JP2007324501A - 配線基板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】セラミック(絶縁材)からなり、平面視が矩形(正方形)の表面3および裏面4を有する基板本体2と、かかる基板本体2の表面3と裏面4との間を貫通する貫通孔5と、かかる貫通孔5に一端が連通し且つ基板本体2の裏面4に開口する一対(複数)の窪み6と、上記貫通孔5に挿入される柱部12、およびかかる柱部12の側面13から異なる方向に沿って延出し且つ一対の上記窪み6に挿入・固着される一対(複数)の水平部14を有する放熱部材10と、上記基板本体2の裏面4における上記放熱部材10のない位置に形成された裏面パッド(パッド)8と、を備えている、配線基板1。
【選択図】 図4
Description
上記発光装置に用いられる放熱部材は、LED素子が発生する熱を効果的に放出するため、LED素子を搭載し且つ前記積層基板の上面に露出する断面積が小さな上部と、かかる積層基板の裏面に露出する断面積が大きな下部とが、平面視で互いに相似形の矩形または円形を呈する形態が一般的である。
即ち、本発明の配線基板(請求項1)は、絶縁材からなり、平面視が矩形の表面および裏面を有する基板本体と、かかる基板本体の表面と裏面との間を貫通する貫通孔と、かかる貫通孔に挿入される柱部、およびかかる柱部の側面から異なる方向に沿って延出し且つ上記基板本体に固着される複数の水平部を有する放熱部材と、上記基板本体の裏面における上記放熱部材のない位置に形成されたパッドと、を備えている、ことを特徴とする。
また、前記放熱部材は、熱伝導率の高いCu,Al、あるいはこれらをベースとする合金からなり、前記柱部の側面から複数の前記水平部が互いに異なる方向に沿って延出する形態を有している。
更に、放熱部材における柱部の上端に位置する素子搭載面は、基板本体の表面とほぼ面一となる。あるいは、基板本体がその表面に開口するキャビティを有する形態では、当該キャビティの底面とほぼ面一となると共に、かかるキャビティの底面が基板本体の表面となる。
また、基板本体と放熱部材との固着は、基板本体における複数の窪みの天井面および側面と放熱部材における複数の水平部の上面および側面との間、あるいは、上記基板本体の裏面と放熱部材における水平部の上面との間を、例えば、ロウ付けまたは接着するものである。
これによれば、複数の水平部を複数の窪みに個別に挿入および固着するため、放熱部材を基板本体に対して強固に固着できると共に、かかる複数の水平部および柱部の底面が位置しない基板本体における相当な面積の裏面に、所要数のパッドを形成した配線基板とすることができる。
これによれば、例えば、放熱部材の前記柱部が、平面視が矩形の素子搭載面を含む四角柱を呈する場合、かかる柱部における対向する2つの側面から直線状に一対の水平部が延出するか、何れか3つの側面、あるいは、全ての側面から互いに90度ずつの異なる方向に3つまたは4つの水平部が延出する。また、柱部が、平面視が円形の素子搭載面を含む円柱形を呈する場合、かかる柱部の側面(周面)から上記同様に複数の水平部が延出する。このため、例えば、平面視で矩形である基板本体の裏面のほぼ中央部に露出する柱部と4つの水平部との底面が基板本体の各側面の中央部に延びる形態の場合、当該裏面に各コーナ付近に上記水平部のない部分が相当な面積で残る。従って、かかる4ケ所の裏面の各コーナ部分ごとに所要数のパッドを容易に形成した配線基板となる。
また、放熱部材の柱部が円柱形の場合、かかる柱部の側面から3つの水平部を互いに120度ずれた方向に延出させた形態とし、基板本体の裏面側にも上記3つの水平部を挿入・固着する3つの窪みを設けた形態、あるいは、3つの水平部を平面視でほぼT字形の3方向に延出させた形態とし、これら3つの水平部を挿入・固着する3つの窪みをほぼT字形に設けた形態とすることも可能である。
