JP2017005093A - Substrate heat dissipation structure and method of assembling the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板放熱構造等に関し、例えば、基板上に実装された発熱部品の熱を放熱するものに関する。 The present invention relates to a substrate heat dissipation structure and the like, for example, to a structure that dissipates heat from a heat-generating component mounted on a substrate.
近年、電子装置の小型化が進み、電子装置に搭載された発熱部品の熱を放熱部(たとえばヒートシンク)によって十分に放熱することが困難になってきている。特に、発熱部品および放熱部の間の接触面積を十分に確保できず、発熱部品の熱を放熱部によって十分に放熱することができない場合が増えてきた。 In recent years, electronic devices have been downsized, and it has become difficult to sufficiently dissipate heat from a heat-generating component mounted on the electronic device using a heat radiating unit (for example, a heat sink). In particular, the contact area between the heat generating component and the heat radiating part cannot be sufficiently ensured, and the heat of the heat generating component cannot be sufficiently radiated by the heat radiating part.
また、近年、電子装置の高寿命化やメンテナンスフリー化が要求されてきている。しかしながら、電子装置の小型化によって、ファンにより強制的に発熱部品の熱を冷却する構造(強制空冷構造)を電子装置に採用することもできない。発熱部品の熱を放熱部に効率よく熱を伝えるための構造が、プリント配線基板にも設けられている。 In recent years, there has been a demand for longer life and maintenance-free electronic devices. However, due to the downsizing of the electronic device, a structure (forced air cooling structure) that forcibly cools the heat of the heat-generating component by a fan cannot be adopted in the electronic device. A structure for efficiently transferring the heat of the heat generating component to the heat radiating portion is also provided in the printed wiring board.
以下に、一般的な基板放熱構造の例を説明する。図9は、一般的な基板放熱構造900の構成を示す図である。この基板放熱構造900には、いわゆるサーマルビア接続構造が採用されている。
Hereinafter, an example of a general substrate heat dissipation structure will be described. FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a general substrate
図9に示されるように、基板放熱構造900は、プリント配線基板910と、発熱部品930と、放熱部940と、熱伝導シート950とを備えている。
As shown in FIG. 9, the substrate
図9に示されるように、プリント配線基板910は、第1の主面911(表面)および第2の主面912(裏面)を有する。また、プリント配線基板910は、導電層913および絶縁層914が交互に積層されて構成されている。また、複数の貫通ビア916が、第1の主面911および第2の主面912の間を貫通するように、プリント配線基板910に形成されている。複数の貫通ビア916は、第1の主面911側にて、発熱部品930の底部に設けられたサーマルパッド933と向かい合うように設けられる。
As shown in FIG. 9, the printed
図9に示されるように、発熱部品930は、プリント配線基板910の第1の主面911上に実装されている。このとき、発熱部品930の端子932は、第1の主面911上に形成された導電層913aに、半田Hにより接続されている。また、発熱部品930のサーマルパッド933は、複数の貫通ビア916の各々に、半田Hにより熱的に接続されている。
As shown in FIG. 9, the
図9に示されるように、放熱部940は、複数のフィン941を有する。放熱部940は、第2の主面912側にて、熱伝導シート950を介して、複数の貫通ビア916の各々に、熱的に接続されている。なお、熱伝導シート950に代えて、熱伝導グリスを用いてもよい。
As shown in FIG. 9, the
このようにして、発熱部品930のサーマルパッド933および放熱部940は、複数の貫通ビア916の各々および熱伝導シート950を介して、熱的に接続されている。そして、発熱部品930の熱は、複数の貫通ビア916の各々および熱伝導シート950を介して、放熱部940に伝えられる。放熱部940は、受熱した発熱部品930の熱を放熱する。
In this way, the
次に、別の一般的な基板放熱構造900Aの例を説明する。図10は一般的な基板放熱構造900Aの構成を示す図である。
Next, another example of the general substrate
図10に示されるように、基板放熱構造900Aは、プリント配線基板910Aと、熱伝導コア920と、発熱部品930と、放熱部940と、熱伝導シート950とを備えている。
As shown in FIG. 10, the substrate
図10に示されるように、熱伝導コア920は、円柱形状に形成されている。熱伝導コア920の材料には、たとえば銅が用いられる。熱伝導コア920は、プリント配線基板910の第1の主面911および第2の主面912の間を貫通する。また、熱伝導コア920の上端部は、第1の主面911側にて、発熱部品930のサーマルパッド933と向かい合うように設けられている。熱伝導コア920の上端部は、発熱部品930のサーマルパッド933に、半田Hにより熱的に接続されている。熱伝導コア920は、プリント配線基板910の製造時に、予め組み込まれる。なお、銅を材料とする熱伝導コア920が組み込まれたプリント配線基板910は、銅インレイ基板とも呼ばれる。
As shown in FIG. 10, the
図10に示されるように、放熱部940は、第2の主面912側にて、熱伝導シート950を介して、熱伝導コア920に、熱的に接続されている。
As shown in FIG. 10, the
このようにして、発熱部品930のサーマルパッド933および放熱部940は、熱伝導コア920および熱伝導シート950を介して、熱的に接続されている。そして、発熱部品930の熱は、熱伝導コア920および熱伝導シート950を介して、放熱部940に伝えられる。放熱部940は、受熱した発熱部品930の熱を放熱する。
In this way, the
なお、本発明に関連する技術が、たとえば、特許文献1および2に開示されている。 In addition, the technique relevant to this invention is disclosed by patent document 1 and 2, for example.
