(57)【要約】【課題】放熱支柱が基板に保持される際に放熱支柱と基板に変形及び破損が生じない発熱部品実装モジュール及びその発熱部品実装モジュールに用いられる実装基板を提供する。【解決手段】発熱部品１５０が実装される平面視位置に貫通孔１１３を有する基板１１０と、基板１１０の貫通孔１１３に保持された放熱支柱１２０とを備え、放熱支柱１２０は、貫通孔１１３に挿入される挿入部１２１に形成された雄ねじ部１２２が貫通孔１１３の雌ねじ部１１４に螺合した状態で貫通孔１１３に保持されていることを特徴とする実装基板１０及び実装基板１０の表面に実装される発熱部品１５０とを備えたことを特徴とする発熱部品実装モジュール１。【選択図】図３
2018101661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面及び裏面のうち前記表面に発熱部品が実装される実装基板であって、
前記発熱部品が実装される平面視位置に貫通孔を有する基板と、
前記基板の前記貫通孔に保持された放熱支柱とを備え、
前記放熱支柱は、前記貫通孔に挿入される挿入部に形成された雄ねじ部が前記貫通孔の雌ねじ部に螺合した状態で前記貫通孔に保持されていることを特徴とする実装基板。
【請求項２】
請求項１に記載の実装基板において、
前記放熱支柱は、前記裏面側の端部である下端が前記基板の前記裏面から突出していることを特徴とする実装基板。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の実装基板において、
前記雌ねじ部は、前記貫通孔の内壁に形成されていることを特徴とする実装基板。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の実装基板において、
前記雌ねじ部は、前記貫通孔に固定された雌ねじ部材に形成されていることを特徴とする実装基板。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の実装基板であって、
前記放熱支柱は、前記挿入部より前記裏面側の端部である下端側に形成されたキャップ部を有し、前記キャップ部の断面積は前記挿入部の断面積より広いことを特徴とする実装基板。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の実装基板であって、
前記放熱支柱の断面積は、前記表面側の端部である上端から前記裏面側の端部である下端に向かって階段状に広くなった構造を有することを特徴とする実装基板。
【請求項７】
請求項５に記載の実装基板であって、
前記放熱支柱の前記キャップ部の断面積は、前記放熱支柱の前記下端に向かって連続して広くなった構造を有することを特徴とする実装基板。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の実装基板であって、
前記放熱支柱は、接合材を介して前記基板に接合されていることを特徴とする実装基板。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の実装基板と、前記実装基板の前記表面に実装される発熱部品とを備えることを特徴とする発熱部品実装モジュール。
【請求項１０】
請求項９に記載の発熱部品実装モジュールであって、
前記放熱支柱の下面に接するように前記放熱支柱の下面側に配設された放熱シートをさらに備えることを特徴とする発熱部品実装モジュール。
【請求項１１】
請求項１０に記載の発熱部品実装モジュールであって、
前記放熱シートの下面に接するように前記放熱シートの下面側に配設された放熱フィンをさらに備えることを特徴とする発熱部品実装モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実装基板及び発熱部品実装モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パワー半導体などの発熱部品が実装基板に実装された発熱部品実装モジュールが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
従来の発熱部品実装モジュール９０１は、図８に示すように、基板９１０及び基板９１０の貫通孔９１３に圧入された放熱支柱９２０を備えた実装基板９１５と、実装基板９１５にはんだ９７０により接合されるパワー半導体素子などの発熱部品９５０と、ヒートシンク９６０とを備えている。なお、前記基板９１０の貫通孔９１３は、基板９１０に実装される発熱部品９５０の平面視位置に対応する位置に形成されている。また、前記ヒートシンク９６０は、はんだ９８０により基板９１０に接合されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１７０４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の発熱部品実装モジュール９０１においては、発熱部品９５０が発生する熱が放熱支柱９２０及びヒートシンク９６０を介してヒートシンク９６０の裏面から外部に放熱されるため、放熱性に優れた発熱部品実装モジュールとなる（図８参照。）。
ところが、放熱支柱９２０は、基板９１０の貫通孔９１３に圧入されるため、この圧入の際に、放熱支柱９２０と基板９１０に強力な圧力が加えられる。このため、放熱支柱９２０と基板９１０は、変形し、破損する危険性を有していた。したがって、発熱部品９５０が発生する熱が放熱支柱９２０を介して外部に放熱することが妨げられ、また、発熱部品９５０が基板９１０に良好に実装され難くなるという課題があった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、放熱支柱が基板に保持される際に放熱支柱と基板に変形及び破損が生じない発熱部品実装モジュール及びその発熱部品実装モジュールに用いられる実装基板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】
