特許 5905571 形状部品を備えたプリント回路基板及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5905571

(24)【登録日】2016年3月25日

(45)【発行日】2016年4月20日

(54)【発明の名称】形状部品を備えたプリント回路基板及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/20 20060101AFI20160407BHJP

   H05K 1/16 20060101ALI20160407BHJP

   H05K 1/02 20060101ALI20160407BHJP

   H05K 3/46 20060101ALI20160407BHJP

   H01F 17/00 20060101ALI20160407BHJP

   H01F 17/04 20060101ALI20160407BHJP

【ＦＩ】

   H05K3/20 Z

   H05K1/16 B

   H05K1/02 J

   H05K3/46 Q

   H05K3/46 Z

   H01F17/00 D

   H01F17/04 F

【請求項の数】10

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2014-511771(P2014-511771)

(86)(22)【出願日】2012年5月23日

(65)【公表番号】特表2014-516208(P2014-516208A)

(43)【公表日】2014年7月7日

(86)【国際出願番号】EP2012002205

(87)【国際公開番号】WO2012159753

(87)【国際公開日】20121129

【審査請求日】2014年2月12日

(31)【優先権主張番号】102011102484.4

(32)【優先日】2011年5月24日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】507248321

【氏名又は名称】ユマテック ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】100129425

【弁理士】

【氏名又は名称】小川 護晃

(74)【代理人】

【識別番号】100099623

【弁理士】

【氏名又は名称】奥山 尚一

(74)【代理人】

【識別番号】100087505

【弁理士】

【氏名又は名称】西山 春之

(74)【代理人】

【識別番号】100167025

【弁理士】

【氏名又は名称】池本 理絵

(74)【代理人】

【識別番号】100168642

【弁理士】

【氏名又は名称】関谷 充司

(74)【代理人】

【識別番号】100096769

【弁理士】

【氏名又は名称】有原 幸一

(74)【代理人】

【識別番号】100107319

【弁理士】

【氏名又は名称】松島 鉄男

(74)【代理人】

【識別番号】100114591

【弁理士】

【氏名又は名称】河村 英文

(72)【発明者】

【氏名】ウェルフェル，マーカス

【審査官】 井上 信

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８− ４８２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平 ５− ４８３７９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００７−１５８３４１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｋ １／１６

Ｈ０１Ｆ １７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも１つの接続部と、
導電性材料で形成された少なくとも１つの形状部品と、
を含んで構成され、
前記少なくとも１つの接続部と前記形状部品とは、前記接続部を構成する導電膜と前記形状部品とが接触する少なくとも１つの接点で接触し、
前記形状部品は、前記形状部品の上面、下面、第１の側面、又は第２の側面から前記形状部品内に延在し、且つ前記形状部品を貫通しない穴部と、
前記形状部品の上面、下面、第１の側面、又は第２の側面の横方向に、前記形状部品を貫通して延在する貫通孔と、
のうち少なくとも一方を含み、
前記穴部又は前記貫通孔は、絶縁性材料により少なくとも部分的に満たされている、プリント回路基板。

【請求項2】

前記形状部品の上面、下面、第１の側面、又は第２の側面、の少なくとも一部を被覆する絶縁性材料で形成された基板をさらに含んで構成される、請求項１に記載のプリント回路基板。

【請求項3】

前記形状部品は、磁性体を少なくとも部分的に取り囲み、前記形状部品及び前記磁性体が平面トランスの少なくとも一部を形成するものである、請求項１に記載のプリント回路基板。

【請求項4】

前記プリント回路基板は、それぞれが前記少なくとも１つの形状部品を含む複数の層を含んで構成され、
前記複数の層において、前記各形状部品が、前記プリント回路基板の上面と直角な方向にミラー反転状態で積み重ねられ、前記複数の層における前記形状部品が、前記複数の層を貫通して延在する開口部を取り囲み、該開口部に前記磁性体が配置されている、請求項３に記載のプリント回路基板。

【請求項5】

前記各形状部品それぞれは、略同一な形状を有するものである、請求項４に記載のプリント回路基板。

【請求項6】

前記少なくとも１つの形状部品は、
略一平面に延在するものであること、
金属で形成されるものであること、
少なくとも部分的に、上面を有するプリント回路基板の層に埋め込まれていること、
前記形状部品の前記上面が、前記プリント回路基板の層の前記上面と略平行に揃えられているものであること、
パンチング、腐食、切断、又は水ジェット切断により、板状の加工対象物から分離されるものであること、
１０μｍから２０００μｍの範囲の厚さを有するものであること、
前記形状部品の長さ及び幅の少なくとも一方が、前記形状部品の厚さ及び前記プリント回路基板の厚さの少なくとも一方の、少なくとも５倍であること、
略長方形の断面を有するものであること、
前記形状部品の断面形状が、前記形状部品の幅及び長さの少なくとも一方により変化するものであること、
前記形状部品の厚さが、前記形状部品の全表面に亘って一定であること、
湾曲を有するものであること、
前記プリント回路基板の基板から、少なくとも部分的に突出するものであること、
前記形状部品の前記第１又は第２の側面から始まって前記形状部品に入り込む少なくとも１つのリセスを有するものであること、
前記穴部が、円形、楕円形、又は多角形の輪郭を有し、略溝形状であって、直線又は曲線に沿って連続的、又は非連続的に、前記形状部品の側面と少なくとも部分的に平行に延在しているものであること、
前記貫通孔が、円形、楕円形、又は多角形の輪郭を有し、略スロット形状であって、前記形状部品の上面、下面、第１の側面、又は第２の側面と直角に前記形状部品を貫通して、直線又は曲線に沿って連続的、又は非連続的に、前記形状部品の第１及び第２の側面の少なくとも一方と少なくとも部分的に平行に延在しているものであること、
略、Ｌ字形状、Ｔ字形状、Ｈ字形状、Ｓ字形状、Ｏ字形状、Ｅ字形状、Ｆ字形状、Ｙ字形状、Ｚ字形状、Ｃ字形状、Ｕ字形状、又はΩ字形状であること、及び
複数の形状部品を含み、前記複数の形状部品が、前記プリント回路基板内で、同一平面、異なる平面、又は互いに平行な面に配置されていること、
のうち少なくとも１つを、前記少なくとも１つの形状部品が満足する、請求項１に記載のプリント回路基板。

