(57)【要約】【課題】電子部品の放熱対策としてヒートシンクを用いた場合に、電子部品をプリント基板に実装した後にヒートシンクをプリント基板に固定する作業が必要となる。【解決手段】  通電することにより発熱する電子部品と、電子部品が配置され配線パターンが形成されたベース基板と、電子部品を覆うように配置され導体パターンが形成されたサブ基板と、導体パターンと配線パターンを電気的に接続するスルーホールビアが形成されベース基板とサブ基板との間に配置されサブ基板を保持するスペーサー基板とを備え、リフロー工程において電子部品と同時にスペーサー基板の実装を行うようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電することにより発熱する電子部品と、
前記電子部品が配置され配線パターンが形成されたベース基板と、
前記電子部品を覆うように配置され導体パターンが形成されたサブ基板と、
前記導体パターンと前記配線パターンを電気的に接続するスルーホールビアが形成され前記ベース基板と前記サブ基板との間に配置され前記サブ基板を保持するスペーサー基板とを備えた
放熱構造。
【請求項２】
前記導体パターンが前記ベース基板と対向する面側に形成された
請求項１に記載の放熱構造。
【請求項３】
前記導体パターンがグランド電位に電気的に接続された
請求項１に記載の放熱構造。
【請求項４】
前記スペーサー基板には前記スルーホールビアに直交するグランド層が形成され、
前記グランド層が前記スルーホールビアと電気的に接続された
請求項３に記載の放熱構造。
【請求項５】
前記スペーサー基板に複数の前記グランド層が形成された
請求項４に記載の放熱構造。
【請求項６】
前記スルーホールビアが前記電子部品の外周面の少なくとも一部に沿うように複数形成された
請求項１に記載の放熱構造。
【請求項７】
前記スペーサー基板が複数設けられ、
前記スペーサー基板同士の間に隙間が形成された
請求項１に記載の放熱構造。
【請求項８】
前記隙間の長さがシールド対象となる電磁波の半波長以下とされた
請求項７に記載の放熱構造。
【請求項９】
前記サブ基板が矩形状に形成され、
前記サブ基板における反対側に位置する二つの側部にそれぞれ前記スペーサー基板が接合された
請求項７に記載の放熱構造。
【請求項１０】
前記サブ基板が矩形状に形成され、
前記サブ基板の四つの側部にそれぞれ前記スペーサー基板が接合された
請求項７に記載の放熱構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、電子部品の放熱構造についての技術分野に関する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００２】
【特許文献１】特開２０１２−２５６７９２号公報
【背景技術】
【０００３】
通電によって発熱する電子部品を搭載したプリント基板などでは、電子部品の放熱対策が重要である。一般的に、電子部品の放熱対策として、ヒートシンクを用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、電子部品の放熱対策としてヒートシンクを用いた場合には、電子部品をプリント基板に実装した後にヒートシンクをプリント基板に固定する作業が必要となるため、作業工数が増加し製造コストが高くなってしまう。
そこで、本技術は、上記した問題点を克服し、製造コストの低減を図った上で電子部品の放熱対策を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１に、本技術に係る放熱構造は、通電することにより発熱する電子部品と、前記電子部品が配置され配線パターンが形成されたベース基板と、前記電子部品を覆うように配置され導体パターンが形成されたサブ基板と、前記導体パターンと前記配線パターンを電気的に接続するスルーホールビアが形成され前記ベース基板と前記サブ基板との間に配置され前記サブ基板を保持するスペーサー基板とを備えたものである。
【０００６】
これにより、スペーサー基板をリフロー工程においてサブ基板とベース基板に接合することが可能になる。
【０００７】
第２に、上記した本技術に係る放熱構造においては、前記導体パターンが前記ベース基板と対向する面側に形成されることが望ましい。
【０００８】
これにより、導体パターンが電子部品に対向して位置される。
【０００９】
第３に、上記した本技術に係る放熱構造においては、前記導体パターンがグランド電位に電気的に接続されることが望ましい。
【００１０】
