JP6612723B2 - 基板装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、基板装置に関する。

発熱の大きい電子部品を基板に実装する場合、電子部品の熱をヒートパスに効率よく移動させる必要がある。空気の熱伝導率は極めて低いことが知られている。基板とヒートパスとの間に空間があると、ヒートパスに効率よく熱が移動しない。ヒートパスに効率よく熱を移動させる方法の一つとして、基板とヒートパスとの間に樹脂を配置する方法が知られている。

特開平３−１５９１８７号公報

物は熱で膨張する。基板とヒートパスとの間に樹脂を配置した場合、電子部品の熱で樹脂が膨張する。この場合、基板には圧力が加わる。基板によっては、電子部品の端子が基板から剥離する等、不具合が生じる可能性がある。

本発明が解決しようとする課題は、基板とヒートパスとの間に樹脂を配置したとしても、不具合の発生が少ない基板装置を提供することである。

実施形態の基板装置は、電子部品と少なくとも一方の面に前記電子部品が実装されるプリント基板とを備える実装基板と、前記実装基板の実装面と対向する位置に配置されたヒートパスと、前記実装面上に配置されたシートと、前記シートと前記ヒートパスとの間に配置された樹脂と、を備える。前記電子部品と前記プリント基板の段差部分には、前記シートと前記実装面とで囲まれた空洞が形成され、前記シートの前記実装面側の面には、ドーム状の突出部が複数形成されている。

また、その他の実施形態の基板装置は、少なくとも一方の面が電子部品の実装面となった実装基板と、前記実装面と対向する位置に配置されたヒートパスと、前記実装基板と対向する面が前記実装面と嵌合可能な形状となっており、前記実装面に嵌め合わされた状態で、前記実装基板と前記ヒートパスとの間に配置された樹脂と、を備える。前記樹脂の前記実装面に嵌め合わされた面の一部には、前記樹脂と前記実装面とを離間させ、前記実装基板上に前記樹脂と前記実装面とで囲まれた空洞を形成する非嵌合部が設けられ、前記樹脂の前記実装面側の面には、ドーム状の突出部が複数形成されている。

実施形態１の基板装置の断面図である。 実施形態１の基板装置が有する実装基板の断面図である。 基板装置の製造過程を示す図である。 基板装置の製造過程を示す図である。 基板装置の製造過程を示す図である。 シートを使用していない基板装置の断面図である。 シートと実装基板の間に気泡ができた様子を示す図である。 実施形態２の基板装置の断面図である。 実施形態２の基板装置が有する実装基板の断面図である。 実施形態３の基板装置の断面図である。 実施形態３の基板装置が有するシートの底面図である。 実施形態４の基板装置の断面図である。 実施形態４の基板装置の変形例を示す図である。 実施形態４の基板装置の変形例を示す図である。 実施形態５の基板装置の断面図である。 実施形態５の基板装置が有する樹脂の断面図である。 実施形態５の基板装置の変形例を示す図である。 実施形態５の基板装置の変形例を示す図である。 実施形態６の基板装置の断面図である 実施形態６の基板装置が有するシートを実装基板側から見た図である。 実施形態６の基板装置が有する電子部品が加熱していない状態のシート付近の拡大図断面である。 実施形態６の基板装置が有する電子部品が加熱した状態のシート付近の拡大断面図である。 実施形態６の基板装置の変形例を示す図である。 実施形態６の基板装置の変形例を示す図である。 実施形態７の基板装置が有する電子部品が加熱していない状態の樹脂付近の拡大図断面である。 実施形態７の基板装置が有する電子部品が加熱した状態の樹脂付近の拡大断面図である。 実施形態５の基板装置の変形例を示す図である。 実施形態５の基板装置の変形例を示す図である。 実施形態４の基板装置の変形例を示す図である。

以下、本実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。

（実施形態１）
実施形態１の基板装置は、基板に実装された電子部品の熱を外部又は他の部品に伝達するヒートパスを備える基板装置である。図１は、実施形態１の基板装置１を示す図である。基板装置１は、実装基板１０と、樹脂２０と、シート３０と、ヒートパス４０と、を備える。ヒートパス４０は、ヒートパス４１及びヒートパス４２の２つから構成される。

実装基板１０は、電子部品が実装された基板である。図２は、基板装置１から実装基板１０のみを取り出したものである。実装基板１０は、一方の面が実装面、他方の面が非実装面となった片面実装基板である。実装面とは電子部品が実装されている面のことであり、非実装面とは電子部品が実装されていない面のことである。実装基板１０は、プリント基板１１と、電子部品１２と、を備える。

プリント基板１１は、板状の絶縁基材に銅箔などの導電体でパターンを形成したプリント基板である。パターンの表面には、エポキシ樹脂等で構成される薄い絶縁層が積層されている。プリント基板１１は、電子部品１２の熱を効率よくヒートパス４２に伝えるため、熱伝導率の高い絶縁材料で構成される。例えば、プリント基板１１は、セラミック基材、若しくは金属ベース基材等の高熱伝導絶縁基材で構成される。金属ベース基板とは、アルミや銅等の熱伝導性の高い金属をベースとした基材であって、樹脂（例えば、無機フィラーを添加したエポキシ樹脂等）で絶縁性を確保した基材のことである。

なお、プリント基板１１を構成する絶縁基材は、高熱伝導絶縁基材に限定されない。プリント基板１１を構成する絶縁基材は、紙にエポキシ樹脂を浸透させた紙エポキシ基材や、ガラス繊維製の布を重ねたものにエポキシ樹脂を浸透させたガラスエポキシ基材等であってもよい。なお、電子部品１２の熱を効率よくヒートパス４２に伝えるため、プリント基板１１の電子部品配置部分には、プリント基板１１を貫通するスルーホールが形成されていてもよい。スルーホールには熱伝導率の高い金属（例えば、銅）が充填されていてもよい。

