JP2018519672A - 回路基板、並びに回路基板を製造するための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】改善された熱管理を有する回路基板を提供する。【解決手段】絶縁層（２）と、絶縁層（２）上に配設され且つ回路基板（１）上へ実装すべき電子部品（１１）用のコンタクト面（４）に構造化された導電層（３）とを含む、回路基板において、回路基板（１）は、コンタクト面（４）の領域内において、コンタクト面（４）と絶縁層（２）を貫通する少なくとも１つのチャンネル（８）を有し、チャンネル（８）は、熱伝導材料で充填されている。対応の方法は、以下のステップ、即ち、絶縁層（２）と、絶縁層（２）と結合された導電層（３）を提供するステップ、導電層（３）と絶縁層（２）を貫通する少なくとも１つのチャンネル（８）を作るステップ、熱伝導材料でチャンネル（８）を内張り被覆するステップ、導電層（３）を、実装すべき電子部品（１）用のコンタクト面（４）に構造化するステップ、コンタクト面（４）と少なくとも最小の重なり合いではんだ堆積物（９）を提供するステップ、電子部品（１１）を載置するステップ、はんだを溶融し、冷却するステップにより特徴付けられる。【選択図】図３

Description

本発明は、少なくとも、絶縁層と、絶縁層上に配設され且つ回路基板上へ実装すべき電子部品用のコンタクト面に構造化された導電層とを含む、回路基板、並びに回路基板を製造するための方法に関する。

回路基板（Leiterplatte）は、従来技術において、プリント回路板やプリント配線板としても知られており、電気部品、しかしとりわけ電子部品を省スペースで安定性をもって互いに接続させるために用いられる。この目的のために回路基板は、複数の絶縁層上に配設された複数の導電層を有し、該導電層は、部品を配線するために導体線路に構造化されており、また絶縁層により互いに分離されている。この際、部品は、回路基板の表面上に配設するか又は回路基板へ埋設することが可能である。小型機器に多数の機能性を提供するための回路基板の進歩的な小型化（ミニチュア化）は、部品から放出され且つ部品の保護のためにも回路基板の保護のためにも効率的に伝導されて放射されなくてはならない熱についてその伝導を少なからず強要することになる。特に多くの熱を放出する部品は、特に問題であり、それにより例えば車両構造において益々使用されるパワートランジスタやＬＥＤ（発光ダイオード）は、回路基板の過熱とそれに伴う回路基板の損傷を回避するために、考え尽された熱管理（ヒートマネージメント）を必要とする。

従来技術では、この関連において、熱拡散面（ヒートスプレッダ）を電子部品の直接的な近傍に設けることが知られている。熱拡散面は、部品から放出された熱を吸収し且つ部品の面よりも大きい面を介して放射することに適した、銅層か或いは小さい金属プレートである。

記載なし

しかし前記熱拡散面のそのような構造体においては、当該構造体が比較的多くのスペースを必要とするが、このようなスペースは、熱拡散面の伝熱性に基づき導体線路（トレース）の配設のためにはもはや利用できないということが、欠点である。

従って本発明の課題は、改善された熱管理を有する回路基板を提供することである。

前記課題を解決するために、冒頭に記載した形式の回路基板は、本発明により、該回路基板が、コンタクト面の領域内（即ちコンタクト面の延在領域内）において、コンタクト面と絶縁層を貫通する少なくとも１つのチャンネルを有し、該チャンネルは、熱伝導材料で充填されていることにより特徴付けられる。

以下、発明を実施するための形態について説明する。

本発明との関連において、チャンネル（ないし通路 Kanal）とは、回路基板内の空所（ないし切欠きAusnehmung）として理解され、該空所は、単純な穿孔、又は竪穴と異なり、回路基板の平面内で長い水平方向延在部を有する。従ってそのようなチャンネルは、長穴と類似しており、また該チャンネルの水平方向延在部は、一方では、部品から放出される熱を吸収するためにできるだけ多くの質量の金属を供給可能とするため、他方では、熱を回路基板の平面内で水平方向において部品から逃がすために用いられ、それにより熱を部品から離れた回路基板の領域で放射させることができる。

本発明によるチャンネルが回路基板のコンタクト面と絶縁層を貫通し、通常は金属である熱伝導材料で充填されていることにより、部品の熱は、水平方向、即ち回路基板の平面内で部品から逃がされるだけではなく、同時に絶縁層の他方の面へ導かれ、そこで追加的に放射される。簡単なバイア（ビア）と異なり、本発明による回路基板内のチャンネルは、部品から放出される実際の熱量か又は想定すべき熱量によりサイズ決定可能であり、それにより各々の回路基板のために的を絞った適切な熱管理が実現可能とされる。