【０００７】
［１］本発明の実装基板は、表面及び裏面のうち前記表面に発熱部品が実装される実装基板であって、前記発熱部品が実装される平面視位置に貫通孔を有する基板と、前記基板の前記貫通孔に保持された放熱支柱とを備え、前記放熱支柱は、前記貫通孔に挿入される挿入部に形成された雄ねじ部が前記貫通孔の雌ねじ部に螺合した状態で前記貫通孔に保持されていることを特徴とする。
【０００８】
［２］本発明の実装基板においては、前記放熱支柱は、前記裏面側の端部である下端（基板の表面から裏面に向かう方向での端部）が前記基板の前記裏面から突出していることが好ましい。
【０００９】
［３］本発明の実装基板においては、前記雌ねじ部は、前記貫通孔の内壁に形成されていることが好ましい。
【００１０】
［４］本発明の実装基板においては、前記雌ねじ部は、前記貫通孔に固定された雌ねじ部材に形成されていることが好ましい。
【００１１】
［５］本発明の実装基板においては、前記放熱支柱は、前記挿入部より前記裏面側の端部である下端側（基板の表面から裏面に向かう方向での端部側）に形成されたキャップ部を有し、前記キャップ部の断面積は前記挿入部の断面積より広いことが好ましい。
【００１２】
［６］本発明の実装基板においては、前記放熱支柱の断面積は、前記表面側の端部である上端（基板の裏面から表面に向かう方向での端部）から前記裏面側の端部である下端（基板の表面から裏面に向かう方向での端部）に向かって階段状に広くなった構造を有することが好ましい。
【００１３】
［７］本発明の実装基板においては、前記放熱支柱の前記キャップ部の断面積は、前記放熱支柱の前記下端に向かって連続して広くなった構造を有することが好ましい。
【００１４】
［８］本発明の実装基板においては、前記放熱支柱は、接合材を介して前記基板に接合されていることが好ましい。
【００１５】
［９］本発明の発熱部品実装モジュールにおいては、［１］〜［８］のいずれかに記載の実装基板と、前記実装基板の前記表面に実装される発熱部品とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
［１０］本発明の発熱部品実装モジュールにおいては、前記放熱支柱の下面（基板の表面から裏面に向かう方向での端面）に接するように前記放熱支柱の下面側に配設された放熱シートをさらに備えることが好ましい。
【００１７】
［１１］本発明の発熱部品実装モジュールにおいては、前記放熱シートの下面（基板の表面から裏面に向かう方向での端面）に接するように前記放熱シートの下面側に配設された放熱フィンをさらに備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の実装基板によれば、放熱支柱をその軸線を中心に回転するという単純な操作により、放熱支柱を貫通孔に螺号（雄ねじ部と雌ねじ部とがねじ係合）した状態で保持することが可能となる。このため、従来の放熱支柱を貫通孔に圧入する場合のような放熱支柱と基板に強力な圧力を加えることが不要となり、放熱支柱及び基板の変形及び破損の発生を回避することができる。したがって、発熱部品が発生する熱を高効率で放熱支柱を介して外部に放出することが可能となる。また、変形及び破損の無い基板を用いることができるため、当該基板に対し発熱部品を無理のない正しい姿勢で実装することが可能となる。
【００１９】
また、本発明の実装基板によれば、放熱支柱は、雄ねじ部を貫通孔の雌ねじ部に螺合しているので、螺合時における放熱支柱の回転角度を調整することにより、貫通孔に対する放熱支柱の高さを微調整することが可能となる。このため、基板に実装される発熱部品の底面と放熱支柱の上端とを適切な圧力状態で接触させることができ、発熱部品に損傷を与えない状態で、発熱部品が発生する熱を高効率で放熱支柱を介して外部に放出することが可能となる。
【００２０】
また、本発明の実装基板によれば、放熱支柱の雄ねじ部が基板の貫通孔の雌ねじ部に螺合した状態で保持された後において、放熱支柱を基板から取り外すことが可能となる。このため、放熱支柱が基板に保持された後であっても、他の放熱支柱との交換が容易となる。例えば、発熱部品の発熱状態に相応しい放熱特性と適切なコストとを有する材料を用いた他の放熱支柱と取り換えることが可能となる。あるいは、一方の実装基板の貫通孔に保持されていた放熱支柱を取り外し、当該放熱支柱を他の実装基板の貫通孔に取り付けることにより、放熱支柱をリサイクル活用することも可能となる。
【００２１】
本発明の発熱部品実装モジュールによれば、前述した実装基板の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態１に係る実装基板１０を示す図である。
【図２】実施形態１に係る発熱部品実装モジュール１を示す図である。
【図３】実施形態１に係る実装基板１０及び発熱部品実装モジュール１を製造する工程を示す図である。
【図４】実施形態２に係る実装基板１０ａ及び発熱部品実装モジュール１ａを製造する工程を示す図である。
【図５】実施形態３に係る実装基板１０ｂ及び発熱部品実装モジュール１ｂを製造する工程を示す図である。
【図６】実施形態４に係る実装基板１０ｃを含む発熱部品実装モジュール１ｃを示す断面図である。
【図７】実施形態５に係る実装基板１０ｄを含む発熱部品実装モジュール１ｄを示す断面図である。
【図８】従来の実装基板９１５を含む発熱部品実装モジュール９０１を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の発熱部品実装モジュール及び発熱部品実装モジュールに用いられる実装基板について、図に示す実施形態に基づいて説明する。
【００２４】
［実施形態１］
１．実施形態１における実装基板及び発熱部品実装モジュールの構成
