JP6245483B2

JP6245483B2 - 電子回路装置

Info

Publication number: JP6245483B2
Application number: JP2016035245A
Authority: JP
Inventors: 徹弘高野
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2016-02-26
Filing date: 2016-02-26
Publication date: 2017-12-13
Anticipated expiration: 2032-05-21
Also published as: JP2016105507A

Description

本発明は、発熱を伴う電子部品を実装可能な多層回路基板と、電子部品を収容する筐体とを有する電子回路装置に関するものである。

従来より、この種の電子回路装置にあっては、例えば下記特許文献１に記載されているものが知られている。この特許文献１に記載の電子回路装置は、コネクタ及び電子部品が実装された多層回路基板と、コネクタの一部を外部に露出させるように形成された切り欠き部を有し、コネクタの一部を除いたコネクタの他の箇所及び電子部品を収容するように多層回路基板上に実装される金属製の筐体とを備え、この場合、電子部品は金属製の筐体と離間するように多層回路基板上に実装されている。

特開２００９−２０５９４４号公報

ところで、上述の特許文献１に記載の電子回路装置に備えられている電子部品が発熱を伴う電子部品であるとすると、この発熱を伴う電子部品が筐体と離間するように多層回路基板に備えられる電極部上に搭載されていた場合、電子部品から発せられる熱は単に電極部へと伝達されるだけであることから、発熱を伴う電子部品から発せられる熱を装置外部（筐体の外部）へと効率よく放熱させることができないという問題点があり、この点で更なる改良の余地が残されていた。
そこで本発明は、前述の課題に対して対処するため、発熱を伴う電子部品から発せられる熱を装置外部へと効率よく放熱させることが可能な電子回路装置の提供を目的とするものである。

本発明は、第１の層と前記第１の層の背後側に位置する第２の層とを有し、前記第１の層に電極部が形成された多層回路基板と、前記電極部に配設される発熱を伴う電子部品と、前記電子部品を収容する第１のケース体と前記多層回路基板を挟んで前記第１のケース体と対をなすように設けられる第２のケース体とを有する金属製の筐体とを備え、第１のケース体に設けられた第１の鍔部と第２のケース体に設けられた第２の鍔部とで前記多層回路基板が挟持され、前記多層回路基板は、前記第２の層に設けられる第１の接地パターンを有し、前記第１の接地パターンは、接続部を通じて前記電極部と導通接続されるとともに、その所要部が前記筐体と当接するように前記第１の層の外部へと延長形成され、前記第１の接地パターンと前記筐体とが異種金属材料にて形成されており、異種金属の当接による前記第１の接地パターンや前記筐体の腐食を防止するための金属プレートが前記所要部と前記第２の鍔部との間に挟持されていることを特徴とする。

本発明によれば、初期の目的を達成でき、発熱を伴う電子部品から発せられる熱を装置外部へと効率よく放熱させることが可能な電子回路装置を提供できる。

本発明の第１実施形態による電子回路装置の断面図。同第１実施形態の変形例による電子回路装置の断面図。本発明の第２実施形態による電子回路装置の断面図。同第２実施形態の変形例による電子回路装置の断面図。

（第１実施形態）以下、図１に基づいて、本発明の第１実施形態を説明する。図１において、本第１実施形態による電子回路装置は、多層回路基板１０と、筐体２０とから主に構成されている。

多層回路基板１０は、図１中、表面側に位置する硬質な表層（第１の層）１１と、表層１１の背後側に位置する軟質な内層（第２の層）１２と、内層１２の背後側に位置する硬質な裏層（第３の層）１３とを有している。

表層１１の表面には複数個のボール状の電極部１１ａが形成されているとともに、この複数個の電極部１１ａ上には発熱を伴う電子部品１１ｂが実装（配設）されている。なお、電子部品１１ｂの形状としては、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）等の形状を適用することができる。

多層回路基板１０の中間部分に位置する内層１２は、軟質な絶縁基板１２ａと、この絶縁基板１２ａの背面全体に設けられた銅箔パターンからなる第１の接地パターン１２ｂとを備えている。

一方、表層１１の所定箇所である表層１１表面の周縁部並びに裏層１３の所定箇所である裏層１３裏面の周縁部には、略枠状の銅箔パターンからなる第２の接地パターン３１、３２がそれぞれ設けられている。この第２の接地パターン３１、３２は、筐体２０に備えられる後述する第１、第２の鍔部とそれぞれ当接する。

このように本例では、多層回路基板１０は、内層１２に設けられる第１の接地パターン１２ｂと、前記各鍔部（筐体２０）と当接するように表層１１、裏層１３の（周縁部）所定箇所に各々設けられる第２の接地パターン３１、３２とを有する構成となっている。