これにより、導体パターンによって電子部品に対する外部からの電磁波の影響が抑制されると共に、電子部品からの外部への電磁波の放出が抑制される。
【００１１】
第４に、上記した本技術に係る放熱構造においては、前記スペーサー基板には前記スルーホールビアに直交するグランド層が形成され、前記グランド層が前記スルーホールビアと電気的に接続されることが望ましい。
【００１２】
これにより、グランド層とスルーホールビアによってスペーサー基板の導体部分が格子形状とされる。
【００１３】
第５に、上記した本技術に係る放熱構造においては、前記スペーサー基板に複数の前記グランド層が形成されることが望ましい。
【００１４】
これにより、複数のグランド層によって電磁波の影響が抑制される。
【００１５】
第６に、上記した本技術に係る放熱構造においては、前記スルーホールビアが前記電子部品の外周面の少なくとも一部に沿うように複数形成されることが望ましい。
【００１６】
これにより、電子部品から放出された熱のスペーサー基板やベース基板に対する伝達量が多くされる。
【００１７】
第７に、上記した本技術に係る放熱構造においては、前記スペーサー基板が複数設けられ、前記スペーサー基板同士の間に隙間が形成されることが望ましい。
【００１８】
これにより、電子部品の周辺に対流が生じる。
【００１９】
第８に、上記した本技術に係る放熱構造においては、前記隙間の長さがシールド対象となる電磁波の半波長以下とされることが望ましい。
【００２０】
これにより、特定の波長の電磁波による影響が抑制される。
【００２１】
第９に、上記した本技術に係る放熱構造においては、前記サブ基板が矩形状に形成され、前記サブ基板における反対側に位置する二つの側部にそれぞれ前記スペーサー基板が接合されることが望ましい。
【００２２】
これにより、スペーサー基板が接合されないサブ基板の側部とベース基板の間が側方に開放され、電子部品の周辺に対流が生じる。
【００２３】
第１０に、上記した本技術に係る放熱構造においては、前記サブ基板が矩形状に形成され、前記サブ基板の四つの側部にそれぞれ前記スペーサー基板が接合されることが望ましい。
【００２４】
これにより、サブ基板に対する保持状態の安定性が高まると共に、電子部品が四方からスペーサー基板によって覆われる。
【発明の効果】
【００２５】
本技術によれば、スペーサー基板をリフロー工程においてサブ基板とベース基板に接合することが可能になるため、放熱を行うためのヒートシンクの取付作業が不要となり、作業工数を削減することができ、製造コストの低減を図った上で電子部品の放熱対策を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図２乃至図８と共に本技術の実施の形態の放熱構造を示すものであり、本図は第１の実施の形態に係る放熱構造の斜視図である。
【図２】第１の実施の形態に係る放熱構造の断面図である。
【図３】第１の実施の形態に係るスペーサー基板の一部を断面にして示す斜視図である。
【図４】第２の実施の形態に係る放熱構造の斜視図である。
【図５】第２の実施の形態に係る放熱構造における別の例を示す斜視図である。
【図６】スペーサー基板の別の例を一部を断面にして示す斜視図である。
【図７】スペーサー基板のまた別の例を一部を断面にして示す斜視図である。
【図８】図６及び図７におけるスペーサー基板の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、添付図を参照しながら、実施の形態を次の順序で説明する。
＜１．第１の実施の形態＞
＜２．第２の実施の形態＞
＜３．スペーサー基板の変形例＞
＜４．まとめ＞
＜５．本技術＞
【００２８】
＜１．第１の実施の形態＞
図１乃至図３に示すように、第１の実施の形態に係る放熱構造はベース基板１と電子部品２と二つのスペーサー基板３、３とサブ基板４とを備えている。
【００２９】
図１に示すように、ベース基板１は矩形状に形成され、回路素子等が実装される面が実装面１ａとされたプリント基板である。ベース基板１には通電することで発熱する電子部品２が実装面１ａに実装され、図２に示すように、グランド電位に電気的に接続されたグランド回路を有した配線パターン５が形成されている。配線パターン５は、実装面１ａに形成されていてもよいし、ベース基板１の内層に形成されていてもよい。
【００３０】
以下の説明においては、ベース基板１の実装面１ａが向く方向を上方として上下方向を示す。
尚、以下に示す上下方向は説明の便宜上のものであり、本技術の実施に関しては、これらの方向に限定されることはない。
【００３１】
