JPH0691303B2

JPH0691303B2 - 電子部品搭載プリント配線板装置

Info

Publication number: JPH0691303B2
Application number: JP62302081A
Authority: JP
Inventors: 司山元; 圭三杉本
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1987-11-30
Filing date: 1987-11-30
Publication date: 1994-11-14
Anticipated expiration: 2009-11-14
Also published as: JPH01143388A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、金属板をベースとした電子部品搭載プリント
配線板装置に関する。

〔従来の技術〕

近年の電子機器の小型化及び薄型化の要求に伴ない、プ
リント配線板に対する部品実装の高密度化への要求は更
に一層高まってきている。特に、最近のように、所謂チ
ップ部品が普及して広い意味でのハイブリッドIC基板と
してのプリント配線板が使用される例が多くなってくる
と、この種のプリント配線板に対して従来からの耐熱性
や寸法安定性等の基本的特性のほかに、高密度実装の際
に問題となる放熱性が従来以上に厳しいものが要求され
てきている。即ち、プリント配線板にパワートランジス
ターや抵抗値の大きな所謂チップ抵抗等の大きく発熱す
る部品を搭載する場合には、このプリント配線板は、耐
熱性や寸法安定性等の基本的特性のほかに、充分な放熱
特性をも有するものとする必要がある。

このような充分な放熱特性を有するプリント配線板とし
ては、所謂アルミペース銅張板が従来より一般に使用さ
れている。また、例えば第５図に示すような、銅板をベ
ースとするようなものも開発されてきている。このよう
な金属板をベースにしたプリント配線板は、優れた放熱
性、寸法安定性を有し、しかも不燃性で「われ」や「欠
け」が生じない等の特性を有していることから、上記の
パワートランジスターや抵抗値の大きな所謂チップ抵抗
等の大きく発熱する部品を搭載するためのプリント配線
板や所謂ハイブリッドIC基板、自動車用電装部品として
多く採用されてきているのである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、近年高まってきている要求である高密度実装
化を更に推し進めようとすると、上記のような単なる金
属板をベースとしたプリント配線板では不充分となって
きている。即ち、パワートランジスター等のような大き
く発熱する部品〔以下、発熱性電子部品という。〕と、
耐熱性の低い電子部品〔以下、低耐熱性電子部品とい
う。〕とを同時に実装しようとすると、金属板をベース
としたプリント配線板の長所が逆に短所になってしまう
のである。つまり、この種のプリント配線板がその放熱
特性に優れるということは、上記のような低耐熱性電子
部品に対して熱が容易に伝えられるということになるか
ら、発熱性電子部品と低耐熱性電子部品とを別々の基板
に実装するか、第５図に示したような実装の仕方をしな
ければならなくなるのである。

第５図に示した従来のプリント配線板装置では、所謂パ
ワーICを絶縁層及びアルミナ基板を介して銅板上に実装
し、一方、低耐熱性電子部品については、これをパワー
ICから離すとともに、絶縁層及び樹脂板を介して銅板上
に実装して、低耐熱性電子部品にパワーICからの熱が伝
導しにくくなるように構成したものである。しかし、こ
の構成のものでは、低耐熱性電子部品をパワーICから離
すための空間が必要となるとともに、全体の厚さも厚い
ものとならざるを得ず、高密度実装には不向きである。

本発明は、発熱性電子部品からの熱を低耐熱性電子部品
側に容易に伝わらないようにすることができて、低耐熱
性電子部品と発熱性電子部品とを同時に実装したプリン
ト配線板装置を簡単な構成によって提供することを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の電子部品搭載プリント配線板装置は、凹部又は
開口部を有する、ベースとなる金属板と、少なくとも該
凹部若しくは該開口部内に形成される厚肉絶縁部（尚、
この表面は絶縁層となる。）と、上記金属板の表出する
表裏面上に少なくとも形成される、金属板上の絶縁層
と、上記厚肉絶縁部の絶縁層及び上記金属板上の絶縁層
を介して形成される導体回路と、を有するプリント配線
板と、該導体回路に接続され且つ上記厚肉絶縁部の絶縁層上に
実装される、発熱性電子部品と、該導体回路に接続され且つ上記金属板上の絶縁層上若し
くは露出した金属板上に実装される、発熱性電子部品
と、を備えることを特徴とする。

