JP4988609B2 - 配線基板 - Google Patents

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Description

本発明は、電子部品が実装される配線基板、特にトランジスタ等の発熱部品が実装され、該発熱部品の冷却機能を有する配線基板に関するものである。
電力増幅器に用いられる配線基板では、該配線基板の表面に実装されたトランジスタ等の発熱部品からの熱を放熱する機能が求められ、前記配線基板の背面にヒートシンクが取付けられ、該ヒートシンクを介して発熱部品の放熱を行っている。
更に、前記発熱部品から前記ヒートシンクに熱を伝達する為、図6(A)、図6(B)に示される様に、配線基板1の前記発熱部品が取付けられる部分には伝熱部材嵌込み孔11が穿設され、該伝熱部材嵌込み孔11に熱伝導性のよい伝熱部材5、例えば円形、矩形形状の銅板等が部分的に埋込まれ、前記伝熱部材5の表面に前記発熱部品が取付けられ、裏面に前記ヒートシンクが取付けられ、前記発熱部品が発した熱を前記伝熱部材により裏面側の前記ヒートシンクに伝達させる様になっている。
伝熱部材を埋込んだ従来の配線基板を図7(A)〜図7(C)に於いて説明する。
図7(A)中、1は配線基板、2は該配線基板1にハンダ7によって固着される発熱部品、3は該発熱部品2の発熱部分であるソース端子、4は前記発熱部品2の部品端子、5は前記配線基板1と同じ板厚を有する伝熱部材、6はハンダ8によって前記伝熱部材5に固着されるヒートシンク、9は前記配線基板1に形成され、前記発熱部品2がハンダ付けされるランドを示している。
前記配線基板1には伝熱部材嵌込み孔11が貫通され、該伝熱部材嵌込み孔11に前記伝熱部材5が圧入により埋込まれている。前記伝熱部材5の外周面、前記伝熱部材嵌込み孔11の内壁面は、いずれも表面、裏面に対して垂直路面となっているので、前記伝熱部材5と前記伝熱部材嵌込み孔11間で圧入方向を機械的に規制するものはない。
この為、前記伝熱部材5の表面、裏面が前記配線基板1の表面、裏面に面一となる様に、正確に嵌合されるかどうかは、前記伝熱部材5の前記伝熱部材嵌込み孔11に対する押込み量(嵌込み深さ)の精度により決定される。
即ち、押込み量が適正であれば、前記伝熱部材5の表裏と、前記配線基板1の表裏はそれぞれ面一(図7(A)参照)となるが、前記伝熱部材5の押込み量が多すぎると、該伝熱部材5が前記配線基板1の裏面側に突出し(図7(B)参照)、押込み量が大きすぎると、前記伝熱部材5が抜落ちる。
前記伝熱部材5が裏面側に突出し、前記伝熱部材5の上面が凹んだ状態(図7(B)参照)となると、前記伝熱部材5と実装された前記発熱部品2の下面との間に隙間12が生じ、ハンダ7の回込みが不足して接触不良を起す。更に、前記ヒートシンク6が基板から浮上がって該ヒートシンク6と前記配線基板1とをハンダ付けできなくなり、非接触状態を引起す。
又、前記伝熱部材5の押込み量が不足すると、前記伝熱部材5が表面側に突出する状態(図7(C)参照)となる。
前記伝熱部材5が表面側に突出する状態では、前記発熱部品2が前記配線基板1表面から浮上がり、ハンダによる接続ができなくなり、前記伝熱部材5と前記配線基板1とが非接触となる。又、前記伝熱部材5下面と前記ヒートシンク6との間に隙間13ができ、前記伝熱部材5と前記ヒートシンク6との間での熱伝達ができなくなり、前記発熱部品2の放熱が不充分となる。
特開2006−229101号公報
本発明は斯かる実情に鑑み、伝熱部材の配線基板への埋込みが適正に行える様にし、発熱部品と伝熱部材、配線基板との接触、ヒートシンクと配線基板、伝熱部材との接触が適正に行われ、又伝熱部材の埋込み過程で該伝熱部材の脱落を防止するものである。
