JP2021111718A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】同一のプリント基板上に複数の電子部品が実装される構成において、輻射ノイズの抑制を適切に図ると共に、電子部品の放熱性の向上を適切に図る。【解決手段】電子機器１は、プリント基板２と、プリント基板上に実装されている第１電子部品３と、プリント基板上に実装されている第２電子部品４と、金属材料から構成され、第１電子部品及び第２電子部品を覆うと共にプリント基板に接地するリッド１７と、第１電子部品とリッドとの間に設けられている第１放熱部材２０と、第２電子部品とリッドとの間に設けられている第２放熱部材２１と、を備える。リッドは、第１電子部品を覆う第１部位と第２電子部品を覆う第２部位との間の熱移動を抑える熱抵抗部２５ａ〜２５ｅを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器に関する。

従来より、電子機器の多機能化及び高性能化に伴い、電子機器に搭載される電子部品の高性能化及び高速化が進んでおり、消費電力の増加も見込まれている。このため、ＥＭＣ（Electromagnetic Compatibility）対策や電子部品からの発熱量の増加に対する放熱性の向上が必要になってきている。例えば特許文献１には、輻射ノイズを抑制するために、シールド部材を用いて電子部品の放熱用のリッドからプリント基板まで接続させる構成が開示されている。

特開２０１２−１６４８５２号公報

特許文献１に開示されている技術は、１つの電子部品に対して１つのリッドが設けられる構成であるが、近年では微細加工の技術の進歩により同一のプリント基板上に複数の電子部品が密集して実装される傾向にあり、その場合、複数の電子部品に対して１つのリッドが設けられる構成が想定される。複数の電子部品に対して１つのリッドが設けられ、複数の電子部品の個々とリッドとの間に放熱部材が設けられる構成では、複数の電子部品のうち発熱量が大きい電子部品から発せられた熱がリッドを介して他の電子部品に伝わり、他の電子部品の放熱性が悪化することが懸念される。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、同一のプリント基板上に複数の電子部品が実装される構成において、輻射ノイズの抑制を適切に図ると共に、電子部品の放熱性の向上を適切に図ることができる電子機器を提供することにある。

請求項１に記載した電子機器（１）によれば、プリント基板（２）と、プリント基板上に実装されている第１電子部品（３）と、プリント基板上に実装されている第２電子部品（４）と、金属材料から構成され、第１電子部品及び第２電子部品を覆うと共にプリント基板に接地するリッド（１７，３１，４１，５１，６１）と、第１電子部品とリッドとの間に設けられている第１放熱部材（２０）と、第２電子部品とリッドとの間に設けられている第２放熱部材（２１）と、を備える。リッドは、第１電子部品を覆う第１部位と第２電子部品を覆う第２部位との間の熱移動を抑える熱抵抗部（２５，３２，４２，５２，６３）を有する。

プリント基板にリッドが接地するようにしたので、電子部品から放射された電磁波によりリッドにノイズ電流が誘起されたとしても、その誘起されたノイズ電流が接地部分に排出されることで、輻射ノイズを抑制することができる。リッドが熱抵抗部を有するようにしたので、その熱抵抗部により電子部品間の熱移動を抑え、第１電子部品及び第２電子部品のうち一方から発せられた熱がリッドを介して他方に伝わる程度を抑えることができる。これにより、同一のプリント基板上に複数の電子部品が実装される構成において、複数の電子部品からの輻射ノイズの抑制及び放熱性の向上を適切に図ることができる。

第１実施形態を示す縦断側面図 平面図 平面図 平面図 第２実施形態を示す縦断側面図 平面図 第３実施形態を示す縦断側面図 平面図

以下、電子機器の幾つかの実施形態について図面を参照して説明する。以下に示す各実施形態において、先行する実施形態で説明した内容に対応する部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を省略することがある。

