(57)【要約】【課題】放熱効率の向上を図りつつ低背化を実現することができるモジュールを提供する。【解決手段】モジュール１は、基板２と、基板２の上面２ａに実装された発熱する部品３と、部品３の上部に設けられた金属ブロック４と、基板２の上面２ａと部品３と金属ブロック４とを封止する封止樹脂層５とを備える。金属ブロック４が部品３からの熱をモジュール１の外部に逃がすことで、モジュール１の発熱を防止する。また、金属ブロック４は封止樹脂層５の内部に設けられているため、モジュール１の低背化が容易である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の一方主面に実装される発熱する部品と、
前記基板の前記一方主面側に配置される放熱部材と、
前記基板の前記一方主面、前記部品および前記伝熱部材を封止する封止樹脂層とを備え、
前記放熱部材は前記基板の前記一方主面と垂直な方向の厚さが１００μｍ以上であり、
前記基板の前記一方主面と垂直な方向から見たときに、前記放熱部材の面積は、前記部品の面積以上であり、
前記部品は前記基板の前記一方主面と前記放熱部材との間に位置し、
前記放熱部材の前記基板の前記一方主面からの高さは、前記封止樹脂層の前記基板の前記一方主面からの高さよりも低い
ことを特徴とするモジュール。
【請求項２】
前記放熱部材と前記部品とが接していないことを特徴とする請求項１に記載のモジュール。
【請求項３】
前記放熱部材と前記部品とが接していることを特徴とする請求項１に記載のモジュール。
【請求項４】
前記放熱部品の端部が、前記封止樹脂層の側面から露出していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のモジュール。
【請求項５】
前記封止樹脂層の表面および前記基板の側面を被覆するシールド層をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のモジュール。
【請求項６】
前記放熱部材は金属ブロックにより形成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に発熱する部品が実装されているとともに、放熱構造を有するモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
配線基板の実装面に発熱する部品が実装されたモジュールでは、加熱による部品の損傷を防ぐために、放熱対策が施される場合がある。このような放熱対策が施されたモジュールとして、例えば、図６に示す特許文献１に記載の半導体装置１００がある。
【０００３】
半導体装置１００は、積層配線基板１０１と、導電性リード１０２と、導電性リード１０２によって積層配線基板１０１の半導体素子搭載面１０１ａに保持されている回路形成面１０３ａおよび反回路形成面１０３ｂを有する半導体素子１０３と、半導体素子１０３の反回路形成面１０３ｂを除いて導電性リード１０２および半導体素子１０３を封止するように設けられた樹脂１０４と、半導体素子１０３の反回路形成面１０３ｂに接合された放熱用のフィン１０５とを有する。この放熱用のフィン１０５により、半導体装置１００の放熱効率の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２０６３２０号公報（段落０００８、００１１、図１参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した半導体装置１００では、半導体装置１００の発熱量によっては放熱用のフィン１０５を用いても放熱効率が十分でないおそれがある。また、放熱用のフィン１０５が樹脂１０４の外部に設けられており、低背化が難しいという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記した課題に鑑みてなされたものであり、放熱効果の向上を図りつつ低背化を実現することができるモジュール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】
上記した目的を達成するために、本発明のモジュールは、基板と、前記基板の一方主面に実装される発熱する部品と、前記基板の前記一方主面側に配置される放熱部材と、前記基板の前記一方主面、前記部品および前記伝熱部材を封止する封止樹脂層とを備え、前記放熱部材は前記基板の前記一方主面と垂直な方向の厚さが１００μｍ以上であり、前記基板の前記一方主面と垂直な方向から見たときに、前記放熱部材の面積は、前記部品の面積以上であり、前記部品は前記基板の前記一方主面と前記放熱部材との間に位置し、前記放熱部材の前記基板の前記一方主面からの高さは、前記封止樹脂層の前記基板の前記一方主面からの高さよりも低いことを特徴としている。
【０００８】
この構成によれば、基板の一方主面と垂直な方向から見たときに、放熱部材の面積が部品の面積よりも大きいため、導電性ポスト等を用いた場合よりも放熱効率を向上させることができる。また、放熱部材が封止樹脂層の内部に配置されているため、ヒートシンク構造と比較して低背化が容易である。さらに、放熱部材を封止樹脂層の表面から露出させないため、封止樹脂層の表面を研磨する必要がなく、製造工程を削減することができる。
