JP4058826B2 - メタルコア基板 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は電子回路や電子部品を実装するメタルコア基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
メタルコア基板は通常の印刷配線板の内層の一部に金属層を挿入し形成される基板であるが、基板に搭載される電子回路、電子部品からの放出熱をこの挿入された金属層へ伝導することにより放熱特性を高めている。
【０００３】
図を用いて従来のメタルコア基板の実装構造を説明する。図５は従来のメタルコア基板の実装構造を示す例であり、４層の配線層と１層の放熱用メタルコア層から形成されるメタルコア基板に電子部品が搭載された場合の断面図である。図において１は絶縁層、２は銅等の電気伝導物質により形成される配線層、３は銅やアルミニウム等の熱伝導物質により形成されるメタルコアであり、１から３で示したものでメタルコア基板４が構成されている。
【０００４】
５は導体パッドであり、メタルコア基板４の表面または内部に形成された配線層２と接続されている。６は電子部品ボディ、７はリードであり、リード７は電子部品本体６の内部に構成される電子回路から電気信号を取り出す導電性線材である。６から７で示したもので電子部品８が構成されている。９は接合材料を示しており、半田等の溶融性金属であってリード７と導体パッド５を電気的機械的に接合し、固定するための材料である。
【０００５】
このようなメタルコア基板の実装構造を取った場合、電子部品ボディ６で発生した熱は絶縁層１、配線層２を経由してメタルコア３に伝導する。メタルコア３は一般に基板全体に広がっており、この表面積によって熱を外部に放出する。
【０００６】
この例ではメタルコア基板４は４層の配線層から構成された場合を説明しているが、さらに高多層の配線層のメタルコア基板であっても電子部品の実装構造、放熱構造に何ら違いはない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記に説明したように、従来のメタルコア基板の実装構造では電子部品８から排出される熱の吸収、伝搬には有効である。しかし、メタルコア基板４に電子部品８を接合する工程で半田等の接合材料９をリード７と導体パッド５に熱融解させることになるが、このときメタルコア３は電子部品ボディ６からの排出熱を吸収、伝搬するのと同様に接合材料９を融解させる熱も吸収、伝搬することとなる。このため接合材料９を溶融するには長時間にわたり導体パッド５、リード７、接合材料９に熱を加え続ける必要があり、電子部品８、導体パッド５に熱ストレスをかけてしまう場合がある。熱ストレスをかけすぎると電子部品８は熱破壊を引き起こし、導体パッドは絶縁層１からはく離し、二度と接合できなくなる問題がある。
【０００８】
また、メタルコア基板上に実装されている部品を修理等により取り外す場合でも接合材料９を融解させなければならないので、取り付け時と同様の熱ストレスをかけすぎてしまう場合がある。
【０００９】
この発明は、メタルコア基板への部品取り付けや取り外し工程においては、部品、導体パッドに熱ストレスをかけにくくし、さらに通常の使用状態では部品からの発熱を吸収、伝搬するメタルコア基板を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１の発明によるメタルコア基板は、基板表面からメタルコアが露出するまでの溝を作り、さらに溝の底の露出したメタルコアにギャップを形成し、電子部品取り付け時はギャップ間が開いた状態で作業を行い、作業後に溶融性金属等を流し込み熱伝導的にギャップを接続されるようにしたものである。
そして電子部品を取り外す時は、ギャップに流し込んだ溶融性金属等を吸い出し、熱的接続を遮断するようにしたものである。
【００１１】
また、第２の発明によるメタルコア基板は、第１の発明による基板表面からメタルコアが露出するまでの溝に熱伝導性の液体を注入し、液体が表面へ噴出しないように溝を被うカバーを設けたものである。
そして電子部品を取り外す時は、カバーを取り外し、ギャップに注入した熱伝導性の液体を排出することで、熱的接続を遮断するようにしたものである。
【００１２】
また、第３の発明によるメタルコア基板は、第１の発明による基板表面からメタルコアが露出するまでの溝に熱伝導性の構造材を取り付けたものである。
そして電子部品を取り外す時は、取り付けた熱伝導性の構造材を取り外すことで、熱的接続を遮断するようにしたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１を示す断面図であり、図において１から９は従来の例に示したものと同一または相当するものである。１０はメタルコアにギャップを持たせる溝であり、基板表面からメタルコア３の下面まで溝が切られている。
【００１４】
