(57)【要約】【課題】基板上に配置された発熱部品の発する熱を高効率に放熱できる放熱装置を提供する。【解決手段】放熱装置は、基板１１と、発熱部品２２とを備える。発熱部品２２は基板１１の第１の主表面１１ａの上に配置されている。基板１１は、熱伝導部１３と、内層配線１４とを含む。熱伝導部１３は、発熱部品２２の発する熱を伝える。内層配線１４は、基板１１内にて熱伝導部１３と接続されるように形成されている。熱伝導部１３である第１の熱伝導部１３ａは、発熱部品２２と平面視にて重なる領域を含み、基板１１を貫通する。熱伝導部１３である第２の熱伝導部１３ｂは、第１の熱伝導部１３ａと間隔をあけて第１の熱伝導部１３ａの周囲に、第１の主表面１１ａおよび第２の主表面１１ｂの少なくともいずれかと間隔をあけて配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の第１の主表面の上に配置された発熱部品とを備え、
前記基板は、
前記発熱部品の発する熱を伝える熱伝導部と、
前記基板内にて前記熱伝導部と接続されるように形成された内層配線とを含み、
前記熱伝導部は、
前記発熱部品と平面視にて重なる領域を含み、前記第１の主表面から前記第１の主表面と反対側の第２の主表面まで前記基板を貫通する第１の熱伝導部と、
前記第１の熱伝導部と間隔をあけて前記第１の熱伝導部の周囲に配置され、前記第１の主表面および前記第２の主表面の少なくともいずれかと間隔をあけて配置される第２の熱伝導部とを有する、放熱装置。
【請求項２】
前記第２の熱伝導部は、前記第２の主表面に通じるように配置されている、請求項１に記載の放熱装置。
【請求項３】
前記熱伝導部としての前記第１の熱伝導部および前記第２の熱伝導部が前記第２の主表面に通じる部分の面積の総和は、前記熱伝導部としての前記第１の熱伝導部および前記第２の熱伝導部が前記第１の主表面に通じる部分の面積の総和より大きい、請求項１または２に記載の放熱装置。
【請求項４】
前記第２の熱伝導部は、前記基板に形成された孔部内に充填された導電性部材により形成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の放熱装置。
【請求項５】
前記第２の熱伝導部は、前記基板に形成された孔部の内壁を覆う導電性部材により形成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の放熱装置。
【請求項６】
前記発熱部品と前記第１の熱伝導部との間に、第３の熱伝導部が挟まれる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の放熱装置。
【請求項７】
前記第１の熱伝導部は銅モリブデンを含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の放熱装置。
【請求項８】
前記内層配線は、前記第１の熱伝導部と前記第２の熱伝導部とを接続するように配置される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の放熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体技術の進歩に伴い、従来よりも高出力かつ高耐圧である半導体チップが開発されている。またシステムの高度化により、半導体素子を含む電子部品の高機能化が進んでいる。その結果、半導体素子すなわち発熱部品の発熱量が増大している。たとえば高周波半導体素子について、これまでの主流の基板材料はガリウムヒ素（ＧａＡｓ）であった。しかし近年、高周波半導体素子の基板材料としてガリウム窒素（ＧａＮ）が急速に普及してきている。これにより、素子の出力が数倍に増加している。その一方で、当該半導体素子を含む発熱部品の発熱量が数倍に増加してきている。
【０００３】
このような半導体素子の発熱量の増大に対応するために、冷却構造の向上が必要となっている。冷却のためには、発熱部品に含まれる半導体素子などの大きく発熱する部分から、フィンまたは熱交換器などの放熱部に熱を伝導する必要がある。電子部品において発熱量の大きい半導体素子が表面実装により実装される場合、たとえば特開２０１７−５０９３号公報（特許文献１）のようにプリント配線基板上に半導体素子などの発熱部品が取り付けられる。
【０００４】
しかし一般的にプリント配線基板は樹脂材料からなるため熱伝導性が良好でない。このためプリント配線基板上に半導体素子などの大きく発熱する発熱部品が搭載されると、当該発熱部品が高温になる。プリント配線基板の熱伝導率を向上させるために、特開２０１７−５０９３号公報においては、サーマルビアを用いた放熱機構がプリント配線基板に形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−５０９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特開２０１７−５０９３号公報においては、上記のサーマルビアに熱伝導コアを充填することにより、発熱部品から放熱フィン側への高い放熱性能を得ている。しかしながら、近年の電子部品は小型化、高機能化および高集積化が進んでいる。このため電子部品の裏面側または周辺の配線が高密度になっている。これにより発熱部品の発熱密度も高くなっており、特開２０１７−５０９３号公報に開示される放熱機構のみでは冷却性能が不足することが問題となっている。
【０００７】
本発明は上記の課題に鑑みなされたものである。その目的は、基板上に配置された発熱部品の発する熱を高効率に放熱できる放熱装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示に従った放熱装置は、基板と、発熱部品とを備える。発熱部品は基板の第１の主表面の上に配置されている。基板は、熱伝導部と、内層配線とを含む。熱伝導部は、発熱部品の発する熱を伝える。内層配線は、基板内にて熱伝導部と接続されるように形成されている。熱伝導部としての第１の熱伝導部は、発熱部品と平面視にて重なる領域を含み、基板を貫通する。熱伝導部としての第２の熱伝導部は、第１の熱伝導部と間隔をあけて第１の熱伝導部の周囲に、第１の主表面および第２の主表面の少なくともいずれかと間隔をあけて配置される。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、基板上に配置された発熱部品の発する熱を高効率に放熱できる放熱装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１の第１例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】実施の形態１の第２例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。
【図３】実施の形態１の第３例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。
【図４】実施の形態１の各例の放熱装置に含まれる基板の製造工程を示すフローチャートである。
【図５】実施の形態２に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。
【図６】図５の放熱装置の製造工程における、基板と実装部品との接合工程を示す概略断面図である。
【図７】実施の形態３の第１例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。
【図８】実施の形態３の第２例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。
