JP5275859B2 - Electronic substrate - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electronic substrate which efficiently dissipates heat generated in a substrate by a heat dissipating member inserted into a via hole of the substrate for suppressing the temperature rise of the substrate. <P>SOLUTION: An electronic substrate 100 electrically connects a conductor layer 3 to a via hole 5 with a conductor layer 3 at least in both sides of an insulating substrate 4, and includes a heat conduction component 1 inserted into the via hole 5 formed leaving a conductor outermost layer which is in at least one surface of the insulating substrate 4, and a fixing member 2 for fixing the heat conduction component 1 to the via hole 5. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、発熱量が大きい電子基板に関するものである。   The present invention relates to an electronic substrate that generates a large amount of heat.

自動車用ＤＣ−ＤＣコンバータは、スイッチング用ＭＯＳ−ＦＥＴ、電圧変換用トランス、整流用ダイオード、平滑化用チョークコイルの４つの部品で構成される方式のものが一般的である。ハイブリッド自動車用のＤＣ−ＤＣコンバータでは、高電圧・大電流によってそれぞれの部品からの発熱が大きくなるため、それぞれがウォータージャケット等の冷却部品で個別に冷却されるように構成されている。すなわち、それぞれが別個に冷却部品に搭載され、各部品間をバスバー等によって電気的に接続する構造となっている（例えば引用文献１）。   The DC-DC converter for automobiles is generally of a system composed of four parts: a switching MOS-FET, a voltage converting transformer, a rectifying diode, and a smoothing choke coil. A DC-DC converter for a hybrid vehicle is configured such that each component is individually cooled by a cooling component such as a water jacket because heat from each component increases due to high voltage and large current. That is, each is separately mounted on a cooling component, and each component is electrically connected by a bus bar or the like (for example, cited document 1).

上記のような構成では、接続部分におけるネジ締結作業あるいは溶接作業が多くなり、組立工数が増大するのみならず、接続部分の接触抵抗のばらつきに起因した電気的問題を回避するために、回路上にも専用の部品を付加する必要が生じる。このような問題への対策として、電圧変換用トランス及び平滑化用チョークコイルを構成するコイルを、スイッチング用ＭＯＳ−ＦＥＴ及び整流用ダイオードを搭載する基板の回路パターンで形成することで、これらの部品を一体化することができ、これにより接続箇所を削減することができる。   In the configuration as described above, not only the screw fastening work or welding work in the connection part is increased, but the number of assembling steps is increased, and in order to avoid an electrical problem caused by the contact resistance variation in the connection part, Also, it is necessary to add dedicated parts. As a countermeasure against such a problem, these components are formed by forming a coil constituting a voltage converting transformer and a smoothing choke coil with a circuit pattern of a substrate on which a switching MOS-FET and a rectifying diode are mounted. Can be integrated, thereby reducing the number of connection points.

特開２００５−１４３２１５号公報JP 2005-143215 A

しかしながら、同一基板上にスイッチング用ＭＯＳ−ＦＥＴ、整流用ダイオード、電圧変換用トランス及び平滑化用チョークコイルを形成して一体化した場合には、各部品間を電気的に接続する配線回路を経由して熱が伝導されやすくなる。同一基板上に上記の各部品を一体化して形成した電子基板の一例を図８に示す。図８は、ＤＣ−ＤＣコンバータを構成する従来の電子基板９００の断面図である。電子基板９００の温度上昇を抑制するために、電子基板９００は熱伝導シート１０２を介して、ウォータージャケット等の冷却部品１０３に熱的に接続されている。   However, when a switching MOS-FET, a rectifying diode, a voltage conversion transformer, and a smoothing choke coil are formed and integrated on the same substrate, they are routed through a wiring circuit that electrically connects the components. As a result, heat is easily conducted. FIG. 8 shows an example of an electronic board formed by integrating the above-described components on the same board. FIG. 8 is a cross-sectional view of a conventional electronic substrate 900 constituting a DC-DC converter. In order to suppress the temperature rise of the electronic substrate 900, the electronic substrate 900 is thermally connected to the cooling component 103 such as a water jacket via the heat conductive sheet 102.

電圧変換用トランス９２０及び平滑化用チョークコイル９４０を構成するコイルを回路パターンで形成した場合、そこでの発熱がスイッチング用ＭＯＳ−ＦＥＴ９１０及び整流用ダイオード９３０に比べて大きくなる。その結果、トランス９２０及びチョークコイル９４０での発熱が配線回路９５１〜９５５を経由してＭＯＳ−ＦＥＴ９１０やダイオード９３０に伝わり、これらを高温に加熱してしまう。ＭＯＳ−ＦＥＴ９１０やダイオード９３０は、所定以上の高温になると信頼性が確保できなくなるといった問題が生じる。   When the coils constituting the voltage conversion transformer 920 and the smoothing choke coil 940 are formed in a circuit pattern, the heat generation therein is larger than that of the switching MOS-FET 910 and the rectifying diode 930. As a result, heat generated by the transformer 920 and the choke coil 940 is transmitted to the MOS-FET 910 and the diode 930 via the wiring circuits 951 to 955, and these are heated to a high temperature. The MOS-FET 910 and the diode 930 have a problem that reliability cannot be ensured when the temperature becomes higher than a predetermined temperature.

