JP2020072167A - 実装体 - Google Patents

Abstract

【課題】大きさが大きくなるほど熱容量が大きく、電子部品と比べて温度が上昇し難く、リフローはんだ付けによって基板上に設けることができないヒートシンクを実装する実装体を、効率的に製造する基板を提供する。【解決手段】実装体１において、１個以上の電子部品Ｅ１〜Ｅ５が設けられた基板２と、前記１個以上の前記電子部品のうち最も高い熱容量を有する前記電子部品の熱容量以下の熱容量を有するヒートシンクＨと、を備える。ヒートシンクＨは、基板２にはんだ付けされている。【選択図】図１

Description

本発明は、実装体に関する。

電子部品が実装される基板と当該基板に実装されるヒートシンクとを備える実装体における基板の放熱構造についての研究、開発が行われている。

これに関し、電子部品が設けられる面上において電子部品が設けられていない領域にヒートシンクが設けられた基板が知られている（特許文献１参照）。

特開２００５−３３２８４０号公報

ここで、基板に設けられるヒートシンクは、空気と接触する表面積が大きいほど、単位時間当たりの放熱量が大きくなる。しかしながら、ヒートシンクは、大きさが大きくなるほど熱容量が大きくなる。このため、ヒートシンクは、電子部品と比べて温度が上昇し難く、リフローはんだ付けによって基板上に設けることができない場合がある。その結果、ヒートシンクが設けられた基板は、当該基板を製造するための工程数を少なくすることができず、当該基板の製造効率を向上させることが困難な場合があった。すなわち、当該基板を備える実装体は、製造効率を向上させることが困難な場合があった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、効率的に製造することができる実装体を提供することを課題とする。

本発明の一態様は、１個以上の電子部品が設けられた基板と、前記１個以上の前記電子部品のうち最も高い熱容量を有する前記電子部品の熱容量以下の熱容量を有するヒートシンクと、を備え、前記ヒートシンクは、前記基板にはんだ付けされている、実装体である。

本発明によれば、効率的に製造することができる。

実施形態に係る実装体１の構成の一例を示す図である。 横から見た場合の基板２上における電子部品とヒートシンクＨとの位置関係の具体例１を示す図である。 横から見た場合の基板２上における電子部品とヒートシンクＨとの位置関係の具体例２を示す図である。 横から見た場合の基板２上における電子部品とヒートシンクＨとの位置関係の具体例３を示す図である。 横から見た場合の基板２上における電子部品とヒートシンクＨとの位置関係の具体例４を示す図である。 横から見た場合の基板２上における電子部品とヒートシンクＨとの位置関係の具体例５を示す図である。 図６に示した基板２が伝送路ＥＬ４に代えて伝送路ＥＬ５を備える場合の当該基板２の一例を示す図である。 上から見た場合の基板２上における電子部品とヒートシンクＨとの位置関係の具体例１を示す図である。 図８に示した基板２を下から見た場合における基板２の一例を示す図である。 上から見た場合の基板２上における電子部品とヒートシンクＨとの位置関係の具体例２を示す図である。 図１０に示した基板２を下から見た場合における基板２の一例を示す図である。 上から見た場合の基板２上における電子部品とヒートシンクＨとの位置関係の具体例３を示す図である。 図１２に示した基板２を下から見た場合における基板２の一例を示す図である。 方向Ａ１から４個のヒートシンクＨ及びヒートシンクＸのそれぞれを見た場合における４個のヒートシンクＨそれぞれの輪郭の長さの合計とヒートシンクＸの輪郭の長さとを比較するための図である。 方向Ａ１から４個のヒートシンクＨ及びヒートシンクＸのそれぞれを見た場合における４個のヒートシンクＨそれぞれの高さとヒートシンクＸの高さとを比較するための図である。 ヒートシンクＨの形状の変形例を示す図である。

＜実施形態＞
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

＜基板の構成＞
まず、図１を参照し、実施形態に係る実装体１の構成について説明する。図１は、実施形態に係る実装体１の構成の一例を示す図である。実装体１は、基板２を備える。ここで、実施形態では、ある物体がある基板２に設けられている場合における当該物体の高さは、基板２と直交する方向における当該物体の長さのことを意味する。

図１に示した例では、基板２には、１個以上の電子部品が設けられる。ここで、基板２に設けられる１個以上の電子部品のうちの一部又は全部は、互いに異なる種類の電子部品であってもよく、互いに同じ種類の電子部品であってもよい。

基板２に設けられる１個以上の電子部品は、基板２に設けることが可能な電子部品であれば如何なる電子部品であってもよい。例えば、基板２に設けられる１個以上の電子部品は、ＩＣ（Integrated Circuit）、コンデンサ、トランジスタ、抵抗等である。図１に示した例では、基板２には、電子部品Ｅ１〜電子部品Ｅ５の５個の互いに異なる種類の電子部品が設けられている。

また、基板２には、１個以上のヒートシンクＨが設けられる。すなわち、実装体１は、基板２と、１個以上のヒートシンクＨを備える。図１に示した例では、基板２には、１１個のヒートシンクＨが設けられている。基板２に複数個のヒートシンクＨを設けることにより、基板２では、複数のヒートシンクＨそれぞれの表面積のうち空気と接触する面積の合計を増大させることができる。その結果、実装体１は、基板２における単位時間当たりの放熱量を増大させることができる。

ヒートシンクＨの形状は、ヒートシンクＨが基板２に設けられた場合において、所定の条件を満たす形状である。当該条件は、あるヒートシンクＨが基板２に設けられている場合において、基板２と直交する方向に基板２から当該ヒートシンクＨが延伸する部分が１つのみとなることである。例えば、当該条件を満たすヒートシンクＨの形状は、図１に示したように、立方体形状の金属塊である。なお、ヒートシンクＨの形状は、立方体形状に代えて、直方体形状等の当該条件を満たす他の形状であってもよい。

