JP2016195192A - Printed circuit board and electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プリント基板上に実装された電子部品で発生した熱を、プリント基板内に埋設した放熱部材により放熱する構造に関する。 The present invention relates to a structure in which heat generated by an electronic component mounted on a printed circuit board is radiated by a heat radiating member embedded in the printed circuit board.
プリント基板上に実装された電子部品で発生した熱を放熱するため、プリント基板内に放熱部材を埋設する技術が種々提案されている。 In order to dissipate heat generated by electronic components mounted on a printed circuit board, various techniques for embedding a heat dissipation member in the printed circuit board have been proposed.
たとえば、特許文献1では、プリント基板の電子部品を実装する位置に開口部(貫通孔)を設け、開口部より面積が小さい放熱部材(ビア導体)を開口部に嵌め込んでいる。また、開口部の内周面に周方向に所定の間隔で複数の溝を形成し、各溝と係合する突起を放熱部材の外周面に複数形成している。さらに、開口部に放熱部材を嵌め込んで生じる隙間に、接着性樹脂から成る充填材を充填して、放熱部材をプリント基板に固定している。
For example, in
また、特許文献2では、プリント基板の電子部品を実装する位置に穴(貫通するスルーホール)を設け、この穴に放熱部材(金属片)を入れて、放熱部材を加圧により変形させることで、当該放熱部材をプリント基板に固定し、プリント基板と放熱部材とを同一の高さにしている。また、穴の内周面に凹凸部を設けて、凸部の頂点を放熱部材と接触させ、穴と放熱部材の隙間にはんだを充填している。
In
一方、多層のプリント基板においては、たとえば特許文献3に開示されているように、複数の両面配線基板の間にプリプレグを挟んで、加熱および加圧することで、プリプレグに含まれる熱硬化性樹脂を溶かし、その後熱硬化性樹脂を硬化させて、複数の両面配線基板とプリプレグを一体化している。
On the other hand, in a multilayer printed circuit board, for example, as disclosed in
従来のように、プリント基板の貫通孔に放熱部材を嵌入させて、貫通孔と放熱部材の隙間に接着剤やはんだを充填すると、その後、プリント基板に電子部品をはんだ付けする際の加熱や、実装した電子部品の通電時の発熱などのような、熱的外乱により、接着剤やはんだが溶融して、貫通孔から放熱部材が抜け出すおそれがある。 As in the past, by inserting a heat dissipation member into the through hole of the printed circuit board and filling an adhesive or solder in the gap between the through hole and the heat dissipation member, heating when soldering the electronic component to the printed circuit board, Due to thermal disturbance such as heat generation when the mounted electronic component is energized, the adhesive or solder may melt and the heat dissipation member may come out of the through hole.
本発明の課題は、プリント基板の基材内に放熱部材を強固に固定することである。 The subject of this invention is fixing a heat radiating member firmly in the base material of a printed circuit board.
本発明によるプリント基板は、補強材と熱硬化性樹脂から構成されて板状に形成された基材と、基材に設けられた配線パターンと、基材の板面に設けられた凹部と、凹部に嵌入する放熱部材とを備えている。そして、凹部に放熱部材を嵌入した状態で、凹部の内周面と放熱部材の外周面とが互いに接触する接触部と、互いに接触しない離間部とが形成され、加熱により溶け出して離間部に充填された基材の熱硬化性樹脂が硬化して、基材と放熱部材とが一体化されている。 The printed circuit board according to the present invention includes a base material formed of a reinforcing material and a thermosetting resin and formed in a plate shape, a wiring pattern provided on the base material, a recess provided on the plate surface of the base material, And a heat dissipating member fitted into the recess. Then, in a state where the heat dissipation member is fitted in the recess, a contact portion where the inner peripheral surface of the recess and the outer peripheral surface of the heat dissipation member are in contact with each other and a separation portion that is not in contact with each other are formed. The thermosetting resin of the filled substrate is cured, and the substrate and the heat dissipation member are integrated.
本発明によると、プリント基板の基材に設けた凹部に放熱部材を嵌入した状態で、凹部の内周面と放熱部材の外周面との間に、互いに接触する接触部と、互いに接触しない離間部とが形成される。そして、加熱することにより、基材の熱硬化性樹脂が溶け出して離間部に充填され、その後熱硬化性樹脂が硬化することで、基材と放熱部材とが一体化される。このため、たとえば、プリント基板に電子部品をはんだ付けする際の加熱や、実装した電子部品の通電時の発熱などのような、熱的外乱が作用しても、基材と放熱部材の間にある熱硬化性樹脂が溶けることはなく、放熱部材が凹部から抜け出すこともない。よって、プリント基板の基材内に放熱部材を強固に固定することができる。 According to the present invention, in a state where the heat dissipation member is fitted in the recess provided in the base material of the printed circuit board, the contact portion that is in contact with each other and the space that is not in contact with each other between the inner peripheral surface of the recess and the outer peripheral surface of the heat dissipation member. Part is formed. And by heating, the thermosetting resin of a base material melt | dissolves and it fills in a spacing part, and a base material and a thermal radiation member are integrated by hardening a thermosetting resin after that. For this reason, for example, even when a thermal disturbance such as heating when soldering an electronic component to a printed circuit board or heat generation when the mounted electronic component is energized acts between the base material and the heat dissipation member A certain thermosetting resin does not melt, and the heat radiating member does not come out of the recess. Therefore, the heat radiating member can be firmly fixed in the base material of the printed circuit board.