図１は実施形態１に係る実装基板１０を示す図である。図２は実施形態１に係る発熱部品実装モジュール１を示す図である。図３は実施形態１に係る実装基板１０及び発熱部品実装モジュール１を製造する工程を示す図である。図３（ａ）は実施形態１に係る基板１１０の貫通孔１１３に放熱支柱１２０を保持する前の基板１１０及び放熱支柱１２０の断面図であり、図３（ｂ）は実施形態１に係る実装基板１０の断面図であり、図３（ｃ）は実施形態１に係る発熱部品実装モジュール１の断面図であり、図３（ｄ）は実施形態１に係る発熱部品実装モジュール１に放熱シート２００が配置された状態の発熱部品実装モジュール１及び放熱シート２００の断面図であり、図３（ｅ）は実施形態１に係る発熱部品実装モジュール１に放熱シート２００及び放熱フィン３００が配置された状態の発熱部品実装モジュール１、放熱シート２００及び放熱フィン３００の断面図である。
【００２５】
実施形態１に係る実装基板１０は、図１及び図３（ｂ）に示すように、基板１１０と放熱支柱１２０とを備える。
【００２６】
基板１１０は、図３（ａ）に示すように、発熱部品１５０が実装される表面１１１と裏面１１２を備え、発熱部品１５０が実装される平面視位置に表面１１１と裏面１１２を貫通する貫通孔１１３と、貫通孔１１３の裏面１１２側に形成された窪み段部１１５とを有する。前記貫通孔１１３の内壁には雌ねじ部１１４が形成されている。また、基板１１０の表面１１１には、発熱部品１５０の接続用端子１５１が接合する配線パターン（図示せず。）が配置されている。配線パターンは、表面１１１の他に裏面１１２に配置されてもよい。基板１１０は、合成樹脂から形成されているが、その他の絶縁材から形成されてもよい。
【００２７】
放熱支柱１２０は、図３（ａ）に示すように、先端中央に突出する挿入部１２１、挿入部１２１より径大の中段部１２３及び中段部１２３より径大なキャップ部１２４が一体に形成されている。したがって、キャップ部１２４は、放熱支柱１２０において、挿入部１２１より前記裏面１１２側の端部である下端側（基板１１の表面１１１から裏面１１２に向かう方向での端部側）に形成されている。前記挿入部１２１の外周には、雄ねじ部１２２が形成されている。放熱支柱１２０の中段部１２３及びキャップ部１２４の平面視形状は、円形であるが、非円形でもよい。放熱支柱１２０は、銅、アルミニウム又はセラミック等の熱伝導が良好な金属から形成されている。
【００２８】
実装基板１０は、図１及び図３（ｂ）に示すように、放熱支柱１２０の挿入部１２１が基板１１０の貫通孔１１３に挿入され、雄ねじ部１２２が雌ねじ部１１４に螺合した状態で貫通孔１１３に保持されている。この場合、放熱支柱１２０の挿入部１２１の上端（基板１１０の裏面１１２から表面１１１に向かう方向での端部）は、基板１１０の表面１１１と同一高さに設定されている。この同一高さは、放熱支柱１２０の中段部１２３が基板１１０の窪み段部１１５に度当たりし、又は／加えてキャップ部１２４が基板１１０の裏面１１２に度当たりすることにより達成可能となる。また、放熱支柱１２０の前記裏面１１２側の端部である下端（基板１１０の表面１１１から裏面１１２に向かう方向での端部）であるキャップ部１２４の下端は、基板１１０の裏面１１２から下方に突出している。
【００２９】
また、放熱支柱１２０のキャップ部１２４の断面積Ｋは、挿入部１２１の断面積Ｓより広く形成されている。このため、実装基板１０に発熱部品１５０が実装された際に、発熱部品１５０が発生する熱は、放熱支柱１２０の挿入部１２１の上端に伝導された後、直ちに放熱支柱１２０の下端側に伝導される。この際、発熱部品１５０が発生する熱は、放熱支柱１２０の下端側に形成された断面積が広いキャップ部１２４の中をスムースに拡大伝導する。したがって、長期にわたって、発熱部品１５０が発生する熱を効率よく外部に放熱することが可能となる。なお、断面積とは、基板１１０の表面１１１又は裏面１１２と平行に放熱支柱１２０を切断した場合の切断面を意味する。
【００３０】
また、中段部１２３の断面積Ｃは、挿入部１２１の断面積Ｓより広く形成され、キャップ部１２４の断面積Ｋは、中段部１２３の断面積Ｃより広く形成されている。このため、各断面積Ｋ、Ｃ及びＳの関係は、Ｋ＞Ｃ＞Ｓとなる。したがって、放熱支柱１２０の断面積は、放熱支柱１２０の前記表面１１１側の端部である上端（基板１１０の裏面１１２から表面１１１に向かう方向での端部）である挿入部１２１の上端から、放熱支柱１２０における前記裏面１１２側の端部である下端（基板１１０の表面１１１から裏面１１２に向かう方向での端部）としてのキャップ部１２４の下端に向かって階段状に広くなった構造を有する。このため、発熱部品１５０が発生する熱は、放熱支柱１２０の階段状に広くなった部分の中をスムースに拡大伝導する。このため、長期にわたって、発熱部品１５０が発生する熱を効率よく外部に放熱することが可能となる。
【００３１】
なお、発熱部品１５０が発生する熱を効率よく外部に放熱するためには、次のように設定することが好ましい。すなわち、放熱支柱１２０の階段状に広くなった構造部分において、各段部の上端における外端部、すなわち、挿入部１２１の上端における外端部１２１ａ、中段部１２３の上端における外端部１２３ａ及びキャップ部１２４の上端における外端部１２４ａを結んだ連結線ｍが放熱支柱１２０の軸線ｎ（図１において、挿入部１２１の平面視の中心点とキャップ部１２４の平面視の中心点とを結んだ軸線）と交わる角度をαとした場合、αは４５度±２０度とすることが好ましく、４５度±１０度とすることがより好ましく、４５度とすることが最も好ましい。なお、前記連結線が曲線となる場合には、最上端に該当する挿入部１２１における外端部１２１ａと最下端に該当するキャップ部１２４における外端部１２４ａとの間の当該曲線上の中点での接線が軸線ｎと交わる角度をα’とした場合、α’は４５度±２０度とすることが好ましく、４５度±１０度とすることがより好ましく、４５度とすることが最も好ましい。
【００３２】
