin, there is an oscillation circuit disclosed in Patent Document 1. This oscillation circuit is cooled by a liquid refrigerant. The oscillation circuit includes a circuit board, a bare chip mounted on the circuit board, a signal output unit mounted on the circuit board and electrically connected to the bare chip, and the bare chip is sealed to isolate the bare chip and the liquid refrigerant. And a sealing portion.
上記発振回路は、液体冷媒によって冷却されているため、放熱性を確保することができる。しかしながら、発振回路は、ベアチップは封止部で封止されているため液体冷媒に晒されないが、封止部で封止されていない部位が液体冷媒に晒されることになる。つまり、発振回路は、回路基板の表面、信号出力部、及び回路基板と信号出力部との接続部が液体冷媒に晒される。よって、発振回路は、液体冷媒に晒されている部位が液体冷媒によって腐食する可能性がある。よって、発振回路は、腐食を防ぐための部材が必要になる。このように、発振回路は、放熱性を確保できるものの、部品点数が増えるという問題がある。 Since the oscillation circuit is cooled by the liquid refrigerant, heat dissipation can be ensured. However, in the oscillation circuit, since the bare chip is sealed by the sealing portion, it is not exposed to the liquid refrigerant, but a portion that is not sealed by the sealing portion is exposed to the liquid refrigerant. That is, in the oscillation circuit, the surface of the circuit board, the signal output unit, and the connection part between the circuit board and the signal output unit are exposed to the liquid refrigerant. Therefore, in the oscillation circuit, a part exposed to the liquid refrigerant may be corroded by the liquid refrigerant. Therefore, the oscillation circuit requires a member for preventing corrosion. As described above, the oscillation circuit can ensure heat dissipation but has a problem that the number of parts increases.
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、部品点数を増やすことなく、放熱性を確保できる電子装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide an electronic device that can ensure heat dissipation without increasing the number of components.
上記目的を達成するために本発明は、
冷媒(300)が流れている流路(220)が形成されると共に流路に達する開口部(230)が形成された被取付体(200)に取り付けられてなるものであり、
動作することで発熱する発熱回路素子(20)を含む回路素子(20,21,22,24)が一面に実装された回路基板(10,10a)と、
被取付体に取り付けられた状態で被取付体と対向する部位であり、一面及び回路素子を封止しているモールド樹脂(50,50a〜50d)と、を有した電子装置であって、
モールド樹脂は、開口部を塞いで流路の一部をなす流路形成部(53〜56)と、流路形成部を囲う位置に環状のシール部材(400)が配置される配置部(52)と、を有しており、流路形成部が開口部を塞ぎつつ、配置部と被取付体とでシール部材を挟み込んだ状態で被取付体に取り付けられていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
The flow path (220) through which the refrigerant (300) flows is formed and attached to the mounted body (200) in which the opening (230) reaching the flow path is formed,
A circuit board (10, 10a) on which a circuit element (20, 21, 22, 24) including a heat generating circuit element (20) that generates heat by operation is mounted on one surface;
An electronic device having a mold resin (50, 50a to 50d) that is a part facing the attached body in a state of being attached to the attached body and sealing one surface and circuit elements,
The mold resin has a flow path forming portion (53 to 56) that closes the opening and forms a part of the flow path, and an arrangement portion (52) in which the annular seal member (400) is disposed at a position surrounding the flow path forming portion. ), And the flow path forming portion is attached to the mounted body in a state where the seal member is sandwiched between the placement portion and the mounted body while closing the opening.
このように、本発明は、被取付体に取り付けられてなるものである。また、本発明は、回路基板の一面及び発熱回路素子を封止しているモールド樹脂が被取付体に対向して、被取付体に取り付けられるものである。この被取付体は、冷媒が流れている流路、及び流路に達する開口部が形成されている。よって、被取付体は、冷媒が流路から開口部にまで達することになる。 Thus, this invention is attached to a to-be-attached body. In the present invention, the mold resin sealing the one surface of the circuit board and the heat generating circuit element is attached to the attached body so as to face the attached body. The attached body is formed with a flow path through which the refrigerant flows and an opening reaching the flow path. Therefore, in the mounted body, the refrigerant reaches the opening from the flow path.
そして、本発明は、モールド樹脂の流路形成部が被取付体の開口部を塞ぎつつ、被取付体に取り付けられている。このため、本発明は、モールド樹脂のみが冷媒に接することになり、発熱回路素子が冷媒に晒されることを防止できる。よって、本発明は、冷媒によって発熱回路素子が腐食したりすることを抑制しつつ、発熱回路素子から発せられた熱を、モールド樹脂を介して冷媒に放熱できる。このように、本発明は、部品点数を増やすことなく放熱性を確保できる。 And this invention is attached to the to-be-attached body, while the flow path formation part of mold resin closes the opening part of to-be-attached body. Therefore, according to the present invention, only the mold resin comes into contact with the refrigerant, and the heating circuit element can be prevented from being exposed to the refrigerant. Therefore, the present invention can dissipate heat generated from the heat generating circuit element to the refrigerant through the mold resin while suppressing the heat generating circuit element from being corroded by the refrigerant. Thus, the present invention can ensure heat dissipation without increasing the number of parts.
