特表 2024-514285 プリント回路基板、インサートとしての金属セラミック基板、及びそのようなインサートの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-04-01

(54)【発明の名称】プリント回路基板、インサートとしての金属セラミック基板、及びそのようなインサートの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/46 20060101AFI20240325BHJP

   H01L 23/12 20060101ALI20240325BHJP

   H05K 1/14 20060101ALI20240325BHJP

【ＦＩ】

H05K3/46 Q

H01L23/12 301J

H05K3/46 T

H05K1/14 B

【審査請求】有

【予備審査請求】有

(21)【出願番号】P 2023554354

(86)(22)【出願日】2022-02-23

(85)【翻訳文提出日】2023-09-29

(86)【国際出願番号】 EP2022054529

(87)【国際公開番号】W WO2022189149

(87)【国際公開日】2022-09-15

(31)【優先権主張番号】102021105529.6

(32)【優先日】2021-03-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】515063390

【氏名又は名称】ロジャーズ ジャーマニー ゲーエムベーハー

【氏名又は名称原語表記】Ｒｏｇｅｒｓ Ｇｅｒｍａｎｙ ＧｍｂＨ

【住所又は居所原語表記】Ａｍ Ｓｔａｄｔｗａｌｄ ２， Ｄ－９２６７６ Ｅｓｃｈｅｎｂａｃｈ， Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100116322

【弁理士】

【氏名又は名称】桑垣 衛

(72)【発明者】

【氏名】マイヤー、アンドレアス

(72)【発明者】

【氏名】マチュー、オリヴィエ

【テーマコード（参考）】

5E316

5E344

【Ｆターム（参考）】

5E316AA22

5E316CC08

5E316CC09

5E316CC16

5E316CC17

5E316CC32

5E316CC34

5E316CC35

5E316CC36

5E316CC37

5E316CC38

5E316CC39

5E316DD22

5E316EE01

5E316FF04

5E316GG17

5E316GG28

5E316HH40

5E316JJ12

5E344AA05

5E344BB02

5E344BB06

5E344BB08

5E344BB10

5E344CC05

5E344EE30

(57)【要約】

電気部品（５）及び／又は導電路（４）のためのプリント回路基板（１００）であって、主延長面（ＨＳＥ）に沿って延びている基体（２）と、基体（２）に一体化されたインサート（１）と、を備え、インサート（１）が、金属セラミック基板（１５）と、電気及び／又は電子部品（５）と、少なくとも電気及び／又は電子部品（５）を包囲する封止部（１０）と、を備える。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気部品（５）及び／又は導電路（４）のためのプリント回路基板（１００）であって、
主延長面（ＨＳＥ）に沿って延びている基体（２）と、
基体（２）に一体化されたインサート（１）と、
を備え、
インサート（１）は、金属セラミック基板（１５）と、電気及び／又は電子部品（５）と、少なくとも電気及び／又は電子部品（５）を包囲する封止部（１０）とを備える、プリント回路基板（１００）。

【請求項2】

請求項１に記載のプリント回路基板（１００）において、
インサート（１）は、少なくとも１つのインサート面接続部（８）を有し、
少なくとも１つのインサート面接続部（８）は、インサート（１）の部品面（ＢＳ）上に形成され、金属セラミック基板（１５）から離れる方に面する部品面上で、スルーホールめっき（９）を介して封止部（１０）内の電気又は電子部品（５）に、特に、電気又は電子部品（５）上の部品面接続部（７）に接続されている、プリント回路基板（１００）。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のプリント回路基板（１００）において、
金属セラミック基板（１５）は、部品メタライゼーション部（２０）、セラミック要素（３０）、及び、好ましくは裏面メタライゼーション部（２０‘）を有する、プリント回路基板（１００）。

【請求項4】

請求項１～３のうちいずれか一項に記載のプリント回路基板（１００）において、
部品メタライゼーション部（２０）は構造化され、
好ましくは、部品メタライゼーション部（２０）の２つの金属部分（２１）の間の空間が、封止部（１０）の材料で充填されている、プリント回路基板（１００）。

【請求項5】

請求項１～４のうちいずれか一項に記載のプリント回路基板（１００）において、
封止部（１０）は、電気及び／又は電子部品（５）と、金属セラミック基板（１５）の少なくとも一部とを取り囲む、プリント回路基板（１００）。

【請求項6】

請求項１～５のうちいずれか一項に記載のプリント回路基板（１００）において、
インサート（１）の側壁（ＳＷ）は、輪郭を形成するようにモデル化され、例えば、セラミック要素（３０）は、部品メタライゼーション部（２０）及び／又は裏面メタライゼーション部（２０’）に対して、主延長面（ＨＳＥ）に平行な方向に突出する、プリント回路基板（１００）。

