(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートシンクを備えた集積回路を、前記シートシンクが配線板表面層に設けられた表面面状導体に対向するように実装した多層プリント配線板において、
前記集積回路のスタンドオフにより前記集積回路と前記配線板表面層の間に形成される隙間に、前記ヒートシンクを覆って充填された熱伝導性介在物と、
配線板表裏面間を貫通すると共に前記ヒートシンクのほぼ中心に臨んで開口し、前記熱伝導性介在物を前記隙間に注入充填する注入穴と、
配線板表裏面間を貫通すると共に充填された前記熱伝導性介在物の拡がりが必要な領域の外周に掛かる位置に開口し、注入された前記熱伝導性介在物の前記注入穴の周囲への拡がりを確認する充填状態確認穴と、
配線板表裏面間を貫通し、配線板内層に設けられた内層面状導体及び前記表面面状導体と一体に接続された第１のスルーホールと、
前記集積回路の実装位置から離れた位置の前記配線板表面層又は配線板裏面層の少なくとも一方に設けられ、伝えられた熱を空中に放出する放熱用面状導体と、
配線板表裏面間を貫通し、前記内層面状導体及び前記放熱用面状導体と一体に接続された第２のスルーホールとを有し、
前記ヒートシンクから、前記熱伝導性介在物を介して前記表面面状導体、前記第１のスルーホール、前記内層面状導体、前記第２のスルーホールを経由し、前記放熱用面状導体に繋がる熱伝導経路を形成した多層プリント配線板。
【請求項２】
前記熱伝導性介在物は、熱伝導性樹脂ペースト或いは熱硬化の熱伝導性接着剤或いは常温硬化の熱伝導性接着剤である請求項１に記載の多層プリント配線板。
【請求項３】
前記内層面状導体は、面状グランド導体または面状電源導体として前記配線板内層に配置されているものである請求項１または２に記載の多層プリント配線板。
【請求項４】
前記充填状態確認穴は、互いがほぼ均等に離間して２つ以上設けられている請求項１から３のいずれかに記載の多層プリント配線板。
【請求項５】
前記放熱用面状導体は、一箇所又は分割されて複数箇所に配置され、前記集積回路の発熱量に応じて空気中への放熱に必要な大きさを有する請求項１から４のいずれかに記載の多層プリント配線板。
【請求項６】
前記充填状態確認穴を設けず、前記第１のスルーホールを、前記配線板表裏面間を貫通すると共に充填された前記熱伝導性介在物の拡がりが必要な領域の外周に掛かる位置に開口し、注入された前記熱伝導性介在物の前記注入穴の周囲への拡がりを確認する充填状態確認スルーホールとした請求項１から５のいずれかに記載の多層プリント配線板。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の多層プリント配線板の前記放熱用面状導体に、前記集積回路で発生し前記放熱用面状導体に伝導された熱を空気中に放出する放熱フィンを取り付けた多層プリント配線板の放熱構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層プリント配線板に関し、特に、空気中に放熱することができる多層プリント配線板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、集積回路の集積度が向上すると共に動作速度も向上し、集積回路の発生する熱も増大してきている。このような状況において、たとえば特開平５−１６０５２７号公報には、プリント配線板に実装された集積回路の放熱技術が記載されている。
【０００３】
図５は、上述した従来のプリント配線板に集積回路を実装した一例を示す平面図で、図６は、図５のＣ−Ｃ断面図である。この従来例では、プリント配線板８２は、集積回路８１の実装される表面層８５に集積回路８１と対向するように設けられた面状導体８８と、反対側の裏面層８６に設けられた放熱のための面状導体８４および面状導体８８と、面状導体８４を接続する複数のスルーホール８３とを有している。集積回路８１は、プリント配線板８２に実装され、集積回路８１とプリント配線板８２とは、密着剤９０で接続されている。集積回路８１で発生した熱は、密着剤９０を介して面状導体８８に伝導され、さらにスルーホール８３で面状導体８４に伝導され放熱される。
