JP7067264B2 - Electronic device - Google Patents
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Description
この明細書による開示は、電子装置に関する。 The disclosure by this specification relates to electronic devices.
基板に実装された電子部品を封止樹脂により封止した電子装置として、例えば特許文献1には、リードフレームに実装された電子部品を1次封止樹脂により封止したパッケージ体と、このパッケージ体を封止した2次封止樹脂とを有する電子装置が開示されている。この電子装置においては、1次封止樹脂と2次封止樹脂との間にコーティング膜が設けられている。このコーティング膜は、母材であるゴムに気泡を散在させることで形成されており、1次封止樹脂の全体を覆っている。上記特許文献1では、1次封止樹脂と2次封止樹脂との熱膨張率の不整合により熱応力が発生した場合に、その熱応力がコーティング膜により吸収されることで、電子部品に加わる熱応力が緩和される、としている。
As an electronic device in which an electronic component mounted on a substrate is sealed with a sealing resin, for example,
しかしながら、上記特許文献1では、気泡を散在させたゴム製のコーティング膜によりパッケージ体が被覆されている。このため、電子部品の駆動に伴ってその電子部品から熱が発生した場合に、その熱が外部に放出されることがコーティング膜により阻害されると考えられる。この場合、電子部品から発生した熱が電子部品の内部にこもってしまい、電子部品の温度が高くなり過ぎることが懸念される。
However, in
本開示の主な目的は、電子部品の温度が過度に高くなることを抑制しつつ、封止樹脂体の変形に伴って電子部品に作用してしまう応力を低減できる、電子装置を提供することにある。 A main object of the present disclosure is to provide an electronic device capable of suppressing an excessively high temperature of an electronic component and reducing the stress acting on the electronic component due to deformation of the encapsulating resin body. It is in.
上記目的を達成するため、開示された態様は、
基板(30)に実装された電子部品(20)を封止樹脂体(50)により封止した電子装置であって、
封止樹脂体により封止され、電子部品及び封止樹脂体のそれぞれに接した状態で電子部品と封止樹脂体との間に設けられ、封止樹脂体の変形に合わせて変形可能であり、封止樹脂体に比べて熱伝導率が高い伝熱部(60)と、
封止樹脂体により封止され、伝熱部に接した状態で電子部品及び封止樹脂体の少なくとも一方と伝熱部との間に設けられ、封止樹脂体の変形に伴って封止樹脂体から伝熱部を介して電子部品に加えられる応力を緩和する応力緩和部(70)と、を備え、
封止樹脂体から伝熱部を介して応力緩和部に加えられる応力が応力緩和部を圧縮することで、伝熱部から電子部品に加えられる応力が低減され、
応力緩和部は、伝熱部と同程度の厚みを有しており、電子部品の外面(22a)に接し且つ外面に沿って延びていることで伝熱部の周囲を取り囲んでいる、電子装置である。
In order to achieve the above objectives, the disclosed embodiments are:
An electronic device in which an electronic component (20) mounted on a substrate (30) is sealed with a sealing resin body (50).
It is sealed by the encapsulating resin body, is provided between the electronic component and the encapsulating resin body in a state of being in contact with each of the electronic component and the encapsulating resin body, and can be deformed according to the deformation of the encapsulating resin body. , The heat transfer part (60), which has a higher thermal conductivity than the sealing resin body,
It is sealed by a sealing resin body and is provided between at least one of the electronic parts and the sealing resin body and the heat transfer part in a state of being in contact with the heat transfer portion, and the sealing resin is provided as the sealing resin body is deformed. It is equipped with a stress relaxation unit (70 ) that relieves stress applied to electronic components from the body via the heat transfer unit.
The stress applied from the encapsulating resin body to the stress relaxation part via the heat transfer part compresses the stress relaxation part, so that the stress applied from the heat transfer part to the electronic parts is reduced .
The stress relaxation portion has the same thickness as the heat transfer portion, and is in contact with the outer surface (22a) of the electronic component and extends along the outer surface to surround the periphery of the heat transfer portion. Is.
上記態様によれば、封止樹脂体に比べて熱伝導率の高い伝熱部が電子部品に接している。この構成では、電子部品から熱が発生しても、その熱が伝熱部に伝わりやすくなっているため、電子部品に熱がこもるということが生じにくくなっている。したがって、電子部品の温度が高くなり過ぎることを抑制できる。 According to the above aspect, the heat transfer portion having a higher thermal conductivity than the sealing resin body is in contact with the electronic component. In this configuration, even if heat is generated from the electronic component, the heat is easily transferred to the heat transfer portion, so that it is difficult for the heat to be trapped in the electronic component. Therefore, it is possible to prevent the temperature of the electronic component from becoming too high.
また、温度変化等により封止樹脂体が変形した場合、封止樹脂体の変形に合わせて伝熱部も変形する。この場合、伝熱部の変形に合わせて応力緩和部が圧縮されることで、伝熱部の変形に合わせて電子部品が変形するということが生じにくくなっている。換言すれば、伝熱部の変形が、電子部品と応力緩和部とに同程度に伝達するのではなく、応力緩和部に伝達しやすく、電子部品には伝達しにくくなっている。このため、電子部品への応力が低減される。 Further, when the sealing resin body is deformed due to a temperature change or the like, the heat transfer portion is also deformed according to the deformation of the sealing resin body. In this case, since the stress relaxation portion is compressed according to the deformation of the heat transfer portion, it is less likely that the electronic component is deformed according to the deformation of the heat transfer portion. In other words, the deformation of the heat transfer section is not transmitted to the electronic component and the stress relaxation section to the same extent, but is easily transmitted to the stress relaxation section and difficult to be transmitted to the electronic component. Therefore, the stress on the electronic component is reduced.
以上により、電子部品の温度が過度に高くなることを抑制しつつ、封止樹脂体の変形に伴って電子部品に作用してしまう応力を低減できる。 As described above, it is possible to reduce the stress acting on the electronic component due to the deformation of the sealing resin body while suppressing the temperature of the electronic component from becoming excessively high.
なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものにすぎず、本開示の技術的範囲を限定するものではない。 It should be noted that the scope of claims and the reference numerals in parentheses described in this section merely indicate the correspondence with the specific means described in the embodiments described later, and do not limit the technical scope of the present disclosure. not.
