高密度放熱型回路基板

【目的】半導体素子等の発熱部品が実装される放熱型回路基板の実装面積を増加すると共に、仕様の変更に容易に対応でき、かつメンテナンスが容易にできるようにしたこと。
【構成】プリント回路基板３と放熱プレート２とを一体化してなる放熱型回路基板において、前記放熱型回路基板の複数枚をプリント回路基板面が表面になるように上下に組合せ、その内側の放熱プレート面に、スペーサー９を介してヒートパイプ７を配置すると共に、前記プリント回路基板を連結部１０で相互に連結したことを特徴とする高密度放熱型回路基板。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は発熱部品が実装される高密度放熱型回路基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子等の発熱部品の熱を効率よく放熱するために放熱プレートに回路基板を配置した構造の放熱型回路基板がある。この放熱型回路基板１は、図１１１１に示すようにアルミ板等からなる放熱プレート２上にプリント回路基板３を一体に接合したものである。プリント回路基板３は、ガラスエポキシ基板４の表面および内部に銅箔による回路パターン５を形成したものである。
【０００３】この放熱型回路基板１にはＬＳＩなどの発熱部品６が実装され、プリント回路基板３の発熱部品実装部の下方には図示しない穴があいており、発熱部品６は、その穴内の熱伝導性の高いアルミナ等を混合した接着剤により放熱プレート２に固定される。放熱プレート２には、図示しない放熱フィンを有するヒートパイプ７が放熱プレート２内を貫通するように挿入されており、放熱プレート２の熱は、ヒートパイプ７により放熱される。
【０００４】上記の放熱型回路基板は、放熱プレート２にヒートパイプ挿入孔を有するアルミの押出し材を使用するため、大きさの変更がきかない、ヒートパイプの配置位置等の変更ができない、実装がしにくい、両面実装ができない、等の難点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題について検討の結果、放熱プレートに押出型材を使用することなく、基板の使用変更にも容易に対応でき、実装し易く、かつ、両面実装が可能な高密度放熱型回路基板を開発したものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、プリント回路基板と放熱プレートとを一体化してなる放熱型回路基板において、前記放熱型回路基板の複数枚を、プリント回路基板面が表面になるように上下に組合せ、その内側の放熱プレート面に、スペーサーを介してヒートパイプを配置すると共に、前記プリント回路基板を連結部品で相互に連結したことを特徴とする高密度放熱型回路基板を請求項１とし、前記のスペーサーは、ヒートパイプの幅と同等の溝を設けた金属板であることを特徴とする請求項１記載の高密度放熱型回路基板を請求項２とし、前記連結部をプリント回路基板としたことを特徴とする請求項１記載の高密度放熱型回路基板を請求項３とし、前記連結部をコネクター化した構造とすることを特徴とする請求項１記載の高密度放熱型回路基板を請求項４とし、前記ヒートパイプまたは放熱プレートのいずれか一方の表面に凹凸を形成したことを特徴とする請求項１記載の高密度放熱型回路基板を請求項５とし、前記の連結部は、放熱プレートの端部より内側に配置したことを特徴とする請求項１記載の高密度放熱型回路基板を請求項６とし、前記の連結部に穴を設けて、ヒートパイプを挿入した構造としたことを特徴とする請求項１記載の高密度放熱型回路基板を請求項７とし、前記ヒートパイプの端部に放熱フィンを設けたことを特徴とする請求項１記載の高密度放熱型回路基板を請求項８とするものである。
【０００７】
