(57)【要約】【課題】基板の熱を充分に放熱することができる電子部品モジュールを提供する。【解決手段】モジュール１は、ＩＣ１１と電極パッド５，５とを有する基板２と、電極パッド５に電気的に接続された端子８，８と本体１３とを有し基板２の表面２ａ側に重ねられるように配置されたインダクタＬとを備えている。また、モジュール１は、基板２とインダクタＬとの間において基板２の表面２ａ及び本体１３の裏面１３ｂに接触された放熱パターン１４を有している。従って、基板２の熱が、熱伝導率が高いインダクタＬへと放熱パターン１４によって積極的に伝播され、インダクタＬにて放熱される。ここで、表面２ａの法線に沿う方向から見て、放熱パターン１４の両端部１４ａがインダクタＬからはみ出していることから、放熱パターン１４によるインダクタＬへの熱伝播経路が拡がるため、かかる熱伝播が好適なものとなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路と複数の電極パッドとを有する基板と、
前記電極パッドに電気的に接続された複数の端子と本体とを有し、前記基板の一主面側に重ねられるように配置された受動部品と、を備え、
前記基板と前記受動部品との間において前記基板の前記一主面及び前記本体の前記基板側の面に接触される放熱部を有し、
前記放熱部は、前記一主面の法線に沿う方向から見て、その少なくとも一部が前記受動部品からはみ出していることを特徴とする電子部品モジュール。
【請求項２】
前記回路は、前記基板の内部に設けられていることを特徴とする請求項１記載の電子部品モジュール。
【請求項３】
前記放熱部の熱伝導率は、前記基板の熱伝導率よりも高いことを特徴とする請求項１又は２記載の電子部品モジュール。
【請求項４】
前記電極パッドは、前記基板の一主面側に設けられ、
前記端子は、前記基板側に凸状となるように設けられ、
前記放熱部の厚さは、前記電極パッドの厚さより厚いことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項記載の電子部品モジュール。
【請求項５】
前記基板は、ＩＣが前記回路として内蔵されたＩＣ内蔵基板であり、
前記受動部品は、インダクタとして機能することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項記載の電子部品モジュール。
【請求項６】
前記放熱部は、前記回路のグランドに接続されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項記載の電子部品モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品モジュールに関し、特に、基板の一主面側に受動部品が重ねられるように配置された電子部品モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば携帯電話器等に用いられる電子部品モジュールにおいては、高集積化がとどまるところを知らず、さらなる小型化が要求されている。そこで、近年の電子部品モジュールとして、回路と複数の電極パッドとを有する基板と、電極パッドに電気的に接続された複数の端子と本体とを有する受動部品と、を備え、受動部品が基板の一主面側に重ねられるように配置されたものが開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−６３６７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、上記の電子部品モジュールは、一般的に、マザーボード上に搭載されており、基板の回路とマザーボードとの配線経路を熱伝播経路として利用して、基板で発生した熱をマザーボードを介して放熱させる。しかし、このような上記の電子部品モジュールでは、場合によっては、基板の熱が充分に放熱されないおそれがある。
【０００４】
