WO2021070569A1 - 電子機器 - Google Patents

Abstract

電子機器（１）は、プリント基板（２）と、プリント基板上に実装されている複数の電子部品（３～６）と、金属材料から構成され、複数の電子部品を覆うと共にプリント基板に接地するリッド（１７）と、を備える。

Description

電子機器 関連出願の相互参照

　本出願は、２０１９年１０月１１日に出願された日本出願番号２０１９－１８７７６７号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、電子機器に関する。

　従来より、電子機器の多機能化及び高性能化に伴い、電子機器に搭載される電子部品の高性能化及び高速化が進んでおり、消費電力の増加も見込まれている。このため、ＥＭＣ（Electromagnetic Compatibility）対策や電子部品からの発熱量の増加に対する放熱性の向上が必要になってきている。例えば特許文献１には、輻射ノイズを抑制するために、シールド部材を用いて電子部品の放熱用リッドからプリント基板まで接続される構成が開示されている。

特開２０１２－１６４８５２号公報

　特許文献１に開示されている技術は、１つの電子部品に対して１つの放熱用リッドを設ける構成であるので、１つの電子部品からの輻射ノイズの抑制及び放熱性の向上を図ることができる。一方、近年では、微細加工の技術の進歩により、同一のプリント基板上に複数の電子部品が密集して実装される傾向にある。そのため、同一のプリント基板上に複数の電子部品が実装される構成においても、複数の電子部品からの輻射ノイズの抑制及び放熱性の向上を図れる構成が望まれている。

　本開示は、同一のプリント基板上に複数の電子部品が実装される構成において、複数の電子部品からの輻射ノイズの抑制及び放熱性の向上を適切に図ることを目的とする。

　本開示の一態様によれば、プリント基板と、プリント基板上に実装されている複数の電子部品と、金属材料から構成され、複数の電子部品を覆うと共にプリント基板に接地するリッドと、を備える。金属材料から構成されるリッドが複数の電子部品を覆うと共にプリント基板に接地するように構成したので、電子部品から発せられた熱をリッドから拡散させて放熱性を向上させると共に複数の電子部品からの輻射ノイズを抑制することができる。これにより、同一のプリント基板上に複数の電子部品が実装される構成において、複数の電子部品からの輻射ノイズの抑制及び放熱性の向上を適切に図ることができる。

　本開示の一態様によれば、第１プリント基板と、第１プリント基板上に実装されている第２プリント基板と、第２プリント基板上に実装されている複数の電子部品と、金属材料から構成され、複数の電子部品を覆うと共に第２プリント基板に接地するリッドと、を備える。金属材料から構成されるリッドが複数の電子部品を覆うと共に第２プリント基板に接地するように構成したので、電子部品から発せられた熱をリッドから拡散させて放熱性を向上させると共に複数の電子部品からの輻射ノイズを抑制することができる。即ち、第１プリント基板上に第２プリント基板が実装され、第２プリント基板上に複数の電子部品が実装されている構成においても、複数の電子部品からの輻射ノイズの抑制及び放熱性の向上を適切に図ることができる。

　本開示の一態様によれば、第１プリント基板と、第１プリント基板上に実装されている第２プリント基板と、第２プリント基板上に実装されている複数の電子部品と、金属材料から構成され、複数の電子部品を覆うと共に第１プリント基板に接地するリッドと、を備える。金属材料から構成されるリッドが複数の電子部品を覆うと共に第１プリント基板に接地するように構成したので、電子部品から発せられた熱をリッドから拡散させて放熱性を向上させると共に複数の電子部品からの輻射ノイズを抑制することができる。即ち、この場合も、複数の電子部品からの輻射ノイズの抑制及び放熱性の向上を適切に図ることができる。

　本開示についての上記目的及びその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、第１実施形態を示す横断平面図であり、 図２は、縦断側面図であり、 図３は、第２実施形態を示す横断平面図であり、 図４は、縦断側面図であり、 図５は、第３実施形態を示す横断平面図であり、 図６は、縦断側面図であり、 図７は、第４実施形態を示す縦断側面図であり、 図８は、リッドの平面図であり、 図９は、リッドの縦断側面図である。

