JP5544906B2 - 電子装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の電子部品がプリント基板上に実装された電子装置の放熱構造と、その製造方法に関するものである。

複数の電子部品が実装されたプリント基板をモールド樹脂により封止したモジュール構造の電子装置は、プリント基板に実装された電子部品のそれぞれが発熱源となる。そのため、発熱部がプリント基板の広い範囲に渡って散在していることになる。

しかし、一般にプリント基板に実装された電子部品の高さは一様ではない。また、電子部品の上面が平坦でない素子も存在する。そのため、複数の電子部品の上面にそれぞれ放熱シートを敷いて放熱体を密着させるという、複雑な組み立て工程が必要となっていた。

このような複雑な組み立て工程を簡略化するために、実装高さが異なる複数の電子部品の上面に高さの違いを吸収する部材を配し、一枚の放熱板で放熱を行うことができるようにした発明が複数提案されている。

特許文献１には、図９に示すように、プリント基板９１２上に高さが異なる複数の電子部品９１４ａ、９１４ｂを搭載し、その電子部品９１４ａ、９１４ｂの上面に金属材からなる中間曲板９１１を配し、その中間曲板９１１を介して放熱板９２０を載置し、電子部品９１４ａ、９１４ｂ及び中間曲板９１１の周囲にモールド樹脂９１６を充填してパッケージを形成した半導体装置９１０が提案されている。

この中間曲板９１１は、実装高さがそれぞれ異なっている電子部品９１４ａ、９１４ｂの上面から放熱板９２０の下面までの距離の違いを調節するために、折り曲げ自在な曲面で形成されている。更に、電子部品９１４ａ、９１４ｂが発する熱を少ない熱抵抗で放熱板９２０まで伝達させるために、電子部品９１４ａ、９１４ｂと放熱板９２０とを多点接触させる凹凸部９１８が上下の表面に設けられている。

特許文献１に記載されている半導体装置９１０によれば、複数の電子部品９１４ａ、９１４ｂと放熱板９２０との間に、凹凸部９１８を形成すると共に、良導性金属からなる中間曲板９１１を介在させることにより、高さの異なる複数の電子部品９１４ａ、９１４ｂの高低差を吸収することができるとしている。そして、複数の電子部品９１４ａ、９１４ｂからの放熱を損なうことなく、しかも均一に放熱板９２０へ熱を伝えることができるとしている。

また、特許文献２には、図１０に示すように、高さが低い電子部品９３４ａの上面に厚い樹脂部９３１ａを形成し、高さが高い電子部品９３４ｂの上面に薄い樹脂部９３１ｂを形成して双方の高さを揃えてからプリント基板９３２上に搭載して、その後、一枚の放熱板９４０を設置する工程を有する半導体モジュール９３０の製造方法が提案されている。

特許文献２に記載されている半導体モジュール９３０の製造方法を用いることによって、互いに厚さが異なる複数の電子部品９３４ａ、９３４ｂを搭載した半導体モジュール９３０の製造プロセスを簡略化することができるとしている。

また、特許文献３には、図１１に示すように、プリント基板９５２と、プリント基板９５２上に実装された高さの異なる複数の電子部品９５４ａ、９５４ｂ、９５４ｃと、その電子部品９５４ａ、９５４ｂ、９５４ｃの上面に加重を加えて圧接した一枚の流動性を有する放熱シート９５１と、その放熱シート９５１の上面に放熱板９６０とを備えた半導体の冷却構造体９５０が提案されている。

特許文献３に記載されている半導体の冷却構造体９５０における放熱シート９５１は、上下両面表層部がゴム状に硬化した薄膜補強層で構成されており、内層が未加硫のコンパウンド層で構成されている。放熱シート９５１を高さの異なる複数の電子部品９５４ａ、９５４ｂ、９５４ｃの上部に載置し、その放熱シート９５１の上面に放熱板９６０を載置した状態で、放熱板９６０の上方から圧力を加えて圧接すると、放熱シート９５１の内層が流動変形する。すると、放熱シート９５１の一部が電子部品９５４ａ、９５４ｂ、９５４ｃの外側へとはみ出すので、電子部品９５４ａ、９５４ｂ、９５４ｃ同士の高低差を吸収して、それぞれ高さの異なる電子部品９５４ａ、９５４ｂ、９５４ｃと放熱板９６０とを熱結合することができるとしている。

