JP2019036674A - インターポーザ基板およびモジュール部品 - Google Patents

Abstract

【課題】内部に熱がこもることを抑制することができるインターポーザ基板およびモジュール部品を提供する。【解決手段】インターポーザ基板１００は、絶縁体により形成されている壁部１と、壁部１と接続されており、絶縁体により形成されている天井部２と、壁部１の端面に設けられている底面電極３と、天井部２の外側表面に設けられている天面電極４と、底面電極３と天面電極４とを接続する内部配線５と、天井部２に設けられる放熱機構６とを備える。モジュール部品は、上記インターポーザ基板１００を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、インターポーザ基板、およびインターポーザ基板を備えたモジュール部品に関する。

主基板と他の部品とを接続するための中継基板となるインターポーザ基板が知られている。

特許文献１には、そのようなインターポーザ基板として機能するガイド部材が記載されている。このガイド部材は、主基板とケーブルとを接続するためのものであって、主基板と接続するための底面電極が底面に設けられ、ケーブルと接続するための天面電極が天面に設けられている。

しかしながら、インターポーザ基板は、主基板上に配置されるため、その分、主基板の面積を大きくする必要があるという問題が生じる。

一方、小型化のために、インターポーザ基板内に空隙を設け、その空隙に部品を配置する構成が考えられる。

このようなインターポーザ基板であれば、インターポーザ基板の表面だけでなく内部の空隙に部品を配置することができるため、スペースを有効活用することができる。

国際公開第２０１４／００２７５７号

ここで、インターポーザ基板内の空隙に電子部品を配置すると、内部に熱がこもるという問題が生じる。

本発明は、上記課題を解決するものであり、内部に熱がこもることを抑制することができるインターポーザ基板、およびそのようなインターポーザ基板を備えたモジュール部品を提供することを目的とする。

本発明のインターポーザ基板は、
絶縁体により形成されている壁部と、
前記壁部と接続されており、絶縁体により形成されている天井部と、
前記壁部の端面に設けられている底面電極と、
前記天井部の外側表面に設けられている天面電極と、
前記底面電極と前記天面電極とを接続する内部配線と、
前記天井部に設けられる放熱機構と、
を備えることを特徴とする。

前記放熱機構は、前記天井部に形成された放熱孔を有していてもよい。

前記放熱機構は、前記壁部に形成された吸気孔をさらに有していてもよい。

前記吸気孔は、前記天井部よりも前記底面電極と近い位置に形成されていてもよい。

前記放熱機構は、前記天井部および前記壁部の少なくとも一方の外側表面に設けられた第１の放熱電極と、前記天井部の内側表面に設けられた第２の放熱電極と、前記第１の放熱電極と前記第２の放熱電極とを接続する放熱用導体とを備えていてもよい。

前記第１の放熱電極は、前記天井部の外側表面であって、前記天井部の平面視において、前記天面電極と重ならない位置に設けられていてもよい。

前記放熱機構は、前記第２の放熱電極と前記電子部品との間に、前記第２の放熱電極と前記電子部品のそれぞれに接触して設けられ、空気よりも熱伝導率の高い放熱用絶縁体をさらに備えていてもよい。

前記天井部および前記壁部は、セラミック積層体により構成されていてもよい。

本発明によるモジュール部品は、
主基板と、
前記主基板に実装された電子部品と、
前記主基板に実装され、前記主基板と搭載部品を接続するインターポーザ基板と、
を備え、
前記インターポーザ基板は、
絶縁体により形成されている壁部と、
前記壁部と接続されており、絶縁体により形成されている天井部と、
前記壁部の、前記主基板と対向する端面に設けられている底面電極と、
搭載部品を実装するための電極であって、前記天井部の外側表面に設けられている天面電極と、
前記底面電極と前記天面電極とを接続する内部配線と、
前記天井部に設けられ、前記壁部および前記天井部によって覆われるような態様で前記主基板に実装されている前記電子部品の熱を当該インターポーザ基板の外側に逃すための放熱機構と、
を備えることを特徴とする。