スペーサー基板３は直方体形状に形成されたプリント基板であり、上面が支持面３ａとされ、下面が設置面３ｂとされている。
スペーサー基板３には、図２及び図３に示すように、複数のスルーホールビア６、６、・・・が設けられており、スルーホールビア６は一端面が支持面３ａに露出され他端面が設置面３ｂに露出されている。
【００３２】
本実施の形態では、放熱構造として二つのスペーサー基板３、３が用いられ、スペーサー基板３、３はベース基板１に実装された電子部品２の両側において、設置面３ｂ、３ｂがベース基板１の実装面１ａに接合された状態で実装されている。また、スペーサー基板３のスルーホールビア６は、基板１の配線パターン５のうちのグランド回路に電気的に接続され、接地されている。
【００３３】
サブ基板４は矩形状に形成されたプリント基板であり、下面が接合面４ａとして形成されている。
サブ基板４は電子部品２を覆うように配置され、サブ基板４の四つの側部４ｂ、４ｂ、４ｃ、４ｃのうちの反対側に位置する二つの側部４ｂ、４ｂがスペーサー基板３にそれぞれ接合されている。
【００３４】
サブ基板４は、電子部品２との間に隙間が形成された状態で配置されていてもよいし、電子部品２と接した状態で配置されていてもよい。サブ基板４が電子部品２と接した状態で配置された場合には、電子部品２からサブ基板４に対して、より多くの熱を伝えることができるため、放熱効果を高めることができる。
【００３５】
サブ基板４の接合面４ａには導体パターン７が形成され、導体パターン７はスペーサー基板３、３のスルーホールビア６、６、・・・を介してグランド電位に電気的に接続されている。
【００３６】
尚、導体パターン７は一般的な配線よりも広い面積を持つ面状に形成された銅箔パターンである所謂ベタパターンとされることが望ましい。
導体パターン７がベタパターンとされることにより、電子部品２から放出される熱がサブ基板４に伝達され易い。
【００３７】
また、導体パターン７が接合面４ａに形成されることにより、導体パターン７が電子部品２に対向して位置されるため、電子部品２から放出される熱がサブ基板４に伝わり易くなり、放熱効果を高めることができる。
【００３８】
更に、複数のスルーホールビア６、６、・・・がスペーサー基板３、３に設けられていることにより、電子部品２から放出された熱のスペーサー基板３、３やベース基板１に対する伝達量が多くなるため、電子部品２に対する放熱効果を向上させることができる。
【００３９】
また、導体パターン７がグランド電位に電気的に接続されていることにより、電子部品２に対する外部からの電磁波の影響を抑制することができると共に、電子部品２からの外部への電磁波の放出を抑制することができ、電子部品２に関するシールド効果の向上を図ることができる。
【００４０】
更に、サブ基板４における四つの側部のうち二つの側部４ｂ、４ｂにスペーサー基板３、３が接合され側部４ｃ、４ｃの下部が開放されていることにより、電子部品２の周辺において対流が生じるため、電子部品２に対する放熱性を向上させることができる。
【００４１】
＜２．第２の実施の形態＞
続いて、図４を参照して第２の実施の形態に係る放熱構造を説明する。第２の実施の形態に係る放熱構造は、上記した第１の実施の形態に係る放熱構造と比べて、四つのスペーサー基板を有していることのみが相違する。従って、第２の実施の形態に係る放熱構造の説明においては、第１の実施の形態に係る放熱構造と異なる部分についてのみ説明を行い、その他の部分については第１の実施の形態に係る放熱構造と同じ符号を付して説明は省略する。
【００４２】
第２の実施の形態に係る放熱構造はベース基板１と電子部品２と四つのスペーサー基板３、３、・・・とサブ基板４を有している。
【００４３】
スペーサー基板３、３、・・・は、電子部品２の四方において電子部品２を取り囲むように配置されている。また、スペーサー基板３、３、・・・の間にはそれぞれ隙間が形成され、これらの隙間の大きさは、例えば、シールドが必要な電磁波の半波長以下とされている。
【００４４】
サブ基板４は四つのスペーサー基板３、３、・・・の上に配置され、サブ基板４における四つの側部４ｂ、４ｂ、４ｃ、４ｃがそれぞれスペーサー基板３、３、・・・に接合されている。
【００４５】
スペーサー基板３、３、・・・の間に隙間が形成されていることにより、電子部品２の周辺における対流を生じさせることができるため、電子部品２に対する放熱効果を向上させることができる。
【００４６】
また、スペーサー基板３、３、・・・の間に形成された隙間の大きさがシールドが必要な電磁波の半波長以下とされていることにより、電子部品２に関して必要とされる特定の波長の電磁波に対するシールド効果の向上を図ることができる。
