JP2018010887A

JP2018010887A - 部品内蔵型多層基板

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Publication number: JP2018010887A
Application number: JP2016136698A
Authority: JP
Inventors: 雅彦川辺; Masahiko Kawabe
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2016-07-11
Filing date: 2016-07-11
Publication date: 2018-01-18

Abstract

【課題】放熱性を考慮した部品内蔵型多層基板を提供する。【解決手段】部品内蔵絶縁層２０，２１，２２と部品非内蔵絶縁層３０，３１，３２，３３が、部品内蔵絶縁層２０，２１，２２と部品非内蔵絶縁層３０，３１，３２，３３の間に導電層４０，４１，４２，４３，４４，４５を配置した状態で交互に積層されている。部品内蔵絶縁層（２０，２１，２２）が３層以上である。部品内蔵絶縁層２０の厚さｔ１と、部品内蔵絶縁層２１の厚さｔ２と、部品内蔵絶縁層２２の厚さｔ３の関係として、３層以上積層された部品内蔵絶縁層（２０，２１，２２）の厚さｔ１，ｔ２，ｔ３は、積層方向に順に変化する。【選択図】図２

Description

本発明は、部品内蔵型多層基板に関するものである。

特許文献１に開示の積層板においては、第一ガラス繊維基材層を含有する第一プリプレグと、有機繊維基材層を含有し、ガラス繊維基材層を含まない１層以上の第二プリプレグと、第二ガラス繊維基材層を含有する第三プリプレグと、をこの順に積層しており、第一ガラス繊維基材層の中心線と第二ガラス繊維基材層の中心線との距離をＤ１とし、層板の厚さをＤ２とし、層板に含まれる第一ガラス繊維基材層、第二ガラス繊維基材層および有機繊維基材層の合計数をｎ（ただし、ｎは３以上の整数である。）としたとき、Ｄ２／ｎ＜Ｄ１の条件を満たす。

特開２０１２−２３１１４０号公報

ところで、放熱性を考慮した部品内蔵型多層基板が望まれている。
本発明の目的は、放熱性を考慮した部品内蔵型多層基板を提供することにある。

請求項１に記載の発明では、部品内蔵絶縁層と部品非内蔵絶縁層が、前記部品内蔵絶縁層と前記部品非内蔵絶縁層の間に導電層を配置した状態で交互に積層され、前記部品内蔵絶縁層が３層以上であり、前記３層以上積層された前記部品内蔵絶縁層の厚さは、積層方向に順に変化することを要旨とする。

請求項１に記載の発明によれば、３層以上積層された部品内蔵絶縁層の厚さが積層方向に順に変化しており、部品内蔵絶縁層は薄いほど放熱性がよいので、発熱しやすい部品に対する放熱性の確保という観点で部品内蔵絶縁層を配することにより放熱性に優れたものとなる。

請求項２に記載のように、請求項１に記載の部品内蔵型多層基板において、放熱部材に当接され、前記放熱部材から離れるほど前記３層以上積層された前記部品内蔵絶縁層の厚さが厚くなるとよい。

請求項３に記載のように、請求項２に記載の部品内蔵型多層基板において、前記放熱部材に当接する導電層は他の前記導電層より厚くなっているとよい。

本発明によれば、放熱性を考慮した部品内蔵型多層基板を提供することができる。

実施形態における部品内蔵型多層基板及びヒートシンクの概略縦断面図。（ａ）は部品内蔵型多層基板の概略縦断面図、（ｂ）は部品内蔵型多層基板の全体図。（ａ）は比較例における部品内蔵型多層基板の概略縦断面図、（ｂ）は部品内蔵型多層基板の全体図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図２（ａ）に示すように、部品内蔵型多層基板１０は、部品内蔵絶縁層２０と部品内蔵絶縁層２１と部品内蔵絶縁層２２と部品非内蔵絶縁層３０と部品非内蔵絶縁層３１と部品非内蔵絶縁層３２と部品非内蔵絶縁層３３を有する。部品内蔵絶縁層２０は、部品２３，２４，２５を内蔵している。部品内蔵絶縁層２１は、部品２６，２７を内蔵している。部品内蔵絶縁層２２は、部品２８，２９を内蔵している。部品非内蔵絶縁層３０、部品非内蔵絶縁層３１、部品非内蔵絶縁層３２および部品非内蔵絶縁層３３は、部品を内蔵していない。部品内蔵絶縁層２０と部品内蔵絶縁層２１と部品内蔵絶縁層２２と部品非内蔵絶縁層３０と部品非内蔵絶縁層３１と部品非内蔵絶縁層３２と部品非内蔵絶縁層３３とは、同一の絶縁材料（同じ材料のプリプレグ）で構成されている。