特開２００４−１７２４８９号公報 特開２００５−２５１７８４号公報 特開２００２−２６１２０６号公報

特許文献１に記載されている半導体装置９１０では、電子部品９１４ａ、９１４ｂから放熱板９２０までの熱が伝わる経路は、波形に配された中間曲板９１１の内部である。波形に配された薄肉の中間曲板９１１を用いて熱を伝達させると、熱は電子部品９１４ａ、９１４ｂの上面から斜め上方に向かうので、熱の伝達経路が長くなる。これにより電子部品９１４ａ、９１４ｂから放熱板９２０までの熱抵抗が大きくなってしまい、放熱の効果が低下するという問題を生ずる。

また、電子部品９１４ａ、９１４ｂから放熱板９２０までの熱抵抗を少なくしようとすると、中間曲板９１１の厚さを増す必要がある。しかし、中間期板９１１の厚さを増すと、断面二次モーメントは厚さの３乗に比例して増加することより、中間曲板９１１の曲げ剛性が増加してしまう。すると、中間期板９１１を変形させるために放熱板９２０を圧接する際に大きな押圧力を加えなければならない。また、強い押圧力を加えることにより、放熱板９２０が変形してしまう可能性がある。

また、特許文献２に記載されている半導体モジュール９３０の製造方法では、それぞれ高さが異なる電子部品９３４ａ、９３４ｂを実装する前の単体の状態において、電子部品９３４ａ、９３４ｂの上面に異なる厚さの樹脂部９３１ａ、９３１ｂを形成して、それぞれの電子部品９３４ａ、９３４ｂの高さを揃えるという複雑な工程が必要となる。特に、電子部品の数量が多いと、高さを揃える工程が一層複雑なものとなってしまう。

更に、実装前の段階で電子部品９３４ａ、９３４ｂの高さを揃えたとしても、プリント基板９３２に電子部品９３４ａ、９３４ｂを実装した後では、端子間の結合状態に応じて高さにばらつきを生ずる可能性がある。また、全ての電子部品９３４ａ、９３４ｂの上面が、必ずしもプリント基板９３２に対して完全に平行に取り付くという保証も無い。更に、電子部品９３４ａ、９３４ｂから放熱板９４０に熱を伝達する樹脂部９３１ａ、９３１ｂは、樹脂の物性上熱伝導率が低いため、熱抵抗が大きくなるという問題がある。

また、特許文献３に記載されている半導体の冷却構造体９５０を用いて、電子部品９５４ａ、９５４ｂ、９５４ｃ同士の高低差を吸収するためには、厚さが厚い放熱シート９５１を大きく変形させる必要がある。そのためには、熱伝導シート９５１を強い力で押圧しなくてはならない。強い押圧力を加えると、放熱板９６０が変形してしまう可能性がある。

また、特許文献３に記載されている半導体の冷却構造体９５０では、電子部品９５４ａ、９５４ｂ、９５４ｃにおける上面の全面に渡って熱伝導シート９５１を接着している。この場合には、電子部品９５４ａ、９５４ｂ、９５４ｃの上面と放熱板９６０とがモールド樹脂により直接接着されていないことになる。すると、変形容易な熱伝導シート９５１の影響により、電子部品９５４ａ、９５４ｂ、９５４ｃの上部において放熱板９６０が盛り上がる方向に変形してしまう可能性もある。

