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技術 配線基板

出願人 日本特殊陶業株式会社
発明者 平野聡岩田宗之森奈緒子
出願日 2014年7月24日 (4年5ヶ月経過) 出願番号 2014-150303
公開日 2016年2月8日 (2年11ヶ月経過) 公開番号 2016-025286
状態 特許登録済
技術分野 半導体または固体装置のマウント プリント板の構造 半導体または固体装置の冷却等
主要キーワード 多角錐体 円錐体形状 露出部側 四角錐体 放熱方向 非導電性成分 表面パッド 立体模型
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年2月8日)のものです。
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図面 (15)

課題

絶縁材からなる基板本体の表面に、発熱量が比較的高い発光素子などの素子実装しても、該素子が発する熱を基板本体の外部に効率良く放熱できると共に、該基板本体の裏面に設ける裏面パッドの配置や、該基板本体の内部に形成すべき配線層ビア導体などの配置について、設計上の自由度を高めた配線基板を提供する。

解決手段

絶縁材からなり、互いに平行な表面3および裏面4と、該表面3と裏面4との間に位置する側面5を有する基板本体2と、該基板本体2の表面3に一端部が個別に露出する放熱体10と、を備えた配線基板1Aであって、前記放熱体10は、上記基板本体2の表面3に一端部が露出する第1露出部11と、該第1露出部11の他端部に連結され、且つ基板本体2の表面3および裏面4と直交する垂直線VLに対して傾斜する中心軸線CLを有する形状であって、第1露出部11から離れるに連れ断面積が拡大する放熱部12a,12bと、を有している、配線基板1A。

概要

背景

例えば、平板状のセラミックからなる絶縁基体の表面の中央部に搭載部を有し、且つ該搭載部と前記絶縁基体の裏面の中央部との間を該絶縁基体の垂直方向に沿って貫通して設けた貫通金属体を備え、該貫通金属体の上記絶縁基体のセラミックに接する側面に傾斜部または段差部を設けることによって、上記搭載部に搭載される発光素子から発生する熱の熱放散性および実装信頼性に優れた発光素子用配線基板が提案されている(例えば、特許文献1参照)。

しかし、前記発光素子用配線基板のように、絶縁基体の表面の中央部と裏面の中央部との間に前記貫通金属体を前記絶縁基体の垂直方向に沿って貫通して配設した場合、上記表面に露出する搭載部に搭載される発光素子が発する熱の放熱方向が垂直方向に限定される。その結果、上記絶縁基体の裏面における外部接続端子の配置や、該絶縁基体の内部に形成すべき配線層ビア導体などの配置について、設計上の自由度が低下する、という問題点があった。

概要

絶縁材からなる基板本体の表面に、発熱量が比較的高い発光素子などの素子実装しても、該素子が発する熱を基板本体の外部に効率良く放熱できると共に、該基板本体の裏面に設ける裏面パッドの配置や、該基板本体の内部に形成すべき配線層やビア導体などの配置について、設計上の自由度を高めた配線基板を提供する。絶縁材からなり、互いに平行な表面3および裏面4と、該表面3と裏面4との間に位置する側面5を有する基板本体2と、該基板本体2の表面3に一端部が個別に露出する放熱体10と、を備えた配線基板1Aであって、前記放熱体10は、上記基板本体2の表面3に一端部が露出する第1露出部11と、該第1露出部11の他端部に連結され、且つ基板本体2の表面3および裏面4と直交する垂直線VLに対して傾斜する中心軸線CLを有する形状であって、第1露出部11から離れるに連れ断面積が拡大する放熱部12a,12bと、を有している、配線基板1A。

目的

本発明は、背景技術で説明した問題点を解決し、絶縁材からなる基板本体の表面に、発熱量が比較的高い発光素子などの素子を実装しても、該発光素子が発する熱を基板本体の外部に効率良く放熱できると共に、該基体本体の裏面に設ける裏面パッドの配置や、該絶縁基体の内部に形成すべき配線層やビア導体などの配置について、設計上の自由度を高めた配線基板を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

絶縁材からなり、互いに平行な表面および裏面と、該表面と裏面との間に位置する側面を有する基板本体と、少なくとも上記基板本体の表面に一端部が露出する放熱体と、を備えた配線基板であって、上記放熱体は、上記基板本体の表面に一端部が露出する第1露出部と、該第1露出部の他端部に連設され、且つ上記基板本体の表面および裏面と直交する垂直線に対して傾斜する中心軸線を有する形状であって、少なくとも第1露出部から離れるに連れ断面積が拡大するか、あるいは縮小する放熱部と、を有している、ことを特徴とする配線基板。

請求項2

前記放熱体は、前記基板本体の裏面あるいは側面に一端部が露出し、且つ他端部が前記放熱部に連設される第2露出部を更に備えている、ことを特徴とする請求項1に記載の配線基板。