ヒートシンクＨの大きさ（体積）は、如何なる大きさであってもよい。しかしながら、ヒートシンクＨの大きさは、基板２に設けられる電子部品と同程度の大きさ又は当該電子部品よりも小さい大きさであることが望ましい。例えば、ヒートシンクＨの大きさは、体積が数ｍｍ^３程度である。この場合、ヒートシンクＨは、基板２が有する面上において電子部品が設けられていない領域内において、基板２の製造者が所望する位置に設けることができる。すなわち、このようなヒートシンクＨは、基板２への設け方の自由度を向上させることができる。その結果、基板２は、ヒートシンクＨの形状に応じた形状に設計される必要がない。つまり、当該場合におけるヒートシンクＨは、基板２の設計の自由度を向上させることができる。これは、基板２の形状が如何なる形状であっても、ヒートシンクＨを基板２に設けることができることを意味している。すなわち、基板２に設けるヒートシンクとして当該場合におけるヒートシンクＨを用いることにより、実装体１の製造者は、基板２の形状に応じた形状のヒートシンクを製造する必要がなく、実装体１の製造コストを削減することができる。当該製造コストには、当該ヒートシンクを製造するための金型の製造に係るコスト等が含まれている。また、当該場合、ヒートシンクＨは、他のヒートシンクを保管する場所と比べて、ヒートシンクＨを保管する場所の大きさを小さくすることもできる。

ヒートシンクＨの材質は、例えば、銅、亜鉛、黄銅等の金属である。なお、ヒートシンクＨの材質は、これらに限られるわけではない。また、ヒートシンクＨは、２種類以上の金属によって構成されてもよい。例えば、ヒートシンクＨは、銀メッキが施された銅の塊等であってもよい。

また、ヒートシンクＨは、基板２にはんだ付けされる。すなわち、ヒートシンクＨは、はんだを介して基板２に設けられる。ここで、はんだは、接着剤、粘着テープ等と比べて熱伝導率が高い（熱抵抗が低い）。このため、実装体１は、はんだによって基板２に取り付けられたヒートシンクＨによって、単位時間当たりの放熱量を増大させることができる。

また、ヒートシンクＨは、基板２に設けられた１個以上の電子部品のうち最も高い熱容量を有する電子部品の熱容量以下の熱容量を有する。例えば、基板２に設けられた電子部品のうち最も高い熱容量を有する電子部品が図１に示した電子部品Ｅ１であった場合、ヒートシンクＨは、電子部品Ｅ１が有する熱容量以下の熱容量を有する。これにより、ヒートシンクＨは、基板２に設けられた１個以上の電子部品のそれぞれを熱によって壊すことなく、クリームはんだを用いたリフロー炉はんだ付けによって基板２に設けることができる。その結果、基板２は、基板２を製造するための工程数を少なくすることができ、効率的に製造することができる。すなわち、基板２を備える実装体１は、効率的に製造することができる。

ここで、基板２上にヒートシンクＨを載置した場合、ヒートシンクＨと基板２との間には、人の目には見えない程度の微少な間隙が存在する。クリームはんだを用いたリフロー炉はんだ付けによってヒートシンクＨを基板２に設ける場合、はんだ付けされた後のヒートシンクＨと基板２との間には、はんだが充填され、間隙がなくなる（又は間隙がほぼなくなる）。その結果、当該場合、基板２は、単位時間当たりの放熱量を、更に増大させることができる。換言すると、当該場合、基板２を備える実装体１は、より効率的に放熱することができる。

また、基板２に複数個のヒートシンクＨが設けられる場合、複数個のヒートシンクＨは、互いに所定距離Ｗ以上離隔している。これは、複数個のヒートシンクＨそれぞれの表面付近に形成される温度境界層同士が、重ならないようにするためである。複数個のヒートシンクＨそれぞれの表面付近に形成される温度境界層同士が重なる場合、放熱効率が低下してしまう。すなわち、複数個のヒートシンクＨを互いに所定距離以上離隔させることにより、基板２は、単位時間当たりの放熱量が低下してしまうことを抑制することができる。

所定距離Ｗは、例えば、事前に行われる実験等によって決められる。なお、所定距離Ｗは、当該実験に代えて、他の方法によって決められる構成であってもよい。

また、ヒートシンクＨは、基板２上にプリントされる伝送路上に設けられる。図１に示したパッドＰは、基板２上のレジストが取り除かれ、当該伝送路が露出している部分である。ヒートシンクＨは、このようなパッドＰ上に、はんだによって設けられる。

＜横から見た場合の基板上における電子部品とヒートシンクとの位置関係の具体例１＞
以下、横から見た場合の基板２上における電子部品とヒートシンクＨとの位置関係の具体例１について説明する。実施形態において、横から見た場合の基板２は、基板２が有する面に沿う方向から基板２を見た場合における基板２のことを意味する。また、当該具体例１では、説明を簡略化するため、基板２に設けられた電子部品が、電子部品Ｅ１のみである場合について説明する。図２は、横から見た場合の基板２上における電子部品とヒートシンクＨとの位置関係の具体例１を示す図である。

図２に示した例では、第１面Ｍ１には、電子部品Ｅ１が設けられている。第１面Ｍ１は、基板２が有する２つの面のうちの一方の面のことである。また、当該例では、電子部品Ｅ１は、はんだボールＨＢ１と、はんだボールＨＧ１とのそれぞれによって第１面Ｍ１上にはんだ付けされている。より具体的には、電子部品Ｅ１は、はんだボールＨＢ１によってパッドＰ１にはんだ付けされている。また、電子部品Ｅ１は、はんだボールＨＧ１によってパッドＰＧ１にはんだ付けされている。はんだボールＨＢ１は、第１面Ｍ１に電子部品Ｅ１を固定するとともに、電子部品Ｅ１と基板２を電気的に接合するためのはんだボールのことである。パッドＰ１は、第１面Ｍ１上に形成されたパッドＰのことである。はんだボールＨＧ１は、第１面Ｍ１に電子部品Ｅ１を固定するとともに、第１面Ｍ１上にプリントされている図示しない伝送路を介して電子部品Ｅ１のグランド端子をグランドに接地するためのはんだボール（すなわち、グランドボール）のことである。パッドＰＧ１は、第１面Ｍ１上に形成されたパッドＰのうち当該伝送路を介してグランドに接地されているパッドＰのことである。なお、当該例では、パッドＰ１及びパッドＰＧ１を、点線によって示している。

