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WO2011115037A1 - プリント基板及びその製造方法 - Google Patents

プリント基板及びその製造方法 Download PDF

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WO2011115037A1
WO2011115037A1 PCT/JP2011/055899 JP2011055899W WO2011115037A1 WO 2011115037 A1 WO2011115037 A1 WO 2011115037A1 JP 2011055899 W JP2011055899 W JP 2011055899W WO 2011115037 A1 WO2011115037 A1 WO 2011115037A1
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pin
hole
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circuit board
electronic component
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PCT/JP2011/055899
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English (en)
French (fr)
Inventor
典明 種子
秀吉 瀧井
Original Assignee
株式会社メイコー
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Publication date
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    • H05K2201/10416—Metallic blocks or heatsinks completely inserted in a PCB

Definitions

  • the present invention relates to a printed circuit board having a heat dissipation structure and a method for manufacturing the same.
  • a printed circuit board for releasing heat generated by an electronic component to the outside is disclosed in Patent Document 1.
  • a through hole is provided in a part where an electronic component is mounted, a protrusion of a heat dissipation component made of metal is inserted into the through hole, and a tip of the protrusion is brought into contact with the electronic component.
  • a main body united with the main body is disposed on the back side of the substrate, and heat is radiated through the main body unit.
  • the protrusion and the main body are integrated to form a heat radiating component.
  • the protrusion and the main body are integrated to form a heat radiating component.
  • space for installation of equipment is also required.
  • the present invention provides a printed circuit board capable of easily forming a heat radiator and improving heat radiation efficiency, and a method for manufacturing the same.
  • a substrate unit on which an electronic component is to be mounted which is formed on a plate-like insulating base and at least one surface of the insulating base, and directly or indirectly via the electronic component and a lead wire
  • a board unit having a conductor pattern connected to the board unit, a metal heat sink superimposed on the board unit, and a heat transfer path for thermally connecting the electronic component and the heat sink.
  • the heat path provides a printed circuit board that is a metal pin that is fixed in close contact with the heat radiating plate and bonded to the electronic component.
  • the heat dissipation plate further includes a first through hole into which the pin is inserted, the insulating base is provided at a position corresponding to the first through hole, and the pin is inserted into the heat sink. And a second through hole.
  • the pin is solid, and a bottom surface which is one end surface is formed flush with a bottom surface which is an opposite surface of the heat radiating plate superimposed on the substrate unit.
  • the substrate unit and the heat sink are bonded while aligning the first through hole and the second through hole, and the pin is attached to the first and second through holes.
  • a method of manufacturing a press-fitted printed circuit board is provided.
  • the substrate unit and the heat radiating plate are bonded to form the first through hole and the second through hole at the same time, and the pin is press-fitted into the first and second through holes.
  • a method for manufacturing a printed circuit board is provided.
  • a metal pin is in close contact with the heat sink, and an electronic component as a heating element is bonded to the pin.
  • the heat generated from the electronic component is efficiently radiated from the heat sink through the pins.
  • this heat dissipation structure only fixes the heat dissipation plate and the pin in close contact with each other, a heat dissipation body having a simple structure and having the heat dissipation structure can be easily formed.
  • the pins and the heat radiating plate can be formed of different materials, it is possible to appropriately combine optimum materials.
  • the heat radiating body can be formed simply by inserting pins into the first and second through holes.
  • heat dissipation is performed uniformly from the outer periphery of the pin.
  • the workability at the time of manufacture of a printed circuit board improves by providing the 2nd through-hole in an insulating base material previously.
  • the bottom face which is one end surface of a pin is formed flush with the surface of a heat sink.
  • the pins do not protrude from the bottom surface of the heat radiating plate (the surface on the opposite side superimposed on the substrate unit), thereby improving the handleability of the heat radiating body composed of the pins and the heat radiating plate.
  • the pins are press-fit after the substrate unit and the heat sink are bonded, the first and second through holes can be easily aligned.
  • the first and second through holes are simultaneously formed after the substrate unit and the heat sink are bonded, the alignment operation of the first and second through holes is not required. Therefore, efficient work can be realized.
  • a printed circuit board 1 includes a heat radiating plate 2, pins 3, and a substrate unit 4.
  • the heat sink 2 is made of metal.
  • a highly conductive metal such as copper is preferable.
