JP3573034B2 - 多層プリント配線板およびその放熱構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層プリント配線板に関し、特に、空気中に放熱することができる多層プリント配線板に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、集積回路の集積度が向上すると共に動作速度も向上し、集積回路の発生する熱も増大してきている。このような状況において、たとえば特開平5−160527号公報には、プリント配線板に実装された集積回路の放熱技術が記載されている。
【0003】
図5は、上述した従来のプリント配線板に集積回路を実装した一例を示す平面図で、図6は、図5のC−C断面図である。この従来例では、プリント配線板82は、集積回路81の実装される表面層85に集積回路81と対向するように設けられた面状導体88と、反対側の裏面層86に設けられた放熱のための面状導体84および面状導体88と、面状導体84を接続する複数のスルーホール83とを有している。集積回路81は、プリント配線板82に実装され、集積回路81とプリント配線板82とは、密着剤90で接続されている。集積回路81で発生した熱は、密着剤90を介して面状導体88に伝導され、さらにスルーホール83で面状導体84に伝導され放熱される。
【0004】
また、特開平6−5747号公報には、プリント配線板に実装された集積回路の熱を熱伝導性樹脂を経由して内外層の導体パターンへ伝導する技術が記載されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来技術では、次のような問題があった。
【0006】
まず、図5,図6で説明した従来例では、表面層および裏面層の面状導体をスルーホールで接続するため、裏面層の面状導体の位置が集積回路の実装位置の裏面でなければならない。従って、プリント配線板の信号配線を制約しなければならないという問題があった。
【0007】
また、特開平5−5747号公報記載の従来例では、外層の導体パターンを配置することが信号配線や集積回路周辺の部品実装に影響を与えてしまうか、信号配線や周辺の部品実装を優先した場合には十分な導体パターンが設置できないという問題点があった。
【0008】
さらに、内層の導体パターンへ熱伝導することで、空気中への放熱において熱伝導率の低い層間絶縁体がプリント配線板外面との間にあるため、十分な放熱ができないという問題があった。
【0009】
そこで、本発明の目的は、上記問題を解決するために、空気中に放熱する熱伝導経路を確保して、プリント配線板の信号配線を制約しなくても良い多層プリント配線板を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の多層プリント配線板は、ヒートシンクを備えた集積回路を、前記シートシンクが配線板表面層に設けられた表面面状導体に対向するように実装した多層プリント配線板において、前記集積回路のスタンドオフにより前記集積回路と前記配線板表面層の間に形成される隙間に、前記ヒートシンクを覆って充填された熱伝導性介在物と、配線板表裏面間を貫通すると共に前記ヒートシンクのほぼ中心に臨んで開口し、前記熱伝導性介在物を前記隙間に注入充填する注入穴と、配線板表裏面間を貫通すると共に充填された前記熱伝導性介在物の拡がりが必要な領域の外周に掛かる位置に開口し、注入された前記熱伝導性介在物の前記注入穴の周囲への拡がりを確認する充填状態確認穴と、配線板表裏面間を貫通し、配線板内層に設けられた内層面状導体及び前記表面面状導体と一体に接続された第1のスルーホールと、前記集積回路の実装位置から離れた位置の前記配線板表面層又は配線板裏面層の少なくとも一方に設けられ、伝えられた熱を空中に放出する放熱用面状導体と、配線板表裏面間を貫通し、前記内層面状導体及び前記放熱用面状導体と一体に接続された第2のスルーホールとを有し、前記ヒートシンクから、前記熱伝導性介在物を介して前記表面面状導体、前記第1のスルーホール、前記内層面状導体、前記第2のスルーホールを経由し、前記放熱用面状導体に繋がる熱伝導経路を形成した。また、前記熱伝導性介在物は、熱伝導性樹脂ペースト或いは熱硬化の熱伝導性接着剤或いは常温硬化の熱伝導性接着剤である。また、前記内層面状導体は、面状グランド導体または面状電源導体として前記配線板内層に配置されているものである。また、前記充填状態確認穴は、互いがほぼ均等に離間して2つ以上設けられている。また、前記放熱用面状導体は、一箇所又は分割されて複数箇所に配置され、前記集積回路の発熱量に応じて空気中への放熱に必要な大きさを有する。また、前記充填状態確認穴を設けず、前記第1のスルーホールを、前記配線板表裏面間を貫通すると共に充填された前記熱伝導性介在物の拡がりが必要な領域の外周に掛かる位置に開口し、注入された前記熱伝導性介在物の前記注入穴の周囲への拡がりを確認する充填状態確認スルーホールとした。更に、多層プリント配線板の前記放熱用面状導体に、前記集積回路で発生し前記放熱用面状導体に伝導された熱を空気中に放出する放熱フィンを取り付けた多層プリント配線板の放熱構造を有している。