しかしながら、図9に示した基板放熱構造では、貫通ビア916の熱伝導率が低いため、発熱部品930の熱が、複数の貫通ビア916等を介して、放熱部940に十分に伝えられていなかった。このため、十分な放熱性能を得ることができなかった。
However, in the substrate heat dissipation structure shown in FIG. 9, the heat conductivity of the
また、図10に示した基板放熱構造では、熱部品930の熱は、熱伝導コア920等を介して、放熱部940に伝えられる。このため、図10に示した基板放熱構造の放熱性能は、図9に示した基板放熱構造と比較して高い。しかしながら、銅を材料とする熱伝導コア920が組み込まれたプリント配線基板910(銅インレイ基板)の製造には、特殊な工程を必要とするため、簡単に製造できないという問題があった。
In the board heat dissipation structure shown in FIG. 10, the heat of the
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、十分な放熱性能を得るとともに、簡単に製造することができる基板放熱構造等を提供することにある。 This invention is made | formed in view of such a situation, and the objective of this invention is providing the board | substrate heat dissipation structure etc. which can be manufactured easily while obtaining sufficient heat dissipation performance.
本発明の基板放熱構造は、第1および第2の主面を有し、発熱部品が前記第1の主面上に実装される基板と、前記第1および第2の主面の間を貫通し、開口径が前記第1の主面から前記第2の主面に向かうにつれて徐々に大きくなるように前記基板に形成された貫通ビアと、熱伝導性を有し、前記貫通ビアの形状に対応するように形成され、前記貫通ビア内に挿入され、前記発熱部品に熱的に接続する熱伝導コアを備えている。 The substrate heat dissipation structure of the present invention has first and second main surfaces, and a heat generating component passes between the first main surface and the substrate on which the heat generating component is mounted. And a through via formed in the substrate so that the opening diameter gradually increases from the first main surface to the second main surface, and has a thermal conductivity and has a shape of the through via. A heat conductive core is formed correspondingly, inserted into the through via, and thermally connected to the heat generating component.
本発明の基板放熱構造の組み立て方法は、基板の第1および第2の主面の間を貫通し、開口径が前記第1の主面から前記第2の主面に向かうにつれて徐々に大きくなるように、貫通ビアを前記基板に形成する貫通ビア形成ステップと、前記第2の主面に半田を塗布する第1の半田塗布ステップと、熱伝導性を有し、前記貫通ビアの形状に対応するように形成された熱伝導コアを、前記貫通ビア内に挿入する熱伝導コア取り付けステップと、前記第1の半田塗布ステップおよび前記熱伝導コア取り付けステップの後に、前記第1の半田塗布ステップで塗布された半田に熱を加えて融解することにより、前記熱伝導コアを前記貫通ビアに固定する熱伝導コア固定ステップと、前記熱伝導コア固定ステップの後に、前記第1の主面に半田を塗布する第2の半田塗布ステップと、前記第2の半田塗布ステップの後に、前記第2の半田塗布ステップで塗布された半田に熱を加えて融解することにより、前記熱伝導コアに熱的に接続されるように発熱部品を前記第1の主面上に実装する発熱部品実装ステップとを含む。 The method for assembling the substrate heat dissipation structure of the present invention penetrates between the first and second main surfaces of the substrate, and the opening diameter gradually increases from the first main surface toward the second main surface. As described above, the through via forming step for forming the through via on the substrate, the first solder applying step for applying solder to the second main surface, and thermal conductivity, corresponding to the shape of the through via In the first solder application step, after the heat conductive core mounting step of inserting the heat conductive core formed so as to be inserted into the through via, the first solder applying step, and the heat conductive core mounting step, Heat is applied to the applied solder and melted to fix the heat conductive core to the through via, and after the heat conductive core fixing step, solder is applied to the first main surface. Apply After the second solder application step and the second solder application step, the solder applied in the second solder application step is heated and melted to be thermally connected to the heat conducting core. A heating component mounting step of mounting the heating component on the first main surface.
本発明にかかる基板放熱構造等によれば、十分な放熱性能を得るとともに、簡単に製造することができる。 According to the substrate heat dissipation structure and the like according to the present invention, sufficient heat dissipation performance can be obtained and the substrate can be easily manufactured.
