(57)【要約】【課題】プリント基板の放熱効率を向上する。【解決手段】基材２の両面に回路層３と絶縁層４が交互に積層されたプリント基板１である。絶縁層４の一部を熱伝導性に優れた高放熱性絶縁樹脂層９で形成し、高放熱性絶縁樹脂層９上に形成された回路層３に発熱部品６を設ける。高放熱性絶縁樹脂層９の熱伝導率は、３〜１０Ｗ／（ｍＫ）が好ましい。高放熱性絶縁樹脂層９は、エポキシ樹脂などに熱伝導性に優れたフィラーを含有させて形成する。絶縁樹脂層８（すなわち、高放熱性絶縁樹脂層９が設けられていない絶縁層４）に、比較的熱に弱い電子部品７Ａを設ける。【選択図】図１
2018207053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層を介して向かい合って配置される少なくとも１対の回路層を備えるプリント基板であって、
前記絶縁層の一部は、熱伝導率が、３Ｗ／（ｍＫ）以上１０Ｗ／（ｍＫ）以下の高放熱性絶縁樹脂層であり、
前記高放熱性絶縁樹脂層に形成された回路層に発熱部品が設けられる、ことを特徴とするプリント基板。
【請求項２】
前記高放熱性絶縁樹脂層が設けられていない絶縁層に形成された回路層に熱に弱い電子部品が設けられる、ことを特徴とする請求項１に記載のプリント基板。
【請求項３】
前記高放熱性絶縁樹脂層は、前記プリント基板の平面方向に対して、前記発熱部品と向かい合う部分から前記プリント基板の端部まで延在している、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプリント基板。
【請求項４】
前記回路層は、少なくとも３層あり、
前記プリント基板の表面に配置される回路層が形成された第１の絶縁層の、前記発熱部品が設けられる回路層に隣接する部分は前記高放熱性絶縁樹脂層であり、前記熱に弱い電子部品が設けられる回路層に隣接する部分は前記高放熱性絶縁樹脂層が設けられておらず、
前記第１の絶縁層に回路層を介して配置される第２の絶縁層は、前記プリント基板の平面方向に対して、前記発熱部品と向かい合う部分から、前記熱に弱い電子部品と向かい合う部分を含んで、前記高放熱性絶縁樹脂層が延在している、ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のプリント基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板に関する。特に、多重層回路を備えるプリント基板の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気機器の小型化・高性能化が進むにしたがい、プリント基板の多層化と配線の微細化が求められるようになった。そこで、半導体素子などの発熱部品から発生する熱をヒートシンクだけでなく、プリント基板に逃すことが検討されている。
【０００３】
なお、プリント基板において、エポキシ樹脂にフィラーを含ませることにより、プリント基板の絶縁層の熱膨張係数（または、誘電損失率）を低くすることが行われている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２１０９０４号公報
【特許文献２】特開２００１−２１７５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プリント基板の熱伝導性を向上させて発熱部品で発生した熱をプリント基板に伝導させた場合、発熱部品で生じる熱がプリント基板を伝達して、熱に弱い電子部品がダメージを受けるおそれがある。また、発熱部品で発生した熱をプリント基板に伝導させることにより、ヒートシンクを伴う基板よりもプリント基板の温度が上昇する。プリント基板の温度が上昇すると、電子部品とプリント基板の線膨張率差の影響を受けやすくなるため、はんだ接続部の信頼性が損なわれるおそれがある。特に、大型部品のはんだ接続部は線膨張率の影響を受けやすい。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みて成されたものであり、プリント基板の放熱効率を向上することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する本発明のプリント基板の一態様は、
