JP2635681B2 - 金属コア・プリント配線板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は片面、両面または多層構造の金属コア・プ
リント配線板に関するものであり、例えば、その上面側
に表面実装用部品を搭載するとともに、その下面側から
突出する導体ピンによって他の基板等に実装できるよう
にされた金属コア・プリント配線板に関するものであっ
て、前記表面実装部品からの熱を逃がすために好適なも
のである。

［従来の技術］ 第４図は、従来の表面実装部品が実装された金属コア
・プリント配線板の例示図である。この第４図の中で、
まず第４図（Ａ）についてみると、金属コア（11）の上
下両面には、絶縁層（14）および導体層（15）が順次設
けられて、全体として金属コア・プリント配線板（10）
が構成されている。また、この金属コア・プリント配線
板（10）の上面の導体層（15）には、適当な電子部品
（20）からの電子部品リード線（21）が半田（22）によ
り接続されて、所要の機能を果たす回路装置を構成する
ようにされている。次に、第４図（Ｂ）についてみる
と、絶縁層（14）の一部が切除されて、適当な導電体か
らなる放熱用ランド部（11A）が設けられており、この
放熱用ランド部（11A）が電子部品（20）の側面部と金
属コア・プリント配線板（10）内の金属コア（11）とを
連結するようにされている。

ところで、近年の電子回路技術の発達にともない、い
わゆる半導体素子等による電子部品の集積度は相当に高
度化されてきている。また、例えば、自動車や各種の産
業用機器等において、前記電子部品に基づく種々の高速
な電子機器が搭載・使用されている。この中で、特にLS
Iのような高集精度のものについては、当該LSI自体の高
速化を図るとともに、LSI間での信号の伝達を高速にす
る必要があることから、その出力回路部分として、高速
動作が可能であり、高負荷駆動能力をも有するような、
いわゆるエミッタフォロア形式ものが使用されてきてい
る。

また、従来技術においては、いわゆるICチップの動作
速度自体が、現用されているものに比べて低速であり、
このために、比較的緩慢なスイッチング動作特性を有す
るとともに、その消費電力が低い回路構成のものが使用
されていた。更に、使用されていたLSIの集積度もそれ
程大きくなかったことから、当該ICチップの単位面積あ
たりに構成される電子回路の規模も小さいものであり、
当該単位面積あたりで発する熱も少ないものであった。

ところが、前述されたように、最近に至って、高速動
作、高集積度のLSIが開発されて、取り扱われる信号も
高速のパルス波形のものになってきた。このために、LS
I内部での高速動作、および／または、その外部におけ
る高負荷駆動能力を付与するために、その単位面積あた
りで消費される電力が増大してきている。

このことから、前記のようなLSIが搭載される表面実
装部品等を実装するプリント配線板においては、当該LS
Iから発生する熱を効率良く放散させることが要求され
る。しかしながら、ガラスエポシキ板のような絶縁材を
基板とするような、通常のプリント配線板を用いた表面
実装部品用パッケージにあっては、この要求に充分に応
えることができなかった。また、このプリント配線板と
して金属コア・プリント配線板を使用したとしても、前
記第４図（Ａ）に示されているように、搭載された電子
部品（20）に当面する絶縁層（14）の存在のために、前
記電子部品（20）から発生する熱を金属コア・プリント
配線板（10）の金属コア（11）に逃がすことが妨げられ
て、前記金属コア・プリント配線板（10）を使用したこ
とによる効果を充分に発揮させることができない。ま
た、前記第４図（Ｂ）に示されているような放熱用ラン
ド部（11A）を用いた構成のものを考えることもできる
が、この放熱用ランド部（11A）を配置するための切除
部を絶縁層（14）の適所に設ける手間が必要となり、更
に、電子部品（20）の側面部から金属コア（11）への放
熱を確実にするためには、その工作上の高い精度が必要
とされる。

［発明が解決しようとする課題］ 前述された従来の技術によっては、高速動作、高集積
度のLSIのような発熱電子部品を、表面に絶縁層と導体
層とが順次設けられた通常のプリント配線板に搭載する
ときには、当該発熱電子部品から発生する熱を充分に放
散することができず、また、金属コア・プリント配線板
を使用しても、その表面を覆う絶縁層の存在のために、
充分な放熱効果を挙げることができず、更に、放熱用ラ
ンド部を設けるとしても、そのための手間が加わるとと
もに工作上の高い精度が必要になると言う問題点があっ
た。

