放熱部材および半導体装置
【課題】小型軽量かつ放熱効果を高められる放熱部材を提供する。
【解決手段】第１の基板１の搭載面１ａに搭載された第１の発熱素子４と、第１の基板１の搭載面１ａに略垂直に取り付けられた第２の基板２の搭載面２ａに搭載された第２の発熱素子５との両発熱素子４，５の発熱を放熱する放熱部材において、一方の周縁に第１の基板１の搭載面１ａへの取付部が設けられた放熱板からなる放熱部７２と、放熱部７２が取付部によって第１の基板１の搭載面１ａに取り付けられたときに、放熱部７２の他方の周縁から第１の発熱素子４に向かって延びる第１の連結部７３と、第１の連結部７３の先端に設けられ、第１の発熱素子４が取り付けられる第１の素子取付部７１と、第２の発熱素子５が取り付けられる第２の素子取付部８１と、第２の素子取付部８１を放熱部７２に連結する第２の連結部８２とを備えた。
【解決手段】第１の基板１の搭載面１ａに搭載された第１の発熱素子４と、第１の基板１の搭載面１ａに略垂直に取り付けられた第２の基板２の搭載面２ａに搭載された第２の発熱素子５との両発熱素子４，５の発熱を放熱する放熱部材において、一方の周縁に第１の基板１の搭載面１ａへの取付部が設けられた放熱板からなる放熱部７２と、放熱部７２が取付部によって第１の基板１の搭載面１ａに取り付けられたときに、放熱部７２の他方の周縁から第１の発熱素子４に向かって延びる第１の連結部７３と、第１の連結部７３の先端に設けられ、第１の発熱素子４が取り付けられる第１の素子取付部７１と、第２の発熱素子５が取り付けられる第２の素子取付部８１と、第２の素子取付部８１を放熱部７２に連結する第２の連結部８２とを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱素子に取り付けられて熱を放出するための放熱部材、および、その放熱部材を備えた半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年開発されている半導体装置は、高性能化を実現するために、多くの電子部品が使用されている。これらの電子部品を搭載するための基板の数は、各基板の搭載密度を高めてはいるが、増加する傾向がある。一方、半導体装置を小型化することも要請されている。この要請に対応して、実装密度を高めるために、各基板を立体的に組み立てることが行なわれている。例えば、土台となる基板（以下、「親基板」とする。）に対して、他の基板（以下、「子基板」とする。）を略垂直に固定することで、実装密度を高めている。
【０００３】
この場合でも、子基板に搭載されたパワートランジスタなどの発熱素子には、発する熱を放熱するための放熱部材が取り付けられる。例えば、特開２０００−２２３８７２号公報には、プラッタ（親基板）に垂直に実装されたプロセッサボード（子基板）に取り付けられた電子部品（発熱素子）に熱交換器（放熱部材）が設けられていることが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２２３８７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
子基板に搭載されている発熱素子の発熱量が多い場合、放熱効果を高めるために、放熱部材を大きくする必要がある。しかし、放熱部材を大きくするためには、子基板を大きくする必要がある。また、子基板と親基板との固定部分が放熱部材の重さを支えきれないという問題もあった。また、放熱部材を大きくした場合、基板における他の部品の搭載を阻害することもあった。
【０００６】
本発明は上記した事情のもとで考え出されたものであって、小型軽量かつ放熱効果を高められる放熱部材を提供することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００８】
本発明の第１の側面によって提供される放熱部材は、発熱素子が搭載された基板の搭載面に、当該発熱素子とは異なる位置に取り付けられ、当該発熱素子の放熱を行う放熱部材であって、一方の周縁に基板の搭載面への取付部が設けられた放熱板からなる放熱部と、放熱部が取付部によって基板の搭載面に取り付けられたときに、放熱部の他方の周縁から発熱素子に向かって延びる連結部と、連結部の先端に設けられ、発熱素子が取り付けられる素子取付部と、を備える。
【０００９】
この構成によると、基板の搭載面の発熱素子から離れた位置に取り付けることができるので、基板における部品搭載を阻害することなく、効果的に基板における発熱素子からの発熱を放熱することができる。
【００１０】
本発明の第２の側面によって提供される放熱部材は、第１の基板の搭載面に搭載された第１の発熱素子と、第１の基板の搭載面に略垂直に取り付けられた第２の基板の搭載面に搭載された第２の発熱素子との両発熱素子の発熱を放熱する放熱部材であって、一方の周縁に第１の基板の搭載面への取付部が設けられた放熱板からなる放熱部と、放熱部が取付部によって第１の基板の搭載面に取り付けられたときに、放熱部の他方の周縁から第１の発熱素子に向かって延びる第１の連結部と、第１の連結部の先端に設けられ、第１の発熱素子が取り付けられる第１の素子取付部と、第２の発熱素子が取り付けられる第２の素子取付部と、第２の素子取付部を放熱部に連結する第２の連結部と、を備える。
【００１１】
この構成によると、第２の発熱素子の発熱が第２の連結部を介して放熱部材で放熱されるので、第２の発熱素子が取り付けられる第２の素子取付部を小型軽量にしても放熱効果が高いものとすることができる。したがって、放熱効果を高めるために第２の素子取付部を大きくする必要がないので、第２の基板を大きくする必要がなく、第２の基板と第１の基板との固定部分にかかる負担を削減することができる。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態においては、第２の連結部は、第１の基板の搭載面に第２の基板を取り付けたときに、放熱部に重なる板状の部材を有し、重なり合った放熱部と第２の連結部とを締結することにより、第２の素子取付部が放熱部に連結される。
【００１３】
この構成によると、第２の素子取付部に取り付けられた第２の発熱素子が第２の基板に搭載された状態で、第２の連結部材を放熱部に被せるようにして重ねることができる。また、第２の連結部を放熱部の所定の位置に重ねることで、容易に第２の基板の第１の基板に対する位置決めをすることができる。さらに、放熱部と第２の連結部とが締結されることにより、第１の基板と第２の基板との固定をより強固にすることができる。
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態においては、第２の連結部は、第１の基板の搭載面に第２の基板を取り付けたときに、第１の連結部に重なる板状の部材を有し、重なり合った第１の連結部と第２の連結部とを締結することにより、第２の素子取付部が放熱部に連結される。
【００１５】
この構成によると、第２の素子取付部に取り付けられた第２の発熱素子が第２の基板に搭載された状態で、第２の連結部材を第１の連結部材に被せるようにして重ねることができる。また、第２の連結部を第１の連結部の所定の位置に重ねることで、容易に第２の基板の第１の基板に対する位置決めをすることができる。さらに、第１の連結部と第２の連結部とが締結されることにより、第１の基板と第２の基板との固定をより強固にすることができる。
【００１６】
本発明の好ましい実施の形態においては、第１の連結部は、第１の基板の搭載面に対して略平行である。
【００１７】
この構成によると、第２の連結部を第１の連結部にネジ止めにより固着する場合、第１の基板の搭載面に対して垂直方向にネジ止めすることができる。したがって、第１の基板と第２の基板とを組み立てたり、取り外したりするための作業が容易になる。
【００１８】
本発明の第３の側面によって提供される半導体装置は、第１の発熱素子が搭載された第１の基板と、第１の基板の搭載面に略垂直に取り付けられ、第２の発熱素子が搭載された第２の基板と、を備える半導体装置であって、本発明の第２の側面によって提供される放熱部材を更に備え、この放熱部材により第１および第２の発熱素子の発熱が放熱される。
【００１９】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００２１】
図１および図２は、本発明に係る半導体装置の第１実施形態の内部構造を説明するための図である。図２は、図１を分解して表示した図である。図１および図２においては、説明に必要のない部材は省略している。