また、図２に示した例では、第２面Ｍ２には、８個のヒートシンクＨが設けられている。第２面Ｍ２は、基板２が有する２つの面のうち第１面Ｍ１と反対側の面のことである。また、当該８個のヒートシンクＨのそれぞれは、はんだＨＬ２によってパッドＰ２にはんだ付けされている。パッドＰ２は、第２面Ｍ２上に形成されたパッドＰのことである。なお、当該例では、はんだＨＬ２が配置されているパッドＰを、点線によって示している。

すなわち、図２に示した例は、第１面Ｍ１上に電子部品が設けられ、第１面Ｍ１上にヒートシンクＨが設けられず、第２面Ｍ２上に電子部品が設けられず、第２面Ｍ２上にヒートシンクＨが設けられる場合における基板２の一例である。

図２に示した例では、パッドＰ１と、パッドＰＧ１と、パッドＰ２とのそれぞれは、基板２が有する伝送路によって互いに接続されていない。当該伝送路は、基板２にプリントされた銅箔、基板２に設けられたビア等によって構成された伝送路のことである。この場合、電子部品Ｅ１によって発生する熱は、基板２の母材を通ってヒートシンクＨまで伝導する。ヒートシンクＨは、このように伝導された熱を放熱する。

図２に示したように電子部品とヒートシンクＨとを基板２に設けた場合、基板２の製造者は、第１面Ｍ１上にヒートシンクＨを配置する位置を考慮することなく、第１面Ｍ１上に電子部品を配置することができる。すなわち、当該場合、基板２は、電子部品の配置の自由度を向上させることができる。また、当該場合、当該製造者は、第２面Ｍ２上に電子部品を配置する位置を考慮することなく、第２面Ｍ２上にヒートシンクＨを配置することができる。すなわち、当該場合、基板２は、ヒートシンクＨの配置の自由度を向上させることができる。換言すると、基板２を備える実装体１は、ヒートシンクＨの配置の自由度を向上させることができる。

＜横から見た場合の基板上における電子部品とヒートシンクとの位置関係の具体例２＞
以下、横から見た場合の基板２上における電子部品とヒートシンクＨとの位置関係の具体例２について説明する。当該具体例２では、説明を簡略化するため、基板２に設けられた電子部品が、電子部品Ｅ１のみである場合について説明する。図３は、横から見た場合の基板２上における電子部品とヒートシンクＨとの位置関係の具体例２を示す図である。

図３に示した例では、第１面Ｍ１には、電子部品Ｅ１が設けられている。また、当該例では、電子部品Ｅ１は、図２に示した基板２と同様に、はんだボールＨＢ１と、はんだボールＨＧ１とのそれぞれによって第１面Ｍ１上にはんだ付けされている。より具体的には、電子部品Ｅ１は、はんだボールＨＢ１によってパッドＰ１にはんだ付けされている。また、電子部品Ｅ１は、はんだボールＨＧ１によってパッドＰＧ１にはんだ付けされている。なお、当該例では、パッドＰ１及びパッドＰＧ１を、点線によって示している。

また、図３に示した例では、第２面Ｍ２には、４個のヒートシンクＨが設けられている。また、当該４個のヒートシンクＨのそれぞれは、はんだＨＬ２によってパッドＰ２にはんだ付けされている。なお、当該例では、はんだＨＬ２が配置されているパッドＰ２を、点線によって示している。

すなわち、図３に示した例は、図２に示した例と同様に、第１面Ｍ１上に電子部品が設けられ、第１面Ｍ１上にヒートシンクＨが設けられず、第２面Ｍ２上に電子部品が設けられず、第２面Ｍ２上にヒートシンクＨが設けられる場合における基板２の一例である。

ただし、図３に示した例では、パッドＰＧ１と、パッドＰ２とは、基板２が有する伝送路ＥＬを介して互いに接続されている。伝送路ＥＬは、基板２にプリントされた銅箔、基板２に設けられたビア等によって構成された伝送路の一例である。この場合、電子部品Ｅ１によって発生する熱は、基板２の母材を通ってヒートシンクＨまで伝導するとともに、伝送路ＥＬを通ってヒートシンクＨまで伝導する。その結果、電子部品Ｅ１からヒートシンクＨまでの熱伝導効率は、図２に示した基板２における電子部品Ｅ１からヒートシンクＨまでの熱伝導効率よりも高くなる。ヒートシンクＨは、このように伝導された熱を放熱する。

図３に示したように電子部品とヒートシンクＨとを基板２に設けた場合、基板２を備える実装体１は、基板２に設けられた電子部品の熱を、より効率よく放熱することができる。そして、当該場合、基板２を備える実装体１は、基板２に設けるヒートシンクＨの数を減らすことができる。このため、図３に示した基板２に設けられたヒートシンクＨは、図２に示した基板２に設けられたヒートシンクＨの数の半分になっている。

＜横から見た場合の基板上における電子部品とヒートシンクとの位置関係の具体例３＞
以下、横から見た場合の基板２上における電子部品とヒートシンクＨとの位置関係の具体例３について説明する。当該具体例３では、説明を簡略化するため、基板２に設けられた電子部品が、電子部品Ｅ１のみである場合について説明する。図４は、横から見た場合の基板２上における電子部品とヒートシンクＨとの位置関係の具体例３を示す図である。

