(57)【要約】【課題】表層にマイクロストリップ線路が設けられ、かつ、マイクロストリップ線路が設けられている面が熱伝導材料により覆われているプリント基板において、マイクロストリップ線路を流れる伝送信号の伝送特性の劣化が抑制されたプリント基板を得る。【解決手段】熱伝導材料１８には、マイクロストリップ線路１１と接触しない部位が設けられているプリント基板１０である。また、この部位は、熱伝導材料１８に設けられた穴であって、さらに、この穴は貫通穴１９である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表層にマイクロストリップ線路が設けられ、かつ、上記マイクロストリップ線路が設けられている面が熱伝導材料により覆われているプリント基板において、上記熱伝導材料には、上記マイクロストリップ線路と接触しない部位が設けられていることを特徴とするプリント基板。
【請求項２】
前記部位は、前記熱伝導材料に設けられた穴であ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】
前記穴は貫通穴であることを特徴とする請求項２に記載のプリント基板。
【請求項４】
前記熱伝導材料は、熱伝導性フィラーを充填し、熱伝導率（ＪＩＳ Ｒ２６１６）が１Ｗ／ｍ・Ｋ以上で、かつ誘電率と誘電正接（ＪＩＳ Ｋ６２４９ １ＭＨｚ）とがそれぞれ３以上と０．００５以上からなるシリコーン系ゴム材料／またはゲル材料であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のプリント基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はプリント基板に関する。詳しくは、表層にマイクロストリップ線路が設けられ、かつ、マイクロストリップ線路が設けられている面が熱伝導材料により覆われているプリント基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プリント基板に搭載される半導体電子部品（以下、単に部品という）の消費電力が大きく増加してきている。これに伴い、部品からの発熱量が非常に大きくなってきており、部品の発熱がプリント基板の動作不良や故障、また、部品類の寿命短縮を引き起こすことがある。
【０００３】
従って、部品からの発熱を別の媒体に伝導させ、部品の過多な温度上昇を抑制させる必要がある。その手段として、例えば部品にヒートシンクを取り付ける方法がある。また、プリント基板が設置されている機器内にファンを設置する方法もある。
【０００４】
しかしながら、これら手段を採用する場合は、プリント基板を設置するためのある程度広い空間が必要である。そのため、十分な空間が確保できない場合や密閉された空間でファンが使用できない場合は、十分な放熱効果が発揮されない場合もある。
【０００５】
そこで、このような場合においては、プリント基板と、このプリント基板が設置される筐体との間に熱伝導率の高い材料（以下、この材料のことを熱伝導材料という）を挟み、部品からの発生熱を、この熱伝導材料を介して筐体に伝導させるという手段がある。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１６７１０２号公報
【特許文献２】特開２００４−２９６８７８号公報
【特許文献３】特開平１１−１６３４７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
表層にマイクロストリップ線路が設けられたプリント基板において、部品の放熱手段として上記の熱伝導材料を用いる場合においては、必然的にマイクロストリップ線路の上が熱伝導材料で覆われることとなる。この場合、マイクロストリップ線路に流れる伝送信号の伝送特性が、この熱伝導材料の影響を受けることが懸念される。
【０００８】
ここで、本願発明者らは、上記の現象を確認するために以下の要領で測定を行った。図９及び図１０は、それぞれ、この確認のための第１サンプル基板１０の平面図及び底面図である。
【０００９】
図９及び図１０を参照すると、この第１サンプル基板１０は、４つの導体層及びこれらの間に位置する絶縁層からなるプリント基板である。以下、図９における図面の上方から、前述の導体層を、それぞれ、表層、第２層、第３層及び最下層とする。この第１サンプル基板１０の表層には２つのマイクロストリップ線路１１及びこれらに接続されたランドが形成されている。また、第２層及び第３層にはべた状の導体プレーン（図示せず。以下、これをべたプレーンという）が形成されている。そして、最下層にはランドが形成されている。絶縁層の大きさは０．１２ｍｍである。さらに、表層及び最下層はソルダーレジスト（図示せず）で被覆されている。
