JP6569314B2 - 基板放熱構造およびその組み立て方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板放熱構造等に関し、例えば、基板上に実装された発熱部品の熱を放熱するものに関する。

近年、電子装置の小型化が進み、電子装置に搭載された発熱部品の熱を放熱部（たとえばヒートシンク）によって十分に放熱することが困難になってきている。特に、発熱部品および放熱部の間の接触面積を十分に確保できず、発熱部品の熱を放熱部によって十分に放熱することができない場合が増えてきた。

また、近年、電子装置の高寿命化やメンテナンスフリー化が要求されてきている。しかしながら、電子装置の小型化によって、ファンにより強制的に発熱部品の熱を冷却する構造（強制空冷構造）を電子装置に採用することもできない。発熱部品の熱を放熱部に効率よく熱を伝えるための構造が、プリント配線基板にも設けられている。

以下に、一般的な基板放熱構造の例を説明する。図９は、一般的な基板放熱構造９００の構成を示す図である。この基板放熱構造９００には、いわゆるサーマルビア接続構造が採用されている。

図９に示されるように、基板放熱構造９００は、プリント配線基板９１０と、発熱部品９３０と、放熱部９４０と、熱伝導シート９５０とを備えている。

図９に示されるように、プリント配線基板９１０は、第１の主面９１１（表面）および第２の主面９１２（裏面）を有する。また、プリント配線基板９１０は、導電層９１３および絶縁層９１４が交互に積層されて構成されている。また、複数の貫通ビア９１６が、第１の主面９１１および第２の主面９１２の間を貫通するように、プリント配線基板９１０に形成されている。複数の貫通ビア９１６は、第１の主面９１１側にて、発熱部品９３０の底部に設けられたサーマルパッド９３３と向かい合うように設けられる。

図９に示されるように、発熱部品９３０は、プリント配線基板９１０の第１の主面９１１上に実装されている。このとき、発熱部品９３０の端子９３２は、第１の主面９１１上に形成された導電層９１３ａに、半田Ｈにより接続されている。また、発熱部品９３０のサーマルパッド９３３は、複数の貫通ビア９１６の各々に、半田Ｈにより熱的に接続されている。

図９に示されるように、放熱部９４０は、複数のフィン９４１を有する。放熱部９４０は、第２の主面９１２側にて、熱伝導シート９５０を介して、複数の貫通ビア９１６の各々に、熱的に接続されている。なお、熱伝導シート９５０に代えて、熱伝導グリスを用いてもよい。

このようにして、発熱部品９３０のサーマルパッド９３３および放熱部９４０は、複数の貫通ビア９１６の各々および熱伝導シート９５０を介して、熱的に接続されている。そして、発熱部品９３０の熱は、複数の貫通ビア９１６の各々および熱伝導シート９５０を介して、放熱部９４０に伝えられる。放熱部９４０は、受熱した発熱部品９３０の熱を放熱する。

次に、別の一般的な基板放熱構造９００Ａの例を説明する。図１０は一般的な基板放熱構造９００Ａの構成を示す図である。

図１０に示されるように、基板放熱構造９００Ａは、プリント配線基板９１０Ａと、熱伝導コア９２０と、発熱部品９３０と、放熱部９４０と、熱伝導シート９５０とを備えている。

図１０に示されるように、熱伝導コア９２０は、円柱形状に形成されている。熱伝導コア９２０の材料には、たとえば銅が用いられる。熱伝導コア９２０は、プリント配線基板９１０の第１の主面９１１および第２の主面９１２の間を貫通する。また、熱伝導コア９２０の上端部は、第１の主面９１１側にて、発熱部品９３０のサーマルパッド９３３と向かい合うように設けられている。熱伝導コア９２０の上端部は、発熱部品９３０のサーマルパッド９３３に、半田Ｈにより熱的に接続されている。熱伝導コア９２０は、プリント配線基板９１０の製造時に、予め組み込まれる。なお、銅を材料とする熱伝導コア９２０が組み込まれたプリント配線基板９１０は、銅インレイ基板とも呼ばれる。

図１０に示されるように、放熱部９４０は、第２の主面９１２側にて、熱伝導シート９５０を介して、熱伝導コア９２０に、熱的に接続されている。

このようにして、発熱部品９３０のサーマルパッド９３３および放熱部９４０は、熱伝導コア９２０および熱伝導シート９５０を介して、熱的に接続されている。そして、発熱部品９３０の熱は、熱伝導コア９２０および熱伝導シート９５０を介して、放熱部９４０に伝えられる。放熱部９４０は、受熱した発熱部品９３０の熱を放熱する。

なお、本発明に関連する技術が、たとえば、特許文献１および２に開示されている。

特開平０３−０８３３９１号公報 特開平０３−２８３６７５号公報

しかしながら、図９に示した基板放熱構造では、貫通ビア９１６の熱伝導率が低いため、発熱部品９３０の熱が、複数の貫通ビア９１６等を介して、放熱部９４０に十分に伝えられていなかった。このため、十分な放熱性能を得ることができなかった。

