JP4741324B2 - プリント基板 - Google Patents

Description

本発明はプリント基板に関し、特に、電子部品を冷却するための放熱板を不要として、電子機器の大型化を抑制しつつ、その電子部品を高効率に冷却することができるプリント基板に関するものである。

プリント基板に実装されたトランジスタやＩＣ等の電子部品は通電によって高熱を発するため、電子機器（例えば、自動車用エンジンコントロールユニット「ＥＣＵ」）の分野においては、これら電子部品の発熱に対する冷却方法が重要な技術の一つとなっている。電子部品の冷却方法としては、通常、熱伝導性に優れる材料からなる放熱板（ヒートシンク）を電子部品の発熱面に取り付ける方法が一般的である（特許文献１）。更に、放熱フィンを冷却ファンにて空冷する方法もある。
特開平７−２３５７８１号公報（図２など）

しかしながら、近年では、電子機器の小形・軽量化を達成するべく、その薄形化および高密度実装化が急速に進められており、そのため、放熱板を実装するための十分なスペースをプリント基板上に確保することができないという問題点があった。即ち、電子部品を適切に冷却するためには、放熱板を大きくする必要があり、その分、電子機器全体としての大型化を招く。その一方、放熱板を小さく構成したのでは、放熱効率が低下して、電子部品を適切に冷却することができない。

本発明の目的は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、電子部品を冷却するための放熱板を不要として、電子機器の大型化を抑制しつつ、その電子部品を高効率に冷却することができるプリント基板を提供することを目的としている。

この目的を達成するために、請求項１記載のプリント基板は、電気絶縁性材料から構成される絶縁材部と、その絶縁材部の少なくとも一方の表面、又は、その絶縁材部の少なくとも一方の表面及び内部に形成される配線パターンとを備え、前記配線パターンによって電気的に接続させる１又は複数の電子部品が実装されるものであって、前記絶縁材部の内部に積層状に配設される、カーボンを主体として構成されるカーボン層部と、筐体の取り付け孔に対応する位置に、前記プリント基板の一方から他方の表面へ向かう厚さ方向に、前記絶縁体部と前記カーボン層部とを貫通して設けられる貫通孔と、その貫通孔に挿入されることにより取り付けられる熱伝導性を有する放熱部材であって、前記貫通孔の内周面に露出する前記カーボン層に接触すると共にその両端がそれぞれ前記プリント基板の表面に露出する前記放熱部材とを備え、前記放熱部材は、前記筐体の取り付け孔に熱伝導性の取り付け部材を挿通するために前記厚さ方向に貫通して形成された第２貫通孔であって、前記熱伝導性の取り付け部材を挿通させた場合に、熱伝導し得るように前記取り付け部材と接触するように形成された第２貫通孔を有する。

請求項２記載のプリント基板は、請求項１記載のプリント基板において、前記放熱部材は、熱伝導性を有するボルトと、そのボルトと対となる熱伝導性を有するナットとから構成され、前記放熱部材は、前記貫通孔の一端側から挿入した前記ボルトのネジ部が、前記貫通孔の他端側から挿入した前記ナットのネジ孔に挿入されることにより取り付けられて、その取り付け状態において、前記ボルトが前記貫通孔の内周面に露出する前記カーボン層に接触すると共に、前記ボルトにおける前記貫通孔の一端側の端及び他端側の端と、前記ナットにおける前記貫通孔の他端側の端とがそれぞれ前記プリント基板の表面に露出するものであり、前記第２貫通孔は、前記取り付け状態において、前記ボルトとナットとを前記厚さ方向に貫通して形成された孔であって、前記熱伝導性の取り付け部材を挿通させた場合に、熱伝導し得るように前記取り付け部材と接触するように形成された孔である。

請求項１記載のプリント基板によれば、絶縁材部の内部には、カーボンを主体に構成され熱伝導性に優れるカーボン層部が積層状に配設されているので、通電により電子部品から発熱した熱は、カーボン層部へ伝えられ、そのカーボン層部において拡散される。そして、カーボン層部には、熱伝導性を有し、プリント基板の表面に両端が露出する放熱部材が接触されているので、カーボン層に拡散された熱が、放熱部材を介してプリント基板の表面に向かって伝導される。