有利な一実施形態において、本発明による回路基板は、該回路基板が、コンタクト面の領域内において、コンタクト面と絶縁層を貫通する複数のチャンネルを有し、これらのチャンネルが熱伝導材料で充填されていることにより、更に構成されている。本発明では、上述のようなチャンネルを１つだけ設けることで十分とされる一方、複数のチャンネルをコンタクト面に配設することは、部品からの熱伝導の効率向上にとって好ましく、同時に回路基板上で提供可能なスペースをできるだけ有効に活用でき、それによりコンタクト面ごとに、状況に応じてできるだけ多くの金属質量体を回路基板内へ取り込むことが可能であり、この際、回路基板の機械的な安定性のための本質的な部分に寄与する回路基板の絶縁層の連続的な構造が、容積の大きすぎる１つのチャンネルにより妨害され、それにより弱化されることはない。同時にコンタクト面ごとに複数のチャンネルを設けることにより、回路基板上で熱の均等な分散が達成され、このことは、温度ピークの発生、それに伴う応力の発生、そしてその結果としての回路基板の弱化に対抗することになる。

既述のように、本発明の利点は、所定のチャンネルが、上述して規定されているように、本発明による回路基板のコンタクト面と絶縁層を貫通することにあり、それにより（部品からの）熱を部品とは反対側の面においても放散させることができる。この関連において、コンタクト面がチャンネルに沿って絶縁層の一方の面（表面）から反対側の他方の面（表面）へ案内されていると有利である。このことは、部品用のコンタクト面が、熱を放出する部品を支持する、回路基板の表面にだけ配設されているのではなく、コンタクト面が、例えば回路基板の両面で対称的に構成され、ないし回路基板の絶縁層の両面で対称的に構成されていることを意味し、それにより（部品からの）熱は、少なくとも１つのチャンネルを介し、回路基板の他方の面へ移動されるだけではなく、そこでコンタクト面のサイズに応じた面を介して分散可能でもあり、それに対応して効率的に放射される。

大多数の電気部品及び電子部品は、複数のコンタクト面、２つ又は３つのコンタクト面を用いて同じ導電層にコンタクト接続し、この際、本発明との関連において、導電層が、回路基板上へ実装すべき電子部品用の複数のコンタクト面に構造化されており、これらの複数のコンタクト面の少なくとも１つにおいて、コンタクト面と絶縁層を貫通する少なくとも１つのチャンネルが設けられていると有利であろう。つまりここまでは単に１つのコンタクト面のために説明された、コンタクト面と絶縁層を貫通するチャンネルの配設構成は、同じ部品用の複数のコンタクト面のためにも、また異なる部品用の複数のコンタクト面のためにも適用することができ、このことは、各々の部品の熱の伝導にとって有益である。

部品の熱放射の更なる一改善策は、コンタクト面が熱拡散面（ヒートスプレッド面）として構成されていることにより達成される。このことは、実装すべき部品用のコンタクト面が（面の大きさとして）実際に部品のコンタクトのために必要とされる面を遥かに越える面を有するように構成されることを意味し、それにより部品の電気的な接続がコンタクト面のサイズ決定を介して達成されるだけではなく、遥かに大きな構成（面構成）に基づき、部品から放出される熱の水平方向の分散も可能となる。

本発明の有利な一実施形態により、少なくとも１つのチャンネルは、コンタクト面の領域（即ちコンタクト面が延在する領域）を越えて延在することを提案することもできる。コンタクト面が、単純なコンタクト面としてサイズ決定されているか否か、従って実質的に、実装すべき部品のコンタクトに対応する面積でサイズ決定されているか否か、又はコンタクト面が、熱拡散面として構成されているか否か、即ち部品の実装ないしコンタクト接続のために必要とされるであろう面積よりも遥かに大きな面積をもって構成されているか否かについて、上述の本発明によるチャンネルは、これらの両方の場合において、上述したように通常は金属で充填されているチャンネルが導体線路と交差せず、とりわけ回路基板の導体線路が不所望の短絡をしない限り、チャンネルがコンタクト面ないし熱拡散面の領域を越えて延在しており、それにより部品の熱を任意に部品から遠くに逃がすことが可能であるように、サイズ決定することが可能であり、特にそのような水平方向の延在部（長く延びた延在部）、即ち回路基板の平面内のそのような延在部を有することが可能である。

一連の材料、特に一連の金属が、コンタクト面と絶縁層を貫通するチャンネルの充填のために考慮対象となる。高い熱伝導率は、銅、銀、金において提供され、この際、銅は、電着（電気めっき）が可能である。しかし本発明の有利な一実施形態により、熱伝導材料は、はんだ、特にＳＡＣはんだ（ＳｎＡｇＣｕはんだ）、銀ナノペースト、熱伝導接着剤、サーマルインタフェースマテリアル（熱伝導材料）から成るグループから選択されている。所定のはんだを用いたコンタクト面と絶縁層を貫通するチャンネルの充填は、この場合、通常ははんだ付けにより行われる回路基板上への部品の実装が少なくとも１つのチャンネルの充填と共通の方法ステップにおいて実行可能であるため、有利である。また錫（Ｓｎ）と銀（Ａｇ）と銅（Ｃｕ）を含んだはんだであるＳＡＣはんだは、はんだ付けに関して特に有利であり、同時に特に熱伝導性があると分かっている。前記の銀ナノペーストは「Inkron Die Attach Material IDA-22」との名称のもと入手可能であり、高い熱伝導率により傑出している。銀ナノペーストは、ジェットスプレーか又はテンプレート印刷を用いて塗布することができる。市販のサーマルインタフェースマテリアルは、例えば「DOW Corning（登録商標）TC-4025 Dispensable Thermal Pad」又は「Tpcm（登録商標）200sp」との銘柄名のもと知られるようになった。

