(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板と、
前記絶縁性基板の上方に設けられた電極と、
前記絶縁性基板の上方に設けられ、前記電極と電気的に接続されるサーミスタと、
前記絶縁性基板の下方に設けられた接着層と、
前記接着層および前記絶縁性基板の間に設けられ、前記絶縁性基板よりも熱伝導率の高い熱伝導層と
を備え、
前記サーミスタおよび前記電極は、前記接着層と接着される配線層に対して、前記絶縁性基板により電気的に絶縁されるサーミスタ部品。
【請求項２】
前記接着層よりも融点の高い材料で形成され、前記サーミスタを前記電極に固定する固定部を更に備える
請求項１に記載のサーミスタ部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーミスタ搭載装置およびサーミスタ部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体チップ等の電子部品が設けられる基板に、サーミスタを更に設けた装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
［先行技術文献］
［特許文献］
特許文献１  特開２０１１−８６８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
電子部品に接続する基板上の配線層と、サーミスタに接続する基板上の電極とは電気的に絶縁しなければならない。このため、電子部品とサーミスタとを同一基板上に設ける場合、配線層のレイアウトが制限されてしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、絶縁性のベース基板と、ベース基板の上方に設けられた絶縁性基板と、絶縁性基板の上方に設けられた電極と、絶縁性基板の上方に設けられ、電極と電気的に接続されるサーミスタとを備えるサーミスタ搭載装置を提供する。
【０００５】
本発明の第２の態様においては、ベース基板と、ベース基板の上方に設けられた配線層と、配線層の上方に設けられた絶縁性基板と、絶縁性基板の上方に設けられた電極と、絶縁性基板の上方に設けられ、電極と電気的に接続されるサーミスタとを備えるサーミスタ搭載装置を提供する。
【０００６】
本発明の第３の態様においては、絶縁性基板と、絶縁性基板の上方に設けられた電極と、絶縁性基板の上方に設けられ、電極と電気的に接続されるサーミスタと、絶縁性基板の下方に設けられた接着層とを備えるサーミスタ部品を提供する。
【０００７】
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】本発明の実施形態に係るサーミスタ搭載装置１００の一例を示す断面図である。
【図１Ｂ】サーミスタ搭載装置１００の概要を示す斜視図である。
【図２】サーミスタ搭載装置１００の一例を示す上面図である。
【図３】比較例としてのサーミスタ搭載装置２００の一例を示す上面図である。
【図４】サーミスタ部品１０の構造例を示す断面図である。
【図５】サーミスタ搭載装置１００の他の例を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１０】
図１Ａは、本発明の実施形態に係るサーミスタ搭載装置１００の一例を示す断面図である。図１Ｂは、サーミスタ搭載装置１００の概要を示す斜視図である。サーミスタ搭載装置１００は、ベース基板３０にサーミスタ１２が設けられる。本例のサーミスタ搭載装置１００は、サーミスタ部品１０およびベース基板３０を備え、サーミスタ部品１０は、絶縁性基板２０、電極１４およびサーミスタ１２を有する。本例のサーミスタ搭載装置１００は、更に、電子部品６０、配線層４０および放熱部５０を備える。
【００１１】
ベース基板３０は、例えばセラミック基板、樹脂基板等の絶縁性の基板である。また、ベース基板３０は、銅やアルミ等で構成された金属基板であってもよい。ベース基板３０が金属基板である場合、サーミスタ搭載装置１００は、放熱部５０を省略できる。また、ベース基板３０が金属板の場合、サーミスタ搭載装置１００は、配線層４０とベース基板３０との間に、それらを電気的に絶縁する絶縁層を更に備える。
【００１２】
