JPH0567883A - 多層プリント配線板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】熱的設計が容易で、かつ冷却効果を向上させる
ことである。 【構成】複数のプリント配線板が積層されて構成される
多層プリント配線板本体１００の部品搭載面は、該部品
搭載面のうち、スルーホール形成領域、接続パッド取付
領域、および配線パターン形成領域を除く領域が、絶縁
性を有しかつ熱伝導率の高いＡｌＮセラミックス９０で
覆われている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、情報処理装置等の電子
機器に搭載されている多層プリント配線板に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、情報処理装置の多くで用いら
れている回路基板は、通常部品実装／配線の高密度化を
行なうため、多層プリント配線板（以下、多層基板と称
す。）を用いており、実装した部品間の回路配線（プリ
ント配線）は内層ばかりでなく外層をも含めた全層を用
いて配線を行なっている。また、高密度化に伴い、表面
実装される部品点数も多くなってきている。

【０００３】ところで、このような多層基板の冷却に
は、空冷用ファンを用いて、直接、多層基板に風を当て
て冷却している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般的に、多層基板
は、主にプリプレグで構成されているが、従来技術で
は、このように熱伝導率の低いプリプレグ等に風を当て
ても、冷却効果をあまり期待できないという問題点があ
る。また、プリプレグは熱伝導率が低いために、例え
ば、電子部品が搭載されているところ等が集中的に非常
に温度が高くなるために、熱的設計も難しいという問題
点がある。

【０００５】本発明は、このような従来の問題点につい
て着目してなされたもので、熱的設計が容易で、かつ冷
却効果を向上させることができる多層プリント配線板を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を解決するため
の多層基板は、複数のプリント配線板が積層されて構成
される多層プリント配線板本体の少なくとも部品搭載面
は、該部品搭載面のうち、部品の設置領域、スルーホー
ル形成領域、接続パッド取付領域、引出線形成領域、お
よび配線パターン形成領域を除く領域が、絶縁性を有し
かつ熱伝導率の高い放熱材で覆われていることを特徴と
するものである。

【０００７】なお、前記多層基板において、前記多層基
板本体の前記部品搭載面以外の面も、前記放熱材で覆わ
れていることが好ましい。さらに、前記多層基板本体に
搭載される部品の裏面と、前記放熱材の表面とが接して
いることが好ましい。

【０００８】また、前記多層基板に、電磁シールド効果
を持たせるために、前記部品搭載面のうち、前記部品の
設置領域、前記スルーホール形成領域、および前記引出
線形成領域を除く領域、および前記部品搭載面以外の全
面を、導電材で覆うようにして、この導電材を多層基板
本体の電源グランドと電気的に接続してもよい。

【０００９】また、部品搭載面の部品搭載数量を増や
し、高密度実装を実現するため、部品設置領域以外の配
線パターン形成領域等を、すべて多層基板の内層に形成
するようにしてもよい。

【００１０】

【作用】熱伝導率の高い放熱材で覆われるので、冷却効
果を高めることができる。また、例えば、搭載部品が加
熱したとしても、その熱は放熱材全体に伝わるので、放
熱効果を高めることができると共に、多層基板の熱的設
計を容易にすることができる。特に、搭載部品の裏面と
放熱材表面とを接触させることにより、その効果を高め
ることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明に係る各種実施例について、図
１から図７を用いて説明する。

【００１２】情報処理装置一般で用いられる多層基板
は、電子回路／半導体の高集積化（部品端子の増加、端
子／配線密度の増加）および回路動作の高速化（配線長
の短縮、表面実装部品の活用、配線パターンの微細化と
高精度化）により、多層基板の高密度部品実装と高密度
配線化と共に、電磁障害に対するシールド対策が望まれ
ている。また、基板搭載部品は今後益々消費電力が増
大、すなわち半導体部品からの発熱量が増大するため、
基板実装としては上記電磁障害防止、高密度部品実装、
高密度配線の他にも、放熱性の優れていることが必要で
ある。

【００１３】ところで、例えば、半導体パッケージで
は、ＤＩＰ型の端子間隔では２．５４ｍｍから１．７８
ｍｍに、ＱＦＰ型の端子間隔では１．２７ｍｍから０．
５ｍｍになり、かつ、パッケージは表面実装型となって
きている。したがって、多層基板における部品搭載層で
ある外層（表面及び裏面）での配線パターンは、上記の
パターン微細化を考慮しても高い効率の配線実装は望め
なくなる。すなわち、基本的には、基板外層は、部品を
搭載する目的にのみ存在することになる。