本発明は、ここまで、各々の請求項において規定された回路基板の保護範囲内に含まれるべき回路基板の最低要求の意味において説明された。しかし本発明は、複数層の回路基板においても実現可能であり、従って本発明による回路基板は、好ましくは、複数の絶縁層と導電層を含んでいる。この際、これらの絶縁層と導電層は、既述して規定されているように、コンタクト面に、並びにコンタクト面と絶縁層を貫通し且つ熱伝導材料で充填されるチャンネルに加工することが可能である。しかしこれらの絶縁層と導電層は、回路基板の従来の構造に対応し、全般的に電子部品の配線のために用いられる層であってもよい。従ってコンタクト面と絶縁層を貫通する少なくとも１つのチャンネルの本発明による配設構成は、複数層の回路基板と組み合わせて使用することができる。つまり当該チャンネルは、複数層回路基板全体を貫通することが可能であり、或いは回路基板表面に対して直角に中間層において、特に熱伝導層において終端することが可能である。

有利な一実施形態により、少なくとも１つのチャンネルは、回路基板の一方の面において所定の絶縁層を用いて閉鎖ないし被覆されていることが提案され、この場合、本発明による当該チャンネルは、溝（グルーブ）と呼ぶこともできる。

更に（本発明による）チャンネルは、熱伝導材料で被覆（内張り）されている（ausgekleidet）ことを提案することができ、この際、特にチャンネルの側面（内面）は、金属で、好ましくは銅でコーティングされている。内張り被覆は、少なくともチャンネル壁に設けられている。例えば銅のような熱伝導材料を用いた内張りは、チャンネルの上に配置されたはんだ堆積物（はんだ材料 Lotdepot）に対する毛管力の作用を可能とし、それにより当該はんだ堆積物は、その溶融後に少なくとも部分的にチャンネル内に受容され、当該チャンネルを充填する。更にこのコーティングにより回路基板（プリント基板）とはんだの結合が改善される。

特に、はんだレジストが回路基板上へ施されていることを提案することができ、この際、少なくとも１つのコンタクト面は、電子部品のコンタクトのために用いられるコンタクト領域を含み、この際、少なくとも１つのチャンネル、並びにそのコンタクト領域は、空にされている（即ちはんだレジストが設けられていない）。

本発明は、とりわけ、回路基板上の電子部品から或いは電気部品から放出される熱を伝導するために用いられ、それ故、本発明は、好ましくは、回路基板に、電子部品、特にＬＥＤ、レーザダイオード、及び／又はＳＭＤ部品（ＳＭＤ＝Surface Mounted Device）が実装されていることにより、更に構成されている。ＬＥＤは、特に、高性能の前照灯ユニットを製造するために益々車両構造において取り付けられ、この際、ＬＥＤは、極めて大きな熱量を放出し、熱の効率的な伝導は、回路基板を保護するために重要な意味をもつ。同じことが、同様に車両前照灯用の発光手段として益々重要性を増しているレーザダイオードにも該当する。本発明は、これらにおいて多大に貢献し、それにより最大限の有益性をもって使用することができる。

回路基板を製造するための本発明による方法は、先に規定したように、以下のステップにより特徴付けられている：
絶縁層と、該絶縁層と結合された導電層を提供するステップ、
導電層と絶縁層を貫通する少なくとも１つのチャンネルを作るステップ、
熱伝導材料を用いてチャンネルを被覆（内張り）するステップ、
導電層を、実装すべき電子部品用のコンタクト面に構造化するステップ、
コンタクト面と少なくとも最小の重なり合いではんだ堆積物（はんだ材料）を提供するステップ、
電子部品（ないし電気部品）を載置するステップ、
はんだを溶融し、冷却するステップ。