【請求項7】

請求項１～６のうちいずれか一項に記載のプリント回路基板（１００）において、
インサート（１）は、封止部（１０）内に入れられかつ金属セラミック基板（１５）の部品メタライゼーション部（２０）をインサート（１）のインサート面接続部（８）に結合する、更に別のスルーホールめっき（１９）を有する、プリント回路基板（１００）。

【請求項8】

請求項２～７のうちいずれか一項に記載のプリント回路基板（１００）において、
部品面接続部（７）とインサート面接続部（８）との間の積層方向（Ｓ）に寸法決めされた距離（Ｄ）は、１００μｍ～５００μｍの値を有する、プリント回路基板（１００）。

【請求項9】

請求項１～８のうちいずれか一項に記載のプリント回路基板（１００）において、
インサート（１）は、ヒートシンク（４０）を含む、プリント回路基板（１００）。

【請求項10】

請求項９に記載のプリント回路基板（１００）において、
ヒートシンク（４０）は、少なくとも１つの冷却チャネル及び／若しくは少なくとも１つの冷却フィンを有し、かつ／又はセラミック要素（３０）に直接接続されている、プリント回路基板（１００）。

【請求項11】

請求項１～１０のうちいずれか一項に記載のプリント回路基板（１００）において、
少なくとも１つの配線レベル（１１）が封止部（１０）に一体化されている、プリント回路基板（１００）。

【請求項12】

請求項１～１１のうちいずれか一項に記載のプリント回路基板（１００）において、
基体（２）がインサート（１）とは異なる材料組成を有する、プリント回路基板（１００）。

【請求項13】

請求項１～１２のうちいずれか一項に記載のプリント回路基板（１００）において、
封止部（１０）は、
基体（２）材料、並びに／又は
プラスチック、硬質紙、及び／若しくはエポキシ樹脂から製造されている、プリント回路基板（１００）。

【請求項14】

請求項１～１３のうちいずれか一項に記載のプリント回路基板（１００）用のインサート（１）。

【請求項15】

請求項１～１３のうちいずれか一項に記載のプリント回路基板（１００）の製造方法であって、
インサート（１）及び基体（２）が用意され、
インサート（１）が基体（２）に挿入され、
インサート（１）及び基体（２）が、接着結合、圧力嵌合、及び／又は形状嵌合方式で互いに結合される、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プリント回路基板、そのようなプリント回路基板用のインサートとしての金属セラミック基板、及びそのようなインサートの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

プリント回路基板は、従来技術から十分に知られている。このようなプリント回路基板は、導電路、電気部品、及び／又は接続部から形成又は構成された電気回路のための担体として機能する。電気回路は、好ましくは、プリント回路基板の一方の部品面上に形成されている。ＰＣＢ（printed circuit board）（プリント回路基板）としても知られるこのようなプリント回路基板は、通常、プラスチック、特に繊維強化プラスチック、エポキシ樹脂、及び／又は硬質紙で製造されている。このような材料の使用は、特に費用効果が高く、製造プロセス中の取り扱いが容易であることが証明されている。しかしながら、これらのプリント回路基板材料は、制限された熱伝導率を有するが、熱伝導率は、動作中に電気部品から発する熱を放散するために必要であることが分かっている。加えて、絶縁能力が制限されている。したがって、電子部品の性能が向上するにつれて、通常の材料から製造されたプリント回路基板は、動作中に発生する応力に永続的に耐え、かつ良好な絶縁特性を提供するのに適していない。

【0003】

他方、金属セラミック基板として構成されたプリント回路基板は、高い絶縁能力によって特徴付けられ、それらは、典型的には、上述の材料の熱伝導率と比較して高い熱伝導率を有する。しかしながら、金属セラミック基板の製造は、プラスチック、エポキシ樹脂、及び／又は硬質紙から製造されたプリント回路基板の製造よりも複雑であり、コストがかかる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来技術に基づいて、本発明は、電子部品の熱放散及び絶縁能力に対する厳しい要件を満たし、同時に、より低いコストで製造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】

【0005】

この課題は、請求項１に記載のプリント回路基板、請求項９に記載のインサート、及び請求項１０に記載の方法によって解決される。更なる実施形態は、後続の特許請求の範囲及び説明に見出すことができる。

【0006】

本発明の第１の態様によれば、電気部品及び／又は導電路のためのプリント回路基板であって、
主延長面に沿って延びている基体と、
基体に一体化されたインサートと、
を備えることが意図されており、
インサートが、金属セラミック基板と、電気及び／又は電子部品と、少なくとも電気及び／又は電子部品を包囲する封止部とを備える。

