WO2004100264A1 - 回路素子内蔵モジュール - Google Patents

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WO2004100264A1
WO2004100264A1 PCT/JP2004/006496 JP2004006496W WO2004100264A1 WO 2004100264 A1 WO2004100264 A1 WO 2004100264A1 JP 2004006496 W JP2004006496 W JP 2004006496W WO 2004100264 A1 WO2004100264 A1 WO 2004100264A1
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module
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heat
insulating material
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Hiroyuki Handa
Seiichi Nakatani
Koichi Hirano
Osamu Inoue
Akihiro Ishikawa
Tsunenori Yoshida
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Matsushita Electric Industrial Co. Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a circuit module used for an electronic device, and more particularly to a circuit element built-in module having a built-in circuit element.
  • circuit modules Conventionally, various types of circuit modules have been mounted on electronic devices.
  • a plurality of circuit elements for example, active elements such as transistors and ICs and passive elements such as resistors and capacitors
  • active elements such as transistors and ICs and passive elements
  • passive elements such as resistors and capacitors
  • These circuit elements and the substrate are entirely sealed with an electrically insulating material such as an epoxy resin.
  • the plurality of circuit elements are mounted two-dimensionally on the substrate at a high density, and the circuit module itself is small. It is effective in performance improvement. For this reason, this circuit module has conventionally been used favorably in information terminal equipment such as PDAs (Personal Digital Assistance) and electronic equipment that requires particularly small size, such as mobile phones.
  • PDAs Personal Digital Assistance
  • the circuit elements built-in module is, P built the circuit element is a circuit module having improved three-dimensionally mounting density of O connection, circuit elements that a part of the circuit elements is embedded in the substrate of the circuit module Since the module is smaller than the conventionally used circuit module, mounting this module with a built-in circuit element makes it possible to mount the module more efficiently than mounting the circuit module that has been conventionally used suitably. The effect that the size of the device can be reduced is obtained. However, in this module with a built-in circuit element, since the circuit element is embedded in the resin with low thermal conductivity, Is stored in the circuit element built-in module.
  • the buried circuit element may be excessively heated due to the effect of the stored heat.
  • the temperature of the embedded circuit element exceeds the allowable limit, there is a problem that the embedded circuit element is damaged. Therefore, in the development of a module with a built-in circuit element, it is necessary to adopt a configuration that can release the heat generated from the embedded circuit element during operation of the equipment to the outside of the module with a built-in circuit element.
  • various configurations as exemplified below have been proposed as circuit element built-in modules capable of releasing heat generated from the circuit elements to the outside during operation of the device.
  • FIG. 14 is a perspective cross-sectional view showing a part of an example of a circuit element built-in module having a configuration capable of releasing heat generated from a buried circuit element to the outside.
  • the circuit element built-in module 400 shown in FIG. 14 includes substrates (layers) 401 a, 401 b, and 401 c, and wirings (wiring patterns) 402 d. Also, the substrates 4 O la, 410 b and 401 c are composed of the wirings 402 a, 402 b and 402 c, and the electrically insulating materials 400 a and 400 b and 4 0 5 c. The circuit elements 403a and / or 403b are embedded in each of the electrically insulating materials 405a, 405b, and 405c. These circuit elements 400 a and 400 b are electrically connected to predetermined positions on wirings 402 a, 402 b and 402 c.
  • the wires 410a, 410b, 401c, and 402d are opposed to each other, that is, the wires 402a and 402b, the wires 402b and the wires 402 c, the wiring 402 c and the wiring 402 d are electrically connected to each other by an inner via 404.
  • the inside of the inner via 404 is filled with a conductive resin, and the conductive resin is electrically connected to the surfaces of the wirings 402 a to 402 d, whereby The opposing wirings are electrically connected.
  • the electrically insulating materials 405a, 405b and 405c are constituted by a mixture of a thermosetting resin and an inorganic filler (70% to 95% by weight). I have. Since the thermal conductivity of the inorganic filler is higher than the thermal conductivity of the thermosetting resin, the thermal conductivity of the electrically insulating materials 405a, 405b and 405c is This is a remarkable improvement compared to the case where only resin is used. Therefore, when the electronic device operates, the heat generated from the circuit elements 403a and 403b is generated by the circuit elements 403a and 403b from the electrically insulating materials 405a and 405b.
  • the signal is transmitted to 05b and 405c, and further reaches the main surface and side surface of the circuit element built-in module 400.
  • much of the heat generated from the circuit elements 403a and 403b is radiated to the outside from the main surface and the side surfaces of the circuit element built-in module 400 (for example, Japanese Patent Laid-Open Publication; Japanese Patent Laid-Open Publication No. 11-220202).
  • FIG. 15 is a perspective view showing an example of a circuit element built-in module having a configuration capable of releasing heat generated from a mounted circuit element to the outside.
  • a multilayer electronic component 110 described later and a semiconductor chip 140 mounted on the multilayer electronic component 110 are separated from each other. It is shown in an upright position.
  • the semiconductor chip 140 is shown in a transparent manner.
  • the laminated electronic component 110 is illustrated with a part thereof cut off to clearly show the internal structure thereof.
  • the circuit element built-in module 100 shown in FIG. 15 includes a multilayer electronic component 110 and a semiconductor chip 140.
  • the multilayer electronic component 110 and the semiconductor chip 140 are composed of a plurality of lands 114 formed on the main surface 111 of the multilayer electronic component 110 and the main surface of the semiconductor chip 140.
  • the plurality of connection poles 142 formed on the surface 141 are electrically connected to each other by a predetermined means to be integrated.
  • One end of the inner via 118 is electrically connected to a plurality of lands 114 formed on the main surface 111 of the multilayer electronic component 110.
  • this inner The other end of one via 1 18 is electrically connected to heat dissipation conductor 1 16 or connection terminal 1 17 of inductor element 1 15.
  • the inner via 1 118, the heat dissipation conductor 1 16 and the inductor element 115 are embedded inside the magnetic sintered body 113. It is constituted by doing.
  • the heat dissipation conductor 1 16 is formed in a rectangular shape, and is close to the main surface 1 11 inside the multilayer electronic component 100. At a predetermined slip position, it is buried so as to be substantially parallel to the main surface 111 and to be in a heat transfer state with the land 114 at at least one place. Therefore, heat generated from the semiconductor chip 140 is transmitted to the land 114 via the connection pole 142, and further to the heat dissipation conductor 116 via the inner via 118. It is transmitted. As a result, much of the heat generated from the semiconductor chip 140 is released to the outside from the main surface 111 of the multilayer electronic component 110 (for example, Japanese Patent Publication No. 2000-2000). — See 3 3 1 8 3 5).
  • the power consumption of electronic devices tends to increase due to the effects of higher performance and higher functions of the electronic devices.
  • the power handled by the circuit modules and the module with built-in circuit elements mounted on the electronic devices tends to increase. If the power handled by the circuit module and the module with a built-in circuit element is larger than before, the current flowing through the circuit module and the circuit element mounted or embedded in the module with a built-in circuit element is larger than before. Therefore, the heat generation temperature of the mounted or buried circuit element becomes higher than before.
  • the heat generated from the circuit element is sufficiently released to the outside of the module with a built-in circuit element.
  • the mixing ratio of the inorganic filler may be increased, but the mixing ratio of the inorganic filler is increased. In such a case, the fluidity of the electrically insulating material deteriorates.
  • the thickness of the heat dissipation conductor must be increased in order to efficiently release the heat generated from the circuit element, which increases with the increase in the power handled by the module with a built-in circuit element. Need to be done. However, in this case, the thickness of the module with a built-in circuit element itself increases, which causes a problem that the miniaturization of the module with a built-in circuit element is hindered.
  • the 15 has a baking step in the manufacturing process, it includes active elements such as transistors and ICs and organic compounds having a feature of being weak to heat. There is a problem that circuit elements such as passive elements cannot be buried inside the electrically insulating material.In addition, since the material used for wiring is a high-resistance material such as tantalum-molybdenum, wiring has large power loss. There is also the problem.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, is easy to manufacture, has no obstructive factor in downsizing, and efficiently removes heat generated from the circuit element. It is an object of the present invention to provide a circuit element built-in module using a resin-based electrically insulating material that can be released to the outside.
  • a module with a built-in circuit element includes a plurality of wirings formed in a substantially two-dimensional shape laminated via an electrically insulating material. Is composed of a mixture containing at least a filler and an electrically insulating resin, one or more circuit elements are electrically connected to the wiring, and at least a part of the circuit elements is embedded in the electrically insulating material.
  • the high heat-generating circuit element having the highest temperature rise is arranged so as to overlap when viewed from the lamination direction of the wiring.
  • the heat generated from the high heat-generating circuit element during the operation of the electronic device is transferred to the electrically insulating material whose thermal conductivity has been improved by adding the filler.
  • it can be moved to a heat dissipating member having a higher thermal conductivity than the electrically insulating material.
  • the temperature rise of the high heat-generating circuit elements during the operation of electronic equipment is suppressed. Therefore, it is possible to prevent the high heat generating circuit element from being damaged due to high heat. In other words, the effect is obtained that the module with a built-in circuit element operates normally continuously.
  • the heat dissipating member and the high heat-generating circuit element are arranged so as to face each other in the laminating direction of the wiring.
  • the heat generated from the high heat-generating circuit element during the operation of the electronic device is transferred to the electrically insulating material whose thermal conductivity has been improved by adding the filler. Further, it is possible to efficiently move to a heat dissipating member having a higher thermal conductivity than the electrically insulating material. As a result, the temperature rise of the high heat-generating circuit element during the operation of the electronic device is efficiently suppressed, so that the high heat-generating circuit element can be effectively prevented from being damaged due to high heat. . That is, an effect is obtained that the module with a built-in circuit element operates continuously and more normally.
  • the heat dissipating member may be provided on a surface of the electrically insulating material.
  • the heat generated from the high heat-generating circuit element during the operation of the electronic device is transferred to the electrically insulating material whose thermal conductivity has been improved by adding the filler.
  • the temperature rise of the high heat generating circuit element during the operation of the electronic device is more efficiently suppressed, so that the damage of the high heat generating circuit element due to the high heat can be more effectively prevented. It can be possible. That is, it is possible to obtain an effect that the module with a built-in circuit element operates continuously and more normally.
  • the area of the heat dissipation member is larger than the area of the high heat generation circuit element.
  • the high heat generating circuit element may be provided on a surface of the electrically insulating material.
  • the heat generated from the high heat-generating circuit element during the operation of the electronic device is transferred to the electrically insulating material whose thermal conductivity has been improved by adding the filler.
  • heat generated from the high heat-generating circuit element can be released directly from the surface of the high heat-generating circuit element to the outside of the circuit element built-in module.
  • the temperature rise of the high heat-generating circuit element during the operation of the electronic device is more efficiently suppressed, so that the high heat-generating circuit element can be more effectively prevented from being damaged due to high heat. It will be possible. That is, there is an effect that the module with a built-in circuit element operates continuously and more normally.
  • the heat dissipation member is electrically connected to the wiring.
  • an electrically conductive member that electrically connects the plurality of wirings to each other is provided in contact with the electrically insulating material, and the electrically conductive member and the heat dissipation member are thermally connected. It is provided with a portion to be formed.
  • the electric insulating material is generated from the high heat-generating circuit element during the operation of the electronic device, and passes through the electric insulating material whose thermal conductivity is improved by the addition of the filler.
  • Heat transmitted to the heat dissipating member having higher thermal conductivity can be directly transmitted to the electrically conductive member without passing through the wiring.
  • the electric conductive member is a through hole.
  • the electric conductive member may be an inner via.
  • the electrically insulating material and the electrically conductive member can be configured by a conventionally used manufacturing facility and manufacturing process. As a result, there is no need to construct a new facility and develop a new manufacturing process, so that it is possible to provide an economical circuit element built-in module.
  • the heat dissipation member has a chip component shape.
  • the heat radiation member can be mounted by using a chip component mounting apparatus generally used conventionally. As a result, it is not necessary to construct new equipment and develop a new manufacturing process. Is obtained.
  • the heat dissipating member may be a member mainly composed of metal.
  • Transient thermal resistance is reduced by such a structure, that is, by disposing a heat-dissipating member having a very high thermal conductivity, such as a metal or a member mainly composed of a metal, in the vicinity of the high heat-generating circuit element. It becomes possible to do.
  • This transient thermal resistance is a kind of heat dissipation characteristic and represents the degree of heat dissipation in a short period of time after heat is generated (the degree of heat dissipation for instantaneous heat generation). If the transient thermal resistance is small, heat spots are less likely to be formed, and the effect of improving the reliability (heat resistance) of the module with a built-in circuit element in a thermal cycle test or the like can be obtained.
  • the heat dissipating member may be a member mainly composed of ceramics.
  • the thermal conductivity of the heat dissipating member can be arbitrarily controlled by selecting the material.
  • the heat dissipating member is a small piece, any of the components constituting the circuit element built-in module can be arbitrarily disposed near the circuit element.
  • the thermal conductivity of the heat dissipating member is at least three times the thermal conductivity of the electrically insulating material.
  • the high heat generating circuit element and the heat radiating member have an area of a portion overlapping each other when viewed from the laminating direction of the wiring, which is 40% of an area of the high heat generating circuit element viewed from the laminating direction of the wiring. It is arranged so that it becomes ing.
  • the distance between the high heat-generating circuit element and the heat-dissipating member may be greater than O mm and equal to or less than 0.5 mm.
  • the high heat generating circuit element and the heat radiating member may be in close contact with each other via at least the electrically insulating material.
  • the thermal resistance between the highly heat-generating circuit element and the heat dissipating member is lower than when there is a gap between them, so that the heat generated from the highly heat-generating circuit element can be stabilized. And release to the outside.
  • the wiring may be further provided between the high heat generation circuit element and the heat dissipation member.
  • the thickness of the heat dissipation member may be larger than the thickness of the wiring.
  • the thickness of the heat radiation member is 0.1 mm or more and 1.0 mm It may be the following.
  • a plurality of wirings formed in a substantially two-dimensional shape are laminated via an electrically insulating material, and the electrically insulating material is at least electrically insulated from the filler.
  • a circuit element comprising a mixture containing a conductive resin, wherein at least one circuit element is electrically connected to the wiring, and at least a part of the circuit element is embedded in the electrically insulating material.
  • a module wherein the circuit element has a heat dissipation circuit element having a higher thermal conductivity than the electrically insulating material, and the heat dissipation circuit element, and at least the circuit element built-in module of the circuit element And the high heat-generating circuit element having the highest temperature rise is arranged so as to overlap when viewed from the lamination direction of the wiring.
  • the heat generated from the high heat-generating circuit element during the operation of the electronic device is transferred to the electrically insulating material whose thermal conductivity has been improved by adding the filler. Further, it is possible to move to a heat-dissipating circuit element having a higher thermal conductivity than the electrically insulating material. As a result, a rise in temperature of the high heat generating circuit element during operation of the electronic device is suppressed, so that damage to the high heat generating circuit element due to high heat can be prevented. That is, an effect is obtained that the module with a built-in circuit element operates normally continuously.
  • a circuit element for constituting the module with a built-in circuit element is also used as a heat dissipating member having a higher thermal conductivity than an electrically insulating material. There is no need to mount other members. Further, since a region for mounting other members other than the circuit element is not required, the mounting density of the circuit element in the circuit element built-in module can be increased. In other words, the module with built-in circuit elements can be made even smaller. And the effect that becomes possible.
  • the circuit element for heat dissipation and the circuit element for high heat generation are arranged so as to face each other in the direction of lamination of the wiring.
  • the heat generated from the high heat-generating circuit element during the operation of the electronic device is transferred to the electrically insulating material whose thermal conductivity has been improved by adding the filler, Further, it is possible to efficiently move to a heat dissipation circuit element having a higher thermal conductivity than the electrically insulating material. As a result, the temperature rise of the high heat generating circuit element during the operation of the electronic device is efficiently suppressed, so that the high heat generating circuit element can be effectively prevented from being damaged due to high heat. In other words, the effect is obtained that the circuit element built-in module operates continuously and more normally.
  • the heat dissipation circuit element may be provided on a surface of the electrically insulating material.
  • the heat generated from the high heat-generating circuit element during the operation of the electronic device is transferred to the electrically insulating material whose thermal conductivity has been improved by adding the filler.
  • the temperature rise of the high heat generating circuit element during the operation of the electronic device is more efficiently suppressed, so that the damage of the high heat generating circuit element due to the high heat can be more effectively prevented. It can be possible. In other words, it is possible to obtain the effect that the module with a built-in circuit element operates continuously and more normally.
