(57)【要約】  複数の絶縁性の基材（１０ａ，１０ｂ）および基材（１０ａ，１０ｂ）間に形成された内層配線パターン（１１ｂ）を備えた多層配線基板からなる基板と、基板の表面に設けられた配線パターン（１１ａ）と、配線パターン（１１ａ）上に搭載された制御用ＩＣ（３）、チップコンデンサ（４）などの電子部品と、電子部品が搭載された面上の内層配線パターン（１１ｂ）と対向する位置に面実装され、基材（１０ａ，１０ｂ）を貫通する貫通部を介して内層配線パターンに熱的に接続された放熱フィン（２）と、を備えたことを特徴とする。
2017208309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の絶縁性基材および前記絶縁性基材間に形成された内層配線パターンを備えた多層配線基板と、
前記多層配線基板の表面に設けられた配線パターンと、
前記配線パターン上に搭載された電子部品と、
前記電子部品が搭載された面上の前記内層配線パターンと対向する位置に面実装され、前記絶縁性基材を貫通する貫通部を介して前記内層配線パターンに熱的に接続された放熱部材と、
を備えたことを特徴とする電子モジュール。
【請求項２】
前記放熱部材は、中実の放熱材で形成されたことを特徴とする請求項１に記載の電子モジュール。
【請求項３】
前記放熱部材は、内部に空間を有する放熱材で形成されたことを特徴とする請求項１に記載の電子モジュール。
【請求項４】
放熱部材を搭載するパッドを含む配線パターンが形成された第１の主面と、前記第１の主面の反対側の面である第２の主面とを有する絶縁性の基板の前記配線パターンに電子部品を載置する工程と、
前記パッド上に放熱部材を載置する工程と、
前記基板を加熱し、はんだリフローにより、前記電子部品および前記放熱部材を一括接続する接続工程と、を含むことを特徴とする電子モジュールの製造方法。
【請求項５】
放熱部材を搭載するパッドを含む配線パターンが形成された第１の主面と、前記第１の主面の反対側の面である第２の主面とを有する絶縁性の基板の前記配線パターンに電子部品を接続する工程と、
前記パッドに、はんだ層を形成した放熱部材を把持具で搬送して加熱し、はんだ接合する工程と、を含むことを特徴とする電子モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱フィンを有する電子モジュールおよび電子モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板の搭載面に搭載された電子部品の放熱は、電子部品上に放熱フィンを実装することで実現されている。一方で、電子部品が実装されるプリント基板等の配線基板の配線パターンは熱伝導率が高いため、配線パターンを介した電子部品の放熱効果についても期待できる。しかしながら、配線パターンを介した放熱経路は、配線パターンの温度が高いと、熱を逃がす効果が半減する。このため、配線パターンに大電流を流さなければならない場合、配線パターンの抵抗値および温度を下げるために、パターン幅を広げるという方策がとられることが多い。【０００３】
一方、通電時に配線パターンの温度が上昇することで、搭載面のうち配線パターンと対向する領域も温度が上昇する。そのため、搭載面のうち配線パターンと対向する領域には、温度の上昇により特性が変動し易い制御用ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）をはじめとする電子部品を実装できない場合がある。【０００４】
したがって、配線パターンのパターン幅を広げることで、配線基板の搭載面のうち電子部品が実装可能な領域が小さくなってしまい、部品実装の高密度化が困難となるという課題がある。【０００５】
多層配線構造をもつ配線基板の場合でも、制御用ＩＣをはじめとする電子部品は、配線パターンの真上には実装しないことが多い。配線パターンの真上を避けて電子部品を実装するためには配線の引き回しが必要となり、その分配線パターンの占める割合が大きくなり、部品実装の高密度化が困難となるという課題がある。【０００６】
放熱部品の実装を容易にするとともに任意の場所に放熱部品を実装可能とするために、特許文献１では、チップ部品と寸法規格とを合わせた放熱フィンを面実装する技術が開示されている。特許文献１では、電子部品の実装工程と同一工程で放熱フィンの実装ができることから、放熱フィンの実装工程のコストダウンを図ることができる。【０００７】
また、放熱に関わる文献としては特許文献２がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０４−２５５２９４号公報
