(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体材料を、プレス法またはエッチング法で回路パターンの図柄に加工した後、絶縁材料と一体化してなる電子回路基板において、
前記電子回路基板の絶縁材料を全体的に高熱伝導性絶縁材料で形成し、
多くの発熱部品を前記高熱伝導性絶縁材料上の導体材料に実装し、
多くの弱耐熱部品が実装される導体材料の下部およびその周辺には、前記高熱伝導性絶縁材料内で、熱伝導性の低い材料を用いることで、
前記絶縁材料として熱伝導率が異なる複数の材質からなる複数領域を有する電子回路基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器の回路を構成する部品実装用の電子回路基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、発熱部品を搭載した電子機器には、その部品実装用の電子回路基板として、基板の熱伝導性を向上させるために、図２に示すように、アルミ板４上に、絶縁材料からなる絶縁層５を形成した後、その絶縁層５上に導体材料である銅フォイルを貼り付け、その銅フォイルに対するエッチングにより絶縁層５上に回路パターン６を形成したアルミ基板が、一般的に広く使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したアルミ基板のような従来の電子回路基板では、回路パターン６をエッチングにより形成するため銅パターンを厚くできず、大電流を流すにはパターン幅を広げる必要があり、電子機器を小型化するには限界がある。また、絶縁層５もその膜厚を厚くすると、そこでの熱抵抗が大きくなり、基板としての熱伝導特性が悪くなるという問題点や、さらに絶縁層５の厚みが１００μｍ前後であり、絶縁特性が悪いという問題点を有していた。
【０００４】
また、上記のようなアルミ基板では、コストも高く、現在のようなコスト競争下では、いくら合理化を行っても対応できないという問題点をも有していた。そのため、アルミ基板と同等以上の熱伝導特性を持ちながら、パターン幅を狭くでき、かつ、大電流が流せ絶縁特性が良く、コスト競争に打ち勝てる全く新しいコンセプトを持った電子回路基板の開発が強く望まれているのが現状である。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、従来と比較して、より小型化することができ、かつ熱ストレスからの部品の保護や長寿命化を図り電子機器の信頼性を大幅に向上することができるとともに、量産性を向上することができる電子回路基板を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明の電子回路基板は、導体材料をプレス法またはエッチング法で回路パターンの図柄に加工した後、絶縁材料と一体化するとともに、絶縁材料をその回路パターンや部品の発熱量に対応して、異なる熱伝導率を持った複数の絶縁材料で構成することを特徴とする。
【０００７】
以上により、従来と比較して、より小型化することができ、かつ熱ストレスからの部品の保護や長寿命化を図り電子機器の信頼性を大幅に向上することができるとともに、量産性を向上することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の電子回路基板は、導体材料を、プレス法またはエッチング法で回路パターンの図柄に加工した後、絶縁材料と一体化してなる電子回路基板において、前記電子回路基板の絶縁材料を全体的に高熱伝導性絶縁材料で形成し、多くの発熱部品を前記高熱伝導性絶縁材料上の導体材料に実装し、多くの弱耐熱部品が実装される導体材料の下部およびその周辺には、前記高熱伝導性絶縁材料内で、熱伝導性の低い材料を用いることで、前記絶縁材料として熱伝導率が異なる複数の材質からなる複数領域を有する電子回路基板であって、例えば、発熱部品が多く存在する領域は、その発生熱を素早く拡散させるために熱伝導率の高い絶縁材料を用い、逆に電解コンデンサーのような弱耐熱部品が多く存在する領域は、発熱部品の発生熱が基板を伝わって弱耐熱部品の温度が上昇するのを防止するために、熱伝導率の低い絶縁材料を用いて形成した構成とする。
【００１３】
この構成によると、同一基板内で熱伝導率の高い領域と低い領域を同時に形成して、基板の温度分布や熱の伝達方向の制御を可能とする。
【００３１】
以下、本発明の実施の形態を示す電子回路基板について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００３２】