  • the area of the circuit element for heat dissipation is larger than the area of the circuit element having high heat generation as viewed from the lamination direction of the wiring.
  • the heat generated from the high heat-generating circuit element during the operation of the electronic device is transferred by the addition of the filler. Transfer to an electrically insulating material having improved conductivity, and further to a heat-dissipating circuit element having higher thermal conductivity than the electric-insulating material, and from the heat-dissipating circuit element to the outside of the circuit element built-in module. Can be released to As a result, the temperature rise of the high heat generating circuit element during the operation of the electronic device is more efficiently suppressed, so that the damage of the high heat generating circuit element caused by the high heat can be more effectively prevented. Becomes possible. That is, there is an effect that the module with a built-in circuit element operates continuously and more normally.
  • the high heat generating circuit element may be provided on a surface of the electrically insulating material.
  • the heat generated from the high heat-generating circuit element during the operation of the electronic device is transferred to the electrically insulating material whose thermal conductivity has been improved by adding the filler. Further, it is possible to efficiently move to a heat dissipation circuit element having a higher thermal conductivity than the electrically insulating material. Further, heat generated from the high heat generating circuit element can be released directly from the surface of the high heat generating circuit element to the outside of the circuit element built-in module. As a result, the temperature rise of the high heat generating circuit element during the operation of the electronic device is more efficiently suppressed, so that the damage of the high heat generating circuit element due to the high heat can be more effectively prevented. It will work. That is, an effect is obtained that the module with a built-in circuit element operates continuously and more normally.
  • the heat dissipation circuit element is a resistor.
  • the heat dissipation circuit element may be a capacitor.
  • the heat dissipation circuit element may be an inductive element.
  • the heat dissipation circuit element may be a laminate of a capacitor and an inductor.
  • circuit elements are generally made of a material having a high thermal conductivity, they can be used as heat radiation circuit elements. It is possible to fulfill the function sufficiently.
  • circuit elements are also circuit elements for configuring a module with a built-in circuit element, and therefore, the mounting density of the circuit elements in the module with a built-in circuit element can be increased. That is, there is an effect that it is possible to provide a small module with a built-in circuit element that normally operates normally.
  • the laminate is disposed such that the condenser is near the high heat generating circuit element.
  • the capacitor is a ceramic capacitor.
  • the capacitor may be a solid electrolytic capacitor. Even with such a configuration, since these circuit elements are generally made of a material having a high thermal conductivity, it is possible to sufficiently fulfill the function as a heat radiation circuit element. The effect is obtained.
  • the inductor has a laminated structure of a winding and a magnetic material, and has a thin sheet shape.
  • the inductor may have a laminated structure of a winding and a magnetic material, and a sheet-like coil formed by a plating method may be configured as the winding.
  • the inductor has a laminated structure of a winding and a magnetic material
  • the magnetic body may be configured by using at least a thin metal body. Even with such a configuration, since these circuit elements are generally made of a material having a high thermal conductivity, it is possible to sufficiently fulfill the function as a heat radiation circuit element. The effect is obtained.
  • the heat conductivity of the circuit element for heat dissipation is at least three times the heat conductivity of the electrically insulating material.
  • the high heat-generating circuit element and the heat-dissipating circuit element may have an area of a part overlapping each other when viewed from the lamination direction of the wiring, and the area of the overlapping part of the high heat-generating circuit element being four times the area viewed from the lamination direction of the wiring. It is arranged so that it becomes 0% or more.
  • the distance between the high heat generating circuit element and the heat radiating circuit element may be more than 0 mm and 0.5 mm or less.
  • circuit element having high heat generation and the circuit element for heat dissipation may be in close contact with each other via at least the above-mentioned electrically insulating material.
  • the wiring may be further provided between the high heat generation circuit element and the heat radiation circuit element.
  • the thickness of the circuit element for heat dissipation may be larger than the thickness of the wiring.
  • the thickness of the heat dissipation circuit element may be 0.1 mm or more and 1.0 mm or less.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration of a module with a built-in circuit element according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration of a module with a built-in circuit element according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration of a module with a built-in circuit element according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration of a module with a built-in circuit element according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 shows the structure of the module with a built-in circuit element according to the fifth embodiment of the present invention. It is sectional drawing which showed the structure typically.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration of a module with a built-in circuit element according to a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration of a module with a built-in circuit element according to the seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing a part of an example of a switching power supply module according to an eighth embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a part of a switching power supply module of another configuration according to the eighth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a general circuit diagram of a switching power supply module.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically illustrating a module with a built-in circuit element according to a ninth embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 shows the ratio of the area of the opposing portion between the circuit element and the heat dissipation member to the area of the main surface of the circuit element, and the heat transfer from the circuit element to the heat dissipation member according to the ninth embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a relationship with a thermal resistance ratio at the time of transmission.
  • FIG. 13 is a graph showing the heat conduction between the electrically insulating material and the heat radiating member when the heat radiating member having a high thermal conductivity is opposed to the circuit element in the same area according to the ninth embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a relationship between a ratio of the ratio and a heat resistance ratio when heat is transmitted from a circuit element to a heat dissipation member.
  • FIG. 14 is a perspective sectional view showing a part of an example of a conventional circuit element built-in module having a configuration capable of releasing heat generated from a buried circuit element to the outside.
  • FIG. 15 is a perspective view showing an example of a conventional circuit element built-in module having a configuration capable of releasing heat generated from a mounted circuit element to the outside. [Best mode for carrying out the invention]
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration of a module with a built-in circuit element according to the first embodiment of the present invention.
  • the module with a built-in circuit element 51 shown in FIG. 1 includes an electrically insulating material 11, a plurality of wirings (wiring patterns) 12 attached to the electrically insulating material 11, and a signal pattern 12 a.
  • An inner via 41 electrically connecting the plurality of wirings 12 so as to have a predetermined connection relationship; and an inner via 41 electrically connected to the wiring 12 and electrically conductive with the electrically insulating material 11.
  • a circuit element 14 and a circuit element 15 buried so as to be connected to each other; and an electrically insulating material 1 disposed substantially parallel to the main surface of the circuit element 14 and arranged so as to face each other.
  • a heat radiation member 13 having a higher thermal conductivity than 1.
  • the circuit element built-in module 51 shown in FIG. 1 is configured by laminating a substrate (layer) 201, a substrate (layer) 202, and a substrate (layer) 203.
  • the electrically insulating material 11 is composed of a mixture of an inorganic filler and an electrically insulating resin.
  • an inorganic filler for example, aluminum oxide, magnesium oxide, polon nitride, aluminum nitride, silicon dioxide, silicon carbide, ferrite and the like can be used.
  • the electrically insulating resin for example, a thermosetting resin such as an epoxy resin, a phenol resin, a cyanate resin, a fluorine resin, a polyester, a polyphenylene ether, and a polyimide can be used.
  • the electrical insulating material 11 has a compounding ratio of the inorganic filler and the electrical insulating resin, and the electrical insulating material 11 has various characteristics such as a coefficient of linear expansion, a thermal conductivity, a relative dielectric constant, and a magnetic permeability. It has been determined to be an appropriate value. For example, if the circuit element 14 is a circuit element having large heat generation, The heat causes the electrically insulating material 11 near the circuit element 14 to thermally expand. However, if the coefficient of linear expansion of the electrically insulating material 11 is close to the coefficient of linear expansion of the circuit element 14 by the above-described means, the amount of thermal expansion of the electrically insulating material 11 near the circuit element 14 is Becomes smaller. In this case, since the internal stress of the electrically insulating material 11 due to the temperature change of the circuit element 14 can be reduced, the operation reliability of the circuit element built-in module 51 can be improved.
  • the wiring 12 and the signal pattern 12a are made of a substance having electrical conductivity, and are formed by, for example, molding a copper foil or a conductive resin composition into a predetermined shape. As described above, since the area of the wiring can be reduced by using a substance having high electric conductivity, the module 51 with a built-in circuit element is effective for miniaturization.
  • the wiring 12 and the signal pattern 12 a are also provided between the circuit element 14 and the heat radiating member 13.
  • the circuit element 14 is an active element such as a power transistor or an IC for power supply such as a three-terminal regulator, and is a circuit element having a relatively high heat generation temperature and a large heat generation amount.
  • the circuit element 15 is a passive element such as a ceramic capacitor, a solid electrolytic capacitor, and an inductor, and has a relatively low heat generation temperature and a small heat generation amount.
  • the circuit element 14 and the circuit element 15 are mounted at predetermined positions on the wiring 12 by an arbitrary mounting method such as soldering. Further, the main surface and the side surface of the circuit element 14 and the circuit element 15 are in contact with the electrically insulating material 11, that is, are thermally conductively connected to the electrically insulating material 11.
  • the heat radiation member 13 having a high thermal conductivity it is desirable to use metal, ceramics, or the like.
  • the reason is that the thermal conductivity of metals and ceramics is two to one orders of magnitude higher than the thermal conductivity of electrically insulating material 11 composed of inorganic filler and thermosetting resin. This is because the generated heat can be efficiently released to the outside.
  • the type of metal Suitable materials are copper (thermal conductivity: 398 (W / m ⁇ K)), aluminum (thermal conductivity: 237 (W / m ⁇ K)), and the like.
  • Suitable types of ceramics include aluminum oxide (thermal conductivity: 22 (W / m ⁇ K)), aluminum nitride (thermal conductivity: 170 (W / m ⁇ K)), and the like.
  • the metal has a shielding effect of electromagnetic noise, and thus, for example, noise generated from the circuit element 14 or noise radiated from outside. Etc. can be shielded.
  • the heat radiating member 13 having a high thermal conductivity is made of ceramics, a similar effect can be obtained by forming a metal film on the surface of the ceramics (at least half of the surface where the ceramics are mounted). It becomes possible.
  • the heat radiation member 13 having a high thermal conductivity has a chip component shape.
  • the reason is that the heat radiation member 13 has a chip component shape, so that the heat radiation member 13 can be mounted using chip component mounting equipment generally used conventionally.
  • the thickness of the heat radiation member 13 is desirably equal to or less than the thickness of the other circuit elements 15 provided on the same wiring layer. The reason is that by making the thickness of the heat radiation member 13 and the circuit element 15 equal to or less than the thickness, the thickness of the module with a built-in circuit element is not affected and the size can be reduced. Because.
  • an insulating film may be formed on the surface of the heat radiating member 13.
  • the heat radiating member 13 is made of ceramics, it is not necessary to particularly form an insulating film since the ceramics is originally an insulator.
  • the thickness of the heat radiating member 13 having a high thermal conductivity is configured to be thicker than the thickness of the wiring 12 or the signal panel 12a. In this case, it is preferable that the thickness of the heat radiation member 13 be 0.1 mm or more and 1.0 mm or less. This generates from circuit element 14 Heat can be effectively released.
  • the distance between the heat radiation member 13 and the circuit element 14 is desirably more than 0 mm and 0.5 mm or less. This makes it possible to more effectively release the heat generated from the circuit element 14.
  • the inner pier 41 electrically connects a plurality of wires 12 attached to the circuit element built-in module 51 so that a predetermined circuit is formed.
  • the inside of the inner via 41 is filled with a conductive resin, and the conductive resin is electrically connected to the surface of the wiring 12 to electrically connect the opposing wirings 12.
  • the inner via 41 electrically connects a plurality of wirings 12 in the circuit element built-in module so as to form a predetermined circuit, and also connects the wirings 12 with each other in a heat conductive manner.
  • a method of electrically connecting the wirings to each other in addition to the method using the inner via as described above, there is also a method using the through hole. However, from the viewpoint of high-density mounting of circuit elements, it is more appropriate to use an internal via.
  • the heat radiating member 13 having a higher thermal conductivity than the electrically insulating material 11 is substantially parallel to the main surface of the circuit element 14. And are arranged so as to face each other. Therefore, the heat generated from the circuit element 14 is transmitted to the electrically insulating material 11 on the circuit element 14, and further moves to the heat radiation member 13 having a high thermal conductivity via the wiring 12. Then, it is released to the outside of the circuit element built-in module 51 by passing through the electrically insulating material 11 and the wiring 12 again.
  • the temperature rise of the circuit element 14 during operation of the device is suppressed, so that the damage of the circuit element 14 can be prevented, and the module 51 with a built-in circuit element operates normally continuously.
  • the heat radiation property is improved by disposing the heat radiation member 13 having a high thermal conductivity, the weight ratio of the inorganic filler in the electrically insulating material 11 can be reduced.
  • the module with a built-in circuit element The embedding property of the circuit element 14 and the like in manufacturing the module 51 is improved. Further, since external stress applied to the circuit element 14 and the like is reduced, it is possible to prevent the circuit element from being damaged.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration of a module with a built-in circuit element according to the second embodiment of the present invention.
  • the circuit element built-in module 51 shown in FIG. 2 includes an electrically insulating material 11, a plurality of wirings 12 attached to the electrically insulating material 11, and a plurality of wirings 12 in a predetermined connection relationship.
  • a plurality of circuit elements 15 and a plurality of heat radiators having a higher thermal conductivity than the electrically insulating material 11 and arranged so as to be substantially parallel to and opposed to the main surface of the circuit element 14. It has a component 13 and a through hole 17.
  • the module 51 with a built-in circuit element is configured to include two heat radiation members 13 having high thermal conductivity. These heat-radiating members 13 are disposed so as to be substantially parallel to each other, and are disposed so as to be substantially parallel to the main surface of the circuit element 14 and to be opposed to each other. I have. Further, one of the plurality of heat dissipating members 13 is directly and thermally connected to the through hole 17. Therefore, even when the circuit element 14 is disposed deep in the circuit element built-in module 51 as shown in FIG. 2, the heat generated from the circuit element 14 is not affected by the electric insulating material 1.
  • a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • a third example in a form in which a member other than a circuit element, such as a metal or a ceramic, is used as a heat radiating member having a high thermal conductivity will be described.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration of a module with a built-in circuit element according to a third embodiment of the present invention.
  • the module with built-in circuit element 51 shown in FIG. 3 includes an electrically insulating material 11, a plurality of wirings 12 attached to the electrically insulating material 11, and a plurality of wirings 12 in a predetermined connection relationship.
  • a plurality of vias 41 electrically connected to each other so as to be electrically connected to the wiring 12 and a circuit buried so as to be thermally conductively connected to the electrically insulating material 11 Heat radiation having a higher thermal conductivity than the electrically insulating material 11 disposed so as to be substantially parallel to and opposed to the main surface of the circuit element 14 with the element 14 and the circuit element 15 And a housing 31 that is thermally conductively connected to the heat radiating member 13.
  • the heat radiating member 13 having a high thermal conductivity is arranged so as to be substantially parallel to the circuit element 14 and to face the circuit element 14. In addition, it is disposed so as to be exposed on the surface of the circuit element built-in module 51.
  • a housing 31 serving as a forced cooling means to the outside is thermally adhered or adhered to the upper portion of the heat radiation member 13 having a high thermal conductivity. Therefore, the heat generated from the circuit element 14 is transferred to the heat radiating member 13 having high thermal conductivity via the electrically insulating material 11. Then, it is released to the outside of the circuit element built-in module 51 via the housing 31.
  • the same effects as those of the first embodiment of the present invention can be obtained.
  • the rest is the same as in the first embodiment.
  • a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • a fourth example will be described in which a member other than a circuit element, such as a metal or a ceramic, is used as a heat radiating member having a high thermal conductivity.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration of a module with a built-in circuit element according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the module with built-in circuit element 51 shown in FIG. 4 has a predetermined connection between the electrically insulating material 11, the plurality of wires 12 attached to the electrically insulating material 11, and the plurality of wires 12.
  • a plurality of inner vias 41 electrically connected to each other so as to be related to each other; and a circuit buried electrically connected to the wiring 12 and electrically connected to the electrically insulating material 11.
  • the heat radiation member 13 is provided.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration of a module with a built-in circuit element according to a fifth embodiment of the present invention.
  • the circuit element built-in module 52 shown in FIG. 5 includes an electrically insulating material 11, a plurality of wirings 12 attached to the electrically insulating material 11, and a plurality of wirings 12 with a predetermined connection relationship.
  • a circuit element 19 which is a circuit component is used as a heat dissipating member having high thermal conductivity.
