WO2022196066A1 - 電子機器の放熱構造 - Google Patents

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歩夢 伊勢田
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日本電気株式会社
Ｎｅｃプラットフォームズ株式会社
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    • H05K1/0206—Cooling of mounted components using means for thermal conduction connection in the thickness direction of the substrate by printed thermal vias

Definitions

  • the present disclosure relates to a heat dissipation structure for electronic equipment.
  • Patent Document 1 discloses a heat dissipation structure for a semiconductor module mounted on a multilayer substrate. That is, in the technique described in Patent Document 1, a semiconductor module is mounted on a multilayer board, and the semiconductor module and the multilayer board are housed in a housing part. The housing component is attached to the multilayer board.
  • the multilayer substrate is provided with the surface heat conductor and the inner layer heat conductor, and the surface heat conductor and the inner layer heat conductor are connected by vias.
  • a surface heat conductor, an inner layer heat conductor, and vias form a heat radiation path from a semiconductor module to a housing component (see, for example, claim 1 of Patent Document 1 and FIG. 1).
  • a surface heat conductor and an inner layer heat conductor are included in the heat dissipation path from the semiconductor module to the housing component.
  • These heat conductors are provided in individual layers in the multilayer substrate and are thin in shape. Since such a thin heat conductor is included in the heat dissipation path, it is difficult to increase the cross-sectional area of the heat dissipation path, particularly in the stacking direction of the multilayer substrate. As a result, there is a problem that it is difficult to realize efficient heat dissipation.
  • An object of the present disclosure is to provide a heat dissipation structure having a heat dissipation path capable of efficiently dissipating heat in view of the above-described problems.
  • a heat dissipation structure for an electronic device includes a substrate, a heat-generating component mounted on the substrate, a case attached to the substrate and having a shape that at least partially covers the heat-generating component, and a case and a heat dissipating member thermally connected to the substrate, and a filled via group is provided on the substrate, and the filled via group includes a first region including a region where the heat generating component contacts the substrate, and a region where the case contacts the substrate.
  • the filled via group forms a heat radiation path from the heat-generating component to the case.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing the outline of the structure of the electronic device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of heat dissipation paths in the electronic device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing an overview of the structure of an electronic device for comparison.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a heat dissipation path in an electronic device for comparison.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a specific example of the shape of the case in the electronic device according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a specific example of the shape of the case in the electronic device according to the first embodiment, and a specific example of the arrangement position of the heat-generating component on the substrate.
  • FIG. 7A is a plan view showing a specific example of the first area, the second area, and the third area in the electronic device according to the first embodiment
  • FIG. 7B is a plan view showing a specific example of the arrangement of filled via groups in the electronic device according to the first embodiment
  • FIG. 8A is a plan view showing another specific example of the first area, the second area, and the third area in the electronic device according to the first embodiment
  • FIG. 8B is a plan view showing another specific example of the arrangement of filled via groups in the electronic device according to the first embodiment
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing the outline of the structure of the electronic device according to the first embodiment. The structure of the electronic device according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
  • the electronic device 100 includes a substrate 1.
  • the substrate 1 is configured by, for example, a multilayer substrate.
  • Circuit components capable of generating heat (hereinafter referred to as “heat generating components”) 2 are mounted on the substrate 1 .
  • the heat-generating component 2 has a structure in which a body portion (hereinafter referred to as “heat-generating portion”) 21 capable of generating heat is covered with a package 22 .
  • a case 3 is attached to the substrate 1.
  • the case 3 is made of metal (for example, made of aluminum alloy).
  • Case 3 is provided so as to at least partially cover heat-generating component 2 .
  • case 3 has a shape that at least partially covers heat-generating component 2 .
  • the case 3 has a substantially box-like shape, and the entire heat-generating component 2 is covered with the case 3 .
  • FIG. 5 and 6 A specific example of the shape of the case 3 will be described later with reference to FIGS. 5 and 6.
  • a gap is formed between each surface portion of the heat generating component 2 and the corresponding surface portion of the case 3 while the heat generating component 2 is covered with the case 3 .
  • case 3 has a size large enough to form these gaps.
  • G indicates the gap between the top surface of the heat-generating component 2 and the top surface of the case 3 .
  • D indicates the distance between the top surface of the heat-generating component 2 and the top surface of the case 3 .
  • the electronic device 100 includes a heat dissipation member 4.
  • the heat radiating member 4 uses, for example, a so-called "heat pipe". That is, the heat radiating member 4 includes a substantially plate-like (more specifically, substantially rectangular plate-like) body portion 41 .
  • a heat sink 42 is provided on one side of the body portion 41 .
  • the heat sink 42 is cooled by a cooling fan (not shown).
  • a heat pipe (not shown) is provided along the plate surface portion of the main body portion 41 . Such heat pipes are thermally connected to the heat sink 42 . In this manner, the main part of the heat radiating member 4 is constructed.
  • the case 3 is thermally connected to the heat dissipation member 4. Specifically, for example, the top surface of the case 3 is in contact with the plate surface of the main body 41 of the heat radiating member 4 , so that the case 3 is thermally connected to the heat radiating member 4 .
