(57)【要約】【課題】プリント基板の温度が変化したときに発生する応力ひずみを低減し、はんだ部の破壊を防止することができる金属ベースプリント基板を提供する。【解決手段】基板表面に電子部品１を実装した金属ベースプリント基板において、ヒートシンクである金属ベース５の電子部品１の直下部分を部分的に除去してザグリ部５１を形成している。このザグリ部の長さｌは、電子部品を実装する銅配線３のランド部３１の両端間の距離Ａより大きくし、その深さｄは、ヒートシンク１の厚さｃの略半分であることが好適である。これにより、材料の差異による熱膨張差に基づくはんだ部２の応力ひずみの発生を低減できる。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面に電子部品を実装した金属ベースプリント基板において、ヒートシンクである金属ベースの前記電子部品の直下部分を、部分的に除去してザグリ部を形成することを特徴とする金属ベースプリント基板。
【請求項２】
前記ザグリ部の長さが、前記電子部品を実装する銅配線のランド部の両端間の距離Ａよりも大きく、また前記ザグリ部の幅が、前記ランド部の幅Ｂよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の金属ベースプリント基板。
【請求項３】
前記ザグリ部の深さが、前記ヒートシンクの厚さの略１／２であることを特徴とする請求項１又は２に記載の金属ベースプリント基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属ベースプリント基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属の表面を絶縁化し、絶縁化した層上に回路を形成する、金属をベースまたはコアとして利用するプリント基板が、近年広い用途で注目されている。これは金属がもつ、放熱性、寸法安定性、難燃性、寸法精度、強度などの特性を有効に利用できるからである。特に近年、電子機器の小型化、高集積化が進み、部品のチップ化の傾向は、プリント基板がハイブリッド回路として扱われることが多くなった。このため、実装する電子部品のパッケージレベルでの発熱はその高集積化によって大きくなっている。金属ベース（ヒートシンク）を合体させないプリント基板に搭載された発熱部品（電子部品）の表面温度は、時として８０℃を超えることがあり、電子部品の動作そのものに悪影響を及ぼす。そのため、金属の放熱性を活用して、金属ベース（ヒートシンク）を備えた金属ベースプリント基板が広く使用されている。
【０００３】
しかしながら、基板表面に電子部品（例えばチップ抵抗）を実装したヒートシンク付き（金属ベース）プリント基板において、環境温度などにより基板の温度が変化すると、ヒートシンクの構成材料である金属（例えばアルミニウム）とチップ抵抗の構成材料であるセラミックの熱膨張率差により、ひずみ応力が発生する。このひずみ応力はチップ抵抗を実装しているはんだ部に作用し、はんだ部にクラックが発生し、電子部品の接触不良の原因となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、プリント基板の温度が変化したときに発生する応力ひずみを低減し、はんだ部の破壊を防止することができる金属ベースプリント基板を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載の金属ベースプリント基板を提供する。
請求項１に記載の金属ベースプリント基板は、ヒートシンクである金属ベースの電子部品の直下部分を部分的に除去してザグリ部を形成したものであり、これによって、ヒートシンクと電子部品との構成材料の熱膨張率の差によるひずみ応力の発生を低減し、電子部品を実装しているはんだ部の破壊を防止することができる。
【０００６】
請求項２の金属ベースプリント基板は、ザグリ部の長さが電子部品を実装する銅配線のランド部の両端間の距離Ａよりも大きく、またザグリ部の幅がランド部の幅Ｂよりも大きくなるようにザグリ部を形成したものであり、この大きさがはんだ部の応力ひずみを低減するのに好適である。
請求項３の金属ベースプリント基板は、ザグリ部の深さをヒートシンクの厚さの略１／２にしたものであり、この深さがはんだ部の応力ひずみを最も効果的に低減できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に従って本発明の実施の形態の金属ベースプリント基板について説明する。図１は、本発明の実施の形態の金属ベースプリント基板のＩ−Ｉ線及びＩＩ−ＩＩ線の断面図及び上面図を示している。図２は、ヒートシンク（金属ベース）に設けられたザグリ部の長さｌとはんだ部応力ひずみとの関係を示したグラフであり、図３は、ザグリ部の深さｄとはんだ部応力ひずみとの関係を示したグラフである。
