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、図９のよう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、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、等々の難点がある。
【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】本発明に係る高密度放熱型回路基板は、前述の課題を解決するため以下のように構成したものである。すなわち、請求項１に記載の高密度放熱型回路基板は、放熱プレート上にプリント回路基板を接合した複数の放熱型回路基板をプリント回路基板面が表面になるように上下に配置し、上下の放熱プレート相互の間には金属製のスペーサーとヒートパイプとを交互にかつ互いに接触する状態に設け、上下のプリント回路基板を前記放熱プレートの端部よりも内側に配置された連結部により相互に連結したことを特徴としている。請求項２に記載の高密度放熱型回路基板は、放熱プレート上にプリント回路基板を接合した複数の放熱型回路基板をプリント回路基板面が表面になるように上下に配置し、上下の放熱プレート相互の間には金属製のスペーサーとヒートパイプとを交互にかつ互いに接触する状態に設け、上下のプリント回路基板を前記ヒートパイプが突出する端部において連結部により相互に連結し、前記ヒートパイプの端部を前記連結部に設けた穴へ挿通したことを特徴としている。
【０００７】
【作用】本発明に係る高密度放熱型回路基板は、前述のように構成したので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を一体に接合した放熱型回路基板１を有する点では従来と同じである。他方、プリント回路基板３の面が表面になるように複数（図では２枚）の放熱型回路基板１を上下に組合せ、その内側の各放熱プレート２の間に、アルミまたは銅等からなる棒状のスペーサー９と、ヒートパイプ７とを交互にかつ互いに接触する状態に設け、上下のプリント回路基板３を連結部１０で連結した点で従来のものとは異なっている。また、各放熱プレート２とプリント回路基板３には、ヒートパイプ７が位置していない端部に切欠状部１０ａを形成し、上下のプリント回路基板３，３を前記切欠状部１０ａの部分において連結部１０で連結することにより、連結部１０が前記放熱プレート２の端部よりも内側に配置するように構成されている。そして、プリント回路基板３の上には前述した従来ものと同じように発熱部品６が実装され、発熱部品６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。連結部１０は、放熱プレート２の端部よりも内側に位置するように構成されているので、この部分に他の部品が接触することがなく破損が防止されるとともに、取扱いが容易になる。
【００１０】図２は、本発明の他の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では、上下のプリント回路基板３，３を各ヒートパイプ７が突出する端部において連結部１０により相互に連結し、各ヒートパイプ７の端部を前記連結部１０に設けた穴１０ｂへ挿通している。この実施例では、各ヒートパイプ７の端部が連結部１０の穴１０ａから突出しているので、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ほか、連結部１０が補強される。この実施例の回路基板の他の構成や作用効果は、図１の実施例のものと同様であるのそれらの説明は省略する。
【００１１】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には、予め表面処理したアルミ，銅などの金属板を用いる。プリント回路基板３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して構成する。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である。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。
【００１２】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。
【００１３】上記のスペーサー９は図３及び図４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。
【００１４】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１２は、図６に示すようにヒートパイプ７の表面に形成してもよい。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。
【００１５】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１０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。
【００１６】
【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、仕様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である。
【図２】本発明の他の実施例に係る高密度放熱型回路基板の斜視図である。
【図３】ペーサーの変形例を示す平面図である。
【図４】図３のスペーサーの正面図である。
【図５】放熱プレート，スペーサー及びヒートパイプの関連構成の変形例を示す断面図である。
【図６】放熱プレート，スペーサー及びヒートパイプの関連構成の他の変形例を示す断面図である。
【図７】連結部の変形例を示す部分拡大断面図である。
【図８】連結部の他の変形例を示す部分拡大断面図である。
【図９】従来の放熱型回路基板の斜視図である。
【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
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
【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、図９のよう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、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、等々の難点がある。
【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】本発明に係る高密度放熱型回路基板は、前述の課題を解決するため以下のように構成したものである。すなわち、請求項１に記載の高密度放熱型回路基板は、放熱プレート上にプリント回路基板を接合した複数の放熱型回路基板をプリント回路基板面が表面になるように上下に配置し、上下の放熱プレート相互の間には金属製のスペーサーとヒートパイプとを交互にかつ互いに接触する状態に設け、上下のプリント回路基板を前記放熱プレートの端部よりも内側に配置された連結部により相互に連結したことを特徴としている。請求項２に記載の高密度放熱型回路基板は、放熱プレート上にプリント回路基板を接合した複数の放熱型回路基板をプリント回路基板面が表面になるように上下に配置し、上下の放熱プレート相互の間には金属製のスペーサーとヒートパイプとを交互にかつ互いに接触する状態に設け、上下のプリント回路基板を前記ヒートパイプが突出する端部において連結部により相互に連結し、前記ヒートパイプの端部を前記連結部に設けた穴へ挿通したことを特徴としている。
【０００７】
