JP2008226936A - 電子部品実装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置全体の面積、高さを増加させること無く、より放熱効果を向上させるができる電子部品実装装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る電子部品実装装置１００は、プリント基板２０と当該プリント基板２０に実装される電子部品１，２とを備えている。プリント基板２０は複層構造であり、内層には、ベタパターンを有するベタパターン層４が配設されている。また、ベタパターンの少なくとも一部が露出されるように、ベタパターン層より上層に形成されている層が開口されている。そして、当該露出しているベタパターン上に電子部品１が実装されている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、電子部品実装装置に係る発明であり、特に、電子部品から発生する熱を放熱することができる電子部品実装装置に関するものである。

プリント基板に実装されている電子部品が発生する熱を放熱することができる従来技術として、例えば特許文献１，２が存在する。

特許文献１に係る技術では、発熱部品（電子部品）の上方にアルミニウムまたは銅などの高熱伝導材料製の放熱フィンを載せることにより、放熱を行っていた。また、特許文献２に係る技術は、アルミニウムまたは銅などの高熱伝導材料製の放熱フィンと、プリント基板に面実装することのできる複数のリード脚と、その放熱装置の底面に熱伝導性を持つ熱可塑性接着剤とを備えている。当該特許文献２に係る技術では、放熱装置をプリント基板に実装させるときに、当該接着剤をプリント基板面と密着させている。これにより、当該特許文献２に係る技術では、プリント基板自体から直接放熱を行っていた。

特許第３００８９４２号公報 特開２００４−３５６１３２号公報

しかし、特許文献１に係る技術の場合には、発熱する電子部品の上方に放熱フィンを載せるため、装置全体の高さが高くなるという問題があった。

また、特許文献１，２に係る技術において、放熱フィンをシールドケースで覆うと、プリント基板回りを流れる空気が直接放熱フィンに当たらないので、放熱が悪くなってしまう。

また、特許文献２に係る技術では、プリント基板上に放熱フィンを載せるために、当該プリント基板の表層に大きな銅箔パターンが必要になる。したがって、当該銅箔パターンの面積分だけ電子部品を当該表層に実装することができなくなり、結果としてプリント基板の表面積を大きくせざるを得ないという問題があった。

他方で、放熱効果およびシールド効果の向上も望まれている。

そこで、本発明は、装置全体の面積、高さを増加させること無く、より放熱効果を向上させるができる電子部品実装装置を提供することを目的とする。さらに、前記に加えて、電子部品に対する高い電磁波ノイズシールド効果を有する電子部品実装装置を提供することも目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の電子部品実装装置は、複数の層から構成されており、ベタパターンを有するベタパターン層を少なくとも内層に備えるプリント基板と、前記プリント基板に実装される電子部品とを、備えており、前記ベタパターンの少なくとも一部が露出されるように、前記ベタパターン層より上層に形成されている層が開口されており、当該露出しているベタパターン上に前記電子部品が実装されている。

本発明の請求項１に記載の電子部品実装装置は、プリント基板の内層に位置する層に形成されているベタパターンが露出している。そして、当該露出しているベタパターン上に電子部品が実装されている。

したがって、電子部品で発生した熱は、ベタパターン層の水平方向に拡散していく。つまり、非常に効率良く熱を放熱することができる。また、電子部品を最表面からより窪んだ位置に実装することにより、結果として装置全体の高さを低くすることができる。また、放熱フィンの実装も省略可能なので、装置全体の面積も小さくすることができる。さらに、ベタパターンとして最表面層以外の層を利用するため、最表面層には、電子部品を高密度に配置することができる。

以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。

＜実施の形態１＞
図１は、本実施の形態に係る電子部品実装装置の主要な部分の構成を示す断面図である。

図１に示すように、当該本実施の形態に係る電子部品実装装置１００は、プリント基板２０および、当該プリント基板２０に実装された複数の電子部品１，２から構成されている。

プリント基板２０は、銅箔等の金属箔から構成される回路パターンが形成されている層（以下、簡単に銅箔層３，４，５，６，７と称する）と、エポキシなどの絶縁層１３，１４，１５，１６とが、交互に積層されることにより構成されている。このように、銅箔３〜７と絶縁層１３〜１６とを交互に積層させる構造を採用するのは、プリント基板２０に形成される回路の実装密度を向上させるためである。

また、銅箔層３は、プリント基板２０の最表面に当たる層であり、当該銅箔層３には、複数の電子部品２が実装されている。電子部品２は放熱性を有さない（または比較的放熱性の低い）部品であり、例えばＬＳＩ、抵抗、コンデンサーなどの表面実装電子部品である。