発熱部品実装モジュール１は、図２及び図３（ｃ）に示すように、上記実装基板１０（基板１１０）の表面１１１に発熱部品１５０が実装されたものである。発熱部品１５０は、基板１１０の貫通孔１１３の平面視位置に配置され、接続用端子１５１が基板１１０の表面１１１に予め形成されている配線パターンにはんだにより接合されている。発熱部品１５０は、パワー半導体素子を樹脂封止し、接続用端子１５１が突出しているものが例示される。なお、発熱部品１５０は、パワー半導体素子以外の電子機器でもよく、使用時に発熱する電子部品を指す。
【００３３】
発熱部品１５０は、その底面が基板１１０の表面１１１に密着し、かつ、放熱支柱１２０の挿入部１２１の上端面にほぼ密着している。このため、発熱部品１５０が発生する熱は、放熱支柱１２０を介して素早く外部に放熱される。
【００３４】
発熱部品実装モジュール１は、図３（ｄ）に示すように、放熱シート２００をさらに備え、外部への放熱性をさらに良好とすることができる。
【００３５】
放熱シート２００は、放熱支柱１２０の下面（基板１１０の表面１１１から裏面１１２に向かう方向での端面）である各キャップ部１２４の下面に接するように放熱支柱１２０の下面側であるキャップ部１２４の下面側に配置されている。この放熱シート２００は、キャップ部１２４の下面に押圧された状態でキャップ部１２４に接合されている。放熱シート２００は、柔軟性を備えているため、この押圧により、放熱支柱１２０のキャップ部１２４の外周において上方向に盛り上がる盛り上がり部２０１を形成している。したがって、放熱シート２００は、キャップ部１２４の下面に接触するとともに、盛り上がり部２０１によりキャップ部１２４の外周にも接触するため、放熱支柱１２０との接触面積が広くなる。このため、放熱シート２００は、放熱支柱１２０を介して伝導される熱を外部に放出し易くすることが可能となる。なお、放熱シート２００は、例えば主成分をシリコーンから構成され、絶縁性、放熱性及び柔軟性を備えている。
【００３６】
放熱シート２００は、図３（ｄ）及び図３（ｅ）のように、発熱部品実装モジュール１の下面側に配置される放熱シートと、隣接する発熱部品実装モジュール１の下面側に配置される放熱シートとを連結している。しかし、放熱シートは、１つの発熱部品実装モジュール１の下側にのみ配置されるようにしてもよい。その場合、隣接の発熱部品実装モジュール１の下側に配置される放熱シートは、前記１つの発熱部品実装モジュール１の下側にのみ配置される放熱シートとは別体となる。
【００３７】
発熱部品実装モジュール１は、図３（ｅ）に示すように、図３（ｄ）に図示されている発熱部品実装モジュールに対して、放熱フィン３００を備え、外部への放熱性をさらに良好とすることができる。
【００３８】
放熱フィン３００は、放熱シート２００の下面（基板１１０の表面１１１から裏面１１２に向かう方向での端面）に接するように放熱シート２００の下面側に配設され、放熱シート２００の下面に接合されて配設されている。放熱フィン３００は、下方に向かう多数のフィン３０１を備えているため、外部との接触表面積はより広くなる。このため、放熱フィン３００は、放熱支柱１２０及び放熱シート２００を介して伝導されてくる熱を外部により放出し易くなる。なお、放熱フィン３００は、例えば、銅、アルミニウム又はセラミック等の熱伝導率が良好な金属から構成される。
【００３９】
放熱フィン３００は、発熱部品実装モジュール１の下側に配置される放熱フィンと、隣接する発熱部品実装モジュール１の下側に配置される放熱フィンとを連結している。しかし、放熱フィンは、１つの発熱部品実装モジュール１の下側にだけ配置されるようにしてもよい。その場合、隣接の発熱部品実装モジュール１の下側に配置される放熱フィンは、前記１つの発熱部品実装モジュール１の下側にのみ配置される放熱フィンとは別体なる。
【００４０】
２．実施形態１における実装基板及び発熱部品実装モジュールの製造方法
実施形態１に係る実装基板１０及び発熱部品実装モジュール１は、以下に示す製造方法により製造することができる。
【００４１】
実施形態１における実装基板１０の製造方法は、「基板及び放熱支柱の作成工程」、及び「基板への放熱支柱保持工程」とを含む。実施形態１における発熱部品実装モジュール１の製造方法は、実装基板１０の製造方法で得られた実装基板１０を用い、「発熱部品の実装工程」を含む。以下、各工程を詳細に説明する。
【００４２】
（１）基板及び放熱支柱の作成工程
まず、図３（ａ）に示すように、基板１１０を作成する。基板１１０の素材は、合成樹脂板であり、表面１１１に銅箔が貼り合わされている。この素材を用い、裏面１１２の所定個所に窪み段部１１５を機械加工により複数個形成し、各窪み段部１１５の平面視中央に貫通孔１１３をそれぞれ穿孔する。次に、表面１１１の銅箔にエッチング加工を施して所定形状の配線パターンを形成する。しかる後、貫通孔１１３の内壁に雌ねじ工具をねじ込んで雌ねじ部１１４を形成すと、基板１１０が得られる。なお、貫通孔１１３は、後に基板１１０の表面１１１に実装される発熱部品１５０の中央位置に相当する平面視位置に形成される。
【００４３】
次に、図３（ａ）に示すように、放熱支柱１２０を作成する。放熱支柱１２０の素材は、銅、アルミニウム又はセラミック等の熱伝導率が良好な金属である。この素材に機械加工を施して、挿入部１２１、中段部１２３及びキャップ部１２４を形成する。しかる後に、挿入部１２１に雄ねじ工具をねじ込んで雄ねじ部１２２を形成すると、放熱支柱１２０が得られる。なお、キャップ部１２４の平面視形状が真円の場合は、放熱支柱１２０を旋盤で加工可能であるが、キャップ部１２４の平面視形状が非円形の場合は、キャップ部１２４のみにプレス加工を施す。
【００４４】
（２）基板への放熱支柱保持工程
次に、図３（ｂ）に示すように、放熱支柱１２０の挿入部１２１を基板１１０の貫通孔１１３に挿入し、放熱支柱１２０の雄ねじ部１２２を基板１１０の雌ねじ部１１４にねじ込む。このねじ込みは、放熱支柱１２０の中段部１２３の上面が基板１１０の窪み段部１１５の下面に度当たりするか、又は／加えて、放熱支柱１２０のキャップ部１２４の上面が基板１１０の裏面１１２に度当たりするまで行われる。このようにして、実装基板１０が得られる。
