JP2021019041A

JP2021019041A - 電子装置及びプリント基板

Info

Publication number: JP2021019041A
Application number: JP2019132782A
Authority: JP
Inventors: 裕美上野; Yumi Ueno
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-07-18
Filing date: 2019-07-18
Publication date: 2021-02-15

Abstract

【課題】電子部品の放熱性能を十分なものとしながら、プリント基板を小形化する。【解決手段】本実施形態の電子装置は、プリント基板１の複数の配線層に設けられた導体パターン３、４、５、６により形成されたパターンコイル２と、前記パターンコイル２の内側に設けられ前記パターンコイル２と共にインダクタ３０を構成する金属部材１１、２２と、前記プリント基板１の実装面において前記金属部材１１、２２の上に位置するように実装された電子部品１２、２３とを備えたものである。【選択図】図１

Description

本発明は、電子装置及びプリント基板に関する。

例えばアンテナ装置用のコイルをプリント基板の内部に埋設し、基板を小形化した構成が知られている（特許文献１参照）。このような構成のプリント基板に電源ＩＣなどの発熱の大きな電子部品を実装する際には、前記電子部品の下部または近傍に放熱用のヒートシンクを配設する必要がある。この構成の場合、ヒートシンクが邪魔になるため、前記電子部品の近傍のプリント基板の内部にコイルを埋設することができず、実装面積が大きくなり、基板が大型化するという問題があった。

国際公開第２０１４／１１５４５４号

本発明の目的は、電子部品の放熱性能を十分なものとしながら、プリント基板を小形化することができる電子装置及びプリント基板を提供することにある。

請求項１の発明は、プリント基板１の複数の配線層に設けられた導体パターン３、４、５、６により形成されたパターンコイル２と、前記パターンコイル２の内側に設けられ、前記パターンコイル２と共にインダクタ３０を構成する金属部材１１、２２と、前記プリント基板１の実装面において前記金属部材１１、２２の上に位置するように実装された電子部品１２、２３とを備えた電子装置である。

第１実施形態を示すプリント基板の断面図コイルの斜視図第２実施形態を示すプリント基板の断面図第３実施形態を示すプリント基板の断面図第４実施形態を示すプリント基板の断面図

（第１実施形態）
以下、第１実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態のプリント基板１は、電子装置例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit）を構成するものであり、例えば多層基板で構成されている。プリント基板１の内部には、例えばアンテナ装置用のコイル２が配設されている。

コイル２は、図２に示すように、プリント基板１内の複数の内部配線層に形成された導体パターン３、４、５、６を、プリント基板１内の複数の内部絶縁層に形成されたビア７、８、９によってコイル状に接続することにより形成されており、パターンコイルを構成している。尚、コイル２の端部２ａ、２ｂは、図示しないビア等を介してプリント基板１の第１実装面または前記第１実装面と反対側の第２実装面に設けられたランドや導体パターン等に接続されている。この構成の場合、コイル２の軸心は、プリント基板１の板面に直交する方向に延びるように構成されている。

プリント基板１におけるコイル２の内側部分、即ち、軸心部分には、図１に示すように、板面に沿う方向の断面がほぼ円形の貫通孔１０が形成されている。この貫通孔１０内には、ほぼ円柱状をなす金属部材１１が例えば圧入されて固定されている。金属部材１１は、高透磁率の部材例えば鉄材で形成されており、コイル２のコアを構成している。この場合、コイル２と金属部材１１とからインダクタ３０が構成されている。

プリント基板１の第１実装面において、金属部材１１の上に位置するように、発熱が大きい電子部品であるパワー半導体例えば電源ＩＣ１２が実装されている。電源ＩＣ１２のリード端子１２ａ、１２ａは、プリント基板１の第１実装面に設けられたランド１３、１３に例えばはんだ付けされている。電源ＩＣ１２内の半導体チップ１４は、リードフレーム１５上に載置固定されており、リードフレーム１５の底面は、電源ＩＣ１２のパッケージ１６の底面に露出されている。そして、リードフレーム１５の底面は、金属部材１１の上端面と、プリント基板１の第１実装面に設けられたランド１７との上に、例えばはんだ層１８を介してはんだ付けされている。

上記構成の場合、電源ＩＣ１２、即ち、半導体チップ１４で発生した熱は、リードフレーム１５、はんだ層１８、並びに、金属部材１１を介して下方へ放熱されるように構成されている。

尚、プリント基板１の第２実装面において露出した金属部材１１の下端面に当接するように放熱シンクや放熱フィン等を配設するように構成しても良い。このように構成すると、電源ＩＣ１２の放熱性をより一層向上させることができる。

また、プリント基板１の第１実装面には、上記電源ＩＣ１２の他に図示しない種々の電子部品が実装されており、これにより、プリント基板１に電気回路が形成される構成となっている。

このような構成の本実施形態においては、プリント基板１の複数の配線層に設けられた導体パターン３、４、５、６により形成されたコイル２と、コイル２の内側に設けられた金属部材１１とを備え、コイル２と金属部材１１によりインダクタ３０を構成し、プリント基板１の実装面における金属部材１１の上に位置するように電源ＩＣ１２を実装した。この構成によれば、電源ＩＣ１２の放熱性能を十分なものとしながら、プリント基板１を小形化することができる。

また、上記実施形態では、金属部材１１の上端面に直接的に電源ＩＣ１２の半導体チップ１４を載置固定したリードフレーム１５をはんだ付けするように構成したので、半導体チップ１４から発生する熱を金属部材１１に良好に伝熱することができ、放熱性をより一層向上させることができる。

