WO2017119087A1 - 電子機器及び電子モジュール - Google Patents

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WO2017119087A1
WO2017119087A1 PCT/JP2016/050271 JP2016050271W WO2017119087A1 WO 2017119087 A1 WO2017119087 A1 WO 2017119087A1 JP 2016050271 W JP2016050271 W JP 2016050271W WO 2017119087 A1 WO2017119087 A1 WO 2017119087A1
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heat
generating component
heat generating
component
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大輔 槇田
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新電元工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an electronic device and an electronic module.
  • a power electronic device such as a power MOSFET is a device that allows a large current to flow to a connected load, when the device is operated, the power electronic device itself may generate heat and become a high temperature.
  • a temperature detection component in order to detect a temperature rise of such a power electronic device (heat generation component) is known (for example, see Patent Document 1).
  • a conventional electronic device 800 includes temperature detection components (thermistors, varistors) 850a and 850b mounted on a sub-board 831 and heat-generating components (power amplification transistors) 810a mounted on a main substrate 830. , 810b are pressed against each other via compounds 870a and 870b.
  • temperature detection components thermoistors, varistors
  • heat-generating components power amplification transistors
  • the temperature detecting components 850a and 850b are connected to the heat generating components 810a and 810b. The temperature can be detected.
  • the contact pins 862, 863 and the main board 830 and the sub board 831 are fixed by soldering while pressing the main board 830 against the sub board 831.
  • the contact area between the temperature detection components 850a and 850b and the compounds 870a and 870b varies, the heat conduction path is not stable, and the temperature of the heat generation component cannot be detected accurately.
  • Another conventional electronic device 900 has been proposed (see FIG. 16).
  • Another conventional electronic device 900 has a lead terminal 912 and a heat generating component 910 sealed with a sealing member 914, a multilayer substrate 930 having a surface wiring layer and an inner wiring layer, and the temperature of the heat generating component 910.
  • Temperature detection component 950 for detecting heat the upper surface of the heat generation component 910 is in close contact with the lower surface of the multilayer substrate 930, and the lead terminal 912 of the heat generation component 910 is a predetermined wiring pattern 936 (here) provided in the inner wiring layer
  • the wiring pattern 936 is provided in the inner wiring layer, but may be provided in the surface wiring layer
  • the temperature detection component 950 is connected to the upper surface of the multilayer substrate 930 when viewed in cross section. Therefore, it is mounted on the surface layer wiring pattern 932 provided in the surface layer wiring layer at a position immediately above the heat generating component 910.
  • the temperature detection component 950 is mounted independently on the surface wiring pattern 932 provided on the surface wiring layer of the multilayer substrate 930 without receiving a pressing force. While solving the problem that the heat conduction path is not stabilized depending on the degree of pressing, similarly to the electronic device 800, the temperature detection component 950 generates heat at a position relatively close to the heat generation component 910 (a position directly above the heat generation component 910). The temperature of the component 910 can be detected.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an electronic device that can detect the temperature of a heat-generating component more accurately and with better followability as compared with a conventional electronic device. To do. Moreover, it aims at providing an electronic module provided with the electronic device of this invention.
  • An electronic device includes a heat generating component having a lead terminal and sealed with a sealing member, a multilayer substrate having a surface wiring layer and an inner wiring layer, and detecting the temperature of the heat generating component.
  • An electronic device comprising a temperature detection component, wherein the upper surface of the heat generating component is in close contact with the lower surface of the multilayer substrate, and the lead terminal of the heat generating component is a heat conductive wiring pattern provided in the inner wiring layer
  • the thermal conductive wiring pattern extends at least on the heat generating component when viewed in plan, and the temperature detection component is a lower surface of the multilayer substrate when viewed in cross section. It is mounted on a surface layer wiring pattern provided on the surface layer wiring layer at a position within a region surrounded by the sealing member, the lead terminal and the heat conduction wiring pattern.
  • the multilayer substrate has a plurality of inner layer wiring layers, and the thermal conductive wiring pattern is closest to the lower surface side of the multilayer substrate among the plurality of inner layer wiring layers. It is preferable to be formed in the wiring layer of the layer.
  • the heat conductive wiring pattern overlaps the heat generating component in an area of 10% or more of the area corresponding to the sealing member of the heat generating component when seen in a plan view. Preferably it is.
  • the lead terminal is connected to a node from which a current is taken out among a plurality of nodes of the heat generating component.
  • the temperature detection component has a position (hereinafter referred to as J1) where the lead terminal and the heat conductive wiring pattern are connected when viewed in cross section, and the heat generation component. It is preferable that it is mounted at a central position between the end portion of J1 and the end portion on the J1 side.
  • the temperature detection component is a surface mount type thermistor.
  • the heat generating component is preferably a power transistor.
  • the surface of the lead terminal is covered with an insulating material.
  • the heat generating component is fixed to the multilayer substrate by an engaging member.
  • An electronic module of the present invention includes a metal case and the electronic device according to [9], wherein the engagement member is a screw or a leaf spring, and the multilayer substrate is fastened together by a screw or It is fixed to the metal case through the heat generating component by engagement with a leaf spring.
  • a heat radiating sheet or heat radiating grease is interposed between the heat generating component and the multilayer substrate.
  • a heat dissipation sheet is interposed between the heat generating component and the metal case.
  • the lead terminal of the heat generating component is connected to the heat conductive wiring pattern provided on the inner wiring layer, and the heat conductive wiring pattern is overlapped at least on the heat generating component when viewed in plan.
  • the temperature detecting component is a surface layer provided on the surface layer wiring layer at a position in a region surrounded by the sealing member, the lead terminal and the heat conductive wiring pattern on the lower surface of the multilayer substrate when viewed in cross section. Since the temperature detection component is mounted on the wiring pattern, the temperature detection component transfers the heat of the heat generation component by (i) heat conduction through a path from J1 to the temperature detection component directly above the lead terminal and the heat conduction wiring pattern.
  • the electronic device of the present invention can detect the temperature of the heat generating component more accurately and with better followability as compared with the conventional electronic device.
  • the electronic module includes the metal case and the electronic device of the present invention
  • the engaging member is a screw or a leaf spring
  • the multilayer substrate is fastened by the screw or engaged by the leaf spring. Since it is fixed to the metal case via a heat generating component, the heat generating component and the multilayer board are fixed in a state in which a pressing force is applied to the boundary surface by the engaging member, and heat generated by the path of the heat generating component and the multilayer board is fixed. Conduction is further promoted, and the temperature of the heat generating component can be detected more accurately and with better followability as compared with a conventional electronic module.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view of a main part of the electronic device 100, and is a view showing a CC cross section in FIG.
  • FIG. 1B is a plan view of a main part of the electronic device 100
  • FIG. 1C is a cross-sectional view for explaining an electronic module 500 including the electronic device 100.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a power MOSFET as an example of a heat generating component 110 in the first embodiment.
  • FIG. 2A is a circuit symbol of the power MOSFET
  • FIG. 2B is a plan view for explaining a wiring state in the power MOSFET.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining an example of a configuration of a multilayer substrate 130 used in the electronic apparatus 100 according to the first embodiment.
  • 3A is a cross-sectional view of the multilayer substrate 130
  • FIG. 3B illustrates an example of the heat conductive wiring pattern 134 formed on the inner wiring layer and the surface wiring pattern 132 formed on the surface wiring layer. It is a perspective view shown in order to do.
  • 4 is a cross-sectional view for explaining a heat conduction path and a radiation path in the electronic apparatus 100 according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 3 is a plan view for each wiring layer shown to explain an example of a heat conductive wiring pattern 134 and a surface layer wiring pattern 132 in the first embodiment.
  • 5A shows the first wiring layer
  • FIG. 5B shows the second wiring layer
  • FIG. 5C shows the third wiring layer
  • FIG. 5D shows the fourth wiring layer.
  • FIG. in each figure, the wiring pattern formed in the wiring layer is indicated by diagonal lines
  • the heat generating component 110 and the lead terminals 112 and fixing holes 120 included in the heat generating component 110 indicate the positional relationship with the wiring pattern. Is indicated by a solid line. It is sectional drawing shown as an example in order to demonstrate the position of the wiring layer in which the heat conductive wiring pattern 134 in Embodiment 1 is arrange
  • FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a mounting position of a temperature detection component 150 in the first embodiment.
  • FIG. 7A shows a state in which the temperature detection component 150 is arranged at the center between the position J1 where the lead terminal 112 and the heat conduction wiring pattern 134 are connected and the end E1 on the J1 side of the heat generation component 110. It is sectional drawing shown.
  • FIG. 7B is a cross-sectional view showing an example in which the temperature detection component 150 is arranged on the J1 side from the center.
  • 3 is a cross-sectional view for explaining an insulating material 160 disposed on the surface of a lead terminal 112 in Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining a modified example of fixing the heat generating component 110 and the multilayer substrate 130 by another engagement method in the first embodiment.
  • FIG. 10A is a cross-sectional view of the main part of the electronic module 500
  • FIG. 10B is a perspective view showing a modification of the electronic module by another engagement method.
  • electronic module 500 concerning Embodiment 2 it is an important section sectional view shown in order to explain signs that heat dissipation sheet 182a and heat dissipation grease 182b are arranged.
  • FIG. 12A is a block diagram schematically illustrating the connection relationship of the electronic device 100 according to the first embodiment, and FIG.
  • FIG. 12B is a block diagram schematically illustrating the connection relationship of the electronic device of the comparative example.
  • FIG. 12C is a perspective view for explaining the measurement position of MP2 and the supply of the test signal to the heat generating component (the illustration of the multilayer substrate, the metal case, etc. is omitted). It is a graph which shows the result of having confirmed the accuracy of temperature detection in example 1 of an experiment. The horizontal axis represents elapsed time and the vertical axis represents temperature.
  • FIG. 13A is a graph showing a result of temperature detection by the conventional electronic device 900
  • FIG. 13B is a graph showing a result of temperature detection by the electronic device 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 14A is a graph showing the result of temperature detection by the conventional electronic device 900
  • FIG. 14B is a graph showing the result of temperature detection by the electronic device 100 according to the first embodiment. It is sectional drawing shown in order to demonstrate the conventional electronic device 800. FIG. It is sectional drawing shown in order to demonstrate another conventional electronic device 900.
  • FIG. 16A is a cross-sectional view of a main part of the electronic device 900
  • FIG. 16B is a cross-sectional view for explaining an electronic module 990 including the electronic device 900.
  • the “lower surface of the multilayer substrate” refers to a surface on the heat generating component side of the multilayer substrate (indicated by B in FIG. 1, and the same applies to other drawings).
  • the “upper surface of the multilayer substrate” refers to a surface opposite to the “lower surface” of the multilayer substrate (indicated by A in FIG. 1, and the same applies to other drawings).
  • the relationship between the “upper surface” and the “lower surface” is for convenience and does not necessarily match the direction of gravity. All the diagrams showing the configuration and the like are schematic diagrams and do not necessarily reflect the actual size, thickness, and the like.
  • the electronic device 100 includes a heat generating component 110, a multilayer substrate 130, and a temperature detection component 150, as shown in FIG.
  • a heat generating component 110 for generating heat
  • a multilayer substrate 130 for generating heat
  • a temperature detection component 150 for detecting temperature
  • FIG. 1 the details of each component and the relationship between the components will be described.
  • the heat generating component 110 is an electronic component that generates heat when operated, and has a lead terminal 112 and is sealed with a sealing member 114 as shown in FIG.
  • a power system electronic device such as a power MOSFET or IGBT can be applied to the heat generating component 110 in the first embodiment.