図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的に及び/又は構造的に対応する部分には同一の参照符号を付与する。以下において、回路基板の板厚方向をZ方向、Z方向に直交する一方向をX方向と示す。また、Z方向及びX方向の両方向に直交する方向をY方向と示す。特に断わりのない限り、上記したX方向及びY方向により規定されるXY面に沿う形状を平面形状とする。 A plurality of embodiments will be described with reference to the drawings. In a plurality of embodiments, the functionally and / or structurally corresponding parts are assigned the same reference numeral. In the following, the plate thickness direction of the circuit board is referred to as the Z direction, and one direction orthogonal to the Z direction is referred to as the X direction. Further, the direction orthogonal to both the Z direction and the X direction is referred to as the Y direction. Unless otherwise specified, the shape along the XY plane defined by the X direction and the Y direction described above is defined as a planar shape.
(第1実施形態)
図1、図2に示す電子装置10は、電子部品20、回路基板30、ケース体40及び封止樹脂体50を有している。電子装置10は車両に搭載されており、例えば車載電子制御装置として用いられる。
(First Embodiment)
The
電子部品20は、ICチップ等の半導体部品により形成されており、回路基板30に実装されている。電子部品20は、回路素子としての半導体素子21を含んで構成された部品本体22と、部品本体22から突出したリードフレーム23とを有している。部品本体22は、全体として矩形板状に形成されている。部品本体22は、回路素子としての半導体素子21と、半導体素子21等を覆ったモールドパッケージとを有している。部品本体22の外面には、一対の板面のうち一方の板面である第1板面22aと、他方の板面である第2板面22bと、これら板面22a,22bにかけ渡された本体側面22cとが含まれている。リードフレーム23は、部品本体22の内部においてボンディングワイヤ等を介して半導体素子21に電気的に接続されている。リードフレーム23は、部品本体22の本体側面22cから突出しており、その突出した部分がはんだ等により回路基板30に固定されている。なお、電子部品20を実装素子と称することもできる。
The
回路基板30は、金属材料により矩形板状に形成された基板である。回路基板30においては、一対の板面のうち一方が実装面31であり、電子部品20は、その第2板面22bが実装面31に対向する向きで実装面31に実装されている。
The
ケース体40は、金属材料により形成された扁平状の矩形箱体であり、電子部品20及び回路基板30を収容した収容体である。ケース体40は、ケース底部41と、ケース底部41の周縁部に沿って延びたケース壁部42と、ケース底部41に対向する位置に設けられた矩形状のケース開口部43とを有している。ケース開口部43は、ケース壁部42により囲まれた状態になっている。回路基板30は、実装面31をケース開口部43側に向けた状態でケース体40の内部に設置されている。ケース体40は、回路基板30を支持するケース支持部44を有している。ケース支持部44は、ケース底部41からケース開口部43に向けて突出しており、回路基板30をケース底部41から離間した位置にて保持している。
The
電子部品20、回路基板30及びケース体40においては、いずれも厚み方向がZ方向になっており、平面視で隣り合う一対の辺のうち一方がX方向に延び、他方がY方向に延びている。
In the
封止樹脂体50は、絶縁性を有するエポキシ樹脂等の樹脂材料により形成されている。封止樹脂体50は、ケース体40の内部に充填された液状の溶融樹脂が固化することで、ケース体40において電子部品20及び回路基板30を封止している。封止樹脂体50は、溶融樹脂としてのポッティング樹脂がケース体40のケース開口部43からポッティングにより注入され、このポッティング樹脂が固化することで形成されたポッティング樹脂体である。
The sealing resin body 50 is formed of a resin material such as an epoxy resin having an insulating property. The sealing resin body 50 seals the
封止樹脂体50は、電子部品20の部品本体22と回路基板30との離間部分にも入り込んでおり、部品本体22の全体を覆った状態になっている。封止樹脂体50は、ケース体40のケース開口部43から外部に露出した封止面51を有している。封止面51は、電子部品20の第1板面22aに対向しており、回路基板30とは反対側に向けて電子部品20から離間した位置に設けられている。なお、封止面51は封止樹脂体50の外面に含まれており、この外面の残りの部分は、ケース体40の内部に収容された状態になっている。
The sealing resin body 50 also enters the separated portion between the component
電子装置10においては、封止樹脂体50が変形すると、封止樹脂体50の変形に伴って生じた応力が電子部品20に加えられ、電子部品20の半導体素子21等が破損することが懸念される。電子装置10においては、封止樹脂体50と電子部品20との線膨張係数が異なっている。このため、雰囲気温度の変化により封止樹脂体50の温度が変化することで封止樹脂体50が変形すると、封止樹脂体50と電子部品20とで線膨張係数に差があることに起因して熱応力が電子部品20に加えられる。温度変化に伴う封止樹脂体50の変形としては、電子装置10の製造時において封止樹脂体50を形成する溶融樹脂が冷えて固化する際の変形も挙げることができる。
In the
電子装置10は、電子部品20から発生した熱が伝わりやすい伝熱部60と、伝熱部60から電子部品20に加えられる応力を緩和する応力緩和部70とを有している。
The
伝熱部60は、熱伝導性を有する樹脂材料等の熱伝導材料により形成されており、伝熱部60の熱伝導率は封止樹脂体50の熱伝導率より高くなっている。伝熱部60は、柔軟性を有するゲル状や液状、クリーム状の柔軟性部材であり、その柔軟性は封止樹脂体50よりも高くなっている。また、伝熱部60は、圧縮性が低い部材である。このため、伝熱部60に外力が加えられた場合、伝熱部60は変形しやすい一方で、伝熱部60の体積は減少しにくくなっている。さらに、伝熱部60は、密着性や粘着性を有する部材である。
The