図1は、本発明における一形態の配線基板1を示す平面図、図2は、図1中のX−X線の矢視に沿った垂直断面図、図3は、図1中のY−Y線の矢視に沿った垂直断面図、図4は、斜め下側から見上げた視角による配線基板1の分解斜視図、図5は、配線基板1の底面図である。
配線基板1は、図1〜図5に示すように、平面視が正方形(矩形)の表面3および裏面4を有するほぼ板形状の基板本体2と、かかる基板本体2の表面3と裏面4との間に貫通して固着される放熱部材10と、を備えている。
基板本体2は、アルミナからなるセラミック層s1〜s3を一体に積層した多層基板であり、その表面3と裏面4とのほぼ中央部間に平面視が正方形の貫通孔5が貫通すると共に、かかる貫通孔5の対向する二辺に一端が個別に連通し、裏面4側に開口する直方体状を呈する一対(複数)の窪み6を有している。
上記放熱部材10は、予め一対の水平部14の上面および各側面にロウ材または接着剤を被覆した後、図2,図3の垂直断面図で示すように、柱部12を基板本体2の裏面4側からその貫通孔5に挿入すると共に、一対の水平部14を各窪み6に個別に挿入され且つ固着される。この際、柱部12の素子搭載面11は、基板本体2の表面3とほぼ面一となり、柱部12の底面16および各水平部14の底面16は、基板本体2の裏面4とほぼ面一となる。
一方、図5の底面図で示すように、基板本体2の裏面4では、その中央部に放熱部材10の柱部12の底面16が露出し、その左右両側には一対の水平部14の底面16が延出している。かかる柱部12および一対の水平部14の底面16を挟んだ図5で上下一対の長方形を呈する各裏面4部分には、複数の裏面パッド8が格子状にして形成されている。
尚、放熱部材10の素子搭載面11、底面16、表面パッド7、および裏面パッド8には、図示しないNiメッキ膜およびAuメッキ膜が被覆されている。
予め、アルミナ粉末の粒子、樹脂バインダ、可塑剤、および溶剤などからなる原料を混合して、セラミックスラリを製作した。かかるセラミックスラリにドクターブレード法を施して、平面視が正方形であり、互いに厚みが異なる3層のグリーンシートを形成した。
次に、上記3層のうち、2層のグリーンシートに対し、断面が正方形の貫通孔を、パンチとダイの受入れ孔とによる打ち抜き加工で形成した。残り1層のグリーンシートに対し、上記2つの貫通孔よりも縦横の一方の寸法が大きい断面長方形の貫通孔を、上記同様の打ち抜き加工で形成した。
次いで、上記貫通孔が形成された3層のグリーンシートにおける各貫通孔の周囲に、所要数のビアホールをそれぞれ形成し、それらの内部にWまたはMo粉末を含む導電性ペーストを充填して、ビア導体9を形成した。
次に、長方形の貫通孔を有するグリーンシートの上面に残り2層のグリーンシートを、それらの貫通孔が同心で連通するように、積層および圧着してグリーンシート積層体を形成した。かかるグリーンシート積層体を所定の温度帯に加熱・焼成した。その結果、セラミック層c1〜c3からなり、前記表面3、裏面4、貫通孔5、および、かかる貫通孔5の裏面4側に一端が連通する一対の窪み6を有する基板本体2が得られた。
次いで、一対の水平部14の上面と各側面とに図示しないAgロウのシートを配置した放熱部材10の柱部12を、図4中の矢印で示すように、基板本体2の貫通孔5に挿入すると共に、上記水平部14を基板本体2の窪み6に挿入した。この際、素子搭載面13と基板本体2の表面3と、更に、柱部12および各水平部14の底面16と基板本体2の裏面4とは、ほぼ面一となった。
更に、上記基板本体2および放熱部材10を約700〜900℃に加熱し、前記Agロウを溶融して、基板本体2と放熱部材10とを固着した。尚、放熱部材10がAl合金からなる場合には、接着剤によって基板本体2と固着する。
この結果、前記図1〜3,図5に示した配線基板1が得られた。
