JPH1084175A - 電気部品の放熱用熱伝導手段 - Google Patents
電気部品の放熱用熱伝導手段Info
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- JPH1084175A JPH1084175A JP8236512A JP23651296A JPH1084175A JP H1084175 A JPH1084175 A JP H1084175A JP 8236512 A JP8236512 A JP 8236512A JP 23651296 A JP23651296 A JP 23651296A JP H1084175 A JPH1084175 A JP H1084175A
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- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors
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- H05K3/325—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors electrically connecting electric components or wires to printed circuits by abutting or pinching; Mechanical auxiliary parts therefor
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- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気／電子機器等に一般的に用いられる電気
回路の例えばＣＰＵなど、発熱量の大きい電気部品の放
熱を促進するために、スペースやコストの大きな増加を
伴わない放熱用熱伝導手段を提供する。 【解決手段】 このため、例えば、発熱部品の信号端子
１０２に接続されたプリント基板１０６の表層の銅箔上
に連続的にはんだ２０１等の熱伝導体を形成し、あるい
はスルーホール３０５を意図的にはんだ３０８で埋める
等、熱伝導を促進する手段を連続して配置するよう構成
した。
回路の例えばＣＰＵなど、発熱量の大きい電気部品の放
熱を促進するために、スペースやコストの大きな増加を
伴わない放熱用熱伝導手段を提供する。 【解決手段】 このため、例えば、発熱部品の信号端子
１０２に接続されたプリント基板１０６の表層の銅箔上
に連続的にはんだ２０１等の熱伝導体を形成し、あるい
はスルーホール３０５を意図的にはんだ３０８で埋める
等、熱伝導を促進する手段を連続して配置するよう構成
した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気部品，特に、
電気／電子機器等に一般的に用いられている電気回路
の、電気配線プリント基板上に実装したＩＣなどの電気
部品の発熱体から出る熱を、電気配線プリントと熱伝導
体を通じて、放熱部まで効率的に放熱するための熱伝導
手段の提供に関するものである。
電気／電子機器等に一般的に用いられている電気回路
の、電気配線プリント基板上に実装したＩＣなどの電気
部品の発熱体から出る熱を、電気配線プリントと熱伝導
体を通じて、放熱部まで効率的に放熱するための熱伝導
手段の提供に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ＣＰＵや２次キャッシュメモ
リ，パワーＭＯＳ−ＦＥＴなど、発熱量の比較的多い電
気部品を使用する際には、部品の動作保証温度を超えな
いように放熱する必要がある。その対策として、発熱す
るこの種の電気部品のパッケージに、熱伝導パッドやシ
リコングリース等を介して放熱板を付けたり、ファンで
空冷したりすることが行われている。
リ，パワーＭＯＳ−ＦＥＴなど、発熱量の比較的多い電
気部品を使用する際には、部品の動作保証温度を超えな
いように放熱する必要がある。その対策として、発熱す
るこの種の電気部品のパッケージに、熱伝導パッドやシ
リコングリース等を介して放熱板を付けたり、ファンで
空冷したりすることが行われている。
【０００３】また、小形のノートパソコン等では、発熱
部上に放熱板やファンを置くことはスペースの制限から
困難であり、ファンによる電力消費を避けて、ヒートパ
イプなどにより放熱部まで熱を伝達するなどの手法が用
いられている。
部上に放熱板やファンを置くことはスペースの制限から
困難であり、ファンによる電力消費を避けて、ヒートパ
イプなどにより放熱部まで熱を伝達するなどの手法が用
いられている。
【０００４】そして、前記ＣＰＵ等に近年用いられてい
るＴＣＰ（Tape Carrier Package）においては、パッケ
ージ上面から放熱するだけでなく、このパッケージを実
装した基板の裏側からも放熱することが多い。そのた
め、前記ＴＣＰと基板とを、熱硬化特性を有し、熱伝導
の良好な銀ペーストで接着し、接着面の直下に熱伝導用
のスルーホールを設け、基板裏面へ熱を伝達することに
より、パッケージと反対側の基板面からの放熱を可能と
している。
るＴＣＰ（Tape Carrier Package）においては、パッケ
ージ上面から放熱するだけでなく、このパッケージを実
装した基板の裏側からも放熱することが多い。そのた
め、前記ＴＣＰと基板とを、熱硬化特性を有し、熱伝導
の良好な銀ペーストで接着し、接着面の直下に熱伝導用
のスルーホールを設け、基板裏面へ熱を伝達することに
より、パッケージと反対側の基板面からの放熱を可能と
している。
【０００５】さらにまた、電気基板自体の素材として、
アルミニウムを中心に挟み込んで熱を拡散するアルミ基
板も用いられており、このアルミ基板を外部筐体などに
接続して熱を伝え、放熱することが行われている。
アルミニウムを中心に挟み込んで熱を拡散するアルミ基
板も用いられており、このアルミ基板を外部筐体などに
接続して熱を伝え、放熱することが行われている。
【０００６】一方、発熱源である電気デバイスも、その
動作電圧を低くするなどの手法により、その発熱量を抑
制するように考慮されてきているが、同時に動作周波数
が高速となり、結果として発熱量が減少するには至って
いない。
動作電圧を低くするなどの手法により、その発熱量を抑
制するように考慮されてきているが、同時に動作周波数
が高速となり、結果として発熱量が減少するには至って
いない。
【０００７】以上から理解されるように、現在の各手法
では、ＩＣなどのパッケージに直接、放熱板やファン，
ヒートパイプ等を付加することにより放熱したり、電源
回路等では、通常基板よりコスト高となるアルミ基板な
どを用いて放熱を行っていた。
では、ＩＣなどのパッケージに直接、放熱板やファン，
ヒートパイプ等を付加することにより放熱したり、電源
回路等では、通常基板よりコスト高となるアルミ基板な
どを用いて放熱を行っていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】以上のような局面にお
いて、発熱する電気部品のパッケージに放熱板等を付加
するだけでなく、部品から出る入出力信号や電源，グラ
ンドの端子部分からの放熱を促進し、例えば、放熱板無
しや、放熱板の小形化が可能なように、放熱対策を行っ
ていくことが求められている。ただし、それには、スペ
ース増加や、大きなコストアップなしに実現することが
必要である。
いて、発熱する電気部品のパッケージに放熱板等を付加
するだけでなく、部品から出る入出力信号や電源，グラ
ンドの端子部分からの放熱を促進し、例えば、放熱板無
しや、放熱板の小形化が可能なように、放熱対策を行っ
ていくことが求められている。ただし、それには、スペ
ース増加や、大きなコストアップなしに実現することが
必要である。
【０００９】本発明は、以上のような局面にかんがみて
なされたもので、これらの課題を解決することのできる
この種の電気部品の放熱のための熱伝導手段の提供を目
的としている。
なされたもので、これらの課題を解決することのできる
この種の電気部品の放熱のための熱伝導手段の提供を目
的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】このため、本発明におい
ては、下記（１）〜（５）項の少なくともいずれかの電
気部品の放熱用熱伝導手段を提供することにより、前記
目的を達成しようとするものである。
ては、下記（１）〜（５）項の少なくともいずれかの電
気部品の放熱用熱伝導手段を提供することにより、前記
目的を達成しようとするものである。
【００１１】（１）電気部品を実装する電気配線プリン
ト基板において、前記基板上の任意の配線上に、前記電