絶縁層を、該絶縁層上に位置する導電層と共に提供することは、回路基板の製造の分野の当業者が熟知している方法により行われる。それには積層法（Laminierverfahren）が含まれる。それに続き、導電層と絶縁層は、これらの層の少なくとも１つを貫通するチャンネルを作るために有用な全ての方法を用いて加工することができる。これらの方法には、特に穴あけ加工とフライス加工、並びにレーザ切断法が含まれる。引き続き、チャンネルは、熱伝導材料で内張りされ、例えばチャンネルの側面と、場合によりチャンネルの底面も、銅（Ｃｕ）の電着（電気めっき）により金属で被覆される。この加工状態において導電層は、上面（表面）において、実装すべき電子部品用のコンタクト面に構造化される。それには、例えば、導体線路及びコンタクト面の製造において通例であるフォトリソグラフィ法が使用される。引き続き、はんだ堆積物、即ち正確に測定された量の固形はんだが、部品のコンタクトのために設けられているコンタクト面（単数ないし複数）と少なくとも最小の重なり合いで配置され（即ちはんだ堆積物の少なくとも一部分が該当のコンタクト面と直接的に接触するということ）、電子部品がコンタクト面上の領域に配置される。この際、電子部品は、はんだ堆積物において支持可能である。はんだ堆積物は、押し付けて変形することのできるペースト状部分を含み、場合により追加的に、装着することのできるはんだ片（Loetkloetzchen）のような固形部分を含んでいる。それ故、コンタクト面とはんだ堆積物の部分的なだけの重なり合い（オーバーラップ：直接的な接触）は、所望の領域へのはんだの流れを妨害することなく、ぬれのない領域に余分なフラックス（融剤 Flussmittel）が逃げれるという意味において、有利である。電子部品の周辺の温度を上昇させることによりはんだの溶融が行われ、それによりはんだ堆積物は、チャンネルとコンタクト面の領域に場合により施されたフラックスを同時にガス放出しながら、毛管力により並びに重力により、少なくとも１つのチャンネル内へ入り込み、はんだ量の適切な測定により、少なくとも１つのチャンネルの充填と、電子部品のコンタクト接続が同時に行われる。

本発明の有利な一実施形態により、はんだ堆積物を提供するステップの前に、はんだレジストが、電子部品のコンタクトのために用いられるコンタクト面の領域を空けて施される。この任意選択的なステップは、後から溶融され、後続ステップにおいて得られるはんだ（溶融はんだ）を、はんだレジストで被覆されていない領域にだけ入り込ませるために用いられ、従って不所望のはんだの分散が回避される。この際、はんだレジストは、アプリオリに（事前に）適切な領域を省いて施すことができるか、又ははんだレジストは、全面的に施され、その後、空きの箇所が作られる。この際、空けられた領域は、チャンネルも含んでいる。

本発明による方法の有利な一実施形態により、はんだ堆積物を提供するステップの前に、少なくとも１つのチャンネルは、熱伝導材料、特に、はんだ、特にＳＡＣはんだ（ＳｎＡｇＣｕはんだ）、銀ナノペースト、熱伝導接着剤、サーマルインタフェースマテリアル（熱伝導材料）から成るグループから選択される熱伝導材料で充填される。この場合、チャンネルの充填と部品のはんだ付けは、同時には行われないが、チャンネルのための充填材料に関してより大きな構成自由度が達成される。

本発明による回路基板との関連において既述したように、好ましくは、部品により放出される熱の伝導の適切な改善を達成するために、コンタクト面と絶縁層を貫通する複数のチャンネルを作ることが可能である。本発明では、上述のようなチャンネルを１つだけ設けることで十分とされる一方、複数のチャンネルをコンタクト面に配設することは、部品からの熱伝導の効率向上にとって好ましく、同時に回路基板上で提供可能なスペースをできるだけ有効に活用でき、それによりコンタクト面ごとに、状況に応じてできるだけ多くの金属質量体を回路基板内へ取り込むことが可能であり、この際、回路基板の機械的な安定性のための本質的な部分に寄与する回路基板の絶縁層の連続的な構造が、容積の大きすぎる１つのチャンネルにより妨害され、それにより弱化されることはない。同時にコンタクト面ごとに複数のチャンネルを設けることにより、回路基板上で熱の均等な分散が達成され、このことは、温度ピークの発生、それに伴う応力の発生、そしてその結果としての回路基板の弱化に対抗することになる。

同様に、導電層が、回路基板上へ実装すべき電子部品用の複数のコンタクト面に構造化されており、複数のコンタクト面の少なくとも１つにおいて、コンタクト面と絶縁層を貫通する少なくとも１つのチャンネルが作られることを提案することもできる。

本発明の有利な一実施形態により、少なくとも１つのチャンネルは、コンタクト面の領域を越えて延在している。コンタクト面が、単純なコンタクト面としてサイズ決定されているか否か、従って実質的に、実装すべき部品のコンタクトに対応する面積でサイズ決定されているか否か、又はコンタクト面が、熱拡散面として構成されているか否か、即ち部品の実装ないしコンタクト接続のために必要とされるであろう面積よりも遥かに大きな面積をもって構成されているか否かについて、上述の本発明によるチャンネルは、これらの両方の場合において、上述したように通常は金属で充填されているチャンネルが導体線路と交差せず、とりわけ回路基板の導体線路が短絡をしない限り、チャンネルがコンタクト面ないし熱拡散面の領域を越えて延在しており、それにより部品の熱を任意に部品から遠くに逃がすことが可能であるように、サイズ決定することができ、特にそのような水平方向の延在部（長く延びた延在部）、即ち回路基板の平面内のそのような延在部を有することができる。

