JPH1187576A

JPH1187576A - 基板

Info

Publication number: JPH1187576A
Application number: JP24912197A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Kuno; 野勝美久; Yutaka Sada; 田豊佐; Hideo Iwasaki; 崎秀夫岩; Hiroshi Ubukata; 方浩生; Sadao Makita; 田貞夫槙; Kentaro Tomioka; 岡健太郎富
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-09-12
Filing date: 1997-09-12
Publication date: 1999-03-30

Abstract

(57)【要約】【課題】基板本体にモールドにより保護された状態で
装着される発熱部品の放熱性を向上させる。【解決手段】基板は、基板本体１０と、基板本体１０
に取り付けられた半導体素子２１、２２とを有してい
る。半導体素子２１、２２を保護するために絶縁モール
ド３０を設ける場合、半導体素子２１、２２の背面が露
出するようになされる。これにより半導体素子の放熱が
良好に行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータ等の
電子機器に用いられる基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８および図９に従来の基板の構造を示
す。なお、本明細書において「基板本体」という用語は
半導体素子等の各種部品が実装される板状部材を意味
し、「基板」という用語は「基板本体」および基板本体
上に実装された各種部品の組立体を意味する。

【０００３】図８に示すように、基板は基板本体１と半
導体素子２とを備え、半導体素子２は基板本体１上にベ
アチップの状態でフェイスダウン実装されている。半導
体素子２は樹脂モールド３により封止され保護されてい
る。基板は、電子機器の筐体内に配置されており、基板
本体１上の半導体素子２の冷却は、基板が格納される電
子機器の筐体（図示せず）に設けられたスリット等の隙
間（図示せず）から筐体内に導入される空気を基板本体
１の表面に沿って流すことにより行われている。なお、
図８および図９において、符号６で示す部材はコネクタ
である。

【０００４】半導体素子２が発生する熱は、樹脂モール
ド３の層を通して空気中へ放熱されることになるが、樹
脂モールド３の熱伝導率は比較的低いため、半導体素子
２の冷却効率を高めることは困難である。また、図９に
示すように、冷却を促進するために接着剤５を介してヒ
ートシンク４を樹脂モールド３上に取り付けたものもあ
るが、この場合にも半導体素子２とヒートシンク４との
間に樹脂モールド３が介在するため、冷却効率を高める
ことは困難である。

【０００５】本発明は、上記実状を鑑みなされたもので
あり、基板本体上にモールドにより保護された状態で取
り付けられる発熱部品の冷却効率を向上させることがで
きる実装手法を提供し、もって放熱性能の高い基板を提
供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、基板において、基板本体と、前記基板
本体に設けられた発熱体とを備え、所定の前記発熱体の
一部分が露出するように、前記発熱体を覆うモールドを
設けたことを特徴としている。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。

【０００８】［第１の実施形態］まず、図１乃至図４を
参照して第１の実施形態について説明する。

【０００９】図１に示すように、基板は、基板本体１０
と、基板本体１０上に実装された半導体素子（発熱体）
２１、２２と、半導体素子２１、２２の周囲を覆い保護
する絶縁性材料例えば樹脂材料からなる絶縁モールド３
０とを備えている。なお、本明細書において、「モール
ド」なる用語は、モールディングされた結果形成される
部材自体を意味する用語として用いられる。図１乃至図
３において符号６で示す部材はコネクタである。

【００１０】半導体素子２１、２２は、それぞれベアチ
ップの状態で基板本体１０上にフェイスダウン実装され
ている。

【００１１】これら半導体素子２１、２２のうち半導体
素子２１は、半導体素子２２に比べてより高い放熱効率
が要求される素子である。すなわち、半導体素子２１
は、半導体素子２２と比べて、単位時間当たりの発熱量
がより多い素子であるか、若しくは耐熱温度がより低い
等の理由により、より効率的な冷却が求められる素子で
ある。