  • the substrate 1, the heat-generating component 2, and the case 3 are housed in a housing (not shown). At least the body portion 41 of the heat dissipation member 4 is also accommodated in the housing.
  • the substrate 1 is provided with a plurality of filled vias 11 .
  • one filled via out of a plurality of filled vias is denoted by "11".
  • each two adjacent filled vias 11 among the plurality of filled vias 11 are arranged close to each other.
  • the plurality of filled vias 11 are densely arranged.
  • a plurality of filled vias 11 densely arranged constitute a filled via group 12 .
  • each filled via 11 penetrates multiple layers of the multilayer substrate. Specifically, for example, each filled via 11 penetrates all layers inside the multilayer substrate.
  • Each filled via 11 is filled with a metal (for example, copper).
  • the heat-generating component 2 is mounted on the substrate 1. Therefore, the substrate 1 has a region where the heat-generating component 2 contacts the substrate 1 .
  • a predetermined area including at least a part of such areas is hereinafter referred to as a "first area".
  • A1 indicates an example of the first area. A specific example of the first area A1 will be described later with reference to FIG. 7A or FIG. 8A.
  • the case 3 is attached to the substrate 1 . Therefore, the substrate 1 has a region where the case 3 contacts the substrate 1 .
  • a predetermined area including at least a part of such areas is hereinafter referred to as a "second area".
  • A2 indicates an example of the second area. A specific example of the second area A2 will be described later with reference to FIG. 7A or FIG. 8A.
  • the substrate 1 has a region between the first region A1 and the second region A2.
  • a predetermined area including at least a part of such areas is hereinafter referred to as a "third area".
  • A3 indicates an example of the third area.
  • a specific example of the third area A3 will be described later with reference to FIG. 7A or FIG. 8A.
  • the filled via group 12 is arranged over the first area A1, the second area A2 and the third area A3. That is, the plurality of filled vias 11 are arranged continuously over the first area A1, the second area A2 and the third area A3. Thereby, the heat-generating component 2 is thermally connected to the case 3 through the filled via group 12 . In other words, the filled via group 12 forms a heat radiation path from the heat generating component 2 to the case 3 .
  • FIG. 7B or FIG. 8B A specific example of the arrangement of the filled via group 12 on the substrate 1 will be described later with reference to FIG. 7B or FIG. 8B.
  • the heat generated by the heat-generating component 2 is transferred to the case 3 through the filled via group 12.
  • the heat transferred to the case 3 is transferred to the body portion 41 via the contact surface portion between the case 3 and the body portion 41 of the heat radiating member 4 .
  • the heat transferred to the body portion 41 is transferred to the heat sink 42 through a heat pipe (not shown).
  • the heat sink 42 is cooled by a fan (not shown). In this way, the heat generated by the heat-generating component 2 is dissipated. Arrows in FIG. 2 indicate examples of such heat dissipation paths.
  • the electronic device 100' includes a substrate 1', a heat-generating component 2', a case 3', and a heat dissipation member 4'.
  • the substrate 1', the heat-generating component 2', the case 3', and the heat-radiating member 4' are the same as the substrate 1, the heat-generating component 2, the case 3, and the heat-radiating member 4 of the electronic device 100, respectively. That is, the heat generating portion 21' and the package 22' of the heat generating component 2' are the same as the heat generating portion 21 and the package 22 of the heat generating component 2, respectively.
  • the body portion 41' and the heat sink 42' of the heat dissipation member 4' are similar to the body portion 41 and the heat sink 42 of the heat dissipation member 4, respectively.
  • a filled via group corresponding to the filled via group 12 is not provided on the substrate 1'.
  • a heat dissipation sheet 5' is provided between the top surface of the heat generating component 2' and the top surface of the case 3'.
  • the heat dissipation sheet 5' is adhered, for example, to the package 22' of the heat generating component 2'.
  • the heat-generating component 2' is thermally connected to the case 3' through a heat-dissipating sheet 5'.
  • the heat radiation sheet 5' forms a heat radiation path from the heat generating component 2' to the case 3'.
  • D' indicates the distance between the top surface of the heat-generating component 2' and the top surface of the case 3'.
  • the interval D' is set to a value according to the thickness of the heat dissipation sheet 5'.
  • the substrate 1', the heat-generating component 2', the case 3', and the heat dissipation sheet 5' are housed in a housing (not shown). At least the body portion 41' of the heat radiating member 4' is also accommodated in the housing.
  • the heat generated by the heat-generating component 2' is transferred to the case 3' through the heat-dissipating sheet 5'.
  • the heat transferred to the case 3' is transferred to the main body portion 41' via the contact surface portion between the case 3' and the main body portion 41' of the heat radiating member 4'.
  • the heat transferred to the body portion 41' is transferred to the heat sink 42' through a heat pipe (not shown).
  • the heat sink 42' is cooled by a fan (not shown). In this manner, heat dissipation for the heat generated by the heat-generating component 2' is achieved. Arrows in FIG. 4 indicate examples of such heat dissipation paths.