この発明は、上記の問題点を解決するためになされた
ものであり、複数のリード線が側面から下方に延出す
る、高速動作、高集積度のLSIのような発熱電子部品
を、表面に絶縁層と導体層とが順次設けられた、金属コ
ア・プリント配線板に搭載するときに、当該発熱電子部
品から発生する熱を充分に放散することができる金属コ
ア・プリント配線板を提供することを目的とするもので
ある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、この発明は、表面に絶縁
層と導体層とが順次設けられた、複数のリード線が側面
から下方に延出する発熱電子部品を有する表面実装部品
を実装するための金属コア・プリント配線板において、
少なくとも金属コアが露出し、その内面に熱良導体が塗
布／充填された凹部であって、この凹部に前記表面実装
部品を上下逆にして配置した場合に、複数のリード線の
端部が表面の導体層と接する深さと大きさの凹部を形成
し、この凹部に、前記発熱電子部品をそのリード線を変
形することなく上下逆にして搭載し、この発熱電子部品
の熱をその表面から熱良導体を介して金属コアに放散さ
せるものである。

［作用］ 少なくとも金属コアが露出し、その内面に熱良導体が
塗布／充填された凹部であって、この凹部に前記表面実
装部品を上下逆にして配置した場合に、前記複数のリー
ド線の端部が表面の導体層と接する深さと大きさの凹部
を形成し、この凹部に、発熱電子部品をそのリード線を
変形することなく上下逆にして搭載し、この発熱電子部
品の熱をその表面から熱良導体を介して金属コアに放散
させるので、複数のリード線が側面から下方に延出する
従来の発熱電子部品に対して新しいリード線を準備した
り、そのリード線を加工する必要がなく、実装のための
経費を節約できるとともに作業が容易であり、熱良導体
と接する表面積を大きくして充分な放熱を行わせること
ができ、熱の発生の多い電子回路、例えば高周波用の電
子回路などに好適である。

［実施例］ 次に、この発明を、添付図面に示されている実施例に
基づいて説明する。

第１図は、この発明の一実施例を示すものであって、
金属コア・プリント配線板（10）に、複数のリード線
（21）が側面から下方に延出する、LSIのような発熱電
子部品（20）（20）を実装した状態の断面図である。こ
の第１図において、金属コア（11）の上下両面には、絶
縁層（14）および導体層（15）が順次設けられて、全体
として金属コア・プリント配線板（10）が構成されてい
る。なお、金属コア（11）と絶縁層（14）との間には適
当な材料からなる接着層（19）が設けられている。ま
た、この金属コア・プリント配線板（10）の上面の適所
には、上記電子部品（20）を上下逆にして配置した場合
に、各リード線（21）の端部（21a）が表面の導体層（1
5）と接するような深さと大きさの凹部（18）が設けら
れ、この凹部（18）には、シリコングリス等の熱良導体
（23）が塗布ないし充填されている。そして、この凹部
（18）には電子部品（20）がその上下を逆にして配置さ
れている。そして、金属コア・プリント配線板（10）の
上面の導体層（15）には、前記電子部品（20）からの電
子部品リード線（21）が半田（22）により接続されて、
所要の機能を果たす回路装置を構成するようにされてい
る。したがって、この金属コア・プリント配線板（10）
によれば、複数のリード線（21）が側面から下方に延出
する発熱電子部品（20）を搭載するに当たって、新しい
リード線を準備したり、また、リード線を変形するなど
の加工作業を必要とせず、発熱電子部品（20）の熱良導
体（23）と接する表面積を大きくして充分な放熱を行わ
せることができる。なお、この金属コア・プリント配線
板（10）の所要の箇所に設けた後述の２次孔（16）の内
壁部には連絡導体層（17）が設けられて、金属コア・プ
リント配線板（10）の上下面の導体層（15）を電気的に
接続させている。