更に、本発明は、モールド樹脂における流路形成部を囲う位置に、環状のシール部材が配置される配置部が設けられている。そして、本発明は、この配置部と被取付体とでシール部材を挟み込んだ状態で被取付体に取り付けられている。よって、本発明は、被取付体との間から冷媒が漏れ出すことを抑制できる。つまり、本発明は、モールド樹脂の一部である流路形成部で開口部を塞いだとしても、モールド樹脂と被取付体との間から冷媒が漏れ出すことを抑制できる。 Furthermore, in the present invention, an arrangement part in which an annular seal member is arranged is provided at a position surrounding the flow path forming part in the mold resin. And this invention is attached to the to-be-attached body in the state which pinched | interposed the sealing member with this arrangement | positioning part and to-be-attached body. Therefore, this invention can suppress that a refrigerant | coolant leaks from between attachment bodies. That is, according to the present invention, the refrigerant can be prevented from leaking from between the mold resin and the mounted body even if the opening is closed by the flow path forming portion that is a part of the mold resin.
なお、特許請求の範囲、及びこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として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ものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。 The reference numerals in parentheses described in the claims and in this section indicate the correspondence with the specific means described in the embodiments described later as one aspect, and the technical scope of the invention is as follows. It is not limited.
以下において、図面を参照しながら、発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。 Hereinafter, a plurality of embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In each embodiment, portions corresponding to the matters described in the preceding embodiment may be denoted by the same reference numerals and redundant description may be omitted. In each embodiment, when only a part of the configuration is described, the other configurations described above can be applied to other portions of the configuration.
本実施形態では、本発明を図1〜図3などに示す電子装置100に適用した例を採用する。電子装置100は、図3に示すように、後程説明する被取付体200に取り付けられてなるものである。電子装置100は、例えば、車両に搭載されてなる車載電子装置に適用できる。本実施形態では、電子装置100を車載電子装置に適用した例を採用する。しかしながら、本発明はこれに限定されない。
In the present embodiment, an example in which the present invention is applied to the
電子装置100は、図3に示すように、回路基板10と、回路基板10の一面に実装された回路素子としてのパワー半導体素子20と、回路基板10の一面に設けられてパワー半導体素子20を封止しているモールド樹脂50とを備えて構成されている。なお、以下においては、パワー半導体素子20をパワー素子20とも記載する。
As shown in FIG. 3, the
また、電子装置100は、回路素子としての抵抗21やコンデンサ22が回路基板10の一面に実装されていてもよい。この抵抗21やコンデンサ22は、はんだ40を介して、回路基板10に実装されている。このコンデンサ22は、図3に示すように、パワー素子20や抵抗21よりも背が高い回路素子である。更に、電子装置100は、回路基板10の一面の反対面である裏面に、外部素子23が実装されていてもよい。この外部素子23は、パワー素子20や抵抗21などと共に、電子装置100の回路を構成する素子であり抵抗やコンデンサなどを採用できる。このように、電子装置100は、両面実装構造を有している。
In the
