(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属ベースの表面に第１絶縁層を設け、この第１絶縁層の表面に導体パターンを設けてなる金属基板において、少なくとも第２絶縁層の両面に導体パターンをそれぞれ設けた多層パターン部を前記第１絶縁層の表面に部分的に設けると共に、前記多層パターン部を設けていない凹部に金属バスバーを設け、前記金属バスバーの表面と前記導電パターンの表面を面一に形成したことを特徴とする金属基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に大電流を流すのに好適な薄型のモジュール電源装置などに組み込まれる金属基板に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、この種の金属基板は、特にＤＣ-ＤＣコンバータを内蔵する薄型のモジュール電源装置などに適用される。図３はいわゆる一層の金属基板４の断面図を示したものであるが、同図において、１は放熱効果を有するアルミニウムなどの金属ベースであり、この金属ベース１の表面に絶縁層２を設けたうえ、プリント配線加工により導体パターン３を設けて所望の金属基板４が構成される。
【０００３】
こうした金属基板４において、電源装置の大電流化に対応して厚さが70μｍ以上の厚銅箔を導電パターン３として使用すると、エッチングによるパターン形成の寸法精度が悪くなるため、導電パターン３の最小幅や導電パターン３，３の間隔を広く設計せざるを得ない。このため、大電流に対応する厚銅箔を導電パターン３として使用すると、金属基板４の表面上に実装するその他のＩＣなどを含む制御回路部分においても、パターン間隔の広い設計ルールに従うことになり、実装部品の高密度化（導電パターンの微細化）が困難になる。また、特に一層の金属基板４の場合は、表面積の広い金属ベース１と導電パターン３との間の距離が極めて短いので、この金属ベース１と導電パターン３との間に存在する浮遊容量が大きく、ノイズの影響を受けやすいという問題もある。
【０００４】
こうした問題を改善するために提案されたのが、図４に示す二層の金属基板16である。同図において、金属ベース１の表面には第１絶縁層12が形成され、この第１絶縁層12の表面に第１導体パターン13が設けられる。さらに、面一な第１絶縁層12および第１導体パターン13の表面には、別の第２絶縁層14が形成され、この第２絶縁層14の表面に別の第２導体パターン15が設けられる。つまり、第２絶縁層14の両面に導体パターン13，15をそれぞれ形成した二層パターン部が、第１絶縁層12の表面全体に設けられている。
【０００５】
こうして得られた金属基板16は、導体パターン13，15を二層に設けた分だけ、表面実装部品の高密度化を達成できる。また、第１導体パターン13をシールドとして用いることで、金属ベース１と第２導電パターン15との間に存在する浮遊容量を小さくし、ノイズの影響を低減できる。しかし、図３に示す一層の金属基板４に比べて、第１絶縁層12や第１導体パターン13をさらに介在させているので、金属基板16の両側にある金属ベース１と第２導体パターン15との間の熱抵抗が大きく、金属ベース１による放熱性を有効に活用できない。よって、金属基板16を電源装置として利用した場合には、装置の大電力化および大容量化に向かないという問題を有する。
【０００６】
上記金属基板４，16の欠点を補うために提案されたのが、図５に示す部分二層の金属基板28である。この金属基板28は、第２絶縁層14の両面に第１導体パターン13と第２導体パターン15をそれぞれ設けた二層パターン部29を、金属ベース１上にある第１導体パターン13の表面に部分的に設ける一方で、二層パターン部29を設けていない凹部30の第１絶縁層12上に第３導電パターン31を設けて構成される。これにより、一つの金属ベース１上で、部分的に第１の導体パターン13と第２の導体パターン15が積層される二層パターン部29と、導体パターン31が一層のみある単層パターン部32がそれぞれ形成される。
【０００７】
こうした金属基板28の場合、単層パターン部32を構成する第３導体パターン31に主として発熱量の多い電子部品を実装すれば、第３導体パターン31と金属ベース１との間には第１絶縁層12しか介在されていないため熱抵抗が小さく、金属ベース１に速やかに熱を伝えることができる。また、それ以外の二層パターン部29では、上述のように表面実装部品の高密度化を達成できる他に、第１導体パターン13をシールドとして用いることで、ノイズの影響を低減できる。
【０００８】