よって、通電により電子部品から発熱した熱が、カーボン層部において拡散されることにより効率的に外部へ放熱できるだけでなく、カーボン層部に接触された放熱部材を介して熱がプリント基板の表面へ向けて伝導（放熱）される。また、熱を、放熱部材の第２貫通孔に挿通した取り付け部材によってもプリント基板の表面に向かって伝導させることができる。その結果として、基板の放熱性が向上し、通電により電子部品から発熱した熱を効率的に放熱できるという効果がある。即ち、電子部品が通電により発熱した場合には、カーボン層部への熱伝導、カーボン層部での熱拡散、及び放熱部材による基板表面へ向かう熱伝導によって、電子部品の放熱を確実に行うことができ、かかる電子部品の冷却を高効率に行うことができるという効果がある。

請求項２記載のプリント基板によれば、請求項１記載のプリント基板の奏する効果に加えて、熱伝導性を有し、貫通孔の一端側から挿入されるボルトと、熱伝導性を有し、貫通孔の他端側から挿入されて前記ボルトと対になって取り付けられるナットとから、第２貫通孔を有する放熱部材を構成できるという効果がある。

以下、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態におけるプリント基板１の上面図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線におけるプリント基板１の側断面図であり、図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線におけるプリント基板１の側断面図である。なお、図１〜３では、プリント基板１の一部が省略して図示されている。また、図１では、電子部品２の図示が省略されると共に、その電子部品２の仮想的な外形が２点鎖線を用いて図示されている。

プリント基板１は、例えば、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）などの電子機器を構成する基板であり、その上面側（図１紙面手前側、図２上側）に実装される複数の電子部品２と、それら各電子部品２を電気的に接続する導電パターン３と、その導電パターン３が少なくとも一方の表面（絶縁板４における図２上側に相当する面）に形成される絶縁板４と、その絶縁板４の内部に積層状に配設されるカーボンシート５とを主に備えている。

なお、電子部品２としては、例えば、抵抗器やコンデンサ、トランジスタ、ＩＣなどが例示されるが、これらに特に限定されるものではなく、広くプリント基板に実装される他の電子部品も含まれる。

導電パターン３は、絶縁板４の少なくとも一方の表面（絶縁板４における図２上側に相当する面）に、電子部品２の間を電気的に接続する電気配線回路（特許請求の範囲における「配線パターン」に相当する）として形成されており、銅箔層３ａとその銅箔層３ａの上面に積層されるめっき層３ｂとから構成されるものである。導電パターン３（銅箔層３ａ及びめっき層３ｂ）の表面には、導電パターン３が短絡されることを防止するために、レジスト層１２が被覆されている。

なお、導電パターン３は、絶縁板４における他方の表面（絶縁板４における図２下側に相当する面）及び／又は絶縁板４の内部に設けられていてもよく、多層の導電パターン３が設けられている場合には、各層の導電パターン３における電気的接続をすべき位置にスルーホールＴＨが設けられ、このスルーホールＴＨの表面に設けられためっき層１１を介して、各層の導電パターン３が接続される。

絶縁板４は、電気絶縁性を有する略平板状体であり、その四隅部に設けられたねじ孔４ａを利用して電子機器の筺体（非図示）に螺合固定されるものである。この絶縁板４は、紙、ガラスクロス（織布又は不織布）などに含浸させた電気絶縁性樹脂（本実施形態ではエポキシ樹脂）を硬化させたものである。また、ねじ孔４ａは、絶縁板４の四隅部に穿設された貫通孔３０の内部において互いに組み合わされた一対の金属製（例えば、銅製）のボルト３１及びナット３２の中心軸上にザグリ加工等によって穿孔されて形成された孔である（図３）。なお、図３に示すように、貫通孔３０の内周面には、カーボンシート５の断面が露出している。

