JP2009170678A

JP2009170678A - 回路基板

Info

Publication number: JP2009170678A
Application number: JP2008007478A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Ono; 正浩小野; Manabu Kakino; 学垣野; Norio Matsui; 紀夫松井; Masanori Ogawa; 正則小川
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-01-17
Filing date: 2008-01-17
Publication date: 2009-07-30

Abstract

【課題】小型化と放熱性、安全性を両立した回路基板を提供する。
【解決手段】電子部品３，５が合成樹脂１によりモールドされ、放熱のための放熱器２と一体化している。かかる構成によればモールドしている合成樹脂１に電気絶縁性と放熱性機能をもたせることにより、電子部品の狭隣接実装が可能になり、放熱性も向上した実装構造となり、小型化と放熱性を両立できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、放熱器を有する回路基板に関するものである。

発熱の大きな電子部品と発熱の小さな電子部品とを混載して実装した回路基板としては、特許文献１に見られるものがある。図１１は特許文献１を示す。
これは、発熱の大きな電子部品を搭載した金属基板１１に放熱器１２を取り付け、発熱の小さな電子部品を搭載した樹脂基板１３を構造体１４に取り付け、放熱器１２を構造体１４に取り付け、金属基板１１と樹脂基板１３の間をリード線１５で電気接続して構成されている。

部品間の電気絶縁性を確保するには電極間どうしの場合、介在物が大気の場合、３ｍｍ以上必要である。
特開平５−２７５８２２号公報（図１）

このように従来では、基板を金属基板１１と回路部品を実装した樹脂基板１３に分け、放熱器１２が取り付けられた金属基板１１の占有体積を大きくとった構造になっており、構造全体として小型化できないという課題を有している。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、小型化と放熱性、安全性を両立した回路基板を提供することを目的とする。

本発明の回路基板は、放熱器に熱結合された第１の電子部品と放熱器を有していない第２の電子部品とを、合成樹脂で一体にモールドしたことを特徴とする。
本発明の回路基板は、放熱器に熱結合された第１の電子部品と放熱器を有していない第２の電子部品が基板の同一面に実装され、前記基板の上に、第１，第２の電子部品の電極部を少なくとも覆う高さまで合成樹脂を充填し硬化させてモールドしたことを特徴とする。

本発明の回路基板は、放熱器に熱結合された第１の電子部品と放熱器を有していない第２の電子部品が基板の同一面に実装され、前記基板の上に前記第１，第２の電子部品をおおう高さまで合成樹脂を充填し硬化させて直方体形状にモールドしたことを特徴とする。

また、第１の電子部品に熱結合された前記放熱器の放熱フィンを、前記モールドの外部に配置したことを特徴とする。
また、合成樹脂に熱伝導性を有するフィラーを混入したことを特徴とする。

また、放熱器の一部を、第１の電子部品と第２の電子部品とをモールドしている前記合成樹脂の上部に張り出して設けたことを特徴とする。
また、放熱器の一部を、第１の電子部品と第２の電子部品を実装している配線基板の下部に張り出して設けたことを特徴とする。

また、第１の電子部品または第２の電子部品の隣接する部品の間に、前記合成樹脂よりも熱伝導性が良好な柱体を配設したことを特徴とする。
また、第１の電子部品または第２の電子部品の少なくとも１つは、ケーシング樹脂等のパッケージがない状態であることを特徴とする。

この構成によれば、小型化と放熱性、安全性の両立を行うことができる。

以下、本発明の各実施の形態を図１〜図１０に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１（ａ）（ｂ）は本発明の実施の形態１の回路基板を示す。

放熱器２に熱結合された第１の電子部品としての電子部品５と、放熱器を有していない第２の電子部品としての電子部品３が、基板４の同一面に実装されて電子回路を構築している。例えば、基板４は電子部品３，５の間を接続する回路パターンを有しており、電子部品３，５の電極部を基板４の回路パターンに半田付されている。

ここでは電子部品５，３はケーシング樹脂などで個別にパッケージされている状態である。電子部品５は、発熱量が電子部品３よりも多いパワートランジスタなどの電子部品である。

