JPH0430497A - プリント配線板ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 概要 発熱部品を実装した半導体モジュールをさらにプリント
配線板に実装してなるプリント配線板ユニットに関し、 プリント配線板ユニットの小型化を目的とし、絶縁性基
板の一方の面に半導体部品を実装するとともに多層配線
薄膜を形成し、該半導体部品と多層配線薄膜を一括して
封止するキャップを取り付け、ベース部の一方の面に複
数の放熱用突出部を形成してなる放熱ブロックの該ベー
ス部を該絶縁性基板の他方の面に接着して構成した半導
体モジュールを、プリント配線板上に実装してなるプリ
ント配線板ユニットにおいて、前記絶縁性基板に接着す
る放熱ブロックを、前記半導体部品に対応した位置にの
み設け、前記半導体モジュールとプリント配線板とを電
気的に接続するた絶の複数のＩ／Ｏ部を前記絶縁性基板
の他方の面に設け、前記プリント配線板に前記絶縁性基
板に接着された放熱ブロックが貫通しうる打抜部を形成
し、該放熱ブロックが該打抜部を貫通した状態で、前記
半導体モジュールをプリント配線板に実装して構成する
。

産業上の利用分野 本発明は発熱部品を実装した半導体モジュールをさらに
プリント配線板に実装してなるプリント配線板ユニット
に関する。

通信機器等のプリント配線板縦置実装においては、複数
個のＩＣ５ＬＳＩ等の電子部品がプリント配線板上に実
装されてプリント配線板ユニット（電子回路パッケージ
）を構成し、複数個のプリント配線板ユニットはシェル
フに設けられたガイドレールに沿って挿入されてコネク
タを介してバックワイヤリングボードにプラグイン接続
され、通信機器等の電子装置を構成している。これらの
電子装置では、小型化の要請等から、ＩＣ５ＬＳ■等の
半導体部品の高密度実装化が進んでおり、半導体部品に
よる熱の発生が電子装置内部の温度を上昇させるため、
この温度上昇を押さえる必要がある。そして、ＬＳＩ等
の発熱部品を実装した半導体モジュールをプリント配線
板上に搭載してなるプリント配線板ユニットにおいては
、放熱効率を低下させることなく小型化を図ることが要
望されている。

従来の技術 第５図は本発明者等が試作した半導体モジュールをプリ
ント配線板に実装した従来例の斜視図であり、第６図は
第５図の半導体モジニール部分の分解断面図である。プ
リント配線板ユニット２は、プリント配線板４に半導体
モジュール６を４個実装して構成されており、このプリ
ント配線板ユニット２を１個乃至複数個コネクタ８を介
して図示しないバックワイヤリングボードにプラグイン
接続することにより、電子装置が構成される。

半導体モジュール６は第６図に示すように構成されてい
る。即ち、セラミック基板１０上に銅とポリイミドを交
互に積層した多層配線薄膜１２を形成し、セラミック基
板１０上にＬＳＩペアチップ１４をグイボンディング接
着剤により接着するとともに、多層配線薄膜１２上にチ
ップ部品１６を搭載し、ＬＳＩ１４のパッドと多層配線
薄膜１２のパッドとをボンディングワイヤ１５で接続し
ている。セラミック基板１０の外周部の表面上には外部
接続用パッド１８が形成されている。ＬＳＩ１４と多層
配線薄膜１２とは一括してキャップ２０により封止され
ており、キャップ２０の内部には窒素ガスが封入されて
いる。

セラミック基板１０の裏面には銀−エポキシ等の接着剤
により放熱ブロック２２が接着されている。セラミック
基板１０上に銅とポリイミドを交互に積層した多層配線
薄膜１２を形成しているのは、セラミック基板１０上に
直接ＬＳＩのパッド数に対応した微細化パターンを形成
できないためであり、セラミック基板１０上には概略１
００μｍ程度のパターンしか形成できないが、多層配線
薄膜１２上には概略２５μｍの微細パターンを形成する
ことができる。

プリント配線板４上にはスプリングコンタクト２６を内
蔵したコネクタブロック２４が実装されており、押さえ
金具２８．３０をプリント配線板４の上下から共線めす
ることにより半導体モジュール６はプリント配線板４に
搭載される。プリント配線板４の導体パターンとセラミ
ック基板１０に実装されたＬＳ１１４、チップ部品１６
との電気的接続は、スプリングコンタクト２６が外部接
続用パッド１８に圧接することにより達成される。

第７図は半導体モジュール６の放熱ブロック２２の接着
状態を模式的に示しており、放熱ブロック２２は熱伝導
性のシリコーン系接着剤２１によりセラミック基板１０
に接着されている。さらに、ＬＳ１１４は銀−エポキシ
接着剤１３によりセラミック基板ｌＯにグイボンディン
グされており、キャップ２０も同様に銀−エポキシ接着
剤１９によりセラミック基板１０に接着されている。

