JP2017220566A

JP2017220566A - 多層基板

Info

Publication number: JP2017220566A
Application number: JP2016114196A
Authority: JP
Inventors: 淳史倉内; Junji Kurauchi
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2016-06-08
Filing date: 2016-06-08
Publication date: 2017-12-14

Abstract

【課題】放熱性の高い多層基板を提供する。【解決手段】導電パターン（１０８）に電気部品（１０１）が接続される多層基板（１００）であって、一つの絶縁層（１０４）の側面の一部が当該一の絶縁層を挟んで隣接する他の２つの絶縁層（１０３、１０５）の側面よりも内側に位置することで多層基板（１００）の側面に形成される凹状の空間を有し、当該他の２つの絶縁層に形成されている少なくとも一部の導電パターンは、前記凹状の空間内に露出する露出部（１０６）を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、多層基板に関し、特に、高い放熱性を備えた多層基板に関する。

内燃機関等の駆動装置を制御する車両用の電子制御装置（Electronic Control Unit：ＥＣＵ）の筐体内には、複数の絶縁層を積層して表面及び層間に電気配線を配した多層基板が収納されており、その表面には、発熱を伴う半導体素子などの電気部品が実装されている。電気部品で生じた熱が多層基板内に滞留すると、他の電気部品の特性に影響を与えるため、筐体外に効率よく放熱することが求められる。

多層基板の放熱特性を改善する構造として、熱伝導性の高い放熱グリスを多層基板の裏面に塗布し、筐体と接触させる技術が知られている（特許文献１参照）。

図５は、特許文献１に開示されている多層基板の断面を示す図である。多層基板であるプリント基板２は、銅箔等からなる導電パターン６と絶縁層との積層構造を備え、電子制御装置の筐体４の内面上に設けられると共に、表面２ａには電気部品３が実装されている。

また、特許文献１のプリント基板２内にはビアが設けられており、当該ビアの内面には導体７ａが形成されている。導体７ａは、電気配線としての機能に加え、電気部品で発生した熱をプリント基板２の裏面側に熱伝導させる放熱用部材としても機能する。

そして、プリント基板２の裏面２ｂに放熱グリス５を塗布することで、電気部品３の発熱部３ａ、表面２ａ、導電パターン６、導体７ａ、放熱グリス５、及び、筐体４で構成される放熱経路を利用して、多層基板内で生成された熱を筐体４に放熱する。

しかしながら、特許文献１に記載されたような放熱構造では、放熱グリスの性能が、放熱経路における放熱性能を決定するボトルネックとなるため、高性能な放熱グリスの使用が必須となり、コストアップが避けられない。

また、特許文献１に記載されたような放熱構造では、導体７ａに近い電気部品３やプリント基板２の中央部での放熱効果は高いものの、プリント基板２の周辺部では、導体７ａからも遠く、プリント基板２の側面からの放熱効果も低いため、熱が滞留し易く、十分な放熱性能が得られていなかった。

特開２０１４−１２７５２２号公報

このような背景から、低コストで、高い放熱効率を備えた多層基板の実現が望まれている。

本発明の一の態様は、表面に搭載される電気部品と直接又は間接に接続される導電パターンが形成された、絶縁層を複数積層した多層基板である。本多層基板は、少なくとも一つの前記絶縁層の側面の少なくとも一部が、該絶縁層を挟んで隣接する他の２つの絶縁層の側面よりも内側に位置することで前記多層基板の側面に形成される凹状の空間を有し、前記他の２つの絶縁層の少なくとも一方に形成されている少なくとも一部の導電パターンは、前記凹状の空間内に露出する露出部を有している。
本発明の他の態様によると、前記露出部には、前記他の２つの絶縁層に設けられたビアが接続されている。
本発明の他の態様によると、前記凹状の空間は、前記少なくとも一つの絶縁層の側面に沿って形成された連続する一つの空間である。
本発明の他の態様によると、前記凹状の空間は、前記多層基板の側面に分離して形成された複数の空間である。
本発明の他の態様によると、前記他の２つの絶縁層の露出部が、相対向するように配置されている。
本発明の他の態様によると、前記他の２つの絶縁層の露出部が、相対向しないように配置されている。

本発明の第１の実施形態に係る多層基板の構成を示す図である。本発明の第２の実施形態に係る多層基板の構成を示す図である。本発明の第３の実施形態に係る多層基板の構成を示す図である。本発明の第４の実施形態に係る多層基板の構成を示す図である。従来技術の多層基板を示す図である。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る多層基板１００の構成を示す図である。ここで、図１（ａ）は、多層基板１００の上面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ｂ端面図、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＣ−Ｄ断面図である。