以上のような配線基板1によれば、基板本体2の裏面4には、放熱部材10における柱部12と一対の水平部14との底面16が占める帯状部分の両側に、相当な面積の裏面部分(4)が残っている。このため、かかる基板本体2の裏面4に所要数の裏面パッド8を容易に形成できるので、当該配線基板1とプリント基板などのマザーボードとの導通を十分に確保することが可能となる。従って、小型化やパッド数の増加に適応することが容易な配線基板1となる。
図6,図7に示すように、配線基板1aも、平面視が正方形の表面3および裏面4を有する前記同様の基板本体2aと、かかる基板本体2aの表面3と裏面4との間に貫通して固着される放熱部材10aと、を備えている。
基板本体2aは、前記同様の多層基板であり、その表面3と裏面4とのほぼ中央部間に前記同様の貫通孔5が貫通し、かかる貫通孔5の裏面4側の各辺に一端が個別に連通し、互いに直交する方向に延びつつ裏面4側に開口する4つの窪み6を有している。かかる基板本体2aの表面3における貫通孔5の周囲には、前記同様の表面パッド7が形成されている。
一方、放熱部材10aは、図6に示すように、上端に素子搭載面11を有する前記同様の柱部12と、かかる柱部12の各側面13から離隔するように十字状に直交する方向に延出する4つの水平部14とを一体に有している。即ち、4つの水平部14は、柱部12の中心軸に対し対称な方向に延出している。
かかる放熱部材10aも、前記同様にロウ材または接着剤を被覆した後、図6中の矢印で示すように、柱部12を基板本体2aの裏面4側から貫通孔5に挿入し、4つの水平部14を各窪み6に個別に挿入され且つ固着される。この際、素子搭載面11は、基板本体2aの表面3とほぼ面一となり、柱部12および各水平部14の底面16は、基板本体2aの裏面4とほぼ面一となる。
一方、図7の底面図で示すように、基板本体2aの裏面4では、その中央部に放熱部材10aの柱部12の底面16が露出し、その左右上下には4つの水平部14の底面16が延びている。各水平部14を挟まれた各コーナ付近の正方形を呈する各裏面(4)部分には、複数の裏面パッド8が格子状にして形成されている。尚、放熱部材10の素子搭載面11、底面16、表・裏面パッド7,8などには、前記同様のNiメッキ膜およびAuメッキ膜が被覆されている。
以上のような配線基板1aによれば、放熱部材10aが4つの水平部14を有するため、素子搭載面11に搭載する電子部品などが発する熱を効率良く放熱できる。しかも、基板本体2aの裏面4における各コーナ付近に、所要数の裏面パッド8が形成されているため、マザーボードとの導通も十分に確保が可能である。
配線基板20は、図8,図10に示すように、平面視が正方形(矩形)の表面23および裏面24を有するほぼ板形状の基板本体22と、当該基板本体22の表面23と裏面24との間に貫通して固着される放熱部材30と、を備えている。基板本体22は、前記同様の多層基板であり、その表面23と裏面24とのほぼ中央部間に断面円形の貫通孔25が貫通し、かかる貫通孔25の裏面24側に一端が連通し、互いに離間する直線(異なる)方向に一対の窪み26が形成されている。基板本体22の表面23における貫通孔25の周囲には、前記同様の表面パッド27がほぼ等間隔で複数個形成されている。
上記放熱部材30は、予め一対の水平部34の上面および各側面にロウ材または接着剤を被覆し、前記同様に、柱部32を基板本体22の裏面24側からその貫通孔25に挿入すると共に、一対の水平部24を各窪み26に個別に挿入され且つ固着される。この際、素子搭載面31は、基板本体22の表面23とほぼ面一となり、柱部32および各水平部34の底面36は、基板本体22の裏面24とほぼ面一となる。
尚、放熱部材30における柱部32の素子搭載面31上には、前記同様に、ICチップの電子部品などが搭載され、かかる電子部品などは表面パッド27との間でボンディングワイヤを介して導通される。また、放熱部材30の素子搭載面31、底面36、表面パッド27、および裏面パッド28には、NiおよびAuメッキ膜が被覆されている。
