(57)【要約】【課題】放熱板を有する電子部品が実装される基板を有する実装構造体において、電子部品の放熱効率を向上させ、かつ高品質な実装構造体を安価に実現する。【解決手段】本発明の実装構造体は、表面に放熱部を備えた電子部品であって、所定の基板の表面に設けられた接続部と線接触可能な凸部が前記放熱部に形成され、前記接続部は前記線接触に際して固化する、ことを特徴とする電子部品と、前記基板と、前記接続部と、を有する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に第１の放熱部を備えた電子部品であって、
所定の基板の表面に設けられた接続部と線接触可能な凸部が前記放熱部に形成され、
前記接続部は前記線接触に際して固化する、ことを特徴とする電子部品。
【請求項２】
前記基板は、表面に第２の放熱部を有し、前記第２の放熱部は前記接続部を介して前記凸部に接する、請求項１記載の電子部品。
【請求項３】
前記凸部は、高さが所定の範囲内で連続している、請求項１または２記載の電子部品。
【請求項４】
前記凸部は、高さが一定で連続している、請求項３記載の電子部品。
【請求項５】
前記凸部は、前記基板に対向する頂点を有する断面を有する、請求項１から４の内の１項記載の電子部品。
【請求項６】
前記凸部は、上底が前記基板に対向し、前記上底が下底よりも短い台形の断面を有する、請求項１から４の内の１項記載の電子部品。
【請求項７】
前記凸部から前記凸部の外側の部分にかけて前記接続部に接している、請求項１から６の内の１項記載の電子部品。
【請求項８】
前記基板は、前記凸部の外側の部分に対向して設けられているビアを有する、請求項１から７の内の１項記載の電子部品。
【請求項９】
請求項１から８の内の１項記載の電子部品と、前記基板と、前記接続部と、を有する実装構造体。
【請求項１０】
請求項９記載の実装構造体を有する電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱構造を有する電子部品とこれが実装されている基板を有する実装構造体、およびこれを用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体などの電子部品が実装されるプリント基板は、高密度実装を安価に実現することが要求されているため、低層化やビアをスルーホールだけで形成するなどの、簡単な工法を用いる必要がある。一方で、放熱板などの放熱構造を持つ電子部品が実装される場合は、電子部品の放熱板と、プリント基板の表面に設けられたサーマルパッドである銅箔とのハンダによる接続が必要となる。また、表面に設けられたサーマルパッドだけでは放熱が十分でない場合は、サーマルパッドは、プリント基板の内層や裏面に設けられたグランドプレート（接地板）のような面積の大きい導体に、ビアを介して接続する必要がある。
【０００３】
図６は、放熱構造を有する電子部品が実装されているプリント基板を有する実装構造体の、既知の構造を示す図である。電子部品の放熱板は、ハンダによりプリント基板のサーマルパッドに接続する。さらに、サーマルパッドは、放熱を促進するために、ビアを介してグランドプレート（図示省略）などの面積の大きい導体に接続することができる。
【０００４】
このとき、ビアはソルダーレジストで覆われてはいるが、リフローしているハンダは、電子部品の自重によりソルダーレジストの方向に逃げ、ソルダーレジストとサーマルパッドとの隙間に染み込む。染み込んだハンダは、ビアが形成されているスルーホール（図示省略）とビアとの隙間から、プリント基板の裏面に漏れ出してハンダ突起を形成する。
【０００５】
このハンダ突起は、部品が実装できない領域を生じるため、高密度実装の妨げとなる。また、ビアの仕上がりに不具合がある場合や、漏れ出すハンダの量が少ない場合、ハンダ突起の代わりにハンダボールが発生する場合がある。このハンダボールが移動して電極間に挟まった状態で通電した場合、電気検査時の障害や、ショートして部品が壊れるなどの原因となる。
【０００６】
これらの問題を解決するために、半貫通のブラインドビアホールやレーザービアホール、あるいはスルーホールであっても樹脂埋め加工をする、などの方法を用いることが可能である。しかしながら、これらの方法は、工程に手間が掛るため、コストの増大や製造のリードタイムが長くなるなどの問題を有し、高密度実装を安価に実現することができない。
【０００７】