【０００４】
また、特開平６−５７４７号公報には、プリント配線板に実装された集積回路の熱を熱伝導性樹脂を経由して内外層の導体パターンへ伝導する技術が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来技術では、次のような問題があった。
【０００６】
まず、図５，図６で説明した従来例では、表面層および裏面層の面状導体をスルーホールで接続するため、裏面層の面状導体の位置が集積回路の実装位置の裏面でなければならない。従って、プリント配線板の信号配線を制約しなければならないという問題があった。
【０００７】
また、特開平５−５７４７号公報記載の従来例では、外層の導体パターンを配置することが信号配線や集積回路周辺の部品実装に影響を与えてしまうか、信号配線や周辺の部品実装を優先した場合には十分な導体パターンが設置できないという問題点があった。
【０００８】
さらに、内層の導体パターンへ熱伝導することで、空気中への放熱において熱伝導率の低い層間絶縁体がプリント配線板外面との間にあるため、十分な放熱ができないという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記問題を解決するために、空気中に放熱する熱伝導経路を確保して、プリント配線板の信号配線を制約しなくても良い多層プリント配線板を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の多層プリント配線板は、ヒートシンクを備えた集積回路を、前記シートシンクが配線板表面層に設けられた表面面状導体に対向するように実装した多層プリント配線板において、前記集積回路のスタンドオフにより前記集積回路と前記配線板表面層の間に形成される隙間に、前記ヒートシンクを覆って充填された熱伝導性介在物と、配線板表裏面間を貫通すると共に前記ヒートシンクのほぼ中心に臨んで開口し、前記熱伝導性介在物を前記隙間に注入充填する注入穴と、配線板表裏面間を貫通すると共に充填された前記熱伝導性介在物の拡がりが必要な領域の外周に掛かる位置に開口し、注入された前記熱伝導性介在物の前記注入穴の周囲への拡がりを確認する充填状態確認穴と、配線板表裏面間を貫通し、配線板内層に設けられた内層面状導体及び前記表面面状導体と一体に接続された第１のスルーホールと、前記集積回路の実装位置から離れた位置の前記配線板表面層又は配線板裏面層の少なくとも一方に設けられ、伝えられた熱を空中に放出する放熱用面状導体と、配線板表裏面間を貫通し、前記内層面状導体及び前記放熱用面状導体と一体に接続された第２のスルーホールとを有し、前記ヒートシンクから、前記熱伝導性介在物を介して前記表面面状導体、前記第１のスルーホール、前記内層面状導体、前記第２のスルーホールを経由し、前記放熱用面状導体に繋がる熱伝導経路を形成した。また、前記熱伝導性介在物は、熱伝導性樹脂ペースト或いは熱硬化の熱伝導性接着剤或いは常温硬化の熱伝導性接着剤である。また、前記内層面状導体は、面状グランド導体または面状電源導体として前記配線板内層に配置されているものである。また、前記充填状態確認穴は、互いがほぼ均等に離間して２つ以上設けられている。また、前記放熱用面状導体は、一箇所又は分割されて複数箇所に配置され、前記集積回路の発熱量に応じて空気中への放熱に必要な大きさを有する。また、前記充填状態確認穴を設けず、前記第１のスルーホールを、前記配線板表裏面間を貫通すると共に充填された前記熱伝導性介在物の拡がりが必要な領域の外周に掛かる位置に開口し、注入された前記熱伝導性介在物の前記注入穴の周囲への拡がりを確認する充填状態確認スルーホールとした。更に、多層プリント配線板の前記放熱用面状導体に、前記集積回路で発生し前記放熱用面状導体に伝導された熱を空気中に放出する放熱フィンを取り付けた多層プリント配線板の放熱構造を有している。