放熱部５０は、ベース基板３０の下方に設けられる。本例の放熱部５０は、ベース基板３０の下面に接して配置される。ベース基板３０の下面は、ベース基板３０の２つの主面の一方の面を指す。放熱部５０は、ベース基板３０よりも熱伝導率の高い材料で構成される。本例の放熱部５０は、ベース基板３０の下面全体に形成される。一例としてベース基板３０はセラミック基板であり、放熱部５０は銅板である。本例の放熱部５０は、例えばベース基板３０にＤＣＢ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｏｐｐｅｒ  Ｂｏｎｄ）法で接合される。
【００１３】
サーミスタ部品１０は、ベース基板３０の上方に設けられる。本例のサーミスタ搭載装置１００においては、サーミスタ部品１０およびベース基板３０の間に配線層４０が配置される。本例の配線層４０は、ベース基板３０の上面に接して配置される。ベース基板３０の上面は、ベース基板３０の２つの主面のうち、上述した下面とは逆側の面を指す。
【００１４】
配線層４０は、電子部品６０と、サーミスタ部品１０以外の他の部品とを電気的に接続する。本例の配線層４０の上面には、電子部品６０およびサーミスタ部品１０が固定される。配線層４０は、導電材料で形成される。本例の配線層４０は、銅板であり、ベース基板３０にＤＣＢ法で接続される。配線層４０は、導電層を所定の形状にパターニングしたものであってもよい。
【００１５】
サーミスタ部品１０は、配線層４０の上面に固定される。サーミスタ部品１０は、サーミスタ１２、絶縁性基板２０および電極１４を有する。サーミスタ１２は絶縁性基板２０により、配線層４０と電気的に絶縁される。本例のサーミスタ部品１０は、更に、熱伝導層１６および接着層１８を有する。
【００１６】
絶縁性基板２０は、例えばセラミックや樹脂等の絶縁性材料で構成される。絶縁性基板２０はベース基板３０の上方に設けられる。絶縁性基板２０の面積は、ベース基板３０の面積より小さい。また、絶縁性基板２０の面積は、配線層４０の面積より小さい。より具体的には、絶縁性基板２０は、配線層４０の上面のうち、電子部品６０が設けられる領域以外の領域よりも面積が小さい。
【００１７】
これにより、サーミスタ部品１０を、ベース基板３０の上面において、電子部品６０とは別の領域に設置できる。例えば、絶縁性基板２０の面積は、ベース基板３０の面積の半分以下である。また、絶縁性基板２０は、配線層４０とサーミスタ１２との間の絶縁性を確保できる厚みを有する。一例として絶縁性基板２０は、ベース基板３０と同一の厚みを有する。
【００１８】
熱伝導層１６は、絶縁性基板２０とベース基板３０との間に設けられる。また、熱伝導層１６は、絶縁性基板２０よりも熱伝導率の高い材料で形成される。本例において熱伝導層１６は銅で構成され、絶縁性基板２０はセラミックで構成される。本例の熱伝導層１６は、絶縁性基板２０にＤＣＢ法で接合される。本例において熱伝導層１６の面積は、絶縁性基板２０の面積とほぼ同一である。
【００１９】
接着層１８は、熱伝導層１６およびベース基板３０の間に設けられる。本例の接着層１８は、熱伝導層１６の下面を配線層４０の上面に固定する。熱伝導層１６は、絶縁性基板２０よりも、接着層１８との接着性が高い材料で構成される。接着性が高いとは、ベース基板３０および絶縁性基板２０に対して互いに離れる方向に力を印加した場合に、ベース基板３０および絶縁性基板２０とが分離し始めるときの力がより大きいことをいう。本例において、例えば、接着層１８は半田で構成される。
【００２０】
電極１４は、絶縁性基板２０の上方に設けられる。本例においては、２つの電極１４が絶縁性基板２０の上面に接して配置される。２つの電極１４は、熱伝導層１６と対向する領域内において、互いに離れて設けられる。２つの電極１４間の距離は、サーミスタ１２の長さとほぼ同一である。絶縁性基板２０は、２つの電極１４を設けることができる範囲でできるだけ小さいことが好ましい。例えば、２つの電極１４が配列される配列方向において、電極１４の端部と、絶縁性基板２０の縁までの距離は、電極１４の幅よりも小さい。
【００２１】
サーミスタ１２は、絶縁性基板２０の上方に設けられ、電極１４と電気的に接続される。本例のサーミスタ１２は、２つの電極１４とそれぞれ電気的に接続される２つの端子１２ａを有する。サーミスタ１２は、２つの端子１２ａの間に、温度に応じて電気抵抗が変化する抵抗部を有する。図１Ａおよび図１Ｂにおいては、当該抵抗部と絶縁性基板２０との間に空間が存在する構造を模式的に示しているが、当該抵抗部の少なくとも一部は絶縁性基板２０と接していてもよい。
【００２２】