そして、図１中、１４は、表層１１と内層１２と裏層１３とを全て貫通するように設けられた導電性のスルーホール（ビアホール）であり、このスルーホール１４は、第１の接地パターン１２ｂと電極部１１ａとを導通接続するように設けられる。

つまり、このことは、第１の接地パターン１２ｂがスルーホール１４を通じて電極部１１ａに導通接続されていることを意味している。なお、スルーホール１４は、特許請求の範囲の請求項１における接続部に相当するものである。

また、図１中、１５は、表層１１と内層１２と裏層１３とを全て貫通するように設けられた導電性の金属メッキからなる他の接続部としての他のスルーホール（他のビアホール）であり、スルーホール１４の配設位置とは異なる多層回路基板１０箇所に設けられている他のスルーホール１５は、第１の接地パターン１２ｂと第２の接地パターン３１、３２とを導通接続するように設けられる。

つまり、このことは、第２の接地パターン３１、３２が、スルーホール１４とは異なる（別に設けられる）他のスルーホール１５を通じて第１の接地パターン１２ｂに導通接続されていることを意味している。

筐体２０は、アルミニウム等の金属材料からなり、略箱型形状に形成され、電子部品１１を収容するものである。筐体２０は、この場合、図１中、上側に位置する第１のケース体２１とこの第１のケース体２１と対をなすように図１中、下側に位置する第２のケース体２２とに分割形成されている。

第１のケース体２１は、平板状の第１の基部２１ａと、立壁形状からなる第１の側壁部２１ｂと、この第１の側壁部２１ｂの下端側から外方に向けて突出形成された枠状の第１の鍔部２１ｃとが一体形成された構成となっている。

また、第２のケース体２２は、平板状の第２の基部２２ａと、立壁形状からなる第２の側壁部２２ｂと、この第２の側壁部２１ｂの上端側から外方に向けて突出形成された枠状の第２の鍔部２２ｃとが一体形成された構成となっており、第２の基部２２ａは第１の基部２１ａと対をなすように設けられ、第２の側壁部２１ｂは第１の側壁部２１ｂと対をなすように設けられ、第２の鍔部２２ｃは第１の鍔部２１ｃと対をなすように設けられている。

そして、多層回路基板１０の周縁部分が第１の鍔部２１ｃと第２の鍔部２２ｃとの間に挟持されるような構成となっている。このように各鍔部２１ｃ、２２ｃの間に多層回路基板１０の周縁部分が挟持されることで、表層１１表面に設けられている第２の接地パターン３１と第１の鍔部２１ｃとが当接（面接触）するととともに、裏層１３裏面に設けられている第２の接地パターン３２と第２の鍔部２２ｃとが当接（面接触）する。

また、この場合、筐体２０は、電極部１１ａ、スルーホール１４、第１の接地パターン１２ｂ、他のスルーホール１５並びに第２の接地パターン３１、３２を介して、発熱を伴う電子部品１１ｂから各鍔部２１ｃ、２２ｃ（筐体２０）へと至る熱を放熱する機能を有している。

すなわち、電子部品１１ｂの動作時において、電子部品１１ｂから発せられる熱は、電極部１１ａ→スルーホール１４→第１の接地パターン１２ｂ→他のスルーホール１５→第２の接地パターン３１、３２→各鍔部２１ｃ、２２ｃ（筐体２０）へと順次、伝わり、装置外部（筐体２０の外部）へと放熱される。

以上のように本実施形態では、表層１１と表層１１の背後側に位置する内層１２と内層１２の背後側に位置する裏層１３とを有し、表層１１に電極部１１ａが形成された多層回路基板１０と、電極部１１ａに配設される発熱を伴う電子部品１１ｂと、この電子部品１１ｂを収容する筐体２０とを備え、多層回路基板１０は、内層１２に設けられる第１の接地パターン１２ｂと、筐体２０と当接するように表層１１及び裏層１３の周縁部（所定箇所）にそれぞれ設けられる第２の接地パターン３１、３２とを有し、第１の接地パターン１２ｂは、スルーホール１４を通じて電極部１１ａと導通接続され、第２の接地パターン３１、３２は、スルーホール１４とは異なる他のスルーホール１５を通じて第１の接地パターン１２ｂと導通接続されているものである。

