JPH0818182A

JPH0818182A - 回路基板

Info

Publication number: JPH0818182A
Application number: JP14962194A
Authority: JP
Inventors: Daizo Baba; 大三馬場; Kamio Yonemoto; 神夫米本
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1994-06-30
Filing date: 1994-06-30
Publication date: 1996-01-19

Abstract

(57)【要約】【目的】放熱効果を向上し、電子部品を高密度に実装
することのできる回路基板を提供する。【構成】本発明に係る回路基板は、高熱伝導率で電気
絶縁性の無機粉末を含有してなる高熱伝導絶縁層１と、
この高熱伝導絶縁層１の表裏に積層された金属箔２、４
と、この金属箔２、４の少なくとも一方に放熱フィン３
を密着していることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子、電気機器、通信
機器、計算機器等の放熱性を要求する機器で使用するの
に適した回路基板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器のの分野においては、高
密度化の方向にあり、ＩＣ、ＭＳＩ、ＬＳＩ、パワート
ランジスタ等の高発熱部品に生じる熱をいかに放熱し、
半導体チップに熱影響を与えず、高密度に実装するかが
大きな課題となっている。

【０００３】従来、上記の電子機器を搭載するプリント
配線板の基板材料には、紙基材フェノール樹脂積層板あ
るいはガラス基材エポキシ樹脂積層板などの有機高分子
材料や、アルミナ基板などのセラミック材料が用いられ
ているが、いずれも熱伝導率が小さく熱発散が不充分な
ため、ＩＣ、ＭＳＩ、ＬＳＩ、パワートランジスタ等の
高発熱部品を高密度に実装することができなかった。

【０００４】そこで、熱伝導性の優れた金属をベースと
した高熱伝導性金属ベースプリント配線板が使用される
ようになった。

【０００５】この高熱伝導性金属ベースプリント配線板
は、図４に示すごとく、金属ベース７と、この金属ベー
ス７の上に配した絶縁層８と、この絶縁層８の上に貼着
した銅箔９とから構成される。この高熱伝導性金属ベー
スプリント配線板は、放熱効果を向上させるため、金属
ベース７の下面には、シリコングリース１０を介し、放
熱フィン３がビス１１で固定されている。

【０００６】しかし、この高熱伝導性金属ベースプリン
ト配線板は、銅箔９に搭載される高発熱部品の熱を放熱
するために、金属ベース７の厚さを１．０〜３．０ｍｍ
として厚いものを使用する必要があった。このため、高
熱伝導性金属ベースプリント配線板の軽量化を図るの
は、非常に困難であった。

【０００７】また、銅箔９に搭載される高発熱部品の熱
を金属ベース７へ効率よく伝達するために、絶縁層８を
薄くしていた。しかし、この絶縁層８の厚みは周波数特
性に影響を与えるコンデンサ容量に相当するもので、こ
の絶縁層８の厚さがコンデンサ容量に反比例するため、
コンデンサ容量を軽減することができなかった。

【０００８】また、この金属ベース７の熱を放熱する放
熱フィン３は、金属ベース７との間にシリコングリース
１０やシリコン樹脂にシリカを含有した熱伝導性シート
等を備えるため、密着性が悪かった。そこで、金属ベー
ス７と放熱フィン３との密着性を高めて熱伝導性を向上
させるために、複数のビス１１で放熱フィン３を金属ベ
ース７に固定していた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題を
鑑みてなされたもので、その目的とするところは、放熱
効果を向上し、電子部品を高密度に実装することのでき
る回路基板を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
回路基板は、高熱伝導率で電気絶縁性の無機粉末を含有
してなる高熱伝導絶縁層１と、この高熱伝導絶縁層１の
表裏に積層された金属箔２、４と、この金属箔２、４の
少なくとも一方に放熱フィン３を密着していることを特
徴とする。

【００１１】また、本発明の請求項２に係る回路基板
は、放熱フィン３と金属箔４とを半田５により固着して
いることを特徴とする。

【００１２】また、本発明の請求項３に係る回路基板
は、高熱伝導絶縁層１の表裏の金属箔２、４を導通する
スルーホール６を備えたことを特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明に係る回路基板は、高熱伝導率で電気絶
縁性の無機粉末を含有してなる高熱伝導絶縁層１と、こ
の高熱伝導絶縁層１の表裏に積層された金属箔２、４
と、この金属箔２、４の少なくとも一方に放熱フィン３
を密着しているので、表面の金属箔２での発熱を、高熱
伝導絶縁層１を介し、効率良く放熱フィン３に伝導する
ことができる。また、放熱フィン３を金属箔４に半田５
を用いて固着しているので、熱伝導効果を高くすること
ができる。また、高熱伝導絶縁層１の表裏の金属箔２、
４を導通するスルーホール６を備えるので、表面の金属
箔２と裏面の金属箔４を導通し、アース回路を形成する
ことができる。