また、放熱板９６０の全面に渡って熱伝導シート９５１を接着すると、放熱板９６０とプリント基板９５２との間に注入したモールド樹脂と、放熱板９６０との接着面積が小さくなってしまい、使用中に放熱板９６０が剥がれてしまう可能性がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、プリント基板上に実装した高さの異なる複数の電子部品に対して、少ない熱抵抗で放熱板を取り付けてなる電子装置、及びその製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明に係る電子装置は、実装高さが異なる複数の電子部品が実装されたプリント基板と、前記電子部品から発生した熱を外界に放熱する放熱板と、前記プリント基板と放熱板との間に充填したモールド樹脂とを備え、前記放熱板と前記複数の電子部品との間には、前記複数の電子部品の実装高さの高低差よりも高さが高い熱伝導性バンプが圧縮した状態で配列され、当該熱伝導性バンプが前記複数の電子部品と前記放熱板とを熱結合していることを特徴とする。

本発明に係る電子装置において、前記熱伝導性バンプが円錐形状又は角錐形状である。

本発明に係る電子構造において、前記熱伝導性バンプが熱伝導性のフィラーとバインダー樹脂とを含む。

本発明に係る電子装置において、前記フィラーがＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、及びカーボンの群から選ばれる１又は２以上の物質を含有する。

本発明に係る電子装置において、前記バインダー樹脂のガラス転移点が前記モールド樹脂の硬化温度より低い。

本発明に係る電子装置において、前記バインダー樹脂がエポキシ樹脂である。

上記課題を解決するための本発明に係る電子装置の製造方法は、放熱板の片面に複数の熱伝導性バンプを立設する工程と、プリント基板上に実装された複数の電子部品の上面に前記熱伝導性バンプを圧接して、前記電子部品と前記放熱板との間で前記熱伝導性バンプを圧縮させる工程と、前記放熱板と前記プリント基板との間にモールド樹脂を注入し、当該モールド樹脂を硬化させる工程と、を含むことを特徴とする。

本発明に係る電子装置によれば、実装高さが異なる複数の電子部品と放熱板との間に、熱伝導性バンプを圧縮した状態で配列しているので、プリント基板上に実装高さが異なる電子部品が複数実装されている場合であっても、一つの放熱板を一括して接着することが可能となる。また、モールド樹脂よりも熱抵抗が少ない熱伝導性バンプを用いることによって、稼働時における電子部品の温度を低下させることができ、電子部品の安定作動と、長寿命化を図ることができる。

本発明に係る電子装置の製造方法によれば、放熱板を備えた電子装置を製造する際に、放熱板に複数の熱伝導性バンプを立設し、プリント基板上に実装された複数の電子部品の上面に熱伝導性バンプを圧接して、電子部品と放熱板との間で熱伝導性バンプを圧縮し、その後放熱板とプリント基板の間にモールド樹脂を注入して硬化させることによって、少ない製造工程で実装高さが異なる複数の電子部品と放熱板とを熱結合することができる。

本発明に係る電子装置の正面断面図である。 放熱板の下面に均一に熱伝導性バンプを配列した放熱板の下面図である。 電子部品の配置と大きさとに応じて、熱伝導性バンプを配列した放熱板の下面図である。 高さが均一な熱伝導性バンプを放熱板に配列した放熱板の正面図である。 電子部品の高さに応じて異なる高さの熱伝導性バンプを配列した放熱板の正面図である。 電子部品が実装されたプリント基板の上方に放熱板を準備した状態を示す正面図である。 電子部品の上面に熱伝導性バンプを圧接した状態を示す正面図である。 プリント基板と放熱板との間にモールド樹脂を注入した状態を示す電子装置の正面図である。 従来の中間曲板を用いた半導体装置の放熱構造を示す断面図である。 電子部品毎に樹脂部を形成して高さを揃えてから放熱板を設置する、従来の半導体モジュールの構造を示す断面図である。 従来の流動性を有する放熱シートを用いた半導体の冷却構造体の構造を示す断面図である。

本発明に係る電子装置及びその製造方法について、図面を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は下記の実施形態に限定されるものではない。