  • the circuit element 19 is arranged at a predetermined position on the wiring 12 so as to be substantially parallel to the main surface of the circuit element 14 and to have a relationship facing the main surface. Therefore, the heat generated from the circuit element 14 moves to the circuit element 19 via the electrically insulating material 11 and the wiring 12, and further passes through the electrically insulating material 11 to incorporate the circuit element. Released outside module 52.
  • the same effects as those of the first embodiment of the present invention can be obtained.
  • the rest is the same as in the first embodiment.
  • the circuit element 19 having a high thermal conductivity is a circuit element that functions functionally in an electronic circuit constituting the circuit element built-in module.
  • various circuit elements such as a capacitor, an inductor, a resistor, and a semiconductor device. Can be targeted.
  • the circuit element 14 is a semiconductor device that handles a large amount of power, the power supply It is necessary to mount a capacitor for smoothing.
  • the inductor needs to be arranged near the semiconductor device. In such a case, the heat generated from the circuit element 14 due to the handling of large power is reduced by the effect of the capacitor, inductor, and the like arranged near the circuit element 14 as described above.
  • a member used only for cooling the circuit element 14 is not newly added, so that the mounting density of the circuit element is increased. Becomes possible. Furthermore, by disposing the circuit element 19 having a high thermal conductivity in the vicinity of the circuit element 14, wiring for electrically connecting the circuit elements is minimized, so that noise generated from the circuit can be reduced. It is also effective for reduction. In addition, since the inductor and the like of the wiring itself can be minimized, the performance as a module with a built-in circuit element can be improved.
  • a multilayer ceramic capacitor As the circuit element 19 for heat dissipation, heat generated from the circuit element 14 can be efficiently released to the outside.
  • the reason for this is that although a general multilayer ceramic capacitor uses a low-thermal-conductivity titanium titanate barrier as a dielectric material, the multilayer ceramic capacitor occupies nearly half in volume, nickel, This is because there is a metal internal electrode made of copper, silver, or the like. For this reason, the multilayer ceramic capacitor has excellent thermal conductivity, and the metal internal electrodes formed in a layer form can provide the same thermal conductivity as that of metal, particularly in the horizontal direction. Thereby, the heat generated from the circuit element 14 is radiated well.
  • a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • a sixth embodiment of the present invention a second example in a case where a circuit element is used as a heat radiating member having a high thermal conductivity will be described.
  • FIG. 6 shows the structure of the module with a built-in circuit element according to the sixth embodiment of the present invention. It is sectional drawing which showed the structure typically.
  • a solid electrolytic capacitor is used as a heat radiation member having high thermal conductivity.
  • a solid electrolytic capacitor is formed by forming an anode oxide film on the surface of a valve metal sheet etched to increase the surface area, and using a composite of the valve metal sheet and the anode oxide film as a dielectric.
  • a solid electrolyte, a carbon layer, and a silver conductive resin layer are formed in a portion of the dielectric other than the anode lead portion (this stage is referred to as a capacitor body), and an anode terminal and a cathode terminal are further formed. And then package it by transfer molding potting or the like.
  • the module with a built-in circuit element is configured by directly arranging the capacitor element body directly on the wiring without connecting the anode terminal and the cathode terminal to the capacitor element body.
  • the circuit element built-in module 52 shown in FIG. 6 includes an electrically insulating material 11, a plurality of wirings 12 attached to the electrically insulating material 11, and a plurality of wirings 12 in a predetermined connection relationship.
  • a valve metal thin plate 32 arranged substantially in parallel with and facing the main surface of the circuit element 14; and a carbon layer 33 formed around the valve metal thin plate 32.
  • a silver conductive resin layer 34 that electrically connects the bonding layer 3 3 and the wiring 12.
  • the capacitor element functioning as a solid electrolytic capacitor is composed of a valve metal thin plate 32, a carbon layer 33, a silver conductive resin layer 34, an anode oxide film (not shown), and a solid electrolyte. Then, the capacitor element thus configured is used as a circuit element 20. Used.
  • a circuit element 20 which is a circuit element is used as a heat radiation member having a high thermal conductivity.
  • the circuit element 20 is disposed at a predetermined position on the wiring 12 so as to be substantially parallel to the main surface of the circuit element 14 and to have a relationship facing the main surface. Therefore, the heat generated from the circuit element 14 moves to the circuit element 20 via the electrically insulating material 11 and the wiring 12, and further passes through the electrically insulating material 11 to incorporate the circuit element. Released outside module 52.
  • the same effects as those of the first embodiment of the present invention can be obtained.
  • the rest is the same as in the first embodiment.
  • an aluminum solid electrolytic capacitor is suitably used as the solid electrolytic capacitor.
  • an aluminum plate is used as the valve metal thin plate 32, and since this aluminum plate occupies almost half of the capacitor body in volume, the heat conduction of the element This is because the rate is excellent.
  • the capacitor body in the present embodiment is built in the electrically insulating material 11, there is no need to package it again by transfer molding potting or the like.
  • a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • a seventh embodiment of the present invention a third example in a case where a circuit element is used as a heat radiating member having high thermal conductivity will be described.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration of a module with a built-in circuit element according to the seventh embodiment of the present invention.
  • the circuit element built-in module 52 shown in FIG. 7 includes an electrically insulating material 11, a plurality of wirings 12 attached to the electrically insulating material 11, and a plurality of wirings 12 in a predetermined connection relationship.
  • a plurality of vias that are electrically connected to each other A circuit element 14 and a circuit element 15 buried so as to be electrically connected to the wiring 12 and thermally conductively connected to the electrically insulating material 11, and the circuit element 14
  • a circuit element 21 having a thermal conductivity higher than that of the electrically insulating material 11 and arranged so as to be substantially parallel to and opposed to the main surface.
  • the circuit element 21 is an inductor and includes a sheet-shaped winding conductor 22 and a magnetic layer 23.
  • a circuit element 21 which is a circuit component is used as a heat dissipation member having a high thermal conductivity.
  • the circuit element 21 is disposed at a predetermined position on the wiring 12 so as to be substantially parallel to the main surface of the circuit element 14 and to be opposed to each other. Therefore, the heat generated from the circuit element 14 moves to the circuit element 21 via the electrically insulating material 11 and the wiring 12, and further passes through the electric insulating material 11 to incorporate the circuit element. Released outside module 52.
  • the same effects as those of the first embodiment of the present invention can be obtained.
  • the rest is the same as in the first embodiment.
  • a metal is used for the winding conductor, and a sintered magnetic material or metal is used for the magnetic layer.
  • These metals and sintered magnetic materials have a high thermoelectric coefficient and thus a high thermal conductivity, and are suitable for modules with built-in circuit elements.
  • a general inductor has a structure in which a conductive wire is wound around a sintered magnetic body, it is difficult to reduce the thickness of the inductor.
  • the sintered magnetic material may be broken by pressure during molding.
  • windings formed by winding conductive wires are not suitable as embedded circuit elements due to the presence of voids inside. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG.
  • the inductor 21 is configured by arranging the sheet-shaped winding conductor 22 and the magnetic layer 23 in a plane. Due to its shape, the planar inductor 21 thus configured is strong against molding pressure when the element is buried.
  • the winding conductor 22 is flat It is desirable to use a sheet coil because of its good surface properties.
  • As a method for manufacturing the sheet-shaped coil there is a method based on an etching method or a plating method. However, in the etching method, the distance between the windings of the coil is greater than the conductor thickness, and the ratio of the conductor cross-sectional area to the total cross-sectional area of the winding, that is, the space factor Is difficult to raise.
  • the space factor in the etching method is usually 50% or less. For this reason, it is desirable to manufacture a sheet-like coil by a plating method. With this plating method, even if the winding has a conductor thickness of 80 m or more, the line-to-line distance can be reduced to 20 m or less. That is, it is possible to improve the space factor. If the space factor is improved, the resistance component of the inductor decreases, and thus it becomes possible to reduce the power loss due to the inductor. Further, since the conductor volume can be increased, it is possible to further increase the thermal conductivity of the conductor. In an inductor formed by the etching method and the plating method, a resin is filled between conductors.
  • a hole may be formed in the center or the periphery of the sheet-shaped winding, and the hole may be filled with a magnetic material to form an inductor.
  • a magnetic material used for filling a material obtained by mixing a sintered magnetic powder or a metal magnetic powder with a resin can be used.
  • the magnetic material layer 23 examples include a sintered magnetic material, a mixture of a magnetic powder and a resin, and a metal magnetic foil.
  • a mixture of a magnetic powder and a resin or a metal magnetic foil has a high strength, and the strength of an element in the case of forming an inductor is improved, so that it is suitable as a buried circuit element.
  • the magnetic permeability of the metal magnetic foil is high and has a noise shielding effect, it is necessary to arrange the metal magnetic foil close to noise-sensitive elements such as semiconductor elements. Therefore, there is also an effect that the influence of noise can be reduced.
  • the winding conductor 22 has a single layer here, but may have a multilayer structure. By forming the winding conductor 22 in multiple layers, an effect is obtained that the terminal arrangement of the winding becomes easier.
  • a switching power supply module will be described as an example of a circuit element built-in module.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view schematically illustrating a part of an example of a switching power supply module
  • FIG. 9 is a cross-sectional view schematically illustrating a part of a switching power supply module having another configuration.
  • FIG. 10 shows a general circuit diagram of a switching power supply module.
  • the circuit element 24 is a single semiconductor device having a built-in control circuit, and the circuit element 20 is the solid electrolytic capacitor described in the sixth embodiment.
  • the circuit element 21 is the inductor described in the seventh embodiment.
  • the switching power supply module 53 shown in FIG. 9 includes a terminal 43 for electrically connecting the switching power supply module to another substrate and a preferably metal case 42 for covering the inductor 21. It is configured to have. 8 and 9, the electrically insulating material 11, the wiring 12, and the inner via 41 are the same as those in the first to seventh embodiments. Normally, in a switching power supply, power loss in the circuit element 24, which is a power semiconductor device, is dominant, so that heat generated from the circuit element 24 is very large.
  • a circuit element 20 which is a solid electrolytic capacitor and a circuit element 21 which is an inductor are opposed to the circuit element 24 which is a power semiconductor device.
  • This arrangement allows the heat generated by the circuit element 24 to be switched
  • the power supply module 53 is configured to be discharged to the outside.
  • FIG. 10 is a general circuit diagram of a switching power supply module.
  • the example of the circuit diagram shown in FIG. 10 is a circuit diagram of a so-called step-down switching power supply circuit.
  • the circuit element 24 is a power semiconductor device incorporating a control circuit
  • the circuit element 21 is an inductor
  • the circuit element 20 is a solid electrolytic capacitor.
  • the circuit element 21 has an inductance of the order of / H
  • the circuit element 20 has an inductance of the order of F. Capacitance is required.
  • the circuit element 24 which is a power semiconductor device
  • the circuit elements 20 and 21 which are solid electrolytic capacitors and inductors are arranged as close as possible.
  • the switching power supply module 53 shown in FIGS. 8 and 9 the circuit element 24 and the circuit element 20 and the circuit element 21 are arranged so as to be close to each other.
  • the wiring for electrically connecting circuit elements is kept as short as possible. As a result, it is possible to effectively suppress the pulse-like noise generated corresponding to the switching frequency.
  • the circuit element 21 is an inductor using a low-permeability magnetic material
  • the magnetic flux leaking from the inductor may adversely affect the semiconductor device and its peripheral circuits.
  • the shield effect of the circuit element 20 causes It is possible to suppress the adverse effect due to the leakage magnetic flux.
  • the circuit element 20 is a solid electrolytic capacitor.
  • the present invention is not limited to this, and a capacitor having a high thermal conductivity such as a ceramic capacitor may be used. (Ninth embodiment)
  • heat generated from the circuit element having a heat-generating property is radiated to the outside of the module with a built-in circuit element through the heat radiation member and the electrically insulating material.
  • the module with built-in circuit elements is mounted on a motherboard (main board). Therefore, as a method of cooling a heat-generating circuit element, there is a method of transferring the heat generated from the circuit element to a mother board through a circuit element built-in module.
  • the heat-dissipating member in the circuit element built-in module in order to efficiently cool the heat-generating circuit element, must be at least opposed to the heat-generating circuit element and the mother pod. It is arranged so as to have a region to be formed. By arranging the heat dissipating member in such a manner, the heat generated from the circuit elements can be efficiently transferred to the mother board.
  • the configuration of the circuit element built-in module by disposing the heat radiating member as described above can be applied and effective in all forms including the first to eighth embodiments of the present invention.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically illustrating the circuit element built-in module 54 according to the present embodiment.
  • a circuit element 14 is a semiconductor element whose main surface has a dimension of 2 mm ⁇ 2 mm.
  • the thickness 11 d of the electrically insulating material 11 in the gap between the circuit element 14 and the wiring 12 is 0.4 mm.
  • a heat dissipating member 13 having a high thermal conductivity disposed opposite to the circuit element 14 is provided.
  • the thickness 13d is 0.3 mm.
  • the thermal conductivity of the electrically insulating material 11 is 3 (W / m ⁇ K), and the thermal conductivity of the heat radiation member 13 is 400 (W / ⁇ K).
  • the circuit element built-in module 54 configured as described above, the circuit element 14 was operated, and an investigation on the transfer of heat generated from the circuit element 14 was conducted. Since the heat generated from the circuit element 14 is released only from the upper surface of the circuit element built-in module 54, the upper surface of the circuit element built-in module 54 (the surface close to the heat radiation member 13) was cooled. .
  • FIG. 12 shows the first result obtained by the above experiment, in which the ratio of the area of the opposing portion between the circuit element 14 and the heat radiation member 13 to the area of the main surface of the circuit element 14 is shown.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a relationship between the heat resistance ratio when heat is transmitted from the circuit element 14 to the heat radiation member 13. The horizontal axis shows the area ratio (%), and the vertical axis shows the thermal resistance ratio.
  • FIG. 13 shows the second result obtained by the above experiment, and shows the electrical insulation when the heat radiating member 13 having high thermal conductivity is opposed to the circuit element 14 with the same area.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a relationship between a ratio of thermal conductivity between conductive material 11 and heat dissipation member 13 and a heat resistance ratio when heat is transmitted from circuit element 14 to heat dissipation member 13. .
  • the horizontal axis shows the thermal conductivity magnification (times), and the vertical axis shows the thermal resistance ratio.
  • the heat resistance decreases as the heat conductivity of heat dissipation member 13 with high heat conductivity increases. Less.
  • magnification of the thermal conductivity is around three, there is an inflection point on the characteristic curve. That is, the heat generated from the circuit element 14 can be stabilized by setting the heat conductivity of the heat radiation member 13 having a high heat conductivity to be three times or more the heat conductivity of the electrically insulating material 11. It was found that it was possible to efficiently release the substance to the outside.
  • the module with a built-in circuit element according to the present invention is a resin-based module that is easy to manufacture, has no obstructive factor in miniaturization, and can efficiently release heat generated from the circuit element to the outside. It is useful as a module with a built-in circuit element that uses an electrically insulating material.