この絶縁板４には、図１及び図２に示すように、断面略円形の受熱孔部６及び放熱孔部７が板厚方向（図２上下方向）に複数穿設されており、これら受熱孔部６及び放熱孔部７の端部は、後述するカーボンシート５に接続されている。受熱孔部６は、電子部品２が通電により発熱した場合に、その熱を後述するカーボンシート５へ伝えるための部材であり、放熱孔部７は、カーボンシート５の熱を外部へ放熱するための部材である。

受熱孔部６の内部には、熱伝導性を有する物質から構成される熱伝導性ペースト８が充填されているので、通電により電子部品２が発熱した場合には、この熱伝導性ペースト８を介して、電子部品２の熱を後述するカーボンシート５へ確実かつ高効率に伝達できる。更に、受熱孔部６の開口部（図１紙面手前側、図２上側）は、図１及び図２に示すように、電子部品２の裏面側（図２下側）側に臨む位置に配設されているので、電子部品２の熱を確実かつ高効率にカーボンシート５へ伝えることができる。

なお、本実施形態では、熱伝導性ペースト８として、カーボンを主体として構成されるカーボンペーストを用いるが、熱伝導性ペースト８は、このようなカーボンペーストに限定されるものではなく、熱伝導性を有する物質のペーストであれば代替可能であり、例えば、銅や銀などの金属から構成される金属ペーストなどを熱伝導性ペースト８として用いてもよい。

同様に、放熱孔部７の内部にも熱伝導性ペースト８が充填されているので、電子部品２からカーボンシート５へ伝えられた熱を、この熱伝導性ペースト８を介して、外部へ確実かつ高効率に放熱することができる。更に、放熱孔部７の開口部（図１紙面奥側、図２下側）は、電子部品２の裏面側に臨まないように配設されているので、その放熱孔部７（熱伝導性ペースト８）から放熱された熱により電子部品２が影響を受ける（発熱する）ことを抑制することができる。

ここで、受熱孔部６に充填された熱伝導性ペースト８は、図２に示すように、その頂部（図２上側）が絶縁板４の表面から盛り上げられており、その分、熱伝導性ペースト８と電子部品２の裏面側（図２下側）との間隙が小さくされているので、電子部品２から熱伝導性ペースト８への熱伝導を確実かつ高効率に行うことができ、電子部品２の冷却効率のより一層の向上を図ることができる。

また、受熱孔部６の開口部近傍、即ち、電子部品２の裏面に対応する範囲には、図１及び図２に示すように、受熱パターン９が形成されている。受熱パターン９は、電子部品２からの熱を受熱して、受熱孔部６の熱伝導性ペースト８へ伝えるためのものであり、図１に示すように、上面視において各受熱孔部６に充填された複数の熱伝導性ペースト８を含む広い範囲にわたって面状に形成されている。各熱伝導性ペースト８は、この受熱パターン９により互いに接続されている。

よって、この受熱パターン９の面積分だけ電子部品２に対する受熱面積を拡大することができ、また、その受熱パターン９で受熱された熱は、その受熱パターン９内で拡散され、各熱伝導性ペースト８へ伝えられるので、電子部品２から各熱伝導性ペースト８への熱伝導をより確実かつ高効率に行うことができ、その結果、電子部品２の冷却効率のより一層の向上を図ることができる。

更に、受熱パターン９は、上述した導電パターン３と同様に、銅箔層９ａ、めっき層およびレジスト層１２から構成されているので、その形成を導電パターン３の形成と同じ工程で行うことができる。即ち、かかる受熱パターン９を形成するための工程を別途行う必要がないので、その分、製造コストの低減を図ることができる。

なお、受熱孔部６に充填された熱伝導性ペースト８の頂部を絶縁板４の表面から更に盛り上げて、電子部品２の裏面（図２下側）に接触させても良い。これにより、電子部品２から熱伝導性ペースト８への熱伝導をより確実かつ高効率に行うことができる。この場合、熱伝導性ペースト８は、電子部品２の裏面に直接接触していても良く、或いは、受熱パターン９を介して間接的に接触していても良い。