［電子装置］
本発明に係る電子装置１０は、図１に示すように、実装高さが異なる複数の電子部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃが実装されたプリント基板１２と、電子部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃから発生した熱を外界に放熱する放熱板２０と、プリント基板１２と放熱板２０との間に充填したモールド樹脂１６とを備えている。そして、放熱板２０と複数の電子部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃとの間には、その複数の電子部品の実装高さの高低差よりも高さが高い熱伝導性バンプ１１が圧縮した状態で配列されている。その熱伝導性バンプ１１は、複数の電子部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃと、放熱板２とを熱結合している。

電子部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃは特に限定されず、プリント基板１２に搭載される半導体装置等の発熱部品を適用できる。また、そうした電子部品が搭載されるプリント基板１２も特に限定されず、各種の形態のプリント基板を適用できる。プリント基板１２には、複数の電子部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃが搭載されるが、その数は特に限定されず、例えば２以上であれば本発明の効果を奏することができる。

放熱板としては、例えば厚０．１〜２ｍｍ程度の、Ａｌ及び／又はＣｕの熱伝導性物質を含む熱電導性の板材を挙げることができる。なお、熱は、放熱板２０から外界、すなわち図１の上方に放熱することになる。放熱板２０の上面は図１に示すように平坦であってもよいし、放熱効率を上げるための凹凸形状（図示しない）が設けられていてもよいし、その上に放熱フィン（図示しない）が設けられていてもよい。

複数の電子部品１４，１４ｂ，１４ｃと放熱板２０との間には、熱伝導性バンプ１１が圧縮した状態で配列され、両者間を熱結合している。

熱伝導性バンプ１１は、放熱板２０の下面に等間隔で多数配置してある。熱伝導性バンプ１１の形状は、放熱板２０に底面を取着した円錐形状又は角錐形状であることが望ましい。熱伝導性バンプ１１の形状を円錐形状又は角錐形状とすることによって、熱伝導性バンプ１１を所定量圧縮する際の押圧力を低減することができ、変形を容易なものとすることができる。

各熱伝導性バンプ１１の取付ピッチについて、図２を用いて説明する。また、熱伝導性バンプ１１の他の配置例について、図３を用いて説明する。図２は、放熱板２０の下面に、均一に円錐形状の熱伝導性バンプ１１を配列した実施形態を示す図であり、放熱板２０の下面図である。図３は、放熱板２０の下部に配置する電子部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃの配置と大きさとに応じて、円錐形状の熱伝導性バンプ１１を配列した実施形態を示す図であり、放熱板２０の下面図である。

熱伝導性バンプ１１の取付ピッチは、図２に示すように、円錐形状からなる熱伝導性バンプ１１を用いた場合には、その底面の直径（以下、バンプ径Ｄｂと呼ぶ。）との兼ね合いで決定することができる。例えば、バンプ径Ｄｂと取付ピッチＰｄとの関係は、１Ｄｂ≦Ｐｄ≦２Ｄｂ、の範囲に設定することが好ましく、特に、Ｐｄ＝１．５Ｄｂ、とすることが好ましい。バンプ径の絶対値は特に限定されないが、例えば０．２〜１ｍｍの範囲のものを好ましく用いることができる。例えばバンプ径Ｄｂが０．４ｍｍのものを用いた場合には、熱伝導性バンプ１１の取付ピッチＰｄをバンプ径の１．５倍の０．６ｍｍとすることが望ましい。

なお、角錐形状からなる熱伝導性バンプ１１を用いた場合にも円錐形状のものと同様であることが好ましい。角錐形状からなる熱伝導性バンプ１１においては、上記したバンプ径Ｄｂを、多角形の頂角に内接する円の直径として上記関係を適用することができる。角錐形状としては、三角錐、四角錐、五角錐、六角錐等を挙げることができる。