特許文献１には、表面実装型電子部品およびその実装構造が開示されている。特許文献１によれば、電子部品の底面電極の形状を、プリント基板の接合パッドに対して凸型に形成する。底面電極と接合パッドを接合するハンダのリフローの際には、溶融したハンダに表面張力が働く。このハンダの表面張力は、底面電極の頂点部がハンダに接した箇所を中心に作用する。これにより、ハンダが底面電極側へ吸い上げられ、プリント基板に設けられている貫通スルーホールへのハンダ吸われを抑制できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１３０８１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に開示された表面実装型電子部品およびその実装構造は、以下の課題を有している。すなわち、特許文献１に開示された電子部品の底面電極の形状は、角錐形のように頂点を有する突起、もしくは円筒形のように上面を有する突起である。この内、頂点を有する突起の場合、リフロー時のハンダの表面張力はハンダに接する頂点部の点で作用するため、接する面積が小さくハンダの十分な吸い上げができない。その結果、貫通スルーホールへのハンダ吸われを十分に抑制することができない。また、上面を有する突起の場合、リフロー時のハンダへの表面張力はハンダに接する上面で作用するが、同時にハンダには電子部品の自重が掛かる。この自重によりハンダが貫通スルーホールの方向に逃げ、貫通スルーホールに吸われることになる。
【００１０】
また、特許文献１に開示された実装構造では、点在する突起により電子部品の底面電極とプリント基板の接合パッドとが接合される。よって、電子部品の発熱量が大きい場合、突起を数多く設ける必要がある。また、放熱の効率を上げるためには、プリント基板には多くのビアを設ける必要がある。すなわち、放熱効率を上げようとすると、突起の数や、ビアを形成するための貫通スルーホールの数が多くなり、かつそれぞれの配置が近接化し複雑化する。これにより、ハンダが貫通スルーホールに達して吸われやすくなる。また、製造時の位置合わせの精度を向上させる必要があり、製造コストが増大する。逆に、突起や貫通スルーホールの数を減らすと、放熱効率が低下する。
【００１１】
以上のように、特許文献１の実装構造では、電子部品の放熱効率を向上させようとすると、プリント基板の裏面にハンダ突起やハンダボールが形成され、実装構造の品質が低下してしまう。すなわち、特許文献１の実装構造では、電子部品の放熱効率を向上させ、かつ高品質な実装構造体を安価に実現することができない。
【００１２】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、放熱板を有する電子部品が実装される基板を有する実装構造体において、電子部品の放熱効率を向上させ、かつ高品質な実装構造体を安価に実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の電子部品は、表面に放熱部を備えた電子部品であって、所定の基板の表面に設けられた接続部と線接触可能な凸部が前記放熱部に形成され、前記接続部は前記線接触に際して固化する、ことを特徴とする。
【００１４】
本発明の実装構造体は、表面に放熱部を備えた電子部品であって、所定の基板の表面に設けられた接続部と線接触可能な凸部が前記放熱部に形成され、前記接続部は前記線接触に際して固化する、ことを特徴とする電子部品と、前記基板と、前記接続部と、を有する。
【００１５】
本発明の電子機器は、表面に放熱部を備えた電子部品であって、所定の基板の表面に設けられた接続部と線接触可能な凸部が前記放熱部に形成され、前記接続部は前記線接触に際して固化する、ことを特徴とする電子部品と、前記基板と、前記接続部と、を有する実装構造体を有する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、放熱板を有する電子部品が実装される基板を有する実装構造体において、電子部品の放熱効率を向上させ、かつ高品質な実装構造体を安価に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態の実装構造体の構造を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の実装構造体の構造を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の実装構造体のハンダによる接合を説明する図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の実装構造体のハンダによる接合を説明する図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の実装構造体の変形例の構造を示す図である。
【図６】既存の実装構造体の構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の実装構造体の構造を示す上面図とＡ−Ａ’断面図である。本実施形態の実装構造体１は、表面に放熱部１２を備えた電子部品１１であって、所定の基板１３の表面に設けられた接続部１５と線接触可能な凸部１３が前記放熱部１２に形成され、前記接続部１５は前記線接触に際して固化する、ことを特徴とする電子部品１１と、前記基板１４と、前記接続部１５と、を有する。
