(57)【要約】  電子部品の放熱性を向上させる、放熱基板及び電動パワーステアリング装置を提供する。放熱基板は、電子部品の底面部の領域が実装面に垂直な方向において実装面に投影された電子部品投影領域に、複数のサーマルビアが少なくとも配置され、単位面積当たりの実装面に占めるサーマルビアの面密度が少なくとも部分的に異なる。電子部品投影領域のエッジ部より内側の密集部分でサーマルビアの面密度が最も大きくなるように、複数のサーマルビアが配置されている。
2017094589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を実装するための放熱基板であって、
前記電子部品を実装するための実装面と、前記実装面の裏面と、を備える基板と、
前記実装面と前記裏面の間を貫通する、複数のサーマルビアとを備え、
前記電子部品の底面部の領域が前記実装面に垂直な方向において実装面に投影された電子部品投影領域に、前記複数のサーマルビアが少なくとも配置され、
単位面積当たりの前記実装面に占める前記サーマルビアの面密度が少なくとも部分的に異なり、
前記電子部品投影領域のエッジ部より内側の密集部分で前記サーマルビアの面密度が最も大きくなるように、前記複数のサーマルビアが配置されていることを特徴とする放熱基板。
【請求項２】
前記電子部品投影領域の内側から外側に向かって、隣り合う前記サーマルビアの間隔が徐々に広がることを特徴とする請求項１に記載の放熱基板。
【請求項３】
前記電子部品投影領域の内側に配置された隣り合う前記サーマルビアの間隔は、前記電子部品投影領域の外側に配置された隣り合う前記サーマルビアの間隔よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の放熱基板。
【請求項４】
前記電子部品投影領域の内側から外側に向かう第１方向において隣り合う前記サーマルビアの間隔が同じであって、
前記第１方向と交差する方向であって、前記電子部品投影領域の内側から外側に向かう第２方向において隣り合う前記サーマルビアの間隔が徐々に広がることを特徴とする請求項１に記載の放熱基板。
【請求項５】
前記密集部分は、前記電子部品投影領域の幾何学中心と平面視で重なり、前記密集部分よりも前記幾何学中心から離れた部分では、前記密集部分よりも前記サーマルビアの面密度が小さいことを特徴とする請求項１に記載の放熱基板。
【請求項６】
前記密集部分は、前記電子部品投影領域の幾何学中心と平面視で重なり、前記幾何学中心から離れるほど、前記サーマルビアの面密度が小さくなる請求項５に記載の放熱基板。
【請求項７】
前記電子部品は、ヒートスプレッダを含み、前記電子部品の底面部の領域が前記ヒートスプレッダの領域である、請求項１から６のいずれか１項に記載の放熱基板。
【請求項８】
前記密集部分の周囲にある前記サーマルビアは、前記ヒートスプレッダの外縁近傍であって、前記ヒートスプレッダの投影領域の内側にある、請求項７に記載の放熱基板。
【請求項９】
前記複数のサーマルビアにより増加する導体箔の増加総面積は、前記実装面の面積１００ｍｍ２に対して５０ｍｍ２以上である請求項１から８のいずれか１項に記載の放熱基板。
【請求項１０】
前記サーマルビアの内径は、前記基板の厚み以下である請求項１から８のいずれか１項に記載の放熱基板。
【請求項１１】
前記複数のサーマルビアは、内径が異なるサーマルビアを含む請求項１から８のいずれか１項に記載の放熱基板。
【請求項１２】
隣り合う前記サーマルビアの配置間隔が大きくなると、当該サーマルビアの内径が小さくなる請求項１１に記載の放熱基板。
【請求項１３】
１つの前記サーマルビアによる銅箔増加面積は、前記電子部品投影領域の幾何学中心で大きく、前記電子部品投影領域の幾何学中心から離れるにしたがって小さくなる請求項５又は６に記載の放熱基板。
【請求項１４】
前記基板は、多層基板であり、
前記裏面には熱伝導材料とヒートシンクとが設けられ、前記複数のサーマルビアから伝導した熱は、前記熱伝導材料を介して前記ヒートシンクへ伝導される請求項１から１３のいずれか１項に記載の放熱基板。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか１項に記載の放熱基板を搭載したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱基板及び電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、セラミック配線基板と放熱基板とを備え、トランジスタ、ダイオード、サイリスタ、高速、高出力集積回路素子等の発熱素子を実装するための複合基板が記載されている。【０００３】
特許文献２には、発熱する電子部品の実装に適した電子部品モジュール及び電子部品モジュールの製造方法が記載されている。【０００４】
特許文献３には、基板の厚さ方向の熱伝導性を有する高放熱基板が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１０５８４号公報
【特許文献２】特開２０１２−２３１０６１号公報
【特許文献３】特開２０１５−１８８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１から特許文献３に記載の放熱基板の放熱性能には、未だ不十分な点が多く、放熱性能等の、さらに一層の向上が望まれていた。【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電子部品の放熱性を向上させる、放熱基板及び電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するための本発明の第１態様として、放熱基板は、電子部品を実装するための放熱基板であって、前記電子部品を実装するための実装面と、前記実装面の裏面と、を備える基板と、前記実装面と前記裏面の間を貫通する、複数のサーマルビアとを備え、前記電子部品の底面部の領域が前記実装面に垂直な方向において実装面に投影された電子部品投影領域に、前記複数のサーマルビアが少なくとも配置され、単位面積当たりの前記実装面に占める前記サーマルビアの面密度が少なくとも部分的に異なり、前記電子部品投影領域のエッジ部より内側の密集部分で前記サーマルビアの面密度が最も大きくなるように、前記複数のサーマルビアが配置されている。【０００９】
上記構成により、実装面の熱を一度に受け入れる量が増加し、電子部品の放熱性を向上させることができる。【００１０】
本発明の望ましい態様として、前記電子部品投影領域の内側から外側に向かって、隣り合う前記サーマルビアの間隔が徐々に広がる。【００１１】
上記構成により、電子部品の底面部の発熱中心からの最短距離と、放熱面積とのそれぞれのバランスがとれ、電子部品の放熱性が向上する。【００１２】
本発明の望ましい態様として、前記電子部品投影領域の内側に配置された隣り合う前記サーマルビアの間隔は、前記電子部品投影領域の外側に配置された隣り合う前記サーマルビアの間隔よりも小さい。【００１３】
上記構成により、実装面の温度が低い場合には、密集部分のサーマルビアにより実装面の熱が基板の厚さ方向に伝導する。実装面の温度が高い場合には、密集部分の周囲にあるサーマルビアで実装面の熱が基板の厚さ方向に伝導し、実装面の熱を一度に受け入れる量が増加する。【００１４】
本発明の望ましい態様として、前記電子部品投影領域の内側から外側に向かう第１方向において隣り合う前記サーマルビアの間隔が同じであって、前記第１方向と交差する方向であって、前記電子部品投影領域の内側から外側に向かう第２方向において隣り合う前記サーマルビアの間隔が徐々に広がる。【００１５】
上記構成により、実装面の温度が低い場合には、密集部分のサーマルビアにより実装面の熱が基板の厚さ方向に伝導する。実装面の温度が高い場合には、密集部分の周囲であって、電子部品投影領域の内側から外側に向かう第２方向のサーマルビアで実装面の熱が基板の厚さ方向に伝導し、実装面の熱を一度に受け入れる量が増加する。【００１６】
本発明の望ましい態様として、前記密集部分は、前記電子部品投影領域の幾何学中心と平面視で重なり、前記密集部分よりも前記幾何学中心から離れた部分では、前記密集部分よりも前記サーマルビアの面密度が小さい。【００１７】
上記構成により、実装面の温度が低い場合には、密集部分のサーマルビアにより実装面の熱が基板の厚さ方向に伝導する。実装面の温度が高い場合には、幾何学中心から離れた部分で実装面の熱が基板の厚さ方向に伝導し、実装面の熱を一度に受け入れる量が増加する。【００１８】
本発明の望ましい態様として、前記密集部分は、前記電子部品投影領域の幾何学中心と平面視で重なり、前記幾何学中心から離れるほど、前記サーマルビアの面密度が小さくなる。【００１９】
上記構成により、実装面の温度が高い場合には、幾何学中心から離れた部分で実装面の熱が基板の厚さ方向に伝導し、実装面の熱を一度に受け入れる量が増加する。【００２０】
本発明の望ましい態様として、前記電子部品は、ヒートスプレッダを含み、前記電子部品の底面部の領域が前記ヒートスプレッダの領域である。【００２１】
上記構成により、ヒートスプレッダの投影領域が放熱面積となり、効率的に熱が放熱される。【００２２】
本発明の望ましい態様として、前記密集部分の周囲にある前記サーマルビアは、前記ヒートスプレッダの外縁近傍であって、前記ヒートスプレッダの投影領域の内側にある。【００２３】
上記構成により、ヒートスプレッダの投影領域が外縁まで有効な放熱面積となり、効率的に熱が放熱される。【００２４】
本発明の望ましい態様として、前記複数のサーマルビアにより増加する導体箔の増加総面積は、前記実装面の面積１００ｍｍ２に対して５０ｍｍ２以上である。【００２５】
上記構成により、電子部品の温度上昇が抑制され、電子部品の駆動経過時間が異なる場合であっても効率的に熱が放熱される。【００２６】
本発明の望ましい態様として、前記サーマルビアの内径は、前記基板の厚み以下である。【００２７】
上記構成により、電子部品の実装面の放熱効果をより高められ、実装面の温度上昇をより低く抑えることができる。【００２８】
本発明の望ましい態様として、前記複数のサーマルビアは、内径が異なるサーマルビアを含む。【００２９】
上記構成により、実装面の温度が低い場合には、内径が大きなサーマルビアにより実装面の熱が基板の厚さ方向に伝導する。実装面の温度が高い場合には、密集部分の周囲にある内径が小さなサーマルビアで実装面の熱が基板の厚さ方向に伝導し、実装面の熱を一度に受け入れる量が増加する。【００３０】