図２及び図４に示すように、熱伝導性バンプ１１を放熱板２０の下面に等間隔で配列することによって、多様な電子部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃの配置に対応することができる。これにより、放熱板２０の汎用性を高めることができる。

図３及び図５に示すように、放熱が必要な電子部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃの大きさと配置とに応じて、電子部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃの実装箇所に対応する位置にのみ、熱伝導性バンプ１１を配列することもできる。

次に、図４及び図５を用いて、熱伝導性バンプの高さについて説明する。図４は、高さが均一な熱伝導性バンプ１１を放熱板２０の表面に配列した実施形態を説明する正面図である。図５は、電子部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃの高さに応じて異なる高さの熱伝導性バンプ１１ａ、１１ｂ、１１ｃをそれぞれ放熱板２０の表面に配列した実施形態を説明する正面図である。なお、図４及び図５においては、図１に示した表記とは上下を逆に記載してある。図１に示した表記においては、図４及び図５に示すＵ方向が上方（放熱方向）となり、Ｄ方向が下方（電子部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃが存在する方向。）となる。

図４に示すように、同じ高さの熱伝導性バンプ１１を放熱板２０の表面に配列した場合、多様な電子部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃの配置に対応することができる。これにより、放熱板２０の汎用性を高めることができる。

このとき、熱伝導性バンプ１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃの高さは、プリント基板１２上に実装された電子部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃの実装高さの高低差に応じて決定することが好ましい。熱伝導性バンプの高さと電子部品の実装高さの高低差との関係は、［熱伝導性バンプの高さ］／［電子部品の実装高さの高低差］＝１．５以上４．０以下とすることができ、２．０以上３．０以下とすることが好ましい。こうした関係となる熱伝導性バンプを用い、電子部品と放熱板との間を圧縮し、圧縮後のバンプの高さを、当初のバンプの高さの３０％〜７０％の高さとすることが好ましい。

一例として、例えば、電子部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃ同士の高低差が０．２ｍｍである場合には、高さが０．５ｍｍの熱伝導性バンプ１１を用いることが好ましい。そして、圧縮後のバンプ高さが、０．１５〜０．３５ｍｍの範囲となるように、放熱板２０を電子部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃに圧接する。

また、図５に示すように、電子部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃの高さに応じて、異なる高さの熱伝導性バンプ１１ａ、１１ｂ、１１ｃを放熱板１０の表面に配列する場合には、実装高さが低い電子部品１４ａの実装箇所に対応する位置に高さが高い熱伝導性バンプ１１ａを配列し、実装高さが中位の電子部品１４ｂの実装箇所に対応する位置に中位の高さの熱伝導性バンプ１１ｂを配列し、実装高さが高い電子部品１４ｃの実装箇所に対応する位置に高さが低い熱伝導性バンプ１１ｃを配列するように構成することが好ましい。

このように、放熱が必要な電子部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃの高さに応じて、異なる高さの熱伝導性バンプ１１ａ、１１ｂ、１１ｃを配列することによって、電子部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃと熱伝導性バンプ１１ａ、１１ｂ、１１ｃとの接触面積を均一又は略均一に揃えることができる。しかも、組み立て工程において放熱板２０を圧接する際の力の加わり方を揃えることができ、放熱板２０の変形を抑制することができる。

図５に示すように、電子部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃの実装高さに応じて異なる高さの熱伝導性バンプ１１を用いる場合にも、図４を用いて説明した場合のように、熱伝導性バンプの高さと電子部品の実装高さとのそれぞれの高低差に応じて、［各熱伝導性バンプの高さ］／［各電子部品の実装高さの高低差］＝１．５以上４．０以下、好ましくは２．０以上３．０以下となるように構成することが好ましい。そして、こうした関係となるような熱伝導性バンプを実装高さの異なる電子部品に対して用い、電子部品と放熱板との間を圧縮し、圧縮後のバンプの高さを、当初のバンプの高さの３０％〜７０％の高さとすることが好ましい。したがって、電子部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃの実装高さに応じて異なる高さの熱伝導性バンプ１１を用いる場合には、その実装高さに応じて、大きさの異なる熱伝導性バンプを、バンプ径Ｄｂと取付ピッチＰｄとの関係が１Ｄｂ≦Ｐｄ≦２Ｄｂの範囲で用いる。