電子部品１２は、抵抗、コンデンサ、半導体パッケージ等の電子部品である。多くの場合、基板には、側面から複数の端子が突出する半導体パッケージが実装される。一例として、電子部品１２は、ＳＯＰ（Small Outline Package）型、或いはＱＦＰ（Quad Flat Package）型の半導体パッケージである。ＳＯＰ型の半導体パッケージとは、対向する２辺から端子が突出するパッケージのことであり、ＱＦＰ型の半導体パッケージとは、パッケージの４辺すべてから端子が突出するパッケージのことである。図２では、電子部品１２の一例として、ＱＦＰ型の半導体パッケージを示している。以下の説明では、側面から端子が突出する半導体パッケージのことを「側面突出型半導体パッケージ」という。

側面突出型半導体パッケージの場合、端子１２ａが半導体パッケージの側面から突出しているので、端子１２ａ部分は導体露出部１３となる。導体露出部とは、実装基板１０の実装面のうち、導体が絶縁されずに基板表面に露出している部分のことである。側面突出型半導体パッケージの端子部分のみならず、例えば、実装基板１０の表面に形成されたランドも導体露出部である。

図１に戻り、樹脂２０は、電子部品１２の熱をヒートパス４１に伝導するための樹脂である。樹脂２０は、例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂やポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂等の高耐熱性樹脂から構成される。樹脂２０は、実装基板１０とヒートパス４１との間に配置されている。樹脂２０と実装基板１０の間にはシート３０が配置されている。樹脂２０は、実装基板１０とは直接的には接しておらず、シート３０を介して間接的に実装基板１０と接している。樹脂２０は、例えば、熱で溶融した溶融樹脂の状態でシート３０上に流し込まれ、固化することによりシート３０とヒートパス４１との間に固定される。

なお、樹脂２０は、金属粉（例えば、銅、鉄、アルミ等の熱伝導率の高い金属の粉末）が混ぜ込まれることにより熱伝導性が高められていてもよい。電子部品１２の熱をさらに効率よくヒートパス４１に伝えることができる。なお、金属粉を混ぜ込まれた樹脂は、多くの場合、導電性を有する。樹脂２０に金属粉を混ぜ込んだ場合、導体露出部１３同士が樹脂２０を介して導通する可能性があるので、シート３０は絶縁シートとする。

また、樹脂２０は、電磁波吸収性を有する電磁波吸収性樹脂であってもよい。例えば、樹脂２０は、カーボンマイクロコイル等の電磁波吸収材を含むことにより電磁波吸収性を持った樹脂であってもよい。電磁波吸収性とは、電磁波を吸収する性質、すなわち、電磁エネルギーを減衰させる性質のことである。電磁波吸収性は、電磁波を遮蔽する（すなわち、電磁エネルギーを反射して透過を防ぐ）電磁シールドとは異なる。樹脂２０には、導電材を利用して電磁波吸収性を確保した樹脂、磁気損失を利用して電磁波吸収性を確保した樹脂、誘電損失を利用して電磁波吸収性を確保した樹脂等、既知のさまざま電磁波吸収性樹脂を使用可能である。樹脂２０が電磁波吸収性を有することにより、実装基板１０に実装された電子部品間の電磁波の影響を少なくできる。なお、電磁波吸収性を有する樹脂は、多くの場合、導電性を有する。導体露出部１３同士の導通を防ぐため、シート３０は絶縁シートとする。

シート３０は、実装基板１０の実装面に配置されるシートである。シート３０は、紙、布、或いは樹脂で構成される。シート３０は、一方の面が実装基板１０に接しており、他方の面が樹脂２０に接している。シート３０は実装基板１０の表面と略同じ大きさである。シート３０は、実装面の全面に接するように、実装基板１０の上に載置される。上述したように、樹脂２０は溶融樹脂の状態でシート３０の上に流し込まれ、固化することによりシート３０上に固定されている。このため、シート３０は樹脂２０の表面に剥離抵抗力を有する状態で接着している。

シート３０の表面は接着性を有さない表面となっている。ここで「接着性」とは、２つの被着体が化学的もしくは物理的な力またはその両者によって結合する性質のことをいう。なお、接着性には、液状の接着剤が固化することにより、２つの被着体が剥離抵抗力を有する状態で結合する狭義の接着性（以下、「強接着性」という。）のみならず、溶剤や熱などが無くても対象の表面に接着し、被着面から容易に剥離できる「粘着性」も含まれる。シート３０は、両面が接着性を有さないシートであってもよいし、片面のみ接着性を有さないシート（すなわち、片面のみ接着性を有するシート）であってもよい。シート３０を片面のみ接着性を有さないシートとする場合、実装面側を接着性のない面とする。

どのようなシートであっても、ある程度の剛性（stiffness）を有する。そのため、シート３０上の樹脂２０から圧力が加わったとしても、シート３０の全面が実装基板１０の実装面に完全に密着することはない。例えば、電子部品１２とプリント基板１１との段差部分には、図１に示すように、シート３０と実装面とに囲まれた空洞Ａが形成される。上述したように、多くの基板には、側面突出型半導体パッケージが実装される。本実施形態の場合も、実装基板１０には、４辺から端子１２ａが突出するＱＦＰ型の半導体パッケージ（図１に示す電子部品１２）が実装される。そのため、少なくとも端子１２ａ部分（すなわち、導体露出部１３部分）には、空洞Ａが形成される。なお、空洞Ａは、側面突出型半導体パッケージとプリント基板１１との段差部分に形成される空間に限られない。側面突出型半導体パッケージ以外の電子部品（例えば、コンデンサ、抵抗、他の半導体パッケージ等）とプリント基板１１との段差部分に形成される空間も空洞Ａとみなすことができる。