【請求項7】

前記少なくとも１つの接続部は、
プリント回路基板の層の上面に配置されていること、
前記形状部品、少なくとも１つの導線、及び少なくとも１つの電子部品の少なくとも１つと、少なくとも１つの接点で接触し、複数の接点同士が、等間隔に離間されていること、
前記接続部の下面に、前記形状部品及び少なくとも１つの導線の少なくとも一方が配置されているものであること、
前記接続部の上面に、電子部品及び少なくとも１つの導線の少なくとも一方が配置されているものであること、
前記少なくとも１つの接点での接触が、溶接、ボンディング、はんだ付け、又は導電性接着による接触であること、
金属で形成されるものであること、
エッチングにより、前記導電膜を削って作り出されるものであること、
１μｍから２００μｍの範囲の厚さを有するものであること、
前記接続部の輪郭が、前記形状部品の輪郭と、少なくとも部分的に、又は完全に一致するものであること、
前記接続部と前記形状部品との間の少なくとも一部、又は２つの接点間の部分及び少なくとも１つの接点を取り囲む部分の少なくとも一方において、絶縁性材料が配置されているものであること、及び
複数の接続部を含み、前記複数の接続部同士が、前記形状部品、少なくとも１つの導線、及び少なくとも１つのエッチングされたストリップ導体の少なくとも１つを介して連結されていること、
のうち少なくとも１つを、前記少なくとも１つの接続部が満足する、請求項１に記載のプリント回路基板。

【請求項8】

複数の回路電子装置及び複数のパワーエレクトロニクス装置の少なくとも一方は、前記プリント回路基板に配置されている、請求項１に記載のプリント回路基板。

【請求項9】

導電性材料で形成された形状部品を設けること、
少なくとも１つの接点で前記形状部品を導電膜に接触させること、
被覆層を、前記導電膜の前記形状部品と接触する面に形成すること、及び
少なくとも１つの接続部を、前記導電膜を削って作り出すこと、
を含んで構成される、プリント回路基板を製造する方法であって、
前記形状部品は、
前記形状部品の上面、下面、第１の側面、又は第２の側面から前記形状部品内に延在し、且つ前記形状部品を貫通しない穴部と、
前記形状部品の上面、下面、第１の側面、又は第２の側面の横方向に、前記形状部品を貫通して延在する貫通孔と、のうち少なくとも一方を含み、
前記導電膜の前記形状部品と接触する前記面への被覆層の形成は、前記穴部又は前記貫通孔が前記絶縁性材料により少なくとも部分的に満たされるように、前記導電膜を絶縁性材料で形成されたプリプレグに圧着することによって実行される、プリント回路基板を製造する方法。

【請求項10】

前記形状部品を設ける工程は、パンチング、腐食、切断、又は水ジェット切断によって、前記形状部品を板状の加工対象物から分離させることにより実行され、
前記少なくとも１つの接点での前記導電膜と前記形状部品との接触は、溶接、ボンディング、はんだ付け、又は導電性接着により実行され、前記導電膜と前記形状部品との間の部分、又は２つの接点間の部分及び少なくとも１つの接点を取り囲む部分の少なくとも一方において、絶縁性材料が予め配置され、前記絶縁性材料は、前記形状部品上に配置され、及び
少なくとも１つの接続部を、前記導電膜を削って作り出すことは、エッチングにより実行される、請求項９に記載のプリント回路基板を製造する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、パワーエレクトロニクスの分野で使用され、形状部品を含んで構成されるプリント回路基板及びその製造方法に関するものである。パワーエレクトロニクスという表現は、概して、電気工学のうち電子部品を用いた電気エネルギーの変換に関する領域を指す。それに対して、回路又は制御電子回路という用語は、概して、信号及びデータ処理のみのための電力の使用を意味する。

【背景技術】

【0002】

この種のプリント回路基板は、通常、エッチングされたストリップ導体及び／又は導線を含んで構成される。したがって、本発明においてプリント回路基板という用語は、エッチングされたストリップ導体及び／又は導線を含むようなプリント回路基板又はボードを意味する。

【0003】

通常、ストリップ導体はエッチングにより製造され、すなわち、キャリアプレートに取付けられた銅膜から、所望のストリップ導体間に位置する部分がエッチングにより除去される。しかしながら、導線が取付けられたプリント回路基板又はボードにおいて、導電性材料で形成された導線が、電子部品の基板に配置された接続部間に配線されて、該基板に取付けられ、そして、例えば複合構造を有する基板と共に、絶縁材料のブロックに鋳込まれる。このような導線実装型のプリント回路基板又はボードの製造方法は、例えば、独国特許第１９６１８９１７号明細書（Ｃ１）により知られている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

プリント回路基板がパワーエレクトロニクスの分野で使用される場合、従来の方法では、発生する電流及び熱量の処理に必要な素線断面を実現するためには多大な労力を要する。過熱という形で熱問題がしばしば発生する。そのため、従来のプリント回路基板は、通常、所定の電力値に制限される。

【0005】

したがって、本発明は、パワーエレクトロニクスの分野で使用され、比較的最小限の労力で製造でき、かつパワーエレクトロニクスの分野で発生する電流及び熱量を処理することができるプリント回路基板を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明によれば、この目的は、プリント回路基板上及びプリント回路基板内の少なくとも一方に延在する導電性材料で形成された少なくとも１つの形状部品を含んで構成される請求項１に記載のパワーエレクトロニクスの分野で使用されるプリント回路基板によって解決される。この形状部品により、パワーエレクトロニクスの分野で発生する電流及び熱量を処理するために必要な素線断面を比較的最小限の労力で製造することができる。