本発明は、発熱部品が実装される部分に伝熱部材が圧入される配線基板に於いて、前記伝熱部材が嵌合される伝熱部材嵌込み孔の圧入側周縁に大径部が形成され、前記伝熱部材に、該伝熱部材圧入状態で前記大径部に係合するフランジ部を形成した配線基板に係るものである。
本発明によれば、発熱部品が実装される部分に伝熱部材が圧入される配線基板に於いて、前記伝熱部材が嵌合される伝熱部材嵌込み孔の圧入側周縁に大径部が形成され、前記伝熱部材に、該伝熱部材圧入状態で前記大径部に係合するフランジ部を形成したので、圧入力を厳密に管理しなくても、嵌込み深さを容易に一定とすることができ、圧入精度及び作業性が向上するという優れた効果を発揮する。
以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。
図1(A)、図1(B)は、本発明の第1の参考例を示している。
配線基板1の発熱部品が取付けられる部分に、伝熱部材嵌込み孔15が穿設され、該伝熱部材嵌込み孔15に伝熱部材16が嵌合される。
該伝熱部材16は、厚みが前記配線基板1の板厚と同一となっており、形状は例えば円形、矩形形状であり、銅板等の熱伝導性のよい材質から成っている。上面側の周囲にはフランジ部(大径部)17が形成され、前記伝熱部材16の断面形状は逆凸字状となっている。
又、前記伝熱部材嵌込み孔15は、上面側に大径部18が形成され、前記伝熱部材16の断面形状と同一の形状を有する逆凸字状となっており、前記伝熱部材16は、前記伝熱部材嵌込み孔15に圧入可能であり、圧入した状態では、前記伝熱部材16の上面は前記配線基板1の上面と面一であり、前記伝熱部材16の下面は前記配線基板1の下面と面一となる。
前記伝熱部材16を前記伝熱部材嵌込み孔15に圧入する際に、前記フランジ部17が前記大径部18と嵌合し、又前記フランジ部17は前記伝熱部材嵌込み孔15の直径よりも大きいので、前記フランジ部17の圧入方向(図中では下方)の変位が拘束される。
従って、前記伝熱部材16の押込み量は、前記フランジ部17と前記大径部18との嵌合によって規制され、圧入力を厳密に管理しなくても、容易に一定とすることができる。而して、前記フランジ部17の厚み、前記大径部18の深さを管理することで、前記伝熱部材16の上面は前記配線基板1の上面と面一であり、前記伝熱部材16の下面は前記配線基板1の下面と面一となり、押込み量の管理をすることなく、簡単に適正な埋込み状態が得られる。
図2は、図1に於いて前記伝熱部材16を前記伝熱部材嵌込み孔15に圧入し、前記基板1の表面側に発熱部品2、裏面側にヒートシンク6を実装した状態を示している。
上記した様に、前記伝熱部材16の表面と前記配線基板1の表面とが面一に、前記伝熱部材16の裏面と前記配線基板1の裏面とが面一になるので、前記発熱部品2は未接触部分を生じることなく、前記伝熱部材16、前記配線基板1のランド9にハンダ付けされ、又前記ヒートシンク6は未接触部分を生じることなく、前記伝熱部材16、前記配線基板1にハンダ付けされる。
上述した様に、本発明では前記伝熱部材16を前記配線基板1に圧入した場合に、嵌込み深さを一定にでき、前記伝熱部材16の表裏面と前記配線基板1の表裏面とが面一になり、前記発熱部品2、前記ヒートシンク6の取付けは前記配線基板1と密着し、未接続部分のない実装が可能となる。
尚、上記第1の参考例では、前記伝熱部材16は電子部品実装側から圧入する様にしたが、前記ヒートシンク6側から圧入する様にしてもよい。
図3(A)、図3(B)は本発明の第2の参考例を示しており、前記伝熱部材16の断面形状、特に該伝熱部材16の嵌合部16aをテーパとしたものである。該嵌合部16aをテーパとすることで、前記伝熱部材嵌込み孔15への嵌入が容易になり、又楔効果により嵌合力が増大し、伝熱部材16と前記配線基板1との接合強度が向上する。