ここで、熱伝導性ペースト８は、メタノールにカーボン粉末およびバインダーとしてのフェノール樹脂を混合しペースト状にした後、各孔部６，７に充填して硬化させたものである。この場合、カーボン粉末は、２０μｍ以下の粒径のものを用いることが好ましい。なお、フェノール樹脂およびメタノールに代えて、他の樹脂や溶剤を使用することは当然可能である。

カーボンシート５は、カーボンを主体として構成された熱伝導性に優れるシート状体であり、図１及び図２に示すように、絶縁板４の内部に積層状に配設されると共に、その絶縁板４のほぼ全面にわたる範囲に広がって配設されている。そのため、電子部品２が通電により発熱した場合には、その熱は、上述した受熱孔部６（熱伝導性ペースト８）を介してカーボンシート５へ伝わり、そのカーボンシート５における熱拡散によって、プリント基板１の全域へ拡散される。

その結果、プリント基板１における熱の分布は、従来のプリント基板のように電子部品２近傍のみが極端に高温となることがなく、カーボンシート５による熱拡散によって電子部品２近傍の熱を四方へ移動させることにより、プリント基板１全体としてよりなだらかな熱の分布とすることができるので、その分、電子部品２近傍における熱のピーク（絶対値）を抑制することができる。

また、カーボンシート５は、その端部が絶縁板４の周端縁（図２右側）から露出して構成されているので、上述した放熱孔部７（熱伝導性ペースト８）からだけでなく、かかる露出部からも熱を外部に高効率に放熱することができる。

その結果、電子部品２を適切に冷却することができるので、従来のプリント基板のように電子部品２を冷却するための放熱板を別途設けることを不要とすることができる。よって、その分、プリント基板上の限られたスペースにおける電子部品２の実装密度を高めることができ、電子機器全体としての小型化を図ることができると共に、部品点数を低減して、部品コストや組み立てコストを抑制することができる。

更に、カーボンシート５は、図３に示すように、ねじ孔４ａが穿孔された金属製のボルト３１に接触している。よって、通電により電子部品２から発熱した熱が、カーボンシート５において拡散されることにより効率的に外部へ放熱されるだけでなく、ボルト３１及びそのボルト３１に接続されたナット３２を介して、絶縁板４の表面（プリント基板１の表面）に向かって伝導される。その結果として、プリント基板１の放熱性をより向上させることができるのである。

加えて、カーボンシート５において拡散された熱が、ねじ孔４ａ（金属製のボルト３１及びナット３２）を介してプリント基板１の表面に向かって伝達されることによって、放熱性を高めることができるばかりでなく、ねじ孔４ａに挿通された筺体取り付け用の金属製ねじを介して、熱を筺体（非図示）へ伝導（放熱）することができる。その結果として、プリント基板１の放熱性が格段に向上する。よって、カーボンシート５を、ねじ孔４ａが穿孔された金属製のボルト３１に接触させることにより、電子部品２の高効率に冷却させることが可能となるのである。

なお、プリント基板１には、非図示のグランドパターンが形成されており、このグランドパターンには、カーボンシート５が電気的に接続されていることが好ましい。カーボンシート５をグランドパターン（非図示）に電気的に接続することによって、グランドパターン（グランド）の容量（面積）を拡大することができるので、グランドの電位を安定させることができ、その結果、ノイズによる影響を抑制して、電子部品２の動作を安定させることができる。なお、この場合、グランドパターンの一端をねじ孔４ａに接続し、グランドパターンを、ねじ孔４ａに螺合されるねじを介してグランドに接続するように構成してもよい。

また、カーボンシート５が電気的に孤立した状態となると、コンデンサとして作用してしまい、電子部品２に悪影響を及ぼすおそれがある。特に、上述のように、シールド効果を得るべくカーボンシート５の面積を大きくした場合には、その問題が顕著となる。そこで、かかるカーボンシート５をグランドパターン（グランド）へ電気的に接続することにより、カーボンシート５がコンデンサとして作用することが回避して、電機部品２へ悪影響を及ぼすことを抑制することができる。