【００１２】図１に示すように、半導体素子２１、２２
は、基板本体１０と半導体素子２１、２２とが接触する
面と略平行な面である背面部２１ａ、２２ａが露出した
状態で、絶縁モールド３０に覆われている。

【００１３】このような構成を採ることにより、基板本
体１０表面に沿って空気を流して冷却を行う場合、半導
体素子２１、２２の背面部２１ａ、２２ａが直接空気に
接触するため、絶縁モールド３０で半導体素子２１、２
２の全面が覆われている場合（従来技術を示す図８およ
び図９を比較して参照）に比べて、効率よく冷却するこ
とができる。

【００１４】なお、図１に示す実施形態においては、半
導体素子２１、２２の背面部２１ａ、２２ａの一部が絶
縁モールド３０により覆われているが、これに代えて、
図２に示すように、半導体素子２１、２２の背面部２１
ａ、２２ａの全面を露出させるようにしてもよい。

【００１５】また、図１および図２に示す実施形態にお
いては、半導体素子２１、２２の両方（複数設けられた
半導体素子の全て）が背面部２１ａ、２２ａを露出させ
ているが、これに限定されるものではない。すなわち図
３に示すように、複数の半導体素子のうち、相対的に高
い放熱効率が要求される半導体素子（この場合、半導体
素子２１）の背面部２１ａのみを露出させるようにして
もよい。

【００１６】次に、半導体素子の背面部を露出させて絶
縁モールド３０を形成する方法について説明する。図４
（ａ）に示すように、まず、半導体素子２１、２２を基
板に取り付けた後、半導体素子２１の背面部２１ａ上に
ダム４１、４２を立設し、さらにこれらダム４１、４２
を挟んで基板本体１０上にダム４３、４４を立設する。
しかる後、ダム４１とダム４３との間およびダム４２と
ダム４４との間の空間に樹脂（絶縁性材料）を流し込
む。なおダム４１とダム４２との間の空間には樹脂は流
し込まない。

【００１７】これにより図４（ｂ）に示すように、半導
体素子２１は、その背面部２１ａを露出させた状態で絶
縁モールド３０により囲まれる。

【００１８】この場合、ダム４１〜４４、特にダム４１
およびダム４２を金属や熱伝導率の高いセラミクス等の
高熱伝導性材料により形成することにより、半導体素子
上のダム４１、４２の内壁４１ａ，４２ａが拡大伝熱面
として作用し、半導体素子２１の冷却を促進することが
できる。

【００１９】なお、より高い放熱効率が要求される半導
体素子２１の周囲の絶縁モールド３０を構成する材料の
熱伝導率は、他の発熱部品の周囲の絶縁モールド３０の
材料の熱伝導率より大きいことが好ましいが、上記方法
によれば、ダムの数を増やすことにより、絶縁モールド
を構成する材料を部位ごとに変更することも可能とな
る。

【００２０】［第２の実施形態］次に、図５により、第
２の実施形態について説明する。なお、第２の実施形態
において第１の実施形態と同一部分については同一符号
を付し、重複する説明は省略する。この第２の実施形態
においては、複数設けられた半導体素子（発熱体）に対
して少なくとも１のヒートシンクが設けられる。また、
第２の実施形態において、基板本体１０、半導体素子２
１、２２および絶縁モールド３０の構成は、第１の実施
形態の図３に示したものと同一である。

【００２１】図５に示すように、半導体素子２１、２２
の背面部２１ａ、２２ａの上方には、複数のフィン５１
を有するヒートシンク５０が設けられている。このヒー
トシンク５０は、導電性接着材６０を介して、半導体素
子２１、２２に取り付けられている。

【００２２】また、ヒートシンク５０の底部５３（フィ
ンベース部）のうち半導体素子２１に対向する部分に
は、凸部５２が形成されている。このヒートシンク５０
の凸部５２は、半導体素子２１の背面部２１ａすなわち
半導体素子２１の露出する面に取り付けられている。

