カード型電子機器
【課題】ＩＣカードにおいて、ＩＣチップから発せられる熱を効率良くＩＣカード外部に伝え放熱を行うことにある。
【解決手段】金属製のケースに覆われたＩＣカードにおいて、発熱体であるＩＣチップ１１は能動面が露出するような実装方法で、かつ前記金属製のケース１２に対向するように配置される。前記ＩＣチップの能動面は実装されるプリント配線板１３の下にあるバネ性のスペーサ１５の弾力によって前記金属製のケースと直に接する構造で、電気的、熱的導通がとれている構成とする。
【効果】発熱体であるＩＣチップから直接金属製のケースへと熱を伝えるため、効率良く熱をＩＣカード外部へ伝えることが可能となる。またＩＣカード内のモジュールと金属製のケースとが密に接する構造となるため、前記モジュールのガタつきを抑えることが可能となり、高信頼性につながる。
【解決手段】金属製のケースに覆われたＩＣカードにおいて、発熱体であるＩＣチップ１１は能動面が露出するような実装方法で、かつ前記金属製のケース１２に対向するように配置される。前記ＩＣチップの能動面は実装されるプリント配線板１３の下にあるバネ性のスペーサ１５の弾力によって前記金属製のケースと直に接する構造で、電気的、熱的導通がとれている構成とする。
【効果】発熱体であるＩＣチップから直接金属製のケースへと熱を伝えるため、効率良く熱をＩＣカード外部へ伝えることが可能となる。またＩＣカード内のモジュールと金属製のケースとが密に接する構造となるため、前記モジュールのガタつきを抑えることが可能となり、高信頼性につながる。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はカード型電子機器に関し、特に半導体集積回路（以下、「ＩＣチップ」という）を実装し、金属製のケースに覆われた構造を持つカード型電子機器の放熱構造にかかわるものである。
【０００２】
【従来の技術】ＩＣチップは動作することにより電力が消費されて熱が発生し、ＩＣチップ自体の温度が上昇する。温度上昇がＩＣチップの動作限界温度を越えると、ＩＣチップの動作に支障をきたすことになる。更にその結果、そのＩＣチップが実装されたカード型電子機器としても正常に機能を果たさなくなる。従って、ＩＣチップから発せられる熱を効率良く外部に伝達し、ＩＣチップ自体の温度上昇を抑えることにより、カード型電子機器自体の信頼性も上がることになる。その意味からもカード型電子機器に組み立てられた状態においてＩＣチップ自体の放熱効果が得られる構造を提供することが重要となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】出願人はカード型電子機器の放熱構造に関し、特願平７−１３９５３７号において図２のような構造を提案している。図２において、２１は発熱体であるＩＣチップであり、２２は封止材（モールド）でベアチップであるＩＣチップ２１を封止している。２３はＩＣチップが実装されるプリント配線板である。２４は金属製のケース、２５は熱伝導の良い充填材、２６はサーマルビア、２７はＩＣチップの能動面と同電位のフラットなパターンであり、このパターンは基板の両面（ＩＣチップの実装面及び金属製のケースとの対向面）に設けられ、サーマルビアを介してつながれている。発熱体であるＩＣチップ２１はＣＯＢ（Ｃｈｉｐｏｎ Ｂｏａｒｄ）実装され、プリント配線板２３のＩＣチップ２１の能動面と相対向する面にはＩＣチップ２１の基板と同電位のサーマルビア２６が設けられている。ＩＣチップ２１の実装されるプリント配線板２３のＩＣチップ２１の実装面下、及びその反対面にはサーマルビア２６が接続されるパターン２７が設けられている。このパターン２７は金属製のケース２４と対向する位置にも設けられており、金属製のケース２４とパターン２７との間には熱伝導の良い充填材２５が充填され、ＩＣチップ２１から発せられた熱はプリント配線板２３に設けられているサーマルビア２６を介して充填材２５から金属製のケース２４に伝わり、金属製のケース２４からカード型電子機器外部に熱を逃がすことによって内部の温度上昇を抑えている。この方法ではＩＣチップから発せられた熱をプリント配線板に設けられたサーマルビア、熱伝導の良い充填材を介して金属製のケースに伝達しているが、ＩＣチップ等、電子回路の実装密度が増しプリント配線板が多層化されて厚くなった場合には、サーマルビアが長くなり熱抵抗が増して効率良く熱を逃がすことができなくなってしまう場合もあった。さらに図３に示す様にプリント配線板２３と金属製のケース２４との間に電子部品２８が配置された場合は、プリント配線板２３と金属製のケース２４との間に充填される充填材２５の量が多くなり、充填物質が厚くなることで熱抵抗が増えてしまい熱伝導率が悪くなってしまうという場合もあった。