【図９】実施の形態３の第３例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。
【図１０】実施の形態３の第４例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。
【図１１】実施の形態３の第５例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。
【図１２】実施の形態４の第１例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。
【図１３】実施の形態４の第２例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。
【図１４】図１２の放熱装置の製造工程の第１工程としての、基板の孔部への熱伝導部の挿入工程を示す概略断面図である。
【図１５】図１２の放熱装置の製造工程の第２工程としての、熱伝導部の接合工程を示す概略断面図である。
【図１６】実施の形態５の第１例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。
【図１７】実施の形態５の第２例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。
【図１８】実施の形態５の第３例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。
【図１９】実施の形態５の第４例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。
【図２０】実施の形態５の第５例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。
【図２１】実施の形態５の第６例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、本実施の形態について説明する。なお説明の便宜のため、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向が導入されている。
【００１２】
実施の形態１．
まずは図１を用いて、本実施の形態の第１例に係る放熱装置の構成上の大まかな特徴について説明する。図１は、実施の形態１の第１例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。図１を参照して、本実施の形態の第１例の放熱装置１０１は、基板１１と、実装部品２１と、放熱部材３１とを主に備えている。基板１１は、一方の主表面である第１の主表面１１ａと、第１の主表面１１ａの反対側の他方の主表面である第２の主表面１１ｂとを有している。図１においては第１の主表面１１ａは基板１１のうち特に基板本体１２のＺ方向の最上部の表面である。図１においては第２の主表面１１ｂは基板１１のうち特に基板本体１２のＺ方向の最下部の表面である。実装部品２１は、基板１１の第１の主表面１１ａ上に、高い熱伝導性を有する接合材料であるはんだボール３２を介して載置されている。実装部品２１は、駆動により熱を発する発熱部品２２を含んでいる。すなわち基板１１の第１の主表面１１ａの上方には、発熱部品２２が配置されている。
【００１３】
基板１１は、基板本体１２を主体とし、たとえば矩形の平面形状を有する板材である。すなわち基板１１の基板本体１２は、ＸＹ平面に沿う方向において矩形状の第１の主表面１１ａおよび第２の主表面１１ｂを有し、Ｚ方向についてある厚みを有する板材である。基板１１は、熱伝導部１３と、内層配線１４とを含んでいる。熱伝導部１３は、発熱部品２２の発する熱を、たとえば図のＺ方向の上側から下側へ伝える機能を有している。このため熱伝導部１３はＺ方向に沿って延びている。内層配線１４は、基板１１内にて熱伝導部１３と接続されるように形成されている。ここでは内層配線１４は基板１１内にて熱伝導部１３と熱的および電気的に接続されるように形成されている。
【００１４】
熱伝導部１３は、第１の熱伝導部１３ａと、第２の熱伝導部１３ｂとを有している。第１の熱伝導部１３ａは、発熱部品２２と平面視にて重なる領域を含んでいる。図１においては第１の熱伝導部１３ａは、その全体が発熱部品２２と平面的に重なっている。第１の熱伝導部１３ａは、基板１１の特に基板本体１２を第１の主表面１１ａからその反対側の第２の主表面１１ｂまでこれを貫通するように形成された孔部１５の内部のほぼ全域を充填するように配置されている。すなわち第１の熱伝導部１３ａは、基板１１の特に基板本体１２を第１の主表面１１ａから第２の主表面１１ｂまで貫通するように配置されている。第１の熱伝導部１３ａは、たとえば孔部１５内に配置された、導電性材料からなるコアなどの構造体である。具体的には、第１の熱伝導部１３ａは、銅などの熱伝導率の高い材料の金属塊により形成されている。以下においてこのような金属塊をコア材と呼ぶこととする。
【００１５】
これに対し、第２の熱伝導部１３ｂは、図のＸ方向またはＹ方向について、第１の熱伝導部１３ａと間隔をあけて第１の熱伝導部１３ａの周囲に配置されている。第２の熱伝導部１３ｂも、基板１１の特に基板本体１２の内部に、たとえば図のＺ方向に延びるように形成された孔部１５の内部のほぼ全域を充填するように配置されている。ただし第２の熱伝導部１３ｂは、第１の主表面１１ａおよび第２の主表面１１ｂの少なくともいずれかと間隔をあけて配置されている。第２の熱伝導部１３ｂは、たとえば孔部１５内に配置された、導電性材料からなるコアなどの構造体である。具体的には、第２の熱伝導部１３ｂは、銅などの熱伝導率の高い材料の金属塊すなわちコア材により形成されている。
【００１６】
言い換えれば、第２の熱伝導部１３ｂをその内部に配置する孔部１５は、第１の主表面１１ａおよび第２の主表面１１ｂの少なくともいずれかには露出しないように、それよりも内側に形成されている。たとえば図１においては、第２の熱伝導部１３ｂをその内部に配置する孔部１５は、第１の主表面１１ａには露出せず第２の主表面１１ｂのみに露出するよう、つまり第２の主表面１１ｂのみに通じるよう、形成されている。その結果として、図１の第２の熱伝導部１３ｂは、第２の主表面１１ｂに露出し、第１の主表面１１ａには通じず第１の主表面１１ａとはＺ方向について間隔をあけるように配置されている。以下、図１の放熱装置１０１についてより詳細に説明する。
【００１７】
＜基板の構成＞
基板１１は、たとえばプリント配線基板である。基板１１の基板本体１２は、一般公知の樹脂材料により形成されている。後述するように基板本体１２は、Ｚ方向について図１の基板１１よりも厚みが薄い板材が複数、Ｚ方向に積層されそれらが一体となるように形成されている。この複数積層された薄い板材のそれぞれの一方または他方の主表面上には、内層配線１４のパターンが形成される。内層配線１４のパターンは、たとえば銅により形成された薄膜のパターンである。
【００１８】
孔部１５は、基板１１の第１の主表面１１ａから第２の主表面１１ｂまで、基板本体１２を貫通するものと、Ｚ方向について基板本体１２の一部のみを延び、第１の主表面１１ａまたは第２の主表面１１ｂのいずれかのみに通じるものとを有する。このうち前者の第１の主表面１１ａから第２の主表面１１ｂまで基板本体１２を貫通する孔部１５は、図１におけるＸ方向の中央部に形成されており、発熱部品２２と平面視にて重なる領域を含むように形成されている。図１において、このような基板本体１２を貫通する孔部１５は、基板本体１２の中央部に１つのみ形成されている。そしてこの孔部１５の内部に、第１の熱伝導部１３ａが挿入されている。これに対し、後者の基板本体１２の一部のみを延び貫通しない孔部１５は、図１において第１の熱伝導部１３ａの挿入される孔部１５の周囲に、これとＸ方向およびＹ方向について互いに間隔をあけて複数、形成されている。図１において、複数の貫通しない孔部１５のうち一部の孔部１５は第１の主表面１１ａからＺ方向下側に延びている。これらの孔部１５は図１におけるＺ方向の上側に形成されるため、以降においてこれを上側の非貫通の孔部１５と呼ぶ。図１において、複数の貫通しない孔部１５のうち他の一部の孔部１５は第２の主表面１１ｂからＺ方向上側に延びている。これらの孔部１５は図１におけるＺ方向の下側に形成されるため、以降においてこれを下側の非貫通の孔部１５と呼ぶ。