基板４に上記のように実装された電子部品３，５は、合成樹脂１によりモールドされ放熱器２と一体化されて回路基板が構成されている。放熱器２はＡｌやＣｕ等の熱伝導の良好な金属によって構成されている。

合成樹脂１としては、最も一般的なエポキシ樹脂をはじめ、ウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂、フェノール系樹脂などいずれを用いてもよい。
また、合成樹脂１として上記の何れかに熱伝導性の高いフィラー、例えばＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＣ、ＡｌＮ、Ｃｕ、Ａｇをはじめとする金属フィラーを混入したものを使用することにより放熱効果の向上を期待できる。混入の割合としては２０ｗｔ％以上が望ましい。

このように、合成樹脂１でモールドすることにより電気絶縁性と安全性が確保されるため、電子部品３は、狭隣接実装することが可能になり、電極間距離が３ｍｍを切った実装が可能になる。また、放熱性も向上した実装構造となり、小型化と放熱性を両立することができる。

さらに、放熱器２の電子部品５が熱結合されている面は、基板４の一辺の長さと同じかほぼ同じ寸法であって、基板４に実装された電子部品３，５の高さ方向に延びているため、電子部品３，５が実装された基板４の上に合成樹脂１を，電子部品３，５をおおうよう、放熱器２の高さまで充填し硬化させて直方体形状にモールドすることによって、基板４の上の空間を有効に利用して電気絶縁性を確保できる。また、合成樹脂１に伝熱して放熱できる。

また、発熱量の多い電子部品５を基板４の端部に実装し、電子部品５に熱結合されている放熱器２の放熱フィン２ｂを合成樹脂１による前記モールドの外部に配置しているため、電子部品５の発熱の殆どを放熱器２に伝熱して確実に放熱し、電子部品５を除く他の電子部品の熱は前記モールドに使用されている合成樹脂１を介して放熱することができる。

なお、電子部品３は個別にケーシング樹脂などによってパッケージされていない素子がむきだしのベア状態でもよい。これにより、さらに狭隣接実装が可能になり、さらに小型化が可能になる。

なお、合成樹脂１は、電子部品３，５の全体を覆っているが、電子部品３，５の電極部を少なくとも覆っていればよい。
（実施の形態２）
図２〜図４は本発明の実施の形態２の回路基板を示す。

実施の形態１を示す図１では、放熱器２は電子部品５に熱結合された面２ａから電子部品５から離れる方向に延びる放熱フィン２ｂだけを有していたが、図２に示した実施の形態では、面２ａから合成樹脂１の上部に張り出している放熱フィン２ｃを更に有している点だけが異なっている。その他は実施の形態１と同じである。

図２に示した実施の形態では、合成樹脂１と放熱フィン２ｃとの間に隙間Ｓが形成されていたが、図３に示した実施の形態では合成樹脂１と放熱フィン２ｃとの間に隙間Ｓが形成されていない点だけが異なっている。その他は実施の形態１と同じである。

図４に示した実施の形態では、図３に示した実施の形態の放熱フィン２ｃの上に更に放熱フィン２ｄを設けて表面積を大きくしている点だけが異なっている。図２の放熱フィン２ｃの上に更に放熱フィン２ｄを設けて表面積を大きくして構成することも出来る。

（実施の形態３）
図５と図６は本発明の実施の形態３の回路基板を示す。
実施の形態２を示す図２では、放熱フィン２ｃが面２ａから合成樹脂１の上部に張り出していたが、図５に示す実施の形態では、放熱フィン２ｃは基板４の方に張り出して形成されている。これにより、構造の体積をそれほど大きくすることなく、放熱のための面積を拡大することができるので、放熱性を向上させることができる。その他は実施の形態１と同じである。

図６に示す実施の形態では、図５に示した放熱フィン２ｃに更に放熱フィン２ｄを設けて表面積を大きくしている点だけが異なっている。
（実施の形態４）
図７（ａ）（ｂ）は本発明の実施の形態４の回路基板を示す。