<第1の実施の形態>
本発明の実施の形態における基板放熱構造100の構成について説明する。
<First Embodiment>
A configuration of the substrate
図1に示されるように、基板放熱構造100は、プリント配線基板110と、熱伝導コア120と、発熱部品130と、放熱部140と、熱伝導シート150とを備えている。プリント配線基板110は、本発明の基板に対応する。
As shown in FIG. 1, the board
図1に示されるように、プリント配線基板110は、第1の主面111(表面)および第2の主面112(裏面)を有する。また、プリント配線基板110は、導電層113および絶縁層114が交互に積層されて構成されている。第1の主面111側の導電層113aの一部は、露出され、導電層113aの一部以外は、絶縁性のソルダーレジスト115により被覆されている。ソルダーレジスト115は、半田Hを付着させたくない領域に、塗布される。図1に示されるように、第1の主面111側の導電層113aのうちで露出された一部には、発熱部品130の端子132およびサーマルパッド133が半田Hにより接続される。
As shown in FIG. 1, the printed
また、図1に示されるように、貫通ビア116は、プリント配線基板110の第1の主面111および第2の主面112の間を貫通し、開口径が第1の主面111から第2の主面112に向かうにつれて徐々に大きくなるように、テーパ状に、プリント配線基板110に形成されている。貫通ビア116の内壁面には、導電膜116aが形成されている。また、第1の主面111のうち、貫通ビア116の外周部にも、導電膜116aが形成されている。なお、この第1の主面111上の導電膜116aは、導電層113aの一部である。さらに、第2の主面112のうち、貫通ビア116の外周部にも、導電膜116aが形成されている。なお、導電膜116aの形成には、たとえば、銅メッキが用いられる。
Further, as shown in FIG. 1, the through via 116 penetrates between the first
図1に示されるように、熱伝導コア120は、貫通ビア116の形状に対応するように形成されている。すなわち、熱伝導コア120は、外周径が第1の主面111から第2の主面112に向かうにつれて徐々に大きくなるように、テーパ状に形成されている。また、熱伝導コア120は、熱伝導性を有する。熱伝導コア120は、貫通ビア116内に挿入され、貫通ビア116内に半田Hにより固定される。また、熱伝導コア120は、発熱部品130のサーマルパッド133に熱的に接続する。
As shown in FIG. 1, the heat
図1に示されるように、発熱部品130は、第1の主面111上に実装されている。発熱部品130は、作動すると熱を発する電子部品である。発熱部品130は、たとえば、CPU(Central Processing Unit:中央演算処理装置)やMPU(Micro Processing Unit,:超小型処理装置)やMCM(Multi-chip Module:集積回路)である。
As shown in FIG. 1, the
図1に示されるように、発熱部品130は、発熱部品本体131と、端子132と、サーマルパッド133とを備えている。発熱部品本体131は、絶縁性の筐体を有し、発熱部品130の機能を発揮するための電子回路等を筐体内に収容する。図1に示されるように、端子132は、発熱部品本体131から延出するように設けられている。端子132は、導電性を有する。図1に示されるように、サーマルパッド133は、発熱部品本体131の底部に設けられている。より具体的には、サーマルパッド133は、第1の主面111上で露出された熱伝導コア120の上端面(図1紙面上側の面)と向かい合うように、設けられている。サーマルパッド133は、熱伝導性を有する。
As shown in FIG. 1, the
図1に示されるように、放熱部140は、プリント配線基板110の第2の主面112上に取り付けられる。放熱部140は、ヒートシンクとも呼ばれる。放熱部140は、熱伝導性を有する。放熱部140の材料には、たとえば、銅や銅合金が用いられる。放熱部140は、複数の放熱フィン141を有する。図1に示されるように、複数の放熱フィン141は、プリント配線基板110の第2の主面112から離れる方向に向けて延出するように形成されている。放熱部140は、熱伝導コア120に熱的に接続される。なお、図1の例では、放熱部140は、熱伝導シート150を介して、熱伝導コア120に熱的に接続される。そして、放熱部140は、熱伝導コア120を介して発熱部品130の熱を受熱し、この熱を外気に放熱する。図1の例では、放熱部140は、熱伝導コア120および熱伝導シート150を介して、発熱部品130の熱を受熱し、この熱を外気に放熱する。
As shown in FIG. 1, the
図1に示されるように、熱伝導シート150は、放熱部140および第2の主面112の間に設けられている。熱伝導シート150は、熱伝導性を有する。熱伝導シート150の材料には、たとえば、熱伝導性を有するアクリル等が用いられる。熱伝導シート150は、熱伝導コア130および放熱部140の間を熱的に接続する。熱伝導性シート150は、一般的に弾性を有するので、プリント配線基板110の第2の主面112の凹凸を吸収することができる。すなわち、熱伝導性シート150が弾性を有することにより、プリント配線基板110の第2の主面112に凹凸があった場合でも、熱伝導シート150を第2の主面112に密着させることができる。
As shown in FIG. 1, the heat
なお、熱伝導性シート150に代えて、熱伝導グリスを用いてもよい。熱伝導グリスは、変性シリコン等のグリスに、熱伝導性の高い金属または金属酸化物の粒子を均一に分散されて、形成される。変性シリコンとは、常温から有る程度の高温まで、あまり粘度が変化しないシリコンをいう。なお、熱伝導グリスは、放熱グリスとも呼ばれる。
Instead of the heat
次に、基板放熱構造100の組み立て方法について、説明する。図2〜図7は、基板放熱構造100の組み立て方法を説明するための図である。基板放熱構造100の組み立て方法では、通常のSMT(surface mounting technology:表面実装技術)の工程を用いる。なおSMTとは、一般的に、プリント配線基板に表面実装用電子部品等を半田付けする技術をいう。
Next, a method for assembling the substrate
図2(a)〜(c)は、貫通ビア116を形成する工程を説明するための図である。図2(a)〜(c)で説明される工程は、本発明の貫通ビア形成ステップに対応する。なお、便宜上、図2(a)〜(c)では、導電層113aやソルダーレジスト115を省略している。
図2(a)に示されるように、まず、導電層113および絶縁層114が交互に積層されたプリント配線基板110と、テーパ形状のドリルDを準備する。つぎに、図2(b)に示されるように、ドリルDを用いて、プリント配線基板110に貫通穴Hを形成する。このとき、貫通穴Hは、開口径が第1の主面111から第2の主面112に向かうにつれて徐々に大きくなるように、テーパ状に、プリント配線基板110に形成される。そして、貫通穴Hの内壁面に、銅メッキ等により導電膜116aを形成する。また、第1の主面111のうち、貫通穴Hの外周部にも、銅メッキ等により導電膜116aを形成する。さらに、第2の主面112のうち、貫通穴Hの外周部にも、銅メッキ等により導電膜116aを形成する。これにより、貫通ビア116がプリント配線基板110に形成する。