【００４７】
更に、サブ基板４における四つの側部４ｂ、４ｂ、４ｃ、４ｃがスペーサー基板３にそれぞれ接合されていることにより、サブ基板４に対する保持状態の安定性を高めることができ、また、電子部品２が四方からスペーサー基板３、３、・・・によって覆われているためシールド効果の一層の向上を図ることができる。
【００４８】
尚、本実施の形態では、サブ基板４における四つの側部４ｂ、４ｂ、４ｃ、４ｃがスペーサー基板３にそれぞれ接合された例を示したが、本技術に係る放熱構造は三つのスペーサー基板３、３、３を有し、サブ基板４における四つの側部４ｂ、４ｂ、４ｃ、４ｃのうち、例えば、三つの側部４ｂ、４ｂ、４ｃがそれぞれスペーサー基板３、３、３に接合されていてもよい。この場合には、電子部品２の側方における一部が大きく開放されているため、電子部品２の周辺に十分な対流を生じさせることが可能であり、電子部品２に対する放熱効果を向上させることができる。
【００４９】
更に、サブ基板４における四方のうちスペーサー基板３が配置されずに開放された方向と、電子部品２の側方において特にシールドを行わなくてよい方向とを一致させることにより、電子部品２に関するシールド効果を損なうことなく電子部品２に対する放熱効果を向上させることができる。
【００５０】
上記に示した第２の実施の形態では、サブ基板４における四つの側部４ｂ、４ｂ、４ｃ、４ｃがスペーサー基板３、３、・・・とそれぞれ接合される場合においてスペーサー基板３、３、・・・の間に隙間が形成された例を示したが、スペーサー基板３、３、・・・同士を接合しスペーサー基板３、３、・・・の間に隙間が形成されていない構成にすることも可能である。
【００５１】
この場合には、電子部品２が全周囲においてグランド電位に電気的に接続された導体を有したプリント基板によって隙間なく覆われるため、電子部品２に関するシールド効果を向上させることができる。
【００５２】
また、スペーサー基板３、３、・・・の間に隙間を形成しない構成においては、図５に示すように、枠状のスペーサー基板３Ａを用い、スペーサー基板３Ａによって電子部品２が覆われるようにすることも可能である。
【００５３】
＜３．スペーサー基板の変形例＞
上記に示した実施の形態に係る放熱構造においては、スペーサー基板３、３Ａがグランド電位に電気的に接続された導体部分としてスルーホールビア６、６、・・・を有した構造を示したが、グランド電位に電気的に接続された導体部分を構成する要素としてスルーホールビア６、６、・・・の他にグランド層８、８を設けたスペーサー基板３Ｂを用いてもよい（図６参照）。
【００５４】
スペーサー基板３Ｂには、スルーホールビア６、６、・・・に直交する複数のグランド層８、８が上下方向に離隔して形成されている。グランド層８は支持面３ａに平行な面内においてスペーサー基板３Ｂの全体に亘って形成され、グランド電位に電気的に接続されたスルーホールビア６、６、・・・に電気的に接続されている。
【００５５】
また、図７及び図８に示すように、スルーホールビア６、６、・・・が縦横にそれぞれ複数設けられたスペーサー基板３Ｃを用いてもよい。
【００５６】
グランド層８、８を有するスペーサー基板３Ｂ、３Ｃを用いることにより、グランド層８、８とスルーホールビア６、６、・・・によって導体部分が格子形状とされるため、様々な波長の電磁波に対してシールド効果が発揮され、電子部品２に関するシールド効果の向上を図ることができる。
【００５７】
また、スペーサー基板３Ｂ、３Ｃにグランド層８とスルーホールビア６をそれぞれ複数形成することにより、グランド層８、８、・・・の間の距離やスルーホールビア６、６、・・・の間の距離を任意に変えることができるため、必要に応じてシールド性能を変更することができる。例えば、グランド層８、８、・・・の距離やスルーホールビア６、６、・・・の距離をシールドが必要な電磁波の半波長以下の距離とすることにより、特定の波長の電磁波に対するシールド効果の向上を図ることができる。
【００５８】
尚、図７及び図８の構成においては、スペーサー基板３Ｃにグランド層８、８、・・・が形成された例を示したが、グランド層８、８、・・・が形成されていなくてもよい。
【００５９】
＜４．まとめ＞
上述したように、本技術に係る放熱構造においては、電子部品２を取り囲む構成としてスペーサー基板３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃとサブ基板４が用いられているため、スペーサー基板３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃをリフロー工程においてサブ基板４とベース基板１に接合することが可能である。そのため、放熱対策として一般的に用いられるヒートシンクの取付作業が不要となるため、作業工数を削減することができ、製造コストの低減を図った上で電子部品２の放熱対策を図ることができる。