【００１９】
図１では、上側の非貫通の孔部１５と下側の非貫通の孔部１５とが平面視にて互いに重なっている。これらの複数の非貫通の孔部１５は、図１においては、中央の貫通する孔部１５よりもＸ方向の幅が細くなっている。なお図示されないが、複数の非貫通の孔部１５は、中央の貫通する孔部１５よりもＹ方向の幅が細くなっていてもよい。図１では、中央の貫通する孔部１５の左側および右側に２列ずつ、非貫通の孔部１５が形成されているが、この列の数は任意である。
【００２０】
これらの複数の非貫通の孔部１５のうち、下側の非貫通の孔部１５の内部には、第２の熱伝導部１３ｂが挿入されている。これにより、コア材としての第２の熱伝導部１３ｂは、第２の主表面１１ｂに通じるように配置されている。一方図１では、複数の貫通しない孔部１５のうち、上側の非貫通の孔部１５の内部にはコア材としての第２の熱伝導部１３ｂが挿入されていない。
【００２１】
つまり図１では、熱伝導部１３としての第１の熱伝導部１３ａおよび第２の熱伝導部１３ｂはいずれも第２の主表面１１ｂに通じている。一方、第１の熱伝導部１３ａは第１の主表面１１ａに通じるが、第２の熱伝導部１３ｂは第１の主表面１１ａに通じていない。したがって図１では、熱伝導部１３としての第１の熱伝導部１３ａおよび第２の熱伝導部１３ｂが第２の主表面１１ｂに通じる部分の面積の総和は、熱伝導部１３としての第１の熱伝導部１３ａおよび第２の熱伝導部１３ｂが第１の主表面１１ａに通じる部分の面積の総和よりも大きい。
【００２２】
これらの複数の貫通しない孔部１５のうち、下側の非貫通の孔部１５の内部に挿入され当該孔部１５を充填する第２の熱伝導部１３ｂは、銅などの導電性材料からなるコア材である。これに対し、上側の非貫通の孔部１５の内部には、第２の熱伝導部として、コア材としての導電性材料の代わりに、孔部１５の内壁を覆う銅などの導電性部材が形成されていてもよい。この導電性部材は内壁導電膜１６である。なお内壁導電膜１６は、コア材としての第２の熱伝導部１３ｂが充填される、下側の非貫通の孔部１５の内壁面にも形成されていてもよい。図１においては下側の非貫通の孔部１５の内壁面にも内壁導電膜１６が形成されている。
【００２３】
第２の熱伝導部１３ｂは、第１の熱伝導部１３ａが挿入される孔部１５よりもＺ方向、Ｘ方向およびＹ方向の寸法が小さい非貫通の孔部１５の内部に挿入される。このため図１では第２の熱伝導部１３ｂは第１の熱伝導部１３ａよりも寸法が小さい。ただしこれに限らず、たとえば中央の貫通する孔部１５の内部には、第２の熱伝導部１３ｂとたとえば同程度に小さい第１の熱伝導部１３ａが複数挿入されてもよい。
【００２４】
図１においては、Ｘ方向に複数列並ぶ非貫通の孔部１５のサイズは以下の特徴を有する。すなわち中央の貫通する孔部１５に近づくにつれ、下側の非貫通の孔部１５はＺ方向に長く延び、上側の非貫通の孔部１５はＺ方向に短く延びている。このようにすれば、内層配線１４の配置されるスペースをより多く確保できる。ただしこのような態様に限られない。内層配線１４の配置スペースが確保できる限り、たとえば各列の非貫通の孔部１５のうち、互いに平面視にて重なる上側の非貫通の孔部１５と下側の非貫通の孔部１５とがＺ方向に延びる長さがほぼ等しくなっていてもよい。
【００２５】
また図１に示すように、第２の主表面１１ｂ側に通じる熱伝導部１３のコア材の総数が、第１の主表面１１ａ側に通じる熱伝導部１３のコア材の総数よりも大きくてもよい。具体的には図１においては、第１の主表面１１ａに通じるコア材は１つの第１の熱伝導部１３ａのみである。これに対し図１においては、第２の主表面１１ｂに通じるコア材は１つの第１の熱伝導部１３ａと４つの第２の熱伝導部１３ｂとの合計５つである。
【００２６】
図１において、内層配線１４は、第１の熱伝導部１３ａと第２の熱伝導部１３ｂとを接続するように配置されている。ここでは内層配線１４は、第１の熱伝導部１３ａと第２の熱伝導部１３ｂとを熱的および電気的に接続することを意味している。
【００２７】
具体的には、たとえば基板１１に形成された孔部１５内に、コア材としての第１の熱伝導部１３ａと、コア材としての第２の熱伝導部１３ｂとが、充填されている。これらの孔部１５は後述するように、樹脂製の基板本体１２とその上に形成された内層配線１４となるべき銅などの薄膜パターンの部分にそれらが欠落した部分として形成されたものである。このため孔部１５の内壁面の少なくとも一部には内層配線１４が露出している。この孔部１５内にコア材としての導体材料の熱伝導部１３が挿入される。熱伝導部１３の表面の少なくとも一部が、孔部１５の内壁面を形成する内層配線１４の露出部に接触する。これにより、孔部１５内の熱伝導部１３と、孔部１５の内壁面に露出する内層配線１４とが接触した部分にて、第１の熱伝導部１３ａと第２の熱伝導部１３ｂとが、内層配線１４と接続される。これらの接続は、熱的および電気的になされる。
【００２８】
ただし孔部１５内の熱伝導部１３と内層配線１４とは、これらの間にたとえば内壁面のめっき膜としての内壁導電膜１６などの他の導電性部材または薄い樹脂等を挟むように接続される場合もある。この場合においても、熱伝導部１３と内層配線１４とはこれらの間の内壁導電膜１６および薄い樹脂などの部材を介して少なくとも熱的に接続される。つまり熱伝導部１３と内層配線１４との間の熱の伝導が可能である。そこで本実施の形態では、このような場合も含めて熱伝導部１３すなわち第１の熱伝導部１３ａおよび第２の熱伝導部１３ｂと内層配線１４とが「接続されている」ものと定義する。また第１の熱伝導部１３ａが挿入される孔部１５内の内壁導電膜１６および第２の熱伝導部１３ｂが挿入される孔部１５内の内壁導電膜１６を介して、第１の熱伝導部１３ａと第２の熱伝導部１３ｂとが少なくとも熱的に接続される。このため内層配線１４は、たとえば内壁導電膜１６を介して、第１の熱伝導部１３ａと第２の熱伝導部１３ｂとを接続するように、すなわち少なくとも熱的に接続するように、配置される。ただし熱伝導部１３と内層配線１４とはたとえば内壁導電膜１６を介して電気的に接続されることがより好ましい。また内層配線１４は第１の熱伝導部１３ａと第２の熱伝導部１３ｂとを内壁導電膜１６を介して電気的に接続されることがより好ましい。
【００２９】
なお基板１１にはＺ方向に互いに間隔をあけて複数層の内層配線１４が形成されている。ただし基板１１の第１の主表面１１ａ上には、表層配線１７が形成されている。この表層配線１７のパターンは、内層配線１４のパターンと同一の材質および厚みにより形成されている。すなわち表層配線１７は、たとえば銅により形成された薄膜のパターンである。なお上側の非貫通の孔部１５の直上には、表層配線１７とたとえば同一の材質および厚みであるめっき膜１７ａが形成されている。めっき膜１７ａはたとえばめっきにより形成された銅の薄膜である。めっき膜１７ａは孔部１５の形成により除去された内層配線１４の部分を補うように形成される導電膜である。したがってめっき膜１７ａは、孔部１５をＺ方向の上側から塞ぐように形成されている。
【００３０】
＜実装部品の構成＞
