JPH07135376A - 複合プリント回路板とその製造方法 - Google Patents

複合プリント回路板とその製造方法

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JPH07135376A
JPH07135376A JP6106053A JP10605394A JPH07135376A JP H07135376 A JPH07135376 A JP H07135376A JP 6106053 A JP6106053 A JP 6106053A JP 10605394 A JP10605394 A JP 10605394A JP H07135376 A JPH07135376 A JP H07135376A
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metal
circuit board
substrate printed
insulating
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Isaac Cohen
コーヘン イツァック
William Svoronos
スボロノズ ウィリアム
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RAMUDA ELECTRON CORP
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LAMBDA ELECTRON Inc
RAMUDA ELECTRON CORP
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱伝導性の優れたプリント回路板を提供す
る。 【構成】 複合プリント回路板１０は金属基板プリント
回路部１２及び絶縁基板プリント回路部１４を含む。金
属基板プリント回路部１２は高熱伝導率を有する熱伝導
性金属からなる第一層３２、及び、その第一層に隣接配
置された熱伝導性及び電気絶縁性材料からなる第二層２
８を備えている。前記第二層は導体配線２６を形成する
頂面を有する。絶縁基板プリント回路部１４は金属基板
プリント回路部１２と一体化された表面を形成する。絶
縁基板プリント回路部１４はまた、絶縁材料からなる第
一層３２、及び前記第一層の少くとも一面に隣接配置さ
れた金属箔からなり、導体配線３６を形成する第二層を
備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、回路板、特に優れた
耐熱性を有するプリント回路板に関するものである。
【０００２】
【発明の背景】絶縁基板上に配線パターンを形成したプ
リント回路板はあらゆる電子システムの標準的な構成方
法として用いられるようになってきた。
【０００３】プリント回路板を製造する一つの方法は、
金属箔（通常は銅箔）を絶縁基板上に接合し、次いで、
所望のパターンを形成すべくエッチングするという減法
工程である。また、プリント回路板を製造する別の方法
は、絶縁基板の表面にパターンを形成するために金属メ
ッキを用いる加法工程である。
【０００４】上記２法により形成されたプリント回路板
は、絶縁基板の一側面に導体を有する片面型か、又は絶
縁基板の両側面に導体を有する両面型にされる。さら
に、上記の方法で形成された多数のプリント回路板を積
み上げて互いに接合し、多層回路板を形成することも知
られている。これらのプリント回路板は複雑な接続パタ
ーンを形成するための手段を用いるものであるが、それ
らは表面に装着したパワーデバイスによる発熱を効果的
に抜き出す放熱能力に乏しい。
【０００５】プリント回路板を電子パッケージにおいて
利用するための一つの重要な設計概念は、回路板上に取
り付けられた大電力消費要素による発熱を除去すること
である。これについて従来の熱除去、すなわち放熱構造
は放熱層（ヒートシンク）としてプリント回路板に接続
された金属片を用いることである。この場合、大電力装
置は放熱層上に配置され、それらのリード線がプリント
回路板に接続される。このような放熱層による主要な不
利益は、プリント回路板及びヒートシンクを含むパッケ
ージの全体が大型かつ大重量となり、装置面積当たりの
平均素子密度を低化させることである。
【０００６】金属基板プリント回路を用いることによ
り、高熱耐性を有するようにしたプリント回路板を製造
する最近の方法は、例えば１９８９年３月７日付けでデ
グリー、その他に与えられた米国特許第４８１０５６３
号に開示されている。
【０００７】上記米国特許に開示された熱伝導性の優れ
た回路板は、金属頂面に高性能絶縁層を成層し、その絶
縁層上に薄い導体金属層を接合することにより製造され
る。
【０００８】多層回路板を形成するためには、順次隣接
した絶縁層及び導体層を追加することができる。回路板
の金属基板部は放熱層上に取り付けることができる。こ