  • the pin 3 is made of metal like the heat sink 2.
  • the pin 3 is also preferably made of a highly conductive metal such as copper.
  • the pin 3 has, for example, a solid cylindrical shape, and is fixed in close contact with the heat radiating plate 2. Specifically, a first through hole 5 having substantially the same diameter as the pin 3 is formed in the heat radiating plate 2, and the pin 3 is inserted into the first through hole 5.
  • the bottom surface 6 that is one end surface of the pin 3 is flush with the bottom surface 7 that is one surface of the heat radiating plate 2 (an opposite surface superimposed on the substrate unit 4).
  • the pins 3 are prevented from protruding from the bottom surface 7 of the heat sink 2 by making the bottom surfaces 6 and 7 flush with each other. That is, the pin 3 protrudes only from the top surface 24 of the heat radiating plate 2 (the surface on the side overlapped with the substrate unit 4).
  • the substrate unit 4 has a plate-like insulating base material 9 and a conductor pattern 10.
  • the conductor pattern 10 is formed on the insulating base material 9 by an etching method or an additive method.
  • a second through hole 11 provided at a position corresponding to the first through hole 5 is formed in the insulating base material 9.
  • the pin 3 is inserted into the second through hole 11.
  • An electronic component 12, which is a heating element, is bonded to the end surface of the pin 3 protruding from the insulating base material 9 with an adhesive 13.
  • the electronic component 12 is connected to a predetermined conductor pattern 10 via a lead wire 15 and mounted on the board unit 4.
  • the conductor pattern 10 is formed on at least one surface of the insulating base material 9, and the heat sink 2 is superimposed on the other surface.
  • the heat dissipation structure according to the present invention includes a double-sided board in which the conductor pattern 10 is formed on both sides of the insulating base material 9 in addition to the single-sided board in which the conductive pattern 10 is formed only on one side of the insulating base material 9 shown in the figure.
  • the present invention can be applied to a multilayer substrate in which a double-sided plate and a single-sided plate are combined and laminated.
  • the metal pin 3 is in close contact with the heat sink 2, and the electronic component 12 as a heating element is bonded to the top surface 25 of the pin 3. That is, the pin 3 becomes an electric heating path that connects the electronic component 12 and the heat sink 2. Therefore, the heat generated from the electronic component 12 is efficiently radiated from the heat radiating plate 2 through the pins 3 serving as heat transfer paths.
  • the pin 3 and the heat radiating plate 2 are separate, when the heat radiating structure is formed, the heat radiating plate 2 and the pin 3 are simply fixed in close contact with each other. Specifically, since only the pin 3 is inserted into the first through hole 5, the heat radiator 8 can be easily formed with a simple structure.
  • the pin 3 and the heat radiating plate 2 can be formed of different materials, an optimal material can be appropriately combined. Further, by adopting a structure in which the pin 3 is inserted into the first through hole 5, heat can be evenly radiated from the outer periphery of the pin 3. In addition, since the pin 3 appears only on the mounting surface of the board unit 4 by being inserted into the second through hole 11, the workability at the time of manufacturing the printed board 1 is improved.
  • the method for producing a printed circuit board according to the present invention will be specifically described as follows.
  • the heat sink 2 is bonded to the bottom surface (surface opposite to the mounting surface) of the substrate unit 4 with an adhesive 13. This adhesion is performed while aligning the positions of the first through hole 5 and the second through hole 11.
  • the substrate unit 4 is manufactured by a known method.
  • the pin 3 is inserted into the first through hole 5 and the second through hole 11.
  • the pin 3 is press-fitted into the first and second through holes 5 and 11.
  • the pin 3 is fixed in the first and second through holes 5 and 11.
  • the first and second through holes 5 and 11 may be formed at the same time after the substrate unit 4 and the heat sink 2 are bonded together via the adhesive 13.
  • the through holes 5 and 11 may be formed at the same time as described above, it is not necessary to perform the hole alignment work, and the work efficiency can be improved.
  • the heat dissipation structure provided by the present invention can also be applied to the board unit 4 on which the electronic component unit 16 is mounted as shown in FIG.
  • the electronic component 12 is mounted on one side, and a through hole 18 provided in the insulating base material 17 is filled with a conductive material 19.
  • Conductive circuits 20 and 21 are formed at both ends of the conductive material 19, and the conductive circuit 21 on the opposite side of the mounting surface is connected to the conductive pattern 10 via a conductive material 22 such as a solder ball or conductive paste.
  • the pin 3 may be directly penetrated through the insulating base material 17 and bonded to the electronic component 12 or may be connected to another pin 23 via the conductive material 22 as shown in FIG. Another pin 23 may be penetrated by the insulating base material 17 and bonded to the electronic component 12.