実装部品２１は、発熱部品２２と、パッケージ２３とを含んでいる。発熱部品２２は、たとえばシリコン（Ｓｉ）、ガリウム窒素またはガリウムヒ素の基板に形成された半導体トランジスタまたはダイオードを有する半導体素子である。発熱部品２２は、上記半導体素子の駆動により発熱する。パッケージ２３は、単層または多層の樹脂基板またはセラミック基板により形成されるケース状の部材である。ただしパッケージ２３は金属製のケース状の部材であってもよい。パッケージ２３は発熱部品２２を内部に収納する。パッケージ２３はたとえば、ガルウイングパッケージ、フラットリードパッケージ、ＱＦＮ（Quad For Non-Lead）パッケージ、ＢＧＡ（Ball Grid Array）パッケージからなる群から選択されるいずれかであることが好ましい。発熱部品２２は、パッケージ２３の内部のたとえば底面上に、はんだなどの接合層２４により接合されている。
【００３１】
＜その他の部材＞
基板１１の第２の主表面１１ｂ上の表層配線１７に接するように、基板１１には放熱部材３１が接合されている。つまり基板１１の、発熱部品２２を含む実装部品２１が実装される第１の主表面１１ａ側と反対側である第２の主表面１１ｂ側には、放熱部材３１が接合されている。放熱部材３１は一般公知のたとえば銅製のヒートシンクなどである。ただしこれに限らず、放熱部材３１として他の冷却器が用いられてもよい。
【００３２】
基板１１の第１の主表面１１ａ上の表層配線１７およびめっき膜１７ａに接するように、はんだボール３２が複数、互いに間隔をあけて配置されている。これらのはんだボール３２は、パッケージ２３の最下面に形成された導電膜のパターンに接するように配置されている。パッケージ２３の当該導電膜のパターンは、発熱部品２２に含まれる半導体素子と電気的に接続されていることが好ましい。これによりはんだボール３２は、基板１１と実装部品２１とを電気的に接続している。
【００３３】
本実施の形態でのはんだボール３２は、たとえば金属コアを含むはんだ材料、または銀ペーストのような、熱伝導性が高くリフロー可能な接合材料であることが好ましい。これによりはんだボール３２は、基板１１と実装部品２１とを低熱抵抗で接続できる。
【００３４】
＜放熱装置の動作＞
以上の構成を有する放熱装置１０１は以下のように動作する。半導体素子の駆動により発熱部品２２で発生した熱は、パッケージ２３とはんだボール３２とを介して、基板１１の、発熱部品２２と平面的に重なる第１の熱伝導部１３ａに伝熱される。第１の熱伝導部１３ａは、その真下の放熱部材３１側へと放熱することができる。また第１の熱伝導部１３ａは、これが配置される孔部１５の内壁面の内壁導電膜１６を介して、あるいは直接、内層配線１４に接続されている。また第２の熱伝導部１３ｂも同様に、これが配置される孔部１５の内壁面の内壁導電膜１６を介して、あるいは直接、内層配線１４に接続されている。つまり第１の熱伝導部１３ａは、内層配線１４を介して、第２の熱伝導部１３ｂに、少なくとも熱的に接続されている。このため第１の熱伝導部１３ａに伝わった熱は、内層配線１４を介して第２の熱伝導部１３ｂに伝わることができる。第２の熱伝導部１３ｂは第１の熱伝導部１３ａと同様に、その真下の放熱部材３１側へと放熱することができる。
【００３５】
図２は、実施の形態１の第２例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。なお以降の各図において、図１と同一の構成要素には同一の符号を付し、図１と同様の構成および特徴についてはその説明を繰り返さない。すなわち以降の各例の説明においては、図１または既存の他例と異なる構成および特徴を中心に説明する。図２を参照して、本実施の形態の第２例の放熱装置１０２においては、基板本体１２を貫通する孔部１５は、基板本体１２の中央部に、互いに間隔をあけて複数、形成されている。図２においては１例として３つの貫通する孔部１５が示されるが、孔部１５の数はこれに限られない。そしてこれらの孔部１５の内部に、第１の熱伝導部１３ａが挿入されている。このため図２における個々の第１の熱伝導部１３ａは、図１における個々の第１の熱伝導部１３ａよりも、Ｘ方向およびＹ方向の寸法が小さい。
【００３６】
図３は、実施の形態１の第３例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。図３を参照して、本実施の形態の第３例の放熱装置１０３においては、最も中央の貫通された孔部１５に近い上側の非貫通の孔部１５は、上記他例と同様、これと平面視にて重なるように、下側の非貫通の孔部１５を有する。当該下側の非貫通の孔部１５は第２の熱伝導部１３ｂにより充填されている。ただしその外側の上側の非貫通の孔部１５は、平面視にて下側の非貫通の孔部１５と重なっていない。そして当該上側の非貫通の孔部１５のさらに外側に、下側の非貫通の孔部１５を有している。この下側の非貫通の孔部１５の内部には第２の熱伝導部１３ｂが充填されていない。当該外側の上側の非貫通の孔部１５と、下側の非貫通の孔部１５とは、内層配線１４により繋がっている。
【００３７】
また放熱装置１０３においては、基板１１と放熱部材３１との間に、非導電放熱シート３３が配置されている。非導電放熱シート３３には、高い熱伝導性を持つ絶縁材料としてエポキシ樹脂などが用いられる。非導電放熱シート３３は平板形状の部材である。これが基板１１の第２の主表面１１ｂ側であり放熱部材３１のＺ方向上側に接合されている。
【００３８】
上側の非貫通の孔部１５は、フレームグランドとしても機能する放熱部材３１への接続を避けたい場合がある。しかしその目的のために孔部１５を非貫通とすれば、その孔部１５は第２の主表面１１ｂに達しないため放熱性に劣る。そこで図３のように非導電放熱シート３３が基板１１と放熱部材３１との間に配置される。これにより図３のように、上側の非貫通の孔部１５と、下側の非貫通の孔部１５とを内層配線１４などにより電気的に接続し、これらが一体となったものが得られる。これらが一体となったものが、実装部品２１から下方の放熱部材３１側への放熱を可能とするため、放熱装置１０３全体の放熱機能が高められる。
【００３９】
次に、図４のフローチャートを用いて、図１または図２の放熱装置１０１，１０２，１０３を構成する、特に基板１１の製造工程について説明する。なお放熱装置１０１〜１０３の間では孔部１５の位置等が異なるが、以下では全例に共通のプロセスについて説明する。図４は、実施の形態１の各例の放熱装置に含まれる基板の製造工程を示すフローチャートである。図４を参照して、まず準備工程（Ｓ１０）がなされる。具体的には、樹脂製の薄い、基板本体１２となるべき矩形状の板材が複数準備される。この複数の板材のそれぞれの一方または双方の主表面上に、たとえば銅の配線パターンが形成される。その後、当該複数の板材のそれぞれにこれを一方の主表面からその反対側の他方の主表面まで貫通するビアが形成される。このビアは、たとえば複数の板材のうち一の板材と他の板材とが重ね合わせられたときに、一の板材のビアと他の板材のビアとが同位置にて重なりあうように形成されることが好ましい。特に複数の板材が重ね合わせられたときに、上記ビア同士が重なり合うことにより、それらのビアが図１〜図３のいずれかの基板１１の非貫通の孔部１５を形成する態様であることが好ましい。またビアの内壁面には、たとえばめっき工程により銅の薄膜が、内壁導電膜１６となるべき膜として形成される。
【００４０】
次に積層工程（Ｓ２０）がなされる。プリプレグと呼ばれるシートが、当該各板材の上に重ねられた状態で、当該各板材が重ね合わせられる。そして接着工程（Ｓ３０）がなされる。重ね合わせられた複数の板材が、高温高圧下にさらされる。これにより、プリプレグが当該複数の板材同士を接着する。このとき、ビア同士の接続により非貫通の孔部１５が形成される。以上の工程（Ｓ２０）および（Ｓ３０）が、必要な基板１１のＺ方向の厚みとなるまで複数回、繰り返されてもよい。
【００４１】
