(57)【要約】  本発明は、電子機器を表面実装するための組み立てに関する。特に、本発明は、効率よく冷却するために高周波数電子素子を低価格の回路基板と共に実装することに関する。特に、本発明は、熱を効率よく伝達すること及びマイクロ波機器におけるエアギャップを排除することに関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板と、１つ以上の高周波数電子素子と、熱伝導材料から成る熱伝導体とを具備するシステムであって、
前記熱伝導体は、
少なくとも１つの脚部と、
少なくとも１つの実装穴とを具備し、
前記少なくとも１つの脚部の延長線と平行な方向と交差する方向に沿って容易に湾曲し、
前記回路基板は、
前記熱伝導体の前記少なくとも１つの実装穴に対応する少なくとも１つの穴と；
前記熱伝導体の前記少なくとも１つの実装穴及び前記回路基板の前記少なくとも１つの対応する穴を貫通する実装ねじ又はボルトとを具備し、
前記実装ねじ又はボルトは、前記回路基板の前記熱伝導体とは反対の側でヒートシンクに固着され、これにより、前記熱伝導体及び前記回路基板を前記ヒートシンクに向かってクランプすることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記電子素子及び前記熱伝導体は前記回路基板に表面実装されることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記熱伝導体は、電子素子が実装される連続する熱伝導体の上に実装されることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記熱伝導体は、前記少なくとも１つの脚部の延長線と平行な方向と交差する方向に沿って少なくとも１つの溝を具備することを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記少なくとも１つの溝は、前記少なくとも１つの脚部の延長線と平行な線に対して垂直であることを特徴とする請求項４記載のシステム。
【請求項６】
前記少なくとも１つの溝のうち少なくとも２つは平行であることを特徴とする請求項４記載のシステム。
【請求項７】
前記熱伝導体は、はんだ接合部及び前記回路基板において歪みを解放するように配置されることを特徴とする請求項４記載のシステム。
【請求項８】
前記熱伝導体は中央に平坦領域を有することを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項９】
前記熱伝導体は、１つ以上のプロファイルを規定された領域又は湾曲した領域を有することを特徴とする請求項８記載のシステム。
【請求項１０】
前記熱伝導体は、前記少なくとも１つの溝に沿って湾曲されていることを特徴とする請求項４記載のシステム。
【請求項１１】
前記熱伝導体は、前記溝に沿って容易に湾曲するように配置されていることを特徴とする請求項４記載のシステム。
【請求項１２】
前記熱伝導体は３つ以下の脚部を具備することを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項１３】
前記熱伝導体は、前記少なくとも１つの脚部において前記回路基板にはんだ付けされることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項１４】
前記熱伝導体は、電子素子に近接する２つのはんだポイントにおいて前記回路基板にはんだ付けされることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項１５】
前記熱伝導体は、２つ又は３つのはんだポイントにおいて前記回路基板にはんだ付けされることを特徴とする請求項１３記載のシステム。
【請求項１６】
前記熱伝導体は、中央の金属板から延出する金属延出部分を具備することを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項１７】
前記熱伝導体は、溝に沿って容易に湾曲する１つ以上の延出部分を含むように構成されることを特徴とする請求項１６記載のシステム。
【請求項１８】
回路基板と、１つ以上の電子素子と、熱伝導材料から成る１つ以上の熱伝導体とを具備するシステムを組立てる方法であって、
１つ以上の熱伝導体を前記回路基板の上に位置決めする工程と；
前記１つ以上の熱伝導体の各々の少なくとも１つの脚部の延長線と平行な方向と交差する方向に沿って湾曲された前記熱伝導体の前記少なくとも１つの脚部をはんだ付けする工程と；
前記１つ以上の熱伝導体の穴と、前記回路基板の穴と、ヒートシンクの穴とを通して１つ以上のねじを位置決めたうえで、ゆるく固定する工程と；
前記１つ以上のねじを締付けることにより、前記熱伝導体と前記回路基板と前記ヒートシンクとをクランプする工程と
を具備することを特徴とする方法。
【請求項１９】