【0007】

本発明において形状部品とは、好ましくは、加工対象物の形状を変化させる分離プロセスにおいて製造される部品であり、それにより、前記形状部品は前記加工対象物から分離され、そして、最終的な形状が初期の形状に含まれる。

【0008】

本発明の好ましい改良は、従属請求項に記載されている。

【0009】

好ましくは、プリント回路基板は、電子部品間の少なくとも１つの接続部を含む。それにより、電子部品の作動中に発生する電流及び熱量を前記プリント回路基板に亘って容易に放出することができる。

【0010】

好ましくは、前記プリント回路基板は、絶縁性材料で形成された基板を含み、ここで、好ましくは、前記形状部品の上面、下面、及び少なくとも１つの側面、好ましくは前記形状部品の全側面、の少なくとも１つが、好ましくは、前記絶縁性材料により、少なくとも部分的に、好ましくは完全に被覆される。それにより、前記形状部品は、一方において、前記プリント回路基板と安全に一体化させることができ、他方において、前記絶縁性材料により少なくとも部分的に被覆されて、その結果、前記形状部品と他の導電性部材との接触により発生する回路の短絡等の危険性を実質的に減少させることができる。

【0011】

好ましくは、前記形状部品は、磁性体を少なくとも部分的に、好ましくは全側面で取り囲み、ここで、前記形状部品及び前記磁性体は、好ましくは、平面トランスの部品を形成する。このような平面トランスは、特に、２００Ｗから５０００Ｗに及ぶ伝送容量でパワーエレクトロニクスに用いられる。前記平面トランスの巻線は、好ましくは、前記絶縁性材料により分離され適切に形成された複数の形状部品で構成される。好ましくは、角柱型のフェライト又はミューメタル磁性体の形状のトランスコアは、前記プリント回路基板の上面から前記プリント回路基板の開口部に挿通される。渦電流を減少させるために前記磁性体は焼結されてよい。前記磁性体は、例えば、３．２ｍｍの厚さを有する。所定の伝送率を達成するために、複数のトランスを必要に応じて直列又は並列に接続することができる。それにより、熱的特性及びラジオ周波数特性をさらに改善することができる。

【0012】

実用的には、前記プリント回路基板は、少なくとも１つの形状部品をそれぞれ備えた複数の層を含んで構成されることが可能であり、ここで、前記複数の層において、前記各形状部品は、好ましくは、同等に形成され、好ましくは、前記プリント回路基板の上面と直角な方向に、正確に又はミラー反転状態で重なり合うように配置され、好ましくは、前記プリント回路基板の上面及び下面の少なくとも一方から始まる開口部が、複数の層を貫通して前記プリント回路基板内に延在し、ここで、前記磁性体が、特に好ましくは、この開口部に配置される。このようなサンドイッチ構造により、とりわけコンパクトな構成スペースで高い出力密度を達成することができる。好適な実施形態において、前記磁性体の上面又は下面は、前記プリント回路基板の上面又は下面と略同一平面にあって、前記プリント回路基板の上面又は下面と面一である。

【0013】

本発明の好ましい実施形態において、前記少なくとも１つの形状部品は、以下の要件の少なくとも１つを満足する。

【0014】

前記形状部品は、略一平面に延在する。

【0015】

前記形状部品は、金属、好ましくは銅で形成される。

【0016】

前記形状部品は、少なくとも部分的に、好ましくは完全に、前記プリント回路基板に埋め込まれる。

【0017】

前記プリント回路基板と前記形状部品の上面同士は、略平行に揃えられる。

【0018】

前記プリント回路基板と前記形状部品の上面は同一平面にあり、そして、好ましくは面一となるように一体となる。

【0019】

前記形状部品は、好ましくは、パンチング、腐食、又は切断、好ましくは、水ジェット切断によって、板状の加工対象物から分離される。

【0020】

前記形状部品は、１０μｍから２０００μｍ、好ましくは、１００μｍから１０００μｍ、好ましくは、２００μｍから５００μｍの範囲の厚さを有する。

【0021】

前記形状部品の長さ及び幅の少なくとも一方は、前記形状部品の厚さ及び前記プリント回路基板の厚さの少なくとも一方の、少なくとも５倍、好ましくは、少なくとも１０倍、好ましくは、少なくとも２０倍、好ましくは、少なくとも５０倍、又は好ましくは、少なくとも１００倍である。

【0022】

前記形状部品は、略長方形の断面を有する。

【0023】

前記形状部品の断面形状は、前記形状部品の幅及び長さの少なくとも一方によって変化する。

【0024】

前記形状部品の厚さは、その全表面に亘って一定である。

【0025】

前記形状部品は、１、２、３、又は複数の曲面からなる湾曲を有する。

【0026】

前記形状部品は、前記プリント回路基板の基板から、少なくとも部分的に突出している。

【0027】

前記形状部品は、押出加工を用いては製造することができないか、又は製造されない。

【0028】

前記形状部品は、前記形状部品の側面から始まって前記形状部品に入り込む少なくとも１つのリセスを含んで構成される。

【0029】

前記形状部品は、前記形状部品の上面、下面、又は側面から、部分的に前記形状部品内に延在する少なくとも１つの穴部を含んで構成され、ここで、前記穴部は、少なくともその開口領域において、円形、楕円形、多角形、好ましくは、三角形、四角形、五角形、好ましくは、長方形、又は正方形の輪郭を含んで構成され、ここで、前記穴部は、好ましくは、略溝状に形成され、直線又は曲線に沿って連続的、又は非連続的に延在し、ここで、この線は、特に好ましくは、前記形状部品の側面と少なくとも部分的に平行に延在し、ここで、前記穴部は、特に好ましくは、絶縁性材料により、少なくとも部分的に満たされている。