多層基板１００は、例えば車両に搭載される電子制御装置（ＥＣＵ）の筐体内に収容される。多層基板１００の表面には、電子回路を構成する電気部品１０１（例えば、半導体素子等の電子素子を含む）が複数搭載されている。また、多層基板１００の表面には、電気部品１０１に直接又は間接に接続されて電子回路を構成する導電パターン１０８（図示斜線部分）と、コネクタ１０２と、が設けられており、当該電子回路は当該コネクタを介して外部装置（例えば、外部の電源装置など）と電気的に接続される。

本実施形態の多層基板１００としては、多層プリント配線基板が使用可能である。多層プリント配線基板は、絶縁層及び導電パターンを多層に積層し、層間の導電パターンをビアで接続したものであって、高密度な配線を基板内に備えることができる。なお、本実施形態では、図１（ｃ）に示すように、３組の絶縁層１０３、１０４，１０５で構成された多層基板を用いた。

内層である絶縁層１０４は、図１（ａ）において破線で示すように、絶縁層１０４を挟むように隣接する絶縁層１０３、１０５よりも一回り小さいサイズで形成されている。この構成によって、上部及び下部の絶縁層１０３、１０５の側面は、内層である絶縁層１０４の端部からそれぞれ突出し、当該突出部と絶縁層１０４の側面とで構成された１つの凹状空間１０９が多層基板１００の側面に連続して形成される。なお、図１（ａ）は、絶縁層１０３の上面を示す図であるが、当該上面に存在する電気部品１０１や導電パターン１０８との位置関係を明瞭にするために、絶縁層１０３の下面側に位置する導電パターンの一部である露出部１０６を点線で示し、絶縁層１０４の端部を破線で示している。

また、絶縁層１０３の下面及び絶縁層１０５の上面に形成されている導電パターンの一部は、この凹状空間１０９に露出して、露出部１０６を構成している。この露出部１０６は、各絶縁層１０３，１０５を貫通するビア１０７と接続されている。なお、露出部１０６の端部は、図１（ｃ）に示すように、絶縁層の側面よりも内側となるように形成されることが好ましい。これは、図示しない電子制御装置の筐体や他の導電パターンとのショートを避けるためである。

上述の構成を有する多層基板１００では、電気部品１０１で発生した熱は、導電パターン１０８及びビア１０７を介して露出部１０６に伝達され、露出部１０６を通じて凹状空間１０９に放熱される。また、多層基板１００の裏面側（絶縁層１０５側）から伝達した熱についても、同様に、ビア及び露出部を通じて凹状空間１０９から放出することが可能である。

このように、本発明の第１の実施形態に係る多層基板１００では、多層基板の側面に凹状空間１０９を設けて表面積を拡大し、当該凹部をも放熱部位として利用するので、従来技術に比べて高い放熱効率を得ることができる。また、当該側面の放熱部位である露出部１０６は、導電パターンを覆う絶縁層の一部を除去するだけで形成することができるので、新たな部材を追加することもなく、低コストで高い放熱効率を備えた多層基板を実現することができる。

［第２の実施形態］
図２は、本発明の第２の実施形態に係る多層基板２００の構成を示す図である。ここで、図２（ａ）は、多層基板２００の上面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＥ−Ｆ端面図、図２（ｃ）は、図２（ａ）のＧ−Ｈ断面図である。

多層基板２００は、例えば車両に搭載される電子制御装置（ＥＣＵ）の筐体内に収容される。多層基板２００の表面には、電子回路を構成する電気部品２０１（例えば、半導体素子等の電子素子を含む）が複数搭載されている。また、多層基板２００の表面には、電気部品２０１に直接又は間接に接続されて電子回路を構成する導電パターン２０８（図示斜線部分）と、コネクタ２０２と、が設けられており、当該電子回路は当該コネクタを介して外部装置（例えば、外部の電源装置など）と電気的に接続される。

本実施形態の多層基板２００は、３組の絶縁層２０３、２０４，２０５で構成されている（図２（ｃ））。内層の絶縁層２０４は、図２（ａ）において破線で示すように、絶縁層２０４を挟むように隣接する絶縁層２０３、２０５よりも一回り小さいサイズで形成されている。この構成により、絶縁層２０３、２０５の側面は、絶縁層２０４の端部から突出し、当該突出部と絶縁層２０４の側面とで構成される連続した凹状空間２０９が多層基板２００の側面に形成される。なお、図２（ａ）は、絶縁層２０３の上面を示す図であるが、当該上面に存在する電気部品２０１や導電パターン２０８との位置関係を明瞭にするために、絶縁層２０３の下面側に位置する導電パターンの一部である露出部２０６を点線で示し、絶縁層２０４の端部を破線で示している。