図４に示した例では、第１面Ｍ１には、電子部品Ｅ１と、２個のヒートシンクＨとのそれぞれが設けられている。また、当該例では、電子部品Ｅ１は、図２に示した基板２と同様に、はんだボールＨＢ１と、はんだボールＨＧ１とのそれぞれによって第１面Ｍ１上にはんだ付けされている。より具体的には、電子部品Ｅ１は、はんだボールＨＢ１によってパッドＰ１にはんだ付けされている。また、電子部品Ｅ１は、はんだボールＨＧ１によってパッドＰＧ１にはんだ付けされている。また、当該例では、第１面Ｍ１には、２個のヒートシンクＨが設けられている。また、当該２個のヒートシンクＨのそれぞれは、はんだＨＬ１によってパッドＰ１にはんだ付けされている。なお、当該例では、パッドＰ１及びパッドＰＧ１を、点線によって示している。

また、図４に示した例では、第２面Ｍ２には、４個のヒートシンクＨが設けられている。また、当該４個のヒートシンクＨのそれぞれは、はんだＨＬ２によってパッドＰ２にはんだ付けされている。なお、当該例では、はんだＨＬ２が配置されているパッドＰ２を、点線によって示している。

すなわち、図４に示した例は、第１面Ｍ１上に電子部品とヒートシンクＨとのそれぞれが設けられ、第２面Ｍ２上に電子部品が設けられず、第２面Ｍ２上にヒートシンクＨが設けられる場合における基板２の一例である。

また、図４に示した例では、パッドＰＧ１と、はんだＨＬ１によってヒートシンクＨがはんだ付けされているパッドＰ１と、パッドＰ２とは、基板２が有する伝送路ＥＬ２を介して互いに接続されている。伝送路ＥＬ２は、基板２にプリントされた銅箔、基板２に設けられたビア等によって構成された伝送路の一例である。この場合、電子部品Ｅ１によって発生する熱は、基板２の母材を通ってヒートシンクＨまで伝導するとともに、伝送路ＥＬ２を通ってヒートシンクＨまで伝導する。また、当該熱は、第１面Ｍ１上に設けられたヒートシンクＨと、第２面Ｍ２上に設けられたヒートシンクＨとの両方から放熱される。その結果、電子部品Ｅ１からヒートシンクＨまでの熱伝導効率は、図３に示した基板２における電子部品Ｅ１からヒートシンクＨまでの熱伝導効率よりも高くなる。ヒートシンクＨは、このように伝導された熱を放熱する。

図４に示したように電子部品とヒートシンクＨとを基板２に設けた場合、基板２を備える実装体１は、基板２に設けられた電子部品の熱を、より効率よく、より確実に放熱することができる。

＜横から見た場合の基板上における電子部品とヒートシンクとの位置関係の具体例４＞
以下、横から見た場合の基板２上における電子部品とヒートシンクＨとの位置関係の具体例４について説明する。当該具体例４では、説明を簡略化するため、基板２に設けられた電子部品が、電子部品Ｅ１と電子部品Ｅ２との２つのみである場合について説明する。図５は、横から見た場合の基板２上における電子部品とヒートシンクＨとの位置関係の具体例４を示す図である。

図５に示した例では、第１面Ｍ１には、図４に示した基板２と同様に、電子部品Ｅ１と、２個のヒートシンクＨとのそれぞれが設けられている。また、当該例では、電子部品Ｅ１は、はんだボールＨＢ１と、はんだボールＨＧ１とのそれぞれによって第１面Ｍ１上にはんだ付けされている。より具体的には、電子部品Ｅ１は、はんだボールＨＢ１によってパッドＰ１にはんだ付けされている。また、電子部品Ｅ１は、はんだボールＨＧ１によってパッドＰＧ１にはんだ付けされている。また、当該例では、第１面Ｍ１には、２個のヒートシンクＨが設けられている。また、当該２個のヒートシンクＨのそれぞれは、はんだＨＬ１によってパッドＰ１にはんだ付けされている。なお、当該例では、パッドＰ１及びパッドＰＧ１を、点線によって示している。

また、図５に示した例では、第２面Ｍ２には、電子部品Ｅ２と、２個のヒートシンクＨとのそれぞれが設けられている。また、当該例では、電子部品Ｅ２は、はんだボールＨＢ２と、はんだボールＨＧ２とのそれぞれによって第２面Ｍ２上にはんだ付けされている。より具体的には、電子部品Ｅ２は、はんだボールＨＢ２によってパッドＰ２にはんだ付けされている。また、電子部品Ｅ２は、はんだボールＨＧ２によってパッドＰＧ２にはんだ付けされている。はんだボールＨＢ２は、第２面Ｍ２に電子部品Ｅ２を固定するためのはんだボールのことである。はんだボールＨＧ２は、第２面Ｍ２に電子部品Ｅ２を固定するとともに、第２面Ｍ２上にプリントされている図示しない伝送路を介して電子部品Ｅ２のグランド端子をグランドに接地するためのはんだボール（すなわち、グランドボール）のことである。パッドＰＧ２は、第２面Ｍ２上に形成されたパッドＰのうち当該伝送路を介してグランドに接地されているパッドＰのことである。また、当該例では、第２面Ｍ２には、２個のヒートシンクＨが設けられている。また、当該２個のヒートシンクＨのそれぞれは、はんだＨＬ２によってパッドＰ２にはんだ付けされている。なお、当該例では、パッドＰ２及びパッドＰＧ２を、点線によって示している。

すなわち、図５に示した例は、第１面Ｍ１上に電子部品とヒートシンクＨとのそれぞれが設けられ、第２面Ｍ２上に電子部品とヒートシンクＨとのそれぞれが設けられる場合における基板２の一例である。

