(57)【要約】【課題】  発熱部品を備えていても、十分な放熱能力を有し、発熱部品からの熱を十分放熱することができる回路モジュールを提供する。【解決手段】  発熱部品１００は下層回路基板１の上面１０ａに実装されており、この発熱部品１００の底面は下層回路基板１の下面１０ｂに熱を伝導するサーマルビア１４に接続している。一方、下層回路基板１に対して層間接続部材３により所定高さの位置には上層回路基板２を配置し、発熱部品１００の天面を上層回路基板２の下面２０ｂに導電性接着剤６で接着する。これにより、発熱部品１００の底面からサーマルビア１４を介して下層回路基板１の下面に近接する放熱性の高いベース基板に熱が伝導されるとともに、発熱部品１００の天面から上層回路基板２、層間接続部材３、下層回路基板1を介してベース基板に熱が伝導される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱部品を含む複数の回路部品が備えられた回路モジュールにおいて、
前記発熱部品が上面に実装されるとともに下面で外部基板に実装される下層回路基板と、
前記発熱部品の天面が下面に接触する上層回路基板と、を備えたことを特徴とする回路モジュール。
【請求項２】
前記下層回路基板は、前記発熱部品の実装位置に、上面と下面との間を熱伝導させるサーマルビアを備えている請求項１に記載の回路モジュール。
【請求項３】
前記上層回路基板と前記下層回路基板とを接続する層間接続部材を備え、該層間接続部材が前記上層回路基板と前記下層回路基板とを熱伝導させる層間熱伝導手段となる請求項１または請求項２に記載の回路モジュール。
【請求項４】
前記層間接続部材は導電性材料からなり、
前記上層回路基板は、前記発熱部品の接触する位置に電極を備えるとともに、該電極と前記層間接続部材とに接続または近接する導電性材料からなる基板面熱伝導手段を備えた請求項３に記載の回路モジュール。
【請求項５】
前記下層回路基板は、前記層間接続部材の接続位置に、上面と下面との間を熱伝導させるサーマルビアを備えた請求項３または請求項４に記載の回路モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の回路部品が実装されて所定の機能を果たす回路モジュール、特に、発熱部品を備えた回路モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電話機等の通信機器の小型化にともない、複数の機能部をそれぞれ個別のＩＣや回路で実現するのではなく、複数の機能部を単一の回路モジュールで形成して、この回路モジュールを通信機器のベース基板に実装する構造が多く用いられている。その一例として、携帯電話機におけるディジタル処理部とアンテナとの間に接続されるＲＦ回路も単一の回路モジュールで形成されるようになってきている。しかしながら、ＲＦ回路内には送信信号を増幅するパワーアンプが必要である。このようなパワーアンプは動作時に発熱する発熱部品であるので、この場合、回路モジュール内に発熱部品が配置されることとなる。そして、このパワーアンプのような発熱部品を備えた回路モジュールでは、発熱部品から発する熱を放熱する必要がある。
【０００３】
このような放熱を考慮した回路モジュールが、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１では、複数層からなる回路モジュールの発熱部品の実装位置に、この発熱部品が実装された基板の上面から下面に熱伝導する放熱用貫通配線、いわゆるサーマルビアが形成されており、このサーマルビアを形成することにより、発熱部品からの熱を外部に放熱している。
【特許文献１】特開２００３−１００９３７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の回路モジュールでは、サーマルビアを介して発熱部品からの熱を外部に放熱しているが、発熱部品からの放熱がサーマルビアのみに依存するため放熱量が不十分になる可能性があった。
【０００５】