以上のような配線基板20も、前記配線基板1と同様に製造できると共に、同様な効果を奏することができる。
また、図11に示すように、基板本体22aの裏面24における4つの窪み26に挟まれた各コーナ付近の正方形を呈する4カ所の裏面(24)部分には、複数の裏面パッド28が、縦・横に格子状にして形成されている。
以上のような配線基板20aも、前記配線基板1,20と同様に製造できると共に、前記配線基板1aと同様な効果を奏することができる。
また、放熱部材50aは、前記同様の素子搭載面を上端に有する四角柱形または円柱形の柱部52と、かかる柱部52の側面53から互いに離隔するように直線方向に延出し、各コーナにアールが付されている一対の水平部54とを一体に有している。
更に、図12に示すように、基板本体42aの裏面44では、その中央部に放熱部材50aの柱部52の底面56が露出し、その上下両側には一対の水平部54の底面56が延出している。かかる柱部52および一対の水平部54の底面56を挟んだ図12で左右一対の長方形を呈する各裏面(44)部分には、複数の裏面パッド(パッド)48が格子状にして形成されている。
以上のような配線基板50aも、前記配線基板1と同様に製造できると共に、前記配線基板1と同様な効果を奏することができる。
また、放熱部材50bは、図13に示すように、前記同様の素子搭載面を上端に有する四角柱形または円柱形の柱部52と、かかる柱部52の側面53から互いに離隔するようにほぼ十字状の方向に延出する長さが異なる4つの水平部57,58とを一体に有している。
更に、図13に示すように、基板本体42bの裏面44では、その上方に放熱部材50bの柱部52の底面56が露出し、その上下左右には4つの水平部57,58の底面56が延出している。かかる水平部57,58の底面56に挟まれた裏面44における広さの異なる各コーナ付近には、複数の裏面パッド(パッド)48が、直線状または格子状にして形成されている。
以上のような配線基板50bも、前記配線基板20と同様に製造できると共に、前記配線基板1,20と同様な効果を奏することができる。
配線基板1bが前記配線基板1と相違する点は、基板本体2bがセラミック層s2,s3からなり、裏面4が平坦で且つ前記窪み6を有しないこと、および放熱部材10は、各水平部14の上面で基板本体2bの裏面4に固着されることである。
かかる配線基板1bによれば、放熱部材10の柱部12の底面16および一対の水平部14が、基板本体2bの裏面4から下方に突出しているため、素子搭載面11に搭載する電子部品などが発する熱を効率良く外部に放熱できると共に、裏面4における放熱部材10のない位置に所要数の裏面パッド8を形成できる。しかも、かかる裏面パッド8と当該配線基板1bを実装すべきマザーボード側の外部接続端子との間に、ハンダ用のスペースを容易に確保することもできる。
尚、上記放熱部材10に替え、4つの水平部14を有する前記放熱部材10aを用いたり、貫通孔5を前記断面円形の貫通孔25とした基板本体22bとし、且つ前記放熱部材30,30aを用いる配線基板20bとすることも可能である。
配線基板60は、平面視が正方形の表面63、裏面64、および表面63に開口するキャビティ67を有する基板本体62と、当該キャビティ67の底面69と裏面64との間に貫通して固着される前記と同じ放熱部材10とを備えている。
基板本体62は、前記同様のセラミック層s1〜s3の上に、ほぼ円錐形の貫通孔からなり、表面63側に広がるように傾斜した側面68を有するセラミック層s4を一体に積層・焼成したものである。図16に示すように、基板本体62におけるキャビティ67の底面69と裏面64との間には、断面正方形の貫通孔65が貫通し、その裏面64側には、一端が貫通孔65に連通する一対の窪み66が互いに離隔するよう直線状に形成されている。
尚、キャビティ67の底面69は、本発明における基板本体の表面である。