【００４５】
（３）発熱部品の実装工程
次に、図３（ｃ）に示すように、「基板及び放熱支柱の作成工程」と「基板への放熱支柱保持工程」により得られた実装基板１０に発熱部品１５０を実装する。発熱部品１５０は、その底面が基板１１０の貫通孔１１３を覆うように実装基板１０の表面１１２に載置される。続いて、発熱部品１５０の接続用端子１５１が基板１１０の導電パターンにはんだにより接合され、このようにして、発熱部品実装モジュール１が得られる。
【００４６】
さらに、図３（ｄ）に示すように、発熱部品実装モジュール１の放熱支柱１２０の下面に接するように放熱支柱１２０の下面側に放熱シート２００を設置する。この放熱シート２００を、放熱支柱１２０の下面に下方から押圧した状態で接着剤により接合する。このため、放熱シート２００の柔軟性により、放熱支柱１２０のキャップ部１２４の外周側に盛り上がり部２０１が形成される。
【００４７】
さらに、図３（ｅ）に示すように、発熱部品実装モジュール１の下面に接合された放熱シート２００の下面に接するように放熱シート２００の下面側に放熱フィン３００を設置する。この放熱フィン３００を、放熱シート２００の下面に下方から押圧した状態で接着剤により接合する。
【００４８】
３．実施形態１に係る実装基板及び発熱部品実装モジュールにより得られる効果
実施形態１に係る実装基板１０によれば、放熱支柱１２０を回転軸を中心に回転するという単純な操作により、放熱支柱１２０を基板１１０の貫通孔１１３に保持することが可能となる。このため、従来の放熱支柱を貫通孔に圧入する場合のような放熱支柱と基板に強力な圧力を加えることが不要となり、放熱支柱及び基板の変形及び破損の発生を回避することができる。したがって、発熱部品１５０が発生する熱を高効率で放熱支柱１２０を介して外部に放出することが可能となる。また、変形及び破損の無い基板１１０を用いることができるため、当該基板１１０に対し発熱部品１５０を無理のない正しい姿勢で実装することが可能となる。
【００４９】
また、実施形態１の実装基板１０によれば、放熱支柱１２０は、雄ねじ部１２２を貫通孔１１３の雌ねじ部１１４に螺合しているので、螺合時における放熱支柱１２０の回転角度を調整することにより、貫通孔１１３に対する放熱支柱１２０の高さを微調整することが可能となる。このため、基板１１０に実装される発熱部品１５０の底面と放熱支柱１２０の上端とを適切な圧力状態で接触させることができ、発熱部品１５０に損傷を与えない状態で、発熱部品１５０が発生する熱を高効率で放熱支柱１２０を介して外部に放出することが可能となる。
【００５０】
また、実施形態１の実装基板１０によれば、放熱支柱１２０の雄ねじ部１２２が基板１１０の貫通孔１１３に螺合した状態で保持された後において、放熱支柱１２０を基板１１０から取り外すことが可能となる。このため、放熱支柱１２０が基板１１０に保持された後であっても、他の放熱支柱との交換が容易となる。例えば、発熱部品１５０の発熱状態に相応しい放熱特性と適切なコストとを有する材料を用いた他の放熱支柱と取り換えることが可能となる。あるいは、一方の実装基板１０の貫通孔１１３に保持されていた放熱支柱１２０を取り外し、当該放熱支柱１２０を他の実装基板１０の貫通孔１１３に取り付けることにより、放熱支柱をリサイクル活用することも可能となる。
【００５１】
また、実施形態１の実装基板１０によれば、放熱支柱１２０は、前記裏面１１２側の下端（基板１１０の表面１１１から裏面１１２に向かう方向での端部）が基板１１０の裏面１１２から突出しているため、放熱支柱１２０のうち外部と接触する部分の表面積が広くなる。このため、発熱部品１５０が発生する熱を効率よく外部に放熱することが可能となる。
【００５２】
また、実施形態１の実装基板１０によれば、放熱支柱１２０は、下端が基板１１０の裏面１１２から突出しているため、放熱支柱１２０の雄ねじ部１２２を貫通孔１１３の雌ねじ部１１４にねじ込む際、あるいは、雄ねじ部１２２を雌ねじ部１１４からねじ外しする際に、放熱支柱１２０における基板１１０の裏面１１２から突出している部分をねじ回し用器具又は手動により把持することも可能となる。このため、放熱支柱１２０のねじ込み及びねじ外しの操作が容易となる。なお、放熱支柱１２０における基板１１０の裏面１１２から突出している部分が平面視形状で非円形であると、ねじ回し用器具又は手動により把持しやすく、ねじ込み及びねじ外しがしやすくなる。
【００５３】
また、実施形態１の実装基板１０によれば、雌ねじ部１１４は、貫通孔１１３の内壁に形成されているため、基板１１０以外のねじ部材を不要とし、製造コストを低減することができる。
【００５４】
また、実施形態１の実装基板１０によれば、放熱支柱１２０は、挿入部１２１より下端側に形成されたキャップ部１２４を有し、キャップ部１２４の断面積は挿入部１２１の断面積より広いため、発熱部品１５０が発生する熱は、放熱支柱１２０の挿入部１２１の上端に伝えられた後、直ちに放熱支柱１２０の下端側に拡大伝導される。したがって、長期にわたって、発熱部品１５０が発生する熱を効率よく外部に放熱することが可能となる。
【００５５】
また、実施形態１の実装基板１０によれば、放熱支柱１２０の断面積は、基板１１０の裏面１１２から表面１１１に向かう方向での端部である上端から表面１１１から裏面１１２に向かう方向での端部である下端に向かって階段状に広くなった構造を有するため、発熱部品１５０が発した熱は、放熱支柱１２０の挿入部１２１の上端に伝えられた後、直ちに放熱支柱１２０の下端側に伝導される。この際、発熱部品１５０が発生する熱は、放熱支柱１２０の上端から下端に向かって断面積が広く形成された階段状部分の中をスムースに拡大伝導する。このため、長期にわたって、発熱部品１５０が発生する熱を効率よく外部に放熱することが可能となる。
【００５６】
実施形態１の発熱部品実装モジュール１によれば、前述した実装基板１０の効果を有する。
【００５７】