【0030】

前記形状部品は、前記形状部品の上面、下面、又は側面に対して横方向に、好ましくは直角に前記形状部品を貫通する少なくとも１つの貫通孔を含んで構成され、ここで、前記貫通孔は、少なくともその開口領域において、円形、楕円形、多角形、好ましくは、三角形、四角形、五角形、好ましくは、長方形、又は正方形の輪郭を含んで構成され、ここで、前記貫通孔は、好ましくは、略スロット形状に形成され、直線又は曲線に沿って連続的、又は非連続的に延在し、ここで、この直線は、特に好ましくは、前記形状部品の側面と少なくとも部分的に平行に延在し、ここで、前記貫通孔は、特に好ましくは、絶縁性材料により、少なくとも部分的に満たされている。

【0031】

前記形状部品は、略Ｌ字形状、Ｔ字形状、Ｈ字形状、Ｓ字形状、Ｏ字形状、Ｅ字形状、Ｆ字形状、Ｘ字形状、Ｙ字形状、Ｚ字形状、Ｃ字形状、Ｕ字形状、又はΩ字形状である。

【0032】

複数の形状部品は、前記プリント基板回路内で、同一平面、又は異なる平面、好ましくは、互いに平行な面に配置される。

【0033】

これらの特徴の少なくとも１つを含んで構成される前記形状部品は、特に簡易な方法で製造することができ、そして、前記プリント回路基板と一体化させることができるので、パワーエレクトロニクスの分野で発生する電流及び熱量を処理するのに必要な素線断面を、とりわけ少ない労力で達成することができる。

【0034】

本発明による他の発展形として好ましくは、前記少なくとも１つの接続部は、以下の要件のうち少なくとも１つを満足する。

【0035】

前記接続部は、前記プリント回路基板の上面に配置される。

【0036】

前記接続部は、前記形状部品、少なくとも１つの導線、及び少なくとも１つの電子部品の少なくとも１つと、少なくとも１つの接点で接触し、ここで、好ましくは、複数の接点同士が、好ましくは、等間隔に離間されている。

【0037】

前記形状部品及び少なくとも１つの導線の少なくとも一方は、前記接続部の下面に配置される。

【0038】

電子部品及び少なくとも１つの導線の少なくとも一方は、前記接続部の上面に配置されるか、又は配置可能である。

【0039】

前記少なくとも１つの接点での接触は、溶接、ボンディング、はんだ付け、又は導電性接着を用いることにより実行される。

【0040】

前記接続部は、金属、好ましくは銅で形成される。

【0041】

前記接続部は、好ましくはエッチングにより、膜を削って作り出される。

【0042】

前記接続部は、１μｍから２００μｍ、好ましくは、１０μｍから１００μｍ、好ましくは２０μｍから５０μｍの範囲の厚さを有する。

【0043】

前記接続部の輪郭は、前記プリント回路基板の上面から見た前記形状部品の輪郭と、少なくとも部分的に、又は完全に一致する。

【0044】

絶縁性材料は、前記接続部と前記形状部品との間の少なくとも一部、好ましくは、２つの接点間の部分、及び少なくとも１つの接点を取り囲む部分の少なくとも一方において配置される。

【0045】

複数の接続部同士は、前記形状部品、少なくとも１つの導線、及び少なくとも１つのエッチングされたストリップ導体の少なくとも１つを介して連結される。

【0046】

電子部品、特に、電力部品の電流及び熱量を、これらの特徴のうち少なくとも１つを含んで構成される接続部を介して前記形状部品へ特によく伝達することができる。

【0047】

好ましくは、回路電子装置、及びパワーエレクトロニクス装置の少なくとも一方は、前記プリント回路基板に配置される。これらの部品の組み合わせにおいて、本発明による前記プリント回路基板の利点が特に有利となる。

【0048】

本発明の他の態様は、プリント回路基板を製造する方法であり、好ましくは、先の実施形態のうち少なくとも１つによるプリント回路基板が、以下のステップを含む。
導電性材料で形成された形状部品を設けること
前記形状部品を、少なくとも１つの接点において、導電膜と接触させること
被覆層を、前記膜の前記形状部品と接触する面に形成すること、及び
少なくとも１つの接続部を、前記膜を削って作り出すこと

【0049】

好ましくは、前記方法は以下の要件のうち少なくとも１つを満足する。

【0050】

前記形状部品を設けることは、好ましくは、パンチング、腐食、又は切断、好ましくは水ジェット切断によって、前記形状部品を板状の加工対象物から分離させることにより実行される。

【0051】

前記少なくとも１つの接点での前記導電膜と前記形状部品との接触は、溶接、ボンディング、はんだ付け、又は導電性接着を用いることにより実行され、好ましくは、前記膜と前記形状部品との間の部分、好ましくは、２つの接点間の部分、及び少なくとも１つの接点を取り囲む部分の少なくとも一方において、絶縁性材料が予め配置され、ここで、前記絶縁性材料は、特に好ましくは、前記形状部品上に配置される。

【0052】

前記膜の前記形状部品と接触する前記面への被覆層の形成は、前記膜の該面を絶縁性材料で形成されたプリプレグに圧着することにより実行される。

【0053】

少なくとも１つの接続部を、前記膜を削って作り出すことは、エッチングにより実行される。

【0054】

本発明の他の有用な実施形態は、本明細書、特許請求の範囲及び図面に開示された特徴の組み合せから得られる。

【図面の簡単な説明】

【0055】

【図1】本発明によるプリント回路基板を製造する方法における中間製造物を示す斜視図であり、ここで、形状部品の輪郭が、板状の導電性を有する加工対象物上に示され、前記形状部品は前記加工対象物から前記輪郭に沿って分離される。

