JP2022166864A - インターポーザ組品および電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】回路設計の自由度を増加させることができるインターポーザ組品および電子部品を提供する。【解決手段】インターポーザ組品は、第１回路基板と前記第１回路基板に対向するように設けられた第２回路基板とを接続し得るインターポーザと、前記インターポーザの一方側の位置から前記インターポーザの他方側の位置まで延びるように、前記インターポーザを貫通する貫通部材と、を備え、前記貫通部材は、熱伝導性および電気伝導性の少なくともいずれか一方を有する。【選択図】図１

Description

本開示は、インターポーザ組品および電子部品に関する。

下記の特許文献１に開示されているように、回路基板にＣＰＵ（Central Processing Unit）またはメモリ電気素子が搭載された電子部品の開発が行われている。このような状況の下で、近年、対向する２つの回路基板の間の空間を取り囲むように２つの回路基板を接続するインターポーザを備えた電子部品のニーズが高まっている。この電子部品においては、インターポーザは、２つの回路基板を電気的に接続することができる。

特開２０１７－１８８５４３号公報

上記の電子部品においては、２つの回路基板の間のインターポーザに取り囲まれた空間から外部の空間へ至る熱放出経路および電気伝導経路のいずれも存在しない。そのため、２つの回路基板の間のインターポーザに取り囲まれた空間を利用して電気素子または電気配線を配置することがなされていない。したがって、２つの回路基板を有していても、回路設計の自由度を増加させることが困難である。

本開示は、上述の問題に鑑みなされたものである。本開示の目的は、回路設計の自由度を増加させることができるインターポーザ組品および電子部品を提供することである。

本開示のインターポーザ組品は、第１回路基板と前記第１回路基板に対向するように設けられた第２回路基板とを接続し得るインターポーザと、前記インターポーザの一方側の位置から前記インターポーザの他方側の位置まで延びるように、前記インターポーザを貫通する貫通部材と、を備え、前記貫通部材は、熱伝導性および電気伝導性の少なくともいずれか一方を有する。

本開示の電子部品は、第１回路基板と、前記第１回路基板に対向するように設けられた第２回路基板と、前記第１回路基板と前記第２回路基板とを接続し、前記第１回路基板と前記第２回路との間の空間を取り囲むように設けられたインターポーザと、前記インターポーザによって取り囲まれた内側の空間から前記インターポーザによって取り囲まれた空間の外側の空間まで延びるように、前記インターポーザを貫通する貫通部材と、を備え、前記貫通部材は、熱伝導性および電気伝導性の少なくともいずれか一方を有する。

実施の形態１のインターポーザ組品の斜視図である。 実施の形態１のインターポーザ組品の横断面図であって、図１のＩＩ－ＩＩ線断面図である。 実施の形態１の電子部品の縦断面図である。 実施の形態１の電子部品の側面図である。 実施の形態１の電子部品の横断面図であって、図３のＶ－Ｖ線断面図である。 実施の形態１のインターポーザ組品の変形例の横断面図である。 実施の形態２のインターポーザ組品の斜視図である。 実施の形態２のインターポーザ組品の横断面図であって、図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線断面図である。 実施の形態２の電子部品の縦断面図である。

以下、本開示のインターポーザ組品および電子部品を、図面を参照しながら説明する。なお、図面については、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、同一又は同等の要素の重複する説明は繰り返さない。

（実施の形態１）
図１～図６を用いて、実施の形態１のインターポーザ組品および電子部品を説明する。

図１および図２を用いて、実施の形態１のインターポーザ組品を説明する。図１は、本実施の形態のインターポーザ組品１５０の斜視図である。図２は、本実施の形態のインターポーザ組品１５０の横断面図である。図１および図２に示されるように、インターポーザ組品１５０は、インターポーザ１０および貫通部材２０を備えている。なお、インターポーザ１０と貫通部材２０との接合部は、リジッドフレキシブル基板の構造と同様の構造を有していてもよい。

インターポーザ１０は、後述される回路基板１００および回路基板２００に物理的に接続され得るものである（図３参照）。インターポーザ１０は、銅などの導電体で構成される複数の基板間配線１１および、一般的に樹脂を含む部材で構成される基板間絶縁部１２を含んでいる。基板間絶縁部１２は、複数の基板間配線１１のそれぞれを内包している。そのため、複数の基板間配線１１同士は、基板間絶縁部１２によって互いに絶縁されている。複数の基板間配線１１は、後述される回路基板１００と回路基板２００とを電気的に接続し得るものである。