【0007】

従来技術から知られているプリント回路基板と比較して、本発明によれば、プリント回路基板の基体は、プラスチック、硬質紙、及び／又はエポキシ樹脂などの一般的な材料のうちの１つから完全に形成されているのではなく、プリント回路基板の一部分のみが、少なくとも特許請求の範囲に記載のインサートから形成されていることが意図されている。具体的には、封止された部品を備えた金属セラミック基板は、特に局所的に高い熱伝導率を提供するために、プリント回路基板の基体に埋め込まれている、又は挿入されている。これにより、例えば、プリント回路基板の、発熱の増加が予想される領域にインサートを挿入する又は埋め込むことが可能になる。同時に、基体の大部分を、プラスチック、特に繊維強化プラスチック、エポキシ樹脂、又は硬質紙などの材料から製造することが可能であり、これらの材料は、費用効果が高く、取り扱いが容易である。

【0008】

特に、動作中に増大した発熱を示す電気又は電子部品を、各場合においてそれぞれの部品の発熱に適合された環境に直ちに提供することが有利であることが分かる。これは、特許請求の範囲に記載のインサートによって有利に実現され、金属セラミック基板の対応する設計によって、例えば、主延長面に対して垂直に延びる積層方向に沿った部品メタライゼーション部及び／又は裏面メタライゼーション部及び／又はセラミック要素の寸法決めに関して、電気部品から発するそれぞれの発熱が考慮される。例えば、金属セラミック基板の部品メタライゼーション部の厚さは、それぞれの部品に対して可能な限り最も速い熱放散を提供するために、部品のそれぞれの発熱に適合されることが考えられる。それぞれのインサートは、その後、プリント回路基板の基体に挿入される必要があるだけである。部品に電力を供給し、部品を駆動するために、部品とインサートの外側との間に電気的結合が設けられている。好ましくは、各場合において、インサートに対して単一の部品のみが意図されている、又はインサートは、複数の部品を含む。更に、当業者は、部品の包囲封止部によって、部品がいずれの側にも、すなわち、いずれの外側にも露出されていないことを理解する。

【0009】

加えて、封止部によって、電気及び電子部品を外部から保護することも可能である。加えて、基体への部品の一体化が簡略化され、インサート面接続部、すなわち、インサート上の接続部と、プリント回路基板上の対応する導電路及び／又は接続部との間の結合のみを実現する必要がある。加えて、封止部内に一体化された部品は、プリント回路基板の外側から突出しなくなり、これにより、更に、それぞれのプリント回路基板の環境から部品を保護する。

【0010】

好ましくは、特に、設置状態において形状嵌合された、対応して輪郭形成された側壁を有するインサートは、積層方向に平行な方向に基体と協働することが意図されている。加えて、基体とインサートとの間の形状嵌合結合は、接着結合及び／又は圧力嵌合接続によって支持されていることが考えられる。

【0011】

更に、プリント回路基板の割合における１つ又は複数のインサートの割合は、３０％未満、より好ましくは２０％未満、最も好ましくは１０％未満であることが特に意図されている。更に、インサートは、プリント回路基板の基体の部品面から基体の裏面まで延びていることが意図されている。換言すれば、インサートは、両面、すなわち、部品面及び裏面上で、主延長面に対して垂直な方向において基体と実質的に面一である。基体と、インサートとして機能する金属セラミック基板との間の形状嵌合接続は、特に、金属セラミック基板と基体との間の永続的な結合を提供し、これにより、インサートがプリント回路基板から外れることを防止する。好ましくは、形状嵌合は、基体の主延長面に対して垂直である可能な両方向に作用する。更に、インサートに加えて、更なるインサートが基体に配置されていることが考えられる。また、インサートが部品面上でのみ基体と面一であり、金属セラミック基板の裏面が基体によって包囲されていることも考えられる。換言すれば、金属セラミック基板又はインサートは、プリント回路基板の基体の凹部に埋め込まれている、又は挿入されている。これにより、主延長面に平行な形状嵌合接続も得られる。

【0012】

特に、金属セラミック基板及び基体は、それらの熱膨張係数が可能な限り類似するように構成されていることが意図されている。換言すれば、インサートと基体との熱膨張係数の差は、可能な限り小さく保たれる。この目的のために、例えば、セラミック要素の対応する厚さは、金属セラミック基板において設定される。安定化層が熱機械的膨張係数を適合させるために意図されていること、又はいくつかの金属層及び／若しくは異なるメタライゼーション部（例えば、部品メタライゼーション部及び裏面メタライゼーション部が異なる金属又は材料から製造されている）が対応する方法で所望の適合を提供するために使用されることも考えられる。このようにして、動作中に生じる伸長の結果として、例えば亀裂を引き起こす可能性がある著しい機械的応力が基体と金属セラミック基板との間に生じないことを確実にすることができる。好ましくは、金属セラミック基板に異なるセラミック要素が使用されることも考えられる。