絶縁層を介して向かい合って配置される少なくとも１対の回路層を備えるプリント基板であって、
前記絶縁層の一部は、熱伝導率が、３Ｗ／（ｍＫ）以上１０Ｗ／（ｍＫ）以下の高放熱性絶縁樹脂層であり、
前記高放熱性絶縁樹脂層に形成された回路層に発熱部品が設けられる、ことを特徴としている。
【０００８】
また、上記目的を達成する本発明のプリント基板の他の態様は、上記プリント基板において、
前記高放熱性絶縁樹脂層が設けられていない絶縁層に形成された回路層に熱に弱い電子部品が設けられる、ことを特徴としている。
【０００９】
また、上記目的を達成する本発明のプリント基板の他の態様は、上記プリント基板において、
前記高放熱性絶縁樹脂層は、前記プリント基板の平面方向に対して、前記発熱部品と向かい合う部分から前記プリント基板の端部まで延在している、ことを特徴としている。
【００１０】
また、上記目的を達成する本発明のプリント基板の他の態様は、上記プリント基板において、
前記回路層は、少なくとも３層あり、
前記プリント基板の表面に配置される回路層が形成された第１の絶縁層の、前記発熱部品が設けられる回路層に隣接する部分は前記高放熱性絶縁樹脂層であり、前記熱に弱い電子部品が設けられる回路層に隣接する部分は前記高放熱性絶縁樹脂層が設けられておらず、
前記第１の絶縁層に回路層を介して配置される第２の絶縁層は、前記プリント基板の平面方向に対して、前記発熱部品と向かい合う部分から、前記熱に弱い電子部品と向かい合う部分を含んで、前記高放熱性絶縁樹脂層が延在している、ことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
以上の発明によれば、プリント基板の放熱効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係るプリント基板の概略断面図である。
【図２】（ａ）本発明の実施形態に係るプリント基板の概略上面図、（ｂ）同プリント基板の絶縁層を説明する説明図である。
【図３】（ａ）本発明の実施形態に係るプリント基板の積層方向の熱の移動を説明する説明図、（ｂ）同プリント基板の平面方向の熱の移動を説明する説明図である。
【図４】本発明の実施形態に係るプリント基板の他例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態に係るプリント基板について、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１に示すように、本発明の実施形態に係るプリント基板１は、基材２の両面に回路層３と絶縁層４が交互に積層された多層基板である。
【００１５】
基材２は、例えば、紙にフェノール樹脂またはエポキシ樹脂を含浸させたもの、ガラス繊維またはガラス繊維製の布にエポキシ樹脂を含浸させたものなどの絶縁体により形成された層である。
【００１６】
回路層３は、例えば、銅箔など導電体で回路パターン（配線）を構成する層であり、この回路層３により電気回路が形成される。回路層３は、２層以上積層される。回路層３には、はんだ５を介して発熱部品６や電子部品７Ａ、７Ｂが電気的に接続される。なお、図示していないが、積層された回路層３間はビアを介して電気的に接続される。
【００１７】
絶縁層４は、絶縁樹脂層８と、熱伝導性に優れた高放熱性絶縁樹脂層９と、を備える。ただし、プリント基板１を構成する絶縁層４の一部が、絶縁樹脂層８（または、高放熱性絶縁樹脂層９）のみから形成されていてもよい。
【００１８】
絶縁樹脂層８は、例えば、エポキシ樹脂などにより形成された層である。絶縁樹脂層８の熱伝導率は、例えば、０．２〜０．３Ｗ／（ｍＫ）である。
【００１９】