貫通部材２０は、板状の部材である。貫通部材２０は、インターポーザ１０の一方側の位置からインターポーザ１０の他方側の位置まで延びるように、インターポーザ１０を貫通する。具体的には、貫通部材２０は、壁状のインターポーザ１０の一方の主表面から他方の主表面へ向かって延びる貫通孔１０ａに突き刺さされた板状の部材である。本実施の形態の貫通部材２０は、熱伝導率が４０３Ｗ／ｍ・Ｋである銅からなる。ただし、貫通部材２０は、グラファイトシートで構成されていてもよい。

貫通部材２０は、熱伝導性に加えて、電気伝導性を有する。そのため、貫通部材２０は、基板間絶縁部１２によって基板間配線１１から電気的に絶縁されるように、基板間絶縁部１２を貫通している。それにより、基板間配線１１の機能に支障をきたすことなく、貫通部材２０を設けることができる。その結果、回路基板１００および回路基板２００に搭載されるＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、コンデンサ、または抵抗器等の電気素子（図性示せず）または電気配線（図示せず）等の回路設計の自由度を増加させることができる。なお、本実施の形態の貫通部材２０は、熱伝導性を有していれば、電気伝導性を有していなくてもよい。

図３～図５を用いて、実施の形態１の電子部品を説明する。図３は、本実施の形態の電子部品１０００の縦断面図である。図４は、本実施の形態の電子部品１０００の側面図である。図５は、本実施の形態の電子部品１０００の横断面図である。

図３および図４から分かるように、電子部品１０００は、回路基板１００、回路基板２００、熱源部品１、熱源部品２、熱源部品３、インターポーザ組品１５０、および熱被伝達部材３００を備えている。

回路基板１００は、樹脂製の平板であり、平板の両主表面に電気配線（図示せず）がプリントされた配線基板である。回路基板２００も、樹脂製の平板であり、平板の両主表面に電気配線（図示せず）がプリントされた配線基板である。回路基板１００と回路基板２００とは、インターポーザ１０によって、互いに対向するように配置されている。インターポーザ１０は、回路基板１００と回路基板２００とのそれぞれに物理的に接続されている。

図５に示されるように、インターポーザ１０は、回路基板１００と回路基板２００との間の空間Ｓinを取り囲んでいる。また、インターポーザ１０が回路基板１００と回路基板２００とを物理的に接続されることにより、回路基板１００と回路基板２００とを電気的に接続している。

熱源部品１は、回路基板１００と回路基板２００との間の空間Ｓinに設けられている。より厳密に言うと、熱源部品１は、回路基板１００、回路基板２００、およびインターポーザ１０によって内包された空間Ｓinに設けられている。熱源部品１は、回路基板２００上に搭載され、回路基板２００の内側の主表面にプリントされた電気配線に電気的に接続されている。

熱源部品２は、回路基板１００の外側の主表面に搭載され、その主表面にプリントされた電気配線に電気的に接続されている。したがって、熱源部品２は、回路基板１００、回路基板２００、およびインターポーザ１０によって内包された空間Ｓinの外側の空間Ｓoutに設けられている。

熱源部品３は、回路基板２００の外側の主表面に搭載され、その主表面にプリントされた電気配線に電気的に接続されている。したがって、熱源部品２は、回路基板１００、回路基板２００、およびインターポーザ１０によって内包された空間Ｓinの外側の空間Ｓoutに設けられている。

熱源部品１、熱源部品２、および熱源部品３は、いずれも、ＣＰＵまたはメモリ等の動作することによって発熱する電気素子である。

図３および図５から分かるように、電子部品１０００におけるインターポーザ組品１５０は、インターポーザ１０および貫通部材２０を備えている。

図５から分かるように、インターポーザ１０は、平面視において、長方形をなす枠部材であってもよい。しかしながら、インターポーザ１０は、形状にはこだわらず、多角形、円形または楕円形をなす枠部材であってもよい。また、枠部材は、１つのインターポーザ１０によって形成されていなくてもよい。

たとえば、それぞれが平板状の壁を構成する４のインターポーザ１０を接続することによって長方形の枠部材が構成されてもよい。また、この長方形の枠部材は、それぞれがＬ字形状を有する２つのインターポーザ１０の端部同士を接続することによって形成されてもよい。さらに、円形の枠部材が、それぞれが半円形状を有する２つのインターポーザ１０の端部同士を接続することによって形成されてもよい。

