(57)【要約】【課題】  簡単な構成により、低コストで、複雑な電気回路を構成することができると共に、湾曲させて使用することができるようにした、特にパワー素子を実装するために好適なプリント基板を提供する。【解決手段】  薄板状の樹脂材料から成る基板１１と、基板上に配線パターン状に形成され、実装されるべき回路素子１３，１４の接点部が対応する配線パターン部分に電気的に接続される導電層１２と、から、プリント基板１０を構成する。【選択図】  図１
2015115426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄板状の樹脂基板材料から成る基板と、
前記基板上に配線パターン状に形成され、実装されるべき回路素子の接点部が対応する配線パターン部分に電気的に接続される導電層と、
から構成されていることを特徴とする、プリント基板。
【請求項２】
前記基板が、０．１〜０．６ｍｍの厚さを有してい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】
前記基板が、ガラスエポキシ基板材料から構成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のプリント基板。
【請求項４】
前記導電層が、銅箔から構成されていることを特徴とする、請求項１から３の何れかに記載のプリント基板。
【請求項５】
前記基板が、その両面にそれぞれ導電層を備えていることを特徴とする、請求項１から４の何れかに記載のプリント基板。
【請求項６】
前記二つの導電層の配線パターンの少なくとも一部が、スルーホールを介して電気的に接続されていることを特徴とする、請求項５に記載のプリント基板。
【請求項７】
前記基板が、表面，裏面及び内部に設けられた複数の導電層を備えた積層基板であることを特徴とする、請求項１から６の何れかに記載のプリント基板。
【請求項８】
前記基板が、設置の際に、補強用の下地板の表面に取り付けられることを特徴とする、請求項１から７の何れかに記載のプリント基板。
【請求項９】
前記下地板が、設置場所に合わせて湾曲していることを特徴とする、請求項８に記載のプリント基板。
【請求項１０】
多角柱または多角錘の形状を有し且つ面の境界部分が面取り部または曲面部を備えた金属基盤と、該金属基盤の表面に配置された請求項１から９の何れかに記載のプリント基板と、から成り、
前記プリント基板は、前記金属基盤の平面部に対応する領域にのみ回路素子を備え、前記金属基盤の面取り部または曲面部に対応する領域には配線部または基板材料のみを備えていることを特徴とする、電気機器。
【請求項１１】
前記金属基盤の曲面部は、取り付けられるプリント基板の曲げ可能な範囲以上の曲率を有していることを特徴とする、請求項１０に記載の電気機器。
【請求項１２】
前記プリント基板が、前記金属基盤の表面に取り付けられていることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の電気機器。
【請求項１３】
前記プリント基板が、前記金属基盤の表面に巻き付けられて配置されていることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の電気機器。
【請求項１４】
前記プリント基板が、平面に展開した状態で形成され、前記金属基盤の平面部に順次に取り付けられることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の電気機器。
【請求項１５】
前記金属基盤が、アルミニウム系の金属素材から構成されており、その表面がアルマイト加工により絶縁処理されていることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばパワーＬＥＤ等のパワー素子を実装するためのプリント基板及び電気機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、このようなパワー素子を実装するためのプリント基板は、例えば図４に示すような構成を有する所謂メタルコア基板が多く使用されている。
即ち、図４において、プリント基板１は、板状の金属基板２と、金属基板２の表面に形成された絶縁層３と、絶縁層３の上にパターン状に形成された導電層４と、から構成されている。
【０００３】
金属基板２は、例えばアルミニウム等の金属から構成されている。
絶縁層３は、例えば樹脂材料から成り、厚さ０．１ｍｍ程度に塗布，コーティング等により形成されている。
導電層４は、例えば銅箔から成り、絶縁層３の上に形成された後、エッチング等により配線パターン状に加工されている。
【０００４】
このような構成のプリント基板１によれば、実装すべき回路素子、例えばパワーＬＥＤ等のパワー素子５や他の回路素子６が、金属基板２上の所定の実装位置に固定されると共に、該パワー素子５及び回路素子６の接点部がハンダ付け等により導電層４の配線パターン部分に対して、電気的に接続される。
【０００５】
このようにしてパワー素子５及び回路素子６が実装され且つ電気的に接続されたプリント基板１によれば、導電層４の配線パターンとパワー素子５及び回路素子６により電気回路が構成されることになる。