【０００９】
また、放熱部材の基板の一方主面と垂直な方向の厚さが１００μｍ以上であるため、めっきや金属箔を用いた場合と比較して放熱効率の向上を図ることができる。
【００１０】
また、前記放熱部材と前記部品とが接していなくてもよい。この構成によれば、放熱部材が封止樹脂層の内部に配置されているため、低背化が容易である。また、封止樹脂層の表面を研磨する必要がないため、製造工程を削減することができる。
【００１１】
また、前記放熱部材と前記部品とが接していてもよい。この構成によれば、部品内の熱を面方向に拡散させることができるため、局所的な発熱を抑制することができる。
【００１２】
また、前記放熱部品の端部が、前記封止樹脂層の側面から露出していてもよい。この構成によれば、封止樹脂層の側面から露出している放熱部材の端部から熱をモジュールの外部に逃がすことができ、さらに放熱効率の向上を図ることができる。
【００１３】
また、前記封止樹脂層の表面および前記基板の側面を被覆するシールド層をさらに備えていてもよい。この構成によれば、部品から発生した熱をシールド層から基板に逃がすことができ、さらに放熱効率の向上を図ることができる。
【００１４】
また、前記放熱部材は金属ブロックにより形成されていてもよい。この構成によれば、めっきや金属箔などを用いる場合と比較して、放熱効率の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、放熱部材の表面積が広いため放熱性が高く、また放熱部材が封止樹脂層の内部に配置されているため、低背化が容易である。また、放熱部材を封止樹脂層から露出させる必要がないため、封止樹脂層の研磨や除去が不要であり低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るモジュールの断面図である。
【図２】金属ブロックの厚さ、大きさとモジュールの温度変化の関係を表すグラフである。
【図３】本発明の第２実施形態に係るモジュールの断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係るモジュールの断面図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係るモジュールの断面図である。
【図６】従来のモジュールの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係るモジュール１について図１を参照して説明する。なお、図１は第１実施形態に係るモジュール１の断面図である。
【００１８】
第１実施形態に係るモジュール１は、例えば、電子機器のマザー基板等に搭載されるものである。モジュール１は、図１に示すように、上面２ａ（本発明の「一方主面」に相当する）にランド電極６が形成された基板２と、接続端子が半田７によりランド電極６に接続されるように上面２ａに実装された部品３と、部品３から発生する熱を放熱するための金属ブロック４と、基板２の上面２ａと部品３と金属ブロック４とを封止する封止樹脂層５とを備える。
【００１９】
基板２は、例えば低温同時焼成セラミックスやガラスエポキシ樹脂等で形成される。基板２の上面２ａには複数のランド電極６が形成され、下面２ｂには複数の外部電極（図示省略）が形成され、基板２の表層および内層には複数のグランド電極、複数の配線電極、および複数のビア導体等が形成されている。なお、各グランド電極は、例えば、基板２の側面から露出するように形成されている。
【００２０】
各ランド電極６、各外部電極、各グランド電極、および各配線電極は、それぞれ、ＣｕやＡｇ、Ａｌ等の電極として一般的に採用される金属で形成されている。また、各ビア導体は、ＡｇやＣｕ等の金属で形成されている。
【００２１】
部品３は発熱する部品であり、部品３として、例えばＩＣ、パワーアンプ等の能動部品が挙げられる。部品３は、接続端子が基板２の上面２ａに形成されたランド電極６に半田７を用いて接続されることによって、基板２の上面２ａに実装されている。
【００２２】
金属ブロック４（本発明の「放熱部材」に相当する）は、部品３の上面３ａに接触しないように配置される。すなわち、部品３と金属ブロック４との間には樹脂が配置されることとなる。また、金属ブロック４は上面４ａが封止樹脂層５の表面から露出せず、封止樹脂層５に埋設されている。また、金属ブロック４は、基板２の上面２ａと垂直な方向から見たときに、一部または全部が部品３の上面３ａと重複するように配置され、基板２の上面２ａと垂直な方向から見たときの金属ブロック４の面積は部品３の面積以上になるように形成される。金属ブロック４は、例えば板状の銅板等の厚さが１００μｍ以上の金属板であり、熱を伝導するものである。なお、金属ブロック４を形成する放熱部材として、金属以外にもＡＩＮなどの熱伝導率が高い材料を用いてもよい。金属ブロック４と基板２とで部品３を挟むような構造にすることで、部品３から発生する熱をモジュール１の外部へ逃がすことができる。