貫通部材２０は、インターポーザ１０によって取り囲まれた内側の空間Ｓinからインターポーザ１０によって取り囲まれた空間Ｓinの外側の空間Ｓoutまで延びている。貫通部材２０は、熱源部品１にＴＩＭ（Thermal Interface Material）と呼ばれる熱伝導性材料Ｔ１を介して間接的に接続されている。そのため、貫通部材２０は、インターポーザ１０の内側の空間Ｓinに存在する貫通部材２０の内側部分からインターポーザ１０の外側の空間Ｓoutに存在する貫通部材２０の外側部分まで、熱源部品１が発した熱を伝導する。ただし、貫通部材２０は、熱源部品１に直接的に接続されていてもよい。

熱被伝達部材３００は、いわゆる板金と呼ばれる部材であり、ステンレス鋼またはアルミニウムからなる部材である。熱被伝達部材３００は、熱伝導性部材Ｔ２を介して、貫通部材２０から熱を間接的に伝達されるように、貫通部材２０に間接的に接続されている。ただし、熱被伝達部材３００は、貫通部材２０に直接的に接続されていてもよい。

上記の構成によれば、熱源部品１が発した熱は、熱伝導部材Ｔ１、貫通部材２０、および熱伝導部材Ｔ２を経由して、熱被伝達部材３００へ伝達される。そのため、回路基板１００、回路基板２００、およびインターポーザ１０によって内包された空間Ｓinに熱源部品１を設けても、空間Ｓinから空間Ｓinの外側へ熱を逃がすことができる。したがって、上記のような構成によって熱源部品１の温度を効果的に低下させることができるため、上記のような構成を有していない電子部品によっては配置できなかった高い熱を発する電気素子を、熱源部品１の位置に配置することができる。したがって、電子部品１０００の回路設計の自由度を増加させることができる。

本実施の形態においては、熱伝導部材Ｔ１は、熱源部品１と貫通部材２０との間の空気を排出するための十分に柔軟な熱伝導シートや、グリース状またはゲル状の物質からなる熱伝導材とする。一方、熱伝導部材Ｔ２は、グラファイトシートからなるものとする。ただし、熱伝導部材Ｔ１、熱伝導部材Ｔ２、および貫通部材２０は、一体的に成形された１つの部材によって形成されていてもよい。

熱被伝達部材３００は、熱源部品３から熱を間接的に伝達されるように、熱源部品３に熱伝導性材料Ｔ３を介して間接的に接続されている。ただし、熱被伝達部材３００は、熱源部品３に直接的に接続されていてもよい。これによれば、熱源部品１が発する熱を逃がすための熱被伝達部材３００を利用して、熱源部品３が発する熱も逃がすことができる。

本実施の形態の熱伝導性材料Ｔ３は、熱源部品３と熱被伝達部材３００との間の空気を排出するための十分に柔軟な熱伝導シートや、グリース状またはゲル状の物質からなる熱伝導性材であるものとする。ただし、熱伝導性材料Ｔ３も、熱伝導部材Ｔ１および熱伝導部材Ｔ２と同様に、グラファイトシート等の熱伝導性シートからなっていてもよい。

なお、熱伝導部材Ｔ２は、銅の熱伝導率の２倍以上の熱伝導率を有することが好ましい。

図６を用いて、実施の形態のインターポーザ組品１５０の変形例を説明する。図６は、実施の形態のインターポーザ組品１５０の変形例の横断面図である。

図６に示されるように、貫通部材２０は、インターポーザ１０の内部において、貫通部材２０の貫通方向に交差する方向に突出する突出部２０ａを含んでいる。これによれば、突出部２０ａの大きさに応じて、貫通部材２０による熱源部品１の放熱効果を高めることができる。突出部２０ａの形状は、半円形等、いかなるものであってもよい。突出部２０ａは、平面視における枠状のインターポーザ１０の全体にわたって形成されていてもよい。ただし、突出部２０ａは、基板間絶縁部１２によって基板間配線１１から電気的に絶縁されている。

（実施の形態２）
図７～図９を用いて、実施の形態２のインターポーザ組品および電子部品を説明する。なお、下記において実施の形態１と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態のインターポーザ組品１５０および電子部品１０００は、以下の点で、実施の形態１のインターポーザ組品１５０および電子部品１０００と異なる。

図７および図８を用いて、実施の形態２のインターポーザ組品１５０を説明する。図７は、本実施の形態のインターポーザ組品１５０の斜視図である。図８は、実施の形態２のインターポーザ組品の横断面図である。

図７および図８に示されるように、貫通部材２０は、複数の貫通電気配線２１および貫通絶縁部２２を含んでいる。複数の貫通電気配線２１は、インターポーザ１０の一方側の位置からインターポーザ１０の他方側の位置まで延びるように、インターポーザ１０を貫通している。貫通絶縁部２２は、複数の貫通電気配線２１のそれぞれを個別に内包しながら、インターポーザ１０の一方側の位置からインターポーザ１０の他方側の位置まで延びるように、インターポーザ１０を貫通している。