そして、外部から給電することにより、導電層４の配線パターンを介してパワー素子５が駆動され、また場合によっては上述した電気回路の出力信号が導電層４の配線パターンを介して外部に出力される。
その際、パワー素子５で発生する熱は、導電層４から絶縁層３を介して金属基板２に伝導し、金属基板２から外部に効率良く放熱され、パワー素子５を含む電気回路そしてプリント基板１が過度に温度上昇しないようになっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような構成のプリント基板１によれば、導電層４が金属基板２の表面側にのみ配置され、裏面側に導電層４を配置することはできない。このため、複雑な電気回路を構成することは困難である。
また、プリント基板の規格の観点から、金属基板２の厚さも厚くなってしまい、金属基板２が高価格であり、プリント基板１そしてこのプリント基板１を利用した各種機器等の価格が高くなってしまう。
【０００７】
さらに、金属基板を使用することにより、放熱性が極めて高いので、回路素子を実装する際に、ハンダ付けが困難であり、ハンダ付け不良が発生しやすく、また回路素子の故障等により、回路素子の交換の際にも、作業性が悪いという問題があった。
また、このような比較的厚い金属基板２を湾曲させた上にプリント基板１を形成する、あるいは金属基板２上にプリント基板1形成した上でこれを望みの形に整形することが困難であるので、プリント基板１の設置の自由度が小さくなってしまう。
これに対して、従来所謂フレキシブルプリント基板が知られているが、柔軟性を確保するために、ベースフィルムとしてポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂等が使用されるため、材料コストが高くなってしまうと共に耐熱性に問題があり発熱量の大きな素子を搭載することが難しいこと、更に湾曲し変形した部分に回路素子を実装することが難しいと言った問題も持っていた。このため、回路素子を実装した状態で、基板全体を湾曲させることは困難であった。
【０００８】
本発明は、以上の点に鑑み、簡単な構成により、低コストで、複雑な電気回路を構成することができると共に、湾曲させた金属板上にプリント基板を搭載して使用することができ、更にパワー素子等の実装にも好適なプリント基板と、このようなプリント基板を使用した電気機器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的は、薄板状の樹脂基板材料、好ましくはガラスエポキシ基板材料から成り、好ましくは０．１〜０．６ｍｍの厚さを有する基板と、基板上に配線パターン状に形成され、実装されるべき回路素子の接点部が対応する配線パターン部分に電気的に接続される好ましくは銅箔から成る導電層と、から構成されていることを特徴とする、プリント基板により達成される。
【００１０】
上記構成によれば、回路素子の実装の際に、従来のガラスエポキシ基板を使用したプリント基板と同様に、回路素子の接点部を導電層の対応する配線パターンに対して容易にハンダ付けすることが可能であり、回路素子実装の信頼性が保持され、また回路素子の不良の際に、当該回路素子を容易に交換することができる。
【００１１】
また、基板自体が薄く形成されていることにより、湾曲可能であるので、回路素子の接点部のハンダ付けに影響を与えない範囲で、基板を湾曲させて使用することが可能である。
さらに、基板自体は、従来から広く使用されているガラスエポキシ基板と同様の構成であるので、材料コストが低価格であり、プリント基板全体が低コストで製造可能である。
【００１２】
本発明によるプリント基板は、好ましくは、基板が、その両面にそれぞれ導電層を備えていることを特徴とする。
この構成によれば、容易に両面基板を構成することができるので、複雑な電気回路を構成することが可能である。
【００１３】
本発明によるプリント基板は、好ましくは、二つの導電層の配線パターンの少なくとも一部が、スルーホールを介して電気的に接続されていることを特徴とする。
この構成によれば、スルーホール内に充填されたハンダを介して、表面または裏面に実装された回路素子から発生する熱が、基板の裏面または表面側に伝導し、放熱されることになる。
【００１４】
本発明によるプリント基板は、好ましくは、基板が、表面，裏面及び内部に設けられた複数の導電層を備えた積層基板であることを特徴とする。
この構成によれば、容易に積層基板を構成することができるので、より一層複雑な電気回路を構成することが可能である。
【００１５】
本発明によるプリント基板は、好ましくは、基板が、設置の際に、補強用の下地板の表面に取り付けられることを特徴とする。
この構成によれば、薄板状の基板が、下地板の表面に取り付けられることにより、下地板の剛性に基づいて補強されると共に、実装された回路素子から発生する熱が、下地板に伝導し、下地板を介して外部により効率良く放熱されることになる。
【００１６】
本発明によるプリント基板は、好ましくは、下地板が、設置場所に合わせて湾曲していることを特徴とする。
この構成によれば、設置の際に下地板を湾曲させ、あるいは設置前に下地板を前もって湾曲させておくことにより、例えば商業施設等の建造物や鉄道を含む公共施設等において、円筒状の柱構造体等の表面に、プリント基板を設置することが可能となり、複数のプリント基板を並べて設置することにより、例えばＬＥＤによるディスプレイ装置を構成することができる。
