JP2013175511A

JP2013175511A - 鉄ベース回路基板

Info

Publication number: JP2013175511A
Application number: JP2012037713A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Saito; 達也斉藤; Taro Yukimasa; 太郎行政; Yasumoto Asari; 康基浅利
Original assignee: NHK Spring Co Ltd
Current assignee: NHK Spring Co Ltd
Priority date: 2012-02-23
Filing date: 2012-02-23
Publication date: 2013-09-05

Abstract

【課題】金属基板に鋼板を用いながら放熱性の向上を可能とする鉄ベース回路基板を提供する。
【解決手段】鉄基板３の一側面３ａに絶縁層５を介して配線パターン７を形成する鉄ベース回路基板１であって、鉄基板３の厚みをＬＥＤ照明の出力ワットを考慮して０．３〜１．０ｍｍの範囲で設定し、鉄基板３を使用することで絶縁層５のクラック発生を抑制し、剛性が高く、プレス打ち抜き加工などにおいて反りを招き難く、平面度を維持して、ヒート・シンクの取付を正確に行わせることができ、鉄ベース回路基板の放熱性をＬＥＤ照明の出力ワットに対応させて設定することができ、的確な放熱性を得ることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ照明用の鉄ベース回路基板に関する。

従来より、金属基板の一側面に絶縁層を介して配線パターンを形成した金属ベース回路基板が知られている。金属基板としては、ＬＥＤ照明用などの場合、放熱性などのためにアルミ又はアルミ合金が使用されている。

しかし、アルミ又はアルミ合金の金属基板は、線膨張係数が２３ｐｐｍ／℃と高く、冷熱サイクルでのはんだクラック耐性が低く、はんだ部にクラックを招く恐れがあった。すなわち、板厚の厚いベース金属の熱膨張係数が実装部品のそれと比べて大きいため、熱が加わった際の伸び量に差が生じ、はんだ部がストレスで割れ易く、前記クラックを招く恐れがあった。

また、アルミ又はアルミ合金の金属基板は、剛性が低く、プレス打ち抜き加工などにおいて反りを招き易いという問題があった。

これに対し、金属基板に鋼板を用いると、線膨張係数が１１．６ｐｐｍ／℃と低く、剛性も高いため、上記問題を改善することができる。

しかし、単に鋼板を用いると、熱抵抗の高さから放熱性に難点があった。

特公平７−２２１４１６号公報

解決しようとする問題点は、金属基板に鋼板を用いると、アルミ又はアルミ合金の金属基板の問題点を改善できるが、熱抵抗の高さから放熱性に難点があった点である。

本発明は、金属基板に鋼板を用いながら放熱性の向上を可能とするため、鉄基板の一側面に絶縁層を介して配線パターンを形成する鉄ベース回路基板であって、前記鉄基板の厚みをＬＥＤ照明の出力ワットを考慮して０．３〜１．０ｍｍの範囲で設定したことを特徴とする。

本発明の鉄ベース回路基板は、上記構成であるから、鉄基板を使用することではんだのクラック発生を抑制し、剛性が高く、プレス打ち抜き加工などにおいて反りを招き難く、平面度を維持して、ヒート・シンクの取付を正確に行わせることができる。

しかも、鉄ベース回路基板の放熱性をＬＥＤ照明の出力ワットを考慮して設定することで、的確な放熱性を得ることができる。

鉄ベース回路基板の断面図である。（実施例１）アルミと鋼板との比較において回路基板の板厚と熱抵抗との関係を示すグラフである。（実施例１）

金属基板に鋼板を用いながら放熱性の向上を可能とするという目的を、鉄基板３の一側面３ａに絶縁層５を介して配線パターン７を形成する鉄ベース回路基板１であって、鉄基板３の厚みを、ＬＥＤ照明の出力ワットを考慮して０．３〜１．０ｍｍの範囲で設定し、鉄基板３は、電気亜鉛メッキ鋼板で形成され、絶縁層５は、シリカフィラー含有エポキシ樹脂としたことにより実現した。

図１は、鉄ベース回路基板の断面図である。

図1のように、鉄ベース回路基板１は、鉄基板３の一側面３ａに絶縁層５を介して銅箔による配線パターン７が形成されたものである。この鉄ベース回路基板１は、例えば、複数個が一体に形成された集合体として製造され、各鉄ベース回路基板１がプレス切断加工により切り離されたものである。