部品内蔵型多層基板１０は、配線層として導電層４０，４１，４２，４３，４４，４５，４６，４７を備え、各導電層４０〜４６は銅箔のパターンよりなり、導電層４７は銅板等の金属板よりなる。

部品非内蔵絶縁層３０の上に導電層４０を介して部品内蔵絶縁層２０が積層されている。部品内蔵絶縁層２０の上に導電層４１を介して部品非内蔵絶縁層３１が積層されている。部品非内蔵絶縁層３１の上に導電層４２を介して部品内蔵絶縁層２１が積層されている。部品内蔵絶縁層２１の上に導電層４３を介して部品非内蔵絶縁層３２が積層されている。部品非内蔵絶縁層３２の上に導電層４４を介して部品内蔵絶縁層２２が積層されている。部品内蔵絶縁層２２の上に導電層４５を介して部品非内蔵絶縁層３３が積層されている。部品非内蔵絶縁層３３の上に導電層４６が形成されている。

部品内蔵絶縁層２０において、パターニングされた導電層４０に対し部品２３，２４，２５が接合された状態で、部品２３，２４，２５が埋設されている。部品内蔵絶縁層２１において、パターニングされた導電層４２に対し部品２６，２７が接合された状態で、部品２６，２７が埋設されている。部品内蔵絶縁層２２において、パターニングされた導電層４４に対し部品２８，２９が接合された状態で、部品２８，２９が埋設されている。部品内蔵型多層基板１０の最表層の導電層４６はパターニングされ、導電層４６には電子部品６０，６１が接合されている。

このように、部品内蔵絶縁層２０，２１，２２と部品非内蔵絶縁層３０，３１，３２，３３が、部品内蔵絶縁層２０，２１，２２と部品非内蔵絶縁層３０，３１，３２，３３の間に導電層４０，４１，４２，４３，４４，４５を配置した状態で交互に積層されている。部品内蔵絶縁層（２０，２１，２２）が３層以上である。

部品２３，２４，２５は、最も放熱したい部品であり、部品２６，２７は次に放熱したい部品であり、部品２８，２９はその次に放熱したい部品である。
このように、部品内蔵絶縁層２２よりも下層の部品内蔵絶縁層２１の方が、また、部品内蔵絶縁層２１よりも下層の部品内蔵絶縁層２０の方が、発熱量が大きい部品が内蔵されている。

また、導電層４０の厚さｔ１２と、導電層４１の厚さｔ１３と、導電層４２の厚さｔ１４と、導電層４３の厚さｔ１５と、導電層４４の厚さｔ１６と、導電層４５の厚さｔ１７と、導電層４６の厚さｔ１８とは等しい。即ち、ｔ１２＝ｔ１３＝ｔ１４＝ｔ１５＝ｔ１６＝ｔ１７＝ｔ１８である。

部品内蔵絶縁層２０の厚さはｔ１である。部品内蔵絶縁層２１の厚さはｔ２である。部品内蔵絶縁層２２の厚さはｔ３である。３層以上積層された部品内蔵絶縁層（２０，２１，２２）の厚さｔ１，ｔ２，ｔ３は、積層方向に順に変化する。具体的には、ｔ１，ｔ２，ｔ３の順に大きくなる。即ち、ｔ１＜ｔ２＜ｔ３である。

また、図１に示すように、部品内蔵型多層基板１０は、放熱部材（ヒートシンク）５０に当接される。放熱部材５０は、放熱性の良いアルミや銅などの金属よりなり、上面が平坦面となっている。この放熱部材５０の上面の平坦面に部品内蔵型多層基板１０が当接した状態で放熱性の良い接着剤等で取り付けられている。部品内蔵型多層基板１０は、放熱部材５０から離れるほど３層以上積層された部品内蔵絶縁層（２０，２１，２２）の厚さｔ１，ｔ２，ｔ３が厚くなる。即ち、部品内蔵絶縁層２０，２１，２２について、放熱部材５０に近い下層の部品内蔵絶縁層２０が薄く、この薄い層２０の方が、発熱量が大きい部品が内蔵されている。

各部品内蔵絶縁層２０，２１，２２に内蔵される部品について、より詳しくは、下側の部品は発熱量が大きく、上側の部品は発熱量が小さい。具体的には例えば、下側の部品は例えばパワースイッチング素子といった能動部品であり、上側の部品は例えば抵抗やコンデンサやインダクタといった受動部品である。即ち、発熱しやすい部品を放熱部材（ヒートシンク）５０側に配置している。