の結果、熱はプリント回路板上に取り付けられた種々の
装置から効果的に放出除去される。
【０００９】上述した金属基板プリント回路に関しても
幾つかの欠点が存在する。例えば、金属基板層及び絶縁
層を有する回路板を製造するコストは従来の絶縁基板を
用いたプリント回路板の製造コストより高くなる。さら
に、従来の両面型プリント回路板に比して、上記の金属
基板プリント回路においては、その両面に電気部品又は
電子要素を取り付けることは不可能である。また、別の
不利益は、素子のスルーホール取付が不可能であるた
め、金属基板プリント回路に関しては、表面取付素子し
か用いられないということである。さらに、このような
回路板上で構成される回路動作は、大きい浮遊容量の存
在により阻害されることが多い。
【００１０】
【発明の目的】したがって、本発明の目的は、上述した
欠点を克服して高い熱伝導性と素子配置密度を有するプ
リント回路板を提供することである。
【００１１】
【発明の概要】本発明によれば、前述した及びその他の
目的は、一部分は金属基板プリント回路として、他の一
部分は絶縁基板プリント回路として製造された複合プリ
ント回路板を構成することにより達せられる。
【００１２】金属基板プリント回路部は高い熱伝導性を
提供するための熱伝導性金属による第一層を有する。こ
の第一層上には熱伝導性及び電気絶縁性物質からなる少
くとも一層の第二層が配置される。第二層の頂面は電気
配線及び大電力デバイスのための基板面を提供する。
【００１３】絶縁基板プリント回路部は金属基板プリン
ト回路部とともに電気部品を取り付けるための合成取付
面を形成する。絶縁基板プリント回路部は絶縁材料から
なる第一層と導電配線を形成するための金属箔からなる
第二層を含んでいる。
【００１４】本発明の一実施例によれば、金属基板プリ
ント回路部の周辺上の適当な点に陥没部が形成される。
この陥没部はそれが接合されるべき絶縁基板プリント回
路部の厚みに等しい深さを持っている。これは金属基板
プリント回路部から絶縁基板プリント回路部に至る連続
した取付面を形成するものである。
【００１５】本発明の一つの目的によれば、２以上のプ
リント回路部をリベットなどのような何等かの常套的な
締結手段を用いて接合し、任意形状を有する構造とする
ことができる。
【００１６】
【実施例の説明】図１は本発明による複合プリント回路
板１０を示している。回路板１０は絶縁基板プリント回
路部１４と金属基板プリント回路部１２を備えている。
【００１７】絶縁基板プリント回路部１４は成層体３４
と銅箔被覆から形成された回路配置３６からなってい
る。成層体３４は高密度電気絶縁体を形成するように加
熱及び加圧して圧縮された材料層からなっている。成層
体の基礎原料は、紙、ガラス、布又はフェノールもしく
はエポキシ樹脂などのような種々の樹脂によって結合さ
れたガラスマットからなっている。適当な配線パターン
は金属箔エッチング処理などのような従来のパターン形
成技術によって提供される。金属箔エッチング工程は、
銅箔混成体の余分な金属をエッチングにより選択的に除
去し、所望の導体形状３６を残す減法処理である。概し
て銅箔被覆には、まず保護レジスト材料を所望の導体形
状に被覆される。レジストによって保護されなかった銅
は次にエッチング工程において化学的に除去され、回路
配置３６を形成する。
【００１８】図１に示す通り、プリント回路部１４上の
配置はそのプリント回路部の一面において素子１８を含
むことができる。さらに、素子２２などのような多くの
素子をそのプリント回路部の反対側の面に配置すること
もできる。
【００１９】図１はまた、金属基板プリント回路部１２
をも示している。プリント回路部１２は極めて高い熱伝
導率を有する。プリント回路部１２は典型的に大電力半
導体デバイス１６を支持し、かつその熱伝導を担うもの
であり、それは取付孔２９を有する熱伝導面に接続され
る。すでに述べた通り、複合回路板において図１に示し
たような金属基板プリント回路部１２からなる部分は、
米国特許第４８１０５６３号に記載されており、同米国
特許は本明細書の参考文献となるべきものである。概し
て、金属基板プリント回路部は金属外層３２とエッチン
グ処理などのような常套的な形成技術により、金属層か
ら形成された金属導体回路配置２６を含んでいる。前述
した通り、このような処理工程は、保護レジスト材料を
所望の回路配置の上に被覆し、さらに、このレジストに
保護されていない金属部分をエッチング処理により化学
的に除去する工程を含むことができる。金属外層３２と
回路配置２６との間には絶縁フィルム層２８が挟まれて
いる。フィルム層２８は好ましくは熱伝導性及び電気絶
縁性材料からなっている。例えば、フィルム層２８は微
量固体混入エポキシフィルムから形成される。さらに、
金属外層３２は好ましくは銅又はアルミニュームパッド
からなり、金属回路配置２６は好ましくは銅から形成さ
れる。
【００２０】かくして大電力半導体デバイス１６は熱伝
導用回路配置２６上に取り付けられる。半導体デバイス