実施の形態１を示す図１では、合成樹脂１を充填によってモールドしただけであったが、図７に示すこの回路基板では、合成樹脂１中にこの合成樹脂１よりも熱伝導の良好な柱体６が、電子部品３，５と一緒にモールドされている。柱体６の先端は合成樹脂１から露出している。その他は実施の形態１と同じである。

柱体６は管状で、その材質はＡｌやＣｕ等の熱伝導の高い金属により構成されている。また、直径は部品間の電気絶縁距離として０．３ｍｍ以上確保されていれば、任意にとることができる。柱体６は、発熱の大きい電子部品５の近傍に配置されていることが望ましい。但し、発熱の大きい電子部品５がケーシング樹脂などで個別にパッケージ等されている場合には、電子部品５を柱体６と直接に接触させた方が熱を逃がしやすい。

このように構成したため、更に放熱性能の向上を期待できると共に、柱体６を電子装置の四隅または少なくとも対角線上の２箇所に配置しておくことによって、完成した電子装置を別の装置に組み込む際に、合成樹脂１から露出している柱体６の先端を、位置決めピンの代わりに使用することも可能である。

（実施の形態５）
図８と図９は本発明の実施の形態５の回路基板を示す。
図８は図３に示した実施の形態と図７に示した実施の形態を組み合わせたもので、柱体６の先端が放熱フィン２ｃから露出している。

図９に示した実施の形態は、図８の放熱フィン２ｃに更に放熱フィン２ｄを設けて表面積を大きくしている点だけが異なっている。
図１０に示した実施の形態は、図２に示した実施の形態と図７に示した実施の形態を組み合わせを組み合わせたもので、放熱フィン２ｃに形成した孔７に柱体６の先端が臨むように形成されている。

本発明の回路基板は、小型化と放熱性の両立を実現した実装構造を有し、発熱回路を有するエアコン、冷蔵庫等のインバータ回路などの用途に適用できる。

本発明の実施の形態１における回路基板の平面図と断面図本発明の実施の形態２における回路基板の断面図同実施の形態における別の回路基板の断面図同実施の形態における別の回路基板の断面図本発明の実施の形態３における回路基板の断面図同実施の形態における別の回路基板の断面図本発明の実施の形態４における回路基板の平面図と断面図本発明の実施の形態５における回路基板の平面図と断面図同実施の形態における別の回路基板の断面図同実施の形態における別の回路基板の断面図従来の構造を示す概略図

符号の説明

１合成樹脂
２放熱器
３，５電子部品
４基板
６柱体

Claims

放熱器に熱結合された第１の電子部品と放熱器を有していない第２の電子部品とを、合成樹脂で一体にモールドした
回路基板。
放熱器に熱結合された第１の電子部品と放熱器を有していない第２の電子部品が基板の同一面に実装され、前記基板の上に、第１，第２の電子部品の電極部を少なくとも覆う高さまで合成樹脂を充填し硬化させてモールドした
回路基板。
放熱器に熱結合された第１の電子部品と放熱器を有していない第２の電子部品が基板の同一面に実装され、前記基板の上に前記第１，第２の電子部品をおおう高さまで合成樹脂を充填し硬化させて直方体形状にモールドした
回路基板。
第１の電子部品に熱結合された前記放熱器の放熱フィンを、前記モールドの外部に配置した
請求項３記載の回路基板。
合成樹脂に熱伝導性を有するフィラーを混入した
請求項１〜請求項３の何れかに記載の回路基板。
前記放熱器の一部を、第１の電子部品と第２の電子部品とをモールドしている前記合成樹脂の上部に張り出して設けた
請求項１〜請求項３の何れかに記載の回路基板。
前記放熱器の一部を、第１の電子部品と第２の電子部品を実装している配線基板の下部に張り出して設けた
請求項１〜請求項３の何れかに記載の回路基板。
第１の電子部品または第２の電子部品の隣接する部品の間に、前記合成樹脂よりも熱伝導性が良好な柱体を配設した
請求項１〜請求項３の何れかに記載の回路基板。
第１の電子部品または第２の電子部品の少なくとも１つは、ケーシング樹脂などのパッケージがない状態である
請求項１〜請求項３の何れかに記載の回路基板。