ここで、カーボンシート５とグランドパターン（非図示）との接続は、放熱孔部７に充填された熱伝導性ペースト８によって行うことができる。このように放熱孔部７に充填された熱伝導性ペースト８を介して、カーボンシート５とグランドパターン（非図示）とを接続することによって、カーボンシート５の熱を外部へ確実かつ高効率に放熱することができるだけでなく、カーボンシート５とグランドパターン（非図示）とを電気的に接続するための接続経路を別途設ける必要がなく、その分、加工コストや材料コストなどを抑制することができる。

カーボンシート５は、カーボン単体により構成されるシートであり、例えば、天然黒鉛を酸処理後膨張させ圧延加工でシートにした膨張カーボンシートや樹脂シートを２０００℃以上の高温で炭化処理したグラファイトシートなどを使用できる。

また、カーボンシート５には、図１及び図２に示すように、上面視略円形の開口部５ａが開口形成されており、スルーホールＴＨの表面に設けられためっき層１１との接触が回避されており、めっき層１１を介して通電される電流が、カーボンシート５へ流出しないように構成されている。

以上説明したように、第１実施形態のプリント基板１では、貫通孔３０を、その内周面にカーボンシート５が露出される位置に設け、その貫通孔３０にねじ孔４ａが穿孔された金属製のボルト３１及び対応する金属製ナット３２が取り付けられているので、ねじ孔４ａを利用して金属製ねじを筺体に螺合して、筺体にプリント基板１を取り付けた場合に、ねじ孔４ａ（金属製ボルト３１及びナット３２）を介して、熱が筺体へと伝導（放熱）される。その結果として、電子部品２から発生した熱を外部へ高効率に放熱できるのである。

なお、貫通孔３０の内周面に露出されるカーボンシート５は、内周面に沿って閉じた状態である必要はなく、貫通孔３０の内周面の少なくとも一部にカーボンシート５が露出していればよい。

次に、図４を参照して、第２実施形態のプリント基板について説明する。図４は、第２実施形態のプリント基板１に設けられた放熱用スルーホール４０の側断面図である。上記した第１実施形態のプリント基板１は、ねじ孔４ａの穿孔された金属製のボルト３１を、カーボンシート５に接触させることによって、カーボンシート５において拡散された熱をプリント基板１の表面に伝達し、その結果として、プリント基板１の放熱性をより向上させるものであった。

一方、この第２実施形態のプリント基板１では、図４に示すように、放熱用スルーホール（所謂、サーマルビア）４０を、その内周面にカーボンシート５が露出される位置に設けるものである。

ここで、図４（ａ）は、第２実施形態のプリント基板１の一例を説明する図であり、内周面にカーボンシート５が露出するような位置に設けられた放熱用スルーホール４０の内周面に銅めっき層４１を被覆した状態を図示している。

この場合、放熱用スルーホール４０に被覆された銅めっき層４１がカーボンシート５の断面に接触するので、カーボンシート５において拡散された熱が、銅めっき層４１を介して、プリント基板１の表面に向かって伝導される。

よって、通電により電子部品２から発熱した熱が、カーボンシート５において拡散されることにより効率的に外部へ放熱されるだけでなく、銅めっき層４１を介する熱伝導によってさらに効率的に外部へ放熱されるのである。その結果、電子部品２から発生した熱の放熱を確実に行なうことができると共に、かかる電子部品２の冷却を高効率に行なうことができるのである。

一方、図４（ｂ）は、第２実施形態のプリント基板１の別例を説明する図であり、放熱用スルーホール４０の内部を銅ペースト４２を充填した上で、放熱用スルーホール４０の両端部を銅による蓋めっき層４３で被覆した状態を図示している。

この場合もまた、カーボンシート５において拡散された熱が、カーボンシート５の断面に接触する銅ペースト４２とその銅ペースト４２に接触する蓋めっき層４３とを介して、プリント基板１の表面に向かって伝導される。その結果として、プリント基板１の放熱性を高効率とすることができる。

以上説明したように、第２実施形態のプリント基板１では、放熱用スルーホール４０を、その内周面にカーボンシート５が露出される位置に設け、放熱用スルーホール４０の内周を銅めっき層４１で被覆したり、放熱用スルーホール４０の内部を銅ペースト４２で充填することによって、カーボンシート５において拡散された熱を、カーボンシート５の断面に接触する銅めっき層４１や銅ペースト４２を介して、プリント基板１の表面へ向かって伝導することができる。その結果として、電子部品２から発生した熱を外部へ高効率に放熱できるのである。

