JP4582491B2 - Metal substrate - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に大電流を流すのに好適な薄型のモジュール電源装置などに組み込まれる金属基板に関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、この種の金属基板は、特にDC-DCコンバータを内蔵する薄型のモジュール電源装置などに適用される。図3はいわゆる一層の金属基板4の断面図を示したものであるが、同図において、1は放熱効果を有するアルミニウムなどの金属ベースであり、この金属ベース1の表面に絶縁層2を設けたうえ、プリント配線加工により導体パターン3を設けて所望の金属基板4が構成される。
【0003】
こうした金属基板4において、電源装置の大電流化に対応して厚さが70μm以上の厚銅箔を導電パターン3として使用すると、エッチングによるパターン形成の寸法精度が悪くなるため、導電パターン3の最小幅や導電パターン3,3の間隔を広く設計せざるを得ない。このため、大電流に対応する厚銅箔を導電パターン3として使用すると、金属基板4の表面上に実装するその他のICなどを含む制御回路部分においても、パターン間隔の広い設計ルールに従うことになり、実装部品の高密度化(導電パターンの微細化)が困難になる。また、特に一層の金属基板4の場合は、表面積の広い金属ベース1と導電パターン3との間の距離が極めて短いので、この金属ベース1と導電パターン3との間に存在する浮遊容量が大きく、ノイズの影響を受けやすいという問題もある。
【0004】
こうした問題を改善するために提案されたのが、図4に示す二層の金属基板16である。同図において、金属ベース1の表面には第1絶縁層12が形成され、この第1絶縁層12の表面に第1導体パターン13が設けられる。さらに、面一な第1絶縁層12および第1導体パターン13の表面には、別の第2絶縁層14が形成され、この第2絶縁層14の表面に別の第2導体パターン15が設けられる。つまり、第2絶縁層14の両面に導体パターン13,15をそれぞれ形成した二層パターン部が、第1絶縁層12の表面全体に設けられている。
【0005】
こうして得られた金属基板16は、導体パターン13,15を二層に設けた分だけ、表面実装部品の高密度化を達成できる。また、第1導体パターン13をシールドとして用いることで、金属ベース1と第2導電パターン15との間に存在する浮遊容量を小さくし、ノイズの影響を低減できる。しかし、図3に示す一層の金属基板4に比べて、第1絶縁層12や第1導体パターン13をさらに介在させているので、金属基板16の両側にある金属ベース1と第2導体パターン15との間の熱抵抗が大きく、金属ベース1による放熱性を有効に活用できない。よって、金属基板16を電源装置として利用した場合には、装置の大電力化および大容量化に向かないという問題を有する。
【0006】
上記金属基板4,16の欠点を補うために提案されたのが、図5に示す部分二層の金属基板28である。この金属基板28は、第2絶縁層14の両面に第1導体パターン13と第2導体パターン15をそれぞれ設けた二層パターン部29を、金属ベース1上にある第1導体パターン13の表面に部分的に設ける一方で、二層パターン部29を設けていない凹部30の第1絶縁層12上に第3導電パターン31を設けて構成される。これにより、一つの金属ベース1上で、部分的に第1の導体パターン13と第2の導体パターン15が積層される二層パターン部29と、導体パターン31が一層のみある単層パターン部32がそれぞれ形成される。
【0007】
こうした金属基板28の場合、単層パターン部32を構成する第3導体パターン31に主として発熱量の多い電子部品を実装すれば、第3導体パターン31と金属ベース1との間には第1絶縁層12しか介在されていないため熱抵抗が小さく、金属ベース1に速やかに熱を伝えることができる。また、それ以外の二層パターン部29では、上述のように表面実装部品の高密度化を達成できる他に、第1導体パターン13をシールドとして用いることで、ノイズの影響を低減できる。
【0008】
しかし、第2導体パターン15と第3導体パターン31の高さが揃っていないため、半田マスクによる半田ペーストの印刷や、表面実装部品の実装が一度に行なえないという問題がある。また、導体パターン13,15をいくら多層にしても、導体パターン13,15そのものの最小幅や、第1導体パターン13,13若しくは第2導体パターン15,15の間隔は、大電流化に対応して広く設計せざるを得ず、表面実装部品の高密度化には自ずと限界があった。