はんだ堆積物（はんだ材料；はんだデポジット）は、本発明の有利な一実施形態により、ＳＡＣはんだから成る。所定のはんだを用いたコンタクト面と絶縁層を貫通するチャンネルの充填は、この場合、通常ははんだ付けにより行われる回路基板への部品の実装が少なくとも１つのチャンネルの充填と共通の方法ステップにおいて実行可能であるため、有利である。また錫（Ｓｎ）と銀（Ａｇ）と銅（Ｃｕ）を含んだはんだであるＳＡＣはんだは、はんだ付けに関して特に有利であり、同時に特に熱伝導性であると分かっている。

以下、本発明を、図面に模式的に図示された実施例に基づいて詳細に説明する。

本発明による一回路基板の製造時における一中間製品を上方から見た概要図として示す図である。 図１ａの一点鎖線に沿った前記中間製品の横断面を示す図である。 図１ａ及び図１ｂによる中間製品を、部分的に断面が見えるようにした斜視図として示す図である。 はんだ堆積物と一部品が既に載置された、本発明による一回路基板の製造時における一中間製品を示す図（部分切欠き図）である。 はんだの溶融後の（図３による中間製品の）上方から見た図（平面図）を示す図である。 はんだの溶融後の（図３による中間製品の）断面図を示す図（図４ａの一点鎖線で示す断面図）である。

図１ａには、本発明による一回路基板が符号１で示されている。回路基板（プリント回路板；プリント配線板）１は、実質的に絶縁層２と導電層３から成り、導電層３は、実装すべき部品用の導体線路（トレース）とコンタクト面４に構造化されている。コンタクト面４は、図１ａでは鎖線を用いて図示されており、これは、コンタクト面４の輪郭エッジがはんだレジスト５の下に隠れており、部品のコンタクト接続のために必要とされるコンタクト面４のコンタクト領域６だけが直接的に見られるためである。従って図１ａでは、実装すべき部品用のコンタクト面４は、熱拡散面（ヒートスプレッド面）として構成されており、それは、この面が、純粋に部品の電気コンタクトのために必要とされるであろう面よりも遥かに大きいためである。はんだレジスト５は、部品のコンタクト用のコンタクト領域６を空けておくために、凹部７を空けた状態で施されている。コンタクト面４と絶縁層２を貫通するチャンネルには、符号８が付けられており、上述の方法を用いて製造可能である。

図１ｂは、図１ａの状況を断面で描いており、この際、コンタクト面４がチャンネル８に沿って絶縁層２の他方の面へ案内され、そこで対称的に配設されていることが見てとれる。それらのチャンネル８は、コンタクト面４も絶縁層２も貫通し、既述のように、図１ａ及び図１ｂの状況では、熱伝導材料、特に金属でまだ充填されていない。

また図２では、この中間製品において、絶縁層２と、絶縁層２上に位置するコンタクト面４とが、はんだレジスト５により被覆されているが、はんだレジスト５は、コンタクト面４と絶縁層２と同様、チャンネル８を形成するために既に貫通されていることが見てとれる。符号２’により、部品とは反対側の面でチャンネル８を閉鎖するために、追加的な絶縁層として本発明による回路基板複合体上に取り付けることのできる絶縁層が示されている。

図３では、凹部７の側方のはんだレジスト５上に、はんだ堆積物（はんだデポジット）９が提供されており、この際、矢印１０は、温度の適切な増加により、従ってそれに伴うはんだ堆積物９の溶融により、液体化されたはんだがチャンネル８内へ並びにコンタクト領域６内へ流れ込むことを示している。所定の電子部品１１は、はんだの溶融前にはんだ堆積物９上に載置され、接着ポイント１３により暫定的に固定保持される。従ってはんだ堆積物９の溶融時に電子部品１１は、回路基板１に関してその高さ位置と水平位置において固定保持され、それにより電子部品１１が下降したり浮動したりすることはない。はんだ堆積物９からのはんだによる電子部品１１のコンタクトパッド１２のコンタクトは、回路基板１の印刷レイアウトにおいて、はんだ堆積物９と、回路基板１上のコンタクト領域６並びに電子部品１１のコンタクトパッド１２との間で少なくとも最小の重なり合いが設けられており、コンタクトパッド１２とコンタクト面４のコンタクト領域６との間の間隔が比較的僅かであることにより保証されており、それによりコンタクトパッド１２とコンタクト領域６との間に毛管作用が働き、はんだ堆積物９からのはんだがこれらの領域においてコンタクトパッド１２の方へ引き上げられる。