また、図５に示した例では、パッドＰＧ１と、はんだＨＬ１によってヒートシンクＨがはんだ付けされているパッドＰ１と、パッドＰＧ２と、はんだＨＬ２によってヒートシンクＨがはんだ付けされているパッドＰ２とは、基板２が有する伝送路ＥＬ３を介して互いに接続されている。伝送路ＥＬ３は、基板２にプリントされた銅箔、基板２に設けられたビア等によって構成された伝送路の一例である。この場合、電子部品Ｅ１及び電子部品Ｅ２のそれぞれによって発生する熱は、基板２の母材を通って第１面Ｍ１及び第２面Ｍ２のそれぞれに設けられたヒートシンクＨまで伝導するとともに、伝送路ＥＬ３を通って当該ヒートシンクＨまで伝導する。また、当該熱は、第１面Ｍ１上に設けられたヒートシンクＨと、第２面Ｍ２上に設けられたヒートシンクＨとの両方から放熱される。

図５に示したように電子部品とヒートシンクＨとを基板２に設けた場合であっても、基板２を備える実装体１は、基板２に設けられた電子部品の熱を、効率よく放熱することができる。

＜横から見た場合の基板上における電子部品とヒートシンクとの位置関係の具体例５＞
以下、横から見た場合の基板２上における電子部品とヒートシンクＨとの位置関係の具体例５について説明する。当該具体例５では、説明を簡略化するため、基板２に設けられた電子部品が、電子部品Ｅ１と電子部品Ｅ２との２つのみである場合について説明する。図６は、横から見た場合の基板２上における電子部品とヒートシンクＨとの位置関係の具体例５を示す図である。

図６に示した例では、第１面Ｍ１には、電子部品Ｅ１と、２個のヒートシンクＨとのそれぞれが設けられている。また、当該例では、電子部品Ｅ１は、はんだボールＨＢ１と、はんだボールＨＧ１と、はんだボールＨＮ１とのそれぞれによって第１面Ｍ１上にはんだ付けされている。より具体的には、電子部品Ｅ１は、はんだボールＨＢ１によってパッドＰ１にはんだ付けされている。また、電子部品Ｅ１は、はんだボールＨＧ１によってパッドＰＧ１にはんだ付けされている。また、電子部品Ｅ１は、はんだボールＨＮ１によってパッドＰＮ１にはんだ付けされている。はんだボールＨＮ１は、第１面Ｍ１に電子部品Ｅ１を固定するためのはんだボールであり、電気的に電子部品Ｅ１内部の信号線に接続されないはんだボール（すなわち、内部ＮＣボール）のことである。パッドＰＮ１は、第１面Ｍ１上に形成されたパッドＰのうち、当該信号線と電気的に接続されていないパッドＰのことである。また、当該例では、第１面Ｍ１には、２個のヒートシンクＨが設けられている。また、当該２個のヒートシンクＨのそれぞれは、はんだＨＬ１によってパッドＰ１にはんだ付けされている。なお、当該例では、パッドＰ１、パッドＰＧ１、パッドＰＮ１のそれぞれを、点線によって示している。

また、図６に示した例では、第２面Ｍ２には、電子部品Ｅ２と、２個のヒートシンクＨとのそれぞれが設けられている。また、当該例では、電子部品Ｅ２は、はんだボールＨＢ２と、はんだボールＨＧ２と、はんだボールＨＮ２とのそれぞれによって第２面Ｍ２上にはんだ付けされている。より具体的には、電子部品Ｅ２は、はんだボールＨＢ２によってパッドＰ２にはんだ付けされている。また、電子部品Ｅ２は、はんだボールＨＧ２によってパッドＰＧ２にはんだ付けされている。また、電子部品Ｅ２は、はんだボールＨＮ２によってパッドＰＮ２にはんだ付けされている。はんだボールＨＮ２は、第２面Ｍ２に電子部品Ｅ２を固定するためのはんだボールであり、電気的に電子部品Ｅ２内部の信号線に接続されないはんだボール（すなわち、内部ＮＣボール）のことである。パッドＰＮ２は、第２面Ｍ２上に形成されたパッドＰのうち、当該信号線と電気的に接続されていないパッドＰのことである。また、当該例では、第２面Ｍ２には、２個のヒートシンクＨが設けられている。また、当該２個のヒートシンクＨのそれぞれは、はんだＨＬ２によってパッドＰ２にはんだ付けされている。なお、当該例では、パッドＰ２、パッドＰＧ２、パッドＰＮ２のそれぞれを、点線によって示している。

すなわち、図６に示した例は、図５に示した例と同様に、第１面Ｍ１上に電子部品とヒートシンクＨとのそれぞれが設けられ、第２面Ｍ２上に電子部品とヒートシンクＨとのそれぞれが設けられる場合における基板２の一例である。

また、図６に示した例では、パッドＰＧ１と、パッドＰＮ１と、はんだＨＬ１によってヒートシンクＨがはんだ付けされているパッドＰ１と、パッドＰＧ２と、パッドＰＮ２と、はんだＨＬ２によってヒートシンクＨがはんだ付けされているパッドＰ２とは、基板２が有する伝送路ＥＬ４を介して互いに接続されている。伝送路ＥＬ４は、基板２にプリントされた銅箔、基板２に設けられたビア等によって構成された伝送路の一例である。この場合、電子部品Ｅ１及び電子部品Ｅ２のそれぞれによって発生する熱は、基板２の母材を通って第１面Ｍ１及び第２面Ｍ２のそれぞれに設けられたヒートシンクＨまで伝導するとともに、伝送路ＥＬ４を通って当該ヒートシンクＨまで伝導する。また、当該熱は、第１面Ｍ１上に設けられたヒートシンクＨと、第２面Ｍ２上に設けられたヒートシンクＨとの両方から放熱される。

図６に示したように電子部品とヒートシンクＨとを基板２に設けた場合であっても、基板２を備える実装体１は、基板２に設けられた電子部品の熱を、効率よく放熱することができる。