【0009】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、放熱特性を低下させることなく、半田ペーストの印刷や電子部品の実装を一度に行なうことができ、しかも実装部品の高密度化を可能にする金属基板を提供することをその目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明における金属基板は、金属ベースの表面に第1絶縁層を設け、この第1絶縁層の表面に導体パターンを設けてなる金属基板において、少なくとも第2絶縁層の両面に導体パターンをそれぞれ設けた多層パターン部を前記第1絶縁層の表面に部分的に設けると共に、前記多層パターン部を設けていない凹部に金属バスバーを設け、前記金属バスバーの表面と前記導電パターンの表面を面一に形成したものである。
【0011】
このようにすると、多層パターン部となる箇所は、導体パターンが複数層に設けられているので、その分だけ表面実装部品の高密度化を達成できる。また、表面実装部品の被接続部となる導体パターンや金属バスバーの表面が、凹凸のない同一面上に形成されているため、半田マスクによる半田ペーストの印刷や、金属基板への部品の実装を一度に行なうことが可能になる。また、導体パターンとは別に金属バスバーを配置することで、大電流化に対応したパターン設計を強いられることなく、金属バスバーに大電流を簡単に流すことができる。
【0012】
【発明の実施形態】
以下、本発明における好ましい実施例について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【0013】
本発明の一実施例を示す図1および図2において、40は金属基板41の基材となる全体が略矩形状をなす板状の金属ベースであり、これは従来例のものと同様に、熱伝導性に優れた金属部材である例えばアルミニウムなどにより形成される。
また42は、金属ベース40の表面全体を覆うようにして設けられた第1絶縁層である。第1絶縁層42の表面には、第2絶縁層43の両面に第1導体パターン44と第2導体パターン45をそれぞれ設けた多層パターン部に相当する二層パターン部46が部分的に設けられる。この二層パターン部46は、第1導体パターン44に第1絶縁層42が対向するようにして設けられており、第1絶縁層42と二層パターン部46との間には、例えば絶縁シートなどの別の絶縁体48が介在される。
【0014】
二層パターン部46を設けていない金属基板40の凹部51に位置して、第1絶縁層42上には第3導体パターン52が露出して設けられる。この第3導体パターン52は、二層パターン部46の位置にも設けられており、二層パターン部46に図示しないメッキスルーホールを設けることにより、各導体パターン44,45,52の電気的接続が相互に図られる。第3導体パターン52の表面には、導電性に優れしかも大電流を流すのに好適な平板状の金属バスバー53が、半田付けなどにより接続固定される。特に本実施例では、金属基板40の半田マスクによる半田ペーストの印刷や、後述する電子部品61の実装を一度に行なうことを考慮して、略平坦状をなす金属バスバー53の表面と第2絶縁層43の表面が、同一平面上すなわち面一に形成される。
【0015】
61は電源装置の構成素子である電子部品で、これは第2導体パターン45や金属バスバー53が露出する金属基板40の表面に複数個実装される。各電子部品61は周知のように、部品本体62とそこから延びる導電性のリード端子63とを備えて構成され、部品本体62の背面やリード端子63が、面一な第2導体パターン45や金属バスバー53の表面適所に半田付けなどで接続固定されるようになっている。
【0016】
上記構成における金属基板40を製造するに際しては、金属ベース41の表面全体を覆うようにして第1絶縁層42を貼り付け、この第1絶縁層42の表面に第3導体パターン52をプリント配線する。他方、第2絶縁層43の両面に第1導体パターン44と第2導体パターン45をそれぞれプリント配線し、この二層パターン部46となる導体パターン44,45付きの第2絶縁層43を、絶縁体48を介在させつつ第1絶縁層42の表面に貼り付ける。ここで、二層パターン部46を設けていない金属基板40の凹部51の底面には第3導体パターン52が露出するので、この第3導体パターン52上に金属バスバー53を載せて半田付け接続する。なお、導体パターン44,45付きの第2絶縁層43を貼り付ける前に、金属バスバー53を第3導体パターン52上に半田付け接続してもよい。
【0017】