なお、抵抗21、コンデンサ22、外部素子23は、はんだ40を介して、回路基板10に電気的及び機械的に接続されていると言うこともできる。また、本発明は、はんだ40とは異なる導電性の接着剤を用いることもできる。また、後程説明するが、抵抗21やコンデンサ22は、パワー素子20と共にモールド樹脂50で封止されているのに対して、外部素子23は、モールド樹脂50で封止されていない。よって、モールド樹脂50で封止されているパワー素子20などは、モールド内素子と称することができる。一方、外部素子23は、モールド外素子と称することができる。
It can also be said that the
回路基板10は、絶縁性の樹脂基材に導電性部材からなる配線が形成されたものである。回路基板10は、例えば、コア層と、コア層に積層されたビルドアップ層とを含む所謂ビルドアップ基板を採用できる。また、回路基板10は、コア層が設けられておらず、複数のビルドアップ層が積層された所謂エニーレイヤー基板であっても採用できる。しかしながら、本発明はこれに限定されない。本発明は、セラミックスに配線が形成された回路基板10であっても採用できる。上記のように、回路基板10は、一面と裏面の両方に回路素子が実装されているため、両面実装基板と言うこともできる。
The
なお、回路基板10は、一面にパワー素子20などの回路素子などが実装されるランドが設けられている。同様に、回路基板10は、裏面に外部素子23が実装されるランドが設けられている。このランドは、配線と電気的に接続されている。
The
また、回路基板10は、例えば直方体形状を有している。つまり、回路基板10は、一面及び裏面が矩形形状を有しており、一面と裏面とに連続して設けられた四つの側面を有している。
The
更に、回路基板10は、自身の厚み方向に貫通した基板貫通穴が設けられている。基板貫通穴は、一面から裏面に達する穴である。基板貫通穴は、樹脂基材の壁面に囲まれた空間と言うこともできる。また、この壁面は、回路基板10の内壁面と言うこともできる。
Further, the
基板貫通穴は、後程説明するモールド樹脂50に形成されたモールド貫通穴51と連続した貫通穴であり、ねじ500が挿入される穴である。言い換えると、電子装置100は、回路基板10の裏面からモールド反対面に亘って、基板貫通穴とモールド貫通穴51とによる貫通穴が形成されている。そして、回路基板10は、例えば、図2に示すように、自身の厚み方向に水平な平面における四隅に基板貫通穴が設けられている。なお、モールド反対面に関しては、後程説明する。また、基板貫通穴とモールド貫通穴51とは、直線状に形成されている。
The substrate through hole is a through hole continuous with a mold through
パワー素子20は、回路基板10の一面S1に実装されている回路素子であり、自身が動作することで熱を発するものである。パワー素子20は、特許請求の範囲における発熱回路素子に相当する。パワー素子20は、例えば、MOSFETやIGBTなどを採用できる。
The
また、パワー素子20は、例えば、両面に電極が形成されたベアチップ状態の半導体素子である。パワー素子20は、自身の実装面が回路基板10の一面と対向した状態で第2ヒートシンク32を介して回路基板10に実装されている。つまり、パワー素子20は、実装面側の電極が第2ヒートシンク32と電気的及び機械的に接続されている。そして、第2ヒートシンク32は、回路基板10の一面に設けられたランドと電気的及び機械的に接続されている。なお、実装面側の電極と第2ヒートシンク32、及び第2ヒートシンク32とランドとは、はんだや、はんだとは異なる導電性の接着剤を介して、電気的及び機械的に接続されている。
The
第2ヒートシンク32は、銅などの金属を主成分としたものであり、例えば平板形状を有している。第2ヒートシンク32は、パワー素子20から発せられた熱を放熱する放熱部材としての機能に加えて、パワー素子20と回路基板10の間における電流経路としての機能を有している。なお、本発明、第2ヒートシンク32が設けられていなくても目的を達成できる。つまり、パワー素子20は、第2ヒートシンク32を介することなく、はんだなどを介して、回路基板10に実装されていてもよい。
The
更に、パワー素子20は、回路基板10への実装面の反対面である非実装面に第1ヒートシンク31が機械的及び電気的に接続されている。第1ヒートシンク31は、銅などの金属を主成分とした部材である。第1ヒートシンク31は、パワー素子20の非実装面に対向する素子側部位と、回路基板10の一面に対向する基板側部位と、素子側部位と基板側部位とを連結している連結部位とが一体的に設けられた部材である。第1ヒートシンク31は、素子側部位がパワー素子20における非実装面側の電極に電気的及び機械的に接続されており、基板側部位が回路基板10のランドに電気的及び機械的に接続されている。第1ヒートシンク31は、例えば、はんだや、はんだとは異なる導電性の接着剤を介して、パワー素子20及び回路基板10と電気的及び機械的に接続されている。第1ヒートシンク31は、パワー素子20から発せられた熱を放熱する放熱部材としての機能に加えて、パワー素子20と回路基板10の間における電流経路としての機能を有している。
Further, in the
このように、パワー素子20は、非実装面に第1ヒートシンク31が電気的及び機械的に接続されている。このため、パワー素子20から発せられた熱は、非実装面から第1ヒートシンク31の素子側部位に伝達される。よって、第1ヒートシンク31は、パワー素子20から発せられた熱が非実装面側から放熱されやすくなるように設けられている、と言うことができる。
As described above, in the