  • the thermal connection between the heat-generating component 2' and the case 3' is due to the heat dissipation sheet 5'. Therefore, if the heat dissipation sheet 5' cannot be provided for some reason (for example, the material of the package 22 or mechanical interference with other parts), there is a problem that such a heat dissipation structure cannot be adopted. Moreover, there is a problem that the number of parts increases due to the provision of the heat radiation sheet 5'. Moreover, since the distance D' cannot be made smaller than the thickness of the heat dissipation sheet 5', there is a problem that it is difficult to reduce the thickness of the electronic device 100'.
  • the heat-generating component 2 and the case 3 are thermally connected by the filled via group 12 of the substrate 1 .
  • the number of parts can be reduced compared to the electronic device 100'.
  • the distance D can be set to a value smaller than the thickness of the heat dissipation sheet 5'. In other words, the distance D can be smaller than the distance D'. Therefore, the thickness of the electronic device 100 can be reduced as compared with the electronic device 100'.
  • the heat dissipation path from the semiconductor module to the housing component includes the surface heat conductor and the inner layer heat conductor. These heat conductors are provided in individual layers in the multilayer substrate and are thin in shape. Since such a thin heat conductor is included in the heat dissipation path, it is difficult to increase the cross-sectional area of the heat dissipation path, particularly in the stacking direction of the multilayer substrate. As a result, there is a problem that it is difficult to realize efficient heat dissipation.
  • a heat dissipation path from the heat generating component 2 to the case 3 is formed by the filled via group 12 arranged over the first area A1, the second area A2 and the third area A3.
  • efficient heat dissipation can be realized.
  • FIG. 5 a specific example of the arrangement position of the heat-generating component 2 on the substrate 1 will be described.
  • the outer shape of the case 3 is substantially rectangular parallelepiped.
  • a plate surface portion of the substrate 1 is provided with a plurality of areas A4_1 to A4_3 in which circuit components can be mounted (hereinafter referred to as "mounting areas").
  • wall-like partitions 31_1 and 31_2 are formed inside the case 3 so as to partition the mounting areas A4 adjacent to each other.
  • the heat-generating component 2 is arranged near the corner of the mounting area A4_1.
  • the heat-generating component 2 is placed near the corner of the mounting area A4_1.
  • the first area A1, the second area A2, and the third area A3 in the examples shown in FIGS. 7A and 7B are set as follows, for example.
  • the entire area where the heat-generating component 2 contacts the substrate 1 is set as the first area A1.
  • the area where the case 3 contacts the substrate 1 an area within a range of a predetermined distance from the heat-generating component 2 is set as the second area A2.
  • the mounting area A4_1 the area between the set first area A1 and the set second area A2 is set as the third area A3.
  • an area where the filled via 11 cannot be provided due to wiring or the like (not shown) is excluded from the third area A3.
  • FIG. 7B shows an example of filled via groups 12 corresponding to the first area A1, second area A2 and third area A3 shown in FIG. 7A.
  • the filled via group 12 is arranged over the first area A1, the second area A2 and the third area A3. That is, a plurality of filled vias 11 are arranged continuously over the first area A1, the second area A2 and the third area A3. Thereby, a heat radiation path from the heat-generating component 2 to the case 3 is formed.
  • the filled via group 12 is composed of one group.
  • the filled via group 12 may be divided into a plurality of groups. Specifically, for example, as shown in FIGS. 8A and 8B, the filled via group 12 may be divided into two groups.
  • the first area A1, the second area A2, and the third area A3 in the examples shown in FIGS. 8A and 8B are set as follows, for example.
  • the areas where the heat-generating component 2 contacts the substrate 1 are set as the first areas A1. Thereby, as shown in FIG. 8A, two first areas A1 separated from each other are set.
  • an area within a range of a predetermined distance from the heat-generating component 2 is set as the second area A2.
  • areas near the corners of the substrate 1 are excluded from the second area A2.
  • the area between each first area A1 and the corresponding second area A2 is set as the third area A3.
  • the third area A3 thereby, as shown in FIG. 8A, two third areas A3 separated from each other are set.
  • an area where the filled via 11 cannot be provided due to wiring or the like (not shown) is excluded from the third area A3.
  • FIG. 8B shows an example of filled via groups 12 corresponding to the first area A1, second area A2 and third area A3 shown in FIG. 8A.
  • the filled via group 12 is divided into two groups.
  • individual groups are arranged over a first area A1, a second area A2 and a third area A3.
  • two heat radiation paths are formed from the heat generating component 2 to the case 3 .
  • the shape of the case 3 may be any shape that at least partially covers the heat-generating component 2 . That is, the shape of the case 3 is not limited to a substantially box-like shape. Moreover, the shape of the case 3 is not limited to the specific examples shown in FIGS. The shape of the case 3 may be, for example, a shape having an opening (substantially cylindrical, etc.).
  • the first area A1, second area A2 and third area A3 are not limited to the specific examples shown in FIG. 7A or FIG. 8A. That is, the arrangement of the filled via group 12 on the substrate 1 is not limited to the specific examples shown in FIG. 7B or FIG. 8B.