請求項3

前記放熱体の放熱部は、前記第1露出部から離れるに連れて断面積が拡大する多角錘体形状または円錐体形状を呈する、ことを特徴とする請求項1または2に記載の配線基板。

請求項4

前記放熱体の放熱部は、三角錐以上の多角錘形状であり、該多角錘形状を構成する複数の側面は、平坦面、前記中心軸線側に凹んだ曲面、または該中心軸線から外側に凸となる曲面である、ことを特徴とする請求項3に記載の配線基板。

請求項5

前記放熱体の放熱部は、円錐体形状を呈し、該円錐体の底面の中心と直交する垂線に対して同じ傾斜角度の曲面からなる円錐形、あるいは、前記垂線に対して傾斜角度が変化し、該垂線側に凹んだ曲面を有する円錐形状、または上記垂線から外側に凸となる曲面を有する円錐形状である、ことを特徴とする請求項3に記載の配線基板。

請求項6

前記放熱部の表面には、複数組凸条および凹溝が交互に形成されている、ことを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の配線基板。

請求項7

前記放熱体の第1露出部の一端部が露出する前記基板本体の表面には、素子実装用表面パッドが形成され、前記第2露出部の一端部が露出する前記基板本体の裏面または側面には、裏面パッドあるいは側面導体が形成されている、ことを特徴とする請求項2乃至6の何れか一項に記載の配線基板。

技術分野

0001

本発明は、絶縁材からなる基板本体の表面に比較的高い発熱性を有する発光素子などの素子実装するための配線基板に関する。

背景技術

0002

例えば、平板状のセラミックからなる絶縁基体の表面の中央部に搭載部を有し、且つ該搭載部と前記絶縁基体の裏面の中央部との間を該絶縁基体の垂直方向に沿って貫通して設けた貫通金属体を備え、該貫通金属体の上記絶縁基体のセラミックに接する側面に傾斜部または段差部を設けることによって、上記搭載部に搭載される発光素子から発生する熱の熱放散性および実装信頼性に優れた発光素子用配線基板が提案されている(例えば、特許文献1参照)。

0003

しかし、前記発光素子用配線基板のように、絶縁基体の表面の中央部と裏面の中央部との間に前記貫通金属体を前記絶縁基体の垂直方向に沿って貫通して配設した場合、上記表面に露出する搭載部に搭載される発光素子が発する熱の放熱方向が垂直方向に限定される。その結果、上記絶縁基体の裏面における外部接続端子の配置や、該絶縁基体の内部に形成すべき配線層ビア導体などの配置について、設計上の自由度が低下する、という問題点があった。

先行技術

0004

特開2006−93565号公報(第1〜21頁、図1〜4)

発明が解決しようとする課題

0005

本発明は、背景技術で説明した問題点を解決し、絶縁材からなる基板本体の表面に、発熱量が比較的高い発光素子などの素子を実装しても、該発光素子が発する熱を基板本体の外部に効率良く放熱できると共に、該基体本体の裏面に設ける裏面パッドの配置や、該絶縁基体の内部に形成すべき配線層やビア導体などの配置について、設計上の自由度を高めた配線基板を提供する、ことを課題としている。

課題を解決するための手段および発明の効果

0006

本発明は、前記課題を解決するため、絶縁材からなる基板本体の内部に設ける放熱部を、該基板本体の互いに平行な表面および裏面に直交する垂直線に対して傾斜した中心軸線を有する形状にする、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明による配線基板(請求項1)は、絶縁材からなり、互いに平行な表面および裏面と、該表面と裏面との間に位置する側面を有する基板本体と、少なくとも該基板本体の表面に一端部が露出する放熱体と、を備えた配線基板であって、上記放熱体は、上記基板本体の表面に一端部が露出する第1露出部と、該第1露出部の他端部に連設され、且つ上記基板本体の表面および裏面と直交する垂直線に対して傾斜する中心軸線を有する形状であって、少なくとも第1露出部から離れるに連れ断面積が拡大するか、あるいは縮小する放熱部と、を有している、ことを特徴とする。

0007

これによれば、前記放熱体は、前記基板本体の表面に一端部が露出する第1露出部と、該第1露出部の他端部に連設され、上記基板本体の表面および裏面と直交する垂直線に対して傾斜する中心軸線を有する形状であって、且つ少なくとも第1露出部から離れるに連れて断面積が拡大するか、あるいは縮小する放熱部と、を有している。そのため、追って、上記基板本体の表面に実装された発光素子などを上記放熱体の第1露出部に接続することによって、該発光素子が発する熱を第1露出部および放熱部を介して基板本体を構成する絶縁材中を経由して、外部に効果的に放熱することができる。特に、上記放熱部の断面積が第1露出部から離れるに連れて拡大する形態では、上記熱の流動をスムースに行える。
しかも、前記放熱体の放熱部は、上記基板本体の表面および裏面と直交する垂直線に対して傾斜する中心軸線を有する形状に形成されているので、基体本体の裏面に設ける裏面パッドの配置や、該基体本体の内部に形成すべき配線層やビア導体などの配置について、設計上の自由度を容易に高めることも可能となる。
従って、基板本体の表面に実装する素子から発生する熱の放熱性に優れ、且つ基板本体内の配線層やビア導体などや裏面パッドの設計が比較的自由に行い得る配線基板を提供することが可能となる。