【作用】本発明に係る高密度放熱型回路基板は、前述のように構成したので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を一体に接合した放熱型回路基板１を有する点では従来と同じである。他方、プリント回路基板３の面が表面になるように複数（図では２枚）の放熱型回路基板１を上下に組合せ、その内側の各放熱プレート２の間に、アルミまたは銅等からなる棒状のスペーサー９と、ヒートパイプ７とを交互にかつ互いに接触する状態に設け、上下のプリント回路基板３を連結部１０で連結した点で従来のものとは異なっている。また、各放熱プレート２とプリント回路基板３には、ヒートパイプ７が位置していない端部に切欠状部１０ａを形成し、上下のプリント回路基板３，３を前記切欠状部１０ａの部分において連結部１０で連結することにより、連結部１０が前記放熱プレート２の端部よりも内側に配置するように構成されている。そして、プリント回路基板３の上には前述した従来ものと同じように発熱部品６が実装され、発熱部品６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。連結部１０は、放熱プレート２の端部よりも内側に位置するように構成されているので、この部分に他の部品が接触することがなく破損が防止されるとともに、取扱いが容易になる。
【００１０】図２は、本発明の他の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では、上下のプリント回路基板３，３を各ヒートパイプ７が突出する端部において連結部１０により相互に連結し、各ヒートパイプ７の端部を前記連結部１０に設けた穴１０ｂへ挿通している。この実施例では、各ヒートパイプ７の端部が連結部１０の穴１０ａから突出しているので、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ほか、連結部１０が補強される。この実施例の回路基板の他の構成や作用効果は、図１の実施例のものと同様であるのそれらの説明は省略する。
【００１１】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には、予め表面処理したアルミ，銅などの金属板を用いる。プリント回路基板３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して構成する。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である。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。
【００１２】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。
【００１３】上記のスペーサー９は図３及び図４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。
【００１４】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１２は、図６に示すようにヒートパイプ７の表面に形成してもよい。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。
【００１５】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１０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。
【００１６】
【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、仕様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である。
【図２】本発明の他の実施例に係る高密度放熱型回路基板の斜視図である。
【図３】ペーサーの変形例を示す平面図である。
【図４】図３のスペーサーの正面図である。
【図５】放熱プレート，スペーサー及びヒートパイプの関連構成の変形例を示す断面図である。
【図６】放熱プレート，スペーサー及びヒートパイプの関連構成の他の変形例を示す断面図である。
【図７】連結部の変形例を示す部分拡大断面図である。
【図８】連結部の他の変形例を示す部分拡大断面図である。
【図９】従来の放熱型回路基板の斜視図である。
【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
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】 放熱プレート上にプリント回路基板を接合した複数の放熱型回路基板をプリント回路基板面が表面になるように上下に配置し、上下の放熱プレート相互の間には金属製のスペーサーとヒートパイプとを交互にかつ互いに接触する状態に設け、上下のプリント回路基板を前記放熱プレートの端部よりも内側に配置された連結部により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】 放熱プレート上にプリント回路基板を接合した複数の放熱型回路基板をプリント回路基板面が表面になるように上下に配置し、上下の放熱プレート相互の間には金属製のスペーサーとヒートパイプとを交互にかつ互いに接触する状態に設け、上下のプリント回路基板を前記ヒートパイプが突出する端部において連結部により相互に連結し、前記ヒートパイプの端部を前記連結部に設けた穴へ挿通したことを特徴とする、高密度放熱型回路基板。
【請求項１】 放熱プレート上にプリント回路基板を接合した複数の放熱型回路基板をプリント回路基板面が表面になるように上下に配置し、上下の放熱プレート相互の間には金属製のスペーサーとヒートパイプとを交互にかつ互いに接触する状態に設け、上下のプリント回路基板を前記放熱プレートの端部よりも内側に配置された連結部により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】 放熱プレート上にプリント回路基板を接合した複数の放熱型回路基板をプリント回路基板面が表面になるように上下に配置し、上下の放熱プレート相互の間には金属製のスペーサーとヒートパイプとを交互にかつ互いに接触する状態に設け、上下のプリント回路基板を前記ヒートパイプが突出する端部において連結部により相互に連結し、前記ヒートパイプの端部を前記連結部に設けた穴へ挿通したことを特徴とする、高密度放熱型回路基板。
【図４】
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【特許番号】特許第３３１１４２１号（Ｐ３３１１４２１）
【登録日】平成１４年５月２４日（２００２．５．２４）
【発行日】平成１４年８月５日（２００２．８．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平５−１００２１１
【出願日】平成５年４月２日（１９９３．４．２）
【公開番号】特開平６−２９１４８１
【公開日】平成６年１０月１８日（１９９４．１０．１８）
【審査請求日】平成１１年１２月１６日（１９９９．１２．１６）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【参考文献】
【文献】特開 平３−２５５６９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平５−６３３８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開 平３−１１６０６２（ＪＰ，Ｕ）
【文献】実開 昭５１−６４６１（ＪＰ，Ｕ）
【登録日】平成１４年５月２４日（２００２．５．２４）
【発行日】平成１４年８月５日（２００２．８．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成５年４月２日（１９９３．４．２）
【公開番号】特開平６−２９１４８１
【公開日】平成６年１０月１８日（１９９４．１０．１８）
【審査請求日】平成１１年１２月１６日（１９９９．１２．１６）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【参考文献】
【文献】特開 平３−２５５６９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平５−６３３８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開 平３−１１６０６２（ＪＰ，Ｕ）
【文献】実開 昭５１−６４６１（ＪＰ，Ｕ）
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