【００２２】
半導体装置Ａは、親基板１、第１子基板２、第２子基板３、電源整流ダイオード４、パワートランジスタ５，６、親基板放熱板７、第１子基板放熱板８、第２子基板放熱板９、および図示しない外部ケースを有する。
【００２３】
親基板１は電源基板であり、平面視で長方形状を有している。親基板１の搭載面（図２において手前側の面）１ａには、電源装置を構成する電子部品および制御のための電子部品が搭載されている。各電子部品は、親基板１の搭載面１ａおよびその裏面に設けられた配線パターンで電気的に接続されている。図１および図２においては、後述する電源整流ダイオード４以外の電子部品および配線パターンの記載を省略している。電源装置は、家庭用電源から供給される交流電力を所定の電圧の直流電力に変換するものである。親基板１は、各基板を立体的に組み立てる際の土台となる基板である。
【００２４】
第１子基板２はアンプ基板であり、親基板１と同様に平面視で長方形状を有している。第１子基板２の搭載面（図２において手前側の面）２ａには、音声信号を増幅する増幅装置を構成する電子部品が搭載されている。各電子部品は、第１子基板２の搭載面２ａおよびその裏面に設けられた配線パターンで電気的に接続されている。図２においては、後述するパワートランジスタ５以外の電子部品および配線パターンの記載を省略している。増幅装置は、入力された音声信号を、電源装置から供給される電力を用いて増幅して出力する。第１子基板２は、親基板１の搭載面１ａに直交するように配置されている。
【００２５】
第２子基板３も第１子基板２と同様のアンプ基板であり、平面視で第１子基板２と同一の長方形状を有している。第２子基板３の搭載面（図２において手前側の面）３ａにも、増幅装置を構成する電子部品が搭載されている。図２においては、後述するパワートランジスタ６以外の電子部品および配線パターンの記載を省略している。第２子基板３は、第１子基板２と平行に、親基板１の搭載面１ａに直交するように配置されている。
【００２６】
本実施形態では半導体装置Ａに２チャンネルのアンプを設けるために、第１子基板２および第２子基板３の２つの子基板を親基板１に配置しているが、１チャンネルのアンプを設ける場合は第１子基板２または第２子基板３のみを親基板１に配置すればよい。また、３チャンネル以上のアンプを設ける場合は、その数に合わせて第２子基板３を追加して親基板１に配置することになる。この場合は、後述する親基板放熱板７を長辺方向（図２において左から右への方向）に延長して各第２子基板３を配置することになる。
【００２７】
電源整流ダイオード４は、親基板１の搭載面１ａに搭載される電子部品であり、家庭用電源から供給される交流電力を直流電力に変換するために整流するものである。本実施形態では、電源整流ダイオード４は、親基板１に１つだけ搭載されているが、複数個搭載されていてもよい。電源整流ダイオード４は、通電時に熱を発する発熱素子である。
【００２８】
パワートランジスタ５，６は、それぞれ第１子基板２の搭載面２ａおよび第２子基板３の搭載面３ａに搭載される電子部品であり、音声信号を増幅するためのものである。本実施形態では、パワートランジスタ５，６は、各子基板２，３に１つずつ搭載されているが、複数個ずつ搭載されていてもよい。パワートランジスタ５，６も、通電時に熱を発する発熱素子である。
【００２９】
親基板放熱板７は、電源整流ダイオード４が発する熱を放熱するためのものであり、熱が伝導しやすいアルミなどの金属製である。なお、親基板放熱板７の材質はこれに限定されるものではなく、例えば、鉄や銅などの金属であってもよいし、熱抵抗の低いセラミックや樹脂であってもよい。
【００３０】
図３は、親基板放熱板７の形状を説明するための図である。同図（ａ）は親基板放熱板７の斜視図であり、同図（ｂ）は正面図、同図（ｃ）は側面図である。
【００３１】
親基板放熱板７は、素子取付部７１、放熱部７２、および連結部７３からなる。素子取付部７１は、発熱素子が取り付けられる部分である。放熱部７２は、放熱を行なう部分であり、親基板１に取り付けるための部分でもある。連結部７３は、素子取付部７１を放熱部７２に連結する部分である。
【００３２】
放熱部７２は、同図（ａ）に示すように、平面視で横長長方形状の板で、一方の長辺（同図（ａ）では下側の長辺）の略中央に、矩形状の切り欠き部７２ａが設けられている。この切り欠き部７２ａは、素子取付部７１に発熱素子をネジで取り付け易くするために設けられている。また、放熱部７２の切り欠き部７２ａが形成された長辺の両端部に、素子取付部７１側に直角に屈曲させて基板取付部７２ｂ，７２ｃが設けられている。基板取付部７２ｂ，７２ｃは、放熱部７２を親基板１に固定させるためのもので、矩形状を成し、中央にネジ孔が穿設されている。また、放熱部７２の同図（ａ）における右側端部付近には、ネジ孔７２ｄが穿設されている。
【００３３】
素子取付部７１は、平面視で矩形状の板で、略中央に発熱素子を固定するためのネジ孔７１ａが穿設されている。
【００３４】
連結部７３は、素子取付部７１と放熱部７２とが互いに平行となるように連結する板状の部材である。連結部７３は、素子取付部７１の同図（ａ）における上側の端部と放熱部７２の切り欠き部７２ａが形成されていない長辺（同図（ａ）における上側の長辺）の略中央を連結している。連結部７３と素子取付部７１は、放熱部７２の切り欠き部７２ａが形成されていない長辺の略中央に素子取付部７１の幅寸法を有する長方形状の片を突出させ、その辺を直角に２回折り曲げることにより形成されている。連結部７３の同図（ａ）における左端部付近には、ネジ孔７３ａが穿設されている。
【００３５】
なお、本実施形態では、プレス加工で素子取付部７１、放熱部７２、切り欠き部７２ａ、基板取付部７２ｂ，７２ｃ、連結部７３、およびネジ孔が一体的に形成された所定形状の板部材を作製し、基板取付部７２ｂ，７２ｃ、素子取付部７１、および連結部７３の部分を折り曲げ加工することにより親基板放熱板７を作製しているが、親基板放熱板７は、放熱部７２に基板取付部７２ｂ，７２ｃ、素子取付部７１、および連結部７３の各部分を溶接などで固着して形成してもよい。また、樹脂などの射出成形でもよい。
【００３６】
親基板放熱板７の素子取付部７１の取付面７１ｂ（同図（ａ）における手前側の面）には、図示しない熱伝導シートを介して、電源整流ダイオード４がネジで取り付けられる。熱伝導シートは、熱伝導性の高い素材を混入した樹脂のシートであり、２つの物体間に挿入して絶縁すると共に、その隙間をなくし熱抵抗を低くするためのものである。熱伝導シートの代わりにシリコングリスなどを使用してもよい。なお、ネジによる取り付け以外の方法で取り付けられていてもよい。例えば、熱伝導シートを介さずに、熱抵抗の低い接着剤で直接接着されていてもよい。
【００３７】
親基板放熱板７は、基板取付部７２ｂ，７２ｃでネジにより親基板１に固着され、放熱部７２および素子取付部７１が親基板１の搭載面１ａに対して垂直となるように固定される。なお、固定方法はネジに限定されず、例えば、放熱部７２を接着剤などで親基板１に接着してもよいし、放熱部７２に係合部を設けて、親基板１に設けられた係合孔に係合するようにして固定してもよい。
【００３８】
なお、親基板放熱板７の形状は上記に限定されず、素子取付部７１の取付面７１ｂが放熱部７２と対向するような形状であればよい。親基板放熱板７に固着される子基板放熱板が、後述する第２子基板放熱板９のみであれば、連結部７３が素子取付部７１と放熱部７２とを連結する部分は上記に限定されない。素子取付部７１および放熱部７２の、同図（ａ）における下側あるいは左側の端部同士を連結する形状でもよい。例えば、図４に示す親基板放熱板７’のような形状でもよい。
【００３９】
第１子基板放熱板８は、パワートランジスタ５が発する熱を親基板放熱板７に伝達して放熱するためのものであり、熱が伝導しやすいアルミなどの金属製である。なお、親基板放熱板７と同様、第１子基板放熱板８の材質は限定されない。
【００４０】
図５は、第１子基板放熱板８の形状を説明するための図である。同図（ａ）は第１子基板放熱板８の斜視図であり、同図（ｂ）は正面図である。
【００４１】
第１子基板放熱板８は、素子取付部８１、固着部８２、および連結部８３からなる。素子取付部８１は、発熱素子が取り付けられる部分である。固着部８２は、親基板放熱板７に固着するための部分である。連結部８３は、素子取付部８１と固着部８２とを連結する部材である。
