JPH05315712A - ヒートシンクを備えた電子部品搭載用基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造が簡単で十分な放熱性を得ることがで
き、しかも製造それ自体を容易に行うことのできる、ヒ
ートシンクを備えた電子部品搭載用基板を提供するこ
と。 【構成】 ヒートシンク２０を、外径がデバイス穴１５
の内径よりも僅かに大きい突起部２１と、この突起部２
１の外側に絶縁基材１１と平行に突出して表面が放熱面
となるフランジ部２２とを有したものとして構成すると
ともに、突起部２１を、その端面２３がデバイス穴１５
の所定の位置までデバイス穴１５内に嵌合することによ
り、ヒートシンク２０を電子部品搭載用基板に一体化し
たこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子部品を搭載し、こ
の電子部品からの熱を外部に放出するためのヒートシン
クを備えた電子部品搭載用基板、及びその製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子部品を搭載して一つの電子部品搭載
装置を構成するための基板としては種々なものが提案さ
れてきているが、その要求されている特性の内で重要な
のは、高密度・高性能化されてきている電子部品が排出
する熱を、電子部品搭載装置とした場合に、如何に効率
よく外部に放出するかということである。この放熱特性
を高めるために、従来の電子部品搭載基板においては、
ヒートシンクと呼ばれる熱伝導性及び放熱性に優れた放
熱部品を基板に一体化することが行われてきているので
ある。

【０００３】ここで、ヒートシンク、電子部品、電子部
品搭載用基板、及び電子部品搭載装置のそれぞれの一般
的関係を説明すると、次の通りである。まず、ヒートシ
ンクは、電子部品からの熱を早期に受けて放熱しなけれ
ばならないものであるから、熱伝導率の良好な金属等を
材料として形成されるものであり、電子部品と直接接触
させなければならないものである。また、このヒートシ
ンクは、電子部品搭載用基板に固定されるものであり、
この場合の固定箇所は、電子部品搭載用基板側のリード
や導体回路と選択的に接続し得るような箇所とされるも
のである。そして、ヒートシンクを備えた電子部品搭載
用基板に対して、そのヒートシンクに接触するように電
子部品を搭載した後に、全体を樹脂等によって封止する
ことにより、電子部品搭載装置とされるものである。

【０００４】従来、ヒートシンクは、図５に示すように
して電子部品搭載用基板に一体化されていたのである。
すなわち、基板を構成している絶縁基材に、電子部品と
ヒートシンクとを収納するための穴を形成するととも
に、ヒートシンクの位置決めと接着剤によるヒートシン
クの固定を行い易くするための段部を形成しておき、こ
の段部またはヒートシンクに接着剤を塗布して、ヒート
シンクの基板に対する接着固定を行うようにしていたの
である。ところが、この接着剤の塗布作業は、塗布箇所
を正確に規定して行われなければならない等の理由によ
って、実際上は非常に困難なものであり、また接着剤の
一部は、ヒートシンクの基板に対する一体化後にヒート
シンクの電子部品搭載側面に浸み出すことによって「接
着剤残り」を生じさせることがあったのである。このよ
うな接着剤残りがあると、電子部品からの熱をヒートシ
ンク側に効率よく伝導させることができないだけでな
く、ヒートシンクを電源あるいはグランド端子として使
用する場合には絶縁してしまうことから、絶対に避けな
ければならないことである。

【０００５】このため、発明者等は、図６に示すよう
に、基板側の穴を段部のないものに形成するとともに、
外周に突出するリブを形成したヒートシンクを上記穴内
に強制嵌合するようにすることを検討した。これによ
り、基板における段部の形成作業、接着剤の塗布作業を
省略し、しかも接着剤を使用しないことから、ヒートシ
ンクの電子部品搭載面を全く汚さないようにすることが
できた。しかしながら、このような形状のヒートシンク
を形成すること自体困難であり、しかもヒートシンク本
体は言わば中実状（内部に全く空洞を有しない状態）の
ものであるため、電子部品搭載装置とした場合、相当重
量のあるものとなって、電子部品搭載用基板としては未
だ十分なものとは言えなかったのである。