然して、半導体モジュール６のＬＳ１１４からの発熱は
セラミック基板１０を介して放熱ブロック２２により放
熱される。

発明が解決しようとする課頌 上述したプリント配線板ユニット２は、半導体モジュー
ル６を、部品実装側をプリント配線板４に対向させて実
装する構造であり、この構造によると、半導体モジュー
ル６をプリント配線板４１＝電気的に接続するために、
セラミック基板１０のキャップ２０が取り付けられた部
分の外側にパッド１８のような入出力のための領域を設
ける必要があり、小型化の障害になっているとともに、
このプリント配線板ユニット２の厚さ方向の寸法は、半
導体モジュール６　（放熱ブロック２２を含む）の厚さ
とプリント配線板の厚さを加算したものとなっており、
これ以上の薄型化が望めないという問題がある。

また、放熱ブロック２２をシリコーン系接着剤２１によ
りセラミック基板１０の裏面に接着しているが、放熱ブ
ロック２２のベース部２２ａの面積が大きく、放熱ブロ
ック２２の接着の際に接着剤２１から気泡が抜は出すこ
とができず、第８図に示すように接着剤２１中に気泡２
３が形成されることがある。このように接着剤２１中に
気泡２３が形成されると、この気泡部分で熱抵抗が大き
くなるため、放熱ブロック２２からの放熱効率が悪化す
るという問題もある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、上
述した従来技術の欠点を克服し、プリント配線板ユニッ
トの小型化を図ることを目的としている。

課題を解決するたｔの手段 上述した課題を解決するための第１の構成として、以下
のような構成を提供する。即ち、絶縁性基板の一方の面
に半導体部品を実装するとともに多層配線薄膜を形成し
、該半導体部品と多層配線薄膜を一括して封止するキャ
ップを取り付け、ベース部の一方の宜に複数の放熱用の
フィン又はピン等の放熱用突出部を形成してなる放熱用
ブロックの該ベース部を、該絶縁性基板の他方の面に接
着して構成した半導体モジュールを、プリント配線板上
に実装してなるプリント配線板ユニットにおいて、前記
絶縁性基板に接着する放熱ブロックを、前記半導体部品
に対応した位置にのみ設ける。

そして、前記半導体モジュールとプリント配線板とを電
気的に接続するた袷の複数のＩ／Ｏ部（ビン又はパッド
）を前記絶縁性基板の他方の面（放熱ブロックを接着し
た面と同じ面）に設け、前記プリント配線板に前記絶縁
性基板の放熱ブロックが貫通しうる打抜部を形成し、前
記放熱ブロックが該打抜部を貫通した状態で、前記半導
体モジニ−ルをプリント配線板に実装してプリント配線
板ユニットを構成する。

また、第２の構成として以下のような構成を提供する。

即ち、上述した第１の構成に加えて、前記放熱ブロック
を前記ベース部の放熱用突出部が形成された面と反対の
面に複数の吸熱用突出部を形成して構成し、前言己絶縁
性基板の半導体部品が実装される位置に、該放熱ブロッ
クの複数の吸熱用突出部が挿入しつる複数の貫通部を形
成し、該吸熱用突出部を該貫通部に挿入した状態で、該
放熱ブロックを該絶縁性基板に接着して構成する。

さらに、第３の構成として以下のような構成を提供する
。即ち、上記第２の構成に加えて、前記放熱ブロックを
導電性材料から形成し、該放熱ブロックの吸熱用突出部
近傍を導電性接着剤を用いて接着して前記半導体部品の
給電端子と導通をとり、該放熱ブロックの一部をプリン
ト配線板の給電パターンに接続して構成する。

作　　　用 本発明第１の構成によれば、半導体モジニールとプリン
ト配線板とを電気的に接続するためのＩ／Ｏ部は、絶縁
性基板の外周部に限らず、比較的内側の部分にも配置で
きるから、従来の如く、半導体モジュールの部品実装エ
リアの外側に、半導体モジュールとプリント配線板とを
電気的に接続するためのパッド等を設ける必要が無く、
その小型化を図ることができる。そして、プリント配線
板ユニットの厚さ方向の寸法は、半導体モジュールの厚
さ方向の寸法となり、従来よりも薄くすることができる
。

そして、放熱ブロックは絶縁性基板の半導体部品を設け
た部分にのみ設けているので、ベース部の面積が小さく
、放熱ブロックを絶縁性基板に接着する際における接着
剤内の気泡の発生が少なく、これによる放熱効率の低下
を少なくすることができる。

また、本発明第２の構成によれば、放熱プロ・ンクの吸
熱用突出部の先端が半導体部品に接触し、あるいは近傍
に位置しているから、半導体部品で発生した熱は、この
吸熱用突出部により効率的に吸熱され、その放熱効率を
上昇させることができる。