さらに、プリント基板２０の内層に形成されている銅箔層４〜７の中には、ベタパターンが形成されている銅箔層（ベタパターン層と把握できる）が含まれいてる。ここで、本実施の形態では、当該ベタパターンが形成されているベタパターン層は、最表面である銅箔層３の最も近く（最表面側）に形成されている銅箔層４である。

当該ベタパターンは、細い配線パターン等とは異なる機能を有するパターンであり、ＥＭＩ（ＥｌｅｃｔｒｏＭａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ：電磁干渉）などの対策のために形成されるパターンである。当該ベタパターンは、グランドの電位に接地されており、広い面積を持ったパターンである。

また、図１に示されているように、銅箔層３および絶縁膜１３の一部が開口している（除去されている）。換言すれば、ベタパターン層４に至る開口部２１が、銅箔層３および絶縁層１３に貫通して形成されている。そして、当該開口部２１の底部からは、ベタパターンの少なくとも一部が露出している。さらに、当該露出しているベタパターン上に電子部品１が実装されている。

なお、当該電子部品１は、発熱する電子部品（または、他の電子部品２よりも発熱量が大きい電子部品）である。ベタパターンに対する電子部品１の固定方法は、ハンダ、接着剤またはネジ固定（いずれも図示せず）などの方法が考えられる。

以上のように、本実施の形態に係る電子部品実装装置１００では、プリント基板２０の内層に存する銅箔層４に形成されているベタパターンを露出させ、当該ベタパターンに発熱する電子部品１を実装させている。ここで、当該ベタパターンの面積は通常の配線パターンに比べても非常に大きい。

したがって、電子部品１で発生した熱は、銅箔層（ベタパターン層）４の水平方向に拡散していく。つまり、非常に効率良く熱を放熱することができる。

また、通常発熱する電子部品（または、発熱量の大きな電子部品）１は、体積・高さが大きい。したがって、当該体積・高さの大きな電子部品１を、最表面からより窪んだ位置に実装することにより、結果として装置１００全体の高さを低くすることができる。

また、銅箔層（ベタパターン層）４に形成されている面積の大きなベタパターンの存在により、電子部品実装装置１００は、放熱フィン等が無くても十分な放熱効果を有する。このように、本実施の形態では放熱フィンの実装も省略できるので、装置１００全体の面積も小さくすることができる。

さらに、ベタパターンとして最表面である銅箔層３以外の層４を利用するため、最表面である銅箔層３には、電子部品２（ＬＳＩ、抵抗、コンデンサーなどの表面実装電子部品）を高密度に配置することができる。

＜実施の形態２＞
図２は、本実施の形態に係る電子部品実装装置の主要な部分の構成を示す断面図である。

図２に示すように、本実施の形態に係る電子部品実装装置２００は、開口部２１以外にも、銅箔層４に形成されているベタパターンが露出する開口部２６，２７が形成されている。

図２に示されているように、銅箔層３および絶縁膜１３が開口部２１以外の部分においても開口している（除去されている）。換言すれば、開口部２１以外に、ベタパターン層４に至る開口部２６，２７が、銅箔層３および絶縁層１３に貫通して形成されている。そして、当該開口部２６，２７の底部からは、ベタパターンの少なくとも一部が露出している。

また、本実施の形態に係る電子部品実装装置２００では、開口部２６，２７から露出しているベタパターンと接するように、シールドケース２８が載置される（図２）。具体的には、シールドケース２８の端部とベタパターンとが当接する。また、シールドケース２８は、電子部品１が載置されているベタパターンに当接している。つまり、一続きのベタパターンに電子部品１およびシールドケース２８が載置されている。

ここで、シールドケース２８は、各電子部品１，２を覆うようにプリント基板２０に載置される。また、つまり、当該シールドケース２８は、機械的外力から電子部品１，２を保護すると共に、電磁波の外部ノイズから電子部品１，２を保護する。また、シールドケース２８としては、金属製または金属を蒸着したプラスチック製のケースを採用することができる。なお、プリント基板２０に対するシールドケース２８の固定方法は、ハンダ、接着剤、ネジ固定、またはカシメ固定（いずれも図示を省略する）などの方法が考えられる。

上記以外の構成は、実施の形態１に係る電子部品実装装置１００と同じであるので、その他の構成の説明は省略する。

以上のように、本実施の形態に係る電子部品実装装置２００は、プリント基板２０の内層に存する銅箔層４に形成されているベタパターンを露出させ、当該ベタパターンにシールドケース２８を載置している。ここで、当該ベタパターンの面積は通常の配線パターンに比べても非常に大きい。

したがって、電子部品１，２をベタパターンとシールドケース２８とで完全に電磁シールドすることができる。つまり、実施の形態１よりも強固な電磁波ノイズシールド効果を、反実施の形態に係る電子部品実装装置２００は有する。