【０００６】以上の検討から、本発明者等は、次に図７
に示すような略「升」型構造のヒートシンクについて検
討したのである。この図７に示したヒートシンクは、基
板側に形成した穴内にそのまま嵌入固定されるものであ
り、接着剤を使用しないでよいこと、ヒートシンク自体
の重量を軽減できる等の利点を有しているものである。
しかしながら、この図７に示した「升」型構造のヒート
シンクは、これを使用して最終的に電子部品搭載装置と
したとき、その外部に露出する部品が小さいため、この
種の電子部品搭載用基板に要求される十分な放熱性を確
保することができなかったのである。

【０００７】そこで、本発明者等は、基板に対する一体
化が容易でしかも必要な放熱性を十分得られるようなヒ
ートシンクを備えた電子部品搭載用基板とするにはどう
したらよいかについて更に検討を重ねてきた結果、本発
明を完成したのである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な経緯に基づいてなされたもので、その解決しようとす
る課題は、電子部品搭載用基板において要求されている
条件を満たしながら、ヒートシンクによる放熱性を十分
に確保することである。

【０００９】そして、本発明の目的とするところは、構
造が簡単で十分な放熱性を得ることができ、しかも製造
それ自体を容易に行うことのできる、ヒートシンクを備
えた電子部品搭載用基板と、その製造方法を提供するこ
とにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、まず請求項１に係る発明の採った手段は、実施例
において使用する符号を付して説明すると、「絶縁基材
１１を貫通する状態で形成されて電子部品３０を収納す
るデバイス穴１５と、このデバイス穴１５に対して固定
されるヒートシンク２０を備えた電子部品搭載用基板１
０であって、ヒートシンク２０を、外径がデバイス穴１
５の内径よりも僅かに大きい突起部２１と、この突起部
２１の外側に絶縁基材１１と平行に突出して表面が放熱
面となるフランジ部２２とを有したものとして構成する
とともに、突起部２１を、その端面２３がデバイス穴１
５の所定の位置までデバイス穴１５内に嵌合することに
より、ヒートシンク２０を一体化したことを特徴とする
電子部品搭載用基板１０」である。

【００１１】また、この電子部品搭載用基板１０を製造
するための、請求項２に係る発明の採った手段は、同様
に、「次の各工程を含んでヒートシンク２０を備えた電
子部品搭載用基板１０を製造する方法。 （１）この電子部品搭載用基板１０に、これに略直交し
ながら貫通する状態で、電子部品３０が収納されるデバ
イス穴１５を形成する工程； （２）一枚の金属板にプレス加工を施すことによって、
デバイス穴１５内に嵌合する突起部２１と、この突起部
２１の外方に電子部品搭載用基板１０と平行に突出して
表面が放熱面となるフランジ部２２とを有したヒートシ
ンク２０を形成する工程； （３）このヒートシンク２０を、突起部２１にて、電子
部品搭載用基板１０のデバイス穴１５内に嵌合すること
により、電子部品搭載用基板１０に対して一体化する工
程」 である。

【００１２】

【発明の作用】次に、各請求項に係る発明の作用を、項
を分けて説明する。 ・請求項１の電子部品搭載用基板１０について まず、この電子部品搭載用基板１０においては、図１の
（イ）及び（ロ）に示すように、絶縁基材１１を貫通す
る状態で形成したリードフレーム１２ａ内に、突起部２
１にて支持固定してあるから、構造が非常に簡単となっ
ていると同時に、ヒートシンク２０の端面２３上が電子
部品３０を実装するためのものとなっているから、電子
部品３０はリードフレーム１２ａ内に収納され得るもの
となっている。つまり、ヒートシンク２０における端面
２３の図示上面に電子部品３０が直接実装され得るもの
となっていて、電子部品３０が排出した熱をヒートシン
ク２０が直接吸収し得るものとなっている。