図１は本実施の形態１の電子回路基板の構成を示す断面図である。この電子回路基板は、厚みの厚い導体材料１と厚みの薄い導体材料２とを、絶縁材料３で一体化したものである。
【００３３】
厚みの厚い導体材料１および薄い導体材料２の材質としては、銅板、リンセイ銅板、鉄板が使用でき、また、その表面保護のため、ニッケルメッキ、スズメッキ、銀メッキ、金メッキ等が行われる。導体材料１，２と絶縁材料３との密着性を向上させるため、導体材料１，２の表面をサンドブラストやエッチング等で粗化することも効果がある。さらに、シラン処理等を行うことも可能である。
【００３４】
また、絶縁材料３としては、熱可塑性樹脂，熱硬化性樹脂とも使用可能であるが、熱可塑性樹脂ではＰＰＳや液晶ポリマー等が耐熱性からみて好ましく、熱硬化性樹脂では不飽和ポリエステル樹脂，フェノール樹脂，ジアリルフタレート樹脂，エポキシ樹脂等が使用可能である。
【００３５】
上記実施の形態１の電子回路基板の構成により、厚みの厚い導体材料１で形成された回路パターンでは、そのパターン幅を狭くしても大電流への対応を可能とするとともに、その熱容量も大きくして、大電流による急激な部品からの発熱も十分に吸収することができる。
【００３６】
その結果、基板上の各回路における熱ストレスからの部品の保護や長寿命化を図ることができ、電子機器の信頼性を向上することができる。
図３は本実施の形態２の電子回路基板の構成を示す断面図である。この電子回路基板は、導体材料７，８の間の絶縁材料１０は特にＣＴＩ特性の良好な絶縁材料で構成され、導体材料８，９の間の絶縁材料１１は特に耐アーク特性の良好な絶縁材料で構成されており、ＣＴＩ特性の良好な絶縁材料１０としては不飽和ポリエステル樹脂やジアリルフタレート樹脂などがあり、また、耐アーク特性の良好な絶縁材料１１としては、ＰＰＳや液晶ポリマー，ジアリルフタレート樹脂やエポキシ樹脂などがある。
【００３７】
さらに、絶縁材料１０と絶縁材料１１とを一体化させるために絶縁材料１２を設置することも可能である。
上記実施の形態２の電子回路基板の構成により、基板上の各領域で形成される絶縁材料の種類によってそれぞれ得られる特性により、耐トラッキング特性が必要な領域には優れた耐トラッキング特性を与え、耐アーク特性が必要な領域には優れた耐アーク特性を与えることにより、基板上の各領域ごとに最適な特性を与えることができる。その結果、電子機器の信頼性を向上することができる。
【００３８】
図４は本実施の形態３の電子回路基板の構成を示す断面図である。この電子回路基板は、導体材料１５，１７上に実装された弱耐熱部品１４に対して、導体材料１６上に実装された発熱部品１３からの発生熱が、高熱伝導性絶縁材料２０を通じて伝わるのを防ぐため、導体材料１５，１７の下部およびその周辺領域に、高熱伝導性絶縁材料２０より熱伝導率の低い絶縁材料１８，１９を設置したものである。
【００３９】
高熱伝導性絶縁材料２０としては、アルミナや窒化アルミ，マグネシアを高充填したＰＰＳ，液晶ポリマー，不飽和ポリエステル樹脂，フェノール樹脂，ジアリルフタレート樹脂，エポキシ樹脂等が使用可能である。また、熱伝導率の低い絶縁材料１８，１９としては、ＰＰＳ，液晶ポリマー等の熱可塑性材料と、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂等の熱硬化性樹脂が使用可能である。
【００４０】
上記実施の形態３の電子回路基板の構成により、同一基板内で熱伝導率の高い領域と低い領域を同時に形成して、基板の温度分布や熱の伝達方向の制御を可能とすることができる。
【００４１】
その結果、発熱部品からの発熱に対して十分な放熱設計を容易に行うことができ、電子機器をより小型化することができるとともに、電子機器の信頼性を向上することができる。
【００４２】
図５は本実施の形態４の電子回路基板の構成を示す断面図である。この電子回路基板は、発熱部品２１が導体材料２５上に実装され、導体材料２５は発熱部品２１からの発生熱に対し十分に耐える高耐熱性絶縁材料２７と一体となっており、他の絶縁材料２８よりも高い耐熱性を有している。
【００４３】
高耐熱性絶縁材料２７としては、ＰＰＳや液晶ポリマー等の熱可塑性樹脂やジアリルフタレート樹脂やエポキシ樹脂が使用可能であり、絶縁材料２８としては、シンジオタクティックポリスチレン樹脂やポリブチレンテレフタレート等の熱可塑性樹脂や不飽和ポリエステル樹脂やフェノール樹脂等が使用可能である。
【００４４】