【特許文献２】特表２００８−５２４８４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１の技術によれば、放熱フィンは、電子部品上ではなく、プリント基板をはじめとする配線基板上に直接面実装されてはいるものの、放熱フィンの実装工程のコストダウンに主眼を置いているため、配線基板に電子部品が搭載される面の裏面側に実装されているのみである。また、特許文献１の技術は、部品実装の高密度化を目指すものではなく、チップ部品と寸法規格を合わせた放熱フィンでは、放熱効果も十分ではないという問題があった。さらにまた特許文献２の技術によっても、放熱効果が十分ではなかった。【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、配線基板における配線パターンの冷却をはかり、配線基板上に実装される電子部品の放熱効果を高めることと、部品実装の高密度化との両立を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の絶縁性基材および絶縁性基材間に形成された内層配線パターンを備えた多層配線基板と、多層配線基板の表面に設けられた配線パターンと、配線パターン上に搭載された電子部品と、電子部品が搭載された面上の内層配線パターンと対向する位置に面実装され、絶縁性基材を貫通する貫通部を介して内層配線パターンに熱的に接続された放熱部材と、を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、配線基板における配線パターンの冷却をはかり、配線基板上に実装される電子部品の放熱効果を高めること、部品実装の高密度化との両立を実現することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１に係る配線基板を用いた電子モジュールを示す図
【図２】図１のII−II断面図
【図３】実施の形態１の配線基板に用いられる放熱フィンを示す図
【図４】（ａ）から（ｃ）は、実施の形態１の電子モジュールの実装工程を示す工程断面図
【図５】実施の形態１の電子モジュールの実装工程を示すフローチャート
【図６】実施の形態１の配線基板に用いられる放熱フィンの変形例を示す図
【図７】（ａ）から（ｃ）は、実施の形態２の電子モジュールの実装工程を示す工程断面図
【図８】実施の形態２の電子モジュールの実装工程を示すフローチャート
【図９】実施の形態２の電子モジュールの実装工程における放熱フィンの実装工程を示す説明図
【図１０】実施の形態３に係る配線基板を用いた電子モジュールを示す断面図
【図１１】実施の形態４に係る配線基板を用いた電子モジュールを示す図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明に係る電子モジュールおよび電子モジュールの製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る電子モジュールを示す図、図２は、図１のII−II断面図、図３は、実施の形態１の電子モジュールに用いられる放熱フィンを示す図である。実施の形態１の電子モジュール１００は、配線基板１の内層に形成された信号線１１Ｍａ，１１Ｍｂの直上に、放熱部材として、面実装放熱部品である放熱フィン２がはんだリフローにより直接面実装されて構成される。図１は模式図であり、配線パターンについては、信号線以外は省略している。
【００１６】
配線基板１は、第１の主面である表面１Ａと、第１の主面とは反対側の面である第２の主面である裏面１Ｂとを備える。表面１Ａには、放熱フィン２に加えて、制御用ＩＣ３およびチップコンデンサ４をはじめとする一般的な電子部品が実装されている。制御用ＩＣ３およびチップコンデンサ４をはじめとする一般的な電子部品に加えて、放熱フィン２が配線基板１上の配線パターンの一部であるフィンパッド１１ｐに直接はんだで面実装される。放熱フィン２が実装されるパッドであるフィンパッド１１ｐは、配線基板１の表面１Ａに形成されている。フィンパッド１１ｐは、配線基板１の内層に形成された銅パターン製の信号線１１Ｍａ，１１Ｍｂとは電気的には接続されていないが、熱的には接続されている。フィンパッド１１ｐと信号線１１Ｍａ，１１Ｍｂとは、スルーホール１１Ｔを介して熱的に接続される。スルーホール１１Ｔは熱伝導性樹脂が充填されており、フィンパッド１１ｐと信号線１１Ｍａ，１１Ｍｂとを熱的に接続している。
【００１７】
放熱フィン２は、信号線１１Ｍａ，１１Ｍｂの直上に形成された銅パターンからなるフィンパッド１１ｐに当接面全体をはんだで接合されており、フィンパッド１１ｐと信号線１１Ｍａ，１１Ｍｂとの熱的接続を確実にすることで、より短い放熱パスを形成することができ、信号線１１Ｍａ，１１Ｍｂの熱を効率よく逃がすことができる。すなわち、フィンパッド１１ｐと信号線１１Ｍａ，１１Ｍｂとを熱的に接続すると、信号線１１Ｍａ，１１Ｍｂと放熱フィン２との伝熱経路を短くすることができるため、信号線１１Ｍａ，１１Ｍｂの熱を放熱フィン２から放出させることができる。その結果、信号線１１Ｍａ，１１Ｍｂの熱は、配線基板１の外部に効率よく放出される。従って信号線１１Ｍａ，１１Ｍｂのパターン幅を広げずに済むため、配線のレイアウトの自由度が増大し、配線基板の小型化をはかることができる。
【００１８】
配線基板１は、エポキシ樹脂を主成分とする基材１０ａ，１０ｂに、銅を主成分とする配線パターン１１ａ，１１ｂ，１１ｃおよび熱的接続のための貫通部を構成するスルーホール１１Ｔを形成して積層されたものである。実施の形態１の配線基板１には、配線パターンを２層以上積層した多層基板を用いている。配線パターン１１ａと、内層配線パターンを構成する中間層である配線パターン１１ｂとはビアホール１１Ｖを介して電気的に接続され、配線パターン１１ａ，１１ｂと配線パターン１１ｃとはビアホール１１Ｖを介して電気的に接続されている。