本発明のインターポーザ基板によれば、壁部および天井部によって覆われるような態様で配置される電子部品の熱を、天井部に設けられた放熱機構によって、インターポーザ基板の外側に逃すことができるので、壁部および天井部によって形成される空隙内に熱がこもることを抑制することができる。

また、本発明のモジュール部品によれば、インターポーザ基板の壁部および天井部によって覆われるような態様で主基板に実装されている電子部品の熱を、天井部に設けられた放熱機構によって外側に逃すことができるので、主基板、壁部および天井部によって形成される空隙内に熱がこもることを抑制することができる。

第１の実施形態におけるインターポーザ基板の概略構成を示す側面の断面図である。 第１の実施形態におけるインターポーザ基板の斜視図である。 第１の実施形態におけるインターポーザ基板の上面図である。 第２の実施形態におけるインターポーザ基板の概略構成を示す側面の断面図である。 第２の実施形態におけるインターポーザ基板の斜視図である。 第２の実施形態におけるインターポーザ基板であって、第１の電子部品が壁部の吸気孔に近い位置に配置されている状態を示す側面断面図である。 第３の実施形態におけるインターポーザ基板の概略構成を示す側面断面図である。 第３の実施形態におけるインターポーザ基板の斜視図である。 第３の実施形態におけるインターポーザ基板の変形構成例であって、第１の放熱電極が壁部の外側表面に設けられている構成を示す側面断面図である。 第３の実施形態におけるインターポーザ基板の変形構成例であって、第２の放熱電極が天井部と壁部の内側表面に設けられている構成を示す側面断面図である。 第３の実施形態におけるインターポーザ基板の変形構成例であって、第２の放熱電極と第１の電子部品との間に放熱用絶縁体を設けた構成を示す側面断面図である。 図１に示すインターポーザ基板を備えたモジュール部品の概略構成を示す側面断面図である。 図１に示すインターポーザ基板を備えたモジュール部品の斜視図である。

以下に本発明の実施形態を示して、本発明の特徴とするところをさらに具体的に説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態におけるインターポーザ基板１００の概略構成を示す側面の断面図である。図２は、第１の実施形態におけるインターポーザ基板１００の斜視図である。図３は、第１の実施形態におけるインターポーザ基板１００の上面図である。

なお、図１〜図３では、主基板１０にインターポーザ基板１００を実装した状態を示している。また、主基板１０、主基板１０に実装されている第１の電子部品、および、インターポーザ基板１００に実装されている搭載部品３０は、インターポーザ基板１００を構成する部品ではない。

第１の実施形態におけるインターポーザ基板１００は、壁部１と、天井部２と、底面電極３と、天面電極４と、内部配線５と、放熱機構６とを備える。

壁部１は、インターポーザ基板１００が主基板１０に実装された状態で、主基板１０と直交する部位であり、絶縁体により形成されている。

天井部２は、壁部１と直交する部位であり、壁部１と接続されている。天井部２も絶縁体により形成されている。

本実施形態では、壁部１および天井部２は、複数のセラミック層が積層されたセラミック積層体により構成されている。壁部１および天井部２をセラミック積層体によって形成することにより、歪みや凹凸の少ない形状とすることができる。したがって、天井部２に、後述する搭載部品３０を実装したときに、搭載部品３０の傾きを抑制することができる。

インターポーザ基板１００を主基板１０に実装した状態で、壁部１、天井部２および主基板１０によって、空隙Ｔが形成されている。インターポーザ基板１００は、主基板１０に実装されている第１の電子部品２０を覆うような態様で、主基板１０に実装される。すなわち、図１に示すように、インターポーザ基板１００が主基板１０に実装された状態では、空隙Ｔ内に第１の電子部品２０が配置されたような状態となる。

第１の電子部品２０は、例えばＩＣ（集積回路）である。ただし、主基板１０に実装される第１の電子部品２０の種類に特に制約はない。また、空隙Ｔ内に配置される第１の電子部品２０の数が１つに限定されることはなく、複数であってもよい。