高放熱性絶縁樹脂層９は、例えば、エポキシ樹脂などに熱伝導性に優れたフィラーを含有させて形成された層である。高放熱性絶縁樹脂層９の熱伝導率が、例えば、好ましくは３〜１０Ｗ／（ｍＫ）となるようにフィラーの種類や含有量が設定される。
【００２０】
絶縁樹脂層８（および高放熱性絶縁樹脂層９）を形成するエポキシ樹脂は、プリント基板に一般的に使用されるエポキシ樹脂が用いられる。例えば、ナフタレン系エポキシ樹脂、ビフェニルエポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、フェノールノボラックエポキシ樹脂、クレゾールノボラックエポキシ樹脂、ゴム変性型エポキシ樹脂、およびリン系エポキシ樹脂などが１種または２種以上を組み合わせて用いられる。
【００２１】
また、エポキシ樹脂を硬化させる硬化剤は、例えば、活性エステル硬化剤、アミド系硬化剤、ポリアミン系硬化剤、酸無水物硬化剤、フェノールノボラック型硬化剤、ポリメルカプタン硬化剤、第３アミン硬化剤およびイミダゾール硬化剤などが１種または２種以上組み合わせて用いられる。
【００２２】
フィラーには、シリカ（酸化ケイ素）、アルミナ（酸化アルミニウム）、硫酸バリウム、タルク、クレー、雲母粉、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、ホウ酸アルミニウム、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸ビスマス、酸化チタン、ジルコン酸バリウム、または、ジルコン酸カルシウムなどから選択されるものが１種または２種以上組み合わせて用いられる。
【００２３】
図２に示すように、プリント基板１には、発熱部品６、電子部品７Ａ、７Ｂが実装される。なお、図２（ｂ）では、説明の便宜上、プリント基板１の表面に設けられる回路層３が省略されている。
【００２４】
発熱部品６は、発熱の大きな部品でありプリント基板１方向に放熱が必要な部品として例示されるものである。発熱部品６は、例えば、ＣＰＵや電源系部品、ビデオカード、または、抵抗素子などである。図２（ｂ）に示すように、発熱部品６が設けられた回路層３は、高放熱性絶縁樹脂層９上に形成されており、発熱部品６で発生した熱がプリント基板１内部方向に伝達される。なお、高放熱性絶縁樹脂層９は、プリント基板１の平面方向であって、発熱部品６の下部からプリント基板１の端部まで延在しており、電子部品７Ａ、７Ｂの下部には延在していない。つまり、発熱部品６は、高放熱性絶縁樹脂層９上に形成された回路層３に設けられ、電子部品７Ａ、７Ｂは、絶縁樹脂層８上に形成された回路層３に設けられる。
【００２５】
電子部品７Ａは、比較的熱に弱い電子部品として例示されるものである。電子部品７Ａは、例えば、トランジスタ、ダイオード、ＩＣチップ、コンデンサ、キャパシタ、またはリレーなどである。
【００２６】
電子部品７Ｂは、比較的大きな部品として例示されるものである。電子部品７Ｂは、例えば、大型ＩＣチップ（ＬＳＩ）などである。
【００２７】
ここで、図３を参照して、発熱部品６で発生した熱の伝達経路について説明する。なお、図３（および、後に詳述する図４）において、熱の伝達経路を白抜きの矢印で示している。
【００２８】
発熱部品６で発生した熱は、はんだ５、回路層３を通じて高放熱性絶縁樹脂層９に伝わり（図３（ａ））、高放熱性絶縁樹脂層９においてプリント基板１の平面方向に伝わる（図３（ｂ））。そして、高放熱性絶縁樹脂層９が延在する領域全体から空気層に放熱される。空気の熱伝導率は乾燥状態で、０．００２４１Ｗ／（ｍＫ）、回路層３の導電パターンの熱伝導率は、４０３Ｗ／（ｍＫ）である。また、高放熱性絶縁樹脂層９の熱伝導率は、フィラーの種類にもよるが、３〜１０Ｗ／（ｍＫ）、絶縁樹脂層８の熱伝導率は、０．２〜０．３Ｗ／（ｍＫ）である。したがって、発熱部品６から発生した熱の大部分はプリント基板１側に伝熱することになる。最終的には、プリント基板１が放熱板の役割を果たして発熱部品６からの熱が空気に放熱されることとなる。このとき、絶縁樹脂層８の熱伝導率が、高放熱性絶縁樹脂層９の熱伝導率よりも低いので、比較的熱に弱い電子部品７Ａや、電子部品７Ｂとプリント基板１の線膨張率差の影響を受けやすい大型の電子部品７Ｂに、発熱部品６からの熱が伝達することが抑制される。