前記組立てる方法は表面実装を含むことを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記１つ以上の熱伝導体を位置決めする工程は、１つ以上の真空ノズルを使用して前記１つ以上の熱伝導体を位置決めする工程を含むことを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２１】
前記はんだ付けする工程は、前記１つ以上の熱伝導体を前記電子素子と同一のはんだ円の中にはんだ付けする工程を含むことを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２２】
前記方法は電子素子の配列に影響を与えないことを特徴とする請求項１８又は２１記載の方法。
【請求項２３】
前記熱伝導体は、電子素子が実装されている連続した熱伝導体に実装されることを特徴とする請求項１８又は２１記載の方法。
【請求項２４】
前記熱伝導体及び電子素子は、はんだストッパにより分離されて実装されることを特徴とする請求項１８又は２１記載の方法。
【請求項２５】
前記熱伝導体は、はんだ接合部及び前記回路基板において、歪みを解放するように配置されることを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２６】
前記熱伝導体は、前記少なくとも１つの脚部の延長線と平行な方向と交差する方向に１つ以上の溝に沿って湾曲されることを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２７】
前記熱伝導体は前記溝に沿って容易に湾曲するように構成されていることを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２８】
前記熱伝導体は、前記少なくとも１つの脚部の延長線と平行な方向と交差する方向に複数の溝を具備することを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２９】
前記熱伝導体は、前記少なくとも１つの脚部の延長線と平行な方向と交差する方向に複数の溝を具備することを特徴とする請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
前記熱伝導体は、前記少なくとも１つの脚部に対して垂直な１つ以上の溝に沿って湾曲されていることを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項３１】
前記熱伝導体は２つ以上の平行な溝を具備することを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項３２】
前記熱伝導体は１つ以上の脚部において前記回路基板にはんだ付けされることを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項３３】
前記熱伝導体は３つ以下のはんだポイントにおいて前記回路基板にはんだ付けされることを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項３４】
前記熱伝導体は、電子素子に近接する２つのはんだポイントにおいて前記回路基板にはんだ付けされることを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項３５】
前記１つ以上のねじを位置決めする工程は、ねじを締付ける前に、前記１つ以上の熱伝導体の各々に対して少なくとも２つの前記ねじを位置決めする工程を含むことを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項３６】
回路基板に実装するための熱伝導材料から成る熱伝導体であって、
少なくとも１つの脚部を具備し、前記熱伝導体は前記少なくとも１つの脚部の延長線と平行な方向と交差する方向に沿って容易に湾曲し、
更に、少なくとも１つの実装穴と；
前記少なくとも１つの脚部の延長線と平行な方向と交差する方向の少なくとも１つの溝と
を具備することを特徴とする熱伝導体。
【請求項３７】
前記熱伝導体は少なくとも２つの実装穴を具備することを特徴とする請求項３６記載の熱伝導体。
【請求項３８】
前記熱伝導体は、前記熱伝導体の重心位置に穴がない平坦な面を具備することを特徴とする請求項３６記載の熱伝導体。
【請求項３９】
前記熱伝導体は、前記少なくとも１つの脚部の延長線と平行な方向と交差する方向に複数の溝を具備することを特徴とする請求項３６記載の熱伝導体。
【請求項４０】
前記熱伝導体は、はんだ接合部及び前記回路基板において歪みを解放するように配置されていることを特徴とする請求項３６記載の熱伝導体。
【請求項４１】
前記熱伝導体は、３つ以下の脚部を具備することを特徴とする請求項３６記載の熱伝導体。
【請求項４２】
前記熱伝導体は、中央に平坦領域を有することを特徴とする請求項３６記載の熱伝導体。
【請求項４３】
前記熱伝導体は、中央の金属領域から延出する複数の金属延出部分を具備することを特徴とする請求項３６記載の熱伝導体。
【請求項４４】
