JP5788584B2 - 電子モジュールおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、電子モジュールおよびその製造方法、より詳しくは、ヒートシンクを備えた電子モジュールおよびその製造方法に関する。
従来、電子モジュールの一つとして、入力電力から所望の出力電力を得るためのレギュレータが知られている。図7に示すように、従来のレギュレータ100は、パワー部110、制御部120およびヒートシンク130を備えている。パワー部110は、基板111上に実装された半導体スイッチ等の電子部品112により電力変換を行う。制御部120は、基板121上に実装された制御素子等の電子部品122によりパワー部110を制御する。パワー部110と制御部120は、接続端子113により電気的に接続されている。ヒートシンク130は、ベースプレート131と、このベースプレート131の下面に立設された複数のフィン132とを有する。また、レギュレータ100は、外部接続端子123を介して外部の機器と接続される。
図7に示すように、従来のレギュレータ100においては、パワー部110および制御部120のいずれも、ヒートシンク130のベースプレート131上に設けられている。
なお、特許文献1には、半導体素子を2つのヒートシンクで挟んだ半導体装置が開示されている。
上記のように、従来の電子モジュールでは、パワー部110と制御部120が同一平面上に並べて設けられるため、サイズが大きくなってしまう。即ち、従来は、レギュレータ等のヒートシンクを備える電子モジュールを小型化することが困難であるという課題があった。
さらに、従来の電子モジュールでは、放熱面が一方向のみであるため、大きさの割に放熱性が悪いという課題もあった。
そこで、本発明は、小型化が可能であり、かつ放熱性を向上させることが可能な電子モジュールを提供することを目的とする。また、本発明は、該電子モジュールの製造性を向上させることが可能な電子モジュールの製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る電子モジュールは、
第1の基板と、前記第1の基板に実装された第1の電子部品と、前記第1の基板に対向するように配置され且つ前記第1の電子部品に熱的に接続された第2の基板とを有する第1の機能部と、
第3の基板と、前記第3の基板に実装された第2の電子部品とを有し、前記第1の機能部に電気的に接続された第2の機能部と、
前記第1および第2の機能部を冷却するヒートシンクと、を備え、
前記ヒートシンクは、内部に収納部が設けられたベースプレートを有し、
前記第1の機能部は、前記第1および第2の基板が前記ベースプレートの前記収納部の内壁面に接するように前記収納部内に収納され、
前記第2の機能部は、前記第3の基板が前記ベースプレートの主面に接するように前記ベースプレート上に固定されている、
ことを特徴とする。
第1の基板と、前記第1の基板に実装された第1の電子部品と、前記第1の基板に対向するように配置され且つ前記第1の電子部品に熱的に接続された第2の基板とを有する第1の機能部と、
第3の基板と、前記第3の基板に実装された第2の電子部品とを有し、前記第1の機能部に電気的に接続された第2の機能部と、
前記第1および第2の機能部を冷却するヒートシンクと、を備え、
前記ヒートシンクは、内部に収納部が設けられたベースプレートを有し、
前記第1の機能部は、前記第1および第2の基板が前記ベースプレートの前記収納部の内壁面に接するように前記収納部内に収納され、
前記第2の機能部は、前記第3の基板が前記ベースプレートの主面に接するように前記ベースプレート上に固定されている、
ことを特徴とする。
また、前記電子モジュールにおいて、
前記第1の機能部と前記ベースプレートとが互いに嵌合しているようにしてもよい。
前記第1の機能部と前記ベースプレートとが互いに嵌合しているようにしてもよい。
また、前記電子モジュールにおいて、
前記第1の基板および前記第2の基板の少なくともいずれか一方に凹部が設けられ、熱伝導部材が前記収納部の内壁面に接するように前記凹部に配置されているようにしてもよい。
前記第1の基板および前記第2の基板の少なくともいずれか一方に凹部が設けられ、熱伝導部材が前記収納部の内壁面に接するように前記凹部に配置されているようにしてもよい。
また、前記電子モジュールにおいて、
前記収納部内に収納された前記第1の機能部は、前記ベースプレートの前記主面から前記収納部に達する第1の貫通孔と、前記第1の機能部を厚さ方向に貫通する第2の貫通孔とに挿通され、かつ前記収納部の内壁に形成されたネジ穴に螺合するネジにより、前記ヒートシンク内に固定されているようにしてもよい。