  • a configuration of a power MOSFET as an example of the heat generating component 110 will be described below.
  • the heat generating component 110 includes a heat generating element 116 which is a semiconductor chip, a die pad 122 including a base 118 in part, a lead terminal 112 and a sealing member 114.
  • the heating element 116 is mounted on the base 118, and the drain of the heating element 116 is connected to the drain lead terminal 112 b through the base 118.
  • the gate and the source of the heating element 116 are connected to the lead terminals 112a and 112c through the wires 124 from the corresponding bonding pads (FIGS. 1A, 1B, and 2). reference.).
  • the lead terminal 112 (112a, 112b, 112c) is made of a conductive material, for example, copper, copper alloy, or the like. In the present invention, a material having high thermal conductivity is preferable.
  • the lead terminal 112 is temporarily connected to the multilayer substrate 130 and further connected to another circuit component, element, terminal, or the like (not shown) to constitute a circuit.
  • the multilayer substrate 130 includes a multilayer wiring layer having a surface wiring layer and an inner wiring layer.
  • the first wiring layer 141, the second wiring layer 142, A third wiring layer 143 and a fourth wiring layer 144 are provided.
  • the uppermost wiring layer (here, the first wiring layer 141) and the lowermost wiring layer (here, the fourth wiring layer 144) of the multilayer substrate 130 are referred to as “surface layer wiring layers”. Also called.
  • a wiring layer sandwiched between the surface wiring layers herein, the second wiring layer 142 and the third wiring layer 143) is also referred to as an “inner wiring layer”.
  • the “wiring layer” refers to a unit that is handled as the same layer when designing and manufacturing a wiring pattern.
  • the “wiring pattern” is formed in any of the wiring layers, and is formed for various purposes such as a part forming a circuit, a dummy having no function as a part of the circuit, and as an alignment mark.
  • a glass epoxy substrate can be used as a member serving as a base of the multilayer substrate 130.
  • copper foil etc. can be used as a member of a wiring pattern.
  • An interlayer insulating member 147 is interposed between the wiring layers when the wiring layers are stacked (so-called layup).
  • a heat conductive wiring pattern 134 is provided on the inner wiring layer of the multilayer substrate 130 in the first embodiment (see FIG. 1A, FIG. 3B, FIG. 5C, etc.).
  • the “thermal conductive wiring pattern 134” is a wiring pattern that is planarly patterned on a predetermined wiring layer and has a function of conducting heat.
  • the wiring layer to which the heat conductive wiring pattern belongs may further include a wiring pattern for forming a circuit in addition to the heat conductive wiring pattern.
  • the heat conductive wiring pattern 134 may be formed in one inner wiring layer, or may be formed in a plurality of wiring layers.
  • the heat conductive wiring pattern 134 may constitute an electrical circuit, or may be a dummy pattern that does not constitute an electrical circuit.
  • the “pattern constituting the electric circuit” means, for example, a pattern in which the wiring connects the lead terminal 112 of the heat generating component 110 to another circuit component, element, terminal, or the like.
  • the surface layer wiring layer 132 including at least lands and through holes is provided on the surface layer wiring layer on the lower surface side of the multilayer substrate 130 in the first embodiment, and the temperature detection component 150 can be mounted by soldering or the like. (See FIG. 1 (a), FIG. 3 (b), FIG. 5 (c), etc.).
  • the temperature detection component 150 is a surface-mount component, as shown in FIG. 5D, the surface wiring pattern 132 is connected to a terminal (not shown) of the temperature detection component 150.
  • a land 133 is preferably provided.
  • the patterns other than the land 133 are covered and protected with a resist 148 or the like, and the withstand voltage from the outside of the multilayer substrate 130 is preferably increased (see FIG. 3A). .
  • the temperature detection component 150 is a component that detects the temperature of the heat generating component 110 and converts the temperature into an electrical signal.
  • a thermistor or the like can be used.
  • a surface mount type, a disk type, a bead type, a cylinder type, or the like can be used.
  • variations in mounting for example, variations in the degree of contact between the temperature detection component 150 and the multilayer substrate 130. In consideration of mounting cost, it is preferable to use a surface mounting type.
  • the temperature detection component 150 is mounted on a surface layer wiring pattern provided on the surface layer wiring layer of the multilayer substrate 130 as described below, and is used for a temperature detection circuit, various control circuits based on temperature detection, and the like (not shown) through the surface layer wiring pattern. It is connected.
  • the upper surface of the heat generating component 110 is in close contact with the lower surface of the multilayer substrate 130, and the lead terminals 112 of the heat generating component 110 are connected to the heat conduction wiring pattern 134 provided in the inner wiring layer.
  • the heat conductive wiring pattern 134 extends so as to overlap at least the heat generating component 110 when viewed from above (see FIGS. 1A and 3).
  • the height of the electronic device 100 (up and down direction as viewed in a sectional view such as FIG.
  • the heat of the heat generating component 110 can be directly transferred to the multilayer substrate 130 (refer to the route R2 shown in FIG. 4).
  • the lead terminals 112 of the heat generating component 110 are connected to a heat conductive wiring pattern 134 provided in the inner wiring layer, and the heat conductive wiring pattern 134 extends at least on the heat generating component 110 in a plan view. It is the existing structure. For this reason, the heat generated from the heat generating component 110 can be conducted through the heat generating component 110, the lead terminal 112, and the heat conducting wiring pattern 134 and the temperature detecting component 150 via the J1 (illustrated in FIG. 4). See R1 path.)
  • the temperature detection component 150 is a lower surface of the multilayer substrate 130 when viewed in cross section and is an area surrounded by the sealing member 114, the lead terminal 112, and the heat conductive wiring pattern 134. It is mounted on the surface layer wiring pattern 132 provided in the surface layer wiring layer at the position (see FIG. 1).
  • the temperature detection component 150 is arranged in the above-described enclosed region, (i) heat conduction through the path of R1 described above, (ii) path of R2 described above (the heating component 110, the heating component) Heat conduction by the lower surface of the multilayer substrate 130 in close contact with the upper surface of 110, the tip of the heat conductive wiring pattern 134 extending on the heat generating component 110, and the path of the temperature detecting component 150), (iii) the sealing member 114
  • the heat of the heat generating component 110 can be received by radiation or heat conduction from the lead terminal 112 (see FIG. 4).
  • the electronic device 100 according to the first embodiment can detect the temperature of the heat generating component 110 more accurately and with better followability than the conventional electronic device.
  • the heat conductive wiring pattern 134 may be a dummy pattern that does not constitute an electric circuit as described above, there is a high probability that a large current is flowed by being connected to a node from which a current is taken out of the heating element 116. Therefore, the withstand voltage is increased between the heat conductive wiring pattern 134 and the temperature detecting component 150 and the surface layer wiring pattern 132 (particularly, the land 133 exposed to be connected to the terminal of the heat generating component 110). It is necessary to secure a so-called insulation distance.
  • the heat conductive wiring pattern 134 and the surface layer wiring pattern 132 are formed in the same wiring layer (for example, the fourth wiring layer 144), the heat conductive wiring pattern 134 and the land 133 of the surface layer wiring pattern 132 are different from each other. In order to ensure the withstand voltage, it is necessary to design the pattern by securing an interval larger than at least 2 to 3 mm, for example, and the area increases accordingly.
  • the heat conduction wiring pattern 134, the temperature detection component 150, and the surface layer wiring pattern 132 are provided in different wiring layers, and the two wiring layers are provided. The insulation strength (insulation distance) is ensured by the straddling interlayer insulation member 147.
  • the withstand voltage (insulation distance) is ensured in the direction of the thickness (approximately 0.2 to 1.0 mm or more) of the multilayer substrate 130).
  • the heat conductive wiring pattern 134 extends so as to overlap the temperature detecting component 150 when viewed in plan, and the heat conductive wiring pattern 134 and the temperature detecting component 150 are physically different only in the wiring layer. It is arranged at a very close distance.
  • the electronic device 100 according to the first embodiment has a favorable configuration in terms of heat transfer. As described above, in the electronic device 100 according to the first embodiment, heat can be exchanged at a physically close distance while ensuring a necessary insulation distance, and both can be achieved.
  • the multilayer substrate 130 has a plurality of inner layer wiring layers
  • the heat conductive wiring pattern 134 is a wiring of a layer closest to the lower surface side of the multilayer substrate 130 among the plurality of inner layer wiring layers. It is preferably formed in a layer (the third wiring layer 143 in FIG. 6) (see FIG. 6). By doing so, the heat conducted through the heat conductive wiring pattern 134 can be conducted from the closer wiring layer to the temperature detecting component 150, and the temperature of the heat generating component 110 is detected more accurately and with better followability. be able to.
  • the heat conductive wiring pattern 134 may be provided not only on the wiring layer closest to the lower surface side of the multilayer substrate 130 but also on other inner wiring layers. By doing so, the path for conducting heat of the heat generating component 110 (R1 path in FIG. 4) can be strengthened, and the temperature of the heat generating component 110 can be detected more accurately and with better followability.
  • the heat conductive wiring pattern 134 preferably overlaps the heat generating component 110 in an area of 10% or more of the area corresponding to the sealing member 114 of the heat generating component 110 when viewed in plan.
  • the area of the heat conductive wiring pattern 134 (shown by diagonal lines) formed in the third wiring layer is the same as the sealing member 114 of the heat generating component 110 (the outline of the sealing member). It overlaps at 10% or more of the area corresponding to (shown by a solid line) (in FIG. 5 (c), it is about 25% to 55%, but it may be more than this).
  • the heat conduction wiring pattern that overlaps at least 10% or more can take in the heat of the heat generating component 110 upward, and can be conducted to the vicinity of the temperature detection component 150 through the path R2 shown in FIG.
  • the electronic device 100 according to the first embodiment can detect the temperature of the heat generating component 110 more accurately and with better followability.
  • the lead terminal 112 is preferably connected to a node from which current is taken out among a plurality of nodes of the heat generating component 110.
  • the “node from which current is taken out” corresponds to, for example, a source or drain when the heat generating component 110 is a power MOSFET, and corresponds to an emitter or collector when the heat generating component 110 is an IGBT. Further, in the case of a power MOSFET, the node from which current is taken out is more preferably a drain (see FIGS. 2 and 5C, etc.).
  • the drain as a node from which current is taken out is a central heat source in a portion where a large amount of current flows in the power MOSFET, and the drain is connected to the base 118 over the entire back surface of the chip, and the gate or source is A large amount of heat can be conducted by the base 118 having a larger area than the connected posts 119.
  • the lead terminal connected to the node from which the current is taken out is generally wider than the lead terminal connected to the other node, and can conduct more heat. (For example, as shown in FIGS. 1B, 5 and 2B, the width of the lead terminal 112b is wider than the width of the lead terminals 112a and 112c).
  • the node from which the current is taken out has an environment in which more heat of the heat generating component 110 can be conducted.
  • the heat generating component 110 is provided. Can be detected more accurately and with better followability.
  • the temperature detection component 150 and a lead terminal connected to a node from which a current is taken out among a plurality of nodes included in the heat generation component 110 are arranged to overlap.
  • the temperature detection component 150 is preferably disposed on the terminal 112b corresponding to the drain of the power MOSFET when viewed in plan. As described above, since the drain terminal 112b conducts more heat, it is possible to receive the heat directly by disposing the temperature detection component 150 on the drain terminal 112b, and the temperature of the heating component 110 can be more accurately determined. Therefore, it is possible to detect with better followability.
  • the temperature detection component 150 includes a position where the lead terminal 112 and the heat conductive wiring pattern 134 are connected (position indicated by J1 in FIG. 7) and the heat generation component 110 when viewed in cross section. It is preferable that it is mounted at the center position between the end portion of J1 and the end portion on the J1 side (position indicated by E1 in FIG. 7).