そこで、本発明は、基板の熱を充分に放熱することができる電子部品モジュールを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明に係る電子部品モジュールは、回路と複数の電極パッドとを有する基板と、電極パッドに電気的に接続された複数の端子と本体とを有し、基板の一主面側に重ねられるように配置された受動部品と、を備え、基板と受動部品との間において基板の一主面及び本体の基板側の面に接触される放熱部を有し、放熱部は、一主面の法線に沿う方向から見て、その少なくとも一部が受動部品からはみ出していることを特徴とする。
【０００６】
この電子部品モジュールでは、基板の熱が、比較的高い熱伝導率を有する受動部品へと放熱部によって積極的に伝播され、受動部品にて放熱される。ここで、放熱部が一主面の法線に沿う方向視において受動部品からはみ出していることから、放熱部による受動部品への熱伝播経路が拡がるため、かかる熱伝播が好適なものとなる。従って、本発明によれば、基板の熱を充分に放熱することが可能となる。
【０００７】
ここで、回路は、基板の内部に設けられていることが好ましい。このように、発熱源である回路が内部に設けられていると、基板の熱が放熱され難くなるため、上記効果、すなわち、基板の熱を充分に放熱できるという効果は顕著となる。
【０００８】
また、放熱部の熱伝導率は、基板の熱伝導率よりも高いことが好ましい。この場合、放熱部によって基板の熱を受動部品へと一層積極的に伝播させることができる。
【０００９】
また、電極パッドは、基板の一主面側に設けられ、端子は、基板側に凸状となるように設けられ、放熱部の厚さは、電極パッドの厚さより厚いことが好ましい。この場合、電極パッドの厚さより厚い放熱部は、凸状の一対の端子の間（谷状）と係合され、受動部品のずれを規制する台座として機能する。よって、受動部品の精度よい実装が可能となる。
【００１０】
また、基板は、ＩＣが回路として内蔵されたＩＣ内蔵基板であり、受動部品は、インダクタとして機能することが好ましい。この場合、電子部品モジュールを一体化電源として用いることができる。このようにＩＣを内蔵した基板を用いて一体化電源とすることで、受動部品とＩＣとを繋ぐ配線を短くすることができ、電源としての効率化が可能となる。
【００１１】
また、放熱部は、回路のグランドに接続されていることが好ましい。この場合、基板の回路と接続された配線経路を伝播する熱を、グランド及び放熱部を介して受動部品へと伝播させ周囲に放熱させることも可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、基板の熱を充分に放熱することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１４】
図１は本発明の第１実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータ用モジュールを示す断面図、図２は図１のＤＣ−ＤＣコンバータ用モジュールを示す上面図である。図１に示すように、本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ用モジュール（電子部品モジュール）１は、例えば携帯電話機等のモバイル機器に組み込まれる小型の一体化電源モジュールである。
【００１５】
このＤＣ−ＤＣコンバータ用モジュール１は、ＩＣ（回路）１１が埋め込まれたＩＣ内蔵基板（基板）２と、ＩＣ内蔵基板２の表面（一主面）２ａ側に重ねられるよう配置され当該ＩＣ内蔵基板２に電気的に接続されたインダクタ（受動部品）Ｌと、を備え、これらがマザーボード１２上に接合されて構成されている。なお、マザーボード１２上にはコンデンサ（不図示）が設置されており、これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ用モジュール１はＤＣ−ＤＣコンバータとして動作する。
【００１６】