前記熱伝導体は、１つ以上のプロファイルを規定された領域又は湾曲された領域を有することを特徴とする請求項４２記載の熱伝導体。
【請求項４５】
前記熱伝導体は、溝に沿って湾曲されることを特徴とする請求項３６記載の熱伝導体。
【請求項４６】
前記熱伝導体は、溝に沿って容易に湾曲するように構成されていることを特徴とする請求項３６記載の熱伝導体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器の組立てに関する。特に、本発明は、効率よく冷却するために高周波数電子素子を実装することに関する。特に、本発明は、熱を効率よく搬送すること及びマイクロ波機器におけるエアギャップを排除することに関する。
【背景技術】
【０００２】
フランジ型パッケージの実装は当該技術において周知である。フランジ型パッケージは優れた熱処理能力を有するが、リフローはんだ付けの間に十分に位置合わせされないこと及びマイクロ波周波数における性能が一般に不十分であることも知られている。十分に自己整合されない理由は、はんだ／空気の周囲における表面張力に起因する復元作用が重力及び平坦性の欠如／非対称によって起こる整合ずれに対して小さいためである。実装の際のねじ締めの応力に耐えるために、フランジ型パッケージは堅牢でなければならないが、微細化及び高精度を有しつつ、妥当なコストでそのレベルの堅牢さを実現することは困難である。十分なマイクロ波性能を得るためには、自己整合、微細化及び高精度は非常に重要である。
【０００３】
多数の分離されたパッドを有するＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）及びＬＧＡ（ランドグリッドアレイ）など、以下の説明において微細化パッケージと呼ばれる微細化されたパッケージは、当該技術において周知である。この種のパッケージの熱性能は、能動素子からパッケージの底部までの熱搬送に関しては許容レベルである。
【０００４】
当該技術においては、種々の回路基板も周知である。ＦＲ４（難燃度４）多層回路基板は周知の種類の回路基板を代表する一例である。ＦＲ４回路基板は、現在のほぼ全ての大容積電子製品において不可欠である。しかし、この回路基板は効率のよい冷却及び高い機械的精度には特に十分に適合していない。
【０００５】
硬質裏塗り基板は、効率のよい冷却及び高い機械的精度を実現するのに適する回路基板の一種を代表する基板であるが、ＦＲ４回路基板と比較して相当に価格が高い。
【０００６】
回路基板を通すことによる熱搬送以外の熱搬送を実現する別の周知の方法として、対流ヒートシンクを採用する方法がある。これは、回路パッケージに冷却フランジを装着するか又はファンによって強制的に対流を発生させることにより実現できる。
【０００７】
リフローはんだ付けは、回路基板に素子をはんだ付けする周知の方法の１つである。素子は回路基板上にはんだ付けされるが、回路基板は先にはんだ付けされた回路基板又は部品を含んでもよい。
【０００８】
米国特許第５０１９９４１号公報は、熱消散能力を向上させた電子構体を開示する。電気素子からの熱を伝導するために第１の金属伝導パッドを利用することにより、熱除去が実現される。第１のパッドは、接地面及びヒートシンクに至るめっきされた貫通孔を有する１つ以上の接地パッドに並置され、対流により接地パッドに熱結合される。
【０００９】
従来の技術は、回路の信頼性を低下せずに、回路パッケージが実装される基板から熱を伝達して除去するための効率のよい方法を明示していない。特に、従来の技術は回路基板を通る熱経路を特徴とする表面実装を実行し、基板と基板の底面側にあるヒートシンクとの間の空隙を排除又は縮小し、高周波数素子の実装のために低価格の基板を利用可能にするのに適する熱伝導体並びにその適用用途、例えば、マイクロ波への適用を明示していない。
【発明の開示】
【００１０】
高周波数電子機器の一般的な問題は、妥当なコストで高い機器信頼性を伴う優れた電気的性能を維持しつつ、良好な熱特性を実現することである。
【００１１】
フランジ型パッケージは、一般に、優れた熱特性を有する一方で、高周波数において（少なくとも、空洞部が形成された高価な硬質裏塗り基板と組合わせて使用されない限り）十分な電気的性能を示すことはない。
【００１２】
微細化パッケージは高周波数で十分な電気的性能を示すが、熱搬送に関して問題がある。
【００１３】
対流ヒートシンクは、一般に、所望のレベルの熱搬送を実現するためにファンを必要とする。
【００１４】
ＦＲ４回路基板は硬質裏塗り基板と比較してコストの面で有利であるが、熱特性に関しては、硬質裏塗り基板がＦＲ４基板に優る。
【００１５】
従って、基板及び好ましくは実装されるパッケージに対して更なる必要条件を課すことなく、熱搬送及び適切な回路基板への実装を実現するための方法及び手段を効率よく提供することが必要とされる。
【００１６】
本発明の目的は、回路基板を介する熱搬送を増加することである。
【００１７】
別の目的は、回路の信頼性を低下させずに熱搬送を実行する手段を提供することである。