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Abstract

電子部品１２を実装すべき基板ユニット４であって、板状の絶縁基材９と、該絶縁基材９の少なくとも一方の面上に形成され、前記電子部品１２とリード線１５を介して直接又は間接に接続された導体パターン１０とを有する基板ユニット４と、前記絶縁基材９の他方の面に重ね合わされた金属製の放熱板２と、前記電子部品１２と前記放熱板２とを熱的に接続する伝熱経路とを備え、前記伝熱経路は、該放熱板２と密着して固定され、前記電子部品１２と接着された金属製のピン３である。

Description

プリント基板及びその製造方法
　本発明は、放熱構造を有するプリント基板及びその製造方法に関する。
　電子部品が発する熱を外部に放出するためのプリント基板が特許文献１に開示されている。このプリント基板は、電子部品が実装されている部分にスルーホールを設け、このスルーホールに金属からなる放熱部品の突起部を差し込み、この突起部の先端と前記電子部品とを接触させ、突起部と一体となった本体部を基板裏側に配設し、この本体部を通じて放熱させるものである。しかしながら、特許文献１に記載の放熱部品は、突起部と本体部とが一体となって放熱部品を構成している。このような形状の放熱部品を一体として得る場合、鋳型等を用いて製造するため、そのための設備が必要となり、製造コストも高い。また、設備設置のスペースも必要となる。
特開２００８－９１５２２号公報
　本発明は、簡単に放熱体を形成することができ、放熱効率を高めることができるプリント基板及びその製造方法を提供する。
　本発明では、電子部品を実装すべき基板ユニットであって、板状の絶縁基材と、該絶縁基材の少なくとも一方の面上に形成され、前記電子部品とリード線を介して直接又は間接に接続された導体パターンとを有する基板ユニットと、前記基板ユニットに重ね合わされた金属製の放熱板と、前記電子部品と前記放熱板とを熱的に接続する伝熱経路とを備え、前記伝熱経路は、該放熱板と密着して固定され、前記電子部品と接着された金属製のピンであるプリント基板を提供する。
　好ましくは、前記放熱板は、前記ピンが挿入される第１の貫通孔とをさらに有し、前記絶縁基材は、前記第１の貫通孔に対応する位置に設けられ、前記ピンが挿入される第２の貫通孔とをさらに有する。
　また、好ましくは、前記ピンは中実であり、一方の端面である底面が前記放熱板の前記基板ユニットに重ね合わされた反対側の面である底面と面一に形成されている。
　さらに、本発明では、前記第１の貫通孔と前記第２の貫通孔との位置合わせをしながら前記基板ユニットと前記放熱板を接着し、前記第１及び第２の貫通孔に前記ピンを圧入するプリント基板の製造方法を提供する。
　また、本発明では、前記基板ユニットと前記放熱板を接着し、前記第１の貫通孔及び前記第２の貫通孔を同時に形成し、前記第１及び第２の貫通孔に前記ピンを圧入するプリント基板の製造方法を提供する。
　本発明では、金属製のピンが放熱板に密着し、このピンに発熱体である電子部品が接着される。これにより、電子部品から発せられる熱は、ピンを介して効率よく放熱板から放熱される。また、この放熱構造は、放熱板とピンとを密着して固定するだけなので、簡単な構造で且つ容易に前記放熱構造を有する放熱体を形成することができる。また、ピンと放熱板とを異なる材質のもので形成することができるので、適宜最適な材料を組み合わせることができる。
　また、本発明では、第１及び第２の貫通孔にピンを挿入するだけで簡単に放熱体を形成できる。このような貫通孔に挿入する構造とすることで、放熱はピンの外周から均等に行われる。また、絶縁基材に第２の貫通孔を予め設けておくことで、プリント基板の製造時の作業性が向上する。
　また、本発明では、ピンの一方の端面である底面は、放熱板の表面と面一に形成される。このような底面を形成することにより、ピンが放熱板の底面（基板ユニットに重ね合わされた反対側の面）から突出しないので、ピンと放熱板とからなる放熱体の取扱い性が向上する。
　また、本発明では、基板ユニットと放熱板とを接着してからピンを圧入するので、第１及び第２の貫通孔の位置合わせを容易に行うことができる。
　また、本発明では、基板ユニットと放熱板を接着してから第１及び第２の貫通孔を同時に形成するので、第１及び第２の貫通孔の位置合わせ作業を要しない。したがって、効率よい作業を実現できる。
本発明に係るプリント基板の概略断面図である。 本発明に係る別のプリント基板の概略断面図である。