図７および図８に示されるように、複数の貫通電気配線２１のうちの貫通電気配線２１ａは、貫通絶縁部２２によって基板間配線１１ａから電気的に絶縁されている。これによれば、貫通電気配線２１ａは、インターポーザ１０の一方の空間とインターポーザ１０の他方の空間との間の電気経路を構成することができる。

また、複数の貫通電気配線２１のうちの貫通電気配線２１ｂは、基板間配線１１ｂに電気的に接続されている。これによれば、基板間配線１１ｂに接続された電気素子と貫通電気配線２１に接続された電気素子とを電気的に接続することができる。その結果、回路設計の自由度を増加させることができる。

図９を用いて、本実施の形態の電子部品を説明する。図９は、本実施の形態の電子部品１０００の縦断面図である。

貫通部材２０は、貫通部材２０Ｘと貫通部材２０Ｙとを有している。貫通部材２０Ｘおよび貫通部材２０Ｙのそれぞれは、図８に示されるように、複数の貫通電気配線２１および貫通絶縁部２２を含んでいる。

本実施の形態の複数の貫通電気配線２１は、たとえば、銅線であるため、電気伝導性を有している。そのため、貫通絶縁部２２は、複数の貫通電気配線２１を内包しながら、インターポーザ１０の内側の空間Ｓinからインターポーザ１０の外側の空間Ｓoutまで延びている。貫通絶縁部２２は、複数の貫通電気配線２１同士を互いに絶縁している。

本実施の形態の複数の貫通電気配線２１によれば、インターポーザ１０の内側の空間Ｓinとインターポーザ１０の外側の空間Ｓoutとの間の電気経路を構成する。そのため、インターポーザ１０の内側の空間Ｓinに電気素子または電気配線を設けた場合に、その電気素子または電気配線とインターポーザ１０の外側の空間Ｓoutに設けられた電気素子または電気配線（図示せず）とを電気的に接続することができる。具体的には、回路基板１００上のコネクタ５０とインターポーザ１０の内側の空間Ｓinに形成された電気配線、たとえば、回路基板２００の内側の主表面上の電気配線とを、貫通部材２０Ｘを介して、電気的に接続することができる。

また、電子部品１０００が取り付けられる外部部材４００上に設けられたコネクタ６０とインターポーザ１０の内側の空間Ｓinに形成された電気配線（図示せず）とを、貫通部材２０Ｙを介して、電気的に接続することができる。その結果、回路基板の設計の自由度を増加させることができる。

なお、外部部材４００としては、たとえば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）またはＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）等の電子機器の部品等が考えられる。なお、本実施の形態の電子部品１０００は、たとえば、筐体の内側面に設けられるものである。

なお、図９には、インターポーザ１０の内側の空間ＳinにＣＰＵなどの電気素子が描かれていないが、空間Ｓinに電気素子が設けられていてもよい。この場合、貫通部材２０Ｘまたは貫通部材２０Ｙ内の貫通電気配線２１ａを介して、空間Ｓinに電気素子と外側の空間Ｓoutに設けられた電気素子とが電気的に接続されていてもよい。

１，２ 熱源部品
１０ インターポーザ
１１，１１ａ，１１ｂ 基板間配線
１２ 基板間絶縁部
２０ 貫通部材
２０ａ 突出部
２１，２１ａ，２１ｂ 貫通電気配線
２２ 貫通絶縁部
１００ 回路基板
１５０ インターポーザ組品
２００ 回路基板
３００ 熱被伝達部材
１０００ 電子部品
Ｓin，Ｓout 空間

Claims (14)