図4(A)は本発明の第3の参考例を示している。
前記伝熱部材16は、製作誤差等により、厚みが前記配線基板1の板厚と完全に一致させることができない場合がある。前記伝熱部材16が誤差等で、厚みが前記配線基板1の板厚より小さい場合は、図4(B)に見られる様に、前記伝熱部材16の裏面と前記ヒートシンク6との間に隙間13が形成され、前記ヒートシンク6と前記伝熱部材16との非接触状態が生じる。
第3の参考例では、前記伝熱部材16の製作誤差等を含み、尚、前記配線基板1から下面側に突出する様、前記伝熱部材16の厚みを設定したものである。前記配線基板1の裏面に取付ける前記ヒートシンク6には前記伝熱部材16が嵌合する穴19を穿設し、前記伝熱部材16を前記配線基板1にハンダ付けする際には、前記伝熱部材16の突出部を前記穴19に嵌合させる。又、前記ヒートシンク6をハンダ付けする場合、前記伝熱部材16の裏面及び前記突出部の周面を前記穴19にハンダ付けする。
前記突出部を前記ヒートシンク6にハンダ付けすることで、前記伝熱部材16と前記ヒートシンク6との結合強度が増大すると共に伝熱面積が増大して、放熱効果も向上する。
図5(A)は本発明の実施の形態を示している。
実施の形態では、前記伝熱部材16に表面から裏面に貫通する導通孔21を穿設したものである。
図5(B)に示される様に、前記発熱部品2の裏面と前記伝熱部材16の上面との間のハンダの量が多い場合は、前記発熱部品2が浮上がり、ランド9と前記発熱部品2とが非接触となり、接続不良となる。
前記伝熱部材16に前記導通孔21を穿設することで、該導通孔21により前記発熱部品2の裏面と前記伝熱部材16の上面との間のハンダが、前記配線基板1と前記ヒートシンク6間の隙間、或はハンダ8に導出され、前記発熱部品2と前記伝熱部材16間のハンダが適量にされ、前記発熱部品2と前記ランド9とのハンダ付けが良好に行われる。
(A)、(B)は本発明の第1の参考例を示す説明図であり、(A)は伝熱部材を配線基板に嵌入していない状態、(B)は伝熱部材を配線基板に嵌入した状態を示している。 第1の参考例に於いて配線基板に発熱部品、ヒートシンクが実装された状態を示す説明図である。 (A)、(B)は本発明の第2の参考例を示す説明図であり、(A)は伝熱部材を配線基板に嵌入していない状態、(B)は伝熱部材を配線基板に嵌入した状態を示している。 (A)は本発明の第3の参考例を示す断面概略図であり、(B)は前記第3の参考例を実施しなかった場合の概略断面図である。 (A)は本発明の実施の形態を示す断面概略図であり、(B)は前記実施の形態を実施しなかった場合の概略断面図である。 (A)、(B)は、配線基板に伝熱部材を嵌入する従来例を示す説明図である。 (A)、(B)、(C)は、伝熱部材が嵌入された従来の配線基板と発熱部品、ヒートシンクとの関係を示す、概略断面図である。
符号の説明
1 配線基板
2 発熱部品
3 ソース端子
6 ヒートシンク
7,8 ハンダ
9 ランド
15 伝熱部材嵌込み孔
16 伝熱部材
17 フランジ部
18 大径部
21 導通孔

Claims (1)

  1. 発熱部品が実装される部分に伝熱部材が圧入される配線基板に於いて、前記伝熱部材が嵌合される伝熱部材嵌込み孔の圧入側周縁に大径部が形成され、前記伝熱部材に、該伝熱部材圧入状態で前記大径部に係合するフランジ部を形成し、前記発熱部品が前記配線基板の表面側にハンダ付けにより実装され、前記配線基板の裏面側にヒートシンクがハンダ付けされ、前記伝熱部材に表面から裏面に貫通する導通孔を穿設したことを特徴とする配線基板。
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