0008

尚、前記基板本体を構成する絶縁材は、セラミックあるいは樹脂であり、前記セラミックには、例えば、アルミナなどの高温焼成セラミックやガラス−セラミックなどの低温焼成セラミックが含まれ、上記樹脂には、熱硬化性で且つ耐熱性合成樹脂(例えば、エポキシポリエステルシリコンポリイミド樹脂など)が含まれる。
また、前記放熱体は、主に熱伝導性に優れた金属からなり、該金属には、Ag、Cu、W、Moなどやこれらの何れかを主成分とする合金が含まれ、かかる金属を構成するための金属粉末は、製造時における流動性を確保するため、平均粒径で1μm以下が望ましい。但し、該放熱体は、一部に製造時に用いた導電性ペースト中に含まれていたバインダ樹脂などの非導電性成分を含有していても良い。
更に、前記中心軸線は、前記基板本体の表面および裏面と直交する垂直線を含む垂直断面において、上記表面および裏面と平行(水平)な複数の仮想線を引いた際に、放熱部を横切る線分中間点同士を結んだ仮想軸線である。但し、次述するように、前記放熱部が互いに同軸状である2つの多角錐形状部または円錐形状部からなる形態の場合、何れか一方の形状部における中心軸線が用いられる。
加えて、前記放熱体の放熱部は、第1露出部から上記中心軸線に沿って離れるに連れて断面積が拡大していく形状部と、第1露出部から上記中心軸線に沿って離れるに連れて断面積が減少していく形状部との2つ形状部とから構成された形態としても良い。

0009

また、本発明には、前記放熱体は、前記基板本体の裏面あるいは側面に一端部が露出し、且つ他端部が前記放熱部に連設される第2露出部を更に備えている、配線基板(請求項2)も含まれる。
これによれば、上記放熱体は、その第1露出部、放熱部、および第2露出部を介して、前記基板本体の表面と裏面との間、あるいは該表面と側面との間を電気的に導通可能にできる。そのため、例えば、追って基板本体の表面に実装される発光素子などの素子における一方の電極と、上記基板本体の裏面または側面に形成される裏面パッドあるいは側面導体との間を電気的に導通可能にできる。しかも、上記放熱体および裏面パッドあるいは側面導体を介して、上記電極と追って本配線基板が搭載されるマザーボード表面パッドとを電気的に導通することもできる。更に、前記素子が発する熱を裏面パッドあるいは側面導体を介して、基板本体の外部に放出することもできる。
尚、前記放熱体を構成する第1露出部および第2露出部が、前記放熱部の中心軸線の方向に沿っている形態のほか、第1露出部および第2露出部が、前記放熱部の中心軸線の方向と異なる方向に沿っている形態であっても良い。
また、前記放熱体を構成する第1および第2露出部の断面は、円形のほか、楕円形長円形三角形状、矩形状、あるいは五角形以上の多角形状などであっても良い。

0010

更に、本発明には、前記放熱体の放熱部は、前記第1露出部から離れるに連れて断面積が拡大する多角錘体形状または円錐体形状を呈する、配線基板(請求項3)も含まれる。
これによれば、追って、前記基板本体の表面に実装された発光素子などを上記放熱体の第1露出部に接続した際に、該発光素子などが発する熱を第1露出部側から上記放熱部内に拡散させつつ中心軸線に沿った方向にスムースに分散できるので、上記熱を該放熱部に隣接する基板本体の絶縁材を経由して該基板本体の外部における所望の方向に比較的均一にして放熱することが可能となる。
尚、前記放熱部における断面積は、該放熱部を前記中心軸線に対して直交する方向で切断した際における断面の面積を指している。

0011

また、本発明には、前記放熱体の放熱部は、三角錐以上の多角錘形状であり、該多角錘形状を構成する複数の側面は、平坦面、前記中心軸線側に凹んだ曲面、または該中心軸線から外側に凸となる曲面である、配線基板(請求項4)も含まれる。
これによれば、前記同様に実装された発光素子などが発する熱を第1露出部側から上記放熱部の内部に拡散させつつ中心軸線に沿った方向にスムースに分散できるので、上記熱を該放熱部に隣接する基板本体の絶縁材を経由して、該基板本体の外部における所望の方向に比較的均一にして放熱可能となる。
尚、多角錘形状の放熱部の各側面は、前記平坦面よりも、前記曲面にした方が、該放熱部と基板本体の絶縁材との接触面積が増大する点において、望ましい。