気部品の発生する熱を伝達するための任意の熱伝導体を
連続して配置することを特徴とする電気部品の放熱用熱
伝導手段。
ト基板において、前記基板上の任意の配線上に、前記電
気部品の発生する熱を伝達するための任意の熱伝導体を
連続して配置することを特徴とする電気部品の放熱用熱
伝導手段。
【００１２】（２）前記連続して配置した任意の熱伝導
体から、前記基板に隣接する任意の熱伝導体に熱を伝達
する構造を備えたことを特徴とする前記（１）項記載の
電気部品の放熱用熱伝導手段。
体から、前記基板に隣接する任意の熱伝導体に熱を伝達
する構造を備えたことを特徴とする前記（１）項記載の
電気部品の放熱用熱伝導手段。
【００１３】（３）前記基板の表裏両面の任意の配線を
接続するスルーホールと、このスルーホール内を前記任
意の熱伝導体で埋める手段を備えることを特徴とする前
記（１）項記載の電気部品の放熱用熱伝導手段。
接続するスルーホールと、このスルーホール内を前記任
意の熱伝導体で埋める手段を備えることを特徴とする前
記（１）項記載の電気部品の放熱用熱伝導手段。
【００１４】（４）前記スルーホールを前記基板の内層
配線に接続する構造を備えることを特徴とする前記
（３）項記載の電気部品の放熱用熱伝導手段。
配線に接続する構造を備えることを特徴とする前記
（３）項記載の電気部品の放熱用熱伝導手段。
【００１５】（５）前記電気部品と反対側の前記基板面
の前記配線上に、任意の熱伝導体を配置する手段を備え
ることを特徴とする前記（３）項記載の電気部品の放熱
用熱伝導手段。
の前記配線上に、任意の熱伝導体を配置する手段を備え
ることを特徴とする前記（３）項記載の電気部品の放熱
用熱伝導手段。
【００１６】
【作用】以上のような本発明手段により、例えば、プリ
ント基板での熱伝導／拡散を助けるために、発熱部品の
信号端子（リード／足）に接続されたプリント基板の表
層の銅箔上に、連続的にはんだ等の熱伝導体を形成し
て、熱の伝導抵抗（熱抵抗）を下げることができる。
ント基板での熱伝導／拡散を助けるために、発熱部品の
信号端子（リード／足）に接続されたプリント基板の表
層の銅箔上に、連続的にはんだ等の熱伝導体を形成し
て、熱の伝導抵抗（熱抵抗）を下げることができる。
【００１７】また、スルーホールが介在しても、例え
ば、そのスルーホールを意図的にはんだ等の熱伝導体で
埋めることにより、スルーホールの熱抵抗を軽減し、ス
ルーホールを形成している銅メッキのみの場合よりも効
率的に熱を伝導することができる。
ば、そのスルーホールを意図的にはんだ等の熱伝導体で
埋めることにより、スルーホールの熱抵抗を軽減し、ス
ルーホールを形成している銅メッキのみの場合よりも効
率的に熱を伝導することができる。
【００１８】これらにより、簡便かつ、実質的な、コス
トアップを伴うことなしに発熱部から放熱部への熱伝導
の効率を上げ、熱対策の一助を実現することができる。
トアップを伴うことなしに発熱部から放熱部への熱伝導
の効率を上げ、熱対策の一助を実現することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を、
複数の実施例に基づいて説明する。
複数の実施例に基づいて説明する。
【００２０】
（実施例１）図１に、本発明に係る第１の実施例とし
て、電気配線プリント基板上に発熱部品としてＣＰＵが
実装されている外観イメージ図を示す。
て、電気配線プリント基板上に発熱部品としてＣＰＵが
実装されている外観イメージ図を示す。
【００２１】図１において、１０１はＣＰＵで、パッケ
ージはＱＦＰ（Quad flat Package）である。１０２
は、ＣＰＵ１０１の信号端子の一つで、ここではグラン
ド信号とする。１０３は、ＣＰＵ１０１を実装するため
のランド部分で、通常の電気配線プリント基板では３５
μｍ程度の銅箔である。１０４は、ランド１０３からつ
ながるグランド線（信号線）で、プリント基板を作る同
一行程で形成する３５μｍ程度の銅箔である。ランド１
０３とグランド線１０４とは、図中では便宜上、切れ目
があるように見えるが、切れ目無く連続している。
ージはＱＦＰ（Quad flat Package）である。１０２
は、ＣＰＵ１０１の信号端子の一つで、ここではグラン
ド信号とする。１０３は、ＣＰＵ１０１を実装するため
のランド部分で、通常の電気配線プリント基板では３５
μｍ程度の銅箔である。１０４は、ランド１０３からつ
ながるグランド線（信号線）で、プリント基板を作る同
一行程で形成する３５μｍ程度の銅箔である。ランド１
０３とグランド線１０４とは、図中では便宜上、切れ目
があるように見えるが、切れ目無く連続している。
【００２２】１０５は、プリント基板１０６の取り付け
穴で、基板１０６を固定するねじが貫通する。また、取
り付け穴１０５の周りを囲むように、グランド線１０４
が配置してある。そして、この取り付け穴１０５に取り
付けねじを通し、基板１０６を筐体に固定することで、
ＣＰＵ１０１から伝わってくる熱を筐体に伝熱する。プ
リント基板１０６は、ＣＰＵ１０１を実装している電気
配線プリント基板で、ガラスエポキシと、銅箔を重ね合
わせて形成してある。なお、本発明実施例で使用する部
分以外は絶縁性のあるレジストで覆われているものとす
る。
穴で、基板１０６を固定するねじが貫通する。また、取
り付け穴１０５の周りを囲むように、グランド線１０４
が配置してある。そして、この取り付け穴１０５に取り
付けねじを通し、基板１０６を筐体に固定することで、
ＣＰＵ１０１から伝わってくる熱を筐体に伝熱する。プ
リント基板１０６は、ＣＰＵ１０１を実装している電気
配線プリント基板で、ガラスエポキシと、銅箔を重ね合
わせて形成してある。なお、本発明実施例で使用する部
分以外は絶縁性のあるレジストで覆われているものとす
る。
【００２３】図２に、図１中の矢印Ａ方向から視た拡大
断面図を示す。ただし、拡大比は均一ではない。
断面図を示す。ただし、拡大比は均一ではない。
【００２４】図２において、１０１，１０２，１０３，
１０４，１０５，１０６は、それぞれ図１に準じる。２
０１ははんだで、信号端子１０２の周りは、通常電気部
品を基板に実装する際にも電気的な接続を得るために必
要なものであり、そこから基板取り付け穴１０５まで連
続してグランド線１０４上にある部分が、本発明の要点
である。２０２は、ランド１０３とグランド線１０４と
の直下はガラスエポキシであり、グランド線１０４と合
わせて電気配線プリント基板１０６を構成する。ただ
し、図中では詳細に記していないが、場合によってガラ
スエポキシと銅箔を任意に重ね合わせることにより多層
基板を構成する。
１０４，１０５，１０６は、それぞれ図１に準じる。２
０１ははんだで、信号端子１０２の周りは、通常電気部
品を基板に実装する際にも電気的な接続を得るために必
要なものであり、そこから基板取り付け穴１０５まで連
続してグランド線１０４上にある部分が、本発明の要点
である。２０２は、ランド１０３とグランド線１０４と
の直下はガラスエポキシであり、グランド線１０４と合
わせて電気配線プリント基板１０６を構成する。ただ
し、図中では詳細に記していないが、場合によってガラ
スエポキシと銅箔を任意に重ね合わせることにより多層
基板を構成する。
【００２５】２０３は、基板１０６取り付けねじであ
り、材質は伝熱量の大きいアルミや銅等が望ましい。２
０４は、基板１０６を取り付ける筐体で、熱伝導率が良
い材質（例えばアルミダイキャストやマグネシウム等）
であり、放熱板をも兼ねている。
り、材質は伝熱量の大きいアルミや銅等が望ましい。２
０４は、基板１０６を取り付ける筐体で、熱伝導率が良
い材質（例えばアルミダイキャストやマグネシウム等）
であり、放熱板をも兼ねている。
【００２６】ここにおいて、熱の出入りがない物体の内
部を熱が伝わる場合、伝熱量Ｑは、フーリエの法則よ
り、次の（１１）式で表すことができる。
部を熱が伝わる場合、伝熱量Ｑは、フーリエの法則よ
り、次の（１１）式で表すことができる。
【００２７】 Ｑ＝λ・Ａ・（Ｔ１−Ｔ２）／Ｌ ＝λ・Ａ・ΔＴ／Ｌ ……（１１） ここに、 Ｑ：伝熱量〔Ｋｃａｌ／ｈ〕 λ：熱伝導体の熱伝導率〔ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃〕 Ａ：熱伝導体の断面積〔ｍ2 〕 Ｔ１：高温側温度〔℃〕 Ｔ２：低温側温度〔℃〕 Ｌ：熱伝導体の長さ〔ｍ〕 ΔＴ＝Ｔ１−Ｔ２〔℃〕 以下、ＣＰＵ１０１内から、信号端子１０２を通じて、
基板取り付けねじ２０３部分までの熱の伝わり易さを考
える。このとき、電気配線プリント基板１０６の構成要
素の一つであるガラスエポキシ部２０２は、銅の部分に
比較して、熱伝導を無視できる程度であるので、無視す
ることとする。
基板取り付けねじ２０３部分までの熱の伝わり易さを考