本発明の望ましい態様として、隣り合う前記サーマルビアの配置間隔が大きくなると、当該サーマルビアの内径が小さくなる。【００３１】
上記構成により、電子部品の底面の発熱量の多い領域と、電子部品の底面の発熱量の少ない領域との温度差が大きい発熱分布であっても、電子部品の放熱性を向上させることができる。【００３２】
本発明の望ましい態様として、１つの前記サーマルビアによる銅箔増加面積は、前記電子部品投影領域の幾何学中心で大きく、前記電子部品投影領域の幾何学中心から離れるにしたがって小さくなる。【００３３】
上記構成により、実装面の温度が低い場合には、１つ当たりの銅箔増加面積が大きなサーマルビアにより実装面の熱が基板の厚さ方向に伝導する。実装面の温度が高い場合には、密集部分の周囲にある１つ当たりの銅箔増加面積が小さなサーマルビアで実装面の熱が基板の厚さ方向に伝導し、実装面の熱を一度に受け入れる量が増加する。【００３４】
本発明の望ましい態様として、前記基板は、多層基板であり、前記裏面には熱伝導材料とヒートシンクとが設けられ、複数のサーマルビアから伝導した熱は、前記熱伝導材料を介して前記ヒートシンクへ伝導される。【００３５】
上記構成により、熱が、電子部品からサーマルビアを介して、ヒートシンクへ効率的に伝導する。【００３６】
上述した課題を解決し、目的を達成するための本発明の第２態様として、電動パワーステアリング装置は、前記放熱基板を搭載する。【００３７】
上記構成によれば、ランクエンド端や、操舵輪が縁石などと干渉した場合、電子部品の実装面の温度が大きく変化する。実装面の温度が低い場合には、密集部分のサーマルビアにより実装面の熱が基板の厚さ方向に伝導する。実装面の温度が高い場合には、密集部分の周囲であって、電子部品投影領域の内側から外側に向かう第２方向のサーマルビアで実装面の熱が基板の厚さ方向に伝導し、実装面の熱を一度に受け入れる量が増加する。これにより、コントロールユニットの故障が抑制される。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、電子部品の放熱性を向上させる、放熱基板及び電動パワーステアリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、電動パワーステアリング装置の一般的な構成を示した図である。
【図２】図２は、電動パワーステアリング装置において、コントロールユニットがモータを制御するためのブロック図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る放熱基板の断面を説明するための断面図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る放熱基板の断面構造を模式的に示す部分断面図である。
【図５】図５は、本実施形態に係る放熱基板において、サーマルビアの配置例を示す平面図である。
【図６】図６は、比較例に係るサーマルビア配置例を示す平面図である。
【図７】図７は、本実施形態に係る放熱基板において、サーマルビアの配置例を示す平面図である。
【図８】図８は、本実施形態の第１変形例に係る放熱基板において、サーマルビアの配置例を示す平面図である。
【図９】図９は、本実施形態の第２変形例に係る放熱基板において、サーマルビアの配置例を示す平面図である。
【図１０】図１０は、本実施形態の第３変形例に係る放熱基板において、サーマルビアの配置例を示す平面図である。
【図１１】図１１は、評価例の評価試験モデルである評価基板の斜視図である。
【図１２】図１２は、評価１において、導体箔にサーマルビアを所定の数だけ配置した場合の時間と銅箔温度との関係を示すグラフである。
【図１３】図１３は、評価１において、図１２に示す時間とダイ温度との関係を示すグラフである。
【図１４】図１４は、評価１において、サーマルビア数と、ＦＥＴの駆動経過時間５秒及び１０秒におけるダイ温度との関係を示すグラフである。
【図１５】図１５は、評価１において、サーマルビア数と銅箔増加面積の概算値との関係を示すグラフである。
【図１６】図１６は、評価２において、銅箔温度の時間変化を示すグラフである。
【図１７】図１７は、評価２において、ダイ温度の時間変化を示すグラフである。
【図１８】図１８は、評価２において、サーマルビアの距離と、ＦＥＴの駆動経過時間５秒及び１０秒におけるダイ温度との関係を示すグラフである。
【図１９】図１９は、評価例ＲＡにおけるサーマルビアの配置を示す平面図である。
【図２０】図２０は、評価例ＲＢにおけるサーマルビアの配置を示す平面図である。
【図２１】図２１は、評価例ＲＣにおけるサーマルビアの配置を示す平面図である。
【図２２】図２２は、評価例ＲＤにおけるサーマルビアの配置を示す平面図である。
【図２３】図２３は、評価例ＲＥにおけるサーマルビアの配置を示す平面図である。
【図２４】図２４は、電子部品投影領域の内側にサーマルビアを配置する場合、熱の伝達経路を模式的に示した説明図である。
【図２５】図２５は、電子部品投影領域の外側にサーマルビアを配置する場合において、熱の伝達経路を模式的に示した説明図である。
【図２６】図２６は、電子部品投影領域の内側及び外側にサーマルビアを配置する場合において、熱の伝達経路を模式的に示した説明図である。
【図２７】図２７は、電子部品投影領域の内側及び外側にサーマルビアを配置する場合において、熱の伝達経路を模式的に示した説明図である。
【図２８】図２８は、評価例ａから評価例ｆにおいて、ダイ温度の時間変化を示すグラフである。
【図２９】図２９は、評価例ａにおけるサーマルビアの配置を示す平面図である。
【図３０】図３０は、評価例ｂにおけるサーマルビアの配置を示す平面図である。
【図３１】図３１は、評価例ｃにおけるサーマルビアの配置を示す平面図である。
【図３２】図３２は、評価例ｄにおけるサーマルビアの配置を示す平面図である。
【図３３】図３３は、評価例ｅにおけるサーマルビアの配置を示す平面図である。
【図３４】図３４は、評価例ｆにおけるサーマルビアの配置を示す平面図である。
【図３５】図３５は、評価例ｇにおけるサーマルビアの配置を示す平面図である。
【図３６】図３６は、評価例ｈにおけるサーマルビアの配置を示す平面図である。
【図３７】図３７は、評価例ｉにおけるサーマルビアの配置を示す平面図である。
【図３８】図３８は、本実施形態の第４変形例に係る放熱基板の断面構造を模式的に示す部分断面図である。
【図３９】図３９は、本実施形態の第４変形例に係る放熱基板において、サーマルビアの配置例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００４１】
近年、自動車等の技術的に高度な製品には、電子部品、各種制御基板が用いられている。技術的進歩に伴って、製品を小型化する要請が高まっており、基板当たりに集積される電子部品が多くなり、電子部品が高集積化又は高容量化された制御基板が望まれている。また、各電子部品自体の高機能化、高密度化又は小型化が進められている。
【００４２】
ところで、制御基板には、複数の電子部品が実装される。電子部品には、能動部品、受動部品、機構部品などがある。一般的に、実装される電子部品のうち、能動部品又は受動部品に通電すると、能動部品又は受動部品が発熱する特性を有していることが多い。各電子部品自体の高機能化、高密度化又は小型化が進められているため、集積された電子部品により総発熱量が増え、制御基板の実装面の熱分布に熱の集中が起きることがある。
【００４３】
また、能動部品には、パワーＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ等のパワートランジスタといった、動作する際に大きな熱を発生する電子部品があり、この熱が電子部品自体又は電子部品の周囲に実装された他の電子部品の機能を劣化させる可能性がある。
【００４４】
また、制御基板がモータ駆動用などの用途で大電力を供給するパワー回路基板である場合、安全性の確保などの点からも高い信頼性が求められる。
【００４５】
また、自動車等の製品は、家電製品等と比べて、例えば、振動が多く温度が高いというような過酷な環境に長時間さらされる。
【００４６】
＜電動パワーステアリング装置＞
図１は、電動パワーステアリング装置の一般的な構成を示した図である。電動パワーステアリング装置は、車両のステアリング機構にモータ２０の回転力で操舵補助力（アシスト力）を付与する装置である。モータ２０の駆動力が減速機構９２を介して、ステアリングシャフト８２又はラック８８ｂに操舵補助力として付与される。
【００４７】
図１に示すように、電動パワーステアリング装置８０は、操舵者から与えられる力が伝達する順に、ステアリングホイール８１と、ステアリングシャフト８２と、操舵力アシスト機構８３と、ユニバーサルジョイント８４と、ロアシャフト８５と、ユニバーサルジョイント８６と、ピニオンシャフト８７と、ステアリングギヤ８８と、タイロッド８９とを備える。
【００４８】
また、電動パワーステアリング装置８０は、コントロールユニット（以下ＥＣＵ（：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）という。）２と、トルクセンサ９１ａと、舵角センサ９１ｃを備える。
【００４９】
ステアリングシャフト８２は、入力軸８２ａと、出力軸８２ｂとを含む。入力軸８２ａは、一方の端部がステアリングホイール８１に連結され、他方の端部がトルクセンサ９１ａを介して操舵力アシスト機構８３に連結される。出力軸８２ｂは、一方の端部が操舵力アシスト機構８３に連結され、他方の端部がユニバーサルジョイント８４に連結される。本実施形態では、入力軸８２ａ及び出力軸８２ｂは、鉄等の材料から形成される。
【００５０】
ロアシャフト８５は、一方の端部がユニバーサルジョイント８４に連結され、他方の端部がユニバーサルジョイント８６に連結される。ピニオンシャフト８７は、一方の端部がユニバーサルジョイント８６に連結され、他方の端部がステアリングギヤ８８に連結される。
【００５１】
ステアリングギヤ８８は、ピニオン８８ａと、ラック８８ｂとを含む。ピニオン８８ａは、ピニオンシャフト８７に連結される。ラック８８ｂは、ピニオン８８ａに噛み合う。ステアリングギヤ８８は、ラックアンドピニオン形式として構成される。ステアリングギヤ８８は、ピニオン８８ａに伝達された回転運動をラック８８ｂで直進運動に変換する。タイロッド８９は、ラック８８ｂに連結される。車両に備えられた操向車輪９５は、ハブユニット９７を介してタイロッド８９に連結されている。
