(57)【要約】【課題】放熱性能に優れた電子モジュールを提供する。【解決手段】配線基板２と、配線基板２に実装される複数の電子部品３と、電子部品３の夫々に設けられた複数の放熱部材４と、複数の電子部品３の実装面を覆うように配線基板２に設けられ、配線基板２の側に平坦面を有する放熱板５と、を備え、放熱部材４の夫々は、夫々が電子部品３に設けられている状態で、放熱板５と平行に配線基板２からの高さが略一致するように形成された平面部４１を有し、複数の放熱部材４の夫々は、夫々の平面部４１を介して放熱板５の平坦面と熱的に結合されている。  【選択図】図１
2014220451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板と、
前記配線基板に実装された複数の電子部品と、
前記電子部品の夫々に設けられた複数の放熱部材と、
前記複数の電子部品の実装面を覆うように前記配線基板に設けられ、前記配線基板に対向する平坦面を有する放熱板と、
を備え、
前記放熱部材の夫々は、夫々が前記電子部品に設けられている状態で、前記放熱板の前記平坦面と平行に前記配線基板からの高さが略一致するように形成された平面部を有し、
前記複数の放熱部材の夫々は、夫々の前記平面部を介して前記放熱板と熱的に結合されている
ことを特徴とする電子モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の電子モジュールであって、
前記放熱部材は、その内部に前記電子部品を収容可能な構造を有する
ことを特徴とする電子モジュール。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電子モジュールであって、
前記放熱部材と前記配線基板との間、前記放熱部材と前記放熱板との間、及び前記電子部品と前記放熱部材との間のうちの少なくともいずれかに、前記放熱部材の夫々の前記平面部の高さを略一致させるべく介在された伝熱部材を更に備える
ことを特徴とする電子モジュール。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電子モジュールであって、
前記実装面の前記電子部品が配置される領域には陥没部又は刳り抜き部が形成されており、前記電子部品の下部又は前記放熱部材の下部は、前記陥没部又は前記くり抜き部に収容されている
ことを特徴とする電子モジュール。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電子モジュールであって、
前記電子部品は、トランジスタ、ダイオード、ＩＣチップ、インダクタ、及びトランスのうちの少なくともいずれかである
ことを特徴とする電子モジュール。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電子モジュールであって、
前記放熱板は放熱フィンを有する
ことを特徴とする電子モジュール。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電子モジュールであって、
前記放熱部材は、アルミニウム又は銅を含む素材を用いて構成されている
ことを特徴とする電子モジュール。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の電子モジュールであって、
前記放熱部材は、前記電子部品に装着する際に分割することが可能な複数の小部品を組み合わせることにより構成されている
ことを特徴とする電子モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子モジュールに関し、とくに電子モジュールに搭載されている電子部品から生じる熱を効率よく放熱するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の放熱構造に関し、例えば、特許文献１には、強制冷却手段を用いることなく大型の高発熱ＩＣを冷却できるようにするため、高発熱ＩＣの上面部に金属ブロックを接着し、金属ブロック上にプリント基板と略同一の大きさの放熱用金属板をネジ止めして設け、放熱用金属板の周辺部の少なくとも１箇所をプリント基板にスタッドを介して固定し、金属ブロックの高さをスタッドの高さから高発熱ＩＣの高さを引いた値とすることが記載されている。
【０００３】
また特許文献２には、高さにばらつきのある半導体チップを単一の放熱部材に熱的に接続して冷却できるようにするため、高さの異なる複数の半導体チップと、これらの複数の半導体チップに対して共通の放熱部材との間に、グリースを充填した微細フィンを有する伝熱部材を設置することが記載されている。
【０００４】