必要な厚みの基板１１が形成されたところで、穴あけ加工工程（Ｓ４０）として、基板本体１２全体の第１の主表面１１ａから第２の主表面１１ｂまでこれを貫通するように、基板１１を貫通する孔部１５が形成される。またこの孔部１５の内壁面にも、たとえばめっき工程により銅の薄膜が、内壁導電膜１６として形成されてもよい。
【００４２】
その後、基板１１の全体を貫通する孔部１５には第１の熱伝導部１３ａのコア材が、たとえば圧入工程により挿入される。コア材は孔部１５のほぼ全体を充填する。コア材の少なくとも一部が、孔部１５の内壁面として露出する内層配線１４、またはその内壁面を覆う内壁導電膜１６の部分に接触する。また同様に、基板１１を貫通しない孔部１５のうち、特に第２の主表面１１ｂに通じるように形成された孔部１５内には、第２の熱伝導部１３ｂのコア材が、たとえば圧入工程により挿入される。第１の熱伝導部１３ａおよび第２の熱伝導部１３ｂは、あらかじめ金属塊となるように整形されたコア材である。コア材が挿入された後、必要に応じて熱処理工程および化学工程がなされてもよい。
【００４３】
その後、必要に応じて、基板本体１２の孔部１５の内壁面と、その内部に充填された熱伝導部１３のコア材との隙間に穴埋め樹脂が充填されてもよい。あるいは圧入工程により孔部１５内に挿入された熱伝導部１３が部分的にかしめられてもよい。そのようにすれば熱伝導部１３は樹脂材料を介在することなく孔部１５内に固定される。
【００４４】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
【００４５】
本開示に従った放熱装置は、基板１１と、発熱部品２２とを備える。発熱部品２２は基板１１の第１の主表面１１ａの上に配置されている。基板１１は、熱伝導部１３と、内層配線１４とを含む。熱伝導部１３は、発熱部品２２の発する熱を伝える。内層配線１４は、基板１１内にて熱伝導部１３と接続されるように形成されている。熱伝導部１３は、第１の熱伝導部１３ａと、第２の熱伝導部１３ｂとを有する。第１の熱伝導部１３ａは、発熱部品２２と平面視にて重なる領域を含み、第１の主表面１１ａから第１の主表面１１ａと反対側の第２の主表面１１ｂまで基板１１を貫通する。第２の熱伝導部１３ｂは、第１の熱伝導部１３ａと間隔をあけて第１の熱伝導部１３ａの周囲に配置され、第１の主表面１１ａおよび第２の主表面１１ｂの少なくともいずれかと間隔をあけて配置される。
【００４６】
発熱部品２２と平面視にて重なる領域を含む第１の熱伝導部１３ａには、発熱部品２２の熱が直接伝わる。熱伝導部１３と内層配線１４とは接続、特に熱的に接続されるように配置されている。このため第１の熱伝導部１３ａに伝わった熱は、内層配線１４に伝わり、そこから第２の熱伝導部１３ｂに容易に伝えらえる。これにより、発熱部品２２の熱を第１の熱伝導部１３ａのみならずその周囲の第２の熱伝導部１３ｂにも分散することができる。このため第１の熱伝導部１３ａと第２の熱伝導部１３ｂとから放熱装置１０１などの外部へ放熱することができる。すなわちたとえば第１の熱伝導部１３ａのみを有する場合に比べて放熱ルートの熱抵抗を低下させることができる。その結果、放熱装置１０１〜１０３全体で高い放熱性能を実現できる。
【００４７】
発熱部品２２の熱はその真下の第１の熱伝導部１３ａに高い放熱性で伝わる。しかし仮にそこから真下の放熱部材３１に伝熱するルートのみが存在すれば、なお放熱機能が不十分となる可能性がある。そこで第１の熱伝導部１３ａと熱的に接続された内層配線１４を介し、第１の熱伝導部１３ａから第２の熱伝導部１３ｂに熱を伝えるルートを追加で配置している。このため放熱装置１０１〜１０３においては発熱部品２２から放熱部材３１への放熱ルートが増加し、いっそう高い放熱性能が実現できる。
【００４８】
第２の熱伝導部１３ｂは、たとえば第１の主表面１１ａと間隔をあけて配置される。逆に言えば第２の熱伝導部１３ｂは、たとえば第２の主表面１１ｂ側に配置される。これにより、特に基板１１のうち発熱部品２２が配置される第１の主表面１１ａ側と反対側の第２の主表面１１ｂ側にて、第２の熱伝導部１３ｂによる放熱部材３１側への放熱機能をより高めることができる。
【００４９】
また第２の熱伝導部１３ｂは、たとえば第１の主表面１１ａと間隔をあけて配置される。このため基板１１内の特に第１の主表面１１ａに近い領域には、実装部品２１の電源および制御信号を引き回すためのスペースを増加できる。なお基板１１内にて第１の熱伝導部１３ａの周囲に配置されるべき実装部品２１の電源および制御信号の数量は、第１の熱伝導部１３ａの周囲に配置される実装部品２１の電源および制御信号により制約される。基板１１内の特に第１の主表面１１ａに近い領域を電源および制御信号の配置領域とする。これにより、基板１１内の特に発熱部品２２が配置される側と反対側である第２の主表面１１ｂに近い領域を、第２の熱伝導部１３ｂを配置し、発熱部品２２の熱を第２の熱伝導部１３ｂから放熱装置の外部へ放出する領域とできる。
【００５０】
以上の効果を奏する観点から、上記放熱装置において、第２の熱伝導部１３ｂは、第２の主表面１１ｂに通じるように配置されていることが好ましい。上記放熱装置において、熱伝導部１３としての第１の熱伝導部１３ａおよび第２の熱伝導部１３ｂが第２の主表面１１ｂに通じる部分の面積の総和は、熱伝導部１３としての第１の熱伝導部１３ａおよび第２の熱伝導部１３ｂが第１の主表面１１ａに通じる部分の面積の総和より大きいことが好ましい。このようにすれば、熱伝導部１３が基板１１の第２の主表面１１ｂ上にて第１の主表面１１ａ上よりも広い面積にて、あるいは多数、配置される。このため、第２の主表面１１ｂ側にてより効率的に、発熱部品２２の熱を放熱部材３１から基板１１の外部に放熱できる。
【００５１】
上記放熱装置において、第２の熱伝導部１３ｂは、基板１１に形成された孔部１５内に充填された導電性部材としてのコア材により形成されることが好ましい。このようにすれば、第２の熱伝導部１３ｂによる放熱機能をいっそう高めることができる。
【００５２】
ただし上記放熱装置において、第２の熱伝導部は、基板１１に形成された孔部１５の内壁を覆う導電性部材としての内壁導電膜１６により形成されてもよい。この場合、孔部１５内の内壁導電膜１６の内側にはコア材などが配置されず、空洞となっている。しかしこの場合においても、内壁導電膜１６の熱伝導性により、第２の熱伝導部の最低限の熱伝導性を確保できる。コア材を設けないため、このような第２の熱伝導部は、材料費の削減により製造コストを削減できる。
【００５３】
上記放熱装置において、内層配線１４は、第１の熱伝導部１３ａと第２の熱伝導部１３ｂとを接続するように配置されることが好ましい。たとえば基板本体１２を構成する樹脂材料は、発熱部品２２からその真下の第１の熱伝導部１３ａに伝わった熱を第２の熱伝導部１３ｂに十分に伝えることが困難である。そこで第１の熱伝導部１３ａと第２の熱伝導部１３ｂとを内層配線１４で接続する。これにより、第１の熱伝導部１３ａの熱を、内層配線１４を介して、第２の熱伝導部１３ｂに容易に伝えることができる。このようにすれば、発熱部品２２の熱は、第１の熱伝導部１３ａのみならず、第２の熱伝導部１３ｂからも、外部に放熱できる。
【００５４】
実施の形態２．
図５は、実施の形態２に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。図５を参照して、本実施の形態においては、第３の熱伝導部１３ｃを有している。具体的には、図５の実施の形態２の放熱装置２０１においては、発熱部品２２と第１の熱伝導部１３ａとの間に、熱伝導部１３としての第３の熱伝導部１３ｃが挟まれるように配置されている。第３の熱伝導部１３ｃは発熱部品２２と平面視にて重なる領域を含むように配置される。図５においては第１の熱伝導部１３ａは、その全体が発熱部品２２と平面的に重なっている。