電子部品８は溝１０が切られている状態でメタルコア基板４に電気的機械的に接合される。この状態でメタルコア３に設けられたギャップは熱的に接続されていない。
【００１５】
図２は図１に示した溝１０に半田、鉛、スズ等の溶融性金属を融解し、流し込んだ状態の断面図である。１１は溶融性金属であり、高温に加熱して融解し液化した金属を溝に流し込むことで、メタルコア３に設けられたギャップを熱的に接続する。再度この溶融性金属１１に熱を加え融解し、液状の溶融性金属を吸い出すことによりメタルコア３の熱的接続を遮断することができる構造である。
【００１６】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２を示す断面図であり、１から１０は実施の形態１に示したものと同一のものである。１２は水銀、フロリナート等の熱伝導性液体であり、溝１０にメタルコア３が全面被われるまで注がれる。熱伝導性液体１２に注がれた状態でメタルコア３に設けられたギャップは熱的に接続される。１３は溝１０全体を被うゴム等の弾性体のカバーである。カバー１３は溝１０に挿入され、取り付け、取り外しが可能なパッキン形状であり、溝１０に注入された熱伝導性液体１２は容易に排出できる構造である。熱伝導性液体が排出されることによりメタルコア３の熱的接続は遮断される。
【００１７】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３を示す断面図であり、１から１０は実施の形態１に示したものと同一のものである。１４はシリコンラバー等の熱伝導構造材であり、溝１０全体を充填する。熱伝導材１４は溝１０に取り付け、取り外しが可能な構造であり、溝１０に取り付けた状態でメタルコア３に設けられたギャップは熱的に接続され、取り外した状態でメタルコア３の熱的接続は遮断される。
【００１８】
【発明の効果】
第１の発明によれば、メタルコア基板に電子部品を実装する際に熱を吸収するメタルコアにギャップを作ることにより熱の伝導を防止し、熱の吸収を抑えることができ、電子部品、導体パッドに余分な熱ストレスを加えることなく実装できる。
また、メタルコアのギャップを溶融性金属で熱的に接続することにより、通常の使用状態では、ギャップによる放熱特性悪化は発生しない。
【００１９】
第２の発明によれば、メタルコアのギャップの熱的な接続状態を熱伝導性液体の注入と排出により変更できるので、電子部品実装時は熱伝導性液体を排出し、メタルコアへの熱の吸収を抑えることができ、電子部品、導体パッドに余分な熱ストレスを加えることなく実装できる。
また、メタルコアのギャップを熱伝導性液体で熱的に接続することにより、通常の使用状態では、ギャップによる放熱特性悪化は発生しない。
【００２０】
第３の発明によれば、メタルコアのギャップの熱的な接続状態を熱伝導性構造材の取り付けと取り外しにより変更できるので、電子部品実装時は熱伝導性構造材を取り外し、メタルコアへの熱の吸収を抑えることができ、電子部品、導体パッドに余分な熱ストレスを加えることなく実装できる。
また、メタルコアのギャップを熱伝導性構造材で熱的に接続することにより、通常の使用状態では、ギャップによる放熱特性悪化は発生しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明によるメタルコア基板の実装構造の実施形態１を示す図である。
【図２】 この発明によるメタルコア基板の実装構造の実施形態１を示す図である。
【図３】 この発明によるメタルコア基板の実装構造の実施形態２を示す図である。
【図４】 この発明によるメタルコア基板の実装構造の実施形態３を示す図である。
【図５】 従来のメタルコア基板の実装構造の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
１ 絶縁層、２ 配線層、３ メタルコア、４ メタルコア基板、５ 導体パッド、６ 電子部品ボディ、７ リード、８ 電子部品、９ 接合材料、１０ 溝、１１ 溶融性金属、１２ カバー、１３ 熱伝導性液体、１４ 熱伝導性構造体。

Claims (3)

1. 基板の内部にメタルコアを有するメタルコア基板において、
   前記メタルコアには、前記メタルコアの下面まで削られ前記メタルコアの熱伝導を抑制するギャップ部があり、
   電子部品を実装する前記基板の表面から前記メタルコアの下面まで切られた溝には前記ギャップ部を含み、
   前記基板の表面に電子部品を取り付けたら前記ギャップ部に熱伝導材を貯め、前記基板の表面から電子部品を取り外す場合に前記ギャップ部に貯めた前記熱伝導材を除去することを特徴とするメタルコア基板。
2. 前記溝に、取り外しが可能なカバーを設けたことを特徴とする請求項１記載のメタルコア基板。
3. 前記溝に、取り外しが可能な熱伝導性の構造材を取り付けたことを特徴とする請求項１記載のメタルコア基板。

Images