える。このとき、電気配線プリント基板１０６の構成要
素の一つであるガラスエポキシ部２０２は、銅の部分に
比較して、熱伝導を無視できる程度であるので、無視す
ることとする。
【００２８】まず、ＣＰＵ１０１の信号端子１０２部分
を通じてＣＰＵ１０１が発した熱が、ランド１０３部分
へ伝達する際の、伝熱量Ｑ１２を求める。ただし、ここ
では、信号端子１０２とランド１０３間のはんだ２０１
を介した伝熱量は両者の距離が十分近いので、必要十分
に大きいものとして考える。
を通じてＣＰＵ１０１が発した熱が、ランド１０３部分
へ伝達する際の、伝熱量Ｑ１２を求める。ただし、ここ
では、信号端子１０２とランド１０３間のはんだ２０１
を介した伝熱量は両者の距離が十分近いので、必要十分
に大きいものとして考える。
【００２９】信号端子１０２の材質が鉄であった場合、
鉄の熱伝導率を５０ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃、信号端子１
０２の厚さを０．１５mm、幅を０．２５mm、長さを３m
m、ΔＴ＝ΔＴ１２とすると、前記（１１）式より、 Ｑ12＝λ・Ａ・ΔＴ12／Ｌ ＝50×0.25×10＾-3×0.15×10＾ΔＴ12／(3×10＾-3） ≒0.63×10＾-3×ΔＴ12 ……（１２） また、（１１）式を用いて、信号端子１０２のランド１
０３に接している部分から、基板取り付け穴１０５まで
のグランド線１０４部分（ランド１０３も一部含む）
の、熱の伝わり易さとして、伝熱量Ｑ１３を求める。
鉄の熱伝導率を５０ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃、信号端子１
０２の厚さを０．１５mm、幅を０．２５mm、長さを３m
m、ΔＴ＝ΔＴ１２とすると、前記（１１）式より、 Ｑ12＝λ・Ａ・ΔＴ12／Ｌ ＝50×0.25×10＾-3×0.15×10＾ΔＴ12／(3×10＾-3） ≒0.63×10＾-3×ΔＴ12 ……（１２） また、（１１）式を用いて、信号端子１０２のランド１
０３に接している部分から、基板取り付け穴１０５まで
のグランド線１０４部分（ランド１０３も一部含む）
の、熱の伝わり易さとして、伝熱量Ｑ１３を求める。
【００３０】銅の熱伝導率を３００ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・
℃、銅箔の厚さを３５μｍ、幅を１mm、ΔＴ＝ΔＴ１３
とすると、信号端子１０２から基板取り付け穴１０５ま
での距離を３０mmとすると、 Ｑ13＝λ・Ａ・ΔＴ／Ｌ ＝330 ×35×10＾-6×1 ×10＾-3×ΔＴ13／（30×10＾-3） ≒0.39×10＾-3×ΔＴ13 ……（１３） ここで、特に絶対的な意味はないが、一つの目安として
Ｑ１２＝Ｑ１３となるのは、（１２），（１３）式よ
り、 ΔＴ１３≒１．６２×ΔＴ１２ ……（１４） となる。
℃、銅箔の厚さを３５μｍ、幅を１mm、ΔＴ＝ΔＴ１３
とすると、信号端子１０２から基板取り付け穴１０５ま
での距離を３０mmとすると、 Ｑ13＝λ・Ａ・ΔＴ／Ｌ ＝330 ×35×10＾-6×1 ×10＾-3×ΔＴ13／（30×10＾-3） ≒0.39×10＾-3×ΔＴ13 ……（１３） ここで、特に絶対的な意味はないが、一つの目安として
Ｑ１２＝Ｑ１３となるのは、（１２），（１３）式よ
り、 ΔＴ１３≒１．６２×ΔＴ１２ ……（１４） となる。
【００３１】ここで、本発明実施例では、ＣＰＵ１０１
から信号端子１０２を通じてランド１０３まで伝達して
きた、ＣＰＵ１０１で発生した熱が、グランド線１０４
を通って基板取り付け穴１０５まで、より少ない温度勾
配でスムーズに伝わるように、上記のランド１０３及び
グランド線１０４の上に、図２に示すように、はんだ２
０１を連続して形成することを考える。
から信号端子１０２を通じてランド１０３まで伝達して
きた、ＣＰＵ１０１で発生した熱が、グランド線１０４
を通って基板取り付け穴１０５まで、より少ない温度勾
配でスムーズに伝わるように、上記のランド１０３及び
グランド線１０４の上に、図２に示すように、はんだ２
０１を連続して形成することを考える。
【００３２】（１１）式を用いて、（１３）式と同様
に、はんだ２０１をランド１０３及びグランド線１０４
の銅箔上に形成したときの、ＣＰＵ１０１から、基板取
り付けねじ２０３までの熱の伝わり易さ、即ち伝熱量Ｑ
１４を求める。
に、はんだ２０１をランド１０３及びグランド線１０４
の銅箔上に形成したときの、ＣＰＵ１０１から、基板取
り付けねじ２０３までの熱の伝わり易さ、即ち伝熱量Ｑ
１４を求める。
【００３３】通常、クリームはんだを塗布してリフロー
をかけた場合には、はんだの表面張力により、はんだの
断面は、四角にならず、銅箔と反対側は丸みを帯びる。
しかし、ここでは計算を簡略化するために、銅箔上に、
銅箔の幅ではんだが均一の厚さに形成できたものと仮定
する。
をかけた場合には、はんだの表面張力により、はんだの
断面は、四角にならず、銅箔と反対側は丸みを帯びる。
しかし、ここでは計算を簡略化するために、銅箔上に、
銅箔の幅ではんだが均一の厚さに形成できたものと仮定
する。
【００３４】はんだ２０１の熱伝導率を２９ｋｃａｌ／
ｍ・ｈ・℃、厚さを０．３mm、幅を１mm、（１３）式の
場合と同じく、ＣＰＵ１０１の信号端子１０２から基板
取り付け穴１０５までの距離を３０mmとすると、ランド
１０３及びグランド線１０４である銅箔と、はんだ２０
１は物理的に密着して一体化しているので、ΔＴ＝ΔＴ
１３と考えられる。よって、 Ｑ14＝λ・Ａ・ΔＴ／Ｌ ＝29×0.3 ×10＾-3×1 ×10＾-3×ΔＴ13／（30×10＾-3） ≒0.29×10＾-3×ΔＴ13 ……（１５） （１４）式と（１５）式とから、ランド１０３及びグラ
ンド線１０４の銅箔上に形成したはんだ２０１による伝
熱量Ｑ１５を計算すると、 Ｑ15＝Ｑ13＋Ｑ14 ＝0.39×10＾-3×ΔＴ13＋0.29×10＾-3×ΔＴ13 ≒0.68×10＾-3×ΔＴ13 ……（１６） よって、Ｑ１２＝Ｑ１５となるのは、（１２），（１
６）式より、 ΔＴ１３≒０．９３×ΔＴ１２ ……（１７） となり、（１４）式と比較すると、ＣＰＵ１０１で発生
した熱は、信号端子１０２を通じて、ランド１０３を通
り、グランド線１０４及びはんだ２０１を通って、筐体
２０４へ伝熱するための基板取り付けねじ２０３まで、
スムーズに伝わるようになることが分る。このあとは、
基板取り付けねじ２０３を介して、筐体２０４へ伝熱
し、拡散／放熱する。
ｍ・ｈ・℃、厚さを０．３mm、幅を１mm、（１３）式の
場合と同じく、ＣＰＵ１０１の信号端子１０２から基板
取り付け穴１０５までの距離を３０mmとすると、ランド
１０３及びグランド線１０４である銅箔と、はんだ２０
１は物理的に密着して一体化しているので、ΔＴ＝ΔＴ
１３と考えられる。よって、 Ｑ14＝λ・Ａ・ΔＴ／Ｌ ＝29×0.3 ×10＾-3×1 ×10＾-3×ΔＴ13／（30×10＾-3） ≒0.29×10＾-3×ΔＴ13 ……（１５） （１４）式と（１５）式とから、ランド１０３及びグラ
ンド線１０４の銅箔上に形成したはんだ２０１による伝
熱量Ｑ１５を計算すると、 Ｑ15＝Ｑ13＋Ｑ14 ＝0.39×10＾-3×ΔＴ13＋0.29×10＾-3×ΔＴ13 ≒0.68×10＾-3×ΔＴ13 ……（１６） よって、Ｑ１２＝Ｑ１５となるのは、（１２），（１
６）式より、 ΔＴ１３≒０．９３×ΔＴ１２ ……（１７） となり、（１４）式と比較すると、ＣＰＵ１０１で発生
した熱は、信号端子１０２を通じて、ランド１０３を通
り、グランド線１０４及びはんだ２０１を通って、筐体
２０４へ伝熱するための基板取り付けねじ２０３まで、
スムーズに伝わるようになることが分る。このあとは、
基板取り付けねじ２０３を介して、筐体２０４へ伝熱
し、拡散／放熱する。
【００３５】以上により、発熱する電気部品が実装さ
れ、直接接続している基板１０６上の銅箔パターン（信
号線）だけではなく、銅箔上にはんだを形成することに
より、熱抵抗を下げてＣＰＵ１０１等の発熱するデバイ
スの信号端子（リード／足）からも、積極的に熱伝導し
て放熱部分まで熱をスムーズに伝えることが可能とな
る。
れ、直接接続している基板１０６上の銅箔パターン（信
号線）だけではなく、銅箔上にはんだを形成することに
より、熱抵抗を下げてＣＰＵ１０１等の発熱するデバイ
スの信号端子（リード／足）からも、積極的に熱伝導し
て放熱部分まで熱をスムーズに伝えることが可能とな
る。
【００３６】また、ここではＣＰＵ１０１のパッケージ
を前記ＱＦＰとして考えており、その信号端子１０２の
材質が鉄であると考えているが、鉄よりも熱伝導率がよ
い金，銅，銀などの場合においても、本発明実施例の熱
伝導手段がスムーズな熱伝導に有効であることは自明で
