(57)【要約】【課題】発熱素子の配置に関する制約が低減されて回路設計の自由度が高く、発熱素子の周囲の素子への熱影響が抑制された多層基板およびその製造方法を提供する。【解決手段】熱可塑性樹脂からなる複数枚の樹脂フィルムが積層されてなる多層基板であって、複数枚の樹脂フィルムが相互に貼り合わされてなる樹脂母材１ｐの一部に金属板３０ｐが挿入され、金属板３０ｐの一部が樹脂母材１ｐから露出されると共に、金属板３０ｐが挿入された部分の樹脂母材１ｐ表面に発熱素子２が配置される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂からなる複数枚の樹脂フィルムが積層されてなる多層基板であって、
前記複数枚の樹脂フィルムが相互に貼り合わされてなる樹脂母材の一部に金属板が挿入され、当該金属板の一部が樹脂母材から露出されると共に、金属板が挿入された部分の樹脂母材表面に発熱素子が配置されることを特徴とする多層基板。
【請求項２】
前記金属板の一部が、前記樹脂母材より突出していることを特徴とする請求項１に記載の多層基板。
【請求項３】
前記金属板の突出部が、筐体に連結されることを特徴とする請求項２に記載の多層基板。
【請求項４】
熱可塑性樹脂からなる樹脂母材の一部に金属板が挿入された多層基板の製造方法であって、
熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルム上に所定の導体パターンを形成した導体パターンフィルムの準備工程と、
前記導体パターンフィルムを複数枚積層すると共に、積層された導体パターンフィルムの間に、前記金属板を挿入する導体パターンフィルムと金属板の積層工程と、
前記積層された複数枚の導体パターンフィルムと金属板を、熱プレス板により加熱・加圧して、導体パターンフィルムと金属板を相互に貼り合わせる加熱加圧工程と、
前記複数枚の樹脂フィルムが相互に貼り合わされてなる樹脂母材において、前記金属板が挿入された部分の樹脂母材表面に、発熱素子を配置する素子配置工程とを有することを特徴とする多層基板の製造方法。
【請求項５】
熱可塑性樹脂からなる樹脂母材の一部に金属板が挿入された多層基板の製造方法であって、
熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルム上に所定の導体パターンを形成した導体パターンフィルムの準備工程と、
前記導体パターンフィルムを複数枚積層すると共に、積層された導体パターンフィルムの間の前記金属板を挿入する位置に、熱可塑性樹脂と非接着性のシートを挿入する導体パターンフィルムとシートの積層工程と、
前記積層された複数枚の導体パターンフィルムとシートを、熱プレス板により加熱・加圧して、導体パターンフィルムを相互に貼り合わせる加熱加圧工程と、
前記複数枚の樹脂フィルムが相互に貼り合わされてなる樹脂母材から前記シートを取り外し、代わりに金属板を挿入する金属板挿入工程と、
前記金属板が挿入された部分の樹脂母材表面に、発熱素子を配置する素子配置工程とを有することを特徴とする多層基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性樹脂からなる複数枚の樹脂フィルムが積層されてなる多層基板に関するもので、特に、発熱素子が配置される多層基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４に、従来の基板への発熱素子の配置の様子を示す。図４において、符号１は従来の基板、符号２は発熱素子、符号３はヒートシンク、符号４は筐体を示す。
【０００３】
図４に示す従来の基板１においては、ヒートシンク３の一方の面に取り付けられた発熱素子２は、ヒートシンク３と共に基板１の端部に取り付けられ、ヒートシンク３の他方の面が筐体４に連結されている。これにより、発熱素子２で発生する熱が、ヒートシンク３を介して、筐体４に放熱される。
【０００４】