  • the “center position” may be a position that can achieve the object of the present invention, even if it is not strictly a center position, and is a position between about 40% and 60% between J1 and E1. Is also included.
  • the temperature detection component 150 Since the temperature detection component 150 has a certain thickness, if the temperature detection component 150 is mounted at the time of J1, it is necessary to design a clearance so as not to interfere with the bent portion of the lead terminal 112. Become. Further, as shown in FIG. 8A, when the lead terminal 112 is not covered with an insulating material 160 described later and is exposed, and the temperature detection component 150 is mounted at the time of J1, It is also assumed that the insulation distance between the temperature detection component 150 (and the land 133 exposed to connect to the terminal of the heating component 110 as shown in FIG. 5D) and the lead terminal 112 cannot be secured sufficiently. The Therefore, it is preferable that the temperature detection component 150 is mounted at a central position between J1 and E1.
  • the temperature detection component 150 is preferably a surface mount type thermistor.
  • a disk-type, bead-type, or cylinder-type component is used as the temperature detection component 150, when the component is mounted on the multi-layer substrate 130, the lead wire bending angle variation and temperature detection performed for each individual component are different.
  • the degree of contact between the temperature detection component 150 and the multilayer substrate 130 fluctuates due to the influence of the variation in the degree of adhesion of the adhesive between the component 150 and the multilayer substrate 130, resulting in variations in the degree of heat conduction. In order to solve this problem, more strict manufacturing control and quality control are required.
  • the temperature detection component 150 is preferably a surface mount type thermistor.
  • the heat generating component 110 is preferably a power transistor.
  • a power transistor such as a power MOSFET or IGBT is a device that allows a large current to flow. There is a high demand for prevention / stop of thermal runaway based on temperature detection of the transistor, various controls based on temperature detection, and the like. 110 is suitable for application.
  • the surface of the lead terminal 112 is preferably covered with an insulating material 160 (see FIG. 8).
  • an insulating material 160 As the insulating material 160, a heat shrinkable tube or the like can be used.
  • FIG. 8B when the insulating material 160 is covered until just before being connected to the multilayer substrate 130 to the vicinity of the tip of the lead terminal 112, the temperature detection component 150 is changed to that shown in FIG.
  • the temperature of the heat generating component 110 can be more accurately and more accurately. It can be detected with good tracking ability.
  • the heat generating component 110 is preferably fixed to the multilayer substrate 130 by the engagement member 162 (see FIG. 1).
  • the engagement member 162 a screw 162a, a leaf spring 162b, or the like can be used.
  • the engaging member 162 is preferably made of metal.
  • the heat of the heat generating component 110 can be conducted to the temperature detecting component 150 side through the engaging member 162 (shown in FIG. 4). Refer to the path of R3.), The temperature of the heat generating component 110 can be detected more accurately and with better followability.
  • the lead terminal 112a connected to the gate, the lead terminal 112b connected to the drain, and the lead terminal 112c connected to the source are connected to the multilayer substrate 130, respectively, and a predetermined drive circuit (for example, Part of the inverter circuit, etc.).
  • the temperature detection component 150 is connected to a temperature detection circuit or the like (not shown) through the surface layer wiring pattern 132 and constitutes a part of the detection circuit.
  • the gate of the power MOSFET is subjected to switching control by the above-described predetermined driving circuit, and current is intermittently extracted from the source to the drain in accordance with the switching control to drive the load.
  • a large current for example, 5A to 80A, depending on the rating of the power MOSFET
  • the base 118, the lead terminal 112b, and the heat conductive wiring pattern 134 constituting the path of R1 are made of a material such as a resin used for the sealing member 114 or a copper having a higher thermal conductivity than the glass epoxy resin used for the multilayer substrate 130.
  • the temperature of the base 118, the lead terminal 112b, and the heat conduction wiring pattern 134 is approximately the same as the temperature of the node related to the drain (the temperature of the heat generating component 110). It becomes temperature. Therefore, the temperature detecting component 150 in the vicinity of the heat conductive wiring pattern 134 detects the temperature due to the heat conducted from the path R1, thereby detecting the temperature of the heat generating component 110 more accurately and with better followability. To do.
  • the temperature detection component 150 is (i) surrounded by, for example, the sealing member 114, the lead terminal 112, and the heat conduction wiring pattern 134.
  • the region is a gap
  • the heat radiated from the sealing member 114 and the lead terminal 112 is also (ii) the region surrounded by, for example, the sealing member 114, the lead terminal 112, and the heat conductive wiring pattern 134.
  • heat conducted through the resin or the like from the sealing member 114 and the lead terminal 112 is also taken into the temperature detection component 150 (see FIG. 4).
  • the lead terminals 112 of the heat generating component 110 are connected to the heat conductive wiring pattern 134 provided in the inner wiring layer, and the heat conductive wiring pattern 134 is
  • the temperature detection component 150 extends at least on the heat-generating component 110 when viewed in plan, and the temperature detection component 150 is the lower surface of the multilayer substrate 130 when viewed in cross-section and includes the sealing member 114, the lead terminal 112, and the heat. Since it is mounted on the surface layer wiring pattern 132 provided in the surface layer wiring layer at a position within the region surrounded by the conductive wiring pattern 134, the temperature detecting component 150 is configured to (i) lead terminal the heat of the heat generating component 110.
  • the lead terminal of the heat generating component 110 is connected to the heat conductive wiring pattern 134 provided in the inner wiring layer, and the heat conductive wiring pattern 134 is formed on the heat generating component 110.
  • the temperature detection component 150 extends in an overlapping state, and is configured to be mounted on a surface layer wiring pattern 132 provided in the surface layer wiring layer. That is, although the wiring layer is different between the wiring layer provided with the heat conduction wiring pattern 134 and the surface layer wiring pattern 132 on which the temperature detection component 150 is mounted, both (the heat conduction wiring pattern 134 and the temperature detection component 150) are physically different. It is arranged at a close distance. By adopting such a configuration, heat can be exchanged between the two at a physically close distance while ensuring the necessary insulation distance. Thus, the temperature of the heat generating component 110 can be detected more accurately and with better followability.
  • the heat generating component 110 (electronic device such as a power MOSFET) is thermally runaway.
  • control such as immediately stopping the operation of the system.
  • the system can realize a control with a small difference in target value and good responsiveness, such as rotating / acceleration of the cooling fan and sending a warning signal to reduce the load.
  • the electronic device 100 according to the first embodiment it is possible to meet demands for precise control based on accurate temperature detection of heat-generating components, control with high responsiveness based on temperature detection with good followability, and the like. be able to.
  • the electronic module 500 according to the second embodiment basically has the same configuration as the electronic device 100 according to the first embodiment, but includes a metal case 180, and the engagement member 162 is a screw 162a or a leaf spring 162b.
  • the multilayer substrate 130 is different from the electronic device 100 according to the first embodiment in that the multilayer substrate 130 is fixed to the metal case 180 via the heat generating component 110 by fastening with screws 162a or engagement with leaf springs 162b (FIG. 10).
  • the electronic module 500 according to the second embodiment includes a metal case 180 and the electronic device 100 according to the first embodiment, and the engaging member 162 is a screw 162a.
  • the multilayer substrate 130 is fixed to the metal case 180 via the heat generating component 110 by tightening together with screws 162a.
  • a metal case 180 and the electronic device 100 according to the first embodiment are provided, the engaging member 162 is a leaf spring 162b, and the multilayer substrate 130 is a leaf spring 162b. It may be fixed to the metal case 180 via the heat-generating component 110 by the engagement by.
  • the heat generating component 110 and the multilayer substrate 130 are fixed in a state in which a pressing force is applied to the interface between them by the engaging member 162, and heat conduction through the path of the heat generating component 110 and the multilayer substrate 130 is also performed.
  • the temperature of the heat generating component 110 can be detected more accurately and with better followability than the conventional electronic module.
  • a generally circulated engaging member such as a screw or a leaf spring
  • the number of components is small, and the electronic module 500 can be manufactured at low cost.
  • inspection, maintenance, and the like after removing the screw 162a or the leaf spring 162b are also possible.
  • the metal case 180 may be made of aluminum, for example. Further, the gap may be left from the bottom surface of the metal case 180 to the lower surface of the lead terminal 112 and the multilayer substrate 130, or may be sealed with a resin or the like.
  • the electronic module 500 according to the second embodiment includes a heat generating component 110 such as a power system device such as a power MOSFET, and may be used in a circuit such as a power supply device, a generator, or an AC inverter.
  • a heat generating component 110 such as a power system device such as a power MOSFET, and may be used in a circuit such as a power supply device, a generator, or an AC inverter.
  • One heat-generating component 110 may be included in the inside, or a plurality (for example, four) may be included.
  • the electronic module 500 according to the second embodiment includes the metal case 180, and the configuration in which the multilayer substrate 130 is fixed to the metal case 180 via the heat generating component 110 by the engagement by the engagement member 162.
  • the electronic device 100 according to the first embodiment is different from the electronic device 100 according to the first embodiment, the electronic device 100 according to the first embodiment has the same effect as the electronic device 100 is used.
  • a heat radiation sheet 182 a or a heat radiation grease 182 b may be interposed between the heat generating component 110 and the multilayer substrate 130. .
  • the heat conduction between the heat generating component 110 and the multilayer substrate 130 is improved, and the temperature of the heat generating component 110 can be detected more accurately and with good followability.
  • a heat radiation sheet 182 a may be interposed between the heat generating component 110 and the metal case 180.
  • the heat dissipation sheet 182a or the heat dissipation grease 182b can relieve stress due to the difference between the thermal expansion coefficient of the heat generating component 110 and the thermal expansion coefficient of the multilayer substrate 130.
  • the electronic device 100 according to the first embodiment was used as a sample for the experiment.
  • a power MOSFET was used as the heat generating component 110.
  • the multilayer substrate 130 is a four-layer multilayer substrate based on a general glass epoxy substrate and having a wiring layer thickness of 35 ⁇ m for the surface layer and 75 ⁇ m for the inner layer.
  • As the heat conductive wiring pattern 134 a heat conductive wiring pattern 134 formed on the third wiring layer 143 and overlapping approximately 25% of the area corresponding to the sealing member 114 of the heat generating component 110 was used.
  • As the temperature detection component 150 a surface mount type thermistor (“NCP18XH103F0SRB” manufactured by Tamura) was used.
  • the multilayer substrate 130 and the heat generating component 110 are fixed to the aluminum metal case 180 using the screws 162a as the engaging members 162.
  • the temperature detection signal from the temperature detection component 150 is taken out through the surface wiring pattern 132 and connected to the MP1 input of the temperature recording unit 200, and the heating component 110 is also connected.
  • the second temperature detection component 152 was brought into contact with the side surface (see FIG. 12C) and connected to the MP2 input of the temperature recording unit 200.
  • the second temperature detection component 152 was a thermocouple.
  • test signal lines from the test signal supply unit 210 were connected to the lead terminals 112a, 112b, and 112c corresponding to the gate, drain, and source of the heat generating component 110 (power MOSFET), respectively.
  • the test signal supply unit 210 includes a load of the heat generating component 110.
  • the conventional electronic device 900 was used in the experiment as it was. As shown in FIG. 12A, the experimental configuration is basically the same as the configuration of the experiment using the electronic device 100 described above, but the temperature detection component 950 is mounted on the upper surface of the multilayer substrate 930. Therefore, a difference is that a signal from the temperature detection component 950 is taken out through the upper surface wiring pattern 932.
