JP2008042162A - 放熱機能を備えた回路基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回路基板の製造工程を簡素化するため、熱伝導性媒体を減らし、熱伝導速度を向上させた、放熱機能を備えた回路基板の製造方法を提供する。
【解決手段】熱伝導性基板の第１の金属薄膜上に熱伝導性薄膜を形成し、少なくとも一つの開口部を有する回路基板本体の第２の金属薄膜と熱伝導性薄膜とを接合し、更にこの熱伝導性基板を有する回路基板をリフロー炉を通過させることによる、簡素化された工程を含む放熱機能を備えた回路基板の製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は回路基板の製造方法に関し、しかも特に放熱機能を備えた回路基板の製造方法に関する。

動作中においては、回路基板に実装された電子素子は一定の動作温度を放出する。もし適切に放熱がなされなければ、電子素子および回路基板本体を正常な動作温度に維持するというニーズを満たすことはできない。つまり過熱した動作温度は電子素子の物理的特性を変化させて、電子素子が所定の動作機能を果たすことができず、場合によっては焼き付いたり、電子素子の寿命を縮めてしまうことがある。

メタル・コア・プリント基板（Ｍｅｔａｌ
Ｃｏｒｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ、ＭＣＰＣＢ）は上記した回路基板における放熱の問題を解決するためのものであるが、煩雑な製造工程および多層の熱伝導性媒体が必要となるため、相対的にメタル・コア・プリント基板の価格が高騰してしまう。

したがって、放熱機能を備えた回路基板の簡素化された製造工程が必要となるわけである。

したがって本発明の目的は、回路基板の製造工程を簡素化するための、放熱機能を備えた回路基板の製造方法を提供するものである。

したがって本発明の目的は、熱伝導性媒体を減らし、熱伝導速度を向上させた、放熱機能を備えた回路基板を提供するものである。

本発明の一実施例によれば、熱伝導性基板の第１の金属薄膜上に熱伝導性薄膜を形成し、少なくとも一つの開口部を有する回路基板本体の第２の金属薄膜と熱伝導性薄膜とを接合し、この熱伝導性基板を有する回路基板をリフロー炉を通過させる、ものを含む、放熱機能を備えた回路基板の製造方法である。

本発明の他の実施例によれば、熱伝導性基板に熱伝導性薄膜を形成し、少なくとも一つの開口部を有する回路基板本体と熱伝導性薄膜とを接合し、この熱伝導性基板と回路基板本体とを結合する、ものを含む、放熱機能を備えた回路基板の製造方法である。

実施例１
図１を参照されたい。これは本発明の一実施例に係る、電子素子が放熱機能を備えた回路基板に実装された構造断面図を示す。

図１に示すように、回路基板構造体１００は熱伝導性基板１１０と、第１の金属薄膜１０８と、熱伝導性薄膜１０６と、第２の金属薄膜１０４と、少なくとも一つの開口部１１２を有する回路基板本体１０２とを備えている。第１の金属薄膜１０８は熱伝導性基板１１０上に配置され、しかも熱伝導性薄膜１０６は第１の金属薄膜１０８上に配置されている。第２の金属薄膜１０４は回路基板本体１０２と熱伝導性薄膜１０６との間に介在されている。例えば、第２の金属薄膜１０４は開口部１１２を避けて回路基板本体１０２を覆うか、または第２の金属薄膜１０４は熱伝導性薄膜１０６を完全に覆うか、または熱伝導性薄膜１０６は開口部１１２を避けて第１の金属薄膜１０８を覆うか、または熱伝導性薄膜１０６は第１の金属薄膜１０８上を完全に覆っている。熱伝導性薄膜１０６はペーストとすることができ、しかも第１の金属薄膜１０８は、例えば銅、銀、アルミニウム、スズ、ニッケルまたは鉛などの金属といったスズと親和性のある導電性材質とすることができる。第２の金属薄膜１０４もまた、例えば銅、銀、アルミニウム、スズ、ニッケルまたは鉛などの金属といったスズと親和性のある導電性材質とすることができる。