また、図１０に示した基板放熱構造では、熱部品９３０の熱は、熱伝導コア９２０等を介して、放熱部９４０に伝えられる。このため、図１０に示した基板放熱構造の放熱性能は、図９に示した基板放熱構造と比較して高い。しかしながら、銅を材料とする熱伝導コア９２０が組み込まれたプリント配線基板９１０（銅インレイ基板）の製造には、特殊な工程を必要とするため、簡単に製造できないという問題があった。

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、十分な放熱性能を得るとともに、簡単に製造することができる基板放熱構造等を提供することにある。

本発明の基板放熱構造は、第１および第２の主面を有し、発熱部品が前記第１の主面上に実装される基板と、前記第１および第２の主面の間を貫通し、開口径が前記第１の主面から前記第２の主面に向かうにつれて徐々に大きくなるように前記基板に形成された貫通ビアと、熱伝導性を有し、前記貫通ビアの形状に対応するように形成され、前記貫通ビア内に挿入され、前記発熱部品に熱的に接続する熱伝導コアを備えている。

本発明の基板放熱構造の組み立て方法は、基板の第１および第２の主面の間を貫通し、開口径が前記第１の主面から前記第２の主面に向かうにつれて徐々に大きくなるように、貫通ビアを前記基板に形成する貫通ビア形成ステップと、前記第２の主面に半田を塗布する第１の半田塗布ステップと、熱伝導性を有し、前記貫通ビアの形状に対応するように形成された熱伝導コアを、前記貫通ビア内に挿入する熱伝導コア取り付けステップと、前記第１の半田塗布ステップおよび前記熱伝導コア取り付けステップの後に、前記第１の半田塗布ステップで塗布された半田に熱を加えて融解することにより、前記熱伝導コアを前記貫通ビアに固定する熱伝導コア固定ステップと、前記熱伝導コア固定ステップの後に、前記第１の主面に半田を塗布する第２の半田塗布ステップと、前記第２の半田塗布ステップの後に、前記第２の半田塗布ステップで塗布された半田に熱を加えて融解することにより、前記熱伝導コアに熱的に接続されるように発熱部品を前記第１の主面上に実装する発熱部品実装ステップとを含む。

本発明にかかる基板放熱構造等によれば、十分な放熱性能を得るとともに、簡単に製造することができる。

本発明の第１の実施の形態における基板放熱構造の構成を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における基板放熱構造の組み立て方法を説明するための図である。 本発明の第１の実施の形態における基板放熱構造の組み立て方法を説明するための図である。 本発明の第１の実施の形態における基板放熱構造の組み立て方法を説明するための図である。 本発明の第１の実施の形態における基板放熱構造の組み立て方法を説明するための図である。 本発明の第１の実施の形態における基板放熱構造の組み立て方法を説明するための図である。 本発明の第１の実施の形態における基板放熱構造の組み立て方法を説明するための図である。 本発明の第２の実施の形態における基板放熱構造の組み立て方法を説明するための図である。 一般的な基板放熱構造の構成を示す図である。 一般的な基板放熱構造の構成を示す図である。 一般的な基板放熱構造の組み立て方法を説明するための図である。

＜第１の実施の形態＞
本発明の実施の形態における基板放熱構造１００の構成について説明する。

図１に示されるように、基板放熱構造１００は、プリント配線基板１１０と、熱伝導コア１２０と、発熱部品１３０と、放熱部１４０と、熱伝導シート１５０とを備えている。プリント配線基板１１０は、本発明の基板に対応する。

図１に示されるように、プリント配線基板１１０は、第１の主面１１１（表面）および第２の主面１１２（裏面）を有する。また、プリント配線基板１１０は、導電層１１３および絶縁層１１４が交互に積層されて構成されている。第１の主面１１１側の導電層１１３ａの一部は、露出され、導電層１１３ａの一部以外は、絶縁性のソルダーレジスト１１５により被覆されている。ソルダーレジスト１１５は、半田Ｈを付着させたくない領域に、塗布される。図１に示されるように、第１の主面１１１側の導電層１１３ａのうちで露出された一部には、発熱部品１３０の端子１３２およびサーマルパッド１３３が半田Ｈにより接続される。

また、図１に示されるように、貫通ビア１１６は、プリント配線基板１１０の第１の主面１１１および第２の主面１１２の間を貫通し、開口径が第１の主面１１１から第２の主面１１２に向かうにつれて徐々に大きくなるように、テーパ状に、プリント配線基板１１０に形成されている。貫通ビア１１６の内壁面には、導電膜１１６ａが形成されている。また、第１の主面１１１のうち、貫通ビア１１６の外周部にも、導電膜１１６ａが形成されている。なお、この第１の主面１１１上の導電膜１１６ａは、導電層１１３ａの一部である。さらに、第２の主面１１２のうち、貫通ビア１１６の外周部にも、導電膜１１６ａが形成されている。なお、導電膜１１６ａの形成には、たとえば、銅メッキが用いられる。

図１に示されるように、熱伝導コア１２０は、貫通ビア１１６の形状に対応するように形成されている。すなわち、熱伝導コア１２０は、外周径が第１の主面１１１から第２の主面１１２に向かうにつれて徐々に大きくなるように、テーパ状に形成されている。また、熱伝導コア１２０は、熱伝導性を有する。熱伝導コア１２０は、貫通ビア１１６内に挿入され、貫通ビア１１６内に半田Ｈにより固定される。また、熱伝導コア１２０は、発熱部品１３０のサーマルパッド１３３に熱的に接続する。