図３は、図１のＤＣ−ＤＣコンバータ用モジュールにおける回路図である。図３に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ用モジュール１は、一般的なチョッパー型のＤＣ−ＤＣコンバータ回路である回路１０を構成する。ＩＣ１１は、その内部に制御回路ＣＵ及びスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２を含んでいる。制御回路ＣＵは、電圧入力端子Ｖｉｎから入力された入力直流電圧に対し、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２を駆動して所定の昇圧・降圧を行う。この制御回路ＣＵには、イネーブル（ｅｎａｂｌｅ）端子ＥＮが取り付けられている。インダクタＬは、コンデンサＣ２と平滑回路を構成し、電圧出力端子Ｖｏｕｔから平滑な出力直流電圧を出力する。
【００１７】
図１，２に示すように、ＩＣ内蔵基板２は、略平板状を呈しており、内部にＩＣ１１を含む樹脂層（基板内の樹脂）７を有し、この樹脂層７が表面２ａ側の上層３と裏面２ｂ側の下層４とで挟まれるようにして構成されている。この内蔵基板２は、表面２ａ側に設けられた一対の電極パッド５，５と、裏面２ｂに設けられたハンダボール６と、を有している。
【００１８】
電極パッド５，５は、例えば銅により形成され、表面２ａのＸ方向の両端部にてＹ方向に沿って延在している。ハンダボール６は、ＤＣ−ＤＣコンバータ用モジュール１をマザーボード１２に電気的及び機械的に接合するためのものである。このハンダボール６は、例えば図３に示す電圧入力端子Ｖｉｎ、電流出力端子Ｌｏｕｔ、イネーブル（ｅｎａｂｌｅ）端子ＥＮ及びグランド端子ＧＮＤに相当する。
【００１９】
図１に戻り、上層３、樹脂層７及び下層４のそれぞれには、スルーホール２１，２２，２３が設けられている。そして、ＩＣ１１、電極パッド５及びハンダボール６は、スルーホール２１，２２，２３内の銅等の導電材２５、及びＩＣ１１の電極パッド上に形成されたバンプ２４を介して、互いに電気的に接続されている。
【００２０】
インダクタＬは、略平板状を呈するいわゆるチップインダクタであって、本体１３と一対の端子８，８とを有している。本体１３は、その外壁が磁性材料により形成されており、ここでは、フェライトにより形成されている。端子８，８は、本体１３のＸ方向の両端部に設けられると共に、本体１３の表面１３ａ及び裏面１３ｂのそれぞれに対し外側に凸状となるように構成されている。つまり、端子８，８は、本体１３においてのＩＣ内蔵基板２側の裏面１３ｂに対し、ＩＣ内蔵基板２側に凸状にされている。また、端子８，８は、ハンダフィレット９を介して電極パッド５，５に電気的に接続され、これにより、ＩＣ内蔵基板２とインダクタＬとの電気的接続が実現されている。
【００２１】
ここで、本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ用モジュール１にあっては、ＩＣ内蔵基板２とインダクタＬとの間に介在するように設けられた放熱パターン１４を備えている。放熱パターン１４は、ＩＣ内蔵基板２（特に、ＩＣ１１）で発生した熱がインダクタＬを介して外部へ放熱されるように、その熱をインダクタＬに伝播させるものである。この放熱パターン１４は、ＩＣ内蔵基板２の表面２ａ及び本体１３の裏面１３ｂの双方に対し接触（当接）されている。換言すると、放熱パターン１４は、表面２ａ及び裏面１３ｂに対し熱的及び機械的に接触されている。
【００２２】
この放熱パターン１４は、ＩＣ内蔵基板２の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有している。ここでは、放熱パターン１４は、例えば銅等の金属で形成されており、その熱伝導率がＩＣ内蔵基板２の樹脂層７の熱伝導率よりも高くされている。また、放熱パターン１４の厚さＨ１は、電極パッド５の厚さＨ２より厚くされており、放熱パターン１４のＸ方向の幅は、ＩＣ１１のＸ方向の幅と略等しくされている。さらに、放熱パターン１４は、ＩＣ１１のグランド端子（グランド）Ｇ１，Ｇ２（図３参照）に接続されており、ＩＣ１１の配線経路との間での熱伝播が可能となっている。
【００２３】