ヒートパス４０は、電子部品１２の熱を外部に放出する放熱部品、或いは他の部品に熱を伝える伝熱部品である。ヒートパス４０は、放熱フィン等のヒートシンクと直接的或いは間接的に接続された金属体であってもよいし、ヒートシンクそのものであってもよい。また、ヒートパス４０は、基板装置１の筐体であってもよい。基板装置１が搭載される最終製品の筐体をヒートパス４０とみなすことも可能である。

ヒートパス４０は、ヒートパス４１とヒートパス４２とから構成される。ヒートパス４１及びヒートパス４２の形状はいずれも板状であり、実装基板１０を間に挟んだ状態で平行に配置されている。より具体的には、ヒートパス４１は、実装基板１０の実装面と対向する位置に実装基板１０と平行に配置されており、ヒートパス４２は、実装基板１０の非実装面と対向する位置に実装基板１０と平行に配置されている。

なお、ヒートパス４１及びヒートパス４２は、一体であってもよいし、別体であってもよい。本実施形態の場合、ヒートパス４０は直方体状の筐体である。ヒートパス４１とヒートパス４２は、それぞれ、その筐体の一面である。ヒートパス４０は、アルミや鉄等の熱伝導率が高い金属で構成される。ヒートパス４０は、外部の電磁波が基板装置１の内部に侵入するのを遮断する電磁シールドとしても機能する。

次に、基板装置１の製造方法を説明する。図３Ａ〜図３Ｃは、基板装置１の製造過程を示す図である。基板装置１は人の手で組み立てられてもよいし、製造ロボット等の機械で組み立てられてもよい。以下の説明では、一例として、基板装置１は人（装置製作者という。）の手で組み立てられるものとする。

まず、装置製作者は、図３Ａに示すように、実装基板１０の実装面に１枚の平坦なシート３０を載置する。上述したように、シート３０の大きさは、実装基板１０の表面と略同じ大きさである。装置製作者は、シート３０が実装面の全面を覆うように、実装面上にシート３０を載置する。

次に、装置製作者は、図３Ｂに示すように、シート３０の上に熱で溶融した樹脂２０を流し込む。このとき、装置製作者は、樹脂２０の内部に気泡が残らないように、真空ぬきをしながら複数回に分けて樹脂２０を流し込んでもよい。

続いて、装置製作者は、図３Ｃに示すように、樹脂２０が固化する前に、樹脂２０の上にヒートパス４１を載置する。ヒートパス４１とヒートパス４２とが別体なのであれば、装置製作者は、図１に示すように、実装基板１０の非実装面にヒートパス４２を配置する。これにより、基板装置１が完成する。

なお、ヒートパス４１はシート３０の上に樹脂２０を流し込む前に配置されてもよい。この場合、装置製作者は、実装基板１０から一定距離離れた位置にヒートパス４１を配置し、その後、シート３０とヒートパス４１との間に溶融した樹脂２０を注入することにより、樹脂２０を配置してもよい。

本実施形態によれば、樹脂２０と実装基板１０との間にシート３０を配置することにより樹脂２０と実装基板１０との間に空洞Ａが形成される。電子部品１２の発熱により樹脂２０が膨張したとしても、空洞Ａで圧力が緩和されるので、実装基板１０に大きな不具合は発生しない。

特に、電子部品１２がＳＯＰ、ＱＦＰ等の側面突出型半導体パッケージの場合、空洞Ａは端子１２ａの部分に形成されるので、樹脂２０が膨張したとしても端子１２ａに大きな負荷がかかることがない。従って、半導体パッケージの端子１２ａがプリント基板１１から剥離する不具合は少なくなる。

なお、樹脂２０と実装基板１０との間にシート３０を配置しない場合、樹脂２０が固化する過程で実装基板１０の実装面と樹脂２０の間に気泡（空気だまり）が形成されることがある。図４は、樹脂２０と実装基板１０の間にシート３０を配置されていない基板装置１００を示したものである。図中の符号“Ｂ”が実装面と樹脂２０の間に形成された気泡である。樹脂２０は、固化する過程で収縮する。そのため、真空抜きをしながら実装基板１０とヒートパス４１の間に樹脂２０を流し込んだとしても、実装基板１０上から気泡Ｂを完全に無くすことは難しい。

樹脂２０と実装基板１０との間にシート３０を配置しない場合、樹脂２０は実装基板１０の表面と接着することになるので、気泡Ｂは電子部品１２上やプリント基板１１上で完全に密閉された状態となる。この状態で樹脂２０が膨張すると、気泡Ｂには大きな圧力が加わるが、気泡Ｂの中の空気はどこにも行き場がないので、結果として、実装基板１０には不均一な圧力が加わることになる。圧力の加わり方によっては、実装基板１０には大きな不具合が生じる可能性がある。例えば、気泡Ｂが電子部品１２の上に形成された場合、樹脂２０の膨張時に電子部品１２に加わる圧力が、電子部品１２の上面の一方に偏ったものとなり、プリント基板１１から端子１２ａが剥離する可能性がある。また、気泡Ｂがプリント基板１１の上に形成された場合、プリント基板１１が撓んでパターンが切断される可能性がある。

しかし、本実施形態の基板装置１は、樹脂２０と実装基板１０との間にシート３０が配置されている。上述したように、樹脂２０の表面とシート３０は接着しているので、例え樹脂２０が収縮したとしても、図５に示すように、シート３０が樹脂２０の表面の形状にあわせて変形する。シート３０は樹脂２０の表面に貼り付いたままとなるので、シート３０と樹脂２０との間には気泡はほとんど形成されない。しかも、シート３０は、少なくとも実装面側が接着性のない表面となっている。そのため、例えシート３０と実装基板１０との間に気泡Ｃが形成されたとしても、樹脂２０が膨張したときに、気泡Ｃの中の空気は、図５に示す矢印のように、シート３０の表面に沿って拡散する。従って、実装基板１０に不均一な圧力が加わることが少なくなるので、実装基板１０に不具合が生じる可能は低くなる。