【００１８】
更に、本発明の目的は、電気素子にごく近接する位置でクランプ手段を必要とせずに、回路基板とヒートシンクとの間の空隙を排除又は縮小することである。
【００１９】
別の目的は、表面実装及びリフローはんだ付けに適する手段を提供することである。
【００２０】
更に別の目的は、自動実装に適する回路基板に沿って熱を伝導する手段を提供することである。
【００２１】
更に別の目的は、熱源からヒートシンクへの熱抵抗を経済的に減少することである。
【００２２】
更に、本発明の目的は、回路基板、熱伝導体及びヒートシンクを高い信頼性をもって組立てる方法を提供することである。
【００２３】
これらの目的は、表面実装組立てのための熱伝導体の方法及び手段により達成される。
【００２４】
以下に、添付の図面を参照して本発明の好適な実施形態を例として説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
背景で説明した通り、高周波数フランジ型パッケージが利用可能である。しかし、この種のパッケージは比較的高価であり、表面実装構体には適していない。更に、複数の空洞部を有するメタルバック基板を必要とするため、その分のコストが増加する。
【００２６】
微細化パッケージは、相対的に低い価格で、マイクロ波周波数において優れた性能を示すのに十分な微細化及び精度を有することができる。能動デバイスからパッケージの底部への熱搬送が許容しうるレベルにある場合でも、それらの素子が実装された基板を通る経路は、フランジ型パッケージと比較してはるかに高い抵抗を有する。更に、基板を通して熱を誘導する現在の方法は、横断面面積が限定されたビア（vias）に依存し、パッケージの下方にビア（vias）を配置することについても種々の制限がある。従来の技術による方法のもう１つの問題は、パッケージが実装された面とは反対側の基板の面へ熱が伝達されても、熱をヒートシンクへ搬送しなければならないことである。基板をヒートシンクに固定するとき、基板がヒートシンクにクランプされない限り、基板とヒートシンクとの間に空隙が形成されてしまうため、これは本質的な問題である。そのような空隙は望ましくない熱抵抗を発生する原因となる。
【００２７】
基板をヒートシンクにクランプするためにねじが使用される場合、ねじをパッケージにごく近接して配置すると、例えば、はんだ接合部の破損及び基板の湾曲を引き起こす危険があるなど、回路の信頼性を低下させることがと考えられるため、そのようなねじの配置は不可能である。
【００２８】
また、微細化パッケージの場合、一般に、パッケージを通る（基板を通ってヒートシンクの内部に至る）経路は、フランジ型パッケージの場合よりはるかに高い熱抵抗を有する。
【００２９】
従来の技術における問題を解決する方法として対流ヒートシンクを使用した場合の問題は、著しい改善を得るために強制対流が必要になるという点である。
【００３０】
ＦＲ４回路基板の問題は、特に、基板における熱伝導が限定されること及びヒートシンクへの熱伝導が限定されることに関する。
【００３１】
本発明によれば、微細化パッケージに熱経路が追加されることにより、所望の電気的特性を維持しつつ、従来の方法に対して熱特性が改善される。更に、本発明はＦＲ４回路基板に適用可能であり、フランジ型パッケージが通常必要とする硬質裏塗り基板を必要としない。
【００３２】
図１及び図２は、本発明による一実施形態の側面図を示し、図３は、その平面図を示す。熱伝導体《ＣＯＮＤＵＣＴＯＲ》は、図１に示されるプロファイルに類似するプロファイルに成形され、はんだ付けに適する表面仕上げによってめっきされる。熱伝導体は、例えば、Ｔ＆Ｒの中又はトレイの上で他の任意の素子として実装されるために提供されるのが好ましい。熱伝導体《ＣＯＮＤＵＣＴＯＲ》の両側には、ほぼ平坦な回路基板にはんだ付け《ＳＯＬＤＥＲ》される脚部が形成される。熱伝導体は、図３に示されるように、回路基板上に置かれたときに、３つのはんだ付けポイントが回路基板と接触する状態となるように予め成形されるのが好ましい。３つのポイント又は脚部のみが回路基板と接触する状態であるため、回路基板又は熱伝導体がわずかに歪んだ場合でも、全てのポイント又は脚部が基板と接触できることが保証される。はんだ付けポイント又は脚部が４つ以上あると、この接触は保証できない。事前成形は、熱伝導体《ＣＯＮＤＵＣＴＯＲ》の中央のほぼ平坦な部分《Ｃ》と回路基板との間に狭い空隙が存在するように実行されるのが好ましい。１つ以上のねじによって熱伝導体、回路基板及びヒートシンクがクランプされたとき、この空隙は除去される。
【００３３】
図１を参照すると、本発明の好適な１つの態様によれば、成形された熱伝導体は冷却されるＩＣ（集積回路）などの電気素子《ＩＣ》に近接してはんだ付けされる。熱伝導体は、電気素子《ＩＣ》に近接して回路基板《ＢＯＡＲＤ》にはんだ付け《ＳＯＬＤＥＲ》される。成形熱伝導体及びＩＣは回路基板《ＢＯＡＲＤ》に表面実装されるのが好ましい。熱伝導体の金属の量及びその熱伝導率は、熱の搬送を左右する要因である。また、別個の熱伝導体を使用することにより、本発明の機械的な堅牢性及び信頼性が得られる。熱伝導体は、熱伝導体の中央部分《Ｃ》が通常は数百μｍの範囲の短い距離で離間されるように形成されるのが好ましい。