【００５５】
第３の熱伝導部１３ｃは、たとえば矩形の平面形状を有する板材である。第３の熱伝導部１３ｃは、銅などの熱伝導率の高い材料の金属塊により形成されている。
【００５６】
第３の熱伝導部１３ｃは、Ｚ方向についてはんだボール３２とほぼ同じ位置に配置される。また第３の熱伝導部１３ｃは、第１の熱伝導部１３ｃが挿入された孔部１５の上方を覆うめっき膜１７ａと、リフロー層３４により接合されている。リフロー層３４は、後述するリフロー工程により接合される層を意味する。また第３の熱伝導部１３ｃは、パッケージ２３の最下面と、接合層３５により接合されている。この接合層３５は、熱伝導率の高い材料、特にはんだボール３２よりも導電性の高い材料により構成される。
【００５７】
次に、図６を用いて、図５の放熱装置２０１の、特に基板１１と実装部品２１との接合方法について説明する。図６は、図５の放熱装置の製造工程における、基板と実装部品との接合工程を示す概略断面図である。図６を参照して、基板１１の第１の主表面１１ａ上の表層配線１７およびめっき膜１７ａの上には、リフローはんだ３４ａが塗布される。リフローはんだ３４ａは、後述するリフロー工程による接合に用いられるペースト状のはんだ材料である。ただしリフローはんだ３４ａとしてははんだ材料に限らず、リフロー工程により接合可能な他のペースト状の導電性材料が用いられてもよい。
【００５８】
図６に示すように、基板１１と実装部品２１との接合に先立ち、第３の熱伝導部１３ｃが、実装部品２１のたとえば発熱部品２２と平面視にて重なる位置に、接合層３５により接合される。第３の熱伝導部１３ｃはパッケージ２３の最下面に接合される。この接合に用いられる接合層３５は、はんだボール３２よりも導電性が高い材料が用いられる。
【００５９】
その後、図６に示すように、第３の熱伝導部１３ｃおよびはんだボール３２が接合された実装部品２１が、リフローはんだ３４ａの塗布された基板１１上に載置される。リフローはんだ３４ａは基板１１の表層配線１７およびめっき膜１７ａの上のうち、はんだボール３２または第３の熱伝導部１３ｃと平面視にて重なるべき領域上に塗布される。実装部品２１が基板１１上に載置された状態で、一般公知のリフロー工程がなされる。これによりリフローはんだ３４ａがリフロー層３４となり、基板１１と実装部品２１とが接合される。
【００６０】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。ここでは実施の形態２における、実施の形態１の効果に対し追加で得られる効果について説明する。このことは以降の各実施の形態の作用効果の説明においても同様である。
【００６１】
たとえばパッケージがＢＧＡパッケージである場合、基板と実装部品とははんだボールで接続される。このため基板と実装部品との間の熱的に接続可能な領域の面積ははんだボールの量および表面積などにより制限される。このためはんだボールの量および表面積が不十分であれば、基板と実装部品との間の熱抵抗が大きくなる。そこで両者間の熱抵抗を極力小さくすることが望まれる。
【００６２】
熱抵抗を低減する観点から、はんだボールに、金属コアを含むはんだ材料、または銀ペーストなどの、熱伝導性が高い接合材料が用いられる場合がある。しかし熱伝導性の高い接合材料は高価である。このためはんだボールとして上記材料からなるものだけを放熱装置の全体に用いるとコストが高騰する。材料コストの削減の観点から、放熱装置のうち特に高い放熱性が要求される領域のはんだボールのみに上記材料が選択的に使用されることが好ましい。
【００６３】
そこで本実施の形態の開示に従った放熱装置は、発熱部品２２と第１の熱伝導部１３ａとの間に、第３の熱伝導部１３ｃが挟まれる。つまり、少なくとも発熱部品２２の真下の、すなわち発熱部品２２と平面視にて重なる放熱量の多い領域にて、高熱伝導率の第３の熱伝導部１３ｃが配置される。このため第３の熱伝導部１３ｃの配置領域以外の領域に配置されるはんだボール３２は、実施の形態１で使用した材料よりも熱伝導率の低い安価なものを用いることができる。たとえこのようにしても、少なくとも第３の熱伝導部１３ｃが配置されることにより、放熱装置２０１全体において高い放熱性能を確保できる。
【００６４】
また第３の熱伝導部１３ｃが矩形の板形状であれば、これと第１の熱伝導部１３ａとの接合部は、はんだボール３２のような球形状などである必要はない。つまり上記接合部の形状の自由度が上がる。このため当該接合部を熱抵抗の低い形状とすることにより、接合部の熱抵抗を低くできる。このため第３の熱伝導部１３ｃにより、これと基板１１側との接合部分の熱抵抗を低くできる。したがって、放熱装置２０１全体において高い放熱性能を確保できる。
【００６５】
実施の形態３．
図７は、実施の形態３の第１例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。図７を参照して、本実施の形態の第１例の放熱装置３０１は放熱装置１０１とほぼ同一構成であるが、第１の熱伝導部１３ａの代わりに第１の熱伝導部１３ａｄが配置されている。コア材としての第１の熱伝導部１３ａｄは銅モリブデン（ＣｕＭｏ）を材料としている。このように本実施の形態での第１の熱伝導部１３ａｄは、銅モリブデンを含んでいる。
【００６６】
図８は、実施の形態３の第２例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。図８を参照して、本実施の形態の第２例の放熱装置３０２は放熱装置１０２とほぼ同一構成であるが、第１の熱伝導部１３ａの代わりに、銅モリブデンを材料とする第１の熱伝導部１３ａｄが配置されている。図９は、実施の形態３の第３例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。図９を参照して、本実施の形態の第３例の放熱装置３０３は放熱装置２０１とほぼ同一構成であるが、第１の熱伝導部１３ａの代わりに、銅モリブデンを材料とする第１の熱伝導部１３ａｄが配置されている。
【００６７】
次に、実施の形態３の作用効果について説明する。図７から図９のように銅モリブデンを含む第１の熱伝導部１３ａｄを用いることにより、銅からなる第１の熱伝導部１３ａよりもさらに放熱性を高めることができる。
【００６８】
なお図７〜図９の放熱装置３０１〜３０３において、第２の熱伝導部１３ｂのコア材は実施の形態１，２と同様に銅からなるものであってもよい。しかし放熱装置３０１〜３０３の第２の熱伝導部１３ｂも、第１の熱伝導部１３ａｄと同様に銅モリブデンを含む、あるいは銅モリブデンを材料とするものであってもよい。図１０は、実施の形態３の第４例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。図１０を参照して、本実施の形態の第４例の放熱装置３０４は放熱装置３０１とほぼ同一構成であるが、下側の非貫通の孔部１５内に第２の熱伝導部１３ｂのコア材が配置されていない。図１１は、実施の形態３の第５例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。図１１を参照して、本実施の形態の第５例の放熱装置３０５は放熱装置３０２とほぼ同一構成であるが、下側の非貫通の孔部１５内に第２の熱伝導部１３ｂのコア材が配置されていない。第１の熱伝導部１３ａｄによる高い放熱性が確保されているため、その周囲の第２の熱伝導部は最低限の熱伝導性のみを有する内壁導電膜１６のみである、図１０，１１のような構成であってもよい。コア材を設けないため、この下側の非貫通の孔部１５における第２の熱伝導部である内壁導電膜１６は、材料費の削減により製造コストを削減できる。また図１０および図１１において、第１の熱伝導部１３ａｄの代わりに、実施の形態１，２と同様の第１の熱伝導部１３ａが用いられてもよい。