応力緩和部70は、圧縮性及び柔軟性を有する部材である。応力緩和部70は、伝熱部60よりも圧縮性が高く、伝熱部60よりも圧縮されやすくなっている。応力緩和部70は、外力の印加により変形可能に設けられた容器71と、その容器に封入された気体75とを有している。容器71は、柔軟性を有する柔軟性部材であり、合成樹脂材料やゴム材料により形成されている。気体75は、空気やガスなどである。応力緩和部70においては、容器71が柔軟性を確保し、気体75が圧縮性及び柔軟性を確保している。
The
容器71は、円環状等の環状に延びた環状部材であり、チューブ等の管部材の両端部を接続して環状にしたような形状になっている。容器71は、環状に延びた中空部72を有しており、この中空部72に気体75が封入されている。中心線CLが延びる方向での容器71及び中空部72の縦断面は正方形等の矩形状になっている。中心線CLは、電子部品20や半導体素子21、部品本体22、伝熱部60の各中心を通っている。
The
図2、図3に示すように、容器71は、その内周端面を形成する内周部71aと、外周端面を形成する外周部71bと、これら内周部71aと外周部71bとを接続する一対の接続部71c,71dとを有している。内周部71a及び外周部71bが中心線CLに平行に延び、接続部71c,71dが中心線CLに直交する方向に延びていることで、容器71の断面が矩形状になっている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
伝熱部60及び応力緩和部70は、電子装置10において電子部品20の第1板面22aに設けられた状態で、電子部品20と共に封止樹脂体50により封止されている。この場合、伝熱部60は電子部品20、封止樹脂体50及び応力緩和部70のそれぞれに接触しており、応力緩和部70は、電子部品20、封止樹脂体50及び伝熱部60のそれぞれに接触している。
The
応力緩和部70は、中心線CLがZ方向に延びた状態で電子部品20の第1板面22aに接着剤等により固定されており、第1板面22aの周縁部に沿って延びた状態になっている。応力緩和部70においては、一対の接続部71c,71dのうち、第1接続部71cが封止面51に対向しており、第2接続部71dが第1板面22aに接着剤等により固定されている。容器71の内周部71aは、中心線CLに直交する方向において半導体素子21よりも外側に配置されている。
The
伝熱部60は、Z方向において電子部品20を挟んで回路基板30とは反対側に設けられている。具体的には、伝熱部60は、Z方向において電子部品20と封止樹脂体50との間において、応力緩和部70の内周部71aにより囲まれた領域に設けられている。この領域において伝熱部60は、電子部品20の第1板面22aと応力緩和部70の内周部71aとのそれぞれに密着した状態になっている。応力緩和部70は、伝熱部60の周囲を取り囲んだ状態になっており、第1板面22a上においてZ方向に直交する方向に伝熱部60に横並びに設けられている。第1板面22aは、電子部品20の外面のうち封止樹脂体50の外面に最も近い面である最外面である。Z方向での第1板面22aと封止面51との離間距離は、Z方向での第2板面22bとケース体40のケース底部41との離間距離、及びZ方向に直交する方向での本体側面22cとケース体40のケース壁部42との離間距離のいずれよりも小さくなっている。
The
電子装置10での熱の放出について説明する。図2に示す熱Hが電子部品20から発生した場合、この熱Hは、封止樹脂体50よりも伝熱部60に伝わりやすくなっている。伝熱部60に伝わった熱Hは、封止樹脂体50において伝熱部60と封止面51との間の部分を通って封止面51から外部に放出される。この場合、封止樹脂体50において電子部品20と封止面51との間の部分の厚みが伝熱部60の厚みの分だけ小さくなっていることで、封止樹脂体50の封止面51から熱Hが放出されやすくなっている。
The heat release in the
次に、電子装置10での応力緩和について説明する。封止樹脂体50が変形した場合、封止樹脂体50の変形態様に合わせて伝熱部60も変形する。特に、図3に二点鎖線で示すように、封止樹脂体50が伝熱部60を押し潰すような形状に変形した場合、封止樹脂体50から伝熱部60へ変形が伝達される。その変形が電子部品20および応力緩和部70に分配されるが、電子部品20に比べ応力緩和部70の剛性が著しく低いため、変形分のほとんどは応力緩和部70へ伝達され、電子部品20へ伝達されない。このため、電子部品20への応力が低減される。
Next, stress relaxation in the
このように封止樹脂体50が伝熱部60を押し潰すような形状に変形した場合、伝熱部60の変形に伴って応力緩和部70に熱応力が加えられ、この熱応力により応力緩和部70の気体75が圧縮される。この場合、封止樹脂体50から伝熱部60に加えられた熱応力が応力緩和部70の気体75を圧縮することに用いられるため、伝熱部60から電子部品20に加えられる熱応力が低減される。封止樹脂体50においては、気体75が圧縮されることで気体75の体積が減少し、その結果、封止樹脂体50の体積が減少する。
When the sealing resin body 50 is deformed into a shape that crushes the
電子装置10の製造方法について説明する。電子装置10の製造工程には、ケース体40に回路基板30を設置する第1工程と、回路基板30に電子部品20を実装する第2工程と、電子部品20に伝熱部60及び応力緩和部70を設置する第3工程とが含まれている。なお、第1~第3工程はどういった順で行ってもよい。
A method of manufacturing the
第3工程においては、電子部品20の第1板面22aに応力緩和部70を取り付ける工程を行い、その後、応力緩和部70の内部に伝熱部60を設置する工程を行う。この場合、伝熱部60が自重で自身の形状を保持できないほどに柔軟性の高い部材であっても、応力緩和部70及び電子部品20により伝熱部60の形状を保持できる。
In the third step, a step of attaching the
第1~第3工程を終了した後、ケース体40の内部に封止樹脂体50を設ける第4工程を行う。この第4工程では、溶融樹脂をポッティングによりケース開口部43からケース体40の内部に注入し、この溶融樹脂を固化させて封止樹脂体50を形成することで電子部品20等を封止する。
After completing the first to third steps, a fourth step of providing the sealing resin body 50 inside the
ここまで説明した本実施形態によれば、電子装置10において電子部品20に伝熱部60が接している。この構成では、電子部品20から発生した熱が伝熱部60に伝わることで、電子部品20に熱がこもりにくくなっているため、電子部品20の温度が高くなり過ぎることを伝熱部60により抑制できる。
According to the present embodiment described so far, the
また、伝熱部60に応力緩和部70が接している。この構成では、伝熱部60の体積は減少しなくても応力緩和部70の体積さえ減少すれば、伝熱部60から電子部品20に加えられる熱応力が低減されるため、圧縮されやすいという機能を伝熱部60に付与する必要がない。このように、伝熱部60の製造に用いる材料の選択自由度を高めることが可能になるため、伝熱部60の熱伝導率を高めることができる。これにより、電子部品20の温度が高くなり過ぎることを伝熱部60により更に確実に抑制できる。
Further, the
以上により、電子装置10において、電子部品20の温度が過度に高くなることを抑制しつつ、封止樹脂体50の変形に伴って電子部品20に作用してしまう応力を低減できる。