  • test signal supply unit 210 allows a current (for example, 30 A) slightly lower than the maximum rated current that stops due to overcurrent to the heat generating components (power MOSFETs) 110 and 910 for about 7 minutes ( The load conditions immediately before the overcurrent stop), the temperature detected by the temperature detection components 150 and 950 mounted on the multilayer substrates 130 and 930, and the temperature of the heat generation components 110 and 910 themselves were measured simultaneously. It should be noted that active measures (such as turning a cooling fan) for cooling the heat generating components (power MOSFETs) 110 and 910 are not performed.
  • FIG. 13 is a graph showing the results of Experimental Example 1.
  • the horizontal axis represents the elapsed time
  • the vertical axis represents the temperature
  • MP1 represents the temperature detected by the temperature detection components 150 and 950 mounted on the multilayer substrates 130 and 930
  • MP2 represents the heating components 110 and 910 itself. Indicates temperature.
  • FIG. 13A shows the result of temperature detection by the conventional electronic device 900
  • FIG. 13B shows the result of temperature detection by the electronic device 100 according to the first embodiment.
  • the temperature (MP1) detected by the temperature detection component 950 is detected approximately 20 ° C. lower than the temperature (MP2) of the heat generation component 910 itself. There is a discrepancy between the two data.
  • the temperature (MP1) detected by the temperature detection component 150 is substantially the same as the temperature (MP2) of the heat generation component 110 itself. (The initial divergence is within 4 ° C., and the divergence after 7 minutes is approximately 0 ° C.), and the temperature of the heat generating component 110 can be detected more accurately compared to the conventional electronic device 900. confirmed.
  • test signal supply unit 210 causes a predetermined current (eg, 40 A) to flow between the source and drain of the heat generating components (power MOSFETs) 110 and 910 for a first time (eg, 4 seconds) and a second time (eg, 40 A). For example, for 10 seconds, a signal for repeatedly interrupting (opening and closing) the current is supplied. This opening / closing operation was continued for at least 7 minutes, and the temperature detected by the temperature detection components 150 and 950 mounted on the multilayer substrates 130 and 930 and the temperature of the heating components 110 and 910 themselves were measured simultaneously.
  • a predetermined current eg, 40 A
  • FIG. 14 is a graph showing the results of Experimental Example 2.
  • the notations of graph axes, MP1, and MP2 are the same as those in FIG.
  • FIG. 14A shows the result of temperature detection by the conventional electronic device 900
  • FIG. 14B shows the result of temperature detection by the electronic device 100 according to the first embodiment.
  • the temperature graph (MP2) of the heat generating component 910 itself is clearly turned up and down as the source and drain are opened and closed.
  • the temperature graph (MP1) detected by the temperature detection component 950 cannot follow the return of the MP2 graph.
  • the electronic device 100 according to the first embodiment as can be seen from FIG. 14B, when the temperature graph (MP1) detected by the temperature detection component 150 is viewed, the temperature graph (MP2) of the heat generating component 110 itself.
  • the temperature of the heat generating component 110 can be detected with better followability than the conventional electronic device 900.
  • the heat generating component 110 is a power MOSFET
  • the present invention is not limited to this. Any electronic component that generates heat by operation is generally applicable to the present invention, and in particular, an electronic device such as an IGBT that drives a large current to a connected load while opening and closing a gate and performing switching. Is preferred.
  • the present invention is not limited to this.
  • a substrate such as paper phenol, paper epoxy, Teflon (registered trademark), alumina, or the like can be used in this range as long as the present invention can be carried out.
  • the multilayer substrate having four wiring layers is used as the multilayer substrate 130, but the present invention is not limited to this.
  • a multilayer substrate having three layers, six layers, or the like can be used for this.
  • the heat generating component 110 and the multilayer substrate 130 are tightened through the fixing hole 120 provided in the sealing member 114 of the heat generating component 110 using the screw 162a as an engaging member.
  • the example which engaged with was demonstrated, it is not restricted to this.
  • the multilayer substrate 130 and the heat generating component 110 can be engaged with each other using a screw 162 a at a portion that is not the sealing member 114 of the heat generating component 110.
  • 4th wiring layer 147 ... Interlayer insulation member, 148 ... Resist, 150, 850a, 850b, 950 ... Temperature detection component, 152 ... second temperature detection component, 160 ... insulating material, 162 ... engaging member, 162a ... screw, 162b ... leaf spring, 180 ... Metal case, 182a ... Radiation sheet, 182b ... Radiation grease, 200 ... Temperature recording part, 210 ... Test signal supply part, 500, 990 ... Electronic module, 830 ... Main board, 831 ... Sub-board, 870a, 870b ... Compound, 936 ... Wiring pattern

Landscapes

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Abstract