なお、放熱用スルーホール４０の内周面に露出されるカーボンシート５は、内周面に沿って閉じた状態である必要はなく、放熱用スルーホール４０の内周面の少なくとも一部にカーボンシート５が露出していればよい。

次に、図５を参照して、第３実施形態のプリント基板１について説明する。図５は、第３実施形態のプリント基板１に設けられた放熱用の凹部５０の側断面図である。この第３実施形態のプリント基板１では、図５に示すように、絶縁板４の表面から、カーボンシート５へ到達する深さの凹部５０を設けるものである。なお、この凹部５０は、絶縁板４の所定位置に、ドリル等による機械加工（孔開けやザグリ加工など）やレーザ照射によって形成されるビアである。

ここで、図５（ａ）は、第３実施形態のプリント基板１の一例を説明する図であり、凹部５０に、銅ペースト５１を凹部５０の開口部にまで満たした上で、凹部５０の開口部を銅による蓋めっき層５２を被覆した状態を図示している。

凹部５０は、カーボンシート５に到達する深さに設けられているため、凹部５０の底面がカーボンシート５に接している。よって、凹部５０の内部に銅ペースト５１を満たすことによって、カーボンシート５において拡散された熱が、銅ペースト５１及び蓋めっき層５２を介して、プリント基板１の表面に伝導される。

即ち、絶縁板４の表面から、カーボンシート５へ到達する深さの凹部５０を設け、その内部に銅ペースト５１を充填し、開口部を蓋めっき層５２で覆うことにより、通電により電子部品２から発熱した熱が、カーボンシート５において拡散されることにより効率的に外部へ放熱されるだけでなく、カーボンシート５の断面に接触する銅ペースト５１とその銅ペースト５１に接触する蓋めっき５２とを介する熱伝導によってさらに効率的に外部へ放熱されるのである。その結果、電子部品２から発生した熱の放熱を確実に行なうことができると共に、かかる電子部品２の冷却を高効率に行なうことができるのである。

一方、図５（ｂ）は、第３実施形態のプリント基板１の別例を説明する図であり、凹部５０の内部表面に銅めっき層５３を被覆した状態を図示している。この場合もまた、カーボンシート５において拡散された熱が、カーボンシート５に接触する銅めっき層５３を介して、プリント基板１の表面に向かって伝導される。その結果として、プリント基板１の放熱性を高効率とすることができる。

以上説明したように、第３実施形態のプリント基板１では、凹部５０を、絶縁板４の表面からカーボンシート５へ到達する深さに設け、その凹部５０の内部に銅ペースト５１を充填したり、銅めっき層５３を被覆することによって、カーボンシート５において拡散された熱を、銅ペースト５１や銅めっき層５３を介して、プリント基板１の表面へ向かって伝導することができる。その結果として、電子部品２から発生した熱を外部へ高効率に放熱できるのである。

ここで、プリント基板１への凹部５０の設置は、上記した第１及び第２実施形態のようにプリント基板１に貫通孔（ねじ孔４ａや、放熱用スルーホール４０）を設ける場合に比べ、設置位置の制約が少ない。よって、比較的多くの凹部５０をプリント基板１上に形成することが可能となる。凹部５０（銅ペースト５１が充填された凹部５０，銅めっき層５３が被覆された凹部５０）の数が多い程、放熱性が当然向上するので、凹部５０の設置は放熱性の観点でいえばより好ましいといえる。

また、この第３実施形態では、凹部５０がプリント基板１の片面にのみ設けられた構成としたが、プリント基板１の両面に設けられる構成とすることも当然可能である。

なお、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、上記第３実施形態では、凹部５０が、絶縁板４の表面からカーボンシート５へ到達する深さに設けられているので、凹部５０の底部が、カーボンシート５の表面に接した状態にあるが、これに限定されるものではなく、凹部５０の内側側面又は内側底面の少なくとも一部にカーボンシート５が露出されていればよい。