【００１９】
また、本実施形態の電子部品１１は、表面に放熱部１２を備えた電子部品１１であって、所定の基板１３の表面に設けられた接続部１５と線接触可能な凸部１３が前記放熱部１２に形成され、前記接続部１５は前記線接触に際して固化する、ことを特徴とする。
【００２０】
なお、図１の実装構造体１には、凸部１３とこれに接続する接続部１５との３つの組が記載されているが、これには限定されない。凸部１３と接続部１５との組は、ひとつでも任意の複数でもよい。
【００２１】
実装構造体１によれば、放熱部１２の凸部１３の先端は幅を有するので、接続部１５のリフロー時には、凸部１３の先端は接続部１５に線で接する。これにより、溶融している接続部１５の表面張力は凸部１３の先端の線で作用するため、先端が点で接する場合に比べて、凸部１３は接続部１５を効率よく吸い上げることができる。その結果、基板１４に貫通スルーホールが、放熱板１２の凸部１３以外の部分に対向する位置に設けられている場合、溶融した接続部１５が貫通スルーホールへ吸われることを抑制することができる。また、放熱部１２の凸部１３の先端が幅を有して接続部１５に接続するため、接続する面積が大きくなり、放熱効率が向上する。
【００２２】
さらに、放熱部１２の凸部１３以外の部分に対向して配置される貫通スルーホールの数が増しても、貫通スルーホールは凸部１３以外の部分に沿って略直線的に配置されるため、その配置が複雑化することはない。そのため、貫通スルーホールに形成されるビアの数を増して放熱効率を向上させても、製造時の位置合わせの精度を向上させる必要なく、貫通スルーホールへの接続部１５の吸われを抑制することができる。その結果、製造コストを抑えて実装構造体の品質を向上させることができる。
【００２３】
以上のように、本実施形態によれば、放熱板を有する電子部品が実装される基板を有する実装構造体において、電子部品の放熱効率を向上させ、かつ高品質な実装構造体を安価に実現することができる。
（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態の実装構造体の構造を示す上面図とＢ−Ｂ’断面図である。本実施形態の実装構造体２は、第１の面と第２の面とを有する放熱板２２を表面に有し、第１の面は凸部を有し、第２の面は表面に接する電子部品２１が、実装されているプリント基板２３を有する。さらに、凸部は、プリント基板２３が放熱板２２に対向する面に有するサーマルパッド２４に接続するハンダ２５と、線接触することができる連続する高さを有する。
【００２４】
電子部品２１は、半導体デバイスやトランスや小型モーターなどの、動作により発熱する部品とすることができる。電子部品２１は、電気信号や電力の授受をする電極２８を有する。
【００２５】
放熱板２２は、電子部品２１が発生する熱を放熱することができる。放熱板２２は、銅などの金属とすることができる。放熱板２２は、熱伝導性のよいものであればこれには限定されない。
【００２６】
放熱板２２の凸部は、ハンダ２５に接続する側に頂点を有する断面を有する。また、前記断面は三角形とすることができる。凸部の断面の頂点は、Ｂ−Ｂ’断面の奥行き方向に所定の範囲の高さを有して連続している。より好ましくは、凸部の断面の頂点は、Ｂ−Ｂ’断面の奥行き方向に一定の高さを有して連続している。
【００２７】
プリント基板２３は、電子部品２１の放熱板２２の熱を放熱させるサーマルパッド２４を有する。サーマルパッド２４は、銅などの金属とすることができる。サーマルパッド２４は、熱伝導性のよいものであればこれには限定されない。サーマルパッド２４は、放熱板２２の凸部とハンダ２５で接続する。
【００２８】
ハンダ２５は、サーマルパッド２４の表面に、放熱板２２の凸部に対向して凸部ごとに設けられることができる。ハンダ２５は、ハンダペーストを凸部に対向する位置に印刷し、加熱によるリフローで放熱板２２の凸部とサーマルパッド２４とを接合させる。加熱は、リフロー炉により行うことができる。
【００２９】
なお、放熱板２２の凸部とサーマルパッド２４とを接続する材料は、流動性を有して凸部に接して固化し、
放熱板２２とサーマルパッド２４との間の熱伝導を行うことができれば、ハンダには限定されない。例えば、接続する材料は、流動性を有して凸部に接して固化する樹脂や導電性ペーストなどとすることもできる。
【００３０】
