JP2020191410A - 放熱装置 - Google Patents
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Abstract
Description
まずは図1を用いて、本実施の形態の第1例に係る放熱装置の構成上の大まかな特徴について説明する。図1は、実施の形態1の第1例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。図1を参照して、本実施の形態の第1例の放熱装置101は、基板11と、実装部品21と、放熱部材31とを主に備えている。基板11は、一方の主表面である第1の主表面11aと、第1の主表面11aの反対側の他方の主表面である第2の主表面11bとを有している。図1においては第1の主表面11aは基板11のうち特に基板本体12のZ方向の最上部の表面である。図1においては第2の主表面11bは基板11のうち特に基板本体12のZ方向の最下部の表面である。実装部品21は、基板11の第1の主表面11a上に、高い熱伝導性を有する接合材料であるはんだボール32を介して載置されている。実装部品21は、駆動により熱を発する発熱部品22を含んでいる。すなわち基板11の第1の主表面11aの上方には、発熱部品22が配置されている。
基板11は、たとえばプリント配線基板である。基板11の基板本体12は、一般公知の樹脂材料により形成されている。後述するように基板本体12は、Z方向について図1の基板11よりも厚みが薄い板材が複数、Z方向に積層されそれらが一体となるように形成されている。この複数積層された薄い板材のそれぞれの一方または他方の主表面上には、内層配線14のパターンが形成される。内層配線14のパターンは、たとえば銅により形成された薄膜のパターンである。
実装部品21は、発熱部品22と、パッケージ23とを含んでいる。発熱部品22は、たとえばシリコン(Si)、ガリウム窒素またはガリウムヒ素の基板に形成された半導体トランジスタまたはダイオードを有する半導体素子である。発熱部品22は、上記半導体素子の駆動により発熱する。パッケージ23は、単層または多層の樹脂基板またはセラミック基板により形成されるケース状の部材である。ただしパッケージ23は金属製のケース状の部材であってもよい。パッケージ23は発熱部品22を内部に収納する。パッケージ23はたとえば、ガルウイングパッケージ、フラットリードパッケージ、QFN(Quad For Non-Lead)パッケージ、BGA(Ball Grid Array)パッケージからなる群から選択されるいずれかであることが好ましい。発熱部品22は、パッケージ23の内部のたとえば底面上に、はんだなどの接合層24により接合されている。
基板11の第2の主表面11b上の表層配線17に接するように、基板11には放熱部材31が接合されている。つまり基板11の、発熱部品22を含む実装部品21が実装される第1の主表面11a側と反対側である第2の主表面11b側には、放熱部材31が接合されている。放熱部材31は一般公知のたとえば銅製のヒートシンクなどである。ただしこれに限らず、放熱部材31として他の冷却器が用いられてもよい。
以上の構成を有する放熱装置101は以下のように動作する。半導体素子の駆動により発熱部品22で発生した熱は、パッケージ23とはんだボール32とを介して、基板11の、発熱部品22と平面的に重なる第1の熱伝導部13aに伝熱される。第1の熱伝導部13aは、その真下の放熱部材31側へと放熱することができる。また第1の熱伝導部13aは、これが配置される孔部15の内壁面の内壁導電膜16を介して、あるいは直接、内層配線14に接続されている。また第2の熱伝導部13bも同様に、これが配置される孔部15の内壁面の内壁導電膜16を介して、あるいは直接、内層配線14に接続されている。つまり第1の熱伝導部13aは、内層配線14を介して、第2の熱伝導部13bに、少なくとも熱的に接続されている。このため第1の熱伝導部13aに伝わった熱は、内層配線14を介して第2の熱伝導部13bに伝わることができる。第2の熱伝導部13bは第1の熱伝導部13aと同様に、その真下の放熱部材31側へと放熱することができる。
図5は、実施の形態2に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。図5を参照して、本実施の形態においては、第3の熱伝導部13cを有している。具体的には、図5の実施の形態2の放熱装置201においては、発熱部品22と第1の熱伝導部13aとの間に、熱伝導部13としての第3の熱伝導部13cが挟まれるように配置されている。第3の熱伝導部13cは発熱部品22と平面視にて重なる領域を含むように配置される。図5においては第1の熱伝導部13aは、その全体が発熱部品22と平面的に重なっている。
図7は、実施の形態3の第1例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。図7を参照して、本実施の形態の第1例の放熱装置301は放熱装置101とほぼ同一構成であるが、第1の熱伝導部13aの代わりに第1の熱伝導部13adが配置されている。コア材としての第1の熱伝導部13adは銅モリブデン(CuMo)を材料としている。このように本実施の形態での第1の熱伝導部13adは、銅モリブデンを含んでいる。
図12は、実施の形態4の第1例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。図12を参照して、本実施の形態の第1例の放熱装置401は、非貫通の孔部15を有さず、基板11を第1の主表面11aから第2の主表面11bまで貫通する孔部15のみが形成されている。この孔部15は、図12におけるX方向の中央部に形成されており、発熱部品22と平面視にて重なる領域を含むように形成されている。図1において、このような基板本体12を貫通する孔部15は、基板本体12の中央部に1つのみ形成されている。孔部15は、第1の主表面11aから第2の主表面11bに向けて、徐々にその主表面に沿う方向の幅、およびその延びるZ方向に交差するXY平面に沿う断面積が大きくなる。
図16は、実施の形態5の第1例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。図16を参照して、本実施の形態の第1例の放熱装置501の放熱装置101との主な相違点は以下の通りである。
Claims (8)
- 基板と、
前記基板の第1の主表面の上に配置された発熱部品とを備え、
前記基板は、
前記発熱部品の発する熱を伝える熱伝導部と、
前記基板内にて前記熱伝導部と接続されるように形成された内層配線とを含み、
前記熱伝導部は、
前記発熱部品と平面視にて重なる領域を含み、前記第1の主表面から前記第1の主表面と反対側の第2の主表面まで前記基板を貫通する第1の熱伝導部と、
前記第1の熱伝導部と間隔をあけて前記第1の熱伝導部の周囲に配置され、前記第1の主表面および前記第2の主表面の少なくともいずれかと間隔をあけて配置される第2の熱伝導部とを有する、放熱装置。 - 前記第2の熱伝導部は、前記第2の主表面に通じるように配置されている、請求項1に記載の放熱装置。
- 前記熱伝導部としての前記第1の熱伝導部および前記第2の熱伝導部が前記第2の主表面に通じる部分の面積の総和は、前記熱伝導部としての前記第1の熱伝導部および前記第2の熱伝導部が前記第1の主表面に通じる部分の面積の総和より大きい、請求項1または2に記載の放熱装置。
- 前記第2の熱伝導部は、前記基板に形成された孔部内に充填された導電性部材により形成される、請求項1〜3のいずれか1項に記載の放熱装置。
- 前記第2の熱伝導部は、前記基板に形成された孔部の内壁を覆う導電性部材により形成される、請求項1〜3のいずれか1項に記載の放熱装置。
- 前記発熱部品と前記第1の熱伝導部との間に、第3の熱伝導部が挟まれる、請求項1〜5のいずれか1項に記載の放熱装置。
- 前記第1の熱伝導部は銅モリブデンを含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の放熱装置。
- 前記内層配線は、前記第1の熱伝導部と前記第2の熱伝導部とを接続するように配置される、請求項1〜7のいずれか1項に記載の放熱装置。
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