なお、実装基板１０と樹脂２０との間にシート３０を配置しない場合、実装基板１０の表面に樹脂２０が接着することになるので、基板装置１００の完成後、実装基板１０を基板装置１００から取り出して実装基板１０の状態を確かめることは極めて困難となる。しかし、本実施形態の基板装置１は、少なくともシート３０の実装面側が接着性のない表面となっているので、ユーザは、基板装置１の完成後も、基板装置１から実装基板１０を容易に分離することができる。よって、基板装置１は高い整備性を実現できる。特に、高発熱部品は、動作寿命が短い傾向があり、部品交換の頻度も高くなる傾向がある。そのため、高発熱部品を備える基板装置は、部品交換の容易性が求められる。本実施形態の基板装置１は、実装基板１０を容易に分離できるので、部品交換は容易である。

実装基板上の特定の部品に発熱が集中する場合がある。このような基板装置の場合、樹脂の一部のみが熱で大きく膨張し、実装基板に変形をもたらす可能性があるので、実装基板とヒートパスとの間に樹脂を配置するのは難しい。しかし、本実施形態の基板装置１は、樹脂２０が膨張したとしても、その圧力が緩和されるよう構成されている。そのため、実装基板１０とヒートパス４１との間に樹脂２０を配置することが可能となる。樹脂２０により熱が分散されてヒートパス４１に伝わることになるので、ヒートパス４１を薄くしても、基板装置１は高い放熱性を確保できる。結果として、基板装置１の高さ方向（厚み方向）の寸法を小さくできる。

（実施形態２）
実施形態１の基板装置１が備える実装基板１０は片面実装基板であった。しかしながら、実装基板１０は両面実装基板であってもよい。以下、両面実装基板の実装基板１０を備える基板装置２について説明する。

図６は、実施形態２の基板装置２を示す図である。基板装置２は、実装基板１０と、樹脂２０と、シート３０と、ヒートパス４０と、を備える。ヒートパス４０は、実装基板１０を挟んで上下に配置された２つのヒートパス４１から構成される。

実装基板１０は、電子部品が両面に実装された両面実装基板である。図７は、基板装置２から実装基板１０のみを取り出したものである。実装基板１０は、プリント基板１１と、プリント基板１１の両面に実装された電子部品１２と、を備える。電子部品１２は、プリント基板１１両面の同一位置に配置されており、実装基板１０は上下対称となっている。なお、本実施形態は一例である。電子部品１２は、必ずしもプリント基板１１の両面の同一位置に配置されていなくてもよい。

図６に戻り、樹脂２０は、電子部品１２の熱をヒートパス４１に伝導するための樹脂である。樹脂２０は、実装基板１０の両面側に配置されている。

シート３０は、実装基板１０の実装面に配置されるシートである。実施形態２では、実装基板１０は、両面が実装面となっている。そのため、シート３０は、実装基板１０の両面に配置されている。実施形態１と同様に、電子部品１２の段差部分（端子１２ａ部分）には、シート３０と実装面とに囲まれた空洞Ａが形成されている。

実装基板１０、樹脂２０、シート３０、及びヒートパス４０のその他の構成は実施形態１と同じである。

本実施形態によれば、実装基板１０の両面側に、ヒートパス４１、シート３０、及び樹脂２０が配置されているので、樹脂２０が膨張したとしても、実装基板１０には両面から圧力が加わる。そのため、片面のみに樹脂２０を配置する場合と比べて、実装基板１０の撓みは少なくなる。従って、実装基板１０に大きな不具合が発生する可能性はさらに低くなる。

（実施形態３）
実施形態１の基板装置１が備えるシート３０は１枚の平坦なシートであった。しかしながら、シート３０には平坦なシートに限られない。例えば、シート３０には凹部が設けられていてもよい。以下、凹部が設けられたシート３０を備える基板装置３について説明する。

図８は、実施形態３の基板装置３を示す図である。基板装置３は、実装基板１０と、樹脂２０と、シート３０と、ヒートパス４０と、を備える。ヒートパス４０は、実施形態１と同様に、ヒートパス４１とヒートパス４２とから構成される。実装基板１０は、実施形態１と同様に片面実装基板である。

シート３０は、実装基板１０の実装面に配置されるシートである。シート３０には、実装基板１０側から見てへこんだ凹部３１が形成されている。凹部３１は、例えば、シート３０をエンボス加工することにより形成される。

図９は、シート３０を実装基板１０側から（図８に示すＳ１から）見た図である。すなわち、図９には、シート３０の実装面側の面が示されている。図中の破線は、電子部品１２の位置を示している。凹部３１はライン状（図９の例では直線状）であり、シート３０の実装面側の面に、等間隔で複数形成されている。より具体的には、電子部品１２の上面に対応する部分にストライプ状に凹部３１が形成されている。凹部３１は、少なくともそのラインの一部が空洞Ａの部分に位置している。なお、空洞Ａは、側面突出型半導体パッケージとプリント基板１１との段差部分に形成される空間に限られない。側面突出型半導体以外の電子部品とプリント基板１１との段差部分に形成される空間も空洞Ａとみなすことができる。

なお、図８及び図９では、電子部品１２の上面部分にのみ凹部３１が形成されているが、凹部３１はプリント基板１１部分にも形成されていてもよい。また、凹部３１はシート３０の全面に形成されていてもよい。

基板装置３のその他の構成は実施形態１の基板装置１と同じである。

なお、基板装置３は、実施形態２の基板装置２をベースにシート３０に変形を加えたものであってもよい。すなわち、基板装置３は、両面に電子部品１２が実装された実装基板１０と、実装基板１０の両面側に配置されたヒートパス４１、シート３０、及び樹脂２０と、から構成されていてもよい。この場合、上下双方のシート３０に凹部３１が設けられていてもよい。

本実施形態によれば、シート３０に凹部３１が形成されているので、樹脂２０が膨張したとしても凹部３１に形成された空間が圧力を緩和する。従って、実装基板１０に大きな不具合は発生しない。