【０００４】そこで、本発明はこの熱抵抗を可能な限り小さくでき、高放熱のカード型電子機器を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を解決するためになされたものであり、以下に各構成について説明する。本発明の請求項１に記載のカード型電子機器は、金属製のケースと、能動面を形成する第１の面が前記ケースと接触するように実装される半導体集積回路と、を有することを特徴とする。このような構成をとることにより、発熱体である半導体集積回路（ＩＣチップ）は能動面が金属製のケースに対向して配置され、さらにＩＣチップの能動面と金属製のケースとは直接接する（接触する）構造となっている。従って、発熱体であるＩＣチップから発せられた熱はＩＣチップから金属製のケースへ直接伝えられるため外部までの熱伝達距離も短くなり、極めて効率良くカード型電子機器外部へ熱を伝達させられることになる。また、電子回路の密度が増し、プリント配線板が多層化されてもプリント配線板は熱伝達の経路に含まれないため、放熱の効率に影響を与えることはない。
【０００６】また、請求項２に記載のカード型電子機器では、上述の内容に加えて、前記第１の面と相対向する前記金属製のケースの面には、前記第１の面に接触可能な凸部を有することを特徴とする。このような構成をとることにより、例えば電子回路の密度が増して実装される電子部品が多くなり、プリント配線板と金属製のケースとの間に電子部品を配置せざるを得なくなった場合でも、プリント配線板と金属製のケースとの間の距離が大きくなるが、その距離間を凸部でまかなえるため放熱の効率が悪くなることはない。
【０００７】また、請求項３に記載のカード型電子機器では、上述のいずれかの内容に加えて、前記金属製のケースは接地電位に設定され、前記金属製のケースと前記ＩＣチップの接地用パッドとを接触させることにより電気的に接続してなることを特徴とする。このように金属製のケースを接地電位に設定すれば、ケースから接地電位がとれるため、ＩＣチップの接地となる電極については金属製のケースに接触させればよく、接続精度が要求されない。
【０００８】請求項４に記載のカード型電子機器は、金属製のケースと、能動面を形成する第１の面と相対向する第２の面が前記ケースと接触するように実装される半導体集積回路と、を有することを特徴とする。このような構成をとることにより、請求項１と同様に発熱体であるＩＣチップから発せられた熱がＩＣチップから金属製のケースへ直接伝えられるため外部までの熱伝達距離も短くなり、極めて効率良くカード型電子機器外部へ熱を伝達させられることになる。また、電子回路の密度が増し、プリント配線板が多層化されてもプリント配線板は熱伝達の経路に含まれないため、放熱の効率に影響を与えることはない。また、ＩＣチップは能動面とは反対の面が金属製のケースに対向して配置されるために、ＩＣチップの能動面に形成された電極等、ボンディングエリアを気にすることなく、ＩＣチップとケースとを比較的簡易に接触させることができる。
【０００９】また、請求項５に記載のカード型電子機器は、上述の内容に加えて、前記第２の面に対向する前記金属製のケースの面には、前記第２の面に接触可能な凸部を有することを特徴とする。このような構成をとることにより、例えば電子回路の密度が増して実装される電子部品が多くなり、プリント配線板と金属製のケースとの間に電子部品を配置せざるを得なくなった場合でも、プリント配線板と金属製のケースとの間の距離が大きくなるが、その距離間を凸部でまかなえるため放熱の効率が悪くなることはない。
【００１０】また、請求項３に記載のカード型電子機器では、上述のいずれかの内容に加えて、前記金属製のケースは、接地電位に設定されてなることを特徴とする。このようにすることにより、ＩＣチップは接地電位に設定されることになるので、ＩＣチップに対する外的なノイズ対策が図れることになる。