【００１９】
つまり配線基板１は、図２に示すように、基材１０ａと基材１０ｂと配線パターン１１ａ，１１ｂ，１１ｃとを備えている。配線パターン１１ａは、基材１０ａの表層に形成された銅パターンで構成され、放熱フィン２を搭載するためのフィンパッド１１ｐを含む。実施の形態１の配線基板１は、表面１Ａに形成される最表層の配線パターン１１ａ上に放熱フィン２、制御用ＩＣ３およびチップコンデンサ４をはじめとする一般的な電子部品が、はんだ５を介した面実装により搭載されている。中間層である配線パターン１１ｂは、信号線１１Ｍａ，１１Ｍｂを構成し、最下層の配線パターン１１ｃはグランドを構成している。配線パターン１１ｂには、信号線１１Ｍａ，１１Ｍｂが含まれる。また、制御用ＩＣ３およびチップコンデンサ４をはじめとする一般的な電子部品が搭載される領域には、図示していないがフットパターンと称する銅パターンからなるチップ部品搭載用の領域が形成されている。また基材１０ａ，１０ｂ間に形成される銅パターンからなる中間層の配線パターン１１ｂで形成された同一幅の信号線１１Ｍａ，１１Ｍｂが互いに並行して配列されている。信号線１１Ｍａ，１１Ｍｂは、ビアホール１１Ｖを介して電気的に接続された表層のフットパターンおよびチップ部品とともに回路部を構成している。ビアホール１１Ｖ内には金属めっきが施され、電気的接続のための貫通部を構成している。制御用ＩＣ３は、ボールグリッドアレイ３ＢＧで配線パターン１１ａ上にはんだ接合されている。
【００２０】
なお、図２では、電子回路を構成する一部のチップ部品のみを図示しており、配線パターンについては信号線１１Ｍａ，１１Ｍｂのみを図示し、他の配線パターンは省略している。電子回路を構成するチップ部品は、制御用ＩＣ３およびチップコンデンサ４をはじめとする一般的な電子部品であり、最表層の銅パターンで構成されたチップ部品搭載用の領域にはんだリフローにより接続され、回路部が形成される。はんだリフローは、配線基板上に電子部品を載置して、リフロー炉で一括加熱することで、はんだを溶融させ、配線基板上に電子部品を一括接続する技術である。
【００２１】
図３は、配線基板１に面実装する放熱フィンの構造を示す拡大図である。放熱フィン２は、中実の直方体形状をなす放熱材で形成された銅ブロックであり、側面の一部を含む底部にはんだ層２Ｓを形成してなるものである。放熱フィン２は、チップ部品と寸法規格を合わせることなく、信号線１１Ｍａ，１１Ｍｂの直上に配され、信号線１１Ｍａ，１１Ｍｂの熱を逃がす効果の確保を、より重視している。つまり放熱フィン２の寸法及び形状は、チップ部品の寸法規格と合致させることなく、信号線１１Ｍａ，１１Ｍｂの熱を逃がす効果を優先して決定すればよい。
【００２２】
また、配線基板１上のフィンパッド１１ｐに放熱フィン２を載せる際に、吸着し易い中実の直方体形状としている。放熱フィン２を中実の直方体形状とすることで、表面に凹凸を有する形状あるいは中空形状よりも吸着は容易である。放熱フィン２は、幅Ｗおよび長さＬに対して、高さＨの方が大きい。つまり、Ｈ＞ＷかつＨ＞Ｌの関係を有することで、配線基板１上での専有面積の低減をはかるとともに、放熱性も向上する。放熱フィン２の大きさ形状を自由に選択できるため、放熱フィン２が実装されるフィンパッド１１ｐの部分の配線パターンの幅は、信号線の線幅と等しくすることができる。つまり、フィンパッド１１ｐの部分の配線パターンの幅を、太くすることなく一定とすることができ、レイアウトの自由度を高めることができる。
【００２３】
次に、実施の形態１の配線基板１を用いた電子モジュールの製造方法について説明する。図４（ａ）から（ｃ）は、実施の形態１の電子モジュールの実装工程を示す工程断面図であり、図５は、実施の形態１の電子モジュールの実装工程を示すフローチャートである。まず、図４（ａ）に示すように、表面１Ａと、裏面１Ｂとを備えた配線基板１を形成する。基材１０ａの表面および裏面と、基材１０ｂの裏面とに配線パターンを形成する。配線パターンが形成された基材１０ａおよび基材１０ｂを、図示しない絶縁性樹脂を介して積層することで、配線パターン１１ａ，１１ｂ，１１ｃを備えた配線基板１が形成される。ビアホール１１Ｖおよびスルーホール１１Ｔについてはすべてを図示していないが、配線パターン１１ａ，１１ｂ，１１ｃ相互の間はビアホール１１Ｖを介して電気的および熱的に接続されている。また、配線パターン１１ａおよび１１ｂの間は熱的貫通部を構成するスルーホール１１Ｔを介して熱的に接続されている。
【００２４】
次いで、図４（ｂ）に示すように、図５に示す電子部品を載置するステップＳ１０１で配線基板１の表面１Ａ上に形成された配線パターン１１ａ上に制御用ＩＣ３、およびチップコンデンサ４をはじめとする電子部品および放熱フィン２を載置する。
【００２５】
この後、図４（ｃ）に示すように、図５に示す放熱フィンを載置するステップＳ１０２で配線基板１の表面１Ａ上に形成されたフィンパッド１１ｐ上に放熱フィン２を載置する。
【００２６】
放熱フィン２と電子部品とを載置した後、図５に示すはんだリフローステップＳ１０３でリフロー炉に配線基板１を配し、１４０℃から１６０℃で３０分間加熱することで、図２に示したように、配線基板１の表面１Ａには、基材１０ａ上に形成された配線パターン１１ａ上に、制御用ＩＣ３およびチップコンデンサ４をはじめとする電子部品および放熱フィン２が、はんだ５によって接合される。はんだ５は、めっきなどによりあらかじめ電子部品に形成しておくことで、リフロー炉での加熱だけで電子部品が配線基板１の配線パターン１１ａ上に容易に実装可能である。
