JPH09298345A - 金属基材プリント配線板及び金属基材プリント配線板への電子部品実装方法 - Google Patents

金属基材プリント配線板及び金属基材プリント配線板への電子部品実装方法

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JPH09298345A
JPH09298345A JP11253196A JP11253196A JPH09298345A JP H09298345 A JPH09298345 A JP H09298345A JP 11253196 A JP11253196 A JP 11253196A JP 11253196 A JP11253196 A JP 11253196A JP H09298345 A JPH09298345 A JP H09298345A
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Japan
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wiring board
component
printed wiring
metal
heat
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Minoru Kani
稔 可児
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Hitachi Ltd
Hitachi Asahi Electronics Co Ltd
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Hitachi Ltd
Hitachi Asahi Electronics Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0201Thermal arrangements, e.g. for cooling, heating or preventing overheating
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/03Use of materials for the substrate
    • H05K1/05Insulated conductive substrates, e.g. insulated metal substrate
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/18Printed circuits structurally associated with non-printed electric components
    • H05K1/181Printed circuits structurally associated with non-printed electric components associated with surface mounted components

Landscapes

  • Insulated Metal Substrates For Printed Circuits (AREA)
  • Structure Of Printed Boards (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属基材プリント配線板において、実装部品
の耐熱性に応じて発熱部からの熱伝導を分離する。 【解決手段】 アルミニウム又は銅基材に絶縁膜を介し
て銅箔をラミネ−トし、エッチング工程によって電路を
形成する金属基材プリント配線板において、金属基材に
部分的に凹部を形成し、上記凸部により分けられる少な
くとも2つの部品実装領域を設け、一方の部品実装領域
には通電による発熱量の多い発熱部品又は耐熱性の高い
部品を搭載し、他方の部品実装領域には通電による発熱
量の少ない非発熱部品又は耐熱性の低い部品を搭載した
ことを特徴とする金属基材プリント配線板。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は金属基材プリント配
線板及びプリント配線板への電子部品実装方法に係り、
特にアルミニウムや銅基材等の金属基材に絶縁膜を介し
て銅箔をラミネ−トし、エッチング工程により電路を形
成する金属基材プリント配線板及びプリント配線板への
電子部品実装方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、電子機器の高密度実装化に伴い、
電気部品搭載のプリント配線板として、発熱部品の放熱
効果の向上、電路の導体断面積確保、ノイズ対策等の理
由から、アルミベ−ス基板や金属コアベ−スプリント基
板が用いられている。
【0003】アルミベ−ス基板は、図7に示すように、