壁部１の下端の端面、より詳しくは、主基板１０と対向する面には、底面電極３が設けられている。底面電極３は、主基板１０とインターポーザ基板１００との間を電気的に接続するための電極である。

天井部２の外側表面には、インターポーザ基板１００の搭載部品３０を実装するための天面電極４が設けられている。図２および図３では、搭載部品３０として、フラットケーブル３０ａと、第２の電子部品３０ｂと、第３の電子部品３０ｃと、第４の電子部品３０ｄをインターポーザ基板１００に実装した状態を示している。なお、搭載部品３０の種類や数に特に制約はない。

内部配線５は、底面電極３と天面電極４とを接続する配線である。本実施形態では、内部配線５は、壁部１および天井部２の内部に設けられている。

本実施形態では、底面電極３および天面電極４はそれぞれ複数設けられており、底面電極３と天面電極４とを接続する内部配線５も複数設けられている。このような構成により、個々の底面電極３が内部配線５を介して、個々の天面電極４と接続されている。

なお、１つの底面電極３が内部配線５を介して１つの天面電極４と接続されている必要はなく、例えば、１つの底面電極３が複数の天面電極４と接続されていてもよいし、複数の底面電極３が１つの天面電極４と接続されていてもよい。すなわち、主基板１０上の図示しない電極と、インターポーザ基板１００に実装される搭載部品３０の電極との間が所定の接続関係となるように、底面電極３、内部配線５および天面電極４が設けられている。

放熱機構６は、天井部２に設けられ、壁部１および天井部２によって覆われるような態様で主基板１０に実装される第１の電子部品２０の熱をインターポーザ基板１００の外側に逃すための機構である。本実施形態では、放熱機構６として、天井部２に放熱孔２ｈが形成されている。放熱孔２ｈは、天井部２の上面と下面を貫通する貫通孔である。

なお、図２および図３に示すように、本実施形態では、放熱孔２ｈが１２個設けられているが、放熱孔２ｈの数が１２に限定されることはない。また、放熱孔２ｈの形状が円形に限定されることもない。

暖かい空気は上昇するため、空隙Ｔ内では空気が流動する。その際、天井部２に放熱孔２ｈが形成されていることにより、第１の電子部品２０から発せられる熱を、放熱孔２ｈを介して外部へと放出することができる。これにより、第１の電子部品２０から発せられる熱が空隙Ｔ内にこもることを抑制することができる。

放熱孔２ｈは、天井部２が主基板１０と対向する方向、すなわち、図１のＺ軸方向において、平面視で天面電極４と重ならない位置に設けられている。天面電極４と重なる位置に放熱孔２ｈが設けられると、放熱孔２ｈが天面電極４によって塞がれて、外部への放熱を行うことができなくなるからである。

また、放熱孔２ｈは、Ｚ軸方向において、インターポーザ基板１００に実装される搭載部品３０と平面視で重ならない位置に設けることが好ましい。搭載部品３０と重なる位置に放熱孔２ｈが設けられると、放熱孔２ｈが搭載部品３０によって塞がれて、外部への放熱を行うことができなくなるからである。また、放熱孔２ｈを直接塞がなかったとしても、放射された熱が搭載部品３０を過熱させてしまう虞があるからである。

放熱孔２ｈは、Ｚ軸方向において、第１の電子部品２０と平面視で重なる位置に設けることが好ましい。言い換えると、放熱孔２ｈは、天井部２の平面視において、発熱源と重なる位置に設けることが好ましい。第１の電子部品２０の発熱によって熱せられた空気は上昇するため、鉛直方向において、第１の電子部品２０と重なる位置に放熱孔２ｈが設けられていると、放熱孔２ｈを介して効果的に放熱を行うことができる。ただし、放熱孔２ｈが複数設けられている場合に、全ての放熱孔２ｈが鉛直方向において、第１の電子部品２０と重なる位置に設けられている必要はない。

なお、放熱孔２ｈは、気体が通過できるように構成されていればよく、例えば、内壁に金属が設けられたスルーホールのようなものであってもよい。

＜第２の実施形態＞
図４は、第２の実施形態におけるインターポーザ基板２００の概略構成を示す側面の断面図である。また、図５は、第２の実施形態におけるインターポーザ基板２００の斜視図である。図４および図５でも、主基板１０にインターポーザ基板２００を実装した状態を示している。