【００５２】
操舵力アシスト機構８３は、減速機構９２と、モータ２０とを含む。なお、モータ２０は、いわゆる、ブラシレスモータであってもよく、ブラシ（摺動子）及びコンミテータ（整流子）を備える電動モータであってもよい。減速機構９２は、出力軸８２ｂに連結される。モータ２０は、減速機構９２に連結され、かつ、補助操舵トルクを発生させる電動機である。なお、電動パワーステアリング装置８０は、ステアリングシャフト８２と、トルクセンサ９１ａと、減速機構９２とによりステアリングコラムが構成されている。モータ２０は、ステアリングコラムの出力軸８２ｂに補助操舵トルクを与える。すなわち、本実施形態の電動パワーステアリング装置８０は、コラムアシスト方式である。
【００５３】
コラムアシスト方式の電動パワーステアリング装置８０は、操舵者とモータ２０との距離が比較的近く、モータ２０が車室内の操舵者の足元近くに配置されているので、ＥＣＵ２の筐体が、モータ２０近傍で生じる音を増幅し、操舵者に影響を与える可能性がある。このため、電動パワーステアリング装置８０では、モータ２０近傍で生じる音を抑制することが、より快適なアシスト操作に寄与することになる。
【００５４】
減速機構９２は、例えばウォーム減速装置である。モータ２０の回転力は、減速機構９２の内部のウォームを介してウォームホイールに伝達され、ウォームホイールを回転させる。減速機構９２は、ウォーム及びウォームホイールによって、モータ２０のトルクを増加させる。そして、減速機構９２は、出力軸８２ｂを回転し、出力軸８２ｂに補助操舵トルクを与える。
【００５５】
ＥＣＵ２は、モータ２０と、トルクセンサ９１ａと、車速センサ９１ｂと、舵角センサ９１ｃとに電気的に接続される。
【００５６】
図１に示すトルクセンサ９１ａは、ステアリングホイール８１を介して入力軸８２ａに伝達された操舵者の操舵力を操舵トルクとして検出する。トルクセンサ９１ａで検出された操舵トルクの情報は、操舵トルク信号Ｔｈとして、ＥＣＵ２に入力されている。
【００５７】
車速センサ９１ｂは、車両に備えられ、電動パワーステアリング装置８０が搭載される車両の走行速度（車速）を検出する。車速センサ９１ｂで検出された車速の情報は、車速信号ＶｅｌとしてＥＣＵ２に入力されている。
【００５８】
舵角センサ９１ｃは、ステアリングホイール８１の操舵角を検出する。舵角センサ９１ｃは、例えば、ステアリングホイール８１の中立位置からのステアリングホイール８１の回転角を操舵角として検出する。舵角センサ９１ｃで検出された操舵角の情報は、操舵角信号θとして、ＥＣＵ２に入力されている。なお、舵角センサ９１ｃは必須のものではなく、電動パワーステアリング装置８０に舵角センサ９１ｃが配設されていなくてもよい。又は、舵角センサ９１ｃの代わりに、ＥＣＵ２が、モータ２０に連結されたレゾルバ等の回転位置センサから操舵角の情報を取得するようにしてもよい。
【００５９】
ＥＣＵ２には、車両の各種情報を授受するＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）５０が接続されている。このため、ＥＣＵ２は、上述した車速信号ＶｅｌをＣＡＮ５０を介して受信することも可能である。また、ＥＣＵ２には、ＣＡＮ５０以外の通信、アナログ／ディジタル信号、電波等を授受する非ＣＡＮ５１も接続されている。
【００６０】
また、ＥＣＵ２は、イグニッションスイッチ９８がオンの状態で、バッテリ９９から電力が供給される。ＥＣＵ２は、操舵トルク信号Ｔｈと車速信号Ｖｅｌと操舵角信号θとに基づいてアシスト指令の補助操舵指令値を算出する。そして、ＥＣＵ２は、その算出された補助操舵指令値に基づいてモータ２０へ供給するモータ電流Ｓｐｗｍを、バスバーユニットを介して調節する。
【００６１】
ステアリングホイール８１に入力された操舵者（運転者）の操舵力は、入力軸８２ａを介して操舵力アシスト機構８３の減速機構９２に伝わる。この時に、ＥＣＵ２は、入力軸８２ａに入力された操舵トルクの情報をトルクセンサ９１ａから取得する。また、ＥＣＵ２は、車速信号Ｖｅｌの情報を車速センサ９１ｂから取得する。さらに、ＥＣＵ２は、操舵角の情報を舵角センサ９１ｃから取得する。そして、ＥＣＵ２は、操舵トルク信号Ｔｈと、車速信号Ｖｅｌとに基づいてアシスト（操舵補助）指令の電流指令値の演算を行い、この電流指令値に基づいたモータ電流Ｓｐｗｍをモータ２０に供給する。このように、ＥＣＵ２は、モータ２０の動作を制御する。モータ２０が作り出した補助操舵トルクは、減速機構９２に伝えられる。
【００６２】
出力軸８２ｂを介して出力された操舵トルク（補助操舵トルクを含む）は、ユニバーサルジョイント８４を介してロアシャフト８５に伝達され、さらにユニバーサルジョイント８６を介してピニオンシャフト８７に伝達される。ピニオンシャフト８７に伝達された操舵力は、ステアリングギヤ８８を介してタイロッド８９に伝達され、操向車輪９５を転舵させる。
【００６３】
ＥＣＵ２は、モータ電流のフィードバック制御を行っている。これにより、操舵補助力のトルクが精度よく発生する。モータ電流のフィードバック制御は、操舵補助指令値（電流指令値）と電動モータ電流検出値との差が小さくなるように電動モータ印加電圧を調整するものである。電動モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）制御のデューティ（Ｄｕｔｙ）の調整で行われる。
【００６４】
図２は、電動パワーステアリング装置において、コントロールユニットがモータを制御するためのブロック図である。操舵トルク信号Ｔｈ及び車速信号Ｖｅｌは、電流指令値演算部２１０に入力される。電流指令値演算部２１０は、操舵トルク信号Ｔｈ及び車速信号Ｖｅｌに基づき、予め記憶しているルックアップテーブル（アシストマップ等）を参照し、モータ２０に供給する電流の制御目標値である電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する。
【００６５】
補償信号生成部２４０は、補償信号ＣＭを生成する。補償信号生成部２４０は、収れん性推定部２４１、慣性推定部２４２、ＳＡＴ（Ｓｅｌｆ  Ａｌｉｇｎｉｎｇ  Ｔｏｒｑｕｅ）推定部２４３を備える。収れん性推定部２４１は、モータ２０の角速度に基づいて車両のヨーレートを推定し、ステアリングホイール８１が振れ回る動作を制動することで、車両のヨーの収れん性を改善する補償値を推定する。慣性推定部２４２は、モータ２０の角加速度に基づいて、モータ２０の慣性力を推定し、応答性を高めるためにモータ２０の慣性力を補償する補償値を推定する。ＳＡＴ推定部２４３は、操舵トルク信号Ｔｈ、アシストトルク、モータ２０の角速度及び角加速度に基づいてセルフアライニングトルクを推定し、そのセルフアライニングトルクを反力としてアシストトルクを補償する補償値を推定する。補償信号生成部２４０は、収れん性推定部２４１、慣性推定部２４２、ＳＡＴ推定部２４３に加え、他の補償値を推定する推定部を備えてもよい。補償信号ＣＭは、加算部２４４において慣性推定部２４２の補償値と、ＳＡＴ推定部２４３の補償値とが加算され、この加算値と収れん性推定部２４１の補償値とが加算部２４５において加算された加算値である。
【００６６】
加算部２２０Ａにおいて、補償信号生成部２４０からの補償信号ＣＭが電流指令値Ｉｒｅｆ１に加算されており、補償信号ＣＭの加算によって、電流指令値Ｉｒｅｆ１に操舵システム系の特性補償がされ、収れん性や慣性特性等を改善するようになっている。そして、電流指令値Ｉｒｅｆ１は加算部２２０Ａを経て、特性補償された電流指令値Ｉｒｅｆ２となり、電流指令値Ｉｒｅｆ２が電流制限部２３０に入力されている。電流制限部２３０において、電流指令値Ｉｒｅｆ２の最大電流が制限され、電流指令値Ｉｒｅｆｍが生成される。電流指令値Ｉｒｅｆｍが減算部２２０Ｂに入力され、モータ２０側からフィードバックされているモータ電流値Ｉｍとの偏差Ｉ（Ｉｒｅｆｍ−Ｉｍ）が減算部２２０Ｂで演算される。偏差Ｉが操舵動作の特性改善のためのＰＩ制御部２５０に入力される。そうすると、ＰＩ制御部２５０で特性改善された電圧制御指令値ＶｒｅｆがＰＷＭ制御部２６０に入力され、さらにモータ駆動部としてのインバータ回路２７０を介してモータ２０がＰＷＭ駆動される。モータ２０のモータ電流値Ｉｍは、モータ電流検出器２８０で検出され、減算部２２０Ｂにフィードバックされる。また、インバータ回路２７０は、駆動素子として電界効果トランジスタ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：（以下、ＦＥＴという。））が用いられ、ＦＥＴのブリッジ回路で構成されている。
【００６７】
電動パワーステアリング装置８０では、ランクエンド端（不図示）や、操舵輪が縁石などと干渉した場合、モータ２０が駆動しないので、フィードバック制御により最大トルクの駆動となるようにモータ２０のモータ電流値Ｉｍが１００アンペアから１２０アンペアもの大電流が流れ、瞬間的にＦＥＴが発熱する。ＦＥＴの瞬間的な発熱が後述するヒートシンクへ効率よく伝達されることが、ＦＥＴの破壊を防ぐにあたり重要となる。このためには、例えば、ＦＥＴの駆動経過時間５秒におけるＦＥＴの半導体ダイの温度抑制効果と、モータ２０が駆動しないので、フィードバック制御により最大トルクの駆動が起こりえるＦＥＴの駆動経過時間１０秒におけるＦＥＴの半導体ダイの温度抑制効果とを満足するとより好ましい。
【００６８】
＜放熱基板＞
ＥＣＵ２のケース内部に設けられる放熱基板３００について、以下詳細に説明する。
【００６９】
図３は、本実施形態に係る放熱基板の断面を説明するための断面図である。図４は、本実施形態に係る放熱基板の断面構造を模式的に示す部分断面図である。図５は、本実施形態に係る放熱基板において、サーマルビアの配置例を示す平面図である。図３の放熱基板の断面は、図５のＡ−Ａ’線の断面に相当する。図４の放熱基板の断面は、図５のＢ−Ｂ’線の断面に相当する。図６は、比較例に係るサーマルビア配置例を示す平面図である。
【００７０】