【００１７】
上記構成は、本発明の他の構成によれば、多角柱または多角錘の形状を有し且つ面の境界部分が面取り部または曲面部を備えた金属基盤と、該金属基盤の表面に配置された上述したプリント基板と、から成り、プリント基板は、金属基盤の平面部に対応する領域にのみ回路素子を備え、金属基盤の面取り部または曲面部に対応する領域には配線部または基板材料のみを備えていることを特徴とする電気機器により、達成される。
この構成によれば、金属製の多角柱または多角錘体の表面にプリント基板を配置し、簡単な構成により低コストで、新たなデザインの電気機器を提供することができる。
【００１８】
本発明による電気機器は、好ましくは、金属基盤の曲面部が、取り付けられるプリント基板の曲げ可能な範囲より大きな曲率を有していることを特徴とする。
この構成によれば、プリント基板が金属基盤の表面に沿って確実に配置され得ることになる。
【００１９】
本発明による電気機器は、好ましくは、プリント基板が金属基盤の表面に取り付けられていることを特徴とする。
この構成によれば、プリント基板が金属基盤の表面に直接に取り付けられることにより、簡単な構成により低コストで電気機器を提供することができる。
【００２０】
本発明による電気機器は、好ましくは、プリント基板が金属基盤の表面に巻き付けられ配置されていることを特徴とする。
本発明による電気機器は、好ましくは、プリント基板が平面に展開した状態で形成され、前記金属基盤の平面部に順次に取り付けられる。
これらの構成によれば、プリント基板が金属基盤の表面に巻き付けられ、あるいは順次に取り付けられることにより、容易に組み立てられる。
【００２１】
本発明による電気機器は、好ましくは、金属基盤がアルミニウム系の金属素材から構成されており、その表面がアルマイト加工により絶縁処理されていることを特徴とする。
この構成によれば、金属基盤の表面に絶縁膜等を形成することなく、直接にプリント基板を配置することができる。
【発明の効果】
【００２２】
このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、低コストで、複雑な電気回路を構成することができると共に、湾曲させて使用することができるようにした、特にパワー素子を実装するために好適なプリント基板及び電気機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明によるプリント基板の一実施形態の構成を示す概略断面図である。
【図２】図１に示したプリント基板を平坦な下地板に取り付けた状態を示す概略断面図である。
【図３】図１に示したプリント基板を湾曲した下地板に取り付けた状態を示す概略断面図である。
【図４】従来のメタルコア基板の一例の構成を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面に示した実施形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１において、プリント基板１０は、薄板状の基板１１と、基板１１の表面に形成された導電層１２と、から構成されている。
【００２５】
基板１１は、例えばガラスエポキシ基板材料等の樹脂基板材料から構成されており、薄板状、好ましくは、その厚さが０．１〜０．６ｍｍとなるように、形成されている。
ここで、基板１１は、現在市販されているものを利用することが可能である。
【００２６】
導電層１２は、公知の構成であって、基板１１上に銅箔等の導電性材料の薄膜層を形成した後、エッチング等により不要な部分を除去することによって、所定の配線パターン状に加工されている。
【００２７】
本発明実施形態によるプリント基板１０は、以上のように構成されており、図１に示すように、回路素子等を実装する場合には、基板１１上の所定位置に例えばパワー素子１３及び他の抵抗等の回路素子１４を位置決めして、ハンダ付けによりこれらのパワー素子１３及び回路素子１４の接点部（図示せず）を、基板１１上の導電層１２による接続パターンに対して電気的に接続する。
このようにして、プリント基板１０に対して、パワー素子１３及び回路素子１４が実装される。
【００２８】
このようにしてパワー素子１３及び回路素子１４が実装されたプリント基板１０は、実際に使用する場合には、例えば図２に示すように、補強用の下地板１５上に取り付けられる。
下地板１５は、放熱効率を高めるために熱伝導性が良好で、且つ適度の剛性を備えた材料、例えばアルミニウム等の金属材料から構成されており、基板１１上に形成された導電層１２及び実装されたパワー素子１３及び回路素子１４と接触しないように、少なくとも表面に絶縁層を備えている。
【００２９】
例えば下地板１５がアルミニウムから構成されている場合には、所謂アルマイト加工により酸化させて絶縁処理し、あるいは表面に絶縁材料を塗布，コーティングすることにより、少なくとも表面領域のみに絶縁性を付与しておけばよい。
【００３０】
このような下地板１５に対して、プリント基板１０は、例えば熱伝導性の充填剤またはグリースあるいは熱伝導性の粘着シート等から成る熱伝導層１６を挟んで配置され、固定保持される。
これにより、プリント基板１０に実装されたパワー素子１３及び回路素子１４から発生した熱は、基板１１から熱伝導層１６を介して、下地板１５に伝導し、外部に放熱される。