0012

更に、本発明には、前記放熱体の放熱部は、円錐体形状を呈し、該円錐体の底面の中心と直交する垂線に対して同じ傾斜角度の曲面からなる円錐形、あるいは、前記垂線に対して傾斜角度が変化し、該垂線側に凹んだ曲面を有する円錐形状、または上記垂線から外側に凸となる曲面を有する円錐形状である、配線基板(請求項5)も含まれる。
これによっても、前記発光素子などの素子が発する熱を第1露出部側から上記放熱部の内部に拡散させつつスムースに分散できるので、上記熱を該放熱部に隣接する基板本体の絶縁材中に比較的均一にして放熱可能となる。
尚、放熱部における円錐体の底面の中心に直交する前記垂線は、当該円錐体の中心線でもある。

0013

また、本発明には、前記放熱部の表面には、複数組凸条および凹溝が交互に形成されている、配線基板(請求項6)も含まれる。
これによれば、上記放熱部の表面には、例えば、前記中心軸線にほぼ沿った方向、あるいは該中心軸線と直交する方向などに沿った複数組の凸条および凹溝が交互に形成されている。その結果、放熱部と前記基板本体の絶縁材との接触面積が一層増大するので、前記発光素子からの熱を効率良く基板本体の絶縁材中に放熱することが可能となる。

0014

加えて、本発明には、前記放熱体の第1露出部の一端部が露出する前記基板本体の表面には、素子実装用の表面パッドが形成され、前記第2露出部の一端部が露出する前記基板本体の裏面または側面には、裏面パッドあるいは側面導体が形成されている、配線基板(請求項7)も含まれる。
これによれば、追って、表面パッド上に発光素子などの素子を実装した際に、該素子が発する熱を基板本体の絶縁材中に効果的に放熱できると共に、上記発光素子における一方の電極を、前記放熱体を介して裏面パッドや側面導体に確実に導通可能とすることができる。
尚、前記素子実装用の表面パッドの表面上には、追って、発光ダイオードLED)などの発光素子やパワーモジュールに用いられる半導体素子などのような発熱量が比較的大きな素子が搭載される。

図面の簡単な説明

0015

本発明による一形態の配線基板を示す垂直断面図。
(A),(B)は上記配線基板に用いる放熱体を示す斜視図。
(A)は上記配線基板に用いる立体模型を示す斜視図、(B)は該配線基板を得るための一製造工程を示す概略図。
(A),(B)は図3(B)の工程に続く製造工程を示す概略図。
(A),(B)は図4の工程に続く製造工程を示す概略図。
異なる形態の配線基板を示す垂直断面図。
更に異なる形態の配線基板を示す垂直断面図。
別なる形態の配線基板を示す垂直断面図。
別異な形態の配線基板を示す垂直断面図。
図1の配線基板の応用形態を示す垂直断面図。
図8の配線基板の応用形態を示す垂直断面図。
図1の配線基板の異なる応用形態を示す垂直断面図。
図1の配線基板の更に異なる応用形態を示す垂直断面図。
(A),(B)は前記放熱体の応用形態を示す斜視図。

実施例

0016

以下において、本発明を実施するための形態について説明する。
図1は、本発明による一形態の配線基板1Aを示す垂直断面図、図2(A),(B)は、それぞれ該配線基板1Aに用いる放熱体10を示す斜視図である。
上記配線基板1Aは、図1に示すように、セラミック(絶縁材)からなり、互いに平行な表面3および裏面4と、該表面3と裏面4との周辺間に位置する四辺の側面5とを有する基板本体2と、該基板本体2の表面3および裏面4に両端部が個別に露出する放熱体10と、を備えている。
上記放熱体10は、図1に示すように、上記基板本体2の表面3に一端部が露出する第1露出部11と、該第1露出部11の他端部に連設され、且つ基板本体2の表面3および裏面4と直交する仮想の垂直線VLに対して傾斜する中心軸線CLに沿って形成され、上記第1露出部11から離れるに連れて断面積が拡大する四角錐体状の放熱部12aと、該放熱部12aの底面20aの中心部に他端部が連設し、且つ一端部が前記基板本体2の裏面4に露出する第2露出部21と、から構成されている。尚、上記垂直線VLに対する中心軸線CLの傾斜角度は、特に限定されないが、少なくとも10度以上、更には20度以上が望ましい。

0017

前記中心軸線CLは、図1中に示すように、前記放熱部12aを前記基板本体2の表面3および裏面4に沿って平行(水平)に横切る複数の仮想線(線分)HLの中間点同士を結んだ仮想の軸線であり、該放熱部12aの重心を通る軸方向とほぼ同様である。但し、必ずしも、該軸方向の線分と一致するものではない。
図2(A)に示すように、前記放熱部12aは、細長い3角形を呈する四つの平坦な側面(平坦面)13と、ほぼ正方形の底面20aとを有する四角錐体(多角錘体)形状を呈する。また、第1および第2露出部11,12は、それぞれ円柱形状であり、前記基板本体2の表面3および裏面4に露出するこれらの一端部(一端面)は、楕円形を呈する。
尚、前記放熱部12aに替えて、図1図2(B)に示すように、円錐形状の曲面14と円形の底面20bとからなる放熱部12bを第1・第2露出部11,12間に連設した放熱体10としても良い。上記円錐形状の曲面14は、その底面20bの中心に直交する仮想の垂線に対して同じ傾斜角度で形成されている。
更に、第1および第2露出部11,12は、それぞれ軸方向が前記中心軸線CLとほぼ一致している形態が望ましいが、必ずしも一致していなくても良い。