プリント基板２３は、ビア２６を有する。ビア２６は、サーマルパッド２４を、プリント基板２３の内層や裏面に設けられているグランドプレート（接地板）のような面積の大きい導体（図示省略）に接続させる。ビア２６は、銅などの金属とすることができる。ビア２６は、熱伝導性のよいものであればこれには限定されない。ビア２６は、プリント基板２３に設けられた貫通スルーホール（図示省略）の内部に形成される。ビア２６は、放熱板２２の凸部の外側の部分に対向して設けられている。ソルダーレジスト２７は、サーマルパッド２４の表面で、ビア２６を覆う。
【００３１】
プリント基板２３は、電子部品２１の電極２８に接続する電極パッド２９を有する。電極パッド２９は、ハンダ３０で電極２８に接続する。ハンダ３０は、ハンダ２５と同様に、ハンダペーストを印刷し、加熱によるリフローで電極２８と電極パッド２９とを接合させることができる。
【００３２】
図３は、本実施形態の実装構造体２のハンダによる接合を説明する図である。図３では、ビア２６がソルダーレジストに覆われていない場合を示している。図３の上図は、ハンダ２５に放熱板２２の凸部の先端が接している状態を示す。加熱によりハンダ２５が溶融してリフローすると、ハンダ２５の表面張力はハンダ２５に接する凸部の先端で作用する。凸部の先端は図３の奥行き方向に幅を有するので、先端は線でハンダ２５に接する。このため、凸部は溶融しているハンダ２５を、先端が点で接する場合に比べて効率よく吸い上げることができる。
【００３３】
その結果、電子部品２１が自重によりプリント基板２３側に移動すると、図３の下図のように、ハンダ２５は放熱板２２に吸い上げられ、凸部からその外側の部分にかけて接するハンダ２５’の状態となる。ハンダ２５’のようになることで、放熱板２２の凸部の外側の部分に対向してプリント基板２３に設けられているビア２６の貫通スルーホールへ、溶融しているハンダが吸い込まれることを抑制することができる。
【００３４】
図４は、実装構造体２のハンダによる接合を説明する別の図である。図４では、ビア２６がソルダーレジスト２７に覆われている場合を示している。図４の上図は、ハンダ２５に放熱板２２の凸部の先端が接している状態を示す。加熱によりハンダ２５が溶融してリフローすると、ハンダ２５の表面張力はハンダ２５に接する凸部の先端で作用する。凸部の先端は図４の奥行き方向に幅を有するので、先端は線でハンダ２５に接している。このため、凸部は溶融しているハンダ２５を効率よく吸い上げることができる。
【００３５】
その結果、電子部品２１が自重によりプリント基板２３側に移動すると、図４の下図のように、ハンダ２５は放熱板２２に吸い上げられ、凸部からその外側の部分にかけて接するハンダ２５’の状態となる。ハンダ２５’は、ソルダーレジスト２７に接することはあっても、放熱板２２の凸部に効率よく吸い上げられているので、ビア２６の貫通スルーホールへ吸い込まれることが抑制される。
【００３６】
図５は、本実施形態の実装構造体の変形例の構造を示す図である。図５は、図２のＢ-Ｂ’断面に相当する断面図である。実装構造体２’は、放熱板２２’の凸部の断面が台形を有する。台形は、上底をサーマルパッド２４の側すなわち凸部の先端とし、下底を電子部品２１の側とし、上底が下底よりも短い。この形状の凸部がハンダ２５に接すると、台形の斜辺に沿ってハンダ２５が効率よく吸い上げられる。よって、ハンダ２５に凸部の先端の平面が接しても、電子部品２１の自重によりハンダ２５が貫通スルーホールの方向に逃げて貫通スルーホールに吸い込まれることを、抑制することができる。
【００３７】
なお、図２の実装構造体２では、放熱板２２の凸部の先端が、Ｂ−Ｂ’断面の法線方向に直線的に連続する場合を示しているが、これには限定されない。凸部は、高さが所定の範囲内で連続していればよく、例えば、円弧を描いて連続していてもよく、蛇行して連続していてもよい。また、Ｂ−Ｂ’断面の法線方向から傾いて直線的に連続していてもよい。
【００３８】
また、前記の高さが所定の範囲内であるとは、ハンダ２５がリフローしたときに、凸部の先端がハンダ２５に点で接触せずに線で接触する高さの範囲内であればよい。すなわち、ハンダ２５がリフローしたときに、ハンダ２５の表面張力により瞬間的に凸部の先端が線で接触することができる程度の高さの範囲内であればよい。高さが所定の範囲内であることのより好ましい状態は、高さが一定であることである。
【００３９】
なお、図２の実装構造体２には、凸部とこれに接続するハンダ２５との３つの組が記載されているが、これには限定されない。凸部とハンダ２５との組は、ひとつでも任意の複数でもよい。
【００４０】
なお、図２の実装構造体２では、電子部品２１は放熱板２２と第２の面で接しているが、これには限定されない。電子部品２１と放熱板２２とは一体的に形成されていてもよい。例えば、電子部品２１が半導体デバイスである場合、半導体チップを覆うパッケージに凸部が設けられていてもよい。
【００４１】