【０００８】
図１に示すように、本発明の金属ベースプリント基板は、金属ベース（ヒートシンク）５上に絶縁層である樹脂４が設けられ、この樹脂４の上に銅配線３が施されている。金属ベース５に使用する材料としては、熱伝導性の良いアルミニウム、鉄、銅などの材料が用いられる。銅配線３の端部にはランド部３１が形成されており、ランド部３１を架橋するように電子部品であるチップ抵抗１が載置され、はんだ部２で示されるように、はんだによってランド部３１とチップ抵抗１とが結線されている。
【０００９】
チップ抵抗１の直下の金属ベース（ヒートシンク）５には、本発明の特徴であるザグリ部（凹部）５１が形成されている。このザグリ部５１は、金属ベース５の底面５ａからその厚さ方向に略矩形状に取り除くことによって形成されている。このザグリ部５１によって、例えばセラミックによって構成されるチップ抵抗１とアルミニウムによる金属ベース５との構成材料の違いによる熱膨張率差に基づいて発生するひずみ応力を低減することができ、はんだ部２のクラックの発生を防止できる。
【００１０】
図２は、解析モデルとして４つのタイプのザグリ部をもつ金属ベースプリント基板を使用して、そのザグリ部５１の長さｌとはんだ部２の応力ひずみの大きさとの関係を調べたグラフである。タイプＡは、金属ベース（ヒートシンク）５にザグリ部５１が形成されていない従来構造の金属ベースプリント基板であり、タイプＢは、ランド部３１の近位端部間の距離、即ちランド部間の距離の長さをもち、深さがヒートシンク厚さの略半分であるザグリ部５１を形成したものであり、タイプＣは、チップ抵抗１の両端間の長さに等しい長さをもち、深さがヒートシンク厚さの略半分であるザグリ部５１を形成したものであり、タイプＤは、ランド部３１の端部（遠位端部）間の距離Ａの長さをもち、深さがヒートシンク厚さの略半分であるザグリ部５１を形成したものである。なお、この金属ベースプリント基板は、２層の銅配線３を有している。
【００１１】
図２から分かるように、従来のタイプＡに比べてタイプＢ、タイプＣ、タイプＤとザグリ部の長さが長くなるにつれて、応力ひずみは減少しており、タイプＤで応力ひずみは最小となっている。従って、ザグリ部５１の長さｌとしてランド部３１の端部間の距離Ａより大きくすることが望ましい。また、ザグリ部５１の幅ｗとしては、図１に示すように、ランド部１１の幅Ｂより大きくすることが好ましい。
【００１２】
図３は、解析モデルとして０．８ｍｍの厚さｃをもつヒートシンク５を使用し、そのザグリ部５１の深さｄを、０ｍｍ，０．４ｍｍ，０．６ｍｍ，０．８ｍｍと変えた場合のはんだ部２の応力ひずみの変化を調べたグラフである。図３から分るように、この場合においては、ザグリ部５１の深さｄが０．４ｍｍのとき、即ちヒートシンク５の厚さｃの略半分の深さにザグリ部５１を形成したときが、はんだ部２の応力ひずみが最小であった。従って、ザグリ部５１の深さｄとしては、ヒートシンク５の厚さｃの略半分とすることが好適である。
【００１３】
以上説明したように、本発明においては、金属ベースプリント基板の電子部品直下のヒートシンクにザグリ部を形成することによって、電子部品材料とヒートシンク材料の材料の差異による熱膨張差によって発生するはんだ部のひずみ応力を低減でき、はんだ部の破壊を防止し、接触不良の原因を除去できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の金属ベースプリント基板の上面図及びＩ−Ｉ線断面図とＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図２】ザグリ部の長さｌとはんだ部の応力ひずみとの関係を示すグラフである。
【図３】ザグリ部の深さｄとはんだ部の応力ひずみとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…チップ抵抗（電子部品）
２…はんだ部
３…銅配線
３１…ランド部
４…樹脂（絶縁層）
５…ヒートシンク（金属ベース）
５１…ザグリ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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