（第２実施形態）
図３は、第２実施形態を示すものである。尚、第１実施形態と同一構成には、同一符号を付している。第２実施形態では、金属部材１１をプリント基板１に固定するに際して、金属部材１１をプリント基板１に接着剤を用いて固定するように構成した。具体的には、図３に示すように、金属部材１１を、プリント基板１に形成した貫通孔１０内に接着剤層２０を介して嵌合するように構成した。

上述した以外の第２実施形態の構成は、第１実施形態の構成とほぼ同じ構成となっている。従って、第２実施形態においても、第１実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。

（第３実施形態）
図４は、第３実施形態を示すものである。尚、第２実施形態と同一構成には、同一符号を付している。第１実施形態及び第２実施形態では、金属部材１１の両端部をプリント基板１の第１実装面及び第２実装面から露出させるように構成したが、これに代えて、第３実施形態では、金属部材の一端部だけをプリント基板の第１実装面または第２実装面から露出させるように構成した。

具体的には、図４に示すように、プリント基板１に、第１実装面が開口し、底面が閉塞した収容孔２１を形成する。そして、この収容孔２１内に、金属部材２２を例えば接着剤層２０を介して嵌合するように構成した。尚、収容孔２１の開口、即ち、金属部材２２の露出部分を、プリント基板１の第１実装面に形成したが、これに代えて、第２実装面に形成しても良い。

上述した以外の第３実施形態の構成は、第２実施形態の構成とほぼ同じ構成となっている。従って、第３実施形態においても、第２実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。

（第４実施形態）
図５は、第４実施形態を示すものである。尚、第１実施形態と同一構成には、同一符号を付している。第４実施形態では、プリント基板１に、第２実装面が開口し、上底面が閉塞した収容孔２１を形成する。そして、この収容孔２１内に、金属部材２２を例えば圧入して嵌合するように構成した。この構成の場合、金属部材２２の下端面が、プリント基板１の第２実装面に露出している。

また、プリント基板１の第１実装面において、金属部材２２の上に位置するように、発熱の大きな電子部品例えば電源ＩＣ２３が実装されている。電源ＩＣ２３のリード端子２３ａ、２３ａは、プリント基板１の第１実装面に設けられたランド１３、１３に例えばはんだ付けされている。電源ＩＣ２３内の半導体チップ２４は、リードフレーム２５上に載置固定されており、半導体チップ２４及びリードフレーム２５は、電源ＩＣ２３のパッケージ２６内に埋設されている。

そして、電源ＩＣ２３のパッケージ２６の底面は、プリント基板１の第１実装面において金属部材２２の上に位置するように、例えば放熱ゲル層２７を介して接着固定されている。この構成の場合、電源ＩＣ２３、即ち、半導体チップ２４で発生した熱は、リードフレーム２５、パッケージ２６、放熱ゲル層２７、プリント基板１における金属部材２２の上端部の上の薄い層、並びに、金属部材２２を介して下方へ放熱されるように構成されている。

尚、プリント基板１の第２実装面において露出した金属部材２２の下端面に当接するように放熱シンクや放熱フィン等を配設するように構成しても良い。このように構成すると、電源ＩＣ２３の放熱性をより一層向上させることができる。また、収容孔２１の開口、即ち、金属部材２２の露出部分を、プリント基板１の第２実装面に形成したが、これに代えて、第１実装面に形成しても良い。

上述した以外の第４実施形態の構成は、第１実施形態の構成とほぼ同じ構成となっている。従って、第４実施形態においても、第１実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。

また、上記実施形態では、電源ＩＣ２３のパッケージ２６の底面を、プリント基板１の第１実装面に放熱ゲル層２７を介して接着固定したが、これに限られるものではなく、例えば接合シートを介して接着固定しても良いし、また、はんだ接合、即ち、はんだ付けするように構成しても良い。

尚、上記各実施形態では、発熱の大きな電子部品としてパワー半導体例えば電源ＩＣ１２、２３を用いるように構成したが、これに限られるものではなく、他のパワー半導体を用いるように構成しても良いし、また、集積回路等を用いるように構成しても良い。

本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

図面中、１はプリント基板、２はコイル、３、４、５、６は導体パターン、１０は貫通孔、１１は金属部材、１２は電源ＩＣ、１４は半導体チップ、１８ははんだ層、２０は接着剤層、２１は収容孔、２２は金属部材、２３は電源ＩＣ、２４は半導体チップ、２７は放熱ゲル層、３０はインダクタである。

Claims

プリント基板（１）の複数の配線層に設けられた導体パターン（３、４、５、６）により形成されたパターンコイル（２）と、
前記パターンコイルの内側に設けられ、前記パターンコイルと共にインダクタ（３０）を構成する金属部材（１１、２２）と、
前記プリント基板の実装面において前記金属部材の上に位置するように実装された電子部品（１２、２３）と
を備えた電子装置。
前記金属部材は、前記プリント基板の実装面に露出するように構成された請求項１記載の電子装置。
前記金属部材は、前記プリント基板に圧入されるように構成された請求項１または２記載の電子装置。
前記金属部材は、前記プリント基板に接着剤を用いて固定された請求項１または２記載の電子装置。
複数の配線層を有するプリント基板であって、
前記複数の配線層に設けられた導体パターンにより形成されたパターンコイルと、
前記パターンコイルの内側に設けられ、前記パターンコイルと共にインダクタを構成する金属部材と、
前記プリント基板の実装面において前記金属部材の上に位置するように実装された電子部品と
を備えたプリント基板。
前記金属部材は、前記プリント基板の実装面に露出するように構成された請求項５記載のプリント基板。
前記金属部材は、前記プリント基板に圧入されるように構成された請求項５または６記載のプリント基板。
前記金属部材は、前記プリント基板に接着剤を用いて固定された請求項５または６記載のプリント基板。