As described above, in the
本実施形態によれば、応力緩和部70が伝熱部60に加えて電子部品20に接している。この構成では、電子部品20に対する伝熱部60の位置ずれを応力緩和部70により規制することが可能になる。この場合、電子部品20から伝熱部60が離間するということが規制されるため、電子部品20の過度な温度上昇が伝熱部60により抑制される構成をより確実に維持できる。
According to the present embodiment, the
本実施形態によれば、電子部品20の第1板面22a上において応力緩和部70が伝熱部60の周囲を囲んだ状態になっている。この構成では、応力緩和部70の位置や形状を伝熱部60により保持できるため、仮に伝熱部60が自重で自身の形状を保持できないほどに柔軟性の高い部材であっても、伝熱部60を電子部品20からの放熱効率が最も高い位置や形状に設定できる。これにより、伝熱部60による放熱性能を高めることができる。
According to the present embodiment, the
本実施形態によれば、電子部品20の外面のうち封止樹脂体50の外面に最も近い第1板面22aに伝熱部60が接している。この構成では、電子部品20から伝熱部60に伝わった熱が外部に放出される場合に、封止樹脂体50において最も薄い部分を通ることになるため、伝熱部60が封止樹脂体50により封止されていても、伝熱部60の熱が外部に放出されやすい。このため、伝熱部60に熱がこもるということを抑制できる。
According to the present embodiment, the
また、封止樹脂体50の外面のうち電子部品20に最も近い部分が封止面51であるため、伝熱部60から封止面51に伝わった熱がケース体40を介さずに直接的に外部に放出される。このため、伝熱部60や封止樹脂体50からの熱の放出がケース体40により阻害されるということを抑制できる。
Further, since the portion of the outer surface of the sealing resin body 50 closest to the
本実施形態によれば、伝熱部60と応力緩和部70とが第1板面22a上で横並びに設けられている。この構成では、封止樹脂体50において伝熱部60から外部に放出される熱が応力緩和部70を通る必要がない。このため、伝熱部60から外部への熱の放出が応力緩和部70により阻害されるということを抑制できる。
According to the present embodiment, the
本実施形態によれば、応力緩和部70が伝熱部60に加えて電子部品20にも接している。この構成では、封止樹脂体50の変形に伴って応力緩和部70が直接的に変形するため、応力緩和部70から電子部品20に加えられる熱応力を低減できる。
According to the present embodiment, the
また、この場合、封止樹脂体50の変形に伴って生じる熱応力が伝熱部60と応力緩和部70とに分散されるため、封止樹脂体50から伝熱部60に加えられる熱応力自体を低減できる。ここで、伝熱部60から電子部品20に加えられる熱応力を応力緩和部70の体積減少により低減できる構成であっても、ある程度の熱応力は伝熱部60から電子部品20に加えられることが想定される。このため、封止樹脂体50から伝熱部60に加えられる熱応力自体を低減することは、伝熱部60から電子部品20に加えられる熱応力を応力緩和部70の体積減少により低減できる上記構成において効果的である。
Further, in this case, since the heat stress generated by the deformation of the sealing resin body 50 is dispersed in the
本実施形態によれば、応力緩和部70が気体75を有しているため、伝熱部60からの熱応力により応力緩和部70が圧縮される構成を気体75の圧縮により実現できる。また、応力緩和部70においては容器71に気体75が封入されているため、電子装置10を製造する場合に、気体75を封止樹脂体50から漏れないようにする役割を容器71が果たすことができる。この場合、電子部品20や伝熱部60の位置関係や形状などが制限されにくいため、これら電子部品20や伝熱部60に関する設計自由度を高めることができる。
According to the present embodiment, since the
本実施形態によれば、封止樹脂体50はケース体40に充填された状態で電子部品20等を封止したポッティング樹脂体である。この構成では、封止樹脂体50を形成する溶融樹脂を高圧でケース体40に送り込む必要がない。この場合、伝熱部60の形状や位置が溶融樹脂からの圧力により変化するということが生じにくい。このため、伝熱部60の形状や位置が変化しにくいことで、電子部品20から伝熱部60に熱が伝わりやすい構成を維持できる。また、この場合、溶融樹脂からの圧力により応力緩和部70が圧縮されるということが生じにくい。このため、電子装置10の製造時に溶融樹脂がケース体40に充填された時点で、応力緩和部70の気体75が圧縮されていて応力緩和部70の応力緩和機能が既に低下した状態になっている、ということを抑制できる。
According to the present embodiment, the sealing resin body 50 is a potting resin body in which the
(第2実施形態)
上記第1実施形態では、応力緩和部70の内周部71aが中心線CLに平行に延びていたが、第2実施形態では、内周部71aが中心線CLに対して傾斜している。本実施形態では、上記第1実施形態との相違点を中心に説明する。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the inner
図4に示すように、応力緩和部70の内周部71aは、中心線CLに対して傾斜していることで外周部71bに対して傾斜しており、更に、接続部71c,71dに対して傾斜している。第2接続部71dに対する内周部71aの傾斜角度θは、0度より大きく且つ90度より小さい鋭角になっている。本実施形態では、傾斜角度θが特に45度以上且つ90度より小さい範囲に含まれた角度に設定されている。例えば、傾斜角度θは45度に設定されている。なお、本実施形態では、傾斜角度θについて、0度より大きく且つ90度より小さい範囲を0~90度と示し、45度以上且つ90度より小さい範囲を45~90度と示す。
As shown in FIG. 4, the inner
電子部品20にて発生した熱は、電子部品20の第1板面22aから封止面51に向けて伝わる場合に、電子部品20から遠い位置ほど中心線CLに直交する方向に広がりやすい。この場合、0~90度の範囲では傾斜角度θが大きいほど、第1板面22aからの熱が伝熱部60を通って封止面51に向けて進むことが応力緩和部70の内周部71aにより阻害されやすく、伝熱部60の体積は小さくなる。換言すれば、傾斜角度θが小さいほど、第1板面22aからの熱が封止面51に向けて進むことが応力緩和部70の内周部71aにより阻害されにくく、伝熱部60の体積は大きくなる。すなわち、傾斜角度θが小さいほど第1板面22aから封止面51への放熱効率を高めることができ、傾斜角度θが大きいほど伝熱部60の材料費を低減することができる。したがって、傾斜角度θが45度程度に設定された構成では、第1板面22aから封止面51への放熱効率を高めること、及び伝熱部60の材料費を低減することを両立することができる。