本発明の電子機器１００は、リード端子１１２を有し、封止部材１１４で封止された発熱部品１１０と、表層配線層と内層配線層とを有する多層基板１３０と、発熱部品１１０の温度を検出する温度検出部品１５０とを備えた電子機器であって、発熱部品１１０の上面は多層基板１３０の下面に密着しており、発熱部品１１０のリード端子１１２は内層配線層に設けられた熱伝導配線パターン１３４と接続され、熱伝導配線パターン１３４は、平面視したときに少なくとも発熱部品１１０上にオーバーラップした状態で延在し、温度検出部品１５０は、断面視したときに多層基板１３０の下面であって封止部材１１４、リード端子１１２及び熱伝導配線パターン１３４に囲まれた領域内の位置で表層配線層に設けられた表層配線パターン１３２上に実装されている。　本発明の電子機器１００によれば、発熱部品の温度をより正確に、より追従性良く検出することができる。

Description

電子機器及び電子モジュール
　本発明は、電子機器及び電子モジュールに関する。
　パワーＭＯＳＦＥＴ等のパワー系電子デバイスは、接続された負荷に対し大電流を流すデバイスであることから、これを動作させるとパワー系電子デバイス自体が発熱し高温となる場合がある。このようなパワー系電子デバイス（発熱部品）の温度上昇を検出するために温度検出部品を備えた電子機器が従来から知られている（例えば、特許文献１参照。）。
　従来の電子機器８００は、図１５に示すように、副基板８３１に実装された温度検出部品（サーミスタ，バリスタ）８５０ａ,８５０ｂを、主基板８３０に実装された発熱部品（電力増幅用トランジスタ）８１０ａ，８１０ｂに、コンパウンド８７０ａ，８７０ｂを介してそれぞれ押し付けた構成となっている。
　従来の電子機器８００によれば、発熱部品８１０ａ，８１０ｂと温度検出部品８５０ａ，８５０ｂとがコンパウンド８７０ａ，８７０ｂを介して熱結合しているため、温度検出部品８５０ａ，８５０ｂは発熱部品８１０ａ，８１０ｂの温度を検出することができる。
特開平８－２９３７３９号公報
　しかしながら、従来の電子機器においては、主基板８３０を副基板８３１に対して押し付けながらコンタクトピン８６２，８６３と主基板８３０及び副基板８３１とをはんだ付けにより固定していることから、押し付けの度合いにより温度検出部品８５０ａ,８５０ｂとコンパウンド８７０ａ，８７０ｂとの接触面積がばらついて熱伝導経路が安定せず、発熱部品の温度を正確に検出できないという問題があった。
　このような問題に対し、別の従来の電子機器９００も提案されている（図１６参照。）。別の従来の電子機器９００は、リード端子９１２を有し、封止部材９１４で封止された発熱部品９１０と、表層配線層と内層配線層とを有する多層基板９３０と、発熱部品９１０の温度を検出する温度検出部品９５０とを備え、発熱部品９１０の上面は多層基板９３０の下面に密着しており、発熱部品９１０のリード端子９１２は内層配線層に設けられた所定の配線パターン９３６（ここでは当該配線パターン９３６が内層配線層に設けられた例で説明したが、表層配線層に設けられる場合もある）と接続され、温度検出部品９５０は、断面視したときに多層基板９３０の上面であって、発熱部品９１０の直上の位置で表層配線層に設けられた表層配線パターン９３２上に実装されている。
　別の従来の電子機器９００によれば、温度検出部品９５０が多層基板９３０の表層配線層に設けられた表層配線パターン９３２上において押し付け力を受けずに独立して実装されているため、上記した押し付けの度合いによって熱伝導経路が安定しないという問題を解決しつつ、電子機器８００と同様に、温度検出部品９５０が、発熱部品９１０に比較的近い位置（発熱部品９１０の直上の位置）で、発熱部品９１０の温度を検出することができる。
　しかしながら、昨今、電子機器を用いたシステムに対しては、正確な発熱部品の温度検出に基づく緻密な制御、追従性の良い温度検出に基づく応答性の高い制御等への要請が高まっており、上記した別の従来の電子機器９００による発熱部品の温度検出では、かかる要請に十分に応えきれていないという状況にある。
　本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、従来の電子機器と比較して、発熱部品の温度をより正確に、より追従性良く検出することができる電子機器を提供することを目的とする。また、本発明の電子機器を備える電子モジュールを提供することを目的とする。
［１］本発明の電子機器は、リード端子を有し、封止部材で封止された発熱部品と、表層配線層と内層配線層とを有する多層基板と、前記発熱部品の温度を検出する温度検出部品とを備えた電子機器であって、前記発熱部品の上面は前記多層基板の下面に密着しており、前記発熱部品の前記リード端子は前記内層配線層に設けられた熱伝導配線パターンと接続され、前記熱伝導配線パターンは、平面視したときに少なくとも前記発熱部品上にオーバーラップした状態で延在し、前記温度検出部品は、断面視したときに前記多層基板の下面であって前記封止部材、前記リード端子及び前記熱伝導配線パターンに囲まれた領域内の位置で前記表層配線層に設けられた表層配線パターン上に実装されていることを特徴とする。
［２］本発明の電子機器においては、前記多層基板は複数の前記内層配線層を有し、前記熱伝導配線パターンは、前記複数の内層配線層のうち、前記多層基板の下面側に最も近い層の配線層に形成されていることが好ましい。
［３］本発明の電子機器においては、前記熱伝導配線パターンは、平面視したときに、前記発熱部品の封止部材に対応する面積の１０％以上の面積で前記発熱部品とオーバーラップしていることが好ましい。
［４］本発明の電子機器においては、前記リード端子は、前記発熱部品が有する複数のノードのうち、電流取り出しがされるノードに接続されていることが好ましい。
［５］本発明の電子機器においては、前記温度検出部品は、断面視したときに、前記リード端子及び前記熱伝導配線パターンが接続された位置（以下、Ｊ１と言う。）と、前記発熱部品の端部であって前記Ｊ１側の端部と、の間の中央の位置に実装されていることが好ましい。
［６］本発明の電子機器においては、前記温度検出部品は、表面実装型のサーミスタであることが好ましい。
［７］本発明の電子機器においては、前記発熱部品は、パワートランジスタであることが好ましい。
［８］本発明の電子機器においては、前記リード端子の表面は、絶縁物質に覆われていることが好ましい。
［９］本発明の電子機器においては、前記発熱部品は、係合部材によって前記多層基板に固定されていることが好ましい。
［１０］本発明の電子モジュールは、金属ケースと、上記［９］に記載の電子機器とを備え、前記係合部材は、ねじ又は板バネであり、前記多層基板は、ねじによる共締め又は板バネによる係合により前記発熱部品を介して前記金属ケースに固定されていることを特徴とする。
［１１］本発明の電子モジュールにおいては、前記発熱部品と前記多層基板との間に放熱シート又は放熱グリースが介装されていることが好ましい。
［１２］本発明の電子モジュールにおいては、前記発熱部品と前記金属ケースとの間に放熱シートが介装されていることが好ましい。
　本発明の電子機器によれば、発熱部品のリード端子は内層配線層に設けられた熱伝導配線パターンと接続され、熱伝導配線パターンは、平面視したときに少なくとも発熱部品上にオーバーラップした状態で延在し、温度検出部品は、断面視したときに多層基板の下面であって封止部材、リード端子及び熱伝導配線パターンに囲まれた領域内の位置で表層配線層に設けられた表層配線パターン上に実装されているため、温度検出部品は、発熱部品の熱を、（ｉ）リード端子、及び、熱伝導配線パターンにおいてＪ１から温度検出部品の直上まで、の経路による熱伝導、（ｉｉ）発熱部品の上面、多層基板の下面、及び、熱伝導配線パターンにおいてその先端から温度検出部品の直上まで、の経路による熱伝導、（ｉｉｉ）封止部材及びリード端子からの輻射又は伝導、によって多方面から受け取ることができる。このため、本発明の電子機器は、従来の電子機器と比較して、発熱部品の温度をより正確に、より追従性良く検出することができる。
　また、本発明の電子モジュールによれば、金属ケースと本発明の電子機器とを備え、係合部材は、ねじ又は板バネであり、多層基板は、ねじによる共締め又は板バネによる係合により発熱部品を介して前記金属ケースに固定されているため、発熱部品と多層基板とが係合部材により互いの境界面に押圧力が掛かった状態で固定され、発熱部品及び多層基板の経路による熱伝導も一層促進され、従来の電子モジュールと比較して、発熱部品の温度をより正確に、より追従性良く検出することができる。
実施形態１に係る電子機器１００を説明するために示す図である。図１（ａ）は電子機器１００の要部断面図であり、図１（ｂ）におけるＣ－Ｃ断面を示す図である。図１（ｂ）は電子機器１００の要部平面図であり、図１（ｃ）は電子機器１００を備えた電子モジュール５００を説明するために示す断面図である。 実施形態１における発熱部品１１０の一例としてのパワーＭＯＳＦＥＴを説明するために示す図である。図２（ａ）はパワーＭＯＳＦＥＴの回路記号であり、図２（ｂ）はパワーＭＯＳＦＥＴにおける配線の様子を説明するために示す平面図である。 実施形態１に係る電子機器１００で用いられる多層基板１３０の構成の一例を説明するために示す図である。図３（ａ）は、多層基板１３０の断面図であり、図３（ｂ）は内層配線層に形成された熱伝導配線パターン１３４及び表層配線層に形成された表層配線パターン１３２の一例を説明するために示す斜視図である。 実施形態１に係る電子機器１００における熱の伝導経路及び輻射経路を説明するために示す断面図である。 実施形態１における熱伝導配線パターン１３４及び表層配線パターン１３２の一例を説明するために示す配線層毎の平面図である。図５（ａ）は第１配線層を、図５（ｂ）は第２配線層を、図５（ｃ）は第３配線層を、図５（ｄ）は第４配線層をそれぞれ示す平面図である。なお、それぞれの図において、当該配線層に形成された配線パターンは斜線で示し、発熱部品１１０並びに該発熱部品１１０に含まれるリード端子１１２及び固定用穴１２０は配線パターンとの位置関係を示すために実線で示している。 実施形態１における熱伝導配線パターン１３４が配置された配線層の位置を説明するために一例として示す断面図である。 実施形態１における温度検出部品１５０の実装位置を説明するために示す断面図である。図７（ａ）は温度検出部品１５０が、リード端子１１２及び熱伝導配線パターン１３４の接続された位置Ｊ１と、発熱部品１１０のＪ１側の端部Ｅ１との間の中央に配置された様子を示す断面図である。図７（ｂ）は温度検出部品１５０が、該中央よりもＪ１側に配置された例を示す断面図である。 実施形態１におけるリード端子１１２の表面に配された絶縁物質１６０を説明するために示す断面図である。 実施形態１における、別の係合方法による発熱部品１１０及び多層基板１３０の固定の変形例を説明するために示す断面図である。 実施形態２に係る電子モジュール５００を説明するために示す図である。図１０（ａ）は電子モジュール５００の要部断面図であり、図１０（ｂ）は別の係合方法による電子モジュールの変形例を示す斜視図である。 実施形態２に係る電子モジュール５００において、放熱シート１８２ａ及び放熱グリース１８２ｂが配置された様子を説明するために示す要部断面図である。 実験例１及び２における発熱部品１１０の温度検出試験の構成を示す図である。図１２（ａ）は実施形態１に係る電子機器１００の接続関係を模式的に示すブロック図であり、図１２（ｂ）は比較例の電子機器の接続関係を模式的に示すブロック図である。図１２（ｃ）はＭＰ２の測定位置及び発熱部品への試験信号の供給を説明するために示す斜視図である（多層基板、金属ケース等の図示は省略している）。 実験例１において温度検出の正確性を確認した結果を示すグラフである。横軸は経過時間を縦軸は温度をそれぞれ表している。図１３（ａ）は従来の電子機器９００による温度検出の結果を示すグラフであり、図１３（ｂ）は実施形態１に係る電子機器１００による温度検出の結果を示すグラフである。 実験例２において温度検出の追従性を確認した結果を示すグラフである。横軸は経過時間を縦軸は温度をそれぞれ表している。図１４（ａ）は従来の電子機器９００による温度検出の結果を示すグラフであり、図１４（ｂ）は実施形態１に係る電子機器１００による温度検出の結果を示すグラフである。 従来の電子機器８００を説明するために示す断面図である。 別の従来の電子機器９００を説明するために示す断面図である。図１６（ａ）は電子機器９００の要部断面図であり、図１６（ｂ）は電子機器９００を備えた電子モジュール９９０を説明するための断面図である。
　以下、本発明の電子機器及び電子デバイスについて、図に示す実施形態に基づいて説明する。
　なお、本明細書において「多層基板の下面」とは、多層基板における発熱部品側の面（図１ではＢで示した。他の図も同様。）をいう。また、「多層基板の上面」とは、多層基板における「下面」とは反対側の面（図１ではＡで示した。他の図も同様。）をいう。本明細書において、「上面」及び「下面」の関係は便宜上のものであって重力方向と必ずしも一致している必要はない。
　また、構成等を示す図は全て模式図であり、実際の大きさ、厚さ等を必ずしも反映しているものではない。
［実施形態１］
１．電子機器１００の構成