0018

また、図1に示すように、前記基板本体2の表面3には、放熱体10の第1露出部11の一端部に接続された素子実装用の表面パッド22が形成され、上記基板本体2の裏面4には、放熱体10の第2露出部21の一端部に接続された外部接続用の裏面パッド23が形成されている。上記表面パッド22の表面上には、追って、例えば、比較的発熱量が大きな発光素子26が導通可能に実装される。
更に、図1に示すように、前記基板本体2の内部には、その表面3および裏面4に一端部が個別に露出する上下一対の垂直線部7と、これらの間を接続する傾斜部8とからなるビア導体6が前記放熱体10とは別途に配設されている。該ビア導体6は、図1中の破線で示す接地層(配線層)6gを併設していても良い。また、上側の垂直線部7には、上記表面3に形成された表面パッド24が、下側の垂直線部7には、上記裏面4に形成された裏面パッド25が接続されている。上記表面パッド24と、前記表面パッド22上に実装される発光素子26における一方の電極との間には、導通用のワイヤ27が追って配線される。
尚、前記基板本体2を構成するセラミックは、例えば、ガラス−アルミナ(セラミック)からなり、前記放熱体10やビア導体6は、AgまたはCu、あるいはこれらの何れかをベースとする合金からなる。

0019

以上のような配線基板1Aによれば、前記放熱体10が、基板本体2の表面3に一端部が露出する第1露出部11と、該第1露出部11の他端部に連設され、且つ前記垂直線VLに対して傾斜する中心軸線CLを有する形状であって、第1露出部11から離れるに連れて断面積が拡大する四角錐形状または円錐形状の放熱部12a,12bと、該放熱部12a,12bの底面20a,20bの中心部に他端部が連設され、且つ基板本体2の裏面4に一端部が露出する第2露出部21と、を有している。そのため、追って、基板本体2の表面3に形成された表面パッド22上に実装される発光素子26が発する熱を、放熱体10の第1露出部11および放熱部12a,12bを介して、該基板本体2を構成するセラミック(絶縁材)中を経由して、基板本体2の外部に効果的に放熱できる。特に、上記放熱部12a,12bの断面積が第1露出部11から離れるに連れて拡大しているので、上記熱の流動をスムースに行える。

0020

しかも、前記放熱体10の放熱部12a,12bは、前記垂直線VLに対して任意の角度で傾斜する中心軸線CLを有する形状に形成されているので、前記基体本体2の裏面4に設けられる裏面パッド23,25の配置や、該基体本体2の内部に形成される前記配線層6gやビア導体6などの配置について、これらの設計上の自由度を容易に高めることもできる。
従って、基板本体2の表面3に実装する発光素子26が発する熱の放熱性に優れ、且つ基板本体2内の配線層6gやビア導体6などや裏面パッド23,25の設計が比較的自由に行うことができる配線基板1Aを提供できる。

0021

以下において、前記配線基板1Aの製造方法について説明する。
予め、図3(A)の垂直断面図で示すように、前記ビア導体6と放熱体10とを形成するため、これらと相似形状の立体模型6m,10mを製作した。
即ち、平均粒径が1〜50μmであるアクリル樹脂粉末および接着剤などからなる液状の原料を、図示しない3次元プリンタに用いることで、図3(A)に示すように、上下一対の垂直線部7と、これらの間を接続する傾斜部8とからなり、前記ビア導体6と相似形である立体模型6mを成形した。また、上記原料および3次元プリンタを用いることで、図3(A)に示すように、前記同様の第1露出部11、放熱部12a、および第2露出部21からなり、前記放熱体10と相似形の立体模型10mを成形した。

0022

次に、図示しない型内に配設された直方体状のキャビティ内に、前記立体模型6m,10mをそれらの上・下端面のみを該キャビティの天井面および床面に接触させ且つ拘束した状態として、上記キャビティ内にガラス−セラミック(絶縁材)のスラリをゲルキャスト法によって充填した。
その結果、図3(B)に示すように、前記セラミックスラリが乾燥した生のセラミック体からなり、表面3、裏面4、およびこれらの四辺間に位置する側面5を有し、上記立体模型6m,10mの上下の両端面が表面3と裏面4とに個別に露出している未焼成素基板本体31が得られた。