また、凹部３１はライン状であり、そのラインの一部は空洞Ａに位置している。凹部３１に圧力が加わったとしても、凹部３１内の空気は容易に空洞Ａに抜けることができ、凹部３１内の空気圧が高まることはあまりない。よって、凹部３１自体が不具合の原因となる可能性は低い。

なお、シート３０に凹部３１を設けない場合、図５に示すように、シート３０と実装面との間に気泡Ｃが発生する可能性がある。実施形態１で説明したように、シート３０の実装面側は非接着性の表面となっているので、樹脂２０の膨張で気泡Ｃに圧力が加わったとしても、気泡Ｃ内の空気はシート３０の表面に沿って拡散する。しかし、この場合であっても、シート３０は樹脂２０の圧力で実装面に押し付けられて密着していることには違いないので、空気の分散にあたり抵抗が存在する。この点、本実施形態の基板装置３は、シート３０に凹部３１が設けられているので、例えシート３０と実装面との間に気泡が発生しても、その気泡内の空気は凹部３１を通って抵抗なく空洞Ａに抜ける。従って、気泡によって圧力の不均一はあまり発生しないので、実装基板１０に不具合が発生する可能性はさらに低くなる。

（実施形態４）
実装基板１０と樹脂２０との間に形成された隙間が導波管と同様の効果を発揮して電磁波の通路となることがある。この場合、電子部品１２が発した電磁波が隙間を通って他の電子部品１２に伝達されることになるが、実装基板１０とヒートパス４１との間に樹脂２０を配置しない場合より大きな電磁波が伝達される。そこで、シート３０を電磁波吸収性シートとすることで電磁波の伝達を抑制する。以下、シート３０を電磁波吸収性シートとした基板装置４について説明する。

図１０は実施形態４の基板装置４を示す図である。基板装置４は、実装基板１０と、樹脂２０と、シート３０と、ヒートパス４０と、を備える。ヒートパス４０は、ヒートパス４１とヒートパス４２とから構成される。実装基板１０は、片面実装基板である。

シート３０は、実装基板１０の実装面に配置されるシートである。シート３０は電磁波吸収性シートである。シート３０は、例えば、導電性繊維の織物である。なお、シート３０は、導電性繊維の織物に限られず、既知の様々な電磁波吸収性シートを使用可能である。

電磁波吸収性シートは、多くの場合、導電性を有する。導体露出部１３同士がシート３０を介して導通することを防ぐため、シート３０の表面のうち、導体露出部１３に対向する部分には絶縁膜３２を形成する。

基板装置４のその他の構成は実施形態１の基板装置１と同じである。

なお、基板装置４は、実施形態２の基板装置２をベースにシート３０に変形を加えたものであってもよい。すなわち、基板装置４は、両面に電子部品１２が実装された実装基板１０と、実装基板１０の両面側に配置されたヒートパス４１、シート３０、及び樹脂２０と、から構成されていてもよい。この場合、上下双方のシート３０に絶縁膜３２が設けられる。

また、基板装置４は、実施形態３の基板装置３をベースにシート３０に変形を加えたものであってもよい。すなわち、基板装置４が備えるシート３０には凹部３１が設けられていてもよい。この場合も、シート３０には絶縁膜３２が設けられる。

本実施形態によれば、シート３０が電磁波吸収性シートとなっているので、実装基板１０に実装された電子部品間の電磁波の影響を少なくできる。また、シート３０の表面のうち、導体露出部１３に対向する部分には絶縁膜３２が形成されているので、導体露出部１３同士がシート３０を介して導通するという不具合も少ない。

なお、導体露出部１３同士が導通するのを防ぐ手段は、絶縁膜３２に限定されない。例えば、シート３０の表面のうち、導体露出部１３に対向する部分に、絶縁材５０を配置してもよい。図１１は、導体露出部１３に対向する部分に、絶縁材５０として絶縁シートを配置した例である。また、シート３０は、導体露出部１３に対向する部分が絶縁シートとなっていてもよい。図１２は、シート３０の導体露出部１３に対向する部分が絶縁シート３０ｂとなった例である。この例の場合、導体露出部１３に対向する部分以外の部分が電磁波吸収性シート３０ａとなっている。シート３０は、例えば、電磁波吸収性シート３０ａと絶縁シート３０ｂとを繋ぎ合わせることにより形成される。

（実施形態５）
実施形態１〜４の基板装置は、実装基板１０と樹脂２０との間にシート３０を備えた。しかし、実装基板１０と樹脂２０との間にシート３０を設けないようにすることも可能である。以下、実装基板１０と樹脂２０との間にシート３０を備えない基板装置５について説明する。

図１３は実施形態５の基板装置５を示す図である。基板装置５は、実装基板１０と、樹脂２０と、ヒートパス４０と、を備える。ヒートパス４０は、実施形態１と同様に、ヒートパス４１とヒートパス４２とから構成される。実装基板１０は、実施形態１と同様に片面実装基板である。

樹脂２０は、電子部品１２の熱をヒートパス４１に伝導するための樹脂である。図１４は、基板装置５から樹脂２０のみを取り出したものである。樹脂２０は、ヒートパス４１と対向する面がヒートパス４１の形状にあわせて平坦となっており、実装基板１０と対向する面（以下、基板嵌合面という。）が実装基板１０の実装面と嵌合可能な形状となっている。基板嵌合面は非接着性の表面となっている。

なお、樹脂２０の基板嵌合面には、樹脂２０と実装面とを離間させる非嵌合部２１が形成されている。非嵌合部２１は、樹脂２０が実装基板１０の実装面から一定距離離間するように、接触想定面から樹脂２０の内側に一定距離引っ込んだ部分である。ここで、接触想定面とは、樹脂２０を実装面に嵌合させたときに、樹脂２０が実装面と接触すると想定される面（すなわち、樹脂２０を実装面に嵌合させたとき実装面が位置する面）である。非嵌合部２１は、実装面の導体露出部１３に対向する位置に形成される。基板嵌合面に非嵌合部２１を設けることにより、実装基板１０の導体露出部１３上には、図１３に示すように、樹脂２０と実装面とで囲まれた空洞Ｄが形成される。