放熱基板３００は、図３に示す基板上側面に、電子部品ＥＣを実装する。図３に示す基板上側面は、電子部品ＥＣを実装するための実装面である。放熱基板３００は、複数のサーマルビア３５０を備える。本実施形態において、電子部品ＥＣは、ＦＥＴの半導体ダイＤと、ヒートスプレッダＨＳとを含む。本実施形態において、ＦＥＴの半導体ダイＤは樹脂モールドされている。
【００７１】
ヒートスプレッダＨＳの上面は、半導体ダイＤの下面と接合金属層（ソルダー層）３２０を介して接合されている。ヒートスプレッダＨＳの下面は、接合金属層（ソルダー層）３２１を介して導体箔３１０と接合されている。リード端子３２５は、放熱基板上の導体箔３１１と、半導体ダイＤとを電気的に接続している。リード端子３２５は、接合金属層（ソルダー層）３２２を介して導体箔３１１と一端が接続され、接合金属層（ソルダー層）３２３を介して半導体ダイＤのゲート又はソースと他端が接続されている。
【００７２】
図３に示すように、サーマルビア３５０は、放熱基板３００の実装面と実装面とは反対側にある裏面との間を貫通する貫通孔（スルーホール）の内壁に、めっき等により成膜される金属の薄膜を有している。サーマルビア３５０は放熱構造体であって、放熱基板３００の実装面の導体箔３１０と、裏面の導体箔３１３との間を金属の薄膜が接続する。
【００７３】
サーマルインターフェースマテリアル（ＴＩＭ：Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌ）は、導体箔３１３とヒートシンク１０００との間にあり、熱を伝導する。
【００７４】
ヒートシンク１０００は、ＥＣＵ２のケースも兼ねており、ＥＣＵ２の外部空間に熱を放出する。
【００７５】
図４に示すように、放熱基板３００は、絶縁層３１４を複数積層した多層基板である。絶縁層３１４は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ガラスエポキシ樹脂、酸化アルミニウムなどを含み、絶縁性を有している。絶縁層３１４の間には、導体箔３１１が設けられ、導体箔３１１がいずれかのサーマルビア３５０と接続している。
【００７６】
図６に示す比較例のサーマルビア３５０の配置と比較して、図５に示すように、本実施形態のサーマルビア３５０間の間隔は非等間隔である。具体的には、図５に示す放熱基板３００の実装面に占めるサーマルビア３５０の面密度が少なくとも部分的に異なる。半導体ダイＤの投影領域のエッジ部（境界）より内側の密集部分ＭＤで、単位面積当たりのサーマルビア３５０の面密度が最も大きくなる。
【００７７】
また、放熱基板３００に実装される電子部品ＥＣは、電子部品ＥＣのパッケージ底面を基板上の実装面に直接配置する。電子部品ＥＣは、半導体ダイＤのベアチップを基板上の実装面に直接配置してもよい。また、半導体ダイＤのベアチップと基板との間にヒートスプレッダＨＳなどを介して実装したりする。ヒートスプレッダＨＳなどを介して電子部品ＥＣを実装する場合には、ヒートスプレッダＨＳが熱的に電子部品の底面側と同視して扱うことが可能である。この場合、図５に示すように、ヒートスプレッダＨＳの投影領域のエッジ部（境界）より内側の密集部分ＭＤで、単位面積当たりのサーマルビア３５０の面密度が最も大きくなる。
【００７８】
なお、電子部品ＥＣに電気的に接続する配線パターン部分である導体箔３１１と、サーマルビア３５０の内壁及び開口部周縁に形成された銅などの金属材料で被覆（導体箔）が電気的に接続される導体箔３１０とは、絶縁性が確保されていることが求められる。
【００７９】
サーマルビア３５０の平面視形状（開口部形状）は特に問わないため、例えば、図５に示す丸に限られず、四角でもよい。サーマルビア３５０は、放熱基板３００の実装面と実装面とは反対側にある裏面との間を貫通する貫通孔であるので、図３に示す基板の厚みがサーマルビア３５０の高さｈｔとなる。サーマルビア３５０の平面視形状（開口部形状）が円である場合、サーマルビア３５０の平面視形状（開口部形状）と、サーマルビア３５０の内壁における内径とは等しい。そして、サーマルビア３５０の内径は、放熱基板３００の厚み以下である。
【００８０】
電子部品ＥＣの底面側の発熱分布に応じて、電子部品ＥＣの底面の発熱量の多い領域では、サーマルビア３５０の単位面積当たりの数を多めに配置し、電子部品ＥＣの底面の発熱量の少ない領域では、サーマルビア３５０の単位面積当たりの数を少なめに配置している。各サーマルビア３５０の平面視形状（開口部形状）が同じであれば、サーマルビア３５０の単位面積当たりの数が多いほど、サーマルビア３５０の面密度が大きくなる。
【００８１】
また、一般的に、電子部品ＥＣの底面側の発熱分布は、電子部品ＥＣの底面の幾何学的形状に沿う場合も多く、その場合には、電子部品ＥＣの底面側の幾何学中心Ｇ０が最も発熱量が多い傾向にある。そのため、電子部品ＥＣの底面側が円形状なら円の中心付近の領域、或いは長方形状なら、長方形の対角線の交点周辺の領域が発熱中心となる場合が多い。そこで、本実施形態において、幾何学中心Ｇ０に、サーマルビア３５０の密集部分ＭＤが平面視で重なる位置にある。
【００８２】
図７は、本実施形態に係る放熱基板において、サーマルビアの配置例を示す平面図である。図７は、図５の一部Ｑを拡大した拡大平面図である。図７において、半導体ダイＤの対角線の交点と、ヒートスプレッダＨＳの対角線の交点とが幾何学中心Ｇ０で一致する。図７において、幾何学中心Ｇ０を通る第１方向の座標軸Ｘと、幾何学中心Ｇ０を通り、第１方向の座標軸Ｘと直交する第２方向の座標軸Ｙとを基準とすると、サーマルビア３５０が第１方向及び２方向に同じ数だけ行列配置されている。複数のサーマルビア３５０が、第１方向の座標軸Ｘに沿って幾何学中心Ｇ０に近い方から、間隔Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４で配置されている。また、複数のサーマルビア３５０が、第２方向の座標軸Ｙに沿って幾何学中心Ｇ０に近い方から、間隔Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４で配置されている。本実施形態において、半導体ダイＤの投影領域内の内側に配置された隣り合うサーマルビア３５０の間隔Ｘ１、Ｘ２は、半導体ダイＤの投影領域内の外側に配置された隣り合うサーマルビア３５０の間隔Ｘ３よりも小さい。同様に、半導体ダイＤの投影領域内の内側に配置された隣り合うサーマルビア３５０の間隔Ｙ１、Ｙ２は、半導体ダイＤの投影領域内の外側に配置された隣り合うサーマルビア３５０の間隔Ｙ３よりも小さい。
【００８３】
本実施形態において、半導体ダイＤの投影領域内の内側に配置された隣り合うサーマルビア３５０の間隔Ｘ１、Ｘ２は、ヒートスプレッダＨＳの投影領域内の外側に配置された隣り合うサーマルビア３５０の間隔Ｘ４よりも小さい。同様に、ヒートスプレッダＨＳの投影領域内の内側に配置された隣り合うサーマルビア３５０の間隔Ｙ１、Ｙ２は、半導体ダイＤの投影領域内の外側に配置された隣り合うサーマルビア３５０の間隔Ｙ４よりも小さい。
【００８４】
以上説明したサーマルビア３５０の配置により、密集部分ＭＤは、半導体ダイＤ又はヒートスプレッダＨＳの投影領域の幾何学中心Ｇ０と平面視で重なり、密集部分ＭＤよりも幾何学中心Ｇ０から離れた部分では、密集部分ＭＤよりもサーマルビア３５０の面密度が小さくなる。
【００８５】
サーマルビア３５０の配置によれば、実装面の熱が基板の厚さ方向に伝導し、基板外へ効率的かつ低コストに伝導することが可能である。また、時間的に、実装面の熱分布が異なる場合であっても、実装面の温度が低い場合には、密集部分ＭＤのサーマルビア３５０により実装面の熱を基板の厚さ方向に伝導し、実装面の温度が高い場合には、密集部分ＭＤの周囲にあるサーマルビア３５０で実装面の熱を基板の厚さ方向に伝導し、実装面の熱を一度に受け入れる量を増加させている。その結果、半導体ダイＤのダイ温度及び導体箔３１０の銅箔温度の抑制効果が高い。電動パワーステアリング装置８０は、ＥＣＵ２に放熱基板３００を搭載する場合、密集部分ＭＤのサーマルビア３５０によりＦＥＴの駆動経過時間５秒におけるＦＥＴの半導体ダイＤの温度を抑制でき、密集部分ＭＤの周囲にあるサーマルビア３５０によりＦＥＴの駆動経過時間１０秒におけるＦＥＴの半導体ダイＤの温度を抑制できる。
【００８６】
図８は、本実施形態の第１変形例に係る放熱基板において、サーマルビアの配置例を示す平面図である。上述した構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付し、その説明を省略する。図８に示すように、複数のサーマルビア３５０が、第１方向の座標軸Ｘに沿って幾何学中心Ｇ０に近い方から、間隔Ｘ１１、Ｘ１２、Ｘ１３、Ｘ１４で配置されている。また、複数のサーマルビア３５０が、第２方向の座標軸Ｙに沿って幾何学中心Ｇ０に近い方から、間隔Ｙ１１、Ｙ１２、Ｙ１３、Ｙ１４で配置されている。
【００８７】
隣り合うサーマルビア３５０の間隔は、Ｘ１１＜Ｘ１２＜Ｘ１３＜Ｘ１４の関係にあり、かつＹ１１＜Ｙ１２＜Ｙ１３＜Ｙ１４の関係にある。つまり、半導体ダイＤの投影領域内の内側から外側に向かって、隣り合うサーマルビア３５０の間隔が徐々に広がっている。同様に、ヒートスプレッダＨＳの投影領域内の内側から外側に向かって、隣り合うサーマルビア３５０の間隔が徐々に広がっている。
【００８８】
サーマルビア３５０の配置によれば、実装面の熱を基板の厚さ方向に伝導し、基板外へ効率的かつ低コストに伝導することが可能である。また、時間的に、実装面の熱分布が異なる場合であっても、実装面の温度が低い場合には、密集部分ＭＤのサーマルビア３５０により実装面の熱を基板の厚さ方向に伝導し、実装面の温度が高い場合には、密集部分ＭＤから遠ざかるに従って間隔が広がるサーマルビア３５０で実装面の熱を基板の厚さ方向に伝導し、実装面の熱を一度に受け入れる量を増加させている。その結果、半導体ダイＤのダイ温度及び導体箔３１０の銅箔温度の抑制効果が高い。電動パワーステアリング装置８０は、ＥＣＵ２に放熱基板３００を搭載する場合、密集部分ＭＤのサーマルビア３５０によりＦＥＴの駆動経過時間５秒におけるＦＥＴの半導体ダイＤの温度を抑制でき、密集部分ＭＤの周囲にあるサーマルビア３５０によりＦＥＴの駆動経過時間１０秒におけるＦＥＴの半導体ダイＤの温度を抑制できる。
【００８９】