回路基板本体１０２の開口部１１２のサイズは対応する電子素子１１４に等しいかまたはそれ以上である。電子素子１１４で生じた熱エネルギーは、熱伝導性薄膜１０６を介して、第１の金属薄膜１０８に伝導され、更に第１の金属薄膜１０８を介して、熱伝導性基板１１０に伝導されるか、または直接第１の金属薄膜１０８を介して熱伝導性基板１１０に伝導される。電子素子１１４は、電子素子１１４の下方に配設されるとともに開口部１１２内に配置されている熱伝導体１１６を備えることができる。熱伝導体１１６は熱伝導性薄膜１０６に直接接触するか、または例えば空気などの熱伝導性媒体を介して、熱エネルギーを熱伝導性薄膜１０６に伝導する。

図２および図３を参照されたい。これは本発明の一実施例に係る放熱機能を備えた回路基板１００の製造方法を示している。図２において、熱伝導性基板１１０上には第１の金属薄膜１０８が形成されている。一範例において、電気めっきの方式を用いて、熱伝導性基板１１０上に第１の金属薄膜１０８を形成している。第１の金属薄膜１０８を形成する材質は銅、銀、アルミニウム、スズ、ニッケル、鉛およびその組合わせからなる群から選ばれるものである。一範例において、公知の銅箔、銀箔、アルミ箔、スズ箔、ニッケル箔、鉛箔を熱伝導性基板１１０の一表面に貼り合わせて第１の金属薄膜１０８を形成している。

続いて、第１の金属薄膜１０８の上に熱伝導性材を塗布して熱伝導性薄膜１０６を形成する。第１の金属薄膜１０８および熱伝導性薄膜１０６は互いに親和性のある材質により形成されており、熱伝導性薄膜１０６の熱伝導性材質は導電性材質である。例えば、熱伝導性薄膜１０６はペーストであり、第１の金属薄膜１０８の材質はスズと親和性のある導電性材質である。例えば、銅、銀、アルミニウム、スズ、ニッケル、鉛といった金属である。

図２を参照されたい。回路基板本体１０２は少なくとも一つの開口部１１２を備え、しかも回路基板本体１０２の表面には金属表面（第２の金属薄膜１０４）が形成されている。次に、回路基板本体１０２の第２の金属薄膜１０４と、熱伝導性基板１１０に配置されている熱伝導性薄膜１０６とを互いに接合する。第２の金属薄膜１０４および熱伝導性薄膜１０６は互いに親和性のある材質であり、第２の金属薄膜１０４の材質は銅、銀、アルミニウム、スズ、ニッケル、鉛およびその組合わせからなる群から選ばれるものである。一範例において、熱伝導性基板１１０の表面に導体材を塗布するか、または公知の銅箔、銀箔、アルミ箔、スズ箔、ニッケル箔、鉛箔を回路基板本体１０２の一表面に貼り合わせて第２の金属薄膜１０４を形成している。例えば、開口部１１２を避けて、回路基板本体１０２上に第２の金属を塗布して第２の金属薄膜１０４を形成するか、または回路基板本体１０２上を第２の金属で完全に覆い、第２の金属薄膜１０４を形成するか、または開口部１１２を避けて、第２の金属薄膜１０４上に熱伝導性材を塗布して熱伝導性薄膜１０６を形成するか、または第２の金属薄膜１０４上に熱伝導性材を全般的に塗布して熱伝導性薄膜１０６を形成している。

図３を参照されたい。回路基板本体１０２の第２の金属薄膜１０４と熱伝導性薄膜１０６とを接合した後、リフロー炉を通過させる工程により、第１の金属薄膜１０８、熱伝導性薄膜１０６および第２の金属薄膜１０４に処理を施し、熱伝導性基板１１０と回路基板本体１０２とを結合する。

