JP2018164025A - プリント配線板とその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
そこで近年では、上記サーマルビアに代えて、熱容量の大きい金属片(例えば「銅片」)を埋め込むという手段が検討報告されている(例えば、特許文献1参照)。
なお、文中(本発明の構成を説明する文も含む)に、「プリント配線板」と「プリント回路基板」という用語が登場するが、説明の便宜上、電子部品と放熱体を実装及び配置する前のものを「プリント配線板」、これらを実装及び配置した後のものを「プリント回路基板」と使い分けて表記している。
また、金属片収容孔に金属片を収容する際の説明において、「電子部品実装面側開口端」、「放熱体配置面側開口端」という用語が登場するが、ここでいう「開口端」とは、「絶縁基板」に設けられた「金属片収容孔」の開口端部のみを意味するものではなく、「金属片収容孔開口端」の周囲を囲うように設けられる、例えば図6及び図7に示される「外層配線パターン3a、3b」や「ソルダーレジスト7」が、「電子部品11や放熱体14」と「金属片収容孔8」の開口端部との間に存在する場合には、当該「外層配線パターン3a、3b」や「ソルダーレジスト7」によって形成された開口端部を意味する。尚、図6中、符号10は接着剤、8Aは電子部品実装面側開口端の位置、8Bは放熱体配置面側開口端の位置を示している。
例えば、図7の構成を用いて説明すると、電子部品接続側露出面99Aが金属片収容孔8の周囲を囲うように形成されたソルダーレジスト7よりも突出してしまった場合には、当該電子部品11の実装不良が発生する懸念があり、また、放熱体接続側露出面99Bが絶縁基板1の下面(放熱体配置側面B)よりも突出してしまった場合には、金属片99と金属性の放熱体14との距離が狭まり、絶縁性を有する熱伝導性接着剤15が薄くなってしまうため、金属片99と放熱体14との間の絶縁信頼性を確保できなくなるという懸念があるからである。
即ち、図7に示したプリント配線板Pwにおいても、金属片収容孔8の上下に位置する開口端の間の長さ(電子部品実装面側開口端の位置8Aと放熱体配置面側開口端の位置8Bとの間の長さ)よりも短い寸法の金属片99を配置するようにしているが、金属片99の配置方法として、放熱体接続側露出面99Bと絶縁基板1の放熱体配置側面Bとが同一平面となるように配置しているため、絶縁基板1(プリント配線板Pw)に、図8に示した大きな反り部が発生していた場合、金属片99の放熱体接続側露出面99Bが、金属片収容孔8の放熱体配置面側開口端の位置8Bから突出してしまい、上記で説明したような、放熱体14との間の絶縁信頼性が確保できなくなる危険性がある、という問題である。
即ち、「圧入方式」は、金属片収容孔8の孔径よりも小さい径で、且つ、当該金属片収容孔8のZ軸方向の寸法よりも長い金属片99を塑性変形(圧力による変形)させることで、金属片99を金属片収容孔8内に固定させる(即ち、金属片収容孔8の内壁をX−Y方向に押し広げる力で固定させる)ものなので、絶縁基板1にクラックを発生させる懸念があるからである。
さらに、当該金属片の固定方法として、金属片収容孔の内壁と金属片との間にできる隙間に、接着剤を流し込むという方法を採用したため、圧入方式の際に問題となっていたクラック問題も無くすことができる。
尚、本発明においては、金属片9として、放熱体接続側露出面9Bに、予め、硬化済みの熱伝導性樹脂15aが、当該放熱体接続側露出面9Bと金属片収容孔8の放熱体配置面側開口端の位置8Bとの間の距離に相当する厚みで形成された、熱伝導性樹脂付き金属片500を用いるようにしたため、金属片9を、上記配置位置に固定する際に、専用の治具(放熱体配置面側開口端の位置8Bからの凹み量や金属片収容孔8の孔径に対応した突起部を有する治具)を用意する必要がなく、また、絶縁基板1(プリント配線板PW)に大きな反りが発生していた場合においても、金属片9と放熱体14との間の絶縁信頼性を確保することができる。
その後、当該コア基板1aの表裏面に、層間絶縁層101と金属箔102とからなるビルドアップ層1bを積層することによって、図2(a)に示した6層構造の中間基板を得る。
なお、ドリルで貫通孔5aを穿孔する際に、例えば、切径がφ3.5〜4.5mmの金属片収容孔8も一緒に穿孔する。
なお、熱伝導性樹脂15aは、放熱体14を配置する際に用いる熱伝導性接着剤15と同じく、絶縁性を有するものであり、説明の便宜上、両者の用語を分けて説明してはいるが、基本的には同じ材料を用いると考えてよい。
その後、打ち抜かれた個片の保護フィルム300を引き剥がせば、図4(b)に示したような「熱伝導性樹脂付き金属片500」が得られる。
即ち、金属片収容孔8に配置した際に、金属片9の電子部品接続側露出面9Aが、電子部品実装面側開口端の位置8A以下の位置、より具体的には電子部品実装側面Aの外層配線パターン3aの外側面と同一面かそれより下の位置にあるとともに、当該金属片9の放熱体接続側露出面9Bが、放熱体配置面側開口端の位置8Bよりも凹んだ位置、より具体的には放熱体配置側面Bの層間絶縁層101の外側面より電子部品実装面側開口端の位置8A側に凹んだ位置にある、という条件である。