本発明に係るプリント配線板装置においては、上記「開
口部又は凹部内」に、絶縁層の材料の一部を積極的に充
填させることにより厚肉絶縁部を設けて、その全体の厚
さを増大させることなく、搭載されるべき低耐熱性電子
部品と金属板との距離を大きくするように構成したもの
である。

上記「プリント配線板」において、そのベースとなる
「金属板」としては、パワートランジスター等の発熱性
電子部品からの熱の伝導が良好でしかも放熱するのに適
したものであれば、どのような材料によって形成したも
のであってもよい。この金属板としては、一般に使用さ
れていて安価に入手できる等の理由から、銅板あるいは
アルミ板によって形成したものが最も適している。

また、本プリント配線板装置にあっては、そのベースと
なる金属板の内、低耐熱性電子部品が搭載される部分に
空間部分を形成して、この空間部分内に絶縁層の厚肉絶
縁部を積極的に形成する必要がある。そして、この金属
板の空間部分は、低耐熱性電子部品を金属板から厚肉絶
縁部によって大きく引き離すためのものであるから、そ
の目的の範囲内において種々の形態のものが適用でき
る。即ち、この空間部分としては、第１図に示すような
金属板（11）を貫通する開口部（14a）であってもよい
し、また第２図〜第４図に示すような金属板（11）の一
部をけずりとった（所謂ザグリ加工による加工を行なっ
た）凹部（14b）であってもよい。

この開口部又は凹部（開口部等ともいう。）内に厚肉絶
縁部を形成する理由は、以下の通りである。即ち、この
開口部等に対向した部分に、低耐熱性電子部品を搭載す
るのであるが、この低耐熱性電子部品を過熱から保護す
るために、この搭載されるべき低耐熱性電子部品と金属
板間に、このプリント配線板の厚さを増大することな
く、熱的遮蔽効果のある物を存在させる必要があるから
である。そのためには、開口部等の近傍部分において使
用されている熱的遮蔽効果のある絶縁層の一部を、開口
部又は凹部内に存在させることが最も簡単なのである。
勿論、金属板と、絶縁層の表面に形成されるべき各導体
回路とを、絶縁層によって隔離する必要があることは、
従来の金属コアプリント配線板と同様である。

また、各低耐熱性電子部品を、凹部内の厚肉絶縁部によ
って熱的に隔離すれば、第３図及び第４図に示したよう
に、金属板（11）に形成したキャビティ（22）内に発熱
性電子部品（20）を直接実装することは充分可能であ
る。つまり、この第３図及び第４図に示したプリント配
線板装置においては、特に絶縁層（12）に金属板（11）
を露出させる開口部（12b）を形成し、この開口部（12
b）を通して発熱性電子部品（20）を金属板（11）に直
接密着させて搭載するものである。

更に、発熱性電子部品（20）からの放熱をより速やかに
行うために、第４図に示したように、金属板（11）に直
接スルホールメッキ（31）を施せば、このスルホールメ
ッキ（31）の熱伝導用スルホールとして使用が可能とな
る。