樹脂２０は、例えば、３Ｄプリンタを使って製造される。具体的には次の手順で製造される。まず、装置製作者は、実装基板１０の実装面を３Ｄスキャナで３Ｄスキャンする。そして、装置製作者は、スキャンデータをコンピュータで処理することにより樹脂２０の３Ｄデータを作成する。その後、装置製作者は３Ｄデータを３Ｄプリンタに入力して３Ｄプリンタを動作させることにより樹脂２０を制作する。

基板装置５のその他の構成は実施形態１の基板装置１と同じである。

本実施形態によれば、樹脂２０の基板嵌合面に非嵌合部２１を配置することにより樹脂２０と実装基板１０との間に空洞Ｄが形成される。電子部品１２の発熱により樹脂２０が膨張したとしても、空洞Ｄで圧力が緩和されるので、実装基板１０に大きな不具合は発生しない。

また、基板嵌合面が非接着性の表面となっているので、ユーザは、基板装置５の完成後も、基板装置５から実装基板１０を容易に分離することができる。よって、基板装置１は高い整備性を実現できる。

（実施形態６）
実施形態１の基板装置１が備えるシート３０は１枚の平坦なシートであった。しかしながら、シート３０には平坦なシートに限られない。例えば、シート３０にはドーム状の突出部が設けられていてもよい。以下、実施形態６の基板装置６について説明する。

図１７は、実施形態６の基板装置６を示す図である。基板装置６は、実装基板１０と、樹脂２０と、シート３０と、ヒートパス４０と、を備える。ヒートパス４０は、実施形態１と同様に、ヒートパス４１とヒートパス４２とから構成される。実装基板１０は、実施形態１と同様に片面実装基板である。

シート３０は、実装基板１０の実装面に配置されるシートである。シート３０には、実装基板１０に向けて突出するドーム状の突出部３３が複数形成されている。突出部３３はゴム状もしくはスポンジ状の柔らかい素材で形成されている。シート３０の基体部分（突出部３３以外の平坦部分）が、紙、布、或いは樹脂で形成されているのであれば、突出部３３はそのシート３０の基体部分の素材と同一素材で形成されていてもよい。伝熱性を高めるため、突出部３３の内部には空洞がない方が望ましい。

図１８は、シート３０を実装基板１０側から（図１７に示すＳ１から）見た図である。すなわち、図１８には、シート３０の実装面側の面が示されている。突出部３３は、シート３０の表面全体に形成されている。突出部３３の形状は、例えば、実装基板１０側から見て円形である。突出部３３の径は、例えば、１ｍｍ〜３ｍｍである。勿論、突出部３３の大きさは、これに限定されない。なお、突出部３３の形状は円形に限定されない。突出部３３の形状は、実装基板１０側から見て、多角形（例えば、四角形、六角形、八角形）であってもよい。なお、図１７及び図１８では、突出部３３は、シート３０の表面全体に形成されているが、電子部品１２の上面部分にのみに形成されていてもよい。

図１９Ａは、電子部品１２が加熱していない状態のシート３０付近の拡大図である。上述したように、突出部３３は、実装基板１０に向けて突出するドーム状となっている。すなわち、突出部３３の頂部Ｔ１は、実装基板１０に向けて突出する曲面となっている。仮に、突出部３３の頂部Ｔ１が平坦であったとすると、図５で示したように、頂部Ｔと電子部品１２との間に気泡が形成される恐れがある。気泡は電子部品１２に無理な圧力を加える恐れがある。しかし、突出部３３の頂部Ｔ１は、曲面となっているので、頂部Ｔ１と電子部品１２との間に気泡が形成される恐れはない。

図１９Ｂは、電子部品１２が加熱した状態のシート３０付近の拡大図である。電子部品１２の熱により、樹脂２０が膨張する。そうすると、樹脂２０からの圧力によって突出部３３が押しつぶされ、樹脂２０から電子部品１２に伝達する圧力が緩和する。また、突出部３３が押しつぶされることによって、突出部３３と突出部３３との間に形成されている空洞Ｅ１が小さくなる。それとともに突出部３３と頂部Ｔ１と電子部品１２との接触面積が大きくなる。そうなると、電子部品１２からシート３０への伝熱性が高くなる。

基板装置６のその他の構成は実施形態１の基板装置１と同じである。なお、基板装置６は、実施形態２の基板装置２をベースにシート３０に変形を加えたものであってもよい。すなわち、基板装置６は、両面に電子部品１２が実装された実装基板１０と、実装基板１０の両面側に配置されたヒートパス４１、シート３０、及び樹脂２０と、から構成されていてもよい。この場合、上下双方のシート３０に突出部３３が設けられていてもよい。

本実施形態によれば、シート３０に突出部３３が設けられているので、電子部品１２の熱で樹脂２０が膨張したとしても、突出部３３が空間Ｅ１に広がって押しつぶされることにより、樹脂２０から電子部品１２に伝達する圧力が緩和する。従って、実装基板１０に大きな不具合は発生しない。例え、基板装置６が伝熱抵抗の上昇をもたらす空間Ｅ１（空気層）を有していたとしても、電子部品１２が熱したときは突出部３３が押しつぶされて空間Ｅ１が小さくなる。よって、基板装置６は高い伝熱性を維持できる。