また、電圧変換用トランス９２０及び平滑化用チョークコイル９４０を構成するコイルを回路パターンで形成し、かつそれに用いる基板面積を小さくするためには、少なくとも４層の導体層を有する多層基板を用いる必要がある。４層の多層基板を用いる場合、基板の総厚や総重量を抑制するために、導体層１層当たりの厚さを薄くすることが好ましい。   In addition, in order to form a coil constituting the voltage conversion transformer 920 and the smoothing choke coil 940 with a circuit pattern and to reduce the substrate area used therefor, it is necessary to use a multilayer substrate having at least four conductor layers. There is. When a four-layer multilayer substrate is used, it is preferable to reduce the thickness per conductor layer in order to suppress the total thickness and total weight of the substrate.

しかしながら、１層当たりの厚さを薄くしすぎると、電圧変換用トランス及び平滑化用チョークコイルを構成するコイルからの発熱量が多大となって基板温度が上昇する。基板温度が上昇しすぎると、基板に形成されているビアホールやスルーホール、もしくは層間絶縁材料の信頼性を確保するのが困難になってしまう。さらに、コイルで発生する熱が増大すると、配線回路を伝ってＭＯＳ−ＦＥＴ及びダイオードをさらに高温にしてその信頼性確保を困難にしてしまう。   However, if the thickness per layer is made too thin, the amount of heat generated from the coils constituting the voltage conversion transformer and the smoothing choke coil becomes large and the substrate temperature rises. If the substrate temperature rises too much, it becomes difficult to ensure the reliability of via holes, through holes, or interlayer insulating materials formed in the substrate. Furthermore, when the heat generated in the coil increases, the MOS-FET and the diode are further increased in temperature through the wiring circuit, making it difficult to ensure their reliability.

そこで、本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、基板の温度上昇を抑えるために、基板のビアホールに挿入された放熱部材で、基板で発生する熱を効率的に放熱するように構成された電子基板を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made to solve these problems, and in order to suppress the temperature rise of the substrate, the heat generated by the substrate is efficiently radiated by the heat radiating member inserted into the via hole of the substrate. An object of the present invention is to provide an electronic substrate configured as described above.

この発明の電子基板の態様は、絶縁基板の少なくとも両面に導体層を有し、前記導体層がビアホールで電気的に接続されている電子基板であって、前記絶縁基板の少なくともいずれか一方の面にある導体最外層を残し形成されている前記ビアホールに挿入された熱伝導部品と、前記熱伝導部品を前記ビアホールに固定するための固定部材と、を備えており、
前記ビアホールは、前記絶縁基板の面方向において発熱部品とは異なる位置に配置されており、前記ビアホールは前記絶縁基板の一方の面にある導体最外層のみを残して形成され、前記ビアホールに挿入される前記熱伝導部品には、他方の面にある導体最外層から突出するように突出部が形成され、前記ビアホールには前記導体最外層を貫通する貫通孔が前記ビアホールの径よりも小さい径となるように設けられ、前記熱伝導部品の前記絶縁基板垂直方向には、前記熱伝導部品を貫通する空気孔が設けられていることを特徴とする。 An aspect of the electronic substrate according to the present invention is an electronic substrate having a conductive layer on at least both surfaces of the insulating substrate, and the conductive layer is electrically connected by a via hole, and at least one surface of the insulating substrate A heat conductive component inserted into the via hole formed leaving the outermost conductor layer, and a fixing member for fixing the heat conductive component to the via hole ,
The via hole is disposed at a position different from the heat-generating component in the surface direction of the insulating substrate, and the via hole is formed leaving only the outermost conductor layer on one surface of the insulating substrate, and is inserted into the via hole. The heat conductive component has a protrusion formed so as to protrude from the outermost conductor layer on the other surface, and the via hole has a through-hole penetrating the outermost conductor layer having a diameter smaller than the diameter of the via hole. An air hole penetrating through the heat conducting component is provided in a direction perpendicular to the insulating substrate of the heat conducting component .

この発明によれば、導電層間を接続するビアホールに放熱部材を挿入することで、基板
の温度上昇を抑制し、そして、導電最外層を残すことにより、電子基板の平坦性が確保で
きるので、放熱シート等を介した冷却部品への密着性が高まり、より高い効率で電子基板
を冷却することが可能となる。
この発明によれば、熱伝導部品に突出部を設けることにより、さらに基板の温度上昇を
抑制することが可能となる。
この発明によれば、ビアホール内にめっきや導電樹脂、銅ナノ粒子を含む銅粉ペースト
等の固定部材を充填する際、固定部材の流れがよくなり、熱伝導部品の固定時間の短縮が
可能となる。
この発明によれば、熱伝導部品を貫通する空気孔を設けることによって、ビアホール内
にめっきや導電樹脂、銅ナノ粒子を含む銅粉ペースト等の固定部材を充填する際に発生す
る気泡を取り除くことが可能となり、電子基板の信頼性を向上させることが可能となる。 According to the present invention, the heat dissipation member is inserted into the via hole connecting the conductive layers to suppress the temperature rise of the substrate, and the flatness of the electronic substrate can be ensured by leaving the conductive outermost layer. Adhesion to a cooling component via a sheet or the like is enhanced, and the electronic substrate can be cooled with higher efficiency.
According to the present invention, by providing the heat conductive component with the protrusion, the temperature of the substrate is further increased.
It becomes possible to suppress.
According to this invention, a copper powder paste containing plating, conductive resin, and copper nanoparticles in the via hole
When filling a fixing member such as
It becomes possible.
According to the present invention, by providing an air hole that penetrates the heat conducting component,
Occurs when filling fixed members such as plating, conductive resin, and copper powder paste containing copper nanoparticles
It becomes possible to remove the bubbles, and the reliability of the electronic substrate can be improved.