【００２７】
放熱フィン２は、配線基板１上への搭載面側である底部にはんだ層２Ｓが形成されている。放熱フィン２は、リフロー炉内で加熱されることで、はんだ層２Ｓが溶融し、はんだ５によりフィンパッド１１ｐと接合される。制御用ＩＣ３およびチップコンデンサ４をはじめとする電子部品についても同時にはんだ接合がなされる。放熱フィン２は、図示しない吸着ノズルで把持して配線基板１上に搭載される。放熱フィン２は、吸着ノズルで吸着し易い中実の直方体形状を有しており、配線基板１に搭載し易い構成となっている。また、放熱フィン２には、放熱性を高めるために、比熱の小さい銅を使用している。従って、放熱フィン２は、放熱性が高いだけでなく、リフロー工程による熱の取り込みも速い。熱の取り込みが早いため、効率よくリフローが進行し、強固で確実なはんだ接合が可能となる。従って、放熱フィン２は、フィンパッド１１ｐとの接触面を構成する幅Ｗおよび長さＬに対して、高さＨを大きくとることができる。かかる構成により、放熱フィン２の放熱性を向上させ、かつ配線基板１上の放熱フィン２の専有面積を低減させる。放熱フィン２の専有面積が低減された結果、配線基板１の部品を実装する面積は増加する。また、リフロー工程で他の部品と同時に、強固な接合が可能であるため、工数の増大なしに容易に放熱フィン２をフィンパッド１１ｐに接続することができる。
【００２８】
実施の形態１の配線基板１によれば、放熱フィン２を信号線１１Ｍａ，１１Ｍｂの直上に配しており、放熱パスの短縮化が実現される上、熱伝導に加えて熱放射によっても放熱フィン２に信号線からの熱を伝えることができ、配線パターンの放熱性を高めることができる。
【００２９】
従って、実施の形態１の配線基板１を大電流で使用する際にも信号線の線幅を抑えることができ、電子部品の設置可能領域を広く確保できるため、回路設計の自由度を高めるとともに基板サイズの縮小化を図ることができる。また、放熱フィン２を、はんだリフローにより、フィンパッド１１ｐ上に他の電子部品と同時に一括して接続することができるので、放熱フィン２を実装する作業の効率が向上する。さらに、放熱フィン２の放熱性を高めるように、放熱フィン２の底面積、つまりフィンパッド１１ｐとの接触面の面積に対して放熱フィン２の高さを高くした場合にも、放熱フィン２自体を配線パターン１１ａ上に直接、面実装することができるため、強固で安定した接合を確保することができる。放熱フィン２を高くすると、放熱フィン２に負荷が加わった時に配線基板１との接合部であるフィンパッド１１ｐに加わる負荷が大きくなり易い。しかしながら実施の形態１の放熱フィンによれば面実装によって接合の信頼性の向上が図られているため、放熱フィン２を高くした場合であっても、放熱フィン２が脱落しにくくなっている。
【００３０】
また、実施の形態１の配線基板１では、フィンパッド１１ｐは信号線１１Ｍａ，１１Ｍｂに電気的に接続していないが、ビアホールを介して電気的に接続してもよい。ビアホールを介してフィンパッドを信号線に電気的に接続する構造とすることにより、信号線の放熱性をより高めることができる。また、熱伝導率の高い樹脂を充填したスルーホールを介して、フィンパッドと信号線とを熱的に接続するだけでも、放熱性は向上する。
【００３１】
あるいは、フィンパッドを、ビアホールを介して最下層のグランド層と接続することで、配線基板の裏面からの放熱も可能となり、さらなる放熱性の向上をはかることができる。
【００３２】
以上のように、実施の形態１の配線基板および電子モジュールによれば、配線基板の信号線をはじめとする配線パターンの冷却を図り、配線パターンを介して効率よく放熱することで、配線基板上の電子部品の放熱効果を高めると同時に、部品実装の高密度化との両立を実現することが可能となる。また、放熱フィンの寸法は、チップ部品の寸法規格と合わせる必要はないので、自由度の高い配線基板のレイアウトが可能になる。従って、適切なサイズの放熱フィンを配線基板上に直接はんだ実装することができる。
【００３３】
従来、配線基板上の電子部品の放熱効果を高めるため、配線基板上の信号線などの配線パターンの温度を下げるには、パターン幅を広げなければならず、その分、配線基板上で配線パターンの占める割合が大きくなり、部品実装の高密度化ができなくなっていた。実施の形態１により、放熱フィンを配線基板に直接はんだ実装することで、パターン幅を広げずに、配線基板の銅パターンの熱を逃がす効果を確保しつつ、部品実装の高密度化に貢献することが可能となる。
【００３４】
なお、前記実施の形態では、銅を主成分とする金属で配線パターンを構成したが、銅に限定されることなく、配線パターンは、アルミニウムおよび金をはじめとする金属あるいはアルミニウムおよび金をはじめとする金属の合金でもよい。また配線パターンは、金属あるいは金属の合金の単層膜、あるいは複数種の上記金属膜の積層体であってもよい。さらに、電子部品あるいは放熱フィンとの接続部には、はんだめっき層をはじめとする、はんだあるいははんだとの濡れ性の良好な金属による被覆層を形成しておくのが望ましい。