【００１４】以下、本発明を添付した図面に沿って詳細
に説明する。

【００１５】

【実施例】図１は、本発明に係る回路基板に放熱フィン
３を固着した断面図である。

【００１６】実施例１図１に示す如く、本発明に係る回路基板は、高熱伝導率
で電気絶縁性の無機粉末を含有してなる高熱伝導絶縁層
１と、この高熱伝導絶縁層１の表裏の面に金属箔２、４
を積層し、裏面の金属箔４に放熱フィン３を固着してい
る。

【００１７】上記高熱伝導率で電気絶縁性の無機粉末を
含有してなる高熱伝導絶縁層１は、フェノール樹脂、ク
レゾール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポ
リエステル樹脂、ポリイミド樹脂、イソシアネート樹
脂、ポリウレタン樹脂等や、ポリブチレンテレフタレー
ト樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、フッ素樹
脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂等が単独、変性物、
混合物の何れかで使用される。特に、溶剤を使用しなけ
れば絶縁層の溶剤残留等の問題がなく、無溶剤系液状樹
脂を使用するのが好ましい。

【００１８】高熱伝導絶縁層１に含有させる無機粉末と
しては、アルミナ粉末、窒化アルミニウム粉末、窒化ボ
ロン粉末、窒化けい素粉末、酸化マグネシウム粉末、シ
リカ粉末などが挙げられる。窒化アルミニウム粉末の場
合、放熱性は良好であるが、耐水性が悪いため表面に酸
化物層を形成し耐水性を高めたものが好ましい。耐水性
を高めるための酸化物層としては、けい素系酸化物やリ
ン酸アパタイト系酸化物などが挙げられる。

【００１９】なお、上記無機粉末は単独、または、複数
種の粉末を併用してもよく、これらの粉末は、平均粒径
が０．１〜０．９μｍの小径のもの、平均粒径が１０．
０〜３０．０μｍの大径のものを併用して用いるのが好
ましく、平均粒径が２．０〜６．０μｍの中径のものを
併用してもよい。この無機粉末は、高熱伝導絶縁層１を
１００重量％とすると、５０〜９０重量％で、８０〜８
７重量％の範囲であることが好ましい。この高熱伝導絶
縁層１は、塗布しての金属箔２、４に配されるだけでな
く、フィルム、シート、プリプレグ等の形で配すること
ができ、その厚みは、１００〜５００μｍが好ましい。

【００２０】金属箔２、４は、銅、アルミニウム、鉄、
ニッケル、亜鉛等の単独箔、合金箔、複合箔を用いるこ
とができ、その厚みは、１８μｍ〜１ｍｍの範囲で放熱
フィン３と接する金属箔４は、熱伝導効率より１８〜７
０μｍの範囲が好ましい。金属箔２、４と高熱伝導絶縁
層１の接着一体化の方法としては、プレス、ロール等の
ように一体化できるものであればよく、特に限定はしな
い。

【００２１】この高熱伝導絶縁層１の上面の金属箔２は
エッチングなどにより回路２ａが形成され、高発熱部品
等が実装される。

【００２２】また、高熱伝導絶縁層１の下面の金属箔４
には、放熱フィン３が固着されている。この放熱フィン
３は、アルミニウムで形成され、放熱性を向上するため
に凹凸形状で表面積が大きくなっている。この放熱フィ
ン３を金属箔４に固着する方法は、半田付けによる方法
であるが、アルミニウムには半田５が溶着しないので、
放熱フィン３の金属箔４との接着面にニッケルメッキを
施し、半田５が溶着するようにしている。

【００２３】この放熱フィン３を固着する半田５は、高
温溶融半田を使用するのが好ましく、高温溶融半田を使
用すると、この回路基板の表面に電子部品を搭載し半田
付けする時に、低温溶融半田を使用することができる。

【００２４】また、図２に示す如く、高熱伝導絶縁層１
の回路２ａの一部に、スルーホール６を形成し、スルー
ホール６内に施されたメッキにより、この上面の回路２
ａと下面の回路４ａとを導通するのも好ましい。