なお、第1ヒートシンク31は、素子側部位がパワー素子20における非実装面の全域と対向しつつ、非実装面側の電極と電気的及び機械的に接続されている。このようにすることで、第1ヒートシンク31は、素子側部位が非実装面の一部のみに対向している場合よりも放熱性を向上できる。しかしながら、第1ヒートシンク31は、素子側部位が非実装面の一部のみに対向しつつ、非実装面側の電極と電気的及び機械的に接続されていてもよい。更に、本発明は、第1ヒートシンク31が設けられていなくても目的を達成できる。つまり、パワー素子20は、第1ヒートシンク31を介することなく、ワイヤなどで回路基板10と電気的及び機械的に接続されていてもよい。
The
モールド樹脂50は、例えばエポキシ系などの樹脂に、AL2O3などのフィラ−が混ぜられたものなどからなる。モールド樹脂50は、一面に設けられ、パワー素子20を封止している。また、モールド樹脂50は、パワー素子20に加えて、パワー素子20と回路基板10との接続部位、すなわちランドや第2ヒートシンク32などを一体的に封止している。また、モールド樹脂50は、パワー素子20と共に、第1ヒートシンク31、及び第1ヒートシンク31とパワー素子20の接続部位、第1ヒートシンク31と回路基板10との接続部位を一体的に封止している。なお、本実施形態のモールド樹脂50は、パワー素子20と共に、一面に実装された抵抗21やコンデンサ22、及びこれらと回路基板10との接続部位、すなわちランドやはんだ40を一体的に封止している。
The
モールド樹脂50は、回路基板10における一面の少なくとも一部に密着しつつ、パワー素子20などを封止していると言うことができる。本実施形態では、回路基板10における一面の全域に密着して設けられたモールド樹脂50を採用している。つまり、回路基板10は、一面の全域がモールド樹脂50によって封止されている。また、モールド樹脂50は、回路基板10の一面や、一面に実装されたパワー素子20などを覆っているということもできる。
It can be said that the
なお、上記のようにモールド樹脂50は、第1ヒートシンク31の素子側部位上にも設けられている。つまり、モールド樹脂50は、素子側部位におけるパワー素子20が接続されている側の反対側にも設けられている。この反対側に設けられているモールド樹脂50の厚みは、第1ヒートシンク31の絶縁性が確保でき、且つ、できるだけ薄い方が好ましい。電子装置100は、第1ヒートシンク31及びモールド樹脂50を介して、パワー素子20から発せられた熱を放熱するためである。
As described above, the
モールド樹脂50は、回路基板10の基板貫通穴に対向する位置に、自身の厚み方向に貫通したモールド貫通穴51が設けられている。モールド貫通穴51は、モールド樹脂50の壁面で囲まれた空間と言うこともできる。なお、この壁面は、モールド樹脂50の内壁面と言うこともできる。以下においては、基板貫通穴と、基板貫通穴に連通しているモールド貫通穴51とからなる貫通穴を装置貫通穴とも記載する。
The
更に、電子装置100は、被取付体200に取り付けられた状態で、モールド樹脂50が被取付体200と対向することになる。以下においては、モールド樹脂50における被取付体200と対向面、すなわち、一面と接する面の反対面をモールド反対面とも称する。また、モールド樹脂50は、後程説明する流路形成部53とシール部52が周辺よりも窪んでおり、その他の部位におけるモールド反対面が平坦に形成されている。
Furthermore, in the state where the
モールド樹脂50は、図2,図3に示すように、被取付体200の開口部230を塞いで流路220の一部をなす流路形成部53が設けられている。電子装置100は、被取付体200に取り付けられた状態で、流路形成部53が開口部230を塞いでいる。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
流路形成部53は、図3に示すように、パワー素子20に対向する位置に設けると好ましい。言い換えると、流路形成部53は、パワー素子20の対向領域に設けられると好ましい。このようにすることで、電子装置100は、パワー素子20から冷媒までの距離を短くできる。このため、電子装置100は、パワー素子20の放熱性を向上できる。
The flow
また、モールド樹脂50は、図3に示すように、流路形成部53が周辺よりも窪んだ形状にすると好ましい。つまり、モールド反対面は、パワー素子20に対向する領域が周辺よりも凹んでいる。よって、電子装置100は、一面からモールド反対面までの厚みが、流路形成部53の領域よりも、流路形成部53の領域の周辺領域の方が厚くなっている。このようにすることで、電子装置100は、パワー素子20よりも背が高い回路素子(ここでは、コンデンサ22)であっても、パワー素子20が実装されている一面に実装できる。例えば、モールド樹脂50は、コンデンサ22の高さに合わせて均一な厚みにすることも考えられる。この場合、パワー素子20上のモールド樹脂50の厚みが厚くなる。これに対して、電子装置100は、流路形成部53が周辺よりも窪んでいるため、一面にコンデンサ22が実装されていたとしても、パワー素子20上のモールド樹脂50の厚みを薄くできる。よって、電子装置100は、パワー素子20とコンデンサ22とが一面に実装されていても、パワー素子20の放熱性が低下することを抑制できる。なお、パワー素子20よりも背が高い回路素子は、コンデンサ22に限定されない。
Moreover, as shown in FIG. 3, it is preferable that the
電子装置100は、モールド樹脂50の流路形成部53で被取付体200の開口部230を塞ぐものである。よって、電子装置100は、被取付体200との間から冷媒300が漏れ出さないようにすることが好ましい。そこで、モールド樹脂50は、図2に示すように、流路形成部53を囲う位置に環状のOリング400が配置されるシール部52が形成されていると好ましい。このシール部52は、図3に示すように、周辺よりも窪んだ部位である。モールド樹脂50は、シール部52が周辺よりも窪んだ形状をなしている。言い換えると、モールド樹脂50は、流路形成部53を全周に亘って囲う環状の溝であるシール部52が形成されている。図3に示すように、一例として、モールド樹脂50では、断面が三角形状の溝であるシール部52が形成されている例を採用している。しかしながら、シール部52の溝形状は、これに限定されない。なお、シール部52は、特許請求の範囲における配置部に相当する。