【００３４】
図２を参照すると、熱伝導体の形状と熱伝導体《ＣＯＮＤＵＣＴＯＲ》の両側に沿って熱伝導体がはんだ付けされる構成とによって、はんだ接合部に対する機械的応力は緩和され、はんだ接合部を破損することなく、熱伝導体《ＣＯＮＤＵＣＴＯＲ》の中央領域を回路基板《ＢＯＡＲＤ》に近接してクランプできる。少なくとも１つのはんだポイントによって、破断のない熱伝導経路《ＰＡＴＨ》が形成される。更に、熱伝導体の重心に平坦な表面領域を設けるのが好ましく、それにより、例えば、真空ノズルによる自動実装が実行できる。
【００３５】
図３を参照すると、熱特性を本質的に維持しつつ機械的応力を更に減少するために、熱伝導体《ＣＯＮＤＵＣＴＯＲ》は翼形《ＷＩＮＧ》であるのが好ましい。熱伝導体が実装ねじにより基板に向かって押圧されるときの機械力を更に減少するために、熱伝導体には１つ以上のプロファイルを規定された領域又は湾曲された領域が存在していることが好ましい。１つ以上の領域は溝《ＧＲＯＯＶＥ》から構成されるのが好ましく、図２に示されるように、例えば、実装穴《ＭＯＵＮＴＩＮＧ  ＨＯＬＥ》を貫通するねじ、ボルト又は対応する部品《ＳＣＲＥＷ》が締付けられ、熱伝導体《ＣＯＮＤＵＣＴＯＲ》を回路基板《ＢＯＡＲＤ》に向かって押圧したときに、熱伝導体は溝に沿って容易に湾曲する。可撓性を最大限にするために、溝は平行な軸に沿って配列されるのが好ましい。機械力が緩和されることにより、はんだ付け中に回路基板が湾曲する危険は最小限に抑えられ、また、はんだ付け作業中及び作業後にはんだ接合部が破損する危険も最小限に抑えられる。更に、熱伝導体《ＣＯＮＤＵＣＴＯＲ》は、実装ねじ、ボルト又は対応する部品《ＳＣＲＥＷ》のために２つ以上の穴《ＭＯＵＮＴＩＮＧ  ＨＯＬＥ》を有するのが好ましい。２つ以上のねじ、ボルト又は対応する部品によって熱伝導体を実装することにより、ねじを締付ける前に２つ以上のねじを実装でき、それにより、回路基板及び熱伝導体をヒートシンクに固定するときのねじれによる機械的応力及びはんだ接合部に対するせん断応力が緩和される。また、回路基板《ＢＯＡＲＤ》を通る複数の熱経路を使用することにより、熱抵抗は減少される。熱抵抗を更に減少するために、ねじ、ボルト又は対応する部品《ＳＣＲＥＷ》は、熱伝導率の高い金属から製造されることが好ましい。
【００３６】
ヒートシンクに固定されると、熱伝導体を貫通する実装ねじ、ボルト又は対応する部品《ＳＣＲＥＷ》は、図２に破線の矢印《ＰＡＴＨ》により示されるように、ねじ頭《ＳＣＲＥＷ》の押圧側からヒートシンク《ＳＩＮＫ》へ熱を搬送し、電気素子は冷却される。１つ以上のねじは、ねじ又は対応する部品により形成された抵抗の低い経路を形成する。基板材料がシンクへ熱を搬送する必要はない。図２に示されるように、ねじからのクランプ力によって、熱伝導体及びその実装ねじ《ＳＣＲＥＷ》の付近において、熱伝導体《ＣＯＮＤＵＣＴＯＲ》、回路基板《ＢＯＡＲＤ》及びヒートシンク《ＳＩＮＫ》により形成される層の間に、性能を劣化させると考えられるエアギャップ《ＡＩＲ−ＧＡＰ》は全く存在しないか又は無視できる程度にしか存在せず、熱を搬送する主な要素は、ねじ、ボルト又は対応する部品からの応力である。
【００３７】
本発明の利点は、低い熱抵抗を実現するために、例えば熱パッド又は熱グリースなどから成る熱ギャップ充填材を必要としないことである。しかし、本発明は熱ギャップ充填材の使用を除外するものではない。熱グリースによる汚染によって、電気接触の劣化又ははんだの能力の低下を招く危険があること、空気を取り込む危険があること、熱グリース又は熱パッドを挿入する追加の処理工程が必要であるため余分に処理時間及び処理コストがかかること、並びに修理が必要になった場合に洗浄及び新たなグリースの塗布が必要なことなどの欠点がある。また、ギャップ充填材は熱抵抗を増加させ、高い実装精度が必要となる。
【００３８】
熱伝導体は、熱伝導率の高い変形自在又は可撓性の金属から製造されるのが好ましい。特に溝《ＧＲＯＯＶＥ》及び延出部分／翼《ＷＩＮＧ》に沿って熱伝導体の変形が容易であることによって、図２に示されるように、ねじの装着中に熱伝導体の中央部分が基板に接近するように延出部分／翼《ＷＩＮＧ》を調整できる。
【００３９】
本発明は、ＩＣなどの電気素子に特に適しており、集積回路の半導体ダイオードからパッケージの側部への十分な熱結合を可能にする。これは、例えば、両面にのみ信号パッドを有するＬＧＡパッケージにより実現できる。
【００４０】
電気素子のリフロー自己整合とは無関係に、本発明による熱伝導体構造が電気素子の位置決めに及ぼす影響は、熱伝導体の翼部分及びパッケージに対応するパッドからのはんだが互いに接触しないように保証することにより排除される。これは、例えば、パッドを分離するはんだストッパのラインを配置することにより保証できる。これにより、最大限の熱伝導を得るために、連続する平坦な銅の面を使用することができる。