第２図は、前記第１図における金属コア・プリント配
線板（10）を得るための工程の例示図である。まず、適
当な厚みを有する金属板が金属コア（11）として用意さ
れ（Ａ）、その箇所に１次孔（12）が設けられる
（Ｂ）。そして、この１次孔（12）に適当な材料からな
る充填絶縁物（13）が充填され（Ｃ）、しかる後に、金
属コア（11）の上下両面に絶縁層（14）および導体層
（15）が順次設けられる（Ｄ）。次いで、１次孔（12）
よりも小径の２次孔（16）が、前記１次孔（12）の中の
所要のものを中心として設けられる（Ｅ）。そして、こ
の２次孔（16）の内壁部には、上下の導体層（15）を電
気的に接続させるための連絡導体層（17）が設けられ、
また、その適所には電子部品（20）を搭載するための凹
部（18）が設けられる。なお、この凹部（18）の深さと
大きさは、電子部品（20）を上下逆にして配置した場合
に、その電子部品（20）の側面から下方に延出する複数
のリード線（21）の端部（21a）が表面の導体層（15）
に接するような深さと大きさにするものである。そし
て、この凹部（18）には、熱良導体（23）を塗布ないし
充填した後に、電子部品（20）をそのリード線を変形す
ることなく上下逆にして搭載し、リード線（21）の端部
（21a）を導体層（15）に半田（22）付けする。かくし
て、所要の金属コア・プリント配線板（10）が得られた
ことになる。

第３図は、前記第１図のものの部分的な変形例示図で
ある。この第３図の変形例は、基本的に第１図の例と同
じであるが、金属コア・プリント配線板（10）の適所に
設けた３次孔（30）は金属コア（11）部分に直接設けら
れている。そして、この３次孔（30）に挿入される導体
ピン（31）の拡大部（32）が前記金属コア（11）と緊密
に接触しており、この金属コア（11）に蓄積された熱を
外部に逃がすようにされている。かくして、電子部品
（20）を搭載した金属コア・プリント配線板（10）全体
としての放熱性も向上することになる。

ここで、前記第２図で示された金属コア・プリント配
線板の製造される工程例を説明しておく。

第１工程例 基本になる金属コア（11）としては、その厚みが1.0m
mのアルミニウム板が使用された。この金属コア（11）
に直径1.5mmの穴明け加工をエッチング処理により施し
て、所望の１次孔（12）を形成させた。次に、ある所定
の耐熱エポキシ樹脂を主成分とする充填絶縁物（13）を
前記１次孔（12）に埋設した。この充填絶縁物（13）
は、150重量部のアルミナフィラーを100重量部の樹脂固
形分のものに混入させたものである。

そして、金属コア（11）の上下面における絶縁層（1
4）の表面には、その厚みが18μｍの銅箔を積層被覆し
て導体層（15）を形成させた。次いで、前記１次孔（1
2）の中心部近傍に直径0.5mmの２次孔（16）をドリル操
作等で形成し、その内面に銅メッキを施すことで連絡導
体層（17）を形成させた。更に、エッチング処理を適宜
に施すことにより、導体層（15）の不要部分を除去する
ことで、所望の導体回路を形成した。次いで、必要部分
に半田メッキを施した。そして、電子部品を搭載すべき
部分としては、例えば1.5mmのバイトを用いることによ
り、電子部品（20）を上下逆にして配置した場合に、そ
のリード線（21）の端部（21a）が表面の導体層（15）
と接する深さと大きさの凹部（18）形成することで設け
た。最後に、適当な金型を用いて所望の寸法に切断処理
をすることにより、目的とする金属コア・プリント配線
板（10）を形成させた。

第２工程例 第１工程例の場合と同様に、基体になる金属コア（1
1）としては、その厚みが1.0mmのアルミニウム板が使用
された。この金属コア（11）に直径1.5mmの穴明け加工
をエッチング処理により施して、所望の１次孔（12）を
形成させた。次に、ある所定の耐熱エポキシ樹脂を主成
分とする充填絶縁物（13）を前記１次孔（12）に埋設し
た。この充填絶縁物（13）は、150重量部のアルミナフ
ィラーを100重量部の樹脂固形分のものに混入させたも
のである。