図１に示されるように、発熱部品１３０は、第１の主面１１１上に実装されている。発熱部品１３０は、作動すると熱を発する電子部品である。発熱部品１３０は、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算処理装置）やＭＰＵ（Micro Processing Unit,：超小型処理装置）やＭＣＭ（Multi-chip Module：集積回路）である。

図１に示されるように、発熱部品１３０は、発熱部品本体１３１と、端子１３２と、サーマルパッド１３３とを備えている。発熱部品本体１３１は、絶縁性の筐体を有し、発熱部品１３０の機能を発揮するための電子回路等を筐体内に収容する。図１に示されるように、端子１３２は、発熱部品本体１３１から延出するように設けられている。端子１３２は、導電性を有する。図１に示されるように、サーマルパッド１３３は、発熱部品本体１３１の底部に設けられている。より具体的には、サーマルパッド１３３は、第１の主面１１１上で露出された熱伝導コア１２０の上端面（図１紙面上側の面）と向かい合うように、設けられている。サーマルパッド１３３は、熱伝導性を有する。

図１に示されるように、放熱部１４０は、プリント配線基板１１０の第２の主面１１２上に取り付けられる。放熱部１４０は、ヒートシンクとも呼ばれる。放熱部１４０は、熱伝導性を有する。放熱部１４０の材料には、たとえば、銅や銅合金が用いられる。放熱部１４０は、複数の放熱フィン１４１を有する。図１に示されるように、複数の放熱フィン１４１は、プリント配線基板１１０の第２の主面１１２から離れる方向に向けて延出するように形成されている。放熱部１４０は、熱伝導コア１２０に熱的に接続される。なお、図１の例では、放熱部１４０は、熱伝導シート１５０を介して、熱伝導コア１２０に熱的に接続される。そして、放熱部１４０は、熱伝導コア１２０を介して発熱部品１３０の熱を受熱し、この熱を外気に放熱する。図１の例では、放熱部１４０は、熱伝導コア１２０および熱伝導シート１５０を介して、発熱部品１３０の熱を受熱し、この熱を外気に放熱する。

図１に示されるように、熱伝導シート１５０は、放熱部１４０および第２の主面１１２の間に設けられている。熱伝導シート１５０は、熱伝導性を有する。熱伝導シート１５０の材料には、たとえば、熱伝導性を有するアクリル等が用いられる。熱伝導シート１５０は、熱伝導コア１３０および放熱部１４０の間を熱的に接続する。熱伝導性シート１５０は、一般的に弾性を有するので、プリント配線基板１１０の第２の主面１１２の凹凸を吸収することができる。すなわち、熱伝導性シート１５０が弾性を有することにより、プリント配線基板１１０の第２の主面１１２に凹凸があった場合でも、熱伝導シート１５０を第２の主面１１２に密着させることができる。

なお、熱伝導性シート１５０に代えて、熱伝導グリスを用いてもよい。熱伝導グリスは、変性シリコン等のグリスに、熱伝導性の高い金属または金属酸化物の粒子を均一に分散されて、形成される。変性シリコンとは、常温から有る程度の高温まで、あまり粘度が変化しないシリコンをいう。なお、熱伝導グリスは、放熱グリスとも呼ばれる。

次に、基板放熱構造１００の組み立て方法について、説明する。図２〜図７は、基板放熱構造１００の組み立て方法を説明するための図である。基板放熱構造１００の組み立て方法では、通常のＳＭＴ（surface mounting technology：表面実装技術）の工程を用いる。なおＳＭＴとは、一般的に、プリント配線基板に表面実装用電子部品等を半田付けする技術をいう。

図２（ａ）〜（ｃ）は、貫通ビア１１６を形成する工程を説明するための図である。図２（ａ）〜（ｃ）で説明される工程は、本発明の貫通ビア形成ステップに対応する。なお、便宜上、図２（ａ）〜（ｃ）では、導電層１１３ａやソルダーレジスト１１５を省略している。
図２（ａ）に示されるように、まず、導電層１１３および絶縁層１１４が交互に積層されたプリント配線基板１１０と、テーパ形状のドリルＤを準備する。つぎに、図２（ｂ）に示されるように、ドリルＤを用いて、プリント配線基板１１０に貫通穴Ｈを形成する。このとき、貫通穴Ｈは、開口径が第１の主面１１１から第２の主面１１２に向かうにつれて徐々に大きくなるように、テーパ状に、プリント配線基板１１０に形成される。そして、貫通穴Ｈの内壁面に、銅メッキ等により導電膜１１６ａを形成する。また、第１の主面１１１のうち、貫通穴Ｈの外周部にも、銅メッキ等により導電膜１１６ａを形成する。さらに、第２の主面１１２のうち、貫通穴Ｈの外周部にも、銅メッキ等により導電膜１１６ａを形成する。これにより、貫通ビア１１６がプリント配線基板１１０に形成する。

次に、図３に示されるように、プリント配線基板１１０の第２の主面１１２上に半田Ｈを塗布する。図３は、プリント配線基板１１０の第２の主面１１２上に半田Ｈを塗布する工程を説明するための図である。なお、図３で説明される工程は、本発明の第１の半田塗布ステップに対応する。