（第１実施形態）
第１実施形態について図１から図４を参照して説明する。図１は図２のＡ１−Ａ２に沿う縦断側面を示す。電子機器１は、例えば車両に搭載される車載用の電子機器であり、平板形状のプリント基板２と、プリント基板２上に実装されている複数（本実施形態では４個）の電子部品３〜６とを備える。電子部品３〜６は、例えばボールグリッドアレイパッケージ型（ＢＧＡ型）の半導体素子であり、半導体チップとパッケージプリント基板とがボンディングワイヤにより電気的に接続され、パッケージプリント基板の上面側に対する樹脂モールドにより全体として薄形矩形状のパッケージとして形成されている。又、パッケージプリント基板の実装面（図１では下面）には多数のはんだボールが設けられている。本実施形態では、例えば電子部品３はＳｏＣ（System on Chip）であり、第１電子部品に相当する。例えば電子部品４は電源ＩＣ（Integrated Circuit）であり、第２電子部品に相当する。例えば電子部品５，６はメモリ素子である。電子部品３と電子部品４は、プリント基板２の表面で配線７（図１では図示略）により電気的に接続されている。電子部品３と電子部品５，６は、プリント基板２の表面で配線８，９（図１では図示略）により電気的に接続されている。

プリント基板２は、例えばガラス繊維を含有したエポキシ樹脂等の絶縁基材１０が多層に積層されている多層基板であり、その表面及び層間に導体パターンが形成されていると共に、層間にグランドパターン１１が形成されている。プリント基板２の表面には、上記した電子部品３〜６の多数のはんだボールに対応し、電子部品３〜６がはんだ接合されるための導通用のランド１２が設けられていると共に、後述するリッドが接地されるための接地用のランド１３が設けられている。又、プリント基板２の表面には、導通用のランド１２及び接地用のランド１３を除く部分を覆うようにソルダーレジスト層１４が設けられている。ソルダーレジスト層１４は、プリント基板２の表面において導体パターンや絶縁基材１０を保護すると共に、導通用のランド１２及び接地用のランド１３を露出させる最外層として形成されている。導通用のランド１２及び接地用のランド１３上には、印刷用のマスクを用いてはんだペーストが塗布されることにより印刷体が設けられている。又、接地用のランド１３は、ビア１５を介してグランドパターン１１と導通している。

電子部品３〜６をプリント基板２に実装する工程では、電子部品３〜６のはんだボールを導通用のランド１２に対して位置合わせして重ね、温度制御しながら加熱し、はんだ接合を行う。この加熱は、図示しないリフロー炉を通して行う。はんだペーストである印刷体とはんだボールとが溶融されて一体化され、その後に冷却され、はんだが硬化してはんだ接合部１６が形成されることで、電子部品３〜６がプリント基板２に対して電気的及び物理的に接続される。

電子部品３〜６の上方には当該電子部品３〜６を覆うようにリッド１７が設けられている。リッド１７は、金属材料から構成され、中空部１８を有する凹形状である。電子部品３の上面３ａとリッド１７の天井面部１９の下面１９ａとの間には放熱部材２０が設けられている。放熱部材２０は第１放熱部材に相当する。リッド１７の天井面部１９において電子部品３を覆う部位２３は第１部位に相当する。放熱部材２０が設けられていることで、電子部品３から発せられた熱の殆どは、放熱部材２０に直接伝わり、放熱部材２０からリッド１７の天井面部１９に伝わり、リッド１７の天井面部１９や側面部２２から拡散される。

電子部品４の上面４ａとリッド１７の天井面部１９の下面１９ａとの間には放熱部材２１が設けられている。放熱部材２１は第２放熱部材に相当する。リッド１７の天井面部１９において電子部品４を覆う部位２４は第２部位に相当する。放熱部材２１が設けられていることで、電子部品４から発せられた熱の殆どは、放熱部材２１に直接伝わり、放熱部材２１からリッド１７の天井面部１９に伝わり、リッド１７の天井面部１９や側面部２２から拡散される。

又、電子部品５，６から発せられた熱の殆どは、はんだ接合部１６を介してプリント基板２に伝わり、プリント基板２から拡散される。本実施形態では、電子部品３とリッド１７との間に放熱部材２０が設けられ、電子部品４とリッド１７との間に放熱部材２１が設けられている構成を例示しているが、電子部品５，６とリッド１７との間にも放熱部材が設けられている構成でも良い。