つまり、集積回路の発生する熱を熱伝導性介在物を介して伝導するために、集積回路に対向する表面および内層にそれぞれ設けられた表面面状導体および内層面状導体と、表面面状導体の熱を内層面状導体に伝導するスルーホールとを備えた多層プリント配線板において、集積回路と面状導体との間に熱伝導性介在物を注入するための１つ以上の注入穴と、注入穴から注入された熱伝導性介在物が必要な領域に拡がっていることを確認する充填状態確認穴と、集積回路を実装する箇所とは別の箇所の外層に配置され、内層面状導体の熱を空気中に放熱する放熱用面状導体と、放熱用面状導体と内層面状導体とを熱的に接続するスルーホールとを備え、集積回路の実装後に、熱伝導性介在物を集積回路との隙間に充填することができると共に、集積回路からの熱を内層面状導体に伝熱することができ、かつ、放熱用面状導体により、集積回路の実装箇所とは別の箇所から空気中に放熱することにより、集積回路周辺の信号配線への影響を最小限に抑えることができることを特徴とする。
【００１１】
また、放熱用面状導体は、集積回路の発熱量に応じて、その大きさを自由に調整することができるのが好ましい。
【００１２】
さらに、充填状態確認穴は、２つ以上設けられるのが好ましい。
【００１３】
またさらに、充填状態確認穴は、表面面状導体の熱を内層面状導体に伝導するスルーホールと兼用され、専用に設ける必要のないのが好ましい。
【００１４】
また、表面面状導体の熱を内層面状導体に伝導するスルーホールは、表面面状導体と一体に形成されるのが好ましい。
【００１５】
さらに、内層面状導体は、内層の面状グランド導体または面状電源導体であるのが好ましい。
【００１６】
また、本発明の多層プリント配線板の放熱構造は、さらに放熱効率を上げるために、放熱用面状導体に放熱フィンを取り付けたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して、本発明の実施例について詳細に説明する。
【００１８】
まず、図１および図２を参照して、本発明の多層プリント配線板の実施例について説明する。図１は、本発明の多層プリント配線板に集積回路を実装し、熱伝導性介在物を、集積回路と多層プリント配線板との間に充填した状態を示す平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
【００１９】
図１，図２に示すように、本実施例における多層プリント配線板２は、集積回路１のヒートシンク９と対向する位置の表面層５に設けられた表面面状導体８と、表面面状導体８の中央付近に設けられた注入穴３と、注入穴３の周囲で熱伝導性介在物１０の拡がりが必要な領域の外周上に掛かるように、均等かそれに近いように設けられた２つ以上の充填状態確認穴４と、表面面状導体８の内側で注入穴３と充填状態確認穴４との間ではない位置に設けられたスルーホール７と、多層プリント配線板２の内層に設けられた１つ以上の内層面状導体１７とを有している。スルーホール７は、表面層５で表面面状導体８と一体に接続され、さらに内層面状導体１７とも一体に接続されている。内層面状導体１７は、グランド導体や電源導体として多層プリント配線板２の内層に配置されているものであり、熱伝導のため専用に配置されるものではない。また内層面状導体１７は、多層プリント配線板によっては内層に複数配置されていることもある。スルーホール１９は、放熱用面状導体２０と一体に接続され、さらに内層面状導体１７とも一体に接続されている。
【００２０】
次に、本発明の多層プリント配線板の実施例における熱伝導性介在物１０の充填方法について説明する。まず、集積回路１は、多層プリント配線板２に搭載され、パッド１３に端子１５がハンダ１８で接続し固定されて、集積回路１の本体１４と端子１５とのスタンドオフ１６により多層プリント配線板２との間に隙間１２ができる。この隙間１２に注入穴３から熱伝導性介在物１０が注入充填されて、集積回路１のヒートシンク９と、多層プリント配線板２の表面面状導体８との間に熱伝導性介在物１０を介した熱伝導経路が形成される。従って、多層プリント配線板２には、表面面状導体８からスルーホール７，内層面状導体１７，スルーホール１９を経由して放熱用面状導体２０まで熱伝導経路が形成されているので、集積回路１から放熱用面状導体２０までの熱伝導経路が形成される。