前記収納部内に収納された前記第1の機能部は、前記ベースプレートの前記主面から前記収納部に達する第1の貫通孔と、前記第1の機能部を厚さ方向に貫通する第2の貫通孔とに挿通され、かつ前記収納部の内壁に形成されたネジ穴に螺合するネジにより、前記ヒートシンク内に固定されているようにしてもよい。
また、前記電子モジュールにおいて、
前記ネジが前記第3の基板を厚さ方向に貫通する貫通孔に挿通されることにより、前記第2の機能部は前記ベースプレート上に固定されているようにしてもよい。
前記ネジが前記第3の基板を厚さ方向に貫通する貫通孔に挿通されることにより、前記第2の機能部は前記ベースプレート上に固定されているようにしてもよい。
また、前記電子モジュールにおいて、
前記第1の機能部は、前記第2の機能部よりも発熱量が大きいようにしてもよい。
前記第1の機能部は、前記第2の機能部よりも発熱量が大きいようにしてもよい。
また、前記電子モジュールにおいて、
前記第1の機能部は、前記第1の機能部に入力された入力電力を所望の出力電力に変換するパワー部であり、前記第2の機能部は、前記パワー部を制御する制御部であるようにしてもよい。
前記第1の機能部は、前記第1の機能部に入力された入力電力を所望の出力電力に変換するパワー部であり、前記第2の機能部は、前記パワー部を制御する制御部であるようにしてもよい。
また、前記電子モジュールにおいて、
前記第1の機能部と前記第2の機能部とを電気的に接続する複数の接続端子が、互いに絶縁されるように、前記ベースプレートの前記主面につながる側面にストライプ状に設けられた複数の溝部にそれぞれ収納されているようにしてもよい。
前記第1の機能部と前記第2の機能部とを電気的に接続する複数の接続端子が、互いに絶縁されるように、前記ベースプレートの前記主面につながる側面にストライプ状に設けられた複数の溝部にそれぞれ収納されているようにしてもよい。
また、前記電子モジュールにおいて、
前記ヒートシンクは、
表面に凹部が形成されたヒートシンク本体と、
第1の主面と、前記第1の主面と反対側の第2の主面とを有する蓋体と、を有し、
前記蓋体は、前記第1の主面が前記ヒートシンク本体の前記表面に接し且つ前記凹部を覆うように、前記ヒートシンク本体に取付けられ、前記凹部とともに前記収納部を構成し、前記第2の機能部は、前記蓋体の前記第2の主面に固定されているようにしてもよい。
前記ヒートシンクは、
表面に凹部が形成されたヒートシンク本体と、
第1の主面と、前記第1の主面と反対側の第2の主面とを有する蓋体と、を有し、
前記蓋体は、前記第1の主面が前記ヒートシンク本体の前記表面に接し且つ前記凹部を覆うように、前記ヒートシンク本体に取付けられ、前記凹部とともに前記収納部を構成し、前記第2の機能部は、前記蓋体の前記第2の主面に固定されているようにしてもよい。
また、前記電子モジュールにおいて、
前記第1の機能部は、前記蓋体の前記第1の主面に固定されているようにしてもよい。
前記第1の機能部は、前記蓋体の前記第1の主面に固定されているようにしてもよい。
また、前記電子モジュールにおいて、
前記第1の機能部と前記第2の機能部とを電気的に接続する複数の接続端子は、互いに絶縁されるように、前記蓋体を厚さ方向に貫通する貫通孔に挿通されているようにしてもよい。
前記第1の機能部と前記第2の機能部とを電気的に接続する複数の接続端子は、互いに絶縁されるように、前記蓋体を厚さ方向に貫通する貫通孔に挿通されているようにしてもよい。
また、前記電子モジュールにおいて、
前記収納部は前記ヒートシンク本体の前記凹部と前記蓋体とにより密閉され、前記第1の機能部は、前記ヒートシンク内に密閉状態に収納されているようにしてもよい。
前記収納部は前記ヒートシンク本体の前記凹部と前記蓋体とにより密閉され、前記第1の機能部は、前記ヒートシンク内に密閉状態に収納されているようにしてもよい。
本発明の一態様に係る電子モジュールの製造方法は、
第1の電子部品が実装された第1の基板および前記第1の基板に対向するように配置され且つ前記第1の電子部品に熱的に接続された第2の基板を有する第1の機能部と、第2の電子部品が実装された第3の基板を有する第2の機能部と、ベースプレートを有し、前記第1および第2の機能部を冷却するヒートシンクとを備える電子モジュールの製造方法であって、
前記第1の基板および前記第2の基板の少なくともいずれか一方に設けられた凹部に、前記凹部の深さに等しい厚みを有する熱伝導部材を配置する工程と、
前記熱伝導部材が前記ベースプレートの内部に設けられた収納部の内壁面に接するように、前記第1の機能部を前記収納部内に収納する工程と、
前記第3の基板が前記ベースプレートの主面に接するように前記第2の機能部を前記ベースプレート上に固定する工程と、
を備えることを特徴とする。