１６より発生する熱は回路配置２６に伝達され、さら
に、絶縁層２８を通じて基板、すなわち金属外層３２に
導かれる。この熱はこの外層において伝導又は対流によ
り容易に放散される。
【００２１】図１に示す通り、金属基板プリント回路部
１２は一側辺においてエッジ４０及び側壁４２を形成す
るように処理される。次に、絶縁基板プリント回路部１
４は例えば、重ね接続法などを用いて回路部１２に結合
される。これら２枚のプリント回路部１２及び１４はそ
れらの各頂面が一体化平滑面を形成するようにリベット
３８により締結される。このようにして形成された表面
は大電力デバイス１６及び素子４８などをその上に取り
付けて回路板１０の両部分に接続できるようにし、これ
によって２枚の回路部上に取り付けられた電気素子を統
合された電気回路としてつぎめなく組み合わせるもので
ある。かくして、大電力デバイス１６の端子１７は回路
部１２から回路部１４まで延長して後者１４の導体パタ
ーン３６に接続される。同様に、一群の素子４８は一部
は回路部１２上に位置し、他の一部は回路部１４上に位
置するように回路板１０上に取り付けられる。さらに、
素子４８、１６及び１８は電気的に相互に接続され得
る。金属基板プリント回路部１２の底面層３２は良好な
熱接触を形成するような方法でシャーシ又は金属枠に連
結され得る。しかしながら、絶縁基板プリント回路部１
４の底面はシャーシ又は金属枠には接触せず、十分な間
隙を設けて回路部１４の底面への素子２２の取付を許容
するものである。
【００２２】エッジ４０及び側壁４２は金属基板プリン
ト回路部１２の重ね接続部分を圧縮することによりその
厚みを薄くして形成される。２枚のプリント回路板はセ
メント又はねじなどのような選択的な手段により接合さ
れ得ることは当業者において容易に認識されるであろ
う。
【００２３】図２は図１に示された本発明の複合プリン
ト回路板１０の底面を示す図である。導体配置３６はプ
リント回路部１４のプリント配線レイアウトを形成す
る。金属外層３２はリベット３８によりプリント回路部
１４に接合される。金属基板プリント回路部１２及び絶
縁基板プリント回路部１４間の接合領域を極小化するた
め、図１の側壁４２はその両端のエッジ４０が２個のリ
ベット３８間に位置する中間部５０に沿った部分より
も、リベット３８のまわりにおいて金属層３２から外向
きに（回路部１４側に入り込む形で）突出するようにそ
の中間部において切欠が形成される。
【００２４】
【発明の効果】本発明による複合プリント回路板が絶縁
基板プリント回路部により形成された部分において高密
度配置特性を提供するとともに、金属基板プリント回路
部により形成された部分において高い熱伝導性を示すも
のであることは容易に認識されるであろう。このような
２形式を備えた回路板は、多くの異なった形状において
一体化される。例えば、常套的な絶縁基板プリント回路
部において金属基板プリント回路部の島を形成し、この
島上に発熱装置（大電力デバイス）を取り付けることが
できる。
【００２５】金属基板プリント回路部はその上に配置さ
れた大電力デバイスにより発生した熱を基板を通じてシ
ャーシに導くことができるし、導体配置を複合プリント
回路板の配線が中断されないように形成することもでき
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による複合プリント回路板を示す斜視図
である。
【図２】図１に示した複合プリント回路板の底面を示す
図である。
【符号の説明】
１０ 複合プリント回路板 １２ 金属基板プリント回路部 １４ 絶縁基板プリント回路部 １６ 大電力半導体デバイス １７ 端子 １８、２２、４８ 素子 ２６ 回路配置 ２９ 取付孔 ３２ 金属外層 ３４ 成層体 ３６ 導体配置 ３８ リベット ４０ エッジ ４２ 側壁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウィリアム スボロノズ アメリカ合衆国、ニューヨーク州 11788、 ホーポージ、リースト ストリート 11

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高熱伝導率を有する熱伝導性金属からな
    る第一層と、前記第一層に隣接して配置された熱伝導性
    及び電気絶縁性を有する材料からなる第二層を有し、前
    記第二層の頂面に導体配線を形成するようにしてなる金
    属基板プリント回路部、及び前記金属基板プリント回路
    部と一体化された表面を形成する絶縁基板プリント回路
    部であって、絶縁材料からなる第一層と前記絶縁材料か
    らなる第一層の少くとも一面に隣接配置された導体配線
    を形成するための金属箔からなる第二層を含む前記絶縁
    基板プリント回路部を備えたことを特徴とする複合プリ
    ント回路板。
  2. 【請求項２】 前記金属基板プリント回路部が前記頂面
