JPH01228193A - 断熱構造を有するプリント配線板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は金属板をベースとしたプリント配線板に関し、
特にこのプリント配線板上にＮＳａされる耐熱性の低い
電子部品を保護するための断熱構造を有するプリント配
線板に関するものである。

（従来の技術） 近年の電子機器の小型化及び薄型化の要求に伴ない、プ
リント配線板に対する部品実装の高密度化への要求はさ
らに一層高まってきている。特に、最近のように、所謂
チップ部品か普及して広い意味てのハイブリットＩＣ基
板としてのプリント配線板か使用される例か多くなって
くると、この種のプリント配線板に対して従来通りの耐
熱性や・［法安定性等の基本的特性か要求されることは
勿論のこと、高密度実装の際に問題となる放熱性も従来
にも増して厳しいものか要求されてきている。

すなわち、プリント配線板にパワートランジスターや抵
抗イ１の大きな所謂チップ抵抗等の大きく発熱する部品
を搭載する場合には、このプリント配線板は、耐熱性や
寸法安定性等の基本的特性のほかに、充分な放熱特性を
も有するものとする必要かあるのである。

このような充分な放熱特性を有するプリント配線板とし
ては、所謂アルミベース銅張板か従来より一般に使用さ
れており、また銅板をベースとするようなものも開発さ
れてきている。このような金属板をベースにしたプリン
ト配線板は、優れた放熱性、寸法安定性を有し、上記の
パワートランジスターや抵抗値の大きな所謂チップ抵抗
等の大きく発熱する部品を搭載するためのプリント配線
板や所謂ハイブリットＩｃ基板、自動車用電装部品とし
て多く採用されてきているのである。

ところか、近年高まってきている要求である高密度実装
化をさらに推し進めようとすると、上記のような単なる
金属板をベースとしたプリント配線板では不十分となっ
てきている。すなわち、パワートランジスター等の大き
く発熱する部品と、耐熱性の低い電子部品とを同時に実
装しようとすると、金属板をベースとしたプリント配線
板の長所か逆に短所となってしまうのである。つまり、
この種のプリント配線板かその放熱特性に優れるという
ことは、！−記のような耐熱性の低い電子部品に対して
熱か容易に伝えられるということになるから、パワート
ランジスター等の大きく発熱する部品と、耐熱性の低い
電子部品とを別々の基板に実装するか、あるいは次のよ
うに構成しなければならない、すなわち、所謂パワー１
ｃを絶縁層及びアルミナ基板を介して銅板上に実装し、
一方耐熱性の低い電子部品については、これをパワーＩ
Ｃから離すとともに、絶縁層及びアルミ板を介して銅板
上に実装して、耐熱性の低い電子部品にパワーＩＣから
の熱か伝導しにくくなるように構成するのである。しか
しなから、この構成のものては、耐熱性の低い電子部品
をパワーＩＣから離すための空間が必要となるとともに
、全体の厚さも厚いものとならざるを（りす、高密度実
装には不向きであろう また、以上のことに関連して、実開昭５６−８４３７８
号公報において第６　Ｌｉ４に示すような構造の「電気
回路ブロック」も提案されている。この「電気回路ブロ
ック」は、「金属基板上に絶縁板を設は該絶縁板上に導
電回路を設は該導電回路に電気部品を取付けて成る電気
回路ブロックにおいて、金属基板に断熱スリットを設け
て分離帯を設け、該分ｊＪＨ７ｌヒに耐熱性に弱い電気
部品を配備したことを特徴」とするものであるか、金属
基板に断熱スリットを巾に形成したたけでは、部分な断
熱効果を得ることかできないたけでなく、その断熱スリ
・・ノド部分には導体回路を形成することはできないも
のてあり、プリント配線板としては１分なものとはいえ
ない。

（発明か解決しようとする課題） 本発明は以−Ｈのような実状に鑑みてなされたものて、
その解決しようとする課題は、耐熱性の低い′電子部品
とパワートランジスター等の大きく発熱する部品とを同
時に￥装する場合の、従来のプリント配線板における耐
熱性の低い電子部品への熱伝導を避けるための構成上の
複雑さ及び不十分さである。