【００１１】請求項７記載のカード型電子機器は、ベアチップの状態である半導体集積回路と、前記半導体集積回路が実装された基板と、少なくとも前記半導体集積回路の実装面側を覆い前記半導体集積回路の実装されている位置に凸部を有する金属製のケースと、前記基板の半導体集積回路が実装されている面の反対の面に前記半導体集積回路と前記凸部とが接触するように押圧力を加えることが可能な弾性力のあるスペーサ−と、を有することを特徴とする。このような構成をとることにより、スペーサ−の弾力によって金属製のケースに押し付けられている構造のため、ＩＣチップと金属製のケースとは確実に接触される構造となり、その結果電気的、熱的導通を損なうこともない。また、金属製のケースに何らかの応力がかかった場合も、その応力はスペーサにて吸収されることにより、ＩＣチップ自体は保護され、高信頼性につながる。またリワーク性も良い。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施例である。パーソナルコンピュータの機能を、ＩＣカードサイズのカード型電子機器（以下、「カード」という）に集積する場合を例として取り上げた。図１は前記カードの断面図を示す。
【００１３】１１は発熱体であるＩＣチップであり、本例では比較的熱量の多い中央演算処理装置（以下、「ＣＰＵ」という）を例として示す。このＣＰＵはベアチップ（封止されていない）の状態であり、ＣＯＢ実装されている。１２は金属製のケースであり、外装として耐え得るようにある程度強度のあるもので、しかも熱伝導も比較的良い材質を利用するとよい。具体的には、例えばステンレス板を用いることが好ましい。１３はＣＰＵ１１が実装されるプリント配線板（以下、「第２基板」という）である。１４はカードのメインボードとなるプリント配線板（以下、「第１基板」という）であり、１５はバネ性のスペーサであり、１６は他の電子部品、１７はフレキシブルテープを示し、第２基板１３と第１基板１４とを電気的に接続している。カードは金属製のケース１２で覆われており、ＣＰＵ１１はその能動面（第１の面）、すなわち電極の形成されている側の面が金属製のケース１２側になるように実装されている。ＣＰＵ１１の能動面と金属製のケース１２とは直に接する（接触する）構造であり、本例ではその間に接着剤等を介在させていない。接していることによって熱的に導通がとれている。また電気的にも接続をとることが可能である。例えば金属製のケースを静電気対策として接地電位に設定して、その接地電位に設定された金属製のケースとＣＰＵ１１の接地電位用のパッドとを接するようにすれば、金属製のケースが接地電位として機能するため、簡単に接地電位を得ることができるとともに、接地電位が比較的広くとれ、配置に自由度が増すことになる。ＣＰＵ１１の能動面は金属製のケース１２を介してアースに接続されている。発熱体からの熱は輻射および伝導により放熱される。放熱を効率よく行うためには、これらの放熱の経路の熱抵抗が小さくなるような構造とすることが必要であるが本発明では発熱体であるＣＰＵ１１から直接金属製のケース１２という伝導経路により熱を効率良く伝え金属製のケース１２から輻射により放熱を行うものとする。図２に示す様に発熱体であるＩＣチップ２１からプリント配線板２３に設けられたサーマルビア２６を介して熱伝導の良い充填材２５、そして金属製のケース２４に伝導され金属製のケース２４から輻射によって放熱されていたものが、本発明によれば発熱体であるＣＰＵ１１から直に金属製のケース１２に熱を伝導することができ、熱抵抗を極力抑えて放熱を行うことができる。図１では、金属製のケース１２のＣＰＵ１１の上部を凸状に記してあるが、ＣＰＵ１１と同じ実装面に他の電子部品が無い場合には金属製のケース１２と第２基板１３との間隙を少なくしてＣＰＵ１１が直に金属製のケース１２に接する構造を取ればよく、あえて金属製のケース１２のＣＰＵ１１上部を凸状にする必要はない。また、ＣＰＵ１１と同じ実装面に他の電子部品が実装される場合には図１のように金属製のケース１２に高さ合わせのために凸部を形成することによって、ＣＰＵ１１と金属製のケース１２の間に熱伝導の良い充填材、もしくは金属製の別部材を入れるよりも低熱抵抗でＣＰＵ１１から発せられた熱をカード外部に逃がすことができる。また、例えば図１のように２枚のプリント配線板によりカードが構成されている場合、図に示すように２枚の基板を電気的に接続する手段、ここではフレキシブルテープを用いて電気的接続を取っている。