【００１０】
２つのマイクロストリップ線路１１は幅が０．１６ｍｍで、これらが０．２０ｍｍの間隙をもって隣接して形成されており、これら２つのマイクロストリップ線路１１により、差動配線（図９においてこれを符号Ｓで示す）が構成されている。そして、この差動配線の区間の長さは１３０ｍｍである。さらに、この差動配線の差動インピーダンスは１０Ωに、コモンモードインピーダンスは３０Ωに設定されている。
【００１１】
図１１は図９における領域Ａの拡大図である。図１１を参照すると、２つのマイクロストリップ線路１１の端は、それぞれ、スルーホール１２に接続されており、さらに、スルーホール１２の周囲には、それぞれ、４つのスルーホール１３が設けられている。これらスルーホール１２及びスルーホール１３は、ここにＳＭＡコネクタ（後述）を挿入するために設けられているものである。これらスルーホール１２及びスルーホール１３は、ともに表層から最下層を貫いて形成されており、スルーホール１２は、第２層及び第３層のべたプレーンとは接続していない。一方、スルーホール１３は、これら第２層及び第３層のべたプレーンと接続されている。
【００１２】
図１２は、第１サンプル基板１０におけるＳＭＡコネクタ１４の接続構造を示す模式断面図である。詳しくは、第１サンプル基板１０の背面側からＳＭＡコネクタ１４を前述のスルーホール１２及びスルーホール１３に挿入した状態のこれらの接続構造を示す。このＳＭＡコネクタ１４は、後述する測定における測定用信号の入出力に用いるものである。
【００１３】
図１２を参照すると、ＳＭＡコネクタ１４には測定用信号の入出力用のケーブル２９が接続されているとともに、ＳＭＡコネクタ１４が第１サンプル基板１０の背面側から挿入され、ＳＭＡコネクタ１４に４つ設けられているグランドピン１５（図１２では２本のみ記載されている）は、第２層及び第３層と接続されている。すなわち、第２層及び第３層は、ＳＭＡコネクタ１４のグランドピン１５によりショートしている。また、ＳＭＡコネクタ１４の信号ピン１６は、第２層及び第３層とは接続しておらず、マイクロストリップ線路１１と接続している。
【００１４】
図１３は、差動配線が熱伝導材料１７により覆われている第１サンプル基板１０の平面図である。図１３を参照すると、熱伝導材料１７は、シリコーン及びセラミックスを主成分とするもので、ここでは株式会社タイカ製ＣＯＨ−４０００（商品名）を用いている。
【００１５】
上記熱伝導材料をより詳細に説明すると、熱伝導材料は公知のものを適宜選択して適用できるが、基板への密着性の観点から熱伝導性フィラーを充填したエラストマー材料が好ましく、さらに耐熱性や圧縮永久歪に優れることからシリコーン系ゴム材料／またはゲル材料が特に好ましい。前記熱伝導性フィラーとしては、金属、金属酸化物、水酸化物、窒化物、炭化物、フェライトなど公知のものを一種又は二種以上を混合したものを使用する。
【００１６】
このような熱伝導材料は、その熱伝導率（ＪＩＳ Ｒ２６１６）が１Ｗ／ｍ・Ｋ以上で、かつ誘電率と誘電正接（ＪＩＳ Ｋ６２４９ １ＭＨｚ）がそれぞれ３以上と０．００５以上とにすることが好ましい。
【００１７】
以下の実施形態は、熱伝導材料１７として上記の株式会社タイカ製ＣＯＨ−４０００を適用したものである。
この熱伝導材料１７の熱伝導特性及び誘電特性を表１に示す。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
また、熱伝導材料１７の長手方向の長さは１００ｍｍ、短手方向の長さは１５ｍｍ及び厚みは２．０ｍｍである。以下、この差動配線がこの熱伝導材料１７により覆われた第１サンプル基板１０のことを熱伝材付きサンプル基板という。
【００２０】
次いで、第１サンプル基板１０（詳しくは、熱伝導材料１７により覆われていない第１サンプル基板１０）、及び、熱伝材付きサンプル基板の差動配線の差動インピーダンス及び伝送損失を、それぞれ、ＴＤＲ及びネットワークアナライザにより測定した。
【００２１】
図１４は、第１サンプル基板１０及び熱伝材付きサンプル基板のそれぞれの差動インピーダンスの測定結果を示すグラフである。また、その代表的な測定値を表２に示す。なお、図１４においては、測定時間が概ね５６．５ｎｓから５７．０ｎｓの間が、差動配線の熱伝導材料１７により覆われている区間の差動インピーダンスを示すものである。
【００２２】
【表２】
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【００２３】