ある。
を前記ＱＦＰとして考えており、その信号端子１０２の
材質が鉄であると考えているが、鉄よりも熱伝導率がよ
い金，銅，銀などの場合においても、本発明実施例の熱
伝導手段がスムーズな熱伝導に有効であることは自明で
ある。
【００３７】さらに、パッケージが前記ＱＦＰでなく、
ＰＧＡ（Pin Grid Array）やＢＧＡ（Ball Grid Array
）等の場合には、一般的に同一の材質ならば信号端子
が太くなるので、ＱＦＰの信号端子より伝熱量が多い
が、やはり、本発明の熱伝導手段によりスムーズな熱伝
導が実現可能である。
ＰＧＡ（Pin Grid Array）やＢＧＡ（Ball Grid Array
）等の場合には、一般的に同一の材質ならば信号端子
が太くなるので、ＱＦＰの信号端子より伝熱量が多い
が、やはり、本発明の熱伝導手段によりスムーズな熱伝
導が実現可能である。
【００３８】（実施例２）前記第１の実施例において
は、電気基板上の発熱部品が実装されている面のグラン
ド線（信号線）の銅箔と、その上に形成したはんだを通
じて熱伝導している。これに加え、本第２の実施例にお
いては、熱伝導の経路の自由度を増すために、スルーホ
ール（以下、ＴＨ）を通じて基板１０６の反対側の面に
も、スムーズに熱を伝えることを実現するようにしたも
のである。そのために、ＴＨを形成する薄い銅メッキの
みに伝熱を頼るのではなく、はんだでＴＨ内を埋めるこ
とにより、熱伝導効率を向上している。
は、電気基板上の発熱部品が実装されている面のグラン
ド線（信号線）の銅箔と、その上に形成したはんだを通
じて熱伝導している。これに加え、本第２の実施例にお
いては、熱伝導の経路の自由度を増すために、スルーホ
ール（以下、ＴＨ）を通じて基板１０６の反対側の面に
も、スムーズに熱を伝えることを実現するようにしたも
のである。そのために、ＴＨを形成する薄い銅メッキの
みに伝熱を頼るのではなく、はんだでＴＨ内を埋めるこ
とにより、熱伝導効率を向上している。
【００３９】図３に本発明に係る第２の実施例として、
発熱部品として前記ＰＧＡパッケージのＣＰＵを電気基
板に実装した場合の、基板を真横から見た断面図を示
す。一般的に、ＰＧＡタイプの部品を実装する場合は、
ＰＧＡソケットを利用することも多いが、ここでは、説
明を簡略化するために、直接ＰＧＡパッケージのＣＰＵ
３０１を基板に実装したものを考える。
発熱部品として前記ＰＧＡパッケージのＣＰＵを電気基
板に実装した場合の、基板を真横から見た断面図を示
す。一般的に、ＰＧＡタイプの部品を実装する場合は、
ＰＧＡソケットを利用することも多いが、ここでは、説
明を簡略化するために、直接ＰＧＡパッケージのＣＰＵ
３０１を基板に実装したものを考える。
【００４０】３０１はＣＰＵで、パッケージはＰＧＡ
（Pin Grid Array）である。３０２は、ＣＰＵ３０１の
信号端子の一つで、ここではグランド信号とする。３０
３は、ＣＰＵ３０１を実装したときに、信号端子３０２
をはんだで接続するためのドーナツ状のランド部分で、
通常の電気配線プリント基板では３５μｍ程度の銅箔で
ある。３０４は、ランド３０３からつながるグランド線
（信号線）で、プリント基板を作成する同一行程で形成
する３５μｍ程度の銅箔である。ランド３０３とグラン
ド線３０４とは、図中では便宜上、切れ目があるように
見えるが、切れ目無く連続している。
（Pin Grid Array）である。３０２は、ＣＰＵ３０１の
信号端子の一つで、ここではグランド信号とする。３０
３は、ＣＰＵ３０１を実装したときに、信号端子３０２
をはんだで接続するためのドーナツ状のランド部分で、
通常の電気配線プリント基板では３５μｍ程度の銅箔で
ある。３０４は、ランド３０３からつながるグランド線
（信号線）で、プリント基板を作成する同一行程で形成
する３５μｍ程度の銅箔である。ランド３０３とグラン
ド線３０４とは、図中では便宜上、切れ目があるように
見えるが、切れ目無く連続している。
【００４１】３０５は、スルーホール（ＴＨ）であり、
基板の両面の銅箔、グランド線３０４とグランド線３０
６とを接続する。このＴＨも３５μｍ程度の銅メッキと
する。３０６は、ＴＨ３０５から基板取り付け穴３０９
部までをつなぐグランド線である。３０７ははんだで、
ランド３０３及びグランド線３０４の上に、ＴＨ３０５
まで連続して形成されている。３０８ははんだで、ＴＨ
３０５内に充填されていて、はんだ３０７とはんだ３０
７ａとを接続している。
基板の両面の銅箔、グランド線３０４とグランド線３０
６とを接続する。このＴＨも３５μｍ程度の銅メッキと
する。３０６は、ＴＨ３０５から基板取り付け穴３０９
部までをつなぐグランド線である。３０７ははんだで、
ランド３０３及びグランド線３０４の上に、ＴＨ３０５
まで連続して形成されている。３０８ははんだで、ＴＨ
３０５内に充填されていて、はんだ３０７とはんだ３０
７ａとを接続している。
【００４２】３０９は前記実施例１の図２の場合と同様
に、基板取り付け穴で、基板を固定するねじが貫通す
る。また、取り付け穴の周りを囲むように、グランド線
３０６が配置してある。そして、この取り付け穴３０９
に取り付けねじ３１０を通し、基板を筐体３１１に固定
することで、ＣＰＵ３０１から伝わってくる熱を筐体３
１１に伝熱する。３１０は基板取り付けねじであり、材
質は伝熱量の大きいアルミや銅が望ましい。３１１は、
基板を取り付ける筐体で、熱伝導率が良い材質（例えば
アルミダイキャストやマグネシウム）であり、放熱板を
も兼ねている。
に、基板取り付け穴で、基板を固定するねじが貫通す
る。また、取り付け穴の周りを囲むように、グランド線
３０６が配置してある。そして、この取り付け穴３０９
に取り付けねじ３１０を通し、基板を筐体３１１に固定
することで、ＣＰＵ３０１から伝わってくる熱を筐体３
１１に伝熱する。３１０は基板取り付けねじであり、材
質は伝熱量の大きいアルミや銅が望ましい。３１１は、
基板を取り付ける筐体で、熱伝導率が良い材質（例えば
アルミダイキャストやマグネシウム）であり、放熱板を
も兼ねている。
【００４３】３１２は、ランド３０３とグランド線３０
４，ＴＨ３０５，グランド線３０６の直下はガラスエポ
キシであり、上記ランド３０３とグランド線３０４と合
わせて電気配線プリント基板を構成する。ただし、図中
では詳細に記していないが、場合によってガラスエポキ
シと銅箔とを任意に重ね合わせることにより多層基板を
構成する。また、図示していないが、本発明実施例で使
用する部分以外は絶縁性のあるレジストで覆われている
ものとする。
４，ＴＨ３０５，グランド線３０６の直下はガラスエポ
キシであり、上記ランド３０３とグランド線３０４と合
わせて電気配線プリント基板を構成する。ただし、図中
では詳細に記していないが、場合によってガラスエポキ
シと銅箔とを任意に重ね合わせることにより多層基板を
構成する。また、図示していないが、本発明実施例で使
用する部分以外は絶縁性のあるレジストで覆われている
ものとする。
【００４４】まず、ＣＰＵ３０１の信号端子３０２部分
を通じてランド３０３までの間の、伝熱量Ｑ２１を求め
る。信号端子３０２の材質が鉄であった場合、鉄の熱伝
導率を５０ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃、直径を０．５mm、信
号端子３０２の根本からランド３０３までの距離を１m
m、ΔＴ＝ΔＴ２１とすると、（１１）式より、 Ｑ21＝λ・Ａ・ΔＴ／Ｌ ＝50×(0.5×10＾-3／2)＾2 ×π×ΔＴ6/(1×10＾-3） ≒9.82×10＾-3×ΔＴ21 ……（２１） 次に、信号端子３０２のランド３０３に接している部分
からＴＨ３０５までの、ランド３０３及びグランド線３
０４と、その上に形成したはんだ３０７を含む、伝熱量
Ｑ２２を求める。
を通じてランド３０３までの間の、伝熱量Ｑ２１を求め
る。信号端子３０２の材質が鉄であった場合、鉄の熱伝
導率を５０ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃、直径を０．５mm、信
号端子３０２の根本からランド３０３までの距離を１m
m、ΔＴ＝ΔＴ２１とすると、（１１）式より、 Ｑ21＝λ・Ａ・ΔＴ／Ｌ ＝50×(0.5×10＾-3／2)＾2 ×π×ΔＴ6/(1×10＾-3） ≒9.82×10＾-3×ΔＴ21 ……（２１） 次に、信号端子３０２のランド３０３に接している部分
からＴＨ３０５までの、ランド３０３及びグランド線３
０４と、その上に形成したはんだ３０７を含む、伝熱量
Ｑ２２を求める。
【００４５】銅の熱伝導率を３００ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・
℃、厚さを３５μｍ、幅を１mm、はんだの熱伝導率を２
９ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃、厚さを０．３mm、幅を１mm、
ΔＴ＝ΔＴ２２、信号端子３０２からＴＨ３０５までの
距離を２mmとすると、 Ｑ22＝λ・Ａ・ΔＴ／Ｌ＋λ’・Ａ’・ΔＴ／Ｌ ＝330 ×(0.035×10＾-3×1 ×10＾-3）×ΔＴ22／(2×10＾-3） ＝29×(0.3×10＾-3×1 ×10＾-3）×ΔＴ22／(2×10＾-3） ≒10.13 ×10＾-3×ΔＴ22 ……（２２） ここで、一つの目安として、Ｑ２１＝Ｑ２２となるに
は、（２１），（２２）式より、 ΔＴ２２≒０．９７×ΔＴ２１ ……（２３） となるため、ＣＰＵ３０１で発生した熱が信号端子３０
２を通じてＴＨ３０５まで障害無く伝わる。
℃、厚さを３５μｍ、幅を１mm、はんだの熱伝導率を２
９ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃、厚さを０．３mm、幅を１mm、
ΔＴ＝ΔＴ２２、信号端子３０２からＴＨ３０５までの
距離を２mmとすると、 Ｑ22＝λ・Ａ・ΔＴ／Ｌ＋λ’・Ａ’・ΔＴ／Ｌ ＝330 ×(0.035×10＾-3×1 ×10＾-3）×ΔＴ22／(2×10＾-3） ＝29×(0.3×10＾-3×1 ×10＾-3）×ΔＴ22／(2×10＾-3） ≒10.13 ×10＾-3×ΔＴ22 ……（２２） ここで、一つの目安として、Ｑ２１＝Ｑ２２となるに
は、（２１），（２２）式より、 ΔＴ２２≒０．９７×ΔＴ２１ ……（２３） となるため、ＣＰＵ３０１で発生した熱が信号端子３０
２を通じてＴＨ３０５まで障害無く伝わる。
【００４６】次に、ＴＨ３０５部分の熱の伝わり易さを
表わす伝熱量Ｑ２３を求める。
表わす伝熱量Ｑ２３を求める。
【００４７】銅の熱伝導率を３００ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・
℃、ＴＨ銅メッキの厚さを３５μｍ、ＴＨの内径を０．
４mm、ΔＴ＝ΔＴ２３、ＴＨの長さを１mmとすると、 Ｑ23＝λ・Ａ・ΔＴ／Ｌ ＝330 ×｛(0.435×10＾-3／2)＾2 ×π−(0.4×10＾-3／2)＾2 ×π｝ ×ΔＴ23/(1 ×10＾-3） ≒7.56×10＾-3×ΔＴ23 ……（２４） ここで、同様に一つの目安として、Ｑ２１＝Ｑ２３とな
るには、（２１），（２４）式より、 ΔＴ２３≒１．３０×ΔＴ２１ ……（２５） となる。
℃、ＴＨ銅メッキの厚さを３５μｍ、ＴＨの内径を０．
４mm、ΔＴ＝ΔＴ２３、ＴＨの長さを１mmとすると、 Ｑ23＝λ・Ａ・ΔＴ／Ｌ ＝330 ×｛(0.435×10＾-3／2)＾2 ×π−(0.4×10＾-3／2)＾2 ×π｝ ×ΔＴ23/(1 ×10＾-3） ≒7.56×10＾-3×ΔＴ23 ……（２４） ここで、同様に一つの目安として、Ｑ２１＝Ｑ２３とな
るには、（２１），（２４）式より、 ΔＴ２３≒１．３０×ΔＴ２１ ……（２５） となる。
【００４８】ここで、本発明実施例では、ＣＰＵ３０１
で発生した熱を、信号端子３０２とランド３０３，グラ
ンド線３０４及びはんだ３０７，ＴＨ３０５を通じて、
グランド線３０６まで、より少ない温度勾配でスムーズ
に伝えるため、ＴＨ３０５の内部にはんだ３０８を充填
することを考える。
で発生した熱を、信号端子３０２とランド３０３，グラ
ンド線３０４及びはんだ３０７，ＴＨ３０５を通じて、
グランド線３０６まで、より少ない温度勾配でスムーズ
に伝えるため、ＴＨ３０５の内部にはんだ３０８を充填
することを考える。
【００４９】そこで、ＴＨ３０５の内部に充填したはん
だ３０８部分の熱の伝わり易さを表わす伝熱量Ｑ２４を
求める。はんだの熱伝導率を２９ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・
℃、ＴＨの内径を０．４mm、ＴＨ３０５の長さ（基板厚
さ）を１mmとすると、ＴＨ３０５を形成する銅箔とはん
だ３０８とは物理的に密着しているので、ΔＴ＝ΔＴ２
３と考えられるので、 Ｑ24＝λ・Ａ・ΔＴ／Ｌ ＝29×(0.4×10＾-3／2)＾2 ×π×ΔＴ23／(1×10＾-3） ≒3.64×10＾-3×ΔＴ23 ……（２６） （２３）式と（２４）式とから、ＴＨ３０５とその内部
に充填したはんだによる伝熱量Ｑ２５を計算すると、 Ｑ２７＝Ｑ２３＋Ｑ２４ ＝7.56×10＾-3×ΔＴ23＋3.64×10＾-3×ΔＴ23 ＝11.20 ×10＾-3×ΔＴ23 ……（２７） よって、Ｑ２１＝Ｑ２５となるのは、（２１），（２
７）式より、 ΔＴ２３≒０．８８×ΔＴ２１ ……（２８） となり、前記（２５）式と比較すると、ＣＰＵ３０１で
発生した熱は、信号端子３０２とランド３０３、グラン
ド線３０４及びはんだ３０７、ＴＨ３０５及びはんだ３
０８を通って、基板の反対面のグランド線３０６まで、
スムーズに伝わるようになるのが分かる。その先の、基
板取り付け穴３０９までは、前記実施例１に示したもの
と同様に熱伝導を行えば良い。
だ３０８部分の熱の伝わり易さを表わす伝熱量Ｑ２４を
求める。はんだの熱伝導率を２９ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・
℃、ＴＨの内径を０．４mm、ＴＨ３０５の長さ（基板厚
さ）を１mmとすると、ＴＨ３０５を形成する銅箔とはん
だ３０８とは物理的に密着しているので、ΔＴ＝ΔＴ２
３と考えられるので、 Ｑ24＝λ・Ａ・ΔＴ／Ｌ ＝29×(0.4×10＾-3／2)＾2 ×π×ΔＴ23／(1×10＾-3） ≒3.64×10＾-3×ΔＴ23 ……（２６） （２３）式と（２４）式とから、ＴＨ３０５とその内部
に充填したはんだによる伝熱量Ｑ２５を計算すると、 Ｑ２７＝Ｑ２３＋Ｑ２４ ＝7.56×10＾-3×ΔＴ23＋3.64×10＾-3×ΔＴ23 ＝11.20 ×10＾-3×ΔＴ23 ……（２７） よって、Ｑ２１＝Ｑ２５となるのは、（２１），（２
７）式より、 ΔＴ２３≒０．８８×ΔＴ２１ ……（２８） となり、前記（２５）式と比較すると、ＣＰＵ３０１で
発生した熱は、信号端子３０２とランド３０３、グラン
ド線３０４及びはんだ３０７、ＴＨ３０５及びはんだ３
０８を通って、基板の反対面のグランド線３０６まで、
スムーズに伝わるようになるのが分かる。その先の、基
板取り付け穴３０９までは、前記実施例１に示したもの
と同様に熱伝導を行えば良い。
【００５０】以上により、基板の銅箔パターンだけでは
なく、この銅箔上にはんだを形成することにより、ＣＰ
Ｕ３０１などの発熱するデバイスの信号端子（リード／
足）からも、積極的に熱伝導して、スルーホールＴＨ及
びその中に充填したはんだを介して、放熱部分まで熱を
スムーズに伝えることが可能となる。
なく、この銅箔上にはんだを形成することにより、ＣＰ
Ｕ３０１などの発熱するデバイスの信号端子（リード／
足）からも、積極的に熱伝導して、スルーホールＴＨ及
びその中に充填したはんだを介して、放熱部分まで熱を
スムーズに伝えることが可能となる。
【００５１】また、前記実施例１と同様、ＣＰＵ３０１
の信号端子３０２の材質は、より熱伝導率の高いもので
も良く、また、パッケージも上記ＰＧＡに限らず、前記
ＱＦＰやＢＧＡでも、本発明の熱伝導手段によりスムー
ズな熱伝導が実現可能である。
の信号端子３０２の材質は、より熱伝導率の高いもので
も良く、また、パッケージも上記ＰＧＡに限らず、前記
ＱＦＰやＢＧＡでも、本発明の熱伝導手段によりスムー
ズな熱伝導が実現可能である。
【００５２】（実施例３）本発明に係る第３の実施例で
は、前記第２の実施例に加えて、熱伝導の経路の自由度
を増し、更なる伝熱量を確保するために、スルーホール
（ＴＨ）を通じて基板の内層の銅箔にも熱を伝え、より
スムーズな熱の伝達及び拡散を実現するものである。
は、前記第２の実施例に加えて、熱伝導の経路の自由度
を増し、更なる伝熱量を確保するために、スルーホール
（ＴＨ）を通じて基板の内層の銅箔にも熱を伝え、より
スムーズな熱の伝達及び拡散を実現するものである。
【００５３】本実施例３に対しては特に図示していない
が、図３に準じてＴＨ３０５部分の基板内層への熱の伝
わり易さ、伝熱量Ｑ３１を求める。
が、図３に準じてＴＨ３０５部分の基板内層への熱の伝
わり易さ、伝熱量Ｑ３１を求める。
【００５４】銅の熱伝導率を３３０ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・
℃、ＴＨ銅メッキの厚さを３５μｍ、ＴＨの内径を０．
４mm、ΔＴ＝ΔＴ３１、伝わる距離を２mm固定と仮定す
ると、 Ｑ31＝λ・Ａ・ΔＴ／Ｌ ＝330 ×0.4 ×10＾-3×π×0.035 ×10＾-3×ΔＴ31／(2×10＾-3） ≒7.26×10＾-3×ΔＴ31 ……（３１） となる。ここで、（２１）式より、 Ｑ２１≒９．８２×１０＾−３×ΔＴ２１ であるが、ＣＰＵ３０１で発生した熱は、信号端子３０