したがって、この発明の目的は、発熱部品を備えていても、十分な放熱能力を有し、発熱部品からの熱を十分放熱することができる回路モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、発熱部品を含む複数の回路部品が備えられた回路モジュールにおいて、発熱部品が上面に実装されるとともに下面で外部基板に実装される下層回路基板と、発熱部品の天面が下面に接触する上層回路基板と、を備えたことを特徴としている。
【０００７】
この構成では、外部基板に直接実装される下層回路基板に発熱部品が実装されることで、発熱部品からの熱が下層回路基板に伝導されるとともに、この下層回路基板から外部基板に熱が伝導されて放熱される。さらに、発熱部品からの熱はこの発熱部品の天面が接触している上層回路基板にも伝導されて放熱される。
【０００８】
また、この発明の回路モジュールは、下層回路基板における発熱部品の実装位置に、上面と下面との間を熱伝導させるサーマルビアを備えたことを特徴としている。
【０００９】
この構成では、発熱部品からの熱がサーマルビアを介して発熱部品の実装面すなわち下層回路基板の上面から下層回路基板の下面に短距離で伝導される。下層回路基板は下面で外部基板に実装されているので、下層回路基板の下面に伝導された熱は外部基板に伝導されて、下層回路基板とともに外部基板からも放熱される。
【００１０】
また、この発明の回路モジュールは、上層回路基板と下層回路基板とを接続する層間接続部材を備え、この層間接続部材が上層回路基板と下層回路基板とを熱伝導させる層間熱伝導手段となることを特徴としている。
【００１１】
この構成では、上層回路基板に伝導した熱が層間熱伝導手段の役割を果たす層間接続部材により下層回路基板に伝導される。これにより、発熱部品から直接下層回路基板に伝導された熱とともに、上層回路基板から層間接続部材（層間熱伝導手段）により下層回路基板に伝導された熱も外部基板に伝導されて放熱される。
【００１２】
また、この発明の回路モジュールは、層間接続部材を導電性材料にするとともに、上層回路基板における発熱部品の接触する位置に電極を備え、さらにこの電極と層間接続部材とに接続または近接する導電性材料からなる基板面熱伝導手段を上層回路基板に備えたことを特徴としている。
【００１３】
この構成では、層間接続部材が導電性材料であることで層間の熱伝導性が向上し、上層回路基板の発熱部品の接触位置に電極が形成されることで発熱部品から上層回路基板への熱伝導性が向上する。さらに、これら電極と層間接続部材との間に基板面伝導手段が備えられることで、発熱部品からの熱が、前記電極から基板面伝導手段を介して層間接続部材に高効率に伝導される。
【００１４】
また、この発明の回路モジュールは、下層回路基板における層間接続部材の接続する位置に、上面と下面との間を熱伝導させるサーマルビアを備えたことを特徴としている。
【００１５】
この構成では、下層回路基板における層間接続部材の接続する位置にサーマルビアが存在することで、層間接続部材を介して上層回路基板から下層回路基板に伝導された熱がサーマルビアにより短距離で下層回路基板の下面に伝導される。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、発熱部品からの熱が下層回路基板およびこの下層回路基板に直接接続する外部基板により効果的に放熱されるとともに、上層回路基板からも放熱されるので、放熱性に優れる回路モジュールを構成することができる。
【００１７】
また、この発明によれば、発熱部品からの熱がサーマルビアを介して短距離で下層回路基板の下面に伝導されてこの下面から外部基板に伝導されるので、さらに放熱性に優れる回路モジュールを構成することができる。
【００１８】
また、この発明によれば、上層回路基板に伝導された熱が層間熱伝導手段の役割を果たす層間接続部材により下層回路基板に伝導され、下層回路基板から外部基板に伝導されるので、上層回路基板に伝導された熱も放熱され易くなり、さらに放熱性に優れる回路モジュールを構成することができる。
【００１９】
また、この発明によれば、上層回路基板に発熱部品からの熱を層間熱伝導手段の役割を果たす層間接続部材に効率良く伝導する伝導経路が導電性部材により形成されるので、さらに放熱性に優れる回路モジュールを構成することができる。