【００２１】
次に、図１および図２を参照して、本発明の多層プリント配線板の実施例の動作について詳細に説明する。まず、多層プリント配線板２に集積回路１を搭載し、パッド１３に端子１５をハンダ１８で接続し実装する。実装された集積回路１とプリント配線板２との間には、集積回路１の本体１４と端子１５とのスタンドオフ１６による隙間１２ができる。次に、プリント配線板２の裏面層６側から注入穴３に注射器等の注入器のノズル１１の先端を当て、ペースト状の熱伝導性介在物１０を注入する。ここでペースト状熱伝導性介在物１０として、熱伝導性樹脂ペーストや熱硬化または常温硬化の熱伝導性接着剤等を使用できる。注入穴３から注入された熱伝導性介在物１０は、注入穴３から隙間１２に押入され拡がっていく。拡がった熱伝導性介在物１０は、注入穴３の周囲に熱伝導性介在物１０の拡がりが必要な広さの外周上に掛かるように、充填状態確認穴４が２つ以上、互いの距離が均等または均等に近い位置関係に配置されているので、全ての充填状態確認穴４で熱伝導性介在物１０が確認できれば、必要な領域に拡がって充填されていることとなり、その時点で熱伝導性介在物１０の注入を止めれば良い。
【００２２】
以上の動作により、集積回路１で発生した熱は、熱伝導性介在物１０を介して多層プリント配線板２の表面層５に設けられた表面面状導体８に伝導され、表面面状導体８と一体となったスルーホール７を経由して内層面状導体１７に伝導し、さらにスルーホール１９を経由して表面層５および／または裏面層６の放熱用面状導体２０に伝導され、放熱用面状導体２０から空気中に放熱される。
【００２３】
次に、図３および図４を参照して、本発明の多層プリント配線板の他の実施例について詳細に説明する。図３は、本発明の多層プリント配線板の他の実施例に集積回路を実装し、熱伝導性介在物を集積回路と多層プリント配線板との間に充填した状態を示す平面図であり、図４は、図３のＢ−Ｂ断面図である。
【００２４】
図３，図４に示すように、本実施例における多層プリント配線板３２は、集積回路３１のヒートシンク３９と対向する位置の表面層３５に設けられた表面面状導体３８と、表面面状導体３８の中央付近に設けられた注入穴３３と、注入穴３３の周囲で熱伝導性介在物４０の拡がりが必要な領域の外周上に掛かるように、均等かそれに近いように設けられた少なくとも２つ以上の充填状態確認スルーホール３７と、多層プリント配線板３２の内層に設けられた少なくとも１つ以上の内層面状導体４７と、集積回路３１の実装箇所とは別の箇所で表面層３５および／または裏面層３６に設けられた少なくとも１つ以上の放熱用面状導体５０と、放熱用面状導体５０の内側に設けられた少なくとも１つ以上のスルーホール４９とを有している。充填状態確認スルーホール３７は、表面層３５で表面面状導体３８と一体に接続され、さらに内層面状導体４７とも一体に接続されている。内層面状導体４７は、グランド導体や電源導体として多層プリント配線板３２の内層に配置されているものであり、熱伝導のため専用に配置するものではない。また多層プリント配線板によっては内層に複数配置されていることもある。スルーホール４９は、放熱用面状導体５０と一体に接続され、さらに内層面状導体４７とも一体に接続されている。放熱用面状導体５０の配置部分には、放熱フィン５１が取り付けられている。
【００２５】
次に、図３，図４を参照して、本発明の多層プリント配線板の他の実施例の動作について詳細に説明する。まず、多層プリント配線板３２に集積回路３１を搭載し、パッド４３に端子４５をハンダ４８で接続し実装する。実装された集積回路３１と多層プリント配線板３２との間には、集積回路３１の本体４４と端子４５とのスタンドオフ４６による隙間４２ができる。次に、プリント配線板３２の裏面層３６側から注入穴３３に注射器等の注入器のノズル４１の先端を当て、ペースト状の熱伝導性介在物４０を注入する。ここでペースト状熱伝導性介在物４０としては、熱伝導性樹脂ペーストや熱硬化または常温硬化の熱伝導性接着剤等を使用できる。注入穴３３から注入された熱伝導性介在物４０は、注入穴２３から隙間４２に押入され拡がっていく。拡がった熱伝導性介在物４０は、注入穴３３の周囲に熱伝導性介在物４０の拡がりが必要な広さの外周上に掛かるように、充填状態確認スルーホール３７が２つ以上、互いの距離が均等または均等に近い位置関係に配置されているので、全ての充填状態確認スルーホール３７で熱伝導性介在物４０が確認できれば、必要な領域に拡がって充填されていることとなり、その時点で熱伝導性介在物４０の注入を止めれば良い。