こうして得られた金属基板40は、電子部品61の被接続部となる第2導体パターン45や金属バスバー53の表面が、凹凸のない同一面上に形成されているため、半田マスクによる半田ペーストの印刷を一度に行なうことができる。またその後も、一度に全ての電子部品61を金属基板40の表面に実装することが可能になる。その他、二層パターン部46の箇所は、第1導体パターン44と第2導体パターン45が二層に設けられているので、その分だけ表面実装部品の高密度化を達成できる。
また、金属バスバー53を金属ベース41上に設けることで、大電流化に対応した導体パターン44,45,52の設計を強いられることなく、金属バスバー53に大電流を簡単に流すことができる。しかも、発熱する電子部品61の背面を金属バスバー53に熱的に接続すれば、こうした電子部品61を金属バスバー53により効果的に放熱することができるので、特に薄型のモジュール電源装置において、その形状を小形化することが可能になる。
【0018】
以上のように本実施例では、金属ベース41の表面に第1絶縁層42を設け、この第1絶縁層42の表面に導体パターン44,45を設けてなる金属基板40において、少なくとも第2絶縁層の両面に導体パターン44,45をそれぞれ設けた二層パターン部46を第1絶縁層42の表面に部分的に設けると共に、二層パターン部46を設けていない凹部51に金属バスバー53を設け、この金属バスバー53の表面と導電パターン(第2導体パターン45)の表面を面一に形成している。
【0019】
このように金属基板40を構成すると、二層パターン部46となる箇所は、第1導体パターン44と第2導体パターン45が二層に設けられているので、その分だけ金属基板40の表面に実装する電子部品61の高密度化を達成できる。また、電子部品61の被接続部となる第2導体パターン45や金属バスバー53の表面が、凹凸のない同一面上に形成されているため、半田マスクによる半田ペーストの印刷や、金属基板40への電子部品61の実装を一度に行なうことが可能になる。また、導体パターン44,45,52とは別に金属バスバー53を配置することで、大電流化に対応したパターン設計を強いられることなく、金属バスバー53に大電流を簡単に流すことができる。したがって、放熱特性を低下させることなく、半田ペーストの印刷や電子部品61の実装を一度に行なうことができ、しかも実装する電子部品61の高密度化を可能にする金属基板40を提供できる。
【0020】
その他、こうした構成においては、金属基板40に実装する電子部品61の背面と熱的に接続する熱接続部を、金属バスバー53の表面に形成するのが好ましい。こうすれば、単に大電流を流す目的としてではなく、電子部品61の放熱部材として、金属バスバー53を利用することができる。
【0021】
なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、実施例では第2絶縁層43の両面に第1導体パターン44と第2導体パターン45を設けた二層パターン部46を示したが、三層以上の導電パターンを有する多層パターン部としてもよい。
【0022】
【発明の効果】
本発明は、金属ベースの表面に第1絶縁層を設け、この第1絶縁層の表面に導体パターンを設けてなる金属基板において、少なくとも第2絶縁層の両面に導体パターンをそれぞれ設けた多層パターン部を前記第1絶縁層の表面に部分的に設けると共に、前記多層パターン部を設けていない凹部に金属バスバーを設け、前記金属バスバーの表面と前記導電パターンの表面を面一に形成したものであり、放熱特性を低下させることなく、半田ペーストの印刷や電子部品の実装を一度に行なうことができ、しかも実装部品の高密度化を可能にする金属基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における部品実装状態の金属基板の断面図である。
【図2】同上部品実装状態の金属基板の部分斜視図である。
【図3】従来例を示す金属基板の断面図である。
【図4】別の従来例を示す金属基板の断面図である。
【図5】さらに別の従来例を示す金属基板の断面図である。
【符号の説明】
41 金属ベース
44 第1導体パターン(導体パターン)
45 第2導体パターン(導体パターン)
46 二層パターン部(多層パターン部)
51 凹部
53 金属バスバー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a metal substrate that is incorporated in a thin module power supply device that is particularly suitable for flowing a large current.