次に、熱伝導性バンプ１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃの組成例について説明する。熱伝導性バンプ１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃの材料として、バインダー樹脂中に熱伝導性のフィラーを含有する熱伝導性ペーストを硬化させたものを用いることが好ましい。

フィラーの材料として、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ（パラジウム）、Ｎｉ及びカーボンの群から選択される１又は２以上の物質を好ましく挙げることができる。これらの物質からなるフィラーは、高い熱伝導性物質であり、熱伝導性を向上させることができるので、電子部品と放熱板との間の熱抵抗を減少させることができる。なお、これらの物質の選択又は配合は、電子部品の発熱量を加味し、必要とする熱伝導性に応じて選択する。なお、フィラーの粒径については特に限定されず、仕様に応じて各種のものを選択できるが、一例としては、例えば、１〜１０μｍ程度のものを用いることができる。

バインダー樹脂としては、バインダー樹脂のガラス転移点が、モールド樹脂１６の硬化温度より低い物性を有する材料、又は金型の温度より低い物性を有する材料を用いることが望ましい。ここで、「低い」とは、モールド樹脂１６の硬化温度又は金型温度よりも２０℃以上低い場合を意味する。

熱伝導性バンプ１１のバインダー樹脂として、ガラス転移点がモールド樹脂１６の硬化温度より低いものを用いることによって、プリント基板１２と放熱板２０との間に充填したモールド樹脂１６を熱硬化させる際に、熱伝導性バンプ１１がガラス転移することになる。すると、熱伝導性バンプ１１の弾性率が低下して柔らかくなるので、弱い押圧力で熱伝導性バンプ１１を容易に変形させることができる。このとき、熱伝導性バンプ１１の反発力は弱くなっているので、熱伝導性バンプ１１を圧縮する際に生ずる放熱板２０の変形も少なくなる。したがって、熱伝導性バンプ１１の圧縮量を比較的大きく設定した場合であっても、放熱板２０の厚さを抑えて、電子装置１０の薄型化を図ることが可能となる。

バインダー樹脂の種類は特に限定されない。一例として、例えばエポキシ樹脂等を挙げることができる。バインダー樹脂としてエポキシ樹脂を用いることによって、低い温度でバインダー樹脂をガラス転移させることができる。

一例として、フィラーの材料としてＡｇを用いた場合、熱伝導性バンプ１１の熱伝導率は、約２７Ｗ／ｍｋとなる。一般的なモールド樹脂１６の熱伝導率は０．４〜４Ｗ／ｍｋ程度であるので、熱伝導性に優れた上記フィラーを混入することによって、電子部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃから放熱板２０までの熱抵抗を減少させることができる。したがって、熱伝導性バンプ１１を介して電子部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃから放熱板２０に熱を伝達させることにより、稼働時における電子部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃの温度を低下させることができ、安定作動及び長寿命化を図ることができる。

本発明では、熱伝導性バンプ１１を、熱伝導性のフィラーとバインダー樹脂とを含む構成としたので、熱伝導性と弾力性に優れた物性を得ることができる。

モールド樹脂１６は、熱伝導性バンプ１１で圧接されたプリント基板１２と放熱板２０との間に充填されている。モールド樹脂１６としては、例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を好ましく挙げることができる。このモールド樹脂１６は、その硬化温度が、バインダー樹脂のガラス転移点よりも高いものが選択される。