この発明の電子基板の他の態様は、前記ビアホールは、開口されている導体最外層側に向かって、前記ビアホール径が大きくなるように形成されており、前記熱伝導部品は前記ビアホールの形状に対応して形成されていることを特徴とする。   In another aspect of the electronic substrate according to the present invention, the via hole is formed so that the diameter of the via hole increases toward the opened outermost layer of the conductor, and the heat conducting component has a shape of the via hole. It is formed correspondingly.

この発明によれば、ビアホール側面の傾斜角度がゆるやかになり、熱膨張収縮で固定部材にかかる応力が低減されることによって、電子基板の信頼性を向上させることが可能となる。   According to the present invention, the inclination angle of the side surface of the via hole becomes gentle, and the stress applied to the fixing member due to thermal expansion and contraction is reduced, whereby the reliability of the electronic substrate can be improved.

この発明の電子基板の他の態様は、前記突出部には、別の放熱部材が熱的に接続されることを特徴とする。   Another aspect of the electronic substrate of the present invention is characterized in that another heat radiating member is thermally connected to the protruding portion.

この発明によれば、突出部に別の放熱部材を熱的に接続することにより、さらに基板の温度上昇を抑制することが可能となる。   According to this invention, it is possible to further suppress the temperature rise of the substrate by thermally connecting another heat radiating member to the protruding portion.

この発明の電子基板の他の態様は、前記導体層の厚さが２００μｍ以上であることを特徴とする   In another aspect of the electronic substrate of the present invention, the conductor layer has a thickness of 200 μm or more.

この発明の電子基板の他の態様は、前記導体層が少なくとも４層以上あることを特徴とする。   Another aspect of the electronic substrate of the present invention is characterized in that there are at least four conductor layers.

この発明の電子基板の他の態様は、前記ビアホールの内面にはめっきが施されており、前記めっきの厚さが４０μｍ以上であること特徴とする。   Another aspect of the electronic substrate of the present invention is characterized in that the inner surface of the via hole is plated, and the thickness of the plating is 40 μm or more.

この発明の電子基板の他の態様は、前記電子基板がＤＣ−ＤＣコンバータを構成する基板であることを特徴とする。   Another aspect of the electronic substrate of the present invention is characterized in that the electronic substrate is a substrate constituting a DC-DC converter.

本発明の電子基板によれば、基板の温度上昇を抑えるために、基板のビアホールに挿入された導電性を有する放熱部材で、基板で発生する熱を効率的に放熱することが可能となる。   According to the electronic substrate of the present invention, it is possible to efficiently dissipate heat generated in the substrate by the conductive heat radiating member inserted into the via hole of the substrate in order to suppress the temperature rise of the substrate.

本発明に係る電子基板の第一の実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 1st embodiment of the electronic substrate which concerns on this invention. 本発明に係る電子基板の他の第一の実施形態、図１と同じ状態で示す断面図である。It is sectional drawing shown in the same state as other 1st embodiment of the electronic substrate which concerns on this invention, FIG. 本発明に係る電子基板の第二の実施形態、図１と同じ状態で示す断面図である。It is sectional drawing shown in the same state as 2nd embodiment of the electronic substrate which concerns on this invention, and FIG. 図３の電子基板に別の放熱部材を接続したときの断面図である。It is sectional drawing when another heat radiating member is connected to the electronic substrate of FIG. 本発明に係る電子基板の第三の実施形態、図１と同じ状態で示す断面図である。It is sectional drawing shown in the same state as 3rd embodiment of the electronic substrate which concerns on this invention, FIG. 本発明に係る電子基板の第四の実施形態、図１と同じ状態で示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a fourth embodiment of the electronic substrate according to the present invention in the same state as in FIG. 1. 本発明に係る電子基板の第五の実施形態、図１と同じ状態で示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing the fifth embodiment of the electronic substrate according to the present invention in the same state as in FIG. 1. 従来の電子基板の断面図である。It is sectional drawing of the conventional electronic substrate.

本発明の第一の実施形態に係る電子基板を、図１及び図２を用いて以下に説明する。図１及び図２は、電子基板の断面図である。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。   An electronic substrate according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2 are cross-sectional views of the electronic substrate. In addition, about each structural part which has the same function, the same code | symbol is attached | subjected and shown for simplification of illustration and description.