　以下、電子機器の幾つかの実施形態について図面を参照して説明する。以下に示す各実施形態において、先行する実施形態で説明した内容に対応する部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を省略することがある。

　（第１実施形態）
　第１実施形態について図１から図２を参照して説明する。図１は、図２のＡ１－Ａ２に沿う横断平面を示す。電子機器１は、例えば車両に搭載される車載用の電子機器であり、平板形状のプリント基板２と、プリント基板２上に実装されている複数（本実施形態では４個）の電子部品３～６とを有する。電子部品３～６は、例えばボールグリッドアレイパッケージ型（ＢＧＡ型）の半導体素子であり、半導体チップとパッケージプリント基板とがボンディングワイヤにより電気的に接続され、パッケージプリント基板の上面側に対する樹脂モールドにより全体として薄形矩形状のパッケージとして形成されている。又、パッケージプリント基板の実装面（図２では下面）には多数のはんだボールが設けられている。本実施形態では、例えば電子部品３はＳｏＣ（System on Chip）であり、電子部品４は電源ＩＣ（Integrated Circuit）であり、電子部品５，６はメモリ素子である。電子部品３と電子部品４は、プリント基板２の表面で配線７（図２では図示略）により電気的に接続されている。電子部品３と電子部品５，６は、プリント基板２の表面で配線８，９（図２では図示略）により電気的に接続されている。

　プリント基板２は、例えばガラス繊維を含有したエポキシ樹脂等の絶縁基材１０が多層に積層されている多層基板であり、その表面及び層間に導体パターンが形成されていると共に、層間にグランドパターン１１が形成されている。プリント基板２の表面には、上記した電子部品３～６の多数のはんだボールに対応し、電子部品３～６がはんだ接合されるための導通用のランド１２が設けられていると共に、後述するリッドが接地されるための接地用のランド１３が設けられている。又、プリント基板２の表面には、導通用のランド１２及び接地用のランド１３を除く部分を覆うようにソルダーレジスト層１４が設けられている。ソルダーレジスト層１４は、プリント基板２の表面において導体パターンや絶縁基材１０を保護すると共に、導通用のランド１２及び接地用のランド１３を露出させる最外層として形成されている。導通用のランド１２及び接地用のランド１３上には、印刷用のマスクを用いてはんだペーストが塗布（印刷）されることにより印刷体が設けられている。又、接地用のランド１３は、ビア１５を介してグランドパターン１１と導通している。

　電子部品３～６をプリント基板２に実装する工程では、電子部品３～６のはんだボールを導通用のランド１２に対して位置合わせして重ね、温度制御しながら加熱し、はんだ接合を行う。この加熱は、図示しないリフロー炉を通して行う。はんだペーストである印刷体とはんだボールとが溶融されて一体化され、その後に冷却され、はんだが硬化してはんだ接合部１６が形成されることで、電子部品３～６がプリント基板２に対して電気的及び物理的に接続される。

　電子部品３～６の上方には当該電子部品３～６を覆うようにリッド１７が設けられている。リッド１７は、金属材料から構成され、中空部１８を有する凹形状である。電子部品３の上面３ａとリッド１７の天井面部１９の下面１９ａとの間には放熱ゲル２０（放熱部材に相当する）が設けられている。放熱ゲル２０が設けられていることで、電子部品３から発せられた熱の殆どは、放熱ゲル２０に直接伝わり、放熱ゲル２０からリッド１７の天井面部１９に伝わり、リッド１７の天井面部１９や側面部２１から拡散される。又、電子部品４～６から発せられた熱の殆どは、空気中を介してリッド１７に伝わり、リッド１７の天井面部１９や側面部２１から拡散される。本実施形態では、電子部品３～６の中で発熱量が最大である電子部品３とリッド１７との間に放熱ゲル２０が設けられている構成を例示しているが、他の電子部品４～６とリッド１７との間にも放熱ゲル２０が設けられている構成でも良い。

　リッド１７をプリント基板２に実装する工程では、リッド１７の側面部２１の下端部を接地用のランド１３に対して位置合わせして重ね、温度制御しながら加熱し、はんだ接合を行う。はんだが硬化してはんだ接合部２２が形成されることで、リッド１７がプリント基板２に対して物理的に接続されると共に接地される。