本発明では、上記プリント基板において、接触部および離間部は、凹部および放熱部材の周方向に、それぞれ所定の間隔で交互に複数形成されているのが好ましい。 In the present invention, in the printed circuit board, it is preferable that a plurality of contact portions and separation portions are alternately formed at predetermined intervals in the circumferential direction of the recess and the heat dissipation member.
また、本発明では、上記プリント基板において、接触部は、凹部の内周面に形成された凸部から構成され、離間部は、凹部の内周面の凸部以外の部分から構成されてもよい。 Further, in the present invention, in the printed circuit board, the contact portion may be configured by a convex portion formed on the inner peripheral surface of the concave portion, and the separation portion may be configured by a portion other than the convex portion on the inner peripheral surface of the concave portion. Good.
また、本発明では、上記プリント基板において、基材は、上面に配線パターンが設けられた第1絶縁層と、第1絶縁層の下面に設けられ、第1絶縁層より熱伝導率が低い第2絶縁層とから構成され、第2絶縁層の下面から第1絶縁層の下面に達するように、第2絶縁層に凹部および放熱部材が設けられてもよい。 According to the present invention, in the printed circuit board, the base material is provided on the first insulating layer having a wiring pattern on the upper surface and on the lower surface of the first insulating layer, and has a lower thermal conductivity than the first insulating layer. The second insulating layer may be provided with a recess and a heat dissipation member so as to reach the lower surface of the first insulating layer from the lower surface of the second insulating layer.
また、本発明による電子装置は、上記プリント基板と、上記プリント基板に実装された電子部品とを備えている。 An electronic device according to the present invention includes the printed board and an electronic component mounted on the printed board.
本発明では、上記電子装置において、凹部は、プリント基板の下面から厚み方向に窪むように設けられ、放熱部材は、プリント基板の下面から露出し、放熱部材の露出面と接触するように、プリント基板の下方に設けられた外部放熱体をさらに備えてもよい。 In the present invention, in the electronic device, the concave portion is provided so as to be recessed in the thickness direction from the lower surface of the printed circuit board, and the heat dissipation member is exposed from the lower surface of the printed circuit board and is in contact with the exposed surface of the heat dissipation member. You may further provide the external heat radiator provided in the downward direction.
本発明によれば、プリント基板の基材内に放熱部材を強固に固定することができる。 According to the present invention, the heat dissipation member can be firmly fixed in the base material of the printed board.
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。各図において、同一部分および対応する部分には同一符号を付している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same reference numerals are given to the same parts and corresponding parts.