つまり、集積回路の発生する熱を熱伝導性介在物を介して伝導するために、集積回路に対向する表面および内層にそれぞれ設けられた表面面状導体および内層面状導体と、表面面状導体の熱を内層面状導体に伝導するスルーホールとを備えた多層プリント配線板において、集積回路と面状導体との間に熱伝導性介在物を注入するための1つ以上の注入穴と、注入穴から注入された熱伝導性介在物が必要な領域に拡がっていることを確認する充填状態確認穴と、集積回路を実装する箇所とは別の箇所の外層に配置され、内層面状導体の熱を空気中に放熱する放熱用面状導体と、放熱用面状導体と内層面状導体とを熱的に接続するスルーホールとを備え、集積回路の実装後に、熱伝導性介在物を集積回路との隙間に充填することができると共に、集積回路からの熱を内層面状導体に伝熱することができ、かつ、放熱用面状導体により、集積回路の実装箇所とは別の箇所から空気中に放熱することにより、集積回路周辺の信号配線への影響を最小限に抑えることができることを特徴とする。
【0011】
また、放熱用面状導体は、集積回路の発熱量に応じて、その大きさを自由に調整することができるのが好ましい。
【0012】
さらに、充填状態確認穴は、2つ以上設けられるのが好ましい。
【0013】
またさらに、充填状態確認穴は、表面面状導体の熱を内層面状導体に伝導するスルーホールと兼用され、専用に設ける必要のないのが好ましい。
【0014】
また、表面面状導体の熱を内層面状導体に伝導するスルーホールは、表面面状導体と一体に形成されるのが好ましい。
【0015】
さらに、内層面状導体は、内層の面状グランド導体または面状電源導体であるのが好ましい。
【0016】
また、本発明の多層プリント配線板の放熱構造は、さらに放熱効率を上げるために、放熱用面状導体に放熱フィンを取り付けたことを特徴とする。
【0017】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して、本発明の実施例について詳細に説明する。
【0018】
まず、図1および図2を参照して、本発明の多層プリント配線板の実施例について説明する。図1は、本発明の多層プリント配線板に集積回路を実装し、熱伝導性介在物を、集積回路と多層プリント配線板との間に充填した状態を示す平面図であり、図2は、図1のA−A断面図である。
【0019】
図1,図2に示すように、本実施例における多層プリント配線板2は、集積回路1のヒートシンク9と対向する位置の表面層5に設けられた表面面状導体8と、表面面状導体8の中央付近に設けられた注入穴3と、注入穴3の周囲で熱伝導性介在物10の拡がりが必要な領域の外周上に掛かるように、均等かそれに近いように設けられた2つ以上の充填状態確認穴4と、表面面状導体8の内側で注入穴3と充填状態確認穴4との間ではない位置に設けられたスルーホール7と、多層プリント配線板2の内層に設けられた1つ以上の内層面状導体17とを有している。スルーホール7は、表面層5で表面面状導体8と一体に接続され、さらに内層面状導体17とも一体に接続されている。内層面状導体17は、グランド導体や電源導体として多層プリント配線板2の内層に配置されているものであり、熱伝導のため専用に配置されるものではない。また内層面状導体17は、多層プリント配線板によっては内層に複数配置されていることもある。スルーホール19は、放熱用面状導体20と一体に接続され、さらに内層面状導体17とも一体に接続されている。
【0020】
次に、本発明の多層プリント配線板の実施例における熱伝導性介在物10の充填方法について説明する。まず、集積回路1は、多層プリント配線板2に搭載され、パッド13に端子15がハンダ18で接続し固定されて、集積回路1の本体14と端子15とのスタンドオフ16により多層プリント配線板2との間に隙間12ができる。この隙間12に注入穴3から熱伝導性介在物10が注入充填されて、集積回路1のヒートシンク9と、多層プリント配線板2の表面面状導体8との間に熱伝導性介在物10を介した熱伝導経路が形成される。従って、多層プリント配線板2には、表面面状導体8からスルーホール7,内層面状導体17,スルーホール19を経由して放熱用面状導体20まで熱伝導経路が形成されているので、集積回路1から放熱用面状導体20までの熱伝導経路が形成される。
【0021】