２とランド３０３、グランド線３０４及びはんだ３０７
を通って、ＴＨ３０５にて、基板の内層まで伝わるよう
になる。
℃、ＴＨ銅メッキの厚さを３５μｍ、ＴＨの内径を０．
４mm、ΔＴ＝ΔＴ３１、伝わる距離を２mm固定と仮定す
ると、 Ｑ31＝λ・Ａ・ΔＴ／Ｌ ＝330 ×0.4 ×10＾-3×π×0.035 ×10＾-3×ΔＴ31／(2×10＾-3） ≒7.26×10＾-3×ΔＴ31 ……（３１） となる。ここで、（２１）式より、 Ｑ２１≒９．８２×１０＾−３×ΔＴ２１ であるが、ＣＰＵ３０１で発生した熱は、信号端子３０
２とランド３０３、グランド線３０４及びはんだ３０７
を通って、ＴＨ３０５にて、基板の内層まで伝わるよう
になる。
【００５５】そして、内層はグランドプレーンなので、
熱は同心円上に拡散していく。放熱に際しては、スルー
ホールＴＨにて、放熱部分で、基板の表層に熱伝達する
ことでも可能となる。
熱は同心円上に拡散していく。放熱に際しては、スルー
ホールＴＨにて、放熱部分で、基板の表層に熱伝達する
ことでも可能となる。
【００５６】（実施例４）本発明に係る第４の実施例に
おいては、発熱部品から、熱伝導を行った先の放熱部分
への熱伝導に関してであり、熱伝導パッドなどを用い
て、基板上の熱源と放熱筐体を接続して熱伝導する際の
効率アップを実現するものである。
おいては、発熱部品から、熱伝導を行った先の放熱部分
への熱伝導に関してであり、熱伝導パッドなどを用い
て、基板上の熱源と放熱筐体を接続して熱伝導する際の
効率アップを実現するものである。
【００５７】そのため、基板上の銅箔上に例えば、円形
の銅や銀の山を形成し、表面積を増やすことで熱伝導の
効率を上げている。図４に本実施例４の発熱部品として
ＢＧＡパッケージのＣＰＵを電気基板に実装した場合
の、基板を真横から見た断面図を示す。
の銅や銀の山を形成し、表面積を増やすことで熱伝導の
効率を上げている。図４に本実施例４の発熱部品として
ＢＧＡパッケージのＣＰＵを電気基板に実装した場合
の、基板を真横から見た断面図を示す。
【００５８】４０１はＣＰＵで、パッケージはＢＧＡ
（Ball Grid Array ）であり、４０２は、ＣＰＵ４０１
の信号端子（放熱用サーマル端子）、４０３は、信号端
子４０２とランド４０４を接続するはんだ、４０４は、
信号端子４０２が実装されているランド（銅箔）の断
面、４０５はスルーホール（ＴＨ）であり、基板の両面
の銅箔を接続する。４０６は銀ペーストで、ＴＨ４０５
に充填されている。
（Ball Grid Array ）であり、４０２は、ＣＰＵ４０１
の信号端子（放熱用サーマル端子）、４０３は、信号端
子４０２とランド４０４を接続するはんだ、４０４は、
信号端子４０２が実装されているランド（銅箔）の断
面、４０５はスルーホール（ＴＨ）であり、基板の両面
の銅箔を接続する。４０６は銀ペーストで、ＴＨ４０５
に充填されている。
【００５９】４０７は、電気基板を構成するガラスエポ
キシ部の断面であり、４０８は銅箔のグランドパターン
で、ＣＰＵ４０１からの熱がＴＨ４０５を通じて伝わっ
てくる。４０９は、銀ペーストを用いて形成した層でグ
ランドパターン４０８の上にあり、銀ペースト４０６と
連続している。４１０は、熱伝導パッドで、グランドパ
ターン４０８の上に形成された銀ペーストの層４０９に
密着し、放熱のために筐体４１１へ熱を伝達する。４１
１は、基板を取り付ける筐体で、熱の拡散・放熱を担っ
ている。
キシ部の断面であり、４０８は銅箔のグランドパターン
で、ＣＰＵ４０１からの熱がＴＨ４０５を通じて伝わっ
てくる。４０９は、銀ペーストを用いて形成した層でグ
ランドパターン４０８の上にあり、銀ペースト４０６と
連続している。４１０は、熱伝導パッドで、グランドパ
ターン４０８の上に形成された銀ペーストの層４０９に
密着し、放熱のために筐体４１１へ熱を伝達する。４１
１は、基板を取り付ける筐体で、熱の拡散・放熱を担っ
ている。
【００６０】まず、ＣＰＵ４０１の信号端子４０２を通
じて伝達可能な伝熱量Ｑ４１を求める。
じて伝達可能な伝熱量Ｑ４１を求める。
【００６１】信号端子４０２の材質が鉄であった場合、
鉄の熱伝導率を５０ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃、直径を１m
m、端子の高さ（厚さ）を０．５mm、ΔＴ＝ΔＴ４１と
すると、信号端子４０２は半球状であるので、円柱の断
面で考えた場合よりも伝熱量は大きくなる。
鉄の熱伝導率を５０ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃、直径を１m
m、端子の高さ（厚さ）を０．５mm、ΔＴ＝ΔＴ４１と
すると、信号端子４０２は半球状であるので、円柱の断
面で考えた場合よりも伝熱量は大きくなる。
【００６２】よって、 Ｑ41＞λ・Ａ・ΔＴ／＋Ｌ ＝50×(1×10＾-3/2）＾2 ×π×ΔＴ41／(0.5×10＾-3） ≒78.54 ×10＾-3×ΔＴ41 ……（４１） 次に、ＣＰＵ４０１から信号端子４０２，はんだ４０３
を介してランド４０４までの間の伝熱量Ｑ４２を求め
る。
を介してランド４０４までの間の伝熱量Ｑ４２を求め
る。
【００６３】はんだ４０３の熱伝導率を２９ｋｃａｌ／
ｍ・ｈ・℃、ランド４０４の直径を１．８mm、ランド４
０４と信号端子４０２の根本（ＣＰＵ４０１パッケー
ジ）の距離を０．８mm、ΔＴ＝ΔＴ４２とすると、信号
端子４０２は半球状であるので、ランド４０４と信号端
子４０２の根本（ＣＰＵ４０１パッケージ）との距離
は、一律に０．８mm以下である。よって、 Ｑ42＞λ・Ａ・ΔＴ／Ｌ ＝29×(1.8×10＾-3/2) ＾2 ×π×ΔＴ41／(0.8×10＾-3） ≒92.25 ×10＾-3×ΔＴ42 ……（４２） ここで、一つの目安として、Ｑ４１＝Ｑ４２となるに
は、（４１），（４２）式より、Ｑ４１＝７８．５４×
１０＾−３×ΔＴ４１、Ｑ４２＝９２．２５×１０＾−
３×ΔＴ４２とすると、 ΔＴ４２≒０．８５×ΔＴ４１ ……（４３） となるため、ＣＰＵ４０１で発生した熱が信号端子４０
２から、はんだ４０３を通じて、ランド４０４まで少な
い温度勾配で伝わる。
ｍ・ｈ・℃、ランド４０４の直径を１．８mm、ランド４
０４と信号端子４０２の根本（ＣＰＵ４０１パッケー
ジ）の距離を０．８mm、ΔＴ＝ΔＴ４２とすると、信号
端子４０２は半球状であるので、ランド４０４と信号端
子４０２の根本（ＣＰＵ４０１パッケージ）との距離
は、一律に０．８mm以下である。よって、 Ｑ42＞λ・Ａ・ΔＴ／Ｌ ＝29×(1.8×10＾-3/2) ＾2 ×π×ΔＴ41／(0.8×10＾-3） ≒92.25 ×10＾-3×ΔＴ42 ……（４２） ここで、一つの目安として、Ｑ４１＝Ｑ４２となるに
は、（４１），（４２）式より、Ｑ４１＝７８．５４×
１０＾−３×ΔＴ４１、Ｑ４２＝９２．２５×１０＾−
３×ΔＴ４２とすると、 ΔＴ４２≒０．８５×ΔＴ４１ ……（４３） となるため、ＣＰＵ４０１で発生した熱が信号端子４０
２から、はんだ４０３を通じて、ランド４０４まで少な
い温度勾配で伝わる。
【００６４】次に、ＴＨ４０５部分の熱の伝わり易さを
表わす伝熱量Ｑ４３は、（２４）式と同様と考えると、
ΔＴ＝ΔＴ４３とすると、 Ｑ４３≒７．５６×１０＾−３×ΔＴ４３ ……（４４） ここで、一つの目安としてＱ４１＝Ｑ４３となるには、
（４１），（４４）式より、Ｑ４１＝７８．５４×１０
＾−３×ΔＴ４１とすると、 ΔＴ４３≒１０．３９×ΔＴ４１ ……（４５） となるため、ＣＰＵ４０１で発生した熱が信号端子４０
２，ＴＨ４０５を通じて部品と反対側のグランドパター
ン４０８まで、少ない温度勾配でスムーズに伝わらな
い。
表わす伝熱量Ｑ４３は、（２４）式と同様と考えると、
ΔＴ＝ΔＴ４３とすると、 Ｑ４３≒７．５６×１０＾−３×ΔＴ４３ ……（４４） ここで、一つの目安としてＱ４１＝Ｑ４３となるには、
（４１），（４４）式より、Ｑ４１＝７８．５４×１０
＾−３×ΔＴ４１とすると、 ΔＴ４３≒１０．３９×ΔＴ４１ ……（４５） となるため、ＣＰＵ４０１で発生した熱が信号端子４０
２，ＴＨ４０５を通じて部品と反対側のグランドパター
ン４０８まで、少ない温度勾配でスムーズに伝わらな
い。
【００６５】そこで、ここではＴＨ４０５の内部に銀ペ
ースト４０６を充填することを考え、ＴＨ４０５の内部
に充填した銀ペースト４０６部分の熱の伝わり易さ、伝
熱量Ｑ４５を求める。
ースト４０６を充填することを考え、ＴＨ４０５の内部
に充填した銀ペースト４０６部分の熱の伝わり易さ、伝
熱量Ｑ４５を求める。
【００６６】銀ペースト４０６の熱伝導率を３６０ｋｃ
ａｌ／ｍ・ｈ・℃（実際には、銀以外の不純物が混ざっ