FIGS. 2A to 2C are diagrams for explaining a process of forming the through via 116. The steps described in FIGS. 2A to 2C correspond to the through via forming step of the present invention. For convenience, the
As shown in FIG. 2A, first, a printed
次に、図3に示されるように、プリント配線基板110の第2の主面112上に半田Hを塗布する。図3は、プリント配線基板110の第2の主面112上に半田Hを塗布する工程を説明するための図である。なお、図3で説明される工程は、本発明の第1の半田塗布ステップに対応する。
Next, as shown in FIG. 3, solder H is applied on the second
具体的には、図3に示されるように、半田マスクM1を、最初にリフローする第2の主面112に、取り付ける。なお、半田マスクM1は、複数の開口を有する。これらの開口は、半田Hを印刷したい箇所に設けられている。半田マスクM1を第2の主面112に取り付けた状態で、ペースト状の半田Hを第2の主面112上に塗布する。このとき、熱伝導コア120を貫通ビア116内に半田Hで固定するのに必要な半田Hの量を確保するために、ソルダーレジスト115上にも、ペースト状の半田Hを印刷する。そして、半田マスクM1を第2の主面112上から取り外す。
Specifically, as shown in FIG. 3, the solder mask M1 is attached to the second
次に、図4に示されるように、熱伝導コア120を、貫通ビア116内に挿入する。図4は、熱伝導コア120をプリント配線基板110の貫通ビア116に挿入する工程を説明するための図である。なお、図4で説明される工程は、本発明の熱伝導コア取り付けステップに対応する。
Next, as shown in FIG. 4, the
具体的には、図4に示されるように、第2の主面112を上にしてプリント配線基板110を配置した状態で、部品自動搭載機やピンセット等を用いて、熱伝導コア120を、貫通ビア116内に挿入する。このとき、図4に示されるように、貫通ビア116のテーパ形状に合わせて、熱伝導コア120を貫通ビア116内に挿入する。これにより、熱伝導コア120を貫通ビア116内に挿入しても、熱伝導コア120がプリント配線基板110から落下することを防止できる。
Specifically, as shown in FIG. 4, with the printed
ここで、一般的な基板放熱構造900A(図10参照)の組み立て方法において、熱伝導コア920を、貫通ビア916内に挿入する工程について説明する。図11は、一般的な基板放熱構造の組み立て方法を説明するための図である。より具体的には、図11は、熱伝導コア920をプリント配線基板910の貫通ビア916に挿入する工程を説明するための図である。
Here, a process of inserting the heat
図11に示されるように、第2の主面912を上にしてプリント配線基板910を配置した状態で、部品自動搭載機やピンセット等を用いて、熱伝導コア920を、貫通ビア916内に挿入する。このとき、熱伝導コア920は円柱形状に形成されているため、熱伝導コア920を貫通ビア916に挿入すると、熱伝導コア920がプリント配線基板910から落下してしまう。したがって、熱伝導コア920をプリント配線基板910に取り付けることができなかった。
As shown in FIG. 11, with the printed
次に、熱伝導コア120を貫通ビア116内に半田Hにより固定する。図5は、熱伝導コア120を貫通ビア116に固定する工程を説明するための図である。図5に示されるように、プリント配線基板110に塗布された半田Hにリフローにより熱を加えることで、図3で説明した工程で塗布した半田Hを融解する。これにより、ソルダーレジスト115上に印刷されていた半田Hが、テーパ状の熱伝導コア120および貫通ビア116の間に吸い込まれる。そして、プリント配線基板110を冷却する。これにより、ペースト状の半田Hが固化して、熱伝導コア120が半田Hにより貫通ビア116内に固定される。
Next, the
次に、図6に示されるように、プリント配線基板110の第1の主面111上に半田Hを塗布する。図6は、プリント配線基板110の第1の主面111上に半田Hを塗布する工程を説明するための図である。なお、図6で説明される工程は、本発明の第2の半田塗布ステップに対応する。
Next, as shown in FIG. 6, solder H is applied on the first
具体的には、図6に示されるように、半田マスクM2を、2回目にリフローする第1の主面111に、取り付ける。なお、半田マスクM2は、半田マスクM1と同様に、複数の開口を有する。これらの開口は、半田Hを印刷したい箇所に設けられている。半田マスクM2を第1の主面111に取り付けた状態で、ペースト状の半田Hを第1の主面111上に塗布する。そして、半田マスクM2を第2の主面112上から取り外す。この結果、半田マスクM2の開口領域に、半田Hが印刷される。
Specifically, as shown in FIG. 6, the solder mask M2 is attached to the first
次に、図7に示されるように、発熱部品130を半田Hによりプリント配線基板110の第1の主面111上に実装する。図7は、発熱部品130および放熱部140をプリント配線基板110上に取り付ける工程を説明するための図である。図7に示される工程は、本発明の発熱部品実装ステップおよび放熱部品実装ステップに対応する。
Next, as shown in FIG. 7, the
図7に示されるように、発熱部品130を第1の主面111上に取り付けた状態で、プリント配線基板110に塗布された半田Hにリフローにより熱を加えて、図6で説明した工程で塗布した半田Hを融解する。このとき、発熱部品130の端子132の先端部側は、第1の主面111上にて露出された導電層132a上に配置される。また、発熱部品130のサーマルパッド133は、熱伝導コア120の端面と向かい合うように配置される。これにより、熱伝導コア120およびサーマルパッド133が、半田Hにより熱的に接続される。また、端子132および導電層113aが電気的に接続される。そして、プリント配線基板110を冷却する。これにより、ペースト状の半田Hが固化して、発熱部品130がプリント配線基板110に固定される。
As shown in FIG. 7, with the
図7に示されるように、放熱部140をプリント配線基板110の第2の主面112上に取り付ける。すなわち、熱伝導コア120に熱的に接続されるように、熱伝導性を有する放熱部品140を第2の主面112上に実装する。このとき、熱伝導性を有する熱伝導シート150(または放熱グリス)を放熱部140および第2の主面112の間に設けてもよい。