電子部品６０は、ベース基板３０の上方において、絶縁性基板２０とは別の領域に設けられる。本例の電子部品６０は、配線層４０の上面において絶縁性基板２０とは異なる領域に固定される。電子部品６０は、サーミスタ１２に対して電気的な絶縁を保てるように、サーミスタ部品１０から所定の距離だけ離れた位置に設けられる。本例において電子部品６０は、大電圧が印加されるＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やパワーＭＯＳＦＥＴ等のパワー半導体チップである。
【００２３】
本例におけるサーミスタ搭載装置１００によれば、同一のベース基板３０に電子部品６０およびサーミスタ部品１０を設けることができる。また、サーミスタ部品１０が絶縁性基板２０を備えるので、サーミスタ部品１０を配線層４０に接して設けることができる。このため、サーミスタ部品１０を避けて配線層４０をレイアウトしなくてよく、配線層４０のレイアウトの自由度が向上する。
【００２４】
また、サーミスタ部品１０を避けて配線層４０を引き回す領域を確保しなくともよいので、ベース基板３０を小型化でき、サーミスタ搭載装置１００を小型化することができる。同様に、電子部品６０を設ける領域を広げることができるので、サイズの大きい電子部品６０を容易に搭載できる。
【００２５】
なお、図１Ｂに示すように、サーミスタ１２を絶縁性基板２０に固定してから、サーミスタ部品１０をベース基板３０に固定することが好ましい。本例では、絶縁性基板２０に熱伝導層１６、２つの電極１４およびサーミスタ１２を固定してから、サーミスタ部品１０を配線層４０に固定する。つまり、完成したサーミスタ部品１０をベース基板３０に固定する。一例として、接着層１８はサーミスタ部品１０側に設けられるが、接着層１８はベース基板３０側に設けられてもよい。
【００２６】
また、電子部品６０も、半田等により配線層４０上に固定される。一例として電子部品６０およびサーミスタ部品１０は、同一のリフロー工程で配線層４０に固定される。他の例では、サーミスタ部品１０を電子部品６０よりも後に配線層４０に固定してもよく、電子部品６０をサーミスタ部品１０よりも後に配線層４０に固定してもよい。
【００２７】
図２は、サーミスタ搭載装置１００の一例を示す上面図である。本例のサーミスタ搭載装置１００は、図１Ａおよび図１Ｂに示したサーミスタ搭載装置１００に対して、電極７０を更に有する。電極７０は、例えばワイヤやリード、またはピン等を介して、サーミスタ搭載装置１００の外部と電気的に接続される。
【００２８】
電極７０は、配線層４０上に接合される。これにより、電子部品６０および電極７０は、配線層４０を経由して電気的に接続される。本例では、電子部品６０から電極７０に対して電流ＩＭ１が流れる。
【００２９】
本例においてサーミスタ部品１０は、配線層４０上において電子部品６０および電極７０の間に配置される。サーミスタ部品１０は、絶縁性基板２０を有するので、電極７０上に設置することができる。そして、電流ＩＭ１を流しながら動作する電子部品６０の温度を、その近傍に配置したサーミスタ部品１０を用いて測定することができる。
【００３０】
図３は、比較例としてのサーミスタ搭載装置２００の一例を示す上面図である。サーミスタ搭載装置２００におけるサーミスタ部品２１０は、絶縁性基板２０を有さない。例えばサーミスタ部品２１０は、ベース基板３０に電極１４およびサーミスタ１２を直接固定する。この場合、配線層４０は、サーミスタ部品２１０が設けられる領域に、導電材料が除去された開口２２を有する。
【００３１】
図２の例におけるサーミスタ部品１０は絶縁性基板２０を有するので、図３の例におけるサーミスタ部品２１０に比べて絶縁性が高い。このため、電子部品６０との距離Ｄ１を、サーミスタ部品２１０および電子部品６０との距離Ｄ２に比べて小さくしても、電子部品６０との絶縁を確保することができる。このため、サーミスタ搭載装置１００を小型化できる。さらに、電子部品６０とサーミスタ１２との距離を小さくできるため、より正確に電子部品６０の温度を測定することができる。
【００３２】
また図３の例においては、配線層４０が開口２２を有するので、電子部品６０から電極７０に流れる電流ＩＭ２は、開口２２を迂回して流れる。このため、配線層４０は、開口２２の幅Ｗ２に加えて、電流ＩＭ２が低抵抗で流れることができる程度の幅を必要とする。これに対して図２に示したサーミスタ搭載装置１００は、サーミスタ部品１０の下を電流ＩＭ１が通過できるので、配線層４０のレイアウトの制限が少ない。例えば、サーミスタ搭載装置１００は、サーミスタ搭載装置２００に比べて配線層４０の幅を小さくでき、サーミスタ搭載装置１００を小型化できる。
【００３３】