【００１４】本発明に係る多層基板の第１の実施例につ
いて図１および図２を用いて説明する。

【００１５】図２において、２０は搭載部品を基板本体
１００に取付けるための、部品端子と基板１００とを接
合するための接続パッド、４０は外層の部品端子（接続
パッド２０）と内層とを接続するための非貫通スルーホ
ール（ここで、本発明において非貫通スルーホールを用
いることは、高密度実装／配線を実現する上で大きな要
因となる。すなわち、非貫通スルーホールを用いること
は配線対象となる必要最小限の配線エリアを要求するこ
とである。）、３０は非貫通スルーホール４０と接続パ
ッド２０とを接続する引き出しパターン（引出し線）で
ある。

【００１６】また、図２におけるＩ−Ｉ線断面を示す図
１において、５０は多層基板本体１００のほぼ外層全体
を覆う導電性樹脂層、６０は導電性樹脂層５０とパッド
２０、引出し線３０および非貫通スルーホール４０とを
明確に絶縁するための例えば空き（部品搭載）エリアで
ある。ここで、非貫通スルーホール４０とは、多層基板
に於ける接続対象の各層間をのみを結ぶスルーホールで
ある。７０は基板内層における配線パターン、８０はＱ
ＦＰ型あるいはＳＯＰ型等に代表される表面実装部品等
の基板搭載部品、９０は例えば熱伝導率が大きく、かつ
絶縁性の高いＡｌＮセラミックスである。１１０および
１６０は基板搭載部品間の配線パターンを含まない多層
基板の外層（表面及び裏面）、１２０，１３０，１４
０，１５０は多層基板における配線パターン層である内
層である。

【００１７】ここで、導電性樹脂層５０は、図示されて
いない電源グランド部と接続されている。また、ＡｌＮ
セラミックス９０は、導電性樹脂層５０に覆われている
多層基板本体１００の、さらに外側で、かつ部品搭載側
面を覆っている。なお、基板搭載部品８０の裏面とＡｌ
Ｎセラミックス９０とは、接触している。

【００１８】このように本実施例における基板実装の第
１の特徴は、多層基板本体１００の外層１１０，１６０
には、引出し線３０以外の配線パターンを無くして部品
搭載のみの層とした点である。

【００１９】情報処理装置の小型化の観点からは、半導
体部品の高集積化に伴うパッケージの小型化により、基
板１００の二次元的な小型化は進んで来るように見える
が、ここで部品搭載層と配線パターンとが同一の基板層
を用いることが配線容量の増大に伴って情報処理装置の
二次元的な小型化を妨げる大きな要因となってくる。こ
のため、搭載部品自身の小型化要因による情報処理装置
の二次元的な小型化の積極的な促進、および配線パター
ンの高密度配線を促すため基板本体１００における配線
層の三次元的実装の促進が、情報処理装置の二次元的な
小型化に寄与することになる。そこで、本実施例では、
配線層の三次元的実装の促進を図り、多層基板本体１０
０の外層１１０，１６０に、引出し線３０以外の配線パ
ターンを無くし、換わりに、外層１１０，１６０への基
板搭載部品８０の搭載数量を増やしている。なお、外層
１１０，１６０は、部品搭載層になると共に、多層基板
本体１００全体の補強にもなり得え、かつ導電性樹脂層
５０およびＡｌＮセラミックス９０と共に多層基板本体
１００の内層保護にもなる。

【００２０】本実施例における基板実装の第２の特徴
は、部品搭載エリア（パッド２０、引出し線３０、非貫
通スルーホール４０）６０を除く基板本体１００の外側
全てを導電性樹脂層５０で覆い、かつ非貫通スルーホー
ル４０を用いた各層間のプリント配線接続を行なった点
である。これにより、基板相互間の電磁障害をなくすこ
とができる。

【００２１】また、本実施例における基板実装の第３の
特徴は、熱伝導率の大きいＡｌＮセラミックス９０で基
板本体１００を覆うと共に、ＡｌＮセラミックス９０と
搭載部品８０の裏面とを接触させた点である。