【００４２】
素子取付部８１は、同図（ｂ）に示すように、平面視で矩形状の板で、略中央に発熱素子を固定するためのネジ孔８１ａが穿設されている。
【００４３】
固着部８２は、同図（ａ）に示すように、平面視で矩形状の板で、略中央にネジ孔８２ａが穿設されている。
【００４４】
連結部８３は、素子取付部８１と固着部８２とが互いに垂直となるように連結する板状の部材である。連結部８３は、素子取付部８１の同図（ａ）における右側の端部と、固着部８２の同図（ａ）における左側の端部とを連結している。
【００４５】
なお、本実施形態では、プレス加工で素子取付部８１、固着部８２、連結部８３、およびネジ孔が一体的に形成された所定形状の板部材を作製し、素子取付部８１および固着部８２の部分を折り曲げ加工することにより第１子基板放熱板８を作製しているが、第１子基板放熱板８は、素子取付部８１、固着部８２、および連結部８３の各部分を溶接などで互いに固着して形成してもよい。また、樹脂などの射出成形でもよい。
【００４６】
第１子基板放熱板８の素子取付部８１の取付面８１ｂ（同図（ａ）における手前側の面）には、図示しない熱伝導シートを介して、パワートランジスタ５がネジで取り付けられる。なお、熱伝導シートの代わりにシリコングリスなどを使用してもよいし、ネジによる取り付け以外の方法で取り付けられていてもよい。
【００４７】
第１子基板放熱板８の固着部８２のネジ孔８２ａと親基板放熱板７の連結部７３のネジ孔７３ａとがネジで固着されることにより、第１子基板放熱板８の素子取付部８１が親基板１の搭載面１ａに対して垂直となるように固定される（図２参照）。なお、第１子基板放熱板８の固着部８２と親基板放熱板７の連結部７３との間に熱伝導シートを挿入してもよい。また、固定方法はネジに限定されず、例えば、熱抵抗の低い接着剤や半田付けや溶接などで固着部８２を連結部７３に接着してもよいし、固着部８２を連結部７３に係合させて固定してもよい。但し、第１子基板２を親基板１の搭載面１ａの所定の位置に直交するように固定するという目的のためには、第１子基板放熱板８と親基板放熱板７とを所定の位置で確実に固着しうるネジによる固着が最も適している。
【００４８】
なお、第１子基板放熱板８の形状は上記に限定されず、素子取付部８１と固着部８２とが互いに垂直となるような形状であればよい。例えば、図６に示す第１子基板放熱板８’のように、連結部８３を設けずに、素子取付部８１の同図における上側の端部と固着部８２の同図における奥側の端部とを直接連結させた形状でもよい。
【００４９】
第２子基板放熱板９は、パワートランジスタ６が発する熱を親基板放熱板７に伝達して放熱するためのものであり、熱が伝導しやすいアルミなどの金属製である。なお、親基板放熱板７と同様、第２子基板放熱板９の材質は限定されない。
【００５０】
図７は、第２子基板放熱板９の形状を説明するための図である。同図（ａ）は第２子基板放熱板９の斜視図であり、同図（ｂ）は正面図である。
【００５１】
第２子基板放熱板９は、素子取付部９１、固着部９２、および連結部９３からなる。素子取付部９１は、発熱素子が取り付けられる部分である。固着部９２は、親基板放熱板７に固着するための部分である。連結部９３は、素子取付部９１と固着部９２とを連結する部材である。
【００５２】
素子取付部９１は、同図（ｂ）に示すように、平面視で矩形状の板で、略中央に発熱素子を固定するためのネジ孔９１ａが穿設されている。
【００５３】
固着部９２は、同図（ａ）に示すように、平面視で矩形状の板で、略中央にネジ孔９２ａが穿設されている。
【００５４】
連結部９３は、素子取付部９１と固着部９２とが互いに平行となるように連結する板状の部材である。連結部９３は、素子取付部９１の同図（ａ）における上側の端部と、固着部９２の同図（ａ）における上側の端部とを連結している。
【００５５】
なお、本実施形態では、プレス加工で素子取付部９１、固着部９２、連結部９３、およびネジ孔が一体的に形成された所定形状の板部材を作製し、素子取付部９１および固着部９２の部分を折り曲げ加工することにより第２子基板放熱板９を作製しているが、第２子基板放熱板９は、素子取付部９１、固着部９２、および連結部９３の各部分を溶接などで互いに固着して形成してもよい。また、樹脂などの射出成形でもよい。
【００５６】
第２子基板放熱板９の素子取付部９１の取付面９１ｂ（同図（ａ）における手前側の面）には、図示しない熱伝導シートを介して、パワートランジスタ６がネジで取り付けられる。なお、熱伝導シートの代わりにシリコングリスなどを使用してもよいし、ネジによる取り付け以外の方法で取り付けられていてもよい。
【００５７】
第２子基板放熱板９の固着部９２のネジ孔９２ａと親基板放熱板７の放熱部７２のネジ孔７２ｄとがネジで固着されることにより、第２子基板放熱板９の素子取付部９１が親基板の搭載面１ａに対して垂直となるように固定される（図２参照）。なお、第２子基板放熱板９の固着部９２と親基板放熱板７の放熱部７２との間に熱伝導シートを挿入してもよい。また、固定方法はネジに限定されず、例えば、熱抵抗の低い接着剤や半田付けや溶接などで固着部９２を放熱部７２に接着してもよいし、固着部９２を放熱部７２に係合させて固定してもよい。但し、第２子基板３を親基板１の搭載面１ａの所定の位置に直交するように固定するという目的のためには、第２子基板放熱板９と親基板放熱板７とを所定の位置で確実に固着しうるネジによる固着が最も適している。
【００５８】
なお、第２子基板放熱板９の形状は上記に限定されず、素子取付部９１の取付面９１ｂが固着部９２と対向するような形状であればよい。例えば、図８に示す第２子基板放熱板９’のように、連結部９３が、素子取付部９１の同図における右側の端部と固着部９２の同図における右側の端部とを連結した形状でもよい。
【００５９】
次に、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図９〜１４を参照して説明する。
【００６０】
まず、電源整流ダイオード４を親基板放熱板７にネジで取り付ける。すなわち、電源整流ダイオード４の一方の面を、熱伝導シートを介して、親基板放熱板７の素子取付部７１の取付面７１ｂに固着する（図９参照）。このとき、電源整流ダイオード４の端子を同図における下側に向けるように取り付ける。
【００６１】
また、パワートランジスタ５を第１子基板放熱板８にネジで取り付ける。すなわち、パワートランジスタ５の一方の面を、熱伝導シートを介して、第１子基板放熱板８の素子取付部８１の取付面８１ｂに固着する（図１０参照）。このとき、パワートランジスタ５の端子を同図における左側に向けるように取り付ける。
【００６２】
同様に、パワートランジスタ６を第２子基板放熱板９にネジで取り付ける。すなわち、パワートランジスタ６の一方の面を、熱伝導シートを介して、第２子基板放熱板９の素子取付部９１の取付面９１ｂに固着する（図１１参照）。このとき、パワートランジスタ６の端子を同図における左側に向けるように取り付ける。
【００６３】
次に、電源整流ダイオード４を、親基板１の搭載面１ａに搭載する（図１２参照）。すなわち、電源整流ダイオード４の各端子を、親基板１の搭載面１ａに設けられている配線パターンの該当箇所にそれぞれ半田付けする。これにより、親基板放熱板７の放熱部７２が親基板１の搭載面１ａに対して垂直となり、連結部７３が搭載面１ａに対して平行となるように取り付けられる。その他の図示しない電子部品も親基板１の搭載面１ａに搭載する。
【００６４】
また、パワートランジスタ５を、第１子基板２の搭載面２ａに搭載する（図１３参照）。すなわち、パワートランジスタ５の各端子を、第１子基板２の搭載面２ａに設けられている配線パターンの該当箇所にそれぞれ半田付けする。これにより、第１子基板放熱板８の固着部８２が第１子基板２の搭載面２ａに対して垂直となるように取り付けられる。その他の図示しない電子部品も第１子基板２の搭載面２ａに搭載する。
【００６５】
同様に、パワートランジスタ６を、第２子基板３の搭載面３ａに搭載する（図１４参照）。すなわち、パワートランジスタ６の各端子を、第２子基板３の搭載面３ａに設けられている配線パターンの該当箇所にそれぞれ半田付けする。これにより、第２子基板放熱板９の固着部９２が第２子基板３の搭載面３ａに対して垂直となるように取り付けられる。その他の図示しない電子部品も第２子基板３の搭載面３ａに搭載する。
【００６６】