[0002]
[Problems to be solved by the invention]
In general, this type of metal substrate is applied particularly to a thin module power supply device incorporating a DC-DC converter. FIG. 3 shows a cross-sectional view of a so-called single-
[0003]
In such a
[0004]
In order to improve such a problem, a two-
[0005]
The
[0006]
In order to compensate for the drawbacks of the
[0007]
In the case of such a
[0008]
However, since the heights of the
[0009]
Therefore, in view of the above problems, the present invention provides a metal substrate that can perform solder paste printing and electronic component mounting at a time without degrading heat dissipation characteristics, and that can increase the density of mounted components. Its purpose is to provide.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In the metal substrate according to the present invention, the first insulating layer is provided on the surface of the metal base, and the conductor pattern is provided on the surface of the first insulating layer. The multilayer pattern portion is partially provided on the surface of the first insulating layer, and a metal bus bar is provided in the recess not provided with the multilayer pattern portion, so that the surface of the metal bus bar and the surface of the conductive pattern are flush with each other. It is a thing.
[0011]
In this way, since the conductor pattern is provided in a plurality of layers at the location to be the multilayer pattern portion, it is possible to achieve a higher density of the surface mount component. In addition, since the conductor pattern and the surface of the metal bus bar to be connected to the surface-mounted component are formed on the same surface without unevenness, printing of solder paste with a solder mask and mounting of the component on a metal substrate are possible. It can be done at once. Also, by arranging the metal bus bar separately from the conductor pattern, a large current can be easily passed through the metal bus bar without being forced to design a pattern corresponding to a large current.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0013]
In FIGS. 1 and 2 showing an embodiment of the present invention,
[0014]
A
[0015]
61 is an electronic component that is a component of the power supply device, and a plurality of electronic components are mounted on the surface of the
[0016]
When manufacturing the
[0017]
In the
Also, by providing the
[0018]
As described above, in this embodiment, at least the second insulation is provided in the
[0019]
When the
[0020]
In addition, in such a configuration, it is preferable that a thermal connection portion that is thermally connected to the back surface of the
[0021]
In addition, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation implementation is possible. For example, in the embodiment, the two-
[0022]
【The invention's effect】
The present invention provides a multi-layer pattern in which a first insulating layer is provided on a surface of a metal base and a conductive pattern is provided on the surface of the first insulating layer, and a conductive pattern is provided on both surfaces of at least the second insulating layer. A metal bus bar is provided in a recess not provided with the multilayer pattern portion, and the surface of the metal bus bar and the surface of the conductive pattern are formed flush with each other. In addition, it is possible to provide a metal substrate that can perform solder paste printing and electronic component mounting at the same time without degrading heat dissipation characteristics, and that can increase the density of the mounted components.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a metal substrate in a component mounting state according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partial perspective view of the metal substrate in the same component mounting state.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a metal substrate showing a conventional example.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a metal substrate showing another conventional example.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a metal substrate showing still another conventional example.
[Explanation of symbols]
41 metal base
44 1st conductor pattern (conductor pattern)
45 Second conductor pattern (conductor pattern)
46 Two-layer pattern part (multi-layer pattern part)
51 recess
53 metal busbar
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