第1の電子部品が実装された第1の基板および前記第1の基板に対向するように配置され且つ前記第1の電子部品に熱的に接続された第2の基板を有する第1の機能部と、第2の電子部品が実装された第3の基板を有する第2の機能部と、ベースプレートを有し、前記第1および第2の機能部を冷却するヒートシンクとを備える電子モジュールの製造方法であって、
前記第1の基板および前記第2の基板の少なくともいずれか一方に設けられた凹部に、前記凹部の深さに等しい厚みを有する熱伝導部材を配置する工程と、
前記熱伝導部材が前記ベースプレートの内部に設けられた収納部の内壁面に接するように、前記第1の機能部を前記収納部内に収納する工程と、
前記第3の基板が前記ベースプレートの主面に接するように前記第2の機能部を前記ベースプレート上に固定する工程と、
を備えることを特徴とする。
本発明の一態様に係る電子モジュールの製造方法は、
第1の電子部品が実装された第1の基板および前記第1の基板に対向するように配置され且つ前記第1の電子部品に熱的に接続された第2の基板を有する第1の機能部と、第2の電子部品が実装された第2の基板を有する第2の機能部と、前記第1の機能部の厚さに等しい深さの凹部が設けられたヒートシンク本体と蓋体とを有するヒートシンクとを備える電子モジュールの製造方法であって、
前記第1の機能部を、前記第1の基板が前記蓋体の一方の主面に接するように前記蓋体に固定する工程と、
前記第1の機能部が前記ヒートシンク本体の前記凹部に収納され且つ前記第2の基板が前記凹部の底面に接するように、前記蓋体を前記ヒートシンク本体に取付ける工程と、
前記第2の機能部を、前記第2の基板が前記蓋体の他方の主面に接するように前記蓋体に固定する工程と、
を備えることを特徴とする。
第1の電子部品が実装された第1の基板および前記第1の基板に対向するように配置され且つ前記第1の電子部品に熱的に接続された第2の基板を有する第1の機能部と、第2の電子部品が実装された第2の基板を有する第2の機能部と、前記第1の機能部の厚さに等しい深さの凹部が設けられたヒートシンク本体と蓋体とを有するヒートシンクとを備える電子モジュールの製造方法であって、
前記第1の機能部を、前記第1の基板が前記蓋体の一方の主面に接するように前記蓋体に固定する工程と、
前記第1の機能部が前記ヒートシンク本体の前記凹部に収納され且つ前記第2の基板が前記凹部の底面に接するように、前記蓋体を前記ヒートシンク本体に取付ける工程と、
前記第2の機能部を、前記第2の基板が前記蓋体の他方の主面に接するように前記蓋体に固定する工程と、
を備えることを特徴とする。
本発明に係る電子モジュールでは、ヒートシンクは、内部に収納部が設けられたベースプレートを有し、第1の機能部は、第1および第2の基板がベースプレートの収納部の内壁面に接するように収納部内に収納され、第2の機能部は、第2の基板がベースプレートの主面に接するようにベースプレート上に固定されている。これにより、本発明によれば、ベースプレート上に第1の機能部を設置する領域が不要となり、電子モジュールを大幅に小型化することができる。さらに、第1の機能部から発せられる熱は第1および第2の基板の二面からヒートシンクに放熱されることになるため、電子モジュールの放熱性を向上させることができる。
また、本発明の一態様に係る電子モジュールの製造方法では、第1の基板および第2の基板の少なくともいずれか一方に設けられた凹部に、凹部の深さに等しい厚みを有する熱伝導部材を配置し、その後、熱伝導部材がベースプレートの内部に設けられた収納部の内壁面に接するように、第1の機能部を前記収納部内に収納する。これにより、第1の機能部をヒートシンクの収納部に収納する際、熱伝導部材が収納部の開口に引っかかって破れたり丸まったりすることや、収納部の開口端に付着することを防止できる。その結果、本発明によれば、小型化が可能であり、かつ放熱性を向上させることが可能な電子モジュールの製造性を向上させることができる。
また、本発明の一態様に係る電子モジュールの製造方法では、第1の機能部をヒートシンクの収納部に収納する際、第1の機能部を、第1の基板がヒートシンクの蓋体の一方の主面に接するように蓋体に固定し、その後、第1の機能部がヒートシンク本体の凹部に収納され且つ第2の基板が凹部の底面に接するように、蓋体をヒートシンク本体に取付ける。これにより、本発明によれば、第1の機能部をヒートシンクの収納部に対して高精度に位置合せする必要がなくなり、第1の機能部を容易に収納部内に収納でき、その結果、小型化が可能であり、かつ放熱性を向上させることが可能な電子モジュールの製造性を向上させることができる。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。なお、各図において同等の機能を有する構成要素には同一の符号を付し、同一符号の構成要素の詳しい説明は繰り返さない。