第２の実施形態におけるインターポーザ基板２００が第１の実施形態におけるインターポーザ基板１００と異なるのは、壁部１に吸気孔１ｈが設けられている点である。

吸気孔１ｈは、インターポーザ基板２００の外側から内側、すなわち空隙Ｔへと外気を取り入れるための孔である。図５に示すように、本実施形態では、吸気孔１ｈが４つ設けられているが、吸気孔１ｈの数が４つに限定されることはない。また、吸気孔１ｈの形状が円形に限定されることもない。

吸気孔１ｈは、Ｚ軸方向において、天井部２よりも底面電極３と近い位置に形成されている。吸気孔１ｈが天井部２よりも底面電極３と近い位置に形成されていることにより、煙突効果によって、インターポーザ基板２００の外側の空気を吸気孔１ｈから空隙Ｔへと引き入れ、放熱孔２ｈから、第１の電子部品２０の発熱によって熱せられた空気を外部に排出することができる。これにより、空隙Ｔ内の空気よりも冷たい空気を吸気孔１ｈから取り入れて、放熱孔２ｈから暖かい空気を放出することができるので、放熱効果をさらに向上させることができる。
すなわち、本実施形態では、吸気孔１ｈと放熱孔２ｈが放熱機構６を構成する。

なお、インターポーザ基板２００に対して主基板１０が上側になるように、図４に示す状態とは上下反対の状態で主基板１０およびインターポーザ基板２００が用いられる場合には、放熱孔２ｈが外側の空気を取り入れる吸気孔として機能し、吸気孔１ｈが暖かい空気を外側に排出する放熱孔として機能する。また、それ以外の角度で主基板１０およびインターポーザ基板２００が用いられる場合には、地面に対して上になる方が放熱孔として機能し、下になる方が吸気孔として機能する。

図６に示すように、第１の電子部品２０は、吸気孔１ｈに近い位置に配置されていることが好ましい。第１の電子部品２０が吸気孔１ｈに近い位置に配置されていると、吸気孔１ｈを介して取り入れた空気によって第１の電子部品２０を効果的に冷却することができる。また、空隙Ｔ内の主基板１０上に複数の第１の電子部品２０が実装されている場合には、発熱量の多い第１の電子部品を吸気孔１ｈと近い位置に配置するようにしてもよい。

＜第３の実施形態＞
図７は、第３の実施形態におけるインターポーザ基板３００の概略構成を示す側面断面図である。また、図８は、第３の実施形態におけるインターポーザ基板３００の斜視図である。

第３の実施形態におけるインターポーザ基板３００は、放熱機構６として、第１の放熱電極４１、第２の放熱電極４２、および、放熱用導体４３を備える。

第１の放熱電極４１は、天井部２の外側表面の、天面電極４と異なる位置に設けられている。

第２の放熱電極４２は、天井部２の内側表面に設けられている。第２の放熱電極４２は、Ｚ軸方向において、第１の電子部品２０と平面視で重なる位置に設けられていることが好ましい。言い換えると、第２の放熱電極４２は、天井部２の平面視において、発熱源と重なる位置に設けられていることが好ましい。大きさの関係上、平面視で、第２の放熱電極４２が第１の電子部品２０と完全に重ならないような場合、第２の放熱電極４２は、第１の電子部品２０と少なくとも一部が重なる位置に設けられていることが好ましい。

第２の放熱電極４２は、空隙Ｔに配置される第１の電子部品２０と電気的に絶縁されている。ここでは、第２の放熱電極４２は、第１の電子部品２０と離間して設けられることによって、第１の電子部品２０と絶縁されている。