〔作用〕

本プリント配線板装置において、例えば、第１図〜第４
図に示したように、低耐熱性電子部品（21）は、開口部
（14a）又は凹部（14b）内に形成した厚肉絶縁部（12）
によって金属板（11）に対して熱的に隔離された状態と
なっている。従って、各発熱性電子部品（20）から熱が
生じた場合に、この発熱性電子部品（20）からの熱は、
金属板（11）を介して他の部分に分散することはあって
も、開口部等（14a、14b）内における厚肉絶縁部（12）
によって遮蔽されるので、直接、各低耐熱性電子部品
（21）に伝導することはない。これにより、本プリント
配線板装置にあっては、金属板（11）による放熱特性は
そのまま維持しながら、低耐熱性電子部品（21）を発熱
性電子部品（20）の熱から保護することができる。

勿論、厚肉絶縁部（12）は、熱を完全に遮蔽するもので
はないから、各発熱性電子部品（20）が発した熱が、厚
肉絶縁部（12）を通して各低耐熱性電子部品（21）に部
分的に伝導されることはありうる。しかし、その熱は各
低耐熱性電子部品（21）を過熱する前に金属板（11）の
他の部分を通して外部に放散されるので、低耐熱性電子
部品（21）が発熱性電子部品（20）からの熱によって、
損傷されたり破壊されたりはしない。

また、本プリント配線板装置においては、金属板（11）
に形成した開口部等（14a、14b）内に、厚肉絶縁部（1
2）を形成するので、このプリント配線板（10）全体の
厚さは、金属板（11）の厚さと、その表面に形成されて
導体回路（13）との絶縁を図る絶縁層（12）の厚さの最
小分との合計のみによって決定されるものとなってい
る。従って、本プリント配線板装置におけるプリント配
線板の全体の厚さは、せいぜい金属板（11）の厚さ程度
のものとなる。

また、このプリント配線板（10）の厚さを厚くすること
なく、発熱性電子部品（20）と低耐熱性電子部品（21）
とを同時に実装することができる。つまり、同一のプリ
ント配線板（10）中に、発熱性電子部品（20）を搭載す
るための熱拡散性に優れた部分が形成されていることは
勿論のこと、これと共存する形で低耐熱性電子部品（2
1）を搭載するための、金属板（11）から大きく熱絶縁
された部分が、このプリント配線板（10）の厚さを厚く
することなく形成されているのである。

更に、本プリント配線板装置は、従来の装置をそのまま
採用して形成することができるから、その製造が非常に
簡単となる。即ち、本配線板装置に用いられるプリント
配線板（10）は、金属板（11）の低耐熱性電子部品（2
1）を搭載すべき部分に対応する箇所に、開口部等（14
a、14b）を形成して、この開口部等（14a、14b）内に絶
縁層（12）の一部を充填すればよいからである。

この開口部（14a）等の形成自体は、ドリル等による穴
明けで行なってもよいし、所謂ザグリ加工によって行な
ってもよい。また、第３図又は第４図に示したプリント
配線板（10）も、以上のザグリ加工を採用して絶縁層
（12）に開口部（12b）を形成すれば〔この場合、金属
板（11）に対してもザグリ加工してもよい。〕、発熱性
電子部品（20）を金属板（11）に、直接搭載するための
キャビティ（22）を有するものとしての製造が、非常に
容易になっている。

〔実施例〕

第１図〜第４図を参照して、本発明に係るプリント配線
板装置の一例及びその製造方法の一例を、以下に示す。

先ずアルミ板（純アルミ99.7％）（11）にエッチングに
よって空間部分（14a）、あるいはザグリ加工によって
凹部（14b）を形成し、必要な場合はバリ取りを行う。
また、前述の空間部分はドリル加工あるいは打抜き加工
でもよい。

次に、絶縁層及び厚肉絶縁部（12）とアルミ板との密着
性向上のため、アルミ板表面にアルマイト層を形成し、
その後、エポキシ樹脂と無機フィラーの混合物を、絶縁
層及び厚肉絶縁部用並びに銅箔接着用接着剤として用い
て、銅箔を積層プレスした。その後は、通常のサブトラ
クティブ法にて導体回路を形成することにより、プリン
ト配線板（10）を得た。尚、第３図及び第４図に示した
プリント配線板（10）は、例えば第１図又は第２図に示
したプリント配線板（10）の絶縁層（12）にザグリ加工
を採用して、開口部（12b）を形成することにより、キ
ャビティ（22）を備えたものである。