従って、電子部品１１ｂの動作時において、電子部品１１ｂから発せられる熱は、電極部１１ａ→スルーホール１４→第１の接地パターン１２ｂ→他のスルーホール１５→第２の接地パターン３１、３２→各鍔部２１ｃ、２２ｃ（筐体２０）へと順次、伝わり、装置外部（筐体２０の外部）へと放熱されることから、発熱を伴う電子部品１１ｂから発せられる熱を装置外部（筐体２０の外部）へと効率よく放熱（放散）させることが可能となり、電子部品１１ｂが温度上昇する虞のない電子回路装置を提供することができる。

また本実施形態では、表層１１、裏層１３の周縁部に形成される銅箔パターンからなる第２の接地パターン３１、３２がアルミニウムにて形成された各鍔部２１ｃ、２２ｃ（筐体２０）に直接、当接している例について説明したが、例えばこのように第２の接地パターン３１、３２と筐体２０とが異種金属材料にて形成されているような場合にあっては、本実施形態の変形例として図２に示すように、第２の接地パターン３１、３２上に、錫メッキやニッケルメッキ等にて形成された薄板状の金属プレートからなる腐食防止手段としての金属チップ４０を実装させるような構成としてもよい。

この金属チップ４０は、第１の鍔部２１ｃと第２の接地パターン３１との間、並びに第２の鍔部２２ｃと第２の接地パターン３２との間に挟持され（設けられ）、異種金属の接触（当接）による筐体２０や第２の接地パターン３１、３２の腐食を防止する機能を備えている。

また本実施形態では、他のスルーホール１５と第１の鍔部２１ｃとの間に第２の接地パターン３１が介在しているとともに、他のスルーホール１５と第２の鍔部２２ｃとの間に第２の接地パターン３２が介在している例について説明したが、例えば第２の接地パターン３１、３２のうちどちらか一方を廃止してもよい。さらには、例えば第２の接地パターン３１、３２のうち第２の接地パターン３２を廃止した場合、この廃止した第２の接地パターン３２側に位置する他のスルーホール１５部分と第２の鍔部２２ｃとは接触させなくてもよい。

また本実施形態では、他のスルーホール１５と第１の鍔部２１ｃとの間に第２の接地パターン３１が介在しているとともに、他のスルーホール１５と第２の鍔部２２ｃとの間に第２の接地パターン３２が介在している例について説明したが、例えば本実施形態の他の変形例として、詳細図示は省略するが、第２の接地パターン３１、３２を廃止し、他のスルーホール１５が第１の接地パターン１２ｂと導通接続されるとともに各鍔部２１ｃ、２２ｃ（筐体２０）と接触（当接）するようにしてもよい。

この際、筐体２０は、電極部１１ａ、スルーホール１４、第１の接地パターン１２ｂ並びに他のスルーホール１５を介して、電子部品１１ｂから筐体２０へと至る熱を放熱する機能を有することから、前述した第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

なお、この他の変形例において、他のスルーホール１５と筐体２０とが異種金属材料にて形成されている場合には、他のスルーホール１５と筐体２０との間に、異種金属の当接による他のスルーホール１５や筐体２０の腐食を防止するための前述した腐食防止手段としての金属チップ４０を設けてもよい。また、鍔部２１ｃ、２２ｃとの接触面積が広い方が放熱効率が向上することを考慮すると、図１の構成のように他のスルーホール１５と各鍔部２１ｃ、２２ｃとの間に第２の接地パターン３１、３２を設けることが望ましい。

（第２実施形態）次に、本発明の第２の実施形態を図３に基づいて説明するが、前述の第１実施形態と同一もしくは相当個所には同一の符号を用いてその詳細な説明は省略する。本第２実施形態が前記第１実施形態と比べて異なる点は、内層１２に設けられる第１の接地パターン１２ｂが表層１１や裏層１３の外部へとはみ出るように、表層１１や裏層１３が各鍔部２１ｃ、２２ｃの内方に配置され、表層１１や裏層１３の外部へ露出する部分となる第１の接地パターン１２ｂの所要部Ｘが第２の鍔部２２ｃ（筐体２０）と当接（面接触）している点にある。

この場合、第１の接地パターン１２ｂは、図３に示すようにスルーホール１４を通じて電極部１１ａと導通接続されるとともに、その所要部Ｘが第２の鍔部２２ｃ（筐体２０）と当接するように表層１１や裏層１３の外部へと延長形成された構成となっている。

そして、電子部品１１の動作時において、電子部品１１から発せられる熱は、電極部１１ａ→スルーホール１４→第１の接地パターン１２ｂ→第２の鍔部２２ｃへと順次、伝わるようになっている。換言すれば、このとき、筐体２０は、電極部１１ａ、スルーホール１４並びに第１の接地パターン１２ｂを介して、電子部品１１ｂから第２の鍔部２２ｃへと至る熱を放熱する機能を有していることになる。