【００２９】
以上のような本発明の実施形態に係るプリント基板１によれば、発熱部品６から発生した熱の伝達経路をある程度コントロールすることができる。その結果、熱に弱い電子部品７Ａや、大型の電子部品７Ｂのはんだ接続部に負荷をかけずに発熱部品６の熱を効率的に放熱することができ、製品の信頼性が向上する。
【００３０】
そして、高放熱性絶縁樹脂層９をプリント基板１の平面方向（プリント基板１の積層方向に対して垂直方向）に延在させることで、プリント基板１の所定の領域に熱を伝達させ、プリント基板１自体を放熱板として使用することができる。また、高放熱性絶縁樹脂層９によって回路層３と回路層３間の熱伝送速度が向上することからも発熱部品６で発生する熱を効率的に放熱することができる。
【００３１】
このように、発熱部品６から発生する熱をプリント基板１側に伝達させることで、プリント基板１の放熱効果が向上する。その結果、発熱部品６を冷却するヒートシンクを小型化または省略できる。また、プリント基板１の放熱効果が向上することで、電子部品の小型化や電子部品の高密度実装が可能となり、発熱部品の熱をヒートシンクを介して空気中に放熱した場合と比較して製品を小型化することができる。
【００３２】
なお、図４に示すプリント基板１０のように、電子部品７Ａ（または、電子部品７Ｂ）が設けられた回路層３に絶縁樹脂層８を介して回路層３を積層し、さらに高放熱性絶縁樹脂層９ｂを介して回路層３を積層することで、電子部品７Ａ（または、電子部品７Ｂ）を避けて熱を伝達・放熱させることができる。
【００３３】
つまり、発熱部品６が設けられた回路層３に、高放熱性絶縁樹脂層９ａを介して回路層３が積層され、さらに高放熱性絶縁樹脂層９ｂを介して回路層３が積層されることで、発熱部品６で発生した熱は、表面側の絶縁層４ａの高放熱性絶縁樹脂層９ａ部分および基材２（内部）側の絶縁層４ｂの高放熱性絶縁樹脂層９ｂに伝達される。表面側の絶縁層４ａにおいて、電子部品７Ａ（または、電子部品７Ｂ）の下方部分は、絶縁樹脂層８により形成されているので、熱の電子部品７Ａ（または、電子部品７Ｂ）への伝達が抑制される。一方で、基材２側の絶縁層４ｂでは、電子部品７Ａ（または、電子部品７Ｂ）と向かい合う部分を含んで延在する高放熱性絶縁樹脂層９ｂにより熱がプリント基板１０の平面方向に拡散される。したがって、発熱部品６で発生した熱が、電子部品７Ａ（または、電子部品７Ｂ）を避けてプリント基板１０の平面方向に伝達・放熱される。さらに、表面側の絶縁層４ａにおいて、電子部品７Ａ（および、電子部品７Ｂ）が設けられていない部分（例えば、図中Ｘで示す部分）に高放熱性絶縁樹脂層９ｃを設けることにより、高温となるプリント基板１０表面が多くなり、プリント基板１０の放熱効果がさらに向上する。
【００３４】
以上、具体的な実施形態を示して本発明のプリント基板について説明したが、本発明のプリント基板は、実施形態に限定されるものではなく、その特徴を損なわない範囲で適宜設計変更が可能であり、設計変更されたものも、本発明の技術的範囲に属する。
【００３５】
例えば、高放熱性絶縁樹脂層を含む絶縁層が積層される層は、プリント基板の片側、両側のいずれであってもよい。また、プリント基板の両側の面に回路層を形成し、基材の一部分に高放熱樹脂層を設けることもできる。
【符号の説明】
【００３６】
１、１０…プリント基板
２…基材
３…回路層
４、４ａ、４ｂ…絶縁層
５…はんだ
６…発熱部品
７Ａ…電子部品
７Ｂ…電子部品
８…絶縁樹脂層
９、９ａ〜９ｃ…高放熱性絶縁樹脂層
【図１】
2018207053.tif 000003
【図２】
2018207053.tif 000004
【図３】
2018207053.tif 000005
【図４】
2018207053.tif 000006