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係る電子モジュール1について、図1〜図3を参照しつつ説明する。図1および図2はそれぞれ、第1の実施形態に係る電子モジュール1の斜視図および断面図を示している。より詳しくは、図2は、電子モジュール1の、2本のネジ40,40の中心線を通る平面に沿う断面図である。また、図3(a)は電子モジュール1の基板13の断面図であり、図3(b)は電子モジュール1の基板11の断面図である。
本発明の第1の実施形態に係る電子モジュール1について、図1〜図3を参照しつつ説明する。図1および図2はそれぞれ、第1の実施形態に係る電子モジュール1の斜視図および断面図を示している。より詳しくは、図2は、電子モジュール1の、2本のネジ40,40の中心線を通る平面に沿う断面図である。また、図3(a)は電子モジュール1の基板13の断面図であり、図3(b)は電子モジュール1の基板11の断面図である。
電子モジュール1は、図1に示すように、第1の機能部10と、第2の機能部20と、ヒートシンク30とを備えている。
図1および図2に示すように、第1の機能部10は、基板11および基板13がベースプレート31の収納部31a1の内壁面に接するように、収納部31a1内に収納されている。なお、基板11および基板13は、収納部31a1の内壁面に直接接してもよいし、熱伝導部材(放熱シート、放熱グリスなど)を介して内壁面に接してもよい。
第1の機能部10は、例えば、第1の機能部10に入力された入力電力を所望の出力電力に変換するパワー部である。図2に示すように、第1の機能部10は、基板11(第1の基板)と、基板11に実装された電子部品12(第1の電子部品)と、基板11に対向するように配置され且つ電子部品12に熱的に接続された基板13(第2の基板)とを有する。
電子部品12は、例えば半導体スイッチであり、熱伝導性接続部材17を介して基板13に熱的に接続されている。この熱伝導性接続部材17は、例えば、銅やアルミニウム等の金属からなる柱状の導体である。なお、熱伝導性接続部材17を介さずに、電子部品12と基板13とが直接接続されてもよい。
また、好ましくは、図1および図2に示すように、基板11と基板13との間は、封止樹脂14により封止されている。封止樹脂14は、電子部品12および熱伝導性接続部材17を埋設している。
次に、基板11および基板13の構成について説明する。基板11は、図3(b)に示すように、セラミックなどの絶縁材料からなる絶縁基材11aと、絶縁基材11a上に設けられた導体層11b,11cとを有する。導体層11b,11cは銅箔などからなる。導体層11bは所定のパターンに加工されており、導体層11bに電子部品12が接合される。導体層11cは、収納部31a1の内壁面に接する。なお、基板11は、導体層11cを備えなくてもよい。
基板13は、図3(a)に示すように、セラミックなどの絶縁材料からなる絶縁基材13aと、絶縁基材13a上に設けられた導体層13b,13cとを有する。導体層13b,13cは銅箔などからなる。熱伝導性接続部材17(または電子部品12)は、接合材(はんだ又は接着剤等)を介して導体層13bに接合される。導体層13cは、収納部31a1の内壁面に接する。なお、基板13は、導体層13bおよび/または導体層13cを備えなくてもよい。
図1および図2に示すように、ベースプレート31の主面31bには、第2の機能部20が配置されている。第2の機能部20は、例えば、パワー部の半導体スイッチを制御する制御部である。この第2の機能部20は、基板21と、基板21に実装された電子部品22(第2の電子部品)とを有する。基板21は、基板11と同様、セラミックなどの絶縁材料からなる絶縁基材と、該絶縁基材上に設けられ、所定のパターンに加工された銅箔などの導体層とを有する。そして、該導体層に電子部品22が接合されている。
ヒートシンク30は、図1および図2に示すように、第1の機能部10および第2の機能部20を冷却するためのものであり、内部に収納部31a1が設けられたベースプレート31と、ベースプレート31に立設された複数のフィン32とを有する。
ベースプレート31は、略直方体状であり、主面(上面)31bと、主面31bにつながる側面31cと、側面31cと反対側の側面31dとを有する。
ベースプレート31内に設けられた収納部31a1は、第1の機能部10を収納するスペースである。この収納部31a1は、例えば、側面31cから側面31dまで貫通する貫通孔からなる。なお、収納部31a1は、側面31cに形成された凹部からなるようにしてもよい。この場合、ベースプレート31の側面31dは開口しない。収納部31a1は、ベースプレート31内に第1の機能部10を収納可能に構成されていればよく、貫通孔や凹部に限定されない。