  • the first area A1, the second area A2, and the third area A3 are set as areas arranged continuously so that the filled via group 12 forms a heat radiation path from the heat-generating component 2 to the case 3. Good to have.
  • the arrangement position of the heat-generating component 2 on the substrate 1 is not limited to the specific example shown in FIG.
  • the heat-generating component 2 may be arranged in the central portion of the mounting area A4_1.
  • the length of the heat dissipation path inside the substrate 1 that is, the length of the heat dissipation path by the filled via group 12
  • the length of the heat dissipation path inside the substrate 1 can be shortened.
  • more efficient heat dissipation can be achieved.
  • the heat dissipation member 4 is not limited to a heat dissipation member using a heat pipe.
  • the heat radiating member 4 may be any member as long as it is thermally connected to the case 3 .
  • [Appendix] [Appendix 1] a substrate; a heat-generating component mounted on the substrate; a case attached to the substrate and having a shape that at least partially covers the heat-generating component; and a heat dissipation member thermally connected to the case,
  • a filled via group is provided on the substrate,
  • the filled via group includes a first region including a region where the heat-generating component contacts the substrate, a second region including a region where the case contacts the substrate, and a space between the first region and the second region. It is arranged over a third area including the area,
  • a heat dissipation structure for an electronic device wherein the filled via group forms a heat dissipation path from the heat generating component to the case.
  • the substrate is a multilayer substrate, The heat dissipation structure according to appendix 1, wherein each filled via included in the filled via group penetrates a plurality of layers in the multilayer substrate.
  • Appendix 4 3. The heat dissipation structure according to any one of appendices 1 to 3, wherein the case has a shape that entirely covers the heat-generating component.
  • Appendix 5 The heat dissipation structure according to any one of appendices 1 to 4, wherein the heat dissipating member uses a heat pipe.

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Abstract

効率の良い放熱が可能な放熱経路を有する放熱構造を提供する。電子機器（１００）は、基板（１）と、基板（１）に実装された発熱部品（２）と、基板（１）に取り付けられており、かつ、発熱部品（２）を少なくとも部分的に覆う形状を有するケース（３）と、ケース（３）と熱的に接続された放熱部材（４）と、を備え、基板（１）にフィルドビア群（１２）が設けられており、フィルドビア群（１２）は、発熱部品（２）が基板（１）に接触する領域を含む第１領域（Ａ１）、ケース（３）が基板（１）に接触する領域を含む第２領域（Ａ２）、及び第１領域（Ａ１）と第２領域（Ａ２）との間の領域を含む第３領域（Ａ３）に亘り配置されており、フィルドビア群（１２）により発熱部品（２）からケース（３）への放熱経路が形成されている。