【００２２】情報処理装置等の電子機器には、一般的に
放熱用ファンが設置されていることを考えれば、搭載部
品８０の表面および基板本体１００に接触している裏面
の両面に対して積極的に冷却を行なうことができると共
に、基板本体１００全体の熱分布がほぼ一定にでき、冷
却効率を非常に高めることができる。また、基板本体１
００全体の熱分布がほぼ一定にできるために、熱設計を
容易にするができる。なお、上記したＡｌＮセラミック
ス９０と搭載部品８０、あるいは導電性樹脂層５０と搭
載部品８０とを密着させるためには、接着剤等を用いて
行なった方が熱伝導と冷却効率の点から望ましく、更に
はこの接着剤の特性としては熱伝導性及び絶縁性の良い
接着剤が望ましい。

【００２３】また、本実施例では、多層基板本体１００
の部品搭載側面をＡｌＮセラミックス９０で覆っている
が、部品搭載エリア６０を除く基板本体１００の外側全
体をＡｌＮセラミックス９０で覆うようにしてもよい。

【００２４】また、本実施例は、表面実装部品を使用し
た場合を示すものであるが、ＤＩＰ型である挿入部品を
使用した場合でも特に問題はない。この場合、ＱＦＰ型
あるいはＳＯＰ型に代表される表面実装部品の場合との
違いは、基板本体１００と部品端子との接合部分が多層
基板本体１００の全層を貫通するスルーホールとなり、
したがって、部品搭載エリア（パッド２０、引出し線３
０、非貫通スルーホール４０）６０が貫通スルーホール
のみとなることである。ここで、部品間を接続する配線
パターンは、基板本体１００と挿入部品端子との接合部
分が貫通スルーホールであるため、内層間で配線できる
ことは明かである。

【００２５】次に、図３および図４を用いて、本発明に
係る多層基板の第２の実施例について説明する。なお、
本実施例も、第１の実施例と同様に、導電性樹脂層５０
の外側がＡｌＮセラミックス９０で覆われているもので
あるが、本実施例と第１の実施例との差異を明確にする
ため、図３および図４においては、ＡｌＮセラミックス
９０を省略して図示している。

【００２６】多層基板本体１００における配線パターン
層である内層１２０、１３０、１４０、１５０とパッド
２０とを接続するために、非貫通スルーホール４０およ
び引出し線３０は必要である。一方、電磁障害および高
密度部品実装を効率良く実施するためには、部品搭載エ
リア６０を必要最小限とすることが要求される。

【００２７】したがって、この要求を満たすために、本
実施例においては、内層１２０、１３０、１４０、１５
０とパッド２０とを接続する方法として、ブラインド非
貫通スルーホールを用いている。これは、非貫通スルー
ホール４０の上を部品端子を搭載／接続するためのパッ
ド２０で覆う（ブラインドする）方法である。この方法
により、多層基板本体１００における非貫通スルーホー
ル４０および引出し線３０を部品搭載エリア６０から排
除できるため、すなわち、部品搭載エリア６０を必要最
小限のパッド２０のみとすることができるため、第１の
実施例よりも、より高密度実装化を図ることができると
共に、より多くの部分を導電性樹脂層５０で覆えること
により、電磁シールド効果を高めることができる。ま
た、これは、より多くの部分をＡｌＮセラミックス９０
で覆えることにもつながるので、より冷却効率を高める
こともできる。

【００２８】以下では、上記した本発明の基板実装方法
を実際の情報処理装置に適用した場合について、図５を
用いて詳細に説明する。

【００２９】情報処理装置は、図５に示すように、情報
処理装置本体１０１と、外部記憶装置であるハードディ
スク装置（以下ＨＤＤ）２７０と、ＣＲＴあるいは或は
液晶表示装置（以下ＬＣＤ）２８０と、キーボード２９
０とを有して構成されている。ＨＤＤ２７０とＬＣＤ２
８０とキーボード２９０とは、コネクタ４００、３０
０、３１０を介してケーブル４０１、３０１、３１１に
より、情報処理装置本体１０１と接続される。また、情
報処理装置本体１０１は、図５に示すように、ＣＰＵ２
００と、ＲＯＭ２１０と、ＲＡＭ２２０と、ＨＤＤ２７
０を制御するＨＤＤコントローラ２４０と、ＬＣＤ２８
０を制御するＬＣＤコントローラ２５０と、キーボード
２９０を制御するキーボードコントローラ２６０と、こ
れらを接続するバス３２０と、これらに電力を供給する
電源回路２３０と、これらが実装されている多層基板と
を有している。

【００３０】この多層基板も、前述した実施例と同様
に、実装部品／回路間を接続するバス３２０、あるいは
その他の制御信号等の接続線は、基板本体１００の内層
を介して接続され、基板本体１００の外層には基本的に
搭載部品のみが実装され、さらに、基板本体１００全体
あるいは外層部分が導電性樹脂層５０およびＡｌＮセラ
ミックス９０覆ったものである。