上記実施の形態４の電子回路基板の構成により、発熱部品２１が実装される導体材料２５からなるランド下部およびその周辺領域に、それ以外の領域よりも優れた耐熱性を与えることにより、基板全体に対して高温での熱安定性を与えることができる。
【００４５】
その結果、基板の熱安定性を長期にわたって得ることができ、電子機器の信頼性を向上することができる。
図６は本実施の形態５の電子回路基板の構成を示す断面図である。この電子回路基板は、発熱部品３０が導体材料３３上に実装され、高熱伝導性の絶縁材料３５と一体となっており、他の絶縁材料３６よりも高い熱伝導性を有している。
【００４６】
高熱伝導性絶縁材料３５としては、アルミナ，窒化アルミ，窒化ケイ素，マグネシア等の高熱伝導性の材料を高充填したＰＰＳ，液晶ポリマー等の熱可塑性材料やエポキシ樹脂，ジアリルフタレート樹脂，フェノール樹脂，不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂が適し、その他の絶縁材料３６としては、ＰＰＳ，液晶ポリマー等の熱可塑性材料やジアリルフタレート樹脂，エポキシ樹脂，フェノール樹脂，不飽和ポリエステル樹脂などが使用できる。
【００４７】
上記実施の形態５の電子回路基板の構成により、発熱部品３０からの発生熱が、熱伝導率が高く導体材料３３からなるランド下方へのみ一方的に伝達して、基板を通して発生する隣接して配置された実装部品２９，３１である弱耐熱部品への熱伝達を防止することができる。
【００４８】
その結果、基板上に発熱部品と弱耐熱部品を混載しても、発熱部品からの熱による弱耐熱部品の熱劣化を防止して部品の保護や長寿命化を図ることができ、電子機器の信頼性を向上することができる。
【００４９】
図７は本実施の形態６〜９の電子回路基板の構成を示す断面図である。この電子回路基板は、発熱部品（図示せず）が実装される導体材料４０と高熱伝導性の絶縁材料３７、および他の部品が実装される導体材料３９と絶縁材料３８とが、それぞれ一体化しており、高熱伝導性絶縁材料３７としては、アルミナや窒化アルミ，窒化ケイ素，マグネシア等の高熱伝導性材料を高充填した熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂が使用でき、さらに熱可塑性樹脂としてはＰＰＳや液晶ポリマーが使用可能であり、熱硬化性樹脂としてはエポキシ樹脂，ジアリルフタレート樹脂，フェノール樹脂，不飽和ポリエステル等が使用可能である。また、上記のような電子回路基板の実施の形態について、それぞれの導体材料４０，３９および絶縁材料３７，３８の組み合わせを以下の表にまとめて示す。
【００５０】
【表１】
0004114975.tif 000002
【００５１】
上記実施の形態６の電子回路基板の構成により、高熱伝導性絶縁材料３７として高熱伝導性熱可塑性樹脂で形成されたランド下部およびその周辺領域よりも熱伝導率の低い熱可塑性樹脂を用いて形成された絶縁材料３８の領域が、発熱部品からの発生熱が他の領域に拡散するのを防ぐ断熱領域として機能することができる。
【００５２】
その結果、基板上に発熱部品と弱耐熱部品を混載しても、発熱部品からの熱による弱耐熱部品の熱劣化を防止して部品の保護や長寿命化を図り、電子機器の信頼性を向上することができるとともに、熱可塑性樹脂により射出成形することができ、成形タクトの短縮が図れ、生産性を向上してコストを低減することができる。
【００５３】
また、上記実施の形態７の電子回路基板の構成により、高熱伝導性絶縁材料３７として高熱伝導性熱硬化性樹脂で形成されたランド下部およびその周辺領域よりも熱伝導率の低い熱可塑性樹脂で形成された絶縁材料３８の領域が、発熱部品からの発生熱が他の領域に拡散するのを防ぐ断熱領域として機能することができる。
【００５４】
その結果、基板上に発熱部品と弱耐熱部品を混載しても、発熱部品からの熱による弱耐熱部品の熱劣化を防止して部品の保護や長寿命化を図り、電子機器の信頼性を向上することができるとともに、発熱部品をベアーＩＣ化する際にも、高熱伝導性熱硬化性樹脂で形成されたランド下部やその周辺領域における不純物イオンの影響を低減して、電子機器の信頼性をより向上することができる。また、熱可塑性樹脂により射出成形することができ、成形タクトの短縮が図れ、生産性を向上してコストを低減することができる。
【００５５】
また、上記実施の形態８の電子回路基板の構成により、高熱伝導性絶縁材料３７として高熱伝導性熱可塑性樹脂で形成されたランド下部およびその周辺領域よりも熱伝導率の低い熱硬化性樹脂で形成された絶縁材料３８の領域が、発熱部品からの発生熱が他の領域に拡散するのを防ぐ断熱領域として機能することができる。