    において発生した熱を前記金属基板プリント回路部を通
    じて伝達されるようにした金属枠上に配置されたことを
    特徴とする請求項１記載の回路板。
  3. 【請求項３】 前記絶縁基板プリント回路部及び金属基
    板プリント回路部が重ね接続法により隣接配置されたも
    のであることを特徴とする請求項２記載の回路板。
  4. 【請求項４】 前記絶縁基板プリント回路部に隣接配置
    された金属基板プリント回路部の部分がエッジ及び側壁
    を含むことを特徴とする請求項３記載の回路板。
  5. 【請求項５】 前記エッジ及び側壁が前記絶縁基板プリ
    ント回路部に隣接配置された金属基板プリント回路部の
    部分を機械加工することにより形成されたものであるこ
    とを特徴とする請求項４記載の回路板。
  6. 【請求項６】 前記エッジ及び側壁が前記絶縁基板プリ
    ント回路部に隣接配置された金属基板プリント回路部の
    部分を圧縮することにより形成されたものであることを
    特徴とする請求項４記載の回路板。
  7. 【請求項７】 前記金属基板プリント回路部及び絶縁基
    板プリント回路部が機械的締結手段により結合されたこ
    とを特徴とする請求項６記載の回路板。
  8. 【請求項８】 前記金属基板プリント回路部及び絶縁基
    板プリント回路部がセメントにより接合されたものであ
    ることを特徴とする請求項６記載の回路板。
  9. 【請求項９】 前記絶縁基板プリント回路部に接合した
    金属基板プリント回路部の側辺において前記締結手段を
    包囲する部分が前記金属基板プリント回路部の前記側辺
    の中間部分よりも外側に突出したものであることを特徴
    とする請求項７記載の回路板。
  10. 【請求項１０】 前記金属基板プリント回路部及び前記
    絶縁基板プリント回路部をそれぞれ複数個用いて一体化
    表面を形成するように接続したことを特徴とする請求項
    １記載の回路板。
  11. 【請求項１１】 電気素子が金属基板プリント回路部及
    び絶縁基板プリント回路部の双方に配置され、前記電気
    素子が互いに電気接続されていることを特徴とする請求
    項１記載の回路板。
  12. 【請求項１２】 金属基板層とその上に導体配線を形成
    するための頂面を有する頂部絶縁層を有する金属基板プ
    リント回路部を形成する工程、及び絶縁材料からなる第
    一層と、導体配線を形成するための金属箔からなる第二
    層とを有し、前記金属基板プリント回路部と一体化され
    た絶縁基板プリント回路部を形成する工程からなり、前
    記絶縁基板プリント回路部及び金属基板プリント回路部
    により電気要素を支持することを特徴とする複合プリン
    ト回路板の製造方法。
  13. 【請求項１３】 前記方法がさらに、前記金属基板プリ
    ント回路部を金属枠上に配置する工程を含み、前記頂面
    において発生した熱を前記金属基板プリント回路部を通
    じて前記金属枠に導くことを特徴とする請求項１２記載
    の方法。
  14. 【請求項１４】 前記金属基板プリント回路部を形成す
    る工程がさらに、前記絶縁基板プリント回路部に隣接配
    置された金属基板プリント回路部の一部を機械加工して
    エッジ及び側壁を形成する工程を含むことを特徴とする
    請求項１３記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記金属基板プリント回路部を形成す
    る工程がさらに、前記絶縁基板プリント回路部に隣接配
    置された前記金属基板プリント回路部の一部を圧縮して
    エッジ及び側壁を形成する工程を含むことを特徴とする
    請求項１３記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記方法がさらに、前記絶縁基板プリ
    ント回路部及び前記金属基板プリント回路部を前記エッ
    ジ及び側壁に沿って重ね接続により接合する隣接配置工
    程を含むことを特徴とする請求項１５記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記方法がさらに、前記金属基板プリ
    ント回路部及び前記絶縁基板プリント回路部をリベット
    により接合する隣接配置工程を含むことを特徴とする請
    求項１６記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記方法がさらに、前記金属基板プリ
    ント回路部及び絶縁基板プリント回路部をセメントによ
    り接合する隣接配置工程を含むことを特徴とする請求項
    １６記載の方法。
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