さらに、本発明第３の構成によれば、絶縁性基板に設け
られた半導体部品に対する給電を放熱ブロックを介して
行うようにしており、該給電のだ袷の入出力部を別途設
ける必要が無くなり、その構成を簡略化することができ
る。

実　　施　　例 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に１！朋す
る。

第１図は本発明一実施例の構成を示す断面図である。セ
ラミック基板３２には第６図に示した従来例と同様に、
銅とポリイミドを交互に積層した多層配線薄膜３４が形
成されており、セラミック基板３２上にはＬＳ　Ｉ　３
６が直接グイボンディングされている。多層配線薄膜３
４上にはチップ部品３８が実装されている。そして、セ
ラミック基板３２上に実装されたＬＳ　Ｉ　３６及びチ
ップ部品３８を搭載した多層配線薄膜３４はキャップ４
０により一括して封止されており、キャップ４０内には
窒素ガスが封入されている。セラミック基板３２の裏面
には、各ＬＳＩ３６に対応した位置に、ＬＳ　Ｉ　３６
の接着面積にほぼ等しい大きさのベース部４２ａに複数
のピン４２ｂを配列・形成してなる放熱ブロック４２が
熱伝導性のシリコーン系接着剤により接着されている。

この放熱ブロック４２は例えばアルミニウムから形成さ
れている。

そして、セラミック基板３２の同じく裏面には、プリン
ト配線板４４との接続用Ｉ１０ピン４６が、該放熱ブロ
ック４２の接着部以外の部分に配置されて、半導体モジ
ュール４８が構成されている。

この半導体モジュール４８を実装するプリント配線板４
４には、前記放熱ブロック４２のベース部４２ａとほぼ
同じ大きさの貫通した打抜部４４ａが形成されていると
ともに、前記Ｉ１０ピン４６に対応して複数の穴が形成
されている。

然して、半導体モジュール４８の放熱ブロック４２及び
工／○ビン４６を設けた側をプリント配線板４４に対向
せし約、放熱ブロック４２を打抜８４４ａに、■／○ピ
ン４６を前記穴に挿入した後、Ｉ１０ピン４６をプリン
ト配線板４４に半田付けしている。

本実施例の構成によれば、半導体モジュール４８とプリ
ント配線板４４とを電気的に接続するためのＩ１０ピン
４６は、セラミック基板３２の比較的内側の部分に配置
しているから、半導体モジュールの部品実装エリアの外
側に、半導体モジュールとプリント配線板とを電気的に
接続するためのパッド等を設けた従来構成と比較して、
小型のセラミック基板を使用することができ、半導体モ
ジュールが占めるプリント配線板上の実装エリアを小さ
くすることができる。

そして、プリント配線板ユニットの厚さ方向の寸法は、
半導体モジュール４８の厚さ方向の寸法となっており、
従来よりもプリント配線板の厚さ分だけ薄くなっている
。

上述した一実施例によると、放熱ブロック４２は、セラ
ミック基板３２上のＬＳＩ３６が実装された裏側の部分
にのみ設けてあり、従来の構成と比較して、放熱ブロッ
クが小型なので、このために放熱効率が低下することは
否めないが、これによって半導体モジュールを所定の作
動温度以下に冷却することが難しい場合には、第２図に
示すように、その一部の構成を変更して放熱効率を向上
せしすることができる。

即ち、第１図における放熱ブロック４２に替えて、第３
図（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、放熱用のフィン５
０ｂが一体形成されたベース部５０ａの反対側に複数の
吸熱用の突出部（円柱状、角柱状、その他の形状でも良
い）５０ｃを一体形成した放熱ブロック５０を用いる。

そして、セラミック基板３２のＬＳ　Ｉ　３６が接着さ
れる部分に、この複数の突出部５０ｃに嵌合する貫通部
３２ａを形成し、放熱ブロック５０の突出Ｂ５０　ｃに
導電性を有するシリコーンコンパウンドを塗布シテセラ
ミック基板３２の貫通部３２ａに嵌合・接着する。

これにより、放熱ブロック５０の突出部５０ｃ先端がＬ
ＳＩ３６の下面に接し、あるいは近傍に位置することと
なり、ＬＳＩ３６の発熱が効率的に伝導され、放熱ブロ
ック５０のフィン５０ｂがら効率的に放熱される。この
ような構造を採用することにより、放熱効率を高するこ
とができ、半導体モジュールを所定の作動温度以下に冷
却することができる。尚、放熱ブロックの構成は第４図
に示されるように、ベース部材５２ａの−の面に複数の
放熱用のピン５２ｂを一体形成し、他の面に複数の吸熱
用の突出部（円柱状、角柱状、その他の形状でも良い）
５２ｃを一体形成したものであっても良い。