一方、熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルムを積層して製造される多層基板の製造方法が、特開２０００−３８４６４号公報（特許文献１）に開示されている。特許文献１に開示された多層基板の製造方法によれば、導体パターンが形成された熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルムを準備し、複数枚の樹脂フィルムを積層した後、所定の温度と圧力で加熱しつつ加圧する。これにより、隣接する樹脂フィルム同士が融着して一体化され、多層基板が製造される。この製造方法を用いて、図５の断面模式図に示す剛性のある多層基板１１０を製造することができる。図５の多層基板１１０は、樹脂フィルム１ｐと共に熱伝導性金属基板３０を積層して貼り合わせたもので、この発明についてはすでに特許出願済み（出願番号２００１−２３９６４１）である。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３８４６４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図４に示すように、従来の基板において発熱素子を配置する場合、発熱素子２で発生する熱を効果的に放熱させるために、発熱素子２はヒートシンク３と共に基板１の端部に取り付けられる。従って、例えば発熱素子が用いられる電源回路は基板１の端部に配置しなければならず、そこから他の部分に配置された素子へ、配線パターンを形成して給電することになる。しかしながら、電源回路は基板１の端部に配置されているため、このような回路設計においては、配線が必然的に長くなり、配線パターンによる損失が大きくなり、電源効率を十分に発揮できないという問題がある。また配線が長くなると、外部からのノイズにも影響され易くなってしまう。このように、従来の基板１に発熱素子２を配置する場合には回路設計上の制約があり、配線が長くなることによる不具合が存在する。
【０００７】
一方、図５の多層基板１１０では、樹脂フィルム１ｐの全面に熱伝導性金属基板３０が貼り合わされており、発熱素子２を多層基板１１０の中央に配置しても、熱伝導性金属基板３０を介して発熱素子２で発生する熱を放熱することができる。しかしながら、図５の多層基板１１０においては、発熱素子２の周りに他の素子を配置すると、発熱素子２で発生した熱が熱伝導性金属基板３０を介して他の素子に伝達し、好ましくない。
【０００８】
そこで本発明の目的は、発熱素子が配置される多層基板であって、発熱素子の配置に関する制約が低減されて回路設計の自由度が高く、発熱素子の周囲の素子への熱影響が抑制された多層基板およびその製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、熱可塑性樹脂からなる複数枚の樹脂フィルムが積層されてなる多層基板であって、前記複数枚の樹脂フィルムが相互に貼り合わされてなる樹脂母材の一部に金属板が挿入され、当該金属板の一部が樹脂母材から露出されると共に、金属板が挿入された部分の樹脂母材表面に発熱素子が配置されることを特徴としている。
【００１０】
これによれば、樹脂母材の一部に金属板が挿入され、当該金属板が挿入された部分の樹脂母材表面に発熱素子が配置される。このため、発熱素子で発生した熱は、樹脂母材に挿入された金属板に伝達し、樹脂母材から露出した金属板の一部から外部へ放熱することができる。また、金属板は樹脂母材の一部にしか挿入されていないため、金属板の挿入されていない部分の樹脂母材表面に他の素子を配置することで、発熱素子の周囲の素子への熱影響を抑制することができる。
【００１１】
本発明の多層基板は、上記のように樹脂母材の一部に金属板を挿入して局所的な放熱を可能にするものである。金属板は樹脂母材の任意の位置に挿入することができ、発熱素子の配置に関して特に制約はなく、従って本発明の多層基板は回路設計の自由度が高い。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記金属板の一部が、前記樹脂母材より突出していることを特徴としている。また、請求項３に記載の発明は、前記金属板の突出部が、筐体に連結されることを特徴としている。
【００１３】
これによれば、樹脂母材から突出した金属板の一部を介して、発熱素子で発生した熱を空間中や筐体へ効果的に放熱することができる。
【００１４】
請求項４と５に記載の発明は、前記多層基板の製造方法に関するものである。製造される多層基板の効果は前記同様であり説明は省略するが、本発明の製造方法は、この多層基板を安価に製造することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の多層基板およびその製造方法を、図に基づいて説明する。
【００１６】