次に、第１子基板放熱板８の固着部８２のネジ孔８２ａと親基板放熱板７の連結部７３のネジ孔７３ａとを合わせて、ネジで固着する（図１および図２参照）。これにより、第１子基板２が親基板１に対して垂直となるように取り付けられる。また、第２子基板放熱板９のコ字形状部分を、図２における上側から親基板放熱板７にかぶせる様に装着し、第２子基板放熱板９の固着部９２のネジ孔９２ａと親基板放熱板７の放熱部７２のネジ孔７２ｄとを合わせて、ネジで固着する（図１および図２参照）。これにより、第２子基板３が親基板１に対して垂直となるように取り付けられる。
【００６７】
次に、親基板１と第１子基板２および第２子基板３との間の配線を接続する。最後に、親基板１を図示しない外部ケースのシャーシの内側に固着し、外部ケースの蓋をシャーシに固着する。
【００６８】
次に、第１実施形態に係る半導体装置の作用について説明する。
【００６９】
本実施形態では、親基板１に搭載される発熱素子に対する親基板放熱板７を、図３に示すように、比較的表面積が大きく放熱効果の高い横長長方形状の放熱部７２を親基板１の端部に立直させるように取り付け、この放熱部７２から発熱素子である電源整流ダイオード４にまで連結部７３と素子取付部７１を延設し、電源整流ダイオード４に素子取付部７１を固定して当該電源整流ダイオード４で生じる熱を放熱部７２に導いて放熱させるようにしているので、親基板１における部品搭載を阻害することなく、効果的に親基板１における発熱素子からの発熱を放熱することができる。
【００７０】
また、親基板１の部品搭載面１ａに対して垂直に配置される第１子基板２に搭載される発熱素子であるパワートランジスタ５と第２子基板３に搭載される発熱素子であるパワートランジスタ６も、それぞれ第１子基板放熱板８と第２子基板放熱板９とで親基板１の親基板放熱板７に連結するようにしているので、パワートランジスタ５，６からの発熱も親基板放熱板７に伝達して放熱することができる。したがって、第１子基板放熱板８および第２子基板放熱板９を小型軽量かつ放熱効果が高いものとすることができ、各子基板２，３と親基板１との固定部分にかかる負担を軽減することができる。
【００７１】
また、第１子基板放熱板８および第２子基板放熱板９は、それぞれ第１子基板２および第２子基板３に実装された状態で、親基板１に実装された親基板放熱板７に被せるようにして固着することができるので、第１子基板２および第２子基板３の位置決めが容易である。また、親基板放熱板７と第１子基板放熱板８および第２子基板放熱板９とが固着されているので、親基板１と第１子基板２および第２子基板３との固定もより強固にすることができる。
【００７２】
また、親基板放熱板７と第１子基板放熱板８とをネジ止めにより固着する場合、親基板１の搭載面１ａに対して垂直方向にネジ止めすることができるので、親基板１と第１子基板２とを組み立てたり、取り外したりするための作業が容易になる。
【００７３】
なお、上記実施形態については、電源基板としての親基板にアンプ基板としての第１子基板および第２子基板を取り付けた場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。親基板、子基板とも他の機能を持つ基板であってもよいし、親基板に取り付けられる子基板の数は１個または３個以上でもよい。また、各基板に搭載されている発熱素子は電源整流ダイオードおよびパワートランジスタに限定されない。通電時に熱を発し放熱を必要とするあらゆる素子に対して、本発明は適用できる。例えば、親基板に搭載されているトランジスタに対しても本発明の放熱部材を用いることができる。
【００７４】
本発明に係る放熱部材および半導体装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る放熱部材および半導体装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に係る半導体装置の第１実施形態の内部構造を説明するための図である。
【図２】図１の半導体装置の内部構造を分解して表示した図である。
【図３】親基板放熱板の形状を説明するための図である。
【図４】親基板放熱板の他の実施例を示す図である。
【図５】第１子基板放熱板の形状を説明するための図である。
【図６】第１子基板放熱板の他の実施例を示す図である。
【図７】第２子基板放熱板の形状を説明するための図である。
【図８】第２子基板放熱板の他の実施例を示す図である。
【図９】図１に示す半導体装置の製造方法の一例において、電源整流ダイオードを親基板放熱板に固着する工程を説明するための図である。
【図１０】図１に示す半導体装置の製造方法の一例において、パワートランジスタを第１子基板放熱板に固着する工程を説明するための図である。
【図１１】図１に示す半導体装置の製造方法の一例において、パワートランジスタを第２子基板放熱板に固着する工程を説明するための図である。
【図１２】図１に示す半導体装置の製造方法の一例において、電源整流ダイオードを親基板に搭載する工程を説明するための図である。
【図１３】図１に示す半導体装置の製造方法の一例において、パワートランジスタを第１子基板に搭載する工程を説明するための図である。
【図１４】図１に示す半導体装置の製造方法の一例において、パワートランジスタを第２子基板に搭載する工程を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７６】
Ａ 半導体装置
１ 親基板（基板、第１の基板）
１ａ 搭載面
２ 第１子基板（第２の基板）
２ａ 搭載面
３ 第２子基板（第２の基板）
３ａ 搭載面
４ 電源整流ダイオード（発熱素子、第１の発熱素子）
５，６ パワートランジスタ（第２の発熱素子）
７ 親基板放熱板（放熱部材）
７１ 素子取付部（素子取付部、第１の素子取付部）
７１ａ ネジ孔
７１ｂ 取付面
７２ 放熱部
７２ａ 切り欠き部
７２ｂ、７２ｃ 基板取付部（取付部）
７２ｄ ネジ孔
７３ 連結部（連結部、第１の連結部）
７３ａ ネジ孔
８ 第１子基板放熱板（放熱部材）
８１ 素子取付部（第２の素子取付部）
８１ａ ネジ孔
８１ｂ 取付面
８２ 固着部（第２の連結部）
８２ａ ネジ孔
８３ 連結部（第２の連結部）
９ 第２子基板放熱板（放熱部材）
９１ 素子取付部（第２の素子取付部）
９１ａ ネジ孔
９１ｂ 取付面
９２ 固着部（第２の連結部）
９２ａ ネジ孔
９３ 連結部（第２の連結部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱素子に取り付けられて熱を放出するための放熱部材、および、その放熱部材を備えた半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年開発されている半導体装置は、高性能化を実現するために、多くの電子部品が使用されている。これらの電子部品を搭載するための基板の数は、各基板の搭載密度を高めてはいるが、増加する傾向がある。一方、半導体装置を小型化することも要請されている。この要請に対応して、実装密度を高めるために、各基板を立体的に組み立てることが行なわれている。例えば、土台となる基板（以下、「親基板」とする。）に対して、他の基板（以下、「子基板」とする。）を略垂直に固定することで、実装密度を高めている。
【０００３】
この場合でも、子基板に搭載されたパワートランジスタなどの発熱素子には、発する熱を放熱するための放熱部材が取り付けられる。例えば、特開２０００−２２３８７２号公報には、プラッタ（親基板）に垂直に実装されたプロセッサボード（子基板）に取り付けられた電子部品（発熱素子）に熱交換器（放熱部材）が設けられていることが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２２３８７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
子基板に搭載されている発熱素子の発熱量が多い場合、放熱効果を高めるために、放熱部材を大きくする必要がある。しかし、放熱部材を大きくするためには、子基板を大きくする必要がある。また、子基板と親基板との固定部分が放熱部材の重さを支えきれないという問題もあった。また、放熱部材を大きくした場合、基板における他の部品の搭載を阻害することもあった。
【０００６】
本発明は上記した事情のもとで考え出されたものであって、小型軽量かつ放熱効果を高められる放熱部材を提供することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００８】