As shown in FIG. 7, the
以上、基板放熱構造100の組み立て方法について、図2〜図7を用いて説明した。
The assembly method of the substrate
以上の通り、本発明の第1の実施の形態における基板放熱構造100は、プリント配線基板110と、貫通ビア116と、熱伝導コア120とを備えている。プリント配線基板110は、第1および第2の主面111、112を有し、発熱部品130が第1の主面111上に実装される。貫通ビア116は、第1および第2の主面111、112の間を貫通し、開口径が第1の主面111から第2の主面112に向かうにつれて徐々に大きくなるようにプリント配線基板110に形成されている。熱伝導コア120は、熱伝導性を有し、貫通ビア116の形状に対応するように形成されている。熱伝導コア120は、貫通ビア116内に挿入され、発熱部品130に熱的に接続する。
As described above, the substrate
このように、貫通ビア116は、第1および第2の主面111、112の間を貫通し、開口径が第1の主面111から第2の主面112に向かうにつれて徐々に大きくなるようにプリント配線基板110に形成されている。また、熱伝導コア120は、熱伝導性を有し、貫通ビア116の形状に対応するように形成されている。そして、熱伝導コア120は、貫通ビア116内に挿入され、発熱部品130に熱的に接続する。
As described above, the through via 116 penetrates between the first and second
このとき、貫通ビア116および熱伝導コア120の形状は、互いに対応しており、貫通ビア116の開口径または熱伝導コア120の外周径が第1の主面111から第2の主面112に向かうにつれて徐々に大きくなるように形成されている。このため、第2の主面112を鉛直上方に向けた状態で、熱伝導ビア120を貫通ビア116内に挿入するだけで、熱伝導ビア120をプリント配線基板110に取り付けることができる。そして、熱伝導ビア120を貫通ビア116内に挿入した際に、熱伝導コア120がプリント配線基板110から落下することを防止できる。
At this time, the shapes of the through via 116 and the heat
これに対して、図10に示した基板放熱構造では、熱伝導コア920が組み込まれたプリント配線基板910(銅インレイ基板)の製造に、特殊な工程を必要とするため、簡単に製造できないという問題があった。とくに、熱伝導コア920をプリント配線基板910に圧入する等の特殊な工程が必要であった。基板放熱構造100では、図10に示した基板放熱構造900Aと比較して、より簡単に製造することができる。
On the other hand, the board heat dissipation structure shown in FIG. 10 requires a special process for manufacturing the printed wiring board 910 (copper inlay board) in which the heat
また、基板放熱構造100では、熱伝導性を有する熱伝導コア120は、貫通ビア116内に挿入され、発熱部品130に熱的に接続する。これに対して、図9に示した基板放熱構造900では、貫通ビア916の熱伝導率が低いため、発熱部品930の熱が、複数の貫通ビア916等を介して、放熱部940に十分に伝えられていなかった。基板放熱構造100では、熱伝導性を有する熱伝導コア120を介して、発熱部品130の熱を受熱し、この熱を放熱部140に伝えることができる。このため、基板放熱構造100では、図9に示した基板放熱構造900と比較して、十分な放熱性能を得ることができる。
In the substrate
以上の通り、本発明の第1の実施の形態における基板放熱構造100によれば、十分な放熱性能を得るとともに、簡単に製造することができる。
As described above, according to the substrate
また、基板放熱構造100では、図10に示した基板放熱構造900Aと比較して、より簡単に製造することができることから、製造コストも低減することができる。
Further, the substrate
基板放熱構造100では、図9に示した基板放熱構造900のように、熱伝導コア920をプリント配線基板910に圧入する等の特殊な工程を必要しない。また、通常のSMT工程のみで、効率良く基板放熱構造100を組み立てることができる。このため、基板放熱構造100では、図9に示した基板放熱構造900と比較して、製造歩留まりが良く、製造コストも低減できる。
Unlike the substrate
また、本発明の第1の実施の形態における基板放熱構造100において、発熱部品130および熱伝導コア120は、半田Hにより接続されている。これにより、発熱部品130および熱伝導コア120を、確実に熱的に接続することができる。
In the substrate
本発明の第1の実施の形態における基板放熱構造100は、放熱部140を備えている。放熱部140は、熱伝導性を有し、第2の主面112上に取り付けられ、熱伝導コア120に熱的に接続されている。そして、放熱部140は、熱伝導コア120を介して発熱部品130の熱を受熱し、この熱を放熱する。これにより、放熱部130を用いて、発熱部品130の熱を効率よく放熱することができる。
The substrate
本発明の第1の実施の形態における基板放熱構造100は、熱伝導シート150または放熱グリスを備えている。熱伝導シート150または放熱グリスは、熱伝導性を有し、放熱部140および第2の主面112の間に設けられている。熱伝導シート150または放熱グリスは、熱伝導コア120および放熱部140の間を熱的に接続する。これにより、熱伝導性シート150または放熱グリスにより、プリント配線基板110の第2の主面112の凹凸を吸収することができる。したがって、プリント配線基板110の第2の主面112に凹凸があった場合でも、熱伝導シート150を第2の主面112に密着させることができる。
The substrate
また、本発明の第1の実施の形態における基板放熱構造の組み立て方法は、貫通ビア形成ステップと、第1の半田塗布ステップと、熱伝導コア取り付けステップと、熱伝導コア固定ステップと、第2の半田塗布ステップと、発熱部品実装ステップとを含んでいる。 In addition, the substrate heat dissipation structure assembly method according to the first embodiment of the present invention includes a through via forming step, a first solder application step, a heat conductive core mounting step, a heat conductive core fixing step, and a second. A solder application step and a heat generating component mounting step.