　実施形態１に係る電子機器１００は、図１に示すように、発熱部品１１０と、多層基板１３０と、温度検出部品１５０と備える。以下、各構成要件の詳細及び構成要件間の関係について説明する。
　発熱部品１１０は、動作することにより発熱する電子部品であり、図１（ａ）に示すように、リード端子１１２を有し、封止部材１１４で封止されている。
　実施形態１における発熱部品１１０には、パワーＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ等のパワー系電子デバイスを適用することができる。
　発熱部品１１０の一例としてパワーＭＯＳＦＥＴの構成を以下に説明する。発熱部品１１０は、半導体チップである発熱素子１１６、ベース１１８を一部に含むダイパッド１２２、リード端子１１２及び封止部材１１４を備える。発熱素子１１６はベース１１８上に実装され、発熱素子１１６のドレインが該ベース１１８を介してドレイン用のリード端子１１２ｂに接続されている。一方、発熱素子１１６のゲート及びソースは、それぞれに対応したボンディングパッドから、ワイヤー１２４を介してリード端子１１２ａ及び１１２ｃにそれぞれ接続されている（図１（ａ）、図１（ｂ）及び図２参照。）。
　リード端子１１２（１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ）は、導電性を有する材料からなり、例えば、銅、銅合金等からなる。本発明においては、熱伝導率が高い材料であることが好ましい。
　リード端子１１２は、下記するように、その先端が多層基板１３０に一旦接続され更にその先で別の回路部品、素子、端子等（図示しない）と接続されて回路を構成している。
　多層基板１３０は、表層配線層と内層配線層とを有する多層の配線層からなる。
　例えば、多層基板１３０が４層の配線層である場合には、図１（ａ）及び図３で示すように、上面（Ａ）から順に、第１配線層１４１、第２配線層１４２、第３配線層１４３及び第４配線層１４４を備える。これらの複数の配線層のうち、多層基板１３０の最も上面側の配線層（ここでは第１配線層１４１）及び最も下面側の配線層（ここでは第４配線層１４４）を「表層配線層」ともいう。また、それらの表層配線層に挟まれた配線層（ここでは第２配線層１４２及び第３配線層１４３）を「内層配線層」ともいう。
　なお、本明細書において「配線層」とは、配線パターンを設計、製造等する際に同一レイヤーとして取り扱う単位をいう。　
　「配線パターン」は、いずれかの配線層に形成され、回路を形成する一部として、回路の一部としての機能は有しないダミーとして、アライメントマークとして等、各種の目的で形成される。
　多層基板１３０のベースとなる部材としては、ガラスエポキシ基板を用いることができる。また、配線パターンの部材としては、銅箔等を用いることができる。各配線層の間は、各配線層を積み上げる（いわゆるレイアップ）際に層間絶縁部材１４７が介装される。
　実施形態１における多層基板１３０の内層配線層には、熱伝導配線パターン１３４が設けられている（図１（ａ）、図３（ｂ）、図５（ｃ）等参照。）。
　「熱伝導配線パターン１３４」は、所定の配線層に平面的にパターニングされた配線パターンであって、熱を伝導させる機能を有する配線パターンである。
　なお、当該熱伝導配線パターンが属する配線層には、当該熱伝導配線パターンの他に回路を形成する配線パターン等を更に備えていても構わない。
　また、熱伝導配線パターン１３４は、一の内層配線層に形成されていてもよいし、複数の配線層に形成されていてもよい。
　また、熱伝導配線パターン１３４は、電気的な回路を構成してもよいし、電気的回路を構成しないダミーパターンであってもよい。ここで「電気回路を構成するパターン」とは、例えば、当該配線が発熱部品１１０のリード端子１１２と別の回路部品、素子、端子等とを接続しているパターンをいう。
　また、実施形態１における多層基板１３０の下面側の表層配線層には、少なくともランド、スルーホール等を含む表層配線パターン１３２が設けられており、温度検出部品１５０をはんだ付け等により実装することができるようになっている（図１（ａ）、図３（ｂ）、図５（ｃ）等参照。）。例えば、温度検出部品１５０が表面実装型の部品である場合には、図５（ｄ）で示すように、表層配線パターン１３２には、温度検出部品１５０の端子（図示しない）と接続させるためのランド１３３が設けられていることが好ましい。
　表層配線パターン１３２のうち当該ランド１３３以外のパターンは、レジスト１４８等で覆われて保護され、多層基板１３０の外部との絶縁耐圧が高められていることが好ましい（図３（ａ）参照。）。
　温度検出部品１５０は、発熱部品１１０の温度を検出し当該温度を電気的な信号に変換する部品であり、例えば、サーミスタ等を用いることができる。温度検出部品１５０として、表面実装型、ディスク型、ビード型、シリンダー型等の形状のものを用いることができるが、実装ばらつき（例えば、温度検出部品１５０と多層基板１３０との接触度合いのばらつき）、実装コスト等を考慮すると表面実装型を用いることが好ましい。
　温度検出部品１５０は、下記するように多層基板１３０の表層配線層に設けられた表層配線パターンに実装され、当該表層配線パターンを通じて温度検出回路、温度検出に基づく各種制御回路等（図示しない）に接続されている。
　実施形態１に係る電子機器１００において、発熱部品１１０の上面は多層基板１３０の下面に密着しており、発熱部品１１０のリード端子１１２は内層配線層に設けられた熱伝導配線パターン１３４と接続され、熱伝導配線パターン１３４は、平面視したときに少なくとも発熱部品１１０上にオーバーラップした状態で延在している（図１（ａ）、図３等参照。）。
　発熱部品１１０の上面を多層基板１３０の下面に密着して構成することで、電子機器１００の高さ（図１（ａ）等の断面図に向かって上下の方向）を抑えることができるとともに、発熱部品１１０の熱を直に多層基板１３０に伝えることができる（図４に示すＲ２の経路参照。）。
　また、発熱部品１１０のリード端子１１２は内層配線層に設けられた熱伝導配線パターン１３４と接続され、熱伝導配線パターン１３４は、平面視したときに少なくとも発熱部品１１０上にオーバーラップした状態で延在した構成となっている。このため、発熱部品１１０から発熱した熱を、発熱部品１１０、リード端子１１２、Ｊ１を経由して熱伝導配線パターン１３４、及び温度検出部品１５０の経路で伝導させることができる（図４で図示するＲ１の経路参照。）。
　そして、実施形態１に係る電子機器１００において、温度検出部品１５０は、断面視したときに多層基板１３０の下面であって封止部材１１４、リード端子１１２及び熱伝導配線パターン１３４に囲まれた領域内の位置で表層配線層に設けられた表層配線パターン１３２上に実装されている（図１参照。）。
　このように温度検出部品１５０は、上記した囲まれた領域に配置されているため、（ｉ）上記したＲ１の経路による熱伝導、（ｉｉ）上記したＲ２の経路（発熱部品１１０、該発熱部品１１０の上面に密着した多層基板１３０の下面、発熱部品１１０上に延在している熱伝導配線パターン１３４の先端、及び、温度検出部品１５０の経路）による熱伝導、（ｉｉｉ）封止部材１１４及びリード端子１１２からの輻射又は熱伝導、によって発熱部品１１０の熱を受け取ることができる（図４参照。）。
　これにより、実施形態１に係る電子機器１００は、従来の電子機器と比較して、発熱部品１１０の温度をより正確に、より追従性良く検出することができる。
　ところで、熱伝導配線パターン１３４は、上記したように電気的回路を構成しないダミーパターンであってもよいが、発熱素子１１６の電流取り出しがされるノードに接続され大電流が流される蓋然性が高い。したがって、当該熱伝導配線パターン１３４と温度検出部品１５０及び表層配線パターン１３２（特に発熱部品１１０の端子と接続させるために剥き出しになっているランド１３３）との間には、絶縁耐圧を高めておく（いわゆる絶縁距離を確保する）必要がある。
　仮に、熱伝導配線パターン１３４と表層配線パターン１３２とが同一の配線層（例えば第４配線層１４４）に形成されている場合には、熱伝導配線パターン１３４と表層配線パターン１３２のランド１３３とは、絶縁耐圧を確保するため、少なくとも例えば２～３ｍｍよりも大きな間隔を確保してパターン設計をしなければならず、その分面積が大きくなってしまう。
　一方、実施形態１に係る電子機器１００においては、熱伝導配線パターン１３４と温度検出部品１５０及び表層配線パターン１３２（特にランド１３３）とを互いに異なる配線層に設けることとし、該２つの配線層を跨ぐ層間絶縁部材１４７によって絶縁耐圧（絶縁距離）を確保している。別の表現で言うと、多層基板１３０の厚み（おおよそ０．２～１．０ｍｍ以上）方向で絶縁耐圧（絶縁距離）を確保している）。
　ところで、熱伝導配線パターン１３４は平面視したときに温度検出部品１５０上にまでオーバーラップした状態で延在しており、熱伝導配線パターン１３４と温度検出部品１５０とは配線層が異なるだけで物理的には極めて近い距離に配置されている。このため、実施形態１に係る電子機器１００は、熱の授受という点でも好都合な構成となっている。
　このように実施形態１に係る電子機器１００では、必要な絶縁距離を確保しつつ、物理的にも近い距離で熱の授受を行うことができ、これらを両立することができる。
　実施形態１に係る電子機器１００において、多層基板１３０は複数の内層配線層を有し、熱伝導配線パターン１３４は、複数の内層配線層のうち、多層基板１３０の下面側に最も近い層の配線層（図６においては、第３配線層１４３）に形成されていることが好ましい（図６参照。）。
　こうすることで、熱伝導配線パターン１３４を介して伝導した熱を、より近い配線層から温度検出部品１５０に伝導することができ、発熱部品１１０の温度を一層正確に、一層追従性良く検出することができる。
　なお、熱伝導配線パターン１３４を多層基板１３０の下面側に最も近い層の配線層に設けるだけでなく、加えて、その他の内層配線層にも熱伝導配線パターン１３４を設けても良い。
　こうすることで、発熱部品１１０の熱を伝導させる経路（図４ではＲ１の経路）を強化することができ、発熱部品１１０の温度を一層正確に、一層追従性良く検出することができる。
　熱伝導配線パターン１３４は、平面視したときに、発熱部品１１０の封止部材１１４に対応する面積の１０％以上の面積で発熱部品１１０とオーバーラップしていることが好ましい。例えば、図５（ｃ）に示すように、第３配線層に形成された熱伝導配線パターン１３４（斜線で示した）の面積は、発熱部品１１０の封止部材１１４（封止部材の輪郭を実線で示した）に対応する面積の１０％以上でオーバーラップしている（図５（ｃ）ではおよそ２５％～５５％程度であるが、これ以上でも構わない。）。
　こうすることで、少なくとも１０％以上オーバーラップした熱伝導配線パターンが、発熱部品１１０の熱を上方で取り込み、図４で示すＲ２の経路で温度検出部品１５０の近傍まで伝導させることができるため、実施形態１に係る電子機器１００は、発熱部品１１０の温度をより正確に、より追従性良く検出することができる
　リード端子１１２は、発熱部品１１０が有する複数のノードのうち、電流取り出しがされるノードに接続されていることが好ましい。
　「電流取り出しがされるノード」は、例えば発熱部品１１０がパワーＭＯＳＦＥＴの場合にはソース又はドレインが相当し、ＩＧＢＴの場合にはエミッタ又はコレクタが相当する。さらに、パワーＭＯＳＦＥＴの場合には、電流取り出しがされるノードとしては、ドレインであることがより好ましい（図２、図５（ｃ）等参照。）。
　電流取り出しがされるノードとしてのドレインは、パワーＭＯＳＦＥＴの中でも電流が多く流れる部分で中心的な発熱源であり、かつ、ドレインはチップの裏面全体でベース１１８に接続されており、ゲート又はソースが接続されたポスト１１９に比べ大きな面積のベース１１８により、多くの熱を伝導させることができる。
　また、電流取り出しがされるノードに接続されたリード端子は、他のノードに接続されたリード端子に比べ、一般的に幅が広い端子となっており、より多くの熱を伝導させることができる（例えば、図１（ｂ）、図５及び図２（ｂ）で示すように、リード端子１１２ｂの幅はリード端子１１２ａ，１１２ｃの幅よりも広い）。
　上記したように、電流取り出しがされるノードは、発熱部品１１０の熱をより多く伝導させることができる環境が整っており、これに接続されたリード端子１１２から熱伝導させることにより、発熱部品１１０の温度をより正確に、より追従性良く検出することができる。
　また、平面視したときに、温度検出部品１５０と、発熱部品１１０が有する複数のノードのうち電流取り出しがされるノードに接続されたリード端子とは、オーバーラップして配置されていることが好ましい。具体的に例示すると、温度検出部品１５０は、平面視したときに、パワーＭＯＳＦＥＴのドレインに対応した端子１１２ｂの上に配置されていることが好ましい。
　上記したように、ドレイン端子１１２ｂは熱をより多く伝導させているので、その上に温度検出部品１５０を配置することで、熱を直上で受けることもでき、発熱部品１１０の温度をより正確に、より追従性良く検出することができる。