ベースプレート31の側面31cには、図1に示すように、ストライプ状に設けられた複数の溝部33が設けられている。後述するように、溝部33内に接続端子15が収納されている。
図3に示すように、基板11および基板13の、収納部31a1の内壁面と対向する主面には、谷形の嵌合部18が設けられている。そして、図1および図2に示すように、第1の機能部10とベースプレート31とは、互いに嵌合している。これにより、収納部31a1内に第1の機能部10を精度良く配置することができる。加えて、第1の機能部10とベースプレート31との接触面積が増大するため、電子モジュールの放熱性をさらに高めることができる。
嵌合部18は、基板11および基板13のいずれか一方にのみ設けてもよい。また、嵌合部18の形状は、山形・谷形に限らず、基板11または基板13と、収納部31a1の内壁面とが嵌合する形状であればよい。
第2の機能部20は、図1および図2に示すように、基板21がベースプレート31の主面31bに接するように、ベースプレート31上に固定されている。
また、第2の機能部20は、図1に示すように、複数の接続端子15により、第1の機能部10に電気的に接続されている。これらの接続端子15は、互いに絶縁されるように、ベースプレート31の側面31cに設けられた複数の溝部33にそれぞれ収納されている。これにより、接続端子15がヒートシンク30の外に飛び出さないため、電子モジュール1をより小型化することができる。
ここで、第1の機能部10および第2の機能部20の固定方法について、図2を参照して説明する。収納部31a1内に収納された第1の機能部10は、ネジ40によりヒートシンク30内に固定されている。ネジ40は、ベースプレート31の主面31bから収納部31a1に達する貫通孔34と、第1の機能部10を厚さ方向に貫通する貫通孔16とに挿通され、かつ収納部31a1の内壁に形成されたネジ穴35に螺合している。
第2の機能部20は、図2に示すように、ネジ40が基板21を厚さ方向に貫通する貫通孔24に挿通されることにより、ベースプレート31上に固定されている。これにより、第1および第2の機能部10,20を少ない数のネジでヒートシンク30に固定することができる。なお、第1の機能部10と第2の機能部20は、別個のネジによりヒートシンク30にそれぞれ固定されてもよい。
図2および図3(a),(b)に示すように、好ましくは、放熱シートまたは放熱グリスなどの熱伝導部材11e,13eが、導体層11c,13cに設けられた凹部11d,13d内に配置される。より詳しくは、熱伝導部材11e,13eは、収納部31a1の内壁面に接するように凹部11d,13d内に配置される。また、熱伝導部材11e,13eは、凹部11d,13dの深さにほぼ等しい厚みを有する。
なお、基板11が導体層11cを備えない場合は、熱伝導部材を収納する凹部を絶縁基材11aに設けてもよい。同様に、基板13が導体層13cを備えない場合は、熱伝導部材を収納する凹部を絶縁基材13aに設けてもよい。また、基板11および基板13のいずれか一方にのみ熱伝導部材を収納する凹部を設けてもよい。
このように、収納部の内壁面に対向する基板11および/または基板13の主面に凹部が設けられ、熱伝導部材が収納部の内壁面に接するように該凹部に配置されるようにすることで、凹部11dの設けられていない基板11と収納部31a1の内壁面との間に熱伝導部材11eを配置する場合に比して、絶縁基材11aとヒートシンク30間の距離が凹部11dの深さ分だけ短くなる(基板13についても同様)。その結果、電子モジュール1の放熱性をさらに向上させることができる。
以上説明したように、第1の実施形態に係る電子モジュール1では、第1の機能部10は収納部31a1内に収納されるため、ベースプレート31上に第1の機能部10を設置する領域が不要となり、電子モジュールを大幅に小型化することができる。
さらに、第1の機能部10から発せられる熱は、基板11および基板13の二面からヒートシンク30に放熱されることになるため、電子モジュールの放熱性を向上させることができる。このように、第1の機能部10の放熱性が高まることから、電子モジュール全体の放熱効率を考慮すると、第1の機能部10は第2の機能部20よりも発熱量が大きいことが好ましい。
次に、第1の実施形態に係る電子モジュール1の製造方法について説明する。
まず、第1の機能部10を以下の手順で作製する。基板11の所定の位置にクリームはんだを塗布し、その上に電子部品12を載置する。次に、熱伝導性接続部材17を、接合材(はんだ又は熱硬化性接着剤等)を介して電子部品12の上に載置する。次に、基板13を、接合材(はんだ又は熱硬化性接着剤等)を介して熱伝導性接続部材17の上に載置する。次に、このようにして得られた組立体に加熱処理(リフロー)を施して、接合部分を固定する。次に、トランスファーモールド等により、基板11と基板13との間に樹脂を注入し、電子部品12および熱伝導性接続部材17を埋設する封止樹脂14を形成する。
