JP3202426U - セラミック埋め込み回路基板 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の回路基板による不都合を効果的に改善できるセラミック埋め込み回路基板を提供する。【解決手段】セラミック部材２と、第１の導電層３と、多層板構造１と、を備えるセラミック埋め込み回路基板１００。多層板構造は、反対する両板面１１，１２を貫通する貫通孔１３が形成されており、粘着体１５と、粘着体を介して積層して結合された複数の板体１４とを備える。セラミック部材は、多層板構造の貫通孔内に収容され、一部の表面が多層板構造の一部の板面とほぼ同一平面になるように設置され、これらの板体と互いに接着されるように、粘着体がセラミック部材の環形状の側面に付着する。第１の導電層は、同一平面になるように設置される多層板構造板面とセラミック部材表面に形成される。これにより、高発熱量の製品に適用でき、従来の回路基板構造と異なるセラミック埋め込み回路基板を提供する。【選択図】図３Ａ

Description

本考案は回路基板に関し、特にセラミック埋め込み回路基板に関する。

高発熱量の製品（例えば、高輝度ＬＥＤ）の適用が次第に普及しているので、回路基板に対して散熱効果と耐熱の要求もますます高まっている。そして、近年、セラミック回路基板が徐々に高発熱量の製品に適用されることで、高発熱量の製品に必要な散熱効果と耐熱の要求を満たすようにする。

しかし、現在のセラミック回路基板は、セラミック基板全体に所望の導電回路が形成され、一部のブロックに高発熱電子部品が設置され、即ち、前記高発熱電子部品は一部のセラミック回路基板ブロックのみを使用すればよく、上記高発熱電子部品に用いられていないセラミック回路基板のブロックは、セラミック材料の無駄遣いを引き起こすこととなる。

本考案は、従来の回路基板による不都合を効果的に改善できるセラミック埋め込み回路基板を提供する。
（課題を解決するための手段）

本考案は、互いに対向する側に位置する第１の板面と第２の板面とを有し、前記第１の板面と前記第２の板面を貫通する貫通孔が形成されており、複数の板体と粘着体とを含み、これらの板体が前記粘着体を介して積層して結合された多層板構造と、第１の表面、前記第１の表面の反対側に位置する第２の表面、及び前記第１の表面と前記第２の表面の周縁に連結される環形状の側面を有し、前記多層板構造の貫通孔内に収容され、第１の表面が前記多層板構造の第１の板面とほぼ同一平面になるように設置され、第２の表面が前記多層板構造の第２の板面から突出しておらず、これらの板体と互いに接着されるように、前記粘着体が環形状の側面に付着するセラミック部材と、前記多層板構造の第１の板面と前記セラミック部材の第１の表面に形成される第１の導電層と、を備えるセラミック埋め込み回路基板を提供する。

好ましくは、前記セラミック部材は、セラミック本体と、前記セラミック本体に形成されるとともに前記第１の表面を構成し、化学結合により前記セラミック本体と前記第１の導電層に結合される第１の結合層とを有する。前記粘着体には、前記セラミック部材の第１の表面とほぼ同一平面になるように前記第１の導電層に接着される第１の端面が形成されている。

好ましくは、前記貫通孔は、前記多層板構造の第１の板面が凹設されることにより形成される第１の孔と、前記多層板構造の第２の板面が凹設されることにより形成されると共に第１の孔と相互に連通される第２の孔とを備え、前記第１の孔の孔径が前記第２の孔の孔径よりも大きく、前記セラミック部材は、前記多層板構造の第１の孔内に収容され、これらの板体と互いに接着されるように、前記粘着体が前記セラミック部材の環形状の側面及び一部の第２の表面に付着する。
（考案の効果）

本考案が提供するセラミック埋め込み回路基板は、従来のセラミック回路基板に比べて、セラミックの占有割合を大幅に低減させるとともに、高発熱量の製品に適用することが可能である。