【００１３】また、この電子部品搭載用基板１０におい
ては、ヒートシンク２０をその突起部２１にてデバイス
穴１５内に嵌合して構成してあるため、図５に示した従
来の技術におけるように、ヒートシンク２０を固定する
ための接着剤が全く不要となっているものであり、ヒー
トシンク２０の端面２３上等が接着剤によって汚損され
ることはないものである。従って、ヒートシンク２０の
端面２３に対して電子部品３０を実装した場合に、両者
間の熱の伝導を良好にしているだけでなく、電子部品３
０のヒートシンク２０に対する電気的接続をも十分可能
にしているのである。

【００１４】さらに、この電子部品搭載用基板１０にお
いては、そのデバイス穴１５内に嵌合したヒートシンク
２０のフランジ部２２が、突起部２１の外方に絶縁基材
１１（電子部品搭載用基板１０）と平行に延出している
ので、端面２３にて電子部品３０から受けた熱をこのフ
ランジ部２２まで速やかに拡散し得るものとなってい
る。従って、この電子部品搭載用基板１０を使用して図
２に示した電子部品搭載装置１００としたとき、ヒート
シンク２０の突起部２１内面と各フランジ部２２の図示
下面とが大きな面積の放熱面となるのであり、この電子
部品搭載用基板１０は、電子部品搭載装置１００を十分
かつ確実な放熱特性を有したものとし得るのである。

【００１５】・請求項２の製造方法について この製造方法にあっては、まず電子部品搭載用基板１０
側のデバイス穴１５として、絶縁基材１１を直角に貫通
するものとして形成すればよいものとなっているから、
図５に示した従来技術におけるような段部の形成作業が
不要となっていて、当該デバイス穴１５の形成が容易と
なっている。これは、本方法がデバイス穴１５内にヒー
トシンク２０を嵌合するという手段を採用しているから
である。

【００１６】また、ヒートシンク２０は、電子部品搭載
用基板１０側のデバイス穴１５内に嵌合される突起部２
１と、この突起部２１と一体的なフランジ部２２を有す
るものとして形成すればよいから、このヒートシンク２
０の製造それ自体も容易となっているのである。

【００１７】そして、この製造方法においては、前述し
たように形成したヒートシンク２０を、その突起部２１
にて電子部品搭載用基板１０側のデバイス穴１５内に単
に強制嵌合すればよいから、両者間の位置決めを考慮し
ても、両者の一体化は容易となっているのである。この
一体化作業は、具体的には図４に示したようにプレス機
を使用して行われるのであり、プレス機の両者間の位置
制御を行うことによって、図１に示したような状態の電
子部品搭載用基板１０を容易に形成し得るのである。

【００１８】

【実施例】次に、各請求項に係る発明の実施例を、図面
を参照して説明するが、請求項１の電子部品搭載用基板
１０は請求項２の製造方法によって製造されるものであ
るため、両発明の実施例を同時並行的に説明していく。

【００１９】本発明においては、デバイス穴１５にヒー
トシンク２０を嵌合することによって電子部品搭載用基
板１０とするのであるが、本実施例における電子部品搭
載用基板１０は、図１あるいは図２に示すようなものを
採用している。すなわち、この電子部品搭載用基板１０
は、多数のリード１２を互いに連結することによって形
成したリードフレーム１２ａの両面に絶縁基材１１をそ
れぞれ一体化し、この絶縁基材１１の表面に必要な導体
回路１３を形成するとともに、各導体回路１３と各リー
ド１２とをスルーホール１４によって選択的な電気的接
続を行って形成したものである。つまり、この電子部品
搭載用基板１０においては、その表面側にある導体回路
１３とリード１２とをスルーホール１４によって選択的
に接続することによって、電子部品搭載用基板１０の所
謂実装密度を高めたものである。なお、各導体回路１３
に対しては、図２に示したように、一端にて電子部品３
０に接続したボンディングワイヤ３１の他端が接続され
るものである。