電子基板１００は、絶縁性の樹脂などで形成される絶縁基板４と、銅などの導電性を有する導体層３とで主に構成されている。導体層３は導体最外層３ａ、３ｄ及び導体内層３ｂ、３ｃの４つの層からなっている。また、各導体層３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）の絶縁をとるために、各導体層３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）の間には絶縁層４（４ａ、４ｂ、４ｃ）がそれぞれ配置されている。   The electronic substrate 100 is mainly composed of an insulating substrate 4 formed of an insulating resin or the like and a conductive layer 3 having conductivity such as copper. The conductor layer 3 is composed of four layers, ie, conductor outermost layers 3a and 3d and conductor inner layers 3b and 3c. Further, in order to insulate each conductor layer 3 (3a, 3b, 3c, 3d), an insulating layer 4 (4a, 4b, 4c) is provided between each conductor layer 3 (3a, 3b, 3c, 3d). Each is arranged.

電子基板１００には、各導体層３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを接続するためのビアホール５が形成されている。このビアホール５に、熱伝導性の良い熱伝導部品１が挿入され、熱伝導部品１は、固定部材２によりビアホール５に固定されている。ここで、熱伝導部品１としては、銅やアルミなどの熱伝導性の高いものを用いることができ、また、固定部材２としては、はんだや導電性樹脂、銅ナノ粒子を含む銅粉ペーストなどの導電性を有するものを使用することができる。   The electronic substrate 100 is formed with via holes 5 for connecting the conductor layers 3a, 3b, 3c, and 3d. A thermal conductive component 1 having good thermal conductivity is inserted into the via hole 5, and the thermal conductive component 1 is fixed to the via hole 5 by a fixing member 2. Here, as the heat conduction component 1, a material having high heat conductivity such as copper or aluminum can be used. As the fixing member 2, a solder, a conductive resin, a copper powder paste containing copper nanoparticles, or the like. Those having electrical conductivity of can be used.

このように、ビアホール５に熱伝導性の良い熱伝導部品１を挿入することにより、電子基板１００の温度上昇を抑制することが可能となる。さらに、電子基板１００の導体最外層３ｄ側は、熱伝導シート６を介して、ウォータージャケット等の冷却部品１２に熱的に接続されており、導体最外層３ｄを残すようにビアホール５を形成することによって、冷却部品１２側に接続させる電子基板１００の平坦性が確保できるので、熱伝導シート６を介した冷却部品１２への密着性が高まり、より高い効率で電子基板１００を冷却することが可能となる   As described above, by inserting the heat conductive component 1 having good heat conductivity into the via hole 5, it is possible to suppress the temperature rise of the electronic substrate 100. Furthermore, the conductor outermost layer 3d side of the electronic substrate 100 is thermally connected to the cooling component 12 such as a water jacket via the heat conductive sheet 6, and the via hole 5 is formed so as to leave the conductor outermost layer 3d. As a result, the flatness of the electronic substrate 100 connected to the cooling component 12 side can be ensured, so that the adhesion to the cooling component 12 via the heat conductive sheet 6 is enhanced, and the electronic substrate 100 can be cooled with higher efficiency. Possible

ビアホール５の形成方法としては、レーザによる加工方法や、ドリルなどによる加工方法があり、レーザによる加工方法においては、レーザ光の強度や照射時間を調整することにより、またドリルなどによる加工方法においては、ドリルの押し込み幅を調整することよって、ビアホール５の深さを適宜調整することが可能となる。また、各導体層３を個別に製造し、各導体層３それぞれにビアホール５を形成した後、それを張り合わせて電子基板１００を製造することも可能である。   As a method for forming the via hole 5, there are a laser processing method and a drill processing method. In the laser processing method, the laser beam intensity and irradiation time are adjusted, and the drill processing method is used. The depth of the via hole 5 can be appropriately adjusted by adjusting the push-in width of the drill. It is also possible to manufacture each of the conductor layers 3 individually, form the via holes 5 in each of the conductor layers 3, and then bond them together to manufacture the electronic substrate 100.

次に、図２を用いて、他の第一の実施形態である電子基板２００について説明する。
図１と異なる点は、ビアホール５により導体層３ｂ、３ｃ、３ｄが電気的に接続されている点であり、ビアホール５が、電子基板２００の外から確認できない構造となっている。 Next, the electronic substrate 200 which is other 1st embodiment is demonstrated using FIG.
The difference from FIG. 1 is that the conductor layers 3 b, 3 c and 3 d are electrically connected by the via hole 5, and the via hole 5 cannot be confirmed from the outside of the electronic substrate 200.

このような構造であっても、ビアホール５に放熱部材を挿入することで、基板の温度上昇を抑制し、そして、導電最外層３ｄを残すことにより、電子基板の平坦性が確保できるので、放熱シート等を介した冷却部品への密着性が高まり、より高い効率で電子基板を冷却することが可能となる。   Even in such a structure, the heat dissipation member is inserted into the via hole 5 to suppress the temperature rise of the substrate, and the flatness of the electronic substrate can be ensured by leaving the conductive outermost layer 3d. Adhesion to a cooling component via a sheet or the like is enhanced, and the electronic substrate can be cooled with higher efficiency.