フレキシブル基板を用いれば、プリント配線板間に外力がかかりプリント配線板間の距離が多少変化したとしても、その分の伸縮に充分対応がとれる。また一方の基板は、特にコネクタと接続され固定されているが、他方の基板はフリーな（コネクタとは接続されていない）構造にすればより効果的である。２枚のプリント配線板の間にバネ性、すなわち弾性力のあるスペーサを配置することにより、発熱体であるＣＰＵ１１は常に金属製のケース１２に押し付けられ、電気的、熱的に接続がとられ、放熱を効率良く行うことができる。なおここで用いるスペーサには、例えばコイルバネ、板バネ、シリコン樹脂等、バネ性を有するものを用いるとよい。前述の構造にすることにより、カード内のモジュールと金属製のケースとが密に接する構造となるため、内部のモジュールのガタつきを抑える効果も備えている。なお、本例ではスペーサーを２枚の基板間に配置したが、特に基板間である必要はなく、たとえ１枚の基板であってもその外を固定された状態で覆っているものがあれば、例えばケースを用いれば充分本例の構造をとることが可能となる。
【００１４】また本例ではＩＣチップ１１の能動面をケース１２と対向するようにＣＯＢ実装にて設けたが、能動面と反対の面（第２の面）すなわちＩＣチップ裏面をケースと対向するように設けてもよい。この場合にはＴＡＢ実装やフェースダウン実装を行うことにより、容易に達成できる。またＩＣチップ１１とケース１２との間に熱伝導性の良い部材を設けてもよい。この場合の部材は、接着機能を有している部材を用いると強度に固定できるという面で有効である。
【００１５】
【発明の効果】以上、本発明によれば発熱体であるＩＣチップから直接金属製のケースへと熱を伝えるため、効率良く熱をＩＣカード外部へ伝えることが可能となる。またＩＣカード内のモジュールと金属製のケースとが密に接する構造となるため、前記モジュールのガタつきを抑えることが可能となり、高信頼性につながる。さらに、発熱体であるＩＣチップは金属製のケースに直に接合されるのではなく、バネ性のスペーサの弾力によって前記金属製のケースに押し付けられている構造のため、前記ＩＣチップと前記金属製のケースとの電気的、熱的導通を損なうこともなく、前記金属製のケースに何らかの応力がかかった場合、前記応力は前記バネ性のスペーサにて吸収され高信頼性につながり、またリワーク性も良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＩＣカードの断面構造を示した図である。
【図２】本発明を導き出す前のＩＣチップの放熱構造を示した図である。
【図３】本発明を導き出す前のＩＣチップと他の電子部品との関係を示した図である。
【符号の説明】
１１ ＣＰＵ
１２ 金属製のケース
１３ ＣＰＵ１１の実装されるプリント配線板
１４ ＩＣカードのメインとなるプリント配線板
１５ バネ性のスペーサ
１６ 電子部品
１７ フレキシブルテープ
２１ 発熱体であるＩＣチップ
２２ 封止材（モールド）
２３ プリント配線板
２４ 金属製のケース
２５ 熱伝導の良い充填材
２６ サーマルビア
２７ ベタパターン
２８ 電子部品
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はカード型電子機器に関し、特に半導体集積回路（以下、「ＩＣチップ」という）を実装し、金属製のケースに覆われた構造を持つカード型電子機器の放熱構造にかかわるものである。
【０００２】
【従来の技術】ＩＣチップは動作することにより電力が消費されて熱が発生し、ＩＣチップ自体の温度が上昇する。温度上昇がＩＣチップの動作限界温度を越えると、ＩＣチップの動作に支障をきたすことになる。更にその結果、そのＩＣチップが実装されたカード型電子機器としても正常に機能を果たさなくなる。従って、ＩＣチップから発せられる熱を効率良く外部に伝達し、ＩＣチップ自体の温度上昇を抑えることにより、カード型電子機器自体の信頼性も上がることになる。その意味からもカード型電子機器に組み立てられた状態においてＩＣチップ自体の放熱効果が得られる構造を提供することが重要となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】出願人はカード型電子機器の放熱構造に関し、特願平７−１３９５３７号において図２のような構造を提案している。