具体的には、図３に示されるように、半田マスクＭ１を、最初にリフローする第２の主面１１２に、取り付ける。なお、半田マスクＭ１は、複数の開口を有する。これらの開口は、半田Ｈを印刷したい箇所に設けられている。半田マスクＭ１を第２の主面１１２に取り付けた状態で、ペースト状の半田Ｈを第２の主面１１２上に塗布する。このとき、熱伝導コア１２０を貫通ビア１１６内に半田Ｈで固定するのに必要な半田Ｈの量を確保するために、ソルダーレジスト１１５上にも、ペースト状の半田Ｈを印刷する。そして、半田マスクＭ１を第２の主面１１２上から取り外す。

次に、図４に示されるように、熱伝導コア１２０を、貫通ビア１１６内に挿入する。図４は、熱伝導コア１２０をプリント配線基板１１０の貫通ビア１１６に挿入する工程を説明するための図である。なお、図４で説明される工程は、本発明の熱伝導コア取り付けステップに対応する。

具体的には、図４に示されるように、第２の主面１１２を上にしてプリント配線基板１１０を配置した状態で、部品自動搭載機やピンセット等を用いて、熱伝導コア１２０を、貫通ビア１１６内に挿入する。このとき、図４に示されるように、貫通ビア１１６のテーパ形状に合わせて、熱伝導コア１２０を貫通ビア１１６内に挿入する。これにより、熱伝導コア１２０を貫通ビア１１６内に挿入しても、熱伝導コア１２０がプリント配線基板１１０から落下することを防止できる。

ここで、一般的な基板放熱構造９００Ａ（図１０参照）の組み立て方法において、熱伝導コア９２０を、貫通ビア９１６内に挿入する工程について説明する。図１１は、一般的な基板放熱構造の組み立て方法を説明するための図である。より具体的には、図１１は、熱伝導コア９２０をプリント配線基板９１０の貫通ビア９１６に挿入する工程を説明するための図である。

図１１に示されるように、第２の主面９１２を上にしてプリント配線基板９１０を配置した状態で、部品自動搭載機やピンセット等を用いて、熱伝導コア９２０を、貫通ビア９１６内に挿入する。このとき、熱伝導コア９２０は円柱形状に形成されているため、熱伝導コア９２０を貫通ビア９１６に挿入すると、熱伝導コア９２０がプリント配線基板９１０から落下してしまう。したがって、熱伝導コア９２０をプリント配線基板９１０に取り付けることができなかった。

次に、熱伝導コア１２０を貫通ビア１１６内に半田Ｈにより固定する。図５は、熱伝導コア１２０を貫通ビア１１６に固定する工程を説明するための図である。図５に示されるように、プリント配線基板１１０に塗布された半田Ｈにリフローにより熱を加えることで、図３で説明した工程で塗布した半田Ｈを融解する。これにより、ソルダーレジスト１１５上に印刷されていた半田Ｈが、テーパ状の熱伝導コア１２０および貫通ビア１１６の間に吸い込まれる。そして、プリント配線基板１１０を冷却する。これにより、ペースト状の半田Ｈが固化して、熱伝導コア１２０が半田Ｈにより貫通ビア１１６内に固定される。

次に、図６に示されるように、プリント配線基板１１０の第１の主面１１１上に半田Ｈを塗布する。図６は、プリント配線基板１１０の第１の主面１１１上に半田Ｈを塗布する工程を説明するための図である。なお、図６で説明される工程は、本発明の第２の半田塗布ステップに対応する。

具体的には、図６に示されるように、半田マスクＭ２を、２回目にリフローする第１の主面１１１に、取り付ける。なお、半田マスクＭ２は、半田マスクＭ１と同様に、複数の開口を有する。これらの開口は、半田Ｈを印刷したい箇所に設けられている。半田マスクＭ２を第１の主面１１１に取り付けた状態で、ペースト状の半田Ｈを第１の主面１１１上に塗布する。そして、半田マスクＭ２を第２の主面１１２上から取り外す。この結果、半田マスクＭ２の開口領域に、半田Ｈが印刷される。

次に、図７に示されるように、発熱部品１３０を半田Ｈによりプリント配線基板１１０の第１の主面１１１上に実装する。図７は、発熱部品１３０および放熱部１４０をプリント配線基板１１０上に取り付ける工程を説明するための図である。図７に示される工程は、本発明の発熱部品実装ステップおよび放熱部品実装ステップに対応する。

図７に示されるように、発熱部品１３０を第１の主面１１１上に取り付けた状態で、プリント配線基板１１０に塗布された半田Ｈにリフローにより熱を加えて、図６で説明した工程で塗布した半田Ｈを融解する。このとき、発熱部品１３０の端子１３２の先端部側は、第１の主面１１１上にて露出された導電層１３２ａ上に配置される。また、発熱部品１３０のサーマルパッド１３３は、熱伝導コア１２０の端面と向かい合うように配置される。これにより、熱伝導コア１２０およびサーマルパッド１３３が、半田Ｈにより熱的に接続される。また、端子１３２および導電層１１３ａが電気的に接続される。そして、プリント配線基板１１０を冷却する。これにより、ペースト状の半田Ｈが固化して、発熱部品１３０がプリント配線基板１１０に固定される。