本発明の第１の側面によって提供される放熱部材は、発熱素子が搭載された基板の搭載面に、当該発熱素子とは異なる位置に取り付けられ、当該発熱素子の放熱を行う放熱部材であって、一方の周縁に基板の搭載面への取付部が設けられた放熱板からなる放熱部と、放熱部が取付部によって基板の搭載面に取り付けられたときに、放熱部の他方の周縁から発熱素子に向かって延びる連結部と、連結部の先端に設けられ、発熱素子が取り付けられる素子取付部と、を備える。
【０００９】
この構成によると、基板の搭載面の発熱素子から離れた位置に取り付けることができるので、基板における部品搭載を阻害することなく、効果的に基板における発熱素子からの発熱を放熱することができる。
【００１０】
本発明の第２の側面によって提供される放熱部材は、第１の基板の搭載面に搭載された第１の発熱素子と、第１の基板の搭載面に略垂直に取り付けられた第２の基板の搭載面に搭載された第２の発熱素子との両発熱素子の発熱を放熱する放熱部材であって、一方の周縁に第１の基板の搭載面への取付部が設けられた放熱板からなる放熱部と、放熱部が取付部によって第１の基板の搭載面に取り付けられたときに、放熱部の他方の周縁から第１の発熱素子に向かって延びる第１の連結部と、第１の連結部の先端に設けられ、第１の発熱素子が取り付けられる第１の素子取付部と、第２の発熱素子が取り付けられる第２の素子取付部と、第２の素子取付部を放熱部に連結する第２の連結部と、を備える。
【００１１】
この構成によると、第２の発熱素子の発熱が第２の連結部を介して放熱部材で放熱されるので、第２の発熱素子が取り付けられる第２の素子取付部を小型軽量にしても放熱効果が高いものとすることができる。したがって、放熱効果を高めるために第２の素子取付部を大きくする必要がないので、第２の基板を大きくする必要がなく、第２の基板と第１の基板との固定部分にかかる負担を削減することができる。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態においては、第２の連結部は、第１の基板の搭載面に第２の基板を取り付けたときに、放熱部に重なる板状の部材を有し、重なり合った放熱部と第２の連結部とを締結することにより、第２の素子取付部が放熱部に連結される。
【００１３】
この構成によると、第２の素子取付部に取り付けられた第２の発熱素子が第２の基板に搭載された状態で、第２の連結部材を放熱部に被せるようにして重ねることができる。また、第２の連結部を放熱部の所定の位置に重ねることで、容易に第２の基板の第１の基板に対する位置決めをすることができる。さらに、放熱部と第２の連結部とが締結されることにより、第１の基板と第２の基板との固定をより強固にすることができる。
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態においては、第２の連結部は、第１の基板の搭載面に第２の基板を取り付けたときに、第１の連結部に重なる板状の部材を有し、重なり合った第１の連結部と第２の連結部とを締結することにより、第２の素子取付部が放熱部に連結される。
【００１５】
この構成によると、第２の素子取付部に取り付けられた第２の発熱素子が第２の基板に搭載された状態で、第２の連結部材を第１の連結部材に被せるようにして重ねることができる。また、第２の連結部を第１の連結部の所定の位置に重ねることで、容易に第２の基板の第１の基板に対する位置決めをすることができる。さらに、第１の連結部と第２の連結部とが締結されることにより、第１の基板と第２の基板との固定をより強固にすることができる。
【００１６】
本発明の好ましい実施の形態においては、第１の連結部は、第１の基板の搭載面に対して略平行である。
【００１７】
この構成によると、第２の連結部を第１の連結部にネジ止めにより固着する場合、第１の基板の搭載面に対して垂直方向にネジ止めすることができる。したがって、第１の基板と第２の基板とを組み立てたり、取り外したりするための作業が容易になる。
【００１８】
本発明の第３の側面によって提供される半導体装置は、第１の発熱素子が搭載された第１の基板と、第１の基板の搭載面に略垂直に取り付けられ、第２の発熱素子が搭載された第２の基板と、を備える半導体装置であって、本発明の第２の側面によって提供される放熱部材を更に備え、この放熱部材により第１および第２の発熱素子の発熱が放熱される。
【００１９】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００２１】
図１および図２は、本発明に係る半導体装置の第１実施形態の内部構造を説明するための図である。図２は、図１を分解して表示した図である。図１および図２においては、説明に必要のない部材は省略している。
【００２２】
半導体装置Ａは、親基板１、第１子基板２、第２子基板３、電源整流ダイオード４、パワートランジスタ５，６、親基板放熱板７、第１子基板放熱板８、第２子基板放熱板９、および図示しない外部ケースを有する。
【００２３】
親基板１は電源基板であり、平面視で長方形状を有している。親基板１の搭載面（図２において手前側の面）１ａには、電源装置を構成する電子部品および制御のための電子部品が搭載されている。各電子部品は、親基板１の搭載面１ａおよびその裏面に設けられた配線パターンで電気的に接続されている。図１および図２においては、後述する電源整流ダイオード４以外の電子部品および配線パターンの記載を省略している。電源装置は、家庭用電源から供給される交流電力を所定の電圧の直流電力に変換するものである。親基板１は、各基板を立体的に組み立てる際の土台となる基板である。
【００２４】
第１子基板２はアンプ基板であり、親基板１と同様に平面視で長方形状を有している。第１子基板２の搭載面（図２において手前側の面）２ａには、音声信号を増幅する増幅装置を構成する電子部品が搭載されている。各電子部品は、第１子基板２の搭載面２ａおよびその裏面に設けられた配線パターンで電気的に接続されている。図２においては、後述するパワートランジスタ５以外の電子部品および配線パターンの記載を省略している。増幅装置は、入力された音声信号を、電源装置から供給される電力を用いて増幅して出力する。第１子基板２は、親基板１の搭載面１ａに直交するように配置されている。
【００２５】
第２子基板３も第１子基板２と同様のアンプ基板であり、平面視で第１子基板２と同一の長方形状を有している。第２子基板３の搭載面（図２において手前側の面）３ａにも、増幅装置を構成する電子部品が搭載されている。図２においては、後述するパワートランジスタ６以外の電子部品および配線パターンの記載を省略している。第２子基板３は、第１子基板２と平行に、親基板１の搭載面１ａに直交するように配置されている。
【００２６】
本実施形態では半導体装置Ａに２チャンネルのアンプを設けるために、第１子基板２および第２子基板３の２つの子基板を親基板１に配置しているが、１チャンネルのアンプを設ける場合は第１子基板２または第２子基板３のみを親基板１に配置すればよい。また、３チャンネル以上のアンプを設ける場合は、その数に合わせて第２子基板３を追加して親基板１に配置することになる。この場合は、後述する親基板放熱板７を長辺方向（図２において左から右への方向）に延長して各第２子基板３を配置することになる。
【００２７】
電源整流ダイオード４は、親基板１の搭載面１ａに搭載される電子部品であり、家庭用電源から供給される交流電力を直流電力に変換するために整流するものである。本実施形態では、電源整流ダイオード４は、親基板１に１つだけ搭載されているが、複数個搭載されていてもよい。電源整流ダイオード４は、通電時に熱を発する発熱素子である。
【００２８】
パワートランジスタ５，６は、それぞれ第１子基板２の搭載面２ａおよび第２子基板３の搭載面３ａに搭載される電子部品であり、音声信号を増幅するためのものである。本実施形態では、パワートランジスタ５，６は、各子基板２，３に１つずつ搭載されているが、複数個ずつ搭載されていてもよい。パワートランジスタ５，６も、通電時に熱を発する発熱素子である。
【００２９】
親基板放熱板７は、電源整流ダイオード４が発する熱を放熱するためのものであり、熱が伝導しやすいアルミなどの金属製である。なお、親基板放熱板７の材質はこれに限定されるものではなく、例えば、鉄や銅などの金属であってもよいし、熱抵抗の低いセラミックや樹脂であってもよい。