貫通ビア形成ステップでは、プリント配線基板110の第1および第2の主面111、112の間を貫通し、開口径が第1の主面111から第2の主面112に向かうにつれて徐々に大きくなるように、貫通ビア120をプリント配線基板110に形成する。第1の半田塗布ステップでは、第2の主面112に半田Hを塗布する。熱伝導コア取り付けステップでは、熱伝導性を有し、貫通ビア116の形状に対応するように形成された熱伝導コア120を、貫通ビア116内に挿入する。熱伝導コア固定ステップでは、第1の半田塗布ステップおよび熱伝導コア取り付けステップの後に、第1の半田塗布ステップで塗布された半田Hに熱を加えて融解することにより、熱伝導コア120を貫通ビア116に固定する。第2の半田塗布ステップでは、熱伝導コア固定ステップの後に、第1の主面111に半田Hを塗布する。発熱部品実装ステップでは、第2の半田塗布ステップの後に、第2の半田塗布ステップで塗布された半田Hに熱を加えて融解することにより、熱伝導コア120に熱的に接続されるように発熱部品130を第1の主面111上に実装する。
In the through via forming step, the first and second
このような基板放熱構造の組み立て方法によっても、前述した基板放熱構造100の効果と同様の効果を奏することができる。
Even by such a method for assembling the substrate heat dissipation structure, the same effects as those of the substrate
また、本発明の第1の実施の形態における基板放熱構造の組み立て方法は、放熱部品実装ステップをさらに含む。放熱部品実装ステップでは、発熱部品実装ステップの後に、熱伝導コア120に熱的に接続されるように、熱伝導性を有する放熱部品140を第2の主面112上に実装する。このような基板放熱構造の組み立て方法によっても、前述した基板放熱構造100の効果と同様の効果を奏することができる。
Moreover, the method for assembling the board heat dissipation structure in the first embodiment of the present invention further includes a heat dissipation component mounting step. In the heat dissipating component mounting step, the
また、本発明の第1の実施の形態における基板放熱構造の組み立て方法において、放熱部品実装ステップでは、熱伝導性を有する熱伝導シート150または放熱グリスを放熱部140および第2の主面112の間に設ける。このような基板放熱構造の組み立て方法によっても、前述した基板放熱構造100の効果と同様の効果を奏することができる。
In the method for assembling the substrate heat dissipation structure according to the first embodiment of the present invention, in the heat dissipation component mounting step, the heat
<第2の実施の形態>
本発明の第2の実施の形態における基板放熱構造の構成について説明する。本発明の第2の実施の形態における基板放熱構造は、第1の実施の形態と同様に、プリント配線基板110Aと、熱伝導コア120Aと、発熱部品130と、放熱部140と、熱伝導シート150とを備えている。
<Second Embodiment>
The configuration of the substrate heat dissipation structure in the second embodiment of the present invention will be described. The board heat dissipation structure in the second embodiment of the present invention is similar to the first embodiment in that the printed
ここで本発明の第2の実施の形態における基板放熱構造において、熱伝導コア120Aおよびプリント配線基板110Aの構成が、本発明の第1の実施の形態における基板放熱構造の熱伝導コア120およびプリント配線基板110と、異なる。ここでは、熱伝導コア120Aおよびプリント配線基板110Aの構成を中心に説明する。
Here, in the substrate heat dissipation structure in the second embodiment of the present invention, the configuration of the heat
図8は、本発明の第2の実施の形態における基板放熱構造の組み立て方法を説明するための図である。この図8は、第1の実施の形態の説明で用いた図4に相当する。 FIG. 8 is a diagram for explaining a method of assembling the substrate heat dissipation structure in the second embodiment of the present invention. FIG. 8 corresponds to FIG. 4 used in the description of the first embodiment.
図8に示されるように、プリント配線基板110Aの貫通ビア116Aは、第1の主面111側にて、プリント配線基板110の第1の主面111および第2の主面112の間を貫通し、開口径が第1の主面111から第2の主面112に向かうにつれて徐々に大きくなるように、テーパ状に、プリント配線基板110Aに形成されている。
As shown in FIG. 8, the through via 116 </ b> A of the printed
すなわち、第1の実施の形態における基板放熱構造100では、貫通ビア116は、第1の主面111から第2の主面112までの全体に亘り、開口径が第1の主面111から第2の主面112に向かうにつれて徐々に大きくなるように、テーパ状にプリント配線基板110Aに形成されている。これに対して、第2の実施の形態における基板放熱構造では、貫通ビア116Aは、第1の主面111側のみにおいて、開口径が第1の主面111から第2の主面112に向かうにつれて徐々に大きくなるように、テーパ状にプリント配線基板110Aに形成されている。つまり、貫通ビア116のテーパの形成領域は、第1の主面111から第2の主面112までの全体に亘り、形成されている。これに対して、貫通ビア116Aは、第1の主面111側のみにおいて、形成されている。この点で、基板放熱構造100と、第2の実施の形態における基板放熱構造とは相違する。
In other words, in the substrate
なお、第1の実施の形態における基板放熱構造100と同様に、貫通ビア116Aの内壁面には、導電膜116Aaが形成されている。また、第1の主面111のうち、貫通ビア116Aの外周部にも、導電膜116Aaが形成されている。なお、この第1の主面111上の導電膜116Aaは、導電層113aの一部である。さらに、第2の主面112のうち、貫通ビア116Aの外周部にも、導電膜116Aaが形成されている。なお、導電膜116Aaの形成には、たとえば、銅メッキが用いられる。
Similar to the substrate
図8に示されるように、熱伝導コア120Aは、貫通ビア116Aの形状に対応するように形成されている。すなわち、熱伝導コア120Aは、第1の主面111側のみにおいて、外周径が第1の主面111から第2の主面112に向かうにつれて徐々に大きくなるように、テーパ状に形成されている。また、熱伝導コア120Aは、熱伝導性を有する。熱伝導コア120Aは、貫通ビア116A内に挿入され、発熱部品130のサーマルパッド133に熱的に接続する。
As shown in FIG. 8, the heat
以上、本発明の第2の実施の形態における基板放熱構造の構成について、説明した。 Heretofore, the configuration of the substrate heat dissipation structure in the second embodiment of the present invention has been described.