また、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、絶縁板４の表面からカーボンシート５へ到達する深さの凹部５０を設けた場合には、凹部５０の底面にカーボンシート５の断面ではなく表面（平面）が露出することになる。この場合、最大で凹部５０の底面全体にカーボンシート５の表面が露出する。よって、凹部５０の底面に少なくともカーボンシート５が露出されるように構成することにより、カーボンシート５と、銅ペースト５１や銅めっき層５３との接触面積を大きくすることができるので、通電により電子部品２に発生した熱を効率的に放熱させ得ることになる。その結果、放熱効果を高め、電子部品２から発生した熱の放熱が確実に行なわれることになると共に、かかる電子部品２の冷却が高効率に行なわれることになる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能であることは容易に推察できるものである。

例えば、上記した第１実施形態において、ねじ孔４ａを、絶縁板４の四隅部に穿設された貫通孔３０の内部において互いに組み合わせた一対の金属製のボルト３１及びナット３２の中心軸上にザグリ加工等によって穿孔されて形成された孔とした。このようにボルト３１及びナット３２を利用する以外に、頭部が環状（例えば、円環状）のリベットを用いてもよい。即ち、プリント基板１の四隅部に、ボルト３１及びナット３２を用いる場合と同様に貫通孔を穿孔し、その貫通孔の一端から、頭部が環状のリベットを挿入し、他端側においてリベットの軸部をかしめてもよい。この場合、リベットの円環部をねじ孔とし、このねじ孔に金属製ねじを挿通し、筺体に螺合させることにより、上記した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、上記した第２及び第３実施形態において、放熱用スルーホール４０及び凹部５０に、それぞれ、銅ペースト４２及び銅ペースト５１が充填される場合を例示したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、銅ペースト４２及び銅ペースト５１以外の金属ペースト（例えば、銀ペーストなど）や、受熱孔部６及び放熱孔部７に充填したものと同様のカーボンペーストなどの熱伝導性を有する物質からなるペーストが充填されるように構成されてもよい。

同様に、上記した第２及び第３実施形態において、放熱用スルーホール４０及び凹部５０に、それぞれ、銅めっき層４１及び銅めっき層５３が被覆される場合を例示したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、銅めっき層４１及び銅めっき層５３以外の金属めっき層（例えば、銀めっき層）が被覆される構成であってもよい。

また、上記各実施形態では、ボルト３１及びナット３２、銅めっき層４１、蓋めっき層４３、蓋めっき層５２、銅めっき層５３がいずれも、絶縁体４の表面（プリント基板１の表面）に露出するように構成されているが、これらの放熱性部材が必ずしも絶縁体４の表面に露出している必要はなく、カーボンシート５に接し、表面側に向かうように延びていればよい。ただし、これらの放熱性部材を絶縁体４の表面に露出させることにより、より効率的に電子部品２の放熱及び冷却を図ることが可能である。

また、１枚のプリント基板１に、ねじ孔４ａを有するボルト３１及びナット３２を取り付けるための貫通孔３０（第１実施形態）、放熱用スルーホール４０（第２実施形態）、凹部５０（第３実施形態）を混在させて構成することは容易に推測可能である。

また、上記各実施形態では、カーボンシート５としてカーボン単体により構成されるシートを用いたが、必ずしもカーボン単体のみから構成されるシートに限定されるものではなく、他の材料を混合させて構成されたシートを用いることは当然推察可能である。即ち、カーボンシート５は、少なくともカーボンを含むものであればよい。

また、上記各実施形態では、カーボンシート５を内部に備えるプリント基板１として、両面基板を例示したが、片面基板や多層基板にも適用可能であることは容易に推察可能である。

また、上記各実施形態では、カーボンシート５を絶縁体４の内部に備えるプリント基板１を例示したが、カーボンシート５を、絶縁体４の内部だけでなく絶縁体４の表面に設けた構成であってもよい。また、絶縁体４の表面にのみにカーボンシート５を設けた構成であってもよい。