図２において、２１は発熱体であるＩＣチップであり、２２は封止材（モールド）でベアチップであるＩＣチップ２１を封止している。２３はＩＣチップが実装されるプリント配線板である。２４は金属製のケース、２５は熱伝導の良い充填材、２６はサーマルビア、２７はＩＣチップの能動面と同電位のフラットなパターンであり、このパターンは基板の両面（ＩＣチップの実装面及び金属製のケースとの対向面）に設けられ、サーマルビアを介してつながれている。発熱体であるＩＣチップ２１はＣＯＢ（Ｃｈｉｐｏｎ Ｂｏａｒｄ）実装され、プリント配線板２３のＩＣチップ２１の能動面と相対向する面にはＩＣチップ２１の基板と同電位のサーマルビア２６が設けられている。ＩＣチップ２１の実装されるプリント配線板２３のＩＣチップ２１の実装面下、及びその反対面にはサーマルビア２６が接続されるパターン２７が設けられている。このパターン２７は金属製のケース２４と対向する位置にも設けられており、金属製のケース２４とパターン２７との間には熱伝導の良い充填材２５が充填され、ＩＣチップ２１から発せられた熱はプリント配線板２３に設けられているサーマルビア２６を介して充填材２５から金属製のケース２４に伝わり、金属製のケース２４からカード型電子機器外部に熱を逃がすことによって内部の温度上昇を抑えている。この方法ではＩＣチップから発せられた熱をプリント配線板に設けられたサーマルビア、熱伝導の良い充填材を介して金属製のケースに伝達しているが、ＩＣチップ等、電子回路の実装密度が増しプリント配線板が多層化されて厚くなった場合には、サーマルビアが長くなり熱抵抗が増して効率良く熱を逃がすことができなくなってしまう場合もあった。さらに図３に示す様にプリント配線板２３と金属製のケース２４との間に電子部品２８が配置された場合は、プリント配線板２３と金属製のケース２４との間に充填される充填材２５の量が多くなり、充填物質が厚くなることで熱抵抗が増えてしまい熱伝導率が悪くなってしまうという場合もあった。
【０００４】そこで、本発明はこの熱抵抗を可能な限り小さくでき、高放熱のカード型電子機器を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を解決するためになされたものであり、以下に各構成について説明する。本発明の請求項１に記載のカード型電子機器は、金属製のケースと、能動面を形成する第１の面が前記ケースと接触するように実装される半導体集積回路と、を有することを特徴とする。このような構成をとることにより、発熱体である半導体集積回路（ＩＣチップ）は能動面が金属製のケースに対向して配置され、さらにＩＣチップの能動面と金属製のケースとは直接接する（接触する）構造となっている。従って、発熱体であるＩＣチップから発せられた熱はＩＣチップから金属製のケースへ直接伝えられるため外部までの熱伝達距離も短くなり、極めて効率良くカード型電子機器外部へ熱を伝達させられることになる。また、電子回路の密度が増し、プリント配線板が多層化されてもプリント配線板は熱伝達の経路に含まれないため、放熱の効率に影響を与えることはない。
【０００６】また、請求項２に記載のカード型電子機器では、上述の内容に加えて、前記第１の面と相対向する前記金属製のケースの面には、前記第１の面に接触可能な凸部を有することを特徴とする。このような構成をとることにより、例えば電子回路の密度が増して実装される電子部品が多くなり、プリント配線板と金属製のケースとの間に電子部品を配置せざるを得なくなった場合でも、プリント配線板と金属製のケースとの間の距離が大きくなるが、その距離間を凸部でまかなえるため放熱の効率が悪くなることはない。
【０００７】また、請求項３に記載のカード型電子機器では、上述のいずれかの内容に加えて、前記金属製のケースは接地電位に設定され、前記金属製のケースと前記ＩＣチップの接地用パッドとを接触させることにより電気的に接続してなることを特徴とする。このように金属製のケースを接地電位に設定すれば、ケースから接地電位がとれるため、ＩＣチップの接地となる電極については金属製のケースに接触させればよく、接続精度が要求されない。