そして、金属コア（11）の上下面における絶縁層（1
4）の表面には、その厚みが18μｍの銅箔を積層被覆し
て導体層（15）を形成させた。次いで、前記１次孔（1
2）の中心部近傍に直径0.5mmの２次孔（16）をドリル操
作等で形成し、その内面に銅メッキを施すことで連絡導
体層（17）を形成させた。更に、エッチング処理を適宜
に施すことにより、導体層（15）の不要部分を除去する
ことで、所望の導体回路を形成した。このとき、絶縁層
（14）の厚みを通常より厚くして（1.5倍以上に）、金
属コア（11）の存在に基づく導体回路の配線容量の増大
を抑制するようにした。次いで、その必要な部分に半田
メッキを施した。この半田メッキを施した後で、所要の
位置に、例えば、直径0.5mmのドリル加工を施すことに
より、放熱用の導体ピン（31）を挿入するための３次孔
（30）を形成した。そして、電子部品（20）を搭載すべ
き部分を、例えば、2.0mmのバイトを用いて、電子部品
を上下逆にして配置した場合に、そのリード線（21）の
端部（21a）が表面の導体層（15）と接する深さと大き
さの凹部（18）を形成することによって設けた。最後
に、適切な金型を用いて所望の寸法に切断処理をしてか
ら、導体ピン（31）を３次孔（30）に挿入することによ
り、目的とする金属コア・プリント配線板（10）を形成
させた。

この金属コア・プリント配線板（10）の凹部（18）
に、発熱電子部品（20）をそのリード線（21）を変形す
ることなく上下逆にして搭載し、そのリード線（21）の
端部（21a）を表面の導体層（15）に接続することによ
って、電子部品（20）と凹部（18）内に塗布／充填した
熱良導体（23）との接触面積を大きくしたので、従来の
電子部品をそのリード線（21）を変形することなく実装
できるとともに、放熱性に優れた金属コア・プリント配
線板（10）を得ることができた。また、従来、放熱性を
向上させるために、絶縁層の厚みを薄くすることが考え
られているが、絶縁層を薄くすると、金属コアの影響で
導体回路の配線容量が増大し、高周波用の電子回路には
不適当であったが、この実施例による金属コア・プリン
ト配線板によれば、絶縁層の厚さを薄くする必要がない
ので、高周波用の電子回路にも適用することが可能であ
る。

［発明の効果］ この発明によれば、金属コア・プリント配線板の電子
部品の搭載部分に、少なくとも金属コアが露出し、その
内面に熱良導体が塗布／充填された凹部であって、この
凹部に前記表面実装部品を上下逆にして配置した場合
に、前記複数のリード線の端部が表面の導体層と接する
深さと大きさの凹部を形成し、この凹部に、発熱電子部
品をそのリード線を変形することなく上下逆にして搭載
し、発熱電子部品の熱をその表面から熱良導体を介して
金属コアに放散させるので、従来の発熱電子部品に対し
て、新しいリード線を準備したり、そのリード線を変形
する必要がなく、実装のための経費を節約できるととも
に作業が容易であり、かつ、熱良導体と接する表面積を
大きくして充分な放熱を行わせることができ、熱の発生
の多い電子回路、例えば高周波用の電子回路などに好適
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例である金属コア・プリン
ト配線板に電子部品を実装した状態を示す断面図、第２
図は、前記実施例である金属コア・プリント配線板を得
るための工程の例示図、第３図は、前記第１図のものの
部分的な変形例示図、第４図は、従来の表面実装部品が
実装された金属コア・プリント配線板の例示図である。 （10）は金属コア・プリント配線板、（11）は金属コ
ア、（14）は絶縁層、（15）は導体層、（16）は２次
孔、（17）は連絡導体層、（18）は電子部品配置用凹
部、（19）は接着層、（20）は電子部品、（21）は電子
部品リード線、（22）は半田。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−111472（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−39039（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−226992（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表面に絶縁層と導体層とが順次設けられ
   た、複数のリード線が側面から下方に延出する発熱電子
   部品を実装するための金属コア・プリント配線板におい
   て、少なくとも金属コアが露出し、その内面に熱良導体
   が塗布／充填された凹部であって、この凹部に前記発熱
   電子部品を上下逆にして配置した場合に、前記複数のリ
   ード線の端部が表面の導体層と接する深さと大きさの凹
   部を形成し、この凹部に、前記発熱電子部品をそのリー
   ド線を変形することなく上下逆にして搭載し、この発熱
   電子部品の熱をその表面から前記熱良導体を介して金属
   コアに放散させることを特徴とする金属コア・プリント
   配線板。