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Abstract

本発明の回路素子内蔵モジュール(51)は、略二次元状に形成された複数の配線(12)が電気絶縁性材料(11)を介して積層されており、該電気絶縁性材料は少なくともフィラーと電気絶縁性樹脂とを含む混合物からなり、前記配線に一以上の回路素子が電気的に接続されかつ該回路素子の少なくとも一部が前記電気絶縁性材料の内部に埋設されている回路素子内蔵モジュール(51)であって、前記電気絶縁性材料よりも熱伝導率が高い放熱用部材(13)を備え、かつ該放熱用部材と、前記回路素子の内の少なくとも前記回路素子内蔵モジュール内で最も温度上昇の高い回路素子(14)とが前記配線の積層方向から見て重なりを有するように配置されている。

Description

明 細 書
回路素子内蔵モジュール
〔技術分野〕
本発明は、 電子機器に用いられる回路モジュールに関し、 特に回路素 子を内蔵する回路素子内蔵モジュールに関する。
〔技術背景〕
従来から、 電子機器には様々な種類の回路モジュールが搭載されてい る。 この回路モジュールは、 所定の電子回路を構成するように複数の回 路素子 （例えば、 トランジスタ、 I C等の能動素子や、 抵抗、 コンデン サ等の受動素子等） を基板上に実装した後、 実装したそれらの回路素子 と前記基板との全体を、 例えばエポキシ樹脂等の電気絶縁性材料で覆う ようにして封止することにより構成されたものである。 このようにして 形成された回路モジュールでは、 前記複数の回路素子が前記基板上に二 次元的に高密度に実装されており、 そのため回路モジュール自体が小型 であるため、 電子機器の小型化および高性能化において効果的である。 そのため、 こ の回路モジュールは、 P D A ( Personal Digital Assistance) 等の情報端末機器や携帯電話等の、 特に小型化が要求され る電子機器において、 従来から好適に用いられている。
一方、 近年では、 回路素子の実装密度を更に高めた回路素子内蔵モジ ユールの開発が進められている。 この回路素子内蔵モジュールは、 回路 モジュールを構成する一部の回路素子を基板の内部に埋設することによ つて、 回路素子の実装密度を三次元的に高めた回路モジュールである P この回路素子内蔵モジュールは従来から用いられている回路モジュール と比してより小型であるため、 この回路素子内蔵モジュールを搭載する ことによって、 従来から好適に用いられている前記回路モジュールを搭 載する場合よりも電子機器の小型化が可能になるという効果が得られる。 しかし、 この回路素子内蔵モジュールでは、 回路素子が熱伝導率の低い 樹脂の内部に埋設されるため、 その埋設された回路素子から機器動作時 に発生する熱は、回路素子内蔵モジュールの内部に蓄熱される。そして、 その蓄熱される熱の影響によって、 埋設された回路素子が過剰に加熱さ れる場合がある。 その結果、 埋設された回路素子の温度が許容限度を超 えた場合には、その埋設された回路素子が破損するという問題が生じる。 従って、 回路素子内蔵モジュールの開発においては、 機器動作時におい て埋設された回路素子から発生する熱を回路素子内蔵モジュールの外部 へ放出し得る構成を取り入れる必要がある。 そして、 機器動作時におい て回路素子から発生する熱を外部へ放出し得る回路素子内蔵モジュール として、 以下に例示するような種々の構成が提案されている。
図 1 4は、 埋設された回路素子から発生する熱を外部へ放出し得る構 成を備えた回路素子内蔵モジュールの一例の一部分を示す斜視断面図で ある。
図 1 4に示す回路素子内蔵モジュール 4 0 0は、基板（層） 4 0 1 a、 4 0 1 bおよび 4 0 1 c と、 配線 （配線パターン） 4 0 2 dとによって 構成されている。 また、 基板 4 O l a, 4 0 1 bおよび 4 0 1 cは、 配 線 4 0 2 a、 4 0 2 bおよび 4 0 2 c と、 電気絶縁性材料 4 0 5 a、 4 0 5 bおよび 4 0 5 c とをそれぞれ有して構成されている。 そして、 電 気絶縁性材料 4 0 5 a、 4 0 5 bおよび 4 0 5 cのそれぞれの内部には、 回路素子 4 0 3 aおよび/または 4 0 3 bが埋設されている。 これらの 回路素子 4 0 3 aおよび 4 0 3 bは、 配線 4 0 2 a、 4 0 2 bおよび 4 0 2 c上の所定の位置に電気的に接続されている。また、配線 4 0 1 a、 4 0 1 b、 4 0 1 cおよび 4 0 2 dの対向する配線、 すなわち配線 4 0 2 aと配線 4 0 2 b、 配線 4 0 2 bと配線 4 0 2 c、 配線 4 0 2 c と配 線 4 0 2 dのそれぞれは、 ィンナービア 4 0 4によって相互に電気的に 接続されている。 なお、 このインナービア 4 0 4の内部には導電性樹脂 が充填されており、 この導電性樹脂が配線 4 0 2 a〜配線 4 0 2 dの表 面と電気的に接続することによって、 前記対向するそれぞれの配線を電 気的に接続している。 ここで、 図 1 4に示す回路素子内蔵モジュール 4 0 0では、 前記電気絶縁性材料 4 0 5 a、 4 0 5 bおよび 4 0 5 cが、 熱硬化性樹脂と無機質フィラー （ 7 0重量％〜 9 5重量％) との混合物 によって構成されている。 そして、 この無機質フィラーの熱伝導率は熱 硬化性樹脂の熱伝導率よりも大きいため、 電気絶縁性材料 4 0 5 a、 4 0 5 bおよび 4 0 5 cの熱伝導率は、 熱硬化性樹脂のみで構成した場合 と比して著しく改善されている。 そのため、 電子機器が動作する際に回 路素子 4 0 3 aおよび 4 0 3 bから発生する熱は、 回路素子 4 0 3 aお よび 4 0 3 bから電気絶縁性材料 4 0 5 a、 4 0 5 bおよび 4 0 5 cへ と伝わり、 さらに回路素子内蔵モジュール 4 0 0の主面および側面に達 する。 その結果、 回路素子 4 0 3 aおよび 4 0 3 bから発生する熱の多 くは、 回路素子内蔵モジュール 4 0 0の主面および側面から外部へ放出 される （例えば、 日本国特許公開公報 ； 特開平 1 1— 2 2 0 2 6 2号公 報参照） 。
一方、 図 1 5は、 搭載された回路素子から発生する熱を外部へ放出し 得る構成を備えた回路素子内蔵モジュールの一例を示す斜視図である。 なお、 図 1 5に示す回路素子内蔵モジュール 1 0 0は、 後述する積層電 子部品 1 1 0と、 積層電子部品 1 1 0上に搭載される半導体チップ 1 4 0とが、 相互に分離された状態で図示されている。 また、 半導体チップ 1 4 0は透視的に図示されている。 更に、 積層電子部品 1 1 0は、 その 内部の構造を明示するために一部分を欠切いた状態で図示されている。 図 1 5に示す回路素子内蔵モジュール 1 0 0は、 積層電子部品 1 1 0 と半導体チップ 1 4 0 とにより構成されている。 これらの積層電子部品 1 1 0と半導体チップ 1 4 0 とは、 積層電子部品 1 1 0の主面 1 1 1上 に形成された複数のランド 1 1 4と、 半導体チップ 1 4 0の主面 1 4 1 上に形成された複数の接続用ポール 1 4 2とが所定の手段によって電気 的に接続されることにより、 一体化されている。 そして、 積層電子部品 1 1 0の主面 1 1 1上に形成された複数のランド 1 1 4には、 ィンナー ビア 1 1 8の一方の端部が電気的に接続されている。 また、 このインナ 一ビア 1 1 8の他方の端部は、 放熱用導体 1 1 6またはインダクタ素子 1 1 5の接続端子 1 1 7に電気的に接続されている。 なお、 図 1 5に示 す積層電子部品 1 1 0は、 これらのインナービア 1 1 8、 放熱用導体 1 1 6およびインダク夕素子 1 1 5が磁性焼結体 1 1 3の内部に埋設され ることにより構成されている。 ここで、 図 1 5に示す回路素子内蔵モジ ユール 1 0 0では、 前記放熱用導体 1 1 6は矩形状に成形されており、 積層電子部品 1 0 0の内部の主面 1 1 1に近接ずる所定の位置において、 主面 1 1 1 と略平行とされかつ少なくとも一力所においてランド 1 1 4 と伝熱状態となるように埋設されている。 そのため、 半導体チップ 1 4 0から発生した熱は接続用ポール 1 4 2を経由してランド 1 1 4へと伝 わり、 さらにインナ一ビア 1 1 8を経由して放熱用導体 1 1 6へと伝わ る。 その結果、 半導体チップ 1 4 0から発生する熱の多くは、 積層電子 部品 1 1 0の主面 1 1 1から外部へ放出される （例えば、 日本国特許公 開公報； 特開 2 0 0 0— 3 3 1 8 3 5号公報参照） 。
ところで、 近年では、 電子機器の高性能化および高機能化等の影響に より、 電子機器の消費電力は増加する傾向にある。 また、 そのような電 子機器の消費電力の増加に伴い、 電子機器に搭載される前記回路モジュ —ルおよび回路素子内蔵モジュールにおいても取り扱う電力は増加する 傾向にある。 そして、 回路モジュールおよび回路素子内蔵モジュールの 取り扱う電力が従来よりも増大した場合には、 その回路モジュールおよ び回路素子内蔵モジュールに搭載または埋設される回路素子を流れる電 流は従来よりも増大し、 それによつて、 その搭載または埋設される回路 素子の発熱温度は従来よりも高まることになる。 この場合、 一般にトラ ンジス夕や I C等の能動素子は熱に弱いという特徴を有しているため、 回路モジュールおよび回路素子内蔵モジュールを正常に動作させるため には、埋設等される回路素子を冷却する必要がある。このような要請は、 回路素子が基板の深部に埋設されている回路素子内蔵モジュールにおい て特に顕著である。 しかしながら、 図 1 4に例示した回路素子内蔵モジュ一ルでは、 熱硬 化性樹脂に無機質フィラ一を添加することによって電気絶縁性材料の熱 伝導率を向上させているが、 一般に熱硬化性樹脂の熱伝導率は非常に小 さいために、 無機質フィラーの添加のみによる熱伝導率の向上には限界 がある。 そのため、 上述の如く回路素子内蔵モジュールが取扱う電力が 増大し、 それに伴って回路素子の発熱が増大した場合には、 その回路素 子から発生した熱を回路素子内蔵モジュールの外部へ十分に放出するこ とができないという問題が発生する。 また、 無機質フィラーと熱硬化性 樹脂とからなる電気絶縁性材料の熱伝導率をより一層向上させるために は前記無機質フイラ一の配合比を高めれば良いが、 無機質フィラーの配 合比を高めた場合には、電気絶縁性材料の流動性が悪化する。この場合、 回路素子内蔵モジュールを構成する基板を製造する際の回路素子の埋め 込み性が悪化するため、 回路素子の周辺にはボイ ドが発生する可能性が ある。 また、 回路素子の埋め込み性を改善しポイ ドの発生を抑えるため には基板製造時の加圧圧力を高めれば良いが、 この場合には、 回路素子 を破損する危険性が高まるという問題が発生する。
また、 図 1 5に例示した回路素子内蔵モジュールでは、 回路素子内蔵 モジュールが取扱う電力の増加に伴い増大する回路素子から発生する熱 を効率的に放出するためには、 放熱用導体の厚みを増加させる必要があ る。 しかし、 この場合には回路素子内蔵モジュール自体の厚みが増大す るため、 回路素子内蔵モジュールの小型化が阻害されるという問題が発 生する。 また、 回路素子内蔵モジュールの内部に厚い放熱用導体を埋設 する場合、 この厚い放熱用導体そのものを形成する製造プロセスが特殊 になることや、 電気絶縁性材料による放熱用導体の埋め込み性が悪化す るという問題が発生する。 また、 同一配線上に複数の回路素子が実装さ れる場合には、 その厚い放熱用導体の存在によって隣接する一方の回路 素子から他方の回路素子への熱伝導性が高められるため、 発熱量の大き な回路素子から発生した熱によって発熱量の小さい回路素子が加熱され るという問題が発生する。 更に、 図 1 5に例示した回路素子内蔵モジュ ールは、 その製造過程において焼成工程を有しているため、 熱に弱いと いう特徴を有するトランジスタおよび I C等の能動素子や、 有機化合物 を含む受動素子等の回路素子を電気絶縁性材料の内部に埋設することが できないという問題があると共に、 配線に用いられる材料がタンダステ ンゃモリブデン等の高抵抗材料であるため、 配線の電力損失が大きいと いう問題もある。
〔発明の開示〕
本発明は、 上記のような課題を解決するためになされたものであり、 製造が容易であり、 また、 小型化における阻害要因を有さず、 更に、 回 路素子から発生する熱を効率良く外部へ放出することが可能な樹脂系 の電気絶縁性材料を用いる回路素子内蔵モジュールを提供することを 目的としている。
そして、 これらの目的を達成するために、 本発明に係る回路素子内蔵 モジュールは、 略二次元状に形成された複数の配線が電気絶縁性材料を 介して積層されており、 該電気絶縁性材料は少なくともフィラーと電気 絶縁性樹脂とを含む混合物からなり、 前記配線に一以上の回路素子が電 気的に接続されかつ該回路素子の少なく とも一部が前記電気絶縁性材 料の内部に埋設されている回路素子内蔵モジュールであって、 前記電気 絶縁性材料よりも熱伝導率が高い放熱用部材を備え、 かつ該放熱用部材 と、 前記回路素子の内の少なくとも前記回路素子内蔵モジュール内で最 も温度上昇の高い高発熱性回路素子とが前記配線の積層方向から見て 重なりを有するように配置されている。 ，
このような構成とすることにより、 電子機器の動作時において高発熱 性回路素子から発生した熱を、 フィラーが添加されたことによって熱伝 導性が改善された電気絶縁性材料へ移動させ、 さらに、 該電気絶縁性材 料よりも熱伝導率が高い放熱用部材へと移動させることが可能になる。 その結果、 電子機器の動作時における高発熱性回路素子の温度上昇が抑 制されるため、 該高発熱性回路素子の高熱に起因する破損を防止するこ とが可能になる。 つまり、 回路素子内蔵モジュールが連続的に正常に動 作するようになるという効果が得られる。
前記放熱用部材と前記高発熱性回路素子とが前記配線の積層方向に おいて対向するように配置されている。
このような構成とすることにより、 電子機器の動作時において高発熱 性回路素子から発生した熱を、 フィラ一が添加されたことによって熱伝 導性が改善された電気絶縁性材料へ移動させ、 さらに、 該電気絶縁性材 料よりも熱伝導率が高い放熱用部材へと効率良く移動させることが可 能になる。 その結果、 電子機器の動作時における高発熱性回路素子の温 度上昇が効率良く抑制されるため、 該高発熱性回路素子の高熱に起因す る破損を効果的に防止することが可能になる。 つまり、 回路素子内蔵モ ジュールが連続的により一層正常に動作するようになるという効果が 得られる。
また、 前記放熱用部材が前記電気絶縁性材料の表面に配設されていて も良い。
このような構成とすることにより、 電子機器の動作時において高発熱 性回路素子から発生した熱を、 フィラーが添加されたことによって熱伝 導性が改善された電気絶縁性材料へ移動させ、 さらに、 該電気絶縁性材 料よりも熱伝導率が高い放熱用部材へと移動させ、 その放熱用部材から 回路素子内蔵モジュールの外部へと放出させることが可能になり得る。 その結果、 電子機器の動作時における高発熱性回路素子の温度上昇がよ り一層効率良く抑制されるため、 該高発熱性回路素子の高熱に起因する 破損をより一層効果的に防止することが可能になり得る。 つまり、 回路 素子内蔵モジュールが連続的にさらにより一層正常に動作するように なるという効果が得られ得る。
また、 前記配線の積層方向から見て、 前記放熱用部材の面積は前記高 発熱性回路素子の面積よりも広い。 このような構成とすることにより、 電子機器の動作時において高発熱 性回路素子から発生した熱を、 フィラーが添加されたことによって熱伝 導性が改善された電気絶縁性材料へ移動させ、 さらに、 該電気絶縁性材 料よりも熱伝導率が高い放熱用部材へと移動させ、 その放熱用部材から 回路素子内蔵モジュールの外部へと放出させることが可能になる。 その 結果、 電子機器の動作時における高発熱性回路素子の温度上昇がより一 層効率良く抑制されるため、 該高発熱性回路素子の高熱に起因する破損 をより一層効果的に防止することが可能になる。 つまり、 回路素子内蔵 モジュールが連続的にさらにより一層正常に動作するようになるとい う効果が得られる。
また、 前記高発熱性回路素子が前記電気絶縁性材料の表面に配設され ていても良い。