次に、本発明の第2の実施の形態における基板放熱構造の組み立て方法について説明する。本発明の第2の実施の形態における基板放熱構造の組み立て方法は、第1の実施の形態で、図2〜図7を用いて説明した内容に準ずる。 Next, a method for assembling the substrate heat dissipation structure in the second embodiment of the present invention will be described. The method of assembling the substrate heat dissipation structure in the second embodiment of the present invention is the same as that described with reference to FIGS. 2 to 7 in the first embodiment.
すなわち、図2(a)〜(c)を用いて説明した内容と同様に、ドリルを用いて、プリント配線基板110に貫通穴を形成する。ただし、貫通穴は、第1の実施の形態と異なり、第1の主面111側のみにて、開口径が第1の主面111から第2の主面112に向かうにつれて徐々に大きくなるように、テーパ状に、プリント配線基板110に形成される。そして、貫通穴の内壁面に、銅メッキ等により導電膜116Aaを形成する。また、第1の主面111のうち、貫通穴の外周部にも、銅メッキ等により導電膜116Aaを形成する。さらに、第2の主面112のうち、貫通穴の外周部にも、銅メッキ等により導電膜116Aaを形成する。これにより、貫通ビア116Aがプリント配線基板110に形成される。
That is, a through hole is formed in the printed
次に、図3を用いて説明した内容と同様に、プリント配線基板110Aの第2の主面112上に半田を塗布する。
Next, solder is applied onto the second
次に、図8を参照しつつ、図4を用いて説明した内容と同様に、部品自動搭載機やピンセット等を用いて、熱伝導コア120Aを、貫通ビア116A内に挿入する。このとき、図8に示されるように、貫通ビア116Aのテーパ形状に合わせて、熱伝導コア120Aを貫通ビア116A内に挿入する。これにより、熱伝導コア120Aを貫通ビア116A内に挿入しても、熱伝導コア120Aがプリント配線基板110Aから落下することを防止できる。
Next, referring to FIG. 8, the
次に、図5を用いて説明した内容と同様に、プリント配線基板110Aに塗布された半田にリフローにより熱を加えることで、半田を融解する。これにより、ソルダーレジスト115上に印刷されていた半田が、テーパ状の熱伝導コア120Aおよび貫通ビア116Aの間に吸い込まれる。そして、プリント配線基板110Aを冷却する。これにより、ペースト状の半田が固化して、熱伝導コア120Aが半田により貫通ビア116A内に固定される。
Next, similarly to the content described with reference to FIG. 5, the solder is melted by applying heat to the solder applied to the printed
次に、図6を用いて説明した内容と同様に、プリント配線基板110Aの第1の主面111上に半田を塗布する。
Next, in the same manner as described with reference to FIG. 6, solder is applied on the first
次に、図7を用いて説明した内容と同様に、発熱部品130を第1の主面111上に取り付けた状態で、プリント配線基板110Aに塗布された半田にリフローにより熱を加えて、半田を融解する。このとき、発熱部品130の端子132の先端部側は、第1の主面111上にて露出された導電層132a上に配置される。また、発熱部品130のサーマルパッド133は、熱伝導コア120Aの端面と向かい合うように配置される。これにより、熱伝導コア120Aおよびサーマルパッド133が、半田により熱的に接続される。また、端子132および導電層113aが電気的に接続される。そして、プリント配線基板110Aを冷却する。これにより、ペースト状の半田が固化して、発熱部品130がプリント配線基板110Aに固定される。
Next, in the same manner as described with reference to FIG. 7, heat is applied by reflow to the solder applied to the printed
図7を用いて説明した内容と同様に、熱伝導コア120Aに熱的に接続されるように、熱伝導性を有する放熱部品140を第2の主面112上に実装する。このとき、熱伝導性を有する熱伝導シート150(または放熱グリス)を放熱部140および第2の主面112の間に設けてもよい。
Similar to the contents described with reference to FIG. 7, the
以上、本発明の第2の実施の形態における基板放熱構造の組み立て方法について、説明した。 In the above, the assembly method of the board | substrate heat dissipation structure in the 2nd Embodiment of this invention was demonstrated.
以上の通り、本発明の第2の実施の形態における基板放熱構造において、貫通ビア120Aは、第1および第2の主面111、112の間を貫通する。また、貫通ビア120Aは、第1の主面111側にて、開口径が第1の主面111から第2の主面112に向かうにつれて徐々に大きくなるようにプリント配線基板110Aに形成されている。このような構成であっても、第1の実施の形態における基板放熱構造100と同様の効果を奏することができる。
As described above, in the substrate heat dissipation structure in the second embodiment of the present invention, the through via 120A penetrates between the first and second
すなわち、貫通ビア116Aおよび熱伝導コア120Aの形状は、互いに対応しており、貫通ビア116Aの開口径または熱伝導コア120Aの外周径が第1の主面111側にて第1の主面111から第2の主面112に向かうにつれて徐々に大きくなるように形成されている。このため、第2の主面112を鉛直上方に向けた状態で、熱伝導ビア120Aを貫通ビア116A内に挿入するだけで、熱伝導ビア120Aをプリント配線基板110Aに取り付けることができる。そして、熱伝導ビア120Aを貫通ビア116A内に挿入した際に、熱伝導コア120Aがプリント配線基板110Aから落下することを防止できる。
That is, the shapes of the through via 116A and the heat
また、熱伝導性を有する熱伝導コア120Aは、貫通ビア116A内に挿入され、発熱部品130に熱的に接続する。本発明の第2の実施の形態における基板放熱構造では、熱伝導性を有する熱伝導コア120Aを介して、発熱部品130の熱を受熱し、この熱を放熱部140に伝えることができる。
In addition, the thermal
以上の通り、本発明の第2の実施の形態における基板放熱構造によれば、十分な放熱性能を得るとともに、簡単に製造することができる。 As described above, according to the substrate heat dissipation structure in the second embodiment of the present invention, it is possible to obtain a sufficient heat dissipation performance and easily manufacture the substrate.