そして、各請求項に係る発明の目的とするところは、大
きく発熱する部品からの熱を耐熱性の低い電子部品側に
容易に伝わらないようにすることができて、耐熱性の低
い電子部品とパワートランジスター等の大きく発熱する
部品とを同時に実装することかできるプリント配線板を
筒中な構成によって提供することにある。

特に、第−請求項に係るプリント配線板にあっては、上
記の断熱構造の他、他の部分から耐熱性の低い電子一部
品側に伝導してきた熱を外部に積極的に伝導させるよう
にすることを目的としたものであり、第二請求項に係る
プリント配線板にあっては、断熱ａ造が存在していても
その上に導体回路を形成できるようにして高密度化を達
成するものである。また、第三請求項に係るプリント配
線板にあっては、以上の第−請求項及び第二請求項に係
るプリント配線板の両方の特性を併せ持つものとするこ
とを目的としている。

（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、第一請求項に係る発明が
採った手段は、実施例に対応する第２図を参照して説明
すると、 「ベースとなる金属板（１１）に絶縁層（１２）を介し
て導体回路（１３）を形成したプリント配線板において
、 金属板（１１）の内、耐熱性の低い電子部品（２１）か
Ｎｓａされる部分の周囲に穴（１４ａ）または凹所（１
４ｂ）等からなる空間部分（１４）な形成して、この空
間部分（１４）によって金属板（１１）からの耐熱性の
低い電子部品（２１）に対する熱伝導を遮断するととも
に、 耐熱性の低い電子部品（２１）か搭載される部分の下側
に位δする金属板（１１）に放熱部材（３０）を設けて
、この放熱部材（３０）によって金属板（ｌｌ）を通し
て伝導してきた熱を外部に伝導させるようにしたことを
特徴とするプリント配線板（１口）」 である。

すなわち、この第一請求項に係るプリント配線板（１０
）は、そのベースとなる金属板（１１）の内、耐熱性の
低い電子部品（以下型に低耐熱部品という’）　（２１
）か搭載される部分の周囲に、穴（１４ａ）または凹所
（＋４ｂ）　′Ｓからなる空間部分（１４）を形成する
とともに、低耐熱部品（２１）か搭載される部分の下側
に位置する金属板（１１）に放熱部材（３０）を設けた
ちのである。

この構成を図面に示した具体例に従って詳細に説明する
と、次の通りである。

この第一請求項に係るプリント配線板（ｌＯ）において
、そのベースとなる金属板（１１）としては、パワート
ランジスター等の大きく発熱する部品（以下中に発熱部
品という）　（２０）からの熱の伝導か良好でしかも放
熱するのに適したものてあればどのような材料のもので
あってもよい。このような金属板（＋１）としては、一
般に使用されていて安価に入手てきる等の理由から、銅
板あるいはアルミ板によって形成したものか最も適して
いる。

また、この第一請求項に係るプリント配線板（ｌＯ）に
あっては、そのベースとなる金属板（Ｉ＋）の内、低耐
熱部品（２１）かＰ５抜される部分の周囲に空間部分（
１４）を形成する必要かあるが、この空間部分（１４）
は、金属板（１１）からの低耐熱部品（２１）に対する
熱伝導を遮断するものであるから種々の形態のものか適
用てきる。すなわち、この空間部分（１４）としては、
第２１Ｍの左側部分にて示すような金属板（＋１）を１
通する穴（１４ａ）てあってもよいし、また第２図の右
側部分に示すような金属板（１１）の一部をけずりとっ
た（所謂サクリ加ｒによる加工を行なった）凹所（１４
ｂ）てあってもよいのである。

以トのような空間部分（１４）によって金属板（１１）
からの低耐熱部品（２１）に対する熱伝導の完全な遮断
は困難であるから、この低耐熱部品（２１）側に金属板
（１１）を通して伝導してきた熱を外部に桔極的に逃す
ために、低耐熱部品（２１）が搭載される部分の下側に
位ｎする金属板（【ｌ）に放熱部材（３０）を設けたの
である。この放熱部材（３０）としては種々な形態のも
のを適用てき、第２図に示したものの場合には金属板（
ＩＩ）と図示しない他の部分に面接触する略平板状のも
のであるが、第４図に示すようなピン形状のものであっ
てもよい。