図２に示すように、ここでの放熱パターン１４は、電極パッド５，５間に設けられ、電極パッド５と同様にＹ方向に延在するパッド状（シート状）を呈しており、後述のアンダーフィル材層２８ｂの一部の領域に形成されている。また、この放熱パターン１４において延在方向の両端部１４ａは、外部に露出している。つまり、放熱パターン１４は、表面２ａの法線に沿う方向（Ｚ方向）から見て、その少なくとも一部がインダクタＬからはみ出している。換言すると、放熱パターン１４の領域の一部は、インダクタＬをＩＣ内蔵基板２に投影したときの投影領域からはみ出している。
【００２４】
また、図１に示すように、放熱パターン１４をＩＣ１１に熱的に近接させるべく、ＩＣ１１を含む樹脂層（基板内の樹脂）７の上層３にはスルーホール２６が設けられ、このスルーホール２６内の導電材２５を介して、放熱パターン１４と上層３のＩＣ１１側の導電パターン２７とが互いに接続されている。このような構造によって、一層高い放熱効果を得ることが可能となっている。
【００２５】
なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ用モジュール１では、ＩＣ内蔵基板２の表面２ａ及び裏面２ｂを覆うように、例えば絶縁性・耐熱性を有するエポキシ系樹脂からなるアンダーフィル材層２８ａが設けられている。これと共に、ＩＣ内蔵基板２とインダクタＬとの間において放熱パターン１４以外の領域に充填されるように、アンダーフィル材層２８ａと同様なアンダーフィル材層２８ｂが設けられている。なお、アンダーフィル材層２８ａ，２８ｂに用いる樹脂は限定されるものではなく、絶縁性・耐熱性を有する樹脂であればよい。
【００２６】
以上のように構成されたＤＣ−ＤＣコンバータ用モジュール１では、ＩＣ内蔵基板２のＩＣ１１において裏面２ｂ側で生じた熱が、ＩＣ１１の配線経路を伝わり、ハンダボール６を介してマザーボード１２へと伝播し、マザーボード１２から外部へ放熱される（熱伝播経路Ａ）。
【００２７】
加えて、本実施形態では、上述したように放熱パターン１４がＩＣ内蔵基板２とインダクタＬとの間に介在するように設けられているため、ＩＣ１１において表面２ａ側で生じた熱にあっては、放熱パターン１４を介してインダクタＬへと伝播し、インダクタＬから外部へ放熱される（熱伝播経路Ｂ）。これと共に、この放熱パターン１４の両端部１４ａがインダクタＬからはみ出して露出しているため、ＩＣ１１において表面２ａ側で生じた熱が、両端部１４ａからも外部へも放熱される（図２の熱伝播経路Ｃ）。
【００２８】
さらに、上述したように、放熱パターン１４がＩＣ１１のグランド端子Ｇ１，Ｇ２に接続されているため、ＩＣ１１において裏面２ｂ側で生じた熱が、熱伝播経路Ａからグランド端子Ｇ１，Ｇ２を介して放熱パターン１４に伝わり、そして、インダクタＬへと伝播してインダクタＬからも外部へ放熱されることとなる。
【００２９】
以上、本実施形態によれば、ＩＣ内蔵基板２で生じた熱が、マザーボード１２から外部へ放熱されるだけでなく、熱伝導率が高い磁性材料で構成されたインダクタＬの本体１３へと放熱パターン１４によって積極的に伝播される。これにより、インダクタＬにて、かかる内蔵基板２の熱を放熱させることができる。つまり、インダクタＬをヒートシンクとして機能させることが可能となる。
【００３０】
このとき、放熱パターン１４の両端部１４ａがＺ方向視においてインダクタＬからはみ出していることから放熱パターン１４も周囲に対する放熱効果を持ち、熱伝播経路Ｂが実質的に拡がるため、インダクタＬへの熱伝播が好適なものとなる。併せて、ＩＣ内蔵基板２とインダクタＬとの間のこもり易い熱を拡散させる（離す）こともできると共に、前述のように両端部１４ａから外部へ放熱することも可能となる。従って、本実施形態によれば、ＩＣ内蔵基板２の熱を充分に放熱することできる。
【００３１】
また、本実施形態では、上述したようにＩＣ１１が内蔵されていることから、ＩＣ内蔵基板２とインダクタＬと重なるように配置でき、小型化が可能となる。ここで、ＩＣ内蔵基板２の場合、発熱源であるＩＣ１１を内蔵するため、熱が内部にこもって放熱され難い点が懸念される。この点、本実施形態では、上記のようにＩＣ内蔵基板２の熱を充分に放熱できることから、本実施形態は、ＩＣ内蔵基板２にとって特に有効なものであり、小型化しつつ高放熱性を実現できるＤＣ−ＤＣコンバータ用モジュールであるといえる。
【００３２】