【００６９】
実施の形態４．
図１２は、実施の形態４の第１例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。図１２を参照して、本実施の形態の第１例の放熱装置４０１は、非貫通の孔部１５を有さず、基板１１を第１の主表面１１ａから第２の主表面１１ｂまで貫通する孔部１５のみが形成されている。この孔部１５は、図１２におけるＸ方向の中央部に形成されており、発熱部品２２と平面視にて重なる領域を含むように形成されている。図１において、このような基板本体１２を貫通する孔部１５は、基板本体１２の中央部に１つのみ形成されている。孔部１５は、第１の主表面１１ａから第２の主表面１１ｂに向けて、徐々にその主表面に沿う方向の幅、およびその延びるＺ方向に交差するＸＹ平面に沿う断面積が大きくなる。
【００７０】
つまり孔部１５の第１の主表面１１ａから第２の主表面１１ｂまで延びる内壁面は、Ｚ方向に対して傾斜するように延びている。言い換えれば図１２の断面図において、孔部１５の内壁面はテーパ状に延びている。
【００７１】
孔部１５の内部には、熱伝導部１３としての第１の熱伝導部１３ｅが充填されている。第１の熱伝導部１３ｅは、実施の形態１などの第１の熱伝導部１３ａと同様に、孔部１５の内部のほぼ全域を充填するように配置されている。すなわち第１の熱伝導部１３ｅは、基板１１の特に基板本体１２を第１の主表面１１ａから第２の主表面１１ｂまで貫通するように配置されている。第１の熱伝導部１３ｅは、発熱部品２２と平面視にて重なる領域を含んでいる。ただし第１の熱伝導部１３ｅはＺ方向の下方に向けて大きくなるため、特に第２の主表面１１ｂ側の領域においてはその外側が発熱部品２２と平面的に重なっていない。第１の熱伝導部１３ｅは孔部１５と同様にテーパ状の断面形状を有する、銅などの熱伝導率の高い材料からなるコア材である。
【００７２】
内層配線１４は、孔部１５の形成時に部分的に欠落されるため、孔部１５の内壁面の少なくとも一部に露出している。ただし当該内壁面上に内壁導電膜１６が形成されてもよい。いずれにせよ第１の熱伝導部１３ｅと内層配線１４とは、少なくとも熱的に接続されている。なお第１の熱伝導部１３ｅと内層配線１４とは電気的に接続されていることがより好ましい。
【００７３】
放熱装置４０１では放熱装置２０１と同様に、発熱部品２２と第１の熱伝導部１３ａとの間に、熱伝導部１３としての第３の熱伝導部１３ｃが挟まれるように配置されている。しかし放熱装置４０１では第３の熱伝導部１３ｃを有さず、第３の熱伝導部１３ｃが配置される領域においても基板１１と実装部品２１とがはんだボール３２により接続されてもよい。
【００７４】
図１３は、実施の形態４の第２例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。図１３を参照して、本実施の形態の第２例の放熱装置４０２は、放熱装置４０１と比較して以下の点が異なっている。放熱装置４０２の基板１１は、上側の非貫通の孔部１５が形成されている。また基板１１を第１の主表面１１ａから第２の主表面１１ｂまで貫通する孔部１５は、第１の主表面１１ａから第２の主表面１１ｂに向けて、段階的にその主表面に沿う方向の幅、およびその延びるＺ方向に交差するＸＹ平面に沿う断面積が大きくなる。
【００７５】
つまり孔部１５の第１の主表面１１ａから第２の主表面１１ｂまで延びる内壁面は、Ｚ方向に延びる部分と、そこから屈曲してＸ方向およびＹ方向に沿って延びる部分とを周期的に有するように延びている。言い換えれば図１３の断面図において、孔部１５の内壁面は階段状に延びている。
【００７６】
孔部１５の内部には、熱伝導部１３としての第１の熱伝導部１３ｆが充填されている。第１の熱伝導部１３ｆは銅などのコア材である。第１の熱伝導部１３ｆの孔部１５に対する充填態様は、放熱装置４０２における第１の熱伝導部１３ｅの孔部１５に対する充填態様と同様である。そして第１の熱伝導部１３ｆと内層配線１４とは、少なくとも熱的に接続されている。
【００７７】
つまり第１の熱伝導部１３ｆは階段状の断面形状を有している。第１の熱伝導部１３ｆは、たとえばその真上に配置される上側の非貫通の孔部１５とＺ方向にて対向可能となる程度のＸ方向の幅を有している。複数の非貫通の孔部１５のうち最も第１の熱伝導部１３ｆに近い孔部１５は、第１の主表面１１ａに通じる第１の熱伝導部１３ｆの幅の狭い第１領域よりも１段階だけ幅が広くなった、第１の熱伝導部１３ｆの第２領域とＺ方向に対向する。複数の非貫通の孔部１５のうち第１の熱伝導部１３ｆから遠い孔部１５は、第２領域よりも１段階だけ幅が広くなった、第１の熱伝導部１３ｆの第３領域とＺ方向に対向する。このように非貫通の孔部１５のＸ方向の位置に応じて、それに対向するように、第１の熱伝導部１３ｆのＸ方向の幅が段階的に広くなることが好ましい。
【００７８】
次に、図１４および図１５を用いて、図１２の放熱装置４０１の、特に実装部品２１と接合された基板１１の孔部１５への第１の熱伝導部１３ｅの挿入工程および接合工程について説明する。図１４は、図１２の放熱装置の製造工程の第１工程としての、基板の孔部への熱伝導部の挿入工程を示す概略断面図である。図１４を参照して、図６の工程と同様にリフロー工程により、基板１１と実装部品２１とがはんだボール３２を介在して接合される。なおこの時点では基板１１に形成された孔部１５内は空洞となっている。その接合の後、最上面にたとえばペースト状の低温はんだ３６ａが塗布された第１の熱伝導部１３ｅのコア材が、孔部１５内に挿入される。
【００７９】
図１５は、図１２の放熱装置の製造工程の第２工程としての、熱伝導部の接合工程を示す概略断面図である。図１５を参照して、低温はんだ３６ａを用いて再度たとえばリフロー工程がなされる。これにより低温はんだ３６ａが低温はんだ層３６となり、第１の熱伝導部１３ｅは第３の熱伝導部１３ｃの下側の面上に接合される。これにより第１の熱伝導部１３ｅが基板１１の孔部１５内に充填される。ここで低温はんだ３６ａが用いられたのは、再度のリフロー工程時に先のリフロー工程時の接合に用いられたリフローはんだ３４ａ等が再度溶融するなどの不具合の発生を防止するためである。すなわち低温はんだ３６ａは、先のリフロー工程に用いられたリフローはんだ３４ａよりも融点が低いはんだ材料を意味する。しかし低温はんだ３６ａとしてははんだ材料に限らず、リフローはんだ３４ａよりも融点が低い限り任意の材料が適用可能である。
【００８０】
詳細説明を省略するが、図１３の放熱装置４０２における第１の熱伝導部１３ｆの挿入工程および接合工程も、図１４および図１５と基本的に同様の処理によりなされる。
【００８１】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。本実施の形態の開示に従った放熱装置は、基板１１と、発熱部品２２とを備える。発熱部品２２は基板１１の第１の主表面１１ａの上に配置されている。基板１１は、熱伝導部１３と、内層配線１４とを含む。熱伝導部１３ｅ，１３ｆは、発熱部品２２の発する熱を伝える。内層配線１４は、基板１１内にて熱伝導部１３ｅ，１３ｆと接続されるように形成されている。熱伝導部１３ｅ，１３ｆは、発熱部品２２と平面視にて重なる領域を含み、第１の主表面１１ａから第１の主表面１１ａと反対側の第２の主表面１１ｂまで基板１１を貫通する。熱伝導部１３ｅ，１３ｆは、第２の主表面１１ｂ側において第１の主表面１１ａ側よりも、基板１１の主表面に沿う方向の幅、および熱伝導部１３ｅ，１３ｆの延びる方向に交差する方向に沿う平面の断面積が大きくなる。
【００８２】