　実施形態１に係る電子機器１００において、温度検出部品１５０は、断面視したときに、リード端子１１２及び熱伝導配線パターン１３４が接続された位置（図７にＪ１で示す位置）と、発熱部品１１０の端部であってＪ１側の端部（図７にＥ１で示す位置）と、の間の中央の位置に実装されていることが好ましい。
　ここで、「中央の位置」は厳密に中央の位置でなくても、本発明の目的を達成することができる位置であればよく、Ｊ１とＥ１の間のおおよそ４０％～６０％程度の位置も含まれる。
　温度検出部品１５０がある程度の厚みを有するため、仮に温度検出部品１５０をＪ１の際（きわ）に実装するとしたときは、リード端子１１２の折り曲げ部と干渉しないようにクリアランスを確保した設計が必要となる。また、図８（ａ）に示すように、リード端子１１２が、後述する絶縁物質１６０で覆われておらず剥き出しとなっているときに、温度検出部品１５０をＪ１の際に実装するとしたときには、温度検出部品１５０（及び、図５（ｄ）に示すような発熱部品１１０の端子と接続させるために剥き出しになっているランド１３３）とリード端子１１２との絶縁距離が十分確保できないことも想定される。こうしたことから、温度検出部品１５０はＪ１とＥ１の間の中央の位置に実装されていることが好ましい。
　実施形態１に係る電子機器１００において、温度検出部品１５０は、表面実装型のサーミスタであることが好ましい。
　温度検出部品１５０として、ディスク型、ビード型、シリンダー型等の形状の部品を用いたときは、かかる部品の多層基板１３０への実装にあたっては、個体毎に行うリード線の折り曲げ角度ばらつき、温度検出部品１５０と多層基板１３０との間の接着材の介装度合いばらつき等の影響を受けて、温度検出部品１５０と多層基板１３０との接触度合いが変動し、熱伝導の度合いにばらつきを生じ、正確な温度検出に支障をきたす場合があり、これを解消するためにはより厳重な製造管理・品質管理が必要となる。
　また、これらの部品を用いたときは、多層基板１３０への固定のための部品（ねじ等）が別途必要となり、かかる部品（ねじ等）の原価並びにねじ締結及び多層基板へのはんだ付け工数による実装コストが増大する。
一方、温度検出部品１５０として表面実装型のサーミスタを用いたときは、リード線の折り曲げ作業は不要となり、多層基板１３０への固定のための別途部品も不要となり、はんだ付け作業も多くは自動化が可能となり、その結果、上記した実装ばらつき及び実装コストを抑えることができる。
したがって、これらの事情を考慮すると、温度検出部品１５０は表面実装型のサーミスタであることが好ましい。
　実施形態１に係る電子機器１００において、発熱部品１１０は、パワートランジスタであることが好ましい。
　パワーＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ等のパワートランジスタは、大電流を流すデバイスであり、当該トランジスタの温度検出に基づく熱暴走の予防／停止、温度検出に基づく各種制御等に対する要請が高く、実施形態１の発熱部品１１０として適用するのに好適である。
　実施形態１に係る電子機器１００においては、リード端子１１２の表面は、絶縁物質１６０に覆われていることが好ましい（図８参照。）。
　絶縁物質１６０としては、熱収縮チューブ等を用いることができる。絶縁物質１６０でリード端子１１２を覆うことにより、大電流が流れる蓋然性の高いリード端子１１２と温度検出部品１５０（及び発熱部品１１０の端子と接続させるために剥き出しになっているランド１３３）との絶縁耐圧を更に高めることができる。
　仮に、図８（ｂ）に示すように、絶縁物質１６０をリード端子１１２の先端近くまで多層基板１３０に接続される直前まで覆った場合には、温度検出部品１５０は、図８（ａ）に示す中央の位置から図８（ｂ）に示すＪ１寄りに配置位置を移動することも可能となり、発熱部品１１０に一層近い熱伝導経路上の位置で、発熱部品１１０の温度をより正確に、より追従性良く検出することができる。
　なお、参考までに、実施形態１に係る電子機器１００において、発熱部品１１０は、係合部材１６２によって多層基板１３０に固定されていることが好ましい（図１参照。）。
　「係合部材１６２」としては、ねじ１６２ａ、板バネ１６２ｂ等を用いることができる。熱伝導を考慮すると、係合部材１６２は金属製であることが好ましい。
　係合部材１６２によって、発熱部品１１０と多層基板１３０を固定することで、発熱部品１１０の上面と多層基板１３０の下面との密着の度合いを高めることができ、発熱部品１１０の熱を更に効率的に多層基板１３０に伝えることができるとともに（図４に示すＲ２の経路参照。）、係合部材１６２を通じて発熱部品１１０の熱を温度検出部品１５０の側に伝導することもでき（図４に示すＲ３の経路参照。）、発熱部品１１０の温度を一層正確に、一層追従性良く検出することができる
２．電子機器１００の作用
　次に、実施形態１に係る電子機器１００の作用（動作、熱伝導）について、発熱部品１１０がパワーＭＯＳＦＥＴである場合を例に、図２、図４等を用いて説明する。
　上記したように、パワーＭＯＳＦＥＴは、ゲートに接続されたリード端子１１２ａ、ドレインに接続されたリード端子１１２ｂ及びソースに接続されたリード端子１１２ｃがそれぞれ多層基板１３０に接続され、所定の駆動回路（例えば、インバーター回路等）の一部を構成している。
　同様に、温度検出部品１５０は、表層配線パターン１３２を通じて温度検出回路等（図示しない）に接続され、当該検出回路の一部を構成している。
　パワーＭＯＳＦＥＴは、上記した所定の駆動回路によってゲートがスイッチング制御され、当該スイッチング制御に応じてソース～ドレイン間から電流が間欠的に取り出されて負荷を駆動する。例えば、電流取り出しノードとなるドレインには、間欠的ながら大電流（パワーＭＯＳＦＥＴの定格に依るが、例えば５Ａ～８０Ａ）が流れる。
（１）Ｒ１の経路
　上記した大電流による駆動を続けるにつれ、ドレインに係るノードは発熱をして高温となる。そして当該ノードの熱は、発熱素子１１６（半導体チップ）の裏面全体からベース１１８に伝導し、該ベース１１８からリード端子１１２ｂへ伝導し、該リード端子１１２ｂからＪ１を経由して熱伝導配線パターン１３４へと伝導し、やがて、該熱伝導配線パターン１３４から温度検出部品１５０へと伝導する（Ｒ１の経路。図４参照。）。
　Ｒ１の経路を構成するベース１１８、リード端子１１２ｂ及び熱伝導配線パターン１３４は、封止部材１１４に用いられる樹脂等や多層基板１３０に用いられるガラスエポキシ樹脂よりも熱伝導率が高い銅等を材質としたもので構成されており、上記した熱伝導が起こるとベース１１８、リード端子１１２ｂ及び熱伝導配線パターン１３４の温度は、ドレインに係るノードの温度（いわば発熱部品１１０の温度）とおおよそ同様の温度となる。したがって、この熱伝導配線パターン１３４の近傍にある温度検出部品１５０が、このＲ１の経路から伝導された熱による温度を検出することにより、発熱部品１１０の温度をより正確に、より追従性良く検出する。
（２）Ｒ２の経路
　上記したＲ１の経路に加えて、発熱部品１１０、該発熱部品１１０の上面に密着した多層基板１３０の下面、発熱部品１１０上に延在している熱伝導配線パターン１３４の先端、及び、温度検出部品１５０の経路（図４に示すＲ２の経路参照。）によっても、発熱部品１１０の熱は伝導する。したがって、このＲ２の経路から伝導された熱も温度検出部品１５０に取り込まれる。
（３）Ｒ３の経路
　上記したＲ１及びＲ２の経路に加えて、発熱部品１１０、係合部材１６２、熱伝導配線パターン１３４の先端、及び、温度検出部品１５０の経路（図４に示すＲ３の経路参照。）によっても、発熱部品１１０の熱は伝導する。したがって、このＲ３の経路から伝導された熱も温度検出部品１５０に取り込まれる。
（４）その他の経路
　また、上記したＲ１、Ｒ２及びＲ３の経路に加えて、温度検出部品１５０は、（ｉ）例えば、封止部材１１４、リード端子１１２及び熱伝導配線パターン１３４に囲まれた領域が空隙となっている場合には、封止部材１１４及びリード端子１１２から輻射された熱も、（ｉｉ）例えば、封止部材１１４、リード端子１１２及び熱伝導配線パターン１３４に囲まれた領域に樹脂等で封止されている場合には、封止部材１１４及びリード端子１１２から当該樹脂等を通じて伝導された熱も、温度検出部品１５０に取り込まれる（図４参照。）。
３．電子機器１００の効果
（１）実施形態１に係る電子機器１００によれば、発熱部品１１０のリード端子１１２は内層配線層に設けられた熱伝導配線パターン１３４と接続され、熱伝導配線パターン１３４は、平面視したときに少なくとも発熱部品１１０上にオーバーラップした状態で延在し、温度検出部品１５０は、断面視したときに多層基板１３０の下面であって封止部材１１４、リード端子１１２及び熱伝導配線パターン１３４に囲まれた領域内の位置で表層配線層に設けられた表層配線パターン１３２上に実装されているため、温度検出部品１５０は、発熱部品１１０の熱を、（ｉ）リード端子１１２、及び、熱伝導配線パターン１３４においてＪ１から温度検出部品１５０の直上まで、の経路（Ｒ１の経路）による熱伝導、（ｉｉ）発熱部品１１０の上面、多層基板１３０の下面、及び、熱伝導配線パターン１３４においてその先端から温度検出部品１５０の直上まで、の経路（Ｒ２の経路）による熱伝導、（ｉｉｉ）封止部材１１４及びリード端子１１２からの輻射又は伝導、によって多方面から受け取ることができる。
　その結果、実施形態１に係る電子機器１００によれば、従来の電子機器と比較して、発熱部品１１０の温度をより正確に、より追従性良く検出することができる。
（２）また、実施形態１に係る電子機器１００は、発熱部品１１０のリード端子は内層配線層に設けられた熱伝導配線パターン１３４と接続され、熱伝導配線パターン１３４は発熱部品１１０の上にオーバーラップした状態で延在し、温度検出部品１５０は表層配線層に設けられた表層配線パターン１３２上に実装された構成となっている。すなわち、熱伝導配線パターン１３４が設けられた配線層と、温度検出部品１５０が実装された表層配線パターン１３２とでは配線層が異なるものの、両者（熱伝導配線パターン１３４及び温度検出部品１５０）は物理的に近い距離に配置されている。このような構成とすることで、両者の間で、必要な絶縁距離を確保しつつも物理的に近い距離で熱の授受を行うことができ、これらを両立しつつ、従来の電子機器と比較して、発熱部品１１０の温度をより正確に、より追従性良く検出することができる。
（３）実施形態１に係る電子機器１００は、従来の電子機器と比較して温度検出をより正確により追従性良く行うことができるため、発熱部品１１０（パワーＭＯＳＦＥＴ等の電子デバイス）が熱暴走して異常な高温になった場合には、即座にシステムの動作を止める等の制御を実現することができる。また、熱暴走にいたる前であっても、正確かつ追従性良い温度検出の下、発熱部品１１０が正常動作をしているときの温度よりも高温となった場合には、即座に、例えば、冷却ファンを回転させる／回転を速める、警告信号を送り負荷を軽減する等、システムとしても目標値の差異が小さく応答性の良い制御を実現することができる。このように実施形態１に係る電子機器１００を応用することで、正確な発熱部品の温度検出に基づく緻密な制御、追従性の良い温度検出に基づく応答性の高い制御等への要請にも応えることができる。
［実施形態２］
１．実施形態２に係る電子モジュール５００は、基本的には実施形態１に係る電子機器１００と同様の構成を有するが、金属ケース１８０を備え、係合部材１６２は、ねじ１６２ａ又は板バネ１６２ｂであり、多層基板１３０は、ねじ１６２ａによる共締め又は板バネ１６２ｂによる係合により発熱部品１１０を介して金属ケース１８０に固定されている点が、実施形態１に係る電子機器１００の場合と異なる（図１０参照。）。
　実施形態２に係る電子モジュール５００は、例えば、図１０（ａ）に示すように、金属ケース１８０と、実施形態１に係る電子機器１００と、を備え、係合部材１６２は、ねじ１６２ａであり、多層基板１３０は、ねじ１６２ａによる共締めにより発熱部品１１０を介して金属ケース１８０に固定されている。
　また、例えば図１０（ｂ）に示すように、金属ケース１８０と、実施形態１に係る電子機器１００と、を備え、係合部材１６２は板バネ１６２ｂであり、多層基板１３０は、板バネ１６２ｂによる係合により発熱部品１１０を介して金属ケース１８０に固定されていてもよい。
　このような構成であるため、発熱部品１１０と多層基板１３０とが係合部材１６２により互いの境界面に押圧力が掛かった状態で固定され、発熱部品１１０及び多層基板１３０の経路による熱伝導も一層促進され、従来の電子モジュールと比較して、発熱部品１１０の温度をより正確に、より追従性良く検出することができる。また、ねじ又は板バネという一般的に流通している係合部材を活用して係合することにより、部品点数も少なく、電子モジュール５００を安価に製作することができる。また、ねじ１６２ａ又は板バネ１６２ｂを取り外しての点検、メンテナンス等も可能となる。
ここで、金属ケース１８０は、例えばアルミ製のものであってもよい。また、金属ケース１８０の底面から、リード端子１１２及び多層基板１３０の下面にかけて、空隙のままであってもよいし、樹脂等で封止してもよい。