しかし、第２導体パターン15と第３導体パターン31の高さが揃っていないため、半田マスクによる半田ペーストの印刷や、表面実装部品の実装が一度に行なえないという問題がある。また、導体パターン13，15をいくら多層にしても、導体パターン13，15そのものの最小幅や、第１導体パターン13，13若しくは第２導体パターン15，15の間隔は、大電流化に対応して広く設計せざるを得ず、表面実装部品の高密度化には自ずと限界があった。
【０００９】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、放熱特性を低下させることなく、半田ペーストの印刷や電子部品の実装を一度に行なうことができ、しかも実装部品の高密度化を可能にする金属基板を提供することをその目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明における金属基板は、金属ベースの表面に第１絶縁層を設け、この第１絶縁層の表面に導体パターンを設けてなる金属基板において、少なくとも第２絶縁層の両面に導体パターンをそれぞれ設けた多層パターン部を前記第１絶縁層の表面に部分的に設けると共に、前記多層パターン部を設けていない凹部に金属バスバーを設け、前記金属バスバーの表面と前記導電パターンの表面を面一に形成したものである。
【００１１】
このようにすると、多層パターン部となる箇所は、導体パターンが複数層に設けられているので、その分だけ表面実装部品の高密度化を達成できる。また、表面実装部品の被接続部となる導体パターンや金属バスバーの表面が、凹凸のない同一面上に形成されているため、半田マスクによる半田ペーストの印刷や、金属基板への部品の実装を一度に行なうことが可能になる。また、導体パターンとは別に金属バスバーを配置することで、大電流化に対応したパターン設計を強いられることなく、金属バスバーに大電流を簡単に流すことができる。
【００１２】
【発明の実施形態】
以下、本発明における好ましい実施例について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
本発明の一実施例を示す図１および図２において、40は金属基板41の基材となる全体が略矩形状をなす板状の金属ベースであり、これは従来例のものと同様に、熱伝導性に優れた金属部材である例えばアルミニウムなどにより形成される。
また42は、金属ベース40の表面全体を覆うようにして設けられた第１絶縁層である。第１絶縁層42の表面には、第２絶縁層43の両面に第１導体パターン44と第２導体パターン45をそれぞれ設けた多層パターン部に相当する二層パターン部46が部分的に設けられる。この二層パターン部46は、第１導体パターン44に第１絶縁層42が対向するようにして設けられており、第１絶縁層42と二層パターン部46との間には、例えば絶縁シートなどの別の絶縁体48が介在される。
【００１４】
二層パターン部46を設けていない金属基板40の凹部51に位置して、第１絶縁層42上には第３導体パターン52が露出して設けられる。この第３導体パターン52は、二層パターン部46の位置にも設けられており、二層パターン部46に図示しないメッキスルーホールを設けることにより、各導体パターン44，45，52の電気的接続が相互に図られる。第３導体パターン52の表面には、導電性に優れしかも大電流を流すのに好適な平板状の金属バスバー53が、半田付けなどにより接続固定される。特に本実施例では、金属基板40の半田マスクによる半田ペーストの印刷や、後述する電子部品61の実装を一度に行なうことを考慮して、略平坦状をなす金属バスバー53の表面と第２絶縁層43の表面が、同一平面上すなわち面一に形成される。
【００１５】
61は電源装置の構成素子である電子部品で、これは第２導体パターン45や金属バスバー53が露出する金属基板40の表面に複数個実装される。各電子部品61は周知のように、部品本体62とそこから延びる導電性のリード端子63とを備えて構成され、部品本体62の背面やリード端子63が、面一な第２導体パターン45や金属バスバー53の表面適所に半田付けなどで接続固定されるようになっている。
【００１６】
上記構成における金属基板40を製造するに際しては、金属ベース41の表面全体を覆うようにして第１絶縁層42を貼り付け、この第１絶縁層42の表面に第３導体パターン52をプリント配線する。他方、第２絶縁層43の両面に第１導体パターン44と第２導体パターン45をそれぞれプリント配線し、この二層パターン部46となる導体パターン44，45付きの第２絶縁層43を、絶縁体48を介在させつつ第１絶縁層42の表面に貼り付ける。ここで、二層パターン部46を設けていない金属基板40の凹部51の底面には第３導体パターン52が露出するので、この第３導体パターン52上に金属バスバー53を載せて半田付け接続する。なお、導体パターン44，45付きの第２絶縁層43を貼り付ける前に、金属バスバー53を第３導体パターン52上に半田付け接続してもよい。