【００２０】
また、この発明によれば、上層回路基板から層間接続部材を介して下層回路基板に伝達された熱が下層回路基板に設けられたサーマルビアで下層回路基板の下面に伝導されるので、上層回路基板から下層回路基板の下面までの熱伝導性が向上し、さらに放熱性に優れる回路モジュールを構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の第１の実施形態に係る回路モジュールについて、図を参照して説明する。
図１は本実施形態の回路モジュールの概略構成を示す側面断面図である。なお、図１における太線矢印は主な熱伝導経路を示す。
【００２２】
回路モジュールは、それぞれに所定機能を有する回路部品を実装するとともに、これら回路部品とともに所定の電気回路を形成する回路電極パターンを備えた下層回路基板１と上層回路基板２とを備える。これら下層回路基板１と上層回路基板２とは半田柱、金属球等の導電性部材により構成される層間接続部材３により、所定の間隔（高さ）をもって、電気的および機械的に接続されており、さらに加えて両層間の熱伝導を行う。ここで、層間接続部材３が本発明の「層間熱伝導手段」に相当する。
【００２３】
下層回路基板１の上層回路基板２側の面（上面）１０ａには、所定の電気回路を構成する回路電極パターン１１と、層間接続部材３に接続する接続電極パターン１３とが形成されている。また、下層回路基板１の上面１０ａには、パワーアンプ等の発熱部品１００を実装する発熱部品用実装電極（図示せず）と、この発熱部品１００に対するサーマルビア１４の上面側電極１５とが形成されている。一方、下層回路基板１の下面１０ｂには、この回路モジュールが実装されるベース基板に接続するためのベース基板接続用電極１２と、サーマルビア１４の下面側電極１６とが形成されている。ここで、上面側電極１５と下面側電極１６とは下層回路基板１における上面、下面の対向する位置に形成されており、下層回路基板１に形成された導電性材料により内部が充填された複数のビア１７により導通されている。そして、これら複数のビア１７、上面側電極１５、および下面側電極１６によりサーマルビア１４が構成されて、上面１０ａ側と下面１０ｂ側との電気伝導および熱伝導が可能になっている。
また、下層回路基板１の上面１０ａ側の回路電極パターン１１および接続電極パターン１３と下面１０ｂ側のベース基板接続用電極１２とは、図示しないスルーホール等により導通されており、所定の電気回路が構成されている。
【００２４】
さらに、下層回路基板１の上面の前記発熱部品用実装電極にはベアチップ状の発熱部品１００がフリップチップ実装されており、この発熱部品１００は半田等の導電性接続部材５によりサーマルビア１４の上面側電極１５に接続されている。
【００２５】
上層回路基板２の上面２０ａには、所定の電気回路を構成する回路電極パターン２１が形成されており、上面２０ａ側の回路電極パターン２１に所定機能を備える回路部品４ａ〜４ｃが実装されている。これら回路部品４ａ〜４ｃとしては、本回路モジュールがＲＦ回路モジュールであり、発熱部品１００がパワーアンプであるとした場合に、例えば、高周波信号処理ＩＣやＲＦフィルタやアンテナスイッチ等に相当するものである。なお、本実施形態の例では、下層回路基板１に発熱部品１００のみが実装されているが、下層回路基板１の上面１０ａや
上層回路基板２の下面２０ｂに他の回路部品が実装されていてもよい。
【００２６】
また、上層回路基板２の下面２０ｂには、下層回路基板１の上面１０ａ側に実装された発熱部品１００の上面が導電性接着剤６を用いて接着されている。また、上層回路基板２の下面２０ｂには、所定の電気回路を構成する回路電極パターン２２と層間接続部材３に接続する接続電極パターン２３とが形成されている。また、上層回路基板２の上面２０ａ側の回路電極パターン２１と下面２０ｂ側の回路電極パターン２２および接続電極パターン２３とは、図示しないスルーホール等により導通されており所定の電気回路が構成されている。
【００２７】