ているので、これより若干小さな値となるが、ここでは
その影響を無視することとする）、ＴＨ４０５の内径を
０．４mm、ＴＨ４０５の長さを１mmとすると、ＴＨ４０
５を形成する銅箔と銀ペースト４０６とは、物理的に密
着しているので、ΔＴ＝ΔＴ４３と考えられるので、 Ｑ45＝λ・Ａ・ΔＴ／Ｌ ＝360 ×(0.4×10＾-3/2）＾2 ×π×ΔＴ43／(1×10＾-3） ≒45.24 ×10＾-3×ΔＴ43 ……（４６） （４４）式と（４６）式とから、ＴＨ４０５とその内部
に充填した銀ペースト４０６による伝熱量Ｑ４６を計算
すると、 Ｑ４６＝Ｑ４３＋Ｑ４５ ＝7.56×10＾-3×ΔＴ43＋45.24 ×10＾-3×ΔＴ43 ＝52.80 ×10＾-3×ΔＴ23 ……（４７） ここで、Ｑ４１＝Ｑ４６となるのは、（４１），（４
７）式より、 ΔＴ２３≒１．４７×ΔＴ２１ ……（４８） となり、前記（４５）式と比較して、ＣＰＵ４０１で発
生した熱は、信号端子４０２を通じて、はんだ４０３，
ランド４０４を通って、ＴＨ４０５と銀ペースト４０６
を介して、基板の反対面まで急な温度勾配なしに伝わる
ようになることが分かる。
ａｌ／ｍ・ｈ・℃（実際には、銀以外の不純物が混ざっ
ているので、これより若干小さな値となるが、ここでは
その影響を無視することとする）、ＴＨ４０５の内径を
０．４mm、ＴＨ４０５の長さを１mmとすると、ＴＨ４０
５を形成する銅箔と銀ペースト４０６とは、物理的に密
着しているので、ΔＴ＝ΔＴ４３と考えられるので、 Ｑ45＝λ・Ａ・ΔＴ／Ｌ ＝360 ×(0.4×10＾-3/2）＾2 ×π×ΔＴ43／(1×10＾-3） ≒45.24 ×10＾-3×ΔＴ43 ……（４６） （４４）式と（４６）式とから、ＴＨ４０５とその内部
に充填した銀ペースト４０６による伝熱量Ｑ４６を計算
すると、 Ｑ４６＝Ｑ４３＋Ｑ４５ ＝7.56×10＾-3×ΔＴ43＋45.24 ×10＾-3×ΔＴ43 ＝52.80 ×10＾-3×ΔＴ23 ……（４７） ここで、Ｑ４１＝Ｑ４６となるのは、（４１），（４
７）式より、 ΔＴ２３≒１．４７×ΔＴ２１ ……（４８） となり、前記（４５）式と比較して、ＣＰＵ４０１で発
生した熱は、信号端子４０２を通じて、はんだ４０３，
ランド４０４を通って、ＴＨ４０５と銀ペースト４０６
を介して、基板の反対面まで急な温度勾配なしに伝わる
ようになることが分かる。
【００６７】ここで、本発明実施例では、グランドパタ
ーン４０８及びＴＨ４０５と銀ペースト４０６上に、銀
ペーストの層４０９を形成する。
ーン４０８及びＴＨ４０５と銀ペースト４０６上に、銀
ペーストの層４０９を形成する。
【００６８】この銀ペーストの層４０９は、ＴＨ４０５
内に充填した銀ペースト４０６と確実に接続しており、
熱伝導パッド４１０への伝熱量を確保する。ここでは、
特に伝熱量を算出しないが、銅箔であるグランドパター
ン４０８のみで熱伝導パッドと接触するよりも、熱抵抗
の小さい銀ペースト４０６，４０９によりＴＨ４０５内
から連続して熱伝導を行うことの効果は明らかである。
そして、熱伝導パッド４１０から筐体４１１へ伝熱し
て、熱の拡散・放熱を行う。
内に充填した銀ペースト４０６と確実に接続しており、
熱伝導パッド４１０への伝熱量を確保する。ここでは、
特に伝熱量を算出しないが、銅箔であるグランドパター
ン４０８のみで熱伝導パッドと接触するよりも、熱抵抗
の小さい銀ペースト４０６，４０９によりＴＨ４０５内
から連続して熱伝導を行うことの効果は明らかである。
そして、熱伝導パッド４１０から筐体４１１へ伝熱し
て、熱の拡散・放熱を行う。
【００６９】以上により、ＢＧＡパッケージのＣＰＵ４
０１など、発熱するデバイスのサーマル端子からも、ス
ルーホールＴＨ内に充填した銀ペースト４０６と、それ
に連続した銀ペーストの層４０９とを設けることによ
り、基板４０７を挟んでデバイスとは反対側から、熱伝
導パッド４１０等を介して、効率的に放熱部分まで熱を
伝えることが可能となる。
０１など、発熱するデバイスのサーマル端子からも、ス
ルーホールＴＨ内に充填した銀ペースト４０６と、それ
に連続した銀ペーストの層４０９とを設けることによ
り、基板４０７を挟んでデバイスとは反対側から、熱伝
導パッド４１０等を介して、効率的に放熱部分まで熱を
伝えることが可能となる。
【００７０】また、ここではＣＰＵ４０１の信号端子４
０２の材質を鉄として考えているが、鉄よりも熱伝導率
がよい銅などの場合においても、ＴＨ４０５の直径を大
きくするなどの対応により、本発明実施例の熱伝導手段
がスムーズな熱伝導に有効であることは自明である。
０２の材質を鉄として考えているが、鉄よりも熱伝導率
がよい銅などの場合においても、ＴＨ４０５の直径を大
きくするなどの対応により、本発明実施例の熱伝導手段
がスムーズな熱伝導に有効であることは自明である。
【００７１】さらに、銀ペースト層４０９の形状を均一
な厚さの層ではなく、波打たせたり、ギザギザ形状にす
るなどの工夫により、熱伝導パッド４１０との接触面積
の増加を図り、より大きい伝熱量の実現も可能である。
な厚さの層ではなく、波打たせたり、ギザギザ形状にす
るなどの工夫により、熱伝導パッド４１０との接触面積
の増加を図り、より大きい伝熱量の実現も可能である。
【００７２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＣＰＵや２次キャッシュ，メモリコントローラなど、発
熱量の多い電子部品を使用する際に、電気配線プリント
基板での熱伝導／拡散を助けるためにプリント基板の銅
箔の上に連続的にはんだなどの熱伝導体を塗布して、熱
が伝わる方向の断面積を大きくして熱の伝導抵抗を下げ
ることができる。
ＣＰＵや２次キャッシュ，メモリコントローラなど、発
熱量の多い電子部品を使用する際に、電気配線プリント
基板での熱伝導／拡散を助けるためにプリント基板の銅
箔の上に連続的にはんだなどの熱伝導体を塗布して、熱
が伝わる方向の断面積を大きくして熱の伝導抵抗を下げ
ることができる。
【００７３】また、スルーホールが介在しても、そのス
ルーホールをはんだなどの熱伝導体で埋めることによ
り、熱抵抗を軽減しスルーホールを形成する銅メッキの
みの場合よりも効率的に熱を伝導でき、さらに、前記ス
ルーホールから連続して銅箔上に形成した銀ペーストに
より、そこに接触させる熱伝導パッドへの伝熱量を確保
し得る。
ルーホールをはんだなどの熱伝導体で埋めることによ
り、熱抵抗を軽減しスルーホールを形成する銅メッキの
みの場合よりも効率的に熱を伝導でき、さらに、前記ス
ルーホールから連続して銅箔上に形成した銀ペーストに
より、そこに接触させる熱伝導パッドへの伝熱量を確保
し得る。
【００７４】以上、任意の部分の熱抵抗を下げて、伝熱
量を簡便かつ、熱伝導体にはんだを用いた際には安価
に、増加させることが可能となる利点がある。
量を簡便かつ、熱伝導体にはんだを用いた際には安価
に、増加させることが可能となる利点がある。
【図１】 実施例１の外観イメージ図
【図２】 図１の矢印Ａ方向の拡大断面図
【図３】 実施例２の断面図
【図４】 実施例４の断面図
１０１ ＣＰＵ（パッケージはＱＦＰ（Quad Flat Pa
ckage ）） １０２ ＣＰＵ１０１の信号端子の一つでグランド信
号 １０３ ＣＰＵ１０１を実装するためのランド １０４ ランド１０３からつながるグランド線（信号
線） １０５ 基板取り付け穴 １０６ ＣＰＵ１０１を実装している電気配線プリン
ト基板 ２０１ はんだ ２０２ ガラスエポキシ基板 ２０３ 基板取り付けねじ ２０４ 基板を取り付ける筐体 ３０１ ＣＰＵ（パッケージはＰＧＡ（Pin Grid Arr
ay）） ３０２ ＣＰＵ３０１の信号端子の一つ ３０３ 信号端子３０２をはんだで接続するためのド
ーナツ状のランド ３０４ ランド３０３からつながりグランド線（信号
線） ３０５ スルーホール（ＴＨ） ３０６ グランド線 ３０７ はんだ ３０７ａ はんだ ３０８ はんだ ３０９ 基板取り付け穴 ３１０ 基板取り付けねじ ３１１ 基板を取り付ける筐体 ３１２ ガラスエポキシ基板 ４０１ ＣＰＵ（パッケージはＢＧＡ（Ball Grid Ar
ray ）） ４０２ ＣＰＵ４０１の信号端子（放熱用サーマル端
子） ４０３ はんだ ４０４ ランド（銅箔） ４０５ スルーホール（ＴＨ） ４０６ 銀ペースト ４０７ ガラスエポキシ基板 ４０８ 銅箔のグランドパターン ４０９ 銀ペーストを用いて形成した層 ４１０ 熱伝導パッド ４１１ 基板を取り付ける筐体
ckage ）） １０２ ＣＰＵ１０１の信号端子の一つでグランド信
号 １０３ ＣＰＵ１０１を実装するためのランド １０４ ランド１０３からつながるグランド線（信号
線） １０５ 基板取り付け穴 １０６ ＣＰＵ１０１を実装している電気配線プリン