なお、シート３０を横方向から見た時の突出部３３の曲率は、図１７〜図１９Ｂで図示したものに限定されない。例えば、突出部３３の曲率は、図２０Ａで示すように、小さなものであってもよい。すなわち、突出部３３は図１７〜図１９Ｂで図示したものより浅いものであってもよい。また、突出部３３の曲率は、図２０Ｂで示すように、大きなものであってもよい。すなわち、突出部３３は図１７〜図１９Ｂで図示したものより深いものであってもよい。

（実施形態７）
実施形態５の基板装置５は、樹脂２０の実装基板１０側の表面は平坦であった。しかし、樹脂２０の実装基板１０側の表面には、実施形態５のシート３０と同様に、ドーム状の突出部が形成されていてもよい。以下、実施形態７の基板装置７について説明する。

基板装置７は、実施形態５の基板装置５と同様に、実装基板１０と、樹脂２０と、ヒートパス４０と、を備える。ヒートパス４０は、実施形態１と同様に、ヒートパス４１とヒートパス４２とから構成される。実装基板１０は、実施形態１と同様に片面実装基板である。

図２１Ａは、電子部品１２が加熱していない状態の樹脂２０付近の拡大図である。樹脂２０には、実装基板１０に向けて突出するドーム状の突出部２３が複数形成されている。すなわち、突出部２３の頂部Ｔ２は、実装基板１０に向けて突出する曲面となっている。突出部２３はゴム状もしくはスポンジ状の柔らかい素材で形成されている。突出部２３はその樹脂２０の基体部分の素材と同一素材で形成されていてもよい。伝熱性を高めるため、突出部２３の内部には空洞がない方が望ましい。突出部２３は、図２０Ａ及び図２０Ｂで示した突出部３３と同様に、浅いものであってもよいし、深いものであってもよい。その他、突出部２３の大きさ及び形状は、実施形態６の突出部３３と同じであってもよい。

図２１Ｂは、電子部品１２が加熱した状態の樹脂２０付近の拡大図である。電子部品１２の熱により、樹脂２０が膨張すると、突出部２３が押しつぶされ、樹脂２０から電子部品１２に伝達する圧力が緩和する。また、突出部２３が押しつぶされることによって、突出部２３と突出部２３との間に形成されている空洞Ｅ２が小さくなる、それとともに、突出部２３と頂部Ｔ２と電子部品１２との接触面積が大きくなる。そうなると、電子部品１２から樹脂２０への伝熱性が高くなる。

本実施形態によれば、樹脂２０に突出部２３が設けられているので、電子部品１２の熱で樹脂２０が膨張したとしても、突出部２３が空間Ｅ２に広がって押しつぶされることにより、樹脂２０から電子部品１２に伝達する圧力が緩和する。従って、実装基板１０に大きな不具合は発生しない。例え、基板装置７が伝熱抵抗の上昇をもたらす空間Ｅ２（空気層）を有していたとしても、電子部品１２が熱したときは突出部２３が押しつぶされて空間Ｅ２が小さくなる。よって、基板装置７は高い伝熱性を維持できる。

上述の各実施形態はそれぞれ一例を示したものであり、種々の変更及び応用が可能である。

例えば、上述の実施形態では、側面突出型半導体パッケージとして、ＳＯＰ型およびＱＦＰ型の半導体パッケージを例示したが、側面突出型半導体パッケージはＳＯＰ型およびＱＦＰ型に限定されない。側面突出型半導体パッケージは、例えば、ＤＩＰ（Dual Inline Package）型、ＳＯＪ（Small Outline J-leaded）型、ＰＬＬＣ（Plastic leaded chip carrier）型の半導体パッケージであってもよい。

また、実施形態１〜４では、シート３０の実装面側の表面は非接着性の表面であるとして説明したが、シート３０の実装面側の表面は粘着性（剥離抵抗力が弱い接着性）を有していてもよい。

また、実施形態３では、凹部３１が直線状であるもとして説明したが、凹部３１は直線状に限られない。例えば、凹部３１は波線状であってもよい。また、実施形態３では、凹部３１はストライプ状にシート３０に形成されるものとして説明したが、凹部３１はストライプ状に限られない。例えば、凹部３１は網目状にシート３０に形成されてもよい。

また、実施形態５では、樹脂２０の基板嵌合面が非接着性の表面であるとして説明したが、樹脂２０の基板嵌合面は粘着性を有していてもよい。

また、基板装置５では、実装基板１０は片面実装基板であるものとして説明したが、実装基板１０は両面実装基板であってもよい。このとき、基板装置５は、図１５に示すように、実装基板１０の両面側にヒートパス４１及び樹脂２０が配置されていてもよい。この場合、上下双方の樹脂２０に非嵌合部２１が設けられる。樹脂２０が膨張したとしても、実装基板１０には両面から圧力が加わるので、実装基板１０は大きく撓むことがない。この結果、実装基板１０に大きな不具合が発生する可能性は低くなる。

また、基板装置５の樹脂２０には、図１６に示すように、基板嵌合面に凹部２２が設けられていてもよい。凹部２２はライン状であり、そのラインの一部が空洞Ｄに位置するよう配置される。樹脂２０が膨張したとしても凹部２２に形成された空間が圧力を緩和するので、実装基板１０に大きな不具合は発生しない。しかも、凹部２２はライン状であり、そのラインの一部は空洞Ｄに位置している。凹部２２に圧力が加わったとしても、凹部２２内の空気は容易に空洞Ａに抜けることができるので、凹部２２自体が不具合の原因となる可能性は低い。しかも、樹脂２０と実装面との間に気泡が発生しても、その気泡内の空気は凹部２２を通って、ほとんど抵抗なく空洞Ａに抜ける。よって、気泡によって圧力の不均一はあまり発生しないので、実装基板１０に不具合が発生する可能性はさらに低くなる。

なお、図１６に示す実装基板１０は片面実装基板であったが、実装基板１０は両面実装基板であってもよい。このとき、図１６の基板装置５は、図１５の実装基板と同様に、実装基板１０の両面側にヒートパス４１及び樹脂２０が配置されていてもよい。凹部２２は、上下双方の樹脂２０に設けられていてもよい。