図１は、本発明の多層基板１００の斜視図である。多層基板１００において、符号１ｐは、熱可塑性樹脂からなる複数枚の樹脂フィルムが相互に貼り合わされてなる樹脂母材である。図１の多層基板１００では、樹脂母材１ｐの一部に金属板３０ｐが挿入されている。また、金属板３０ｐの挿入部分の樹脂母材１ｐ表面に、発熱素子２が配置されている。図１の多層基板１００では、金属板３０ｐの一部が樹脂母材１ｐより突出して、樹脂母材１ｐから露出されている。尚、実際には図１の多層基板１００において、樹脂母材１ｐの表面および内部には配線のための導体パターンが形成されるが、簡単化のために図示は省略した。
【００１７】
図１の多層基板１００においては、発熱素子２で発生した熱が、樹脂母材１ｐの一部に挿入された金属板３０ｐに伝達し、樹脂母材１ｐからの金属板３０ｐの突出部を介して空間中に放熱される。このように、発熱素子２で発生した熱を空間中に放熱する場合には、金属板３０ｐの突出部の面積は大きいほうが好ましい。
【００１８】
また、図１の多層基板１００においては、金属板３０ｐは樹脂母材１ｐの一部にしか挿入されていない。このため図１に示すように、金属板３０ｐの挿入されていない部分の樹脂母材１ｐ表面に他の素子６を配置することで、発熱素子２からの素子６への熱影響を抑制することができる。
【００１９】
図１の多層基板１００は、上記のように樹脂母材１ｐの一部に金属板３０ｐを挿入して、局所的な放熱を可能にするものである。金属板３０ｐは樹脂母材１ｐの任意の位置に挿入することができる。従って、発熱素子２の配置に関して特に制約はなく、図１の多層基板１００は回路設計の自由度が高い。
【００２０】
図２に、本発明の多層基板を用いた他の放熱方法を示す。図２は、多層基板１０１と筐体４の断面図である。図２の多層基板１０１においては、樹脂母材１ｐから突出した金属板３０ｐの先端が、固定具４ｆによって筐体４に連結されている。従って図２の多層基板１００では、発熱素子２で発生した熱が熱伝導によって金属板３０ｐから筐体４に伝達し、筐体４から熱が空間中に放熱される。従って図２の多層基板１００の場合には、筐体４が放熱板の役割を果たすため、発熱素子２で発生した熱をより効果的に放熱することができる。
【００２１】
図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明の多層基板１０２の製造方法を示す工程別断面図である。
【００２２】
最初に、図３（ａ）に示すように、熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルム１ｐ上に、金属箔からなる所定の導体パターンが形成された導体パターンフィルム１０，１１，１２，１３を準備する。
【００２３】
樹脂フィルム１ｐは多層基板１０２の樹脂母材となるもので、材料の熱可塑性樹脂として、例えば、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン／ポリエーテルイミド混合物、ポリフェニレンサルファイド、熱可塑性ポリイミド樹脂等が用いられる。
【００２４】
導体パターン１ａは、金属箔をエッチングして形成された金属箔パターンである。金属箔の材料としては、例えば、導電性の良い金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等が用いられる。尚、樹脂フィルム１ｐと金属箔の貼り合わせは、積層して加熱加圧することにより行なわれる。
【００２５】
図３（ａ）に示す導体パターンフィルム１０，１１，１２，１３には、導体パターン１ａを底面とする孔が形成されており、孔内に導体パターン１ｂである金属ペーストが充填されている。金属ペースト１ｂは、銅（Ｃｕ）とスズ（Ｓｎ）の金属粒子にバインダ樹脂や有機溶剤を加え、これを混練してペースト化したものである。金属ペースト１ｂは、金（Ａｕ）とスズ（Ｓｎ）、または銀（Ａｇ）とスズ（Ｓｎ）の金属粒子を含んだペーストであってもよい。
【００２６】
また図３（ａ）では、所定の大きさ及び形状に加工された金属板３０ｐが準備されている。金属板３０ｐの材料としては、例えば、熱伝導性の良い銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等が用いられる。
【００２７】
以上のようにして準備した導体パターンフィルム１０，１１，１２，１３および金属板３０ｐを、所定の配置で図３（ａ）のように積層する。尚、製造後の多層基板の表面凹凸を軽減するために、樹脂フィルム１ｐのみ又は上下層の導体パターン１ａを接続するための金属ペースト１ｂを充填した樹脂フィルム１ｐからなるスペーサを、金属板３０ｐと同じ層に配置してもよい。