また特許文献３には、基板上に複数の半導体チップが搭載され、放熱部材を介して半導体チップから発生する熱を放熱する構造を有するマルチチップ型半導体において、半導体チップの高さがばらばらな場合に、最も背の高いチップは放熱フィンとの間の隙間が埋まるが、それより高さの低いチップはフィンとの間で隙間の空いた状態となり、その隙間の部分だけ著しく熱抵抗が上昇するとの問題を解決すべく、複数の半導体チップに対して共通の放熱部材との間に、半導体チップの高さのばらつきを吸収する金属スポンジ体を介在させ、ロー材により半導体チップと放熱部材との間を接続することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１７９２１号公報
【特許文献２】特開平１１−１２１６６２号公報
【特許文献３】特開平７−２４５３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
昨今、携帯型端末等の小型の電子機器の普及に伴い、電子機器の小型化に対する要求が高まっている。また電子部品の高性能化や高出力化に伴い、小型の電子機器にはパワートランジスタやパワーダイオード等の高出力の電子部品が実装されることが多くなってきている。このため、電子機器には小型であることに加えて高い放熱性能が求められるようになってきている。
【０００７】
電子モジュールにおける放熱は、例えば、実装される各電子部品に個別にヒートシンク等の放熱器を設けることにより行うことができる。しかしこの場合、形状、サイズ、放熱量等の特性の異なる放熱器を製品ごと電子部品ごとに用意する必要があるため生産性が悪く、また金型代が嵩むためコストを抑えることも難しい。また各電子部品に個別に放熱器を取り付けることは電子モジュール全体としてみた場合、スペースの無駄が多くなる。
【０００８】
また電子モジュールの中には、例えば、トランスやインダクタ等の巻線構造を多層配線基板で実現し、巻線構造から発生する熱を配線基板に逃がす構造のものも存在するが、製造工程が複雑である上、配線基板に無駄な部分（ベタパターン部分等）が生じやすく、多層構造であることにより材料費や製板代も嵩む。また配線基板は放熱効率が悪いため、高出力の電子部品が実装される電子モジュールには不向きである。
【０００９】
本発明は、このような背景に鑑みてなされたもので、放熱性能に優れた電子モジュールを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明の一つは、電子モジュールであって、配線基板と、前記配線基板に実装された複数の電子部品と、前記電子部品の夫々に設けられた複数の放熱部材と、前記複数の電子部品の実装面を覆うように前記配線基板に設けられ、前記配線基板に対向する平坦面を有する放熱板と、を備え、前記放熱部材の夫々は、夫々が前記電子部品に設けられている状態で、前記放熱板の前記平坦面と平行に前記配線基板からの高さが略一致するように形成された平面部を有し、前記複数の放熱部材の夫々は、夫々の前記平面部を介して前記放熱板と熱的に結合されていることを特徴としている。
【００１１】
本発明の他の一つは、上記電子モジュールであって、前記放熱部材は、その内部に前記電子部品を収容可能な構造を有することを特徴としている。
【００１２】
本発明の他の一つは、上記電子モジュールであって、前記放熱部材と前記配線基板との間、前記放熱部材と前記放熱板との間、及び前記電子部品と前記放熱部材との間のうちの少なくともいずれかに、前記放熱部材の夫々の前記平面部の高さを略一致させるべく介在された伝熱部材を更に備えることを特徴としている。
【００１３】
本発明の他の一つは、上記電子モジュールであって、前記実装面の前記電子部品が配置される領域には陥没部又は刳り抜き部が形成されており、前記電子部品の下部又は前記放熱部材の下部は、前記陥没部又は前記くり抜き部に収容されていることを特徴としている。
【００１４】
本発明の他の一つは、上記電子モジュールであって、前記電子部品は、トランジスタ、ダイオード、ＩＣチップ、インダクタ、及びトランスのうちの少なくともいずれかであることを特徴としている。
【００１５】
本発明の他の一つは、上記電子モジュールであって、前記放熱板は放熱フィンを有することを特徴としている。
【００１６】
本発明の他の一つは、上記電子モジュールであって、前記放熱部材は、アルミニウム又は銅を含む素材を用いて構成されていることを特徴としている。
【００１７】
本発明の他の一つは、上記電子モジュールであって、前記放熱部材は、前記電子部品に装着する際に分割することが可能な複数の小部品を組み合わせることにより構成されていることを特徴としている。
【００１８】
その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、放熱性能に優れた電子モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】電子モジュール１の構成（一部透過斜視図）を示す図である。
【図２】アダプタ２５、及びアダプタ２５が設けられる刳り抜き部２４の周辺の様子を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態について図面とともに詳細に説明する。