このような構成とすることにより、 電子機器の動作時において高発熱 性回路素子から発生した熱を、 フィラーが添加されたことによって熱伝 導性が改善された電気絶縁性材料へ移動させ、 さらに、 該電気絶縁性材 料よりも熱伝導率が高い放熱用部材へと効率良く移動させることが可 能になる。 また、 高発熱性回路素子から発生した熱を、 該高発熱性回路 素子の表面から直接的に回路素子内蔵モジュールの外部へと放出させ ることが可能になる。 その結果、 電子機器の動作時における高発熱性回 路素子の温度上昇がより一層効率良く抑制されるため、 該高発熱性回路 素子の高熱に起因する破損をより一層効果的に防止することが可能に なる。 つまり、 回路素子内蔵モジュールが連続的にさらにより一層正常 に動作するようになるという効果が得られる。
また、 前記放熱用部材は前記配線と電気的に接続されている。
このような構成とすることにより、 電子機器の動作時において例えば 高発熱性回路素子から発生したノィズゃ、 回路素子内蔵モジュールの外 部から照射されるノィズをそれぞれ遮蔽することが可能になると共に、 そのノイズを電気的に除去することが可能になる。 その結果、 例えば電 子機器をノィズの多い環境において動作させる場合においても、 回路素 子内蔵モジュールの動作の信頼性を高めることが可能になるという効 果が得られる。
また、 前記複数の配線を互いに電気的に接続する電気伝導性部材が前 記電気絶縁性材料に接して設けられており、 該電気伝導性部材と前記放 熱用部材とが伝熱的に接続する部分を有して配設されている。
このような構成とすることにより、 電子機器の動作時において高発熱 性回路素子から発生し、 フィラーが添加されたことによって熱伝導性が 改善された電気絶縁性材料を経由し該電気絶縁性材料よりも熱伝導率 が高い放熱用部材へと伝わった熱を、 配線を経由せずに直接的に電気伝 導性部材へと伝達させることが可能になる。 その結果、 電子機器が長時 間に渡って動作する場合においても、 高発熱性回路素子の温度上昇を連 続的に効率良く抑制することが可能になる。 つまり、 高発熱性回路素子 の高熱に起因する破損を長期的に防止することが可能になると共に、 回 路素子内蔵モジュールの動作の長期的な信頼性をより一層高めること が可能になるという効果が得られる。
前記電気伝導性部材は、 スル一ホールである。
また、 前記電気伝導性部材は、 インナ一ビアであっても良い。
このような構成とすることにより、 前記電気絶縁性材料および前記電 気伝導性部材を、 従来から用いられている製造設備および製造プロセス によって構成することが可能になる。 その結果、 新規設備の構築および 新規製造プロセスの開発が不要となるため、 経済性に優れた回路素子内 蔵モジュールを提供することが可能になるという効果が得られる。 前記放熱用部材は、 チップ部品形状を有している。
このような構成とすることにより、 前記放熱用部材を、 従来から一般 的に用いられているチップ部品実装装置を用いて実装することが可能 になる。 その結果、 新規設備の構築および新規製造プロセスの開発が不 要となるため、 経済性に優れた回路素子内蔵モジュールを提供すること が可能になるという効果が得られる。
前記放熱用部材は、 金属を主成分とする部材であっても良い。
このような構成、 即ち、 高発熱性回路素子の近傍に金属、 又は金属を 主成分とする部材等の熱伝導率が非常に高い放熱用部材を配設するこ とにより、 過渡熱抵抗を低減させることが可能になる。 この過渡熱抵抗 とは放熱特性の一種であり、 熱が発生してからの短期間的な放熱性の程 度 （瞬間的な発熱に対する放熱効果の程度） を表すものである。 この過 渡熱抵抗が小さい場合、 ヒ一トスポッ トが形成され難くなるため、 熱サ ィクル試験等における回路素子内蔵モジュールの信頼性 （耐熱性） が向 上するという効果が得られる。
また、 前記放熱用部材は、 セラミックスを主成分とする部材であって も良い。
このような構成とすることにより、 比較的安価な素材によって熱伝導 率が高い放熱用部材を構成することが可能になる。 また、 その放熱用部 材の熱伝導率を、 素材の選択によって任意に制御することが可能になる。 また、 その放熱用部材は小片であるため、 回路素子内蔵モジュールを構 成する何れも回路素子の近傍にも任意に配設することができる。 その結 果、 高発熱性回路素子から発生する熱を、 その発熱量に応じて、 かつ比 較的安価な構成によって外部へ放出することが可能な小型の回路素子 内蔵モジュールを構成することが可能になるという効果が得られる。 前記放熱用部材の熱伝導率は、 前記電気絶縁性材料の熱伝導率の 3倍 以上である。
このような構成とすることにより、 熱抵抗の低減効果が安定して得ら れるようになる。 その結果、 高発熱性回路素子を安定して冷却すること が可能になるという効果が得られる。
また、 前記高発熱性回路素子と前記放熱用部材とは、 前記配線の積層 方向から見て互いに重なり合う部分の面積が前記高発熱性回路素子の 前記配線の積層方向から見た面積の 4 0 %以上となるように配設され ている。
このような構成とすることにより、 熱抵抗の低減効果がさらに安定し て得られるようになる。 その結果、 高発熱性回路素子をさらに安定して 冷却することが可能になるという効果が得られる。
また、 前記高発熱性回路素子と前記放熱用部材との距離が O m mを超 えかつ 0 . 5 mm以下であっても良い。
このような構成とすることにより、 高発熱性回路素子と放熱用部材と の間の熱抵抗が大きくなりすぎることが防止され、 本発明の効果が発揮 され易くなる。 また、 回路素子内蔵モジュールの厚みが抑制されるので 機器の小型化の観点から好ましい形態となる。 すなわち、 このような構 成とすることにより、 高い放熱性を備えかつ低背な回路素子内蔵モジュ ールを提供することが可能になるという効果が得られる。
また、 前記高発熱性回路素子と前記放熱用部材とが少なくとも前記電 気絶縁性材料を介して密着していても良い。
このような構成とすることにより、 高発熱性回路素子と放熱用部材と の間の熱抵抗が、 その間が空隙である場合に対して低くなるので、 高発 熱性回路素子から発生する熱を安定して外部に放出することが可能にな るという効果が得られる。
また、 前記高発熱性回路素子と前記放熱用部材との間に前記配線が更 に配設されていても良い。
このような構成とすることにより、 高発熱性回路素子から発生する熱 を効率良く外部に放出することが可能になるという効果が得られる。 また、 前記放熱用部材の厚みが前記配線の厚みより厚くても良い。 このような構成とすることにより、 放熱用部材の熱放散性に加えてそ の熱容量を大きくすることができるので、 回路素子内蔵モジュールにお ける局所的な温度上昇を抑制することが可能になるという効果が得られ る。
また、 前記放熱用部材の厚みが 0 . 1 m m以上でありかつ 1 . 0 m m 以下であっても良い。
このような構成とすることにより、 回路素子内蔵モジュールにおける 局所的な温度上昇を効果的に抑制することが可能になるという効果が 得られる。
また、 本発明に係る回路素子内蔵モジュールは、 略二次元状に形成さ れた複数の配線が電気絶縁性材料を介して積層されており、 該電気絶縁 性材料は少なく ともフィ ラーと電気絶縁性樹脂とを含む混合物からな り、 前記配線に一以上の回路素子が電気的に接続されかつ該回路素子の 少なく とも一部が前記電気絶縁性材料の内部に埋設されている回路素 子内蔵モジュールであって、 前記回路素子が前記電気絶縁性材料よりも 熱伝導率が高い放熱用回路素子を有し、 かつ該放熱用回路素子と、 前記 回路素子の内の少なくとも前記回路素子内蔵モジュール内で最も温度 上昇の高い高発熱性回路素子とが前記配線の積層方向から見て重なり を有するように配置されている。
このような構成とすることにより、 電子機器の動作時において高発熱 性回路素子から発生した熱を、 フィラ一が添加されたことによって熱伝 導性が改善された電気絶縁性材料へ移動させ、 さらに、 該電気絶縁性材 料よりも熱伝導率が高い放熱用回路素子へと移動させることが可能に なる。 その結果、 電子機器の動作時における高発熱性回路素子の温度上 昇が抑制されるため、 該高発熱性回路素子の高熱に起因する破損を防止 することが可能になる。 つまり、 回路素子内蔵モジュールが連続的に正 常に動作するようになるという効果が得られる。 また、 このような構成 とすることにより、 回路素子内蔵モジュールを構成するための回路素子 が電気絶縁性材料よりも熱伝導率の高い放熱用部材としても利用され るため、 上述の如く回路素子以外の他の部材を搭載する必要が無くなる。 また、 その回路素子以外の他の部材を実装するための領域が不要となる ため、 回路素子内蔵モジュールにおける回路素子の実装密度を高めるこ とができる。 つまり、 回路素子内蔵モジュールをより一層小型化するこ とが可能になるという効果が得られる。
前記放熱用回路素子と前記高発熱性回路素子とが前記配線の積層方 向において対向するように配置されている。
このような構成とすることにより、 電子機器の動作時において高発熱 性回路素子から発生した熱を、 フイラ一が添加されたことによって熱伝 導性が改善された電気絶縁性材料へ移動させ、 さらに、 該電気絶縁性材 料よりも熱伝導率が高い放熱用回路素子へと効率良く移動させること が可能になる。 その結果、 電子機器の動作時における高発熱性回路素子 の温度上昇が効率良く抑制されるため、 該高発熱性回路素子の高熱に起 因する破損を効果的に防止することが可能になる。 つまり、 回路素子内 蔵モジュールが連続的により一層正常に動作するようになるという効 果が得られる。
また、 前記放熱用回路素子が前記電気絶縁性材料の表面に配設されて いても良い。
このような構成とすることにより、 電子機器の動作時において高発熱 性回路素子から発生した熱を、 フィラーが添加されたことによって熱伝 導性が改善された電気絶縁性材料へ移動させ、 さらに、 該電気絶縁性材 料よりも熱伝導率が高い放熱用回路素子へと移動させ、 その放熱用回路 素子から回路素子内蔵モジュールの外部へと放出させることが可能に なり得る。 その結果、 電子機器の動作時における高発熱性回路素子の温 度上昇がより一層効率良く抑制されるため、 該高発熱性回路素子の高熱 に起因する破損をより一層効果的に防止することが可能になり得る。 つ まり、 回路素子内蔵モジュールが連続的にさらにより一層正常に動作す るようになるという効果が得られ得る。
また、 前記配線の積層方向から見て、 前記放熱用回路素子の面積は前 記高発熱性回路素子の面積よりも広い。
このような構成とすることにより、 電子機器の動作時において高発熱 性回路素子から発生した熱を、 フィラーが添加されたことによって熱伝 導性が改善された電気絶縁性材料へ移動させ、 さらに、 該電気絶縁性材 料よりも熱伝導率が高い放熱用回路素子へと移動させ、 その放熱用回路 素子から回路素子内蔵モジュールの外部へと放出させることが可能に なる。 その結果、 電子機器の動作時における高発熱性回路素子の温度上 昇がより一層効率良く抑制されるため、 該高発熱性回路素子の高熱に起 因する破損をより一層効果的に防止することが可能になる。 つまり、 回 路素子内蔵モジュールが連続的にさらにより一層正常に動作するよう になるという効果が得られる。
また、 前記高発熱性回路素子が前記電気絶縁性材料の表面に配設され ていても良い。
このような構成とすることにより、 電子機器の動作時において高発熱 性回路素子から発生した熱を、 フィラ一が添加されたことによって熱伝 導性が改善された電気絶縁性材料へ移動させ、 さらに、 該電気絶縁性材 料よりも熱伝導率が高い放熱用回路素子へと効率良く移動させること が可能になる。 また、 高発熱性回路素子から発生した熱を、 該高発熱性 回路素子の表面から直接的に回路素子内蔵モジュールの外部へと放出 させることが可能になる。 その結果、 電子機器の動作時における高発熱 性回路素子の温度上昇がより一層効率良く抑制されるため、 該高発熱性 回路素子の高熱に起因する破損をより一層効果的に防止することが可 能になる。 つまり、 回路素子内蔵モジュールが連続的にさらにより一層 正常に動作するようになるという効果が得られる。
前記放熱用回路素子は、 抵抗器である。
また、 前記放熱用回路素子は、 コンデンサであっても良い。
また、 前記放熱用回路素子は、 インダク夕であっても良い。
また、 前記放熱用回路素子は、 コンデンサとインダクタとの積層体で あっても良い。
このような構成とすることにより、 これらの回路素子は一般的に熱伝 導率の高い素材によつて構成されているため、 放熱用回路素子としての 機能を十分に果たすことが可能になる。 また、 これらの回路素子は回路 素子内蔵モジュールを構成するための回路素子でもあり、 従って、 回路 素子内蔵モジュールにおける回路素子の実装密度を高めることができ る。 つまり、 連続的に正常に動作する小型の回路素子内蔵モジュールを 提供することが可能になるという効果が得られる。
前記積層体は前記コンデンザが前記高発熱性回路素子の近傍となる ように配設されている。
このような構成とすることにより、 スィツチング電源等のコンバ一夕 回路においてはパワー半導体デバイスとコンデンサおよびィンダクタ とを近接して配置することが望ましいという要求を満たすことが可能 であると共に、 そのパワー半導体デバイスから発生する熱を回路素子内 蔵モジュールの外部へ放出することが可能になる。 また、 パワー半導体 デバイスから発生した熱がコンデンサによって放熱されると同時に、 ィ ンダクタから発生する漏れ磁束がコンデンザの金属層によって遮蔽さ れるというシ一ルド効果を得ることも可能になる。 その結果、 小型でか つ安定に動作するコンパ一夕モジュールを回路素子内蔵モジュールに よって構成することが可能になるという効果が得られる。
前記コンデンサは、 セラミックコンデンサである。
また、 前記コンデンサは、 固体電解コンデンサであっても良い。 このような構成とすることによつても、 これらの回路素子は一般的に 熱伝導率の高い素材によって構成されているため、 放熱用回路素子とし ての機能を十分に果たすことが可能になるという効果が得られる。 前記インダク夕は巻線と磁性体との積層構造を備えており、 かつ薄型 のシ一ト形状を有している。
また、 前記インダクタは巻線と磁性体との積層構造を備えており、 か っメツキ法によって形成されたシート状コイルを前記巻線として構成 されていても良い。
また、 前記インダクタは巻線と磁性体との積層構造を備えており、 か つ前記磁性体に少なくとも金属薄体を用いて構成されていても良い。 このような構成とすることによつても、 これらの回路素子は一般的に 熱伝導率の高い素材によって構成されているため、 放熱用回路素子とし ての機能を十分に果たすことが可能になるという効果が得られる。
前記放熱用回路素子の熱伝導率は、 前記電気絶縁性材料の熱伝導率の 3倍以上である。
このような構成とすることにより、 熱抵抗の低減効果が安定して得ら れるようになる。 その結果、 高発熱性回路素子を安定して冷却すること が可能になるという効果が得られる。
また、 前記高発熱性回路素子と前記放熱用回路素子とは、 前記配線の 積層方向から見て互いに重なり合う部分の面積が前記高発熱性回路素 子の前記配線の積層方向から見た面積の 4 0 %以上となるように配設 されている。
このような構成とすることにより、 熱抵抗の低減効果がさらに安定し て得られるようになる。 その結果、 高発熱性回路素子をさらに安定して 冷却することが可能になるという効果が得られる。
また、 前記高発熱性回路素子と前記放熱用回路素子との距離が 0 m m を超えかつ 0 . 5 m m以下であっても良い。
このような構成とすることにより、 高発熱性回路素子と放熱用回路素 子との間の熱抵抗が大きくなりすぎることが防止され、 本発明の効果が 発揮され易くなる。 また、 回路素子内蔵モジュールの厚みが抑制される ので機器の小型化の観点から好ましい形態となる。 すなわち、 このよう な構成とすることにより、 高い放熱性を備えかつ低背な回路素子内蔵モ ジュールを提供することが可能になるという効果が得られる。
また、 前記高発熱性回路素子と前記放熱用回路素子とが少なくとも前 記電気絶縁性材料を介して密着していても良い。
このような構成とすることにより、 高発熱性回路素子と放熱用回路素 子との間の熱抵抗が、 その間が空隙である塲合に対して低くなるので、 高発熱性回路素子から発生する熱を安定して外部に放出することが可能 になるという効果が得られる。