図１は本考案に係るセラミック埋め込み回路基板の第１の実施例の概略斜視図である。 図２は本考案に係るセラミック埋め込み回路基板の第１の実施例の別の概略斜視図である。 図３Ａは本考案に係るセラミック埋め込み回路基板の図１のＡーＡ線に沿う概略断面図である。 図３Ｂは図３Ａの変形概略図である。 図４Ａは本考案に係るセラミック埋め込み回路基板の第２の実施例の概略断面図である。 図４Ｂは図４Ａの変形概略図である。 図５Ａは本考案に係るセラミック埋め込み回路基板の第２の実施例における電子素子を取り付けるための概略断面図である。 図５Ｂは図５Ａの変形概略図である。 図６は本考案に係るセラミック埋め込み回路基板の第３の実施例の概略断面図である。

［第１の実施例］
図１から図３Ｂを参照する。これらは本考案の第１の実施例であり、本実施例の対応する図面に述べられた関連する数と外形は、本考案の実施の形態を具体的に説明して、その内容が分かるようにするためのものに過ぎず、本考案の請求の範囲が制限されるものではない。

本実施例は、多層板構造１、多層板構造１内に埋め込まれるセラミック部材２、多層板構造１とセラミック部材２との両方の反対の両側の表面（例えば、トップ側の表面とボトム側の表面）に形成される第１の導電層３と第２の導電層４を備えるセラミック埋め込み回路基板１００を提供する。

多層板構造１は本実施例において、ＦＲ−４の積層板を例にするものであり、セラミック部材２の数は本実施例において、一つにして例を挙げて説明するが、これに限定されるものではない。次に、以下にまず多層板構造１とセラミック部材２の構造について説明し、その後、適時に両者間の接続関係を説明する。

多層板構造１は単独の部材から見ると、互いに対向する側に位置する第１の板面１１（例えば、図３Ａにおける多層板構造１の天板面）と第２の板面１２（例えば、図３Ａにおける多層板構造１の底板面）を有し、第１の板面１１と垂直になる方向（例えば、第１の板面１１の法線方向）に沿って第１の板面１１と第２の板面１２を貫通する貫通孔１３が形成されている。

言い換えれば、多層板構造１は、積層された複数の板体１４と、いずれか２層が積層された板体１４を接着させる粘着体１５とを有する。即ち、これらの板体１４は粘着体１５を介して積層して結合され、板体１４は積層方向Ｎ（第１の板面１１の法線方向に相当する）に沿って積層される。

なお、信号伝達のために、多層板構造１における少なくとも一つの板体１４には少なくとも一つの導電回路（図示せず）が形成されている。本実施例に記載の多層板構造１は、板体１４を２層備えることを例にするものである。しかし、多層板構造１の板体１４の層数が２層より多くても良く、ここでは制限されない。

板体１４は通常、プリプレグ層（Ｐｒｅｉｍｐｒｅｇｎａｔｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ）から形成され、異なる強化材料により分けると、プリプレグ層はガラス繊維プリプレグ（Ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ ｐｒｅｐｒｅｇ）、炭素繊維プリプレグ（Ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ ｐｒｅｐｒｅｇ）、エポキシ樹脂（Ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ）等の材料であってもよい。ただし、板体１４がフレキシブルシート材料から形成されても良く、即ち、板体１４はほとんどポリエステル材料（Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ、ＰＥＴ）又はポリイミド樹脂（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ、ＰＩ）で構成され、ガラス繊維、炭素繊維等を含んでいない。しかし、本実施例は板体１４の材料に限定されるものではない。

より詳しくは、これらの板体１４は、それぞれ孔壁１４１を有し、孔壁１４１により共同で囲まれた空間は貫通孔１３に相当し、セラミック部材２を収容するために用いられる。即ち、これらの板体１４の孔壁１４１とセラミック部材２との両方はそれぞれ対応する構造でなければならない。なお、設計者は必要に応じて、多層板構造１が積層して圧着される前に、各板体１４よりも先に所望の孔壁１４１を形成させることができる。形成させる手段としては、例えば、レーザドリル、プラズマエッチング、又はフライス盤等のような非化学エッチング手段を用いてもよい。さらには、レーザドリルにより板体１４表面から積層方向Ｎに沿って下へ向かってアブレージョンして形成されてもよく、あるいはフライス盤により板体１４表面から下へ向かって加工して形成されてもよい。