まず、実施形態のプリント基板10および電子装置100の構造を、図1〜図7を参照しながら説明する。
First, the structure of the printed
図1は、プリント基板10の上面にある上表層L1を示した図である。図2は、図1のA−A断面を示した図である。図3は、プリント基板10の内部にある内層L2、L3、L4を示した図である。図4は、プリント基板10の下面にある下表層L5を示した図である。図5は、図1のB−B断面を示した図である。図6は、図1のC−C断面を示した図である。図7は、プリント基板10に設けた凹部11kとメタルコア3を示した図である。
FIG. 1 is a view showing the upper surface layer L1 on the upper surface of the printed
なお、図1と図3は、プリント基板10の上方から見た状態を示し、図4および図7は、プリント基板10の下方から見た状態を示している。また、各図では、便宜上、プリント基板10および電子装置100の一部のみ図示している。
1 and 3 show the state viewed from above the printed
電子装置100は、たとえば電気自動車またはハイブリッドカーに搭載されるDC−DCコンバータから成る。電子装置100は、プリント基板10、電子部品9a〜9j、およびヒートシンク4を備えている。
The
図2に示すように、プリント基板10は、上面と下面にそれぞれ表層L1、L5が設けられ、内部に複数の内層L2、L3、L4が設けられた多層基板である。図1〜図4に示すように、プリント基板10には、基材11、メタルコア3、配線パターン5a〜5w、およびスルーホール6a〜6eなどが備わっている。
As shown in FIG. 2, the printed
基材11は、第1絶縁層1と第2絶縁層2とから構成されている。第1絶縁層1は、高熱伝導性のプリプレグから構成されている。高熱伝導性のプリプレグは、たとえば、アルミナをエポキシに混ぜ込むなどして生成された、高熱伝導性と絶縁性を有するプリプレグである。アルミナは、補強材であり、エポキシは、熱硬化性樹脂である。
The
第1絶縁層1は、所定の厚み(100μm程度)を有する平板状に形成されている。外部に露出する第1絶縁層1の上面には、上表層L1が設けられている。図1に示すように、上表層L1には、電子部品9a〜9gと配線パターン5a〜5iが設けられている。
The first insulating
配線パターン5a〜5iは、導電性と熱伝導性を有する銅箔から成る。配線パターン5a〜5iの一部は、電子部品9a〜9gをはんだ付けするランドとして機能する。電子部品9a〜9gは、FET(電界効果トランジスタ)9a、9b、ディスクリート部品9c、およびチップコンデンサ9d〜9gから成る。
The
FET9a、9bは、発熱量の多い表面実装型の電子部品である。FET9aのソース端子s1は、配線パターン5a上にはんだ付けされる。FET9aのゲート端子g1は、配線パターン5b上にはんだ付けされる。FET9aのドレイン端子d1は、配線パターン5c上にはんだ付けされる。FET9bのソース端子s2は、配線パターン5c上にはんだ付けされる。FET9bのゲート端子g2は、配線パターン5d上にはんだ付けされる。FET9bのドレイン端子d2は、配線パターン5eにはんだ付けされる。
The
ディスクリート部品9cは、図2に示すように、プリント基板10を貫通するリード端子t1、t2(図1)を備えた電子部品である。ディスクリート部品9cの本体部は、第1絶縁層1の上面に搭載される。ディスクリート部品9cの各リード端子t1、t2は、それぞれスルーホール6c、6dに挿入された後、はんだ付けされる。
As illustrated in FIG. 2, the
チップコンデンサ9d〜9gは、表面実装型の電子部品である。図1に示すように、チップコンデンサ9dは、配線パターン5b、5h上にはんだ付けされる。チップコンデンサ9eは、配線パターン5e、5f上にはんだ付けされる。チップコンデンサ9fは、配線パターン5d、5i上にはんだ付けされる。チップコンデンサ9gは、配線パターン5e、5g上にはんだ付けされる。
The
図2に示すように、第1絶縁層1の下面には、第2絶縁層2が設けられている。第2絶縁層2は、第1絶縁層1より厚みが厚い平板状に形成されていて、積層構造を有している。詳しくは、第2絶縁層2は、通常のプリプレグ2bの上下両面に、銅張積層板2aをそれぞれ接着することにより構成されている。
As shown in FIG. 2, a second
通常のプリプレグ2bは、一般的なプリント基板の材料となるプリプレグであって、たとえば図5および図6に示すように、格子模様で表されたガラス繊維2dにエポキシを含浸させて成る板材である。銅張積層板2aは、たとえば、格子模様で表されたガラス繊維2eにエポキシを含浸させて成る板状のコア材2cの上下両面に、銅箔を貼り付けたものである。通常のプリプレグ2bと銅張積層板2aをそれぞれ構成するガラス繊維2d、2eとエポキシは、本例では成分が異なっているが、他の例として成分が同一でもよい。ガラス繊維2d、2eは、補強材である。図2では、ガラス繊維2d、2eの図示を省略している。
The
他の例として、ガラス繊維に代えて、炭素繊維などの他の補強材と、エポキシ以外の熱硬化性樹脂とから成る板材を、第2絶縁層2として用いてもよい。