また、第二：ｈ求項に係る発明が採った手段は、実施例
に対応する＋５３図を参照して説明すると、「ベースと
なる金属板（＋１）に絶縁層（１２）を介して導体回路
（＋３）を形成したプリント配線板において、 金属板（１１）の内、耐熱性の低い電子部品（２１）か
ＭＳ藏される部分の周囲に穴（＋４ａ）または凹所（１
４ｂ）等からなる空間部分（１４）を形成し、この空間
部分（１４）内に絶縁層（１２）を支持する絶縁支持層
（１２ａ）を形成して、金属板（１１）からの耐熱性の
低い電子部品（２１）に対する熱伝導を遮断するととも
に、 空間部分（１４）ｈの絶縁支持層（１２ａ）上にも導体
回路（！コ）に連続する導体回路（１：１ａ）を形成し
たことを特徴とするプリント配線板（１０）Ｊである。

この第二請求項に係るプリント配線板（ｌＯ）にあって
は、その空間部分（１４）内に絶縁層（１２）を支持す
る絶縁支持層（１２ａ）を形成し、この絶縁支持層（１
２ａ）　　ヒにも導体回路（１３）に連続する導体回路
（１］ａ）を形成したことか特徴である。

すなわち、このような空間部分（１４）内に対しては、
絶縁層（１２）を支えるための絶縁支持層（１２ａ）形
成することか適している。その理由は、例えば第１図に
示したような状態で複数の空間部分（１４）によって囲
んだ部分に低耐熱部品（２１）を搭載するのであるが、
この低耐熱部品（２１）に対して導体回路（１３）を引
き回す場合の設計の自由度を高めるためである。換言す
れば、絶縁支持層（１２ａ）　−Ｌにも導体回路（１３
）に連続する導体回路（１３ａ）を形成できるようにす
ることによって、例え空間部分（１４）が存在していて
も、この空間部分（１４）内に絶縁層（１２）を支持す
る絶縁支持層（１２ａ）を形成し、そのＬに導体回路（
１３）に連続する導体回路（＋３ａ）を形成して、低耐
熱部品（２１）に引き回すための導体回路（＋３）の設
計の自由度を高めるのである。勿論、金属板（１１）と
、表面に形成されるべき各導体回路（１３）及びこれに
連続する導体回路（１３ａ）とを絶縁層（１２）によっ
て隔離する必要があることは、従来の一般のプリント配
線板と同様である。

さらに、第三請求項に係る発明か採った手段は、実施例
に対応する第４図を参照して説明すると、 「ベースとなる金属板（１１）に絶縁層（＋２）を介し
て導体回路（１３）を形成したプリント配線板において
、 金属板（１１）の内、耐熱性の低い電子部品（２１）か
搭載される部分の周囲に穴（１４ａ）または凹所（＋４
ｂ）等からなる空間部分（１４）を形成し、この空間部
分（＋４）内に絶縁層（１２）を支持する絶縁支持層（
１２ａ）を形成するとともにこの絶縁支持層（１２ａ）
　ｈにも導体回路（１３）に連続する導体回路（１３ａ
）を形成し、 耐熱性の低い電子部品（２１）か搭載される部分の下側
に位置する金属板（１１）に放熱部材（３０）を設けて
、この放熱部材（３０）によって金属板（１１）を通し
て伝導してきた熱を外部に伝導させるようにしたことを
特徴とするプリント配線板（１０）Ｊ である。

この第三請求項に係るプリント配線板（１０）にあって
は、その空間部分（１４）内に絶縁層（１２）を支持す
る絶縁支持層（１２ａ）を形成し、この絶縁支持層（＋
２８）上にも導体回路（１３）に連続する導体回路（１
３ａ）を形成するとともに、低耐熱部品（２１）か搭載
される部分の下側に位置する金属板（１１）に放熱部材
（３０）を設けたものである。