次に、基板11および基板13に設けられた凹部11d,13dに熱伝導部材11e,13eを配置する。熱伝導部材11e,13eが放熱シートの場合は、凹部11d,13dの深さにほぼ等しい厚みを有する放熱シートを凹部11e,13e内に貼り付ける。また、熱伝導部材11e,13eが放熱グリスの場合は、放熱グリスの表面が基板11,13の表面と面一になるように、凹部11e,13e内に放熱グリスを充填する。なお、上記の組立体を作製する前に予め、凹部11d,13dに熱伝導部材11e,13eを配置しておいてもよい。
上記工程を経て、図2に示す第1の機能部10が作製される。
次に、熱伝導部材11e,13eがベースプレート31の内部に設けられた収納部31a1の内壁面に接するように、第1の機能部10を収納部31a1内に収納する。
次に、第2の機能部20の基板21がベースプレート31の主面31bに接するように、第2の機能部20をベースプレート31上に固定する。
上記の電子モジュールの製造方法によれば、第1の機能部10を収納部31a1に収納する際、熱伝導部材11e,13eが基板11,基板13の主面から出っ張らないため、放熱シートが収納部の開口に引っかかって破れたり丸まったりすることや、放熱グリスが収納部の開口端に付着することを防止できる。その結果、電子モジュール1の製造性を向上させることができる。
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について、図4および図5を参照して説明する。図4(a)は、本実施形態に係る電子モジュール2のヒートシンク30のヒートシンク本体36の斜視図である。図4(b)は、ヒートシンク30の蓋体37の斜視図である。図5は、第2の実施形態に係る電子モジュール2の断面図である。より詳しくは、図5は、電子モジュール2の、接続端子15を含む平面に沿う断面図である。
次に、本発明の第2の実施形態について、図4および図5を参照して説明する。図4(a)は、本実施形態に係る電子モジュール2のヒートシンク30のヒートシンク本体36の斜視図である。図4(b)は、ヒートシンク30の蓋体37の斜視図である。図5は、第2の実施形態に係る電子モジュール2の断面図である。より詳しくは、図5は、電子モジュール2の、接続端子15を含む平面に沿う断面図である。
第2の実施形態と第1の実施形態との相違点の一つは、ヒートシンク30の構成である。以下、この相違点を中心に第2の実施形態について説明する。
第2の実施形態では、ヒートシンク30は、ヒートシンク本体36と、蓋体37とを有する。蓋体37がヒートシンク本体36に取付けられて、ヒートシンク30が構成される。
ヒートシンク本体36は、図4(a)に示すように、表面(上面)36bに凹部36aが形成されている。凹部36aの深さは、第1の機能部10の厚さにほぼ等しい。また、凹部36aは、ヒートシンク本体36の側面36cおよび側面36dに開口している。図4(a)において、側面36cは正面側の側面であり、側面36dは背面側の側面である。
蓋体37は、図4(b)に示すように、主面37aと、主面37aと反対側の主面37bとを有する。蓋体37は、主面37aがヒートシンク本体36の表面36bに接し且つ凹部36aを覆うように、ヒートシンク本体36に取付けられる。蓋体37の主面37bは、ベースプレート31の主面31bとなる。そして、図5に示すように、蓋体37は、ヒートシンク本体36の凹部36aとともに、第1の機能部10を収納する収納部31a2を構成する。
第1の機能部10は、図5に示すように、例えばネジ止めにより、蓋体37の主面37aに固定されている。なお、第1の機能部10は、凹部36aの底面に固定されてもよい。第2の機能部20は、図5に示すように、例えばネジ止めにより、蓋体37の主面37bに固定されている。
また、図4(b)に示すように、蓋体37には、蓋体37を厚さ方向に貫通する貫通孔38が設けられている。図5に示すように、第1の機能部10と第2の機能部20とを電気的に接続する複数の接続端子15が、互いに絶縁されるように、各々の貫通孔38に挿通されている。これにより、接続端子15がヒートシンク30の外に飛び出さないため、電子モジュール2をより小型化することができる。
第2の実施形態に係る電子モジュール2では、第1の実施形態と同様、第1の機能部10は収納部31a1内に収納される。このため、ベースプレート31上に第1の機能部10を設置する領域が不要となり、電子モジュールを大幅に小型化することができる。
さらに、第1の機能部10から発せられる熱は、基板11および基板13の二面からヒートシンク30に放熱されることになるため、電子モジュールの放熱性を向上させることができる。
