印刷電路板的散熱結構的製作方法
2023-10-05 13:19:34
印刷電路板的散熱結構的製作方法
【專利摘要】一種印刷電路板的散熱結構。本發明的印刷電路板的散熱結構(1)具有：具有貫通孔(7)的印刷電路板(2)；在與印刷電路板(2)相對的位置配置的框體(4)；填充印刷電路板(2)與框體(4)的間隙的導熱材料(5)，在與導熱材料(5)相對的貫通孔(7)內填充有用於阻止導熱材料(5)流入的填充材料(8)。
【專利說明】印刷電路板的散熱結構
【技術領域】
[0001]本發明涉及印刷電路板的散熱結構。
【背景技術】
[0002]以往，電子控制裝置等將電子零件安裝在印刷電路板上，將該印刷電路板收納到金屬框體內而構成。在這樣的電子控制裝置中，當使由半導體元件等構成的電子零件動作時，電子零件由於消耗電力而產生熱。當產生的熱量過多、溫度過高時，有時會使電子零件的功能及特性降低，另外，電子零件的產品壽命縮短。因此，在電子控制裝置等中具有印刷電路板的散熱結構。
[0003]作為印刷電路板的散熱結構，有時例如在電子零件的周邊設置散熱用貫通孔(貫通孔)，或者塗敷散熱油脂(導熱材料)並使熱量從印刷電路板向金屬框體(散熱部件)散熱。
[0004]在日本實開平4-10356號公報中公開有如下的技術，即，在發熱性電子零件的安裝區域的周圍的絕緣基板開設多個通孔，在多個通孔的內周面以與內外散熱兼用的導電區域連通的方式形成散熱膜，將發熱性電子零件產生的熱量散熱。
[0005]在日本實開平4-5686號公報中公開有如下的技術，即，將導熱性油脂填充到從集成電路的安裝部分的圖案朝向印刷電路板的背面設置的導通孔中，經由導通孔將由集成電路產生的熱向印刷電路板的背面圖案傳遞並進行散熱。
[0006]但是，為了提高從印刷電路板向散熱部件的導熱效率，需要用導熱材料填充印刷電路板與散熱部件的間隙。在這種情況下，使用在散熱部件上塗敷導熱材料，將印刷電路板壓靠在導熱材料上並使導熱材料填充兩者的間隙的方法。
[0007]但是，在印刷電路板具有散熱用貫通孔的情況下，有時導熱材料經由散熱用貫通孔而向相反面側漏出。當導熱材料漏出時，難以對用於適當填充印刷電路板與散熱部件的間隙的導熱材料的塗敷量進行管理。另外，當考慮該導熱材料的漏出量時，導熱材料的塗敷量增多，成本增大。進而，為了在印刷電路板上無間隙地附著導熱材料，在使用規定的夾具推壓印刷電路板的情況下，漏出的導熱材料會沿該夾具流動而掉落到散熱部位以外的區域。
【發明內容】
[0008]本發明是鑑於上述問題而設立的，其目的在於提供一種印刷電路板的散熱結構，即使在使用散熱油脂等流動性物質作為導熱材料的情況下也不易漏出，另外，能夠抑制散熱效率降低。
[0009]為了解決上述課題，本發明的印刷電路板的散熱結構採用以下的結構。
[0010](I)本發明第一方面的印刷電路板的散熱結構具有:具有散熱用貫通孔的印刷電路板；在與上述印刷電路板相對的位置配置的散熱部件；填充上述印刷電路板與上述散熱部件的間隙的導熱材料，在與上述導熱材料相對的上述散熱用貫通孔內填充有用於阻止上述導熱材料流入的填充材料。
[0011](2)在上述(I)方面的基礎上，在上述印刷電路板上安裝電子零件，填充有上述填充材料的上述散熱用貫通孔設置在上述電子零件的周邊。
[0012](3)在上述(I)或(2)方面的基礎上，上述填充材料具有與上述印刷電路板的熱膨脹係數對應的熱膨脹係數。
[0013](4)在上述(I)?(3)中任一方面的基礎上，上述印刷電路板是多層基板，上述散熱用貫通孔是貫通孔。