【００４１】
先に示唆した通り、本発明の利点の１つは、マイクロ波周波数範囲における電気的性能を劣化させずに、回路基板又ははんだ付け処理に新たな必要条件を課すことなく熱性能を改善できることである。
【００４２】
ヒートシンク《ＳＩＮＫ》に実装する場合、先に述べたように、ねじの締付けに先立って、熱伝導体《ＣＯＮＤＵＣＴＯＲ》に１つ以上のねじ《ＳＣＲＥＷ》を差込むのが好ましい。
【００４３】
図４に概略的に示されるように、実装は２つ以上の工程で実行されるのが好ましい。好適な工程は、熱伝導体を回路基板にはんだ付けすること《Ｓ１》を含む。電気素子は、熱伝導体と同一のリフロー処理《Ｓ１》において実装されるのが好ましい。電気素子は、熱伝導体のはんだ付けの前又は後に、第２のリフロー処理においてもはんだ付け可能である。筐体／ヒートシンクへの回路基板の実装は１つの工程で実行されるのが好ましいが、明確にするために、図４には３つの別個の工程《Ｓ２》、《Ｓ３》、《Ｓ４》が示される。素子及び１つ以上の熱伝導体が実装された１つ以上の回路基板は、ヒートシンクの実装穴に対して位置決めされ、可能であれば、ヒートシンクが設置される筐体に対しても位置決めされる《Ｓ２》。実装ねじ又は対応する部品は本発明による各熱伝導体の１つ以上の穴に位置決めされ、可能であればゆるく締付けられる《Ｓ３》。熱伝導体と回路基板とヒートシンクとを固定するためにねじを締付ける《Ｓ４》前に、全ての実装ねじが位置決めされるのが好ましい。回路基板を筐体に実装するのとほぼ同時に、回路基板を筐体に保持するねじも締付けられる。
【００４４】
図５は、電子素子《ｅ１》、《ｅ２》及び素子《ｅ１》及び《ｅ２》の付近に先に説明したように位置決めされ、実装された熱伝導体《ｃ１》、《ｃ２》、《ｃ３》を有する回路基板の一例を示す平面図である。図５には、１つの熱伝導体《ｃ１》が電子素子《ｅ１》からの熱を伝導するために配置され、１つ以上の熱伝導体《ｃ２》、《ｃ３》が電子素子《ｅ２》からの熱を伝導するために配置された回路基板の例が示される。冷却を最大限にするために、各熱伝導体《ｃ１》、《ｃ２》、《ｃ３》は、熱伝導体の好ましくは３つの脚部のうち２つの脚部が、主に冷却される電気素子《ｅ１》、《ｅ２》に面するように位置決めされる。１つ以上の熱伝導体がパッケージの周囲に配置される場合、熱抵抗は更に減少される。２つの脚部が基板にはんだ付けされると、２つの破断のない熱伝導経路が形成され、それにより、各熱伝導体に関連する熱抵抗はほぼ半減される。冷却を最大限にするために、図示される熱伝導体《ｃ１》、《ｃ２》、《ｃ３》は、好ましくは２つ以上の方向に延出部分／翼部分を具備する。図示されるように、この例における各実装熱伝導体は２つのねじ《ｓｃ１１》、《ｓｃ１２》、《ｓｃ２１》、《ｓｃ２２》によって実装される。
【００４５】
図６は、熱伝導体《ｃ１》、《ｃ２》及び回路基板《Ｂ》がねじ、ボルト又は対応する部品《ｓｃ１１》、《ｓｃ１２》、《ｓｃ２１》、《ｓｃ２２》によりクランプされているヒートシンク《ｓ》を含めて、図５に示される本発明による回路基板の一例を示す側面図である。
【００４６】
本特許出願においては、ＦＲ４、ＢＧＡ、ＬＧＡ及びＩＣなどの頭字語が適用される。しかし、本発明はそれらの頭字語を有する実体を持つ機器に限定されず、それらに類似する性質を有するあらゆる機器に対して適用される。
【００４７】
本発明は、先に詳細に説明された実施形態にのみ限定されることを意図したものではない。本発明から逸脱せずに変更及び変形が実行されてもよい。本発明は、請求の範囲の範囲内の全ての変形を包含する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１は、本発明に従って回路基板にはんだ付けされた熱伝導体の一例を示す側面図である。
【図２】図２は、本発明に従って回路基板にクランプされた熱伝導体の一例を示す側面図である。
【図３】図３は、本発明による熱伝導体の一例を示す平面図である。
【図４】図４は、本発明に従った熱伝導体の一例の実装を概略的に示すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明に従って電子素子及び熱伝導体が実装された回路基板の一例を上から見た図である。
【図６】図６は、本発明に従ってヒートシンクに結合された図５に示される例の回路基板を示す側面図である。
【図１】
2008538860.tif 000003
【図２】
2008538860.tif 000004
【図３】
2008538860.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年4月9日(2008.4.9)
【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】
回路基板と、１つ以上の高周波数電子素子と、熱伝導材料から成る熱伝導体とを具備するシステムであって、