Description

電子機器の放熱構造
　本開示は、電子機器の放熱構造に関する。
　特許文献１には、多層基板に実装された半導体モジュール用の放熱構造が開示されている。すなわち、特許文献１に記載の技術においては、半導体モジュールが多層基板に実装されており、かつ、半導体モジュール及び多層基板が筐体部品に収容されている。筐体部品は、多層基板に取り付けられている。ここで、多層基板に表面伝熱体及び内層伝熱体が設けられており、かつ、表面伝熱体及び内層伝熱体がビアにより接続されている。表面伝熱体、内層伝熱体及びビアにより、半導体モジュールから筐体部品への放熱経路が形成されている（例えば、特許文献１の請求項１、図１参照）。
特開２０１９－０９６７４６号公報
　特許文献１に記載の技術においては、半導体モジュールから筐体部品への放熱経路に表面伝熱体及び内層伝熱体が含まれる。これらの伝熱体は、多層基板における個々の層に設けられており、薄い形状である。かかる薄い形状の伝熱体が放熱経路に含まれることにより、特に多層基板における積層方向に対して、放熱経路の断面積を大きくすることが困難である。この結果、効率の良い放熱を実現することが困難であるという問題があった。
　本開示の目的は、上述した課題を鑑み、効率の良い放熱が可能な放熱経路を有する放熱構造を提供することを目的とする。
　本開示の一側面に係る電子機器の放熱構造は、基板と、基板に実装された発熱部品と、基板に取り付けられており、かつ、発熱部品を少なくとも部分的に覆う形状を有するケースと、ケースと熱的に接続された放熱部材と、を備え、基板にフィルドビア群が設けられており、フィルドビア群は、発熱部品が基板に接触する領域を含む第１領域、ケースが基板に接触する領域を含む第２領域、及び第１領域と第２領域との間の領域を含む第３領域に亘り配置されており、フィルドビア群により発熱部品からケースへの放熱経路が形成されている。
　本開示によれば、効率の良い放熱が可能な放熱経路を有する放熱構造を提供することができる。
図１は、第１実施形態に係る電子機器の構造の概要を示す説明図である。 図２は、第１実施形態に係る電子機器における放熱経路の例を示す説明図である。 図３は、比較用の電子機器の構造の概要を示す説明図である。 図４は、比較用の電子機器における放熱経路の例を示す説明図である。 図５は、第１実施形態に係る電子機器におけるケースの形状の具体例を示す斜視図である。 図６は、第１実施形態に係る電子機器におけるケースの形状の具体例、及び基板における発熱部品の配置位置の具体例を示す斜視図である。 図７Ａは、第１実施形態に係る電子機器における第１領域、第２領域及び第３領域の具体例を示す平面図である。 図７Ｂは、第１実施形態に係る電子機器におけるフィルドビア群の配置の具体例を示す平面図である。 図８Ａは、第１実施形態に係る電子機器における第１領域、第２領域及び第３領域の他の具体例を示す平面図である。 図８Ｂは、第１実施形態に係る電子機器におけるフィルドビア群の配置の他の具体例を示す平面図である。
　以下、本開示の実施形態について、添付の図面を参照して詳細に説明する。
［第１実施形態］
　図１は、第１実施形態に係る電子機器の構造の概要を示す説明図である。図１を参照して、第１実施形態に係る電子機器の構造について説明する。
　図１に示す如く、電子機器１００は、基板１を備える。基板１は、例えば、多層基板により構成されている。基板1には、発熱し得る回路部品（以下「発熱部品」という。）２が実装されている。発熱部品２は、発熱し得る本体部（以下「発熱部」という。）２１がパッケージ２２により覆われた構造を有する。
　また、図１に示す如く、基板１にケース３が取り付けられている。ケース３は、金属製（例えばアルミニウム合金製）である。ケース３は、発熱部品２を少なくとも部分的に覆うように設けられている。換言すれば、ケース３は、発熱部品２を少なくとも部分的に覆う形状を有する。具体的には、例えば、ケース３の形状が略有天箱状であり、かつ、発熱部品２の全体がケース３により覆われている。ケース３の形状の具体例については、図５及び図６を参照して後述する。
　発熱部品２がケース３に覆われた状態にて、発熱部品２の各面部とケース３の対応する面部との間に間隙が形成されている。換言すれば、ケース３は、これらの間隙が形成される程度に大きいサイズを有する。図中、Ｇは、発熱部品２の天面部とケース３の天面部との間の間隙を示している。図中、Ｄは、発熱部品２の天面部とケース３の天面部との間の間隔を示している。
　また、図１に示す如く、電子機器１００は、放熱部材４を備える。放熱部材４は、例えば、いわゆる「ヒートパイプ」を用いたものである。すなわち、放熱部材４は、略板状（より具体的には略矩形板状）の本体部４１を備える。本体部４１の一辺部に、ヒートシンク４２が設けられている。ヒートシンク４２は、図示しない冷却用のファンにより冷却される。ここで、本体部４１の板面部に沿うようにして、図示しないヒートパイプが設けられている。かかるヒートパイプは、ヒートシンク４２と熱的に接続されている。このようにして、放熱部材４の要部が構成されている。
　ケース３は、放熱部材４と熱的に接続されている。具体的には、例えば、ケース３の天面部が放熱部材４の本体部４１の板面部に接触していることにより、ケース３が放熱部材４と熱的に接続されている。
　このようにして、電子機器１００における放熱構造の要部が構成されている。なお、基板１、発熱部品２及びケース３は、図示しない筐体に収容されている。また、放熱部材４のうちの少なくとも本体部４１も、かかる筐体に収容されている。