なお、図６に示した基板２は、図６に示した伝送路ＥＬ４に代えて、図７に示した伝送路ＥＬ５を備える構成であってもよい。図７は、図６に示した基板２が伝送路ＥＬ４に代えて伝送路ＥＬ５を備える場合の当該基板２の一例を示す図である。図７に示した伝送路ＥＬ５は、基板２にプリントされた銅箔、基板２に設けられたビア等によって構成された伝送路の一例である。また、伝送路ＥＬ５では、伝送路ＥＬ４と異なり、はんだＨＬ１によってヒートシンクＨがはんだ付けされているパッドＰ１が、パッドＰＮ１のうちの少なくとも一部を兼ねている。また、伝送路ＥＬ５では、はんだＨＬ２によってヒートシンクＨがはんだ付けされているパッドＰ２が、パッドＰＮ２のうちの少なくとも一部を兼ねている。図７に示した例では、第１面Ｍ１上において、図７に示した右方向側のヒートシンクＨがはんだ付けされたパッドＰ１は、当該ヒートシンクＨに最も近いパッドＰＮ１と一体に構成されている。また、当該例では、第２面Ｍ２上において、図７に示した左方向側のヒートシンクＨがはんだ付けされたパッドＰ２は、当該ヒートシンクＨに最も近いパッドＰＮ２と一体に構成されている。

＜上下から見た場合の基板上における電子部品とヒートシンクとの位置関係の具体例１＞
以下、上下から見た場合の基板２上における電子部品とヒートシンクＨとの位置関係の具体例１について説明する。実施形態において、上下から見た場合の基板２は、基板２が有する面と直交する方向から基板２を見た場合における基板２のことを意味する。また、当該具体例１では、説明を簡略化するため、基板２に設けられた電子部品が、電子部品Ｅ１のみである場合について説明する。図８は、上から見た場合の基板２上における電子部品とヒートシンクＨとの位置関係の具体例１を示す図である。図９は、図８に示した基板２を下から見た場合における基板２の一例を示す図である。

図８及び図９に示した基板２では、第１面Ｍ１上には、電子部品Ｅ１が設けられている。また、当該基板２では、第２面Ｍ２上には、ヒートシンクＨが設けられている。ここで、図８及び図９に示したヒートシンクＨ２は、第２面Ｍ２上に設けられたヒートシンクＨを示す。また、図８に示した第１面Ｍ１では、第２面Ｍ２側に位置しているヒートシンクＨ２の輪郭を点線によって示している。また、図９に示した第２面Ｍ２では、第１面Ｍ１側に位置している電子部品Ｅ１の輪郭を点線によって示している。

図８及び図９に示した例では、ヒートシンクＨ２のすべては、第２面Ｍ２と直交する方向から第２面Ｍ２上を見た場合において、電子部品Ｅ１の輪郭の内側に含まれている。これにより、基板２を備える実装体１では、電子部品Ｅ１において発生した熱のうち基板２の母材に伝導する熱の量を少なくすることができ、電子部品Ｅ１において発生した熱をヒートシンクＨ２によって効率的に放熱することができる。

＜上下から見た場合の基板上における電子部品とヒートシンクとの位置関係の具体例２＞
以下、上下から見た場合の基板２上における電子部品とヒートシンクＨとの位置関係の具体例２について説明する。当該具体例２では、説明を簡略化するため、基板２に設けられた電子部品が、電子部品Ｅ１のみである場合について説明する。図１０は、上から見た場合の基板２上における電子部品とヒートシンクＨとの位置関係の具体例２を示す図である。図１１は、図１０に示した基板２を下から見た場合における基板２の一例を示す図である。

図１０及び図１１に示した基板２では、第１面Ｍ１上には、電子部品Ｅ１とヒートシンクＨとが設けられている。また、当該基板２では、第２面Ｍ２上には、ヒートシンクＨが設けられている。ここで、図１０及び図１１に示したヒートシンクＨ１は、第１面Ｍ１上に設けられたヒートシンクＨを示す。また、図１０及び図１１に示したヒートシンクＨ２は、第２面Ｍ２上に設けられたヒートシンクＨを示す。また、図１０に示した第１面Ｍ１では、第２面Ｍ２側に位置しているヒートシンクＨ２の輪郭を点線によって示している。また、図１１に示した第２面Ｍ２では、第１面Ｍ１側に位置している電子部品Ｅ１の輪郭とヒートシンクＨ１の輪郭とを点線によって示している。

図１０及び図１１に示した例では、ヒートシンクＨ２のすべては、第２面Ｍ２と直交する方向から第２面Ｍ２上を見た場合において、電子部品Ｅ１の輪郭の内側に含まれている。また、当該例では、電子部品Ｅ１は、第１面Ｍ１上においてヒートシンクＨ１によって囲まれている。これにより、基板２を備える実装体１では、電子部品Ｅ１において発生した熱を、ヒートシンクＨ１及びヒートシンクＨ２によって、より効率的に放熱することができる。
なお、図１０及び図１１に示した例では、ヒートシンクＨ２は、格子状に並べられているが、これに代えて、千鳥状に並べられる構成であってもよく、他の如何なる形状に並べられる構成であってもよい。

＜上下から見た場合の基板上における電子部品とヒートシンクとの位置関係の具体例３＞
以下、上下から見た場合の基板２上における電子部品とヒートシンクＨとの位置関係の具体例３について説明する。当該具体例３では、説明を簡略化するため、基板２に設けられた電子部品が、電子部品Ｅ１と電子部品Ｅ２との２つのみである場合について説明する。図１２は、上から見た場合の基板２上における電子部品とヒートシンクＨとの位置関係の具体例３を示す図である。図１３は、図１２に示した基板２を下から見た場合における基板２の一例を示す図である。