【００３０】
図３は、親基板放熱板７の形状を説明するための図である。同図（ａ）は親基板放熱板７の斜視図であり、同図（ｂ）は正面図、同図（ｃ）は側面図である。
【００３１】
親基板放熱板７は、素子取付部７１、放熱部７２、および連結部７３からなる。素子取付部７１は、発熱素子が取り付けられる部分である。放熱部７２は、放熱を行なう部分であり、親基板１に取り付けるための部分でもある。連結部７３は、素子取付部７１を放熱部７２に連結する部分である。
【００３２】
放熱部７２は、同図（ａ）に示すように、平面視で横長長方形状の板で、一方の長辺（同図（ａ）では下側の長辺）の略中央に、矩形状の切り欠き部７２ａが設けられている。この切り欠き部７２ａは、素子取付部７１に発熱素子をネジで取り付け易くするために設けられている。また、放熱部７２の切り欠き部７２ａが形成された長辺の両端部に、素子取付部７１側に直角に屈曲させて基板取付部７２ｂ，７２ｃが設けられている。基板取付部７２ｂ，７２ｃは、放熱部７２を親基板１に固定させるためのもので、矩形状を成し、中央にネジ孔が穿設されている。また、放熱部７２の同図（ａ）における右側端部付近には、ネジ孔７２ｄが穿設されている。
【００３３】
素子取付部７１は、平面視で矩形状の板で、略中央に発熱素子を固定するためのネジ孔７１ａが穿設されている。
【００３４】
連結部７３は、素子取付部７１と放熱部７２とが互いに平行となるように連結する板状の部材である。連結部７３は、素子取付部７１の同図（ａ）における上側の端部と放熱部７２の切り欠き部７２ａが形成されていない長辺（同図（ａ）における上側の長辺）の略中央を連結している。連結部７３と素子取付部７１は、放熱部７２の切り欠き部７２ａが形成されていない長辺の略中央に素子取付部７１の幅寸法を有する長方形状の片を突出させ、その辺を直角に２回折り曲げることにより形成されている。連結部７３の同図（ａ）における左端部付近には、ネジ孔７３ａが穿設されている。
【００３５】
なお、本実施形態では、プレス加工で素子取付部７１、放熱部７２、切り欠き部７２ａ、基板取付部７２ｂ，７２ｃ、連結部７３、およびネジ孔が一体的に形成された所定形状の板部材を作製し、基板取付部７２ｂ，７２ｃ、素子取付部７１、および連結部７３の部分を折り曲げ加工することにより親基板放熱板７を作製しているが、親基板放熱板７は、放熱部７２に基板取付部７２ｂ，７２ｃ、素子取付部７１、および連結部７３の各部分を溶接などで固着して形成してもよい。また、樹脂などの射出成形でもよい。
【００３６】
親基板放熱板７の素子取付部７１の取付面７１ｂ（同図（ａ）における手前側の面）には、図示しない熱伝導シートを介して、電源整流ダイオード４がネジで取り付けられる。熱伝導シートは、熱伝導性の高い素材を混入した樹脂のシートであり、２つの物体間に挿入して絶縁すると共に、その隙間をなくし熱抵抗を低くするためのものである。熱伝導シートの代わりにシリコングリスなどを使用してもよい。なお、ネジによる取り付け以外の方法で取り付けられていてもよい。例えば、熱伝導シートを介さずに、熱抵抗の低い接着剤で直接接着されていてもよい。
【００３７】
親基板放熱板７は、基板取付部７２ｂ，７２ｃでネジにより親基板１に固着され、放熱部７２および素子取付部７１が親基板１の搭載面１ａに対して垂直となるように固定される。なお、固定方法はネジに限定されず、例えば、放熱部７２を接着剤などで親基板１に接着してもよいし、放熱部７２に係合部を設けて、親基板１に設けられた係合孔に係合するようにして固定してもよい。
【００３８】
なお、親基板放熱板７の形状は上記に限定されず、素子取付部７１の取付面７１ｂが放熱部７２と対向するような形状であればよい。親基板放熱板７に固着される子基板放熱板が、後述する第２子基板放熱板９のみであれば、連結部７３が素子取付部７１と放熱部７２とを連結する部分は上記に限定されない。素子取付部７１および放熱部７２の、同図（ａ）における下側あるいは左側の端部同士を連結する形状でもよい。例えば、図４に示す親基板放熱板７’のような形状でもよい。
【００３９】
第１子基板放熱板８は、パワートランジスタ５が発する熱を親基板放熱板７に伝達して放熱するためのものであり、熱が伝導しやすいアルミなどの金属製である。なお、親基板放熱板７と同様、第１子基板放熱板８の材質は限定されない。
【００４０】
図５は、第１子基板放熱板８の形状を説明するための図である。同図（ａ）は第１子基板放熱板８の斜視図であり、同図（ｂ）は正面図である。
【００４１】
第１子基板放熱板８は、素子取付部８１、固着部８２、および連結部８３からなる。素子取付部８１は、発熱素子が取り付けられる部分である。固着部８２は、親基板放熱板７に固着するための部分である。連結部８３は、素子取付部８１と固着部８２とを連結する部材である。
【００４２】
素子取付部８１は、同図（ｂ）に示すように、平面視で矩形状の板で、略中央に発熱素子を固定するためのネジ孔８１ａが穿設されている。
【００４３】
固着部８２は、同図（ａ）に示すように、平面視で矩形状の板で、略中央にネジ孔８２ａが穿設されている。
【００４４】
連結部８３は、素子取付部８１と固着部８２とが互いに垂直となるように連結する板状の部材である。連結部８３は、素子取付部８１の同図（ａ）における右側の端部と、固着部８２の同図（ａ）における左側の端部とを連結している。
【００４５】
なお、本実施形態では、プレス加工で素子取付部８１、固着部８２、連結部８３、およびネジ孔が一体的に形成された所定形状の板部材を作製し、素子取付部８１および固着部８２の部分を折り曲げ加工することにより第１子基板放熱板８を作製しているが、第１子基板放熱板８は、素子取付部８１、固着部８２、および連結部８３の各部分を溶接などで互いに固着して形成してもよい。また、樹脂などの射出成形でもよい。
【００４６】
第１子基板放熱板８の素子取付部８１の取付面８１ｂ（同図（ａ）における手前側の面）には、図示しない熱伝導シートを介して、パワートランジスタ５がネジで取り付けられる。なお、熱伝導シートの代わりにシリコングリスなどを使用してもよいし、ネジによる取り付け以外の方法で取り付けられていてもよい。
【００４７】
第１子基板放熱板８の固着部８２のネジ孔８２ａと親基板放熱板７の連結部７３のネジ孔７３ａとがネジで固着されることにより、第１子基板放熱板８の素子取付部８１が親基板１の搭載面１ａに対して垂直となるように固定される（図２参照）。なお、第１子基板放熱板８の固着部８２と親基板放熱板７の連結部７３との間に熱伝導シートを挿入してもよい。また、固定方法はネジに限定されず、例えば、熱抵抗の低い接着剤や半田付けや溶接などで固着部８２を連結部７３に接着してもよいし、固着部８２を連結部７３に係合させて固定してもよい。但し、第１子基板２を親基板１の搭載面１ａの所定の位置に直交するように固定するという目的のためには、第１子基板放熱板８と親基板放熱板７とを所定の位置で確実に固着しうるネジによる固着が最も適している。
【００４８】
なお、第１子基板放熱板８の形状は上記に限定されず、素子取付部８１と固着部８２とが互いに垂直となるような形状であればよい。例えば、図６に示す第１子基板放熱板８’のように、連結部８３を設けずに、素子取付部８１の同図における上側の端部と固着部８２の同図における奥側の端部とを直接連結させた形状でもよい。
【００４９】
第２子基板放熱板９は、パワートランジスタ６が発する熱を親基板放熱板７に伝達して放熱するためのものであり、熱が伝導しやすいアルミなどの金属製である。なお、親基板放熱板７と同様、第２子基板放熱板９の材質は限定されない。
【００５０】
図７は、第２子基板放熱板９の形状を説明するための図である。同図（ａ）は第２子基板放熱板９の斜視図であり、同図（ｂ）は正面図である。
【００５１】
第２子基板放熱板９は、素子取付部９１、固着部９２、および連結部９３からなる。素子取付部９１は、発熱素子が取り付けられる部分である。固着部９２は、親基板放熱板７に固着するための部分である。連結部９３は、素子取付部９１と固着部９２とを連結する部材である。
【００５２】
素子取付部９１は、同図（ｂ）に示すように、平面視で矩形状の板で、略中央に発熱素子を固定するためのネジ孔９１ａが穿設されている。
【００５３】
固着部９２は、同図（ａ）に示すように、平面視で矩形状の板で、略中央にネジ孔９２ａが穿設されている。
【００５４】