【図2】本発明によるプリント回路基板を製造する方法におけるさらなる中間製造物を示す斜視図であり、ここで、前記形状部品は、前記板状の加工対象物から分離されている。

【図3】前記形状部品が導電膜と接点で接触する、本発明によるプリント回路基板を製造する方法におけるさらなる中間製造物を示す斜視図である。

【図4】前記中間製造物の下面から見た、本発明によるプリント回路基板を製造する方法におけるさらなる中間製造物を示す斜視図であり、ここで、前記形状部品と接触する前記膜の下面が電気的に絶縁する被覆層を備え、前記形状部品を埋め込み、前記形状部品を電気的に絶縁する。

【図5】図４による中間製造物の上面から見た中間製造物を示す別の斜視図である。

【図6】本発明による方法によって製造された本発明の第１の実施形態によるプリント回路基板を示す斜視図であり、ここで、接続部が、材料除去によって膜を削って作り出される。

【図7】本発明による方法によって製造された本発明の第２の実施形態による略同一の層構造を有する多層プリント回路基板を示す斜視図であり、ここで、磁性体が、プリント回路基板の上面から複数の層を貫通して延在する開口部に挿通される。

【図8】本発明によるプリント回路基板を製造する方法で用いられる別の形状部品の平面図であり、ここで、形状部品は、円形の、及び溝形状又はスロット形状の穴部、及び／又は貫通孔を含んで構成される。

【図9】本発明によるプリント回路基板を製造する方法で用いられるさらに別の形状部品の平面図であり、ここで、形状部品は、形状部品の側面と略平行なループ形状の線又は多重曲線に沿って連続的に延在する溝形状の穴部を含んで構成される。

【図10】本発明によるプリント回路基板を製造する方法で用いられるさらに別の形状部品の平面図であり、ここで、形状部品は、形状部品の側面と略平行なループ形状の線又は多重曲線に沿って非連続的に延在するスロット形状の貫通孔を含んで構成される。

【発明を実施するための形態】

【0056】

本発明は、特に、比較的少ない労力で製造可能であり、パワーエレクトロニクスの分野で発生する電流及び熱量を処理することができるパワーエレクトロニクスの分野で用いられるプリント回路基板を提供するという発想に基づくものである。導電性材料で形成された形状部品をプリント回路基板内、及び／又はプリント回路基板上に配置することで、同じ構造空間において大きな断面積の素線が実現でき、これは導電断面積を大きくすることが温度の面で重要であるパワーエレクトロニクス部品を使用する際に特に有利である。さらに、より大きな素線の断面積において線の抵抗をより低くすることも達成され、その結果、非常に高い電流でも低損失で伝達することができる。したがって、ただ一つのプリント回路基板に、パワーエレクトロニクス部品を回路部品に隣接して配置することができる。

【0057】

さらに、本発明は、平面トランスによるプリント回路基板の電力量の増大に関する発想に基づくものである。

【0058】

以下、本発明によるプリント回路基板及びその製造方法を、図面を参照して詳細に説明する。

【0059】

図６では、本発明の第１の実施形態によるプリント回路基板は、プリント回路基板１内に延在する銅で形成された板状且つ平坦な形状部品２を含んで構成される。形状部品２は、形状部品２の上面２ａが、基板の上面１ａと同じ高さに位置し、隣接した周囲の基板の表面と面一となるように、絶縁性材料４で形成された基板に埋め込まれる。形状部品２の下面２ｂ、及び外側と内側の側面２ｃ，２ｄが、絶縁性材料４により完全に被覆される。任意に、形状部品２の下面２ｂを、基板の下面２ａと同一平面に位置させ、隣接した周囲の基板の表面と面一とし、これにより形状部品２が、基板全体の厚さに亘って延在する。外側面２ｃは、形状部品２の外側に向いた側面であり、形状部品２の長さＬ２及び幅Ｂ２を規定する。内側面２ｄは、形状部品２の内側に向いた側面であり、この場合、略長方形のリセス８を規定し、該リセスは外側面２ｃから形状部品２内に延在している。形状部品２の長さＬ２は、例えば、約８７ｍｍである。形状部品の幅Ｂ２は、例えば、約３８ｍｍであるので、形状部品２の厚さＤ２の略１００倍である。形状部品２は、好ましくは、パンチング、腐食、又は切断、好ましくは水ジェット切断により、例えば、４００μｍの厚さを有する板状の加工対象物から分離される。全体をみると、形状部品は、略Ω字形状又はギリシャ文字オメガの形状に形成される。形状部品２の断面形状は、形状部品の幅Ｂ２及び長さＬ２により変化する一方、形状部品２の厚さＤ２は、全表面に亘って一定である。

【0060】

プリント回路基板１は、その上面において電子部品のための接続部３’を含んで構成され、接続部は、形状部品の上面２ａと基板４に取付けられた厚さ３５μｍの銅膜３からエッチングにより取り除かれ、その結果、プリント回路基板の上面１ａから見た接続部３’の輪郭が形状部品２の輪郭と一致する。接続部３’は、複数の接点６にて形状部品２と接触し、ここで、これらの接点６同士は、おおよそ等間隔に離間され、特に、形状部品２の角点に設けられる。接点６での接触は、例えば、溶接、ボンディング、はんだ付け、又は導電性接着による接触である。形状部品２は、接続部３’の下面３ｂに配置される。接続部３’の上面３ａには、電子部品が配置されて、その結果、電子部品と形状部品２との間の接続部３’に亘る大きな表面に、電流及び熱を伝達することができる。

【0061】

プリント回路基板１は、基板の上面に、例えば銅で形成されエッチングされたストリップ導体を任意に含んで構成され、該ストリップ導体が電子回路を形成する。さらに、電子部品を備えた電子制御装置及び／又はパワーエレクトロニクス装置がプリント回路基板１上で実現され、例えば、そのエッチングされた接続部は、エッチングされた複数のストリップ導体、又は導電性を有する複数の導線により相互に連結されている。複数の導線のうち少なくとも１つは、（複数の接続部間の）プリント回路基板１上及び／若しくは、又はプリント回路基板１内に延在するか、並びに／又は長方形、若しくは正方形の断面を有する。このような導線は、好ましくは、銅で形成された扁平な導線として形成され、０．８ｍｍ×０．３ｍｍの寸法を有する。長方形断面を有する導線から、より大きい拡がりを有する側面が、例えば、プリント回路基板１の上面１ａに向かっている。導線はまた、中空の断面を有することができ、冷却材を導線の中空断面内で循環させることができる。銅で形成されたストリップ導体、導線、及び電子部品は、便宜上、図示されていない。