【００６０】
また、電磁波に対するシールドを行うためにシールドケースを取り付ける必要がなく、作業工数の低減による製造コストの低減を図ることができると共に小型化を図ることができる。
【００６１】
更に、電子部品２から放出される熱が、サブ基板４の接合面４ａに形成された導体パターン７に伝達されて放出され、或いは、導体パターン７からスルーホールビア６、６、・・・及び配線パターン５に伝達されてスペーサー基板３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃやベース基板１から放出されるため、電子部品２に対する放熱効果を高めることができる。
【００６２】
更にまた、電子部品２が何れもグランド電位に電気的に接続されたベース基板１の配線パターン５、スペーサー基板３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃのスルーホールビア６、６、・・・及びサブ基板４の導体パターン７によって上下方向及び側方の一部から覆われているため、電子部品２に関するシールド効果の一層の向上を図ることができる。
【００６３】
尚、上記した各実施の形態においては、サブ基板４における一つの側部４ｂ（又は４ｃ）に一つのスペーサー基板３（又は３Ａ、３Ｂ、３Ｃ）が接合された例を示したが、サブ基板４における一つの側部４ｂ（又は４ｃ）に複数のスペーサー基板３、３、・・・（又は、３Ａ、３Ａ、・・・や３Ｂ、３Ｂ、・・・や３Ｃ、３Ｃ・・・）が接合されていてもよい。
この場合には、スペーサー基板３、３（又は、３Ａ、３Ａや３Ｂ、３Ｂや３Ｃ、３Ｃ）の間に形成された隙間は、シールドが必要な電磁波の半波長以下とされることが望ましい。
【００６４】
＜５．本技術＞
本技術は以下のような構成を採ることもできる。
（１）
通電することにより発熱する電子部品と、前記電子部品が配置され配線パターンが形成されたベース基板と、前記電子部品を覆うように配置され導体パターンが形成されたサブ基板と、前記導体パターンと前記配線パターンを電気的に接続するスルーホールビアが形成され前記ベース基板と前記サブ基板との間に配置され前記サブ基板を保持するスペーサー基板とを備えた放熱構造。
【００６５】
（２）
前記導体パターンが前記ベース基板と対向する面側に形成された前記（１）に記載の放熱構造。
【００６６】
（３）
前記導体パターンがグランド電位に電気的に接続された前記（１）又は前記（２）に記載の放熱構造。
【００６７】
（４）
前記スペーサー基板には前記スルーホールビアに直交するグランド層が形成され、前記グランド層が前記スルーホールビアと電気的に接続された前記（３）に記載の放熱構造。
【００６８】
（５）
前記スペーサー基板に複数の前記グランド層が形成された前記（４）に記載の放熱構造。
【００６９】
（６）
前記スルーホールビアが前記電子部品の外周面の少なくとも一部に沿うように複数形成された前記（１）から前記（５）の何れかに記載の放熱構造。
【００７０】
（７）
前記スペーサー基板が複数設けられ、前記スペーサー基板同士の間に隙間が形成された前記（１）から前記（６）の何れかに記載の放熱構造。
【００７１】
（８）
前記隙間の長さがシールド対象となる電磁波の半波長以下とされた前記（７）に記載の放熱構造。
【００７２】
（９）
前記サブ基板が矩形状に形成され、前記サブ基板における反対側に位置する二つの側部にそれぞれ前記スペーサー基板が接合された前記（７）又は前記（８）に記載の放熱構造。
【００７３】
（１０）
前記サブ基板が矩形状に形成され、前記サブ基板の四つの側部にそれぞれ前記スペーサー基板が接合された前記（７）又は前記（８）に記載の放熱構造。
【符号の説明】
【００７４】
１…ベース基板、２…電子部品、３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ…スペーサー基板、４…サブ基板、４ｂ，４ｃ…側部、５…配線パターン、６…スルーホールビア、７…導体パターン、８…グランド層
【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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