ヒートパイプ内蔵プリント配線基板

【課題】高発熱部品３を実装し、この高発熱部品３から発せられる熱を放熱部７に伝達するヒートパイプ４を内蔵したプリント配線基板１において、その厚さを薄く形成し、電子部品の薄型化に有利なものとする。
【解決手段】基板内層でグラウンドを構成する銅層（金属層）ａ₃にヒートパイプ４を一体に形成した構造とする。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高発熱性の電子部品を冷却するためのヒートパイプを内蔵したプリント配線基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＣＰＵなどの高発熱性の電子部品を備えた電子機器においては、電子部品を効果的に冷却するために、この電子部品が実装されるプリント配線基板にヒートパイプを内蔵したものが用いられている。
【０００３】このヒートパイプは電子部品から発せられる熱を効率的に基板外の放熱部に伝達する働きを有し、これによって電子部品を効果的に冷却して熱から保護するようにしたものである。
【０００４】このようなヒートパイプを内蔵したプリント配線基板としては、従来例えば「特開平３−２５５６９０号公報」や「特開平５−２９７１７号公報」に開示されているようなものがある。
【０００５】これら従来のヒートパイプ内蔵プリント配線基板は、何れも単独で形成されたヒートパイプをプリント配線基板の内部に埋め込んだ構造となっている。即ち従来は、ヒートパイプ単体で独立した完成品が用いられており、これをプリント配線基板の絶縁層に埋め込んでヒートパイプ内蔵プリント配線基板を構成している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように従来のヒートパイプ内蔵プリント配線基板は、単独で形成されたヒートパイプをプリント配線基板に埋め込んだ構造であるため、ヒートパイプそのものの厚さがプリント配線基板の厚さをそのまま増やすことになるので、プリント配線基板の厚さを薄くすることは困難であった。
【０００７】特に最近のプリント配線基板では、プリント配線を多層に有するいわゆる多層基板が使用されており、この多層基板において従来の如くヒートパイプを埋め込むと基板の厚さは相当に厚くなってしまい、電子機器の薄型化の大きな妨げとなっていた。
【０００８】本発明はこのような問題点を解消することを目的としてなされたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するために本発明は、高発熱性の電子部品を実装し、この電子部品から発せられる熱を放熱部に伝達するヒートパイプを内蔵したプリント配線基板において、基板内層でグラウンドを構成する金属層にヒートパイプを一体に形成した構造としたものである。
【００１０】このような構造としたことにより本発明のヒートパイプ内蔵プリント配線基板は、従来に比して基板の厚さを薄く形成でき、電子機器の薄型化に有利なものとなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態例について説明する。
【００１２】図１は本発明によるプリント配線基板の内部構造を拡大断面で示している。このプリント配線基板１は、プリント配線層である銅層（金属層）を４層に有する多層基板であり、そのうち上層から１，２，４層目の銅層ａ₁，ａ₂，ａ₄は夫々回路配線パターンを構成し、３層目の銅層ａ₃はグラウンドを構成している（以下この３層目の銅層ａ₃をグラウンド層という）。また各層の銅層間はガラスエポキシ樹脂などによりなる樹脂層２で絶縁されている。
【００１３】プリント配線基板１の上面には、ＣＰＵなどの高発熱性の電子部品（以下高発熱部品という）３が実装されており、この高発熱部品３から発せられる熱をプリント配線基板１の端部の放熱部７に効率的に伝達して高発熱部品３を冷却するためのヒートパイプ４がプリント配線基板１に内蔵されている。
【００１４】ここで特に本例のプリント配線基板１においては、図１及び図２に示す如くヒートパイプ４は基板内層のグラウンド層ａ₃に一体に形成されている。尚、このヒートパイプ４を形成する方法については後に詳述する。