【００５６】
その結果、基板上に発熱部品と弱耐熱部品を混載しても、発熱部品からの熱による弱耐熱部品の熱劣化を防止して部品の保護や長寿命化を図り、電子機器の信頼性を向上することができるとともに、熱可塑性樹脂により射出成形することができ、成形タクトの短縮が図れ、生産性を向上してコストを低減することができる。
【００５７】
また、上記実施の形態９の電子回路基板の構成により、高熱伝導性絶縁材料３７として高熱伝導性熱硬化性樹脂で形成されたランド下部およびその周辺領域よりも熱伝導率の低い熱硬化性樹脂で形成された絶縁材料３８の領域が、発熱部品からの発生熱が他の領域に拡散するのを防ぐ断熱領域として機能することができる。
【００５８】
その結果、基板上に発熱部品と弱耐熱部品を混載しても、発熱部品からの熱による弱耐熱部品の熱劣化を防止して部品の保護や長寿命化を図るとともに、ベアーＩＣ等の特に不純物を嫌うデバイスも安心して実装することができ、電子機器を小型化しかつその信頼性を向上することができる。
【００５９】
図８は本実施の形態１０の電子回路基板の構成を示す断面図である。この電子回路基板は、発熱部品４１が実装される導体材料４３とその下部に形成された高熱伝導性の絶縁材料４４とが一体化されており、その周辺に断熱層４５を形成したものであり、この断熱層４５は、発熱部品４１からの発生熱が絶縁材料４６を通じて導体材料４３上に実装される弱耐熱部品４２に伝わるのを防いでいるものである。断熱層４５は、ベークライト板や熱伝導率の低い熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂で構成されたものである。
【００６０】
上記実施の形態１０の電子回路基板の構成により、断熱層４５により、発熱部品４１からの発生熱がその発熱部品４１が実装される導体材料４３からなるランド下部およびその周辺領域の周囲に拡散するのを抑えることができる。
【００６１】
その結果、基板上に発熱部品と弱耐熱部品を混載しても、発熱部品からの熱による基板を通した熱伝導により隣接する弱耐熱部品の温度上昇を防止するとともに、熱の伝達方向を制御することができ、放熱フィンの設計を容易化するとともに部品の熱劣化を大幅に低減して部品の保護や長寿命化を図り、電子機器の信頼性を向上することができることができる。
【００６２】
図９は本実施の形態１１の電子回路基板の構成を示す断面図である。この電子回路基板は、発熱部品４７が、導体材料４８上に実装されており高熱伝導性絶縁材料５０と一体となっており、かつ各導体材料４８の間に断熱層４９を設けた構造となっており、各発熱部品４７からの発生熱を一定方向にのみ伝達するようにしたものである。
【００６３】
上記実施の形態１１の電子回路基板の構成により、断熱層４９により、発熱部品４７が実装される導体材料４８からなるランド間の基板を通した熱伝導を抑え、各ランド上に実装された発熱部品からの発生熱による隣接したランド上の実装部品への影響を防止することができる。
【００６４】
その結果、基板上に発熱部品と弱耐熱部品を混載しても、発熱部品からの熱による基板を通した熱伝導により隣接する弱耐熱部品の温度上昇を防止するとともに、熱の伝達方向を制御することができ、部品の熱劣化を大幅に低減して部品の保護や長寿命化を図り、電子機器の信頼性を向上することができることができる。
【００６５】
図１０は本実施の形態１２の電子回路基板の構成を示す断面図である。この電子回路基板は、導体材料５３上に実装された発熱部品５１の熱が、高熱伝導性絶縁材料５４を伝達し放熱フィン５６に伝え空気中に放熱するように構成したものである。これにより、発熱部品５１からの発生熱が、絶縁材料５５を通じて導体材料５３上に実装された隣接する弱耐熱部品５２へ伝わるのを防いでいる。
【００６６】
上記実施の形態１２の電子回路基板の構成により、発熱部品５１からの発生熱を高熱伝導性絶縁材料５４を通して一定方向に伝達した後、その熱を放熱フィン５６等のヒートシンクを介して大気中に放出することができる。
【００６７】
その結果、発熱部品からの発生熱による基板全体の温度上昇を抑えることにより、導体材料の昇温による抵抗値上昇を大幅に低減して、回路の動作効率を向上するとともにその動作特性を安定化することができ、部品の熱劣化を大幅に低減して部品の保護や長寿命化を図り、電子機器の信頼性を向上することができることができる。
【００６８】