セラミック部材２は単独の部材から見ると、第１の表面（例えば、図３Ａにおけるセラミック部材２の頂面）、第１の表面２１の反対側に位置する第２の表面２２（例えば、図３Ａにおけるセラミック部材２の底面）、第１の表面２１と第２の表面２２の周縁に接続される環形状の側面２３を有する。セラミック部材２は、多層板構造１の貫通孔１３内に収容され、本実施例において、多層板構造１のほぼ中央部に埋め込まれるが、これに限定されるものではない。本実施例のセラミック部材２は、設計者の需要によりセラミック回路基板（図示せず）が形成されてもよいが、これに限定されるものではない。

なお、セラミック部材２の第１の表面２１が多層板構造１の第１の板面１１とほぼ同一平面になるように設置され、多層板構造１の第１の板面１１の面積は、セラミック部材２の第１の表面２１の面積の少なくとも２倍（本実施例では、例えば、ほぼ２倍）である。セラミック部材２の第２の表面２２が多層板構造１の第２の板面１２とほぼ同一平面になるように設置され、同様に、多層板構造１の第２の板面１２の面積は、セラミック部材２の第２の表面２２の面積の少なくとも２倍（本実施例では、例えば、ほぼ２倍）である（図示せず）。これにより、本考案に係るセラミック埋め込み回路基板１００は、従来のセラミック回路基板に比べて、セラミックの占有割合を大幅に低減させることが可能である。

なお、セラミック部材２とこれらの板体１４が互いに接着されるように、多層板構造１の粘着体１５がセラミック部材２の環形状の側面２３とこれらの板体１４の孔壁１４１に付着している。そして、粘着体１５は、セラミック部材２の環形状の側面２３とこれらの板体１４の孔壁１４１との間に、第１の端面１５１と第２の端面１５２が形成されており、第１の端面１５１がセラミック部材２の第１の表面２１とほぼ同一平面になるように設置され、第２の端面１５２がセラミック部材２の第２の表面２２とほぼ同一平面になるように設置される。

より詳しくは、セラミック部材２は、セラミック本体２４と、セラミック本体２４に形成されるとともにセラミック部材２の第１の表面２１を構成させる第１の結合層２５と、セラミック本体２４に形成されるとともにセラミック部材２の第２の表面２２を構成させる第２の結合層２６とを有する。セラミック本体２４は、本実施例において、塊状の窒素化アルミニウムの構造を例にするものであり、第１の結合層２５と第２の結合層２６は、本実施例において、いずれもチタンめっき層でありながら、それぞれ化学結合によりセラミック本体２４の反対の両表面（例えば、図３Ａにおけるセラミック本体２４の頂面と底面）に結合される。また、セラミック部材２の環形状の側面２３はセラミック本体２４の側表面に相当する。

図３Ａに示すように、第１の導電層３が多層板構造１の第１の板面１１とセラミック部材２の第１の表面２１に形成され、第２の導電層４が多層板構造１の第２の板面１２とセラミック部材２の第２の表面２２に形成される。セラミック部材２は、第１の結合層２５が化学結合により第１の導電層３に結合されることに加えて、第２の結合層２６が化学結合により第２の導電層４に結合されることで、第１の導電層３と第２の導電層４とは、第１の結合層２５と第２の結合層２６によりセラミック部材２と強固に結合されることが可能である。なお、粘着体１５の第１の端面１５１が第１の導電層３に接着され、第２の端面１５２が第２の導電層４に接着される。

なお、図３Ｂに示すように、第１の導電層３は２層の積層構造であってもよく、その中の１層が粘着体１５に離間された二つの部位を有し、それぞれに多層板構造１の第１の板面１１とセラミック部材２の第１の表面２１に形成され、別の１層が二つの離間された部位を接続させる。第２の導電層４は２層の積層構造であっても良く、その中の１層が粘着体１５に離間された二つの部位を有し、それぞれに多層板構造１の第２の板面１２とセラミック部材２の第２の表面２２に形成され、別の１層が二つの離間された部位を接続させる。

なお、第１の導電層３と第２の導電層４は、本実施例において、材質が銅のことを例にするものであり、第１の導電層３と第２の導電層４の外形は、設計者の需要により所望の回路パターン（図２のように）に調整されることが可能であり、本実施例の図面に限定されるものではない。
［第２の実施例］