連結部９３は、素子取付部９１と固着部９２とが互いに平行となるように連結する板状の部材である。連結部９３は、素子取付部９１の同図（ａ）における上側の端部と、固着部９２の同図（ａ）における上側の端部とを連結している。
【００５５】
なお、本実施形態では、プレス加工で素子取付部９１、固着部９２、連結部９３、およびネジ孔が一体的に形成された所定形状の板部材を作製し、素子取付部９１および固着部９２の部分を折り曲げ加工することにより第２子基板放熱板９を作製しているが、第２子基板放熱板９は、素子取付部９１、固着部９２、および連結部９３の各部分を溶接などで互いに固着して形成してもよい。また、樹脂などの射出成形でもよい。
【００５６】
第２子基板放熱板９の素子取付部９１の取付面９１ｂ（同図（ａ）における手前側の面）には、図示しない熱伝導シートを介して、パワートランジスタ６がネジで取り付けられる。なお、熱伝導シートの代わりにシリコングリスなどを使用してもよいし、ネジによる取り付け以外の方法で取り付けられていてもよい。
【００５７】
第２子基板放熱板９の固着部９２のネジ孔９２ａと親基板放熱板７の放熱部７２のネジ孔７２ｄとがネジで固着されることにより、第２子基板放熱板９の素子取付部９１が親基板の搭載面１ａに対して垂直となるように固定される（図２参照）。なお、第２子基板放熱板９の固着部９２と親基板放熱板７の放熱部７２との間に熱伝導シートを挿入してもよい。また、固定方法はネジに限定されず、例えば、熱抵抗の低い接着剤や半田付けや溶接などで固着部９２を放熱部７２に接着してもよいし、固着部９２を放熱部７２に係合させて固定してもよい。但し、第２子基板３を親基板１の搭載面１ａの所定の位置に直交するように固定するという目的のためには、第２子基板放熱板９と親基板放熱板７とを所定の位置で確実に固着しうるネジによる固着が最も適している。
【００５８】
なお、第２子基板放熱板９の形状は上記に限定されず、素子取付部９１の取付面９１ｂが固着部９２と対向するような形状であればよい。例えば、図８に示す第２子基板放熱板９’のように、連結部９３が、素子取付部９１の同図における右側の端部と固着部９２の同図における右側の端部とを連結した形状でもよい。
【００５９】
次に、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図９〜１４を参照して説明する。
【００６０】
まず、電源整流ダイオード４を親基板放熱板７にネジで取り付ける。すなわち、電源整流ダイオード４の一方の面を、熱伝導シートを介して、親基板放熱板７の素子取付部７１の取付面７１ｂに固着する（図９参照）。このとき、電源整流ダイオード４の端子を同図における下側に向けるように取り付ける。
【００６１】
また、パワートランジスタ５を第１子基板放熱板８にネジで取り付ける。すなわち、パワートランジスタ５の一方の面を、熱伝導シートを介して、第１子基板放熱板８の素子取付部８１の取付面８１ｂに固着する（図１０参照）。このとき、パワートランジスタ５の端子を同図における左側に向けるように取り付ける。
【００６２】
同様に、パワートランジスタ６を第２子基板放熱板９にネジで取り付ける。すなわち、パワートランジスタ６の一方の面を、熱伝導シートを介して、第２子基板放熱板９の素子取付部９１の取付面９１ｂに固着する（図１１参照）。このとき、パワートランジスタ６の端子を同図における左側に向けるように取り付ける。
【００６３】
次に、電源整流ダイオード４を、親基板１の搭載面１ａに搭載する（図１２参照）。すなわち、電源整流ダイオード４の各端子を、親基板１の搭載面１ａに設けられている配線パターンの該当箇所にそれぞれ半田付けする。これにより、親基板放熱板７の放熱部７２が親基板１の搭載面１ａに対して垂直となり、連結部７３が搭載面１ａに対して平行となるように取り付けられる。その他の図示しない電子部品も親基板１の搭載面１ａに搭載する。
【００６４】
また、パワートランジスタ５を、第１子基板２の搭載面２ａに搭載する（図１３参照）。すなわち、パワートランジスタ５の各端子を、第１子基板２の搭載面２ａに設けられている配線パターンの該当箇所にそれぞれ半田付けする。これにより、第１子基板放熱板８の固着部８２が第１子基板２の搭載面２ａに対して垂直となるように取り付けられる。その他の図示しない電子部品も第１子基板２の搭載面２ａに搭載する。
【００６５】
同様に、パワートランジスタ６を、第２子基板３の搭載面３ａに搭載する（図１４参照）。すなわち、パワートランジスタ６の各端子を、第２子基板３の搭載面３ａに設けられている配線パターンの該当箇所にそれぞれ半田付けする。これにより、第２子基板放熱板９の固着部９２が第２子基板３の搭載面３ａに対して垂直となるように取り付けられる。その他の図示しない電子部品も第２子基板３の搭載面３ａに搭載する。
【００６６】
次に、第１子基板放熱板８の固着部８２のネジ孔８２ａと親基板放熱板７の連結部７３のネジ孔７３ａとを合わせて、ネジで固着する（図１および図２参照）。これにより、第１子基板２が親基板１に対して垂直となるように取り付けられる。また、第２子基板放熱板９のコ字形状部分を、図２における上側から親基板放熱板７にかぶせる様に装着し、第２子基板放熱板９の固着部９２のネジ孔９２ａと親基板放熱板７の放熱部７２のネジ孔７２ｄとを合わせて、ネジで固着する（図１および図２参照）。これにより、第２子基板３が親基板１に対して垂直となるように取り付けられる。
【００６７】
次に、親基板１と第１子基板２および第２子基板３との間の配線を接続する。最後に、親基板１を図示しない外部ケースのシャーシの内側に固着し、外部ケースの蓋をシャーシに固着する。
【００６８】
次に、第１実施形態に係る半導体装置の作用について説明する。
【００６９】
本実施形態では、親基板１に搭載される発熱素子に対する親基板放熱板７を、図３に示すように、比較的表面積が大きく放熱効果の高い横長長方形状の放熱部７２を親基板１の端部に立直させるように取り付け、この放熱部７２から発熱素子である電源整流ダイオード４にまで連結部７３と素子取付部７１を延設し、電源整流ダイオード４に素子取付部７１を固定して当該電源整流ダイオード４で生じる熱を放熱部７２に導いて放熱させるようにしているので、親基板１における部品搭載を阻害することなく、効果的に親基板１における発熱素子からの発熱を放熱することができる。
【００７０】
また、親基板１の部品搭載面１ａに対して垂直に配置される第１子基板２に搭載される発熱素子であるパワートランジスタ５と第２子基板３に搭載される発熱素子であるパワートランジスタ６も、それぞれ第１子基板放熱板８と第２子基板放熱板９とで親基板１の親基板放熱板７に連結するようにしているので、パワートランジスタ５，６からの発熱も親基板放熱板７に伝達して放熱することができる。したがって、第１子基板放熱板８および第２子基板放熱板９を小型軽量かつ放熱効果が高いものとすることができ、各子基板２，３と親基板１との固定部分にかかる負担を軽減することができる。
【００７１】
また、第１子基板放熱板８および第２子基板放熱板９は、それぞれ第１子基板２および第２子基板３に実装された状態で、親基板１に実装された親基板放熱板７に被せるようにして固着することができるので、第１子基板２および第２子基板３の位置決めが容易である。また、親基板放熱板７と第１子基板放熱板８および第２子基板放熱板９とが固着されているので、親基板１と第１子基板２および第２子基板３との固定もより強固にすることができる。
【００７２】
また、親基板放熱板７と第１子基板放熱板８とをネジ止めにより固着する場合、親基板１の搭載面１ａに対して垂直方向にネジ止めすることができるので、親基板１と第１子基板２とを組み立てたり、取り外したりするための作業が容易になる。
【００７３】
なお、上記実施形態については、電源基板としての親基板にアンプ基板としての第１子基板および第２子基板を取り付けた場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。親基板、子基板とも他の機能を持つ基板であってもよいし、親基板に取り付けられる子基板の数は１個または３個以上でもよい。また、各基板に搭載されている発熱素子は電源整流ダイオードおよびパワートランジスタに限定されない。通電時に熱を発し放熱を必要とするあらゆる素子に対して、本発明は適用できる。例えば、親基板に搭載されているトランジスタに対しても本発明の放熱部材を用いることができる。
【００７４】