【０００８】請求項４に記載のカード型電子機器は、金属製のケースと、能動面を形成する第１の面と相対向する第２の面が前記ケースと接触するように実装される半導体集積回路と、を有することを特徴とする。このような構成をとることにより、請求項１と同様に発熱体であるＩＣチップから発せられた熱がＩＣチップから金属製のケースへ直接伝えられるため外部までの熱伝達距離も短くなり、極めて効率良くカード型電子機器外部へ熱を伝達させられることになる。また、電子回路の密度が増し、プリント配線板が多層化されてもプリント配線板は熱伝達の経路に含まれないため、放熱の効率に影響を与えることはない。また、ＩＣチップは能動面とは反対の面が金属製のケースに対向して配置されるために、ＩＣチップの能動面に形成された電極等、ボンディングエリアを気にすることなく、ＩＣチップとケースとを比較的簡易に接触させることができる。
【０００９】また、請求項５に記載のカード型電子機器は、上述の内容に加えて、前記第２の面に対向する前記金属製のケースの面には、前記第２の面に接触可能な凸部を有することを特徴とする。このような構成をとることにより、例えば電子回路の密度が増して実装される電子部品が多くなり、プリント配線板と金属製のケースとの間に電子部品を配置せざるを得なくなった場合でも、プリント配線板と金属製のケースとの間の距離が大きくなるが、その距離間を凸部でまかなえるため放熱の効率が悪くなることはない。
【００１０】また、請求項３に記載のカード型電子機器では、上述のいずれかの内容に加えて、前記金属製のケースは、接地電位に設定されてなることを特徴とする。このようにすることにより、ＩＣチップは接地電位に設定されることになるので、ＩＣチップに対する外的なノイズ対策が図れることになる。
【００１１】請求項７記載のカード型電子機器は、ベアチップの状態である半導体集積回路と、前記半導体集積回路が実装された基板と、少なくとも前記半導体集積回路の実装面側を覆い前記半導体集積回路の実装されている位置に凸部を有する金属製のケースと、前記基板の半導体集積回路が実装されている面の反対の面に前記半導体集積回路と前記凸部とが接触するように押圧力を加えることが可能な弾性力のあるスペーサ−と、を有することを特徴とする。このような構成をとることにより、スペーサ−の弾力によって金属製のケースに押し付けられている構造のため、ＩＣチップと金属製のケースとは確実に接触される構造となり、その結果電気的、熱的導通を損なうこともない。また、金属製のケースに何らかの応力がかかった場合も、その応力はスペーサにて吸収されることにより、ＩＣチップ自体は保護され、高信頼性につながる。またリワーク性も良い。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施例である。パーソナルコンピュータの機能を、ＩＣカードサイズのカード型電子機器（以下、「カード」という）に集積する場合を例として取り上げた。図１は前記カードの断面図を示す。
【００１３】１１は発熱体であるＩＣチップであり、本例では比較的熱量の多い中央演算処理装置（以下、「ＣＰＵ」という）を例として示す。このＣＰＵはベアチップ（封止されていない）の状態であり、ＣＯＢ実装されている。１２は金属製のケースであり、外装として耐え得るようにある程度強度のあるもので、しかも熱伝導も比較的良い材質を利用するとよい。具体的には、例えばステンレス板を用いることが好ましい。１３はＣＰＵ１１が実装されるプリント配線板（以下、「第２基板」という）である。１４はカードのメインボードとなるプリント配線板（以下、「第１基板」という）であり、１５はバネ性のスペーサであり、１６は他の電子部品、１７はフレキシブルテープを示し、第２基板１３と第１基板１４とを電気的に接続している。カードは金属製のケース１２で覆われており、ＣＰＵ１１はその能動面（第１の面）、すなわち電極の形成されている側の面が金属製のケース１２側になるように実装されている。ＣＰＵ１１の能動面と金属製のケース１２とは直に接する（接触する）構造であり、本例ではその間に接着剤等を介在させていない。接していることによって熱的に導通がとれている。また電気的にも接続をとることが可能である。例えば金属製のケースを静電気対策として接地電位に設定して、その接地電位に設定された金属製のケースとＣＰＵ１１の接地電位用のパッドとを接するようにすれば、金属製のケースが接地電位として機能するため、簡単に接地電位を得ることができるとともに、接地電位が比較的広くとれ、配置に自由度が増すことになる。ＣＰＵ１１の能動面は金属製のケース１２を介してアースに接続されている。