放熱・大電流基板・厚銅基板

近年、急速に普及が進んでいる高速大容量通信向け電子機器、大電流を流すための基板、パワーデバイスやLEDなどによる部品発熱の問題が深刻化しています。

一方で製品は小型化、軽量化、薄型化がトレンドとなっており、部品から発生した熱をいかに基板から移動させるかが課題です。

放熱・大電流基板・厚銅基板

近年、急速に普及が進んでいる高速大容量通信向け電子機器、大電流を流すための基板、パワーデバイスやLEDなどによる部品発熱の問題が深刻化しています。
一方で製品は小型化、軽量化、薄型化がトレンドとなっており、部品から発生した熱をいかに基板から移動させるかが課題です。

放熱・大電流基板・厚銅基板

RADIATION / HIGH CURRENT BOARD

近年、急速に普及が進んでいる高速大容量通信向け電子機器、大電流を流すための基板、パワーデバイスやLEDなどによる部品発熱の問題が深刻化しています。一方で製品は小型化、軽量化、薄型化がトレンドとなっており、部品から発生した熱をいかに基板から移動させるかが課題です。

部品の放熱効率を改善するための放熱対策としてメタル基板が多く使われています。
ただしメタル基板は加工性やコスト面で課題があります。
加工性やコスト面は従来の有機基板が優れており、有機基板へさまざまな工夫を行うことで放熱対策を行えます。
部品発熱問題を解決するため、当社はさまざまなソリューションを提案可能です。

熱伝導／直接熱を伝えて放熱フィン、筺体などで拡散し放熱させる。
対流／三次元的に考慮した設計による空気対流を活用して機器外部に放出させる。
輻射／熱を電磁波に変換し発熱体から取り出す。高い放射率のレジストを使用する。

以上三つの対策法が熱を拡散させるための方法として広く使用されています。

当社の豊富な経験を活かし、お客様のご要望の品質に応えられるような提案と対応をさせていただきます。
放熱に関してお悩みのお客様は、ぜひ一度、当社にご相談ください。

当社が提供する放熱・大電流基板の特長

厚銅基板

厚銅を使用することでヒートスプレッダとして、電極のある横方向に素早く放熱させることができます。
大電流による負荷の大きい装置の小型化に有効です。
熱特性がよいため、GND機能を持たせつつ、熱拡散に優れた基板として使用できます。
外付けバスバーを内層回路と積層化することで、EMIコントロールも容易になります。　※「バスバー基板」と呼びます。
当社では厚銅を多く使用しており、リーズナブルな価格でご提供可能です。
回路厚：35μm以上（最大加工実績2000μｍ）

[特長]
・GND、VCCとしての大電流回路はもちろんのこと、IGBTやパワーMOSFET、ショットキーダイオードなどの高温に発熱するパワーデバイスの受け皿として熱拡散と放熱にも優れたプリント基板です。
・弊社の放熱対策基板であるメタルベース基板、メタルコア基板(アルミ、銅)との組み合わせにより、用途は限りなく広がります。

[用途]
電気自動車・ハイブリット自動車・ロボット

エッチング比較

400μmフルエッチング

400μmハーフエッチング

800μmハーフエッチング

銅ポスト基板

銅板をエッチングし、絶縁層とパターンを貼り付けた基板です。
エッチングすることで高低差部分を埋め、銅板が露出した部分に発熱部品を配置します。
銅ベース材に直接熱を逃がせるため高効率の放熱が可能な基板です。
銅ポスト基板を使用することで、ヒートシンクを従来より小さくすることができます。
本基板は、設計面で絶縁をいかに確保するかが重要なポイントです。
設計によってはセラミックスの代替品として使用可能です。
当社は銅ポスト基板に関しても安全な製品づくりを念頭に提案させていただき、お客様より厚い信頼を得ております。
高輝度LED、UV-LEDには早くから実績があり、最近ではパワーAMPの納入実績も増えています。
今後は多層基板への応用も増えていくと思われます。

銅インレイ基板

従来の有機基板で部品の一部分をピンポイントで放熱させたいことはありませんか？
発熱源の下に銅ピンを圧入し、ヒートシンクへの伝熱経路にすることで高い放熱性を実現できます。
サーマルビアに比べて大きな断面積を有し、熱抵抗が低く、より大きな放熱効果を得られます。
銅ピンの径と数を最適化することで、オリジナリティーのある放熱技術を得られます。
部品の両面実装が可能で、多層基板などにも応用できます。
対応標準径（φ）：2.0～10.0mm
標準板厚：1.0～5.0t

※板厚と径の仕様により制限がありますのでご相談ください。

[特長]
サーマルビアに比べてより大きな放熱効果を得られます。サーマルビアと比べて実装面積を確保が容易です。

[用途]
ハイブリットIC 車載電装・LED・高密度実装パッケージ

サーマルビアでの熱輸送

銅インレイ基板での熱輸送

バスバー基板（パワー基板）

銅コア回路を基板外へ延長し、接続端子として仕上げた基板です。
バスバーと同様に、大電流のコンタクト端子として接続可能です。
外層・内層を問わず基板外へ露出でき、電気的な接続だけでなく、熱輸送ルートとしても利用可能です。
また、外付けバスバーを内層回路と積層化することで、EMIコントロールも容易になります。

キャビティ基板

キャビティ基板とは、キャビティ構造をもったプリント基板です。
有機基板の部品搭載部分のみくり抜き、アルミや銅にボンディングシートで貼り付けます。
有機基板と放熱性のよい異素材を貼り合わせることで放熱効果を得ます。
キャビティ部分を鏡面状態にして高反射機能を持たせることも可能です。
LEDデバイス、増幅AMPなどに利用されます。

キャビティ基板

鏡面アルミ基板

高熱伝導基板

熱伝導率：0.8～10W/m・K
絶縁体へフィラーを高充填することで高熱伝導化した基板が開発されています。
樹脂単体での開発も進んでおり、放熱CEM-3、高放熱プリプレグ、高放熱樹脂シートなどが市場に登場しています。

薄型基板

熱抵抗の値の求め方は「板厚/（熱伝導率×面積）」です。
熱抵抗を下げるため、板厚の薄い基板を利用し製品検討をするケースもあります。
当社製作実績として、板厚0.025t、銅箔厚300μmもございます。
実現するには実装技術に合った材料選定が必要ですが、放熱効果は十分期待できます。
下表に示す通り、熱抵抗値は有機基板であってもメタル基板と0.2k/wしか差がありません。

基板種類	基板種類	銅箔厚	熱伝導率	熱抵抗
有機基板	0.3t	35μm	3W/m・K	0.7k/w
メタル基板	0.12t	35μm	2W/m･K	0.5k/w

熱シミュレーション設計

当社はMentorの「FloTHERM」を使用し、必要に応じて、熱設計・熱シミュレーションをサポートしています。
実装方法、冷却方法を考慮した設計により効果的な熱対策ができ、ご好評をいただいています。

KDIの放熱・大電流基板製作実績

車載関連	電気自動車向けキャパシタ電源用バスバー基板、EV用充電器燃料電池システム用バスバー基板、蓄電システム
産業用機械	電源用アルミ放熱パワー基板大型制御機器用バスバー基板ロボット用スイベルジョイント半導体装置用電源
照明関連	屋外大型LEDディスプレイ向け制御基板ハウスメーカー向けLED照明基板