ビアホール５の形成方法としては、導体層３ｂ〜３ｄを形成した後、レーザやドリルなどにより導体層３ｂ〜３ｄを加工して、最後に導体層３ａを形成することで電子基板２００を製造することができる。また、各導体層３を個別に製造し、各導体層３それぞれにビアホール５を形成した後、それを張り合わせて電子基板２００を製造することも可能である。   As a method for forming the via hole 5, the conductor layers 3b to 3d are formed, then the conductor layers 3b to 3d are processed by a laser or a drill, and finally the conductor layer 3a is formed to manufacture the electronic substrate 200. Can do. It is also possible to manufacture each of the conductor layers 3 individually, and form the via holes 5 in each of the conductor layers 3, and then bond them together to manufacture the electronic substrate 200.

次に、本発明の第二の実施形態に係る電子基板を、図３及び図４を用いて以下に説明する。図３は電子基板の断面図であり、図４は、図３の電子基板３００にさらに別の放熱部材２０を接続したときの断面図である。   Next, an electronic substrate according to a second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 3 is a cross-sectional view of the electronic substrate, and FIG. 4 is a cross-sectional view when another heat dissipation member 20 is connected to the electronic substrate 300 of FIG.

電子基板３００は、電子基板１００や２００と同様に、絶縁性の樹脂などで形成される絶縁基板４と、銅などの導電性を有する導体層３（３ａ〜３ｄ）とで主に構成されている。導体層３は導体最外層３ａ、３ｄ及び導体内層３ｂ、３ｃの４つの層からなっている。また、各導体層３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）の絶縁をとるために、各導体層３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）の間には絶縁層４が配置されている。   Similar to the electronic substrates 100 and 200, the electronic substrate 300 is mainly composed of an insulating substrate 4 formed of an insulating resin or the like and a conductive layer 3 (3a to 3d) having conductivity such as copper. Yes. The conductor layer 3 is composed of four layers, ie, conductor outermost layers 3a and 3d and conductor inner layers 3b and 3c. Moreover, in order to insulate each conductor layer 3 (3a, 3b, 3c, 3d), the insulating layer 4 is arrange | positioned between each conductor layer 3 (3a, 3b, 3c, 3d).

電子基板３００には、各導体層３ａ、３ｂ、３ｄを接続するためのビアホール５が形成されている。このビアホール５に、熱伝導性の良い熱伝導部品１が挿入され、熱伝導部品１は、固定部材２によりビアホール５に固定されている。ここで、熱伝導部品１としては、銅やアルミなどの熱伝導性の高いものを用いることができ、また、固定部材２としては、はんだや導電性樹脂、銅ナノ粒子を含む銅粉ペーストなどの導電性を有するものを使用することができる。なお、内層３ｃは、ビアホール５とは接続されていない。   The electronic substrate 300 is formed with via holes 5 for connecting the conductor layers 3a, 3b, and 3d. A thermal conductive component 1 having good thermal conductivity is inserted into the via hole 5, and the thermal conductive component 1 is fixed to the via hole 5 by a fixing member 2. Here, as the heat conduction component 1, a material having high heat conductivity such as copper or aluminum can be used. As the fixing member 2, a solder, a conductive resin, a copper powder paste containing copper nanoparticles, or the like. Those having electrical conductivity of can be used. The inner layer 3c is not connected to the via hole 5.

さらに、熱伝導部品１には、導体最外層３ａから外に突出するように一体形成されている突出部１１が形成されている。このように、熱伝導部品１に突出部１１を一体形成することによって、電子基板３００の温度上昇をさらに抑制することが可能となる。   Further, the heat conducting component 1 is formed with a protruding portion 11 that is integrally formed so as to protrude outward from the conductor outermost layer 3a. In this manner, by integrally forming the protrusion 11 on the heat conducting component 1, it is possible to further suppress the temperature rise of the electronic substrate 300.

また、図４に示すように、突出部１１にヒートシンクなどの別の放熱部材２０を接続し、電子基板３００の温度上昇をさらに抑制することも可能である。そして、図４のように、突出部１１にそれぞれ放熱部材２０を接続しても良いし、複数の突出部１１に１つの放熱部材２０を接続しても構わない。   In addition, as shown in FIG. 4, another heat radiating member 20 such as a heat sink can be connected to the protrusion 11 to further suppress the temperature rise of the electronic substrate 300. As shown in FIG. 4, the heat radiating members 20 may be connected to the protruding portions 11, or one heat radiating member 20 may be connected to the plurality of protruding portions 11.

次に、本発明の第三の実施形態に係る電子基板を、図５を用いて以下に説明する。図５は電子基板の断面図である。   Next, an electronic substrate according to a third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view of the electronic substrate.

電子基板４００は、電子基板３００と同様に、絶縁性の樹脂などで形成される絶縁基板４と、銅などの導電性を有する導体層３（３ａ〜３ｄ）とで主に構成されている。導体層３は導体最外層３ａ、３ｄ及び導体内層３ｂ、３ｃの４つの層からなっている。また、各導体層３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）の絶縁をとるために、各導体層３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）の間には絶縁層４が配置されている。   Similar to the electronic substrate 300, the electronic substrate 400 is mainly composed of an insulating substrate 4 formed of an insulating resin or the like and a conductive layer 3 (3a to 3d) having conductivity such as copper. The conductor layer 3 is composed of four layers, ie, conductor outermost layers 3a and 3d and conductor inner layers 3b and 3c. Moreover, in order to insulate each conductor layer 3 (3a, 3b, 3c, 3d), the insulating layer 4 is arrange | positioned between each conductor layer 3 (3a, 3b, 3c, 3d).