また、本実施形態では、上述したように、放熱パターン１４の熱伝導率がＩＣ内蔵基板２の熱伝導率よりも高くされている。よって、ＩＣ１１の熱が放熱パターン１４へと積極的に伝播され、インダクタＬへと一層積極的に伝播されることになる。
【００３３】
また、本実施形態では、上述したように、電極パッド５がＩＣ内蔵基板２の表面２ａ側に設けられ、端子８，８がＩＣ内蔵基板２側に凸状となるように設けられている。そして、放熱パターン１４の厚さが、電極パッド５の厚さより厚くなっている。従って、放熱パターン１４が一対の端子８，８の間（谷状）と係合され、放熱パターン１４がインダクタＬのずれを規制する台座として機能されることになる。よって、例えばリフロー処理の際において、インダクタＬをＩＣ内蔵基板２に精度よく据え置くことができ、インダクタＬの精度よい実装が可能となる。
【００３４】
また、このように放熱パターン１４の厚さが電極パッド５の厚さより厚いと、ハンダフィレット９が端子８と電極パッド５との間に入り込み易くなるため、これらの接続を良好にすると共に、ハンダフィレット９のＸ方向における拡がりを抑制することができる。
【００３５】
また、本実施形態では、上述したように、放熱パターン１４がＩＣ１１のグランド端子Ｇ１，Ｇ２に接続されているため、熱伝播経路Ａを伝播するＩＣ１１の熱を、グランド端子Ｇ１，Ｇ２を介してインダクタＬへと伝播させ、当該インダクタＬで放熱させることが可能となる。なお、通常、ＩＣ１１は、裏面２ｂ側で特に熱が生じるものとされていることから、熱伝播経路Ａを伝播する熱をインダクタＬで放熱できる上記効果は、特に有効なものである。
【００３６】
また、本実施形態では、上述したように、スルーホール２６内の導電材２５を介して放熱パターン１４と上層３の導電パターン２７とが互いに接続されている。これにより、ＩＣ１１に対して製造上の限界まで放熱パターン１４を熱的に近接させることができ、ＩＣ１１の熱を放熱パターン１４へと一層積極的に伝播させることが可能となる。
【００３７】
ところで、一般的に、従来のＤＣ−ＤＣコンバータ用モジュールにおけるインダクタＬは、その端子８と電極パッド５とがハンダフィレット９で接続されて、ＩＣ内蔵基板２に搭載される。これに対し、本実施形態のインダクタＬは、ハンダフィレット９だけでなく放熱パターン１４によってもＩＣ内蔵基板２に接続されるため、従来のモジュールに比べて優れた衝撃耐性も発揮することができる。
【００３８】
なお、本実施形態では、放熱パターン１４を例えば銅等の金属で形成したが、金や銀等の金属で形成してもよいし、金属粒子や炭素粒子を分散させた樹脂や、高分子シートを高温で熱分解して作成したグラファイトシート等の他の高熱伝導率の材料で形成してもよい。高放熱性が必要な場合には金属が好ましく、高密着性を優先させる場合には金属粒子や炭素粒子を分散させた樹脂が好ましく、状況により適宜選択可能である。
【００３９】
上記金属粒子や炭素粒子は、球状粒子、板状粒子、針状粒子等の何れでもよく、その形状が特に問われるものではないが、板状粒子や針状粒子であると、次の理由から放熱性の点で好ましい。すなわち、金属粒子や炭素粒子が板状粒子や針状粒子であると、放熱パターン１４を形成する際、ＩＣ内蔵基板２に対して平行な方向に配列することから、ＩＣ内蔵基板２の板面に平行な方向に熱が一層拡散し易いためである。
【００４０】
また、放熱パターン１４が、その延在方向に熱拡散の異方性を持つシートであれば、放熱性の点でさらに有利である。また、上記の放熱パターン１４の形成方法は、スパッタリング等の真空成膜法のみならず、金属をペースト状にした塗布液をスクリーン印刷等の手法により塗布し、乾燥して形成してもよい。
【００４１】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図４は、本発明の第２実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータ用モジュールを示す断面図である。図４に示すように、本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ用モジュール５０が上記第１実施形態と異なる点は、放熱パターン１４が樹脂５１を介してインダクタＬの本体１３と接触している点である。