0023

次いで、前記素基板本体31を所定の温度帯に加熱して、該素基板本体31を構成している前記ガラス−セラミックを焼成した。かかる加熱過程において、前記立体模型6m,10mを構成していた前記アクリル樹脂の粉末や接着剤などは、当該立体模型6m,10mの上端面側から順次外部に蒸発して行った。
その結果、図4(A)に示すように、上記ガラス−セラミックからなり、表面3、裏面4、およびこれらの四辺間に位置する側面5を有し、上記立体模型6m,10mが蒸発して除去された跡には、該立体模型6m,10mとそれぞれ相似形の空洞部6s,10sが内部に形成された焼成済みの基板本体32が得られた。前記空洞部6sは、上下一対の垂直線部7sと、これらの間を接続する傾斜部8sとからなり、前記空洞部10sは、第1露出部11s、四角錐体を構成する四つの側面13および正方形状の底面20aに囲まれた放熱部12as、および第2露出部21sからなる。

0024

更に、前記空洞部6s,10s内にAg粉末あるいはCu粉末(金属粉末)を含む導電性ペーストを前記表面3側の一端部(開口部)から充填した。
その結果、図4(B)に示すように、空洞部6s,10s内に上記導電性ペーストからなる上下一対の垂直線部7と、これらの間を接続する傾斜部8とからなる未硬化のビア導体6pと、第1露出部11、放熱部12a、および第2露出部21からなる未硬化の放熱体10pが個別に形成された基板本体2が得られた。
次に、未硬化のビア導体6pおよび放熱体10pを内設する上記基板本体2を、所定の温度帯に加熱して、上記ビア導体6pおよび放熱体10pを硬化(キュア)させた。その結果、図5(A)に示すように、硬化したビア導体6および放熱体10を内設している基板本体2が得られた。

0025

そして、前記基板本体2の表面3と裏面4とを研磨した後、該表面3および裏面4に露出するビア導体6の両端面、および放熱体10の第1・第2露出部11,21の一端面ごとに対し、Ti合金スパッタリングして、それぞれ円形状を呈する下地金属層を形成し、該下地金属層ごとの表面にCuをスパッタリングして表層金属層を積層してパッド本体を形成した後、それらの表面に対して電解Niメッキおよび電解Auメッキを順次施した。
その結果、図5(B)に示すように、ビア導体6および放熱体10を内設していると共に、該ビア導体6の両端面および該放熱体10の第1・第2露出部11,21の一端面ごとに個別に接続した表面・裏面パッド22〜25を、前記表面3あるいは裏面4に形成した配線基板1Aを得ることができた。
以上のような製造方法によれば、前記配線基板1Aを、一個でも多数個取りでも、比較的少ない工程によって、精緻で且つ確実に製造することができる。

0026

図6は、前記とは異なる形態の配線基板1Bを示す垂直断面図である。
かかる配線基板1Bも、図6に示すように、前記同様の基板本体2、ビア導体6、および放熱体10を備えている。該放熱体10は、前記同様の第1露出部11と第2露出部21との間に前記放熱部12aとは異なる放熱部12cを連設している。該放熱部12cは、前記同様の中心軸線CLを有する形状に形成され、第1露出部11から離れるに連れて断面積が拡大する円錐体(半紡錘体)形状を呈し、該円錐体における円形の底面20bの中心に直交する垂線に対して傾斜角度が変化し、該垂線から外側に凸となる曲面15を有している。

0027

図7は、更に異なる形態の配線基板1Cを示す垂直断面図である。
かかる配線基板1Cも、図7に示すように、前記同様の基板本体2、ビア導体6、および放熱体10を備えている。該放熱体10は、前記同様の第1および第2露出部11,21の間に、前記とは異なる形態の放熱部12dを連設している。該放熱部12dは、前記同様の中心軸線CLを有する形状に形成され、第1露出部11から離れるに連れて断面積が拡大する円錐体形状を呈すると共に、該円錐体の底面側に位置し且つ裏面4側に凸の球面状の底面17の中心に直交する垂線に対して軸方向に沿った傾斜角度が変化し、該垂線側に凹んだ曲面16を有している。該曲面16と底面17とが交叉する前記放熱部12dの角部は、平面状または曲面状に面取りされた形状を呈している。

0028

図8は、前記各形態とは別の形態の配線基板1Dを示す垂直断面図である。
かかる配線基板1Dも、図8に示すように、前記同様の基板本体2、ビア導体6、および放熱体10を備えている。該放熱体10は、前記同様の第1および第2露出部11,21の間に、前記とは異なる形態の放熱部12eを連設している。該放熱部12eは、前記同様の中心軸線CLを有する形状に形成され、第1露出部11から離れるに連れて断面積が拡大する円錐体形状を呈すると共に、該円錐体の底面側に位置し且つ裏面4側に凹の球面状である底面18の中心に直交する垂線に対して、軸方向に沿った傾斜角度が同じ前記同様の曲面14を有している。