前記熱伝導体は、
少なくとも１つの脚部と、
少なくとも１つの実装穴とを具備し、
前記少なくとも１つの脚部の延長線と平行な方向と交差する方向に沿って容易に湾曲し、
前記回路基板は、
前記熱伝導体の前記少なくとも１つの実装穴に対応する少なくとも１つの穴と、
前記熱伝導体の前記少なくとも１つの実装穴及び前記回路基板の前記少なくとも１つの対応する穴を貫通する実装ねじ又はボルトとを具備し、
前記実装ねじ又はボルトは、前記回路基板の前記熱伝導体とは反対の側でヒートシンクに固着され、これにより、前記熱伝導体及び前記回路基板を前記ヒートシンクに向かってクランプすることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記電子素子及び前記熱伝導体は前記回路基板に表面実装されることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記熱伝導体は、電子素子が実装される連続する熱伝導体の上に実装されることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記熱伝導体は、前記少なくとも１つの脚部の延長線と平行な方向と交差する方向に沿って少なくとも１つの溝を具備することを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記少なくとも１つの溝は、前記少なくとも１つの脚部の延長線と平行な線に対して垂直であることを特徴とする請求項４記載のシステム。
【請求項６】
前記少なくとも１つの溝のうち少なくとも２つは平行であることを特徴とする請求項４記載のシステム。
【請求項７】
前記熱伝導体は、はんだ接合部及び前記回路基板において歪みを解放するように配置されることを特徴とする請求項４記載のシステム。
【請求項８】
前記熱伝導体は中央に平坦領域を有することを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項９】
前記熱伝導体は、１つ以上の、プロファイルが規定された領域又は湾曲した領域を有することを特徴とする請求項８記載のシステム。
【請求項１０】
前記熱伝導体は、前記少なくとも１つの溝に沿って湾曲していることを特徴とする請求項４記載のシステム。
【請求項１１】
前記熱伝導体は、前記溝に沿って容易に湾曲するように配置されていることを特徴とする請求項４記載のシステム。
【請求項１２】
前記熱伝導体は３つ以下の脚部を具備することを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項１３】
前記熱伝導体は、前記少なくとも１つの脚部において前記回路基板にはんだ付けされることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項１４】
前記熱伝導体は、電子素子に近接する２つのはんだポイントにおいて前記回路基板にはんだ付けされることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項１５】
前記熱伝導体は、２つ又は３つのはんだポイントにおいて前記回路基板にはんだ付けされることを特徴とする請求項１３記載のシステム。
【請求項１６】
前記熱伝導体は、中央の金属板から延出する金属延出部分を具備することを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項１７】
前記熱伝導体は、溝に沿って容易に湾曲する１つ以上の延出部分を含むように構成されることを特徴とする請求項１６記載のシステム。
【請求項１８】
回路基板と、１つ以上の電子素子と、熱伝導材料から成る１つ以上の熱伝導体とを具備するシステムを組立てる方法であって、
１つ以上の熱伝導体を前記回路基板の上に位置決めする工程と、
前記１つ以上の熱伝導体の各々の少なくとも１つの脚部の延長線と平行な方向と交差する方向に沿って湾曲された前記熱伝導体の前記少なくとも１つの脚部をはんだ付けする工程と、
前記１つ以上の熱伝導体の穴と、前記回路基板の穴と、ヒートシンクの穴とを通して１つ以上のねじを位置決めたうえで、ゆるく固定する工程と、
前記１つ以上のねじを締付けることにより、前記熱伝導体と前記回路基板と前記ヒートシンクとをクランプする工程と
を具備することを特徴とする方法。
【請求項１９】
前記組立てる方法は表面実装を含むことを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記１つ以上の熱伝導体を位置決めする工程は、１つ以上の真空ノズルを使用して前記１つ以上の熱伝導体を位置決めする工程を含むことを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２１】
前記はんだ付けする工程は、前記１つ以上の熱伝導体を前記電子素子と同一のはんだ円の中にはんだ付けする工程を含むことを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２２】