回路基板１００を完成させる製造工程において、図１に示す電子素子が実装された放熱機能を備えた回路基板のように、回路基板本体１０２の開口部１１２上に電子素子１１４を実装する。図１に示すように、回路基板本体１０２の開口部１１２のサイズは対応する電子素子１１４に等しいかまたはそれ以上である。一範例において、電子素子１１４で生じた熱エネルギーは、熱伝導性薄膜１０６を介して、第１の金属薄膜１０８に伝導され、更に第１の金属薄膜１０８を介して、熱伝導性基板１１０に伝導されるか、または直接第１の金属薄膜１０８を介して熱伝導性基板１１０に伝導される。電子素子１１４は熱伝導体１１６を更に備えている。電子素子１１４の熱伝導体１１６は熱伝導性薄膜１０６に直接接触可能となっている。別の範例において、電子素子１１４の熱伝導体１１６は熱エネルギーを空気の伝導により熱伝導性薄膜１０６に伝導している。電子素子１１４で生じた熱熱エネルギーは熱伝導性薄膜１０６に伝導された後、第１の金属薄膜１０８を介して熱伝導性基板１１０に伝導される。熱伝導性薄膜１０６は、開口部１１２の底部（図示しない）に形成されていない場合でも、電子素子１１４の熱伝導体１１６は第１の金属薄膜１０８に直接接触し、または空気の伝導により、熱エネルギーを第１の金属薄膜１０８上に伝導することができるものであり、このうち電子素子１１４は放熱を必要とする電子素子（例えば発光ダイオード）である。一範例において、リフロー炉を通過させる前に、回路基板本体１０２の開口部１１２上に少なくとも一つの電子素子１１４を配設することができる。したがって、リフロー炉を通過させることで、放熱機能を備えた回路基板１００を形成すると同時に電子素子１１４を回路基板１００上に固定することができる。

実施例２
図４を参照されたい。これは本発明の一実施例に係る放熱機能を備えた回路基板２００の構造断面図を示す。

図４に示すように、回路基板構造体２００は熱伝導性基板２０６と、少なくとも一つの開口部２１０を有する回路基板本体２０２と、熱伝導性薄膜２０４とを備えている。熱伝導性薄膜２０４は熱伝導性基板２０６と回路基板本体２０２との間に介在されて、熱伝導性基板２０６と回路基板本体２０２とを結合している。熱伝導性薄膜２０４は熱伝導性基板２０６上に全般的に配設されているか、熱伝導性薄膜２０４は開口部２１０を避けて熱伝導性基板２０６上に配設されている。一範例において、熱伝導性薄膜２０４はコロイドであり、熱伝導性基板２０６と回路基板本体２０２との間に介在されている。

図５および図６を参照されたい。これは本発明の一実施例に係る放熱機能を備えた回路基板２００の製造方法を示している。図５において、熱伝導性基板２０６に熱伝導性薄膜２０４が形成されている。一範例において、コロイドを用いて熱伝導性薄膜２０４を形成している。熱伝導性薄膜２０４の材質は導電性材質であり、熱伝導性薄膜２０４を形成する材質は銅、銀、アルミニウム、スズ、ニッケル、鉛およびその組合わせからなる群から選ばれるものである。例えば、開口部２１０を避けて、回路基板本体２０２上に導電性材を塗布して熱伝導性薄膜２０４を形成するか、または、熱伝導性基板２０６上を導電性材を全般的に塗布して熱伝導性薄膜２０４を形成している。一範例において、電気めっきの方式を用いて、熱伝導性基板２０６上に熱伝導性薄膜２０４を形成するか、または公知の公知の銅箔、銀箔、アルミ箔、スズ箔、ニッケル箔、鉛箔を熱伝導性基板２０６上に貼り合わせている。

図５を参照されたい。回路基板本体２０２は少なくとも一つの開口部２１０を有する。一範例において、電子素子（図示しない）で生じた熱エネルギーは、熱伝導性薄膜２０４を介して、熱伝導性基板２０６に伝導されるか、または熱伝導性基板２０６に直接伝導される。