【００２６】
以上の動作により、集積回路３１で発生した熱は、熱伝導性介在物４０を介して多層プリント配線板３２の表面層３５に設けられた表面面状導体３８に伝導され、表面面状導体３８と一体となった充填状態確認スルーホール３７，内層面状導体４７，スルーホール４９，放熱用面状導体５０を順に経由して放熱フィン５１に伝導され、放熱フィン５１から空気中に放熱される。また、放熱フィン５１の取り付けられていない放熱用面状パターンからも空気中に放熱される。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、熱伝導性介在物の注入穴を備えていることから、多層プリント配線板へ集積回路を実装後に、多層プリント配線板裏面から集積回路と多層プリント配線板との隙間に熱伝導性介在物を充填できるという効果を奏する。
【００２８】
また、熱伝導性介在物の充填状態確認用穴を備えていることから、注入された熱伝導性介在物が必要な領域に拡がっているかどうかを注入しながら確認できるため過不足なく充填できるという効果を奏する。
【００２９】
さらに、集積回路から伝導された熱は、多層プリント配線板の内層の既存の面状グランド導体または面状電源導体を利用して集積回路の実装位置とは別の箇所へ熱を伝導することができ、空気中への放熱に必要な大きさの放熱用面状導体を１箇所または複数箇所に分割して空気中に放熱することができるため、集積回路の発熱量が大きな場合においても集積回路の実装位置の多層プリント配線板の裏面に無理に大きな放熱専用の面状導体を設ける必要がなく、信号配線や集積回路周辺の部品実装への影響を最小限に抑えることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の構成を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の他の実施例の構成を示す平面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】従来例の構成を示す平面図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ断面図である。
【符号の説明】
１，３１  集積回路
２，３２  多層プリント配線板
３，３３  注入穴
４  充填状態確認穴
５，３５  表面層
６，３６  裏面層
７  スルーホール
８，３８  表面面状導体
９，３９  ヒートシンク
１０，４０  熱伝導性介在物
１１，４１  ノズル
１２，４２  隙間
１３，４３  パッド
１４，４４  本体
１５，４５  端子
１６，４６  スタンドオフ
１７，４７  内層面状導体
１８，４８  ハンダ
１９，４９  スルーホール（放熱用）
２０，５０  放熱用面状導体
３７  充填状態確認スルーホール
５１  放熱フィン
８１  集積回路
８２  多層プリント配線板
８３  スルーホール
８５  表面層
８６  裏面層
８８  面状導体
９０  密着剤
９２  隙間
９３  パッド
９４  本体
９５  端子
９６  スタンドオフ
【図１】
0003573034.tif 000002
【図２】
0003573034.tif 000003
【図３】
0003573034.tif 000004
【図４】
0003573034.tif 000005
【図５】
0003573034.tif 000006
【図６】
0003573034.tif 000007