【００２２】
図１に本発明の一実施形態として説明する電子モジュール１の構成（一部透過斜視図）を示している。この電子モジュール１には、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ、スイッチング電源等の機能を実現するための回路が実装されている。
【００２３】
同図に示すように、電子モジュール１は、矩形平板状の配線基板２、配線基板２の実装面に配置された複数の電子部品３、電子部品３のうち、電子モジュール１の動作時に放熱が必要となる電子部品３（３ａ〜３ｄ）（パワートランジスタ、パワーダイオード、インダクタ（コイル）、トランス等）の夫々に設けられている複数の放熱部材４（４ａ〜４ｄ）、及び、配線基板２の実装面と平行に当該実装面全体を覆うように設けられ、配線基板２の側に平坦面５１を有する放熱板５を備える。
【００２４】
配線基板２は、絶縁性の素材（紙フェノール、紙エポキシ、ガラス・コンポジット、ガラス・エポキシ等）からなる、リジッドタイプ（もしくはリジッドフレキシブルタイプ）のプリント配線板（PCB:Printed Circuit Board）である。配線基板２の隅部近傍等の所定位置には、長さの等しい小径の複数のスペーサ６１が、夫々の一端を配線基板２にはんだ付け等されることにより立設されている。また各スペーサ６１の他端は放熱板５の隅部近傍等の所定位置にカシメ止めされており、これにより放熱板５は配線基板２に一体化されている。
【００２５】
配線基板２の隅部近傍等には複数の貫通孔２１が設けられている。各貫通孔２１には、その一端が放熱板５にネジ止めされた大径のスペーサ６２が挿通されている。各スペーサ６２は、配線基板２の裏面側（実装面と反対の面）に所定長さだけ突出している。また配線基板２の裏面側の端部近傍等には、電子モジュール１を他の電子モジュールや他の配線基板と電気的もしくは物理的に結合するための導体ピン７１が設けられている。
【００２６】
各電子部品３は、配線基板２の所定位置（ランド等）にはんだ付けなどの方法で配線基板２に固定されている。配線基板２に実装されている全てのもしくは主要な電子部品３はディスクリートな電子素子であり、例えば、トランジスタ（バイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ）、ダイオード、インダクタ（コイル）、トランス、コンデンサ、抵抗器等である。
【００２７】
放熱部材４は、熱伝導率の高い素材（アルミニウム、銅、アルミニウムや銅を含む合金等）を用いて構成されたブロック状もしくは平板状の部材である。放熱部材４には、その内部に電子部品３を収容可能な構造を有するタイプのものと、その内部に特別な構造を有しないタイプものとがある。また電子部品３への取り付けを容易にするため、放熱部材４の中には分割可能な複数の小部品を組み合わせて構成されるものがある。各放熱部材４は、配線基板２に直接に、もしくは、電子部品３を介して間接的に配線基板２に設けられている。
【００２８】
図１に示す電子モジュール１の場合、高背な電子部品３ａに設けられた放熱部材４ａは、内部に電子部品３ａを収容可能な構造を有するタイプのブロック状の部材であり、またこの放熱部材４ａは、分割可能な２つの小部品を組み合わせた構成になっている。また同図において、低背の電子部品３ｂ，３ｃの夫々に設けられている放熱部材４ｂ，４ｃは内部構造を有しないタイプのブロック状の部材であり、いずれも電子部品３ｂ、３ｃの上に載置された状態で設けられている。また高背の電子部品３ｄに設けられている放熱部材４ｄは、内部構造を有しないタイプの平板状の部材であり、電子部品３ｄの上に載置された状態で配置されている。
【００２９】
同図に示すように、各放熱部材４ａ〜４ｄは、放熱板５の側に所定面積（例えば、電子部品３の全体が覆われる程度の面積）を有する平面部４１を有している。この平面部４１は、各放熱部材４ａ〜４ｄの夫々が電子部品３ａ〜３ｄに取り付けられた際に放熱板５と丁度平行な状態になるように設けられている。また平面部４１は、その配線基板２からの高さが配線基板２と放熱板５との間隔に略一致するような高さで設けられている。また平面部４１は、各放熱部材４ａ〜４ｄの夫々が電子部品３ａ〜３ｄに取り付けられた際に放熱板５の平坦面５１の近傍に平坦面５１に平行に対向するように設けられている。
【００３０】
各放熱部材４ａ〜４ｄが配線基板２に設けられている状態において、各放熱部材４ａ〜４ｄの平面部４１はいずれも放熱板５の平坦面５１と直接に（例えば、図１の放熱部材４ｂ，４ｃ，４ｄのように）もしくは伝熱部材４２（薄手の熱伝導性シート（樹脂シート、金属シート等）、熱伝導性グリース等）を介して間接的に（例えば、図１の放熱部材４ａのように）面接触する。これにより各放熱部材４ａ〜４ｄは放熱板５と熱的に確実に結合される。このため、各電子部品３ａ〜３ｄから生じる熱は、各放熱部材４ａ〜４ｄを介して効率よく放熱板５に伝達され、電子モジュール１全体として高い放熱効率を得ることができる。