図７に示されるように、放熱部１４０をプリント配線基板１１０の第２の主面１１２上に取り付ける。すなわち、熱伝導コア１２０に熱的に接続されるように、熱伝導性を有する放熱部品１４０を第２の主面１１２上に実装する。このとき、熱伝導性を有する熱伝導シート１５０（または放熱グリス）を放熱部１４０および第２の主面１１２の間に設けてもよい。

以上、基板放熱構造１００の組み立て方法について、図２〜図７を用いて説明した。

以上の通り、本発明の第１の実施の形態における基板放熱構造１００は、プリント配線基板１１０と、貫通ビア１１６と、熱伝導コア１２０とを備えている。プリント配線基板１１０は、第１および第２の主面１１１、１１２を有し、発熱部品１３０が第１の主面１１１上に実装される。貫通ビア１１６は、第１および第２の主面１１１、１１２の間を貫通し、開口径が第１の主面１１１から第２の主面１１２に向かうにつれて徐々に大きくなるようにプリント配線基板１１０に形成されている。熱伝導コア１２０は、熱伝導性を有し、貫通ビア１１６の形状に対応するように形成されている。熱伝導コア１２０は、貫通ビア１１６内に挿入され、発熱部品１３０に熱的に接続する。

このように、貫通ビア１１６は、第１および第２の主面１１１、１１２の間を貫通し、開口径が第１の主面１１１から第２の主面１１２に向かうにつれて徐々に大きくなるようにプリント配線基板１１０に形成されている。また、熱伝導コア１２０は、熱伝導性を有し、貫通ビア１１６の形状に対応するように形成されている。そして、熱伝導コア１２０は、貫通ビア１１６内に挿入され、発熱部品１３０に熱的に接続する。

このとき、貫通ビア１１６および熱伝導コア１２０の形状は、互いに対応しており、貫通ビア１１６の開口径または熱伝導コア１２０の外周径が第１の主面１１１から第２の主面１１２に向かうにつれて徐々に大きくなるように形成されている。このため、第２の主面１１２を鉛直上方に向けた状態で、熱伝導ビア１２０を貫通ビア１１６内に挿入するだけで、熱伝導ビア１２０をプリント配線基板１１０に取り付けることができる。そして、熱伝導ビア１２０を貫通ビア１１６内に挿入した際に、熱伝導コア１２０がプリント配線基板１１０から落下することを防止できる。

これに対して、図１０に示した基板放熱構造では、熱伝導コア９２０が組み込まれたプリント配線基板９１０（銅インレイ基板）の製造に、特殊な工程を必要とするため、簡単に製造できないという問題があった。とくに、熱伝導コア９２０をプリント配線基板９１０に圧入する等の特殊な工程が必要であった。基板放熱構造１００では、図１０に示した基板放熱構造９００Ａと比較して、より簡単に製造することができる。

また、基板放熱構造１００では、熱伝導性を有する熱伝導コア１２０は、貫通ビア１１６内に挿入され、発熱部品１３０に熱的に接続する。これに対して、図９に示した基板放熱構造９００では、貫通ビア９１６の熱伝導率が低いため、発熱部品９３０の熱が、複数の貫通ビア９１６等を介して、放熱部９４０に十分に伝えられていなかった。基板放熱構造１００では、熱伝導性を有する熱伝導コア１２０を介して、発熱部品１３０の熱を受熱し、この熱を放熱部１４０に伝えることができる。このため、基板放熱構造１００では、図９に示した基板放熱構造９００と比較して、十分な放熱性能を得ることができる。

以上の通り、本発明の第１の実施の形態における基板放熱構造１００によれば、十分な放熱性能を得るとともに、簡単に製造することができる。

また、基板放熱構造１００では、図１０に示した基板放熱構造９００Ａと比較して、より簡単に製造することができることから、製造コストも低減することができる。

基板放熱構造１００では、図９に示した基板放熱構造９００のように、熱伝導コア９２０をプリント配線基板９１０に圧入する等の特殊な工程を必要しない。また、通常のＳＭＴ工程のみで、効率良く基板放熱構造１００を組み立てることができる。このため、基板放熱構造１００では、図９に示した基板放熱構造９００と比較して、製造歩留まりが良く、製造コストも低減できる。

また、本発明の第１の実施の形態における基板放熱構造１００において、発熱部品１３０および熱伝導コア１２０は、半田Ｈにより接続されている。これにより、発熱部品１３０および熱伝導コア１２０を、確実に熱的に接続することができる。

本発明の第１の実施の形態における基板放熱構造１００は、放熱部１４０を備えている。放熱部１４０は、熱伝導性を有し、第２の主面１１２上に取り付けられ、熱伝導コア１２０に熱的に接続されている。そして、放熱部１４０は、熱伝導コア１２０を介して発熱部品１３０の熱を受熱し、この熱を放熱する。これにより、放熱部１３０を用いて、発熱部品１３０の熱を効率よく放熱することができる。