次に、図1および図2を参照して、本発明の多層プリント配線板の実施例の動作について詳細に説明する。まず、多層プリント配線板2に集積回路1を搭載し、パッド13に端子15をハンダ18で接続し実装する。実装された集積回路1とプリント配線板2との間には、集積回路1の本体14と端子15とのスタンドオフ16による隙間12ができる。次に、プリント配線板2の裏面層6側から注入穴3に注射器等の注入器のノズル11の先端を当て、ペースト状の熱伝導性介在物10を注入する。ここでペースト状熱伝導性介在物10として、熱伝導性樹脂ペーストや熱硬化または常温硬化の熱伝導性接着剤等を使用できる。注入穴3から注入された熱伝導性介在物10は、注入穴3から隙間12に押入され拡がっていく。拡がった熱伝導性介在物10は、注入穴3の周囲に熱伝導性介在物10の拡がりが必要な広さの外周上に掛かるように、充填状態確認穴4が2つ以上、互いの距離が均等または均等に近い位置関係に配置されているので、全ての充填状態確認穴4で熱伝導性介在物10が確認できれば、必要な領域に拡がって充填されていることとなり、その時点で熱伝導性介在物10の注入を止めれば良い。
【0022】
以上の動作により、集積回路1で発生した熱は、熱伝導性介在物10を介して多層プリント配線板2の表面層5に設けられた表面面状導体8に伝導され、表面面状導体8と一体となったスルーホール7を経由して内層面状導体17に伝導し、さらにスルーホール19を経由して表面層5および/または裏面層6の放熱用面状導体20に伝導され、放熱用面状導体20から空気中に放熱される。
【0023】
次に、図3および図4を参照して、本発明の多層プリント配線板の他の実施例について詳細に説明する。図3は、本発明の多層プリント配線板の他の実施例に集積回路を実装し、熱伝導性介在物を集積回路と多層プリント配線板との間に充填した状態を示す平面図であり、図4は、図3のB−B断面図である。
【0024】
図3,図4に示すように、本実施例における多層プリント配線板32は、集積回路31のヒートシンク39と対向する位置の表面層35に設けられた表面面状導体38と、表面面状導体38の中央付近に設けられた注入穴33と、注入穴33の周囲で熱伝導性介在物40の拡がりが必要な領域の外周上に掛かるように、均等かそれに近いように設けられた少なくとも2つ以上の充填状態確認スルーホール37と、多層プリント配線板32の内層に設けられた少なくとも1つ以上の内層面状導体47と、集積回路31の実装箇所とは別の箇所で表面層35および/または裏面層36に設けられた少なくとも1つ以上の放熱用面状導体50と、放熱用面状導体50の内側に設けられた少なくとも1つ以上のスルーホール49とを有している。充填状態確認スルーホール37は、表面層35で表面面状導体38と一体に接続され、さらに内層面状導体47とも一体に接続されている。内層面状導体47は、グランド導体や電源導体として多層プリント配線板32の内層に配置されているものであり、熱伝導のため専用に配置するものではない。また多層プリント配線板によっては内層に複数配置されていることもある。スルーホール49は、放熱用面状導体50と一体に接続され、さらに内層面状導体47とも一体に接続されている。放熱用面状導体50の配置部分には、放熱フィン51が取り付けられている。
【0025】
次に、図3,図4を参照して、本発明の多層プリント配線板の他の実施例の動作について詳細に説明する。まず、多層プリント配線板32に集積回路31を搭載し、パッド43に端子45をハンダ48で接続し実装する。実装された集積回路31と多層プリント配線板32との間には、集積回路31の本体44と端子45とのスタンドオフ46による隙間42ができる。次に、プリント配線板32の裏面層36側から注入穴33に注射器等の注入器のノズル41の先端を当て、ペースト状の熱伝導性介在物40を注入する。ここでペースト状熱伝導性介在物40としては、熱伝導性樹脂ペーストや熱硬化または常温硬化の熱伝導性接着剤等を使用できる。注入穴33から注入された熱伝導性介在物40は、注入穴23から隙間42に押入され拡がっていく。拡がった熱伝導性介在物40は、注入穴33の周囲に熱伝導性介在物40の拡がりが必要な広さの外周上に掛かるように、充填状態確認スルーホール37が2つ以上、互いの距離が均等または均等に近い位置関係に配置されているので、全ての充填状態確認スルーホール37で熱伝導性介在物40が確認できれば、必要な領域に拡がって充填されていることとなり、その時点で熱伝導性介在物40の注入を止めれば良い。
【0026】
以上の動作により、集積回路31で発生した熱は、熱伝導性介在物40を介して多層プリント配線板32の表面層35に設けられた表面面状導体38に伝導され、表面面状導体38と一体となった充填状態確認スルーホール37,内層面状導体47,スルーホール49,放熱用面状導体50を順に経由して放熱フィン51に伝導され、放熱フィン51から空気中に放熱される。また、放熱フィン51の取り付けられていない放熱用面状パターンからも空気中に放熱される。
【0027】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、熱伝導性介在物の注入穴を備えていることから、多層プリント配線板へ集積回路を実装後に、多層プリント配線板裏面から集積回路と多層プリント配線板との隙間に熱伝導性介在物を充填できるという効果を奏する。