図９は、本実施形態の第２変形例に係る放熱基板において、サーマルビアの配置例を示す平面図である。上述した構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付し、その説明を省略する。図９に示すように、複数のサーマルビア３５０が、第１方向の座標軸Ｘに沿って幾何学中心Ｇ０に近い方から、間隔Ｘ２１、Ｘ２２、Ｘ２３、Ｘ２４で配置されている。また、複数のサーマルビア３５０が、第２方向の座標軸Ｙに沿って幾何学中心Ｇ０に近い方から、間隔Ｙ２１、Ｙ２２、Ｙ２３、Ｙ２４で配置されている。
【００９０】
隣り合うサーマルビア３５０の間隔は、Ｘ２１＝Ｘ２２＝Ｘ２３＝Ｘ２４の関係にあり、かつＹ２１＜Ｙ２２＜Ｙ２３＜Ｙ２４の関係にある。つまり、第１方向の座標軸Ｘに沿って隣り合うサーマルビア３５０の間隔は、同じである。第２方向の座標軸Ｙに沿って隣り合うサーマルビア３５０の間隔は徐々に広がっている。このように、本実施形態の第２変形例において、半導体ダイＤの投影領域内の内側から外側に向かう第１方向において隣り合うサーマルビア３５０の間隔Ｘ２１、Ｘ２２、Ｘ２３、Ｘ２４が同じであって、半導体ダイＤの投影領域内の内側から外側に向かう第２方向において隣り合うサーマルビア３５０の間隔が間隔Ｙ２１、Ｙ２２、Ｙ２３、Ｙ２４の順に広がる。
【００９１】
サーマルビア３５０の配置によれば、実装面の熱を基板の厚さ方向に伝導し、基板外へ効率的かつ低コストに伝導することが可能である。また、時間的に、実装面の熱分布が異なる場合であっても、実装面の温度が低い場合には、密集部分ＭＤのサーマルビア３５０により実装面の熱を基板の厚さ方向に伝導し、実装面の温度が高い場合には、半導体ダイＤの投影領域内の内側から外側に向かう第２方向において密集部分ＭＤから遠ざかるに従って間隔が広がるサーマルビア３５０で実装面の熱を基板の厚さ方向に伝導し、実装面の熱を一度に受け入れる量を増加させている。その結果、半導体ダイＤのダイ温度及び導体箔３１０の銅箔温度の抑制効果が高い。電動パワーステアリング装置８０は、ＥＣＵ２に放熱基板３００を搭載する場合、密集部分ＭＤのサーマルビア３５０によりＦＥＴの駆動経過時間５秒におけるＦＥＴの半導体ダイＤの温度を抑制でき、密集部分ＭＤの周囲にあるサーマルビア３５０によりＦＥＴの駆動経過時間１０秒におけるＦＥＴの半導体ダイＤの温度を抑制できる。
【００９２】
図１０は、本実施形態の第３変形例に係る放熱基板において、サーマルビアの配置例を示す平面図である。上述した構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付し、その説明を省略する。図１０に示すように、複数のサーマルビア３５０が、幾何学中心Ｇ０に近い側で、面密度が密になるように、同心円状に配列されている。幾何学中心Ｇ０から遠くなる方向へ、複数のサーマルビア３５０が間隔Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４で配列されている。図１０に示すように、隣り合うサーマルビア３５０の間隔は、Ｒ１１＜Ｒ１２＜Ｒ１３＜Ｒ１４の関係にある。
【００９３】
このため、半導体ダイＤの投影領域内の内側から外側に向かって、隣り合うサーマルビア３５０の間隔が徐々に広がっている。同様に、ヒートスプレッダＨＳの投影領域内の内側から外側に向かって、隣り合うサーマルビア３５０の間隔が徐々に広がっている。これにより、密集部分ＭＤは、半導体ダイＤ又はヒートスプレッダＨＳの投影領域の幾何学中心Ｇ０と平面視で重なり、幾何学中心Ｇ０から離れるほど、サーマルビア３５０の面密度が小さくなる。
【００９４】
複数のサーマルビア３５０の面密度は、半導体ダイＤ又はヒートスプレッダＨＳの投影領域の内側から外側に向かって、２段階或いは数段階に分けて、段階的に小さくなってもよい。
【００９５】
また、電子部品ＥＣの実装面の熱分布が予め分かれば、熱分布の発熱中心に応じて、密集部分ＭＤが熱分布の発熱中心と平面視で重なるようにしてもよい。
【００９６】
（評価例の評価試験モデル）
図１１は、評価例の評価試験モデルである評価基板の斜視図である。図１１に示す評価基板ＰＷＢＭは、本実施形態の放熱基板のシミュレーション評価で使用する基板である。評価基板ＰＷＢＭの板厚が１．４１ｍｍであり、外形寸法が５０ｍｍ×５０ｍｍである。
【００９７】
図１１に示すように、評価基板ＰＷＢＭの実装面には、電子部品ＥＣを実装するための銅箔膜による導体箔３１０があり、導体箔３１０に複数のサーマルビア３５０がある。また、図３と同様に、評価基板ＰＷＢＭの裏面には、ＴＩＭを介して厚さ１０ｍｍのヒートシンク１０００が配設され、ヒートシンク１０００からの放熱が行われる。
【００９８】
評価基板ＰＷＢＭにおいて、導体箔３１０の面積が約１００ｍｍ２であり、サーマルビア３５０の平面視形状（開口部形状）の直径が０．５ｍｍである。以上の評価試験モデルに基づいて、以下の評価１、評価２及び評価３のシミュレーションに基づく評価を行い、各種データ類を記載する。
【００９９】
（評価１）
評価１として、隣り合うサーマルビア３５０の間隔が同じ条件で、サーマルビア３５０の数が１６、３６、６４、８１、１２１の各場合について、導体箔３１０の温度、及び半導体ダイＤのダイ温度がシミュレーションされた。
【０１００】
図１２は、評価１において、導体箔にサーマルビアを所定の数だけ配置した場合の時間と銅箔温度との関係を示すグラフである。図１３は、評価１において、図１２に示す時間とダイ温度との関係を示すグラフである。図１２において、横軸は時間、縦軸は導体箔３１０の温度を示している。図１３において、横軸は時間、縦軸は半導体ダイＤの温度を示している。なお、図１２及び図１３において、図中の数字列は、サーマルビア数を示している。
【０１０１】
図１４は、評価１において、サーマルビア数と、ＦＥＴの駆動経過時間５秒及び１０秒におけるダイ温度との関係を示すグラフである。また、図１４において、横軸はサーマルビア数、縦軸は半導体ダイＤの温度を示し、右側の数字列は、時間経過（ｓ：秒）を示している。
【０１０２】
図１２及び図１３で示すように、サーマルビア数が増加するほど、導体箔３１０又は半導体ダイＤの温度上昇を抑える効果がある。図１４に示すように、サーマルビア３５０が３０以上であると、半導体ダイＤのダイ温度の上昇がより効果的に抑制される。サーマルビア数が３６以上とすると、ＦＥＴの駆動経過時間５秒での温度と、ＦＥＴの駆動経過時間１０秒での温度との差が小さくなる。好ましくは、サーマルビア数が４０以上であると、ＦＥＴの駆動経過時間５秒での温度と、ＦＥＴの駆動経過時間１０秒での温度との差が小さくなる。サーマルビア数が４０以上である場合、ＦＥＴの駆動経過時間５秒での温度と、ＦＥＴの駆動経過時間１０秒での温度との差は、サーマルビア数が４０以上で変化が小さくなり、半導体ダイＤの温度抑制効果の差も小さい。
【０１０３】
サーマルビア３５０の数が増えると、サーマルビア３５０の内壁にある銅箔が増加するので銅箔増加面積（すなわち熱伝導に寄与する導体箔の面積）が増える。ここで、銅箔増加面積とは、サーマルビア３５０の数に応じて、サーマルビア３５０の内壁面積が増えた分を銅箔面積の増加分とし、サーマルビア３５０によって実装面の導体箔３１０の面積と、裏面の導体箔３１３の面積とが減った分を銅箔面積の減少分としている。このため銅箔増加面積Ｓは、サーマルビアの半径をｒ、サーマルビアの高さをｈｔ、サーマルビア数をｎとすると、下記式（１）で算出できる。
【０１０４】
Ｓ＝（２πｒ×ｈｔ−２×πｒ２）×ｎ・・・（１）
【０１０５】
図１５は、評価１において、サーマルビア数と銅箔増加面積の概算値との関係を示すグラフである。図１５に示すように、サーマルビアの高さｈｔが１.４１ｍｍであり、サーマルビアの半径ｒが０．２５ｍｍであり、サーマルビア数ｎが３６である場合、式（１）により、銅箔増加面積Ｓが６５．６ｍｍ２となる。同様に、サーマルビア数ｎが３０である場合、式（１）により、銅箔増加面積Ｓが５４．６ｍｍ２となる。サーマルビア数ｎが４０である場合、式（１）により、銅箔増加面積Ｓが７２．８ｍｍ２となる。
【０１０６】
以上説明したように、電子部品ＥＣの底面部が少なくとも投影される位置にある導体箔３１０の面積１００ｍｍ２に対して、銅箔増加面積Ｓが５０ｍｍ２以上であると、半導体ダイＤのダイ温度の温度上昇が抑制され、ＦＥＴの駆動経過時間５秒での温度と、ＦＥＴの駆動経過時間１０秒での温度との差が小さくなる。電子部品ＥＣの底面部が少なくとも投影される位置にある導体箔３１０の面積１００ｍｍ２に対して、銅箔増加面積Ｓが６５ｍｍ２以上であると、半導体ダイＤのダイ温度の温度上昇が抑制される。
【０１０７】
（評価２）
図１６は、評価２において、銅箔温度の時間変化を示すグラフである。図１７は、評価２において、ダイ温度の時間変化を示すグラフである。図１８は、評価２において、サーマルビアの距離と、ＦＥＴの駆動経過時間５秒及び１０秒におけるダイ温度との関係を示すグラフである。図１９は、評価例ＲＡにおけるサーマルビアの配置を示す平面図である。図２０は、評価例ＲＢにおけるサーマルビアの配置を示す平面図である。図２１は、評価例ＲＣにおけるサーマルビアの配置を示す平面図である。図２２は、評価例ＲＤにおけるサーマルビアの配置を示す平面図である。図２３は、評価例ＲＥにおけるサーマルビアの配置を示す平面図である。評価２として、サーマルビア３５０の数が８であり、半導体ダイＤの投影領域の幾何学中心Ｇ０からの距離が異なる、評価例ＲＡ、評価例ＲＢ、評価例ＲＣ、評価例ＲＤ及び評価例ＲＥの各場合について、導体箔３１０の温度、及び半導体ダイＤのダイ温度がシミュレーションされた。図１６、図１７及び図１８は、評価２の評価結果を示している。
【０１０８】
評価例ＲＡの半導体ダイＤの投影領域の幾何学中心Ｇ０からの距離Ｒ１は、１．５ｍｍである。評価例ＲＢの半導体ダイＤの投影領域の幾何学中心Ｇ０からの距離Ｒ２は、２．５ｍｍである。評価例ＲＣの半導体ダイＤの投影領域の幾何学中心Ｇ０からの距離Ｒ３は、３．５ｍｍである。評価例ＲＤの半導体ダイＤの投影領域の幾何学中心Ｇ０からの距離Ｒ４は、４．５ｍｍである。評価例ＲＥの半導体ダイＤの投影領域の幾何学中心Ｇ０からの距離Ｒ５は、５．５ｍｍである。
【０１０９】
評価例ＲＡは、８つのサーマルビア３５０が全て半導体ダイＤの投影領域内にある。
【０１１０】
評価例ＲＢは、８つのサーマルビア３５０のうち６つのサーマルビア３５０が半導体ダイＤの投影領域内にあり、２つのサーマルビア３５０が半導体ダイＤの投影領域の境界線上にある。
【０１１１】
評価例ＲＣは、８つのサーマルビア３５０が全て半導体ダイＤの投影領域外にあり７つのサーマルビア３５０がヒートスプレッダＨＳの投影領域内にある。