【００２８】
次に、図３（ｂ）に示すように、図３（ａ）のように積層された導体パターンフィルム１０，１１，１２，１３および金属板３０ｐを、付着防止フィルム５１、緩衝材５２、金属板５３を介してヒータ５５が埋設された一対の熱プレス板５４の間に挿入して、加熱・加圧する。
【００２９】
付着防止フィルム５１は、加熱・加圧時の樹脂フィルム１ｐが周りの部材へ付着したり、樹脂フィルム１ｐと導体パターン１ａに傷がついたりするのを防止するもので、例えばポリイミドフィルム等が用いられる。緩衝材５２は、積層体に均一に圧力を加えるためのもので、例えばステンレス等の金属を繊維状に裁断し、その繊維状金属を厚さ約１ｍｍの板状に成型したものが用いられる。金属板５３は、熱プレス板５４に傷が入るのを防止するためのもので、例えばステンレス（ＳＵＳ）やチタン（Ｔｉ）の厚さ約２ｍｍの板が用いられる。
【００３０】
積層体および上記の各プレス部材を配置した後、最初にヒータ５５を発熱し、圧力を印加しない状態で全体を２００℃で５分間加熱する。次に、図示しないプレス機により熱プレス板５４を介して、積層体に２０ｋｇ／ｃｍ２の圧力を印加する。次に、全体の温度を２５０〜３５０℃に設定し、１０〜３０分間、加熱・加圧する。加熱・加圧は大気中で行なってもよいが、導体パターン１ａの酸化を抑制するため、好ましくは真空中で行なうのがよい。
【００３１】
以上の加熱・加圧により、導体パターンフィルム１０，１１，１２，１３および金属板３０ｐが互いに貼り合わされて接着すると共に、金属ペースト１ｂが焼結する。
【００３２】
これによって、図３（ｃ）に示す、導体パターンフィルム１０，１１，１２，１３が貼り合わされてなる樹脂母材１ｐの一部に金属板３０ｐが挿入された多層基板１０２が製造される。次に、このようにして製造された多層基板１０２において、金属板３０ｐが挿入された部分の樹脂母材１ｐ表面に、発熱素子２を搭載する。
【００３３】
以上の製造方法においては、金属板３０ｐを最初から導体パターンフィルム１０，１１，１２，１３と共に積層し多層基板１０２を製造した。これに限らず、金属板３０ｐの挿入位置に熱可塑性樹脂と非接着性のシートを挿入して加熱・加圧し、非接着性のシートを剥がした後、金属板３０ｐを挿入して多層基板を製造してもよい。
【００３４】
上記の製造方法は、図５で説明した従来の多層基板の製造方法と同様の工程が用いて、熱可塑性樹脂からなる樹脂母材の一部に金属板が挿入された多層基板を製造するものである。従って、新たな工程が追加されることもなく、上記多層基板を安価に製造することができる。
【００３５】
（他の実施形態）
前記の実施形態においては、図１と図２の多層基板１００，１０１の樹脂母材１ｐから金属板３０ｐの一部が突出し、この突出部を介して、発熱素子２で発生した熱を放熱する例を示した。本発明はこれに限らず、樹脂母材１ｐに挿入された金属板３０ｐが樹脂母材１ｐから突出することなく、樹脂母材１ｐに開口部が形成され、金属板３０ｐの一部が露出されていてもよい。この場合にも、露出された金属板３０ｐの一部から、発熱素子２で発生した熱を放熱することができる。このような多層基板は、例えば図３（ａ）において、金属板３０ｐの下側にある導体パターンフィルム１２，１３の所定位置に開口部を形成して製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多層基板の斜視図である。
【図２】多層基板と筐体の断面図であり、本発明の多層基板を用いた他の放熱方法を示す図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の多層基板の製造方法を示す工程別断面図である。
【図４】従来の基板への発熱素子の配置の様子を示す図である。
【図５】剛性のある多層基板の断面模式図である。
【符号の説明】
１００，１０１，１０２，１１０  多層基板
１ｐ  樹脂母材（樹脂フィルム）
１ａ  導体パターン（金属箔パターン）
１ｂ  導体パターン（金属ペースト）
２  発熱素子
３０ｐ  金属板
４  筐体
４ｆ  固定具
６  他の素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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