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JP2008042162A - 放熱機能を備えた回路基板の製造方法 - Google Patents

放熱機能を備えた回路基板の製造方法 Download PDF

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梁家豪
Xie-Zhi Zhong
鍾協志
Hui-Ying Kuo
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Abstract

【課題】回路基板の製造工程を簡素化するため、熱伝導性媒体を減らし、熱伝導速度を向上させた、放熱機能を備えた回路基板の製造方法を提供する。
【解決手段】熱伝導性基板の第1の金属薄膜上に熱伝導性薄膜を形成し、少なくとも一つの開口部を有する回路基板本体の第2の金属薄膜と熱伝導性薄膜とを接合し、更にこの熱伝導性基板を有する回路基板をリフロー炉を通過させることによる、簡素化された工程を含む放熱機能を備えた回路基板の製造方法。
【選択図】図1

Description

本発明は回路基板の製造方法に関し、しかも特に放熱機能を備えた回路基板の製造方法に関する。
動作中においては、回路基板に実装された電子素子は一定の動作温度を放出する。もし適切に放熱がなされなければ、電子素子および回路基板本体を正常な動作温度に維持するというニーズを満たすことはできない。つまり過熱した動作温度は電子素子の物理的特性を変化させて、電子素子が所定の動作機能を果たすことができず、場合によっては焼き付いたり、電子素子の寿命を縮めてしまうことがある。
メタル・コア・プリント基板(Metal
Core Printed Circuit Board、MCPCB)は上記した回路基板における放熱の問題を解決するためのものであるが、煩雑な製造工程および多層の熱伝導性媒体が必要となるため、相対的にメタル・コア・プリント基板の価格が高騰してしまう。
したがって、放熱機能を備えた回路基板の簡素化された製造工程が必要となるわけである。
したがって本発明の目的は、回路基板の製造工程を簡素化するための、放熱機能を備えた回路基板の製造方法を提供するものである。
したがって本発明の目的は、熱伝導性媒体を減らし、熱伝導速度を向上させた、放熱機能を備えた回路基板を提供するものである。
本発明の一実施例によれば、熱伝導性基板の第1の金属薄膜上に熱伝導性薄膜を形成し、少なくとも一つの開口部を有する回路基板本体の第2の金属薄膜と熱伝導性薄膜とを接合し、この熱伝導性基板を有する回路基板をリフロー炉を通過させる、ものを含む、放熱機能を備えた回路基板の製造方法である。
本発明の他の実施例によれば、熱伝導性基板に熱伝導性薄膜を形成し、少なくとも一つの開口部を有する回路基板本体と熱伝導性薄膜とを接合し、この熱伝導性基板と回路基板本体とを結合する、ものを含む、放熱機能を備えた回路基板の製造方法である。
実施例1
図1を参照されたい。これは本発明の一実施例に係る、電子素子が放熱機能を備えた回路基板に実装された構造断面図を示す。
図1に示すように、回路基板構造体100は熱伝導性基板110と、第1の金属薄膜108と、熱伝導性薄膜106と、第2の金属薄膜104と、少なくとも一つの開口部112を有する回路基板本体102とを備えている。第1の金属薄膜108は熱伝導性基板110上に配置され、しかも熱伝導性薄膜106は第1の金属薄膜108上に配置されている。第2の金属薄膜104は回路基板本体102と熱伝導性薄膜106との間に介在されている。例えば、第2の金属薄膜104は開口部112を避けて回路基板本体102を覆うか、または第2の金属薄膜104は熱伝導性薄膜106を完全に覆うか、または熱伝導性薄膜106は開口部112を避けて第1の金属薄膜108を覆うか、または熱伝導性薄膜106は第1の金属薄膜108上を完全に覆っている。熱伝導性薄膜106はペーストとすることができ、しかも第1の金属薄膜108は、例えば銅、銀、アルミニウム、スズ、ニッケルまたは鉛などの金属といったスズと親和性のある導電性材質とすることができる。第2の金属薄膜104もまた、例えば銅、銀、アルミニウム、スズ、ニッケルまたは鉛などの金属といったスズと親和性のある導電性材質とすることができる。
回路基板本体102の開口部112のサイズは対応する電子素子114に等しいかまたはそれ以上である。電子素子114で生じた熱エネルギーは、熱伝導性薄膜106を介して、第1の金属薄膜108に伝導され、更に第1の金属薄膜108を介して、熱伝導性基板110に伝導されるか、または直接第1の金属薄膜108を介して熱伝導性基板110に伝導される。電子素子114は、電子素子114の下方に配設されるとともに開口部112内に配置されている熱伝導体116を備えることができる。熱伝導体116は熱伝導性薄膜106に直接接触するか、または例えば空気などの熱伝導性媒体を介して、熱エネルギーを熱伝導性薄膜106に伝導する。
図2および図3を参照されたい。これは本発明の一実施例に係る放熱機能を備えた回路基板100の製造方法を示している。図2において、熱伝導性基板110上には第1の金属薄膜108が形成されている。一範例において、電気めっきの方式を用いて、熱伝導性基板110上に第1の金属薄膜108を形成している。第1の金属薄膜108を形成する材質は銅、銀、アルミニウム、スズ、ニッケル、鉛およびその組合わせからなる群から選ばれるものである。一範例において、公知の銅箔、銀箔、アルミ箔、スズ箔、ニッケル箔、鉛箔を熱伝導性基板110の一表面に貼り合わせて第1の金属薄膜108を形成している。
続いて、第1の金属薄膜108の上に熱伝導性材を塗布して熱伝導性薄膜106を形成する。第1の金属薄膜108および熱伝導性薄膜106は互いに親和性のある材質により形成されており、熱伝導性薄膜106の熱伝導性材質は導電性材質である。例えば、熱伝導性薄膜106はペーストであり、第1の金属薄膜108の材質はスズと親和性のある導電性材質である。例えば、銅、銀、アルミニウム、スズ、ニッケル、鉛といった金属である。