ここで、第１の実施形態に係る多層基板１００と異なる点は、多層基板２００では、絶縁層２０３の下面及び絶縁層２０５の上面に形成されて凹状空間２０９に露出する導電パターンの露出部２０６が、絶縁層２０３と２０５の中間に位置する絶縁層２０４の周囲を囲むように、連続した導電パターンを構成している点である。本実施形態では、この露出部２０６は、各電気部品２０１の放熱部位として機能すると共に、例えば電気部品２０１のグランドラインとしても機能する。

このように、露出部２０６は、凹状空間２０９の略全領域に亘って露出するように形成されているので、第１の実施形態のように、小面積の露出部１０６を複数設ける場合より、放熱面積を拡大でき、放熱効率の高い多層基板が実現できる。

［第３の実施形態］
図３は、本発明の第３の実施形態に係る多層基板３００の構成を示す図である。ここで、図３（ａ）は、多層基板３００の上面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＩ−Ｊ端面図、図３（ｃ）は、図３（ａ）のＫ−Ｌ断面図である。

多層基板３００は、例えば車両に搭載される電子制御装置（ＥＣＵ）の筐体内に収容される。多層基板３００の表面には、電子回路を構成する電気部品３０１（例えば、半導体素子等の電子素子を含む）が複数搭載されている。また、多層基板３００の表面には、電気部品３０１に直接又は間接に接続されて電子回路を構成する導電パターン３０８（図示斜線部分）と、コネクタ３０２と、が設けられており、当該電子回路は当該コネクタを介して外部装置（例えば、外部の電源装置など）と電気的に接続される。

本実施形態の多層基板３００は、３組の絶縁層３０３、３０４，３０５で構成されている（図３（ｃ））。内層の絶縁層３０４の側面は、図３（ａ）において破線で示すように、導電パターンの露出部３０６が存在する領域においてのみ、他の絶縁層３０３、３０５の側面よりも内側に存在し、絶縁層３０４の他の側面は、他の絶縁層３０３、３０５の側面と同一位置となるように形成されている。この構成により、絶縁層３０３、３０５の側面は、導電パターンの露出部３０６が存在する領域においてのみ、絶縁層３０４の端部から突出し、当該突出部と絶縁層３０４の側面とで構成される孤立した凹状空間３０９が多層基板３００の側面に分離して複数形成される（図３（ｂ））。なお、図３（ａ）は、絶縁層３０３の上面を示す図であるが、当該上面に存在する電気部品３０１や導電パターン３０８との位置関係を明瞭にするために、絶縁層３０３の下面側に位置する導電パターンの一部である露出部３０６を点線で示し、絶縁層３０４の端部を破線で示している。

このように、第３の実施形態に係る多層基板３００は、露出部３０６と同一領域に設けられた凹状空間３０９を複数形成する点で、一つの連続した凹状空間１０９を用いた第１の実施形態に係る多層基板１００と異なっている。多層基板１００の場合、凹状空間１０９に沿って連続する絶縁層１０３、１０５の突出部が、環境振動（例えば、多層基板３００が車両に搭載される場合には、当該車両走行時の振動などに伴って生ずる振動）と共振することとなり得るが、本実施形態に係る多層基板３００のように必要な箇所のみに凹状空間３０９を分離して形成することで、多層基板１００と同等の放熱性能を維持したまま、走行時の共振を抑制することができる。

［第４の実施形態］
図４は、本発明の第４の実施形態に係る多層基板４００の構成を示す図である。ここで、図４（ａ）は、多層基板４００の上面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＭ−Ｎ端面図、図４（ｃ）は、図４（ａ）のＯ−Ｐ断面図である。

多層基板４００は、例えば車両に搭載される電子制御装置（ＥＣＵ）の筐体内に収容される。多層基板４００の表面には、電子回路を構成する電気部品４０１（例えば、半導体素子等の電子素子を含む）が複数搭載されている。また、多層基板４００の表面には、電気部品４０１に直接又は間接に接続されて電子回路を構成する導電パターン４０８（図示斜線部分）と、コネクタ４０２と、が設けられており、当該電子回路は当該コネクタを介して外部装置（例えば、外部の電源装置など）と電気的に接続される。