また、実施形態５の基板装置５では、電子部品１２の端子部分に空間Ｄが形成されていたが、端子部分の空間Ｄは図２２に示すように絶縁性樹脂５１で埋められていてもよい。このとき、端子部分以外の空間Ｄは絶縁性樹脂５１で埋められていなくてもよい。また、図２３に示すように、電子部品１２の周囲は絶縁性樹脂５２で覆われていてもよい。樹脂２０が導電性の樹脂であっても確実に端子間の絶縁ができる。

また、実施形態４の基板装置４では、実装基板１０の表面をシート３０が覆っていたが、シート３０は無くてもよい。図２４に示すように、実装基板１０の表面に配置されるシートは、電子部品１２の端子部分を覆う絶縁材５０（絶縁シート）のみであってもよい。シート面積が小さくなるので、その結果コストを小さくできる。このような構成であっても、絶縁材５０と実装面とに囲まれた部分に空洞Ａが形成されるので、圧力緩和効果は失われない。

また、実施形態１〜４、６で説明したシート３０と実装基板１０との間の空間（空洞Ａ、空間Ｅ１等）は、外部と連絡されていてもよい。すなわち、基板装置１〜４、６には、空間と外部とを繋ぐ連絡道（空気の道）が形成されていてもよい。樹脂２０が膨張したときに連絡道を通って空気が外部に逃げるので、圧力緩和効果がさらに高まる。

同様に、実施形態５、７で説明した樹脂２０と実装基板１０との間の空間（空洞Ｄ、空間Ｅ２等）は、外部と連絡されていてもよい。すなわち、基板装置５、７には、空間と外部とを繋ぐ連絡道（空気の道）が形成されていてもよい。樹脂２０が膨張したときに連絡道を通って空気が外部に逃げるので、圧力緩和効果がさらに高まる。

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことが出来る。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１〜７、１００…基板装置
１０…実装基板
１１…プリント基板
１２…電子部品
１２ａ…端子
１３…導体露出部
２０…樹脂
２１…非嵌合部
２２、３１…凹部
２３、３３…突出部
３０…シート
３０ａ…電磁波吸収性シート
３０ｂ…絶縁シート
３２…絶縁膜
４０、４１、４２…ヒートパス
５０…絶縁材
５１、５２…絶縁性樹脂
Ａ、Ｄ…空洞
Ｂ、Ｃ…気泡
Ｅ１、Ｅ２…空間
Ｔ１、Ｔ２…頂部

Claims (13)

1. 電子部品と少なくとも一方の面に前記電子部品が実装されるプリント基板とを備える実装基板と、
   前記実装基板の実装面と対向する位置に配置されたヒートパスと、
   前記実装面上に配置されたシートと、
   前記シートと前記ヒートパスとの間に配置された樹脂と、を備え、
   前記電子部品と前記プリント基板の段差部分には、前記シートと前記実装面とで囲まれた空洞が形成されており、
   前記シートの前記実装面側の面には、ドーム状の突出部が複数形成されている、
   基板装置。
2. 前記実装基板に実装された前記電子部品には、端子が側面から突出する側面突出型半導体パッケージが含まれ、
   前記空洞は、前記側面突出型半導体パッケージの端子部分に形成されている、
   請求項１に記載の基板装置。
3. 前記シートは、少なくとも前記実装面側が非接着性の表面となっている、
   請求項１又は２に記載の基板装置。
4. 前記樹脂は、金属粉が混ぜ込まれた樹脂であり、
   前記シートは絶縁シートである、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板装置。
5. 前記樹脂は、電磁波吸収性を有する樹脂であり、
   前記シートは絶縁シートである、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板装置。
6. 前記実装基板は、両面が前記実装面となっており、両面側に、前記ヒートパス、前記シート、及び前記樹脂が配置されている、
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板装置。
7. 前記シートは、電磁波吸収性シートであり、
   前記シートの前記実装面側の表面うち、前記実装面の導体露出部に対向する部分には、絶縁膜が形成されている、
   請求項１乃至６のいずれか１項に記載の基板装置。
8. 前記シートは、電磁波吸収性シートであり、
   前記実装面の導体露出部に対応する部分と前記シートとの間には、絶縁材が配置されている、
   請求項１乃至６のいずれか１項に記載の基板装置。
9. 前記シートは電磁波吸収性シートと絶縁シートとから構成されており、
   前記絶縁シートは、前記シートのうち、前記実装面の導体露出部に対向する部分に配置されている、
   請求項１乃至６のいずれか１項に記載の基板装置。
10. 少なくとも一方の面が電子部品の実装面となった実装基板と、
    前記実装面と対向する位置に配置されたヒートパスと、
    前記実装基板と対向する面が前記実装面と嵌合可能な形状となっており、前記実装面に嵌め合わされた状態で、前記実装基板と前記ヒートパスとの間に配置された樹脂と、を備え、
    前記樹脂の前記実装面に嵌め合わされた面の一部には、前記樹脂と前記実装面とを離間させ、前記実装基板上に前記樹脂と前記実装面とで囲まれた空洞を形成する非嵌合部が設けられており、
    前記樹脂の前記実装面側の面には、ドーム状の突出部が複数形成されている、
    基板装置。
11. 前記実装基板に実装される前記電子部品には、端子が側面から突出する側面突出型半導体パッケージが含まれ、
    前記非嵌合部は、前記樹脂の前記実装面側の表面のうち、前記側面突出型半導体パッケージの端子部分に対応する位置に設けられている、
    請求項１０に記載の基板装置。
12. 前記樹脂は、少なくとも前記実装面側が非接着性の表面となっている、
    請求項１０又は１１に記載の基板装置。
13. 前記実装基板は、両面が前記実装面となっており、両面側に、前記ヒートパス、及び前記樹脂が配置されている、
    請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の基板装置。

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