また、実施形態１の発熱部品実装モジュール１によれば、基板１１０に対し、回路パターンの形成、はんだの印刷、あるいは、発熱部品１５０の実装などの準備作業を行った後に、放熱支柱１２０を基板１１０に保持することが可能となる。その場合は、前記準備作業を、放熱支柱１２０に妨げられることなく自由に実施することができる。
【００５８】
また、実施形態１の発熱部品実装モジュール１によれば、前記準備作業を行った後に、放熱支柱１２０を基板１１０に保持することができるため、放熱支柱１２０は、前記準備作業によってもたらされる悪影響から解放されることが可能となる。その場合は、長期間にわたり、放熱支柱１２０を介して発熱部品１５０が発生する熱を高効率で外部に放出することが可能となる。
【００５９】
また、実施形態１の発熱部品実装モジュール１によれば、基板１１０に放熱支柱１２０が保持されているので、基板に放熱支柱が保持されていない場合に比べ、発熱部品１５０を高密度で基板１１０に実装することが可能となる。すなわち、基板１１０に放熱支柱１２０が保持されていない場合、発熱部品１５０が発生する熱を発熱部品１５０から放熱する必要性が高まるため、発熱部品１５０の外形寸法を大きくし、あるいは、同じ発熱部品１５０を２個、３個と並列に実装する必要性があった。このため、発熱部品１５０の実装面積は大きくなった。これに対し、実施形態１の発熱部品実装モジュール１によれば、発熱部品１５０が発生する熱は放熱支柱１２０を介して外部に放熱するため、発熱部品１５０の外形寸法を小さくすることが可能となり、発熱部品１５０を多数並列に実装する必要性もない。このため、発熱部品１５０の実装のために必要とする基板の面積は狭くしてもよく、したがって、基板１１０に対して発熱部品１５０を高密度に実装することが可能となる。
【００６０】
また、実施形態１の発熱部品実装モジュール１によれば、放熱支柱１２０の下面に接するように放熱支柱１２０の下面側に配設された放熱シート２００をさらに備えるため、発熱部品１５０が発生する熱を、放熱支柱１２０を介し、放熱シート２００により、外部に高効率で放熱することが可能となる。
【００６１】
また、実施形態１の発熱部品実装モジュール１によれば、放熱シート２００の下面に接するように放熱シート２００の下面側に配設された放熱フィン３００をさらに備えるため、発熱部品１５０が発生する熱を、放熱支柱１２０を介し、放熱シート２００及び放熱フィン３００により、外部により高効率で放熱することが可能となる。
【００６２】
［実施形態２］
図４は、実施形態２に係る実装基板１０ａ及び発熱部品実装モジュール１ａを製造する工程を示す図である。図４（ａ）は実施形態２に係る基板１１０ａの貫通孔１１３ａに雌ねじ部材１７０を固定する前の基板１１０ａと雌ねじ部材１７０の断面図であり、図４（ｂ）は実施例２に係る基板１１０ａに放熱支柱１２０を保持する前の基板１１０ａ及び放熱支柱１２０の断面図であり、図４（ｃ）は実施形態２に係る実装基板１１０ａの断面図であり、図４（ｄ）は実施形態２に係る発熱部品実装モジュール１ａの断面図である。
【００６３】
実施形態２に係る実装基板１０ａ及び発熱部品実装モジュール１ａは、基本的に実施形態１に係る実装基板１０及び発熱部品実装モジュール１と同様の構成を有するが、基板の雌ねじ部の構成が異なる。すなわち、実施形態２に係る実装基板１０ａ及び発熱部品実装モジュール１ａの基板１１０ａにおいては、図４（ａ）に示すように、雌ねじ部１１４ａは雌ねじ部材１７０に形成されている。この雌ねじ部材１７０は、基板１１０ａの貫通孔１１３ａに固定される。
【００６４】
雌ねじ部材１７０は、銅、アルミニウム又はセラミック等の導電性が良好な金属からなり、その内壁に雌ねじ部１１４ａが形成されている。この雌ねじ部材１７０は、基板１１０ａの貫通孔１１３ａに挿入され接着剤により固定される。あるいは、雌ねじ部材１７０は、基板１１０ａの貫通孔１１３ａに圧入されて固定されてもよい。
【００６５】
実施形態２に係る実装基板１０ａは、図４（ｃ）に示すように、放熱支柱１２０の挿入部１２１が基板１１０ａの貫通孔１１３ａに挿入し、その際に、挿入部１２１に形成された雄ねじ部１２２が基板１１０ａの貫通孔１１３ａに固定された雌ねじ部材１７０の雌ねじ部１１４ａに螺号することにより、放熱支柱１２０が貫通孔１１３ａに保持されている。
【００６６】
実施形態２に係る発熱部品実装モジュール１ａは、図４（ｄ）に示すように、実装基板１０ａと、実装基板１０ａの表面１１１ａに実装された発熱部品１５０を備えている。
【００６７】
実施形態２に係る実装基板１０ａ及び発熱部品実装モジュール１ａによれば、雌ねじ部１１４ａは貫通孔１１３ａに固定された雌ねじ部材１７０に形成されているため、雌ねじ部材１７０は、基板１１０ａとは異なる材料で作成することが可能となる。このため、雌ねじ部材１７０を強度及びコストの両面から最適の材料から形成することができる。したがって、雌ねじ部材１７０を金属材料から形成すると、基板１１０ａを合成樹脂で形成したとしても、雌ねじ部材１７０の強度は十分強力となり、このため、高信頼性の螺合が実現可能となる。しかも、雌ねじ部材１７０が熱伝導率の高い金属であるため、発熱部品１５０が発する熱を外部に放熱することを助長することが可能となる。
【００６８】
［実施形態３］
図５は、実施形態３に係る実装基板１０ｂ及び発熱部品実装モジュール１ｂを製造する工程を示す図である。図５（ａ）は実施形態３に係る放熱支柱１２０ｂを保持する前の基板１１０ｂ及び放熱支柱１２０ｂの断面図であり、図５（ｂ）は実施形態３に係る実装基板１０ｂの断面図であり、図５（ｃ）は実施形態３に係る発熱部品実装モジュール１ｂの断面図である。
【００６９】
実施形態３に係る実装基板１０ｂ及び発熱部品実装モジュール１ｂは、基本的に実施形態１に係る実装基板１０及び発熱部品実装モジュール１と同様の構成を有するが、放熱支柱のキャップ部及び基板の窪み段部の構成が異なる。すなわち、実施形態３に係る実装基板１０ｂ及び発熱部品実装モジュール１ｂにおいて、放熱支柱１２０ｂにおけるキャップ部１２４ｂの断面積は、放熱支柱１２０ｂの下端（基板１１０ｂの表面１１１ｂから裏面１１２ｂに向かう方向での端部）に向かって連続して広くなった構造を有している。また、基板１１０ｂの窪み段部１１５ｂは、キャップ部１２４ｂの断面形状に沿って、表面１１１ｂ側よりも裏面１１２ｂ側の幅が広く形成されている。