図４ａには、はんだの溶融後の回路基板１の状況が図示されているが、この際、チャンネル８を上方からより良く見せるために電子部品１１は図示されていない。図４ａでは、チャンネル８もコンタクト領域６も完全にはんだで充填され、それにより電子部品１１から放出される熱が、実装すべき電子部品１１のために熱拡散面として構成されたコンタクト面４の全領域を介して分散可能であることが見てとれ、この際、特に図４ｂからは、大きな金属容積、従って大きな金属質量体がチャンネル８内に提供可能であることが見てとれ、従って電子部品１１からこの金属質量体内に吸収された熱は放散され、特に回路基板１の他方の面へもたらすこともできる。このようにしてＬＥＤのような電子部品１１からの大きな熱量も分散して伝導することが達成され、それにより全般的に本発明による回路基板においては、回路基板並びに電子部品１１の点状の負荷（熱負荷）は比較的僅かであり、このことは、回路基板の比較的長い寿命と稼動確実性に多大に貢献している。

１ 回路基板（プリント回路板；プリント配線板）
２ 絶縁層
２’ 絶縁層
３ 導電層
４ コンタクト面
５ はんだレジスト
６ コンタクト領域
７ 凹部
８ チャンネル（Kanal）
９ はんだ堆積物（はんだデポジット）
１０ 溶融されたはんだの流れ
１１ 電子部品
１２ コンタクトパッド
１３ 接着ポイント

GB 2 304 999 A EP 1 962 566 A2 DE 198 42 590 A1

前記課題を解決するために、冒頭に記載した形式の回路基板は、本発明により、該回路基板が、コンタクト面の領域内（即ちコンタクト面の延在領域内）において、コンタクト面と絶縁層を貫通する少なくとも１つのチャンネルを有し、該チャンネルは、熱伝導材料で充填されていることにより特徴付けられる。
即ち本発明の第１の視点により、絶縁層と、前記絶縁層上に配設され且つ回路基板上へ実装すべき電子部品用のコンタクト面に構造化された導電層とを含む、回路基板であって、前記回路基板は、前記コンタクト面の領域内において、前記コンタクト面と前記絶縁層を貫通する少なくとも１つのチャンネルを有し、前記チャンネルは、熱伝導材料で充填されていることを特徴とする回路基板が提供される。
更に本発明の第２の視点により、前記回路基板を製造するための方法であって、
少なくとも、以下のステップ、即ち、
絶縁層と、前記絶縁層と結合された導電層を提供するステップ、
前記導電層と前記絶縁層を貫通する少なくとも１つのチャンネルを作るステップ、
熱伝導材料を用いて少なくとも１つの前記チャンネルを被覆するステップ、
前記導電層を、実装すべき電子部品用の少なくとも１つのコンタクト面に構造化するステップ、
前記導電層上へはんだ堆積物を提供するステップ、但し、前記はんだ堆積物は、少なくとも１つの前記コンタクト面と少なくとも最小の重なり合いを有すること、
少なくとも１つの前記コンタクト面上へ前記電子部品を載置するステップ、
少なくとも１つの前記コンタクト面と前記電子部品を電気的に且つ機械的に接続するために前記はんだ堆積物を溶融し、引き続き冷却するステップ、
を含むことを特徴とする方法が提供される。
尚、本願の特許請求の範囲に付記されている図面参照符号は、専ら本発明の理解の容易化のためのものであり、図示の形態への限定を意図するものではないことを付言する。