In the
このように、電子装置100は、パワー素子20などをモールド樹脂50で封止しているので、パワー素子20などに埃などが付着することを抑制できる。また、電子装置100は、パワー素子20と回路基板10との接続部位などを封止しているので、パワー素子20などと回路基板10との接続信頼性を確保できる。
Thus, since the
また、電子装置100は、回路基板10の一面側だけがモールド樹脂50で封止されている。よって、電子装置100は、ハーフモールドパッケージと言うこともできる。モールド樹脂50は、コンプレッション成型やトランスファー成型によって形成することができる。
Further, in the
ここで、電子装置100の製造方法の一例を説明する。まず、第1工程では、回路基板10の一面にパワー素子20などを実装する。つまり、第1工程では、ボンディングなどによって、回路基板10とパワー素子20などとを電気的及び機械的に接続する。その後、第2工程では、回路基板10と、回路基板10に実装されたパワー素子20とに第1ヒートシンク31を取り付ける。この第1工程及び第2工程によって、回路基板10にパワー素子20などが実装された第1構造体が製造される。
Here, an example of a method for manufacturing the
その後、第3工程では、パワー素子20などが実装された回路基板10の一面にモールド樹脂50を形成する。この第3工程では、モールド成型用の金型に第1構造体をセットしてモールド成型する。また、上記のように、第3工程は、トランスファー成型やコンプレッション成型を採用できる。
Thereafter, in a third step, a
第3工程を実施する際には、基板貫通穴にモールド樹脂50が入り込まないようにするために、基板貫通穴を棒状の部材で塞ぎつつモールド成型する。この棒状の部材は、金型における回路基板10の一面に対向する面から基板貫通穴に達する長さのものが好ましい。このような棒状の部材を用いることで、第3工程では、基板貫通穴がモールド樹脂50で塞がれることなく、基板貫通穴と連通したモールド貫通穴51を有したモールド樹脂50を形成できる。
When the third step is performed, in order to prevent the
また、第3工程で用いる金型は、シール部52と流路形成部53を形成するために、回路基板10の一面に対向する面が凸状になっている。つまり、金型における回路基板10の一面に対向する面は、シール部52と流路形成部53に対応する位置が周辺よりも突出している。この第3工程によって、第1構造体にモールド樹脂50が形成された第2構造体が製造される。
The mold used in the third step has a convex surface facing one surface of the
その後、第4工程では、第2構造体における回路基板10の裏面に、外部素子23を実装する。つまり、第4工程では、ボンディングなどによって、回路基板10と外部素子23とを電気的及び機械的に接続する。電子装置100は、このようにして製造することができる。
Thereafter, in the fourth step, the
次に、被取付体200の構成に関して説明する。被取付体200は、図3,図4に示すように、冷媒300が流れている流路220が形成されると共に流路220に達する開口部230が形成されている。被取付体200は、アルミニウムなどの金属を主成分とした基部210に流路220が形成されている。また、基部210は、流路220に達する貫通穴である開口部230が形成されている。
Next, the configuration of the attached
ところで、車両に搭載される車載機器は、自身の筐体に流路220が形成されているものがある。よって、被取付体200は、流路220が形成された車載機器の筐体を採用できる。なお、車載機器としては、例えば、電子装置100によって駆動制御される走行用モータやエンジンやトランスミッションなどをあげることができる。また、冷媒300は、冷却水、エンジンオイル、ATFなど、車両で使用されている各種冷媒を採用できる。ATFは、Automatic Transmission Fluidの略称である。
Incidentally, some in-vehicle devices mounted on a vehicle have a
ここで、被取付体200に対する電子装置100の取付構造に関して説明する。電子装置100は、図3に示すように、モールド樹脂50のモールド反対面が被取付体200に対向した状態で、被取付体200に取り付けられている。また、電子装置100は、流路形成部53が開口部230を塞ぎつつ、シール部52と被取付体200とでOリング400を挟み込んだ状態で被取付体200に取り付けられている。つまり、電子装置100は、シール部52にOリング400が配置された状態で被取付体200に取り付けられている。
Here, the attachment structure of the
このように、本取付構造は、Oリング400を採用している。しかしながら、本取付構造はこれに限定されない。本取付構造は、モールド樹脂50と被取付体200との密着性を向上でき、モールド樹脂50と被取付体200との間から冷媒300が漏れるのを抑制できるものであれば、Oリング400とは異なるシール部材でも採用できる。また、本取付構造は、モールド樹脂50と被取付体200との間から冷媒300が漏れない程度に、モールド樹脂50と被取付体200とが密着していれば、Oリング400を設ける必要がない。なお、Oリング400は、特許請求の範囲におけるシール部材に相当する。