0029

図9は、前記各形態とは別異な形態の配線基板1Eを示す垂直断面図である。
かかる配線基板1Eも、図9に示すように、前記同様の基板本体2、ビア導体6、および放熱体10を備えている。該放熱体10は、前記同様の第1および第2露出部11,21の間に、前記とは異なる形態の放熱部12fを連設している。該放熱部12fは、前記同様の中心軸線CLを有する形状に形成され、第1露出部11から離れるに連れて断面積が縮小する四角錐体形状を呈する複数の側面13、あるいは円錐体形状を呈する曲面14と、該四角錐体または円錐体の底面側に位置し且つ前記裏面4側に凸である球面状の底面19とを有している。

0030

図10は、前記配線基板1Aの応用形態たる配線基板1Fの垂直断面図である。
かかる配線基板1Fも、図10に示すように、前記同様の基板本体2、ビア導体6、および前記放熱部12a(12b)を含む放熱体10を備えている。該放熱体10は、その放熱部12a(12b)の底面20a(20b)の中心部から前記中心軸線CLにほぼ沿って基板本体2内に延びた第2露出部21aと、その先端に連設され且つ前記裏面4にほぼ平行に延び且つ基板本体2の側面5に一端部が露出する第2露出部28とを備えている。該第2露出部28の一端部には、基板本体2の側面5に形成された側面導体29を介して、基板本体2の裏面4に形成された裏面パッド23と電気的に導通可能とされている。

0031

図11は、前記配線基板1Cの応用形態たる配線基板1Gの垂直断面図である。
かかる配線基板1Gも、図11に示すように、前記同様の基板本体2、ビア導体6、および前記放熱部12dを含む放熱体10を備えている。該放熱体10は、上記放熱部12dの球面状の底面17における任意の位置から基板本体2の裏面4にほぼ平行に延び且つ基板本体2の側面5に一端部が露出する第2露出部28を備えている。該第2露出部28の一端部には、基板本体2の側面5に形成された側面導体29を介して、基板本体2の裏面4に形成された裏面パッド23と電気的に導通可能とされている。
以上のような配線基板1B〜1Gによっても、前記配線基板1Aと同様な効果を奏することが可能である。
尚、前記配線基板1B,1D,1Eも、それらの第2露出部21を前記第2露出部28に替えて、これらの一端部を基板本体2の側面5に露出させても良い。

0032

図12は、前記配線基板1Aの異なる応用形態の配線基板1Hを示す垂直断面図である。該配線基板1Hは、図12に示すように、前記同様の基板本体2と、該基板本体2の表面3と裏面4との間を貫通する左右一対のビア導体6と、前記表面3に一端部が露出する第1露出部11、および全体が四角錐形状(または円錐形状)である前記同様の放熱部12a(12b)からなる放熱体10とを備えている。上記一対のビア導体6の両端部には、基板本体2の表面3および裏面4に個別に形成された表面パッド24および裏面パッド25が接続されると共に、放熱部12a(12b)の第1露出部11の一端部(一端面)が露出する基板本体2の表面3には、素子実装用の表面パッド22が形成されている。該表面パッド22の表面上には、追って、発熱量が比較的多い半導体素子30が実装され、該半導体素子30における一対の電極(図示せず)は、ワイヤ27を介して左右一対の表面パッド24と個別に導通可能とされている。

0033

以上のような配線基板1Hによれば、前記半導体素子30から発生する熱は、表面パッド22および第1露出部11を介して放熱部12a(12b)に放散され、基板本体2を構成する前記セラミックを経由して、裏面パッド25ごとに放散される。しかも、上記半導体素子30は、前記ワイヤ27、前記表面パッド24、基板本体2を貫通する一対のビア導体6、および前記裏面パッド25を介して、外部のプリント基板などのマザーボード(図示せず)と導通可能とされるので、所要の動作を確実に果たすことができる。更に、基板本体2の裏面4には、一対の裏面パッド25だけを形成するので、それらの配置すべき位置を比較的自由に設計することもできる。
尚、前記放熱部12a(12b)の底面20a(20b)と、図12で右側のビア導体6あるいは右側の裏面パッド25との間に、更に第2露出部21を連設しても良い。

0034

図13は、前記配線基板1Aの更に異なる応用形態の配線基板1Jを示す垂直断面図である。該配線基板1Jは、図13に示すように、前記同様の基板本体2と、その内部において線対称で且つ前記同様に配設された左右一対の放熱体10とを備えている。上記配線基板2の表面3における中央部に形成された素子実装用の表面パッド22には、一対の放熱体10における第1露出部11ごとの一端部が対称に接続され、これらの放熱部12a(12b)の底面20a(20b)ごとの中心部と配線基板2の裏面4に形成された一対の裏面パッド25との間を左右対称の第2露出部21が個別に接続している。
尚、上記配線基板2には、単数または複数の前記ビア導体6および表・裏面パッド24,25が前記同様にして別個に配設されている。