【００３５】
また、前記実施の形態では、絶縁性の基体に、エポキシ樹脂を主成分とする樹脂を用いたが、絶縁性の基体は樹脂に限定されることなく、セラミックあるいはガラスをはじめとする絶縁性の基体であればよい。
【００３６】
放熱フィンの変形例を図６に示す。図６に示すように、放熱空間を構成する空間２０ｈを内部に有する放熱部材である中空の放熱フィン２０を用いることも可能である。放熱フィン２０の底部には実施の形態１の放熱フィン２と同様に、はんだ層２０Ｓが形成されている。変形例の放熱フィン２０は、内部が放熱空間である空間２０ｈとなり、空気が内部を流通するように、断面四角形の筒状体をなすものである。筒状体の内側が空間２０ｈであり、筒状体の一端側と他端側とが開口２０ｏとなる。２つの開口２０ｏのうち一方の開口２０ｏから空気が流入し、空間２０ｈ内を通過して他方の開口２０ｏから流出する。放熱フィン２０は、上面部２０ａと側面部２０ｂと底面部２０ｃとで肉厚の異なる銅板で構成されている。上面部２０ａの肉厚をｔ1、側面部２０ｂの肉厚をｔ2、実装面となる底面部２０ｃの肉厚をｔ3とした時、ｔ1＜ｔ2＜ｔ3とすることで、より熱容量の大きい領域が接合部となるため、はんだの溶融を促進し接合性を高めることができる。特に、配線パターンの微細化に伴い放熱フィン２０の底面部２０ｃの面積が小さくなるとともに、放熱フィン２０の高さＨが高くなったとき、ｔ1＜ｔ2＜ｔ3となるように肉厚を調整することは有効である。ｔ1＜ｔ2＜ｔ3となるように肉厚を調整することで、より放熱性が高くかつ重心が下方に位置することで、より安定した放熱フィン付き配線基板を得ることができる。
【００３７】
実施の形態２．
次に、実施の形態２の電子モジュールの製造方法について説明する。図７（ａ）から（ｃ）は実施の形態２の電子モジュールの実装方法を示す工程断面図であり、図８は、実施の形態２の電子モジュールの実装工程を示すフローチャートである。図９は、放熱フィンの実装工程を示す説明図である。電子モジュールは図１および図２に示した実施の形態１の電子モジュール１００と同様である。実施の形態１では、同時リフローにより、電子部品とともに放熱フィンを一括接続したが、実施の形態２では、電子部品を搭載した後に、図９に示すように把持具である熱ピペットＨＰを用いて放熱フィンをはんだ接合する。
【００３８】
熱ピペットＨＰは、先端部に真空吸引機能を備えた把持具であるが、先端部に発熱部を備え、通電により先端部の把持部が１８０℃程度に加熱されるようになっている。
【００３９】
まず、図７（ａ）に示すように、実施の形態１の電子モジュール１００の製造方法と同様に、表面１Ａと、裏面１Ｂとを備えた配線基板１を形成する。基材１０ａの表面及び裏面と、基材１０ｂの表面および裏面とに配線パターンを形成する。配線パターンが形成された基材１０ａおよび基材１０ｂを、絶縁性樹脂を介して積層することで、配線パターン１１ａ，１１ｂ，１１ｃを備えた配線基板１が形成される。
【００４０】
次いで、図７（ｂ）に示すように、図８に示す電子部品の接続ステップＳ２０１で配線基板１の表面１Ａ上に形成された配線パターン１１ａ上に制御用ＩＣ３およびチップコンデンサ４などの電子部品を載置し、リフローによりはんだ接合する。リフロー炉に配線基板１を配し、１４０℃から１６０℃で３０分間加熱することで、配線基板１の表面１Ａ上に形成された配線パターン１１ａ上に制御用ＩＣ３およびチップコンデンサ４などの電子部品が接合される。
【００４１】
電子部品接合後、図７（ｃ）に示すように、図８に示す、熱ピペットで放熱フィンを接続するステップＳ２０２で、熱ピペットＨＰで放熱フィン２をフィンパッド１１ｐ上に載置する。熱ピペットＨＰを用いた実装工程の模式図を図９に示す。熱ピペットＨＰで放熱フィン２を把持し、フィンパッド１１ｐ上に到達するまでの時間で、熱ピペットＨＰを加熱し、図３に示した放熱フィン２のはんだ層２Ｓを溶融させる。フィンパッド１１ｐ上で放熱フィン２のはんだ層２Ｓが効率よく溶融し、放熱フィン２とフィンパッド１１ｐとの接合がなされる。
【００４２】
放熱フィン２は、配線基板１上に搭載される面側にはんだ層２Ｓが形成されている。放熱フィン２は、熱ピペットＨＰで把持されると熱がはんだ層２Ｓまで到達するので、はんだ層２Ｓが加熱されて溶融する。熱ピペットＨＰの加熱を停止し、放熱することでフィンパッド１１ｐと接触性良く強固に放熱フィン２が接合される。放熱フィン２は、配線基板１に載せる際に熱ピペットＨＰで吸着し易いブロック形状を有しており、フィンパッド１１ｐ上に搭載し易い構成となっている。また、放熱フィン２には、放熱性を高めるために、比熱の小さい銅を使用しており、放熱性が高いだけでなく、熱ピペットＨＰを介した熱の取り込みも速く、効率よくはんだの溶融が進行し、強固で確実なはんだ接合が可能となる。
【００４３】
実施の形態２の方法によれば、放熱フィン２をリフロー炉に通すことなく実装可能であり、吸着ノズルを熱ピペットＨＰに変更するだけで、載置と接合とが同時に行われるため、作業性も良好である。さらにまた、後付で放熱フィン２の数を増やしたい場合にも、配線パターン上に、熱ピペットで、望ましい形状の放熱フィン２を装着すればよいため、容易に放熱フィン２を実装可能である。
【００４４】
実施の形態３．