次に、上記の方法にて得られたプリント配線板の放熱特
性を、以下の方法で測定した。測定結果は表に、熱抵抗
として示した。基板サイズを50×50×1.5mmとし、基板
中央に10×15mmの導体パターンを形成する。その後、パ
ワートランジスタ（2SC2232）を前記導体パターンに半
田付けし、所定の電流・電圧を印加し、パワートランジ
スタの発熱状況を調べ、下記の式にて熱抵抗を算出し
た。

熱抵抗＝上昇温度（℃）／消費電力（Ｗ）〔発明の効果〕前記作用に示す如く、本プリント配線板装置は、パワー
トランジスター等の発熱性電子部品からの熱を、低耐熱
性電子部品側に容易に伝わらないようにすることがで
き、またこの低耐熱性電子部品と発熱性電子部品とを同
時に実装した構成が、簡単である。

即ち、本プリント配線板装置では、発熱性電子部品と低
耐熱性電子部品とを近づけて実装したとしても、発熱性
電子部品が発生した熱は、厚肉絶縁部によって、直接且
つ大量に低耐熱性電子部品に伝導することがないので、
低耐熱性電子部品を確実に保護することができる。そし
て、本配線板装置は、近年要求されてきている高密度実
装に適合するものである。

更に、本プリント配線板装置では、前記の如く、プリン
ト配線板を厚くすることなく、発熱性電子部品と低耐熱
性電子部品とを同時に実装することができる。即ち、同
一のプリント配線板中に、発熱性電子部品を搭載するた
めの熱拡散性に優れた部分と、低耐熱性電子部品を搭載
するための金属板から大きく熱絶縁した部分とを、この
プリント配線板の厚さを厚くすることなく、形成するこ
とができるのである。そして、本プリント配線板装置に
よれば、発熱性電子部品が金属板に近接しているので、
その熱移動・熱放散性を良好にすることができる。一
方、低耐熱性電子部品は、金属板に対して厚肉絶縁部の
介在によって隔離されているので、金属板からの熱を確
実に遮断することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施例に係るプリント配線板装置
の部分拡大断面図、第２図は同第二実施例に係るプリン
ト配線板装置の部分拡大断面図、第３図は同第三実施例
に係るプリント配線板装置の部分拡大断面図、第４図は
本発明の更に他の実施例に係るプリント配線板装置の部
分拡大断面図、第５図は従来のプリント配線板装置の一
部を示す断面図である。〔符号の説明〕 10;プリント配線板、11;金属板、12;絶縁層及び厚肉絶
縁部、12b;開口部、13;導体回路、14a;開口部、14b;凹
部、20;発熱性電子部品、21;低耐熱性電子部品、22;キ
ャビティ、31;熱伝導スルホール。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】凹部又は開口部を有する、ベースとなる金
属板に絶縁層を介して導体回路が形成され、該凹部若し
くは該開口部内に上記絶縁層を充填させることにより該
絶縁層に厚肉絶縁部を形成したプリント配線板と、上記導体回路に接続され且つ上記厚肉絶縁部の絶縁層上
に実装される低耐熱性電子部品と、上記導体回路に接続され且つ上記金属板上の絶縁層上若
しくは露出した金属板上に実装される発熱性電子部品
と、を備えることを特徴とする電子部品搭載プリント配
線板装置。
【請求項２】上記プリント配線板の表面及び裏面の一方
の面上に、上記低耐熱性電子部品が実装され、且つ他方
の面上であって該低耐熱性電子部品の対応位置の近傍で
ある面上に、上記発熱性電子部品が実装されている特許
請求の範囲第１項記載の電子部品搭載プリント配線板装
置。