[0014](5)在上述(I)?(4)中任一方面的基礎上，填充有上述填充材料的上述散熱用貫通孔被焊料抗蝕劑覆蓋。
[0015]在本發明的印刷電路板的散熱結構中，在與導熱材料相對的散熱用貫通孔中填充有用於阻止導熱材料流入的填充材料。因此，即使在導熱材料由散熱油脂等流動性物質組成的情況下，也能夠防止導熱材料經由散熱用貫通孔向相反面側漏出。由此能夠充分確保填充印刷電路板與散熱部件的間隙的導熱材料的量。因此，能夠防止導熱材料的厚度不均，在印刷電路板或者散熱部件與導熱材料之間產生間隙的情況，能夠抑制散熱效率的降低。
[0016]這樣，根據本發明，即使在將散熱油脂等流動性物質用於導熱材料的情況下也不容易漏出，另外，能夠得到可抑制散熱效率的降低的印刷電路板的散熱結構。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是表示本發明實施方式的印刷電路板的散熱結構的剖面圖。
[0018]圖2是表示本發明實施方式的印刷電路板的平面圖。
[0019]圖3A是用於說明本發明實施方式的印刷電路板的散熱結構的作用的圖。
[0020]圖3B是用於說明本發明實施方式的印刷電路板的散熱結構的作用的圖。
【具體實施方式】
[0021]以下，參照【專利附圖】
【附圖說明】本發明實施方式的印刷電路板的散熱結構。
[0022]此外，在以下的附圖中，為了使各部件為可識別的大小，適當變更各部件的比例尺。
[0023]圖1是表示本發明實施方式的印刷電路板的散熱結構I的剖面圖。圖2是表示本發明實施方式的印刷電路板2的平面圖。此外，圖1與圖2所示的向視X-X剖面對應。
[0024]本實施方式的印刷電路板的散熱結構I涉及搭載於車輛上的電子控制裝置(ECU:Electronic Control Unit)。如圖1所示，印刷電路板的散熱結構I具有:印刷電路板2、在該印刷電路板2上安裝的電子零件3、收納安裝了電子零件3的框體(散熱部件)4以及填充印刷電路板2與框體4的間隙的導熱材料5。
[0025]此外，在圖1中，僅表示了框體4中的下側殼體，但是通過在該下側殼體上蓋上上偵U殼體(未圖示)，構成框體4整體。框體4的下側殼體在與印刷電路板2相對的位置配置，作為散熱部件起作用。框體4由散熱性高的金屬部件(例如鑄鋁等)形成。
[0026]印刷電路板2是具有層積構造的多層基板，例如使用組合施工方法形成。在印刷電路板2的各層中形成由銅箔等構成的導電圖案6。印刷電路板2的表面2a成為安裝電子零件3的安裝面。本實施方式的電子零件3是內設有集成電路等發熱部3a的封裝部件。電子零件3具有與導電圖案6電氣連接的端子部3b。
[0027]此外，在印刷電路板2上，除了電子零件3夕卜，在表面2a以及背面2b的至少一方安裝有由電解電容器、FFT (Field effect transistor)、電阻等構成的未圖示的電子零件。
[0028]導熱材料5以填充印刷電路板2與框體4的間隙的方式設置。
[0029]本實施方式的導熱材料5由具有流動性以及規定的粘性的散熱油脂組成。作為散熱油脂，可使用矽油脂。
[0030]印刷電路板2具有貫通孔(散熱用貫通孔)7，貫通孔7在印刷電路板2的厚度方向上從表面2a側貫通背面2b側而設置。貫通孔7例如通過雷射加工在印刷電路板2上形成開口，在開口的內表面以及開口的周邊通過鍍敷設置導體7a而形成。貫通孔7通過導體7a與印刷電路板2的各層的導電圖案6或者根據需要至少與某一層電連接並且熱連接。即，貫通孔7作為將在電子零件3產生的熱向背面側2b導熱的散熱部起作用。