さらに、部品内蔵型多層基板１０において、放熱部材５０に当接する導電層４７は他の導電層４０，４１，４２，４３，４４，４５，４６より厚くなっている。つまり、導電層４７の厚さｔ１１と、導電層４０，４１，４２，４３，４４，４５，４６の厚さｔ１２，ｔ１３，ｔ１４，ｔ１５，ｔ１６，ｔ１７，ｔ１８との関係として、ｔ１１＞ｔ１２（＝ｔ１３＝ｔ１４＝ｔ１５＝ｔ１６＝ｔ１７＝ｔ１８）を満たしている。具体的には導電層４０，４１，４２，４３，４４，４５，４６の厚さｔ１２，ｔ１３，ｔ１４，ｔ１５，ｔ１６，ｔ１７，ｔ１８は１００μｍ程度であり、導電層４７の厚さｔ１１は２００μｍ程度である。

次に、作用について説明する。
部品内蔵絶縁層２０，２１，２２は、プリプレグの熱伝導性が良くないので、薄いほど放熱性がよい。部品内蔵絶縁層２０，２１，２２の厚さｔ１，ｔ２，ｔ３が、積層方向に順に変化する。放熱したい部品に対し順に薄い部品内蔵絶縁層を配する。これにより放熱性に優れたものとなる。

つまり、部品内蔵型多層基板１０は放熱部材５０に当接され、放熱部材５０から離れるほど部品内蔵絶縁層２０，２１，２２の厚さｔ１，ｔ２，ｔ３が厚くなっている。ここで、最も放熱したい部品２３，２４，２５が、部品内蔵絶縁層２０に、次に放熱したい部品２６，２７が、部品内蔵絶縁層２１に、その次に放熱したい部品２８，２９が、部品内蔵絶縁層２２に配置される。よって、各部品２３〜２９を好適に放熱させることができる。

さらに、部品内蔵型多層基板１０において、放熱部材５０に当接する導電層４７は他の導電層４０，４１，４２，４３，４４，４５，４６より厚くなっており、放熱部材５０に当接する導電層４７を通して各部品２３〜２９を好適に放熱させることができる。

特許文献１では、プリプレグの使用で、ガラス繊維基材層を含有するものと、含有しないプリプレグと、ガラス繊維基材層を含むが別のプリプレグを使用している。本実施形態では、全て同じ材料のプリプレグを使用することができる。また、特許文献１では、積層板の厚さの定義として、Ｄ２／ｎ＜Ｄ１の条件を満たすようにしている。本実施形態では、部品内蔵型多層基板１０であって、部品内蔵絶縁層２０，２１，２２の厚さｔ１，ｔ２，ｔ３を、上方へ積層するものほど厚くしており、部品内蔵絶縁層は、３段以上積層する。つまり、部品内蔵絶縁層２０の厚さｔ１≦部品内蔵絶縁層２１の厚さｔ２≦部品内蔵絶縁層２２の厚さｔ３を満たしているので放熱性に優れている。部品内蔵型多層基板については、特許文献１ではガラス繊維の異なるプリプレグを３種以上使用するため部材点数増加によるコスト増を招く。本実施形態では、全て同じ材料のプリプレグを用いているので、部材点数の増加が無く、コスト低減が図られる。

図３（ａ）は比較例である。
図３（ａ）に示すように、導電層１４７の上に、順に、部品非内蔵絶縁層１３０、導電層１４０、部品内蔵絶縁層１２０、導電層１４１、部品非内蔵絶縁層１３１、導電層１４２、部品内蔵絶縁層１２１、導電層１４３、部品非内蔵絶縁層１３２、導電層１４４、部品内蔵絶縁層１２２、導電層１４５、部品非内蔵絶縁層１３３、導電層１４６が配置されている。部品内蔵絶縁層１２０は、部品１２３，１２４，１２５を内蔵し、部品内蔵絶縁層１２１は、部品１２６，１２７を内蔵し、部品内蔵絶縁層１２２は、部品１２８，１２９を内蔵している。部品内蔵絶縁層１２０，１２１，１２２と部品非内蔵絶縁層１３０，１３１，１３２，１３３は、同一の絶縁材料で構成されている。導電層１４６には電子部品１６０，１６１が接合されている。

部品内蔵型多層基板１００における、部品内蔵絶縁層１２０の厚さｔ２０と、部品内蔵絶縁層１２１の厚さｔ２１と、部品内蔵絶縁層１２２の厚さｔ２２とが等しい場合には、３層以上であり放熱性が悪いことに起因する導電層１４０の膨張による応力が大きく、部品内蔵絶縁層１２２の強度も低くなることから図３（ｂ）に示すように、部品内蔵型多層基板１００の中央部が下に凸となるように反ってしまう。

本実施形態では、図２（ａ）に示すように、部品内蔵絶縁層２０の厚さｔ１よりも部品内蔵絶縁層２１の厚さｔ２が大きく、部品内蔵絶縁層２１の厚さｔ２よりも部品内蔵絶縁層２２の厚さｔ３が大きいので、放熱性が良く、導電層４０の膨張による応力も比較例に比べ小さく、部品内蔵絶縁層２２の強度も比較例に比べて大きくなることから図２（ｂ）に示すように、部品内蔵型多層基板１０に反りは発生しない。つまり放熱性を向上させると同時に反りを抑制している。