【0062】

形状部品２は、様々な変形例に設計可能である。以下、これら変形例から小規模に選び出したものを、図８から図１０を参照して説明する。

【0063】

図８の形状部品２は、例えば、形状部品２の上面２ａから形状部品２内に延在する複数の穴部９、及び／又は複数の貫通孔１０を含んで構成される。貫通孔１０は、形状部品の上面から下面に向かって貫通するが、穴部９は、形状部品２内に部分的に延在するだけであって下限がある。貫通孔１０とは対照的に、穴部９は連続的でない。図８を見ると、各穴部９と各貫通孔１０とを互いに区別することはできないので、両者の参照番号が与えられている。穴部９及び／又は貫通孔１０は、その開口領域で、例えば、円形、長方形の輪郭を含んで構成される。長方形の穴部９及び／又は貫通孔１０は、形状部品２の側面２ｃ，２ｄに対して平行な直線に沿って延在する。穴部９及び／又は貫通孔１０は、プリント回路基板１の基板の絶縁性材料４により満たされた埋込状態であるので、絶縁性材料４は、形状部品を複数回貫通し、特に好ましくは、形状部品２との積極的な接続としての役割を果たす。

【0064】

図９の形状部品２は、図８の改良であって、穴部９を含んで構成され、該穴部は、形状部品の側面２ｃ，２ｄに対して平行なループ形状の線及び多重曲線に沿って、略全周に亘り連続的に延在する。形状部品の好ましい寸法は、Ｂ３＝３８ｍｍ、Ｂ２１＝９．５ｍｍ、Ｂ２２＝１９ｍｍ、Ｂ２３＝２８ｍｍ、Ｌ２＝８６．７２ｍｍ、Ｌ２１＝１０．６ｍｍ、Ｌ２２＝４９．９ｍｍである（±１０％の偏差を含む）。

【0065】

図１０の形状部品２は、図９の改良であって、貫通孔１０を含んで構成され、該貫通孔は、形状部品の側面２ｃ，２ｄに対して平行なループ形状の線及び多重曲線に沿って、略全周に亘り非連続的に延在する。多数の貫通孔１０があるにも関わらず、貫通孔１０間にある形状部品２の碁盤の目状の横方向の接続により、形状部品２にある程度の剛性が残されている。

【0066】

図７に示す本発明の第２の実施形態によるプリント回路基板１は、それぞれ１つの形状部品２を備えた図６に示す本発明の第１の実施形態によるプリント回路基板の層を複数含んで構成され、複数の層において、各形状部品２は同等に形成され、プリント回路基板１の上面と直角な方向に精密に積み重ねられる。図７に示す実施形態において、２つの隣接する層が、好ましくは、ミラー反転状態で２つ１組に配置されており、それらの接続部３’同士が直接重なり合い、そして互いに接触している。２つの隣接する層の上面１ａ，１ａ同士、又は下面１ｂ，１ｂ同士が向かい合っている。各形状部品２が、その長軸に対してミラー反転状態に形成されることは利点である。第１の開口部は、プリント回路基板の上面及び最上層の下面１ｂから始まって、複数の層を貫通してプリント回路基板１内に延在し、焼結されたミューメタル磁性体７をこの開口部に収納する。各形状部品２は、磁性体を略全周に亘って取り囲み、平面トランスのトランスコア周りの巻線が、磁性体７の形状に形成される。それにより、とりわけ大きな巻線断面と、とりわけ高い電力容量とを備えた平面トランスを生成することができる。

【0067】

本発明によるプリント回路基板を製造する方法は、以下のステップを含む。
ステップａ：好ましくは、パンチング、腐食、又は切断、好ましくは、水ジェット切断によって、形状部品２を板状の加工対象物５から分離することにより形状部品２を設けること。
ステップｂ：溶接、ボンディング、又は導電性接着により、少なくとも１つの接点６で前記形状部品２を導電膜３に接触させること、ここで、好ましくは、前記膜３と前記形状部品との間の少なくとも一部、好ましくは、２つの接点６間の部分、及び少なくとも１つの接点６を取り囲む部分の少なくとも一方において、絶縁性材料４が予め配置され、ここで、前記絶縁性材料４は、特に好ましくは、前記形状部品２上に配置される。
ステップｃ：前記膜３の前記形状部品２と接続された面３ｂを絶縁性材料で形成されたプリプレグに圧着することによって前記膜３の面３ｂに被覆層４を形成すること。
ステップｄ：エッチングにより、前記膜を削って少なくとも１つの接続部３’を作り出すこと。

【0068】

図１は、４００μｍの厚さを有する銅板５を示す斜視図であり、銅板に形状部品の輪郭が描かれ、ステップａにより、形状部品を輪郭に沿って加工対象物から分離する。

【0069】

図２は、ステップａにより、銅板から分離された形状部品２を示す斜視図である。膜３又は接続部と接触させるために設けられた形状部品２の面は、好ましくは、絶縁性材料４でコーティングされるが、後述の接点６が位置し、膜３又は接続部３’と接触させるために設けられた部分は回避される。それにより、形状部品２を、膜３に対して最適に配置することができる。また、形状部品２と膜３との間の接触は、絶縁性材料４が形状部品２と膜３との間に配置された部分ではなく、絶縁性材料が回避された部分においてだけ可能であるので、接点６が、とりわけ精密に規定され、且つ溶接、ボンディング、はんだ付け、又は導電性接着により、とりわけ容易に生成される。