As another example, instead of glass fiber, a plate material made of another reinforcing material such as carbon fiber and a thermosetting resin other than epoxy may be used as the second insulating
第2絶縁層2の各銅張積層板2aの銅箔部分を用いて、第1絶縁層1と第2絶縁層2の間に内層L2が設けられ、第2絶縁層2内に内層L3、L4が設けられ、第2絶縁層2の下面に下表層L5が設けられている。
An inner layer L2 is provided between the first insulating
図3に示すように、内層L2〜L4には、配線パターン5j〜5n、5j’〜5n’、5j”〜5n”が設けられている。各配線パターン5j〜5n、5j’〜5n’、5j”〜5n”は、導電性と熱伝導性を有する銅箔から成る。
As shown in FIG. 3, the inner layers L2 to L4 are provided with
本例では、内層L2の配線パターン5j、5k、5l、5m、5nと、内層L3の配線パターン5j’、5k’、5l’、5m’、5n’と、内層L4の配線パターン5j”、5k”、5l”、5m”、5n”とは、それぞれ同形状になっている。他の例として、各内層L2、L3、L4の配線パターンの形状を異ならせてもよい。
In this example, the
図4に示すように、下表層L5には、電子部品9h〜9jと配線パターン5o〜5wが設けられている。配線パターン5o〜5wは、導電性と熱伝導性を有する銅箔から成る。配線パターン5p、5q、5s、5t、5v、5wの一部は、電子部品9h〜9jをはんだ付けするランドとして機能する。
As shown in FIG. 4, the lower surface layer L5 is provided with
電子部品9h〜9jは、表面実装型のチップコンデンサである。チップコンデンサ9hは、配線パターン5p、5q上にはんだ付けされる。チップコンデンサ9iは、配線パターン5t、5s上にはんだ付けされる。チップコンデンサ9jは、配線パターン5v、5w上にはんだ付けされる。
The
図2などに示すように、基材11の下側の板面には、凹部11kが設けられている。詳しくは、第2絶縁層2の下面から厚み方向に窪んで第1絶縁層1の下面に達するように、凹部11kが第2絶縁層2に設けられている。凹部11kには、メタルコア3が嵌入されている。メタルコア3も、第2絶縁層2の下面から第1絶縁層1の下面に達するように、第2絶縁層2に設けられている。
As shown in FIG. 2 and the like, a
また、第1絶縁層1の下面において、少なくともFET9a、9bと上下に重なるように、メタルコア3は設けられている。詳しくは、図1に示すように、プリント基板10の上方から見て、メタルコア3は、第1絶縁層1の上面に設けられた複数の電子部品9a、9b、9d、9fや複数の配線パターン5a〜5e、5h、5iと全部または一部重なるように、広範囲に設けられている。
Further, the
メタルコア3は、熱伝導性を有する銅などの金属板から成る。メタルコア3は、図1、図4、および図7に示すように、上方または下方から見ると矩形状に形成されている。凹部11kは、上方または下方から見るとほぼ矩形状に形成されている。凹部11kの面積は、メタルコア3の面積より広くなっている。
The
図2に示すように、メタルコア3の上面は、第1絶縁層1で覆われている。メタルコア3の下面は、第2絶縁層2から露出している。メタルコア3は、本発明の「放熱部材」の一例である。
As shown in FIG. 2, the upper surface of the
第1絶縁層1とメタルコア3の熱伝導率は、第2絶縁層2の熱伝導率より高くなっている。また、メタルコア3の熱伝導率は、第1絶縁層1の熱伝導率より高くなっている。具体的には、たとえば、第2絶縁層2の熱伝導率が0.3〜0.5W/mK(mK:メートル・ケルビン)であるのに対して、第1絶縁層1の熱伝導率は3〜5W/mKである。また、メタルコア3を銅製にした場合、メタルコア3の熱伝導率は約400W/mKである。
The thermal conductivity of the first insulating
各内層L2〜L4において、配線パターン5j〜5n、5j’〜5n’、5j”〜5n”とメタルコア3の間には、第2絶縁層2の絶縁体(エポキシやガラス繊維2d、2e)が介在している(図2、図3、図5、図6)。このため、メタルコア3と配線パターン5j〜5n、5j’〜5n’、5j”〜5n”とは絶縁されている。
In each inner layer L2 to L4, between the
下表層L5において、メタルコア3の近傍にある配線パターン5o、5p、5r、5s、5uとメタルコア3の間には、所定の絶縁距離が設けられている(図2、図4、図5、図6)。このため、メタルコア3と各配線パターン5o〜5wとは絶縁されている。
In the lower surface layer L5, a predetermined insulation distance is provided between the
上表層L1において、メタルコア3の直上にある配線パターン5a〜5e、5hとメタルコア3の間には、第1絶縁層1が介在している(図1、図2、図5、図6)。このため、メタルコア3と各配線パターン5a〜5e、5hとは絶縁されている。