【００２５】次に、上記回路基板の製造方法の一実施例
を説明する。まず、３５μｍの銅箔に、アルミナ粉末を
含有するエポキシ樹脂ワニスを厚み４００μｍで塗布し
たあとＢステージ化し、高熱伝導絶縁層を形成する。ア
ルミナ粉末の粉末含有量は、高熱伝導絶縁層を１００重
量％とすると、８５重量％である。このアルミナ粉末
は、平均粒径０．４μｍのものを２０重量％、平均粒径
３．２μｍのものを３０重量％、平均粒径１５μｍのも
のを５０重量％、の割合で併用する。ついで、厚み３５
μｍの銅箔を高熱伝導絶縁層１の上に配して２０ｋｇ／
ｃｍ²、１６０℃の温度、６０分の条件で加熱加圧して
回路基板を得る。

【００２６】この回路基板の表面にエッチング処理を行
い回路を形成する。そして、この回路の一部に、スルー
ホール６を形成し、表裏の銅箔の導通を図る。

【００２７】次に、アルミニウムで形成された放熱フィ
ンの上記回路基板との接着面にニッケルメッキを施し、
回路基板に半田付けにより固着する。この放熱フィンを
回路基板に半田付けする条件としては、２８０〜３２０
℃で溶融する高温溶融半田を使用し、上記回路基板に固
着するのが好ましい。

【００２８】この放熱フィン３を固着した回路基板に電
子部品を搭載し、２００〜２５０℃で溶融する低温溶融
半田を使用し、半田付けを行う。

【００２９】このようにして得られた回路基板は、熱抵
抗値が０．５℃／Ｗで、従来の高熱伝導性金属プリント
配線板の熱抵抗値が１．３℃／Ｗに比べ、放熱性が向上
している。この熱抵抗値は、回路基板に搭載したトラン
ジスタにコレクタ電流を流して、単位コレクタ損失当た
りの上昇温度を求めたものである。

【００３０】上述のようにして得られた回路基板は、従
来の高熱伝導性金属プリント配線板に比べ、金属ベース
が無く軽量化を図ることができ、絶縁層の厚みも２ｍｍ
厚くすることができるため、絶縁層のコンデンサ容量が
小さくなり、低ノイズ設計をすることが可能になった。

【００３１】

【発明の効果】本発明に係る回路基板によると、高熱伝
導率で電気絶縁性の無機粉末を含有してなる高熱伝導絶
縁層と、この高熱伝導絶縁層の表裏に積層された金属箔
と、この金属箔の少なくとも一方に放熱フィンが半田を
用いて固着しているので、放熱フィンと金属箔との間に
隙間がなく、熱伝導効果を向上することができる。ま
た、銅箔に搭載される高発熱部品の熱を高熱伝導絶縁層
を介して、効率よく放熱フィンに伝達できるので、軽量
化を図ることができる。さらに、高熱伝導絶縁層の表裏
の金属箔を導通するスルーホールを備えると、容易に表
面の回路とアース回路とを接続することができ、熱伝導
効率を上げるとともに表面の回路とアース回路の導通を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の回路基板の断面図である。

【図２】本発明の他の一実施例の回路基板の断面図であ
る。

【図３】従来の高熱伝導性金属ベースプリント配線板金
属の断面図である。

【符号の説明】

１高熱伝導絶縁層２金属箔３放熱フィン４金属箔５半田６スルーホール７金属ベース８絶縁層９銅箔１０シリコングリース１１ピン

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年７月１３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３０】上述のようにして得られた回路基板は、従
来の高熱伝導性金属プリント配線板に比べ、金属ベース
が無く軽量化を図ることができ、絶縁層の厚みも厚くす
ることができるため、絶縁層のコンデンサ容量が小さく
なり、低ノイズ設計をすることが可能になった。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高熱伝導率で電気絶縁性の無機粉末を含
有してなる高熱伝導絶縁層１と、この高熱伝導絶縁層１
の表裏に積層された金属箔２、４と、この金属箔２、４
の少なくとも一方に放熱フィン３を密着してなることを
特徴とする回路基板。
【請求項２】放熱フィン３と金属箔４とを半田５によ
り固着していることを特徴とする請求項１記載の回路基
板。
【請求項３】高熱伝導絶縁層１の表裏の金属箔２、４
を導通するスルーホール６を備えたことを特徴とする請
求項１または請求項２記載の回路基板。