図１０は本発明の実施の形態３の電子モジュールを示す断面図である。実施の形態１では、信号線の直上に放熱フィンを１つ設けたが、実施の形態３では、第１の放熱フィン２ａおよび第２の放熱フィン２ｂを、並行する２本の信号線の直上に配したものである。実施の形態３の電子モジュール３００では、フィンパッド１１ｐは、ビアホール６ａ，６ｂを介して信号線１１Ｍａ，１１Ｍｂに電気的に接続されている。また、最表層である表面１Ａの配線パターン１１ａにおいて、フィンパッド１１ｐは、最表層では回路接続をしない状態となっており、ビアホール６ａ，６ｂを介した信号線１１Ｍａ，１１Ｍｂと接続がなされているのみである。
【００４５】
実装工程については、実施の形態１のように一括リフローにより放熱フィンを接合するようにしてもよいし、実施の形態２のように電子部品を実装した後、熱ピペットにより放熱フィンを接合するようにしてもよい。
【００４６】
実施の形態３の電子モジュール３００によれば、実施の形態１の電子モジュール１００に比べて放熱面の面積が大きくなるため、より放熱性の向上を図ることができる。電子部品とフィンパッド１１ｐとは、最表層で電気的に接続されていないため、放熱フィン２ａ、２ｂでは、電子部品の発熱の影響を低減し、放熱のみを発揮することができる。
【００４７】
実施の形態４．
図１１は本発明の実施の形態４の電子モジュールを示す図である。実施の形態１から３では、配線パターンに加え、複数の絶縁性基材および絶縁性基材間に形成された内層配線パターンを備えた多層配線基板を用い、大電流を流す信号線が内層に形成されている例について説明したが、実施の形態４では、絶縁性基板１０の表面のみに配線パターンが形成された単層配線構造の配線基板が対象となる。配線基板１は、セラミック製の絶縁性基板１０と絶縁性基板１０の表面１０Ａに形成された配線パターン１１とを備え、２本の信号線１１Ｓ１，１１Ｓ２が表面に形成されている点が実施の形態１から３の基板と異なる。実施の形態４の電子モジュール４００では、放熱フィン２を、絶縁性基板１０の表面１０Ａで並行する２本の信号線１１Ｓ１，１１Ｓ２にはんだ接合したものである。実施の形態４では、フィンパッド１１ｐは、信号線１１Ｓ２上にあり、信号線１１Ｓ２に直接、電気的および熱的に接続されている。
【００４８】
実装工程については、実施の形態１のように一括リフローにより放熱フィンを接合するようにしてもよいし、実施の形態２のように電子部品実装後、熱ピペットにより放熱フィンを接合するようにしてもよい。
【００４９】
実施の形態４の電子モジュール４００によれば、実施の形態１の電子モジュール１００に比べて、直接最表層の配線パターンに放熱フィン２が接続されているため、さらなる放熱性の向上を図ることができる。
【００５０】
なお、放熱フィンの形状については、適宜変更可能であり、配線パターンの線幅と同程度の幅とするのが望ましい。配線パターンの線幅に応じて放熱フィンの底面の形状を決定し、放熱すべき熱量に応じて放熱フィンの高さを設定すればよい。放熱フィンの形状についても、中空とする他、表面に凹凸を有する形状など適宜選択可能である。さらにまた、１本の配線パターン上に複数の放熱フィンを載せてもよい。
【００５１】
また、放熱フィンの形状については、底面積および底面の形状を同一とし、用途に従って高さを決定するようにしてもよい。実施の形態１のように、はんだリフローにより、一括実装する際には、かかる構成により、放熱フィンとフィンパッドとが接する領域に均一に熱が供給されることになり効率よく一様にはんだの溶融が行われ、放熱フィンの配線パターン上への確実な実装が実現される。
【００５２】
さらにまた、実施の形態２のように、熱ピペットにより放熱フィンを実装する場合は、放熱フィンの熱容量が一定となるようにすれば、接続に必要な熱量も一定であるため、熱ピペットの温度を逐次調整することなく一定にして順次、放熱フィンを実装することができる。また熱ピペットの温度を随時調整する場合には、放熱フィンの形状についても自由に設計することができ、場所に応じて適切な大きさ、および適切な熱容量の放熱フィンをセットすることができる。いずれの場合も放熱フィンの底面にはんだ層を形成しておくことで、容易に配線パターン上に放熱フィンを実装可能である。
【００５３】
なお、配線パターンは、複数個の離間したパターンとして形成されていることが多く、放熱フィンは、各パターンの一部をフィンパッドとして実装されるが、各パターン上に複数の放熱フィンを配してもよいことはいうまでもない。また配線パターンを構成するパターンの一部には、放熱フィンを形成しないパターンがあってもよい。
【００５４】
以上説明してきたように、基板上に直接面実装される放熱フィンによって配線基板上の電子部品の放熱効果を高めるため、配線基板の配線パターンの冷却を図ると同時に、部品実装の高密度化との両立を実現することができる。また、リフローにより配線基板に直接はんだ実装することができ、パターン幅を広げることなく、配線基板上の配線パターンの熱を逃がす効果を確保する。
【００５５】
なお、放熱フィンの構造については適宜変更可能であることはいうまでもない。