In the upper surface layer L1, the first insulating
スルーホール6a〜6eは、第1絶縁層1と第2絶縁層2と該両絶縁層1、2にある配線パターンを貫通している(図2)。各スルーホール6a〜6eの内面には、銅やはんだのめっきが施されている。スルーホール6a〜6eは、異なる層L1〜L5にある配線パターン同士を接続している。
The through
詳しくは、スルーホール6aは、絶縁層1、2と上表層L1の配線パターン5aと内層L2〜L4の配線パターン5j、5j’、5j”と下表層L5の配線パターン5oを貫通するように複数設けられている。各スルーホール6aは、それらの配線パターン5a、5j、5j’、5j”、5oを接続している。
Specifically, the plurality of through
スルーホール6bは、絶縁層1、2と、上表層L1の配線パターン5eと、内層L2〜L4の配線パターン5m、5m’、5m”と、下表層L5の配線パターン5sを貫通するように複数設けられている。各スルーホール6bは、それらの配線パターン5e、5m、5m’、5m”、5sを接続している。
The plurality of through
スルーホール6cは、絶縁層1、2と、上表層L1の配線パターン5eと、内層L2〜L4の配線パターン5m、5m’、5m”と、下表層L5の配線パターン5sを貫通するように設けられている。スルーホール6cには、ディスクリート部品9cの一方のリード端子t1がはんだ付けされ、該リード端子t1と配線パターン5e、5m、5m’、5m”、5sがスルーホール6cを介して接続されている。
The through
スルーホール6dは、絶縁層1、2と、上表層L1の配線パターン5fと、内層L2〜L4の配線パターン5n、5n’、5n”と、下表層L5の配線パターン5rを貫通するように設けられている。スルーホール6dには、ディスクリート部品9cの他方のリード端子t2がはんだ付けされ、該リード端子t2と配線パターン5f、5n、5n’、5n”、5rがスルーホール6dを介して接続されている。
The through
スルーホール6eは、絶縁層1、2と、上表層L1の配線パターン5hと、内層L2〜L4の配線パターン5k、5k’、5k”と、下表層L5の配線パターン5pを貫通するように設けられている。スルーホール6eは、それらの配線パターン5h、5k、5k’、5k”、5pを接続している。
The through
図2に示すように、第2絶縁層2とメタルコア3の下方には、ヒートシンク4が設けられている。ヒートシンク4は、アルミニウムなどの金属製であり、プリント基板10で生じた熱を外部に放出して、プリント基板10を冷却する。ヒートシンク4は、本発明の「外部放熱体」の一例である。
As shown in FIG. 2, a
ヒートシンク4の上面には、上方へ突出した凸部4a、4bが形成されている。凸部4a、4bの上面は、プリント基板10の板面と平行になっている。
On the upper surface of the
ヒートシンク4の凸部4bには、プリント基板10の厚み方向(図2で上下方向)と平行に、螺合孔4hが形成されている。各絶縁層1、2において、電子部品9a〜9jおよび配線パターン5a〜5wと重ならない位置に、貫通孔7が設けられている。この貫通孔7は、ヒートシンク4の螺合孔4hと連通する。
A
第1絶縁層1の上方からねじ8を貫通孔7へ貫通させて、ヒートシンク4の螺合孔4hに螺合することにより、図2に示すように、第2絶縁層2の下面にヒートシンク4の凸部4bが固定される。このようなねじ止め箇所を複数設けることにより、プリント基板10の下方にヒートシンク4が取り付けられる。
The
第2絶縁層2の下面にヒートシンク4の凸部4bを固定した状態で、メタルコア3の下面とヒートシンク4の凸部4aの上面とが接触する。本例では、下表層L5の配線パターン5o、5p、5r、5s、5uとメタルコア3の間に、所定の絶縁距離を確保するなどの理由により、ヒートシンク4の凸部4aの上面の面積を、メタルコア3の下面の面積より若干狭くしている。
In a state where the
他の例として、下表層L5の配線パターンや電子部品の配置を考慮して、ヒートシンク4の凸部4aの上面の面積を、メタルコア3の下面の面積に対して、同一にしたり若干広くしたりしてもよい。
As another example, the area of the upper surface of the
ヒートシンク4の凸部4aの上面には、高熱伝導性を有するサーマルグリス(図示省略)が塗布されている。これにより、凸部4aの上面とメタルコア3の下面との密着性が高められ、かつメタルコア3からヒートシンク4への熱伝導性が高められる。
Thermal grease (not shown) having high thermal conductivity is applied to the upper surface of the
次に、プリント基板10の製造方法を、図7、図8A、および図8Bを参照しながら説明する。
Next, a method for manufacturing the printed
図8Aおよび図8Bは、プリント基板10の製造工程を示した図である。なお、図8Aおよび図8Bでは、便宜上、プリント基板10の各部を簡略化して示している。
8A and 8B are diagrams showing the manufacturing process of the printed