【００４２】
樹脂５１は、インダクタＬと放熱パターン１４との絶縁性を高めるものであり、インダクタＬの本体１３と放熱パターン１４との間においてこれらに接触するように設けられている。ここでの樹脂５１は、グリース状を呈しており、例えば、熱伝導率が高い放熱シリコン材等が用いられている。
【００４３】
本実施形態においても、上記実施形態と同様な効果、すなわち、放熱パターン１４及び樹脂５１によってＩＣ内蔵基板２の熱をインダクタＬへと積極的に伝播させてＩＣ内蔵基板２の熱を充分に放熱できるという効果を奏する。
【００４４】
また、本実施形態では、上述したように、放熱パターン１４が樹脂５１を介してインダクタＬの本体１３と接触しているため、インダクタＬと放熱パターン１４との絶縁性を高めることが可能となる。なお、本実施形態では、放熱パターン１４及び樹脂５１が放熱部を構成する。
【００４５】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、電極パッド５及び端子８が一対設けられているが、３つ設けられていても（いわゆる、３端子型でも）よく、複数設けられていればよい。
【００４６】
また、上記実施形態では、放熱パターン１４のＸ方向の幅をＩＣ１１のＸ方向の幅と略等しくしたが、これに限定されるものではない。例えば、電極パッド５との絶縁性を確保できれば、図５（ａ）に示すように、放熱パターン１４のＸ方向の幅をＩＣ１１のＸ方向の幅よりも大きくし、Ｚ方向視においてＩＣ１１を含むような幅の放熱パターン１４を設けてもよい。この場合、ＩＣ内蔵基板２の熱をインダクタＬへ好適に伝播できると共に、放熱パターン１４の台座としての機能が好適に発揮される。
【００４７】
また、図５（ｂ）に示すように、放熱パターン１４のＸ方向の幅をＩＣ１１のＸ方向の幅よりも小さくしてもよく、要は、ＩＣ内蔵基板２とインダクタＬとの間において表面２ａ及び裏面１３ｂに接触（熱的に接触）されていればよい。
【００４８】
なお、上記実施形態における放熱パターン１４とグランド端子Ｇ１，Ｇ２との接続、及び、放熱パターン１４と導電パターン２７との接続は、電気的及び機械的なものであるが、ここでいう接続は、広義には熱的に接続されるものであればよい。
【００４９】
ちなみに、上記実施形態中、受動部品としてインダクタＬを例に説明したが、受動部品としては、例えば、インダクタとキャパシタが複合されたフィルタや、ＳＡＷデバイス（フィルタ）、キャパシタ、抵抗、抵抗内蔵キャパシタ、バリスタ、サーミスタ、アンテナ、アイソレータ、サーキュレータ等の様々な素子を適用してもよい。さらに、本発明は、ＤＣ−ＤＣコンバータ用モジュール以外の機器についても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータ用モジュールを示す断面図である。
【図２】図１のＤＣ−ＤＣコンバータ用モジュールの上面図である。
【図３】図１のＤＣ−ＤＣコンバータ用モジュールにおける回路図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータ用モジュールを示す断面図である。
【図５】本発明の他の例に係るＤＣ−ＤＣコンバータ用モジュールを示す断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１，５０…ＤＣ−ＤＣコンバータ用モジュール（電子部品モジュール）、２…ＩＣ内蔵基板（基板）、２ａ…表面（一主面）、５…電極パッド、７…樹脂層（基板内の樹脂）、８…端子、１１…ＩＣ（回路）、１３…本体、１３ｂ…裏面（基板側の面）、１４…放熱パターン（放熱部）、Ｇ１，Ｇ２…グランド端子（グランド）、Ｈ１…放熱パターンの厚さ、Ｈ２…電極パッドの厚さ、Ｌ…インダクタ（受動部品）。
【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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