電子基板４００には、各導体層３ａ、３ｂ、３ｄを接続するためのビアホール５が形成されている。このビアホール５に、熱伝導性の良い熱伝導部品１が挿入され、熱伝導部品１は、固定部材２によりビアホール５に固定されている。ここで、熱伝導部品１としては、銅やアルミなどの熱伝導性の高いものを用いることができ、また、固定部材２としては、はんだや導電性樹脂、銅ナノ粒子を含む銅粉ペーストなどの導電性を有するものを使用することができる。なお、内層３ｃは、ビアホール５とは接続されていない。   In the electronic substrate 400, via holes 5 for connecting the conductor layers 3a, 3b, and 3d are formed. A thermal conductive component 1 having good thermal conductivity is inserted into the via hole 5, and the thermal conductive component 1 is fixed to the via hole 5 by a fixing member 2. Here, as the heat conduction component 1, a material having high heat conductivity such as copper or aluminum can be used. As the fixing member 2, a solder, a conductive resin, a copper powder paste containing copper nanoparticles, or the like. Those having electrical conductivity of can be used. The inner layer 3c is not connected to the via hole 5.

さらに、ビアホール５には、導体最外層３ｄを貫通する貫通孔７が形成されている。この貫通孔７の孔径は、ビアホールの径よりも小さい径となるように形成されている。具体的には、Φ６ｍｍのビアホール径に対して、Φ０．６ｍｍ以下の貫通孔径とすることが好ましい。このように構成することで、ビアホール５に導体最外層３ｄを貫通する貫通孔７をさらに形成することによって、ビアホール内にめっきや導電樹脂、銅ナノ粒子を含む銅粉ペースト等の固定部材２を充填する際、固定部材の流れがよくなり、熱伝導部品の固定時間の短縮をはかることが可能となる。さらに、Φ０．６ｍｍ以下の貫通孔径であれば、電子基板の平坦性が確保できるので、放熱シート等を介した冷却部品への密着性を確保でき、高い効率で電子基板を冷却することが可能となる。   Furthermore, a through hole 7 is formed in the via hole 5 so as to penetrate the conductor outermost layer 3d. The diameter of the through hole 7 is formed to be smaller than the diameter of the via hole. Specifically, a through hole diameter of Φ0.6 mm or less is preferable with respect to a Φ6 mm via hole diameter. By constructing in this way, by further forming a through hole 7 penetrating the conductor outermost layer 3d in the via hole 5, the fixing member 2 such as a copper powder paste containing plating, conductive resin, or copper nanoparticles is formed in the via hole. When filling, the flow of the fixing member is improved, and the fixing time of the heat conducting component can be shortened. Furthermore, since the flatness of the electronic substrate can be ensured if the diameter of the through hole is Φ0.6 mm or less, the adhesion to the cooling component can be ensured via a heat dissipation sheet, and the electronic substrate can be cooled with high efficiency. It becomes.

次に、本発明の第四の実施形態に係る電子基板を、図６を用いて以下に説明する。図６は電子基板の断面図である。   Next, an electronic substrate according to a fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view of the electronic substrate.

電子基板５００は、図３の電子基板３００と同様に、絶縁性の樹脂などで形成される絶縁基板４と、銅などの導電性を有する導体層３（３ａ〜３ｄ）とで主に構成されている。導体層３は導体最外層３ａ、３ｄ及び導体内層３ｂ、３ｃの４つの層からなっている。また、各導体層３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）の絶縁をとるために、各導体層３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）の間には絶縁層４が配置されている。   Similar to the electronic substrate 300 of FIG. 3, the electronic substrate 500 is mainly composed of an insulating substrate 4 formed of an insulating resin and the like, and a conductive layer 3 (3a to 3d) having conductivity such as copper. ing. The conductor layer 3 is composed of four layers, ie, conductor outermost layers 3a and 3d and conductor inner layers 3b and 3c. Moreover, in order to insulate each conductor layer 3 (3a, 3b, 3c, 3d), the insulating layer 4 is arrange | positioned between each conductor layer 3 (3a, 3b, 3c, 3d).

電子基板５００には、各導体層３ａ、３ｂ、３ｄを接続するためのビアホール５が形成されている。このビアホール５に、熱伝導性の良い熱伝導部品９が挿入され、熱伝導部品９は、固定部材２によりビアホール５に固定されている。ここで、熱伝導部品９としては、銅やアルミなどの熱伝導性の高いものを用いることができ、また、固定部材２としては、はんだや導電性樹脂、銅ナノ粒子を含む銅粉ペーストなどの導電性を有するものを使用することができる。   In the electronic substrate 500, via holes 5 for connecting the conductor layers 3a, 3b, and 3d are formed. A thermal conductive component 9 having good thermal conductivity is inserted into the via hole 5, and the thermal conductive component 9 is fixed to the via hole 5 by the fixing member 2. Here, as the heat conduction component 9, a material having high heat conductivity such as copper or aluminum can be used. As the fixing member 2, a solder, a conductive resin, a copper powder paste containing copper nanoparticles, or the like. Those having electrical conductivity of can be used.