【0070】

図３は、形状部品２の上面２ａが、３５μｍの厚さを有する導電性の銅膜３の下面３ｂと接点６で接触する、ステップｂによる本発明のプリント回路基板の製造方法でのさらなる中間製造物を示す斜視図である。参照番号３ａは、銅膜３の上面を示す。

【0071】

図４は、中間製造物の下面から見たさらなる中間製造物を示す斜視図であり、ここで、ステップｃにより形状部品２と接触する膜の下面３ｂは、電気的に絶縁する被覆層を備え、形状部品２を埋め込み、そして電気的に絶縁する。

【0072】

図５は、図４による中間製造物の上面から見た中間製造物を示す別の斜視図である。
銅膜３のエッチングは、本発明によれば、プリント回路基板１の基板を形成する絶縁性材料４に形状部品２を埋め込んだ後にのみ実行され、接続部３’を形成する銅膜３を削って接点６の部分を作り出す。形状部品２の位置と接点６の位置はすでに知られているので、形状部品２と、実際はまだ存在しない接続部３’との接続を、絶縁性材料４に形状部品２を埋め込む前、及び／又は銅膜３を削って接続部３’を作り出す前に予め作ることができる。

【0073】

本発明は、本明細書に記載の実施形態に制限されるものではない。他の有用な実施形態が各実施形態の特徴の組み合せから得られる。
出願当初の特許請求の範囲は以下のようであった。
[請求項１]
プリント回路基板（１）上及び前記プリント回路基板（１）内の少なくとも一方に延在する導電性材料で形成された少なくとも１つの形状部品を含んで構成される、パワーエレクトロニクスの分野で使用されるプリント回路基板（１）。
[請求項２]
前記プリント回路基板（１）は、電子部品のための少なくとも１つの接続部（３’）を含んで構成されることを特徴とする、請求項１に記載のプリント回路基板（１）。
[請求項３]
前記プリント回路基板（１）は、絶縁性材料（４）で形成された基板を含んで構成され、好ましくは、前記形状部品（２）の上面（２ａ）、下面（２ｂ）、及び少なくとも１つの側面（２ｃ，２ｄ）、好ましくは、前記形状部品（２）の全側面、の少なくとも１つが、前記絶縁性材料（４）により、少なくとも部分的に、好ましくは完全に被覆されることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のプリント回路基板（１）。
[請求項４]
前記形状部品（２）は、磁性体（７）を少なくとも部分的に、好ましくは完全に取り囲み、前記形状部品（２）及び前記磁性体（７）の少なくとも一方が、好ましくは、平面トランスの部品を形成することを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のプリント回路基板（１）。
[請求項５]
前記プリント回路基板（１）は、前記少なくとも１つの形状部品（２）を備えた複数の層を含んで構成され、前記複数の層において、前記各形状部品（２）が、好ましくは、同等に形成され、好ましくは、前記プリント回路基板（１）の上面と直角な方向に、正確に又はミラー反転状態で積み重ねられ、好ましくは、前記プリント回路基板（１）の上面及び下面の少なくとも一方から始まる１つの開口部が、前記複数の層を貫通して前記プリント回路基板（１）内に延在し、特に好ましくは、該開口部に前記磁性体（７）が配置されることを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のプリント回路基板（１）。
[請求項６]
ａ．前記形状部品（２）は、略一平面に延在すること、
ｂ．前記形状部品（２）は、金属、好ましくは銅で形成されること、
ｃ．前記形状部品（２）は、少なくとも部分的に、好ましくは完全に、前記プリント回路基板（１）に埋め込まれること、
ｄ．前記プリント回路基板（１）及び前記形状部品（２）の前記上面（１ａ，２ａ）同士は、略平行に揃えられること、
ｅ．前記プリント回路基板（１）及び前記形状部品（２）の上面（１ａ，２ａ）は、同一平面にあって、好ましくは互いに面一であること、
ｆ．前記形状部品（２）は、パンチング、腐食、又は切断、好ましくは、水ジェット切断により、板状の加工対象物（５）から分離されること、
ｇ．前記形状部品（２）は、１０μｍから２０００μｍ、好ましくは、１００μｍから１０００μｍ、好ましくは、２００μｍから５００μｍの範囲の厚さを有すること、
ｈ．前記形状部品（２）の長さ（Ｌ２）及び幅（Ｂ２）の少なくとも一方は、前記形状部品（２）の厚さ（Ｄ２）及び前記プリント回路基板（１）の厚さ（Ｄ１）の少なくとも一方の、少なくとも５倍、好ましくは、少なくとも１０倍、好ましくは、少なくとも２０倍、好ましくは、少なくとも５０倍、又は少なくとも１００倍であること、
ｉ．前記形状部品（２）は、略長方形の断面を有すること、
ｊ．前記形状部品（２）の断面形状は、前記形状部品（２）の幅（Ｂ２）及び長さ（Ｌ２）の少なくとも一方により変化すること、
ｋ．前記形状部品（２）の厚さ（Ｄ２）は、前記形状部品（２）の全表面に亘って一定であること、
ｌ．前記形状部品（２）は、１、２、３、又は複数の曲面からなる湾曲を有すること、
ｍ．前記形状部品（２）は、前記プリント回路基板の前記基板から、少なくとも部分的に突出すること、
ｎ．前記形状部品（２）は、押出加工によっては製造することができないか、又は製造されないこと、
ｏ．前記形状部品（２）は、前記形状部品（２）の側面（２ｃ）から始まって前記形状部品（２）に入り込む少なくとも１つのリセス（８）を有すること、
ｐ．前記形状部品（２）は、前記形状部品（２）の前記上面（２ａ）、前記下面（２ｂ）、又は側面（２ｃ，２ｄ）から部分的に前記形状部品（２）内に延在する少なくとも１つの穴部（９）を有し、前記穴部（９）は、その開口領域において、好ましくは、円形、楕円形、多角形、好ましくは、三角形、四角形、五角形、長方形、又は正方形の輪郭を有し、前記穴部（９）は、好ましくは、略溝形状であって、直線又は曲線に沿って連続的、又は非連続的に延在し、この線は、特に好ましくは、前記形状部品（２）の側面（２ｃ，２ｄ）と少なくとも部分的に平行に延在し、前記穴部（９）は、特に好ましくは、絶縁性材料（４）により少なくとも部分的に満たされること、