図１２及び図１３に示した基板２では、第１面Ｍ１上には、電子部品Ｅ１とヒートシンクＨとが設けられている。また、当該基板２では、第２面Ｍ２上には、電子部品Ｅ２とヒートシンクＨが設けられている。ここで、図１２及び図１３に示したヒートシンクＨ１は、第１面Ｍ１上に設けられたヒートシンクＨを示す。また、図１２及び図１３に示したヒートシンクＨ２は、第２面Ｍ２上に設けられたヒートシンクＨを示す。

図１２及び図１３に示した例では、電子部品Ｅ１は、第１面Ｍ１上においてヒートシンクＨ１によって囲まれている。また、当該例では、電子部品Ｅ２は、第２面Ｍ２上においてヒートシンクＨ２によって囲まれている。これにより、基板２を備える実装体１では、電子部品Ｅ１及び電子部品Ｅ２において発生した熱を、ヒートシンクＨ１及びヒートシンクＨ２によって、効率的に放熱することができる。

＜ヒートシンクの表面積＞
以下、ヒートシンクＨの表面積について説明する。前述した通り、ヒートシンクＨの形状は、所定の条件を満たす形状である。このため、ヒートシンクＸの占有面積よりも小さい面積内に複数のヒートシンクＨを配置した場合、複数のヒートシンクＨそれぞれの表面積のうち空気と接触する面積の合計は、ヒートシンクＸの表面積のうちの空気と接触する面積よりも大きくすることができる。ここで、ヒートシンクＸは、当該条件を満たさない形状を有するヒートシンクのことである。また、ヒートシンクＸの占有面積は、ヒートシンクＸが基板２に設けられている場合にヒートシンクＸが基板２上を占有する面積のことである。

以下では、説明を簡略化するため、ある方向Ａ１から見た場合における複数個のヒートシンクＨそれぞれの輪郭の長さの合計によって、当該複数個のヒートシンクＨそれぞれの表面積の合計を表すことができる場合について説明する。また、以下では、説明を簡略化するため、方向Ａ１から見た場合におけるヒートシンクＸの輪郭の長さによって、ヒートシンクＸの表面積を表すことができる場合について説明する。図１４は、方向Ａ１から４個のヒートシンクＨ及びヒートシンクＸのそれぞれを見た場合における４個のヒートシンクＨそれぞれの輪郭の長さの合計とヒートシンクＸの輪郭の長さとを比較するための図である。図１４には、４個のヒートシンクＨと、ヒートシンクＸとの違いを明確にするため、基準となるある面Ｂに設けられた４個のヒートシンクＨと、面Ｂに設けられたヒートシンクＸとのそれぞれを示している。

図１４に示した例では、ヒートシンクＸは、従来のヒートシンクである。より具体的には、当該例では、ヒートシンクＸは、直方体形状の基台Ｘ１１を有し、基台Ｘ１１から直交する方向に４個の放熱フィンＸ１２を有する。また、当該例では、放熱フィンＸ１２の形状は、直方体形状である。すなわち、ヒートシンクＸでは、４個の放熱フィンＸ１２が、基板２上において基台Ｘ１１によって接続されている。一方、４個のヒートシンクＨは、基板２上において互いに離間している。

また、図１４に示した例では、面Ｂに沿った方向におけるヒートシンクＸの幅は、当該方向において４個のヒートシンクＨを含む幅のうち最小の幅と一致している。すなわち、当該例では、ヒートシンクＸの占有面積よりも小さい面積内に複数のヒートシンクＨが配置されている。

また、図１４に示した例では、面Ｂから放熱フィンＸ１２の先端までの高さは、面Ｂから４個のヒートシンクＨそれぞれの先端までの高さと一致している。この場合、図１４に示したように、４個のヒートシンクＨそれぞれの輪郭の長さの合計は、ヒートシンクＸの輪郭の長さよりも長い。すなわち、当該例では、４個のヒートシンクＨそれぞれの表面積のうち空気と接触する面積の合計は、ヒートシンクＸの表面積のうちの空気と接触する面積よりも大きい。なお、図１４に示した例では、方向Ａ１は、面Ｂに対して水平な方向であり、４個の放熱フィンＸ１２が並んでいる方向に対して直交する方向、且つ、４個のヒートシンクＨが並んでいる方向に対して直交する方向である。

以上のことから、基板２を備える実装体１は、複数個のヒートシンクＨを設けることにより、ヒートシンクＸを設ける場合と比較して、効率的に放熱することができる。

＜ヒートシンクの高さ＞
以下、ヒートシンクＨの高さについて説明する。前述した通り、ヒートシンクＨの形状は、所定の条件を満たす形状である。このため、複数のヒートシンクＨそれぞれの高さは、前述のヒートシンクＸの放熱フィンＸ１２の高さと一致させたまま、ヒートシンクＸの高さよりも低くすることができる。

以下では、説明を簡略化するため、前述の方向Ａ１から見た場合における複数個のヒートシンクＨそれぞれの高さによって、当該複数個のヒートシンクＨそれぞれの高さを表すことができる場合について説明する。また、以下では、説明を簡略化するため、方向Ａ１から見た場合におけるヒートシンクＸの高さによって、ヒートシンクＸの高さを表すことができる場合について説明する。図１５は、方向Ａ１から４個のヒートシンクＨ及びヒートシンクＸのそれぞれを見た場合における４個のヒートシンクＨそれぞれの高さとヒートシンクＸの高さとを比較するための図である。図１５には、４個のヒートシンクＨと、ヒートシンクＸとの違いを明確にするため、基準となるある面Ｂに設けられた４個のヒートシンクＨと、面Ｂに設けられたヒートシンクＸとのそれぞれを示している。

図１５に示したように、４個のヒートシンクＨそれぞれの高さは、放熱フィンＸ１２それぞれの高さと一致している。そして、４個のヒートシンクＨそれぞれの高さは、基台Ｘ１１の分だけヒートシンクＸの高さよりも低い。すなわち、複数のヒートシンクＨそれぞれの高さは、前述のヒートシンクＸの放熱フィンＸ１２の高さと一致させたまま、ヒートシンクＸの高さよりも低くすることができる。