本発明の第１の実施の形態における基板放熱構造１００は、熱伝導シート１５０または放熱グリスを備えている。熱伝導シート１５０または放熱グリスは、熱伝導性を有し、放熱部１４０および第２の主面１１２の間に設けられている。熱伝導シート１５０または放熱グリスは、熱伝導コア１２０および放熱部１４０の間を熱的に接続する。これにより、熱伝導性シート１５０または放熱グリスにより、プリント配線基板１１０の第２の主面１１２の凹凸を吸収することができる。したがって、プリント配線基板１１０の第２の主面１１２に凹凸があった場合でも、熱伝導シート１５０を第２の主面１１２に密着させることができる。

また、本発明の第１の実施の形態における基板放熱構造の組み立て方法は、貫通ビア形成ステップと、第１の半田塗布ステップと、熱伝導コア取り付けステップと、熱伝導コア固定ステップと、第２の半田塗布ステップと、発熱部品実装ステップとを含んでいる。

貫通ビア形成ステップでは、プリント配線基板１１０の第１および第２の主面１１１、１１２の間を貫通し、開口径が第１の主面１１１から第２の主面１１２に向かうにつれて徐々に大きくなるように、貫通ビア１２０をプリント配線基板１１０に形成する。第１の半田塗布ステップでは、第２の主面１１２に半田Ｈを塗布する。熱伝導コア取り付けステップでは、熱伝導性を有し、貫通ビア１１６の形状に対応するように形成された熱伝導コア１２０を、貫通ビア１１６内に挿入する。熱伝導コア固定ステップでは、第１の半田塗布ステップおよび熱伝導コア取り付けステップの後に、第１の半田塗布ステップで塗布された半田Ｈに熱を加えて融解することにより、熱伝導コア１２０を貫通ビア１１６に固定する。第２の半田塗布ステップでは、熱伝導コア固定ステップの後に、第１の主面１１１に半田Ｈを塗布する。発熱部品実装ステップでは、第２の半田塗布ステップの後に、第２の半田塗布ステップで塗布された半田Ｈに熱を加えて融解することにより、熱伝導コア１２０に熱的に接続されるように発熱部品１３０を第１の主面１１１上に実装する。

このような基板放熱構造の組み立て方法によっても、前述した基板放熱構造１００の効果と同様の効果を奏することができる。

また、本発明の第１の実施の形態における基板放熱構造の組み立て方法は、放熱部品実装ステップをさらに含む。放熱部品実装ステップでは、発熱部品実装ステップの後に、熱伝導コア１２０に熱的に接続されるように、熱伝導性を有する放熱部品１４０を第２の主面１１２上に実装する。このような基板放熱構造の組み立て方法によっても、前述した基板放熱構造１００の効果と同様の効果を奏することができる。

また、本発明の第１の実施の形態における基板放熱構造の組み立て方法において、放熱部品実装ステップでは、熱伝導性を有する熱伝導シート１５０または放熱グリスを放熱部１４０および第２の主面１１２の間に設ける。このような基板放熱構造の組み立て方法によっても、前述した基板放熱構造１００の効果と同様の効果を奏することができる。

＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態における基板放熱構造の構成について説明する。本発明の第２の実施の形態における基板放熱構造は、第１の実施の形態と同様に、プリント配線基板１１０Ａと、熱伝導コア１２０Ａと、発熱部品１３０と、放熱部１４０と、熱伝導シート１５０とを備えている。

ここで本発明の第２の実施の形態における基板放熱構造において、熱伝導コア１２０Ａおよびプリント配線基板１１０Ａの構成が、本発明の第１の実施の形態における基板放熱構造の熱伝導コア１２０およびプリント配線基板１１０と、異なる。ここでは、熱伝導コア１２０Ａおよびプリント配線基板１１０Ａの構成を中心に説明する。

図８は、本発明の第２の実施の形態における基板放熱構造の組み立て方法を説明するための図である。この図８は、第１の実施の形態の説明で用いた図４に相当する。

図８に示されるように、プリント配線基板１１０Ａの貫通ビア１１６Ａは、第１の主面１１１側にて、プリント配線基板１１０の第１の主面１１１および第２の主面１１２の間を貫通し、開口径が第１の主面１１１から第２の主面１１２に向かうにつれて徐々に大きくなるように、テーパ状に、プリント配線基板１１０Ａに形成されている。

すなわち、第１の実施の形態における基板放熱構造１００では、貫通ビア１１６は、第１の主面１１１から第２の主面１１２までの全体に亘り、開口径が第１の主面１１１から第２の主面１１２に向かうにつれて徐々に大きくなるように、テーパ状にプリント配線基板１１０Ａに形成されている。これに対して、第２の実施の形態における基板放熱構造では、貫通ビア１１６Ａは、第１の主面１１１側のみにおいて、開口径が第１の主面１１１から第２の主面１１２に向かうにつれて徐々に大きくなるように、テーパ状にプリント配線基板１１０Ａに形成されている。つまり、貫通ビア１１６のテーパの形成領域は、第１の主面１１１から第２の主面１１２までの全体に亘り、形成されている。これに対して、貫通ビア１１６Ａは、第１の主面１１１側のみにおいて、形成されている。この点で、基板放熱構造１００と、第２の実施の形態における基板放熱構造とは相違する。