ｑ．前記形状部品（２）は、前記形状部品（２）の前記上面（２ａ）、前記下面（２ｂ）、又は側面（２ｃ，２ｄ）に対して横方向に、好ましくは直角に、前記形状部品（２）を貫通して延在する少なくとも１つの貫通孔（１０）を有し、前記貫通孔（１０）は、好ましくは、円形、楕円形、多角形、好ましくは、三角形、四角形、五角形、長方形、又は正方形の輪郭を有し、前記貫通孔（１０）は、好ましくは、略スロット形状であって、直線又は曲線に沿って連続的、又は非連続的に延在し、この線は、特に好ましくは、前記形状部品（２）の側面（２ｃ，２ｄ）と少なくとも部分的に平行に延在し、前記貫通孔（１０）は、特に好ましくは、絶縁性材料（４）により少なくとも部分的に満たされること、
ｒ．前記形状部品（２）は、略、Ｌ字形状、Ｔ字形状、Ｈ字形状、Ｓ字形状、Ｏ字形状、Ｅ字形状、Ｆ字形状、Ｙ字形状、Ｚ字形状、Ｃ字形状、Ｕ字形状、又はΩ字形状であること、
ｓ．複数の形状部品（２）は、前記プリント回路基板（１）内で、同一平面、又は異なる平面、好ましくは、互いに平行な面に配置されること、
のうち少なくとも１つを、前記少なくとも１つの形状部品（２）が満足することを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載のプリント回路基板（１）。
[請求項７]
ａ．前記接続部（３’）は、前記プリント回路基板（１）の上面（１ａ）に配置されること、
ｂ．前記接続部（３’）は、前記形状部品（２）、少なくとも１つの導線、及び少なくとも１つの電子部品の少なくとも１つと、少なくとも１つの接点（６）で接触し、好ましくは、複数の接点（６）同士が、等間隔に離間されていること、
ｃ．前記形状部品（２）及び少なくとも１つの導線の少なくとも一方は、前記接続部（３’）の下面（３ｂ）に配置されること、
ｄ．電子部品及び少なくとも１つの導線の少なくとも一方は、前記接続部（３’）の上面（３ａ）に配置されるか、又は配置可能であること、
ｅ．前記少なくとも１つの接点（６）での接触は、溶接、ボンディング、はんだ付け、又は導電性接着による接触であること、
ｆ．前記接続部（３’）は、金属、好ましくは銅で形成されること、
ｇ．前記接続部（３’）は、好ましくはエッチングにより、膜（３）を削って作り出されること、
ｈ．前記接続部（３’）は、１μｍから２００μｍ、好ましくは、１０μｍから１００μｍ、好ましくは、２０μｍから５０μｍの範囲の厚さを有すること、
ｉ．前記接続部（３’）の輪郭は、前記プリント回路基板の上面（１ａ）から見た前記形状部品（２）の輪郭と、少なくとも部分的に、又は完全に一致すること、
ｊ．絶縁性材料（４）は、前記接続部（３’）と前記形状部品（２）との間の少なくとも一部、好ましくは、２つの接点（６）間の部分、及び少なくとも１つの接点（６）を取り囲む部分の少なくとも一方において配置されること、
ｋ．複数の接続部（３’）同士は、前記形状部品（２）、少なくとも１つの導線、及び少なくとも１つのエッチングされたストリップ導体の少なくとも１つを介して連結されること、
のうち少なくとも１つを、前記少なくとも１つの接続部（３’）が満足することを特徴とする、請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載のプリント回路基板。
[請求項８]
複数の回路電子装置及び複数のパワーエレクトロニクス装置の少なくとも一方は、前記プリント回路基板（１）に配置されることを特徴とする、請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載のプリント回路基板（１）。
[請求項９]
ａ．導電性材料で形成された形状部品（２）を設けること、
ｂ．前記形状部品（２）を、少なくとも１つの接点（６）において、導電膜（３）と接触させること、
ｃ．被覆層（４）を、前記膜（３）の前記形状部品と接触する面（３ｂ）に形成すること、及び
ｄ．少なくとも１つの接続部（３’）を、前記膜を削って作り出すこと、
を含んで構成される、プリント回路基板（１）、好ましくは請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載のプリント回路基板を製造する方法。
[請求項１０]
ａ．前記形状部品（２）を設けることは、好ましくは、パンチング、腐食、又は切断、好ましくは、水ジェット切断によって、前記形状部品（２）を板状の加工対象物（５）から分離させることにより実行されること、
ｂ．前記少なくとも１つの接点（３）での前記導電膜（３）と前記形状部品（２）との接触は、溶接、ボンディング、はんだ付け、又は導電性接着により実行され、好ましくは、前記膜（３）と前記形状部品（２）との間の部分、好ましくは、２つの接点（６）間の部分、及び少なくとも１つの接点（６）を取り囲む部分の少なくとも一方において、絶縁性材料（４）が予め配置され、前記絶縁性材料（４）は、特に好ましくは、前記形状部品（２）上に配置されること、
ｃ．前記膜（３）の前記形状部品（２）と接触する前記面（３ｂ）への被覆層（４）の形成は、前記膜（３）の該面（３ｂ）を絶縁性材料で形成されたプリプレグに圧着することにより実行されること、
ｄ．少なくとも１つの接続部（３’）を、前記膜を削って作り出すことは、エッチングにより実行されること、
のうち少なくとも１つを、前記方法が満足することを特徴とする、請求項１〜請求項９のいずれか１つに記載のプリント回路基板（１）を製造する方法。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】