図8Aにおいて、2枚の銅張積層板2aのうち、一方の銅張積層板2aの上下両面にある銅箔をエッチング処理などして、内層L2、L3の配線パターン5j〜5n、5j’〜5n’(図8Aおよび図8Bでは符号省略)を形成する。また、他方の銅張積層板2aの上面にある銅箔をエッチング処理などして、内層L4の配線パターン5j”〜5n”(図8Aおよび図8Bでは符号省略)を形成する(図8Aの(1))。
In FIG. 8A, of the two copper-clad
次に、各銅張積層板2aにメタルコア3を嵌入させるための貫通孔2hを形成する(図8Aの(2))。また、通常のプリプレグ2bにも、メタルコア3を嵌入させるための貫通孔2h’を形成する(図8Aの(3))。後述するように、貫通孔2h、2h’の内周面は、凹部11kの内周面を構成する。
Next, a through
貫通孔2h、2h’は、銅張積層板2aや通常のプリプレグ2bの厚み方向から見て、図7(a)に示すように略矩形状に形成されている。貫通孔2h、2h’の内周面には、内側に向かって突出する複数の凸部2tが所定の間隔で形成されている。各凸部2tの突出長は、図7(b)に示すように、貫通孔2h、2h’にメタルコア3を嵌入させた状態で、メタルコア3の外周面に達するような長さにする。
The through
これにより、貫通孔2h、2h’にメタルコア3を嵌入させた状態で、メタルコア3の外周面と貫通孔2h、2h’の内周面とが互いに接触する接触部2t’(凸部2tの先端部分)と、互いに接触しない離間部2s(凸部2tの無い部分)とが形成される。ここで、接触部2t’と離間部2sとは、メタルコア3および貫通孔2h、2h’の周方向に、それぞれ所定の間隔で交互に複数形成される。このため、メタルコア3と貫通孔2h、2h’の内周面との接触面積が小さくなり、メタルコア3を貫通孔2h、2h’に嵌入させ易くなる。
Thereby, in a state where the
また、所定の厚みを有する高熱伝導性のプリプレグ1aと、該プリプレグ1aの上面に貼り付けるための所定の厚みを有する銅箔5を準備する(図8Aの(4))。さらに、銅などの金属板を加工して、所定の形状のメタルコア3を形成する(図8Aの(5))。
Moreover, the highly heat
そして、下から、一方の銅張積層板2a、通常のプリプレグ2b、他方の銅張積層板2a、高熱伝導性のプリプレグ1a、および銅箔5を順に積み重ねて、貫通孔2h、2h’にメタルコア3を嵌入させた後、これらを加熱しつつ上下方向(各部材の厚み方向)に加圧する(図8Bの(6))。
Then, from the bottom, one copper-clad
これにより、各プリプレグ2b、1aと銅張積層板2aのエポキシが溶け出して、これら部材1a、2a、2bの隙間に入り込む。その後、そのエポキシが硬化することで、部材1a、2a、2b同士が接着され、基材11の第1絶縁層1、第2絶縁層2、内層L2〜L4、および凹部11kが構成される(図8Bの(6’))。凹部11kの内周面は、貫通孔2h、2h’の内周面から成り、凹部11kの底面は、高熱伝導性のプリプレグ1aの下面から成る。
Thereby, the epoxy of each
また、各プリプレグ2b、1aと銅張積層板2aの溶け出したエポキシが、メタルコア3と凹部11kの隙間や離間部2sに充填される。その後、そのエポキシが硬化することで、基材11とメタルコア3が一体化される。つまり、メタルコア3と凹部11kの接触部2t’では、図5に示すように、銅張積層板2aやプリプレグ2bのガラス繊維2d、2eとエポキシでメタルコア3が保持される。また、メタルコア3と凹部11kの離間部2sでは、図6に示すように、銅張積層板2aやプリプレグ2bの硬化後のエポキシ2jによりメタルコア3が保持される。メタルコア3の上面は、第1絶縁層1で保持される。
Further, the melted epoxy of each
次に、銅箔5および基材11の所定の箇所に貫通孔をあけて、該貫通孔の内面にめっきを施し、スルーホール6a〜6e(図8Bでは符号6の部分)を形成する(図8Bの(7))。次に、最上部にある銅箔5をエッチング処理などして、第1絶縁層1の上面に上表層L1の配線パターン5a〜5i(図8Bでは符号省略)を形成する。また、最下部にある銅箔をエッチング処理などして、第2絶縁層2の下面に下表層L5の配線パターン5o〜5w(図8Bでは符号省略)を形成する。(図8Bの(8))。
Next, through holes are formed in predetermined locations of the
この後、露出している第1絶縁層1の上面、配線パターン5a〜5i、第2絶縁層2の下面、および配線パターン5o〜5wなどに対して、レジストやシルクなどの表面処理を施す(図8Bの(9))。そして、各絶縁層1、2の余分な端部を切断するなどして、外形を加工する(図8Bの(10))。以上により、プリント基板10が形成される。
Thereafter, the exposed upper surface of the first insulating
上記実施形態によると、プリント基板10の基材11に設けた凹部11kにメタルコア3を嵌入した状態で、凹部11kの内周面とメタルコア3の外周面との間に、互いに接触する接触部2t’と、互いに接触しない離間部2sとが形成されている。そして、各部材5、1a、2a、2b、3の積層体を加熱および加圧することにより、部材1a、2a、2bの熱硬化性樹脂であるエポキシが溶け出して離間部2sに充填され、その後そのエポキシが硬化することで、基材11とメタルコア3とが一体化される。このため、たとえば、プリント基板10に電子部品9a〜9jをはんだ付けする際の加熱や、実装した電子部品9a〜9jの通電時の発熱などのような熱的外乱が作用しても、基材11とメタルコア3の間のエポキシが溶けることはなく、凹部11kからメタルコア3が抜け出すこともない。よって、プリント基板10の基材11内にメタルコア3を強固に固定することができる。