放熱用導体４３は、第１の放熱電極４１と第２の放熱電極４２とを接続する。

第１の放熱電極４１、第２の放熱電極４２、および、放熱用導体４３は、壁部１および天井部２を形成する材料よりも熱伝導率の高い材料で形成されている。

本実施形態におけるインターポーザ基板３００では、第１の電子部品２０から発せられた熱は、第２の放熱電極４２、放熱用導体４３、および、第１の放熱電極４１と順に伝わって、インターポーザ基板３００の外部へと放出される。このような構成により、空隙Ｔに熱がこもるのを防ぐことができる。

また、本実施形態におけるインターポーザ基板３００によれば、第１の放熱電極４１を天井部２の外側表面の任意の位置に設けることができるので、天井部２に実装される搭載部品３０の配置位置の自由度を向上させることができる。

＜第３の実施形態の変形例１＞
図７に示すインターポーザ基板３００では、第１の放熱電極４１が天井部２の外側表面に設けられているが、壁部１の外側表面に設けられていてもよい。

図９は、第１の放熱電極４１が壁部１の外側表面に設けられているインターポーザ基板３００Ａの概略構成を示す側面断面図である。第１の放熱電極４１が壁部１に設けられることにより、天井部２に実装される搭載部品３０の配置位置の自由度をさらに向上させることができる。

＜第３の実施形態の変形例２＞
図７に示すインターポーザ基板３００では、第２の放熱電極４２が天井部２の内側表面に設けられているが、図１０に示すように、第２の放熱電極４２は、天井部２と壁部１の内側表面に設けられていてもよい。図１０に示す例では、所定の位置における断面において、天井部２と壁部１の内側表面全てに、第２の放熱電極４２が設けられている。

図１０に示すインターポーザ基板３００Ｂのように、第２の放熱電極４２が天井部２の内側表面だけでなく、天井部２と壁部１の内側表面に設けられることにより、第２の放熱電極４２の表面積が広くなるので、放熱効率を向上させることができる。

なお、所定の位置における断面において、第２の放熱電極４２は、天井部２と壁部１の内側表面全てに設けられている必要はなく、例えば、天井部２の内側表面全てと、壁部１の内側表面の一部とに設けられていてもよいし、天井部２の内側表面の一部および壁部１の内側表面の一部に設けられていてもよい。すなわち、天井部２の内側表面の少なくとも一部と、壁部１の内側表面の少なくとも一部に設けられていればよい。

＜第３の実施形態の変形例３＞
図７に示すインターポーザ基板３００では、第２の放熱電極４２は、第１の電子部品２０と接触しておらず、間に空隙が存在している。

これに対して、図１１に示すインターポーザ基板３００Ｃでは、第２の放熱電極４２と第１の電子部品２０との間に、放熱用絶縁体５０が設けられている。放熱用絶縁体５０は、第２の放熱電極４２と第１の電子部品２０の間の空隙を埋めるように、第２の放熱電極４２と第１の電子部品２０のそれぞれに接触して設けられている。

放熱用絶縁体５０の熱伝導率は、空気の熱伝導率よりも高い。そのような放熱用絶縁体５０として、例えばシリコン系絶縁体を用いることができる。

放熱用絶縁体５０は、第１の放熱電極４１、第２の放熱電極４２、および、放熱用導体４３とともに、第１の電子部品２０から発せられる熱を逃すための放熱機構６を構成する。すなわち、第１の電子部品２０から発せられた熱は、放熱用絶縁体５０、第２の放熱電極４２、放熱用導体４３、および、第１の放熱電極４１と順に伝わって、インターポーザ基板３００Ｃの外部へと放出される。

図１１に示すインターポーザ基板３００Ｃによれば、第１の電子部品２０と第２の放熱電極４２の間の絶縁を保持しつつ、図７に示すインターポーザ基板３００よりも放熱効率を向上させることができる。

＜モジュール部品＞
図１２は、図１に示すインターポーザ基板１００を備えたモジュール部品４００の概略構成を示す側面断面図である。また、図１３は、モジュール部品４００の斜視図である。

モジュール部品４００は、図１に示すインターポーザ基板１００と、主基板１０と、外部電極６０とを備える。

外部電極６０は、モジュール部品４００を図示しないマザー基板と接続するための電極である。主基板１０の、第１の電子部品２０が実装されている面を第１の主面１０１、第１の主面１０１と反対側の面を第２の主面１０２とすると、外部電極６０は、主基板１０の第２の主面１０２に設けられている。