Thus, this mounting structure employs the O-
また、電子装置100は、図1,図3に示すように、ねじ500によって被取付体200に固定されている。ねじ500は、ねじ頭と、ねじ頭から突出して設けられた部位の先端側にねじ溝部が形成されている。ねじ500は、ねじ頭が回路基板10の裏面に配置され、ねじ頭から突出して設けられた部位が装置貫通穴に挿入され、且つ、ねじ溝部がモールド樹脂50から突出している。そして、ねじ500は、ねじ溝部が被取付体200にねじ穴に締結される。このように、電子装置100は、被取付体200に対して、ねじ500によって、ねじ止めされる。
In addition, as shown in FIGS. 1 and 3, the
なお、本取付構造は、電子装置100を被取付体200に固定するための固定部材としてねじ500を採用している。しかしながら、本取付構造は、これに限定されない。固定部材としては、例えば、回路基板10の裏面に当接される頭部と、被取付体200に挿入されることで弾性変形する変形部と、頭部と変形部とを繋いでいる部位であり基板貫通穴とモールド貫通穴51に配置される柱状部とを有した固定ピンなどを採用できる。
In addition, this attachment structure employ | adopts the
以上のように、電子装置100は、被取付体200に取り付けられてなるものである。また、電子装置100は、回路基板10の一面及びパワー素子20を封止しているモールド樹脂50が被取付体200に対向して、被取付体200に取り付けられるものである。この被取付体200は、冷媒300が流れている流路220、及び流路220に達する開口部230が形成されている。よって、被取付体200は、冷媒300が流路220から開口部230にまで達することになる。
As described above, the
そして、電子装置100は、モールド樹脂50の流路形成部53が被取付体200の開口部230を塞ぎつつ、被取付体200に取り付けられている。このため、電子装置100は、モールド樹脂50のみが冷媒300に接することになり、パワー素子20などが冷媒300に晒されることを防止できる。よって、電子装置100は、冷媒300によってパワー素子20が腐食したりすることを抑制しつつ、パワー素子20から発せられた熱を、モールド樹脂50を介して冷媒300に放熱できる。このように、電子装置100は、部品点数を増やすことなく放熱性を確保できる。また、電子装置100は、加工工程の複雑化を抑制しつつ放熱性を確保できる。
The
更に、電子装置100は、モールド樹脂50における流路形成部53を囲う位置に、Oリング400が配置されるシール部52が設けられている。そして、電子装置100は、このシール部52と被取付体200とでOリング400を挟み込んだ状態で被取付体200に取り付けられている。よって、電子装置100は、被取付体200との間から冷媒300が漏れ出すことを抑制できる。つまり、電子装置100は、モールド樹脂50の一部である流路形成部53で開口部230を塞いだとしても、モールド樹脂50と被取付体200との間から冷媒300が漏れ出すことを抑制できる。また、電子装置100は、モールド樹脂50にシール部52が形成されているため、モールド成型時のシール部52を形成できる。よって、電子装置100は、工数を増やすことなく、冷媒300の漏れ出しを抑制可能な構造を提供できる。言い換えると、電子装置100は、モールド成型にて同時にシール部52を設けることで一括での取り付けが可能となる。
Further, the
また、電子装置100は、パワー素子20などが実装された一面のみにモールド樹脂50が形成されており、このモールド樹脂50の一部のみが冷媒300に晒されることになる。このため、電子装置100は、回路基板10の裏面にも外部素子23を実装できる。つまり、電子装置100は、回路基板10の両面に回路素子が実装された両面実装構造のパッケージとすることができる。よって、電子装置100は、放熱性を確保しつつ、回路素子を高密度実装できる。言い換えると、電子装置100は、放熱性を確保しつつ、小型化できる。
Further, in the
また、電子装置100は、界面接触の低減による低熱抵抗化、部品点数低減による低コスト化、両面実装可能なことによる小型及び高密度実装化が可能な優れた構造を有していると言うことができる。
In addition, the
以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態に何ら制限されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。以下に、本発明の変形例1〜4に関して説明する。上述の実施形態及び変形例1〜4は、夫々単独で実施することも可能であるが、適宜組み合わせて実施することも可能である。本発明は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、種々の組み合わせによって実施可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Below, the modifications 1-4 of this invention are demonstrated. The above-described embodiment and Modifications 1 to 4 can be implemented independently, but can also be implemented in appropriate combination. The present invention is not limited to the combinations shown in the embodiments, and can be implemented by various combinations.