【００３１】
この場合、プリント基板１０は、その基板１１がガラスエポキシ基板材料から構成されているので、図４に示した従来のメタルコア基板を利用したプリント基板１と比較して、大幅にコストを低減することが可能で、プリント基板１０全体を低コストで製造することができる。
また、基板１１が薄型に構成されているので、ある程度の可撓性を備えており、大きな曲率半径で湾曲させることが可能である。
さらに、基板１１自体は、従来のガラスエポキシ基板と同様の構成であるので、パワー素子１３や回路素子１４を実装する際に、ハンダ付けが容易に行なわれ、部品不良時等における部品交換作業も簡便である。
【００３２】
さらに、下地板１５は、図３に示すように、大きな曲率半径を有するように凸状に湾曲していてもよい。
ここで、下地板１５は、例えば設置場所の湾曲した形状（曲率半径Ｒ）に合わせて、前もって凸状に湾曲されているか、あるいはプリント基板１０を取り付けた後、設置の際に、設置場所に合わせて凸状に湾曲される。
【００３３】
この構成によれば、曲率半径Ｒを有するように凸状に湾曲したプリント基板１０が作製され得る。
この場合、従来のフレキシブルプリント基板と異なり、回路素子等の実装部分を含む基板１１の領域全体を湾曲させることができるので、設置の自由度が大きくなる。
例えば、商業施設や鉄道を含む公共施設等において、図３に示すように、円筒状の柱構造体等の湾曲した設置面１７に対して、本プリント基板１０を設置することが可能となり、複数のプリント基板１０を並べて設置することにより、例えば大きなＬＥＤディスプレイ装置等を構成することが可能となる。
尚、設置面１７の曲率半径Ｒは、プリント基板１０に実装されるパワー素子１３や回路素子１４の部品寸法により限定される、即ち湾曲時にプリント基板１０へのパワー素子１３や回路素子１４のハンダ付け部分が曲げ応力によって破損しあるいは外れないように選定される。
【００３４】
本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施することができる。
例えば、上述した実施形態においては、プリント基板１０上には、パワー素子１３及び回路素子１４が実装されているが、これに限らず、種々の回路素子、例えば抵抗，コンデンサ，コイルあるいは半導体デバイス等の各種回路素子または表面実装型部品を実装することが可能である。
【００３５】
上述した実施形態においては、基板１１の表面にのみ導電層１２が形成されているが、これに限らず、基板１１の下面にも導電層１２を形成することが可能であり、これによりプリント基板１０を所謂両面基板として構成することも可能である。
【００３６】
上述した実施形態においては、基板１１は、単層基板として構成されているが、これに限らず、複数枚の基板材料を重ねると共に、各基板材料の間にも導電層を配置することによって、プリント基板１０を積層基板とすることも可能である。
これにより、より一層複雑な電気回路を構成することが可能となる。
【００３７】
上述した実施形態においては、基板１１がガラスエポキシ基板材料から構成されているが、これに限らず、他の基板材料から構成されていてもよいことは明らかである。ただし、プリント基板１０を湾曲させて使用する場合には、湾曲により破損することがないように、ある程度の可撓性を有する材料を選択する必要がある。
【００３８】
上述した実施形態においては、基板１１の表面に形成された導電層１２は、そのままの状態でパワー素子１３及び回路素子１４が実装されているが、これに限らず、保護及び絶縁の観点から、導電層１２の上から、基板１１の表面全体に亘って、保護層を配置するようにしてもよい。
【００３９】
上述した実施形態においては、プリント基板１０は熱伝導層１６を介して下地板１５上に取り付けられているが、これに限らず、熱電導性の接着材，粘着材等を使用して、プリント基板１０を下地層１５に対して接着，粘着等により固定するようにしてもよい。
【００４０】
上述した実施形態においては、図３に示すように、プリント基板１０及び下地板１５が凸状に湾曲して設置面１７に取り付けられているが、これに限らず、設置面１７が凹状に形成されている場合には、凹状の設置面１７に対応して、プリント基板１０及び下地板１７が凹状に湾曲され、この凹状の設置面１７に取り付けることも可能である。
また、下地板１５が、例えば金属基盤から構成され、さらに金属基盤が多角柱状あるいは多角錘状の形状を有していて、各面の境界部分が面取り部または曲面を備えていてもよい。そして、プリント基板は、金属基盤の表面に配置されると共に、金属基盤の平面部に対応する領域にのみ回路素子を備え、前記金属基盤の面取り部または曲面部に対応する領域には配線部または基板材料のみを備えていればよい。
さらに、この場合、好ましくは、金属基盤の曲面部は、取り付けられるプリント基板の曲げ可能な範囲以上の曲率を有している。
【符号の説明】
【００４１】
１０    プリント基板
１１    基板
１２    導電層
１３    パワー素子
１４    回路素子
１５    下地板
１６    熱伝導層
１７    湾曲した設置面
【図１】
2015115426.tif 000003
【図２】
2015115426.tif 000004
【図３】
2015115426.tif 000005
【図４】
2015115426.tif 000006