さらに、第２図においては、放熱ブロック５゜のベース
部５０ａの端部には段差部５０ｄが形成されており、こ
の段差部５（ｌｄとセラミック基板３２との間でプリン
ト配線板４４を挟持するかたちで螺子止め固定されてい
る。このプリント配線板４４の螺子止めされる部分の近
傍には、電源供給用のパターンが形成されており、螺子
止めによりこのパターンと放熱ブロック５０が導通接続
され、このパターンとＬＳＩ３６の給電端子が放熱ブロ
ック５０を介して（Ｌ　Ｓ　Ｉ’３６の給電端子と放熱
ブロック５０とが接触していない場合には、導電性を有
するシリコーンコンパウンドをも介して）、導通接続さ
れＬＳＩ３６に電源供給がなされるようになっている。

この構成を採用することにより、ＬＳ　Ｉ　３６に対す
る電源供給のだめの接続ピン等を別途設ける必要がなく
なり、プリント配線板ユニットの小型化に貢献できる。

発明の効果 本発明は以上詳述したように構成したので、発熱部品を
実装した半導体モジニールの放熱効率を低下させること
なく、プリント配線板ユニットを小型化することができ
るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例断面図、 第２図は本発明の他の実施例断面図、 第３図は他の実施例における放熱ブロックの一例を示す
図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は底面図である。 第４図は他の実施例における放熱ブロックの他の例を示
す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は底面図である。 第５Ｉｌ！ｌは半導体モジュールをプリント配線板に実
装した従来例斜視図、 第６図は第５図に示した半導体モジニールの分解断面図
、 第７図は放熱ブロックの接着状態を示す断面図、第８図
は従来例の問題点の一つを説明するための図である。 ２・・・セラミック基板・ ２ａ・・・貫通部、 ４・・・多層配線薄膜、 ６・・・ＬＳＩ、 ２．５０．５２・・・放熱プロ ツタ、 ４・・・プリント配線板、 ４ａ・・・打抜部、 ６・・・Ｉ１０ピン、 Ｏａ、５２ａ・・・ベース部、 Ｏｃ、５２ｃ・・・吸熱用突出部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．絶縁性基板（３２）の一方の面に半導体部品（３６
   ）を実装するとともに多層配線薄膜（３４）を形成し、
   該半導体部品（３６）と多層配線薄膜（３４）を一括し
   て封止するキャップ（４０）を取り付け、ベース部（４
   ２ａ）の一方の面に複数の放熱用突出部（４２ｂ）を形
   成してなる放熱ブロック（４２）の該ベース部（４２ａ
   ）を該絶縁性基板（３２）の他方の面に接着して構成し
   た半導体モジュール（４８）を、プリント配線板（４４
   ）上に実装してなるプリント配線板ユニットにおいて、
   前記絶縁性基板（３２）に接着する放熱ブロック（４２
   ）を、前記半導体部品（３６）に対応した位置にのみ設
   け、 前記半導体モジュール（４８）とプリント配線板（４４
   ）とを電気的に接続するための複数のＩ／Ｏ部（４６）
   を前記絶縁性基板（３２）の他方の面に設け、前記プリ
   ント配線板（４４）に、前記絶縁性基板（３２）に接着
   された放熱ブロック（４２）が貫通しうる打抜部（４４
   ａ）を形成し、 該放熱ブロック（４２）が該打抜部（４４ａ）を貫通し
   た状態で、前記半導体モジュール（４８）をプリント配
   線板（４４）に実装してなることを特徴とするプリント
   配線板ユニット。
2. ２．前記放熱ブロック（５０）のベース部（５０ａ）の
   放熱用突出部（５０ｂ）を形成した面と反対の面に複数
   の吸熱用突出部（５０ｃ）を形成し、 前記絶縁性基板（３２）の半導体部品（３６）が実装さ
   れる位置に、該放熱ブロック（５０）の複数の吸熱用突
   出部（５０ｃ）のそれぞれを挿入しうる複数の貫通部（
   ３２ａ）を形成し、 該吸熱用突出部（５０ｃ）を該貫通部（３２ａ）に挿入
   した状態で該放熱ブロック（５０）を該絶縁性基板（３
   ２）に接着してなることを特徴とする請求項１記載のプ
   リント配線板ユニット。
3. ３．前記放熱ブロック（５０）を導電性材料から形成し
   、 該放熱ブロック（５０）を導電性を有する接着剤を用い
   て前記絶縁性基板（３２）に接着することにより、該放
   熱ブロック（５０）の吸熱用突出部（５０ｃ）先端で前
   記半導体部品（３６）の給電端子と導通をとるようにし
   、 該放熱ブロック（５０）のベース部（５０ａ）の一部を
   前記プリント配線板（４４）の給電パターンに接続して
   なることを特徴とする請求項２記載のプリント配線板ユ
   ニット。