これにより、この第三請求項に係るプリント配線板（ｌ
Ｏ）にあっては、上記の第−請求項及び第二請求ｓｆｌ
に記載のプリント配線板（１０）のそれぞれの特徴を併
せ持つものである。

（発明の作用） 各請求項に係る発明か、以トのような・１段をそれぞれ
採ることによって、以ドのような作用かある。この作用
については、プリント配線板（Ｈｌ）に低耐熱部品（２
１）を搭載した状態で説明する。

すなわち、まず、各請求項に係るプリント配線板（ｌＯ
）は、その金属板（１１）に低耐熱部品（２１）か搭載
される部分の周囲に穴（１４ａ）、または凹所（＋４ｂ
）等からなる空間部分（１４）を形成したから、この空
間部分（１４）か単なる空間かその中に絶縁支持層（１
２ａ）を有するか否かは別として、低耐熱部品（２１）
はこの空間部分（１４）によって金属板（１１）を通し
て伝導してくる熱に対して熱的に隔離された状態となっ
ているのである。

従って、各発熱部品（２０）から熱か生した場合に、こ
の発熱部品（２０）からの熱は金属板（１１）な介して
他の部分に分散することはあっても、空間部分（１４）
によって遮蔽されて直接各偶耐熱部品（２１）側に伝導
することはないのである。これにより、各請求項に係る
プリント配線板（１０）にあっては、金属板（１１）に
よる放熱特性はそのまま維持しながら、低耐熱部品（２
１）を発熱部品（２０）の熱から保護する構造、すなわ
ち断熱構造を有しているのである。

特に、第一請求項に係るプリント配線板（ｌＯ）にあっ
ては、空間部分（１４）を有するたけてなく、低耐熱部
品（２１）が搭載される部分の下側に位置する金属板（
１１）に放熱部材（３０）を設けであるから、各発熱部
品（２０）から生じた熱はこの放熱部材（３０）を介し
て外部に放出されるのである。

また、第二請求項に係るプリント配線板（１０）にあっ
ては、空間部分（１４）を有するたけてなく、この空間
部分（１４）内に絶縁層（１２）を支持する絶縁支持層
（１２ａ）を形成するとともに、この絶縁支持層（１２
ａ）七にも導体回路（１３）に連続する４体回路（＋３
ａ）を形成したのであるから、低耐熱部品（２１）に対
する導体回路（１３）等の形成りの設計自由度か高まっ
ており、高密度実装に適したものとなっているのである
。

さらに、第三請求項に係るプリント配線板（ｌＯ）にあ
っては、上記の第−請求項及び第二請求項に係るプリン
ト配線板（ｌＯ）の両者の特徴を有しているから、上記
の第−請求項及び第二請求項に係るプリント配線板（ｌ
Ｏ）における作用を併せもっているのである。

なお、以Ｈのような作用を有するプリント配線板（ｌＯ
）は、従来の装置をそのまま採用して形成することかで
きるから、その製造か非常に筒中となっているのである
。

（実施例） 次に各請求項に記載したプリント配線板（１０）の実施
例について、第２　ＶＡ〜第５　Ｌ４を参］慰してその
製造方法とともに説明する。

及＾璽」 第２１’、Ｊには、第一請求項に係るプリント配線板（
ｌＯ）か示しである。このプリント配線板（１ｏ）は、
金属板（１１）の内、耐熱性の低い電子部品（２１）か
搭載される部分の１．■囲に穴（１４ａ）または凹所（
＋４ｂ）等からなる空間部分（１４）を形成して、この
空間部分（１４）によって金属板（１１）からの低耐熱
性部品（２１）に対する熱伝導を遮断するとともに　耐
熱性の低い電子部品（２１）が搭載される部分の下側に
位置する金属板（１１）に放熱部材（３０）を設けたも
のである。

このプリント配線板（１０）は、まず、第５図の（１）
に示すようなアルミ板（純アルミ９９．７％）　（ＩＩ
）に、第５図の（２）に示すようにエッチンクによって
穴（１４ａ）　、あるいはザグリ加工によって凹部（＋
４ｂ）を形成し、必要な場合はその周囲のハリ取りを行
う。また、前述の穴（１４ａ）はドリル加工あるいは打
抜き加工てもよい。なお、第５図の内、本実施例の説明
において使用するのは、第５図の（１）及び（２）のみ
である。