なお、第１の実施の形態における基板放熱構造１００と同様に、貫通ビア１１６Ａの内壁面には、導電膜１１６Ａａが形成されている。また、第１の主面１１１のうち、貫通ビア１１６Ａの外周部にも、導電膜１１６Ａａが形成されている。なお、この第１の主面１１１上の導電膜１１６Ａａは、導電層１１３ａの一部である。さらに、第２の主面１１２のうち、貫通ビア１１６Ａの外周部にも、導電膜１１６Ａａが形成されている。なお、導電膜１１６Ａａの形成には、たとえば、銅メッキが用いられる。

図８に示されるように、熱伝導コア１２０Ａは、貫通ビア１１６Ａの形状に対応するように形成されている。すなわち、熱伝導コア１２０Ａは、第１の主面１１１側のみにおいて、外周径が第１の主面１１１から第２の主面１１２に向かうにつれて徐々に大きくなるように、テーパ状に形成されている。また、熱伝導コア１２０Ａは、熱伝導性を有する。熱伝導コア１２０Ａは、貫通ビア１１６Ａ内に挿入され、発熱部品１３０のサーマルパッド１３３に熱的に接続する。

以上、本発明の第２の実施の形態における基板放熱構造の構成について、説明した。

次に、本発明の第２の実施の形態における基板放熱構造の組み立て方法について説明する。本発明の第２の実施の形態における基板放熱構造の組み立て方法は、第１の実施の形態で、図２〜図７を用いて説明した内容に準ずる。

すなわち、図２（ａ）〜（ｃ）を用いて説明した内容と同様に、ドリルを用いて、プリント配線基板１１０に貫通穴を形成する。ただし、貫通穴は、第１の実施の形態と異なり、第１の主面１１１側のみにて、開口径が第１の主面１１１から第２の主面１１２に向かうにつれて徐々に大きくなるように、テーパ状に、プリント配線基板１１０に形成される。そして、貫通穴の内壁面に、銅メッキ等により導電膜１１６Ａａを形成する。また、第１の主面１１１のうち、貫通穴の外周部にも、銅メッキ等により導電膜１１６Ａａを形成する。さらに、第２の主面１１２のうち、貫通穴の外周部にも、銅メッキ等により導電膜１１６Ａａを形成する。これにより、貫通ビア１１６Ａがプリント配線基板１１０に形成される。

次に、図３を用いて説明した内容と同様に、プリント配線基板１１０Ａの第２の主面１１２上に半田を塗布する。

次に、図８を参照しつつ、図４を用いて説明した内容と同様に、部品自動搭載機やピンセット等を用いて、熱伝導コア１２０Ａを、貫通ビア１１６Ａ内に挿入する。このとき、図８に示されるように、貫通ビア１１６Ａのテーパ形状に合わせて、熱伝導コア１２０Ａを貫通ビア１１６Ａ内に挿入する。これにより、熱伝導コア１２０Ａを貫通ビア１１６Ａ内に挿入しても、熱伝導コア１２０Ａがプリント配線基板１１０Ａから落下することを防止できる。

次に、図５を用いて説明した内容と同様に、プリント配線基板１１０Ａに塗布された半田にリフローにより熱を加えることで、半田を融解する。これにより、ソルダーレジスト１１５上に印刷されていた半田が、テーパ状の熱伝導コア１２０Ａおよび貫通ビア１１６Ａの間に吸い込まれる。そして、プリント配線基板１１０Ａを冷却する。これにより、ペースト状の半田が固化して、熱伝導コア１２０Ａが半田により貫通ビア１１６Ａ内に固定される。

次に、図６を用いて説明した内容と同様に、プリント配線基板１１０Ａの第１の主面１１１上に半田を塗布する。

次に、図７を用いて説明した内容と同様に、発熱部品１３０を第１の主面１１１上に取り付けた状態で、プリント配線基板１１０Ａに塗布された半田にリフローにより熱を加えて、半田を融解する。このとき、発熱部品１３０の端子１３２の先端部側は、第１の主面１１１上にて露出された導電層１３２ａ上に配置される。また、発熱部品１３０のサーマルパッド１３３は、熱伝導コア１２０Ａの端面と向かい合うように配置される。これにより、熱伝導コア１２０Ａおよびサーマルパッド１３３が、半田により熱的に接続される。また、端子１３２および導電層１１３ａが電気的に接続される。そして、プリント配線基板１１０Ａを冷却する。これにより、ペースト状の半田が固化して、発熱部品１３０がプリント配線基板１１０Ａに固定される。

図７を用いて説明した内容と同様に、熱伝導コア１２０Ａに熱的に接続されるように、熱伝導性を有する放熱部品１４０を第２の主面１１２上に実装する。このとき、熱伝導性を有する熱伝導シート１５０（または放熱グリス）を放熱部１４０および第２の主面１１２の間に設けてもよい。

以上、本発明の第２の実施の形態における基板放熱構造の組み立て方法について、説明した。

以上の通り、本発明の第２の実施の形態における基板放熱構造において、貫通ビア１２０Ａは、第１および第２の主面１１１、１１２の間を貫通する。また、貫通ビア１２０Ａは、第１の主面１１１側にて、開口径が第１の主面１１１から第２の主面１１２に向かうにつれて徐々に大きくなるようにプリント配線基板１１０Ａに形成されている。このような構成であっても、第１の実施の形態における基板放熱構造１００と同様の効果を奏することができる。