本実施形態の多層基板４００は、３組の絶縁層４０３、４０４，４０５で構成されている（図４（ｃ））。内層の絶縁層４０４の側面は、図４（ａ）において破線で示すように、導電パターンの露出部４０６ａ及び４０６ｂの存在する領域においてのみ、他の絶縁層４０３、４０５の側面よりも内側に存在し、絶縁層４０４の他の側面は、他の絶縁層４０３、４０５の側面と略同一位置となるように形成されている。この構成により、絶縁層４０３、４０５の側面は、導電パターンの露出部４０６ａ及び４０６ｂの存在する領域においてのみ、絶縁層４０４の端部から突出し、当該突出部と絶縁層４０４の側面とで構成される孤立した凹状空間４０９が多層基板４００の側面に分離して複数形成される（図４（ｂ））。なお、図４（ａ）は、絶縁層４０３の上面を示す図であるが、当該上面に存在する電気部品４０１や導電パターン４０８との位置関係を明瞭にするために、絶縁層４０３の下面側に位置する導電パターンの一部である露出部４０６ａ及び４０６ｂを点線で示し、絶縁層４０４の端部を破線で示している。

ここで、第３の実施形態に係る多層基板３００と異なっている点は、多層基板４００では、絶縁層４０３の導電パターンの露出部４０６ａと、絶縁層４０５の導電パターンの露出部４０６ｂとが、対向しないように当該凹状空間４０９内に配置されている点である。

このように、第４の実施形態に係る多層基板４００では、露出部４０６ａと露出部４０６ｂとが相対向しないように配置されることで、各導電パターン間の寄生容量を低減することができる。また、露出部４０６ｂでの放熱による気流は、図４（ｂ）で図示した矢印のように上方に移動するため、凹状空間４０９内において、弱い渦状気流が生成されて、空間内の高温エアの排出が促進される。

以上、説明したように、本発明の多層基板は、表面に搭載される電気部品と直接又は間接に接続される導電パターンが形成された、絶縁層を複数積層した多層基板であって、少なくとも一つの前記絶縁層の側面の少なくとも一部が、該絶縁層を挟んで隣接する他の２つの絶縁層の側面よりも内側に位置することで前記多層基板の側面に形成される凹状の空間を有し、前記他の２つの絶縁層の少なくとも一方に形成されている少なくとも一部の導電パターンは、前記凹状の空間内に露出する露出部を有している。これにより、高い放熱効率を有する多層基板がローコストで実現できる。

なお、第１〜４の実施形態では、多層基板の絶縁層数を３層としたが、４層以上の任意の絶縁層数であってもよい。また、本発明の多層基板の裏面に放熱グリスを塗布することもできる。この場合、従来技術のような高性能な放熱グリスでなくとも、汎用の放熱グリスのみで高い放熱効率の多層基板を得ることができる。

なお、本発明はこのような実施形態に限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において改変して用いることができる。

１００，２００，３００、４００・・・多層基板、１０１，２０１，３０１，４０１・・・電気部品、１０２，２０２，３０２，４０２・・・コネクタ、１０３，１０４，１０５，２０３，２０４，２０５，３０３，３０４，３０５，４０３，４０４，４０５・・・絶縁層、１０６，２０６，３０６，４０６・・・露出部、１０７，２０７，３０７，４０７・・・ビア、１０８，２０８，３０８，４０８・・・導電パターン、１０９，２０９，３０９，４０９・・・凹状空間、２・・・プリント基板、３・・・電気部品、４・・・筐体、５・・・放熱グリス、６・・・導電パターン、７ａ・・・導体

Claims

表面に搭載される電気部品と直接又は間接に接続される導電パターンが形成された、絶縁層を複数積層した多層基板であって、
少なくとも一つの前記絶縁層の側面の少なくとも一部が、該絶縁層を挟んで隣接する他の２つの絶縁層の側面よりも内側に位置することで前記多層基板の側面に形成される凹状の空間を有し、
前記他の２つの絶縁層の少なくとも一方に形成されている少なくとも一部の導電パターンは、前記凹状の空間内に露出する露出部を有している、
多層基板。
請求項１に記載された多層基板において、前記露出部には、前記他の２つの絶縁層に設けられたビアが接続されている、
多層基板。
請求項１又は２に記載された多層基板において、前記凹状の空間は、前記少なくとも一つの絶縁層の側面に沿って形成された連続する一つの空間である、
多層基板。
請求項１又は２に記載された多層基板において、前記凹状の空間は、前記多層基板の側面に分離して形成された複数の空間である、
多層基板。
請求項１ないし４のいずれかに記載された多層基板において、前記他の２つの絶縁層の露出部が、相対向するように配置されている、
多層基板。
請求項１ないし４のいずれかに記載された多層基板において、前記他の２つの絶縁層の露出部が、相対向しないように配置されている、
多層基板。