リッド１７は、その天井面部１９において電子部品３を覆う部位２３と電子部品４を覆う部位２４との間にスリット群２５が形成されている。スリット群２５は熱抵抗部に相当する。スリット群２５は、複数（図２では５個）のスリット２５ａ〜２５ｅがプリント基板２の短手方向に沿って１列で配列されており、その長手方向がプリント基板２の短手方向と平行となるように形成されている。スリット２５ａ〜２５ｅは、例えばプレス加工やエッチング加工により形成され、天井面部１９を貫通している。又、スリット２５ａ〜２５ｅは、リッド１７の輻射ノイズを抑制する特性を損なわないサイズで形成されている。スリット群２５の長さ、即ち、スリット２５ａにおけるリッド１７の外側の端部からスリット２５ｅにおけるリッド１７の外側の端部までの長さは、プリント基板２の短手方向（図２では上下方向）と略平行な電子部品３の幅と同等である。

リッド１７をプリント基板２に実装する工程では、リッド１７の側面部２２の下端部を接地用のランド１３に対して位置合わせして重ね、温度制御しながら加熱し、はんだ接合を行う。はんだが硬化してはんだ接合部２６が形成されることで、リッド１７がプリント基板２に対して物理的に接続されると共に接地される。

上記した構成では、リッド１７の天井面部１９において電子部品３を覆う部位２３と電子部品４を覆う部位２４との間にスリット群２５が形成されているので、電子部品３を覆う部位２３と電子部品４を覆う部位２４との間の熱移動がスリット群２５により抑えられる。即ち、第１電子部品３から発せられた熱の殆どは放熱部材２０を介してリッド１７の部位２３に伝わり、第２電子部品４から発せられた熱の殆どは放熱部材２１を介してリッド１７の部位２４に伝わるが、例えば第１電子部品３の発熱量が相対的に大きく、第２電子部品４の発熱量が相対的に小さくても、リッド１７の部位２３から部位２４への熱移動がスリット群２５により抑えられる。その結果、第２電子部品４の放熱が第１電子部品３の発熱により阻害されない。

第１実施形態によれば、以下に示す作用効果を得ることができる。電子装置１において、プリント基板２にリッド１７が接地するようにしたので、電子部品３〜６から放射された電磁波によりリッド１７にノイズ電流が誘起されたとしても、その誘起されたノイズ電流が接地部分に排出されることで、輻射ノイズを抑制することができる。リッド１７がスリット群２５を有するようにしたので、そのスリット群２５により第１電子部品３と第２電子部品４との間の熱移動を抑え、第１電子部品３及び第２電子部品４のうち一方から発せられた熱がリッド１７を介して他方に伝わる程度を抑えることができる。これにより、同一のプリント基板２上に複数の電子部品３〜６が実装される構成において、複数の電子部品３〜６からの輻射ノイズの抑制及び放熱性の向上を適切に図ることができる。

尚、スリット群２５を構成するスリットの配列や個数はどのようであっても良い。図３に示すように、リッド３１において１本のスリット３２が形成されていても良い。この場合、スリット３２の長さも、前述したスリット群２５の長さと同様に、プリント基板２の短手方向と略平行な電子部品３の幅と同等である。図４に示すように、リッド４１においてスリット群４２を構成する複数（図４では９個）のスリット４２ａ〜４２ｉがプリント基板２の短手方向に沿って２列で配列されていても良い。

（第２実施形態）
第２実施形態について図５から図６を参照して説明する。図５は図６のＡ３−Ａ４に沿う縦断側面を示す。第２実施形態は、スリット群２５に代えて凹み部が形成されている点で前述した第１実施形態と異なる。リッド５１は、その天井面部１９において電子部品３を覆う部位２３と電子部品４を覆う部位２４との間に凹み部５２が形成されている。凹み部５２は熱抵抗部に相当する。凹み部５２は、例えばプレス加工やエッチング加工により形成される。凹み部５２の長さは、プリント基板２の短手方向の幅と同等である。

上記した構成では、リッド５１の天井面部１９において電子部品３を覆う部位２３と電子部品４を覆う部位２４との間に凹み部５２が形成されているので、電子部品３を覆う部位２３と電子部品４を覆う部位２４との間の熱移動が凹み部５２により抑えられる。第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。又、リッド５１の天井面部１９を貫通せずに実現するので、電子部品３〜６からの輻射ノイズの抑制をより適切に図ることができる。