そして、このように形成された下層回路基板１と上層回路基板２とが層間接続部材３により電気的に接続されることで、全体として所定機能（例えば、ＲＦ回路機能等）を備える回路モジュールが形成される。
【００２８】
このような構成の回路モジュールでは、次に示すように発熱部品１００の放熱が行われる。なお、以下の説明では、主な放熱経路のみを示し、詳細な説明は省略するが、発熱部品１００から下層回路基板１と上層回路基板２とに囲まれる空間への直接放射や、下層回路基板１、上層回路基板２内での拡散放熱も存在し、発熱部品１００の放熱を助長している。
（第１の放熱経路）
発熱部品１００で発生した熱は、導電性接続部材５を介してサーマルビア１４に伝導される。サーマルビア１４では、まず上面側電極１５に発熱部品１００からの熱が伝導され、複数のビア１７を介して下面側電極１６に伝導される。下面側電極１６に伝導された熱は、この下層回路基板１の下面に近接するベース基板（図示せず）に伝搬される。一般に、ベース基板は回路モジュールよりも放熱性が高い。このため、ベース基板への接続に導電性を有する導電性接続部材５およびサーマルビア１４を用いることで高い熱伝導性を有することができ、効率良く放熱することができる。
【００２９】
（第２の放熱経路）
発熱部品１００で発生した熱は、導電性接着剤６を介して上層回路基板２の下面２０ｂに伝導される。上層回路基板２の下面２０ｂに伝導された熱は、上層回路基板２内の、特に下面２０ｂ付近を介して接続電極パターン２３に伝導される。上層回路基板２の接続電極パターン２３に伝導された熱は、層間接続部材３を介して下層回路基板１の接続電極パターン１３に伝導される。下層回路基板１の上面１０ａ側に伝導された熱は、下層回路基板１内を介して下面１０ｂ側に伝導される。そして、この伝導された熱は、ベース基板接続用電極１２および下層回路基板１とベース基板とに挟まれる空間を介してベース基板に伝導（伝搬）されて放熱される。この際、層間接続部材３が導電性であることにより、下層回路基板１と上層回路基板２との間で高い熱伝導性を有することができ、効率良く放熱することができる。なお、上層回路基板２から下層回路基板１に伝導されなかった熱も上層回路基板２自身をヒートシンクとして空気中に放熱される。
【００３０】
以上のような構成とすることにより、発熱部品１００で発生した熱が発熱部品１００の下面側から直接下層回路基板１を介してベース基板に伝導されて放熱されるとともに、発熱部品１００の上面側から上層回路基板２、層間接続部材３、および下層回路基板１を介してベース基板に伝導されて放熱される。すなわち、発熱部品１００に対して十分な放熱性能を備える放熱経路を形成することができ、発熱部品１００を効果的に放熱することができる。
【００３１】
次に、第２の実施形態に係る回路モジュールについて図２を参照して説明する。
図２は本実施形態の回路モジュールの概略構成を示す側面断面図である。
【００３２】
図２に示す回路モジュールは、発熱源となる回路ＩＣ１０２を樹脂モールドしてなる発熱部品１０１を用いた例であり、この発熱部品１０１の下層回路基板１、上層回路基板２への実装、接触構造を除き第１の実施形態に示した回路モジュールと同じ構成である。
【００３３】
回路ＩＣ１０２はベアチップ部品であり、その底面は導電性接着剤６によりサーマルビア１４の上面側電極１５に接着されている。回路ＩＣ１０２の上面の各種パッドは下層回路基板１の上面１０ａに形成された実装用電極１１とワイヤーボンディングによって接続されている。さらに、回路ＩＣ１０２は樹脂モールドされて発熱部品１０１となっており、発熱部品１０１のモールド部の天面は上層回路基板２の下面２０ｂに面接触されている。
【００３４】
このような構成とすることで、発熱部品１０１の発熱源である回路ＩＣ１０２から発生する熱は底面側モールド部と導電性接着剤６とを介して下層回路基板１のサーマルビア１４に伝導されるとともに、天面側モールド部を介して上層回路基板２の下面２０ｂに伝導される。これら、下層回路基板１のサーマルビア１４に伝導された熱および上層回路基板２の下面２０ｂに伝導された熱は第１の実施形態と同様の放熱経路により放熱される。
【００３５】