　ここで、基板１に複数本のフィルドビア１１が設けられている。図１においては、複数本のフィルドビアのうちの１本のフィルドビアに「１１」の符号を付している。図１に示す如く、複数本のフィルドビア１１のうちの互いに隣接する各２本のフィルドビア１１は、互いに近接して配置されている。換言すれば、複数本のフィルドビア１１は、密集して配置されている。かかる密集して配置された複数本のフィルドビア１１により、フィルドビア群１２が構成されている。
　基板１が多層基板により構成されている場合、個々のフィルドビア１１は、かかる多層基板における複数個の層を貫通している。具体的には、例えば、個々のフィルドビア１１は、かかる多層基板の内部における全ての層を貫通している。個々のフィルドビア１１には、金属（例えば銅）が充填されている。
　上記のとおり、発熱部品２は、基板１に実装されている。このため、基板１においては、発熱部品２が基板１に接触する領域が存在する。以下、かかる領域のうちの少なくとも一部の領域を含む所定の領域を「第１領域」という。図中、Ａ１は、第１領域の例を示している。第１領域Ａ１の具体例については、図７Ａ又は図８Ａを参照して後述する。
　また、上記のとおり、ケース３は、基板１に取り付けられている。このため、基板１においては、ケース３が基板１に接触する領域が存在する。以下、かかる領域のうちの少なくとも一部の領域を含む所定の領域を「第２領域」という。図中、Ａ２は、第２領域の例を示している。第２領域Ａ２の具体例については、図７Ａ又は図８Ａを参照して後述する。
　また、上記のとおり、発熱部品２の各面部とケース３の対応する面部との間に間隙が形成されている。このため、基板１においては、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２との間の領域が存在する。以下、かかる領域のうちの少なくとも一部の領域を含む所定の領域を「第３領域」という。図中、Ａ３は、第３領域の例を示している。第３領域Ａ３の具体例については、図７Ａ又は図８Ａを参照して後述する。
　図１に示す如く、フィルドビア群１２は、第１領域Ａ１、第２領域Ａ２及び第３領域Ａ３に亘り配置されている。すなわち、複数本のフィルドビア１１は、第１領域Ａ１、第２領域Ａ２及び第３領域Ａ３に亘り連続的に配置されている。これにより、発熱部品２は、フィルドビア群１２を介してケース３と熱的に接続されている。換言すれば、フィルドビア群１２により発熱部品２からケース３への放熱経路が形成されている。基板１におけるフィルドビア群１２の配置の具体例については、図７Ｂ又は図８Ｂを参照して後述する。
　次に、図２を参照して、電子機器１００における放熱経路について説明する。
　図２に示す如く、発熱部品２が発した熱は、フィルドビア群１２を介してケース３に伝達される。ケース３に伝達された熱は、ケース３と放熱部材４の本体部４１との接触面部を介して、本体部４１に伝達される。本体部４１に伝達された熱は、図示しないヒートパイプによりヒートシンク４２に伝達される。ヒートシンク４２は、図示しないファンにより冷却される。このようにして、発熱部品２の発熱に対する放熱が実現される。図２における矢印は、かかる放熱経路の例を示している。
　次に、図３を参照して、電子機器１００に対する比較用の電子機器１００’について説明する。
　図３に示す如く、電子機器１００’は、基板１’、発熱部品２’、ケース３’及び放熱部材４’を備える。基板１’、発熱部品２’、ケース３’及び放熱部材４’は、電子機器１００の基板１、発熱部品２、ケース３及び放熱部材４とそれぞれ同様のものである。すなわち、発熱部品２’の発熱部２１’及びパッケージ２２’は、発熱部品２の発熱部２１及びパッケージ２２とそれぞれ同様のものである。また、放熱部材４’の本体部４１’及びヒートシンク４２’は、放熱部材４の本体部４１及びヒートシンク４２とそれぞれ同様のものである。
　ただし、電子機器１００’においては、基板１’にフィルドビア群１２に相当するフィルドビア群が設けられていない。他方、電子機器１００’においては、発熱部品２’の天面部とケース３’の天面部との間に放熱シート５’が設けられている。放熱シート５’は、例えば、発熱部品２’のパッケージ２２’に張り付けられている。発熱部品２’は、放熱シート５’を介してケース３’と熱的に接続されている。換言すれば、放熱シート５’により発熱部品２’からケース３’への放熱経路が形成されている。図中、Ｄ’は、発熱部品２’の天面部とケース３’の天面部との間の間隔を示している。間隔Ｄ’は、放熱シート５’の厚さに応じた値に設定されている。
　このようにして、電子機器１００’における放熱構造の要部が構成されている。なお、基板１’、発熱部品２’、ケース３’及び放熱シート５’は、図示しない筐体に収容されている。また、放熱部材４’のうちの少なくとも本体部４１’も、かかる筐体に収容されている。
　次に、図４を参照して、電子機器１００’における放熱経路について説明する。
　図４に示す如く、発熱部品２’が発した熱は、放熱シート５’を介してケース３’に伝達される。ケース３’に伝達された熱は、ケース３’と放熱部材４’の本体部４１’との接触面部を介して、本体部４１’に伝達される。本体部４１’に伝達された熱は、図示しないヒートパイプによりヒートシンク４２’に伝達される。ヒートシンク４２’は、図示しないファンにより冷却される。このようにして、発熱部品２’の発熱に対する放熱が実現される。図４における矢印は、かかる放熱経路の例を示している。
　次に、電子機器１００’における課題について説明する。また、電子機器１００の効果について説明する。