図４は、サーミスタ部品１０の構造例を示す断面図である。図４に示すサーミスタ部品１０は、図１Ａおよび図１Ｂに示したサーミスタ部品１０の構成に加え、固定部２４を更に備える。
【００３４】
固定部２４は、サーミスタ１２を電極１４に固定する。固定部２４は、接着層１８よりも融点の高い材料で構成される。例えば固定部２４は金属焼結材であり、接着層１８は錫を含む半田である。また、固定部２４は半田であってもよい。この場合、半田に含まれる錫、銅、銀等の材料の組成を調整して、固定部２４の融点を接着層１８の融点よりも高くすればよい。このような構成により、完成したサーミスタ部品１０を配線層４０に固定すべく接着層１８を加熱した場合でも、サーミスタ１２と電極１４との接続を強固に維持することができる。
また、サーミスタ部品１０は、接着層１８を有する。このため、サーミスタ部品１０は、配線層４０上の任意の位置に容易に固定できる。
【００３５】
図５は、サーミスタ搭載装置１００の他の例を示す上面図である。ただし図５においてはベース基板３０および配線層４０を省略している。本例のサーミスタ搭載装置１００は、複数の電子部品６０を有する。図５では３個の電子部品６０−１、６０−２、６０−３を示している。本例のそれぞれの電子部品６０は、並列に設けられた同一特性の半導体チップである。ここで「同一特性」とは、厳密に特性が同一であることを意味しない。製造バラツキによる特性の差異が生じていても、上述した「同一特性」の概念には含まれる。
【００３６】
サーミスタ搭載装置１００は、それぞれの電子部品６０に対向して設けられた電極７０を有する。図５に示す電極７０は、それぞれの電子部品６０に対して共通に設けられるが、電子部品６０毎に電極７０が設けられてもよい。
【００３７】
サーミスタ部品１０は、複数の電子部品６０のうち、一部の電子部品６０に対応して設けられる。本例では、電子部品６０−２に対応してサーミスタ部品１０が設けられ、他の電子部品６０−１、６０−３にはサーミスタ部品１０が設けられていない。例えば電子部品６０−２と電極７０とを最短距離で結ぶ直線上にサーミスタ部品１０が設けられるが、他の電子部品６０と電極７０とを最短距離で結ぶ直線上にはサーミスタ部品１０が設けられない。
【００３８】
サーミスタ部品１０は絶縁性基板２０を有するので、配線層４０上に設けても、電子部品６０および電極７０の間に流れる電流ＩＭに影響を与えない。このため、並列に設けられた同一特性の複数の電子部品６０のうち、一部の電子部品６０だけに対応してサーミスタ部品１０を設けても、電子部品６０間の特性バラツキを増大させない。このため、一部の電子部品６０だけにサーミスタ部品１０を設けても、特定の電子部品６０に電流が集中しない。
【００３９】
特に、電子部品６０がＩＧＢＴ等のパワー半導体チップの場合、特定の電子部品６０に電流が集中してしまうと、電子部品６０の故障が発生しやすい。本例のサーミスタ搭載装置１００は、一部の電子部品６０だけにサーミスタ部品１０を設けても電流の集中が生じないので、サーミスタ部品１０の配置の自由度を向上させることができる。
【００４０】
なお、特許請求の範囲または明細書における「上」および「上方」と、「下」および「下方」とは、互いに逆の方向を指す。ただし、「上」および「上方」の用語は、重力方向と逆向きの方向に限定されない。また、「下」および「下方」の用語は、重力方向に限定されない。例えば、電気機器に実装されたサーミスタ搭載装置１００において、サーミスタ部品１０がベース基板３０の地面側の表面に配置されるような場合であっても、当該サーミスタ搭載装置１００が本発明に含まれうることは明らかである。
【００４１】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００４２】
１０・・・サーミスタ部品、１２・・・サーミスタ、１４・・・電極、１６・・・熱伝導層、１８・・・接着層、２０・・・絶縁性基板、２２・・・開口、２４・・・固定部、３０・・・ベース基板、４０・・・配線層、５０・・・放熱部、６０・・・電子部品、７０・・・電極、１００・・・サーミスタ搭載装置、２００・・・サーミスタ搭載装置、２１０・・・サーミスタ部品
【図１Ａ】
0006668617.tif 000002
【図１Ｂ】
0006668617.tif 000003
【図２】
0006668617.tif 000004
【図３】
0006668617.tif 000005
【図４】
0006668617.tif 000006
【図５】
0006668617.tif 000007