次に、絶縁層（１２）とアルミ板（＋１）との密着性向
１−のためアルミ板（１１）表面にアルマイト層を形成
し、その後エポキシ樹脂と無機フィラーの混合物を絶縁
層（１２）および銅箔接着用接着剤として用いて、銅箔
な積層プレスし、その後は通常のサントラクト法にて絶
縁層（１２）上に導体回路（１３）を形成することによ
り、基板を得た。この基板の低耐熱性部品（２１）の下
側に位置するアルミ板（ｌ］）に、平板状の放熱部材（
３０）を絶縁層（１２）を通してアルミ板（１１）に直
接接触するように設けた。

次に上記の方法にて得られた基板の放熱特性を以下の方
法て測定した。測定結果は表に熱抵抗として示した。

基板サイズを５０Ｘ５０Ｘ１．５ｍｍとし、基板中央に
１０１０Ｘ１５の導体パターンを形成する。しかるのち
、パワートランジスタ（２３Ｃ２２３２）を前記導体パ
ターンに半田付けし所定の電流・電圧を印加し、パワー
トランジスタの発熱状況を調べ下記の式にて熱抵抗を算
出した。

熱抵抗＝上昇温度（℃）／消費′屯力（Ｗ）表　熱抵抗
（”Ｃ、／　Ｗ　） 実施例２ 第３図は第二請求項に対応する実施例を示しているもの
で、実施例１と同様なアルミ板（１１）を採用し、その
穴（１４ａ）あるいは凹部（＋４ｂ）からなる空間部分
（１４゛）内に絶縁層（１２）を構成するのと同様な材
料を充填して、第５図の（３）に示すように、絶縁支持
層（＋２ａ）を形成した。その後に、絶縁層（１２）お
よび銅箔接着用接着剤として用いて、第５図の（４）に
示すように銅箔をＵ層プレスし、第５図の（５）及び（
６）に示すように、スルーホール部分に穴開けを行なっ
てメツキを行なった。

その後は、第５図の（７）に示すように、通常のサブス
トラクト法にて絶縁！＋（＋２）上に導体回路（１３）
を形成するのであるが、空間部分（１４）内の絶縁支持
層（１２ａ）上にも導体回路（１３）に連続する導体回
路（＋３ａ）を形成してプリント配線板（＋　＋１　）
としたのである、なお、この実施例にあっては、放熱部
材（３０）は使用していない。

最後に、第５図の（８）にて示すように、このプリント
配線板（ｌＯ）に対して電子部品を実装した。

実施例３ 第４図は第三請求ダ１に対応する実施例を示しているも
ので、実施例２と同様なアルミ板（＋１）を採用して、
空間部分（１４）内の絶縁支持層（＋２ａ）上にも導体
回路（１３）に連続する導体回路（１３ａ）を形成した
。

さらに、この実施例３のプリント配線板（ｌＯ）にあっ
ては、実施例１のように放熱部材（３０）を絶縁層（１
２）を通してアルミ板（１１）に直接接触するように設
けた。ここて使用した放熱部材（３０）は、その頭部に
てアルミ板（１１）内に嵌合されるビンタイプのものを
採用した。

（発明の効果） 以上詳述した通り、末完ＩＪＩにあっては、上記各実施
例にて例示した如く構成されているから、次のような効
果を奏する。まず、第一請求項〜第三請求項にそれぞれ
記載した各プリント配線板（ｌＯ）に共通した効果とし
ては、大きく発熱する部品からの熱を耐熱性の低い電子
部品側に容易に伝わらないようにすることかてきて、ｒ
Ｍ熱性の低い電子部品とパワートランジスター等の大き
く発熱する部品とを同時に実装することかできる金属板
をベースとしたプリント配線板（１０）を筒中な構成に
よって提供することかてきるのである。