【0028】
また、熱伝導性介在物の充填状態確認用穴を備えていることから、注入された熱伝導性介在物が必要な領域に拡がっているかどうかを注入しながら確認できるため過不足なく充填できるという効果を奏する。
【0029】
さらに、集積回路から伝導された熱は、多層プリント配線板の内層の既存の面状グランド導体または面状電源導体を利用して集積回路の実装位置とは別の箇所へ熱を伝導することができ、空気中への放熱に必要な大きさの放熱用面状導体を1箇所または複数箇所に分割して空気中に放熱することができるため、集積回路の発熱量が大きな場合においても集積回路の実装位置の多層プリント配線板の裏面に無理に大きな放熱専用の面状導体を設ける必要がなく、信号配線や集積回路周辺の部品実装への影響を最小限に抑えることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の構成を示す平面図である。
【図2】図1のA−A断面図である。
【図3】本発明の他の実施例の構成を示す平面図である。
【図4】図3のB−B断面図である。
【図5】従来例の構成を示す平面図である。
【図6】図5のC−C断面図である。
【符号の説明】
1,31 集積回路
2,32 多層プリント配線板
3,33 注入穴
4 充填状態確認穴
5,35 表面層
6,36 裏面層
7 スルーホール
8,38 表面面状導体
9,39 ヒートシンク
10,40 熱伝導性介在物
11,41 ノズル
12,42 隙間
13,43 パッド
14,44 本体
15,45 端子
16,46 スタンドオフ
17,47 内層面状導体
18,48 ハンダ
19,49 スルーホール(放熱用)
20,50 放熱用面状導体
37 充填状態確認スルーホール
51 放熱フィン
81 集積回路
82 多層プリント配線板
83 スルーホール
85 表面層
86 裏面層
88 面状導体
90 密着剤
92 隙間
93 パッド
94 本体
95 端子
96 スタンドオフ
Claims (7)
- ヒートシンクを備えた集積回路を、前記シートシンクが配線板表面層に設けられた表面面状導体に対向するように実装した多層プリント配線板において、
前記集積回路のスタンドオフにより前記集積回路と前記配線板表面層の間に形成される隙間に、前記ヒートシンクを覆って充填された熱伝導性介在物と、
配線板表裏面間を貫通すると共に前記ヒートシンクのほぼ中心に臨んで開口し、前記熱伝導性介在物を前記隙間に注入充填する注入穴と、
配線板表裏面間を貫通すると共に充填された前記熱伝導性介在物の拡がりが必要な領域の外周に掛かる位置に開口し、注入された前記熱伝導性介在物の前記注入穴の周囲への拡がりを確認する充填状態確認穴と、
配線板表裏面間を貫通し、配線板内層に設けられた内層面状導体及び前記表面面状導体と一体に接続された第1のスルーホールと、
前記集積回路の実装位置から離れた位置の前記配線板表面層又は配線板裏面層の少なくとも一方に設けられ、伝えられた熱を空中に放出する放熱用面状導体と、
配線板表裏面間を貫通し、前記内層面状導体及び前記放熱用面状導体と一体に接続された第2のスルーホールとを有し、
前記ヒートシンクから、前記熱伝導性介在物を介して前記表面面状導体、前記第1のスルーホール、前記内層面状導体、前記第2のスルーホールを経由し、前記放熱用面状導体に繋がる熱伝導経路を形成した多層プリント配線板。 - 前記熱伝導性介在物は、熱伝導性樹脂ペースト或いは熱硬化の熱伝導性接着剤或いは常温硬化の熱伝導性接着剤である請求項1に記載の多層プリント配線板。
- 前記内層面状導体は、面状グランド導体または面状電源導体として前記配線板内層に配置されているものである請求項1または2に記載の多層プリント配線板。
- 前記充填状態確認穴は、互いがほぼ均等に離間して2つ以上設けられている請求項1から3のいずれかに記載の多層プリント配線板。
- 前記放熱用面状導体は、一箇所又は分割されて複数箇所に配置され、前記集積回路の発熱量に応じて空気中への放熱に必要な大きさを有する請求項1から4のいずれかに記載の多層プリント配線板。
- 前記充填状態確認穴を設けず、前記第1のスルーホールを、前記配線板表裏面間を貫通すると共に充填された前記熱伝導性介在物の拡がりが必要な領域の外周に掛かる位置に開口し、注入された前記熱伝導性介在物の前記注入穴の周囲への拡がりを確認する充填状態確認スルーホールとした請求項1から5のいずれかに記載の多層プリント配線板。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の多層プリント配線板の前記放熱用面状導体に、前記集積回路で発生し前記放熱用面状導体に伝導された熱を空気中に放出する放熱フィンを取り付けた多層プリント配線板の放熱構造。
Priority Applications (2)
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