According to the above-described embodiment, the
また、上記実施形態では、接触部2t’および離間部2sは、凹部11kおよびメタルコア3の周方向にそれぞれ所定の間隔で交互に複数設けられている。このため、凹部11kにメタルコア3を嵌入すると、凹部11kの内周面とメタルコア3の外周面との各接触部2t’の摩擦抵抗により、メタルコア3が凹部11kから抜け出し難くなる。このため、各部材5、1a、2a、2b、3の積層体を加熱および加圧して、基材11とメタルコア3とを一体化させ易くなり、プリント基板10の製造を容易にすることができる。
In the above-described embodiment, the
また、上記実施形態では、基材11の銅張積層板2aやプリプレグ2bに貫通孔2h、2h’を形成する際に、貫通孔2h、2h’の内周面に凸部2tを所定の間隔で複数設けることで、凹部11kとメタルコア3との間に接触部2t’と離間部2sとを容易に複数設けることができる。また、メタルコア3の外周面を複雑に加工する必要がないので、メタルコア3の形成を容易にすることができる。
Moreover, in the said embodiment, when forming the through-
また、上記実施形態では、基材11が第1絶縁層1と、第1絶縁層1より熱伝導率が低い第2絶縁層2とから構成され、第2絶縁層2の下面から第1絶縁層1の下面に達するように、第2絶縁層2に凹部11kおよびメタルコア3が設けられている。このため、凹部11kが基材11を貫通しておらず、基材11の厚み方向に対してメタルコア3を位置決めし易くなり、プリント基板10の製造を容易にすることができる。また、メタルコア3の上面が第1絶縁層1の下面に接触するので、第1絶縁層1の上面に実装された電子部品9a、9b、9d、9fで発生した熱を、第1絶縁層1を通してメタルコア3に伝え易くして、効率良く放熱することができる。
Moreover, in the said embodiment, the
さらに、上記実施形態では、凹部11kがプリント基板10の下面から厚み方向に窪むように設けられ、メタルコア3がプリント基板10の下面から露出し、該メタルコア3の露出面と接触するように、プリント基板10の下方にヒートシンク4が取り付けられている。このため、プリント基板10の上面に実装された電子部品9a、9b、9d、9fで発生した熱や、プリント基板10に伝わった熱を、メタルコア3からヒートシンク4に伝えて、外部へ効率良く放熱することができる。
Furthermore, in the above-described embodiment, the printed circuit board is provided such that the
本発明では、以上述べた以外にも、種々の実施形態を採用することができる。たとえば、以上の実施形態では、凹部11kを構成する銅張積層板2aとプリプレグ2bの貫通孔2h、2h’の内周面に、凸部2tをそれぞれ形成した例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば、銅張積層板2aの貫通孔2hの内周面にだけ、図7で示した凸部2tを形成し、図9に示すように、通常のプリプレグ2bには、内周面に凹凸のない貫通孔2h”を形成してもよい。
In the present invention, various embodiments other than those described above can be adopted. For example, in the above embodiment, the example in which the
また、以上の実施形態では、上方または下方から見たときのメタルコア3の形状を矩形状にした例を示したが、これに限らず、プリント基板上の電子部品の配置や形状に合わせて、上方から見たときのメタルコアの形状を、任意の形にしてもよい。たとえば図10に示すように、メタルコア3’を上方から見て、不規則に複数の角と辺を有する形状に形成してもよい。この場合、基材11’の凹部11k’も上方から見て、不規則に複数の角と辺を有する形状で、かつ、メタルコア3’の外径より大きく形成すればよい。また、図10に示すように、メタルコア3’の外周面にだけ凸部3tを所定の間隔で複数設けることで、メタルコア3’と外周面と凹部11k’の内周面との間に接触部2t’と離間部2sを設けてもよい。
In the above embodiment, the example in which the shape of the
また、メタルコアの外周面と凹部の内周面の両方に凸部を設けて、凸部同士が接触する部分を接触部とし、凸部以外の部分を離間部としてもよい。 Moreover, a convex part is provided in both the outer peripheral surface of a metal core, and the internal peripheral surface of a recessed part, and it is good also considering the part which convex parts contact as a contact part, and making a part other than a convex part into a separation part.