【００２０】以上のように形成した電子部品搭載用基板
１０に対しては、図１にも示したように、絶縁基材１１
の略中央部にこれと直交するストレートな端面を有した
デバイス穴１５を形成するのである。このデバイス穴１
５の形成は、例えばドリル加工によってもよいし、所謂
パンチングによってもよいものである。

【００２１】一方、電子部品搭載用基板１０のデバイス
穴１５に嵌合されるヒートシンク２０は、図３に示すよ
うなものであり、例えば厚さ０．５ｍｍの銅製の板にプ
レス加工を施すことによって形成したものである。この
ヒートシンク２０は、図３の（イ）に示したように、外
径がデバイス穴１５の内径よりも僅か（０．０３ｍｍ程
度）に大きい突起部２１と、図３の（ロ）に示したよう
に、突起部２１の外方に電子部品搭載用基板１０側の絶
縁基材１１と略平行に延出するフランジ部２２とを有し
たものであり、突起部２１の深さ（高さ）は、図１ある
いは図２に示したように、電子部品搭載用基板１０とフ
ランジ部２２との間に所定の隙間を形成できる程度のも
のとしてある。この隙間は、図２に示したような電子部
品搭載装置１００となったときに、電子部品搭載用基板
１０を封止するための封止樹脂４０が侵入できるように
するためのものである。

【００２２】なお、本実施例のヒートシンク２０におい
ては、図３の（ロ）に示したように、その突起部２１及
びフランジ部２２の外形形状が四角形となっているが、
この外形形状はこれに限るものではなく、電子部品搭載
用基板１０あるいはこれに搭載される電子部品３０の形
状に応じて決定されるものである。また、本実施例のヒ
ートシンク２０においては、その突起部２１の端面２３
外周に面取り部２４が形成してある。この面取り部２４
は、当該ヒートシンク２０を電子部品搭載用基板１０の
デバイス穴１５内に嵌合する場合に、その嵌合をし易く
するものであり、必ずしも必要なものではない。

【００２３】このヒートシンク２０は、その突起部２１
の内面とフランジ部２２の図示裏面とによって放熱面を
形成するものであるが、図１の（ロ）に示したように、
突起部２１内に放熱性に優れた放熱補助部材２５を一体
化することにより、ヒートシンク２０自体の熱容量を高
めるようにして実施してもよいものである。

【００２４】以上のように形成したヒートシンク２０
は、図４に示すようなプレス機を利用してその突起部２
１を電子部品搭載用基板１０のデバイス穴１５内に嵌合
することにより、本発明に係る電子部品搭載用基板１０
とされるものである。ここで重要なことは、ヒートシン
ク２０の突起部２１はデバイス穴１５内に完全に嵌合す
るのではなく、ヒートシンク２０の端面２３がデバイス
穴１５の略中央に位置するように嵌合されるのである。
その理由は、ヒートシンク２０がデバイス穴１５の全て
を使用しないようにすることによって、デバイス穴１５
内に電子部品３０を収納するための空間を確保しなけれ
ばならないからである。

【００２５】そして、ヒートシンク２０を一体化した電
子部品搭載用基板１０に対しては、図２に示したよう
に、そのヒートシンク２０の突起部２１の図示上面、つ
まり端面２３上に電子部品３０を接触させた状態で実装
するとともに、この電子部品３０と絶縁基材１１上の導
体回路１３とをボンディングワイヤ３１によって接続す
るのである。その後、このヒートシンク２０を備えた電
子部品搭載用基板１０をトランスファーモールド型等の
型内に装入して、電子部品搭載用基板１０の周囲に封止
樹脂４０を充填して電子部品搭載装置１００を形成する
のである。この場合、ヒートシンク２０のフランジ部２
２は型の内面に当接するものであり、これによって電子
部品搭載用基板１０の型に対する位置決めを行うもので
ある。そして、このフランジ部２２と電子部品搭載用基
板１０間には所定の隙間が形成してあるから、この隙間
間にも封止樹脂４０が充填されるのであり、これによ
り、ヒートシンク２０の電子部品搭載装置１００に対す
る接着固定が果されるのである。