【作用】このようにすると、プリント回路基板の上下面に発熱部品の実装が可能になり、実装面積は２倍になる。またヒートパイプは、スペーサーの間に挿入するので、スペーサーを仕様に応じて変更できる。基板に発熱部品を実装した後に、ヒートパイプを配置することから、実装がし易い。ヒートパイプはスペーサーと出し入れが自由なため、メンテナンスが容易である。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例を示す高密度放熱型回路基板の斜視図である。この高密度放熱型回路基板８は、アルミ板または銅板等からなる放熱プレート２上にプリント回路基板３を一体に接合した点では従来と同じであるが、プリント回路基板３の面が表面になるように複数枚（図では２枚）上下に組合せ、その内側の放熱プレート２の内面にアルミまたは銅等からなる棒状のスペーサー９を配置し、この間にヒートパイプ７を挿入し、上下のプリント回路基板３を連結部１０で連結するものである。そして、プリント回路基板３の上には前述した従来と同じように発熱部品６が実装され、発熱部品の熱は放熱プレート２とヒートパイプ７に伝達され、ヒートパイプ７の端部に取付けられた放熱フィン（図示せず）により効率よく放熱される。
【０００９】本発明においては、前記したように、プリント回路基板３を上下に組み合わせた構造としたので、従来のものに比べて実装面積が２倍になる。またヒートパイプ７の形状、寸法、本数等は、スペーサーを介して挿入するので、スペーサー９の形状、寸法、本数等を変えることにより、自由に変更できると共に、ヒートパイプの出し入れが容易である。
【００１０】以下に、図１の高密度放熱型回路基板を製造する方法について説明する。放熱プレート２は、予め表面処理したアルミ、銅などの金属板を用い、プリント回路基板３としては、例えば各層の厚さ１８、３５、３５、１８μｍの銅箔をガラスエポキシ基材で四層に形成し、上記四層基板を、放熱プレートをローフローのプリプレグ材で上下より圧力と温度をかけることにより接着する。連結部１０の例として、絶縁材料であるガラス布エポキシ樹脂の厚みが５０μｍ、銅箔厚が３５μｍで形成し、これを所定のパターンにエッチング加工し、放熱プレート２の上下の基板と連結し、導通させる。このパターンはピン間３〜４本クラスの線幅まで許容できる。屈曲性の強度を保つためには次の方法がある。粘性のあるソルダーレジストを薄板部分に塗布し乾燥硬化させる。カバーレイを貼る。可とう性のエポキシシートを利用する等がある。また、連続の折り曲げ強度が必要な場合は、ポリイミド材を使用する場合もある。
【００１１】ヒートパイプ７は主にφ３ｍｍやφ６ｍｍのヒートパイプを利用する。φ３ｍｍのヒートパイプについっては例えば次の利用方法がある。
■φ３ｍｍのヒートパイプを高さ２．０ｍｍ幅３．８ｍｍに偏平加工する。
■ヒートパイプは表面にニッケルメッキ処理を行う。（腐食防止のため）メッキの厚みは２〜５μｍ程度がよい。
上記のヒートパイプ７は、ヒートパイプの寸法、形状に合わせた例えばアルミ、銅などの金属からなる棒状のスペーサー９を放熱プレート２の内面に配置し、この間にヒートパイプ７を挿入し、熱伝導性の接着剤で固定する。このヒートパイプの端部には図示しない放熱フィンが取り付けられている。このような高密度放熱型回路基板８の上下面には、最終的に発熱部品６が設けられ実用に供される。
【００１２】上記のスペーサー９は図２及び図３に示すように、アルミ、銅などの金属板にヒートパイプの寸法に合わせた溝１１を設け、この溝にヒートパイプを挿入すると、取り付けが容易になる。図４はこのようなスペーサー９を用いた回路基板の断面図である。
【００１３】また、上記のヒートパイプ７の取り付けに際し、図５に示すように放熱プレート２の表面に凹凸１２をアルマイト処理、プラスター処理により設けることによりヒートパイプとの接触を良好にすることができる。この凹凸は、図６に示すようにヒートパイプ７の表面に付けてもよい。この場合の処理は、エッチッグ、プラスター、黒化処理、ブラッシング等の方法による。