図１４及び表２を参照すると、熱伝導材料１７により覆われていない第１サンプル基板１０の差動配線の差動インピーダンスの測定値は１００Ω近辺となっており、これは設定値の通りである。一方、熱伝材付きサンプル基板の差動配線の差動インピーダンス８５Ω近辺となった。すなわち、第１サンプル基板１０の差動配線の特性インピーダンスは、差動配線が熱伝導材料１７により覆われることにより、約１５Ω程度低下するということである。
【００２４】
また、図１５は、第１サンプル基板１０及び熱伝材付きサンプル基板のそれぞれの伝送損失の測定値を示すグラフである。また、その代表的な測定値を表３に示す。
【００２５】
【表３】
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【００２６】
図１５及び表３を参照すると、第１サンプル基板１０では、差動配線の伝送損失が測定信号の周波数が５ＧＨｚ近辺で約−４．２ｄＢであり、一方、熱伝材付きサンプル基板では約−４．６ｄＢである。すなわち、第１サンプル基板１０の差動配線の伝送損失は、差動配線が熱伝導材料１７により覆われることにより、さらに約０．４ｄＢ低下するということである。
【００２７】
これら現象が発生する理由としては、マイクロストリップ線路の上が高い誘電率の熱伝導材料により覆われることにより、実効誘電率が増加してキャパシタンスの割合が大きくなり、マイクロストリップ線路の特性インピーダンスの低下が生ずるものと考えられる。
【００２８】
また、伝送損失は導体に依存する導体損失と、絶縁材料に依存する誘電損失との和であり、誘電損失は誘電率と誘電正接の積に比例するので、マイクロストリップ線路が誘電率と誘電正接が高い値を示す熱伝導材料により覆われることにより、このマイクロストリップ線路の伝送損失が増加するものと考えられる。
【００２９】
上記の結果をふまえ、本発明は、表層にマイクロストリップ線路が設けられ、かつ、このマイクロストリップ線路が設けられている面が熱伝導材料により覆われているプリント基板において、マイクロストリップ線路を流れる伝送信号の伝送特性の劣化が抑制されたプリント基板を得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
上記課題解決のための請求項１にかかる発明は、表層にマイクロストリップ線路が設けられ、かつ、マイクロストリップ線路が設けられている面が熱伝導材料により覆われているプリント基板において、熱伝導材料には、マイクロストリップ線路と接触しない部位が設けられていることとしたものである。
【００３１】
請求項２にかかる発明は、請求項１にかかるプリント基板において、前記部位は、熱伝導材料に設けられた穴であることとしたものである。
【００３２】
請求項３にかかる発明は、請求項２にかかるプリント基板において、穴が貫通穴であることとしたものである。
【００３３】
請求項４にかかる発明は、請求項１から３のいずれかにかかるプリント基板において、前記熱伝導材料は、熱伝導性フィラーを充填し、熱伝導率（ＪＩＳ Ｒ２６１６）が１Ｗ／ｍ・Ｋ以上で、かつ誘電率と誘電正接（ＪＩＳ Ｋ６２４９ １ＭＨｚ）とがそれぞれ３以上と０．００５以上からなるシリコーン系ゴム材料／またはゲル材料であることとしたものである。
【発明の効果】
【００３４】
請求項１にかかるプリント基板では、熱伝導材料に、マイクロストリップ線路と接しない部位が設けられていることにより、マイクロストリップ線路と熱伝導材料との接触面積が小さくなる。そのため、このプリント基板におけるマイクロストリップ線路の特性インピーダンスは、熱伝導材料により覆われていない状態の特性インピーダンスよりも低くなるものの、マイクロストリップ線路を有し、かつ、このマイクロストリップ線路が設けられている面が熱伝導材料により覆われており、さらに、上記のような部位が設けられていないプリント基板における、上記マイクロストリップ線路の特性インピーダンスほど低くはならない。
【００３５】
よって、請求項１にかかるプリント基板は、マイクロストリップ線路を有し、かつ、マイクロストリップ線路が設けられている面が熱伝導材料により覆われているプリント基板において、上記熱伝導材料に上記部位が設けられていない場合に比べ、マイクロストリップ線路の特性インピーダンスの低下が抑制される。よって、この請求項１にかかるプリント基板によれば、マイクロストリップ線路を流れる伝送信号の伝送特性の劣化が抑制されるものである。
【００３６】
同様に、請求項１にかかるプリント基板は、熱伝導材料により覆われているマイクロストリップ線路における伝送信号のエネルギーロスは、この熱伝導材料が覆われていない状態におけるエネルギーロスよりは大きいものの、マイクロストリップ線路を有し、かつ、このマイクロストリップ線路が設けられている面が熱伝導材料により覆われており、さらに、上記のような部位が設けられていないプリント基板における、熱伝導材料により覆われているマイクロストリップ線路におけるエネルギーロスほどは大きくない。