図2を参照されたい。回路基板本体102は少なくとも一つの開口部112を備え、しかも回路基板本体102の表面には金属表面(第2の金属薄膜104)が形成されている。次に、回路基板本体102の第2の金属薄膜104と、熱伝導性基板110に配置されている熱伝導性薄膜106とを互いに接合する。第2の金属薄膜104および熱伝導性薄膜106は互いに親和性のある材質であり、第2の金属薄膜104の材質は銅、銀、アルミニウム、スズ、ニッケル、鉛およびその組合わせからなる群から選ばれるものである。一範例において、熱伝導性基板110の表面に導体材を塗布するか、または公知の銅箔、銀箔、アルミ箔、スズ箔、ニッケル箔、鉛箔を回路基板本体102の一表面に貼り合わせて第2の金属薄膜104を形成している。例えば、開口部112を避けて、回路基板本体102上に第2の金属を塗布して第2の金属薄膜104を形成するか、または回路基板本体102上を第2の金属で完全に覆い、第2の金属薄膜104を形成するか、または開口部112を避けて、第2の金属薄膜104上に熱伝導性材を塗布して熱伝導性薄膜106を形成するか、または第2の金属薄膜104上に熱伝導性材を全般的に塗布して熱伝導性薄膜106を形成している。
図3を参照されたい。回路基板本体102の第2の金属薄膜104と熱伝導性薄膜106とを接合した後、リフロー炉を通過させる工程により、第1の金属薄膜108、熱伝導性薄膜106および第2の金属薄膜104に処理を施し、熱伝導性基板110と回路基板本体102とを結合する。
回路基板100を完成させる製造工程において、図1に示す電子素子が実装された放熱機能を備えた回路基板のように、回路基板本体102の開口部112上に電子素子114を実装する。図1に示すように、回路基板本体102の開口部112のサイズは対応する電子素子114に等しいかまたはそれ以上である。一範例において、電子素子114で生じた熱エネルギーは、熱伝導性薄膜106を介して、第1の金属薄膜108に伝導され、更に第1の金属薄膜108を介して、熱伝導性基板110に伝導されるか、または直接第1の金属薄膜108を介して熱伝導性基板110に伝導される。電子素子114は熱伝導体116を更に備えている。電子素子114の熱伝導体116は熱伝導性薄膜106に直接接触可能となっている。別の範例において、電子素子114の熱伝導体116は熱エネルギーを空気の伝導により熱伝導性薄膜106に伝導している。電子素子114で生じた熱熱エネルギーは熱伝導性薄膜106に伝導された後、第1の金属薄膜108を介して熱伝導性基板110に伝導される。熱伝導性薄膜106は、開口部112の底部(図示しない)に形成されていない場合でも、電子素子114の熱伝導体116は第1の金属薄膜108に直接接触し、または空気の伝導により、熱エネルギーを第1の金属薄膜108上に伝導することができるものであり、このうち電子素子114は放熱を必要とする電子素子(例えば発光ダイオード)である。一範例において、リフロー炉を通過させる前に、回路基板本体102の開口部112上に少なくとも一つの電子素子114を配設することができる。したがって、リフロー炉を通過させることで、放熱機能を備えた回路基板100を形成すると同時に電子素子114を回路基板100上に固定することができる。
実施例2
図4を参照されたい。これは本発明の一実施例に係る放熱機能を備えた回路基板200の構造断面図を示す。
図4に示すように、回路基板構造体200は熱伝導性基板206と、少なくとも一つの開口部210を有する回路基板本体202と、熱伝導性薄膜204とを備えている。熱伝導性薄膜204は熱伝導性基板206と回路基板本体202との間に介在されて、熱伝導性基板206と回路基板本体202とを結合している。熱伝導性薄膜204は熱伝導性基板206上に全般的に配設されているか、熱伝導性薄膜204は開口部210を避けて熱伝導性基板206上に配設されている。一範例において、熱伝導性薄膜204はコロイドであり、熱伝導性基板206と回路基板本体202との間に介在されている。
図5および図6を参照されたい。これは本発明の一実施例に係る放熱機能を備えた回路基板200の製造方法を示している。図5において、熱伝導性基板206に熱伝導性薄膜204が形成されている。一範例において、コロイドを用いて熱伝導性薄膜204を形成している。熱伝導性薄膜204の材質は導電性材質であり、熱伝導性薄膜204を形成する材質は銅、銀、アルミニウム、スズ、ニッケル、鉛およびその組合わせからなる群から選ばれるものである。例えば、開口部210を避けて、回路基板本体202上に導電性材を塗布して熱伝導性薄膜204を形成するか、または、熱伝導性基板206上を導電性材を全般的に塗布して熱伝導性薄膜204を形成している。一範例において、電気めっきの方式を用いて、熱伝導性基板206上に熱伝導性薄膜204を形成するか、または公知の公知の銅箔、銀箔、アルミ箔、スズ箔、ニッケル箔、鉛箔を熱伝導性基板206上に貼り合わせている。
図5を参照されたい。回路基板本体202は少なくとも一つの開口部210を有する。一範例において、電子素子(図示しない)で生じた熱エネルギーは、熱伝導性薄膜204を介して、熱伝導性基板206に伝導されるか、または熱伝導性基板206に直接伝導される。
図6を参照されたい。回路基板本体202と、熱伝導性基板206に配置されている熱伝導性薄膜204とを互いに接合する。他の範例において、回路基板本体202は少なくとも一つの留め具208を使用するものを更に含み、この留め具208により熱伝導性基板206、熱伝導性薄膜204および回路基板本体202を結合している。
確かに本発明では好ましい実施例を上記のように開示したが、これは本発明を限定するためのものではなく、当業者であれば、本発明の主旨および範囲を逸脱することなく、各種の変更および付加を行うことができるので、本発明の保護範囲は別紙の特許請求の範囲による限定を基準と見なす。
本発明の上記およびその他目的、特徴、長所および実施例をより明確に理解できるよう、添付の図面の詳細な説明を下記のとおり行う。
本発明の一実施例に係る、電子素子が放熱機能を備えた回路基板に実装されたものを示す構造断面図。 および 本発明の一実施例に係る放熱機能を備えた回路基板の製造方法を示す図である。 本発明の一実施例に係る放熱機能を備えた回路基板を示す構造断面図。 および 本発明の一実施例に係る放熱機能を備えた回路基板の製造方法を示す図である。
符号の説明
100,200 放熱機能を備えた回路基板
102,202 回路基板本体
104 第2の金属薄膜
106,204 熱伝導性薄膜
108 第1の金属薄膜
110,206 熱伝導性基板
112,210 開口部

