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発明の名称 積層配線板
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−156462(P2001−156462A)
公開日 平成13年6月8日(2001.6.8)
出願番号 特願平11−335554
出願日 平成11年11月26日(1999.11.26)
代理人 【識別番号】100105751
【弁理士】
【氏名又は名称】岡戸 昭佳 (外2名)
【テーマコード(参考)】
5E346
【Fターム(参考)】
5E346 AA11 AA12 AA15 AA35 AA43 BB01 BB16 CC31 EE01 FF45 HH17 
発明者 野村 幸治 / 柳川 洋二
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 導電層と絶縁層とを交互に積層してなる積層配線板において,電気部品を装着するための接続部と,表層の導電層の一部に設けられた放熱パッドとを有し,前記接続部と前記放熱パッドとが熱の良導体により接続されていることを特徴とする積層配線板。
【請求項2】 導電層と絶縁層とを交互に積層してなる積層配線板において,電気部品を装着するための接続部と,内部の導電層の一部であって電気回路と無関係な領域に設けられた熱バッファパターンとを有し,前記接続部と前記熱バッファパターンとが熱の良導体により接続されていることを特徴とする積層配線板。
【請求項3】 請求項1または請求項2に記載する積層配線板において,前記熱の良導体は,導電層およびその層間接続穴であることを特徴とする積層配線板。
【請求項4】 請求項3に記載する積層配線板において,前記層間接続穴のうち前記接続部の直下に位置するものが,導電体で充填された充填ビアホールであることを特徴とする積層配線板。
【請求項5】 請求項1から請求項4までのいずれか1つに記載する積層配線板において,電気部品に対面する位置に,表面が黒化された吸熱パッドを有し,前記吸熱パッドは,前記放熱パッドもしくは前記熱バッファパターンに熱の良導体により接続されていることを特徴とする積層配線板。
【請求項6】 請求項1から請求項5までのいずれか1つに記載する積層配線板において,前記接続部に,使用時に発熱する電気部品が装着されていることを特徴とする積層配線板。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は,導電層と絶縁層とを交互に積層してなる積層配線板に関する。さらに詳細には,ICチップなどの使用時に発熱する電気部品が装着される積層配線板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から,種々の電子機器においては,ICチップ等の電気部品を装着するとともに内部に電気回路を内蔵する積層配線板が使用されている。この種の積層配線板は,導電層の回路パターンと絶縁層とを交互に積層するとともに,導体層間の接続穴を適宜形成して構成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで,この種の積層配線板に装着される電気部品には,ICチップのように使用時に少なからず発熱するものがある。しかしながら従来は,積層配線板自体にこのことを考慮したものはなかった。このため,積層配線板が局所的に過熱して動作不安定を引き起こす場合があった。
【0004】本発明は,前記した従来の積層配線板が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは,電気部品から受けた熱がなるべく基板全体に拡散されるようにして外部への放熱面積を増やし,局所的な過熱を防止した積層配線板を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】この課題の解決を目的としてなされた本発明は,導電層と絶縁層とを交互に積層してなる積層配線板であって,電気部品を装着するための接続部と,表層(表面でも裏面でもよい)の導電層の一部に設けられた放熱パッドとを有し,接続部と放熱パッドとが熱の良導体により接続されているものである。
【0006】この積層配線板では,接続部に熱を受けてもその熱は,熱の良導体を介して放熱パッドへ拡散する。このため,接続部付近が局所的に過熱することが防止されている。さらに,放熱パッドは基板の表面に面しているので,放熱パッドへ達した熱は容易に外部へ脱出できる。すなわちこの積層配線板では,放熱パッドの分,放熱面積を稼いでいると言える。そして,接続部と放熱パッドとを熱の良導体で接続することにより,接続部に受けた熱が放熱パッドから効率よく外部へ放出されるようにしているのである。したがって,表面(裏面を含む)の導電層のうちパッドや配線などに使用される部分以外をなるべく広く放熱パッドとして用いることが望ましい。