【００３１】
尚、放熱部材４は、例えば、図１における放熱部材４ｂ、４ｃのように、ネジ７２（銅やアルミニウム等の熱伝導率の高い素材のものを用いることが好ましい。）を用いて放熱板５に固定するようにしてもよい。これにより放熱板５の平坦面５１と放熱部材４の平面部４１との密着性が向上し、放熱部材４から放熱板５への熱の伝達効率を高めることができる。
【００３２】
放熱部材４と放熱板５とは、例えば、嵌合やカシメ加工等の機械的な方法によって熱的に結合させるようにしてもよい。また放熱部材４と放熱板５とを熱伝導接着剤等を用いて化学的な方法により熱的に結合させるようにしてもよい。
【００３３】
電子モジュール１の製造に際しては、例えば、放熱部材４として、電子部品３の標準的な形状や大きさに併せて作成した数種（パワートランジスタ用、パワーダイオード用、インダクタ（コイル）用、トランス用、パワーＩＣチップ用等）のものを用意しておき、その中から各電子部品３に最適なもの（例えば、各放熱部材４の平面部４１の高さが配線基板２と放熱板５との間の距離に近いもの）を選択するようにするとよい。尚、電子モジュール１に実装される電子部品３の多くは通常は何らかの規格に準拠して製造されたものであるので、用意しておくべき放熱部材４の種類は少なくてよい。また用意した放熱部材４の中に電子部品３の形状や大きさに丁度一致するようなものが存在しない場合でも、実際には電子部品３のサイズや形状が規格から大きく外れていることは少なく、多くの場合、放熱効率に与える影響の少ない薄手の伝熱部材４２により隙間（例えば、放熱部材４と配線基板２との間の隙間、放熱部材４と放熱板５との間の隙間、及び電子部品３と放熱部材４との間の隙間のうちの少なくともいずれか）を埋めることで対応することができる。このように放熱部材４の種類は少なくてよく、製造工程の簡素化並びに製造コストの低減を図ることができる。
【００３４】
電子部品３が高背であって、電子部品３もしくはこれに取り付けられた放熱部材４が配線基板２と放熱板５との間に収まりきらないような場合には、例えば、配線基板２に陥没部又は刳り抜き部を設け、これに電子部品３の下部又は放熱部材４の下部を収容するようにする。この場合、例えば、図２に示すように陥没部又は刳り抜き部（同図では刳り抜き部２４）に皿上のアダプタ２５を設け、このアダプタ２５に電子部品３又は放熱部材４を載置するようにしてもよい。そのようにすれば、高背の電子部品３を用いる必要がある場合でも、電子モジュール１のサイズを製品仕様上要求される範囲に収めることができる。尚、前述したように、図１の電子モジュール１においては配線基板２の裏面側にスペーサ６２を突出させているが、これは電子モジュール１を他の配線基板や他の電子モジュールと連結した際に刳り抜き部２４に設けたアダプタ２５が配線基板２の裏面（実装面の裏面）側に突出する分の高さを確保するためである。
【００３５】
以上に説明したように、本実施形態の電子モジュール１にあっては、放熱を要する複数の電子部品３の夫々に設けた放熱部材４が夫々の平面部４１を介して放熱板５の平坦面５１と面接触し、これにより電子部品３から発生する熱が放熱部材４を介して効率よく放熱板５に伝達されるので、電子モジュール１全体として高い放熱効率を得ることができる。このため、高性能もしくは高出力の電子部品が実装される電子モジュール１にも対応することができる。
【００３６】
またこのように本実施形態の電子モジュール１は高い放熱効率が得られるので、電子部品３を配線基板２に密に配置して実装効率を高めることが可能であり、ひいては電子モジュール１の小型化を図ることができる。また実装効率を高めることができるため、多層基板を採用せずに製造効率の良いディスクリートな電子部品３を用いて小型の電子モジュール１を実現することができる。またディスクリートな電子部品３を用いることで電子部品３の実装状態や特性の確認を容易に行うことが可能となり、電子モジュール１の生産性を高めることができる。
【００３７】
また電子部品３の夫々に設けられている放熱部材４の平面部４１の高さは略一致しているので、放熱部材４と放熱板５とが熱的に結合されている状態で両者の間に作用する圧力は小さく、従って電子部品３や配線基板２に与える機械的ストレスは小さい。このため、電子モジュール１の高寿命化を図ることができる。
【００３８】
尚、以上の説明は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。例えば、放熱板５の平坦面５１とは逆の面などに放熱フィン等の放熱構造を設けて放熱板５の放熱能力を高めるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１  電子モジュール、２  配線基板、２５  アダプタ、３  電子部品、４  放熱部材、４１  平面部、４２  伝熱部材、５  放熱板
【図１】
2014220451.tif 000003
【図２】
2014220451.tif 000004