当該金属片9を金属片収容孔8内に配置した際の電子部品接続側露出面9Aの位置に関しては、流動性のある半田により補うことができるため、多少の寸法誤差があってもそれほど問題にはならないが、電子部品11との半田接続性に影響が出ない範囲の深さ、例えば、電子部品実装面側開口端の位置8Aから0〜400μmの深さとするのが望ましい。また、放熱体接続側露出面9Bの位置に関しては、放熱体との間の絶縁性を確保するために、放熱体配置面側開口端の位置8Bから最低でも電子部品実装面側開口端の位置8A側に100μm凹んだ位置が望ましく、他方、放熱性の観点からすると、所望とする放熱性を確保できる範囲の深さ、例えば、放熱体配置面側開口端の位置8Bからの深さを200μm以下に抑えるのが望ましい。換言すれば、放熱体配置面側開口端の位置8Bから100〜200μmの深さとするのが望ましい。
また、絶縁基板1に大きな反りが発生していた場合においても、金属片9の放熱体接続側露出面9Bが放熱体配置面側開口端の位置8Bから突出する懸念がなくなるため、熱伝導性接着剤15を介して配置される放熱体14との間の絶縁信頼性を確実に確保することができる(図1に示した要部拡大図を参照)。
これにより、圧入方式で見られた絶縁基板1にクラックが入るという懸念を無くすことができる。
ただし、めっき103の厚みバラツキが大きい場合、熱伝導性樹脂付き金属片500の挿入時に当該熱伝導性樹脂付き金属片500がめっき103の突出部に引っ掛かり、挿入ミスなどが発生する可能性があるため、当該めっき103を形成しない構成とするのが望ましいといえる。
1a:コア基板
1b:ビルドアップ層
2:内層配線パターン
3a、3b:外層配線パターン
3c:実装パッド
4:ベリードホール
5:貫通めっきスルーホール
5a:貫通孔
6:ブラインドバイアホール
6a:非貫通孔
7:ソルダーレジスト
8:金属片収容孔
8A:電子部品実装面側開口端の位置
8B:放熱体配置面側開口端の位置
9、99:金属片
9A、99A:電子部品接続側露出面
9B、99B:放熱体接続側露出面
99a:凹部
99b:凸部
10:接着剤
11:電子部品
12:端子
13:半田
14:放熱体
15:熱伝導性接着剤
15a:熱伝導性樹脂
16:隙間
17:治具
100、100a、100b:コア絶縁層
101:層間絶縁層
102:金属箔
103:めっき
200:金属板
300:保護フィルム
400:打ち抜きエリア
500:熱伝導性樹脂付き金属片
A:電子部品実装側面
B:放熱体配置側面
PW、Pw:プリント配線板
PC、Pc:プリント回路基板
Claims (4)
- 電子部品からの発熱を、当該電子部品の直下に配置した金属片によって、当該電子部品実装側面と反対の面側に配置された放熱体へと伝熱させるプリント配線板であって、少なくとも、絶縁基板と、当該絶縁基板を貫通する金属片収容孔と、当該金属片収容孔内に接着剤を介して固定された熱伝導性樹脂付き金属片からなり、当該金属片の電子部品接続側露出面が、当該金属片収容孔の電子部品実装面側開口端の位置以下の位置にあるとともに、当該金属片の放熱体接続側露出面が、当該金属片収容孔の放熱体配置面側開口端の位置よりも電子部品実装面側開口端の位置側に凹んだ位置にあり、且つ、当該金属片の放熱体接続側露出面に形成された熱伝導性樹脂が当該金属片の放熱体接続側露出面と金属片収容孔の放熱体配置面側開口端の位置との間の距離に相当する厚みを有していることを特徴とするプリント配線板。
- 当該金属片収容孔の電子部品実装面側開口端の位置以下の位置が、電子部品との半田接続性に影響が出ない範囲の深さであるとともに、当該金属片収容孔の放熱体配置面側開口端の位置よりも凹んだ位置が、放熱体との間の絶縁性及び所望とする放熱性を確保できる範囲の深さであることを特徴とする請求項1に記載のプリント配線板。
- 電子部品からの発熱を、当該電子部品の直下に配置した金属片によって、当該電子部品実装側面と反対の面側に配置された放熱体へと伝熱させるプリント配線板の製造方法であって、少なくとも、絶縁基板に金属片収容孔を形成する工程と、当該金属片収容孔内に配置した際に、金属片の電子部品接続側露出面が、金属片収容孔の電子部品実装面側開口端の位置以下の位置となるとともに、当該金属片の放熱体接続側露出面が、金属片収容孔の放熱体配置面側開口端の位置よりも電子部品実装面側開口端の位置側に凹んだ位置となる長さを有する金属片の放熱体接続側露出面に、当該放熱体接続側露出面と金属片収容孔の放熱体配置面側開口端の位置との間の距離に相当する厚みの熱伝導性樹脂を形成する工程と、当該熱伝導性樹脂付き金属片を金属片収容孔内に挿入する工程と、当該金属片収容孔と金属片との隙間に接着剤を供給して、当該金属片を金属片収容孔内に固定する工程とを有することを特徴とするプリント配線板の製造方法。
- 当該金属片収容孔の電子部品実装面側開口端の位置以下の位置が、電子部品との半田接続性に影響が出ない範囲の深さであるとともに、当該金属片収容孔の放熱体配置面側開口端の位置よりも凹んだ位置が、放熱体との間の絶縁性及び所望とする放熱性を確保できる範囲の深さであることを特徴とする請求項3に記載のプリント配線板の製造方法。
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US20030100197A1 (en) * | 2001-11-26 | 2003-05-29 | Powerwave Technologies, Inc. | Edge-plated well for circuit board components |
JP2004179309A (ja) * | 2002-11-26 | 2004-06-24 | New Japan Radio Co Ltd | プリント回路基板の放熱構造とその製造方法 |
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