アルミベ−ス1、絶縁材2、銅箔3、ソルダレジスト4
から構成されている。また、金属コアベ−スプリント基
板は、図8に示すように、金属コアベ−ス5、絶縁材
2、スル−ホ−ル6、銅箔3、ソルダレジスト4から構
成されている。
【0004】特に、電子機器の電源部分(DC/DCコ
ンバ−タ等)には、回路上発熱部品が多く使用されてお
り、例えば特開昭63−301594号公報には、発熱
に対する冷却効果向上を目的として、金属基材で構成さ
れた積層配線板が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の電気部品搭載の
金属基材プリント配線板は、発熱部品を表面実装するこ
とで、熱が金属基材に伝導し空気中に熱放散する。基板
温度分布は金属基材の為、熱集中部分がなく基板全体に
均一となり放熱効果に優れるが、基板温度上昇が同一基
板に実装されているアルミ電解コンデンサ等の熱寿命部
品及び非発熱部品にも影響を与える。
【0006】そこで、特に熱寿命部品を考慮した基板サ
イズの決定、冷却方法を検討する必要が生じる。
【0007】また、部品搭載後にハンダ修正、部品交換
等の修正作業が発生した場合、ハンダこての熱を基板に
伝える為に、電熱器等で基板全体に熱を加えた状態で作
業が行われる。しかし、基板の加熱・冷却を繰り返すと
修正部品だけでなく基板に実装されている全ての部品に
も熱ストレスが加わり部品の信頼性低下の要因となる。
【0008】本発明の第1の目的は、金属基材を熱伝導
分離することにより発熱電子部品と非発熱電子部品の実
装領域を分けて、熱寿命部品に対する熱ストレスを軽減
して長寿命化を図り、併せて基板サイズの小型化を図る
ことにある。
【0009】本発明の第2の目的は、金属基材に搭載す
る電子部品の耐熱性に応じて、電子部品の搭載領域を分
けることにより、金属基材プリント配線板の形成時及び
金属基材プリント配線板の修正、部品交換作業時に、搭
載部品に影響を与えない適切な温度で上記各搭載領域を
加熱してハンダ付けの作業を行うことにより、金属基材
プリント配線板の形成時及び金属基材プリント配線板の
修正、部品交換作業時に、耐熱性の異なる搭載部品に対
する熱ストレスの影響を防止し、電子部品の長寿命化を
図ることにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の金属基材
プリント配線板は、金属基材に絶縁膜を介して銅箔をラ
ミネ−トし、エッチング工程によって電路を形成する金
属基材プリント配線板に適用されるものであり、金属基
材に部分的に凹部を形成し、上記凸部により分けられる
少なくとも2つの部品実装領域を設けたことを特徴とし
ている。
【0011】本発明の第2の金属基材プリント配線板
は、金属基材に絶縁膜を介して銅箔をラミネ−トし、エ
ッチング工程によって電路を形成する金属基材プリント
配線板に適用されるものであり、金属基材に部分的に凹
部を形成し、上記凸部により分けられる少なくとも2つ
の部品実装領域を設け、一方の部品実装領域には通電に
よる発熱量の多い発熱部品又は耐熱性の高い部品を搭載
し、他方の部品実装領域には通電による発熱量の少ない
非発熱部品又は耐熱性の低い部品を搭載したことを特徴
としている。
【0012】本発明の第1の金属基材プリント配線板へ
の電子部品実装方法は、金属基材に絶縁膜を介して銅箔
をラミネ−トし、エッチング工程によって電路を形成す
る金属基材プリント配線板に適用されるものであり、上
記金属基材に部分的に凹部を形成することにより、金属
基材を少なくとも2つの領域に分ける過程と、各領域に
電子部品を実装する際に、各領域毎を実装する電子部品
の耐熱性に応じた温度に加熱してハンダ付けする過程と
を含むことを特徴としている。
【0013】本発明の第2の金属基材プリント配線板へ
の電子部品実装方法は、上記第1の金属基材プリント配
線板への電子部品実装方法において、1つの領域に耐熱
性がほぼ同一の電子部品を実装することを特徴としてい
る。
【0014】一般に、電子機器の寿命は部品の寿命であ
り、例えばアルミ電解コンデンサの寿命Lは、周知のと
おり、次の[数1]で表わされる。
【0015】
【数1】
【0016】[数1]から明らかなように、アルミ電解
コンデンサの寿命Lには、アルミ電解コンデンサ自体の
温度上昇ΔTと周囲温度Taとが大きく影響し、温度T
が10℃上昇すると寿命は半分となる。したがって、ア
ルミベ−ス基板及び金属コアベ−スプリント基板にアル
ミ電解コンデンサを面付実装すると、基板温度がアルミ
電解コンデンサの温度上昇に関与する。そこで、基板サ
イズを検討する際には、基板温度上昇の最大値をアルミ
電解コンデンサの温度上昇値として計算するため、制限
が加わる。この制限を無くすことにより、基板サイズの
小型化が可能となる。
【0017】本発明では、金属基材に部分的に凹部を形