また、本発明の第2の実施の形態における基板放熱構造の組み立て方法において、貫通ビア形成ステップでは、第1および第2の主面111、112の間を貫通し、第1の主面111側にて、開口径が第1の主面111から第2の主面112に向かうにつれて徐々に大きくなるように、貫通ビア116をプリント配線基板110に形成する。
In the method for assembling the substrate heat dissipation structure according to the second embodiment of the present invention, in the through via forming step, the first
このような基板放熱構造の組み立て方法によっても、前述した基板放熱構造100の効果と同様の効果を奏することができる。
Even by such a method for assembling the substrate heat dissipation structure, the same effects as those of the substrate
以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。実施の形態は例示であり、本発明の主旨から逸脱しない限り、上述各実施の形態に対して、さまざまな変更、増減、組合せを加えてもよい。これらの変更、増減、組合せが加えられた変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present invention has been described above based on the embodiment. The embodiment is an exemplification, and various modifications, increases / decreases, and combinations may be added to the above-described embodiments without departing from the gist of the present invention. It will be understood by those skilled in the art that modifications to which these changes, increases / decreases, and combinations are also within the scope of the present invention.
110、110A プリント配線基板
111 第1の主面
112 第2の主面
113、113a 導電層
114 絶縁層
115 ソルダーレジスト
116、116A 貫通ビア
116a、116Aa 導電膜
120、120A 熱伝導コア
130 発熱部品
131 発熱部品本体
132 端子
133 サーマルパッド
140 放熱部
141 放熱フィン
150 熱伝導シート
910 プリント配線基板
911 第1の主面
912 第2の主面
913、913a 導電層
914 絶縁層
915 ソルダーレジスト
916 貫通ビア
920 熱伝導コア
930 発熱部品
931 発熱部品本体
932 端子
933 サーマルパッド
940 放熱部
941 放熱フィン
950 熱伝導シート
100、900、900A 基板放熱構造
H 半田
M1、M2 半田マスク
110, 110A Printed
Claims (9)
前記第1および第2の主面の間を貫通し、開口径が前記第1の主面から前記第2の主面に向かうにつれて徐々に大きくなるように前記基板に形成された貫通ビアと、
熱伝導性を有し、前記貫通ビアの形状に対応するように形成され、前記貫通ビア内に挿入され、前記発熱部品に熱的に接続する熱伝導コアとを備えた基板放熱構造。 A substrate having first and second main surfaces, on which a heat generating component is mounted on the first main surface;
A through via formed in the substrate so as to penetrate between the first main surface and the second main surface, and an opening diameter gradually increases from the first main surface toward the second main surface;
A substrate heat dissipation structure having a thermal conductivity, formed so as to correspond to the shape of the through via, and inserted into the through via and thermally connected to the heat-generating component.
前記放熱部は、前記熱伝導コアを介して前記発熱部品の熱を受熱し、この熱を放熱する請求項1〜3のいずれか1項に記載の基板放熱構造。 A heat dissipating part having thermal conductivity, mounted on the second main surface and thermally connected to the heat conducting core;
The board | substrate heat dissipation structure of any one of Claims 1-3 in which the said thermal radiation part receives the heat of the said heat-emitting component via the said heat conductive core, and thermally radiates this heat.
前記第2の主面に半田を塗布する第1の半田塗布ステップと、
熱伝導性を有し、前記貫通ビアの形状に対応するように形成された熱伝導コアを、前記貫通ビア内に挿入する熱伝導コア取り付けステップと、
前記第1の半田塗布ステップおよび前記熱伝導コア取り付けステップの後に、前記第1の半田塗布ステップで塗布された半田に熱を加えて融解することにより、前記熱伝導コアを前記貫通ビアに固定する熱伝導コア固定ステップと、
前記熱伝導コア固定ステップの後に、前記第1の主面に半田を塗布する第2の半田塗布ステップと、
前記第2の半田塗布ステップの後に、前記第2の半田塗布ステップで塗布された半田に熱を加えて融解することにより、前記熱伝導コアに熱的に接続されるように発熱部品を前記第1の主面上に実装する発熱部品実装ステップとを含む基板放熱構造の組み立て方法。 A through via is formed in the substrate so as to penetrate between the first and second main surfaces of the substrate and the opening diameter gradually increases from the first main surface toward the second main surface. A through via forming step;
A first solder application step of applying solder to the second main surface;
A thermally conductive core mounting step of inserting a thermally conductive core having thermal conductivity and corresponding to the shape of the through via into the through via; and
After the first solder applying step and the heat conducting core attaching step, the solder applied in the first solder applying step is heated and melted to fix the heat conducting core to the through via. A heat conducting core fixing step;
A second solder application step of applying solder to the first main surface after the heat conductive core fixing step;
After the second solder application step, heat is applied to the solder applied in the second solder application step to melt the solder so that the heat generating component is thermally connected to the heat conducting core. A method of assembling a substrate heat dissipation structure, comprising: a heat generating component mounting step mounted on a main surface of the circuit board.
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