以上、本発明に係る電子装置１０によれば、実装高さが異なる複数の電子部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃと放熱板２０との間に、熱伝導性バンプ１１を圧縮した状態で配列しているので、プリント基板１２上に実装高さが異なる電子部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃが複数実装されている場合であっても、一つの放熱板２０を一括して接着することが可能となる。また、モールド樹脂１６よりも熱抵抗が少ない熱伝導性バンプ１１を用いることによって、稼働時における電子部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃの温度を低下させることができ、電子部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃの安定作動と、長寿命化を図ることができる。

本発明の電子装置１０によれば、モールド樹脂１６の全面を用いて放熱板２０を接着することができるため、個別の部品に対して放熱板を接着する構造に比べて放熱効率が高く、製造も容易となる。また、放熱板２０が電子部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃを保護するため、落下等の衝撃や外部からの変形応力に対する信頼性が良好となる。

［電子装置の製造方法］
本発明に係る電子装置１０の製造方法は、放熱板２０の片面に複数の熱伝導性バンプ１１を立設する工程と、プリント基板１２上に実装された複数の電子部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃの上面に熱伝導性バンプ１１を圧接して、電子部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃと放熱板２０との間で熱伝導性バンプ１１を圧縮させる工程と、放熱板２０とプリント基板１２との間にモールド樹脂１６を注入し、そのモールド樹脂１６を硬化させる工程と、を含む。

最初に、熱伝導性バンプ１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃを放熱板２０の表面に配列する方法について説明する。

先ず、バインダー樹脂中に熱伝導性フィラーを含有させた熱伝導ペーストを準備する。その熱伝導ペーストを、印刷工法又はディスペンス工法により放熱板２０上に供給してバンプ状に立設させ、配列する。その後、その熱伝導ペーストを熱硬化させることで、放熱板２０上に熱伝導性バンプ１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃを形成することができる。なお、この方法では、通常、円錐形状の熱伝導性バンプ１１を容易に形成できる。

電子部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃの実装高さに応じて熱伝導性バンプ１１ａ、１１ｂ、１１ｃの高さを調節する場合（図５参照）には、ディスペンス工法を用いるとい。熱伝導性ペーストの塗布量を調整することによって、所望の高さを容易に得ることができる。

熱伝導ペーストの硬化温度は、バインダー樹脂の種類に依存する。例えば、熱伝導ペーストのバインダー樹脂としてエポキシ樹脂を使用した場合には、１５０℃以上の温度で硬化可能である。

次に、電子部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃが実装されたプリント基板１２に、熱伝導性バンプ１１を下面に配列した放熱板２０を圧接して接着する。この工程を、図６〜図８を用いて説明する。なお、図６〜図８においては、高さが均一な熱伝導性バンプ１１を下面に配列した放熱板２０（図４参照）を圧接する工程について説明するが、異なる高さの熱伝導性バンプ１１ａ、１１ｂ、１１ｃをそれぞれ配列した放熱板２０（図５参照）を圧接する工程も同様であるので、その説明は省略する。

図６は、実装高さが均一でない複数の電子部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃを実装したプリント基板１２の上方に、熱伝導性バンプ１１を下面に配列した放熱板２０を準備した状態を示す正面図である。図７は、電子部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃの上面に熱伝導性バンプ１１を圧接した状態を示す正面図である。図８は、プリント基板１２と放熱板２０との間にモールド樹脂１６を注入して硬化させた状態を示す電子装置１０の正面図である。

先ず、図６に示すように、複数の電子部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃが実装されたプリント基板１２を、トランスファー成形機の金型の下側に設置する。次に、熱伝導性バンプ１１を下面に配列した放熱板２０を、金型の上側に設置する。このとき金型は、モールド樹脂１６の硬化温度にまで加熱されている。更に、この金型の温度は、熱伝導性バンプ１１におけるバインダー樹脂のガラス転移点よりも高い温度とする。

次に、図６に示した状態から金型を閉めることにより、電子部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃが実装されたプリント基板１２と放熱板２０とを圧接する。すると、図７に示すように、放熱板２０の下面に配列した熱伝導性バンプ１１が、電子部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃの上面に押し付けられて圧縮されて、変形する。このとき、熱伝導性バンプ１１は金型の温度にまで加熱されているので、熱伝導性バンプ１１の弾性率は低下して柔らかくなっている。そのため、弱い押圧力でも熱伝導性バンプ１１を容易に変形させることができる。