【００１４】次に連結部１０の連結方法としては、図７に示すように、連結部１０の材質としてプリント回路基板３と同じものを使用してもよく、この場合はハンダ付けが省略できる。プリント回路基板３のガラスエポキシ材１３は、５０〜１００μｍ厚のもので、銅箔１４は厚さ１８〜３５μｍのもので形成する。この場合、連続折り曲げ強度が必要なときは、上記のガラスエポキシ材に変えてポリイミド材を用いる。また連結部は、上記のようにプリント回路基板を使用せず、図８に示すように、表面実装用コネクター１５を用いることもできる。この場合は、表面実装用コネクター１５をプリント回路基板３の銅箔１４に、ハンダ１６による接合が必要となる。
【００１５】上記の連結部は、前述のようにガラスエポキシ材やポリエミド材等を使用するので、可撓性はあるが強度的に弱いので、図９に示すように連結部１０を放熱プレート２の内側になるように配置すると、この部分が他の部品と接触しないため、破損を防ぎ、また取扱いが容易になる。
【００１６】また、本発明の高密度放熱型回路基板の他の例としては、図１０に示すように連結部１０に穴を設け、ヒートパイプ７を挿入した構造とすることもできる。この場合は、前述の図１に示すものとヒートパイプ７の位置がプリント回路基板３に対して９０°変更される。したがって、発熱部品６やヒートパイプ７等の位置、方向の変更に有利に対応できる。また、連結部１０も補強される。なお、図中図１と同符号を付したものは図１の場合と作用が同じであり、説明を省略する。
【００１７】
【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、発熱部品を上下面に実装できる。また、使用変更に容易に対応でき、ヒートパイプの配置やメンテナンスが容易になる等の優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る高密度放熱型回路基板の斜視図
【図２】本発明の一実施例に係るスペーサーの平面図
【図３】本発明の一実施例に係るスペーサーの正面図
【図４】本発明の一実施例に係る高密度放熱型回路基板の他の例の断面図
【図５】本発明の一実施例に係るヒートパイプとスペーサーの取付方法を示す断面図
【図６】本発明の一実施例に係るヒートパイプとスペーサーの取付方法の他の例の断面図
【図７】本発明の一実施例に係る連結部の連結方法を示す断面図
【図８】本発明の一実施例に係る連結部の連結方法の他の例の断面図
【図９】本発明の一実施例に係る高密度放熱型回路基板のさらに他の例の斜視図
【図１０】本発明の一実施例に係る高密度放熱型回路基板のさらに他の例の斜視図
【図１１】従来の放熱型回路基板の斜視図
【符号の説明】
１放熱型回路基板
２放熱プレート
３プリント回路基板
４ガラスエポキシ基板
５回路パターン
６発熱部品
７ヒートパイプ
８高密度放熱型回路基板
９スペーサー
１０連結部
１１溝
１２凹凸
１３ガラスエポキシ材
１４銅箔
１５表面実装用コネクター
１６ハンダ

【特許請求の範囲】
【請求項１】プリント回路基板と放熱プレートとを一体化してなる放熱型回路基板において、前記放熱型回路基板の複数枚を、プリント回路基板面が表面になるように上下に組合せ、その内側の放熱プレート面に、スペーサーを介してヒートパイプを配置すると共に、前記プリント回路基板を連結部品で相互に連結したことを特徴とする高密度放熱型回路基板。
【請求項２】前記のスペーサーは、ヒートパイプの幅と同等の溝を設けた金属板であることを特徴とする請求項１記載の高密度放熱型回路基板。
【請求項３】前記連結部をプリント回路基板としたことを特徴とする請求項１記載の高密度放熱型回路基板。
【請求項４】前記連結部をコネクター化した構造とすることを特徴とする請求項１記載の高密度放熱型回路基板。
【請求項５】前記ヒートパイプまたは放熱プレートのいずれか一方の表面に凹凸を形成したことを特徴とする請求項１記載の高密度放熱型回路基板。
【請求項６】前記の連結部は、放熱プレートの端部より内側に配置したことを特徴とする請求項１記載の高密度放熱型回路基板。
【請求項７】前記の連結部に穴を設けて、ヒートパイプを挿入した構造としたことを特徴とする請求項１記載の高密度放熱型回路基板。
【請求項８】前記ヒートパイプの端部に放熱フィンを設けたことを特徴とする請求項１記載の高密度放熱型回路基板。

【図１】