【００１５】ヒートパイプ４の熱端側（高発熱部品３側）においては、プリント配線基板１に多数の貫通穴（スルーホール）５が穿設されており、この貫通穴５の内周面に施された金属メッキ６を介して高発熱部品３と基板内層のグラウンド層ａ₃とが熱的に接続された構造となっている。
【００１６】即ち、貫通穴５は高発熱部品３の実装部に対応して設けられ、４層の銅層のうちグラウンド層ａ₃のみを貫通しており（他の層ａ₁，ａ₂，ａ₄の回路配線パターンは貫通穴５を除けて形成されている）、このため高発熱部品３から発せられた熱は貫通穴５の金属メッキ６を通してグラウンド層ａ₃からヒートパイプ４に伝えられるようになっている。
【００１７】一方、ヒートパイプ４の冷端側（放熱部７側）においては、放熱部７としてプリント配線基板１の上下面に放熱板８がビス９等によって固定されている。ここでもプリント配線基板１に多数の貫通穴１０が穿設されており、この貫通穴１０の内周面に施された金属メッキ１１を介して放熱板８と基板内層のグラウンド層ａ₃とが熱的に接続された構造となっている。
【００１８】即ち、貫通穴１０は放熱板８の固定部に対応して設けられ、４層の銅層のうちグラウンド層ａ₃のみを貫通しており、このため高発熱部品３からヒートパイプ４に伝えられた熱はグラウンド層ａ₃から貫通穴１０の金属メッキ１１を通して放熱板８に伝達されて放熱されるようになっている。
【００１９】以上の如く構成される本例のプリント配線基板１では、高発熱部品３から発せられた熱をヒートパイプ４によって効率的に放熱部７の放熱板８に伝達して放熱できるので、高発熱部品３を効果的に冷却して熱から保護することができる。
【００２０】またヒートパイプ４は周囲が樹脂層２で覆われているので、ヒートパイプ４内の冷媒の蒸発・液化による熱輸送経路としての断熱効果を期待でき、このためより効率的な伝熱性が確保されて良好な放熱効果が得られるものである。
【００２１】次に、上記の如く構成されるプリント配線基板において、基板内層にヒートパイプ４を形成する方法について説明する。
【００２２】図３はその第１の例を示す。この例は、プリント配線基板の製造工程において、２枚の銅板（金属板）１２と１３とを貼り合わせてグラウンド層ａ₃を形成するものであり、この場合先ず（Ａ）に示す如く２枚の銅板１２と１３に互いに対向する凹状の変形部１２ａと１３ａをプレス加工等によって形成する。
【００２３】そしてこの２枚の銅板１２と１３を（Ｂ）のように貼り合わせてグラウンド層ａ₃を形成すると、このグラウンド層ａ₃には銅板１２と１３の互いの変形部１２ａと１３ａの間に空洞部１４が作られることになる。尚、ここで空洞部１４は、両端部分に鋭角状部１４ａと１４ｂが形成されるような形状とする（このような形状とすることにより、ヒートパイプの伝熱性が向上することが知られている）。
【００２４】こうして２枚の銅板１２と１３を貼り合わせてなるグラウンド層ａ₃に空洞部１４を形成した後、（Ｃ）に示す如くグラウンド層ａ₃の上下両側に樹脂層２を形成し、最後に（Ｄ）のように空洞部１４に冷媒１５を封入して気圧を下げ、ヒートパイプ４を形成する。
【００２５】図４はヒートパイプの形成方法の第２の例を示す。この例では、プリント配線基板の製造工程において、先ず（Ａ）に示す如く樹脂層２の上に銅箔（金属箔）によりなるグラウンド層ａ₃が形成された状態で、その上に例えばワックスなどの低融点材料１６でヒートパイプの経路を形成する。
【００２６】そしてこの低融点材料１６の上に被せるように（Ｂ）の如く蒸着やメッキなどで銅（金属）のカバー層１７を生成し、その上に（Ｃ）に示すように樹脂層２を形成した後、低融点材料１６を熱で溶かして空洞部１４を作り、最後にこの空洞部１４に（Ｄ）のように冷媒１５を封入して気圧を下げ、ヒートパイプ４を形成する。
【００２７】以上の例のようにヒートパイプ４を基板内層のグラウンド層ａ₃と一体に形成した構造とすることにより、従来のように単独で形成されたヒートパイプを埋め込んだ構造に比べてプリント配線基板の厚さを薄く形成することができる。
【００２８】特に図４の第２の例では、ヒートパイプ４を薄い層で形成できるので、プリント配線基板のより一層の薄型化が可能である。
【００２９】またこのようにヒートパイプ４を基板内層のグラウンド層ａ₃と一体化したことにより、生産性及びコストの面でも有利となり、またヒートパイプ４の接触不良が生じることもないので確実な放熱効果が得られるものである。