これにより、実施の形態１などと同様に、熱伝導部１３ｅ，１３ｆが第２の主表面１１ｂに通じる部分の面積は、熱伝導部１３ｅ，１３ｆが第１の主表面１１ａに通じる部分の面積よりも大きくなる。このため、実施の形態１などと同様に、第２の主表面１１ｂ側にてより効率的に、発熱部品２２の熱を基板１１の外部に放熱できる。
【００８３】
また放熱装置４０１，４０２の製造工程において、特に第３の熱伝導部１３ｃが大きければ、これが基板１１と実装部品２１との間に収納できない場合がある。このような場合に、図１４および図１５の工程のように、基板１１上に実装部品２１が実装された後に、基板１１を貫通する孔部１５内に熱伝導部１３ｅ，１３ｆが挿入され、低温はんだにより接合される。このようにすれば、図１２および図１３の態様を有する放熱装置４０１，４０２を高品質に提供できる。
【００８４】
実施の形態５．
図１６は、実施の形態５の第１例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。図１６を参照して、本実施の形態の第１例の放熱装置５０１の放熱装置１０１との主な相違点は以下の通りである。
【００８５】
放熱装置５０１は非貫通の孔部１５を有さず、基板１１を第１の主表面１１ａから第２の主表面１１ｂまで貫通する孔部１５のみが形成されている。この孔部１５は放熱装置１０１などの第１の熱伝導部１３ａが挿入された孔部１５と同様に、発熱部品２２と平面視にて重なる領域を含むように形成されている。図１６ではこの孔部２２内の全域が発熱部品２２と平面視にて重なる領域内に配置される。この孔部１５の内部のほぼ全域を充填するように、熱伝導部１３としての第１の熱伝導部１３ａｄが配置されている。すなわち図１６に示すような態様の基板１１に形成された孔部１５内に、銅モリブデンを含む、または銅モリブデンからなる、第１の熱伝導部１３ａｄのコア材が配置されている。第１の熱伝導部１３ａｄは、基板１１の特に基板本体１２を第１の主表面１１ａから第２の主表面１１ｂまで貫通するように配置されている。第１の熱伝導部１３ｅは、発熱部品２２と平面視にて重なる領域を含んでいる。
【００８６】
基板１１内において、第１の熱伝導部１３ａｄと内層配線１４とは、少なくとも熱的に接続されている。なお第１の熱伝導部１３ａｄと内層配線１４とは電気的に接続されていることがより好ましい。
【００８７】
図１７は、実施の形態５の第２例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。図１７を参照して、本実施の形態の第２例の放熱装置５０２は、放熱装置５０１に対して、第１の熱伝導部１３ａｄの真上の、基板１１と実装部品２１との間の領域に、はんだボール３２が配置されていない点において異なっている。
【００８８】
次に、放熱装置５０１，５０２の作用効果について説明する。これらの放熱装置は、基板１１と、発熱部品２２とを備える。発熱部品２２は基板１１の第１の主表面１１ａの上に配置されている。基板１１は、熱伝導部１３ａｄと、内層配線１４とを含む。熱伝導部１３ａｄは、発熱部品２２の発する熱を伝える。内層配線１４は、基板１１内にて熱伝導部１３ａｄと接続されるように形成されている。熱伝導部１３ａｄは、発熱部品２２と平面視にて重なる領域を含み、第１の主表面１１ａから第１の主表面１１ａと反対側の第２の主表面１１ｂまで基板１１を貫通する。第１の熱伝導部１３ａｄは、銅モリブデンを含んでいる。
【００８９】
このようにしても実施の形態３と同様に、銅モリブデンを含む第１の熱伝導部１３ａｄによる銅よりも高い放熱性が得られる。このため図１７の放熱装置５０２のように発熱部品２２の真下のはんだボール３２が省かれても、発熱部品２２からその真下の熱伝導部１３ａｄへの放熱性が確保できる。
【００９０】
図１８は、実施の形態５の第３例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。図１８を参照して、本実施の形態の第３例の放熱装置５０３は、放熱装置５０１に対して、孔部１５が基板１１を貫通せず、第１の主表面１１ａのみに通じている点において異なっている。このため孔部１５内に充填される第１の熱伝導部１３ｇｄも基板１１を貫通せず、第１の主表面１１ａのみに通じている。なお第１の熱伝導部１３ｇｄは銅モリブデンを含む、または銅モリブデンからなる、コア材である。
【００９１】
たとえ図１８のような構成とされても、銅モリブデンを含む第１の熱伝導部１３ｇｄの放熱性は非常に高い。このため発熱部品２２から第１の熱伝導部１３ｇｄ、およびその下側の放熱部材３１側への放熱機能はある程度確保できる。第１の熱伝導部１３ｇｄの熱伝導性が高いためである。
【００９２】
図１９は、実施の形態５の第４例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。図１９を参照して、本実施の形態の第４例の放熱装置５０４は、放熱装置５０１に対して、孔部１５が放熱装置４０２のように階段状に形成されている。ただし放熱装置４０２に比べて孔部１５の階段形状は簡素である。放熱装置４０２が３段階の階段形状であるのに対し、放熱装置５０４では２段階の階段形状を有している。孔部１５内には他例と同様に、銅モリブデンを含む第１の熱伝導部１３ｆｄのコア材が配置されている。図１９の構成によっても、第１の熱伝導部１３ｆｄの高い熱伝導性と、第２の主表面１１ｂ側にて第１の主表面１１ａ側よりも面積が大きくされた形状とにより、他例と同様に、放熱部材３１側への高い放熱性を確保できる。
【００９３】
図２０は、実施の形態５の第５例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。図２０を参照して、本実施の形態の第５例の放熱装置５０５は、放熱装置４０１の第１の熱伝導部１３ｅが、銅モリブデンを含む、または銅モリブデンからなる、第１の熱伝導部１３ｅｄのコア材に置き換えられている。図２１は、実施の形態５の第６例に係る放熱装置の構成を示す概略断面図である。図２１を参照して、本実施の形態の第６例の放熱装置５０６は、放熱装置４０２の第１の熱伝導部１３ｆが、銅モリブデンを含む、または銅モリブデンからなる、第１の熱伝導部１３ｆｄのコア材に置き換えられている。図２０および図２１のように銅モリブデンを含む熱伝導部１３ｅｄ，１３ｆｄが用いられても、本実施の形態の他の各例と同様に高い放熱性を確保できる。
【００９４】
なお本実施の形態においても実施の形態３と同様に、非貫通の孔部１５内にも銅モリブデンを含むまたは銅モリブデンからなる、熱伝導部１３のコア材が挿入されてもよい。
【００９５】
以上に述べた各実施の形態（に含まれる各例）に記載した特徴を、技術的に矛盾のない範囲で適宜組み合わせるように適用してもよい。
【００９６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９７】
１１  基板、１１ａ  第１の主表面、１１ｂ  第２の主表面、１２  基板本体、１３  熱伝導部、１３ａ，１３ａｄ，１３ｅ，１３ｅｄ，１３ｆｄ，１３ｇｄ  第１の熱伝導部、１３ｂ  第２の熱伝導部、１３ｃ  第３の熱伝導部、１４  内層配線、１５  孔部、１６  内壁導電膜、１７  表層配線、１７ａ  めっき膜、２１  実装部品、２２  発熱部品、２３  パッケージ、２４，３５  接合層、３１  放熱部材、３２  はんだボール、３３  非導電放熱シート、３４  リフロー層、３４ａ  リフローはんだ、３６  低温はんだ層、３６ａ  低温はんだ、１０１，１０２，１０３，２０１，３０１，３０２，３０３，４０１，４０２，５０１，５０２，５０３，５０４，５０５，５０６  放熱装置。 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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