なお、図6に示すように、ヒートシンク本体36の凹部36aは、ヒートシンク本体36の側面36cおよび36dに開口しないように設けてもよい。この場合、収納部31a2はヒートシンク本体36の凹部36aと蓋体37とにより密閉され、第1の機能部10は、ヒートシンク30内に密閉状態に収納される。これにより、電子モジュールの動作に伴って外部に放出される電磁波を低減するとともに、外部からの電磁波による電子モジュールの動作への影響を抑制することができる。
次に、第2の実施形態に係る電子モジュール2の製造方法について説明する。
まず、第1の実施形態で説明した手順により作製された第1の機能部10を、基板11が蓋体37の主面37aに接するように蓋体37に固定する。このとき、接続端子15が蓋体37の貫通孔38に挿通されるように、第1の機能部10を蓋体37に固定する。
次に、第1の機能部10がヒートシンク本体36の凹部36aに収納され且つ基板13が凹部36aの底面に接するように、蓋体37をヒートシンク本体36に取付ける。
次に、第2の機能部20を、第2の基板21が蓋体37の主面37bに接するように蓋体37に固定する。このとき、接続端子15が第2の基板21の貫通孔に挿通されるように、第2の機能部20を蓋体37に固定する。その後、接続端子15を第2の基板21にはんだ付けする。
なお、第1の機能部10および第2の機能部20の蓋体37への固定は、ネジまたは接着剤等により行う。
上記の製造方法では、第1の機能部を収納部に対して高精度に位置決めして挿入する必要がなくなる。よって、第2の実施形態によれば、電子モジュールの製造性を向上させることができる。
上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではない。異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。
1,2 電子モジュール
10 第1の機能部
11 基板
11a 絶縁基材
11b,11c 導体層
11d 凹部
11e 熱伝導部材
12 電子部品
13 基板
13a 絶縁基板
13b,13c 導体層
13d 凹部
13e 熱伝導部材
14 封止樹脂
15 接続端子
16 貫通孔
17 熱伝導性接続部材
18 嵌合部
20 第2の機能部
21 基板
22 電子部品
23 外部接続端子
24 貫通孔
30 ヒートシンク
31 ベースプレート
31a 収納部
31b 主面
31c,31d,31e 側面
32 フィン
33 溝部
34 貫通孔
35 ネジ穴
36 ヒートシンク本体
36a 凹部
36b 上面
36c,36d 側面
37 蓋体
37a,37b 主面
38 貫通孔
40 ネジ
100 レギュレータ
110 パワー部
111 基板
112 電子部品
113 接続端子
120 制御部
121 基板
122 電子部品
123 外部接続端子
130 ヒートシンク
131 ベースプレート
132 フィン
10 第1の機能部
11 基板
11a 絶縁基材
11b,11c 導体層
11d 凹部
11e 熱伝導部材
12 電子部品
13 基板
13a 絶縁基板
13b,13c 導体層
13d 凹部
13e 熱伝導部材
14 封止樹脂
15 接続端子
16 貫通孔
17 熱伝導性接続部材
18 嵌合部
20 第2の機能部
21 基板
22 電子部品
23 外部接続端子
24 貫通孔
30 ヒートシンク
31 ベースプレート
31a 収納部
31b 主面
31c,31d,31e 側面
32 フィン
33 溝部
34 貫通孔
35 ネジ穴
36 ヒートシンク本体
36a 凹部
36b 上面
36c,36d 側面
37 蓋体
37a,37b 主面
38 貫通孔
40 ネジ
100 レギュレータ
110 パワー部
111 基板
112 電子部品
113 接続端子
120 制御部
121 基板
122 電子部品
123 外部接続端子
130 ヒートシンク
131 ベースプレート
132 フィン
Claims (14)
- 第1の基板と、前記第1の基板に実装された第1の電子部品と、前記第1の基板に対向するように配置され且つ前記第1の電子部品に熱的に接続された第2の基板とを有する第1の機能部と、
第3の基板と、前記第3の基板に実装された第2の電子部品とを有し、前記第1の機能部に電気的に接続された第2の機能部と、
前記第1および第2の機能部を冷却するヒートシンクと、を備え、
前記ヒートシンクは、内部に収納部が設けられたベースプレートを有し、
前記第1の機能部は、前記第1および第2の基板が前記ベースプレートの前記収納部の内壁面に接するように前記収納部内に収納され、
前記第2の機能部は、前記第3の基板が前記ベースプレートの、前記収納部の開口が設けられていない主面に接するように前記ベースプレート上に固定されている、