　上記のとおり、電子機器１００’において、発熱部品２’とケース３’との熱的接続は、放熱シート５’によるものである。このため、何らかの要因（例えばパッケージ２２の材料又は他の部品との機械的干渉など）により放熱シート５’を設けることができない場合、かかる放熱構造を採用することができない問題があった。また、放熱シート５’が設けられることにより、部品点数が増加する問題があった。また、間隔Ｄ’を放熱シート５’の厚さよりも小さい値にすることができないため、電子機器１００’の薄型化が困難であるという問題があった。
　これに対して、電子機器１００において、発熱部品２とケース３との熱的接続は、基板１のフィルドビア群１２によるものである。これにより、放熱シート５’に相当する放熱シートを不要とすることができる。これにより、電子機器１００’に比して、部品点数の削減を図ることができる。また、間隔Ｄを放熱シート５’の厚さよりも小さい値にすることができる。換言すれば、間隔Ｄを間隔Ｄ’よりも小さい値にすることができる。このため、電子機器１００’に比して、電子機器１００の薄型化を図ることができる。
　次に、特許文献１に記載の技術における課題について説明する。また、電子機器１００の他の効果について説明する。
　上記のとおり、特許文献１に記載の技術においては、半導体モジュールから筐体部品への放熱経路に表面伝熱体及び内層伝熱体が含まれる。これらの伝熱体は、多層基板における個々の層に設けられており、薄い形状である。かかる薄い形状の伝熱体が放熱経路に含まれることにより、特に多層基板における積層方向に対して、放熱経路の断面積を大きくすることが困難である。この結果、効率の良い放熱を実現することが困難であるという問題があった。
　これに対して、電子機器１００においては、第１領域Ａ１、第２領域Ａ２及び第３領域Ａ３に亘り配置されたフィルドビア群１２により発熱部品２からケース３への放熱経路が形成されている。これにより、多層基板の個々の層に設けられた薄い形状の伝熱体を用いる場合と比較して、特に基板１の厚さ方向に対して、かかる放熱経路の断面積を大きくすることができる。この結果、特許文献１に記載の構造を用いる場合と比較して、効率の良い放熱を実現することができる。
　次に、図５及び図６を参照して、ケース３の形状の具体例について説明する。また、基板１における発熱部品２の配置位置の具体例について説明する。
　図５及び図６示す例において、ケース３の外形は、略直方体状である。基板１の板面部には、回路部品を実装可能な複数個の領域（以下「実装領域」という。）Ａ４＿１～Ａ４＿３が設けられている。図５及び図６に示す例において、ケース３の内部には、互いに隣接する実装領域Ａ４間を区切るようにして配置された壁状の仕切り部３１＿１，３１＿２が形成されている。また、図５及び図６に示す例においては、実装領域Ａ４＿１の隅部に対する近傍の位置に発熱部品２が配置されている。
　次に、図７Ａ及び図７Ｂを参照して、第１領域Ａ１、第２領域Ａ２及び第３領域Ａ３の具体例について説明する。また、フィルドビア群１２の配置の具体例について説明する。
　図７Ａ及び図７Ｂに示す例において、発熱部品２は、実装領域Ａ４＿１の隅部に対する近傍の位置に配置されている。図７Ａ及び図７Ｂに示す例における第１領域Ａ１、第２領域Ａ２及び第３領域Ａ３は、例えば、以下のようにして設定されたものである。
　すなわち、第一に、発熱部品２が基板１に接触する領域の全体が第１領域Ａ１に設定されている。第二に、ケース３が基板１に接触する領域のうち、発熱部品２から所定距離の範囲内の領域が第２領域Ａ２に設定されている。第三に、実装領域Ａ４＿１のうち、当該設定された第１領域Ａ１と当該設定された第２領域Ａ２との間の領域が第３領域Ａ３に設定されている。ただし、実装領域Ａ４＿１のうち、図示しない配線等によりフィルドビア１１を設けることができない領域は第３領域Ａ３から除外されている。
　図７Ｂは、図７Ａに示す第１領域Ａ１、第２領域Ａ２及び第３領域Ａ３に対応するフィルドビア群１２の例を示している。図７Ａ及び図７Ｂに示す如く、フィルドビア群１２は、第１領域Ａ１、第２領域Ａ２及び第３領域Ａ３に亘り配置されている。すなわち、複数本のフィルドビア１１が第１領域Ａ１、第２領域Ａ２及び第３領域Ａ３に亘り連続的に配置されている。これにより、発熱部品２からケース３への放熱経路が形成されている。
　次に、図８Ａ及び図８Ｂを参照して、第１領域Ａ１、第２領域Ａ２及び第３領域Ａ３の他の具体例について説明する。また、フィルドビア群１２の配置の他の具体例について説明する。
　図７Ａ及び図７Ｂに示す例において、フィルドビア群１２は、１個のグループにより構成されている。これに対して、フィルドビア群１２は、複数個のグループに分割されているものであっても良い。具体的には、例えば、図８Ａ及び図８Ｂに示す如く、フィルドビア群１２は、２個のグループに分割されているものであっても良い。
　すなわち、図８Ａ及び図８Ｂに示す例における第１領域Ａ１、第２領域Ａ２及び第３領域Ａ３は、例えば、以下のようにして設定されたものである。
　第一に、発熱部品２が基板１に接触する領域のうち、長方形状の発熱部品２のうちの中央部を除く両端部に対応する領域が第１領域Ａ１に設定されている。これにより、図８Ａに示す如く、互いに分離された２個の第１領域Ａ１が設定されている。
　第二に、ケース３が基板１に接触する領域のうち、発熱部品２から所定距離の範囲内の領域が第２領域Ａ２に設定されている。ただし、ケース３が基板１に接触する領域のうち、基板１の隅部に対する近傍の領域が第２領域Ａ２から除外されている。これにより、図８Ａに示す如く、互いに分離された２個の第２領域Ａ２が設定されている。
　第三に、実装領域Ａ４＿１のうち、個々の第１領域Ａ１と対応する第２領域Ａ２との間の領域が第３領域Ａ３に設定されている。これにより、図８Ａに示す如く、互いに分離された２個の第３領域Ａ３が設定されている。ただし、実装領域Ａ４＿１のうち、図示しない配線等によりフィルドビア１１を設けることができない領域は第３領域Ａ３から除外されている。