前記方法は電子素子の配列に影響を与えないことを特徴とする請求項１８又は２１記載の方法。
【請求項２３】
前記熱伝導体は、電子素子が実装されている連続した熱伝導体に実装されることを特徴とする請求項１８又は２１記載の方法。
【請求項２４】
前記熱伝導体及び電子素子は、はんだストッパにより分離されて実装されることを特徴とする請求項１８又は２１記載の方法。
【請求項２５】
前記熱伝導体は、はんだ接合部及び前記回路基板において、歪みを解放するように配置されることを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２６】
前記熱伝導体は、前記少なくとも１つの脚部の延長線と平行な方向と交差する方向に１つ以上の溝に沿って湾曲されることを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２７】
前記熱伝導体は前記溝に沿って容易に湾曲するように構成されていることを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２８】
前記熱伝導体は、前記少なくとも１つの脚部の延長線と平行な方向と交差する方向に複数の溝を具備することを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２９】
前記熱伝導体は、前記少なくとも１つの脚部の延長線と平行な方向と交差する方向に複数の溝を具備することを特徴とする請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
前記熱伝導体は、前記少なくとも１つの脚部に対して垂直な１つ以上の溝に沿って湾曲していることを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項３１】
前記熱伝導体は２つ以上の平行な溝を具備することを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項３２】
前記熱伝導体は１つ以上の脚部において前記回路基板にはんだ付けされることを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項３３】
前記熱伝導体は３つ以下のはんだポイントにおいて前記回路基板にはんだ付けされることを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項３４】
前記熱伝導体は、電子素子に近接する２つのはんだポイントにおいて前記回路基板にはんだ付けされることを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項３５】
前記１つ以上のねじを位置決めする工程は、ねじを締付ける前に、前記１つ以上の熱伝導体の各々に対して少なくとも２つの前記ねじを位置決めする工程を含むことを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項３６】
回路基板に実装するための熱伝導材料から成る熱伝導体であって、
少なくとも１つの脚部を具備し、前記熱伝導体は前記少なくとも１つの脚部の延長線と平行な方向と交差する方向に沿って容易に湾曲し、
更に、少なくとも１つの実装穴と、
前記少なくとも１つの脚部の延長線と平行な方向と交差する方向の少なくとも１つの溝と
を具備することを特徴とする熱伝導体。
【請求項３７】
前記熱伝導体は少なくとも２つの実装穴を具備することを特徴とする請求項３６記載の熱伝導体。
【請求項３８】
前記熱伝導体は、前記熱伝導体の重心位置に穴がない平坦な面を具備することを特徴とする請求項３６記載の熱伝導体。
【請求項３９】
前記熱伝導体は、前記少なくとも１つの脚部の延長線と平行な方向と交差する方向に複数の溝を具備することを特徴とする請求項３６記載の熱伝導体。
【請求項４０】
前記熱伝導体は、はんだ接合部及び前記回路基板において歪みを解放するように配置されていることを特徴とする請求項３６記載の熱伝導体。
【請求項４１】
前記熱伝導体は、３つ以下の脚部を具備することを特徴とする請求項３６記載の熱伝導体。
【請求項４２】
前記熱伝導体は、中央に平坦領域を有することを特徴とする請求項３６記載の熱伝導体。
【請求項４３】
前記熱伝導体は、中央の金属領域から延出する複数の金属延出部分を具備することを特徴とする請求項３６記載の熱伝導体。
【請求項４４】
前記熱伝導体は、１つ以上の、プロファイルが規定された領域又は湾曲された領域を有することを特徴とする請求項４２記載の熱伝導体。
【請求項４５】
前記熱伝導体は、溝に沿って湾曲することを特徴とする請求項３６記載の熱伝導体。
【請求項４６】
前記熱伝導体は、溝に沿って容易に湾曲するように構成されていることを特徴とする請求項３６記載の熱伝導体。
【国際調査報告】
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