発熱体からの熱は輻射および伝導により放熱される。放熱を効率よく行うためには、これらの放熱の経路の熱抵抗が小さくなるような構造とすることが必要であるが本発明では発熱体であるＣＰＵ１１から直接金属製のケース１２という伝導経路により熱を効率良く伝え金属製のケース１２から輻射により放熱を行うものとする。図２に示す様に発熱体であるＩＣチップ２１からプリント配線板２３に設けられたサーマルビア２６を介して熱伝導の良い充填材２５、そして金属製のケース２４に伝導され金属製のケース２４から輻射によって放熱されていたものが、本発明によれば発熱体であるＣＰＵ１１から直に金属製のケース１２に熱を伝導することができ、熱抵抗を極力抑えて放熱を行うことができる。図１では、金属製のケース１２のＣＰＵ１１の上部を凸状に記してあるが、ＣＰＵ１１と同じ実装面に他の電子部品が無い場合には金属製のケース１２と第２基板１３との間隙を少なくしてＣＰＵ１１が直に金属製のケース１２に接する構造を取ればよく、あえて金属製のケース１２のＣＰＵ１１上部を凸状にする必要はない。また、ＣＰＵ１１と同じ実装面に他の電子部品が実装される場合には図１のように金属製のケース１２に高さ合わせのために凸部を形成することによって、ＣＰＵ１１と金属製のケース１２の間に熱伝導の良い充填材、もしくは金属製の別部材を入れるよりも低熱抵抗でＣＰＵ１１から発せられた熱をカード外部に逃がすことができる。また、例えば図１のように２枚のプリント配線板によりカードが構成されている場合、図に示すように２枚の基板を電気的に接続する手段、ここではフレキシブルテープを用いて電気的接続を取っている。フレキシブル基板を用いれば、プリント配線板間に外力がかかりプリント配線板間の距離が多少変化したとしても、その分の伸縮に充分対応がとれる。また一方の基板は、特にコネクタと接続され固定されているが、他方の基板はフリーな（コネクタとは接続されていない）構造にすればより効果的である。２枚のプリント配線板の間にバネ性、すなわち弾性力のあるスペーサを配置することにより、発熱体であるＣＰＵ１１は常に金属製のケース１２に押し付けられ、電気的、熱的に接続がとられ、放熱を効率良く行うことができる。なおここで用いるスペーサには、例えばコイルバネ、板バネ、シリコン樹脂等、バネ性を有するものを用いるとよい。前述の構造にすることにより、カード内のモジュールと金属製のケースとが密に接する構造となるため、内部のモジュールのガタつきを抑える効果も備えている。なお、本例ではスペーサーを２枚の基板間に配置したが、特に基板間である必要はなく、たとえ１枚の基板であってもその外を固定された状態で覆っているものがあれば、例えばケースを用いれば充分本例の構造をとることが可能となる。
【００１４】また本例ではＩＣチップ１１の能動面をケース１２と対向するようにＣＯＢ実装にて設けたが、能動面と反対の面（第２の面）すなわちＩＣチップ裏面をケースと対向するように設けてもよい。この場合にはＴＡＢ実装やフェースダウン実装を行うことにより、容易に達成できる。またＩＣチップ１１とケース１２との間に熱伝導性の良い部材を設けてもよい。この場合の部材は、接着機能を有している部材を用いると強度に固定できるという面で有効である。
【００１５】
【発明の効果】以上、本発明によれば発熱体であるＩＣチップから直接金属製のケースへと熱を伝えるため、効率良く熱をＩＣカード外部へ伝えることが可能となる。またＩＣカード内のモジュールと金属製のケースとが密に接する構造となるため、前記モジュールのガタつきを抑えることが可能となり、高信頼性につながる。さらに、発熱体であるＩＣチップは金属製のケースに直に接合されるのではなく、バネ性のスペーサの弾力によって前記金属製のケースに押し付けられている構造のため、前記ＩＣチップと前記金属製のケースとの電気的、熱的導通を損なうこともなく、前記金属製のケースに何らかの応力がかかった場合、前記応力は前記バネ性のスペーサにて吸収され高信頼性につながり、またリワーク性も良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＩＣカードの断面構造を示した図である。
【図２】本発明を導き出す前のＩＣチップの放熱構造を示した図である。
【図３】本発明を導き出す前のＩＣチップと他の電子部品との関係を示した図である。
【符号の説明】
１１ ＣＰＵ
１２ 金属製のケース