【００５６】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略および変更することも可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１  配線基板、２，２０  放熱フィン、３  制御用ＩＣ、４  チップコンデンサ、５  はんだ、６ａ，６ｂ  ビアホール、１０  絶縁性基板、１０ａ，１０ｂ  基材、１１ａ，１１ｂ、１１ｃ  配線パターン、１１ｐ  フィンパッド、１１Ｖ  ビアホール、１１Ｔ  スルーホール、ＨＰ  熱ピペット、１００，３００，４００  電子モジュール。
【図１】
2017208309.tif 000003
【図２】
2017208309.tif 000004
【図３】
2017208309.tif 000005
【図４】
2017208309.tif 000006
【図５】
2017208309.tif 000007
【図６】
2017208309.tif 000008
【図７】
2017208309.tif 000009
【図８】
2017208309.tif 000010
【図９】
2017208309.tif 000011
【図１０】
2017208309.tif 000012
【図１１】
2017208309.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成28年11月11日(2016.11.11)
【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】
複数の絶縁性基材および前記絶縁性基材間に形成され信号線を含む内層配線パターンを備えた多層配線基板と、
前記多層配線基板の表面に設けられた配線パターンと、
前記配線パターン上に搭載された電子部品と、
前記電子部品が搭載された面上の、前記信号線と対向する位置に面実装され、前記絶縁性基材を貫通する貫通部を介して前記信号線に熱的に接続された放熱部材と、
を備えたことを特徴とする電子モジュール。
【請求項２】
前記放熱部材は、上面部よりも底面部の肉厚が厚い中空形状であることを特徴とする請求項１に記載の電子モジュール。
【請求項３】
複数の絶縁性基材および前記絶縁性基材間に形成され信号線を含む内層配線パターンを備えた多層配線基板と、前記多層配線基板の表面に設けられた配線パターンとを有する電子モジュールの製造方法であって、
前記配線パターン上に電子部品を載置する工程と、
前記電子部品が搭載された面上の、前記信号線と対向する位置に、放熱部材を載置する工程と、
前記多層配線基板を加熱し、はんだリフローにより、前記電子部品および前記放熱部材を一括接続する接続工程と、を含むことを特徴とする電子モジュールの製造方法。
【請求項４】
複数の絶縁性基材および前記絶縁性基材間に形成され信号線を含む内層配線パターンを備えた多層配線基板と、前記多層配線基板の表面に設けられた配線パターンとを有する電子モジュールの製造方法であって、
前記配線パターン上に電子部品を接続する工程と、
前記電子部品が搭載された面上の、前記信号線と対向する位置に、はんだ層を形成した放熱部材を搬送して加熱し、はんだ接合する工程と、を含むことを特徴とする電子モジュールの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の絶縁性基材および絶縁性基材間に形成され信号線を含む内層配線パターンを備えた多層配線基板と、多層配線基板の表面に設けられた配線パターンと、配線パターン上に搭載された電子部品と、電子部品が搭載された面上の、信号線と対向する位置に面実装され、絶縁性基材を貫通する貫通部を介して信号線に熱的に接続された放熱部材と、を備える。
【手続補正書】
【提出日】平成29年4月25日(2017.4.25)
【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】
複数の絶縁性基材および前記絶縁性基材間に形成され信号線を含む内層配線パターンを備えた多層配線基板と、
前記多層配線基板の表面に設けられた配線パターンと、
前記配線パターン上に搭載された電子部品と、
前記電子部品が搭載された面上の、前記信号線の直上に面実装され、前記絶縁性基材を貫通する貫通部を介して前記信号線に熱的に接続された放熱部材と、
を備え、
前記放熱部材は、底面部全体が前記多層配線基板表面に設けられたパッドに熱的に接触することを特徴とする電子モジュール。
【請求項２】
前記放熱部材は、上面部よりも底面部の肉厚が厚い中空の直方体形状であることを特徴とする請求項１に記載の電子モジュール。
【請求項３】
前記信号線は、並行する２本の同一幅の信号線を含み、
前記放熱部材は、前記２本の同一幅の信号線の直上に配された２つのパッドにそれぞれ実装され、
前記放熱部材は、前記２本の同一幅の信号線と同一幅であり、
前記２つのパッドは貫通部を介して前記２本の同一幅の信号線にそれぞれ回路接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電子モジュール。
【請求項４】
複数の絶縁性基材および前記絶縁性基材間に形成され信号線を含む内層配線パターンを備えた多層配線基板と、前記多層配線基板の表面に設けられた配線パターンとを有する電子モジュールの製造方法であって、
前記配線パターン上に電子部品を載置する工程と、