図１１は本実施の形態１３の電子回路基板の構成を示す断面図である。この電子回路基板は、導体材料５７上に実装された発熱量の多い発熱部品５８と発熱量の少ない発熱部品６０と弱耐熱部品５９が同一基板上に実装されており、発熱部品５８および発熱部品６０からの発生熱が絶縁材料６２を通じて弱耐熱部品５９へ伝わらないように、発熱部品５８からの発生熱は高熱伝導性絶縁材料６１を経て放熱フィン６３へ伝えられ、発熱部品６０からの発生熱は高熱伝導性絶縁材料６１を経て放熱フィン６４へ伝えられ大気中へ放熱される。また、弱耐熱部品５９は熱伝導率の低い絶縁材料６２で保護され、発熱部品５８および発熱部品６０からの発生熱が伝わらないように構成したものである。
【００６９】
高熱伝導性絶縁材料６１としては、高熱伝導性フィラであるアルミナや窒化アルミ，窒化ケイ素，マグネシア等を高充填に配合したＰＰＳや液晶ポリマーである熱可塑性樹脂及びエポキシ樹脂，ジアリルフタレート樹脂，フェノール樹脂，不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂などが使用可能である。
【００７０】
上記実施の形態１３の電子回路基板の構成により、発熱量の多い部品の下には大きな放熱フィンを設定し、発熱量の少ない部品の下には小さな放熱フィンを設定することを可能とすることができる。
【００７１】
その結果、各部品の発熱量に応じて放熱フィンの大きさが設定できるとともに、発熱部品からの発生熱による基板全体の温度上昇を抑えることにより、導体材料の昇温による抵抗値上昇を大幅に低減して、回路の動作効率を向上するとともにその動作特性を安定化することができ、部品の熱劣化を大幅に低減して部品の保護や長寿命化を図り、電子機器を小型化しかつその信頼性を向上することができる。
【００７４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、同一基板内で熱伝導率の高い領域と低い領域を同時に形成して、基板の温度分布や熱の伝達方向の制御を可能とすることができる。
【００７５】
そのため、発熱部品からの発熱に対して十分な放熱設計を容易に行うことができ、電子機器をより小型化することができるとともに、電子機器の信頼性を向上することができる。
【００９４】
以上により、従来と比較して、より小型化することができ、かつ熱ストレスからの部品の保護や長寿命化を図り電子機器の信頼性を大幅に向上することができるとともに、量産性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の電子回路基板の構成を示す断面図
【図２】従来の電子回路基板の構成を示す断面図
【図３】本発明の実施の形態２の電子回路基板の構成を示す断面図
【図４】本発明の実施の形態３の電子回路基板の構成を示す断面図
【図５】本発明の実施の形態４の電子回路基板の構成を示す断面図
【図６】本発明の実施の形態５の電子回路基板の構成を示す断面図
【図７】本発明の実施の形態６〜９の電子回路基板の構成を示す断面図
【図８】本発明の実施の形態１０の電子回路基板の構成を示す断面図
【図９】本発明の実施の形態１１の電子回路基板の構成を示す断面図
【図１０】本発明の実施の形態１２の電子回路基板の構成を示す断面図
【図１１】本発明の実施の形態１３の電子回路基板の構成を示す断面図
【符号の説明】
１、２、７、８、９、１５、１６、１７、２４、２５、２６    導体材料
３２、３３、３４、３９、４０、４３、４８、５３、５７    導体材料
３、１０、１１、１２、１８、１９    絶縁材料
２８、３６、３８、４６、５５、６２    絶縁材料
１３、２１、３０、４１、４７、５１、５８、６０    発熱部品
１４、４２、５２、５９    弱耐熱部品
２０、３５、３７、４４、５０、５４、６１    高熱伝導性絶縁材料
２２、２３、２９、３１    実装部品
２７    高耐熱性絶縁材料
４５、４９    断熱層
５６、６３、６４    放熱フィン
【図１】
0004114975.tif 000003
【図２】
0004114975.tif 000004
【図３】
0004114975.tif 000005
【図４】
0004114975.tif 000006
【図５】
0004114975.tif 000007
【図６】
0004114975.tif 000008
【図７】
0004114975.tif 000009
【図８】
0004114975.tif 000010
【図９】
0004114975.tif 000011
【図１０】
0004114975.tif 000012
【図１１】
0004114975.tif 000013