(変形例1)
変形例1の電子装置100aは、図5に示すように、モールド樹脂50aを備えて構成されている。モールド樹脂50aは、凹凸部54aが形成された流路形成部54を有している。つまり、流路形成部54は、流路形成部53と同様に周辺よりも凹んでいる。更に、流路形成部54は、凹部と凸部が連続的に配置された凹凸部54aが形成されている。この凹凸部54aは、金型における回路基板10の一面に対向する面に、凹凸部54aに対応する凸部などを設けることで形成できる。
(Modification 1)
As illustrated in FIG. 5, the
電子装置100aは、電子装置100と同様の効果を奏することができる。更に、電子装置100aは、凹凸部54aを有しているため、モールド樹脂50aにおける冷媒300との接触面積を広くすることができる。よって、電子装置100aは、放熱性を向上できる。なお、凹凸部54aは、以下に説明する変形例2〜4にも適用できる。
The
(変形例2)
変形例2の電子装置100bは、図6に示すように、モールド樹脂50bを備えて構成されている。電子装置100bは、回路基板10の一面に、パワー素子20よりも背が高い回路素子が実装されておらず、パワー素子20よりも背が低いコンデンサ24などが実装されている。そして、モールド樹脂50bは、流路形成部55が周辺よりも突出した形状を有している。また、モールド樹脂50bは、パワー素子20を囲うように周辺よりも突出した流路形成部55が形成されている。この流路形成部55は、金型における回路基板10の一面に対向する面に、流路形成部55に対応する凹部を設けることで形成できる。
(Modification 2)
As shown in FIG. 6, the
モールド樹脂50bは、流路形成部55が形成されているため、流路形成部55の側壁が、パワー素子20の側壁に対向する位置に形成される。また、本変形例では、第1ヒートシンク31が設けられているため、流路形成部55の側壁が第1ヒートシンク31の連結部位にも対向して設けられている。なお、流路形成部55の側壁とは、モールド樹脂50における被取付体200に接する平坦面から立ち上がった部位であり、流路形成部55の側面と言うこともできる。一方、パワー素子20側壁とは、パワー素子20の実装面と非実装面とを繋ぐ側面である。
Since the flow
電子装置100bは、電子装置100と同様の効果を奏することができる。更に、電子装置100bは、流路形成部55が形成されているため、パワー素子20の非実装面上だけでなく、パワー素子20の側壁側にもモールド樹脂50を介して冷媒300が通ることになる。よって、電子装置100bは、パワー素子20を非実装面からだけでなく、側壁からも放熱しやすくなる。よって、電子装置100bは、放熱性を向上できる。
The
(変形例3)
変形例3の電子装置100cは、図7に示すように、モールド樹脂50cを備えて構成されている。モールド樹脂50cは、モールド反対面が全域に亘って平坦に形成されている。よって、モールド樹脂50cは、流路形成部56が周辺と面一に形成されている。この電子装置100cは、電子装置100と同様の効果を奏することができる。
(Modification 3)
As shown in FIG. 7, the
(変形例4)
変形例4の電子装置100dは、図8に示すように、二つの被取付体200,200aで挟み込まれた状態で、各被取付体200,200aに取り付けられている。二つの被取付体200,200aのうちの一方は、後程説明するモールド樹脂50dが対向する裏面被取付体200aである。裏面被取付体200aは、被取付体200と同様に、基部210aに、冷媒300が流れている流路220aが形成されると共に流路220aに達する開口部230aが形成されている。なお、図8における符号200bは、被取付体200と裏面被取付体200aとを連結する連結部材である。
(Modification 4)
As shown in FIG. 8, the
電子装置100dは、回路基板10aの一面だけではなく裏面にもパワー素子25が実装されている。パワー素子25は、特許請求の範囲における裏面回路素子に相当する。パワー素子25は、パワー素子20と同様に、動作することで発熱する発熱回路素子であり、MOSFETやIGBTなどを採用できる。しかしながら、パワー素子25は、パワー素子20と同じ素子でなくてもよい。また、電子装置100dは、電子装置100の一面側と同様に、回路基板10aの裏面に抵抗21などが実装されている。更に、電子装置100dは、回路基板10aの裏面にコンデンサ22が実装されていてもよい。なお、回路基板10aの一面側は、電子装置100と同様である。しかしながら、図8では、コンデンサ22の図示を省略している。
In the
また、電子装置100dは、回路基板10aの裏面側にもモールド樹脂50dが形成されている。モールド樹脂50d、特許請求の範囲における裏面モールド樹脂に相当する。モールド樹脂50dは、裏面被取付体200aと対向する部位である。
In the
また、モールド樹脂50dは、モールド樹脂50と同様の材料で構成されている。モールド樹脂50dは、回路基板10aの裏面及びパワー素子25などを封止している。また、モールド樹脂50dは、モールド樹脂50と同様に、流路形成部57が設けられている。つまり、流路形成部57は、裏面被取付体200aの開口部230aを塞いで流路220aの一部をなす部位である。更に、モールド樹脂50dは、モールド樹脂50と同様に、流路形成部57を囲う位置に環状のOリング400が配置されるシール部52aが形成されている。また、モールド樹脂50dは、モールド貫通穴51に連通した貫通穴が形成されている。流路形成部57は、特許請求の範囲における裏面流路形成部に相当する。シール部52aは、特許請求の範囲における裏面配置部に相当する。シール部52aに配置されるOリング400は、裏面シール部材に相当する。
The
モールド樹脂50dは、流路形成部57が裏面被取付体200aの開口部230aを塞ぎつつ、シール部52と裏面被取付体200aとでOリング400を挟み込んだ状態で裏面被取付体200aに取り付けられている。このように、電子装置100dが、一面側に被取付体200が取り付けられており、裏面側に裏面被取付体200aが取り付けられている。
The
電子装置100dは、電子装置100と同様の効果を奏することができる。更に、電子装置100dは、回路基板10aの両面がモールド封止されていても放熱性を確保できる。
The
10,10a 回路基板、20,25 パワー素子、21 抵抗、22,24 コンデンサ、23 外部素子、31 第1ヒートシンク、32 第2ヒートシンク、40 はんだ、50,50a〜50d モールド樹脂、51 モールド貫通穴、52 シール部、53〜57 流路形成部、54a 凹凸部、100,100a〜100d 電子装置、200 被取付体、200a 連結部材、210 基部、220 流路、230 開口部、300 冷媒、400 Oリング、500 ねじ 10, 10a circuit board, 20, 25 power element, 21 resistor, 22, 24 capacitor, 23 external element, 31 first heat sink, 32 second heat sink, 40 solder, 50, 50a to 50d mold resin, 51 mold through hole, 52 seal part, 53-57 flow path forming part, 54a uneven part, 100, 100a-100d electronic device, 200 attached body, 200a connecting member, 210 base part, 220 flow path, 230 opening part, 300 refrigerant, 400 O-ring , 500 screws
Claims (6)
動作することで発熱する発熱回路素子(20)を含む回路素子(20,21,22,24)が一面に実装された回路基板(10,10a)と、