成し、この凸部により熱伝導分離された少なくとも2つ
の部品実装領域に分けるため、発熱部からの熱伝導を実
装部品の耐熱性に応じて熱伝導分離することができ、上
記制限を緩和することができ、基板サイズの小型化が可
能となる。
【0018】また、本発明では、金属基材プリント配線
板の形成時に、電熱器で金属基材の温度を搭載部品の耐
熱性を越える温度にまで加熱すると、電子部品の寿命を
縮める。しかし、本発明によれば、金属基材に部分的に
凹部を形成し、この凸部により熱伝導分離される少なく
とも2つの部品実装領域の加熱温度を適切に設定するこ
とにより、電子部品の長寿命化を図ることができる。
【0019】また、金属基材プリント配線板の修正、部
品交換作業時に、金属基材に対して電熱器で加熱と冷却
を繰り返すと、部品リ−ド部分に熱ストレスが加わり、
部品リ−ド部分にクラックが発生する要因となり接続の
信頼性が下がる。このため、作業時には金属基材加熱温
度を充分検討する必要がある。本発明によれば、金属基
材に部分的に凹部を形成し、この凸部により熱伝導分離
され部品実装領域が分けられるため、修正箇所が存在す
る部品実装領域以外の部品実装領域に搭載された部品に
対する熱ストレスの影響を大幅に低減することができ
る。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を用いて、本発
明の実施の形態について説明する。
【0021】図1は、本発明の第1の実施の形態を示す
断面説明図である。図1に示すアルミベ−ス基板は、部
分的に凹みを形成したアルミベ−ス1、絶縁材2、銅箔
3、ソルダレジスト4から構成されている。アルミベ−
ス1に設けられた凹部は、発熱部品に起因する基板の熱
伝導を抑え、熱寿命部品及び非発熱部品への影響を少な
くする。そのため基板サイズ検討の際は、基板温度上昇
の影響による部品寿命を考慮することなく、単に発熱部
品下の基板温度上昇、及び部品点数により決定すること
ができる。また修正作業時は、基板が凹みで領域分けさ
れているために該当領域だけ熱を加えることで、修正部
品実装領域以外の実装部品に対する熱ストレスの影響を
低減することができる。
【0022】図2は、本発明の第2の実施の形態を示す
断面説明図である。図2に示す金属コアベ−スプリント
基板は、部分的に凹みを形成した金属コアベ−ス5、絶
縁材2、スル−ホ−ル6、銅箔3、ソルダレジスト4か
ら構成されている。金属コア5に設けられた凹部は、発
熱部品に起因する基板の熱伝導を抑え、熱寿命部品及び
非発熱部品への影響を少なくする。そのため基板サイズ
検討の際は、基板温度上昇の影響による部品寿命を考慮
することなく、単に発熱部品下の基板温度上昇、及び部
品点数により決定することができる。また修正作業時
は、基板が凹みで領域分けされているために該当領域だ
け熱を加えることで、修正部品実装領域以外の実装部品
に対する熱ストレスの影響を低減することができる。
【0023】図3は、本発明の第3の実施の形態を示す
断面説明図である。図3に示すアルミベ−ス基板は、ア
ルミベース1に設ける凹部をV字形状とするしたもので
ある。
【0024】図4は、本発明の第4の実施の形態を示す
断面説明図である。図3に示す金属コアベ−スプリント
基板は、金属コア5に設ける凹部をV字形状としたもの
である。
【0025】図5は、フォワ−ド型直流安定化電源装置
の具体例を示す説明図である。図5に示すように、交流
の商用電源10の出力はAC/DCコンバ−タ11によ
って直流に変換され、入力コンデンサ12に蓄えらる。
入力コンデンサ12の両端子の電圧は、MOSトランジ
スタ13によって高周波スイッチングされ、高周波トラ
ンス14を介して、整流ダイオ−ド15、転流ダイオ−
ド16、チョ−クコイル17、平滑コンデンサ18にて
整流・平滑され、直流の出力電圧に変換される。この出
力電圧は、制御回路19によってフィ−ドバックされ、
安定化される。尚、図中点線部分をDC/DCコンバ−
タ21と称する。
【0026】上記フォワ−ド型直流安定化電源回路にお
いて、MOSトランジスタ13、高周波トランス14、
整流ダイオ−ド15、転流ダイオ−ド16、チョ−クコ
イル17は発熱部品である。
【0027】図6は、図5に示すフォワ−ド型直流安定
化電源装置のDC/DCコンバ−タ21における実装部
品を発熱部品と非発熱部品とに分け、さらに金属基板を
発熱部品実装領域31と非発熱部品実装領域32とに分
け、発熱部品実装領域31に発熱部品を実装し、非発熱
部品実装領域32に非発熱部品を実装した例を示す説明
図である。
【0028】図6に示す実施の形態によれば、発熱部品
実装領域31と非発熱部品実装領域32が凹部によって
区切られているアルミベ−ス基板で形成されているた
め、発熱部品実装領域31から非発熱部品実装領域32
への熱伝導を従来のアルミベ−ス基板よりも抑制するこ
とができる。ここで、アルミ電解コンデンサ18を含む