【００１７】
こうして得られた金属基板40は、電子部品61の被接続部となる第２導体パターン45や金属バスバー53の表面が、凹凸のない同一面上に形成されているため、半田マスクによる半田ペーストの印刷を一度に行なうことができる。またその後も、一度に全ての電子部品61を金属基板40の表面に実装することが可能になる。その他、二層パターン部46の箇所は、第１導体パターン44と第２導体パターン45が二層に設けられているので、その分だけ表面実装部品の高密度化を達成できる。
また、金属バスバー53を金属ベース41上に設けることで、大電流化に対応した導体パターン44，45，52の設計を強いられることなく、金属バスバー53に大電流を簡単に流すことができる。しかも、発熱する電子部品61の背面を金属バスバー53に熱的に接続すれば、こうした電子部品61を金属バスバー53により効果的に放熱することができるので、特に薄型のモジュール電源装置において、その形状を小形化することが可能になる。
【００１８】
以上のように本実施例では、金属ベース41の表面に第１絶縁層42を設け、この第１絶縁層42の表面に導体パターン44，45を設けてなる金属基板40において、少なくとも第２絶縁層の両面に導体パターン44，45をそれぞれ設けた二層パターン部46を第１絶縁層42の表面に部分的に設けると共に、二層パターン部46を設けていない凹部51に金属バスバー53を設け、この金属バスバー53の表面と導電パターン（第２導体パターン45）の表面を面一に形成している。
【００１９】
このように金属基板40を構成すると、二層パターン部46となる箇所は、第１導体パターン44と第２導体パターン45が二層に設けられているので、その分だけ金属基板40の表面に実装する電子部品61の高密度化を達成できる。また、電子部品61の被接続部となる第２導体パターン45や金属バスバー53の表面が、凹凸のない同一面上に形成されているため、半田マスクによる半田ペーストの印刷や、金属基板40への電子部品61の実装を一度に行なうことが可能になる。また、導体パターン44，45，52とは別に金属バスバー53を配置することで、大電流化に対応したパターン設計を強いられることなく、金属バスバー53に大電流を簡単に流すことができる。したがって、放熱特性を低下させることなく、半田ペーストの印刷や電子部品61の実装を一度に行なうことができ、しかも実装する電子部品61の高密度化を可能にする金属基板40を提供できる。
【００２０】
その他、こうした構成においては、金属基板40に実装する電子部品61の背面と熱的に接続する熱接続部を、金属バスバー53の表面に形成するのが好ましい。こうすれば、単に大電流を流す目的としてではなく、電子部品61の放熱部材として、金属バスバー53を利用することができる。
【００２１】
なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、実施例では第２絶縁層43の両面に第１導体パターン44と第２導体パターン45を設けた二層パターン部46を示したが、三層以上の導電パターンを有する多層パターン部としてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は、金属ベースの表面に第１絶縁層を設け、この第１絶縁層の表面に導体パターンを設けてなる金属基板において、少なくとも第２絶縁層の両面に導体パターンをそれぞれ設けた多層パターン部を前記第１絶縁層の表面に部分的に設けると共に、前記多層パターン部を設けていない凹部に金属バスバーを設け、前記金属バスバーの表面と前記導電パターンの表面を面一に形成したものであり、放熱特性を低下させることなく、半田ペーストの印刷や電子部品の実装を一度に行なうことができ、しかも実装部品の高密度化を可能にする金属基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における部品実装状態の金属基板の断面図である。
【図２】同上部品実装状態の金属基板の部分斜視図である。
【図３】従来例を示す金属基板の断面図である。
【図４】別の従来例を示す金属基板の断面図である。
【図５】さらに別の従来例を示す金属基板の断面図である。
【符号の説明】
41  金属ベース
44  第１導体パターン（導体パターン）
45  第２導体パターン（導体パターン）
46  二層パターン部（多層パターン部）
51  凹部
53  金属バスバー
【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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