本発明において、以下の形態が可能である。
（形態１）絶縁層と、前記絶縁層上に配設され且つ回路基板上へ実装すべき電子部品用のコンタクト面に構造化された導電層とを含む、回路基板であって、前記回路基板は、前記コンタクト面の領域内において、前記コンタクト面と前記絶縁層を貫通する少なくとも１つのチャンネルを有し、前記チャンネルは、熱伝導材料で充填されていること。
（形態２）前記回路基板において、前記回路基板は、前記コンタクト面の領域内において、前記コンタクト面と前記絶縁層を貫通し且つ互いに離間した複数のチャンネルを有し、前記チャンネルは、熱伝導材料で充填されていることが好ましい。
（形態３）前記回路基板において、前記コンタクト面は、前記チャンネルに沿って前記絶縁層の一方の面から他方の面へ案内されていることが好ましい。
（形態４）前記回路基板において、前記導電層は、前記回路基板上へ実装すべき電子部品用の複数のコンタクト面に構造化されており、これらの複数のコンタクト面の少なくとも１つにおいて、少なくとも１つの前記コンタクト面と、前記絶縁層を貫通する少なくとも１つのチャンネルが設けられていることが好ましい。
（形態５）前記回路基板において、前記コンタクト面は、熱拡散面として構成されていることが好ましい。
（形態６）前記回路基板において、少なくとも１つの前記チャンネルは、前記コンタクト面を越えて延在することが好ましい。
（形態７）前記回路基板において、前記熱伝導材料は、はんだ、特にＳＡＣはんだ、銀ナノペースト、熱伝導接着剤、サーマルインタフェースマテリアルから成るグループから選択されていることが好ましい。
（形態８）前記回路基板において、前記回路基板は、上下に交互に配設された複数の絶縁層と導電層を含むことが好ましい。
（形態９）前記回路基板において、少なくとも１つの前記チャンネルは、前記回路基板の一方の面において絶縁層を用いて閉鎖されていることが好ましい。
（形態１０）前記回路基板において、前記チャンネルは、熱伝導材料で被覆されており、特に前記チャンネルの側面は、金属で、好ましくは銅でコーティングされていることが好ましい。
（形態１１）前記回路基板において、はんだレジストが前記回路基板上へ施されており、少なくとも１つの前記コンタクト面は、前記電子部品のコンタクトのために用いられるコンタクト領域を含み、少なくとも１つの前記チャンネル並びに前記コンタクト領域は、空にされていることが好ましい。
（形態１２）前記回路基板において、前記回路基板には、前記電子部品が前記回路基板の少なくとも１つの前記コンタクト面と電気的に接続されることにより、前記電子部品、特にＬＥＤ、レーザダイオード、及び／又はＳＭＤ部品が実装されていることが好ましい。
（形態１３）前記回路基板を製造するための方法であって、
少なくとも、以下のステップ、即ち、
絶縁層と、前記絶縁層と結合された導電層を提供するステップ、
前記導電層と前記絶縁層を貫通する少なくとも１つのチャンネルを作るステップ、
例えば電気めっきにより、特に銅コーティングを施すことにより、熱伝導材料を用いて少なくとも１つの前記チャンネルを被覆するステップ、
前記導電層を、実装すべき電子部品用の少なくとも１つのコンタクト面に構造化するステップ、
前記導電層上へはんだ堆積物を提供するステップ、但し、前記はんだ堆積物は、少なくとも１つの前記コンタクト面と少なくとも最小の重なり合いを有すること、
少なくとも１つの前記コンタクト面上へ前記電子部品を載置するステップ、
少なくとも１つの前記コンタクト面と前記電子部品を電気的に且つ機械的に接続するために前記はんだ堆積物を溶融し、引き続き冷却するステップ、
を含むこと。
（形態１４）前記方法において、はんだ堆積物を提供するステップの前に、はんだレジストが前記回路基板上へ施され、少なくとも１つの前記コンタクト面は、前記電子部品のコンタクトのために用いられ且つ後に施すべきはんだ堆積物と重なり合うように配設されているコンタクト領域を含み、少なくとも１つの前記チャンネル並びに前記コンタクト領域は、空にされていることが好ましい。
（形態１５）前記方法において、はんだ堆積物を提供するステップの前に、少なくとも１つの前記チャンネルは、熱伝導材料、特に、はんだ、特にＳＡＣはんだ、銀ナノペースト、熱伝導接着剤、サーマルインタフェースマテリアルから成るグループから選択される熱伝導材料で充填されることが好ましい。
（形態１６）前記方法において、前記コンタクト面と前記絶縁層を貫通し且つ互いに離間した複数のチャンネルが作られることが好ましい。
（形態１７）前記方法において、前記導電層は、前記回路基板上へ実装すべき電子部品用の複数のコンタクト面に構造化されており、これらの複数のコンタクト面の少なくとも１つにおいて、少なくとも１つの前記コンタクト面と、前記絶縁層を貫通する少なくとも１つのチャンネルが作られることが好ましい。
（形態１８）前記方法において、少なくとも１つの前記チャンネルは、前記コンタクト面の領域を越えて延在されることが好ましい。
（形態１９）前記方法において、前記はんだ堆積物は、ＳＡＣはんだから成ることが好ましい。

Claims (19)