　図１に示すように、本発明に係るプリント基板１は、放熱板２と、ピン３と、基板ユニット４とを有している。放熱板２は、金属製である。例えば銅等の導電性の高い金属が好ましい。ピン３は、放熱板２と同様金属製である。このピン３も、例えば銅等の導電性の高い金属が好ましい。ピン３は、例えば中実の円柱形状であり、放熱板２と密着して固定されている。具体的には、放熱板２にはピン３と略同径の第１の貫通孔５が形成されていて、ピン３はこの第１の貫通孔５に挿入されている。ピン３の一方の端面である底面６は、放熱板２の一方の面（基板ユニット４と重ね合わされた反対側の面）である底面７と面一である。このように互いの底面６、７同士を面一とすることで、ピン３が放熱板２の底面７から突出することを防止する。すなわち、ピン３は放熱板２の天面（基板ユニット４と重ね合わされた側の面）２４からのみ突出している。
　一方、基板ユニット４は、板状の絶縁基材９と、導体パターン１０とを有している。導体パターン１０は、絶縁基材９上にエッチング法あるいはアディティブ法で形成されている。絶縁基材９には、第１の貫通孔５に対応する位置に設けられた第２の貫通孔１１が形成されている。この第２の貫通孔１１に、ピン３が挿入されている。放熱板２と基板ユニット４は、接着剤１４を介して重ね合わされて接着されている。絶縁基材９から突出したピン３の端面には、発熱体である電子部品１２が接着剤１３を介して接着されている。この電子部品１２は、リード線１５を介して所定の導体パターン１０と接続され、基板ユニット４に実装されている。すなわち、図の例では、導体パターン１０が絶縁基材９の少なくとも一方の面上に形成され、他方の面に放熱板２が重ね合わされている。なお、本発明に係る放熱構造は、図で示した絶縁基材９の片面のみに導体パターン１０が形成された片面基板の他、絶縁基材９の両面に導体パターン１０が形成された両面基板、さらには両面板と片面板とを組み合わせて積層した多層基板にも適用可能である。
　このようにして形成されたプリント基板１は、金属製のピン３が放熱板２に密着し、このピン３の天面２５に発熱体である電子部品１２が接着されている。すなわち、ピン３が電子部品１２と放熱板２とをつなぐ電熱経路となる。したがって、電子部品１２から発せられる熱は、伝熱経路たるピン３を介して効率よく放熱板２から放熱される。このように、ピン３と放熱板２とが別体なので、この放熱構造を形成する際は、放熱板２とピン３を密着して固定するだけである。具体的には、第１の貫通孔５にピン３を挿入するだけであるので、簡単な構造で且つ容易に放熱体８を形成することができる。加えて、ピン３と放熱板２とを異なる材質のもので形成することができるので、適宜最適な材料を組み合わせることができる。また、ピン３を第１の貫通孔５に挿入する構造とすることで、ピン３の外周から均等に放熱することができる。また、ピン３は、第２の貫通孔１１に挿入されるだけで基板ユニット４の実装面に表われるので、プリント基板１の製造時の作業性が向上する。
　本発明に係るプリント基板の製造方法を具体的に説明すると、以下のようになる。上述した基板ユニット４の底面（実装面と反対側の面）に対し、放熱板２を接着剤１３を介して接着する。この接着は、第１の貫通孔５と第２の貫通孔１１の位置を合わせながら行われる。なお、基板ユニット４は公知の方法で製造される。そして、第１の貫通孔５及び第２の貫通孔１１に対してピン３を挿入する。換言すれば、ピン３は第１及び第２の貫通孔５、１１に圧入される。したがって、ピン３は第１及び第２の貫通孔５、１１内に固定される。このように、基板ユニット４と放熱板２を接着してからピン３を圧入するので、第１及び第２の貫通孔５、１１の位置合わせを容易に行うことができる。
　他の製造方法として、基板ユニット４と放熱板２とを接着材１３を介して接着した後、第１及び第２の貫通孔５、１１を同時に形成してもよい。このように貫通孔５、１１を同時に形成することで、孔の位置合わせ作業が不要となり、作業の効率を向上させることができる。
　なお、本発明が提供する放熱構造は、図２に示すように、電子部品ユニット１６が実装された基板ユニット４に対しても適用可能である。電子部品ユニット１６は、電子部品１２が片面側に実装され、絶縁基材１７に設けられたスルーホール１８に導電材料１９を充填したものである。この導電材料１９の両端に導電回路２０、２１が形成され、実装面と反対側の導電回路２１が半田ボールや導電ペースト等の導電材２２を介して導体パターン１０に接続される。このとき、ピン３は、絶縁基材１７にそのまま貫通されて電子部品１２と接着されていてもよいし、図２に示すように、導電材２２を介して別のピン２３と接続させ、この別のピン２３が絶縁基材１７に貫通されて電子部品１２と接着されていてもよい。
１　プリント基板
２　放熱板
３　ピン
４　基板ユニット
５　第１の貫通孔
６　底面
７　底面
８　放熱体
９　絶縁基材
１０　導体パターン
１１　第２の貫通孔
１２　電子部品
１３　接着剤
１４　接着剤
１５　リード線
１６　電子部品ユニット
１７　絶縁基材
１８　スルーホール
１９　導電材料
２０　導電回路
２１　導電回路
２２　導電材
２３　別のピン
２４　天面
２５　天面