【００３７】
よって、請求項１にかかる手段によれば、マイクロストリップ線路を有し、かつ、マイクロストリップ線路が設けられている面が熱伝導材料により覆われているプリント基板において、マイクロストリップ線路を流れる伝送信号の伝送特性の劣化を抑制させることができる。
【００３８】
請求項２にかかる手段によれば、請求項１にかかるプリント基板において、熱伝導材料において、マイクロストリップ線路を接触しない部位を容易に設けることができる。
【００３９】
請求項３にかかる手段によれば、穴が貫通穴であることとしたので、請求項２にかかるプリント基板において、ドリル等により穴を容易に設けることができる。
【００４０】
請求項４にかかる手段によれば、請求項１から３のいずれかにかかるプリント基板において、耐熱性や圧縮永久歪に優れ、かつマイクロストリップ線路を流れる伝送信号の伝送特性の劣化の抑制を両立することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
図１は、本発明による穴有り熱伝材サンプル基板の平面図である。また、図２は、図１の領域Ｃの拡大図である。詳しくは、この穴有り熱伝材サンプル基板は、マイクロストリップ線路１１が熱伝導材料１８により覆われている第１サンプル基板１０であって、この熱伝導材料１８には、マイクロストリップ線路１１の上部に貫通穴１９が設けられている。この貫通穴１９は穴径が１．５ｍｍで、各貫通穴１９の間隙は１．５ｍｍである。熱伝導材料１８に貫通穴１９が設けられていることにより、熱伝導材料１８には、マイクロストリップ線路１１と接触しない部位を有することとなる。
【００４２】
次いで、穴有り熱伝材サンプル基板の差動配線の特性インピーダンス及び伝送損失を、前述と同様にして測定した。図３及び図４は、その測定結果を示すグラフである。詳しくは、図３は差動インピーダンスの、図４は伝送損失の測定結果を示すグラフである。なお、これらグラフには、比較として（熱伝導材料により覆われていない）第１サンプル基板１０の測定値も示している。また、差動インピーダンスの代表的な実測値を表４に、伝送損失の代表的な実測値を表５に示す。
【００４３】
【表４】
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【００４４】
【表５】
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【００４５】
図３及び表４を参照すると、穴有り熱伝材サンプル基板のマイクロストリップ線路１１の差動インピーダンスは、概ね、設定値の±１０％の範囲内、すなわち、９０〜１１０Ωの範囲に収まっており、実際上は問題発生の少ない水準である。
【００４６】
図４、表３及び表５を参照すると、熱伝材付きサンプル基板と第１サンプル基板１０とで、５ＧＨｚ近辺での伝送損失を比較して、熱伝材付きサンプル基板は約０．４０ｄＢの損失量の増加がある一方、穴有り熱伝材付きサンプル基板は、損失量の増加が約０．１３ｄＢとなっている。すなわち、穴有り熱伝材付きサンプル基板は、熱伝材付きサンプル基板に比較して、伝送損失の量が抑制されていることがわかる。
【００４７】
次いで、熱伝導材料による熱伝導特性を以下の要領で測定した。図５は第２サンプル基板２０の平面図である。詳しくは、この第２サンプル基板２０は、熱伝導材料の熱伝導特性を確認するためのものであって、４層構造のプリント基板である。この第２サンプル基板２０は、表層にべたパターン２１、第１配線２２、第２配線２３及び第３配線２４が設けてある。また、第２配線２３の途中に３３Ωの抵抗２５が接続されている。さらに、この第２サンプル基板２０は、図５の点線で囲まれた領域Ｂを除き、全面がソルダーレジスト（図示せず）で被覆されている。
【００４８】
またさらに、この第２サンプル基板２０は、ＦＲ−４材からなり、長手方向及び短手方向の寸法は、それぞれ、１１４．３ｍｍ及び７６．２ｍｍである。また、第２層及び第３層の距離は０．８ｍｍで、内層のべたパターンは５０ｍｍ×５０ｍｍである。
【００４９】
図６はリニアレギュレータ２６が搭載された第２サンプル基板２０の平面図である。詳しくは、第２サンプル基板２０のべたパターン２１の上に、出力電圧が３．３ＶのＴＯ−２６３パッケージのリニアレギュレータ２６が搭載されているものである。
【００５０】
このリニアレギュレータ２６は前述の領域Ｂの上に搭載されており、前記の第１配線２２、第２配線２３及び第３配線２４のそれぞれが接続される。そして、この状態で第１配線２２及び第３配線２４の間に＋３０Ｖの電圧を印加すると、第２配線２３及び第３配線２４の間に＋３．３Ｖの電圧が出力されるとともに、リニアレギュレータ２６から熱が発生する。