＜実施の形態３＞
図３は、本実施の形態に係る電子部品実装装置の主要な部分の構成を示す断面図である。

図３に示すように、本実施の形態に係る電子部品実装装置３００は、実施の形態２にか係る電子部品実装装置２００の構成に、放熱フィン（放熱部と把握できる）３１が加えられている。

図３に示されているように、銅箔層３および絶縁膜１３が開口部２１以外の部分においても開口している（除去されている）。換言すれば、開口部２１以外に、ベタパターン層４に至る開口部３２，２７が、銅箔層３および絶縁層１３に貫通して形成されている。そして、当該開口部３２，２７の底部からは、ベタパターンの少なくとも一部が露出している。ここで、実施の形態２で言及した開口部２６よりも、当該開口部３２の開口面積は大きい。これは、前記放熱フィン３１を載置させるためである。

また、本実施の形態に係る電子部品実装装置３００では、開口部３２から露出しているベタパターンと接するように、放熱フィン３１が載置される（図３）。具体的には、放熱フィン３１の底部とベタパターンとが当接する。また、放熱フィン３１は、電子部品１が載置されているベタパターンに当接している。つまり、一続きのベタパターンに電子部品１および放熱フィン３１が載置されている（なお、当然、一続きのベタパターンに、電子部品１、シールドケース２８および放熱フィン３１を載置されても良い）。

ここで、当該放熱フィン３１として、アルミニウムまたは銅などの高熱伝導材料製のフィンを採用することができる。また、ベタパターンに対する放熱フィン３１の固定方法は、ハンダ、熱伝導性を有する接着剤、またはネジ固定（いずれも図示を省略する）などの方法が考えられる。

なお、上記以外の構成は、実施の形態２に係る電子部品実装装置２００と同じであるので、その他の構成の説明は省略する。

ここで注目すべきは、電子部品実装装置３００では、シールドケース２８の外側に放熱フィン３１が位置していることである。

以上のように電子部品実装装置３００は構成されているので、図４に示す構成と比較して、より放熱効果が高くなるという効果がある。

電子部品１の発熱量が非常に大きい場合には、ベタパターン層４による放熱効果だけでなく、放熱フィンも設ける方が良い場合もある。当該放熱フィンを設ける手法として、図４に示すように、発熱量の高い電子部品１上に放熱フィン３１を載置する方法も考えられる。

しかし、前記電子部品１に放熱フィン３１を載置する構成において、各電子部品１，２をシールドするシールドケース２８を設けると、放熱フィン３１が外気と遮断されてしまう。つまり、装置４００周辺を流れる空気が直接放熱フィン３１に当たらないので、放熱効果が上がらない。

そこで、例えば発熱性の非常高い電子部品１をプリント基板２０に載置する場合において放熱フィン３１を設ける場合に、電子部品実装装置３００の構成を採用する。

当該構成を採用することにより、ベタパターン層４からの放熱だけでなく、当該ベタパターン層４を介した放熱フィン３１からの放熱も可能となる。さらに、放熱フィン３１は、シールドケース２８外に存している。したがって、プリント基板２０の周囲を流れる空気に直接、当該放熱フィン３１を晒すことができ、格段に効率良く放熱することができる。

実施の形態１に係る電子部品実装装置の構成を示す断面図である。 実施の形態２に係る電子部品実装装置の構成を示す断面図である。 実施の形態３に係る電子部品実装装置の構成を示す断面図である。 実施の形態３に係る電子部品実装装置の効果を説明するための構成を示す断面図である。

符号の説明

１ 放熱性を有する電子部品、２ 電子部品、３〜７ 銅箔層、４ ベタパターン層、１３〜１６ 絶縁層、２０ プリント基板、２１，２６，２７，３２ 開口部、２８ シールドケース、３１ 放熱フィン、１００，２００，３００ 電子部品実装装置。

Claims (3)

1. 複数の層から構成されており、ベタパターンを有するベタパターン層を少なくとも内層に備えるプリント基板と、
   前記プリント基板に実装される電子部品とを、備えており、
   前記ベタパターンの少なくとも一部が露出されるように、前記ベタパターン層より上層に形成されている層が開口されており、当該露出しているベタパターン上に前記電子部品が実装されている、
   ことを特徴とする電子部品実装装置。
2. 前記露出しているベタパターンに載置され、前記電子部品を囲むシールドケースを、さらに備えている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子部品実装装置。
3. 前記露出しているベタパターンに載置される放熱部を、さらに備えており、
   前記放熱部は、
   前記シールドケース外に存する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の電子部品実装装置。

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