Claims (5)

  1. 　電子部品を実装すべき基板ユニットであって、板状の絶縁基材と、該絶縁基材の少なくとも一方の面上に形成され、前記電子部品とリード線を介して直接又は間接に接続された導体パターンとを有する基板ユニットと、
    　前記基板ユニットの他方の面に重ね合わされた金属製の放熱板と、
    　前記電子部品と前記放熱板とを熱的に接続する伝熱経路とを備え、
    　前記伝熱経路は、
    　該放熱板と密着して固定され、前記電子部品と接着された金属製のピンであることを特徴とするプリント基板。
  2. 　前記放熱板は、前記ピンが挿入される第１の貫通孔とをさらに有し、
    　前記絶縁基材は、前記第１の貫通孔に対応する位置に設けられ、前記ピンが挿入される第２の貫通孔とをさらに有することを特徴とする請求項１に記載のプリント基板。
  3. 　前記ピンは中実であり、一方の端面である底面が前記放熱板の前記基板ユニットに重ね合わされた反対側の面である底面と面一に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のプリント基板。
  4. 　前記第１の貫通孔と前記第２の貫通孔との位置合わせをしながら前記基板ユニットと前記放熱板を接着し、
    　前記第１及び第２の貫通孔に前記ピンを圧入することを特徴とする請求項２に記載のプリント基板の製造方法。
  5. 　前記基板ユニットと前記放熱板を接着し、
    　前記第１の貫通孔及び前記第２の貫通孔を同時に形成し、
    　前記第１及び第２の貫通孔に前記ピンを圧入することを特徴とする請求項２に記載のプリント基板の製造方法。
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