【０１１２】
評価例ＲＤは、８つのサーマルビア３５０が全て半導体ダイＤの投影領域外にある。評価例ＲＤにおいて、２つのサーマルビア３５０がヒートスプレッダＨＳの投影領域内にあり、３つのサーマルビア３５０がヒートスプレッダＨＳの投影領域の境界線上にある。評価例ＲＤにおいて、３つのサーマルビア３５０は、ヒートスプレッダＨＳの投影領域外にある。
【０１１３】
評価例ＲＥは、８つのサーマルビア３５０が全て半導体ダイＤの投影領域外にある。評価例ＲＥにおいて、２つのサーマルビア３５０がヒートスプレッダＨＳの投影領域内にあり、６つのサーマルビア３５０がヒートスプレッダＨＳの投影領域外にある。
【０１１４】
図１６において、横軸はＦＥＴの駆動経過時間（ｓ：秒）、縦軸は導体箔３１０の銅箔温度を示し、右側の数字列は、評価例ＲＡから評価例ＲＥにおける半導体ダイＤの投影領域の幾何学中心Ｇ０からの距離を示している。図１７において、横軸はＦＥＴの駆動経過時間（ｓ：秒）、縦軸は半導体ダイＤの温度を示し、右側の数字列は、評価例ＲＡから評価例ＲＥにおける半導体ダイＤの投影領域の幾何学中心Ｇ０からの距離を示している。
【０１１５】
図１６及び図１７に示すように、評価例ＲＡ、評価例ＲＢ及び評価例ＲＣは、サーマルビア３５０が評価例ＲＤ及び評価例ＲＥよりも、半導体ダイＤのダイ温度及び導体箔３１０の銅箔温度の抑制効果が高い。
【０１１６】
図１６及び図１７に示すように、評価例ＲＡと評価例ＲＢとを比較すると、評価例ＲＡの方が評価例ＲＢよりも、半導体ダイＤのダイ温度及び導体箔３１０の銅箔温度の抑制効果が高い。
【０１１７】
図１８のＦＥＴの駆動経過時間５秒及び１０秒のそれぞれについて、横軸が評価例ＲＡから評価例ＲＥにおける半導体ダイＤの投影領域の幾何学中心Ｇ０からの距離とされ、縦軸が半導体ダイＤのダイ温度が示されると、ＦＥＴの駆動経過時間５秒と、ＦＥＴの駆動経過時間１０秒とでは、温度抑制効果の高い半導体ダイＤの投影領域の幾何学中心Ｇ０からの距離が異なることが分かる。
【０１１８】
図１８において、許容範囲ＲＰ１においては、半導体ダイＤのダイ温度が抑制されている。ＦＥＴの駆動経過時間５秒では、半導体ダイＤの投影領域の幾何学中心Ｇ０からの距離が実用範囲ＲＰ２内の３ｍｍにおいて温度抑制効果が最も高い。これに対し、ＦＥＴの駆動経過時間１０秒では、半導体ダイＤの投影領域の幾何学中心Ｇ０からの距離がＲＬで温度抑制効果が最も高い。
【０１１９】
図２４は、電子部品投影領域の内側にサーマルビアを配置する場合において、熱の伝達経路を模式的に示した説明図である。図２４に示すように、半導体ダイＤのような発熱部の投影領域の内部にサーマルビア３５０が配置されると、実線の矢印で示したように、熱がサーマルビア３５０を通ってヒートシンク１０００に伝達される。しかし、破線で示した矢印のように、サーマルビア３５０を配置していない部分では、熱がヒートシンク１０００に効率よく伝達できない。半導体ダイＤのような発熱部の投影領域の面積に対して、サーマルビア３５０が配置される面積が小さすぎると、サーマルビア３５０を通ってヒートシンク１０００に伝達される熱特性が悪化する。このため、図１６及び図１７に示すように、評価例ＲＡの方が評価例ＲＢよりも、半導体ダイＤのダイ温度及び導体箔３１０の銅箔温度の抑制効果が高い。
【０１２０】
図２５は、電子部品投影領域の外側にサーマルビアを配置する場合において、熱の伝達経路を模式的に示した説明図である。図２５に示す半導体ダイＤのような発熱部の投影領域の外側へサーマルビア３５０が配置されると、実線の矢印で示したように、サーマルビア３５０を通ってヒートシンク１０００に熱が伝達される。この場合、半導体ダイＤから発生した熱の放熱経路が長すぎるために放熱効率が悪化し、破線で示した矢印のように、サーマルビア３５０を配置していない部分でも、熱は、ヒートシンク１０００に効率よく伝達できない。
【０１２１】
一般的に、熱エネルギーは、最短距離で放熱されることが望ましい。ただし、熱エネルギーを受け取る表面積（放熱面積）が小さいと単位時間に受ける熱エネルギーが小さくなる。これに対して、放熱面積が大きくなると放熱経路が長くなり、熱エネルギーの放熱性が悪化する。このため、半導体ダイＤのような発熱部からの最短距離と放熱面積とのそれぞれのバランスをとれることが必要となる。
【０１２２】
図２６は、電子部品投影領域の内側及び外側にサーマルビアを配置する場合において、熱の伝達経路を模式的に示した説明図である。例えば、図２６に示すように、サーマルビア３５０が半導体ダイＤの投影領域の内側と外側とに配置される場合、実線で表示した矢印により示す電子部品ＥＣの半導体ダイＤから発生した熱は、半導体ダイＤの投影領域の内側のサーマルビア３５０によりヒートシンク１０００に伝達され、特に過渡熱がサーマルビア３５０によりヒートシンク１０００に伝達される。また、半導体ダイＤの投影領域の外側のサーマルビア３５０は、内側に配置されたサーマルビア３５０と併せて、熱伝達経路の表面積を拡大することにより、半導体ダイＤに発生する熱（ある程度ゆっくり放熱してもよい熱エネルギー）を一度に受け入れる量を増加させることが可能である。
【０１２３】
図２７は、電子部品投影領域の内側及び外側にサーマルビアを配置する場合において、熱の伝達経路を模式的に示した説明図である。例えば、図２７に示すように、サーマルビア３５０が半導体ダイＤの投影領域の内側と外側とに配置され、かつ半導体ダイＤの投影領域外側にあるサーマルビア３５０は、ヒートスプレッダＨＳの外縁Ｄｅ近傍であって、ヒートスプレッダＨＳの投影領域の内側にある。この構造によれば、ヒートスプレッダＨＳの表面積が放熱面積として有効に作用しつつ、半導体ダイＤに発生する熱（ある程度ゆっくり放熱してもよい熱エネルギー）が半導体ダイＤの投影領域の外側のサーマルビア３５０を介してヒートシンク１０００に伝達される。
【０１２４】
（評価３）
図２８は、評価例ａから評価例ｆにおいて、ダイ温度の時間変化を示すグラフである。図２９は、評価例ａにおけるサーマルビアの配置を示す平面図である。図３０は、評価例ｂにおけるサーマルビアの配置を示す平面図である。図３１は、評価例ｃにおけるサーマルビアの配置を示す平面図である。図３２は、評価例ｄにおけるサーマルビアの配置を示す平面図である。図３３は、評価例ｅにおけるサーマルビアの配置を示す平面図である。図３４は、評価例ｆにおけるサーマルビアの配置を示す平面図である。
【０１２５】
評価３として、サーマルビア３５０の数が３６であって、ヒートスプレッダＨＳの面積が１００ｍｍ２である場合において、以下に説明する評価例ａから評価例ｆにおける、ダイ温度の時間変化がシミュレーションされている。
【０１２６】
図２９に示すように、評価例ａにおいて、サーマルビア３５０が半導体ダイＤの投影領域に、間隔ｘａ及び間隔ｙａのいずれも０．５ｍｍで均等配置されている。
【０１２７】
図３０に示すように、評価例ｂにおいて、サーマルビア３５０がヒートスプレッダＨＳの投影領域に、間隔ｘｂ及び間隔ｙｂのいずれも２．０ｍｍ間隔で均等配置されている。
【０１２８】
図３１に示すように、評価例ｃにおいて、サーマルビア３５０がヒートスプレッダＨＳの投影領域に、間隔ｘｃ１及び間隔ｙｃ１が２．０ｍｍ、間隔ｘｃ２及び間隔ｙｃ２が２．５ｍｍで配置されている。
【０１２９】
図３２に示すように、評価例ｄにおいて、サーマルビア３５０が間隔ｘｄ及び間隔ｙｄのいずれも３．０ｍｍ間隔で均等配置されている。評価例ｄにおいて、サーマルビア３５０がヒートスプレッダＨＳの投影領域の内側及び外側の両方にある。
【０１３０】
図３３に示すように、評価例ｅにおいて、サーマルビア３５０が間隔ｘｅ１及び間隔ｙｅ１が２．０ｍｍ、間隔ｘｅ２及び間隔ｙｅ２が３．０ｍｍで配置されている。評価例ｅにおいて、サーマルビア３５０がヒートスプレッダＨＳの投影領域の内側及び外側の両方にある。
【０１３１】
図３４に示すように、評価例ｆにおいて、サーマルビア３５０がヒートスプレッダＨＳの投影領域に、間隔ｘｆ１及び間隔ｙｆ１が０．５ｍｍ、間隔ｘｆ２及び間隔ｙｆ２が０．７５ｍｍ、間隔ｘｆ３及び間隔ｙｆ３が１．０ｍｍで配置されている。
【０１３２】
図２８に示すように、評価３についてのシミュレーション結果に基づけば、ＦＥＴの駆動経過時間が１０秒において、評価例ｃ、評価例ｆ、評価例ａ、評価例ｂ、評価例ｄ、評価例ｅの順に、半導体ダイＤの温度抑制効果が高くなる。
【０１３３】
評価例ｄ及び評価例ｅにおいて、３６個中２０個のサーマルビア３５０が、ヒートスプレッダＨＳの投影領域外となっている。ヒートスプレッダＨＳの投影領域外のサーマルビア３５０に対しては、熱エネルギーを受ける放熱経路が長いため、熱エネルギーが放熱経路に蓄積され、放熱されにくいと考えられる。評価例ｅにおいて、ヒートスプレッダＨＳの縁と重なる位置にあるサーマルビア３５０が４つある。このため、評価例ｅは、評価例ｄと比較して、ヒートスプレッダＨＳの投影領域に完全に重なるサーマルビア３５０の数が少ない。評価例ｄは、評価例ｅよりもヒートスプレッダＨＳに重なる導体箔３１０を放熱面積として有効に活用できる。
【０１３４】
評価例ｂにおいて、サーマルビア３５０が、全てヒートスプレッダＨＳの投影領域内に配置されている。半導体ダイＤの熱がヒートスプレッダＨＳの投影領域内に広がりつつ、サーマルビア３５０を介してヒートシンク１０００へ伝達されるが、サーマルビア３５０間の間隔が等間隔であるため、半導体ダイＤの中央部における熱が放熱されにくいと考えられる。
【０１３５】
評価例ａにおいて、サーマルビア３５０が、全て半導体ダイＤの投影領域内に配置されている。半導体ダイＤの熱が半導体ダイＤの投影領域内に広がりつつ、サーマルビア３５０を介してヒートシンク１０００へ伝達されるが、サーマルビア３５０の面密度が高すぎて、ヒートスプレッダＨＳを介した熱が放熱されにくいと考えられる。
【０１３６】
評価例ｆにおいて、半導体ダイＤの投影領域内の内側から外側に向かって、隣り合うサーマルビア３５０の間隔が徐々に広がっている。同様に、ヒートスプレッダＨＳの投影領域内の内側から外側に向かって、隣り合うサーマルビア３５０の間隔が徐々に広がっている。このような構成とすることで、発熱部にあたる半導体ダイＤの投影面積には、サーマルビア３５０が最も面密度の高い領域（密集部分）ができる。サーマルビア３５０が最も面密度の高い領域（密集部分）の周囲では、ヒートスプレッダＨＳの投影領域内の内側から外側に向かって、サーマルビアの面密度が疎になっていくので、熱伝達経路の表面積を拡大することにより、半導体ダイＤに発生する熱を一度に受け入れる量を増加させている。