１３ ＣＰＵ１１の実装されるプリント配線板
１４ ＩＣカードのメインとなるプリント配線板
１５ バネ性のスペーサ
１６ 電子部品
１７ フレキシブルテープ
２１ 発熱体であるＩＣチップ
２２ 封止材（モールド）
２３ プリント配線板
２４ 金属製のケース
２５ 熱伝導の良い充填材
２６ サーマルビア
２７ ベタパターン
２８ 電子部品
【特許請求の範囲】
【請求項１】 金属製のケースと、能動面を形成する第１の面が前記ケースと接触するように実装される半導体集積回路と、を有することを特徴とするカード型電子機器。
【請求項２】 前記第１の面と相対向する前記金属製のケースの面には、前記第１の面に接触可能な凸部を有することを特徴とする請求項１記載のカード型電子機器。
【請求項３】 前記金属製のケースは接地電位に設定され、前記金属製のケースと前記ＩＣチップの接地用パッドとを接触させることにより電気的に接続してなることを特徴とする請求項１または２記載のカード型電子機器。
【請求項４】 金属製のケースと、能動面を形成する第１の面と相対向する第２の面が前記ケースと接触するように実装される半導体集積回路と、を有することを特徴とするカード型電子機器。
【請求項５】 前記第２の面に対向する前記金属製のケースの面には、前記第２の面に接触可能な凸部を有することを特徴とする請求項４記載のカード型電子機器。
【請求項６】 前記金属製のケースは、接地電位に設定されてなることを特徴とする請求項４または５記載のカード型電子機器。
【請求項７】 ベアチップの状態である半導体集積回路と、前記半導体集積回路が実装された基板と、少なくとも前記半導体集積回路の実装面側を覆い前記半導体集積回路の実装されている位置に凸部を有する金属製のケースと、前記基板の半導体集積回路が実装されている面の反対の面に前記半導体集積回路と前記凸部とが接触するように押圧力を加えることが可能な弾性力のあるスペーサーと、を有することを特徴とするカード型電子機器。
【請求項１】 金属製のケースと、能動面を形成する第１の面が前記ケースと接触するように実装される半導体集積回路と、を有することを特徴とするカード型電子機器。
【請求項２】 前記第１の面と相対向する前記金属製のケースの面には、前記第１の面に接触可能な凸部を有することを特徴とする請求項１記載のカード型電子機器。
【請求項３】 前記金属製のケースは接地電位に設定され、前記金属製のケースと前記ＩＣチップの接地用パッドとを接触させることにより電気的に接続してなることを特徴とする請求項１または２記載のカード型電子機器。
【請求項４】 金属製のケースと、能動面を形成する第１の面と相対向する第２の面が前記ケースと接触するように実装される半導体集積回路と、を有することを特徴とするカード型電子機器。
【請求項５】 前記第２の面に対向する前記金属製のケースの面には、前記第２の面に接触可能な凸部を有することを特徴とする請求項４記載のカード型電子機器。
【請求項６】 前記金属製のケースは、接地電位に設定されてなることを特徴とする請求項４または５記載のカード型電子機器。
【請求項７】 ベアチップの状態である半導体集積回路と、前記半導体集積回路が実装された基板と、少なくとも前記半導体集積回路の実装面側を覆い前記半導体集積回路の実装されている位置に凸部を有する金属製のケースと、前記基板の半導体集積回路が実装されている面の反対の面に前記半導体集積回路と前記凸部とが接触するように押圧力を加えることが可能な弾性力のあるスペーサーと、を有することを特徴とするカード型電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開平１０−２４６８７
【公開日】平成１０年（１９９８）１月２７日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平８−１８２５１２
【出願日】平成８年（１９９６）７月１１日
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【公開日】平成１０年（１９９８）１月２７日
【国際特許分類】
【出願日】平成８年（１９９６）７月１１日
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
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