＜ヒートシンクの形状の変形例＞
以下、図１６を参照し、ヒートシンクＨの形状の変形例について説明する。図１６は、ヒートシンクＨの形状の変形例を示す図である。図１６に示したヒートシンクＨの形状は、台形柱形状である。すなわち、当該形状は、基板２に設けられたヒートシンクＨが有する側面のうち対向する２つの側面が台形であり、基板２に設けられたヒートシンクＨが有する側面のうち当該２つの側面と異なる２つの側面が四角形であり、基板２に設けられたヒートシンクＨの上面が基板２と平行であるような形状である。なお、図１６に示したヒートシンクＨの形状は、基板２に設けられたヒートシンクＨが有する全ての側面が台形であり、当該上面が基板２と平行であるような角錐台形状である構成であってもよい。

ヒートシンクＨの形状が角錐台形状である場合、複数個のヒートシンクＨそれぞれの表面付近に形成される温度境界層同士を、より確実に重ならないようにすることができる。これは、温まった空気が上昇するために、複数個のヒートシンクＨそれぞれの表面付近に形成される温度境界層が、ヒートシンクＨの上面側であるほど厚くなるためである。

なお、ヒートシンクＨの形状は、前述の所定の条件を満たす形状であれば、円柱形状、十字柱形状等の他の形状であってもよい。また、ヒートシンクＨの形状は、自動実装機で吸着可能な形状であることが望ましい。これにより、基板２を備える実装体１は、より確実に効率的に製造することができる。ここで、上記において説明した立方体形状、台形柱形状、角錐台形状のそれぞれは、自動実装機で吸着可能な形状の一例である。また、自動実装機は、リフロー炉において加熱する前の基板２に電子部品、ヒートシンクＨ等を自動的に実装（又は配置）する装置のことである。

＜ヒートシンクと基板との接合部分の変形例＞
以下、ヒートシンクＨと基板２との接合部分の変形例について説明する。

基板２には、１個以上のヒートシンクＨのそれぞれが嵌合する凹部が形成されている構成であってもよい。この場合、ヒートシンクＨは、基板２に形成されている凹部に嵌合している。このような凹部が基板２に形成されていることにより、基板２は、クリームはんだを用いたリフロー炉によるはんだ付けの際、基板２に対するヒートシンクＨの相対的な位置がずれてしまうことを抑制することができる。なお、ヒートシンクＨには、凹部が形成されており、基板２には、当該凹部と嵌合する凸部が形成されている構成であってもよい。この場合、基板２では、ヒートシンクＨの凹部は、当該凸部と嵌合している。当該場合であっても、基板２を備える実装体１は、クリームはんだを用いたリフロー炉によるはんだ付けの際、基板２に対するヒートシンクＨの相対的な位置がずれてしまうことを抑制することができる。

なお、上記において説明した基板２を備える実装体１では、ヒートシンクＨの重心の位置は、ヒートシンクＨが有する面のうち基板２側の面から、ヒートシンクＨが有する面のうち基板２と反対側の面までの中点よりも基板２側に位置することが望ましい。これにより、基板２を備える実装体１は、クリームはんだを用いたリフロー炉によるはんだ付けを行う際、ヒートシンクＨがはんだ付けされる前に転倒してしまうことを抑制することができる。

以上のように、実施形態に係る実装体（上記において説明した例では、実装体１）は、１個以上の電子部品（上記において説明した例では、電子部品Ｅ１〜電子部品Ｅ５のそれぞれ）が設けられた基板（上記において説明した例では、基板２）と、１個以上の電子部品のうち最も高い熱容量を有する電子部品の熱容量以下の熱容量を有するヒートシンク（上記において説明した例では、ヒートシンクＨ）と、を備え、ヒートシンクは、基板にはんだ付けされている。これにより、実装体は、効率的に製造することができる。

また、実装体は、複数個の前記ヒートシンクを備え、複数個のヒートシンクの一部又は全部が、基板に設けられた導電パターン（上記において説明した例では、基板２にプリントされる伝送路）によって電子部品と熱的に接続されている、構成が用いられてもよい。

また、実装体では、ヒートシンクの重心の位置は、ヒートシンクが有する面のうち基板側の面から、ヒートシンクが有する面のうち基板と反対側の面までの中点よりも基板側に位置する、構成が用いられてもよい。

また、実装体では、基板とヒートシンクが相互に嵌合するように、基板又はヒートシンクに凹部が形成されている、構成が用いられてもよい。

以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない限り、変更、置換、削除等されてもよい。

１…実装体、２…基板、Ｅ１〜Ｅ５…電子部品、ＥＬ、ＥＬ２〜ＥＬ５…伝送路、Ｈ、Ｈ１、Ｈ２…ヒートシンク、Ｍ１…第１面、Ｍ２…第２面、Ｘ…ヒートシンク、Ｘ１１…基台、Ｘ１２…放熱フィン

Claims (4)

1. １個以上の電子部品が設けられた基板と、
   前記１個以上の前記電子部品のうち最も高い熱容量を有する前記電子部品の熱容量以下の熱容量を有するヒートシンクと、
   を備え、
   前記ヒートシンクは、前記基板にはんだ付けされている、
   実装体。
2. 複数個の前記ヒートシンクを備え、
   前記複数個の前記ヒートシンクの一部又は全部が、前記基板に設けられた導電パターンによって前記電子部品と熱的に接続されている、
   請求項１に記載の実装体。
3. 前記ヒートシンクの重心の位置は、前記ヒートシンクが有する面のうち前記基板側の面から、前記ヒートシンクが有する面のうち前記基板と反対側の面までの中点よりも前記基板側に位置する、
   請求項１又は２に記載の実装体。
4. 前記基板と前記ヒートシンクが相互に嵌合するように、前記基板又は前記ヒートシンクに凹部が形成されている、
   請求項１から３のうちいずれか一項に記載の実装体。

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