[0031]如圖1所不,在與導熱材料5相對的位置配置的貫通孔7內填充有填充材料8。填充材料8用於阻止導熱材料5向貫通孔7流入。填充材料8是例如由樹脂等構成的栓部件，通過堵塞貫通孔7而使印刷電路板2的表面2a和背面2b非連通。作為填充材料8，可以以液狀注入貫通孔7內，使用其後固化的材料。填充材料8也可以從一開始就固化好，插入貫通孔7內。
[0032]填充材料8為了與通過電子零件3的發熱而熱膨脹的印刷電路板2 —起適當地熱膨脹，具有與印刷電路板2的熱膨脹係數對應的熱膨脹係數。一般，印刷電路板2的熱膨脹係數在30?70[ppm / V ]的範圍內。因此，選擇具有與印刷電路板2的熱膨脹係數對應的熱膨脹係數的樹脂材料。具體地，本實施方式的印刷電路板2的基材由玻璃環氧樹脂材料(環氧樹脂+玻璃纖維+硬化劑)形成，熱膨脹係數為40 [ppm / °C ]左右。填充材料8由具有與印刷電路板2的熱膨脹係數對應的熱膨脹係數的樹脂材料(環氧樹脂+硬化劑+銅填充劑)形成，其熱膨脹係數為36[ppm / V ]左右。這樣，印刷電路板2的熱膨脹係數實質上與填充材料8的熱膨脹係數相同。
[0033]填充有填充材料8的貫通孔7，如圖2所示地設置在電子零件3的周邊。S卩，填充有填充材料8的貫通孔7設置在俯視時不與電子零件3重合的區域、即非電子零件3的安裝區域內。
[0034]如圖1所示，在這樣的區域內設置的、填充有填充材料8的貫通孔7被焊料抗蝕劑9覆蓋。眾所周知，焊料抗蝕劑9用於形成導電圖案6。
[0035]本實施方式的貫通孔7由於被填充材料8填充，故而焊料抗蝕劑9不會落入貫通孔7的內部，如圖1所示，能夠以覆蓋貫通孔7的方式形成焊料抗蝕劑9。本實施方式的焊料抗蝕劑9設置在印刷電路板2的表面2a側以及背面2b側。因此，填充有填充材料8的貫通孔7利用焊料抗蝕劑9將表面2a側的開口和背面2b側的開口一同封閉。
[0036]接著，參照圖3A、3B說明上述構成的印刷電路板的散熱結構I的作用。
[0037]圖3A、3B是用於說明本發明實施方式的印刷電路板的散熱結構I的作用的圖。
[0038]如上所述，印刷電路板的散熱結構I利用導熱材料5填充印刷電路板2與框體4的間隙，提高向作為散熱部件的框體4的導熱效率。為了形成該印刷電路板的散熱結構1，如圖3A以及圖3B所示，在框體4上塗敷導熱材料5，將印刷電路板2按壓到塗敷的導熱材料5上。此外，為了使導熱材料5無間隙地附著在印刷電路板2上，有時也使用未圖示的夾具對印刷電路板2均勻地施加壓力。
[0039]g卩，如圖3A所示，在框體4上塗敷的導熱材料5上將印刷電路板2進行位置對齊並載置，如圖3B所示，通過按壓印刷電路板2，使導熱材料5填充印刷電路板2與框體4的間隙。其後，通過用螺絲將印刷電路板2固定在框體4上而形成印刷電路板的散熱結構I。由此，電子零件3的熱從印刷電路板2的表面2a經由貫通孔7向印刷電路板2的背面2b傳遞,進而經由導熱材料5、框體4向外部散熱。
[0040]在本實施方式中的印刷電路板的散熱結構I中，在與導熱材料5相對的貫通孔7內填充有用於阻止導熱材料5流入的填充材料8。通過該構成，即使在導熱材料5由散熱油脂等流動性物質構成的情況下，也能夠防止導熱材料5經由貫通孔7向表面2a側漏出(參照圖3B)。另外，在本實施方式中，如圖2所示，由於在電子零件3的周邊設置的貫通孔7中填充有填充材料8，故而能夠有效地防止未預期地在電子零件3上附著。