【００３１】ところで、装置の小型化および電磁障害の
観点から情報処理装置構成を考えると、情報処理装置本
体の実装構成は、ＨＤＤ２７０をも含めた構成、すなわ
ち、図５における１０２を情報処理装置本体とすること
が望ましい。

【００３２】この場合、ＨＤＤ２７０とＨＤＤコントロ
ーラ２４０とを接続するためのコネクタ４００およびケ
ーブル４０１を不要となる。このため、高速／大量デー
タを転送し、高周波／電磁障害の対象となるＨＤＤ２７
０とＨＤＤコントローラ２４０との接続部分を、基板本
体１００内に収めることができ、この接続部分に起因す
る電磁障害を防ぐことができる。

【００３３】また、コネクタ４００やケーブル４０１等
が不要となるため、装置の小型化を図ることができる。

【００３４】ここで、本実施例では、外部記憶装置の例
としてハードディスク装置ＨＤＤ２７０を用いて説明し
たが、この外部記憶装置としては、例えばフロッピディ
スク装置、光ディスク装置等でもよい。このＨＤＤ２７
０を基板本体１００上に直接形成する小型化の動向で
は、特願平０２-１０２４６２号公報にに見られるよう
に多層基板本体１００への高密度実装が顕著となってき
ている。

【００３５】次に、図６および図７を用いて、情報処置
装置本体１０２を対象とする実際の基板実装および装置
実装について説明する。

【００３６】図６に示すように、ＣＰＵ２００、ＲＯＭ
２１０、ＲＡＭ２２０、ＨＤＤ２７０、ＨＤＤコントロ
ーラ２４０、キーボードコントローラ２６０、ＬＣＤコ
ントローラ２５０は、同一の多層基板本体１００上に実
装されている。図７に示すように、本体ケーシング８５
と多層基板本体１００との接続は、例えばゴム等で形成
された振動緩衝材８１を介してビス８２により固定され
る。

【００３７】ＨＤＤ２７０は、図７に示すように、ディ
スクカバー５２と、ハードディスク５１と、ハードディ
スク５１を搭載するスピンドル５３と、スピンドル５３
を回転させるモータ５４と、モータ５４を駆動するコイ
ル５５と、ヨーク５６と、磁気ヘッド５７と、磁気ヘッ
ド５７を移動させるロータリ型ポジショナ５８と、各種
回路とで構成される。ポジショナ５８のアーム５８ａ
は、基端部にボイスコイルモータ５８ｂが設けられてお
り、先端部に設けられている磁気ヘッド５７が揺動し
て、磁気ヘッド５７とディスク５１との相対的位置を変
えることができるようになっている。

【００３８】ＣＰＵ２００は、ＲＯＭ２１０に格納され
ているプログラムに従い、データの入力を要求するメッ
セージを、ＬＣＤコントローラ２５０を介して、ＬＣＤ
２８０に表示させる。操作者は前記メッセージに従い、
キーボード２９０からデータを入力する。入力されたデ
ータはキーボードコントローラ２６０を介し、ＣＰＵ２
００のレジスタに取り込まれた後、ＲＡＭ２２０に格納
される。

【００３９】このようにして、必要データがＲＡＭ２２
０に格納されると、ＣＰＵ２００は前記データを加工す
るなどの演算を施し、再びＲＡＭ２２０に格納し、前記
データの内容をＬＣＤ２８０に表示させる。

【００４０】次に、ＣＰＵ２００は、加工された前記デ
ータをＨＤＤ２７０に格納すべく、その指示をＨＤＤコ
ントローラ２４０に与える。ＨＤＤコントローラ２４０
は、スピンドル５３回転用のモータ５４を駆動させると
共に、ポジショナ５８のボイスコイルモータ５８ｂを駆
動し、アーム５８ａの先端部に設けられている磁気ヘッ
ド５７をハードディスク５１上の所定トラックの位置に
移動させる。前記データは、ハードディスク５１の回転
により、ハードディスク５１上に次々と書き込まれてい
く。

【００４１】また、逆にハードディスク５１に書き込ま
れたデータは、前述と同様にハードディスク５１の回転
により、磁気ヘッド５７で次々と読み取られ、ハードデ
ィスク装置２７０内の回路及びＨＤＤコントローラ２４
０を介してＲＡＭ２２０に書き込まれる。