さらに、熱伝導部品９の基板垂直方向には、熱伝導部品９を貫通する空気孔８が設けられている。空気孔８の径としては、できるだけ小さいものが好ましい。このように、熱伝導部品９に空気孔８を設けることによって、ビアホール５内にめっきや導電樹脂、銅ナノ粒子を含む銅粉ペースト等の固定部材２を充填する際に発生する気泡を取り除くことが可能となり、電子基板５００の信頼性を向上させることが可能となる。   Further, an air hole 8 penetrating the heat conducting component 9 is provided in the direction perpendicular to the substrate of the heat conducting component 9. The diameter of the air hole 8 is preferably as small as possible. In this way, by providing the air holes 8 in the heat conducting component 9, the bubbles generated when the via hole 5 is filled with the fixing member 2 such as plating, conductive resin, or copper powder paste containing copper nanoparticles are removed. Thus, the reliability of the electronic substrate 500 can be improved.

次に、本発明の第五の実施形態に係る電子基板を、図７を用いて以下に説明する。図７は電子基板の断面図である。   Next, an electronic substrate according to a fifth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view of the electronic substrate.

電子基板６００は、絶縁性の樹脂などで形成される絶縁基板４と、銅などの導電性を有する導体層３（３ａ〜３ｄ）とで主に構成されている。導体層３は導体最外層３ａ、３ｄ及び導体内層３ｂ、３ｃの４つの層からなっている。また、各導体層３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）の絶縁をとるために、各導体層３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）の間には絶縁層４が配置されている。   The electronic substrate 600 mainly includes an insulating substrate 4 formed of an insulating resin and the like, and a conductive layer 3 (3a to 3d) having conductivity such as copper. The conductor layer 3 is composed of four layers, ie, conductor outermost layers 3a and 3d and conductor inner layers 3b and 3c. Moreover, in order to insulate each conductor layer 3 (3a, 3b, 3c, 3d), the insulating layer 4 is arrange | positioned between each conductor layer 3 (3a, 3b, 3c, 3d).

電子基板６００には、各導体層３ａ、３ｂ、３ｄを接続するためのビアホール１５が形成されている。ビアホール１５は、開口されている導体最外層側３ａに向かってビアホール径が大きくなるように、断面略台形の形状に形成されている。そして、ビアホール１５に、ビアホール１５の形状に対応するように形成された熱伝導性の良い熱伝導部品１０が挿入され、熱伝導部品１０は、固定部材２によりビアホール１５に固定されている。ここで、熱伝導部品１０としては、銅やアルミなどの熱伝導性の高いものを用いることができ、また、固定部材２としては、はんだや導電性樹脂、銅ナノ粒子を含む銅粉ペーストなどの導電性を有するものを使用することができる。   In the electronic substrate 600, via holes 15 for connecting the conductor layers 3a, 3b, and 3d are formed. The via hole 15 is formed in a substantially trapezoidal cross section so that the via hole diameter increases toward the opened conductor outermost layer side 3a. Then, the heat conduction component 10 having good thermal conductivity formed so as to correspond to the shape of the via hole 15 is inserted into the via hole 15, and the heat conduction component 10 is fixed to the via hole 15 by the fixing member 2. Here, as the heat conduction component 10, a material having high heat conductivity such as copper or aluminum can be used. As the fixing member 2, a solder, a conductive resin, a copper powder paste containing copper nanoparticles, or the like. Those having electrical conductivity of can be used.

このように、ビアホール１５は、開口されている導体最外層側３ａに向かってビアホール径が大きくなるように、断面略台形の形状に形成され、ビアホール１５に、ビアホール１５の形状に対応するように形成された熱伝導性の良い熱伝導部品１０が挿入されることによって、ビアホール１５側面の傾斜角度がゆるやかになり、熱膨張収縮で固定部材２にかかる応力が低減されることによって、電子基板６００の信頼性を向上させることが可能となる。   Thus, the via hole 15 is formed in a substantially trapezoidal cross section so that the via hole diameter increases toward the opened conductor outermost layer side 3 a, and the via hole 15 corresponds to the shape of the via hole 15. By inserting the formed thermal conductive component 10 having good thermal conductivity, the inclination angle of the side surface of the via hole 15 becomes gentle, and the stress applied to the fixing member 2 due to thermal expansion and contraction is reduced. It becomes possible to improve the reliability.

以上で説明した電子基板の製造方法としては、ビアホール５、１５に熱伝導部品１、９、１０を挿入した後、固定部材２を充填して良く、また、ビアホール５、１５に固定部材２を充填し、固定部材２が硬化する前に熱伝導部品１、９、１０をビアホール５、１５に挿入しても良い。   As a method for manufacturing the electronic substrate described above, the fixing members 2 may be filled after the heat conductive components 1, 9, 10 are inserted into the via holes 5, 15, and the fixing members 2 are filled in the via holes 5, 15. The heat conductive components 1, 9, 10 may be inserted into the via holes 5, 15 before filling and fixing member 2 is cured.