[0041]另外，即使在為了按壓印刷電路板2而使用未圖示的夾具的情況下，也能夠防止漏出到表面2a側的導熱材料沿該夾具流動而例如掉落到散熱部位以外的區域內的情況。
[0042]這樣，根據本實施方式，由於能夠防止導熱材料5經由貫通孔7向表面2a側的漏出，故而對於填充印刷電路板2與框體4的間隙的導熱材料5的量的管理變得容易，能夠抑制成本增加。另外，由於能夠充分確保導熱材料5的量，故而能夠防止導熱材料5的厚度變薄等，能夠抑制散熱效率的降低。
[0043]另外，在本實施方式中，填充材料8具有與印刷電路板2的熱膨脹係數對應的熱膨脹係數。這樣，通過使填充材料8和印刷電路板2的熱膨脹係數實質上相同，即使印刷電路板2通過電子零件3的熱而熱伸展，由於填充材料8追隨於此而熱伸展，故而能夠不使貫通孔7的導體7a受到過大的熱應力。因此，能夠防止導體7a的破損，另外，能夠防止填充材料8從貫通孔7的剝離等的發生。
[0044]進而，在本實施方式中，填充有填充材料8的貫通孔7被焊料抗蝕劑9覆蓋。通過該構成，在貫通孔7未通過填充材料8的材料特性完全堵塞的情況下，例如在通過上述的熱伸展引起的剝離而產生間隙的情況下，或者在注入時在填充材料8中包含氣泡等在固化時形成微小的孔等的情況下，也能夠堵塞該間隙或孔。因此，能夠更可靠地防止導熱材料5的漏出。
[0045]因此，根據上述實施方式，印刷電路板的散熱結構I具備:具有貫通孔7的印刷電路板2 ;在與印刷電路板2相對的位置配置的框體4 ;填充印刷電路板2與框體4的間隙的導熱材料5，其中，在與導熱材料5相對的貫通孔7內填充有用於阻止導熱材料5流入的填充材料8。通過採用這樣的構成，即使在將散熱油脂等流動性物質用於導熱材料5的情況下也不容易漏出，另外能夠得到可抑制散熱效率降低的印刷電路板的散熱結構I。
[0046]以上，參照【專利附圖】
【附圖說明】了本發明的優選實施方式，但本發明不限於上述實施方式，在上述實施方式中表示的各構成部件或組合等為一例，在不脫離本發明的主旨的範圍內可根據設計要求等進行各種變更。
[0047]例如，在上述實施方式中，說明了在車輛用的電子控制裝置中使用的印刷電路板的散熱結構中應用本發明的情況，但本發明的印刷電路板的散熱結構也能夠在這以外的電子裝置中應用。
【權利要求】
1.一種印刷電路板的散熱結構，其特徵在於，具有: 具有散熱用貫通孔的印刷電路板； 在與上述印刷電路板相對的位置配置的散熱部件； 填充上述印刷電路板與上述散熱部件的間隙的導熱材料， 在與上述導熱材料相對的上述散熱用貫通孔內填充有用於阻止上述導熱材料流入的填充材料。
2.如權利要求1所述的印刷電路板的散熱結構，其特徵在於， 在上述印刷電路板上安裝電子零件， 填充有上述填充材料的上述散熱用貫通孔設置在上述電子零件的周邊。
3.如權利要求1所述的印刷電路板的散熱結構，其特徵在於， 上述填充材料具有與上述印刷電路板的熱膨脹係數對應的熱膨脹係數。
4.如權利要求1所述的印刷電路板的散熱結構，其特徵在於， 上述印刷電路板是多層基板， 上述散熱用貫通孔是貫通孔。
5.如權利要求1所述的印刷電路板的散熱結構，其特徵在於， 填充有上述填充材料的上述散熱用貫通孔被焊料抗蝕劑覆蓋。
【文檔編號】H05K1/02GK103906345SQ201310757357
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年12月6日 優先權日:2012年12月25日
【發明者】佐藤寬 申請人:株式會社京濱