1. 第１回路基板と前記第１回路基板に対向するように設けられた第２回路基板とを接続し得るインターポーザと、
   前記インターポーザの一方側の位置から前記インターポーザの他方側の位置まで延びるように、前記インターポーザを貫通する貫通部材と、を備え、
   前記貫通部材は、熱伝導性および電気伝導性の少なくともいずれか一方を有する、インターポーザ組品。
2. 前記インターポーザは、
   前記第１回路基板と前記第２回路基板とを電気的に接続し得る基板間配線と、
   前記基板間配線を内包する基板間絶縁部と、を含み、
   前記貫通部材は、熱伝導性に加えて、電気伝導性を有するが、前記基板間絶縁部によって前記基板間配線から電気的に絶縁されるように、前記基板間絶縁部を貫通する、請求項１に記載のインターポーザ組品。
3. 前記貫通部材は、前記インターポーザの内部において、前記貫通部材の貫通方向に交差する方向に突出する突出部を含む、請求項１または２に記載のインターポーザ組品。
4. 前記貫通部材は、
   前記インターポーザの前記一方側の位置から前記インターポーザの前記他方側の位置まで延びるように、前記インターポーザを貫通する貫通電気配線と、
   前記貫通電気配線を内包しながら、前記インターポーザの前記一方側の位置から前記インターポーザの前記他方側の位置まで延びるように、前記インターポーザを貫通する貫通絶縁部と、を含む、請求項１に記載のインターポーザ組品。
5. 前記インターポーザは、
   前記第１回路基板と前記第２回路基板とを電気的に接続し得る基板間配線と、
   前記基板間配線を内包する基板間絶縁部と、を含み、
   前記貫通電気配線は、前記貫通絶縁部によって前記基板間配線から電気的に絶縁された、請求項４に記載のインターポーザ組品。
6. 前記インターポーザは、
   前記第１回路基板と前記第２回路基板とを電気的に接続し得る基板間配線と、
   前記基板間配線を内包する基板間絶縁部と、を含み、
   前記貫通電気配線は、前記基板間配線に電気的に接続された、請求項４に記載のインターポーザ組品。
7. 第１回路基板と、
   前記第１回路基板に対向するように設けられた第２回路基板と、
   前記第１回路基板と前記第２回路基板とを接続し、前記第１回路基板と前記第２回路基板との間の空間を取り囲むように設けられたインターポーザと、
   前記インターポーザによって取り囲まれた内側の空間から前記インターポーザによって取り囲まれた空間の外側の空間まで延びるように、前記インターポーザを貫通する貫通部材と、を備え、
   前記貫通部材は、熱伝導性および電気伝導性の少なくともいずれか一方を有する、電子部品。
8. 前記第１回路基板と前記第２回路基板との間の空間に第１熱源部品をさらに備え、
   前記貫通部材は、熱伝導性を有し、前記インターポーザの前記内側の空間に存在する前記貫通部材の内側部分から前記インターポーザの前記外側の空間に存在する前記貫通部材の外側部分まで、前記第１熱源部品が発した熱を伝導するように、前記第１熱源部品に直接的または間接的に接続された、請求項７に記載の電子部品。
9. 前記第１回路基板および前記第２回路基板のいずれか一方の外側の表面に搭載された第２熱源部品をさらに備え、
   前記第２熱源部品から熱を直接的または間接的に伝達されるように、前記第２熱源部品に直接的または間接的に接続された熱被伝達部材をさらに備え、
   前記熱被伝達部材は、前記貫通部材からも熱を直接的または間接的に伝達されるように、前記貫通部材にも直接的または間接的に接続されている、請求項８に記載の電子部品。
10. 前記インターポーザは、
    前記第１回路基板と前記第２回路基板とを電気的に接続する基板間配線と、
    前記基板間配線を内包する基板間絶縁部と、を含み、
    前記貫通部材は、熱伝導性に加えて、電気伝導性を有するが、前記基板間絶縁部によって前記基板間配線から電気的に絶縁されるように、前記基板間絶縁部を貫通する、請求項７～９のいずれかに記載の電子部品。
11. 前記貫通部材は、前記インターポーザの内部において、前記貫通部材の貫通方向に交差する方向に突出する突出部を含む、請求項７～１０のいずれかに記載の電子部品。
12. 前記貫通部材は、
    前記インターポーザの内側の空間から前記インターポーザの外側の空間まで延びるように、前記インターポーザを貫通する貫通電気配線と、
    前記貫通電気配線を内包しながら、前記インターポーザの前記内側の空間から前記インターポーザの前記外側の空間まで延びるように、前記インターポーザを貫通する貫通絶縁部と、を含む、請求項７に記載の電子部品。
13. 前記インターポーザは、
    前記第１回路基板と前記第２回路基板とを電気的に接続した基板間配線と、
    前記基板間配線を内包する基板間絶縁部と、を含み、
    前記貫通電気配線は、前記貫通絶縁部によって前記基板間配線から電気的に絶縁された、請求項１２に記載の電子部品。
14. 前記インターポーザは、
    前記第１回路基板と前記第２回路基板とを電気的に接続した基板間配線と、
    前記基板間配線を内包する基板間絶縁部と、を含み、
    前記貫通電気配線は、前記基板間配線に電気的に接続された、請求項１２に記載の電子部品。

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