このように本第２実施形態によれば、第１の接地パターン１２ｂは、その所要部Ｘが第２の鍔部２２ｃ（筐体２０）と当接するように表層１１の外部へと延長形成されていることから、電子部品１１ｂの動作時において、電子部品１１ｂから発せられる熱は、電極部１１ａ→スルーホール１４→第１の接地パターン１２ｂ→第２の鍔部２２ｃ（筐体２０）へと順次、伝わり、装置外部（筐体２０の外部）へと放熱され、発熱を伴う電子部品１１ｂから発せられる熱を装置外部（筐体２０の外部）へと効率よく放熱（放散）させることが可能となり、前記第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

また本第２実施形態では、裏層１３側に第１の接地パターン１２ｂが設けられ、この第１の接地パターン１２ｂが第２の鍔部２２ｃと当接している例について説明したが、例えば絶縁基板１２ａと第１の接地パターン１２ｂとの位置関係を逆にして、表層１１側に位置する第１の接地パターン１２ｂを第１の鍔部２１ｃに当接させるような構成としてもよい。

また本第２実施形態では、銅箔パターンにて形成された第１の接地パターン１２ｂの所要部Ｘがアルミニウムにて形成された第２の鍔部２２ｃ（筐体２０）に直接、当接している例について説明したが、例えばこのように第１の接地パターン１２ｂと筐体２０とが異種金属材料にて形成されているような場合にあっては、本第２実施形態の変形例として図４に示すように、第１の接地パターン１２ｂの背面に、錫メッキやニッケルメッキ等にて形成された薄板状の金属プレートからなる腐食防止手段としての金属チップ５０を実装させるような構成としてもよい。

この金属チップ５０は、第１の接地パターン１２ｂの所要部Ｘと第２の鍔部２２ｃとの間に挟持され（設けられ）、異種金属の接触（当接）による筐体２０や第１の接地パターン１２ｂの腐食を防止する機能を備えている。

また前記各実施形態では、筐体２０がアルミニウム等の金属材料にて形成されている例について説明したが、筐体２０は電極部１１ａ、スルーホール１４、第１の接地パターン１２ｂ、他のスルーホール１５並びに第２の接地パターン３１、３２を介して、発熱を伴う電子部品１１ｂから筐体２０へと至る熱を装置外部（筐体２０の外部）へと放熱できる材料であればあらゆる材料を採用することができ、例えば筐体２０をセラミック材や樹脂材、グラスファイバーにて形成してもよい。

なお、前記各実施形態では、スルーホール（ビアホール）１４及び他のスルーホール（他のビアホール）１５が表層１１と内層１２と裏層１３とを全て貫通するように設けられている例について説明したが、例えばスルーホール１４と他のスルーホール１５とのうち少なくとも一方を表層１１と内層１２とを貫通するように設けられるブラインドビアホールとしてもよい。

１０多層回路基板
１１表層（第１の層）
１１ａ電極部
１１ｂ電子部品
１２内層（第２の層）
１２ａ絶縁基板
１２ｂ第１の接地パターン
１３裏層（第３の層）
１４スルーホール（接続部）
１５他のスルーホール（他の接続部）
２０筐体
２１第１のケース体
２１ａ第１の基部
２１ｂ第１の側壁部
２１ｃ第１の鍔部
２２第２のケース体
２２ａ第２の基部
２２ｂ第２の側壁部
２２ｃ第２の鍔部
３１、３２第２の接地パターン
４０、５０金属プレート（腐食防止手段）
Ｘ所要部

Claims

第１の層と前記第１の層の背後側に位置する第２の層とを有し、前記第１の層に電極部が形成された多層回路基板と、
前記電極部に配設される発熱を伴う電子部品と、
前記電子部品を収容する第１のケース体と前記多層回路基板を挟んで前記第１のケース体と対をなすように設けられる第２のケース体とを有する金属製の筐体とを備え、
第１のケース体に設けられた第１の鍔部と第２のケース体に設けられた第２の鍔部とで前記多層回路基板が挟持され、
前記多層回路基板は、前記第２の層に設けられる第１の接地パターンを有し、
前記第１の接地パターンは、接続部を通じて前記電極部と導通接続されるとともに、その所要部が前記筐体と当接するように前記第１の層の外部へと延長形成され、
前記第１の接地パターンと前記筐体とが異種金属材料にて形成されており、
異種金属の当接による前記第１の接地パターンや前記筐体の腐食を防止するための金属プレートが前記所要部と前記第２の鍔部との間に挟持されていることを特徴とする電子回路装置。