また、上記各実施形態では、カーボンシート５が絶縁体４の内部に一層設けられている構成としたが、二層以上のカーボンシート５が絶縁体４の内部に設けられるような構成であってもよい。

また、第２実施形態として上記した放熱用スルーホール４０に設けられた銅めっき層４１や蓋めっき層４３を、筺体に取り付けた際に該筺体に接触する位置に設けるように構成してもよい。かかる構成により、カーボンシート５において拡散された熱は、銅めっき層４１、又は、銅ペースト４２及び蓋めっき層４３を介して筺体へと伝導されるので、放熱性の向上という点において好ましい。

同様に、第３実施形態として上記した凹部５０に設けられた蓋めっき層５２や銅めっき層５３を、筺体に取り付けた際に該筺体に接触する位置に設けるように構成してもよい。かかる構成により、カーボンシート５において拡散された熱は、銅ペースト５１及び蓋めっき層５２、又は、銅めっき層５３を介して筺体へと伝導されるので、放熱性の向上という点において好ましい。

本発明の第１実施形態におけるプリント基板の上面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線におけるプリント基板の側断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線におけるプリント基板の側断面図である。 第２実施形態のプリント基板に設けられた放熱用スルーホールの側断面図である。 第３実施形態のプリント基板に設けられた放熱用の凹部の側断面図である。

符号の説明

１ プリント基板
２ 電子部品
３ 導電パターン（配線パターン）
３ａ 銅箔層（配線パターン）
３ｂ めっき層（配線パターン）
４ 絶縁板（絶縁材部）
５ カーボンシート（カーボン層）
４ａ ねじ孔（第２貫通孔）
３０ 貫通孔
３１ ボルト（放熱部材の一部）
３２ ナット（放熱部材の一部）
４０ 銅めっき層
４２ 銅ペースト
５０ 凹部
５１ 銅ペースト
５３ 銅めっき層

Claims (2)

1. 電気絶縁性材料から構成される絶縁材部と、その絶縁材部の少なくとも一方の表面、又は、その絶縁材部の少なくとも一方の表面及び内部に形成される配線パターンとを備え、前記配線パターンによって電気的に接続させる１又は複数の電子部品が実装されるプリント基板において、
   前記絶縁材部の内部に積層状に配設される、カーボンを主体として構成されるカーボン層部と、
   筐体の取り付け孔に対応する位置に、前記プリント基板の一方から他方の表面へ向かう厚さ方向に、前記絶縁体部と前記カーボン層部とを貫通して設けられる貫通孔と、
   その貫通孔に挿入されることにより取り付けられる熱伝導性を有する放熱部材であって、前記貫通孔の内周面に露出する前記カーボン層に接触すると共にその両端がそれぞれ前記プリント基板の表面に露出する前記放熱部材とを備え、
   前記放熱部材は、前記筐体の取り付け孔に熱伝導性の取り付け部材を挿通するために前記厚さ方向に貫通して形成された第２貫通孔であって、前記熱伝導性の取り付け部材を挿通させた場合に、熱伝導し得るように前記取り付け部材と接触するように形成された第２貫通孔を有することを特徴とするプリント基板。
2. 前記放熱部材は、熱伝導性を有するボルトと、そのボルトと対となる熱伝導性を有するナットとから構成され、
   前記放熱部材は、前記貫通孔の一端側から挿入した前記ボルトのネジ部が、前記貫通孔の他端側から挿入した前記ナットのネジ孔に挿入されることにより取り付けられて、その取り付け状態において、前記ボルトが前記貫通孔の内周面に露出する前記カーボン層に接触すると共に、前記ボルトにおける前記貫通孔の一端側の端及び他端側の端と、前記ナットにおける前記貫通孔の他端側の端とがそれぞれ前記プリント基板の表面に露出するものであり、
   前記第２貫通孔は、前記取り付け状態において、前記ボルトとナットとを前記厚さ方向に貫通して形成された孔であって、前記熱伝導性の取り付け部材を挿通させた場合に、熱伝導し得るように前記取り付け部材と接触するように形成された孔であることを特徴とする請求項１記載のプリント基板。
   

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