このような構造の電子基板とすることで、従来の代表的な基板である、内径がΦ０．６ｍｍで銅めっき厚２０μｍのビアホールを有する４層基板に流せる電流が１（Ａ）程度であったものが、大電流基板として導体の厚さを２００μｍとし、さらに内径をΦ６ｍｍとし穴の内部に材質が銅の熱伝導部品を挿入し、銅めっき厚４０μｍとなるようにビアホールを形成した４層基板とすることによって、８０（Ａ）程度の電流を流すことが可能となる。なお、本発明のビアホールは電子基板に要求される熱特性に応じて、適宜複数設けることも可能である。   By using an electronic substrate having such a structure, the current that can be passed through a four-layer substrate having a via hole with an inner diameter of Φ0.6 mm and a copper plating thickness of 20 μm, which is a typical representative substrate, was about 1 (A). As a large current substrate, a four-layer substrate having a conductor thickness of 200 μm, an inner diameter of Φ6 mm, and a copper conductive material inserted into the hole, and via holes formed so as to have a copper plating thickness of 40 μm As a result, a current of about 80 (A) can be passed. Note that a plurality of via holes according to the present invention can be provided as appropriate according to the thermal characteristics required for the electronic substrate.

１００、２００、３００、４００、５００、６００ 電子基板
９００ 電子基板
１、９、１０ 熱伝導部品
２ 固定部材
３ 導体層
３ａ、３ｄ 導体最外層
４ 絶縁基板
５、１５ ビアホール
６ 熱伝導シート
７ 貫通孔
８ 空気孔
１１ 突出部
１２ 冷却部品
２０ 放熱部材 100, 200, 300, 400, 500, 600 Electronic substrate 900 Electronic substrate 1, 9, 10 Thermal conduction component 2 Fixing member 3 Conductor layers 3a, 3d Conductor outermost layer 4 Insulating substrate 5, 15 Via hole 6 Thermal conduction sheet 7 Through hole 8 Air hole 11 Projection 12 Cooling component 20 Heat dissipation member

Claims (7)

絶縁基板の少なくとも両面に導体層を有し、前記導体層がビアホールで電気的に接続されている電子基板であって、
前記絶縁基板の少なくともいずれか一方の面にある導体最外層を残し形成されている前記ビアホールに挿入された熱伝導部品と、
前記熱伝導部品を前記ビアホールに固定するための固定部材と、
を備えており、
前記ビアホールは、前記絶縁基板の面方向において発熱部品とは異なる位置に配置されており、
前記ビアホールは前記絶縁基板の一方の面にある導体最外層のみを残して形成され、
前記ビアホールに挿入される前記熱伝導部品には、他方の面にある導体最外層から突出するように突出部が形成され、
前記ビアホールには前記導体最外層を貫通する貫通孔が前記ビアホールの径よりも小さい径となるように設けられ、
前記熱伝導部品の前記絶縁基板垂直方向には、前記熱伝導部品を貫通する空気孔が設けられている
ことを特徴とする電子基板。 An electronic substrate having a conductor layer on at least both surfaces of an insulating substrate, the conductor layer being electrically connected by via holes,
A heat-conducting component inserted into the via hole formed to leave the outermost conductor layer on at least one surface of the insulating substrate;
A fixing member for fixing the heat conducting component to the via hole;
Equipped with a,
The via hole is disposed at a position different from the heat generating component in the surface direction of the insulating substrate,
The via hole is formed leaving only the outermost conductor layer on one surface of the insulating substrate,
The heat conduction component inserted into the via hole is formed with a protrusion so as to protrude from the outermost conductor layer on the other surface,
In the via hole, a through-hole penetrating the conductor outermost layer is provided to have a diameter smaller than the diameter of the via hole,
An electronic board comprising air holes penetrating through the heat conducting component in a direction perpendicular to the insulating substrate of the heat conducting component . 前記ビアホールは、開口されている導体最外層側に向かって、前記ビアホール径が大きくなるように形成されており、前記熱伝導部品は前記ビアホールの形状に対応して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子基板。 The via hole is formed such that the diameter of the via hole increases toward the outermost layer side of the opened conductor, and the heat conducting component is formed corresponding to the shape of the via hole. The electronic substrate according to claim 1. 前記突出部には、別の放熱部材が熱的に接続されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子基板。 Wherein the projecting portion, the electronic board according to claim 1 or claim 2 further heat radiating member and said Rukoto is thermally connected. 前記導体層の厚さが２００μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電子基板。 Electronic substrate according to any one of claims 1 to 3 in which the thickness of the conductive layer, characterized in der Rukoto than 200 [mu] m. 前記導体層が少なくとも４層以上あることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の電子基板。 Electronic substrate according to any one of claims 1 to 4 wherein the conductor layer is characterized by Oh Rukoto or at least four layers. 前記ビアホールの内面にはめっきが施されており、前記めっきの厚さが４０μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の電子基板。 Wherein the inner surface of the via hole has been decorated plated, electronic board according to any one of claims 1 to 5 in which the thickness of the plating is characterized der Rukoto than 40 [mu] m. 前記電子基板がＤＣ−ＤＣコンバータを構成する基板であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の電子基板。 The electronic substrate according to any one of claims 1 to 6, wherein the electronic substrate is a substrate constituting a DC-DC converter .
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