【００２３】
封止樹脂層５は、基板２の上面２ａ、部品３および金属ブロック４を被覆するように基板２に設けられる。封止樹脂層５は、シリカフィラー入りのエポキシ樹脂等の封止樹脂として一般に採用される樹脂で形成することができる。また、高熱伝導のため、アルミナフィラーなどの熱伝導率が高いフィラーを使用してもよい。
【００２４】
（モジュールの製造方法）
次に、モジュール１の製造方法について説明する。この第１実施形態では、複数のモジュール１の集合体を形成した後に、個片化することによりモジュール１を製造する。
【００２５】
まず、上面２ａに複数のランド電極６が形成され、下面２ｂに複数の外部電極が形成されるとともに、表層または内層に複数のグランド電極、複数の配線電極、複数のグランド電極および複数のビア導体等が形成された基板２の集合体を用意する。各ランド電極６、各外部電極、各グランド電極、および各配線電極については、ＣｕやＡｇ、Ａｌ等の金属を含有する導電性ペーストをスクリーン印刷するなどしてそれぞれ形成することができる。また、各ビア導体については、レーザー等を用いてビアホールを形成した後、周知の方法により形成することができる。
【００２６】
次に、基板２の上面２ａに、周知の表面実装技術を用いて部品３を実装する。例えば、基板２のランド電極６のうち所望のランド電極６上に半田７を形成しておき、半田７が形成されているランド電極６のうちの対応するランド電極６上に部品３を実装し、その後、リフロー処理を行う。なお、リフロー処理後に必要に応じて基板２の集合体の洗浄を行う。
【００２７】
次に、基板２の上面２ａと部品３とを被覆するように、基板２の上面２ａに封止樹脂層５の下部５ａを形成する。その後、封止樹脂層５の下部５ａ上に金属ブロック４を配置し、金属ブロック４を被覆するように封止樹脂層５の上部５ｂを形成する。このように封止樹脂層５を下部５ａと上部５ｂとの２段階に分けて形成することで、部品３の上面３ａと金属ブロック４の下面４ｂとの間に樹脂が配置され、モジュール１を基板２の上面２ａと水平な方向からみたときに、金属ブロック４は封止樹脂層５の内部に浮いているように配置される。
【００２８】
なお、封止樹脂層５は、例えば、トランスファーモールド方式、コンプレッションモールド方式、液状樹脂工法、シート樹脂工法等を用いることができる。また、封止樹脂層５には、一般的なシリカフィラー入りのエポキシ樹脂を用いることができる。なお、封止樹脂層５に高い熱伝導性を持たせるために、アルミナフィラーなどの熱伝導率が高いフィラー入りのエポキシ樹脂を用いることもできる。なお、封止樹脂層５の形成後に、必要に応じて基板２のプラズマ洗浄を行ってもよい。
【００２９】
封止樹脂層５が形成された後、ダイサーまたはレーザー加工などの周知の方法により、モジュール１を個片化する。
【００３０】
上記した実施形態によれば、金属ブロック４は、基板２の上面２ａと垂直な方向から見たときの面積が、部品３の面積よりも大きいため、放熱効率の向上が図られる。また、金属ブロック４が封止樹脂層５に埋設された構造であるため、低背化が容易である。さらに、封止樹脂層５の表面から金属ブロック４を露出させるために封止樹脂層５の表面を研磨する必要がないため、製造工程を削減することができる。
【００３１】
図２は、金属ブロック４の基板２の上面２ａと垂直な方向の厚さが１００μｍの場合と５０μｍの場合の、金属ブロック４の基板２の上面２ａと水平方向の大きさと、金属ブロック４の配置（横軸）によるモジュール１の温度変化ΔＴ（縦軸）を表したグラフである。図２に示すように、放熱部材である金属ブロック４の厚さが１００μｍの場合には、金属ブロック４が５０μｍである場合と比較してモジュール１の温度変化が大きく、金属ブロック４の厚さが１００μｍの場合はより放熱効率が高いことがわかる。したがって、上記した実施形態のように、金属ブロック４の基板２の上面２ａと垂直な方向の厚さが１００μｍ以上である金属部材を使用する場合には、めっきや金属箔等の厚さが１００μｍに満たない放熱部材の場合と比べて、放熱効率を向上させることができる。なお、一般的な電子部品において数℃の放熱効果でも数ヶ月（１０℃で約４年）程度の寿命延長が期待できる。
【００３２】
また、基板２と部品３の線膨張係数の違いにより、ヒートショック等が原因のモジュール１の反りが発生してしまうが、封止樹脂層５の内部に厚みのある金属ブロック４を配置することで、基板２と部品３の線膨張係数の差を小さくして、モジュール１の反りを抑制することができる。
【００３３】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係るモジュールについて図３を参照して説明する。なお、図３は第２実施形態に係るモジュール１ａの断面図である。
【００３４】
第２実施形態に係るモジュール１ａが図１を用いて説明した第１実施形態に係るモジュール１と異なる点は、図３に示すように、金属ブロック４が部品３に接している点である。その他の構成は第１実施形態に係るモジュール１と同様であるため、同一符号を付すことによりその説明を省略する。