図４Ａから図５Ｂを参照する。これらは本考案の第２の実施例であり、本実施例は第１の実施例に類似しており、両方の同じ点は省略するが、その差異は、主として、本実施例のセラミック部材２の第２の表面２２に第２の結合層２６が選択的に設置されてもよいことにある。セラミック部材２の第２の表面２２に第２の結合層２６が設けられている態様では（図４Ｂと図５Ｂのように）、第２の結合層２６は、チタンめっき層と、チタンめっき層に積層された銅層とを備え、且つセラミック部材２の第２の表面２２が多層板構造１の内部に位置し、即ち、セラミック部材２の第２の表面２２と多層板構造１の第２の板面１２が同一平面になるように設置されるものではない。

より詳しくは、本実施例の多層板構造１の貫通孔１３は、多層板構造１の第１の板面１１が凹設されることにより形成される第１の孔１３１と、多層板構造１の第２の板面１２が凹設されることにより形成されると共に第１の孔１３１と相互に連通される第２の孔１３２とを備える。第１の孔１３１の孔径は第２の孔１３２の孔径よりも大きい。第２の導電層４に第２の孔１３２に対応する開口（表示せず）が形成されている。

なお、セラミック部材２は、多層板構造１の第１の孔１３１内に収容され、これらの板体１４と互いに接着されるように、多層板構造１の粘着体１５がセラミック部材２の環形状の側面２３及び一部の第２の表面２２（例えば、図４Ａと図４Ｂにおける第２の表面２２の周辺部）に付着している。セラミック部材２の粘着体１５に付着されていない第２の表面２２（例えば、図４Ａにおける第２の表面２２の中央部）は、その上に電子素子２００が取り付けられるように、第２の孔１３２と対応する第２の導電層４の開口を介して多層板構造１の外に露出する（図５Ａと図５Ｂのように）。

なお、本考案のセラミック埋め込み回路基板１００に用いられるセラミック部材２は、多層板構造１に比べて、低い熱膨脹係数を有し、且つその熱膨脹係数が電子素子２００に近いので、セラミック部材２と電子素子２００とは好ましい適合性がある。
［第３の実施例］

図６を参照する。これは本考案の第３の実施例であり、本実施例は第２の実施例に類似しており、両方の同じ点は省略するが、その差異は、主として、本実施例のセラミック部材２がセラミック回路基板であってもよいことにある。

より詳しくは、本実施例のセラミック部材２は、セラミック本体２４に形成される導電回路２７を有する。導電回路２７が第１の導電層３に電気的に接続されるとともに少なくとも一部が第２の孔１３２に露出して、セラミック部材２に取り付けられる電子素子（図示せず。図５参照）が導電回路２７を介して第１の導電層３と電気的に接続できるようにする。なお、セラミック部材２の第２の表面２２（例えば、図６におけるセラミック本体２４の底面）には、設計者の需要により導電層（図示せず）を増設してもよいが、これに限定されるものではない。
［本考案に係る実施例の可能な効果］

以上の通り、本考案に係る実施例が提供するセラミック埋め込み回路基板は、従来のセラミック回路基板に比べて、セラミックの占有割合を大幅に低減させ、高発熱量の製品に適用することが可能である。

なお、本考案のセラミック埋め込み回路基板に用いられるセラミック部材は低い熱膨脹係数を有し、且つその熱膨脹係数が電子素子に近いので、セラミック部材と電子素子とは好ましい適合性がある。

以上に述べられたことは本考案の好ましい可能な実施例に過ぎず、本考案の特許請求の範囲を限定するためのものではなく、本考案の特許請求の範囲で為された均等な変形と修飾は、いずれも本考案の範囲に属するものである。

１００ セラミック埋め込み回路基板
１ 多層板構造
１１ 第１の板面
１２ 第２の板面
１３ 貫通孔
１３１ 第１の孔
１３２ 第２の孔
１４ 板体
１４１ 孔壁
１５ 粘着体
１５１ 第１の端面
１５２ 第２の端面
２ セラミック部材
２１ 第１の表面
２２ 第２の表面
２３ 環形状の側面
２４ セラミック本体
２５ 第１の結合層
２６ 第２の結合層
２７ 導電回路
３ 第１の導電層
４ 第２の導電層
２００ 電子素子
Ｎ 積層方向

