JPH04158559A

JPH04158559A - 電子回路用基板

Info

Publication number: JPH04158559A
Application number: JP28347690A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Mihara; 正義三原
Original assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Current assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Priority date: 1990-10-23
Filing date: 1990-10-23
Publication date: 1992-06-01

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コ本発明は電子回路用基板に関し、詳しくは熱電半導体素
子を付設し、温度制御、特に冷却に用いることにより、
電子回路の特性を安定させ、信頼性を向上させた電子回
路用基板に関する。

［従来技術］従来より用いられている第３図に示すような電子部品を
搭載した電子回路用基板においては、電子回路を動作さ
せるために電流を流すと電子部品が発熱し、そのために
各電子部品や電子回路の特性が変化したり、電子回路用
基板に伝達した熱により基板が膨張し、電子部品との接
続部に応力を与えるために、接続の信頼性が著しく低下
し、最終的には回路の断線を生じる。

このため従来、特に発熱の激しい電子部品を搭載した電
子回路用基板は、第４図に図示されるように外部に冷却
ファンを設は冷却するか、または該電子部品に放熱板を
付設していた。

また発熱を極端に嫌う場合は、水またはフロン等の冷媒
を基板または放熱板等に通して冷却していた。

［発明が解決しようとする課題］しかるに、冷却用ファン方式では外気の導入が不可欠で
、そのために電子回路や基板に埃や湿気を与えるために
絶縁の劣化を招いたり、モーターがノイズの発生源にな
り好ましくない。また通風が必要なために電子回路用基
板を収納するケースが大型になり、コストアップとなる
。

一方、加熱板を設ける場合は、発熱量が多いと加熱板が
大きくなり、そのためのスペースが必要であり、また積
極的に放熱していないため、効果的な発熱抑制対策にな
らない場合もある。

また冷媒を用いる場合、装置が大がかりになり、コスト
アップとなる。また冷媒に水を使う場合、この電子回路
用基板を収納したケースまで水の配管が必要であり、ま
たフロンは環境問題の心配がある。

本発明の目的は、電子部品の発熱に伴なう電子回路の特
性の低下、装置の大型化、複雑化あるいはコストアップ
を防ぎ、かつ電子回路の信頼性を著しく向上させた電子
回路用基板を提供することにある。

［課題を解決するための手段］この課題を解決するために、本発明の電子回路用基板は
、少なくとも一部に熱電半導体素子を付設したことを特
徴とする。

Ｃ実施例］以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明す
る。

第５図（ａ）〜（ｇ）は、本発明の電子回路用基板の製
造工程を示す工程図である。

まず、第５図（ａ）〜（ｂ）に示されるように、電子回
路用の基板の片面（Ｂ面）に通常の電子回路用パターン
を形成すると共に、反対面（Ａ面）に熱電半導体用の複
数の導電パターン形成する。この導電パターンの形成は
、通常のフ寸トリソゲラフイー、レジスト印刷、メタル
エツチングの各工程によって行なわれる。

また、ここに用いられる基板としては、例えば銅箔を両
面に積層したポリイミドフィルム等が挙げられる。その
−例としてエスパネックス（商品名；新日鉄化学棟製、
銅箔は圧延箔３５μ園、ポリイミド２５μｍ厚）等が用
いられる。勿論、基板の材質や厚みはこれらに限定され
るものではない。

さらに、このような基板として、ＴＡＢ用テープキャリ
アを用いてもよく、また多層でも使用可能であり、さら
にＩＣチップを複数個搭載したマルチチップモジュール
基板を用いてもよい。ここで用いられる基板の絶縁材料
は、薄いものほどより効果的であるが、例えばガラエポ
キシ樹脂、紙フエノール、アルミナ、ポリエステル等が
用いられる。

次に、Ａ面に絶縁レジスト等を形成し、またＡ。

Ｂ両面のパターンに金メツキ、半田メツキや半田デイツ
プ等の表面処理を施した後、第５図（Ｃ）に図示される
ように、Ａ面のパターンに電子部品を半田付は等で接続
する。

さらに、この基板のＢ面に、第５図（ｄ）のように、ク
リーム半田、銀ペースト等の導電ペーストを塗布または
印刷する。

そして、第５図（ｅ）に示されるごとく、さらにその上
に、溶製法またはホットプレス法等で作製したＮ型およ
びＰ型の熱電半導体を交互に接続する。このような熱電
半導体としては、ビスマス−テルル系化合物が好ましく
用いられるが、これに限定されるものではない。これら
の熱電半導体は、柱状であることが望ましいが、ペース
ト状に塗布または印刷して硬化させてもよく、また蒸着
法、スパッタ法等で薄膜としてもよい。