【００２６】

【発明の効果】以上詳述した通り、請求項１の発明にお
いては、上記実施例にて例示した如く、「絶縁基材１１
を貫通する状態で形成されて電子部品３０を収納するデ
バイス穴１５と、このデバイス穴１５に対して固定され
るヒートシンク２０を備えた電子部品搭載用基板１０で
あって、ヒートシンク２０を、外径がデバイス穴１５の
内径よりも僅かに大きい突起部２１と、この突起部２１
の外側に絶縁基材１１と平行に突出して表面が放熱面と
なるフランジ部２２とを有したものとして構成するとと
もに、突起部２１を、その端面２３がデバイス穴１５の
所定の位置までデバイス穴１５内に嵌合することによ
り、ヒートシンク２０を一体化したこと」にその構成上
の特徴があり、これにより、構造が簡単で十分な放熱性
を得ることができ、しかも製造それ自体を容易に行うこ
とのできるヒートシンク２０を備えた電子部品搭載用基
板１０を提供することができるのである。

【００２７】また、請求項２に係る製造方法によれば、
上記のような効果を有するヒートシンク２０を備えた電
子部品搭載用基板１０を、確実かつ容易に製造すること
ができるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るヒートシンクを備えた電子部品
搭載用基板の断面図である。

【図２】 同電子部品搭載用基板を使用して構成した電
子部品搭載装置の断面図である。

【図３】 ヒートシンクを示すもので、（イ）はその断
面図、（ロ）はその平面図である。

【図４】 電子部品搭載用基板のデバイス穴内にヒート
シンクを嵌合している状態を示す概略断面図である。

【図５】 従来の電子部品搭載装置を示す断面図であ
る。

【図６】 本発明者等が検討していたヒートシンクの断
面図である。

【図７】 本発明者等がさらに検討していたヒートシン
クの断面図である。

【符号の説明】

１０ 電子部品搭載用基板 １１ 絶縁基材 １２ リード １３ 導体回路 １４ スルーホール １５ デバイス穴 ２０ ヒートシンク ２１ 突起部 ２２ フランジ部 ２３ 端面 ２４ 面取り部 ２５ 放熱補助部材 ３０ 電子部品 ４０ 封止樹脂 １００ 電子部品搭載装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 23/29 Ｈ０５Ｋ 7/20 Ｅ 8727−4Ｅ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁基材を貫通する状態で形成されて電
   子部品を収納するデバイス穴と、このデバイス穴に対し
   て固定されるヒートシンクを備えた電子部品搭載用基板
   であって、 前記ヒートシンクを、外径が前記デバイス穴の内径より
   も僅かに大きい突起部と、この突起部の外側に前記絶縁
   基材と平行に突出して表面が放熱面となるフランジ部と
   を有したものとして構成するとともに、 前記突起部を、その端面が前記デバイス穴の所定の位置
   まで前記デバイス穴内に嵌合することにより、前記ヒー
   トシンクを一体化したことを特徴とする電子部品搭載用
   基板。
2. 【請求項２】 次の各工程を含んでヒートシンクを備え
   た電子部品搭載用基板を製造する方法。 （１）この電子部品搭載用基板に、これに略直交しなが
   ら貫通する状態で、電子部品が収納されるデバイス穴を
   形成する工程； （２）一枚の金属板にプレス加工を施すことによって、
   前記デバイス穴内に嵌合する突起部と、この突起部の外
   方に前記電子部品搭載用基板と平行に突出して表面が放
   熱面となるフランジ部とを有したヒートシンクを形成す
   る工程； （３）このヒートシンクを、前記突起部にて、前記電子
   部品搭載用基板のデバイス穴内に嵌合することにより、
   前記電子部品搭載用基板に対して一体化する工程。