すなわち、本発明に係るプリント配線＆　（Ｉｎ）によ
れば、これに発８部品（２０）と低耐熱部品（２１）と
を近づけて実装したとしても、発熱部品（２０）か発生
した熱は空間部分（１４）によって直接かつ大量に低耐
熱部品（２１）に伝導することはなく、この低耐熱部品
（２１）を保護することかできることは勿論のこと、こ
のプリント配線板（１０）によって近年要求されてきて
いる高密度実装を筒中な構成によって達成することがで
きるのである。

そして、第一請求項に係るプリント配線板（ｌＯ）によ
れば、Ｌ記の効果の他に、低耐熱部品（２１）かＭＳ載
される部分の下側に位置する金属板（１１）に放熱部材
（３０）を設けたから、この放熱部材（３０）か金属板
（＋１）に伝導してきた熱を外部に伝導させ、低耐熱部
品（２１）に対する断熱効果をより一層優れたものとす
ることかできるのである。

また、第二請求項に係るプリント配線板（ｌＯ）によれ
ば、断熱構造を構成するための空間部分（１４）か存在
していても、この空間部分（１４）の上に導体回路を形
成することかでき、これにより高密度化を達成するもの
である。

さらに、第三請求項に係るプリント配線板（ｌＯ）によ
れば、Ｌ記のような効果の全てを備えたものとすること
かできるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るプリント配線板の部分斜視図、第
２図は第１図の■−■線に沿って見た第一実施例に係る
プリント配線板の部分拡大断面図、第３図は同第二実施
例に係るプリント配線板の部分拡大断面図、第４「４は
同第三実施例に係るプリント配線板の部分拡大断面図、
第５図の（１）〜（８）のそれぞれは本発明に係るプリ
ント配線板の一製造方法を段階的に示す部分拡大断面（
Ａ、第６　Ｕ：、４は従来のプリント配線板の一部を示
す部分斜視図である。 符　　　号　　　の　　　説　　　明 ｌＯ・・・プリント配線板、１１・・・金属板、１２・
・・絶縁層１２ａ・・・絶縁支持層、１３１３ａ・・・
導体回路、１４・・・空間部分、　＋４ａ・・・穴、　
１４ｂ・・・凹所、２０・・・発熱部品、２１・・・低
耐熱部品、２２・・・キャビティ、３０・・・放熱部材
。 以　　Ｆ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）．ベースとなる金属板に絶縁層を介して導体回路を
   形成したプリント配線板において、 前記金属板の内、耐熱性の低い電子部品が搭載される部
   分の周囲に穴または凹所等からなる空間部分を形成して
   、この空間部分によって前記金属板からの前記耐熱性の
   低い電子部品に対する熱伝導を遮断するとともに、 前記耐熱性の低い電子部品が搭載される部分の下側に位
   置する前記金属板に放熱部材を設けて、この放熱部材に
   よって前記金属板を通して伝導してきた熱を外部に伝導
   させるようにしたことを特徴とするプリント配線板。 ２）．ベースとなる金属板に絶縁層を介して導体回路を
   形成したプリント配線板において、 前記金属板の内、耐熱性の低い電子部品が搭載される部
   分の周囲に穴または凹所等からなる空間部分を形成し、
   この空間部分内に前記絶縁層を支持する絶縁支持層を形
   成して、前記金属板からの前記耐熱性の低い電子部品に
   対する熱伝導を遮断するとともに， 前記空間部分上の前記絶縁層上にも前記導体回路に連続
   する導体回路を形成したことを特徴とするプリント配線
   板。 ３）．ベースとなる金属板に絶縁層を介して導体回路を
   形成したプリント配線板において， 前記金属板の内、耐熱性の低い電子部品が搭載される部
   分の周囲に穴または凹所等からなる空間部分を形成し，
   この空間部分内に前記絶縁層を支持する絶縁支持層を形
   成するとともにこの絶縁支持層上にも前記導体回路に連
   続する導体回路を形成して， 前記耐熱性の低い電子部品が搭載される部分の下側に位
   置する前記金属板に放熱部材を設けて、この放熱部材に
   よって前記金属板を通して伝導してきた熱を外部に伝導
   させるようにしたことを特徴とするプリント配線板。