本実施形態の電子機器は、本実施形態の実装構造体２を有する電子機器である。電子機器は、スマートフォンや携帯電話などの携帯機器や、パーソナルコンピュータやサーバなどの情報機器や、ルータやスイッチなどの通信機器や、テレビなどの家電機器とすることができる。
【００４２】
以上のように、本実施形態の実装構造体によれば、ハンダのリフロー時に、ハンダ２５に放熱板２２の凸部の先端が線で接する。これにより、溶融しているハンダ２５の表面張力は凸部の先端の線で作用するため、先端が点で接する場合に比べて、凸部は溶融しているハンダ２５を効率よく吸い上げることができる。その結果、放熱板２２の凸部の外側の部分に対向してプリント基板２３に設けられているビア２６の貫通スルーホールへ、溶融しているハンダ２５が吸われることを抑制することができる。よって、プリント基板２３の裏面のハンダ突起やハンダボールの形成が抑制され、実装構造体の品質を向上させることができる。また、放熱板２２の凸部が幅を有してハンダ２５に接続するため、接続面積が大きくなり、電子部品２１の放熱効果が向上する。
【００４３】
さらに、放熱板２２の凸部の外側の部分に対向する位置に配置される貫通スルーホールの数が増しても、貫通スルーホールは凸部の外側の部分に沿って略直線的に配置されるため、その配置が複雑化することはない。そのため、貫通スルーホールに形成されるビア２６の数を増して放熱効率を向上させても、製造時の位置合わせの精度を向上させる必要なく、貫通スルーホールへのハンダ吸われを抑制することができる。よって、プリント基板２３の裏面のハンダ突起やハンダボールの形成が抑制され、製造コストを抑制しつつ実装構造体の品質を向上させることができる。
【００４４】
以上のように、本実施形態によれば、放熱板を有する電子部品が実装される基板を有する実装構造体において、電子部品の放熱効率を向上させ、かつ高品質な実装構造体を安価に実現することができる。
【００４５】
本発明は上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものである。
【００４６】
また、上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
（付記１）
表面に第１の放熱部を備えた電子部品であって、
所定の基板の表面に設けられた接続部と線接触可能な凸部が前記放熱部に形成され、
前記接続部は前記線接触に際して固化する、ことを特徴とする電子部品。
（付記２）
前記基板は、表面に第２の放熱部を有し、前記第２の放熱部は前記接続部を介して前記凸部に接する、付記１記載の電子部品。
（付記３）
前記凸部は、高さが所定の範囲内で連続している、付記１または２記載の電子部品。
（付記４）
前記凸部は、高さが一定で連続している、付記３記載の電子部品。
（付記５）
前記凸部は、前記基板に対向する頂点を有する断面を有する、付記１から４の内の１項記載の電子部品。
（付記６）
前記凸部は、三角形の断面を有する、付記５記載の電子部品。
（付記７）
前記凸部は、上底が前記基板に対向し、前記上底が下底よりも短い台形の断面を有する、付記１から４の内の１項記載の電子部品。
（付記８）
前記凸部から前記凸部の外側の部分にかけて前記接続部に接している、付記１から７の内の１項記載の電子部品。
（付記９）
前記接続部は、前記凸部ごとに設けられている、付記１から８の内の１項記載の電子部品。
（付記１０）
前記接続部はハンダを有する、付記１から９の内の１項記載の電子部品。
（付記１１）
前記基板は、プリント基板を有する、付記１から１０の内の１項記載の電子部品。
（付記１２）
前記基板は、前記凸部の外側の部分に対向して設けられているビアを有する、付記１から１１の内の１項記載の電子部品。
（付記１３）
前記ビアは、ソルダーレジストで覆われている、付記１２記載の電子部品。
（付記１４）
付記１から１３の内の１項記載の電子部品と、前記基板と、前記接続部と、を有する実装構造体。
（付記１５）
付記１４記載の実装構造体を有する電子機器。
【符号の説明】
【００４７】
１、２、２’    実装構造体
１１    電子部品
１２    放熱部
１３    凸部
１４    基板
１５    接続部
２１    電子部品
２２、２２’    放熱板
２３    プリント基板
２４    サーマルパッド
２５、２５’    ハンダ
２６    ビア
２７    ソルダーレジスト
２８    電極
２９    電極パッド
３０    ハンダ
【図１】
2017195236.tif 000003
【図２】
2017195236.tif 000004
【図３】
2017195236.tif 000005
【図４】
2017195236.tif 000006
【図５】
2017195236.tif 000007
【図６】
2017195236.tif 000008