さらに、図11に示すように、メタルコア3”の外周面が曲面になるように、メタルコア3”を円柱状に形成し、基材11”の凹部11k”を上方から見て、メタルコア3”を嵌入可能な矩形状に形成してもよい。この場合、メタルコア3”の外周面や凹部11k”の内周面に、別途凹凸部を設けなくても、凹部11k”の内幅をメタルコア3”の直径と同等にすれば、メタルコア3”の外周面と凹部11k”の内周面とが互いに接触する接触部2t’と、互いに接触しない離間部2sとを形成することができる。
Further, as shown in FIG. 11, the
また、以上の実施形態では、外部放熱体として、ヒートシンク4を用いた例を示したが、これに代えて、空冷式や水冷式の放熱器、または冷媒を用いた放熱器などを用いてもよい。また、金属製の外部放熱体だけでなく、熱伝導性の高い樹脂で形成された外部放熱体を用いてもよい。
In the above embodiment, the
また、以上の実施形態では、2つの表層L1、L5と3つの内層L2〜L4が設けられたプリント基板10に本発明を適用した例を挙げたが、本発明は、上面にだけ配線パターンなどの導体が設けられた単層のプリント基板や、2層以上に導体が設けられたプリント基板にも適用することができる。
In the above embodiment, the example in which the present invention is applied to the printed
さらに、以上の実施形態では、電子装置100として、電気自動車やハイブリッドカーに搭載されるDC−DCコンバータを例に挙げたが、本発明は、プリント基板と、発熱する電子部品と、放熱体とを備えた、他の電子装置にも適用することができる。
Furthermore, in the above embodiment, although the DC-DC converter mounted in an electric vehicle or a hybrid car was mentioned as an example as the
1 第1絶縁層
2 第2絶縁層
2t 凸部
2t’接触部
2s 離間部
3、3’、3” メタルコア(放熱部材)
4 ヒートシンク(外部放熱体)
5a〜5i 上表層の配線パターン
5j〜5n、5j’〜5n ’、5j”〜5n” 内層の配線パターン
5o〜5w 下表層の配線パターン
9a、9b FET(電子部品)
9c ディスクリート部品(電子部品)
9d〜9j チップコンデンサ(電子部品)
10 プリント基板
11、11’、11” 基材
11k、11k’、11k” 凹部
100 電子装置
DESCRIPTION OF
4 Heat sink (external heat radiator)
5a to 5i Upper
9c Discrete parts (electronic parts)
9d-9j Chip capacitors (electronic components)
10 Printed
Claims (6)
前記基材に設けられた配線パターンと、
前記基材の板面に設けられた凹部と、
前記凹部に嵌入する放熱部材と、を備えたプリント基板において、
前記凹部に前記放熱部材を嵌入した状態で、前記凹部の内周面と前記放熱部材の外周面とが互いに接触する接触部と、互いに接触しない離間部とが形成され、
加熱により溶け出して前記離間部に充填された、前記基材の前記熱硬化性樹脂が硬化して、前記基材と前記放熱部材とが一体化された、ことを特徴とするプリント基板。 A base material formed of a reinforcing material and a thermosetting resin and formed into a plate shape;
A wiring pattern provided on the substrate;
A recess provided on the plate surface of the substrate;
In a printed circuit board comprising a heat radiating member fitted into the recess,
In a state where the heat radiating member is inserted into the concave portion, a contact portion where the inner peripheral surface of the concave portion and the outer peripheral surface of the heat radiating member are in contact with each other, and a separation portion that is not in contact with each other are formed,
A printed circuit board, wherein the thermosetting resin of the base material, which is melted by heating and filled in the separated portion, is cured, and the base material and the heat dissipation member are integrated.
前記接触部および前記離間部は、前記凹部および前記放熱部材の周方向に、それぞれ所定の間隔で交互に複数形成されている、ことを特徴とするプリント基板。 The printed circuit board according to claim 1,
The printed circuit board, wherein a plurality of the contact portions and the separation portions are alternately formed at predetermined intervals in the circumferential direction of the recesses and the heat dissipation member.
前記接触部は、前記凹部の内周面に形成された凸部から成り、
前記離間部は、前記凹部の内周面の前記凸部以外の部分から成る、ことを特徴とするプリント基板。 The printed circuit board according to claim 1 or 2,
The contact portion comprises a convex portion formed on the inner peripheral surface of the concave portion,
The printed circuit board according to claim 1, wherein the spacing portion is a portion other than the convex portion on the inner peripheral surface of the concave portion.
前記基材は、
上面に前記配線パターンが設けられた第1絶縁層と、
前記第1絶縁層の下面に設けられ、前記第1絶縁層より熱伝導率が低い第2絶縁層とから構成され、
前記第2絶縁層の下面から前記第1絶縁層の下面に達するように、前記第2絶縁層に前記凹部および前記放熱部材が設けられた、ことを特徴とするプリント基板。 In the printed circuit board in any one of Claim 1 thru | or 3,
The substrate is
A first insulating layer provided with the wiring pattern on an upper surface;
A second insulating layer provided on a lower surface of the first insulating layer and having a thermal conductivity lower than that of the first insulating layer;
The printed circuit board, wherein the recess and the heat dissipation member are provided in the second insulating layer so as to reach the lower surface of the first insulating layer from the lower surface of the second insulating layer.
前記プリント基板に実装された電子部品と、を備えたことを特徴とする電子装置。 A printed circuit board according to any one of claims 1 to 4,
And an electronic component mounted on the printed circuit board.
前記凹部は、前記プリント基板の下面から厚み方向に窪むように設けられ、
前記放熱部材は、前記プリント基板の下面から露出し、
前記放熱部材の露出面と接触するように、前記プリント基板の下方に設けられた外部放熱体をさらに備えた、ことを特徴とする電子装置。 The electronic device according to claim 5.
The recess is provided so as to be recessed in the thickness direction from the lower surface of the printed circuit board,
The heat dissipation member is exposed from the lower surface of the printed circuit board,
An electronic device, further comprising an external heat dissipating member provided below the printed circuit board so as to come into contact with an exposed surface of the heat dissipating member.
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