0035

前記配線基板1Jによれば、追って素子実装用の表面パッド22上に実装される発光素子26や半導体素子30から排出される多量の熱を、前記一対の放熱体10、および基板本体2のセラミックとを経由して、外部に効率良く放散することができる。
尚、前記放熱体10は、基板本体2の内部に、平面視で3個以上を互いにほぼ対称に配設しても良い。また、上記放熱体10は、前記放熱部12c〜12fの何れかを含む形態としても良い。
また、前記のような配線基板1B〜1Jも、前記配線基板1Aの製造方法と同様な方法によって製造することができる。

0036

図14(A)は、前記放熱体10の応用形態を示す斜視図である。
かかる放熱体10は、図14(A)に示すように、前記同様の第1露出部11と第2露出部21との間に、全体が四角錐形状を呈する放熱部12aを有すると共に、該放熱部12aを形成する細長い三角形の側面13ごとに、前記中心軸線CLにほぼ沿った複数組の凸条13aおよび凹溝13bが交互に形成されている。上記放熱部12aは、複数組の凸条13aおよび凹溝13bを側面13ごとに交互に形成しているので、追って素子実装用の前記表面パッド22上に搭載される発光素子26や半導体素子30から排出される多量の熱を、基板本体2を構成するセラミックを経由して、外部に一層効率良く放散することができる。しかも、該放熱部12aと基板本体2のセラミックとの密着性を高めことも可能となる。
尚、放熱体10における前記放熱部12b〜12fの曲面14〜16にも、上記と同様に複数組の凸条13aおよび凹溝13bを交互に形成しても良い。

0037

図14(B)は、前記放熱体10の異なる応用形態を示す斜視図である。
かかる放熱体10は、図14(B)に示すように、前記同様の第1露出部11と第2露出部21との間に、全体が円錐形状を呈する放熱部12bを有すると共に、該放熱部12bの曲面14には、前記垂線と直交する円周方向に沿った複数組の凸条14aおよび凹溝14bが交互に形成されている。
上記放熱部12bは、複数組の凸条14aおよび凹溝14bを交互に上記曲面14に形成しているので、前記同様に発光素子26などの熱を基板本体2を構成しているセラミックを経由して、外部に一層効率良く放散できると共に、該セラミックと上記放熱部12bとの密着性も高められる。
尚、放熱体10における前記放熱部12a,12c〜12fの側面13や曲面14〜16に対しても、上記と同様に複数組の凸条14aおよび凹溝14bを交互に形成しても良い。

0038

本発明は、以上において説明した各形態に限定されるものではない。
例えば、前記基板本体を構成する絶縁材は、ガラス−セラミック以外の低温焼成セラミックや、アルミナなどの高温焼成セラミックとしても良い。後者の場合、前記放熱体やビア導体には、WまたはMoなどが適用される。更に、上記絶縁材には、熱硬化性で且つ耐熱性の合成樹脂(例えば、エポキシ樹脂など)を適用しても良い。
また、前記基板本体は、その表面の中央部に開口するキャビティを有する形態とし、該キャビティの底面に前記第1露出部11の一端部を露出させ、その上に表面パッド22を形成しても良い。
更に、前記放熱体10の放熱部12a〜12fは、前記中心軸線CLに沿ってこれらの2個以上を連続して形成した形態としても良い。
また、多角錐体形状をなす前記放熱部12aの側面は、前記平坦面13に替えて、中心軸線CL側に窪んだ曲面、または中心軸線CLから外側に凸となる曲面としても良い。

0039

更に、前記放熱部12aの側面と底面20aとが交叉する角部は、平面状または曲面状に面取りされた形状としても良い。
また、複数組の前記放熱体10を単一の基板本体2の内部に、互いに独立して配設した形態とし、上記放熱体10ごとの第1露出部11に接続される前記表面パッド22ごとの表面に、発光素子26などを個別に実装可能としても良い。
更に、前記ビア導体6は、その垂直線部7および傾斜部8の何れかから前記基板本体2の表面3および裏面4と平行に張り出し且つ平面視で所定パターンを有する信号用などの配線層を併設した形態としても良い。
加えて、前記立体模型10mは、ロウ低融点金属により形成しても良く、例えば、セラミックスラリからなる前記素基板本体31内に埋設した後では、該素基板本体31を焼成した際、液状となった上記ロウや低融点金属を、前記空洞部10sから外部に流下して除去するようにしても良い。

0040

本発明によれば、絶縁材からなる基板本体の表面に、発熱量が比較的高い発光素子などの素子を実装しても、該発光素子が発する熱を基板本体の外部に効率良く放熱でき、該基体本体の裏面に設ける裏面パッドの配置や、該絶縁基体の内部に形成すべき配線層やビア導体などの配置について、設計上の自由度を高めた配線基板を提供することができる。

0041

1A〜1J………配線基板
2…………………基板本体
3…………………表面
4…………………裏面
5…………………側面
10………………放熱体
11………………第1露出部
12a〜12f…放熱部
13………………側面(平坦面)
13a,14a…凸条
13b,14b…凹溝
14〜16………曲面
21,28………第2露出部
22………………表面パッド
23………………裏面パッド
29………………側面導体
CL………………中心軸線
VL………………垂直線

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