【００７０】
実施形態３に係る実装基板１０ｂ及び発熱部品実装モジュール１ｂによれ、発熱部品１５０が発生する熱は、放熱支柱１２０ｂの挿入部１２１ｂの上端に伝えられた後、直ちに、下端側のキャップ部１２４ｂに伝導される。この熱は、断面積が下端に向かって連続して広くなった構造を有しているキャップ部１２４ｂの中をスムースに拡大伝導する。このため、長期にわたって、発熱部品１５０が発生する熱を効率よく外部に放熱することが可能となる。
【００７１】
なお、発熱部品１５０が発生する熱をより効率よく外部に放熱するためには、キャップ部１２４ｂの断面積が連続して広く構成された部分は、上端（キャップ部１２４ｂにおける基板１１０ｂの裏面１１２ｂから表面１１１ｂに向かう方向での端部）の外端部１２４ｂａと下端の外端部１２４ｂｂを結んだ連結線ｐが放熱支柱１２０ｂの軸線ｑ（図４（ｂ）における挿入部１２１ｂの平面視の中心点とキャップ部１２４ｂの平面視の中心点とを結んだ軸線）と交わる角度をβとした場合、βは４５度±２０度とすることが好ましく、４５度±１０度とすることがより好ましく、４５度とすることが最も好ましい。なお、前記連結線が曲線となる場合には、前記上端の外端部１２４ｂａと下端の外端部１２４ｂｂとの間に形成されている当該曲線上の中点における接線が軸線ｑと交わる角度をβ’とした場合、β’は４５度±２０度とすることが好ましく、４５度±１０度とすることがより好ましく、４５度とすることが最も好ましい。
【００７２】
［実施形態４］
図６は、実施形態４に係る実装基板１０ｃを含む発熱部品実装モジュール１ｃを示す断面図である。
【００７３】
実施形態４に係る実装基板１０ｃ及び発熱部品実装モジュール１ｃは、基本的に実施形態１に係る実装基板１０及び発熱部品実装モジュール１と同様の構成を有するが、放熱支柱１２０ｃが基板１１０ｃに接合されている点が異なる。
【００７４】
放熱支柱１２０ｃは、キャップ部１２４ｃにおいて接合材１８０を介して基板１１０ｃの裏面１１２ｃに接合されている。接合材１８０は、例えば、エポキシ樹脂系接着材でもよく、はんだでもよく、その他のものでもよい。接合材１８０は、基板１１０ｃの裏面１１２ｃの所定個所又は放熱支柱１２０ｃのキャップ部１２４ｃの裏面に塗布され、自然放置又は加熱により硬化される。
【００７５】
実施形態４に係る実装基板１０ｃ及び発熱部品実装モジュール１ｃによれば、放熱支柱１２０ｃは、接合材１８０を介して基板１１０ｃに確実に接合されるため、基板１１０ｃに対する放熱支柱１２０ｃのねじ緩みの発生を未然に防止することができる。したがって、発熱部品１５０の底面に対する放熱支柱１２０ｃの上端の高さ寸法、又は基板１１０ｃの裏面１１２ｃに対する放熱支柱１２０ｃの下端の突出寸法を安定化することができ、長期間にわたって、発熱部品１５０が発生する熱を外部に効率よく放熱することが可能となる。
【００７６】
［実施形態５］
図７は、実施形態５に係る実装基板１０ｄを含む発熱部品実装モジュール１ｄを示す断面図である。
【００７７】
実施形態５に係る実装基板１０ｄ及び発熱部品実装モジュール１ｄは、基本的に実施形態１に係る実装基板１０及び発熱部品実装モジュール１と同様の構成を有するが、放熱支柱１２０ｄ及び基板１１０ｄの構造が異なる。
【００７８】
放熱支柱１２０ｄは、図７に示すように、基板１１０ｄの貫通孔１１３ｄに挿入される挿入部１２１ｄとキャップ部１２４ｄを備えているが、実施形態１の放熱支柱１２０の中段部１２３を有していない。また、放熱支柱１２０ｄは、挿入部１２１ｄが貫通孔１１３ｄに挿入し、雄ねじ部１２２ｄが貫通孔１１３ｄの内壁に形成された雌ねじ部１１４ｄに螺号することにより貫通孔１１３ｄに保持されている。基板１１０ｄの裏面１１２ｄには、実施形態１の基板1に形成された窪み段部１１５はなく、フラットとなっている。このため、放熱支柱１２０ｄの挿入部１２１ｄが貫通孔１１３ｄに保持された状態では、キャップ部１２４ｄが基板１１０ｄの裏面１１２ｄに当接し、放熱支柱１２０ｄの高さ方向の位置が定められている。
【００７９】
実施形態５に係る実装基板１０ｄ及び発熱部品実装モジュール１ｄによれは、放熱支柱１２０ｄは、実施形態１の放熱支柱１２０のように中段部１２３を有しないため、製造が容易なため低コストで製造可能となる。また、基板１１０ｄは、実施形態１の基板１１０のように窪み段部１１５を有しないため、製造が容易となり低コストで製造可能となる。
【００８０】
以上、本発明を上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の対応において実施することが可能であり、例えば、次の様な変形例も可能である。
【００８１】
（１）上記各実施形態においては、放熱支柱は、裏面側の端部である下端が基板の裏面から突出していたが、前記下端が基板の裏面から突出しない構造にしてもよい。すなわち、放熱支柱の下端が基板の裏面と同じ高さとしてもよく、放熱支柱の下端が基板の裏面より表面側に窪んでいてもよい。
【００８２】
（２）上記実施形態１及び２においては、放熱支柱１２０は、挿入部１２１、中段部１２３及びキャップ部１２４を備えた３段の階段状に構成されていたが、４段以上の階段状に構成されてもよい。
【００８３】
（３）上記実施形態１及び２においては、放熱支柱１２０は、挿入部１２１、中段部１２３及びキャップ部１２４有した階段状に構成されていたが、挿入部１２１を除く各段部のうちいずれかの段部に、実施形態３の放熱支柱１２０ｂのキャップ部１２４ｂのように、断面積が下端に向かって連続して広くなった構造を採用してもよい。
【００８４】