前記電子部品が搭載された面上の、前記信号線の直上に、放熱部材を載置し、前記放熱部材の底面部全体を前記多層配線基板表面に設けられたパッドに熱的に接触させる工程と、
前記多層配線基板を加熱し、はんだリフローにより、前記電子部品および前記放熱部材を一括接続する接続工程と、を含むことを特徴とする電子モジュールの製造方法。
【請求項５】
複数の絶縁性基材および前記絶縁性基材間に形成され信号線を含む内層配線パターンを備えた多層配線基板と、前記多層配線基板の表面に設けられた配線パターンとを有する電子モジュールの製造方法であって、
前記配線パターン上に電子部品を接続する工程と、
前記電子部品が搭載された面上の、前記信号線の直上に、はんだ層を形成した放熱部材を搬送して加熱し、前記放熱部材の底面部全体を前記多層配線基板表面に設けられたパッドに熱的に接触させはんだ接合する工程と、を含むことを特徴とする電子モジュールの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の絶縁性基材および絶縁性基材間に形成され信号線を含む内層配線パターンを備えた多層配線基板と、多層配線基板の表面に設けられた配線パターンと、配線パターン上に搭載された電子部品と、電子部品が搭載された面上の、信号線の直上に面実装され、絶縁性基材を貫通する貫通部を介して信号線に熱的に接続された放熱部材と、を備える。放熱部材は、底面部全体が多層配線基板表面に設けられたパッドに熱的に接触する。
【手続補正書】
【提出日】平成29年10月3日(2017.10.3)
【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】
複数の絶縁性基材および前記絶縁性基材間に形成された大電流用の信号線を含む内層配線パターンを備えた多層配線基板と、
前記多層配線基板の表層に設けられた配線パターンと、
前記配線パターンの一つに面実装で搭載された電子部品と、
前記電子部品が搭載された面上の、前記大電流用の信号線の直上のパッドに面実装され、前記絶縁性基材を貫通する貫通部を介して前記信号線に熱的に接続された放熱部材と、
を備え、
前記放熱部材は、底面部全体が前記多層配線基板の前記表層の前記配線パターンのうちの前記電子部品の搭載された前記配線パターンの他の一つに設けられた前記パッドに搭載されることで直下の前記大電流用の信号線に熱的に接触することを特徴とする電子モジュール。
【請求項２】
前記放熱部材は、上面部よりも底面部の肉厚が厚い中空の直方体形状であることを特徴とする請求項１に記載の電子モジュール。
【請求項３】
前記信号線は、並行する２本の同一幅の信号線を含み、
前記放熱部材は、前記２本の同一幅の信号線の直上に配された２つのパッドにそれぞれ実装され、
前記放熱部材は、前記２本の同一幅の信号線と同一幅であり、
前記２つのパッドは貫通部を介して前記２本の同一幅の信号線にそれぞれ回路接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電子モジュール。
【請求項４】
複数の絶縁性基材および前記絶縁性基材間に形成された大電流用の信号線を含む内層配線パターンを備えた多層配線基板と、前記多層配線基板の表層に設けられた配線パターンとを有する電子モジュールの製造方法であって、
前記配線パターンの一つに面実装で電子部品を載置する工程と、
前記電子部品が搭載された面上の、前記大電流用の信号線の直上の前記表層の前記配線パターンの他の一つの表面に、放熱部材を載置し、前記放熱部材の底面部全体を前記多層配線基板表面に設けられたパッドに搭載し熱的に接触させる工程と、
前記多層配線基板を加熱し、はんだリフローにより、前記電子部品および前記放熱部材を一括接続する接続工程と、を含むことを特徴とする電子モジュールの製造方法。
【請求項５】
複数の絶縁性基材および前記絶縁性基材間に形成された大電流用の信号線を含む内層配線パターンを備えた多層配線基板と、前記多層配線基板の表層に設けられた配線パターンとを有する電子モジュールの製造方法であって、
前記配線パターンの一つに面実装で電子部品を接続する工程と、
前記電子部品が搭載された面上の、前記大電流用の信号線の直上の前記表層の前記配線パターンの他の一つに、はんだ層を形成した放熱部材を搬送して加熱し、前記放熱部材の底面部全体を前記多層配線基板表面に設けられたパッドに搭載しはんだ接合する工程と、を含むことを特徴とする電子モジュールの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の絶縁性基材および絶縁性基材間に形成された大電流用の信号線を含む内層配線パターンを備えた多層配線基板と、多層配線基板の表層に設けられた配線パターンと、配線パターンの一つに面実装で搭載された電子部品と、電子部品が搭載された面上の、信号線の直上のパッドに面実装され、絶縁性基材を貫通する貫通部を介して信号線に熱的に接続された放熱部材と、を備える。放熱部材は、底面部全体が多層配線基板の表層の配線パターンのうちの電子部品の搭載された配線パターンの他の一つの表面に設けられたパッドに搭載されることで、直下の信号線に熱的に接触する。
【国際調査報告】
2017208309.tif 000014
2017208309.tif 000015
2017208309.tif 000016
2017208309.tif 000017