　第１実施形態によれば、以下に示す作用効果を得ることができる。電子装置１において、金属材料から構成されるリッド１７が複数の電子部品３～６を覆うと共にプリント基板２に接地するように構成したので、電子部品３～６から発せられた熱をリッド１７から拡散させて放熱性を向上させると共に電子部品３～６からの輻射ノイズを抑制することができる。これにより、同一のプリント基板２上に複数の電子部品３～６が実装される構成において、電子部品３～６からの輻射ノイズの抑制及び放熱性の向上を適切に図ることができる。又、プリント基板２の表面に設けられている配線７～９からの輻射ノイズの抑制も図ることができる。

　電子部品３とリッド１７との間には放熱ゲル２０を設けたので、電子部品３から発せられた熱の拡散を放熱ゲル２０により促進させることができ、放熱性を高めることができる。

　（第２実施形態）
　第２実施形態について図３から図４を参照して説明する。図３は、図４のＡ３－Ａ４に沿う横断平面を示す。第２実施形態は、第１プリント基板上に第２プリント基板が実装され、第２プリント基板上に複数の電子部品が実装されている点で、前述した第１実施形態と異なる。第１プリント基板はマザー基板として機能し、第２プリント基板はモジュール基板として機能する。

　電子機器３１は、平板形状の第１プリント基板３２と、第１プリント基板３２上に実装されている平板形状の第２プリント基板３３と、第２プリント基板３３上に実装されている複数の電子部品３～６とを有する。

　第２プリント基板３３は、例えばガラス繊維を含有したエポキシ樹脂等の絶縁基材３４が多層に積層されている多層基板であり、その表面、層間及び裏面に導体パターンが形成されていると共に、層間にグランドパターン３５が形成されている。第２プリント基板３３の表面には、上記した電子部品３～６の多数のはんだボールに対応し、電子部品３～６がはんだ接合されるための導通用のランド３６が設けられていると共に、後述するリッドが接地されるための接地用のランド３７が設けられている。又、第２プリント基板３３の表面には、導通用のランド３６及び接地用のランド３７を除く部分を覆うようにソルダーレジスト層３８が設けられている。接地用のランド３７は、ビア３９を介してグランドパターン３５と導通している。

　第２プリント基板３３の裏面には、導通用のランド４０及び接地用のランド４１が設けられていると共に、導通用のランド４０及び接地用のランド４１を除く部分を覆うようにソルダーレジスト層４２が設けられている。接地用のランド４１は、ビア４３を介してグランドパターン３５と導通している。

　電子部品３～６を第２プリント基板３３に実装する工程では、電子部品３～６のはんだボールが導通用のランド３６に対して位置合わせして重ねられ、温度制御しながら加熱されることによりはんだ接合が行われる。はんだが硬化してはんだ接合部４４が形成されることで、電子部品３～６が第２プリント基板３３に対して電気的及び物理的に接続される。

　第１プリント基板３２は、例えばガラス繊維を含有したエポキシ樹脂等の絶縁基材４５が多層に積層されている多層基板であり、その表面及び層間に導体パターンが形成されていると共に、層間にグランドパターン４６が形成されている。第１プリント基板３２の表面には、上記した第２プリント基板３３の裏面の導通用のランド４０及び接地用のランド４１に対応し、導通用のランド４７及び接地用のランド４８が設けられていると共に、導通用のランド４７及び接地用のランド４８を除く部分を覆うようにソルダーレジスト層４９が設けられている。接地用のランド４８は、ビア５０を介してグランドパターン４６と導通している。

　第２プリント基板３３を第１プリント基板３２に実装する工程では、第２プリント基板３３を第１プリント基板３２に対して位置合わせして重ね、温度制御しながら加熱し、はんだ接合を行う。はんだが硬化してはんだ接合部５１が形成されることで、第２プリント基板３３が第１プリント基板３２に対して電気的及び物理的に接続されると共に接地される。

　電子部品３～６の上方には当該電子部品３～６を覆うようにリッド５２が設けられている。リッド５２は、第１実施形態で説明したリッド１７と同様であり、金属材料から構成され、中空部５３を有する凹形状である。電子部品３の上面３ａとリッド５２の天井面部５４の下面５４ａとの間には放熱ゲル２０が設けられている。