【０１３７】
評価例ｃにおいて、半導体ダイＤの投影領域内の内側に配置された隣り合うサーマルビア３５０の間隔ｘｃ１、ｙｃ１は、半導体ダイＤの投影領域内の外側に配置された隣り合うサーマルビア３５０の間隔ｘｃ２、ｙｃ２よりも小さい。このような構成とすることで、発熱部にあたる半導体ダイＤの投影面積には、サーマルビア３５０が最も面密度の高い領域（密集部分）ができる。サーマルビア３５０が最も面密度の高い領域（密集部分）の周囲では、ヒートスプレッダＨＳの投影領域内の内側から外側に向かって、サーマルビアの面密度が疎になっているので、熱伝達経路の表面積を拡大することにより、半導体ダイＤに発生する熱を一度に受け入れる量を増加させている。
【０１３８】
評価例ｃにおいて、半導体ダイＤの投影領域外側にあるサーマルビア３５０は、ヒートスプレッダＨＳの外縁近傍であって、ヒートスプレッダＨＳの投影領域の内側にある。この構造によれば、評価例ｂよりもヒートスプレッダＨＳの表面積が放熱面積として有効に作用しつつ、半導体ダイＤに発生する熱（ある程度ゆっくり放熱してもよい熱エネルギー）が半導体ダイＤの投影領域の外側のサーマルビア３５０を介してヒートシンク１０００に伝達される。このように、評価例ｃは、評価例ｂよりもヒートスプレッダＨＳに重なる導体箔３１０を放熱面積として有効に活用できる。
【０１３９】
評価例ｃ及び評価例ｆにおいて、半導体ダイＤの温度抑制効果が同程度に高い。詳細に評価すると、評価例ｃの方が評価例ｆよりもＦＥＴの駆動経過時間１０秒において、半導体ダイＤの温度抑制効果が高い。評価２の評価結果と合わせて評価すると、ＦＥＴの駆動経過時間が長くなり、半導体ダイＤの発熱量が大きくなると、サーマルビア３５０が最も面密度の高い領域（密集部分）よりもサーマルビア３５０の間隔がより広い方が半導体ダイＤに発生する熱を一度に受け入れる量を確保することができる。
【０１４０】
（評価４）
図３５は、評価例ｇにおけるサーマルビアの配置を示す平面図である。図３６は、評価例ｈにおけるサーマルビアの配置を示す平面図である。図３７は、評価例ｉにおけるサーマルビアの配置を示す平面図である。
【０１４１】
図３５に示すように、評価例ｇにおいても、サーマルビア３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃの総数が３６であって、ヒートスプレッダＨＳの面積が１００ｍｍ２である。サーマルビアの高さ（基板の厚み）をｈｔとすると、サーマルビア３５０ａの平面視形状（開口部形状）の直径がｈｔ×１．０ｍｍである。サーマルビア３５０ｂの平面視形状（開口部形状）の直径がｈｔ×０．９ｍｍである。サーマルビア３５０ｃの平面視形状（開口部形状）の直径がｈｔ×０．８ｍｍである。サーマルビア３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃの平面視形状（開口部形状）と、サーマルビア３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃの内壁における内径とは等しい。このように、サーマルビア３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃの内径は、異なる。サーマルビア３５０ｂの内径は、サーマルビア３５０ａの内径よりも小さく、サーマルビア３５０ｃの内径よりも大きい。なお、サーマルビア３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃがヒートスプレッダＨＳの投影領域に、間隔ｘｇ及び間隔ｙｇのいずれも２．０ｍｍ間隔で均等配置されている。なお、サーマルビア３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃの内径は、放熱基板３００の厚み以下である。
【０１４２】
図３５に示すように、サーマルビア３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃの内径は、異なる直径であるので、サーマルビアの面密度が部分的に異なる。サーマルビア３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃが均等配置されているので、各サーマルビア３５０の平面視形状（開口部形状）が大きいほど、サーマルビア３５０の面密度が大きくなる。このため、ヒートスプレッダＨＳの投影領域のエッジ部より内側の密集部分ＭＤで、単位面積当たりのサーマルビア３５０の面密度が最も大きくなる。これにより、電子部品の底面側の発熱分布に応じて、電子部品の底面の発熱量の多い領域では、サーマルビア３５０ａを配置し、電子部品の底面の発熱量の少ない領域では、サーマルビア３５０ｃを配置している。
【０１４３】
図３６に示すように、評価例ｈにおいても、サーマルビア３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃの総数が３６であって、ヒートスプレッダＨＳの面積が１００ｍｍ２である。サーマルビア３５０ａ、サーマルビア３５０ｂ、サーマルビア３５０ｃの平面視形状（開口部形状）の直径は、評価例ｇと同じである。
【０１４４】
図３６に示すように、サーマルビア３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃの内径は、異なる直径であるので、サーマルビアの面密度が部分的に異なる。さらに、サーマルビア３５０ａ、３５０ｂの配置間隔として、間隔ｘｈ１及び間隔ｙｈ１が２．０ｍｍで配置されている。また、サーマルビア３５０ｂ、３５０ｃの配置間隔として、間隔ｘｈ２及び間隔ｙｈ２が２．５ｍｍで配置されている。サーマルビア３５０ｂ、３５０ｃの配置間隔は、サーマルビア３５０ａ、３５０ｂの配置間隔よりも大きい。このため、ヒートスプレッダＨＳの投影領域の内側からエッジ部にかけて、単位面積当たりのサーマルビア３５０の面密度が徐々に小さくなる。その結果、電子部品の底面の発熱量の多い領域と、電子部品の底面の発熱量の少ない領域との温度差が大きい発熱分布であっても、評価例ｈの放熱基板は、電子部品の放熱性を向上させることができる。
【０１４５】
図３７に示すように、評価例ｉにおいても、サーマルビア３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃの総数が３６であって、ヒートスプレッダＨＳの面積が１００ｍｍ２である。サーマルビア３５０ａ、サーマルビア３５０ｂ、サーマルビア３５０ｃの平面視形状（開口部形状）の直径は、評価例ｇと同じである。
【０１４６】
図３７に示すように、サーマルビア３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃの内径は、異なる直径であるので、サーマルビアの面密度が部分的に異なる。さらに、サーマルビア３５０ａ、３５０ａの配置間隔として、間隔ｘｉ１及び間隔ｙｉ１が０．５ｍｍで配置されている。サーマルビア３５０ａ、３５０ｂ間の配置間隔として、間隔ｘｉ２及び間隔ｙｉ２が０．７５ｍｍで配置されている。また、サーマルビア３５０ｂ、３５０ｃの配置間隔として、間隔ｘｉ３及び間隔ｙｉ３が１．０ｍｍで配置されている。
【０１４７】
図３７に示すように、複数のサーマルビア３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃは、配置間隔（ｐｉｔｃｈ）が大きくなるに反比例して、内径が小さくなる。このため、ヒートスプレッダＨＳの投影領域の内側からエッジ部にかけて、単位面積当たりのサーマルビア３５０の面密度が徐々に小さくなる。その結果、電子部品の底面の発熱量の多い領域と、電子部品の底面の発熱量の少ない領域との温度差が評価例ｈよりも大きい発熱分布であっても、評価例ｉの放熱基板は、電子部品の放熱性を向上させることができる。
【０１４８】
以上説明したように、評価例ｇ、評価例ｈ又は評価例ｉの放熱基板において、サーマルビア３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃの配置に応じて、実装面の熱が基板の厚さ方向に伝導し、基板外へ効率的かつ低コストに伝導することが可能である。また、時間的に、実装面の熱分布が異なる場合であっても、実装面の温度が低い場合には、密集部分ＭＤのサーマルビア３５０ａにより実装面の熱を基板の厚さ方向に伝導し、実装面の温度が高い場合には、密集部分ＭＤの周囲にあるサーマルビア３５０ｂ及びサーマルビア３５０ｃで実装面の熱を基板の厚さ方向に伝導し、実装面の熱を一度に受け入れる量を増加させている。
【０１４９】
評価例ｇ、評価例ｈ、評価例ｉとして説明したそれぞれのサーマルビア３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃの配置は、適宜変更することができる。図３８は、本実施形態の第４変形例に係る放熱基板の断面構造を模式的に示す部分断面図である。図３９は、本実施形態の第４変形例に係る放熱基板において、サーマルビアの配置例を示す平面図である。図３８の放熱基板の断面は、図３９のＣ−Ｃ’線の断面に相当する。本実施形態の第４変形例に係る放熱基板においては、評価例ｇ、評価例ｈ、評価例ｉとは異なり、サーマルビア３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃの総数が８１である。サーマルビア３５０ａ、サーマルビア３５０ｂ、サーマルビア３５０ｃの内径は、評価例ｇと同じである。
【０１５０】
本実施形態の第４変形例に係る放熱基板においては、ヒートスプレッダＨＳの投影領域のエッジ部より内側の密集部分ＭＤで、単位面積当たりのサーマルビア３５０の面密度が最も大きくなる。これにより、電子部品の底面側の発熱分布に応じて、電子部品の底面の発熱量の多い領域では、サーマルビア３５０ａを配置し、電子部品の底面の発熱量の少ない領域では、サーマルビア３５０ｃを配置している。また、上述した半導体ダイＤの幾何学中心Ｇ０に、サーマルビア３５０の密集部分ＭＤが平面視で重なる位置にある。
【０１５１】