【００４２】ＨＤＤ２７０とＣＰＵ２００等とは、コネ
クタを介さず多層基板１００内のパターン配線のみによ
り、電気的に接続されるため、信号等の送受信及び外部
に対する電磁障害等の防止を確実に行える。

【００４３】また、上述した本発明に係る多層基板を用
いることは、本体ケーシング８５において、電磁障害防
止のためのシールド等を必要としないため、装置の小型
／軽量化を図ることができることは明らかである。

【００４４】なお、以上の実施例においては、冷却効果
を上がるために、すべてＡｌＮセラミックスを用いた
が、熱伝導率が大きくかつ絶縁性の高いものであれば他
の材料を用いてもよい。また、より冷却効果を高めるた
めに、ＡｌＮセラミックスの表面の全体または部分的に
凹凸を設けるなどして、表面面積を大きくするようにし
てもよい。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、少なくとも部品搭載面
を熱伝導率の高い放熱材で覆ったので、局部的に温度が
異常に上昇するのを防ぐことができて熱的設計を容易に
することができると共に、冷却効果を高めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施例の多層プリント配線
板の要部断面図である。

【図２】本発明に係る第１の実施例の多層プリント配線
板の正面図である。

【図３】本発明に係る第２の実施例の多層プリント配線
板の断面図である。

【図４】本発明に係る第２の実施例の多層プリント配線
板の正面図である。

【図５】本発明に係る実施例の情報処理装置の回路ブロ
ック図である。

【図６】本発明に係る実施例の多層プリント配線基板の
全体斜視図である。

【図７】本発明に係る実施例の情報処理装置の要部断面
図である。

【符号の説明】

２０…パッド、３０…引出し線、４０…非貫通スルーホ
ール、５０…導電性樹脂層、６０…部品搭載エリア、７
０…配線パターン、８０…搭載部品、９０…ＡｌＮセラ
ミックス、１００…多層プリント配線基板本体、１０
１、１０２…情報処理装置本体、２００…ＣＰＵ、２１
０…ＲＯＭ、２２０…ＲＡＭ、２７０…ハードディス装
置、２８０…液晶表示装置、２９０…キーボード、３２
０…バス、３００、３１０、４００…コネクタ、３０
１、３１１、４０１…ケーブル。

フロントページの続き (72)発明者 丸山 隆 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所マイクロエレクトロニク ス機器開発研究所内 (72)発明者 高津 浩 愛知県尾張旭市晴丘町池上１番地 株式会 社日立製作所旭工場内 (72)発明者 京田 正 神奈川県海老名市下今泉810番地 株式会 社日立製作所オフイスシステム設計開発セ ンタ内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のプリント配線板が積層されて構成さ
   れる多層プリント配線板本体の少なくとも部品搭載面
   は、該部品搭載面のうち、スルーホール形成領域、接続
   パッド取付領域、および配線パターン形成領域を除く領
   域が、絶縁性を有しかつ熱伝導性の良い放熱材で覆われ
   ていることを特徴とする多層プリント配線板。
2. 【請求項２】前記多層プリント配線板本体の前記部品搭
   載面以外の面も、前記放熱材で覆われていることを特徴
   とする請求項１記載の多層プリント配線板。
3. 【請求項３】前記多層プリント配線板本体に搭載される
   部品の裏面と、前記放熱材の表面とが接していることを
   特徴とする請求項１または２記載の多層プリント配線
   板。
4. 【請求項４】前記放熱材は、ＡｌＮセラミックスである
   ことを特徴とする請求項１、２または３記載の多層プリ
   ント配線板。
5. 【請求項５】前記部品搭載面のうち、前記部品の設置領
   域、前記スルーホール形成領域、前記接続パッド取付領
   域、および前記配線パターン形成領域を除く領域、並び
   に前記部品搭載面以外の全面が、導電材で覆われ、 前記導電材は、前記多層プリント配線板本体の電源グラ
   ンドと電気的に接続されていることを特徴とする請求項
   １、２、３または４記載の多層プリント配線板。
6. 【請求項６】前記放熱材は、前記導電材よりも外層側に
   形成されていることを特徴とする請求項５記載のプリン
   ト配線板。
7. 【請求項７】前記部品搭載面には、前記スルーホール形
   成領域、および前記配線パターン形成領域がないことを
   特徴とする請求項１、２、３、４、５または６記載の多
   層プリント配線板。
8. 【請求項８】請求項１、２、３、４、５、６または７記
   載の多層プリント配線板を備えていることを特徴とする
   電子機器。