また、 前記高発熱性回路素子と前記放熱用回路素子との間に前記配線 が更に配設されていても良い。
このような構成とすることにより、 高発熱性回路素子から発生する熱 を効率良く外部に放出することが可能になるという効果が得られる。 また、前記放熱用回路素子の厚みが前記配線の厚みより厚くても良い。 このような構成とすることにより、 放熱用回路素子の熱放散性に加え てその熱容量を大きくすることができるので、 回路素子内蔵モジュール における局所的な温度上昇を抑制することが可能になるという効果が得 られる。
また、 前記放熱用回路素子の厚みが 0 . 1 m m以上でありかつ 1 . 0 m m以下であつても良い。
このような構成とすることにより、 回路素子内蔵モジュールにおける 局所的な温度上昇を効果的に抑制することが可能になるという効果が 得られる。
本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、 以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。
〔図面の簡単な説明〕
図 1は、 本発明の第 1の実施形態に係る回路素子内蔵モジュールの構 成を模式的に示した断面図である。
図 2は、 本発明の第 2の実施形態に係る回路素子内蔵モジュールの構 成を模式的に示した断面図である。
図 3は、 本発明の第 3の実施形態に係る回路素子内蔵モジュールの構 成を模式的に示した断面図である。
図 4は、 本発明の第 4の実施形態に係る回路素子内蔵モジュールの構 成を模式的に示した断面図である。
図 5は、 本発明の第 5の実施形態に係る回路素子内蔵モジュールの構 成を模式的に示した断面図である。
図 6は、 本発明の第 6の実施形態に係る回路素子内蔵モジュールの構 成を模式的に示した断面図である。
図 7は、 本発明の第 7の実施形態に係る回路素子内蔵モジュールの構 成を模式的に示した断面図である。
図 8は、 本発明の第 8の実施形態に係るスィツチング電源モジュール の一例の一部分を模式的に示す断面図である。
図 9は、 本発明の第 8の実施形態に係る別構成のスィツチング電源モ ジュールの一部分を模式的に示す断面図である。
図 1 0は、 スイッチング電源モジュールの一般的な回路図である。 図 1 1は、 本発明の第 9の実施形態に係る回路素子内蔵モジュールを 模式的に示した断面図である。
図 1 2は、 本発明の第 9の実施形態に係る、 回路素子と放熱用部材と の対向する部分の面積の、 回路素子の主面の面積に対する比率と、 回路 素子から放熱用部材へ熱が伝わる際の熱抵抗比率との関係を表した模式 図である。
図 1 3は、 本発明の第 9の実施形態に係る、 熱伝導率が高い放熱用部 材を同一面積で回路素子に対向させた場合における、 電気絶縁性材料と 放熱用部材との熱伝導率の比率と、 回路素子から放熱用部材へ熱が伝わ る際の熱抵抗比率との関係を表した模式図である。
図 1 4は、 埋設された回路素子から発生する熱を外部へ放出し得る構 成を備えた従来の回路素子内蔵モジュールの一例の一部分を示す斜視断 面図である。
図 1 5は、 搭載された回路素子から発生する熱を外部へ放出し得る構 成を備えた従来の回路素子内蔵モジュールの一例を示す斜視図である。 〔発明を実施するための最良の形態〕
以下、 本発明の実施の形態について、 図面を参照しながら説明する。 (第 1の実施形態） 本発明の第 1の実施形態について、 図 1を参照しながら説明する。 本発明の第 1の実施形態では、 熱伝導率が高い放熱用部材として、 金 属またはセラミックス等の、 回路素子以外の他の部材を用いる場合の形 態における第一の例について説明する。
図 1は、 本発明の第 1の実施形態に係る回路素子内蔵モジュールの構 成を模式的に示した断面図である。
図 1に示した回路素子内蔵モジュール 5 1は、電気絶縁性材料 1 1 と、 電気絶縁性材料 1 1に着設された複数の配線 （配線パターン） 1 2およ び信号パターン 1 2 aと、 複数の配線 1 2を所定の接続関係となるよう に相互に電気的に接続するインナービア 4 1 と、 前記配線 1 2に電気的 に接続されかつ電気絶縁性材料 1 1 と伝熱的に接続するように埋設され た回路素子 1 4および回路素子 1 5と、 前記回路素子 1 4の主面に略平 行とされかつ対向する関係となるように配設された、 電気絶縁性材料 1 1よりも熱伝導率が高い放熱用部材 1 3とを有して構成されている。 な お、 図 1に示す回路素子内蔵モジュール 5 1は、 基板 （層） 2 0 1、 基 板 （層） 2 0 2および基板 （層） 2 0 3が積層されることによって構成 されている。
電気絶縁性材料 1 1は、 無機質フィラーと電気絶縁性樹脂との混合物 によって構成されている。 無機質フイラ一としては、 例えば、 酸化アル ミニゥム、 酸化マグネシウム、 窒化ポロン、 窒化アルミニウム、 二酸化 珪素、 炭化珪素およびフェライ ト等を用いることができる。 また、 電気 絶縁性樹脂としては、 例えば、 エポキシ樹脂、 フエノール樹脂、 シァネ ート樹脂、 弗素樹脂、 ポリエステル、 ポリフエ二レンエーテルおよびポ リイミ ド等の熱硬化性樹脂を用いることができる。 この電気絶縁性材料 1 1は、 前記無機質フイラ一と電気絶縁性樹脂との配合比が、 電気絶縁 性材料 1 1の線膨張係数、 熱伝導率、 比誘電率、 透磁率等の諸特性が適 切な値となるように決定されている。 例えば、 回路素子 1 4が発熱性の 大きい回路素子である場合、 機器動作時に発生する回路素子 1 4からの 熱によって、 回路素子 1 4の近傍の電気絶縁性材料 1 1は熱膨張する。 しかし、 電気絶縁性材料 1 1の線膨張係数が上述した手段によって回路 素子 1 4の線膨張係数に近づけられていれば、 回路素子 1 4の近傍の電 気絶縁性材料 1 1の熱膨張量は小さくなる。 この場合、 回路素子 1 4の 温度変化による電気絶縁性材料 1 1の内部応力を低減することができる ので、 回路素子内蔵モジュール 5 1の動作の信頼性を向上させることが 可能となる。
配線 1 2および信号パターン 1 2 aは、 電気導電性を有する物質から なり、 例えば、 銅箔や導電性樹脂組成物等が所定の形状に成型されるこ とによって構成されている。 このように、 電気導電性の高い物質を用い ることにより配線の面積を低減することができるので、 回路素子内蔵モ ジュール 5 1の小型化に有効である。 これらの配線 1 2および信号パ夕 ーン 1 2 aは、 回路素子 1 4と放熱用部材 1 3との間にも配設されてい る。
回路素子 1 4は、 パワートランジスタ、 三端子レギユレ一夕等の電源 用 I C等の能動素子であり、 比較的発熱温度が高くかつ発熱量の大きい 回路素子である。 一方、 回路素子 1 5は、 セラミックコンデンサ、 固体 電解コンデンサ、 インダクタ等の受動素子であり、 比較的発熱温度が低 くかつ発熱量の小さい回路素子である。 これらの回路素子 1 4および回 路素子 1 5は、 配線 1 2上の所定の位置に、 半田付け等の任意の実装手 段によって実装されている。 また、 回路素子 1 4および回路素子 1 5の 主面および側面は電気絶縁性材料 1 1 と接触しており、 すなわち電気絶 縁性材料 1 1 と伝熱的に接続されている。
熱伝導率が高い放熱用部材 1 3 としては、 金属やセラミックス等を用 いることが望ましい。 その理由は、 金属やセラミックス等の熱伝導率は 無機質フィラーと熱硬化性樹脂からなる電気絶縁性材料 1 1の熱伝導率 よりも二桁から一桁程度高いため、 例えば回路素子 1 4から発生した熱 を効率良く外部へ放出することができるからである。 なお、 金属の種類 としては、 銅 （熱伝導率： 3 9 8 (W/m · K) ) 、 アルミニウム （熱 伝導率 ： 2 3 7 (W/m · K) ) 等が適している。 また、 セラミックス の種類としては、 酸化アルミニウム （熱伝導率： 2 2 (W/m · K) ) 、 窒化アルミニウム （熱伝導率： 1 7 0 (W/m · K) ) 等が適している。 熱伝導率が高い放熱用部材 1 3を金属で構成した場合には、 金属には 電磁ノイズの遮蔽効果があることから、 例えば回路素子 1 4から発生す るノイズや、外部から照射されるノイズ等を遮蔽することが可能になる。 また、 熱伝導率が高い放熱用部材 1 3をセラミックスで構成した場合に も、 そのセラミックスの表面 （少なくともセラミックスの実装面と半対 面） に金属膜を形成することによって、 同様の効果を得ることが可能に なる。
熱伝導率が高い放熱用部材 1 3は、 チップ部品形状を有していること が望ましい。 その理由は、 放熱用部材 1 3がチップ部品形状を有するこ とによって、 この放熱用部材 1 3を、 従来から一般的に用いられている チップ部品実装設備を用いて実装することが可能になるからである。 ま た、 この放熱用部材 1 3の厚みは、 同一配線層上に配設されるその他の 回路素子 1 5の厚みと同等もしくは同等以下であることが望ましい。 そ の理由は、 放熱用部材 1 3と回路素子 1 5との厚みを同等もしくは同等 以下とすることによって、 回路素子内蔵モジュールの厚みに影響を与え ることが無く、 その小型化が可能になるからである。
熱伝導率が高い放熱用部材 1 3と配線 1 2との電気的な絶縁が必要で ある場合には、放熱用部材 1 3の表面に絶縁膜を形成すれば良い。なお、 放熱用部材 1 3がセラミックスである場合には、 セラミックスは元来絶 縁物であるので、 特に絶縁膜を形成する必要は無い。
また、 熱伝導率が高い放熱用部材 1 3の厚みは、 配線 1 2や信号パ夕 —ン 1 2 aの厚みよりも厚く構成されていることが好ましい。 また、 こ の場合、 放熱用部材 1 3の厚みは、 0. 1 mm以上でありかつ 1. 0m m以下であることが好適とされる。 これにより、 回路素子 1 4から発生 する熱を効果的に放出することが可能になる。
また、 放熱用部材 1 3と回路素子 1 4との間隔は、 0 mmを超えかつ 0 . 5 m m以下であることが望ましい。 これにより、 回路素子 1 4から 発生する熱を更に効果的に放出することが可能になる。
インナーピア 4 1は、 回路素子内蔵モジュール 5 1に着設された複数 の配線 1 2を所定の回路が形成されるように相互に電気的に接続してい る。 このインナ一ビア 4 1の内部には導電性樹脂が充填されており、 こ の導電性樹脂が配線 1 2の表面と電気的に接続することによって、 対向 するそれぞれの配線 1 2を電気的に接続している。 このインナービア 4 1は、 回路素子内蔵モジュール内における複数の配線 1 2を所定の回路 を形成するように電気的に接続すると共に、 それらの配線 1 2を相互に 伝熱的に接続している。 なお、 配線を相互に電気的に接続する方法とし ては、 上記の如くインナ一ビアによる場合の他に、 スル一ホールによる 場合もある。 しかしながら、 回路素子の高密度実装という観点では、 ィ ンナ一ビアを用いた場合の方がより適している。
ここで、 図 1に示すように、 回路素子内蔵モジュール 5 1では、 電気 絶縁性材料 1 1よりも熱伝導率が高い放熱用部材 1 3が、 前記回路素子 1 4の主面に略平行とされかつ対向する関係となるように配設されてい る。 従って、 回路素子 1 4から発生した熱は回路素子 1 4上の電気絶縁 性材料 1 1に伝わり、 さらに、 配線 1 2を経由して熱伝導率が高い放熱 用部材 1 3へ移動する。 そして、 再び電気絶縁性材料 1 1 と配線 1 2と を経由することによって、 回路素子内蔵モジュール 5 1の外部へと放出 される。 その結果、 機器動作時における回路素子 1 4の温度上昇が抑制 されるため、 回路素子 1 4の破損を防止することが可能になると共に、 回路素子内蔵モジュール 5 1は連続的に正常に動作するようになる。 ま た、 熱伝導率が高い放熱用部材 1 3が配設されることにより放熱性が改 善されるので、 電気絶縁性材料 1 1における無機質フィラーの重量比率 を低下させることが可能となる。 これによつて、 回路素子内蔵モジュ一 ル 5 1を製造する際の回路素子 1 4等の埋め込み性が改善される。また、 回路素子 1 4等に加わる外部応力が低減するので、 回路素子の破損を防 止することが可能になる。
(第 2の実施形態）
本発明の第 2の実施形態について、 図 2を参照しながら説明する。
本発明の第 2の実施形態では、 熱伝導率が高い放熱用部材として、 金 属またはセラミックス等の、 回路素子以外の他の部材を用いる場合の形 態における第二の例について説明する。
図 2は、 本発明の第 2の実施形態に係る回路素子内蔵モジュールの構 成を模式的に示した断面図である。
図 2に示した回路素子内蔵モジュール 5 1は、電気絶縁性材料 1 1 と、 電気絶縁性材料 1 1に着設された複数の配線 1 2と、 複数の配線 1 2を 所定の接続関係となるように相互に電気的に接続する複数のィンナービ ァ 4 1 と、 前記配線 1 2に電気的に接続されかつ電気絶縁性材料 1 1 と 伝熱的に接続するように埋設された回路素子 1 4および回路素子 1 5と、 前記回路素子 1 4の主面に略平行とされかつ対向する関係となるように 配設された、 電気絶縁性材料 1 1よりも熱伝導率が高い複数の放熱用部 材 1 3 と、 スルーホール 1 7とを有して構成されている。
ここで、 図 2に示すように、 回路素子内蔵モジュール 5 1は、 熱伝導 率が高い放熱用部材 1 3を二個有して構成されている。 そして、 これら の放熱用部材 1 3は、相互に略平行となるように配設されていると共に、 回路素子 1 4の主面に略平行とされかつ対向する関係となるように配設 されている。 さらに、 複数ある放熱用部材 1 3の内の一つは、 スルーホ —ル 1 7に対して伝熱的に、 直に接続されている。 従って、 図 2に示し たように回路素子 1 4が回路素子内蔵モジュール 5 1の深部に配設され ている場合であっても、 回路素子 1 4から発生した熱は、 電気絶縁性材 料 1 1 と配線 1 2とを経由して熱伝導率が高い放熱用部材 1 3へ移動し、 さらにスルーホール 1 7を経由して回路素子内蔵モジュール 5 1の主面 へと伝達される。 そして、 回路素子内蔵モジュール 5 1の主面に達した 熱は、その主面から回路素子内蔵モジュール 5 1の外部へと放出される。 その結果、 本実施の形態によっても、 本発明の第 1の実施形態に係る形 態と同様の効果が得られる。 なお、 その他については、 第 1の実施形態 と同様である。
(第 3の実施形態）
本発明の第 3の実施形態について、 図 3を参照しながら説明する。 本発明の第 3の実施形態では、 熱伝導率が高い放熱用部材として、 金 属またはセラミックス等の、 回路素子以外の他の部材を用いる場合の形 態における第三の例について説明する。
図 3は、 本発明の第 3の実施形態に係る回路素子内蔵モジュールの構 成を模式的に示した断面図である。
図 3に示した回路素子内蔵モジュール 5 1は、電気絶縁性材料 1 1 と、 電気絶縁性材料 1 1に着設された複数の配線 1 2と、 複数の配線 1 2を 所定の接続関係となるように相互に電気的に接続する複数のィンナ一ビ ァ 4 1 と、 前記配線 1 2に電気的に接続されかつ電気絶縁性材料 1 1 と 伝熱的に接続するように埋設された回路素子 1 4および回路素子 1 5と、 前記回路素子 1 4の主面に略平行とされかつ対向する関係となるように 配設された、 電気絶縁性材料 1 1よりも熱伝導率が高い放熱用部材 1 3 と、 この放熱用部材 1 3と伝熱的に接続されている筐体 3 1 とを有して 構成されている。
ここで、 図 3に示すように、 回路素子内蔵モジュール 5 1では、 熱伝 導率が高い放熱用部材 1 3が、 回路素子 1 4と略平行とされかつ対向す る関係となるように配設されていると共に、 回路素子内蔵モジュール 5 1の表面に露出するように配設されている。 そして、 熱伝導率が高い放 熱用部材 1 3の上部には、 外部への強制冷却手段である筐体 3 1が伝熱 的に密着または接着されている。 従って、 回路素子 1 4から発生した熱 は、 電気絶縁性材料 1 1を経由して熱伝導率が高い放熱用部材 1 3へ移 動し、 さらに筐体 3 1 を経由して回路素子内蔵モジュール 5 1の外部へ と放出される。 その結果、 本実施の形態によっても、 本発明の第 1の実 施形態に係る形態と同様の効果が得られる。 なお、 その他については、 第 1の実施形態と同様である。