ことを特徴とする電子モジュール。 - 前記第1の機能部と前記ベースプレートとが互いに嵌合していることを特徴とする請求項1に記載の電子モジュール。
- 前記第1の基板および前記第2の基板の少なくともいずれか一方に凹部が設けられ、熱伝導部材が前記収納部の内壁面に接するように前記凹部に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の電子モジュール。
- 前記収納部内に収納された前記第1の機能部は、前記ベースプレートの前記主面から前記収納部に達する第1の貫通孔と、前記第1の機能部を厚さ方向に貫通する第2の貫通孔とに挿通され、かつ前記収納部の内壁に形成されたネジ穴に螺合するネジにより、前記ヒートシンク内に固定されていることを特徴とする請求項1に記載の電子モジュール。
- 前記ネジが前記第3の基板を厚さ方向に貫通する貫通孔に挿通されることにより、前記第2の機能部は前記ベースプレート上に固定されていることを特徴とする請求項4に記載の電子モジュール。
- 前記第1の機能部は、前記第2の機能部よりも発熱量が大きいことを特徴とする請求項1に記載の電子モジュール。
- 前記第1の機能部は、前記第1の機能部に入力された入力電力を所望の出力電力に変換するパワー部であり、前記第2の機能部は、前記パワー部を制御する制御部であることを特徴とする請求項6に記載の電子モジュール。
- 前記第1の機能部と前記第2の機能部とを電気的に接続する複数の接続端子が、互いに絶縁されるように、前記ベースプレートの前記主面につながる側面にストライプ状に設けられた複数の溝部にそれぞれ収納されていることを特徴とする請求項1に記載の電子モジュール。
- 前記ヒートシンクは、
表面に凹部が形成されたヒートシンク本体と、
第1の主面と、前記第1の主面と反対側の第2の主面とを有する蓋体と、を有し、
前記蓋体は、前記第1の主面が前記ヒートシンク本体の前記表面に接し且つ前記凹部を覆うように、前記ヒートシンク本体に取付けられ、前記凹部とともに前記収納部を構成し、前記第2の機能部は、前記蓋体の前記第2の主面に固定されていることを特徴とする請求項1に記載の電子モジュール。 - 前記第1の機能部は、前記蓋体の前記第1の主面に固定されていることを特徴とする請求項9に記載の電子モジュール。
- 前記第1の機能部と前記第2の機能部とを電気的に接続する複数の接続端子は、互いに絶縁されるように、前記蓋体を厚さ方向に貫通する貫通孔に挿通されていることを特徴とする請求項9に記載の電子モジュール。
- 前記収納部は前記ヒートシンク本体の前記凹部と前記蓋体とにより密閉され、前記第1の機能部は、前記ヒートシンク内に密閉状態に収納されていることを特徴とする請求項9に記載の電子モジュール。
- 第1の電子部品が実装された第1の基板および前記第1の基板に対向するように配置され且つ前記第1の電子部品に熱的に接続された第2の基板を有する第1の機能部と、第2の電子部品が実装された第3の基板を有する第2の機能部と、ベースプレートを有し、前記第1および第2の機能部を冷却するヒートシンクとを備える電子モジュールの製造方法であって、
前記第1の基板および前記第2の基板の少なくともいずれか一方に設けられた凹部に、前記凹部の深さに等しい厚みを有する熱伝導部材を配置する工程と、
前記熱伝導部材が前記ベースプレートの内部に設けられた収納部の内壁面に接するように、前記第1の機能部を前記収納部内に収納する工程と、
前記第3の基板が前記ベースプレートの、前記収納部の開口が設けられていない主面に接するように前記第2の機能部を前記ベースプレート上に固定する工程と、
を備えることを特徴とする電子モジュールの製造方法。 - 第1の電子部品が実装された第1の基板および前記第1の基板に対向するように配置され且つ前記第1の電子部品に熱的に接続された第2の基板を有する第1の機能部と、第2の電子部品が実装された第2の基板を有する第2の機能部と、前記第1の機能部の厚さに等しい深さの凹部が設けられたヒートシンク本体と蓋体とを有するヒートシンクとを備える電子モジュールの製造方法であって、
前記第1の機能部を、前記第1の基板が前記蓋体の一方の主面に接するように前記蓋体に固定する工程と、
前記第1の機能部が前記ヒートシンク本体の前記凹部に収納され且つ前記第2の基板が前記凹部の底面に接するように、前記蓋体を前記ヒートシンク本体に取付ける工程と、
前記第2の機能部を、前記第2の基板が前記蓋体の他方の主面に接するように前記蓋体に固定する工程と、
を備えることを特徴とする電子モジュールの製造方法。
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2013
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