　図８Ｂは、図８Ａに示す第１領域Ａ１、第２領域Ａ２及び第３領域Ａ３に対応するフィルドビア群１２の例を示している。図８Ｂに示す如く、フィルドビア群１２は、２個のグループに分割されている。図８Ａ及び図８Ｂに示す如く、個々のグループは、第１領域Ａ１、第２領域Ａ２及び第３領域Ａ３に亘り配置されている。これにより、発熱部品２からケース３への放熱経路について、２本の放熱経路が形成されている。
　次に、電子機器１００の変形例について説明する。
　ケース３の形状は、発熱部品２を少なくとも部分的に覆う形状であれば良い。すなわち、ケース３の形状は、略有天箱状に限定されるものではない。また、ケース３の形状は、図５及び図６に示す具体例に限定されるものではない。ケース３の形状は、例えば、開口部を有する形状（略筒状等）であっても良い。
　第１領域Ａ１、第２領域Ａ２及び第３領域Ａ３は、図７Ａ又は図８Ａに示す具体例に限定されるものではない。すなわち、基板１におけるフィルドビア群１２の配置は、図７Ｂ又は図８Ｂに示す具体例に限定されるものではない。第１領域Ａ１、第２領域Ａ２及び第３領域Ａ３は、フィルドビア群１２により発熱部品２からケース３への放熱経路が形成されるように、連続的に配置された領域に設定されるものであれば良い。
　基板１における発熱部品２の配置位置は、図６に示す具体例に限定されるものではない。例えば、図５及び図６に示す形状を有するケース３を用いる場合において、発熱部品２は、実装領域Ａ４＿１の中央部に配置されたものであっても良い。ただし、この場合、発熱部品２を実装領域Ａ４＿１の隅部に配置することにより、基板１の内部における放熱経路の長さ（すなわちフィルドビア群１２による放熱経路の長さ）を短くすることができる。これにより、更に効率の良い放熱を実現することができる。
　放熱部材４は、ヒートパイプを用いた放熱部材に限定されるものではない。放熱部材４は、ケース３と熱的に接続されたものであれば良い。
　以上、実施形態を参照して本開示を説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではない。本開示の構成や詳細には、本開示のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
　上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
［付記］
　　［付記１］
　基板と、
　前記基板に実装された発熱部品と、
　前記基板に取り付けられており、かつ、前記発熱部品を少なくとも部分的に覆う形状を有するケースと、
　前記ケースと熱的に接続された放熱部材と、を備え、
　前記基板にフィルドビア群が設けられており、
　前記フィルドビア群は、前記発熱部品が前記基板に接触する領域を含む第１領域、前記ケースが前記基板に接触する領域を含む第２領域、及び前記第１領域と前記第２領域との間の領域を含む第３領域に亘り配置されており、
　前記フィルドビア群により前記発熱部品から前記ケースへの放熱経路が形成されている
　ことを特徴とする電子機器の放熱構造。
　　［付記２］
　前記基板は、多層基板であり、
　前記フィルドビア群に含まれる個々のフィルドビアは、前記多層基板における複数個の層を貫通している
　ことを特徴とする付記１に記載の放熱構造。
　　［付記３］
　前記個々のフィルドビアは、前記多層基板の内部における全ての層を貫通していることを特徴とする付記２に記載の放熱構造。
　　［付記４］
　前記ケースは、前記発熱部品の全体を覆う形状を有することを特徴とする付記１から付記３のうちのいずれか一つに記載の放熱構造。
　　［付記５］
　前記放熱部材は、ヒートパイプを用いたものであることを特徴とする付記１から付記４のうちのいずれか一つに記載の放熱構造。
　この出願は、２０２１年３月１８日に出願された日本出願特願２０２１－０４４７９１を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
１　基板
２　発熱部品
３　ケース
４　放熱部材
１１　フィルドビア
１２　フィルドビア群
２１　発熱部
２２　パッケージ
３１＿１　仕切り部
３１＿２　仕切り部
４１　本体部
４２　ヒートシンク
１００　電子機器

Claims (5)

  1. 　基板と、
    　前記基板に実装された発熱部品と、
    　前記基板に取り付けられており、かつ、前記発熱部品を少なくとも部分的に覆う形状を有するケースと、
    　前記ケースと熱的に接続された放熱部材と、を備え、
    　前記基板にフィルドビア群が設けられており、
    　前記フィルドビア群は、前記発熱部品が前記基板に接触する領域を含む第１領域、前記ケースが前記基板に接触する領域を含む第２領域、及び前記第１領域と前記第２領域との間の領域を含む第３領域に亘り配置されており、
    　前記フィルドビア群により前記発熱部品から前記ケースへの放熱経路が形成されている
    　ことを特徴とする電子機器の放熱構造。
  2. 　前記基板は、多層基板であり、
    　前記フィルドビア群に含まれる個々のフィルドビアは、前記多層基板における複数個の層を貫通している
    　ことを特徴とする請求項１に記載の放熱構造。
  3. 　前記個々のフィルドビアは、前記多層基板の内部における全ての層を貫通していることを特徴とする請求項２に記載の放熱構造。
  4. 　前記ケースは、前記発熱部品の全体を覆う形状を有することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の放熱構造。
  5. 　前記放熱部材は、ヒートパイプを用いたものであることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の放熱構造。
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