このモジュール部品４００によれば、図１に示すインターポーザ基板１００と同様の効果を奏することができる。

なお、図１に示す第１の実施形態におけるインターポーザ基板１００の代わりに、第２または第３の実施形態におけるインターポーザ基板、または上記実施形態の変形構成におけるインターポーザ基板を備えたモジュール部品を構成することもできる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。

１ 壁部
１ｈ 吸気孔
２ 天井部
２ｈ 放熱孔
３ 底面電極
４ 天面電極
５ 内部配線
６ 放熱機構
１０ 主基板
２０ 第１の電子部品
３０ 搭載部品
３０ａ フラットケーブル
３０ｂ 第２の電子部品
３０ｃ 第３の電子部品
３０ｄ 第４の電子部品
４１ 第１の放熱電極
４２ 第２の放熱電極
４３ 放熱用導体
５０ 放熱用絶縁体
６０ 外部電極
１００ 第１の実施形態におけるインターポーザ基板
２００ 第２の実施形態におけるインターポーザ基板
３００ 第３の実施形態におけるインターポーザ基板
３００Ａ 第３の実施形態の変形例１におけるインターポーザ基板
３００Ｂ 第３の実施形態の変形例２におけるインターポーザ基板
３００Ｃ 第３の実施形態の変形例３におけるインターポーザ基板
４００ モジュール部品

Claims (9)

1. 絶縁体により形成されている壁部と、
   前記壁部と接続されており、絶縁体により形成されている天井部と、
   前記壁部の端面に設けられている底面電極と、
   前記天井部の外側表面に設けられている天面電極と、
   前記底面電極と前記天面電極とを接続する内部配線と、
   前記天井部に設けられる放熱機構と、
   を備えることを特徴とするインターポーザ基板。
2. 前記放熱機構は、前記天井部に形成された放熱孔を有することを特徴とする請求項１に記載のインターポーザ基板。
3. 前記放熱機構は、前記壁部に形成された吸気孔をさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載のインターポーザ基板。
4. 前記吸気孔は、前記天井部よりも前記底面電極と近い位置に形成されていることを特徴とする請求項３に記載のインターポーザ基板。
5. 前記放熱機構は、前記天井部および前記壁部の少なくとも一方の外側表面に設けられた第１の放熱電極と、前記天井部の内側表面に設けられた第２の放熱電極と、前記第１の放熱電極と前記第２の放熱電極とを接続する放熱用導体とを備えることを特徴とする請求項１に記載のインターポーザ基板。
6. 前記第１の放熱電極は、前記天井部の外側表面であって、前記天井部の平面視において、前記天面電極と重ならない位置に設けられていることを特徴とする請求項５に記載のインターポーザ基板。
7. 前記放熱機構は、前記第２の放熱電極と前記電子部品との間に、前記第２の放熱電極と前記電子部品のそれぞれに接触して設けられ、空気よりも熱伝導率の高い放熱用絶縁体をさらに備えることを特徴とする請求項５または６に記載のインターポーザ基板。
8. 前記天井部および前記壁部は、セラミック積層体により構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のインターポーザ基板。
9. 主基板と、
   前記主基板に実装された電子部品と、
   前記主基板に実装され、前記主基板と搭載部品を接続するインターポーザ基板と、
   を備え、
   前記インターポーザ基板は、
   絶縁体により形成されている壁部と、
   前記壁部と接続されており、絶縁体により形成されている天井部と、
   前記壁部の、前記主基板と対向する端面に設けられている底面電極と、
   搭載部品を実装するための電極であって、前記天井部の外側表面に設けられている天面電極と、
   前記底面電極と前記天面電極とを接続する内部配線と、
   前記天井部に設けられ、前記壁部および前記天井部によって覆われるような態様で前記主基板に実装されている前記電子部品の熱を当該インターポーザ基板の外側に逃すための放熱機構と、
   を備えることを特徴とするモジュール部品。

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