【００２３】このような構成を採ることにより、半導体
素子２１とヒートシンク５０との間に介在する導電性接
着剤６０の厚さが非常に薄くなるため、複数設けられた
半導体素子２１、２２のうち、より高い放熱効率が要求
される半導体素子２１に対して重点的に冷却が行えるよ
うになっている。

【００２４】また、ヒートシンク５０の底部５３に凸部
５２があることにより、複数設けられた半導体素子の背
面部の高さが揃っていない場合においても、ヒートシン
ク５０を取付ける導電性接着剤６０の厚さが接着時に自
ずと調整されるため、半導体素子にかかる機械的な応力
を抑えることができる。

【００２５】また、ヒートシンク５０は導電性接着剤６
０を介して半導体素子２１、２２に取り付けられている
ため、ヒートシンク５０を接地することにより、半導体
素子２１、２２の背面部２１ａ，２２ａを接地すること
ができる。

【００２６】なお、上記構成に加えて、図６に示すよう
にヒートシンク５０に更に取付部５４を設け、この取付
部５４を基板本体１０と接触させるとともにビス５５等
により基板本体に固定するようにしてもよい。この場
合、ヒートシンク５０は、半導体素子２１が絶縁モール
ド３０から露出する部分すなわち背面部２１ａと、基板
本体１０とに接触して設けられることになる。このよう
な構成とすることにより、ヒートシンク５０をより安定
して取り付けることができ、また、半導体素子２１の背
面部２１ａの電気的な接地を容易に行うことができる。

【００２７】なお、本実施形態においては、複数の半導
体素子２１、２２に対して１のヒートシンク５０が設け
られているが、これに限定されるものではなく、複数の
半導体素子に対して１以上のヒートシンクが設けられて
いてもよく、例えば半導体素子２１、２２それぞれにヒ
ートシンクを設けてもよい。

【００２８】また、本実施形態においても、図３に示す
第１の実施形態と同様に、発熱量が小さい半導体素子２
２については、絶縁モールド３０で背面部が覆われてい
てもよい。

【００２９】［第３の実施の形態］次に、図７により第
３の実施形態について説明する。第３の実施形態は第２
の実施形態に対して、半導体素子およびヒートシンクを
囲む覆い部材が更に設けられている点が異なり、他は第
２の実施形態と略同一である。第３の実施形態において
第２の実施形態と同一部分については同一符号を付し、
重複する説明は省略する。

【００３０】図７に示すように、覆い部材７０は、絶縁
モールド３０に囲まれた半導体素子２１、２２および半
導体素子２１、２２上に設けられたヒートシンク５０を
取り囲むように配置されている。

【００３１】この覆い部材７０は、頂面部７１、一対の
側面部７２、取付部７３とからなる。覆い部材７０の頂
面部７１の内面は、ヒートシンク５０の各フィン５１の
先端に接着されている。この覆い部材７０は、取付部７
３においてビス等により基板本体１０に固定されてい
る。

【００３２】図７に示すように、覆い部材７０の頂面部
７１の内面の高さは、半導体素子２１の高さとヒートシ
ンク５０の凸部５２の底面を基準としたフィン５１の高
さとの和とほぼ等しくなっている。

【００３３】また、ヒートシンク５０と半導体素子２
１、２２との間には熱伝導率の高いぺースト状の材料６
５が介在している。なお、ぺースト状の材料６５を設け
ることに代えて、熱伝導性接着剤によりヒートシンク５
０と半導体素子２１、２２とを接着してもよい。

【００３４】このような構成とすることにより、覆い部
材７０および基板本体１０とに囲まれる空間を空気流路
として使用することができる。そしてこの空気流路にフ
ァン等を用いて空気を流すことにより、半導体素子２
１、２２をより効率的に冷却することができる。