（４）上記各実施形態においては、放熱支柱は、挿入部より下端側にキャップ部が形成されていたが、キャップ部が形成されなくてもよい。その場合は、放熱支柱は、上端としての挿入部の先端から下端までほぼ同一径に形成されることになる。
【００８５】
（５）上記各実施形態においては、放熱支柱は、裏面側の端部である下端面がフラットであったが、前記下端面に、放熱支柱の雄ねじ部を基板の貫通孔の雌ねじ部に螺号する工具の係合溝として、プラス形状溝又はマイナス形状溝が形成されるようにしてもよい。
【００８６】
（６）上記各実施形態においては、放熱支柱は、雄ねじ部が挿入部の上端から下端まで形成されていたが、雄ねじ部が挿入部の上端付近には形成せず、上端から下端側に多少移動した位置から下端側に形成されてもよい。
【００８７】
（７）上記各実施形態においては、発熱部品実装モジュールに係る製造方法は、基板と放熱支柱を製造し（「基板及び放熱支柱の作成工程」）、基板に放熱支柱を保持し（「基板への放熱支柱保持工程」）、放熱支柱が保持された実装基板に発熱部品を実装する（「発熱部品の実装工程」）ことをこの順序で行い、発熱部品実装モジュールを得るものであった。しかし、本発明に係る発熱部品実装モジュールの製造方法は、上記各実施形態における製造方法以外の製造方法を採用することも可能となる。上記各実施形態における製造方法以外の製造方法の一例としては、基板と放熱支柱をそれぞれ製造し（「基板及び放熱支柱の作成工程」）、基板に発熱部品を実装して発熱部品実装基板を製造し（「発熱部品実装基板製造工程」）、発熱部品実装基板の基板に形成されている貫通孔に放熱支柱を保持する（「発熱部品実装基板への放熱支柱実装工程」）ことをこの順序で行い、発熱部品実装モジュールを得るものである。
【００８８】
前記一例の製造方法で製造される発熱部品実装モジュールによれば、基板に対し、回路パターンの形成、はんだの印刷、あるいは、発熱部品の実装などの準備作業を行った後に、放熱支柱を基板に保持することが可能となる。このため、前記準備作業は、放熱支柱に妨げられることなく自由に実施することができる。特に、実装基板の裏面から放熱支柱が突出している発熱部品実装モジュールを製造する際、前記準備作業は、放熱支柱を保持する前の基板（裏面フラット状態の基板）に対して行うことが可能となる。したがって、上記準備作業の高効率化と高信頼性とが達成可能となる。
【００８９】
また、前記一例の製造方法で製造される発熱部品実装モジュールによれば、前記準備作業を行った後、放熱支柱を基板に保持することができるため、放熱支柱は、前記準備作業によってもたらされる悪影響から解放されることが可能となる。このため、放熱支柱が、準備作業における薬品との接触、加熱及び加圧にともなう汚れ、腐食、強度劣化及び破損を被ることから解放されることができる。したがって、長期間にわたり、放熱支柱を介して発熱部品が発生する熱を高効率で外部に放出することが可能となる。
【００９０】
（８）上記実施形態１においては、発熱実装モジュールの放熱支柱の下面に接する放熱シートを備え、この放熱シートの下面に接する放熱フィンをさらに備えていたが、前記放熱シート及び放熱フィンに代えて金属の放熱部材を備えるようにしてもよい。この放熱部材は、発熱実装モジュールの放熱支柱の下端外周面及び下面が接触する様に上面に窪みを有している。
【００９１】
（９）上記実施形態２〜５においては、発熱実装モジュールの放熱支柱の下面に接する部材が存在しないものであったが、実施形態１のように、放熱支柱の下面に接する放熱シート、及びこの放熱シートの下面に接する放熱フィンをさらに備えてもよい。あるいは、この放熱シート及び放熱フィンに代えて、放熱支柱の下端外周面及び下面が接触する窪みを上面に有した金属の放熱部材を備えてもよい。
【００９２】
（１０）上記各実施形態においては、実装基板に実装される電子部品は発熱部品だけであったが、ほとんど発熱しないコンデンサなどの電子部品が実装されることも可能である。
【００９３】
（１１）上記各実施形態においては、実装基板に実装される発熱部品は樹脂封止されていたが、樹脂封止されない発熱部品が実装されてもよい。
【００９４】
（１２）上記各実施形態においては、発熱部品は基板の表面に実装されるものであったが、発熱部品は基板の表面とともに裏面にも実装されるようにしてもよい。その場合、基板の裏面にも発熱部品の接続端子と接続する配線パターンを形成してもよい。
【符号の説明】
【００９５】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，９０１…発熱部品実装モジュール、１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，９１５…実装基板、１１０，１１０ａ，１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ，９１０…基板、１１１，１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ…表面、１１２，１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄ…裏面、１１３，１１３ａ，１１３ｂ、１１３ｄ，９１３…貫通孔、１１４，１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｄ…雌ねじ部、１１５，１１５ｂ…窪み段部、１２０，１２０ｂ，１２０ｃ，１２０ｄ，９２０…放熱支柱、１２１，１２１ｂ，１２１ｄ…挿入部、１２２，１２２ｂ，１２２ｄ…雄ねじ部、１２３…中段部、１２４，１２４ｂ，１２４ｄ…キャップ部、１５０，９５０…発熱部品、１５１…接続用端子、１７０…雌ねじ部品、１８０…接合材，２００…放熱シート、３００…放熱フィン，９６０…ヒートシンク，９７０，９８０…はんだ
【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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