前記被取付体に取り付けられた状態で前記被取付体と対向する部位であり、前記一面及び前記回路素子を封止しているモールド樹脂(50,50a〜50d)と、を有した電子装置であって、
前記モールド樹脂は、前記開口部を塞いで前記流路の一部をなす流路形成部(53〜56)と、前記流路形成部を囲う位置に環状のシール部材(400)が配置される配置部(52)と、を有しており、前記流路形成部が前記開口部を塞ぎつつ、前記配置部と前記被取付体とで前記シール部材を挟み込んだ状態で前記被取付体に取り付けられていることを特徴とする電子装置。 The flow path (220, 220a) through which the refrigerant (300) flows is formed and attached to the mounted body (200, 200a) in which the opening (230) reaching the flow path is formed. ,
A circuit board (10, 10a) on which a circuit element (20, 21, 22, 24) including a heat generating circuit element (20) that generates heat by operation is mounted on one surface;
An electronic device having a mold resin (50, 50a to 50d) that is a portion facing the attached body in a state of being attached to the attached body and sealing the one surface and the circuit element. There,
In the mold resin, a flow path forming part (53 to 56) that closes the opening and forms a part of the flow path, and an annular seal member (400) are disposed at a position surrounding the flow path forming part. An arrangement portion (52), and the flow path forming portion closes the opening, and is attached to the attached body in a state where the seal member is sandwiched between the arrangement portion and the attached body. An electronic device characterized by the above.
前記回路基板(10a)は、前記一面の反対面である裏面に、動作することで発熱する裏面回路素子(25)が実装されており、
前記モールド樹脂が対向している前記被取付体(200)とは異なる前記被取付体である裏面被取付体(200a)と対向する部位であり、前記裏面及び前記裏面回路素子を封止している裏面モールド樹脂(50d)を有しており、
前記裏面モールド樹脂は、前記裏面被取付体の前記開口部を塞いで前記流路(220a)の一部をなす裏面流路形成部(57)と、前記裏面被取付体の前記裏面流路形成部を囲う位置に環状の裏面シール部材(400)が配置される裏面配置部(52a)と、を有しており、前記裏面流路形成部が前記開口部を塞ぎつつ、前記裏面配置部と前記裏面被取付体とで前記裏面シール部材を挟み込んだ状態で前記裏面被取付体に取り付けられていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の電子装置。 An electronic device attached in a state of being sandwiched between two attached bodies (200, 200a),
The circuit board (10a) has a back surface circuit element (25) that generates heat when operated on the back surface that is the opposite surface of the one surface,
It is a part facing the back surface mounted body (200a) which is the mounted body different from the mounted body (200) facing the mold resin, and seals the back surface and the back surface circuit element. The back surface mold resin (50d)
The back surface mold resin closes the opening of the back surface mounting body and forms a part of the flow path (220a), and the back surface flow path forming portion of the back surface mounting body. A back surface arrangement portion (52a) in which an annular back surface seal member (400) is disposed at a position surrounding the portion, and the back surface flow passage formation portion blocks the opening, and the back surface arrangement portion 6. The electronic device according to claim 1, wherein the electronic device is attached to the back surface mounting body in a state where the back surface sealing member is sandwiched between the back surface mounting body and the back surface mounting body.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE112021003671T5 (en) | 2020-10-01 | 2023-06-15 | Hitachi, Ltd. | POWER SEMICONDUCTOR DEVICE |
EP4009364B1 (en) * | 2020-12-03 | 2023-10-25 | Hitachi Energy Switzerland AG | Arrangement of a power semiconductor module and a cooler |
-
2014
- 2014-12-23 JP JP2014259600A patent/JP2016119427A/en active Pending
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EP4009364B1 (en) * | 2020-12-03 | 2023-10-25 | Hitachi Energy Switzerland AG | Arrangement of a power semiconductor module and a cooler |
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