JPH065730A - 回路基板 - Google Patents
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- H05K1/05—Insulated conductive substrates, e.g. insulated metal substrate
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Abstract
層を有する回路基板を提供する。 【構成】 高電流制御用のパワー回路と、このパワー回
路を制御する制御回路と、を搭載する回路基板である。
ベース部材11上にAlNの絶縁層12を積層し、この
絶縁層12上にパワー回路用の導体パターン13を形成
する。この絶縁層12の熱伝導率は10W/m・K以上
である。ベース部材11上に第2の絶縁層15を積層
し、第2の絶縁層15上に上記制御回路用の導体パター
ン16を形成する。第2の絶縁層15は有機樹脂系材
料、例えばエポキシ樹脂基板、ポリイミド樹脂基板、ガ
ラスエポキシ樹脂基板等で形成する。
Description
込んだパワーモジュールの配線板、小型の電源ユニット
の配線板等に使用される回路基板、詳しくはパワー回路
を搭載したハイブリッドIC用基板等に用いられ、高放
熱特性および高絶縁耐圧を有する回路基板に関する。
回路の集積度の飛躍的な発展に負うところが大きい。一
方では、これらの半導体集積回路の性能向上に見合った
実装技術の進展も大きく寄与している。それに伴い、1
ゲートあたりの消費電力は低減の方向にある。しかし、
それ以上に素子の高速化と高集積化により発熱密度は増
加の傾向にある。特に、中出力以上のハイブリッドIC
においては内部損失による発熱とその熱の放出が必要で
ある。殊に、小型化を意図する場合には、熱の放出が悪
くなるので、構造設計上の考慮が十分に成されなければ
ならない。
性を追求する観点から、熱放散を十分に考慮しなければ
ならない。この熱抵抗を低減しなければいけないという
要請は、高電流制御用のパワー回路と、このパワー回路
を制御する制御回路を搭載した回路基板でも同様であ
る。従来の多層回路基板としては、例えば図3に示すよ
うなものがある。このものはアルミベース部分2層配線
板であって、パワー素子搭載用の高放熱1層回路および
制御回路用のスルーホール付高密度2層回路を同一基板
上に形成している。すなわち、アルミニウム板31上に
高放熱性絶縁層としてポリイミド樹脂32を積層してい
る。このポリイミド系樹脂の絶縁層32上には、パワー
回路用の導体パターン33と、2層構造の制御回路用の
導体パターン34とが配設されている。35はNiメッ
キ層、36はソルダレジスト層である。
ような従来の回路基板においては、絶縁層32としてポ
リイミド系樹脂を用いているため、その熱伝導率が0.
1〜0.5W/m・Kと小さく、未だその放熱特性が不
十分である。そのため、絶縁層32の層厚を100μm
程度と薄くせざるを得ない。層厚が薄くなると、これら
の樹脂が本来有している高い絶縁耐圧が低減し、絶縁破
壊が起きてしまう。したがって、放熱性と絶縁耐圧とを
両立することができず、両者の関係を示すパラメータで
ある(熱伝導率)×(絶縁耐圧)値が不十分となるとい
う課題があった。
点を解決して、放熱特性に優れ、かつ、絶縁耐圧の高い
絶縁層を有する回路基板を提供することにある。
用のパワー回路と、このパワー回路を制御する制御回路
と、を搭載する回路基板において、ベース部材と、この
ベース部材上に積層されるセラミックスの絶縁層と、こ
の絶縁層上に形成された上記パワー回路用の導体パター
ンと、を備えるとともに、上記絶縁層の熱伝導率が10
W/m・K以上である回路基板である。
積層し、この第2の絶縁層上に上記制御回路用の導体パ
ターンを形成するとともに、この第2の絶縁層を有機樹
脂系材料で形成した回路基板である。
N、Al2O3あるいはSiC等のセラミックスを用い
る。これらのセラミックスは、熱伝導率が10〜300
W/m・Kであり、絶縁耐圧が1〜20kV/mmであ
る。このため、(放熱量)×(絶縁耐圧)値が100〜
2500W・kV/m・K・mmと高く、従来に比較し
て大幅に放熱特性が改善される。
第2の絶縁層を積層し、この第2の絶縁層の上に制御回
路用の導体パターンを形成している。この第2の絶縁層
として有機樹脂系材料を用いている。この有機樹脂系材
料、例えばガラスエポキシ樹脂は、上記セラミックスに
比較して安価である。
て詳述する。図1は、本発明をスイッチング素子あるい
は電源ユニットとして用いられる高電流制御用回路に適
用した一実施例を示している。図1において、11は放
熱用のアルミニウム板からなるベース部材であって、そ
の上面には所定厚さの窒化アルミニウム層(AlN層)
で構成される絶縁層12が例えばAl−Si系のろう材
を用いて積層、形成されている。この絶縁層12の上面
には、パワー回路を構成するアルミニウム製の導体パタ
ーン13が被着、形成されている。この導体パターン1
3の上面にはニッケルメッキ14が施されており、図示
していないが、はんだ付けによりこの上にパワーICチ
ップが搭載されるものである。
の絶縁層である低温焼成基板15が積層されている。こ
の低温焼成基板15の上面には金属箔または厚膜回路等
からなる制御回路用の導体パターン16が被着、形成さ
れている。そして、この導体パターン16の上に図示し
ていないが制御回路用のICチップ、素子が搭載される
ものである。なお、上記第2の絶縁層15としてはアル
ミナ基板を採用することもでき、さらには、有機樹脂系
材料の基板、例えばエポキシ基板、ガラスエポキシ基
板、ポリイミド系基板等を使用することもできる。
ウム板11と導体パターン13との間にセラミックス製
(AlN)の絶縁層12を介在させている。このため、
パワー回路からの発熱はこの絶縁層12を介して効率よ
くアルミニウム板11に伝達されることとなり、パワー
ICチップ等の機能を十分に発揮することができる。ま
た、パワー回路の耐久性が増している。
スとしては、上記のように熱伝導率が100W/m・
K、絶縁耐圧が14〜17kV/mmであるAlNが好
適であるが、その他にも、Al2O3、SiC、BeO、
および、BaSn(BO3)2等も用いることができる。
但し、Al2O3やBaSn(BO3)2は熱伝導率が低
く、SiCは誘電率が高く、BeOは毒性が強いので、
好ましくはAlNを用いるべきである。表1に本発明に
おいて使用し得る各種セラミックスの物性値を示す。
は、放熱特性と絶縁性を兼ね備えたものが好ましく、こ