図３８に示すように、サーマルビア３５０ａの直径をｗａ、サーマルビア３５０ｂの直径をｗｂ、サーマルビア３５０ｃの直径をｗｃ、サーマルビアの高さをｈｔ、とすると、サーマルビア３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃのそれぞれ１つ当たりの銅箔増加面積は、Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃとなり、下記式（２）から式（４）で算出できる。
【０１５２】
Ｓａ＝（２π（ｗａ／２）×ｈｔ−２×π（ｗａ／２）２）・・・（２）
Ｓｂ＝（２π（ｗｂ／２）×ｈｔ−２×π（ｗｂ／２）２）・・・（３）
Ｓｃ＝（２π（ｗｃ／２）×ｈｔ−２×π（ｗｃ／２）２）・・・（４）
【０１５３】
そして、半導体ダイＤの幾何学中心Ｇ０では、銅箔増加面積がＳａであり、半導体ダイＤの幾何学中心Ｇ０から離れるにしたがって、銅箔増加面積がＳｂ、Ｓｃの順に、サーマルビアの１つ当たりの銅箔増加面積が小さくなっている。これにより、実装面の温度が低い場合には、１つ当たりの銅箔増加面積が大きなサーマルビア３５０ａにより実装面の熱が基板の厚さ方向に伝導する。実装面の温度が高い場合には、密集部分ＭＤの周囲にある１つ当たりの銅箔増加面積が小さなサーマルビア３５０ｂ及びサーマルビア３５０ｃで実装面の熱が基板の厚さ方向に伝導し、実装面の熱を一度に受け入れる量が増加する。
【０１５４】
電動パワーステアリング装置８０において、本実施形態の第４変形例に係る放熱基板３００を、ＥＣＵ２に搭載する場合、サーマルビア３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃは以下のように配置されることが望ましい。
【０１５５】
まず、図１８及び図３９を参照しつつ説明すると、評価２のように、第１条件としてＦＥＴの駆動経過時間が短い第１駆動時間（例えば５秒）におけるＦＥＴの半導体ダイＤの温度と、半導体ダイＤの投影領域の幾何学中心Ｇ０からサーマルビアが配置される距離との第１相関関係情報を求める。さらに、第２条件として第１駆動時間（例えば５秒）よりもＦＥＴの駆動経過時間が長い第２駆動時間（例えば１０秒）におけるＦＥＴの半導体ダイＤの温度と、半導体ダイＤの投影領域の幾何学中心Ｇ０からサーマルビアが配置される距離との第２相関関係情報を求める。第１相関関係情報によれば、ＦＥＴの半導体ダイＤの温度が最も低くなる半導体ダイＤの投影領域の幾何学中心Ｇ０からサーマルビアが配置される距離（実用範囲ＲＰ２）が求まる。また、第２相関関係情報によれば、ＦＥＴの半導体ダイＤの温度が最も低くなる半導体ダイＤの投影領域の幾何学中心Ｇ０からサーマルビアが配置される距離（距離ＲＬ）が求まる。
【０１５６】
図３９に示す密集部分ＭＤは、複数のサーマルビア３５０ａが配置されている。密集部分ＭＤの１辺の大きさは、図１８に示す半導体ダイＤの投影領域の幾何学中心Ｇ０からの距離ＲＬとする。複数のサーマルビア３５０ｂは、図１８に示す半導体ダイＤの投影領域の幾何学中心Ｇ０からの距離ＲＬを超えて、許容範囲ＲＰ１の最大値以下の範囲に配置されている。複数のサーマルビア３５０ｃは、図１８に示す半導体ダイＤの投影領域の幾何学中心Ｇ０からの距離であって、許容範囲ＲＰ１の最大値を超えた範囲に配置される。
【０１５７】
電動パワーステアリング装置８０において、本実施形態の第４変形例に係る放熱基板３００を、ＥＣＵ２に搭載する場合、密集部分ＭＤのサーマルビア３５０ａによりＦＥＴの駆動経過時間５秒におけるＦＥＴの半導体ダイＤの温度を抑制できる。
【０１５８】
密集部分ＭＤの周囲にあるサーマルビア３５０ｂは、許容範囲ＲＰ１にあるので、ＦＥＴの駆動経過時間１０秒におけるＦＥＴの半導体ダイＤの温度を抑制できる。
【０１５９】
ランクエンド端や、操舵輪が縁石などと干渉した場合、主にＦＥＴなどの電子部品の実装面の温度が大きく変化する。第１駆動時間（例えば５秒）において実装面の温度が低い場合には、密集部分ＭＤのサーマルビア３５０ａにより実装面の熱が放熱基板３００の厚さ方向に伝導する。第２駆動時間（例えば１０秒）において実装面の温度が高くなる場合には、密集部分ＭＤの周囲であって、電子部品投影領域の内側から外側に向かう第２方向のサーマルビア３５０ｂで実装面の熱が基板の厚さ方向に伝導し、第２駆動時間（例えば１０秒）における実装面の熱を一度に受け入れる。そして、ヒートスプレッダＨＳの表面積が放熱面積として有効に作用しつつ、半導体ダイＤに発生する熱（ある程度ゆっくり放熱してもよい熱エネルギー）が半導体ダイＤの投影領域の外側のサーマルビア３５０ｃを介してヒートシンク１０００に伝達される。これにより、コントロールユニット２の故障が抑制される。
【０１６０】
また、本発明の理解を容易にするために、電子部品ＥＣと放熱基板３００の大きさや比率又は図面の縮尺等は、実際のものとは適宜変更して表現する場合が有る。また、以下の電子部品ＥＣは各種電子部品の総称として用いるものであり、電子部品ＥＣにはＦＥＴや電源用コンデンサ等の高発熱性の電子部品その他の電子部品が含まれる。また、銅箔温度が例示されたが、導体箔は銅に限られず、導電性を有する薄膜の導体箔であればよい。
【符号の説明】
【０１６１】
２  コントロールユニット（ＥＣＵ）
２０  モータ
８０  電動パワーステアリング装置
３００  放熱基板
３１０、３１１、３１３  導体箔
３１４  絶縁層
３５０、３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃ  サーマルビア
１０００  ヒートシンク
Ｄ  半導体ダイ
ＥＣ  電子部品
Ｇ０  幾何学中心
ＨＳ  ヒートスプレッダ
ｈｔ  サーマルビアの高さ（基板の厚さ）
ＭＤ  密集部分
ＰＷＢＭ  評価基板
Ｔｈ  操舵トルク信号
Ｖｅｌ  車速信号
Ｖｒｅｆ  電圧制御指令値
【図１】
2017094589.tif 000003
【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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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年9月4日(2017.9.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動パワーステアリング装置のモータを制御するコントロールユニットであって、
電界効果トランジスタの半導体ダイと、前記半導体ダイの下面と接合されるヒートスプレッダとを含む電子部品と、
前記ヒートスプレッダを実装するための実装面と、前記実装面の裏面と、前記実装面と前記裏面の間を貫通する、複数のサーマルビアと、を備える放熱基板と、
前記実装面の裏面側に配置され、少なくとも前記ヒートスプレッダの裏面においてサーマルインターフェースマテリアルを介して前記放熱基板の熱を伝導するヒートシンクと、を備え、
前記放熱基板において、
前記ヒートスプレッダが前記実装面に垂直な方向において実装面に投影された前記ヒートスプレッダの投影領域に、前記複数のサーマルビアが少なくとも配置され、
前記サーマルビアは、前記実装面と、前記実装面の裏面との間を貫通する貫通孔の内壁に金属の薄膜を有し、
単位面積当たりの前記実装面に占める前記サーマルビアの面密度が少なくとも部分的に異なり、
前記ヒートスプレッダの投影領域の外側には、前記サーマルビアがなく、
前記半導体ダイの投影領域内の外側であって、かつ前記ヒートスプレッダの投影領域内に、前記半導体ダイの周りを囲む複数の前記サーマルビアが前記ヒートスプレッダの外縁近傍に配置され、
前記半導体ダイの投影領域内の内側から、半導体ダイの投影領域内の外側に向かって、隣り合う前記サーマルビアの間隔が徐々に広がる、コントロールユニット。
【請求項２】
前記複数のサーマルビアにより増加する導体箔の増加総面積は、前記実装面の面積１００ｍｍ２に対して５０ｍｍ２以上である請求項１に記載のコントロールユニット。
【請求項３】
前記サーマルビアの内径は、前記基板の厚み以下である請求項１に記載のコントロールユニット。
【請求項４】
前記複数のサーマルビアは、内径が異なるサーマルビアを含む請求項１に記載のコントロールユニット。
【請求項５】
隣り合う前記サーマルビアの配置間隔が大きくなると、当該サーマルビアの内径が小さくなる請求項４に記載のコントロールユニット。
【請求項６】
前記基板は、多層基板であり、
前記裏面には熱伝導材料が設けられ、前記複数のサーマルビアから伝導した熱は、前記熱伝導材料を介して前記ヒートシンクへ伝導される請求項１から５のいずれか１項に記載のコントロールユニット。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載のコントロールユニットを搭載した電動パワーステアリング装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
技術分野
［０００１］
本発明は、放熱基板及び電動パワーステアリング装置に関する。
背景技術
［０００２］
特許文献１には、セラミック配線基板と放熱基板とを備え、トランジスタ、ダイオード、サイリスタ、高速、高出力集積回路素子等の発熱素子を実装するための複合基板が記載されている。
［０００３］
特許文献２には、発熱する電子部品の実装に適した電子部品モジュール及び電子部品モジュールの製造方法が記載されている。
［０００４］
特許文献３には、基板の厚さ方向の熱伝導性を有する高放熱基板が記載されている。
先行技術文献
特許文献
［０００５］
特許文献１：特開２００８−１０５８４号公報
特許文献２：特開２０１２−２３１０６１号公報
特許文献３：特開２０１５−１８８５７号公報
発明の概要
［発明が解決しようとする課題］
［０００６］
特許文献１から特許文献３に記載の放熱基板の放熱性能には、未だ不十分な点が多く、放熱性能等の、さらに一層の向上が望まれていた。
［０００７］
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電子部品の放熱性を向上させる、放熱基板及び電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
［０００８］
上述した課題を解決し、目的を達成するための本発明の第１態様として、放熱基板は、電子部品を実装するための放熱基板であって、前記電子部品を
【国際調査報告】
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