（第３実施形態）
第３実施形態について図７から図８を参照して説明する。図７は図８のＡ５−Ａ６に沿う縦断側面を示す。第３実施形態は、スリット群２５に代えて低熱伝導性材料が設けられている点で前述した第１実施形態と異なる。リッド６１は、その天井面部１９において電子部品３を覆う部位２３と電子部品４を覆う部位２４との間に穴部６２が形成されており、その穴部６２に低熱伝導性材料６３が充填されている。低熱伝導性材料６３は、リッド６１よりも熱伝導性が低い材料である。低熱伝導性材料６３は熱抵抗部に相当する。低熱伝導性材料６３が充填されている部位の長さは、前述したスリット群２５やスリット３２の長さと同様に、プリント基板２の短手方向と略平行な電子部品３の幅と同等である。

上記した構成では、リッド６１の天井面部１９において電子部品３を覆う部位２３と電子部品４を覆う部位２４との間に低熱伝導性材料６３が設けられているので、電子部品３を覆う部位２３と電子部品４を覆う部位２４との間の熱移動が低熱伝導性材料６３により抑えられる。第３実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。尚、低熱伝導性材料６３が絶縁性材料であれば、第１実施形態で説明したスリット群２５と同様に、リッド１７の輻射ノイズを抑制する特性を損なわないサイズで形成されれば良く、熱伝導性材料６３が導電性材料であれば、スリットのように間隔を設ける必要はない。

（その他の実施形態）
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、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、更には、それらに一要素のみ、それ以上、或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。
プリント基板２に実装されている電子部品の個数や配置態様は例示した以外でも良い。
電子部品５，６とリッド１７との間に放熱部材が設けられる構成であれば、電子部品３を覆う部位２３と電子部品５，６を覆う部位との間に熱抵抗部が設けられる構成でも良い。
モジュール基板として機能する第１プリント基板に複数の電子部品が実装され、マザー基板として機能する第２プリント基板に第１プリント基板が実装され、複数の電子部品を覆うようにリッドが設けられる構成でも良い。その場合、リッドが第１プリント基板に接地する構成でも良いし、リッドが第２プリント基板に接地する構成でも良い。

図面中、１は電子機器、２はプリント基板、３は第１電子部品、４は第２電子部品、１７，３１，４１，５１，６１はリッド、２０は第１放熱部材、２１は第２放熱部材、２３は第１部位、２４は第２部位、２５ａ〜２５ｅ，３２，４２ａ〜４２ｉはスリット（熱抵抗部）、５２は凹み部（熱抵抗部）、６３は低熱伝導性材料（熱抵抗部）である。

Claims (6)

1. プリント基板（２）と、
   前記プリント基板上に実装されている第１電子部品（３）と、
   前記プリント基板上に実装されている第２電子部品（４）と、
   金属材料から構成され、前記第１電子部品及び前記第２電子部品を覆うと共に前記プリント基板に接地するリッド（１７，３１，４１，５１，６１）と、
   前記第１電子部品と前記リッドとの間に設けられている第１放熱部材（２０）と、
   前記第２電子部品と前記リッドとの間に設けられている第２放熱部材（２１）と、を備え、
   前記リッドは、前記第１電子部品を覆う第１部位と前記第２電子部品を覆う第２部位との間の熱移動を抑える熱抵抗部（２５ａ〜２５ｅ，３２，４２ａ〜４２ｉ，５２，６３）を有する電子機器（１）。
2. 前記熱抵抗部は、スリット（２５ａ〜２５ｅ，３２，４２ａ〜４２ｉ）である請求項１に記載した電子機器。
3. 前記熱抵抗部は、凹み部（５２）である請求項１に記載した電子機器。
4. 前記熱抵抗部は、低熱伝導性材料（６３）である請求項１に記載した電子機器。
5. 前記低熱伝導性材料は、絶縁性材料である請求項４に記載した電子機器。
6. 前記低熱伝導性材料は、導電性材料である請求項４に記載した電子機器。

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