(第 4の実施形態）
本発明の第 4の実施形態について、 図 4を参照しながら説明する。 本発明の第 4の実施形態では、 熱伝導率が高い放熱用部材として、 金 属またはセラミックス等の、 回路素子以外の他の部材を用いる場合の形 態における第四の例について説明する。
図 4は、 本発明の第 4の実施形態に係る回路素子内蔵モジュールの構 成を模式的に示した断面図である。
図 4に示した回路素子内蔵モジュ一ル 5 1は、電気絶縁性材料 1 1 と、 電気絶縁性材料 1 1に着設された複数の配線 1 2と、 複数の配線 1 2を 所定の接続関係となるように相互に電気的に接続する複数のィンナービ ァ 4 1 と、 前記配線 1 2に電気的に接続されかつ電気絶縁性材料 1 1 と 伝熱的に接続するように埋設された回路素子 1 4および回路素子 1 5と、 前記回路素子 1 4の主面に略平行とされかつ対向する関係となるように 配設された、 電気絶縁性材料 1 1よりも熱伝導率が高い複数の放熱用部 材 1 3 とを有して構成されている。
ここで、 図 4に示すように、 回路素子内蔵モジュール 5 1では、 熱伝 導率の高い複数の放熱用部材 1 3が、 回路素子内蔵モジュール 5 1の一 方の主面を形成する配線 1 2上において、 複数個配設されている。 従つ て、 回路素子 1 4から発生した熱は、 電気絶縁性材料 1 1を経由して熱 伝導率が高い放熱用部材 1 3へ移動し、 さらに配線 1 2を経由して回路 素子内蔵モジュール 5 1の外部へと放出される。 その結果、 本実施の形 態によっても、 本発明の第 1の実施形態に係る形態と同様の効果が得ら れる。 なお、 その他については、 第 1の実施形態と同様である。
(第 5の実施形態） 本発明の第 5の実施形態について、 図 5を参照しながら説明する。
本発明の第 5の実施形態では、 熱伝導率が高い放熱用部材として、 回 路素子を用いる場合の形態における第一の例について説明する。
図 5は、 本発明の第 5の実施形態に係る回路素子内蔵モジュールの構 成を模式的に示した断面図である。
図 5に示した回路素子内蔵モジュール 5 2は、電気絶縁性材料 1 1 と、 電気絶縁性材料 1 1に着設された複数の配線 1 2と、 複数の配線 1 2を 所定の接続関係となるように相互に電気的に接続する複数のィンナービ ァ 4 1 と、 前記配線 1 2に電気的に接続されかつ電気絶縁性材料 1 1 と 伝熱的に接続するように埋設された回路素子 1 4および回路素子 1 5と、 前記回路素子 1 4の主面に略平行とされかつ対向する関係となるように 配設された、 電気絶縁性材料 1 1よりも熱伝導率が高い回路素子 1 9 と を有して構成されている。
ここで、 図 5に示すように、 回路素子内蔵モジュール 5 2では、 熱伝 導率の高い放熱用部材として、 回路構成素子である回路素子 1 9が用い られている。 そして、 この回路素子 1 9は、 前記回路素子 1 4の主面に 略平行とされかつ対向する関係となるように配線 1 2上の所定の位置に 配設されている。 従って、 回路素子 1 4から発生した熱は、 電気絶縁性 材料 1 1 と配線 1 2とを経由して回路素子 1 9へ移動し、 さらに電気絶 縁性材料 1 1を経由して回路素子内蔵モジュール 5 2の外部へと放出さ れる。 その結果、 本実施の形態によっても、 本発明の第 1の実施形態に 係る形態と同様の効果が得られる。 なお、 その他については、 第 1の実 施形態と同様である。
熱伝導率が高いこの回路素子 1 9は、 回路素子内蔵モジュールを構成 する電子回路において機能的に動作する回路素子であり、 例えば、 コン デンサ、 インダク夕、 抵抗、 半導体デバイス等の様々な回路素子が対象 となり得る。 回路素子 1 4が大電力を取扱う半導体デバイスである場合 には、 この回路素子内蔵モジュール 5 2における特に図示しない電源ラ インには、 平滑用のコンデンサを実装する必要がある。 また、 コンパ一 夕などのパワー変換回路においては、 インダクタは半導体デバイスの近 傍に配設される必要がある。 このような場合、 大電力を取り扱うことに よって回路素子 1 4から発生する熱は、 上述の如くその回路素子 1 4の 近傍に配置されるコンデンサ、 インダクタ等の効果によって、 回路素子 内蔵モジュール 5 2の外部へと放出される。 本実施の形態は、 第 1の実 施形態のように、 回路素子 1 4の冷却のためだけに用いられる部材を新 たに加えるものではないので、 回路素子の実装密度を高密度化すること が可能になる。 さらには、 熱伝導率が高い回路素子 1 9を回路素子 1 4 の近傍に配設することにより、 相互を電気的に接続するための配線が最 短化されるので、 回路から発生するノイズの低減化にも有効である。 ま た、 配線自身のインダクタ等も極小化できるので、 回路素子内蔵モジュ ールとしての性能向上が図られ得る。
放熱用の回路素子 1 9として積層セラミックコンデンサを用いること によって、 回路素子 1 4から発生した熱を効率良く外部へ放出すること が可能になる。 その理由は、 一般的な積層セラミックコンデンサには誘 電体材料として熱伝導率が小さいチタン酸バリゥムが用いられているが、 積層セラミックコンデンサの内部には体積的に半分近くを占める、 ニッ ケル、 銅または銀等で構成される金属内部電極があるからである。 この ため、 積層セラミックコンデンサの熱伝導率は優れており、 層状に構成 された金属内部電極により、 特に横方向については金属と同程度の熱伝 導率が得られる。 これにより、 回路素子 1 4から発生する熱の放出が良 好に行われる。
(第 6の実施形態）
本発明の第 6の実施形態について、 図 6を参照しながら説明する。 本発明の第 6の実施形態では、 熱伝導率が高い放熱用部材として、 回 路素子を用いる場合の形態における第二の例について説明する。
図 6は、 本発明の第 6の実施形態に係る回路素子内蔵モジュールの構 成を模式的に示した断面図である。
本実施の形態では、 熱伝導率が高い放熱用部材として、 固体電解コン デンサを用いる例について示している。 固体電解コンデンサとは、 一般 的に、 表面積を増やすためにエッチングされた弁金属薄板の表面に陽極 用酸化皮膜を形成し、 その弁金属薄板と陽極用酸化被膜との複合体を誘 電体として利用するものである。 そして、 固体電解コンデンサは、 前記 誘電体における陽極引き出し部以外の部分に固体電解質、 カーボン層、 銀導電性樹脂層を形成し （この段階のものをコンデンサ素体という） 、 さらに陽極端子と陰極端子とを接続し、 その後、 トランスファ一モール ドゃポッティング等によりパッケージを施すことによって製造される。 しかし、 トランスファ一モールドゃポッティング等によってパッケージ ングする固体電解コンデンサは小型化が困難であると共に、 その固体電 解コンデンサの熱伝導率が低いため、 回路素子内蔵モジュールには適さ ない。 そこで、 本実施の形態では、 コンデンサ素体に陽極端子および陰 極端子を接続せず、 コンデンサ素体のままで配線上に直接配設すること によって、 回路素子内蔵モジュールを構成した。
図 6に示した回路素子内蔵モジュール 5 2は、電気絶縁性材料 1 1 と、 電気絶縁性材料 1 1に着設された複数の配線 1 2と、 複数の配線 1 2を 所定の接続関係となるように相互に電気的に接続する複数のィンナービ ァ 4 1 と、 前記配線 1 2に電気的に接続されかつ電気絶縁性材料 1 1 と 伝熱的に接続するように埋設された回路素子 1 4と、 前記回路素子 1 4 の主面に略平行とされかつ対向する関係となるように配設された弁金属 薄板 3 2と、 弁金属薄板 3 2の周囲に形成されたカーボン層 3 3と、 力 —ボン層 3 3 と配線 1 2とを電気的に接続する銀導電性樹脂層 3 4とを 有して構成されている。 固体電解コンデンサとして機能するコンデンサ 素体は、 弁金属薄板 3 2とカーボン層 3 3と銀導電性樹脂層 3 4と、 特 に図示されない陽極用酸化被膜と固体電解質とで構成されている。 そし て、 このようにして構成されたコンデンサ素体が、 回路素子 2 0として 用いられている。
ここで、 図 6に示すように、 回路素子内蔵モジュール 5 2では、 熱伝 導率の高い放熱用部材として、 回路構成素子である回路素子 2 0が用い られている。 そして、 この回路素子 2 0は、 前記回路素子 1 4の主面に 略平行とされかつ対向する関係となるように配線 1 2上の所定の位置に 配設されている。 従って、 回路素子 1 4から発生した熱は、 電気絶縁性 材料 1 1 と配線 1 2とを経由して回路素子 2 0へ移動し、 さらに電気絶 縁性材料 1 1を経由して回路素子内蔵モジュール 5 2の外部へと放出さ れる。 その結果、 本実施の形態によっても、 本発明の第 1の実施形態に 係る形態と同様の効果が得られる。 なお、 その他については、 第 1の実 施形態と同様である。
固体電解コンデンサとしては、 例えば、 アルミ固体電解コンデンサが 好適に用いられている。 その理由は、 このアルミ固体電解コンデンサで は弁金属薄板 3 2としてアルミニウム板が用いられており、 このアルミ ニゥム板が体積的に前記コンデンサ素体の半分近くを占めているため、 素子の熱伝導率が優れているからである。
また、 本実施の形態におけるコンデンサ素体は、 電気絶縁性材料 1 1 により内蔵されているので、 改めてトランスファ一モールドゃポッティ ング等によってパッケージングする必要は無い。
(第 7の実施形態）
本発明の第 7の実施形態について、 図 7を参照しながら説明する。 本発明の第 7の実施形態では、 熱伝導率が高い放熱用部材として、 回 路素子を用いる場合の形態における第三の例について説明する。
図 7は、 本発明の第 7の実施形態に係る回路素子内蔵モジュールの構 成を模式的に示した断面図である。
図 7に示した回路素子内蔵モジュール 5 2は、電気絶縁性材料 1 1 と、 電気絶縁性材料 1 1に着設された複数の配線 1 2と、 複数の配線 1 2を 所定の接続関係となるように相互に電気的に接続する複数のィンナ一ビ ァ 4 1 と、 前記配線 1 2に電気的に接続されかつ電気絶縁性材料 1 1 と 伝熱的に接続するように埋設された回路素子 1 4および回路素子 1 5と、 前記回路素子 1 4の主面に略平行とされかつ対向する関係となるように 配設された、 電気絶縁性材料 1 1よりも熱伝導率が高い回路素子 2 1 と を有して構成されている。 この回路素子 2 1はインダク夕であり、 シ一 ト状の巻線導体 2 2と磁性体層 2 3 とを有して構成されている。
ここで、 図 7に示すように、 回路素子内蔵モジュール 5 2では、 熱伝 導率の高い放熱用部材として、 回路構成素子である回路素子 2 1が用い られている。 そして、 この回路素子 2 1は、 前記回路素子 1 4の主面に 略平行とされかつ対向する関係となるように配線 1 2上の所定の位置に 配設されている。 従って、 回路素子 1 4から発生した熱は、 電気絶縁性 材料 1 1 と配線 1 2とを経由して回路素子 2 1へ移動し、 さらに電気絶 縁性材料 1 1を経由して回路素子内蔵モジュール 5 2の外部へと放出さ れる。 その結果、 本実施の形態によっても、 本発明の第 1の実施形態に 係る形態と同様の効果が得られる。 なお、 その他については、 第 1の実 施形態と同様である。
一般的に、インダク夕を構成する部材としては、巻線導体には金属が、 また磁性体層には焼結磁性体や金属等が用いられる。 これらの金属や焼 結磁性体の熱電度率は高く、 従ってィンダク夕の熱伝導率も高いため、 回路素子内蔵モジュールには適している。 しかしながら、 一般的なイン ダクタは焼結磁性体に導線を巻き付けた構成であるので、 ィンダクタの 薄型化が困難である。 また、 焼結磁性体は成形時の加圧によって破壊さ れる可能性がある。 さらに、 導線を巻回して構成した巻線では内部に空 隙があるため、 埋め込み用の回路素子としては適さない。 そこで、 本実 施の形態では、 図 7に示すように、 シート状の巻線導体 2 2と磁性体層 2 3とを平面状に配置することによって、 インダクタ 2 1を構成した。 このようにして構成された平面状のインダクタ 2 1は、 その形状から、 素子埋設時の成形圧力に対しても強い。 なお、 この巻線導体 2 2は、 平 面性が良好であることから、 シート状コイルとすることが望ましい。 こ のシ一ト状コイルの製造方法としては、 エッチング法ゃメツキ法による 方法がある。 しかし、 エッチング法では、 コイルの巻線と巻線との間に 導体厚み以上の線間距離が形成されるため、 巻線部分の全断面積に対す る導体断面積の割合、 すなわち占積率を高くすることが困難である。 例 えば、エッチング法における占積率は通常 5 0 %以下となる。このため、 メツキ法によりシート状コイルを製造することが望ましい。 このメツキ 法では、 導体厚みが 8 0 m以上の巻線であっても、 線間距離を 2 0 m以下とする事が可能である。 すなわち、 前記占積率を向上させること が可能である。占積率が向上されれば、ィンダクタの抵抗成分が下がり、 従ってィンダクタによる電力損失を低減することが可能になる。 また、 導体体積を向上することができるので、 ィンダク夕の熱伝導率を一層高 めることが可能になる。 エッチング法ゃメツキ法によって形成したィン ダクタにおいては、 導体と導体との間には樹脂を充填する。 このことに よって巻線の内部に空隙が無くなると同時に、 導体間の電気的絶縁性を 高めることが可能になる。 また、 シート状の巻線の中央部や周辺部に孔 を形成しておき、 この孔に磁性材料を充填させることによってインダク 夕を構成しても良い。 この場合、 充填に用いる磁性材料としては、 樹脂 に焼結磁性体粉末や金属磁性.粉末を配合させたものを用いることができ る。 このような方法とすることによって、 インダクタ 2 1の厚み方向の 熱伝導率が改善されると同時に、 インダク夕 2 1のインダクタンス値を 高めることも可能なる。
磁性体層 2 3としては、焼結磁性体や、磁性粉末と樹脂との混合物や、 金属磁性箔体等が挙げられる。 その中でも、 磁性粉末と樹脂との混合物 や金属磁性箔体の強度は高く、 インダク夕を構成した場合の素子の強度 が向上するため、 埋設する回路素子として適している。 特に、 金属磁性 箔体の透磁率は高く、 ノイズ遮蔽効果があるので、 例えば半導体素子の ようにノィズの影響を受けるものに対して近接して配設することによつ て、 ノイズの影響を低減させることが可能になるという効果もある。 な お、巻線導体 2 2はここでは単層となっているが、多層であっても良い。 巻線導体 2 2を多層で形成することによって、 巻線の端子配置が行い易 くなるという効果が得られる。
(第 8の実施形態）
本発明の第 8の実施形態について、 図 8〜図 1 0を参照しながら説明 する。
本発明の第 8の実施形態では、回路素子内蔵モジュールの一例として、 スィツチング電源モジュールについて説明する。
図 8はスィツチング電源モジュールの一例の一部分を模式的に示す断 面図であり、 図 9は別構成のスィツチング電源モジュールの一部分を模 式的に示す断面図である。 また、 図 1 0は、 スイッチング電源モジユー ルの一般的な回路図を示している。
図 8および図 9に示すスィツチング電源モジュール 5 3おいて、 回路 素子 2 4は制御回路を内蔵したパヮ一半導体デバイスであり、 また回路 素子 2 0は第 6の実施形態において説明した固体電解コンデンサであり、 さらに回路素子 2 1は第 7の実施形態において説明したィンダクタであ る。 なお、 図 9に示すスイッチング電源モジュール 5 3は、 このスイツ チング電源モジュールを他の基板へ電気的に接続するための端子 4 3と、 インダクタ 2 1を覆う望ましくは金属製のケース 4 2とを有して構成さ れている。 また、 図 8および図 9において、 電気絶縁性材料 1 1、 配線 1 2、インナービア 4 1については、第 1 〜 7の実施形態と同様である。 通常、 スイッチング電源においては、 パヮ一半導体デバイスである回 路素子 2 4における電力損失が支配的であるため、 この回路素子 2 4か らの発熱は非常に大きい。 そこで、 本実施の形態では、 図 8および図 9 に示すように、 パワー半導体デバイスであるその回路素子 2 4に対向し て固体電解コンデンサである回路素子 2 0およびインダクタである回路 素子 2 1を配設することにより、 回路素子 2 4から発生する熱をスイツ チング電源モジュール 5 3の外部へと放出する構成としている。