When the heat generated in the
(第3実施形態)
第3実施形態では、上記第2実施形態において、応力緩和部70の内周端面を内周部71aの径方向に延長した仮想の延長線L1が電子部品20の半導体素子21を通る構成になっている。本実施形態では、上記第2実施形態との相違点を中心に説明する。
(Third Embodiment)
In the third embodiment, in the second embodiment, the virtual extension line L1 in which the inner peripheral end surface of the
図5に示すように、半導体素子21は、電子部品20の第1板面22a側を向いた第1素子面21aと、電子部品20の第2板面22b側を向いた第2素子面21bと、これら素子面21a,21bにかけ渡された素子側面21cとを有している。電子部品20が動作した場合、特に半導体素子21から熱が発生しやすくなっている。
As shown in FIG. 5, the
応力緩和部70の内周端面の延長線L1は、半導体素子21の外面のうち第1素子面21aの周縁部に交差している。第1素子面21aの周縁部は、第1素子面21aと素子側面21cとの交差部分である出隅部分に含まれている。半導体素子21の第1素子面21aから放出される熱は、電子部品20の第1板面22aから放出される熱と同様に、半導体素子21から遠い位置ほど中心線CLに直交する方向に広がりやすい。
The extension line L1 of the inner peripheral end surface of the
本実施形態とは異なり、伝熱部60の内周部71aの内径が小さいことで、延長線L1が半導体素子21の外面のうち第1素子面21aの周縁部よりも内側の部分に交差した構成を想定する。この構成では、第1素子面21aのうち延長線L1よりも外側の部分から放出された熱が封止面51に到達することが伝熱部60の第2接続部71dにより阻害されやすく、伝熱部60の体積は比較的小さくなる。
Unlike the present embodiment, since the inner diameter of the inner
一方、本実施形態とは異なり、伝熱部60において内周部71aの内径が大きいことで、延長線L1が半導体素子21の外面のうち素子側面21cに交差する構成や、延長線L1が半導体素子21に交差しないほどに半導体素子21の外側を通る構成を想定する。これらの構成では、第1素子面21aから放出された熱が封止面51に到達することが伝熱部60の第2接続部71dにより阻害されにくく、伝熱部60の体積は比較的大きくなる。
On the other hand, unlike the present embodiment, the
したがって、延長線L1が半導体素子21の外面のうち第1素子面21aの周縁部に交差した構成では、第1素子面21aから封止面51への放熱効率を高めること、及び伝熱部60の材料費を低減することを両立することができる。
Therefore, in a configuration in which the extension line L1 intersects the peripheral edge of the
(第4実施形態)
上記第1実施形態では、応力緩和部70が電子部品20及び伝熱部60の両方に接していたが、第4実施形態では、応力緩和部70が電子部品20から離間した位置に設けられている。本実施形態では、上記第1実施形態との相違点を中心に説明する。
(Fourth Embodiment)
In the first embodiment, the
図6に示すように、応力緩和部70は、Z方向において伝熱部60と挟んで電子部品20とは反対側に設けられている。応力緩和部70は、伝熱部60のうち封止面51側の面に接触しており、この面に沿って延びている。封止樹脂体50において応力緩和部70を覆った部分の厚みは、応力緩和部70を保護する上で十分に大きくなっている。応力緩和部70においては、容器71及び中空部72の縦断面が円状になっている。
As shown in FIG. 6, the
本実施形態での電子装置10の製造方法について簡単に説明する。電子装置10を製造する際の第3工程では、電子部品20の第1板面22aに伝熱部60を設け、その後、伝熱部60に応力緩和部70を載せる。伝熱部60は、自重に対して自身の形状を保持でき、更には応力緩和部70が載せられても自身の形状を保持できる一方で、封止樹脂体50からの熱応力に応じた変形はできる程度の柔軟性を有している。
A method of manufacturing the
本実施形態によれば、応力緩和部70が電子部品20に接していなくても伝熱部60には接している。このため、封止樹脂体50の変形に合わせて伝熱部60が変形した場合に、上記第1実施形態と同様に、この伝熱部60の変形に伴って応力緩和部70が圧縮されるため、伝熱部60から電子部品20に加えられる熱応力を低減できる。
According to this embodiment, the
(第5実施形態)
上記第1実施形態では、応力緩和部70が有する気体75が容器71に封入されていたが、第5実施形態では、電子部品20と伝熱部60との間に封入された気体が応力緩和部になっている。本実施形態では、上記第1実施形態との相違点を中心に説明する。
(Fifth Embodiment)
In the first embodiment, the
図7に示すように、電子部品20は、部品本体22の外面としての第1板面22aが凹むことで形成された凹部25を有している。凹部25は、第1板面22aの周縁部に沿って溝状に延びている。凹部25の内面には、凹部25の開口に対向する底面25aと、底面25aから起立した一対の壁面25bとが含まれている。底面25aは、第1板面22aから第2板面22b側に離間した位置に設けられており、中心線CLに直交している。壁面25bは、第1板面22aと底面25aとにかけ渡されており、中心線CLに平行に延びている。溝状の凹部25の幅寸法はZ方向において均一になっている。部品本体22においては、第1板面22aと壁面25bとの交差部分が出隅部分になっており、壁面25bと底面25aとの交差部分が入隅部分になっている。
As shown in FIG. 7, the
凹部25は、第1板面22aのうち伝熱部60に対向する部分に含まれており、凹部25において封止面51を向いた開口が伝熱部60により閉鎖されている。伝熱部60は、自重では凹部25の内部に入り込まないように自身の形状を保持できる一方で、封止樹脂体50からの熱応力に応じた変形はできる程度の柔軟性を有している。凹部25内には、圧縮性を有する空気やガスなど上記第1実施形態の気体75と同様の気体80が封入されており、この気体80が応力緩和部に相当する。伝熱部60が凹部25を閉鎖した状態では、凹部25の内部空間が密閉された密閉空間であり、気体80が凹部25の内部空間から外部に放出されないようになっている。
The
本実施形態では、封止樹脂体50の変形に合わせて伝熱部60が凹部25内に入り込むように変形した場合、凹部25内の気体80が圧縮されることになる。この場合、上記第1実施形態の気体75と同様に、気体80の体積が減少することで、伝熱部60から電子部品20に加えられる熱応力を低減できる。
In the present embodiment, when the