次に、図８に示すように、プリント基板１２と放熱板２０との間にモールド樹脂１６を注入し、モールド樹脂１６を硬化させる。すると、図１に示した電子装置１０が完成する。プリント基板１２と放熱板２０との間に注入するモールド樹脂１６の材料として、硬化温度が１８０℃のエポキシ樹脂を用いることができる。なお、熱伝導性バンプ１１のバインダー樹脂として使用しているエポキシ樹脂のガラス転移点は、１３０℃前後のものを用いると良い。

以上、本発明に係る電子装置１０の製造方法によれば、放熱板２０を備えた電子装置１０を製造する際に、放熱板２０に複数の熱伝導性バンプ１１を立設し、プリント基板１２上に実装された複数の電子部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃの上面に熱伝導性バンプ１１を圧接して、電子部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃと放熱板２０との間で熱伝導性バンプ１１を圧縮し、その後放熱板２０とプリント基板１２の間にモールド樹脂１６を注入して硬化させることによって、少ない製造工程で実装高さが異なる複数の電子部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃと放熱板２０とを熱結合することができる。

本発明に係る電子装置及びその製造方法は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の範囲内において且つ本発明の技術的思想に基づいて、上記実施形態に対し種々の変形、変更及び改良を含むことができる。また、本発明に係る電子装置は、それぞれの開示要素の多様な組み合わせや置換、又は選択が可能である。

１０ 電子装置
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ 熱伝導性バンプ
１２、９１２、９３２、９５２ プリント基板
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、９１４ａ、９１４ｂ、９３４ａ、９３４ｂ、９５４ａ、９５４ｂ、９５４ｃ 電子部品
１６、９１６ モールド樹脂
２０、９２０、９４０、９６０ 放熱板
９１０ 半導体装置
９１１ 中間曲板
９１８ 凹凸部
９３０ 半導体モジュール
９３１ａ、９３１ｂ 樹脂部
９５０ 冷却構造体
９５１ 放熱シート

Claims (6)

1. 実装高さが異なる複数の電子部品が実装されたプリント基板と、前記電子部品から発生した熱を外界に放熱する放熱板と、前記プリント基板と放熱板との間に充填したモールド樹脂とを備え、
   前記放熱板と前記複数の電子部品との間には、前記複数の電子部品の実装高さの高低差よりも高さが高い熱伝導性バンプが圧縮した状態で配列され、
   前記熱伝導性バンプが熱伝導性のフィラーとバインダー樹脂とを含み、
   当該熱伝導性バンプが前記複数の電子部品と前記放熱板とを熱結合していることを特徴とする電子装置。
2. 前記熱伝導性バンプが円錐形状又は角錐形状である、請求項１に記載の電子装置。
3. 前記フィラーがＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｎｉ及びカーボンの群から選ばれる１又は２以上の物質を含有する、請求項１又は２に記載の電子装置。
4. 前記バインダー樹脂のガラス転移点が前記モールド樹脂の硬化温度より低い、請求項１又は２に記載の電子装置。
5. 前記バインダー樹脂がエポキシ樹脂である、請求項１又は２に記載の電子装置。
6. バインダー樹脂中に熱伝導性フィラーを含有させた熱伝導ペーストを印刷工法又はディスペンス工法によって、放熱板の片面に複数の熱伝導性バンプを立設する工程と、
   プリント基板上に実装された複数の電子部品の上面に前記熱伝導性バンプを圧接して、前記電子部品と前記放熱板との間で前記熱伝導性バンプを圧縮させる工程と、
   前記放熱板と前記プリント基板との間にモールド樹脂を注入し、当該モールド樹脂を硬化させる工程と、を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
   

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