　リッド５２を第２プリント基板３３に実装する工程では、リッド５２の側面部５５の下端部を接地用のランド３７に対して位置合わせして重ね、温度制御しながら加熱し、はんだ接合を行う。はんだが硬化してはんだ接合部５６が形成されることで、リッド５２が第２プリント基板３３に対して物理的に接続されると共に接地される。

　第２実施形態によれば、以下に示す作用効果を得ることができる。電子機器３１において、金属材料から構成されるリッド５２が複数の電子部品３～６を覆うと共に第２プリント基板３３に接地するように構成したので、電子部品３～６から発せられた熱をリッド５２から拡散させて放熱性を向上させると共に電子部品３～６からの輻射ノイズを抑制することができる。即ち、第１プリント基板３２上に第２プリント基板３３が実装され、第２プリント基板３３上に複数の電子部品３～６が実装されている構成においても、第１実施形態と同様に、電子部品３～６からの輻射ノイズの抑制及び放熱性の向上を適切に図ることができる。又、第２プリント基板３３の表面に設けられている配線７～９からの輻射ノイズの抑制も図ることができる。

　（第３実施形態）
　第３実施形態について図５から図６を参照して説明する。図５は、図６のＡ５－Ａ６に沿う横断平面を示す。第３実施形態は、リッドが第１プリント基板に接地される点で、前述した第２実施形態と異なる。

　電子機器６１は、平板形状の第１プリント基板６２と、第１プリント基板６２上に実装されている平板形状の第２プリント基板６３と、第２プリント基板６３上に実装されている複数の電子部品３～６とを有する。

　第２プリント基板６３は、第２実施形態で説明した第２プリント基板３３と同様であり、絶縁基材６４が多層に積層されている多層基板であり、その表面、層間及び裏面に導体パターンが形成されていると共に、層間にグランドパターン６５が形成されている。第２プリント基板６３の表面には、導通用のランド６６、接地用のランド６７、ソルダーレジスト層６８が設けられている。接地用のランド６７は、ビア６９を介してグランドパターン６５と導通している。第２プリント基板６３の裏面には、導通用のランド７０、接地用のランド７１、ソルダーレジスト層７２が設けられている。接地用のランド７１は、ビア７３を介してグランドパターン６５と導通している。はんだ接合部７４が形成されることで、電子部品３～６が第２プリント基板６３に対して電気的及び物理的に接続される。

　第１プリント基板６２は、第２実施形態で説明した第１プリント基板３２と同様であり、絶縁基材７５が多層に積層されている多層基板であり、その表面及び層間に導体パターンが形成されていると共に、層間にグランドパターン７６が形成されている。第１プリント基板３２の表面には、導通用のランド７７、接地用のランド７８、ソルダーレジスト層７９が設けられている。接地用のランド７８は、ビア８０を介してグランドパターン７６と導通している。はんだ接合部８１が形成されることで、第２プリント基板６３が第１プリント基板６３に対して電気的及び物理的に接続されると共に接地される。

　電子部品３～６の上方には当該電子部品３～６を覆うようにリッド８２が設けられている。リッド８２も、第１実施形態で説明したリッド１７や第２実施形態で説明したリッド５２と同様であり、金属材料から構成され、中空部８３を有する凹形状である。電子部品３の上面３ａとリッド８２の天井面部８４の下面８４ａとの間には放熱ゲル２０が設けられている。

　リッド８２を第１プリント基板６３に実装する工程では、リッド８２の側面部８５の下端部を接地用のランド７８に対して位置合わせして重ね、温度制御しながら加熱し、はんだ接合を行う。はんだが硬化してはんだ接合部８６が形成されることで、リッド８２が第１プリント基板６２に対して物理的に接続されると共に接地される。