本実施形態によれば、電子部品20と伝熱部60との間に気体80が封入されているため、気体80を封入するための容器71等の専用部材を用いる必要がない。このため、電子装置10を構成する部品点数を低減することができる。また、気体80を封入するための凹部25が電子部品20の部品本体22に設けられているため、電子装置10の製造時においてケース体40への溶融樹脂の注入などに伴って気体80が伝熱部60や電子部品20に対して位置ずれするということを抑制できる。したがって、伝熱部60から電子部品20に加えられる熱応力を気体80の圧縮により低減する、という構成を電子装置10において確実に実現できる。
According to this embodiment, since the
(第6実施形態)
上記第5実施形態では、溝状の凹部25の幅寸法がZ方向において均一になっていたが、第6実施形態では、溝状の凹部25の幅寸法がZ方向において第1板面22aに向けて徐々に大きくなっている。本実施形態では、上記第5実施形態との相違点を中心に説明する。
(Sixth Embodiment)
In the fifth embodiment, the width dimension of the groove-shaped
図8に示すように、凹部25の内面が有する底面や壁面が曲面になっていることで、凹部25の幅寸法が第1板面22aに向けて徐々に大きくなっている。上記第5実施形態の図7を用いて説明すると、部品本体22においては、第1板面22aと壁面25bとの出隅部分が形成されておらず、壁面25bと底面25aとの入隅部分が形成されていない。すなわち、これら出隅部分や入隅部分が面取りされたような状態になっている。
As shown in FIG. 8, since the bottom surface and the wall surface of the inner surface of the
部品本体22のモールドパッケージは、射出成形機等から溶融樹脂が金型等の型装置の内部に注入されることで成型されたモールド成型体になっている。型装置の内面には、凹部25を成型するための凸部が設けられており、この凸部は、自身の先端に向けて徐々に細くなっている。このように凸部が先細りした形状になっていることで、固化した溶融樹脂から型装置を取り外しやすくなっている。具体的には、部品本体22の凹部25の内面から型装置の凸部の外面が離脱しやすくなっている。このため、部品本体22から型装置を取り外す際に凹部25が破損したり変形したりすることを抑制できる。
The mold package of the component
(第7実施形態)
第7実施形態では、電子装置10が、伝熱部60の熱を外部に放出するヒートシンク等の放熱部90を有している。本実施形態では、上記第1実施形態との相違点を中心に説明する。
(7th Embodiment)
In the seventh embodiment, the
図9に示すように、放熱部90は、その一部を電子装置10の外部に露出させ、且つ伝熱部60に接した状態になっている。放熱部90は、銅やアルミニウム等の熱伝導性を有する金属材料により形成されており、放熱部90の熱伝導率は封止樹脂体50の熱伝導率より高くなっている。放熱部90は、封止樹脂体50と同様に、伝熱部60及び応力緩和部70を保護する上で十分な強度を有している。
As shown in FIG. 9, a part of the
放熱部90は、伝熱部60に取り付けられたベース部91と、ベース部91から延び且つ封止樹脂体50から突出した突出部92とを有している。ベース部91は、中心線CLに直交する方向に延びた板状の部位であり、ケース開口部43側から伝熱部60及び応力緩和部70に重ねられていることで、電子部品20との間に伝熱部60及び応力緩和部70を挟み込んだ状態になっている。突出部92は、ベース部91からケース開口部43側に向けて延びたフィン状の部位であり、突出部92の少なくとも先端部が外部に露出している。
The
放熱部90は、応力緩和部70において中心線CLを挟んで互いに対向する対向部分にかけ渡された状態になっている。応力緩和部70の容器71においては、第1接続部71cに放熱部90が載せられており、内周部71a及び外周部71bの少なくとも内周部71aが放熱部90と部品本体22との間に配置されている。また、応力緩和部70においては、気体75の少なくとも一部も放熱部90と部品本体22との間に配置されている。
The
本実施形態でも、伝熱部60が封止樹脂体50に接した状態になっている。例えば、放熱部90が伝熱部60の全てをケース開口部43側から覆っているのではなく、伝熱部60において放熱部90で覆われていない部分が封止樹脂体50に接している。このため、上記第1実施形態と同様に、封止樹脂体50の変形に伴って伝熱部60が変形して応力緩和部70が圧縮されるため、伝熱部60から電子部品20に加えられる熱応力が応力緩和部70の体積減少に伴って低減される。なお、放熱部90が伝熱部60及び封止樹脂体50の両方に接していれば、伝熱部60と封止樹脂体50とは必ずしも互いに接触していなくてもよい。この構成でも、封止樹脂体50が変形した場合、放熱部90が変位することなどにより伝熱部60が変形すれば、伝熱部60が応力緩和部70を圧縮することが可能になる。
Also in this embodiment, the
本実施形態での電子装置10の製造方法について簡単に説明する。電子装置10を製造する際に、第3工程において、伝熱部60及び応力緩和部70を設置した後、これら伝熱部60及び応力緩和部70に放熱部90を載せる。この場合、応力緩和部70においては、内周部71a及び外周部71bが中心線CLに平行に延びていることに起因して、放熱部90からの荷重で応力緩和部70がZ方向に潰れて気体75が圧縮されるということが生じにくくなっている。このため、放熱部90が応力緩和部70に載せられた時点で、応力緩和部70の気体75が圧縮されていて応力緩和部70の応力緩和機能が既に低下した状態になっている、ということを抑制できる。
A method of manufacturing the
また、この場合、応力緩和部70がZ方向に潰れて放熱部90が電子部品20に近い側に位置ずれするということが生じにくくなっているため、放熱部90の全体が封止樹脂体50に埋まった状態になってしまうということを抑制できる。
Further, in this case, since the
本実施形態によれば、封止樹脂体50から露出した放熱部90の方が封止樹脂体50よりも熱伝導率が高くなっているため、電子部品20から伝熱部60に伝わった熱が放熱部90を介して外部に放出されやすくなっている。したがって、電子部品20の温度が過剰に高くなるということを放熱部90により更に確実に抑制できる。
According to the present embodiment, since the
(第8実施形態)
第8実施形態では、上記第7実施形態において、応力緩和部70の容器71が、放熱部90と部品本体22との間に入り込んだ入り込み部77を有している。本実施形態では、上記第7実施形態との相違点を中心に説明する。
(8th Embodiment)
In the eighth embodiment, in the seventh embodiment, the
図10に示すように、入り込み部77は、内周部71aから中心線CLに向けて延びている。入り込み部77は、内周部71aや外周部71bと同様に、中心線CLの周りを一周していることで環状になっている。Z方向において、入り込み部77の厚み寸法は伝熱部60の厚み寸法と同じになっており、放熱部90のベース部91は、入り込み部77及び伝熱部60の両方に接触している。入り込み部77の内部には中空部72が設けられていない。このため、気体75が入り込み部77の内部には封入されていない。