1. 絶縁層（２）と、前記絶縁層（２）上に配設され且つ回路基板（１）上へ実装すべき電子部品（１１）用のコンタクト面（４）に構造化された導電層（３）とを含む、回路基板であって、
   前記回路基板（１）は、前記コンタクト面（４）の領域内において、前記コンタクト面（４）と前記絶縁層（２）を貫通する少なくとも１つのチャンネル（８）を有し、前記チャンネル（８）は、熱伝導材料で充填されていること
   を特徴とする回路基板。
2. 前記回路基板（１）は、前記コンタクト面（４）の領域内において、前記コンタクト面（４）と前記絶縁層（２）を貫通し且つ互いに離間した複数のチャンネル（８）を有し、前記チャンネル（８）は、熱伝導材料で充填されていること
   を特徴とする、請求項１に記載の回路基板。
3. 前記コンタクト面（４）は、前記チャンネル（８）に沿って前記絶縁層（２）の一方の面から他方の面へ案内されていること
   を特徴とする、請求項１又は２に記載の回路基板。
4. 前記導電層（３）は、前記回路基板（１）上へ実装すべき電子部品（１１）用の複数のコンタクト面（４）に構造化されており、これらの複数のコンタクト面（４）の少なくとも１つにおいて、少なくとも１つの前記コンタクト面（４）と、前記絶縁層（２）を貫通する少なくとも１つのチャンネル（８）が設けられていること
   を特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の回路基板。
5. 前記コンタクト面（４）は、熱拡散面として構成されていること
   を特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の回路基板。
6. 少なくとも１つの前記チャンネル（８）は、前記コンタクト面（４）を越えて延在すること
   を特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の回路基板。
7. 前記熱伝導材料は、はんだ、特にＳＡＣはんだ、銀ナノペースト、熱伝導接着剤、サーマルインタフェースマテリアルから成るグループから選択されていること
   を特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の回路基板。
8. 前記回路基板（１）は、上下に交互に配設された複数の絶縁層（２、２’）と導電層（３）を含むこと
   を特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の回路基板。
9. 少なくとも１つの前記チャンネル（８）は、前記回路基板（１）の一方の面において絶縁層（２’）を用いて閉鎖されていること
   を特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の回路基板。
10. 前記チャンネル（８）は、熱伝導材料で被覆されており、特に前記チャンネル（８）の側面は、金属で、好ましくは銅でコーティングされていること
    を特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の回路基板。
11. はんだレジストが前記回路基板（１）上へ施されており、少なくとも１つの前記コンタクト面（４）は、前記電子部品（１１）のコンタクトのために用いられるコンタクト領域（６）を含み、少なくとも１つの前記チャンネル（８）並びに前記コンタクト領域（６）は、空にされていること
    を特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の回路基板。
12. 前記回路基板（１）には、前記電子部品（１１）が前記回路基板（１）の少なくとも１つの前記コンタクト面（４）と電気的に接続されることにより、前記電子部品（１１）、特にＬＥＤ、レーザダイオード、及び／又はＳＭＤ部品が実装されていること
    を特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の回路基板。
13. 請求項１２に記載の回路基板を製造するための方法であって、
    少なくとも、以下のステップ、即ち、
    絶縁層（２）と、前記絶縁層（２）と結合された導電層（３）を提供するステップ、
    前記導電層（３）と前記絶縁層（２）を貫通する少なくとも１つのチャンネル（８）を作るステップ、
    例えば電気めっきにより、特に銅コーティングを施すことにより、熱伝導材料を用いて少なくとも１つの前記チャンネル（８）を被覆するステップ、
    前記導電層（３）を、実装すべき電子部品（１）用の少なくとも１つのコンタクト面（４）に構造化するステップ、
    前記導電層（３）上へはんだ堆積物（９）を提供するステップ、但し、前記はんだ堆積物（９）は、少なくとも１つの前記コンタクト面（４）と少なくとも最小の重なり合いを有すること、
    少なくとも１つの前記コンタクト面（４）上へ前記電子部品（１１）を載置するステップ、
    少なくとも１つの前記コンタクト面（４）と前記電子部品（１１）を電気的に且つ機械的に接続するために前記はんだ堆積物（９）を溶融し、引き続き冷却するステップ、
    を含むこと
    を特徴とする方法。
14. はんだ堆積物（９）を提供するステップの前に、はんだレジストが前記回路基板（１）上へ施され、少なくとも１つの前記コンタクト面（４）は、前記電子部品（１１）のコンタクトのために用いられ且つ後に施すべきはんだ堆積物（９）と重なり合うように配設されているコンタクト領域（６）を含み、少なくとも１つの前記チャンネル（８）並びに前記コンタクト領域（６）は、空にされていること
    を特徴とする、請求項１３に記載の方法。
15. はんだ堆積物（９）を提供するステップの前に、少なくとも１つの前記チャンネル（８）は、熱伝導材料、特に、はんだ、特にＳＡＣはんだ、銀ナノペースト、熱伝導接着剤、サーマルインタフェースマテリアルから成るグループから選択される熱伝導材料で充填されること
    を特徴とする、請求項１３又は１４に記載の方法。
16. 前記コンタクト面（４）と前記絶縁層（２）を貫通し且つ互いに離間した複数のチャンネル（８）が作られること
    を特徴とする、請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 前記導電層（３）は、前記回路基板（１）上へ実装すべき電子部品（１１）用の複数のコンタクト面（４）に構造化されており、これらの複数のコンタクト面（４）の少なくとも１つにおいて、少なくとも１つの前記コンタクト面（４）と、前記絶縁層（２）を貫通する少なくとも１つのチャンネル（８）が作られること
    を特徴とする、請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の方法。
18. 少なくとも１つの前記チャンネル（８）は、前記コンタクト面（４）の領域を越えて延在されること
    を特徴とする、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の方法。
19. 前記はんだ堆積物（９）は、ＳＡＣはんだから成ること
    を特徴とする、請求項１３〜１８のいずれか一項に記載の方法。

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