非発熱部品を非発熱部品実装領域32に実装しているた
め、部品寿命を考慮する上で発熱部品による基板温度上
昇の影響を重視することなく基板サイズの検討を行なう
ことで、さらに小型化が可能である。また、例えば、具
体的に高周波トランス14の部品リ−ド接続部分の修正
作業及び部品交換作業を行なう際、発熱部品実装領域3
1だけを電熱器にて外から加熱することで、非発熱部品
実装領域32への熱伝導を抑制できるため、非発熱部品
に加わる熱ストレスの影響を低減することができる。
又、基板製作工程上、本発明の金属基材プリント配線板
では金属基材が凹み構造で一体化としている為、容易に
製作可能である。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、金属基材を熱伝導分離
することにより発熱電子部品と非発熱電子部品の実装領
域を分けて、熱寿命部品に対する熱ストレスを軽減して
長寿命化を図り、併せて基板サイズの小型化を図ること
ができる。
【0030】また、本発明によれば、金属基材に搭載す
る電子部品の耐熱性に応じて、電子部品の搭載領域を分
けることにより、金属基材プリント配線板の形成時及び
金属基材プリント配線板の修正、部品交換作業時に、搭
載部品に影響を与えない適切な温度で上記各搭載領域を
加熱してハンダ付けの作業を行うことができ、金属基材
プリント配線板の形成時及び金属基材プリント配線板の
修正、部品交換作業時に、耐熱性の異なる搭載部品に対
する熱ストレスの影響を防止し、電子部品の長寿命化を
図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の第1の実施の形態を示す断面
説明図。
【図2】図2は、本発明の第2の実施の形態を示す断面
説明図。
【図3】図3は、本発明の第3の実施の形態を示す断面
説明図。
【図4】図4は、本発明の第4の実施の形態を示す断面
説明図。
【図5】図5は、フォワ−ド型直流安定化電源装置の具
体例を示す説明図。
【図6】図6は、図5に示すフォワ−ド型直流安定化電
源装置を非発熱部品実装領域と発熱部品実装領域に分け
た状態を示す説明図。
【図7】図7は、従来のアルミベ−ス基板を示す断面説
明図。
【図8】図8は、従来の金属コアベ−スプリント基板を
示す断面説明図。
【符号の説明】
1:アルミニウム、2:絶縁材、3:銅箔、4:ソルダ
レジスト、5:金属コア、6:スル−ホ−ル、10:商
用電源、11:AC/DCコンバ−タ、12:入力コン
デンサ、13:MOSトランジスタ、14:高周波トラ
ンス、15:整流ダイオ−ド、16:転流ダイオ−ド、
17:チョ−クコイル、18:出力平滑用コンデンサ、
19:制御回路、20:リセットダイオ−ド、30:ア
ルミベ−ス基板、31:発熱部品実装領域、32:非発
熱部品実装領域。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属基材に絶縁膜を介して銅箔をラミネ
    −トし、エッチング工程によって電路を形成する金属基
    材プリント配線板において、 金属基材に部分的に凹部を形成し、上記凸部により分け
    られる少なくとも2つの部品実装領域を設けたことを特
    徴とする金属基材プリント配線板。
  2. 【請求項2】 金属基材に絶縁膜を介して銅箔をラミネ
    −トし、エッチング工程によって電路を形成する金属基
    材プリント配線板において、 金属基材に部分的に凹部を形成し、上記凸部により分け
    られる少なくとも2つの部品実装領域を設け、一方の部
    品実装領域には通電による発熱量の多い発熱部品又は耐
    熱性の高い部品を搭載し、他方の部品実装領域には通電
    による発熱量の少ない非発熱部品又は耐熱性の低い部品
    を搭載したことを特徴とする金属基材プリント配線板。
  3. 【請求項3】 金属基材に絶縁膜を介して銅箔をラミネ
    −トし、エッチング工程によって電路を形成する金属基
    材プリント配線板への電子部品実装方法において、 上記金属基材に部分的に凹部を形成することにより、金
    属基材を少なくとも2つの領域に分ける過程と、 各領域に電子部品を実装する際に、各領域毎を実装する
    電子部品の耐熱性に応じた温度に加熱してハンダ付けす
    る過程とを含むことを特徴とする金属基材プリント配線
    板への電子部品実装方法。
  4. 【請求項4】 1つの領域に耐熱性がほぼ同一の電子部
    品を実装することを特徴とする請求項2記載の金属基材
    プリント配線板への電子部品実装方法。
JP11253196A 1996-05-07 1996-05-07 金属基材プリント配線板及び金属基材プリント配線板への電子部品実装方法 Pending JPH09298345A (ja)

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