【００３０】図５〜図７はヒートパイプの冷端側の放熱構造の例を示している。図５は、高発熱部品３を実装したプリント配線基板１が収容される電子機器の筺体１８の一部分に、ヒートパイプ４の冷端側の放熱部７をビス等の金属締結１９によって熱的に接続し、高発熱部品３から発せられる熱を筺体１８を使って大気に放熱する構造としたものである。
【００３１】また図６は、筺体１８の上面に配置固定されるキーボード２０などの機器にヒートパイプ４の冷端側の放熱部７を熱的に接続して高発熱部品３の熱を放熱するようにした例である。
【００３２】さらに図７に示すように、ヒートパイプ４の冷端側をヒートシンク２１に接続し、このヒートシンク２１から放熱される熱をファン２２によって強制的に筺体１８の外に排出させる構造としてもよい。
【００３３】以上、本発明の実施の形態例について説明したが、本発明はこれらの例に限ることなく他にも種々の実施形態を採り得るものであることは言うまでもない。
【００３４】
【発明の効果】以上に説明した如く本発明は、高発熱性の電子部品を実装し、この電子部品から発せられる熱を放熱部に伝達するヒートパイプを内蔵したプリント配線基板において、基板内層でグラウンドを構成する金属層にヒートパイプを一体に形成した構造としたことにより、従来に比べてプリント配線基板の厚さを薄く形成することができ、電子機器の薄型・コンパクト化を図る上で有利なものとなる。
【００３５】さらにヒートパイプを基板内層と一体化したことで生産性及びコストの面でも有利となり、またヒートパイプの接触不良が生じることもないので確実な放熱効果が得られる等、従来にはない種々の実用的効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるプリント配線基板の内部構造を示す縦断側面図である。
【図２】同、グラウンド層の平面図である。
【図３】本発明によるプリント配線基板におけるヒートパイプの形成方法の第１の例を示す縦断面図である。
【図４】同、第２の例を示す縦断面図である。
【図５】ヒートパイプの冷端側の放熱構造の一例を示す概略平面図である。
【図６】同、他の例を示す概略側面図である。
【図７】同、さらに他の例を示す概略平面図である。
【符号の説明】
１‥‥プリント配線基板、ａ₃‥‥グラウンド層（グラウンドを構成する金属層）、３‥‥高発熱部品（高発熱性の電子部品）、４‥‥ヒートパイプ、５‥‥貫通穴、６‥‥金属メッキ、７‥‥放熱部、８‥‥放熱板、１０‥‥貫通穴、１１‥‥金属メッキ、１２，１３‥‥銅板、１２ａ，１３ａ‥‥変形部、１４‥‥空洞部、１５‥‥冷媒、１６‥‥低融点材料、１７‥‥銅（金属）のカバー層

【特許請求の範囲】
【請求項１】高発熱性の電子部品を実装し、この電子部品から発せられる熱を放熱部に伝達するヒートパイプを内蔵したプリント配線基板において、基板内層でグラウンドを構成する金属層に上記ヒートパイプを一体に形成したことを特徴とするヒートパイプ内蔵プリント配線基板。
【請求項２】上記ヒートパイプの熱端側において上記電子部品と上記金属層とは、金属メッキされた貫通穴を介して熱的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のヒートパイプ内蔵プリント配線基板。
【請求項３】上記ヒートパイプの冷端側において上記放熱部と上記金属層とは、金属メッキされた貫通穴を介して熱的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のヒートパイプ内蔵プリント配線基板。
【請求項４】上記ヒートパイプは、互いに対向する凹状の変形部が形成された２枚の金属板を貼り合わせて上記凹状の変形部間に空洞部を作り、この空洞部内に冷媒を封入して形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載のヒートパイプ内蔵プリント配線基板。
【請求項５】上記ヒートパイプは、金属層の上に低融点材料によってヒートパイプの経路を形成してその上に金属のカバー層を生成し、その後に上記低融点材料を溶かして空洞部を作り、この空洞部内に冷媒を封入して形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載のヒートパイプ内蔵プリント配線基板。

【図１】