【0007】あるいは本発明の積層配線板は,内部の導電層の一部であって電気回路と無関係な領域に設けられた熱バッファパターンを有し,熱バッファパターンが,接続部に熱の良導体により接続されていることしてもよい。このようにすると,接続部に受けた熱が熱バッファパターンに拡散するので,局所的な過熱がより良好に防止されるからである。したがって,内部の導電層のうち配線や電源線等以外の空いている領域をなるべく広く熱バッファパターンとして用いることが望ましい。なお,グランド層やシールド層が,熱バッファパターンを兼ねるようにしてもよい。むろん,放熱パッドと熱バッファパターンとの双方を備えるとなおよい。その場合には,熱バッファパターンに流れ込んだ熱も最終的には放熱パッドから外部へ放出される。
【0008】ここにおいて,接続部および放熱パッドや熱バッファパターンを接続する熱の良導体は,導電層およびその層間接続穴をもってこれに充てればよい。これらを構成する導電体は熱の良導体でもあるからである。またこれにより,公知の製造プロセスをそのまま用いることができる。
【0009】そして,層間接続穴のうち接続部の直下に位置するものが,導電体で充填された充填ビアホールであることが望ましい。発熱体である電気部品の近傍からなるべく効率よく熱を拡散させるためである。
【0010】さらに,電気部品に対面する位置には,表面が黒化された吸熱パッドを設けるとともに,吸熱パッドが放熱パッドもしくは熱バッファパターンに熱の良導体により接続されていることとすると,電気部品の熱をより効率よく拡散させることができる。具体的には,接続部のうち半田バンプが被らない部分を黒化しておけばよい。
【0011】この積層配線板は,接続部に装着される電気部品が使用時に発熱するものである場合に特に意義が大きい。
【0012】
【発明の実施の形態】以下,本発明を具体化した実施の形態について,貼付図面を参照しつつ詳細に説明する。本実施の形態に係る積層配線板1は,図1に示す断面構造を有している。すなわち積層配線板1は,配線層11〜16を有する6層配線板である。各配線層11〜16は,層間絶縁層21〜25により相互に絶縁されている。そして,配線層11〜16間で必要な導通をとるためのスルーホールやビアホールが随所に設けられている。そして積層配線板1には,ICチップ30が装着されている。
【0013】積層配線板1の構造をさらに説明する。積層配線板1の各配線層11〜16には,種々の回路パターン40が設けられている。回路パターン40には,信号線や電源線等が含まれている。そして各配線層12〜15において回路パターン40として用いられている領域以外の領域には,熱バッファパターン60が設けられている。そして,配線層16には,ICチップ30との接続のための接続パッド50,51が設けられている。また配線層11,16において回路パターン40または接続パッド50,51として用いられている領域以外の領域には,放熱パッド61が設けられている。
【0014】回路パターン40の信号線や電源線は,スルーホール41やビアホール42により必要な導通がとられている。さらにこれらは,接続パッド50にも適宜つながっている。一方,熱バッファパターン60と放熱パッド61と接続パッド51とは,スルーホール62やビアホール63,64で相互に接続されている。熱バッファパターン60同士も同様である。接続パッド51直下のビアホール64は,他のビアホールと異なり,熱伝導性のよい銅や錫等の導電体で充填された充填ビアホールである。
【0015】なお,熱バッファパターン60や放熱パッド61は,回路パターン40と同様に,配線層11〜16(銅箔もしくはめっき層)をパターニングにより残したものである。したがって,これらは,電気信号の伝達に寄与するものであるか熱の伝達に寄与するものであるかが相違するのみで,構造が本質的に異なるわけではない。同様に,スルーホール41とスルーホール62,そしてビアホール42とビアホール63も,本質的には同様のものである。したがって,熱バッファパターン60や放熱パッド61,スルーホール62,ビアホール63は,熱の良導体で形成されている。
【0016】そしてICチップ30は,積層配線板1の接続パッド50,51に,半田バンプ52により接続されている。接続パッド51のうち半田バンプ52が掛かっていない部分53は,黒化されている。なお,接続パッド51は,ICチップ30のピンのうち信号の授受や電源供給に使用しないものすべての下に設けられている。
【0017】上記の構造を有する積層配線板1では,使用時には,回路パターン40,スルーホール41,そしてビアホール42により接続パッド50を介して,ICチップ30に対する電力供給や信号のやりとりが行われる。この使用状態ではICチップ30は少なからず発熱する。このため,ICチップ30から半田バンプ52を介して積層配線板1の接続パッド50,51に熱伝導により熱が流れ込む。また,ICチップ30からの放射熱が接続パッド51の黒化部分53に吸収される。このため,ICチップ30からの熱の受け取りの程度は,接続パッド50よりも接続パッド51の方が激しい。