【００３５】また、覆い部材７０は、ネジ等により基板
本体１０に強固に固着することが可能であるため、接続
部の経年変化によりヒートシンク５０が脱落することを
抑制することができる。

【００３６】また、覆い部材７０をヒートシンク５０の
フィン５１先端に予め接着しておくことにより、取り扱
い時にフィン５１を曲げてしまう等の事故から保護する
ことができる。

【００３７】なお、上記実施形態においては、覆い部材
７０とヒートシンク５０のフィン５１を接着することと
したが、これに代えて覆い部材７０とヒートシンク５０
とを一体成形してもよい。また、ヒートシンク５０のフ
ィン５１先端は覆い部材７０の内面と単に接触している
だけでもよい。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基板本体にモールドにより保護された状態で装着される
発熱体の放熱性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す図であって、基
板の構造を示す断面図。

【図２】本発明の第１の実施形態の変形例を示す図。

【図３】本発明の第１の実施形態の他の変形例を示す
図。

【図４】本発明に係る基板の製造方法を示す図。

【図５】本発明の第２の実施形態を示す図であって、基
板の構造を示す断面図。

【図６】第２の実施形態の変形例を示す図。

【図７】本発明の第３の実施形態を示す図であって、基
板の構造を示す断面図。

【図８】従来の基板の構造を示す断面図。

【図９】従来の基板の構造を示す断面図。

【符号の説明】

１０基板本体２１、２２発熱部品（半導体素子）３０モールド５０ヒートシンク７０覆い部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者生方浩東京都青梅市末広町２丁目９番地株式会社東芝青梅工場内 (72)発明者槙田貞夫東京都青梅市末広町２丁目９番地株式会社東芝青梅工場内 (72)発明者富岡健太郎東京都青梅市末広町２丁目９番地株式会社東芝青梅工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板本体と、前記基板本体に設けられた発熱体と、を備え、所定の前記発熱体の一部分が露出するように、前記発熱
体を覆うモールドを設けたことを特徴とする基板。
【請求項２】前記モールドは、前記基板本体と前記発熱
体とが接触する接触部分と略平行な前記発熱体の部分を
露出させて、前記発熱体を覆うことを特徴とする請求項
１に記載の基板。
【請求項３】前記発熱体が露出する部分に、ヒートシン
クが設けられることを特徴とする請求項１に記載の基
板。
【請求項４】前記ヒートシンクは、導電性接着剤によ
り、前記発熱体に取り付けられていることを特徴とする
請求項３に記載の基板。
【請求項５】前記ヒートシンクは、前記発熱体が前記モ
ールドから露出する部分と、前記基板本体とに接触して
設けられることを特徴とする請求項３または４に記載の
基板。
【請求項６】前記基板本体に取り付けられるとともに前
記発熱体および前記ヒートシンクを囲む覆い部材を更に
備え、この覆い部材は、前記基板本体とともに空気流路を区画
することを特徴とする請求項３に記載の基板。
【請求項７】前記ヒートシンクに形成されるフィンに、
前記覆い部材が取り付けられることを特徴とする請求項
６に記載の基板。
【請求項８】前記ヒートシンクは、複数の前記発熱体に
対して、少なくとも１つ以上設けられることを特徴とす
る請求項３または４に記載の基板。
【請求項９】前記ヒートシンクに、所定の前記発熱体に
対して、前記発熱体と対向する部分に、凸部が形成され
ることを特徴とする請求項３または４に記載の基板。
【請求項１０】前記所定の発熱体は、複数の前記発熱体
のうち、相対的に高い放熱効率が要求される発熱体であ
ることを特徴とする請求項１に記載の基板。
【請求項１１】相対的に高い放熱効率が要求される前記
発熱体を覆う前記モールドを構成する材料の熱伝導率
は、他の前記発熱体を覆う前記モールドを構成する材料
の熱伝導率よりも大きいことを特徴とする請求項１０に
記載の基板。