このように、本実施形態では、積層段数を増加させることになっても基板の反りを抑えることで、製造不具合が低減される。つまり、部品内蔵型多層基板において基板の反りの低減できる。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）図２（ａ）に示す部品内蔵型多層基板１０においては、部品２３，２４，２５を内蔵した部品内蔵絶縁層２０と、部品２６，２７を内蔵した部品内蔵絶縁層２１と、部品２８，２９を内蔵した部品内蔵絶縁層２２と、部品を内蔵しない部品非内蔵絶縁層３０と、部品を内蔵しない部品非内蔵絶縁層３１と、部品を内蔵しない部品非内蔵絶縁層３２と、部品を内蔵しない部品非内蔵絶縁層３３を有する。部品内蔵絶縁層２０，２１，２２と部品非内蔵絶縁層３０，３１，３２，３３が、部品内蔵絶縁層２０，２１，２２と部品非内蔵絶縁層３０，３１，３２，３３の間に導電層４０，４１，４２，４３，４４，４５を配置した状態で交互に積層されている。また、部品内蔵絶縁層（２０，２１，２２）が３層以上である。部品内蔵絶縁層２０の厚さｔ１と、部品内蔵絶縁層２１の厚さｔ２と、部品内蔵絶縁層２２の厚さｔ３の関係として、３層以上積層された部品内蔵絶縁層（２０，２１，２２）の厚さｔ１，ｔ２，ｔ３は、積層方向に順に変化する。

よって、３層以上積層された部品内蔵絶縁層（２０，２１，２２）の厚さｔ１，ｔ２，ｔ３が、積層方向に順に変化しており、部品内蔵絶縁層は薄いほど放熱性がよいので、発熱しやすい部品に対する放熱性の確保という観点で部品内蔵絶縁層を配することにより放熱性に優れたものとなる。

その結果、放熱性を考慮した部品内蔵型多層基板を提供することができる。
（２）図１に示すように、部品内蔵型多層基板１０は、放熱部材５０に当接される。部品内蔵型多層基板１０は、放熱部材５０から離れるほど３層以上積層された部品内蔵絶縁層（２０，２１，２２）の厚さｔ１，ｔ２，ｔ３が厚くなる。

よって、最も放熱したい部品２３，２４，２５を、部品内蔵絶縁層２０に配置し、次に放熱したい部品２６，２７を、部品内蔵絶縁層２１に配置し、その次に放熱したい部品２８，２９を、部品内蔵絶縁層２２に配置する。これにより、各部品２３〜２９を好適に放熱させることができる。

（３）部品内蔵型多層基板１０において、放熱部材５０に当接する導電層４７は他の導電層４０，４１，４２，４３，４４，４５より厚くなっている。
よって、放熱部材５０に当接する導電層４７を通して各部品２３〜２９を好適に放熱させることができ、放熱性に優れたものとなる。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・部品内蔵絶縁層２０，２１，２２及び部品非内蔵絶縁層３０，３１，３２，３３は同一の絶縁材料（プリプレグ）で構成したが、これに限らない。異なる絶縁材料で構成してもよい。例えば、部品内蔵絶縁層２０と部品内蔵絶縁層２１と部品内蔵絶縁層２２とは異なる絶縁材料（プリプレグ）で構成してもよく、例えば、全て種類が異なる材料（プリプレグ）を使用してもよい。

１０…部品内蔵型多層基板、２０…部品内蔵絶縁層、２１…部品内蔵絶縁層、２２…部品内蔵絶縁層、２３…部品、２４…部品、２５…部品、２６…部品、２７…部品、２８…部品、２９…部品、３０…部品非内蔵絶縁層、３１…部品非内蔵絶縁層、３２…部品非内蔵絶縁層、３３…部品非内蔵絶縁層、４０…導電層、４１…導電層、４２…導電層、４３…導電層、４４…導電層、４５…導電層、４７…導電層、５０…放熱部材、ｔ１…厚さ、ｔ２…厚さ、ｔ３…厚さ。

Claims

部品内蔵絶縁層と部品非内蔵絶縁層が、前記部品内蔵絶縁層と前記部品非内蔵絶縁層の間に導電層を配置した状態で交互に積層され、
前記部品内蔵絶縁層が３層以上であり、
前記３層以上積層された前記部品内蔵絶縁層の厚さは、積層方向に順に変化することを特徴とする部品内蔵型多層基板。
放熱部材に当接され、
前記放熱部材から離れるほど前記３層以上積層された前記部品内蔵絶縁層の厚さが厚くなることを特徴とする請求項１に記載の部品内蔵型多層基板。
前記放熱部材に当接する導電層は他の前記導電層より厚くなっていることを特徴とする請求項２に記載の部品内蔵型多層基板。