また、図16に示すように、放熱部材10は、その柱部12を基板本体62の貫通孔65に挿入し、且つ予め前記同様にロウ材を被覆した一対の水平部14を各窪み66に個別に挿入して加熱することで、基板本体62に固着される。
更に、放熱部材10の素子搭載面11は、キャビティ67の底面69とほぼ面一とされ、LED素子などの発光素子(図示せず)が前記同様に搭載される。かかる発光素子も、ボンディングワイヤを介して、表面パッド7と接続される。
以上のような配線基板60,60bによれば、基板本体62,62bの裏面64における放熱部材10のない位置に所要数の裏面パッド8が前記同様に形成できると共に、放熱部材10の素子搭載面11に搭載する単数または複数の発光素子が発する光を、キャビティ67の側面68で反射して外部に放射することができる。しかも、配線基板60bでは、裏面パッド8と当該配線基板60bを実装すべきマザーボード側の外部接続端子との間に、ハンダ用のスペースを容易に確保できる。
尚、配線基板60,60bにおいて、前記同様に、放熱部材10に替えて、前記放熱部材10aを用いたり、基板本体62bの貫通孔65を断面円形の貫通孔として、前記放熱部材30,30aを用いることも可能である。
前記基板本体を形成する絶縁材は、窒化アルミニウムやムライトなどのセラミック、低温焼成セラミックの一種であるガラス−セラミック、あるいは、エポキシ系を初めとする各種の樹脂としても良い。
また、放熱部材の柱部および素子搭載面は、平面視で長方形、長円形、あるいは、楕円形としても良い。かかる形態の柱部の場合、基板本体の貫通孔の断面もこれらと相似形とされる。上記長方形などの素子搭載面には、2個以上の電子部品や発光素子を搭載することも可能である。
更に、放熱部材の水平部は、平面視でほぼ半長円形、または半楕円形としても良い。かかる形態の柱部の場合、基板本体の窪みの形状もこれらと相似形とされる。
加えて、本発明の配線基板は、複数の配線基板を縦・横に配置した多数個取り基板の形態としても良い。
2,2a,2b,22,22a,42a,42b,62,62b…基板本体
3,23,63…………………………………………………表面
4,24,44,64…………………………………………裏面
5,25,45,65…………………………………………貫通孔
6,26,46,46a,46b,66……………………窪み
8,28,48…………………………………………………裏面パッド(パッド)
10,10a,30,30a,50a,50b……………放熱部材
11,31………………………………………………………素子搭載面
12,32,52………………………………………………柱部
13,33,53………………………………………………側面
14,34,54,57,58………………………………水平部
Claims (3)
- 絶縁材からなり、平面視が矩形の表面および裏面を有する基板本体と、
上記基板本体の表面と裏面との間を貫通する貫通孔と、
上記貫通孔に挿入される柱部、およびかかる柱部の側面から異なる方向に沿って延出し且つ上記基板本体に固着される複数の水平部を有する放熱部材と、
上記基板本体の裏面における上記放熱部材のない位置に形成されたパッドと、を備えている、
ことを特徴とする配線基板。 - 前記基板本体は、前記貫通孔に一端が連通し且つかかる基板本体の裏面における異なる方向に沿って開口する複数の窪みを有すると共に、
前記放熱部材における複数の水平部は、上記複数の窪みに個別に挿入・固着される、
ことを特徴とする請求項1に記載の配線基板。 - 前記放熱部材は、平面視が矩形または円形の素子搭載面を含み、四角柱または円柱形を呈する前記柱部と、かかる柱部の側面から当該柱部の中心軸に対し対称な方向に延出した前記複数の水平部と、からなる、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の配線基板。
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