As shown in FIG. 10, the
放熱部90は、応力緩和部70の内周部71aにより囲まれた内側領域に入り込んだ状態になっている。この場合、放熱部90が中心線CLに直交する方向に位置ずれすることが、内周部71aにより規制される。
The
本実施形態によれば、封止樹脂体50の変形に合わせて伝熱部60が変形した場合に、伝熱部60が入り込み部77を中心線CLとは反対側に向けて押すことで、入り込み部77が中空部72の内部に入り込む状態になって気体75が圧縮される。このように、本実施形態でも、封止樹脂体50の変形に伴う伝熱部60の変形により気体75が圧縮されるため、伝熱部60から電子部品20に加えられる熱応力を応力緩和部70により低減できる。
According to the present embodiment, when the
(第9実施形態)
上記第1実施形態では、ケース体40において、回路基板30の実装面31がケース開口部43側を向いていたが、第9実施形態では、回路基板30の実装面31がケース底部41側を向いている。本実施形態では、上記第1実施形態との相違点を中心に説明する。
(9th Embodiment)
In the first embodiment, the mounting
図11に示すように、電子部品20は、回路基板30とケース底部41との間に設けられている。伝熱部60及び応力緩和部70は、電子部品20とケース底部41との間に設けられており、ケース底部41からケース開口部43側に離間した位置に配置されている。伝熱部60及び応力緩和部70とケース底部41との間には封止樹脂体50が入り込んでいる。
As shown in FIG. 11, the
本実施形態においても、部品本体22の第1板面22aが最外面になっている。この場合、Z方向において、第1板面22aとケース底部41との離間距離は、第2板面22bと封止面51との離間距離より小さくなっている。また、ケース体40は、熱伝導性を有する金属材料により形成されており、ケース体40の熱伝導率は封止樹脂体50の熱伝導率より高くなっている。電子部品20にて発生して伝熱部60に伝わった熱Hは、封止樹脂体50において伝熱部60とケース底部41との間の部分を通ってケース底部41に到達し、このケース底部41から外部に放出される。
Also in this embodiment, the
なお、本実施形態では、伝熱部60と封止樹脂体50とが互いに接した状態になっていれば、伝熱部60及び応力緩和部70の少なくとも一方がケース底部41に接していてもよい。特に、伝熱部60がケース底部41に接した構成では、伝熱部60の熱が直接的にケース底部41に伝わるため、伝熱部60からの放熱効率を高めることができる。
In this embodiment, if the
(他の実施形態)
以上、本開示による複数の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。
(Other embodiments)
Although the plurality of embodiments according to the present disclosure have been described above, the present disclosure is not construed as being limited to the above embodiments, and is applied to various embodiments and combinations within the scope of the gist of the present disclosure. can do.
変形例1として、電子部品20の外面のうち伝熱部60に接している部分は、第1板面22aでなくてもよい。例えば、伝熱部60が電子部品20の第2板面22bや本体側面22cに接している構成とする。要は、封止樹脂体50の内部において伝熱部60が電子部品20及び封止樹脂体50の両方に接した構成であれば、電子部品20の熱を伝熱部60に逃がすことができる。
As a
変形例2として、伝熱部60及び応力緩和部70は、電子部品20の外面のうち異なる面に接していてもよい。例えば、電子部品20において、伝熱部60が第1板面22aに接し、応力緩和部70が本体側面22cに接した構成とする。この構成では、伝熱部60が第1板面22aの全体に重なっており、応力緩和部70が伝熱部60及び第1板面22aの各周縁部に沿って延びた状態で本体側面22cに取り付けられている。このため、電子装置10を製造する際の第3工程において、第1板面22aに設置した伝熱部60の形状を応力緩和部70により保持することが可能になる。
As a modification 2, the
変形例3として、伝熱部60と応力緩和部70とが互いに接した状態になっていれば、環状の応力緩和部70の内周側に伝熱部60が設けられていなくてもよい。例えば、伝熱部60及び応力緩和部70がいずれも平面視矩形状に形成され、これら伝熱部60と応力緩和部70とが第1板面22a上において横並びに設けられた構成とする。また、伝熱部60が環状に形成され、この伝熱部60の内周側に応力緩和部70が設けられた構成とする。
As a modification 3, if the
変形例4として、応力緩和部70の容器71は、管部材により形成されているのではなく、スポンジ等の多孔質体により形成されていてもよい。この構成では、気体75が多孔質体の内部に収容されていることになる。また、上記第5,第6実施形態では、電子部品20の凹部25が伸縮可能なシート部材等の覆い部材により覆われていてもよい。この構成では、伝熱部60が覆い部材を介して凹部25内の気体80に接しており、封止樹脂体50から熱応力が加えられた伝熱部60が覆い部材ごと気体80を圧縮することが可能になっている。
As a modification 4, the
変形例5として、応力緩和部70は環状でなくてもよい。例えば、上記第1実施形態においては、容器71が第1板面22aに沿って扁平状に延びた形状になっていてもよい。また、上記第5,第6実施形態においては、第1板面22aに設けられた凹部25が平面視矩形状になっていてもよい。
As a modification 5, the
変形例6として、応力緩和部70は複数設けられていてもよい。例えば、上記第1実施形態においては、複数の容器71のそれぞれが伝熱部60に接した状態で設けられた構成とする。また、上記第5,第6実施形態においては、凹部25が第1板面22aにおいて互いに離間した位置に設けられた構成とする。この構成でも、各凹部25に収容された気体80が伝熱部60により圧縮可能な状態になっていればよい。さらに、上記第7,第8実施形態においては、複数の容器71が互いに離間した状態で設けられ、放熱部90と部品本体22との間に設けられた伝熱部60と封止樹脂体50とが容器71同士の離間部分を通じて互いに接した構成とする。
As a modification 6, a plurality of
変形例7として、封止樹脂体50は、ポッティングにより成型されたポッティング樹脂体ではなく、金型等の型装置を用いて成型されたモールド樹脂体であってもよい。 As a modification 7, the sealing resin body 50 may be a molded resin body molded by using a mold device such as a mold, instead of the potting resin body molded by potting.