本発明に係る放熱部材および半導体装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る放熱部材および半導体装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に係る半導体装置の第１実施形態の内部構造を説明するための図である。
【図２】図１の半導体装置の内部構造を分解して表示した図である。
【図３】親基板放熱板の形状を説明するための図である。
【図４】親基板放熱板の他の実施例を示す図である。
【図５】第１子基板放熱板の形状を説明するための図である。
【図６】第１子基板放熱板の他の実施例を示す図である。
【図７】第２子基板放熱板の形状を説明するための図である。
【図８】第２子基板放熱板の他の実施例を示す図である。
【図９】図１に示す半導体装置の製造方法の一例において、電源整流ダイオードを親基板放熱板に固着する工程を説明するための図である。
【図１０】図１に示す半導体装置の製造方法の一例において、パワートランジスタを第１子基板放熱板に固着する工程を説明するための図である。
【図１１】図１に示す半導体装置の製造方法の一例において、パワートランジスタを第２子基板放熱板に固着する工程を説明するための図である。
【図１２】図１に示す半導体装置の製造方法の一例において、電源整流ダイオードを親基板に搭載する工程を説明するための図である。
【図１３】図１に示す半導体装置の製造方法の一例において、パワートランジスタを第１子基板に搭載する工程を説明するための図である。
【図１４】図１に示す半導体装置の製造方法の一例において、パワートランジスタを第２子基板に搭載する工程を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７６】
Ａ 半導体装置
１ 親基板（基板、第１の基板）
１ａ 搭載面
２ 第１子基板（第２の基板）
２ａ 搭載面
３ 第２子基板（第２の基板）
３ａ 搭載面
４ 電源整流ダイオード（発熱素子、第１の発熱素子）
５，６ パワートランジスタ（第２の発熱素子）
７ 親基板放熱板（放熱部材）
７１ 素子取付部（素子取付部、第１の素子取付部）
７１ａ ネジ孔
７１ｂ 取付面
７２ 放熱部
７２ａ 切り欠き部
７２ｂ、７２ｃ 基板取付部（取付部）
７２ｄ ネジ孔
７３ 連結部（連結部、第１の連結部）
７３ａ ネジ孔
８ 第１子基板放熱板（放熱部材）
８１ 素子取付部（第２の素子取付部）
８１ａ ネジ孔
８１ｂ 取付面
８２ 固着部（第２の連結部）
８２ａ ネジ孔
８３ 連結部（第２の連結部）
９ 第２子基板放熱板（放熱部材）
９１ 素子取付部（第２の素子取付部）
９１ａ ネジ孔
９１ｂ 取付面
９２ 固着部（第２の連結部）
９２ａ ネジ孔
９３ 連結部（第２の連結部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱素子が搭載された基板の搭載面に、当該発熱素子とは異なる位置に取り付けられ、当該発熱素子の放熱を行う放熱部材であって、
一方の周縁に前記基板の搭載面への取付部が設けられた放熱板からなる放熱部と、
前記放熱部が前記取付部によって前記基板の搭載面に取り付けられたときに、前記放熱部の他方の周縁から前記発熱素子に向かって延びる連結部と、
前記連結部の先端に設けられ、前記発熱素子が取り付けられる素子取付部と、
を備える放熱部材。
【請求項２】
第１の基板の搭載面に搭載された第１の発熱素子と、前記第１の基板の搭載面に略垂直に取り付けられた第２の基板の搭載面に搭載された第２の発熱素子との両発熱素子の発熱を放熱する放熱部材であって、
一方の周縁に前記第１の基板の搭載面への取付部が設けられた放熱板からなる放熱部と、
前記放熱部が前記取付部によって前記第１の基板の搭載面に取り付けられたときに、前記放熱部の他方の周縁から前記第１の発熱素子に向かって延びる第１の連結部と、
前記第１の連結部の先端に設けられ、前記第１の発熱素子が取り付けられる第１の素子取付部と、
前記第２の発熱素子が取り付けられる第２の素子取付部と、
前記第２の素子取付部を前記放熱部に連結する第２の連結部と、
を備える放熱部材。
【請求項３】
前記第２の連結部は、前記第１の基板の搭載面に前記第２の基板を取り付けたときに、前記放熱部に重なる板状の部材を有し、重なり合った前記放熱部と前記第２の連結部とを締結することにより、前記第２の素子取付部が前記放熱部に連結される、請求項２に記載の放熱部材。
【請求項４】
前記第２の連結部は、前記第１の基板の搭載面に前記第２の基板を取り付けたときに、前記第１の連結部に重なる板状の部材を有し、重なり合った前記第１の連結部と前記第２の連結部とを締結することにより、前記第２の素子取付部が前記放熱部に連結される、請求項２に記載の放熱部材。
【請求項５】
前記第１の連結部は、前記第１の基板の搭載面に対して略平行である、請求項４に記載の放熱部材。
【請求項６】
前記第１の発熱素子が搭載された前記第１の基板と、
前記第１の基板の搭載面に略垂直に取り付けられ、前記第２の発熱素子が搭載された前記第２の基板と、
を備える半導体装置であって、
請求項３ないし５のいずれかに記載の放熱部材を更に備え、この放熱部材により前記第１および第２の発熱素子の発熱が放熱される半導体装置。
【請求項１】
発熱素子が搭載された基板の搭載面に、当該発熱素子とは異なる位置に取り付けられ、当該発熱素子の放熱を行う放熱部材であって、
一方の周縁に前記基板の搭載面への取付部が設けられた放熱板からなる放熱部と、
前記放熱部が前記取付部によって前記基板の搭載面に取り付けられたときに、前記放熱部の他方の周縁から前記発熱素子に向かって延びる連結部と、
前記連結部の先端に設けられ、前記発熱素子が取り付けられる素子取付部と、
を備える放熱部材。
【請求項２】
第１の基板の搭載面に搭載された第１の発熱素子と、前記第１の基板の搭載面に略垂直に取り付けられた第２の基板の搭載面に搭載された第２の発熱素子との両発熱素子の発熱を放熱する放熱部材であって、
一方の周縁に前記第１の基板の搭載面への取付部が設けられた放熱板からなる放熱部と、
前記放熱部が前記取付部によって前記第１の基板の搭載面に取り付けられたときに、前記放熱部の他方の周縁から前記第１の発熱素子に向かって延びる第１の連結部と、
前記第１の連結部の先端に設けられ、前記第１の発熱素子が取り付けられる第１の素子取付部と、
前記第２の発熱素子が取り付けられる第２の素子取付部と、
前記第２の素子取付部を前記放熱部に連結する第２の連結部と、
を備える放熱部材。
【請求項３】
前記第２の連結部は、前記第１の基板の搭載面に前記第２の基板を取り付けたときに、前記放熱部に重なる板状の部材を有し、重なり合った前記放熱部と前記第２の連結部とを締結することにより、前記第２の素子取付部が前記放熱部に連結される、請求項２に記載の放熱部材。
【請求項４】
前記第２の連結部は、前記第１の基板の搭載面に前記第２の基板を取り付けたときに、前記第１の連結部に重なる板状の部材を有し、重なり合った前記第１の連結部と前記第２の連結部とを締結することにより、前記第２の素子取付部が前記放熱部に連結される、請求項２に記載の放熱部材。
【請求項５】
前記第１の連結部は、前記第１の基板の搭載面に対して略平行である、請求項４に記載の放熱部材。
【請求項６】
前記第１の発熱素子が搭載された前記第１の基板と、
前記第１の基板の搭載面に略垂直に取り付けられ、前記第２の発熱素子が搭載された前記第２の基板と、
を備える半導体装置であって、
請求項３ないし５のいずれかに記載の放熱部材を更に備え、この放熱部材により前記第１および第２の発熱素子の発熱が放熱される半導体装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００９−１８２１９６（Ｐ２００９−１８２１９６Ａ）
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０５９７（Ｐ２００８−２０５９７）
【出願日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【出願人】（００００００２７３）オンキヨー株式会社 (502)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【出願人】（００００００２７３）オンキヨー株式会社 (502)
【Ｆターム（参考）】
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