実施形態２に係る電子モジュール５００は、例えば、パワーＭＯＳＦＥＴ等のパワー系デバイス等の発熱部品１１０を含み、電源装置、発電機、交流インバータ等の回路に用いられてもよく、１の金属ケース１８０の中に発熱部品１１０が１個含まれていてもよいが、複数個（例えば４個等）含まれていてもよい。
　このように、実施形態２に係る電子モジュール５００は、金属ケース１８０を備え、多層基板１３０が係合部材１６２による係合により発熱部品１１０を介して金属ケース１８０に固定されている構成が実施形態１に係る電子機器１００とは異なるが、電子機器１００を用いるため、実施形態１に係る電子機器１００が有する効果をそのまま有する。
２．また、実施形態２に係る電子モジュール５００は、上記に加えて、図１１に示すように、発熱部品１１０と多層基板１３０との間に放熱シート１８２ａ又は放熱グリース１８２ｂが介装されていてもよい。
　こうすることで、発熱部品１１０と多層基板１３０の間の熱伝導が良くなり、発熱部品１１０の温度をより正確に、追従性よく検出することができる。
３．また、実施形態２に係る電子モジュール５００は、上記に加えて、図１１に示すように、発熱部品１１０と金属ケース１８０との間に放熱シート１８２ａが介装されていてもよい。
　こうすることで、発熱部品１１０の熱膨張率と、多層基板１３０の熱膨張率との違いによるストレスを放熱シート１８２ａ又は放熱グリース１８２ｂが緩和することができる。
［実験例］
１．実験例１
　温度検出の正確性を確認するため、従来の電子機器９００（比較例）とともに、実施形態１に係る電子機器１００の評価を行った。以下その実験例を説明する。
（１）実験構成
イ）　試料として実施形態１に係る電子機器１００をそのまま実験に用いた。発熱部品１１０として、パワーＭＯＳＦＥＴを用いた。多層基板１３０は、一般的なガラスエポキシ基板をベースとし、配線層の厚さが表層３５μｍ、内層７５μｍである４層多層基板を用いた。熱伝導配線パターン１３４は、第３配線層１４３に形成し、発熱部品１１０の封止部材１１４に対応する面積のおおよそ２５％がオーバーラップした熱伝導配線パターン１３４を用いた。温度検出部品１５０は、表面実装型サーミスタ（タムラ製「ＮＣＰ１８ＸＨ１０３Ｆ０ＳＲＢ」）を用いた。併せて、アルミ製の金属ケース１８０に対し、ねじ１６２ａを係合部材１６２として、多層基板１３０及び発熱部品１１０を固定した。
　かかる電子機器１００に対し、図１２（ｂ）で示すように、温度検出部品１５０からの温度検出信号を表層配線パターン１３２を通じて取り出して、温度記録部２００のＭＰ１入力に接続するとともに、発熱部品１１０の側面に第２の温度検出部品１５２を接触させ（図１２（ｃ）参照。）、温度記録部２００のＭＰ２入力に接続した。第２の温度検出部品１５２は、熱電対を用いた。
　また、発熱部品１１０（パワーＭＯＳＦＥＴ）のゲート、ドレイン及びソースにそれぞれ対応するリード端子１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃには、試験信号供給部２１０からの信号線を接続した。なお、試験信号供給部２１０は発熱部品１１０の負荷を含んでいる。
ロ）　比較例として従来の電子機器９００をそのまま実験に用いた。実験構成は、図１２（ａ）に示すように、基本的には上記（イ）電子機器１００を用いた実験の構成と同様であるが、温度検出部品９５０は多層基板９３０の上面に実装されているため、温度検出部品９５０からの信号を上面の表層配線パターン９３２を通じて取り出す点が異なっている。
（２）実験条件
　試験信号供給部２１０により、発熱部品（パワーＭＯＳＦＥＴ）１１０，９１０に対して、過電流によって停止する最大定格の電流よりもやや低い電流（例えば３０Ａ）を、約７分間流し（過電流停止直前の負荷条件）、多層基板１３０，９３０に実装された温度検出部品１５０，９５０において検出された温度と、発熱部品１１０，９１０自体の温度とを同時に測定した。
　なお、発熱部品（パワーＭＯＳＦＥＴ）１１０，９１０を冷却するための能動的な措置（冷却ファンを回す等の措置）は行わない。
（３）実験結果
　図１３は、実験例１の結果を示すグラフである。グラフにおいて、横軸は経過時間を縦軸は温度を表し、ＭＰ１は多層基板１３０，９３０に実装された温度検出部品１５０，９５０によって検出された温度を示し、ＭＰ２は発熱部品１１０，９１０自体の温度を示している。そして、図１３（ａ）は従来の電子機器９００による温度検出の結果を示し、図１３（ｂ）は実施形態１に係る電子機器１００による温度検出の結果を示す。
　従来の電子機器９００では、図１３（ａ）から分るように、温度検出部品９５０によって検出された温度（ＭＰ１）は、発熱部品９１０自体の温度（ＭＰ２）よりも、おおよそ２０℃程度低く検出されており、両データの間には乖離がある。一方、実施形態１に係る電子機器１００では、図１３（ｂ）から分るように、温度検出部品１５０によって検出された温度（ＭＰ１）は、発熱部品１１０自体の温度（ＭＰ２）とほぼ同じ温度で検出されており（初期の乖離は４℃以内、７分後の乖離はほぼ０℃）、従来の電子機器９００と比較して、発熱部品１１０の温度をより正確に検出することができることが確認された。
２．実験例２
　温度検出の追従性の良さを確認するため、従来の電子機器９００（比較例）とともに、実施形態１に係る電子機器１００の評価を行った。以下その実験例を説明する。
（１）実験構成
　上記した実験例１と同様の構成である。
（２）実験条件
　基本的には実験例１に沿った内容であるが、実験例２は、試験信号の供給のし方が実験例１とは異なる。すなわち、試験信号供給部２１０により、発熱部品（パワーＭＯＳＦＥＴ）１１０，９１０のソース～ドレイン間に、第１の時間（例えば４秒間）は所定の電流（例えば４０Ａ）を流し、第２の時間（例えば１０秒間）は電流を遮断すること（開閉）を繰り返し行う信号を供給する。この開閉動作を少なくとも７分間は継続して、その間の多層基板１３０，９３０に実装された温度検出部品１５０，９５０において検出された温度と、発熱部品１１０，９１０自体の温度とを同時に測定した。
（３）実験結果
　図１４は、実験例２の結果を示すグラフである。グラフの軸、ＭＰ１、ＭＰ２の表記は実験例１の図１３と同様である。図１４（ａ）は従来の電子機器９００による温度検出の結果を示し、図１４（ｂ）は実施形態１に係る電子機器１００による温度検出の結果を示す。
　従来の電子機器９００では、図１４（ａ）から分るように、ソース～ドレイン間の開閉に伴って、発熱部品９１０自体の温度グラフ（ＭＰ２）は上昇及び下降の折り返しが明確であるところ、温度検出部品９５０によって検出した温度グラフ（ＭＰ１）は、ＭＰ２のグラフの折り返しに追従できていない。一方、実施形態１に係る電子機器１００では、図１４（ｂ）から分るように、温度検出部品１５０によって検出された温度グラフ（ＭＰ１）を見ると、発熱部品１１０自体の温度グラフ（ＭＰ２）の折り返しに対し、ほとんど遅延なく追従して折り返しており、従来の電子機器９００と比較して、発熱部品１１０の温度をより追従性良く検出することができることが確認された。
　以上、実験例１及び実験例２より、本発明の電子機器１００は、従来の電子機器と比較して、発熱部品の温度をより正確に、かつ、より追従性良く検出することができることを確認できた。
　以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
（１）上記各実施形態において、発熱部品１１０がパワーＭＯＳＦＥＴである場合を例に説明したが、これに限られない。動作によって発熱する電子部品であれば全般的に本発明に適用可能であり、特に、ＩＧＢＴ等、ゲートを開閉させてスイッチングを行いつつ接続された負荷に対し大電流を駆動するパワー系電子デバイスは好適である。
（２）上記各実施形態において、多層基板１３０としてガラスエポキシ基板を用いた例を説明したが、これに限られない。例えば、本発明が実施できる範囲で紙フェノール、紙エポキシ、テフロン（登録商標）、アルミナ等の基板もこれに用いることができる。
（３）上記各実施形態において、多層基板１３０として４層の配線層を有する多層基板を用いて説明したが、これに限られない。例えば、３層、６層等の多層基板もこれに用いることができる。
（４）上記実施形態１では、ねじ１６２ａを係合部材として、発熱部品１１０の封止部材１１４に設けられた固定用穴１２０を貫通して共締めを行って、発熱部品１１０と多層基板１３０と係合した例を説明したが、これに限られない。例えば、図９で示すように、発熱部品１１０の封止部材１１４ではない部位において、ねじ１６２ａを用いて、多層基板１３０と該発熱部品１１０とを係合することもできる。
１００，８００，９００…電子機器、１１０，８１０ａ，８１０ｂ，９１０…発熱部品、１１２，１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，９１２…リード端子、１１４，９１４…封止部材、１１６…発熱素子、１１８…ベース、１１９…ポスト、１２０…固定用穴、１２２…ダイパッド、１２４…ワイヤー、１３０，９３０…多層基板、１３０'…ベア基板、１３２，９３２…表層配線パターン、１３３…ランド、１３４…熱伝導配線パターン、１４１…第１配線層、１４２…第２配線層、１４３…第３配線層、１４４…第４配線層、１４７…層間絶縁部材、１４８…レジスト、１５０，８５０ａ，８５０ｂ，９５０…温度検出部品、１５２…第２の温度検出部品、１６０…絶縁物質、１６２…係合部材、１６２ａ…ねじ、１６２ｂ…板バネ、１８０…金属ケース、１８２ａ…放熱シート、１８２ｂ…放熱グリース、２００…温度記録部、２１０…試験信号供給部、５００，９９０…電子モジュール、８３０…主基板、８３１…副基板、８７０ａ，８７０ｂ…コンパウンド、９３６…配線パターン

Claims (12)

  1. 　リード端子を有し、封止部材で封止された発熱部品と、
    　表層配線層と内層配線層とを有する多層基板と、
    　前記発熱部品の温度を検出する温度検出部品とを備えた電子機器であって、
    　前記発熱部品の上面は前記多層基板の下面に密着しており、前記発熱部品の前記リード端子は前記内層配線層に設けられた熱伝導配線パターンと接続され、
    　前記熱伝導配線パターンは、平面視したときに少なくとも前記発熱部品上にオーバーラップした状態で延在し、
    　前記温度検出部品は、断面視したときに前記多層基板の下面であって前記封止部材、前記リード端子及び前記熱伝導配線パターンに囲まれた領域内の位置で前記表層配線層に設けられた表層配線パターン上に実装されていることを特徴とする電子機器。
  2. 　請求項１に記載の電子機器において、
    　前記多層基板は複数の前記内層配線層を有し、
    　前記熱伝導配線パターンは、前記複数の内層配線層のうち、前記多層基板の下面側に最も近い層の配線層に形成されていることを特徴とする電子機器。
  3. 　請求項１又は２に記載の電子機器において、
    　前記熱伝導配線パターンは、平面視したときに、前記発熱部品の封止部材に対応する面積の１０％以上の面積で前記発熱部品とオーバーラップしていることを特徴とする電子機器。
  4. 　請求項１～３のいずれかに記載の電子機器において、
    　前記リード端子は、前記発熱部品が有する複数のノードのうち、電流取り出しがされるノードに接続されていることを特徴とする電子機器。
  5. 　請求項１～４のいずれかに記載の電子機器において、
    　前記温度検出部品は、断面視したときに、前記リード端子及び前記熱伝導配線パターンが接続された位置（以下、Ｊ１と言う。）と、前記発熱部品の端部であって前記Ｊ１側の端部と、の間の中央の位置に実装されていることを特徴とする電子機器。
  6. 　請求項１～５のいずれかに記載の電子機器において、
    　前記温度検出部品は、表面実装型のサーミスタであることを特徴とする電子機器。
  7. 　請求項１～６のいずれかに記載の電子機器において、
    　前記発熱部品は、パワートランジスタであることを特徴とする電子機器。
  8. 　請求項１～７のいずれかに記載の電子機器において、
    　前記リード端子の表面は、絶縁物質に覆われていることを特徴とする電子機器。
  9. 　請求項１～８のいずれかに記載の電子機器において、
    　前記発熱部品は、係合部材によって前記多層基板に固定されていることを特徴とする電子機器。
  10. 　金属ケースと、
    　請求項９に記載の電子機器とを備え、
    　前記係合部材は、ねじ又は板バネであり、
    　前記多層基板は、ねじによる共締め又は板バネによる係合により前記発熱部品を介して前記金属ケースに固定されていることを特徴とする電子モジュール。
  11. 　請求項１０に記載の電子モジュールにおいて、
    　前記発熱部品と前記多層基板との間に放熱シート又は放熱グリースが介装されていることを特徴とする電子モジュール。
  12. 　請求項１０又は１１に記載の電子モジュールにおいて、
    　前記発熱部品と前記金属ケースとの間に放熱シートが介装されていることを特徴とする電子モジュール。
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