ト基板 ２０１ はんだ ２０２ ガラスエポキシ基板 ２０３ 基板取り付けねじ ２０４ 基板を取り付ける筐体 ３０１ ＣＰＵ（パッケージはＰＧＡ（Pin Grid Arr
ay）） ３０２ ＣＰＵ３０１の信号端子の一つ ３０３ 信号端子３０２をはんだで接続するためのド
ーナツ状のランド ３０４ ランド３０３からつながりグランド線（信号
線） ３０５ スルーホール（ＴＨ） ３０６ グランド線 ３０７ はんだ ３０７ａ はんだ ３０８ はんだ ３０９ 基板取り付け穴 ３１０ 基板取り付けねじ ３１１ 基板を取り付ける筐体 ３１２ ガラスエポキシ基板 ４０１ ＣＰＵ（パッケージはＢＧＡ（Ball Grid Ar
ray ）） ４０２ ＣＰＵ４０１の信号端子（放熱用サーマル端
子） ４０３ はんだ ４０４ ランド（銅箔） ４０５ スルーホール（ＴＨ） ４０６ 銀ペースト ４０７ ガラスエポキシ基板 ４０８ 銅箔のグランドパターン ４０９ 銀ペーストを用いて形成した層 ４１０ 熱伝導パッド ４１１ 基板を取り付ける筐体
Claims (5)
- 【請求項１】 電気部品を実装する電気配線プリント基
板において、前記基板上の任意の配線上に、前記電気部
品の発生する熱を伝達するための任意の熱伝導体を連続
して配置することを特徴とする電気部品の放熱用熱伝導
手段。 - 【請求項２】 前記連続して配置した任意の熱伝導体か
ら、前記基板に隣接する任意の熱伝導体に熱を伝達する
構造を備えたことを特徴とする請求項１記載の電気部品
の放熱用熱伝導手段。 - 【請求項３】 前記基板の表裏両面の任意の配線を接続
するスルーホールと、このスルーホール内を前記任意の
熱伝導体で埋める手段を備えることを特徴とする請求項
１記載の電気部品の放熱用熱伝導手段。 - 【請求項４】 前記スルーホールを前記基板の内層配線
に接続する構造を備えることを特徴とする請求項３記載
の電気部品の放熱用熱伝導手段。 - 【請求項５】 前記電気部品と反対側の前記基板面の前
記配線上に、任意の熱伝導体を配置する手段を備えるこ
とを特徴とする請求項３記載の電気部品の放熱用熱伝導
手段。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8236512A JPH1084175A (ja) | 1996-09-06 | 1996-09-06 | 電気部品の放熱用熱伝導手段 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8236512A JPH1084175A (ja) | 1996-09-06 | 1996-09-06 | 電気部品の放熱用熱伝導手段 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1084175A true JPH1084175A (ja) | 1998-03-31 |
Family
ID=17001812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8236512A Withdrawn JPH1084175A (ja) | 1996-09-06 | 1996-09-06 | 電気部品の放熱用熱伝導手段 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1084175A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005166981A (ja) * | 2003-12-03 | 2005-06-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電子制御装置 |
| JP2006165542A (ja) * | 2004-12-06 | 2006-06-22 | Samsung Electro Mech Co Ltd | 発光素子パッケージ |
| JP2008060551A (ja) * | 2006-07-20 | 2008-03-13 | Power Integrations Inc | 熱コンジット |
| JP2010503189A (ja) * | 2006-09-28 | 2010-01-28 | 聯發科技股▲ふん▼有限公司 | 電子装置 |
| JP2011030289A (ja) * | 2009-07-22 | 2011-02-10 | Mitsumi Electric Co Ltd | 電池保護モジュール |
| JP2012059759A (ja) * | 2010-09-06 | 2012-03-22 | Denso Corp | 電子制御ユニット |
| JP2012510725A (ja) * | 2008-12-03 | 2012-05-10 | プラナーマグ インコーポレイテッド | 埋め込まれた磁心を有する一体型平面可変トランス |
| EP2831955A4 (en) * | 2012-03-28 | 2015-12-02 | Deere & Co | ELECTRICAL ASSEMBLY WITH PASSING POLES FOR HEAT EXTINGUISHING |
| JP2016004819A (ja) * | 2014-06-13 | 2016-01-12 | 株式会社デンソー | 電子装置 |
| US9491844B2 (en) | 2014-05-07 | 2016-11-08 | Denso Corporation | Electronic device |
| EP4064371A1 (en) | 2021-03-24 | 2022-09-28 | Fujifilm Business Innovation Corp. | Light-emitting device, heat transfer member, and optical measurement device |
-
1996
- 1996-09-06 JP JP8236512A patent/JPH1084175A/ja not_active Withdrawn
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005166981A (ja) * | 2003-12-03 | 2005-06-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電子制御装置 |
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| US8124998B2 (en) | 2004-12-06 | 2012-02-28 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Light emitting device package |
| JP2008060551A (ja) * | 2006-07-20 | 2008-03-13 | Power Integrations Inc | 熱コンジット |
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| JP2012059759A (ja) * | 2010-09-06 | 2012-03-22 | Denso Corp | 電子制御ユニット |
| US8467193B2 (en) | 2010-09-06 | 2013-06-18 | Denso Corporation | Electronic control unit |
| EP2831955A4 (en) * | 2012-03-28 | 2015-12-02 | Deere & Co | ELECTRICAL ASSEMBLY WITH PASSING POLES FOR HEAT EXTINGUISHING |
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| EP4064371A1 (en) | 2021-03-24 | 2022-09-28 | Fujifilm Business Innovation Corp. | Light-emitting device, heat transfer member, and optical measurement device |
| US12431685B2 (en) | 2021-03-24 | 2025-09-30 | Fujifilm Business Innovation Corp. | Light-emitting device, heat transfer member, and optical measurement device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20031202 |