すなわち、貫通ビア１１６Ａおよび熱伝導コア１２０Ａの形状は、互いに対応しており、貫通ビア１１６Ａの開口径または熱伝導コア１２０Ａの外周径が第１の主面１１１側にて第１の主面１１１から第２の主面１１２に向かうにつれて徐々に大きくなるように形成されている。このため、第２の主面１１２を鉛直上方に向けた状態で、熱伝導ビア１２０Ａを貫通ビア１１６Ａ内に挿入するだけで、熱伝導ビア１２０Ａをプリント配線基板１１０Ａに取り付けることができる。そして、熱伝導ビア１２０Ａを貫通ビア１１６Ａ内に挿入した際に、熱伝導コア１２０Ａがプリント配線基板１１０Ａから落下することを防止できる。

また、熱伝導性を有する熱伝導コア１２０Ａは、貫通ビア１１６Ａ内に挿入され、発熱部品１３０に熱的に接続する。本発明の第２の実施の形態における基板放熱構造では、熱伝導性を有する熱伝導コア１２０Ａを介して、発熱部品１３０の熱を受熱し、この熱を放熱部１４０に伝えることができる。

以上の通り、本発明の第２の実施の形態における基板放熱構造によれば、十分な放熱性能を得るとともに、簡単に製造することができる。

また、本発明の第２の実施の形態における基板放熱構造の組み立て方法において、貫通ビア形成ステップでは、第１および第２の主面１１１、１１２の間を貫通し、第１の主面１１１側にて、開口径が第１の主面１１１から第２の主面１１２に向かうにつれて徐々に大きくなるように、貫通ビア１１６をプリント配線基板１１０に形成する。

このような基板放熱構造の組み立て方法によっても、前述した基板放熱構造１００の効果と同様の効果を奏することができる。

以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。実施の形態は例示であり、本発明の主旨から逸脱しない限り、上述各実施の形態に対して、さまざまな変更、増減、組合せを加えてもよい。これらの変更、増減、組合せが加えられた変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１１０、１１０Ａ プリント配線基板
１１１ 第１の主面
１１２ 第２の主面
１１３、１１３ａ 導電層
１１４ 絶縁層
１１５ ソルダーレジスト
１１６、１１６Ａ 貫通ビア
１１６ａ、１１６Ａａ 導電膜
１２０、１２０Ａ 熱伝導コア
１３０ 発熱部品
１３１ 発熱部品本体
１３２ 端子
１３３ サーマルパッド
１４０ 放熱部
１４１ 放熱フィン
１５０ 熱伝導シート
９１０ プリント配線基板
９１１ 第１の主面
９１２ 第２の主面
９１３、９１３ａ 導電層
９１４ 絶縁層
９１５ ソルダーレジスト
９１６ 貫通ビア
９２０ 熱伝導コア
９３０ 発熱部品
９３１ 発熱部品本体
９３２ 端子
９３３ サーマルパッド
９４０ 放熱部
９４１ 放熱フィン
９５０ 熱伝導シート
１００、９００、９００Ａ 基板放熱構造
Ｈ 半田
Ｍ１、Ｍ２ 半田マスク

Claims (4)

1. 基板の第１および第２の主面の間を貫通し、開口径が前記第１の主面から前記第２の主面に向かうにつれて徐々に大きくなるように、貫通ビアを前記基板に形成する貫通ビア形成ステップと、
   前記第２の主面に半田を塗布する第１の半田塗布ステップと、
   熱伝導性を有し、前記貫通ビアの形状に対応するように形成された熱伝導コアを、前記貫通ビア内に挿入する熱伝導コア取り付けステップと、
   前記第１の半田塗布ステップおよび前記熱伝導コア取り付けステップの後に、前記第１の半田塗布ステップで塗布された半田に熱を加えて融解することにより、前記熱伝導コアを前記貫通ビアに固定する熱伝導コア固定ステップと、
   前記熱伝導コア固定ステップの後に、前記第１の主面に半田を塗布する第２の半田塗布ステップと、
   前記第２の半田塗布ステップの後に、前記第２の半田塗布ステップで塗布された半田に熱を加えて融解することにより、前記熱伝導コアに熱的に接続されるように発熱部品を前記第１の主面上に実装する発熱部品実装ステップとを含む基板放熱構造の組み立て方法。
2. 前記貫通ビア形成ステップでは、前記第１および第２の主面の間を貫通し、前記第１の主面側にて、前記開口径が前記第１の主面から前記第２の主面に向かうにつれて徐々に大きくなるように、貫通ビアを前記基板に形成する請求項１に記載の基板放熱構造の組み立て方法。
3. 前記発熱部品実装ステップの後に、前記熱伝導コアに熱的に接続されるように、熱伝導性を有する放熱部を前記第２の主面上に実装する放熱部品実装ステップをさらに含む請求項１または２に記載の基板放熱構造の組み立て方法。
4. 前記放熱部品実装ステップでは、前記熱伝導性を有する熱伝導シートまたは放熱グリスを前記放熱部および前記第２の主面の間に設ける請求項３に記載の基板放熱構造の組み立て方法。

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