の両者の相関を示す指標である(熱伝導率)×(絶縁耐
圧)の値が重要である。AlNは1400〜1700で
あり、両者のバランスがよいので好適である。この絶縁
層12の層厚は0.3〜1.0mm程度とするのが好ま
しい。層厚がこの範囲を越えると放熱特性が劣化し、こ
の範囲未満であると絶縁破壊を生じることがある。な
お、この絶縁層12は放熱用のアルミニウム板11上に
積層しているが、この放熱板としてはアルミニウム以外
にも、鉄、銅等も用い得る。
制御回路を示す断面図である。この図に示すように、こ
の実施例では、アルミニウムのベース21上にAlNの
絶縁層22を積層し、この絶縁層22の上に、パワー回
路用の導体パターン23と、制御回路用の導体パターン
24と、をそれぞれ形成したものである。この導体パタ
ーン24は有機樹脂基板またはガラスエポキシ樹脂基板
25に2層に形成されており、この基板25が第2の絶
縁層となる。この第2の絶縁層25は上述したアルミナ
または低温焼成基板を用いてもよい。樹脂を用いれば誘
電率が低いので応答時間が速くなり好適である。用い得
る樹脂としては、表1に示すように、誘電率が5以下で
あり、熱伝導率が1W/m・Kであるエポキシ樹脂、ポ
リイミド系樹脂、ポリイミドフィルムおよびガラスエポ
キシ樹脂等が挙げられる。この第2の絶縁層25は、熱
的な遮蔽板としても機能し、これに搭載される導体パタ
ーン24および制御用のICチップが高温に曝されるの
を防ぐことができる。第2の絶縁層25は、例えばその
熱伝導率が0.3W/m・K、誘電率が4.8である。
絶縁層を除いて直接ベース上に第2の絶縁層を積層、形
成し、この上に形成してもよい。このようにすると、安
価な有機樹脂系の絶縁層により回路基板そのものをより
安価に製作することができる。
高い絶縁破壊耐圧特性を有する。
面図である。
断面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 大電力制御用のパワー回路と、このパワ
ー回路を制御する制御回路と、を搭載する回路基板にお
いて、 ベース部材と、このベース部材上に積層されるセラミッ
クスの絶縁層と、この絶縁層上に形成された上記パワー
回路用の導体パターンと、を備えるとともに、上記絶縁
層の熱伝導率が10W/m・K以上であることを特徴と
する回路基板。 - 【請求項2】 上記ベース部材上に第2の絶縁層を積層
し、この第2の絶縁層上に上記制御回路用の導体パター
ンを形成するとともに、この第2の絶縁層を有機樹脂系
材料で形成した請求項1に記載の回路基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4181713A JP3036236B2 (ja) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | 回路基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4181713A JP3036236B2 (ja) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | 回路基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH065730A true JPH065730A (ja) | 1994-01-14 |
| JP3036236B2 JP3036236B2 (ja) | 2000-04-24 |
Family
ID=16105561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4181713A Expired - Lifetime JP3036236B2 (ja) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | 回路基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3036236B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0706221A3 (en) * | 1994-10-07 | 1997-11-05 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device comprising a plurality of semiconductor elements |
| CN104994682A (zh) * | 2015-07-14 | 2015-10-21 | 广东欧珀移动通信有限公司 | 一种具有良好散热性能的pcb以及应用其的移动终端 |
| US12635518B2 (en) | 2021-05-27 | 2026-05-19 | Denso Corporation | Semiconductor device |
-
1992
- 1992-06-16 JP JP4181713A patent/JP3036236B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0706221A3 (en) * | 1994-10-07 | 1997-11-05 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device comprising a plurality of semiconductor elements |
| US5956231A (en) * | 1994-10-07 | 1999-09-21 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device having power semiconductor elements |
| CN104994682A (zh) * | 2015-07-14 | 2015-10-21 | 广东欧珀移动通信有限公司 | 一种具有良好散热性能的pcb以及应用其的移动终端 |
| US12635518B2 (en) | 2021-05-27 | 2026-05-19 | Denso Corporation | Semiconductor device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3036236B2 (ja) | 2000-04-24 |
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