【0018】接続パッド51に流れ込んだ熱は,ビアホール63を通して熱バッファパターン60に伝わり,積層配線板1の全体に拡散する。また,スルーホール62やビアホール64を介して放熱パッド61にも伝わる。放熱パッド61に至った熱は,そこから外部に脱出する。むろん,接続パッド50に流れ込んだ熱も,ビアホール42,スルーホール41,回路パターン40を伝って積層配線板1の全体に拡散する。ただし,接続パッド51の直下のビアホール63が前述のように充填ビアホールであるため,接続パッド50からの熱拡散よりも接続パッド51からの熱拡散の方が高効率である。
【0019】このように積層配線板1では,ICチップ30から流れ込んだ熱の拡散経路が非常に多く存在している。電力供給や信号伝達のために必要な回路パターン40,ビアホール42,スルーホール41ばかりでなく,それらが空いているところに放熱専用に熱バッファパターン60,ビアホール63,64,スルーホール62,さらには放熱パッド61が設けられているからである。もし,放熱専用の構造(熱バッファパターン60等)を有しないと,熱の拡散が不十分である。このため,ICチップ30付近が局所的に過熱して半田バンプ52が剥がれたり,あるいは積層配線板1内にも熱応力等による破壊が生じたりすることも考えられる。これに対し,放熱専用の構造(熱バッファパターン60等)を持つ積層配線板1では,熱が十分に拡散するため,局所的な過熱が起こりにくい。また,放熱パッド61からの放熱も,局所的な過熱の防止に貢献している。
【0020】よって熱バッファパターン60は,配線層12〜15において回路パターン40が空いているところになるべく広く設けるべきである。また,放熱パッド61も,配線層11,16において回路パターン40や接続パッド50,51が空いているところになるべく広く設けるべきである。すなわち,回路パターン40や接続パッド50,51,およびそれらとの必要最小限の間隔,あるいはインピーダンスコントロールのためにパターンをブランクとする箇所を除いた領域をすべて熱バッファパターン60または放熱パッド61とすることが望ましい。かかる積層配線板1は,放熱専用の構造(熱バッファパターン60等)を持たない従来の積層配線板1の場合と比較して,パターン設計に違いがあるが,製造プロセスについては特に異なるところはない。
【0021】以上詳細に説明したように本実施の形態に係る積層配線板1では,電力供給や信号伝達のために必要な回路パターン40等が空いているところに放熱専用の熱バッファパターン60や放熱パッド61等を設けている。このため,ICチップ30から流れ込んだ熱が熱バッファパターン60に伝達されて積層配線板1の全体に拡散する。そして,その熱は最終的には放熱パッド61から外部へ放出される。これにより,ICチップ30の付近における局所的な過熱が防止されている。
【0022】また,接続パッド51は,半田バンプ52を介して熱伝導によりICチップ30の熱を受けるだけでなく,黒化部分53でICチップ30からの放射熱をも受け取るようになっている。さらに,ICチップ30との接続パッド51を充填ビアホール63により熱バッファパターン60に接続しているので,接続パッド51から熱バッファパターン60さらには放熱パッド61への熱拡散効率が,接続パッド50から回路パターン40への熱拡散効率より高い。このため,ICチップ30で発生した熱は,接続パッド50から回路パターン40への拡散経路よりも接続パッド51から熱バッファパターン60への拡散経路へ優先的に流れ込む。これにより,回路パターン40への熱の過剰な流入が抑制されている。
【0023】なお,本実施の形態は単なる例示にすぎず,本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に,その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良,変形が可能である。例えば,図1の積層配線板1は6層構成のものであるが,層の数はこれと異なってもよい。また,層の数を増やしてもかまわないならば,1層全部を熱バッファパターン60に充ててもよい。
【0024】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明によれば,電気部品から受けた熱がなるべく基板全体に拡散されるようにして外部への放熱面積を増やし,局所的な過熱を防止した積層配線板が提供されている。




 

 


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