　第３実施形態によれば、以下に示す作用効果を得ることができる。電子機器６１において、金属材料から構成されるリッド８２が複数の電子部品３～６を覆うと共に第１プリント基板６２に接地するように構成したので、電子部品３～６から発せられた熱をリッド８２から拡散させて放熱性を向上させると共に電子部品３～６からの輻射ノイズを抑制することができる。即ち、この場合も、第１実施形態や第２実施形態と同様に、電子部品３～６からの輻射ノイズの抑制及び放熱性の向上を適切に図ることができる。又、第２プリント基板３３の表面に設けられている配線７～９からの輻射ノイズの抑制も図ることができる。更に、リッド８２が第２プリント基板６３の全体を覆うことで、第２プリント基板６３からの輻射ノイズの抑制も図ることができる。

　（第４実施形態）
　第４実施形態について図７から図９を参照して説明する。第４実施形態は、電子部品の実装による傾き、プリント基板の反りやうねり等の影響を回避する点で、前述した第１実施形態と異なる。

　図８及び図９に示すように、リッド９１は、その天井面部９２において電子部品３に対応する部分が可撓性を有する構成になっている。具体的には、天井面部９２の上面９２ａにあって電子部品３の外周に対応する部位に複数（本実施形態では４本）の溝９３が形成され、天井面部９２の下面９２ｂにあって電子部品３の外周に対応する部位に複数（本実施形態では５本）の溝９４が形成されており、その溝９３，９４が形成されている箇所が撓むようになっている。リッド９１の天井面部９２が撓むことで、電子部品３が傾いて実装された場合でも、リッド９１の天井面部９２が電子部品３の上面３ａに対して略平行に維持され、天井面部９２の下面９２ｂと放熱ゲル２０とが隙間なく密着される。

　第４実施形態によれば、電子機器１において、リッド９１の天井面部９２において電子部品３に対応する部分が可撓性を有するように構成したので、電子部品３が傾いて実装された場合であっても、リッド９１の天井面部９２の下面９２ｂと放熱ゲル２０とを隙間なく密着させることができ、放熱性を確保することができる。尚、電子部品３に対応する部分が可撓性を有する構成に限らず、電子部品４～６に対応して放熱ゲルが設けられる構成であれば、電子部品４～６に対応する部分も可撓性を有する構成であっても良い。

　（その他の実施形態）
　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、更には、それらに一要素のみ、それ以上、或いはそれ以下を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

　第４実施形態で説明したリッドの天井面部において可撓性を有する構成を、第２実施形態や第３実施形態と組み合わせても良い。
　第１実施形態において、プリント基板２に実装されている電子部品の個数や配置態様は例示した以外でも良い。第２実施形態及び第３実施形態において、第１プリント基板３２に実装されている第２プリント基板３３の個数や配置態様、第２プリント基板３３に実装されている電子部品の個数や配置態様は例示した以外でも良い。第１プリント基板３２上に複数の第２プリント基板３３が実装される構成であれば、１つのリッドが複数の第２プリント基板３３を覆う構成でも良い。

Claims (6)

1. 　プリント基板（２）と、
   　前記プリント基板上に実装されている複数の電子部品（３～６）と、
   　金属材料から構成され、前記複数の電子部品を覆うと共に前記プリント基板に接地するリッド（１７）と、を備える電子機器（１）。
2. 　第１プリント基板（３２）と、
   　前記第１プリント基板上に実装されている第２プリント基板（３３）と、
   　前記第２プリント基板上に実装されている複数の電子部品（３～６）と、
   　金属材料から構成され、前記複数の電子部品を覆うと共に前記第２プリント基板に接地するリッド（５２）と、を備える電子機器（３１）。
3. 　第１プリント基板（６２）と、
   　前記第１プリント基板上に実装されている第２プリント基板（６３）と、
   　前記第２プリント基板上に実装されている複数の電子部品（３～６）と、
   　金属材料から構成され、前記複数の電子部品を覆うと共に前記第１プリント基板に接地するリッド（８２）と、を備える電子機器（６１）。
4. 　前記電子部品と前記リッドとの間に放熱部材（２０）が設けられている請求項１から３の何れか一項に記載した電子機器。
5. 　前記リッドは、可撓性を有する請求項４に記載した電子機器。
6. 　前記複数の電子部品は、ＳｏＣ、電源ＩＣ及びメモリ素子のうち少なくとも何れかを含む請求項１から５の何れか一項に記載した電子機器。

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