【００５１】
図７は、第２サンプル基板２０を金属筐体２７の内部に固定した状態の模式断面図である。詳しくは、第２サンプル基板２０は金属ねじ３０で金属筐体２７に固定されており、また、第２サンプル基板２０のべたパターン２１の上には厚さ６ｍｍの熱伝導材料２８が貼り付けられ、かつ、この熱伝導材料２８は第２サンプル基板２０の表面と金属筐体２７までとの間に挟まれている。また、リニアレギュレータ２６の表面に熱電対３１を取り付けた。
【００５２】
この状態で第１配線２２及び第３配線２４の間に＋３０Ｖの電圧を１８００秒（３０分間）印加し、熱電対３１により、リニアレギュレータ２６の表面温度を測定した。なお、この測定の周囲環境は無風で、周囲の温度は２５℃であった。また、測定時間は１８００秒（３０分）間とした。
【００５３】
測定は、この状態、熱伝導材料２８において、その表面積の１割を占める貫通穴(穴の数：７２、穴の径：２ｍｍ)を設けた状態、及び、熱伝導材料２８を貼り付けない状態の計３つの状態における状態について行った。図８は、これら３つの状態におけるリニアレギュレータ２６の表面温度の測定結果を示すグラフである。また、表６はその代表的な測定値を示す。表６における測定結果は、測定開始からの上昇温度（℃）を示す。
【００５４】
【表６】
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【００５５】
図８及び表６を参照すると、第２サンプル基板２０に熱伝導材料２８を貼り付けることにより、貼り付けていない状態に比べ、リニアレギュレータ２６の表面温度が約２５℃低いことがわかる。
【００５６】
一方、熱伝導材料２８の貫通穴がある場合とない場合とを比較すると、概ね、１〜２℃程度の差である。この結果から、熱伝導材料２８の表面積に対し１０％程度にあたる貫通穴の有無では、著しい熱伝導性の違いはなく、ともに、同程度の熱伝導性を有することがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】穴有り熱伝材付きサンプル基板の平面図。
【図２】図１の領域Ｃの拡大図。
【図３】穴有り熱伝材付きサンプル基板の差動インピーダンスの測定結果を示すグラフ。
【図４】穴有り熱伝材付きサンプル基板の伝送損失の測定結果を示すグラフ。
【図５】第２サンプル基板の平面図。
【図６】リニアレギュレータが搭載された第２サンプル基板の平面図。
【図７】第２サンプル基板を金属筐体の内部に固定した状態の模式断面図。
【図８】表面温度の測定結果を示すグラフ。
【図９】サンプル基板の平面図。
【図１０】サンプル基板の背面図。
【図１１】図９における領域Ａの拡大図。
【図１２】第１サンプル基板におけるＳＭＡコネクタの接続構造を示す模式断面図。
【図１３】差動配線が熱伝導材料により覆われているサンプル基板の平面図。
【図１４】差動インピーダンスの測定結果を示すグラフ。
【図１５】伝送損失の結果を示すグラフ。
【符号の説明】
【００５８】
１０  第１サンプル基板
１１  マイクロストリップ線路
１２  スルーホール
１３  スルーホール
１４  ＳＭＡコネクタ
１５  グランドピン
１６  信号ピン
１７  熱伝導材料
１８  熱伝導材料
１９  貫通穴
２０  第２サンプル基板
２１  べたパターン
２２  第１配線
２３  第２配線
２４  第３配線
２５  抵抗
２６  リニアレギュレータ
２７  金属筐体
２８  熱伝導材料
２９  ケーブル
３０  金属ねじ
３１  熱電対
【図１】
2009289893.tif 000009
【図２】
2009289893.tif 000010
【図３】
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【図４】
2009289893.tif 000012
【図５】
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【図６】
2009289893.tif 000014
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2009289893.tif 000018
【図１１】
2009289893.tif 000019
【図１２】
2009289893.tif 000020
【図１３】
2009289893.tif 000021
【図１４】
2009289893.tif 000022
【図１５】
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