図 1 0はスィツチング電源モジュールの一般的な回路図である。なお、 図 1 0に示した回路図の例は、 いわゆる降圧型スィツチング電源回路の 回路図である。 ここで、 回路素子 2 4は制御回路を内蔵したパワー半導 体デバイスであり、 回路素子 2 1はインダクタであり、 回路素子 2 0は 固体電解コンデンサである。 通常、 スイッチング電源モジュールからス イッチング周波数 1 M H zで 1 W程度の出力を得るためには、 回路素子 2 1には/ Hオーダ一のインダクタンスが、 また、 回路素子 2 0には Fオーダ一のキャパシタンスが必要である。 そして、 そのようなスイツ チング電源モジュールからは、 回路内にスイッチング周波数に対応する パルス電圧とパルス電流とが発生するため、 パルス状のノィズが発生す る。 このパルス状のノイズを低減させるためには、 パワー半導体デバイ スである回路素子 2 4と、 固体電解コンデンサおよびインダクタである 回路素子 2 0および回路素子 2 1 とを極力近接するように配設する必要 がある。 ここで、 図 8および図 9に示したスイッチング電源モジュール 5 3では、 回路素子 2 4と、 回路素子 2 0および回路素子 2 1 とが相互 に近接するように配設されているため、 それらの回路素子を電気的に接 続するための配線は最短とされている。 その結果、 スイッチング周波数 に対応して発生するパルス状のノィズを効果的に抑制することが可能で ある。 また、 回路素子 2 1が低透磁率の磁性体を用いたインダク夕であ る場合には、 そのインダクタからの漏れ磁束が半導体デバイスやその周 辺回路に悪影響を及ぼす恐れが有る。 しかし、 図 8および図 9に示した ように、 回路素子 2 1 と回路素子 2 4との間に回路素子 2 0を挿入する ことによって、 その回路素子 2 0のシールド効果により、 インダク夕か らの漏れ磁束による悪影響を抑制することが可能になる。
なお、本実施の形態では回路素子 2 0を固体電解コンデンサとしたが、 これに限定されるものではなく、 セラミックコンデンサ等の熱伝導率が 高いコンデンサであっても良い。 (第 9の実施形態）
本発明の実施の形態において、 上述した第 1〜 8の実施形態では、 発 熱性を有する回路素子から発生した熱が放熱用部材及び電気絶縁性材料 を介して回路素子内蔵モジュールの外部へ放出される機構について説明 した。
ところで、 通常、 回路素子内蔵モジュールは、 マザ一ボード （メイン ボード） 上に実装されている。 そのため、 発熱性を有する回路素子を冷 却する方法としては、 その回路素子から発生した熱を、 回路素子内蔵モ ジュールを介してマザ一ボードへ移動させる方法がある。 この塌合、 発 熱性を有する回路素子を効率良く冷却するためには、 回路素子内蔵モジ ユール内の放熱用部材を、 発熱性を有する回路素子とマザーポ一ドとの 間に、少なくともそれぞれに対向する領域を有するようにして配設する。 放熱用部材をそのように配設することによって、 回路素子から発生した 熱は、 マザ一ボードへ効率良く移動するようになる。 放熱用部材を上記 の如く配設して回路素子内蔵モジュールを構成することは、 本発明の第 1〜 8の実施形態を含め、 あらゆる形態において応用可能であり、 かつ 有効となり得る。
(第 1 0の実施形態）
本発明の第 1 0の実施形態について、 図 1 1〜図 1 3を参照しながら 説明する。
図 1 1は、 本実施の形態における回路素子内蔵モジュール 5 4を模式 的に示した断面図である。
本実施の形態においては、 図 1 1 に示した構造を有する回路素子内蔵 モジュール 5 4を用いて、 以下の如く実験を行った。
図 1 1 において、 回路素子 1 4は、 その主面の寸法が 2 m m X 2 m m である半導体素子である。 そして、 その回路素子 1 4と配線 1 2との間 隙における電気絶縁性材料 1 1の厚み 1 1 dは 0 . 4 m mである。また、 前記回路素子 1 4と対向して配設された熱伝導率が高い放熱用部材 1 3 の厚み 1 3 dは 0 . 3 m mである。 さらに、 電気絶縁性材料 1 1の熱伝 導率は 3 ( W/ m · K ) であり、 放熱用部材 1 3の熱伝導率は 4 0 0 ( W / - K ) である。 このように構成された回路素子内蔵モジュール 5 4 において回路素子 1 4を動作させ、 その回路素子 1 4から発生した熱の 移動に関する調査を行った。 なお、 回路素子 1 4から発生した熱の放出 は回路素子内蔵モジュール 5 4の上面からのみとするため、 回路素子内 蔵モジュール 5 4の上面 （放熱用部材 1 3に近接した面） を冷却した。
図 1 2は、上記実験によって得られた第一の結果について示しており、 回路素子 1 4と放熱用部材 1 3との対向する部分の面積の、 回路素子 1 4の主面の面積に対する比率と、 回路素子 1 4から放熱用部材 1 3へ熱 が伝わる際の熱抵抗比率との関係を表した模式図である。 そして、 横軸 は面積比 （％) を、 また縦軸は熱抵抗比を、 それぞれ示している。
図 1 2に示された特性曲線によって明示されるように、 熱伝導率が高 い放熱用部材 1 3の主面の、 回路素子 1 4の主面と対向する部分の面積 が増大するにつれて、 熱抵抗は減少する。 そして、 面積比が 4 0 %付近 において、 特性曲線上には変曲点が存在している。 すなわち、 熱伝導率 が高い放熱用部材 1 3の主面の回路素子 1 4と対向する部分の面積を、 回路素子 1 4の主面の面積の 4 0 %以上とすることによって、 回路素子 1 4から発生した熱を安定して効率良く外部へ放出することが可能にな ることが判明した。
一方、 図 1 3は、 上記実験によって得られた第二の結果について示し ており、 熱伝導率が高い放熱用部材 1 3を同一面積で回路素子 1 4に対 向させた場合における、 電気絶縁性材料 1 1 と放熱用部材 1 3との熱伝 導率の比率と、 回路素子 1 4から放熱用部材 1 3へ熱が伝わる際の熱抵 抗比率との関係を表した模式図である。 そして、 横軸は熱伝導率の倍率 (倍） を、 また縦軸は熱抵抗比を、 それぞれ示している。
図 1 3に示された特性曲線によって明示されるように、 熱伝導率が高 い放熱用部材 1 3の熱伝導率の倍率が大きくなるにつれて、 熱抵抗は減 少する。 そして、 熱伝導率の倍率が 3倍付近において、 特性曲線上には 変曲点が存在している。 すなわち、 熱伝導率が高い放熱用部材 1 3の熱 伝導率を、 電気絶縁性材料 1 1の熱伝導率の 3倍以上とすることによつ て、 回路素子 1 4から発生した熱を安定して効率良く外部へ放出するこ とが可能になることが判明した。
なお、 以上の説明では、 回路素子内蔵モジュールについての例を挙げ て説明したが、例えば回路素子を内蔵するプリント配線板等であっても、 さらに他の用途に採用される装置であっても、 本発明を実施または応用 することができる。
上記説明から、 当業者にとっては、 本発明の多くの改良や他の実施形 態が明らかである。 従って、 上記説明は、 例示としてのみ解釈されるべ きであり、 本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供 されたものである。 本発明の精神を逸脱することなく、 その構造及び Z 又は機能の詳細を実質的に変更できる。
〔産業上の利用の可能性〕
本発明に係る回路素子内蔵モジュールは、 製造が容易であり、 また、 小型化における阻害要因を有さず、 更に、 回路素子から発生する熱を効 率良く外部へ放出することが可能な樹脂系の電気絶縁性材料を用いる 回路素子内蔵モジュールとして有用である。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 略二次元状に形成された複数の配線が電気絶縁性材料を介して 積層されており、 該電気絶縁性材料は少なくともフイラ一と電気絶縁性 樹脂とを含む混合物からなり、 前記配線に一以上の回路素子が電気的に 接続されかつ該回路素子の少なくとも一部が前記電気絶縁性材料の内部 に埋設されている回路素子内蔵モジュールであって、
前記電気絶縁性材料よりも熱伝導率が高い放熱用部材を備え、 かつ該 放熱用部材と、 前記回路素子の内の少なくとも前記回路素子内蔵モジュ ール内で最も温度上昇の高い高発熱性回路素子とが前記配線の積層方向 から見て重なりを有するように配置されていることを特徴とする回路素 子内蔵モジュール。
2 . 前記放熱用部材と前記高発熱性回路素子とが前記配線の積層方 向において対向するように配置されていることを特徴とする、 請求の範 囲第 1項に記載の回路素子内蔵モジュール。
3 . 前記放熱用部材が前記電気絶縁性材料の表面に配設されている ことを特徴とする、 請求の範囲第 1項または第 2項に記載の回路素子内 蔵モンュ一リレ。
4 . 前記配線の積層方向から見て、 前記放熱用部材の面積は前記高 発熱性回路素子の面積よりも広いことを特徴とする、 請求の範囲第 3項 に記載の回路素子内蔵モジュール。
5 . 前記高発熱性回路素子が前記電気絶縁性材料の表面に配設され. ていることを特徴とする、 請求の範囲第 1項または第 2項に記載の回路 素子内蔵モジュール。
6 . 前記放熱用部材は前記配線と電気的に接続されていることを特 徵とする、 請求の範囲第 1項に記載の回路素子内蔵モジュール。
7 . 前記複数の配線を互いに電気的に接続する電気伝導性部材が前 記電気絶縁性材料に接して設けられており、 該電気伝導性部材と前記放 熱用部材とが伝熱的に接続する部分を有して配設されていることを特徴 とする、 請求の範囲第 6項に記載の回路素子内蔵モジュール。
8 . 前記電気伝導性部材はスルーホールであることを特徴とする、 請求の範囲第 7項に記載の回路素子内蔵モジュール。
9 . 前記電気伝導性部材はィンナ一ビアであることを特徴とする、 請求の範囲第 7項に記載の回路素子内蔵モジュール。
1 0 . 前記放熱用部材はチップ部品形状を有していることを特徴と する、 請求の範囲第 6項に記載の回路素子内蔵モジュール。
1 1 . 前記放熱用部材は金属を主成分とする部材であることを特徴 とする、 請求の範囲第 1 0項に記載の回路素子内蔵モジュール。
1 2 . 前記放熱用部材はセラミックスを主成分とする部材であるこ とを特徴とする、請求の範囲第 1 0項に記載の回路素子内蔵モジュール。
1 3 . 前記放熱用部材の熱伝導率は、 前記電気絶縁性材料の熱伝導 率の 3倍以上であることを特徴とする、 請求の範囲第 1項に記載の回路 素子内蔵モジュール。
1 4 . 前記高発熱性回路素子と前記放熱用部材とは、 前記配線の積 層方向から見て互いに重なり合う部分の面積が前記高発熱性回路素子の 前記配線の積層方向から見た面積の 4 0 %以上となるように配設されて いることを特徴とする、 請求の範囲第 1項に記載の回路素子内蔵モジュ ール。
1 5 . 前記高発熱性回路素子と前記放熱用部材との距離が 0 m mを 超えかつ 0 . 5 m m以下であることを特徴とする、 請求の範囲第 1項に 記載の回路素子内蔵モジュール。
1 6 . 前記高発熱性回路素子と前記放熱用部材とが少なくとも前記 電気絶縁性材料を介して密着していることを特徴とする、 請求の範囲第 1項に記載の回路素子内蔵モジュール。
1 7 . 前記高発熱性回路素子と前記放熱用部材との間に前記配線が 更に配設されていることを特徴とする、 請求の範囲第 1 6項に記載の回 路素子内蔵モジュール。
1 8 . 前記放熱用部材の厚みが前記配線の厚みより厚いことを特徴 とする、 請求の範囲第 1項に記載の回路素子内蔵モジュール。
1 9 . 前記放熱用部材の厚みが 0 . 1 m m以上でありかつ 1 . 0 m m以下であることを特徴とする、 請求の範囲第 1 8項に記載の回路素子 内蔵モジュール。
2 0 . 前記放熱用部材が前記回路素子の内の前記電気絶縁性材料よ りも熱伝導率が高い放熱用回路素子であり、 かつ該放熱用回路素子と、 前記回路素子の内の少なく とも前記回路素子内蔵モジュール内で最も 温度上昇の高い高発熱性回路素子とが前記配線の積層方向から見て重 なりを有するように配置されていることを特徴とする、 請求の範囲第 1 項に記載の回路素子内蔵モジュール。
2 1 . 前記放熱用回路素子と前記高発熱性回路素子とが前記配線の 積層方向において対向するように配置されていることを特徴とする、 請 求の範囲第 2 0項に記載の回路素子内蔵モジュール。
2 2 . 前記放熱用回路素子が前記電気絶縁性材料の表面に配設され ていることを特徴とする、 請求の範囲第 2 0項または第 2 1項に記載の 回路素子内蔵モジュール。
2 3 . 前記配線の積層方向から見て、 前記放熱用回路素子の面積は 前記高発熱性回路素子の面積よりも広いことを特徴とする、 請求の範囲 第 2 2項に記載の回路素子内蔵モジュール。
2 4 . 前記高発熱性回路素子が前記電気絶縁性材料の表面に配設さ れていることを特徴とする、 請求の範囲第 2 0項または第 2 1項に記載 の回路素子内蔵モジュール。
2 5 . 前記放熱用回路素子は抵抗器であることを特徴とする、 請求 の範囲第 2 0項に記載の回路素子内蔵モジュール。
2 6 . 前記放熱用回路素子はコンデンサであることを特徴とする、 請求の範囲第 2 0項に記載の回路素子内蔵モジュール。
2 7 . 前記放熱用回路素子はインダク夕であることを特徴とする、 請求の範囲第 2 0項に記載の回路素子内蔵モジュール。
2 8 . 前記放熱用回路素子はコンデンサとィンダク夕との積層体で あることを特徴とする、 請求の範囲第 2 0項に記載の回路素子内蔵モジ ュ一ル。
2 9 . 前記積層体は前記コンデンサが前記高発熱性回路素子の近傍 となるように配設されていることを特徴とする、 請求の範囲第 2 8項に 記載の回路素子内蔵モジュール。
3 0 . 前記コンデンサはセラミックコンデンサであることを特徴と する、 請求の範囲第 2 6項または第 2 8項に記載の回路素子内蔵モジュ —ル。
3 1 . 前記コンデンサは固体電解コンデンサであることを特徴とす る、 請求の範囲第 2 6項または第 2 8項に記載の回路素子内蔵モジユー ル。
3 2 . 前記ィンダクタは巻線と磁性体との積層構造を備えており、 かつ薄型のシート形状を有していることを特徴とする、 請求の範囲第 2 7項または第 2 8項に記載の回路素子内蔵モジュール。
3 3 . 前記ィンダクタは巻線と磁性体との積層構造を備えており、 かつメツキ法によって形成されたシート状コイルを前記巻線として構 成されていることを特徴とする、 請求の範囲第 2 7項または第 2 8項に 記載の回路素子内蔵モジュール。
3 4 . 前記ィンダクタは巻線と磁性体との積層構造を備えており、 かつ前記磁性体に少なく とも金属薄体を用いて構成されていることを 特徴とする、 請求の範囲第 2 7項または第 2 8項に記載の回路素子内蔵 モジユーリレ。
3 5 . 前記放熱用回路素子の熱伝導率は、 前記電気絶縁性材料の熱 伝導率の 3倍以上であることを特徴とする、 請求の範囲第 2 0項に記載 の回路素子内蔵モジュール。
3 6 . 前記高発熱性回路素子と前記放熱用回路素子とは、 前記配線 の積層方向から見て互いに重なり合う部分の面積が前記高発熱性回路 素子の前記配線の積層方向から見た面積の 4 0 %以上となるように配 設されていることを特徴とする、 請求の範囲第 2 0項に記載の回路素子 内蔵モジュール。
3 7 . 前記高発熱性回路素子と前記放熱用回路素子との距離が 0 m mを超えかつ 0 . 5 mm以下であることを特徴とする、 請求の範囲第 2 0項に記載の回路素子内蔵モジュール。
3 8 . 前記高発熱性回路素子と前記放熱用回路素子とが少なくとも 前記電気絶縁性材料を介して密着していることを特徴とする、 請求の範 囲第 2 0項に記載の回路素子内蔵モジュール。
3 9 . 前記高発熱性回路素子と前記放熱用回路素子との間に前記配 線が更に配設されていることを特徴とする、 請求の範囲第 3 8項に記載 の回路素子内蔵モジュール。
4 0 . 前記放熱用回路素子の厚みが前記配線の厚みより厚いことを 特徴とする、 請求の範囲第 2 0項に記載の回路素子内蔵モジュール。
4 1 . 前記放熱用回路素子の厚みが 0 . 1 m m以上でありかつ 1 . 0 m m以下であることを特徴とする、 請求の範囲第 4 0項に記載の回路 素子内蔵モジュール。
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