図６を参照されたい。回路基板本体２０２と、熱伝導性基板２０６に配置されている熱伝導性薄膜２０４とを互いに接合する。他の範例において、回路基板本体２０２は少なくとも一つの留め具２０８を使用するものを更に含み、この留め具２０８により熱伝導性基板２０６、熱伝導性薄膜２０４および回路基板本体２０２を結合している。

確かに本発明では好ましい実施例を上記のように開示したが、これは本発明を限定するためのものではなく、当業者であれば、本発明の主旨および範囲を逸脱することなく、各種の変更および付加を行うことができるので、本発明の保護範囲は別紙の特許請求の範囲による限定を基準と見なす。

本発明の上記およびその他目的、特徴、長所および実施例をより明確に理解できるよう、添付の図面の詳細な説明を下記のとおり行う。
本発明の一実施例に係る、電子素子が放熱機能を備えた回路基板に実装されたものを示す構造断面図。 および 本発明の一実施例に係る放熱機能を備えた回路基板の製造方法を示す図である。 本発明の一実施例に係る放熱機能を備えた回路基板を示す構造断面図。 および 本発明の一実施例に係る放熱機能を備えた回路基板の製造方法を示す図である。

符号の説明

１００，２００ 放熱機能を備えた回路基板
１０２，２０２ 回路基板本体
１０４ 第２の金属薄膜
１０６，２０４ 熱伝導性薄膜
１０８ 第１の金属薄膜
１１０，２０６ 熱伝導性基板
１１２，２１０ 開口部

Claims (10)

1. 放熱機能を備えた回路基板の製造方法であって、熱伝導性基板の第１の金属薄膜上に熱伝導性薄膜を形成し、少なくとも一つの開口部を有する回路基板本体の第２の金属薄膜と前記熱伝導性薄膜とを接合し、前記熱伝導性基板を接合した前記回路基板をリフロー炉を通過させることを特徴とする製造方法。
2. 前記熱伝導性基板の表面に前記第１の金属薄膜を形成するものを含むことを特徴とする請求項１に記載の放熱機能を備えた回路基板の製造方法。
3. 前記熱伝導性薄膜がペーストであることを特徴とする請求項１に記載の放熱機能を備えた回路基板の製造方法。
4. 前記第１の金属薄膜および前記第２の金属薄膜の材料が銅、銀、アルミニウム、スズ、ニッケル、鉛およびその組合わせからなる群から選ばれるものであることを特徴とする請求項１に記載の放熱機能を備えた回路基板の製造方法。
5. リフロー炉を通過させる前に、前記回路基板本体の前記複数の開口部上に少なくとも一つ電子素子を配設するものを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の放熱機能を備えた回路基板の製造方法。
6. 前記回路基板本体の前記複数の開口部のサイズが対応する前記電子素子に等しいかまたはそれ以上であることで、前記複数の電子素子で生じた熱エネルギーが、前記複数の開口部を介して前記熱伝導性基板に伝導されることを特徴とする請求項５に記載の放熱機能を備えた回路基板の製造方法。
7. 放熱機能を備えた回路基板の製造方法であって、熱伝導性基板上に熱伝導性薄膜を形成し、少なくとも一つの開口部を有する回路基板本体と前記熱伝導性薄膜とを接合し、前記熱伝導性基板と前記回路基板本体とを結合するものを含むことを特徴とする放熱機能を備えた回路基板の製造方法。
8. 前記熱伝導性基板と前記回路基板本体とを結合するものには、少なくとも一つの留め具を用いて、前記熱伝導性基板、前記熱伝導製薄膜および前記回路基板本体を固定して結合するものを更に含むことを特徴とする請求項７に記載の放熱機能を備えた回路基板の製造方法。
9. 前記熱伝導製薄膜がコロイドであることを特徴とする請求項８に記載の放熱機能を備えた回路基板の製造方法。
10. 前記熱伝導性基板と前記回路基板本体とを結合するものには、前記コロイドを用いて前記熱伝導性基板と前記回路基板本体とを結合して固定する接着接合の方式を更に含むことを特徴とする請求項９に記載に放熱機能を備えた回路基板の製造方法。