Claims (10)

1. 互いに対向する側に位置する第１の板面と第２の板面を有し、前記第１の板面と前記第２の板面を貫通する貫通孔が形成されており、複数の板体と粘着体を含み、前記複数の板体が前記粘着体を介して積層して結合された多層板構造と、
   第１の表面、前記第１の表面の反対側に位置する第２の表面、及び前記第１の表面と前記第２の表面の周縁に連結される環形状の側面を有し、前記多層板構造の貫通孔内に収容され、前記第１の表面が前記多層板構造の前記第１の板面とほぼ同一平面になるように設置され、前記第２の表面が前記多層板構造の前記第２の板面から突出しておらず、前記複数の板体と互いに接着されるように、前記粘着体が前記環形状の側面に付着するセラミック部材と、
   前記多層板構造の前記第１の板面と前記セラミック部材の前記第１の表面に形成される第１の導電層と、を含むことを特徴とするセラミック埋め込み回路基板。
2. 前記セラミック部材は、セラミック本体と、前記セラミック本体に形成されるとともに前記第１の表面を構成し、化学結合により前記セラミック本体と前記第１の導電層に結合される第１の結合層とを有することを特徴とする請求項１に記載のセラミック埋め込み回路基板。
3. 前記粘着体には、前記セラミック部材の前記第１の表面とほぼ同一平面になるように前記第１の導電層に接着される第１の端面が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のセラミック埋め込み回路基板。
4. 前記セラミック部材が前記多層板構造のほぼ中央部に埋め込まれ、
   前記多層板構造の前記第１の板面の面積は、前記セラミック部材の前記第１の表面の面積の少なくとも２倍であることを特徴とする請求項３に記載のセラミック埋め込み回路基板。
5. 前記セラミック部材の前記第２の表面は前記多層板構造の前記第２の板面とほぼ同一平面になるように設置され、
   前記セラミック埋め込み回路基板は、前記多層板構造の前記第２の板面と前記セラミック部材の前記第２の表面に形成される第２の導電層をさらに含み、
   前記セラミック部材は、前記セラミック本体に形成されるとともに前記第２の表面を構成し、化学結合により前記セラミック本体と前記第２の導電層に結合される第２の結合層を有することを特徴とする請求項３に記載のセラミック埋め込み回路基板。
6. 前記粘着体には、前記セラミック部材の前記第２の表面とほぼ同一平面になるように前記第２の導電層に接着される第２の端面が形成されていることを特徴とする請求項５に記載のセラミック埋め込み回路基板。
7. 前記貫通孔は、
   前記多層板構造の前記第１の板面が凹設されることにより形成される第１の孔と、
   前記多層板構造の前記第２の板面が凹設されることにより形成されると共に前記第１の孔と相互に連通される第２の孔と
   を備え、
   前記第１の孔の孔径は前記第２の孔の孔径よりも大きく、
   前記セラミック部材は、前記多層板構造の前記第１の孔内に収容され、
   前記複数の板体と互いに接着されるように、前記粘着体が前記セラミック部材の前記環形状の側面及び一部の前記第２の表面に付着することを特徴とする請求項３に記載のセラミック埋め込み回路基板。
8. 前記セラミック部材における前記粘着体に付着されていない前記第２の表面部は、その上に前記セラミック部材の熱膨脹係数に近い電子素子が取り付けられるように、前記第２の孔を介して前記多層板構造の外に露出することを特徴とする請求項７に記載のセラミック埋め込み回路基板。
9. 前記セラミック部材は、前記セラミック本体に形成される導電回路を有し、
   前記導電回路は、前記第１の導電層に電気的に接続されるとともに、前記セラミック部材に取り付けられる前記電子素子が前記導電回路を介して前記第１の導電層に電気的に接続されることができるように少なくとも一部が前記第２の孔に露出することを特徴とする請求項８に記載のセラミック埋め込み回路基板。
10. 前記セラミック本体は塊状の窒素化アルミニウム構造であり、
    前記第１の結合層はチタンめっき層であることを特徴とする請求項２に記載のセラミック埋め込み回路基板。