10…電子装置、20…電子部品、22a…外面及び近い面としての第1板面、22b…外面としての第2板面、22c…外面としての本体側面、25…凹部、30…基板としての回路基板、40…ケース体、50…封止樹脂体、51…外面としての封止面、60…伝熱部、70…応力緩和部、71…容器、75…気体、80…応力緩和部としての気体、90…放熱部。 10 ... Electronic device, 20 ... Electronic component, 22a ... First plate surface as outer surface and near surface, 22b ... Second plate surface as outer surface, 22c ... Main body side surface as outer surface, 25 ... Recess, 30 ... As substrate Circuit board, 40 ... Case body, 50 ... Sealing resin body, 51 ... Sealing surface as outer surface, 60 ... Heat transfer part, 70 ... Stress relief part, 71 ... Container, 75 ... Gas, 80 ... As stress relaxation part Gas, 90 ... heat dissipation part.
Claims (10)
前記封止樹脂体により封止され、前記電子部品及び前記封止樹脂体のそれぞれに接した状態で前記電子部品と前記封止樹脂体との間に設けられ、前記封止樹脂体の変形に合わせて変形可能であり、前記封止樹脂体に比べて熱伝導率が高い伝熱部(60)と、
前記封止樹脂体により封止され、前記伝熱部に接した状態で前記電子部品及び前記封止樹脂体の少なくとも一方と前記伝熱部との間に設けられ、前記封止樹脂体の変形に伴って前記封止樹脂体から前記伝熱部を介して前記電子部品に加えられる応力を緩和する応力緩和部(70)と、を備え、
前記封止樹脂体から前記伝熱部を介して前記応力緩和部に加えられる応力が前記応力緩和部を圧縮することで、前記伝熱部から前記電子部品に加えられる応力が低減され、
前記応力緩和部は、前記伝熱部と同程度の厚みを有しており、前記電子部品の外面(22a)に接し且つ前記外面に沿って延びていることで前記伝熱部の周囲を取り囲んでいる、電子装置。 An electronic device in which an electronic component (20) mounted on a substrate (30) is sealed with a sealing resin body (50).
It is sealed by the sealing resin body and is provided between the electronic component and the sealing resin body in a state of being in contact with each of the electronic component and the sealing resin body to deform the sealing resin body. The heat transfer section (60), which is deformable together and has a higher thermal conductivity than the sealing resin body,
It is sealed by the sealing resin body and is provided between at least one of the electronic component and the sealing resin body and the heat transfer portion in a state of being in contact with the heat transfer portion, and the sealing resin body is deformed. A stress relaxing portion (70 ) for relaxing the stress applied to the electronic component from the sealing resin body via the heat transfer portion is provided.
The stress applied from the sealing resin body to the stress relaxation portion via the heat transfer portion compresses the stress relaxation portion, so that the stress applied from the heat transfer portion to the electronic component is reduced .
The stress relaxation portion has a thickness similar to that of the heat transfer portion, and surrounds the periphery of the heat transfer portion by being in contact with the outer surface (22a) of the electronic component and extending along the outer surface. Electronic device .
前記封止樹脂体により封止され、前記電子部品及び前記封止樹脂体のそれぞれに接した状態で前記電子部品と前記封止樹脂体との間に設けられ、前記封止樹脂体の変形に合わせて変形可能であり、前記封止樹脂体に比べて熱伝導率が高い伝熱部(60)と、
前記封止樹脂体により封止され、前記伝熱部に接した状態で前記電子部品及び前記封止樹脂体の少なくとも一方と前記伝熱部との間に設けられ、前記封止樹脂体の変形に伴って前記封止樹脂体から前記伝熱部を介して前記電子部品に加えられる応力を緩和する応力緩和部(70)と、を備え、
前記封止樹脂体から前記伝熱部を介して前記応力緩和部に加えられる応力が前記応力緩和部を圧縮することで、前記伝熱部から前記電子部品に加えられる応力が低減され、
前記応力緩和部は、外力の印加により変形可能に設けられた容器(71)と、前記容器の内部に封入された気体(75)とを有している、電子装置。 An electronic device in which an electronic component (20) mounted on a substrate (30) is sealed with a sealing resin body (50).
It is sealed by the sealing resin body and is provided between the electronic component and the sealing resin body in a state of being in contact with each of the electronic component and the sealing resin body to deform the sealing resin body. The heat transfer section (60), which is deformable together and has a higher thermal conductivity than the sealing resin body,
It is sealed by the sealing resin body and is provided between at least one of the electronic component and the sealing resin body and the heat transfer portion in a state of being in contact with the heat transfer portion, and the sealing resin body is deformed. A stress relaxing portion (70 ) for relaxing the stress applied to the electronic component from the sealing resin body via the heat transfer portion is provided.
The stress applied from the sealing resin body to the stress relaxation portion via the heat transfer portion compresses the stress relaxation portion, so that the stress applied from the heat transfer portion to the electronic component is reduced .
The stress relaxation unit is an electronic device having a container (71) deformably provided by applying an external force and a gas (75) sealed inside the container .
Priority Applications (2)
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