次に、この熱電半導体の上に、第５図（ｒ）のように、
クリーム半田、銀ペースト等を塗布または印刷した後、
銅等の導電体をのせて加熱して接続する。これにより、
隣接するパターン上のＮ型熱電半導体とＰ型熱電半導体
を短絡させ、両者を交互に直列に接続した回路を形成す
る。なお、導電体の代わりに導電パターンを形成したア
ルミナあるいは窒化アルミニウム基板等を用い、シリコ
ーングリス（信越化学工業■ＫＳ−８０９）等を用いて
後述する放熱板と接続しても良い。

これらの導電体に熱伝導性の良い絶縁物を介して、第５
図（ｇ）のように放熱板を接続する。このような放熱板
としては、アルミニウムや銅等からなるものが用いられ
、また絶縁物としては、例えばシリコーングリス等の熱
伝導性がよく、絶縁性の高い材料である。また、アルマ
イト加工を施したアルミニウムの放熱板のように表面を
絶縁したものを用いてもよい。このような放熱板にあっ
ては、その中に冷媒を流し放熱効果を高めたり、ファン
で冷却し、放熱効果を高めてもよい。さらに、放熱板の
表面に薄い絶縁皮膜を形成し、その上に導電体に代わる
導電パターンを形成し、熱電半導体と接続してもよい。

さらに、Ｎ型とＰ型を交互に直列に接続した熱型半導体
の１群の両端にリード線を接続し、熱電半導体素子を得
る。このようにして得られた本発明の熱電半導体素子を
付設した電子回路用基板の斜視図を第１図に、またその
断面図を第２図に示す。

また、本発明の電子回路用基板にあっては、第６図（ａ
）および（ｂ）に示されるように、熱電半導体素子を基
板上に部分的に単数設けてもよく、また熱電半導体素子
を複数とし、それぞれ別々に作動させてもよい。さらに
は、基板の片面または両面に部分的に設けてもよい。ま
た、放熱側にさらに熱電半導体素子を積み重ねて放熱効
果を高めることも可能である。

また、第７図のように、基板上にサーミスタ等の温度を
感知する素子を搭載し、さらに温度制御回路を付加させ
た場合、この熱電半導体素子に流す電流値を制御でき、
吸熱量を微妙に調節できる。

さらに電流の向きをかえることで、加熱も出来るため、
基板や電子部品の温度を一定に制御出来る。

よって電子回路の動作が安定し、かつ信頼性が高くなる
。

このようにして得られた電子回路用基板の冷却効果は、
市販のビスマス−テルル系化合物を使ったベルチェ素子
（サーモモジュール）のように熱電半導体の性能や寸法
、ＮとＰの対数等により決まるが、例えば３０ＭＸ３０
ＩＩ！Ｒの範囲で、熱電半導体の性能指数Ｚ　−２，３
Ｘ　１０−３／　Ｋ、この熱電半導体１個の寸法を断面
約１．５ａｍＸ　　１．５ｍｉで高さが約１７閣、Ｎと
Ｐの対が７１、直流電流２Ａ、電圧３．３Ｖで、放熱板
の温度を３０℃、冷却側の温度を１０℃とした場合、約
６Ｗの吸熱量が得られる。

［発明の効果］本発明は熱電半導体素子を直接基板上に付設することで
、電子部品および基板の発熱を効果的に防ぐことができ
る。例えば上述のように、基板上に３０ｊｌＩｌ＋×３
０ｊＩａ＋のスペースでＩＯ数Ｗの吸熱が可能である。

また、このような効果に加えて、この基板は放熱板を除
いて、密閉されたケースを小さくまとめることができコ
ストダウンとなり、しかもファン等の駆動部分がないた
めにノイズの発生源がなく、さらに冷媒を使わないため
、装置が大がかりにならず、コストアップにならない等
の利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の電子回路用基板の一例を示す斜視図
、第２図は、第１図の電子回路用基板の断面図、第３図は
、電子部品を実装した電子回路用基板の断面図、第４図は、従来のファンを備えた電子回路用基　−板の
断面図、第５図（ａ）〜（ｇ）は、本発明の電子回路用基板の製
造工程を示す斜視図、第６図（ａ）〜（ｂ）および第７図は、それぞれ本発明
の電子回路用基板の他の例を示す斜視図。特許出願人　三井金属鉱業株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

１、少なくとも一部に熱電半導体素子を付設したことを
特徴とする電子回路用基板。