Claims (10)

  1. 放熱機能を備えた回路基板の製造方法であって、熱伝導性基板の第1の金属薄膜上に熱伝導性薄膜を形成し、少なくとも一つの開口部を有する回路基板本体の第2の金属薄膜と前記熱伝導性薄膜とを接合し、前記熱伝導性基板を接合した前記回路基板をリフロー炉を通過させることを特徴とする製造方法。
  2. 前記熱伝導性基板の表面に前記第1の金属薄膜を形成するものを含むことを特徴とする請求項1に記載の放熱機能を備えた回路基板の製造方法。
  3. 前記熱伝導性薄膜がペーストであることを特徴とする請求項1に記載の放熱機能を備えた回路基板の製造方法。
  4. 前記第1の金属薄膜および前記第2の金属薄膜の材料が銅、銀、アルミニウム、スズ、ニッケル、鉛およびその組合わせからなる群から選ばれるものであることを特徴とする請求項1に記載の放熱機能を備えた回路基板の製造方法。
  5. リフロー炉を通過させる前に、前記回路基板本体の前記複数の開口部上に少なくとも一つ電子素子を配設するものを更に含むことを特徴とする請求項1に記載の放熱機能を備えた回路基板の製造方法。
  6. 前記回路基板本体の前記複数の開口部のサイズが対応する前記電子素子に等しいかまたはそれ以上であることで、前記複数の電子素子で生じた熱エネルギーが、前記複数の開口部を介して前記熱伝導性基板に伝導されることを特徴とする請求項5に記載の放熱機能を備えた回路基板の製造方法。
  7. 放熱機能を備えた回路基板の製造方法であって、熱伝導性基板上に熱伝導性薄膜を形成し、少なくとも一つの開口部を有する回路基板本体と前記熱伝導性薄膜とを接合し、前記熱伝導性基板と前記回路基板本体とを結合するものを含むことを特徴とする放熱機能を備えた回路基板の製造方法。
  8. 前記熱伝導性基板と前記回路基板本体とを結合するものには、少なくとも一つの留め具を用いて、前記熱伝導性基板、前記熱伝導製薄膜および前記回路基板本体を固定して結合するものを更に含むことを特徴とする請求項7に記載の放熱機能を備えた回路基板の製造方法。
  9. 前記熱伝導製薄膜がコロイドであることを特徴とする請求項8に記載の放熱機能を備えた回路基板の製造方法。
  10. 前記熱伝導性基板と前記回路基板本体とを結合するものには、前記コロイドを用いて前記熱伝導性基板と前記回路基板本体とを結合して固定する接着接合の方式を更に含むことを特徴とする請求項9に記載に放熱機能を備えた回路基板の製造方法。
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