【００３５】
金属ブロック４は、部品３の上面３ａに接着部材８により接着されることにより、部品３の上面３ａに配置される。接着部材８は、例えば、熱を伝導する熱伝導接着剤や半田等を用いることができる。また、接着部材８を使用せずに、部品３の上面３ａに金属ブロック４を直接配置してもよい。
【００３６】
なお、この実施形態のモジュール１ａは、基板２の上面２ａに部品３を実装した後、部品３の上面３ａに金属ブロック４を接着部材８により接着し、その後、基板２の上面２ａ、部品３、および金属ブロック４を被覆するように封止樹脂層５を積層することにより製造することができる。
【００３７】
上記した実施形態によれば、部品内の熱を面方向に拡散させるため、部品の局所的な発熱を抑制することができ、図２に示すように、第１実施形態の場合よりも放熱効率を向上させることができる。
【００３８】
＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態にかかるモジュール１ｂについて、図４を参照して説明する。なお、図４は、第３実施形態にかかるモジュール１ｂの断面図である。
【００３９】
第３実施形態にかかるモジュール１ｂが図１を用いて説明した第１実施形態にかかるモジュール１と異なる点は、図４に示すように、金属ブロック４が部品３に接しており、さらに、金属ブロック４の端部４ｃが封止樹脂層５の側面から露出している点である。その他の構成は第１実施形態にかかるモジュール１と同様であるため、同一符号を付すことによりその説明を省略する。
【００４０】
この実施形態のモジュール１ｂは、例えば、個片化する前のモジュール１ｂの集合体に１枚の板状の金属を配置し、樹脂で被覆して封止樹脂層５を形成し、その後個片化することにより形成することができる。ダイサーまたはレーザー加工などの方法により個片化することにより、金属ブロック４の端部４ｃが封止樹脂層５の側面から露出する。
【００４１】
上記した実施形態によれば、金属ブロック４の端部４ｃが封止樹脂層５の側面から露出しているため、露出部分から熱を外部に逃がすことができ、図２に示すように、第１実施形態の場合と比べ、さらなる放熱効果の向上が図られる。
【００４２】
＜第４実施形態＞
本発明の第４実施形態に係るモジュールについて図５を参照して説明する。なお、図５は第４実施形態に係るモジュール１ｃの断面図である。
【００４３】
第４実施形態に係るモジュール１ｃが図１を用いて説明した第１実施形態に係るモジュール１と異なる点は、図５に示すように、封止樹脂層５の表面と基板２の側面とを被覆するようにシールド層９が設けられている点である。その他の構成は第１実施形態にかかるモジュール１と同様であるため、同一符号を付すことによりその説明を省略する。
【００４４】
シールド層９は、例えば、封止樹脂層５の表面および基板２の側面に積層された密着層と、密着層に積層された導電層と、導電層に積層された耐食層とを有する多層構造で形成することができる。密着層は、導電層と封止樹脂層５との密着強度を高めるために設けられるものであり、例えば、ＳＵＳ等の金属で形成することができる。導電層は、シールド層９の実質的なシールド機能を担う層であり、例えば、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌのうちのいずれかの金属で形成することができる。また、導電層自体は単一材料に限らず、複数材料を積層した多層構造としてもよい。耐食層は、導電層が腐食したり、傷が付いたりするのを防止するために設けられるものであり、例えば、ＳＵＳで形成することができる。シールド層９の形成には、例えば、スパッタ方式、蒸着方式、ペースト塗布方式等を用いることができる。
【００４５】
上記した実施形態によれば、第１実施形態のモジュール１と同様の効果を得ることができるとともに、部品３から発生した熱をシールド層９から基板２に逃がすことができ、さらなる放熱効果の向上が図られる。
【００４６】
なお、本発明は上記した各実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、上記したもの以外に種々の変更を行うことができる。
【００４７】
また、本発明は、基板に発熱する部品が実装されているとともに、放熱構造を有するモジュールに適用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１〜１ｃ  モジュール
２  基板
２ａ  上面（一方主面）
３  部品
４  金属ブロック（放熱部材）
５  封止樹脂層
９  シールド層
【図１】
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【図２】
2019021856.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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