鉄ベース回路基板１は、図示しないケース内で、一側面３ａからプレス切断部１ａに掛けて絶縁性樹脂が充填され、樹脂封止される場合もある。

なお、図示はしていないが、配線パターン７の所定箇所には、回路素子が取り付けられる。

鉄基板３は、電気亜鉛メッキ鋼板で形成され、その表面に有機皮膜を形成し、板厚は、ＬＥＤ照明の出力ワットを考慮し０．３〜１．０ｍｍの範囲で設定されている。

絶縁層５は、高放熱性のシリカフィラー含有エポキシ樹脂とした。絶縁層５の熱伝導率は、１．０〜２．０Ｗ／ｍｋとし、厚み０．０６〜０．１２ｍｍに形成した。

このように、樹脂との密着性を高める有機皮膜を形成した板厚０．３〜１．０ｍｍの電気亜鉛メッキ鋼板の鉄基板３に高放熱性の絶縁材５を接着して熱プレスで鉄ベース回路基板１を形成した。

このように、ベースを鉄基板３とすることで熱膨張係数をアルミより小さくし、熱プレス後の反りを抑制することで基板の平面度を向上させ、ヒート・シンク等の他部品、或いは器具との密着性を高めることができる。

図２は、アルミと鋼板との比較において回路基板の板厚と熱抵抗との関係を示すグラフである。

図２は、本願出願人がシミュレーションにより求めたグラフであり、（Ａ）、（Ｂ）がアルミ基板の厚み（ベース金属厚み）と熱抵抗との関係を示し、（Ｃ）、（Ｄ）が鉄基板の厚み（ベース金属厚み）と熱抵抗との関係を示す。

図２から明らかなように、板厚１．０ｍｍ以下であれば、アルミ基板の回路基板に比較し、鉄ベース回路基板１は、０．０５℃／Ｗ以下の差で熱抵抗を維持することができる。このアルミ基板の回路基板の熱抵抗に対し、０．０５℃／Ｗ以下の差であれば、本願出願人の実験によると、ＬＥＤ照明の出力ワットに十分に対応させ、放熱性を維持させることができる。

また、金属基板をアルミ（線膨張係数：２３ｐｐｍ／℃）から鋼板（線膨張係数：１１．６ｐｐｍ／℃）にすることで、鉄基板３の線膨張係数が絶縁層５（線膨張係数：１８ｐｐｍ／℃）より小さくなり、冷熱サイクルでのはんだクラック耐性を向上させることができた。

アルミ基板に比べて剛性の高い鉄基板３を用いることで、外形加工時の反りを抑制することができる。

したがって、鉄ベース回路基板１を樹脂封止するときにも、絶縁性樹脂の充填を無理なく正確に行わせ、外観品質も維持することができる。

銅基板３の面にヒート・シンクを取り付けるときにも平面度の維持で密着性が良く、銅基板３そのものの高放熱性と併せて、さらに放熱性を向上させることができる。

１鉄ベース回路基板
１ａプレス切断部
３鉄基板
５絶縁層
７配線パターン

Claims

鉄基板の一側面に絶縁層を介して配線パターンを形成する鉄ベース回路基板であって、
前記鉄基板の厚みを、ＬＥＤ照明の出力ワットを考慮し０．３〜１．０ｍｍの範囲で設定した、
ことを特徴とする鉄ベース回路基板。
請求項1記載の鉄ベース回路基板であって、
前記鉄基板は、電気亜鉛メッキ鋼板で形成された、
ことを特徴とする鉄ベース回路基板。
請求項１又は２記載の鉄ベース回路基板であって、
前記絶縁層は、シリカフィラー含有エポキシ樹脂とした、
ことを特徴とする鉄ベース回路基板。
請求項３記載の鉄ベース回路基板であって、
前記絶縁層の熱伝導率は、１．０〜２．０Ｗ／ｍｋとした、
ことを特徴とする鉄ベース回路基板。
請求項１〜３の何れか１項記載の鉄ベース回路基板であって、
前記絶縁層は、厚み０．０６〜０．１２ｍｍに形成された、
ことを特徴とする鉄ベース回路基板。