以上のような構成とすることで、モールド部品からなる発熱部品１０１であっても、効果的に放熱することができる。
【００３６】
次に、第３の実施形態に係る回路モジュールについて図３、図４を参照して説明する。
図３は本実施形態の回路モジュールの概略構成を示す側面断面図であり、図４は本実施形態の回路モジュールの他の概略構成を示す側面断面図である。
【００３７】
図３に示す回路モジュールは、上層回路基板２の下面２０ｂに、発熱部品１００との接触部を含みこの接触部の面積よりも大きい所定面積の放熱用電極パターン２４が形成されたものであり、他の構成は第１の実施形態の図１に示す回路モジュールと同じである。放熱用電極パターン２４は、可能な限り大きく、且つ接続電極パターン２３に近接するように形成されている。一方、図４はこの放熱用電極パターン２４が接続電極パターン２３に導通する、すなわち一体化したものである。なお、この放熱用電極パターン２４が「基板面熱伝導手段」に相当する。
【００３８】
これらのような構成とすることで、発熱部品１００から発生し、上層回路基板２の下面２０ｂに伝導された熱が熱伝導性に優れる放熱用電極パターン２４を介して接続用電極２３に伝導される。これにより、放熱用電極パターン２４が形成されていない場合よりも、効果的に且つ素早く接続用電極２３および層間接続部材３に熱を伝導することができる。この結果、より効果的に素早く発熱部品１００を放熱することができる。特に、図４に示す構造の場合、発熱部品１００の天面が放熱用電極パターン２４を介して接続用電極２３、層間接続部材３に導通しているので、より一層熱伝導性が高まる。
【００３９】
次に、第４の実施形態に係る回路モジュールについて図５を参照して説明する。
図５は本実施形態に係る回路モジュールの概略構成を示す側面断面図である。
【００４０】
図５に示す回路モジュールは、下層回路基板１の接続用電極１３とベース基板接続用電極１２とを導通する導電性部材を内部に備えたビア１８が形成されたものであり、他の構成は第３の実施形態の図４に示した回路モジュールと同じである。
【００４１】
このような構成とすることで、上層回路基板２の下面２０ｂから層間接続部材３を介して下層回路基板１の上面１０ａに伝導された熱がビア１８を介してベース基板接続用電極１２に効果的に伝導される。これにより、さらに効果的に発熱部品を放熱することができる。
【００４２】
なお、本実施形態の下層回路基板１のビア１８は、第３の実施形態の図４に示した構成に適用したものであるが、第１の実施形態の図１に示す回路モジュール、第２の実施形態の図２に示す回路モジュール、および第３の実施形態の図３に示す回路モジュールにも適用することができ、前記効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】第１の実施形態に係る回路モジュールの概略構成を示す側面断面図
【図２】第２の実施形態に係る回路モジュールの概略構成を示す側面断面図
【図３】第３の実施形態に係る回路モジュールの概略構成を示す側面断面図
【図４】第３の実施形態に係る回路モジュールの他の概略構成を示す側面断面図
【図５】第４の実施形態に係る回路モジュールの概略構成を示す側面断面図
【符号の説明】
【００４４】
１００−発熱部品（ベアチップ）
１０１−発熱部品（モールド部品）
１０２−回路ＩＣ
１−下層回路基板
１０ａ−下層回路基板１の上面
１０ｂ−下層回路基板１の下面
１１−回路電極パターン
１２−ベース基板接続用電極
１３−接続電極パターン
１４−サーマルビア
１５−サーマルビア１４の上面側電極
１６−サーマルビア１４の下面側電極
１７−サーマルビア１４のビア
１８−ビア
２−上層回路基板
２０ａ−上層回路基板２の上面
２０ｂ−上層回路基板２の下面
２１，２２−回路電極パターン
２３−接続電極パターン
２４−放熱用電極パターン
３−層間接続部材
４ａ〜４ｃ−回路部品
５−導電性接続部材
６−導電性接着剤
【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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