【0013】

形状嵌合に加えて、インサートの側面と基体との間に材料結合が実現される場合、有利であることが証明されている。
より好ましい実施形態によれば、形状嵌合協働を形成するために、
インサート、好ましくは金属セラミック基板及び／若しくは封止部が、主延長面に平行でない側面上で輪郭形成されていること、並びに／又は
金属セラミック基板のセラミック要素及び／若しくはインサートの一部が、金属セラミック基板の部品メタライゼーション部及び／若しくは裏面メタライゼーション部の反対側の主延長面に平行な方向に突出すること、
が意図されている。

【0014】

例えば、側面、特に封止部、部品メタライゼーション部、及び／又は裏面メタライゼーション部の側面が、凹状及び／又は凸状に湾曲又は屈曲していることが意図されている。代替的に、インサートがその側壁又は側面において階段状に形成されていることも考えられる。特に、基体は、主延長面に対して垂直な１つの方向又は両方の方向に形状嵌合を引き起こすように、封止部、メタライゼーション部、及び／又は裏面メタライゼーション部の側面上の凹部及び／又は凸部に係合することが意図されている。例えば、封止部又は部品メタライゼーション部の最外縁部が階段状であること、特に、段の開口領域が部品面及び／又は裏面に面する面上に形成されているように階段状であることが考えられる。対応する方法では、部品は、熱の等方性移送を考慮して、熱拡散が部品メタライゼーション部によって完全にカバーされるように、部品メタライゼーション部上に配置することができる。ここでいずれにしても熱伝達に寄与しない部品メタライゼーション部の部分は、この階段状経路において適切な方法で除去され、基体によって置き換えられる。好ましくは、セラミック要素の突出部分は、形状嵌合接合部を形成するために使用される。特に、これは、プルバックとして知られる部分であり、部品メタライゼーション部と裏面メタライゼーション部との間に十分な絶縁を提供する。

【0015】

好ましくは、インサートは、１ｍｍ～２００ｍｍ、より好ましくは４ｍｍ～６０ｍｍ、最も好ましくは６ｍｍ～３０ｍｍの値を有する、主延長面に平行に寸法決めされた平面内の最大広がりを有することが意図されている。これにより、必要に応じてプリント回路基板内の熱伝導率を局所的に増加させるために使用することができる比較的小さな寸法のインサートが提供される。特に、比較的多くの個々のインサートをマスターカードから提供することができる。このようなマスターカードは、適切な接続プロセスを介して実行される、部品メタライゼーション部の裏面メタライゼーション部への接続直後のフォーマットによって定義される。

【0016】

特に、側面は、１μｍ～２００μｍ、より好ましくは２０μｍ～１００μｍ、最も好ましくは２５μｍ～６０μｍの値を有する変調深さ又は高さを有するように輪郭形成されていることが意図されている。これに関連して、変調深さ又は高さは、（主延長面に平行な平面において測定された）金属セラミック基板の最も狭い点に割り当てられた意図された円筒状の外側経路からの主延長面に平行な方向に測定された偏差として理解されるべきである。意図された円筒状の外側経路は、主延長面に対して垂直に延びている。また、変調深さは、部品メタライゼーション部及び／又はセラミック要素が、主延長面に平行な方向に裏面メタライゼーション部に対して突出することによって生じることも考えられる。例えば、セラミック要素の領域における側面が、積層方向に対して斜めの輪郭を有する（言い換えれば、セラミック要素の上面及び下面が異なる大きさの直径を有する）ことも考えられる。

【0017】

例えば、封止部、部品メタライゼーション部、及び／又は裏面メタライゼーション部の領域における１つ又は複数の側面の経路が積層方向に平行に延びている（すなわち、部品メタライゼーション部及び／又は裏面メタライゼーション部の断面が、積層方向に見たときに、部品メタライゼーション部又は裏面メタライゼーション部の領域において本質的に一定である）ことが考えられる。この場合、変調深さは、好ましくは、セラミック要素のレベルにおけるレッジによって実現される。この場合、変調深さは、セラミック要素の領域における輪郭形成又は変調によって生成することができ、積層方向における輪郭形成は、セラミック要素の厚さにわたって連続的であってもよく、又はセラミック要素の高さにおいて離散的若しくは急峻であってもよい。

【0018】

更に、インサートが、インサートの外周の全体的な経路に対して主延長面に平行な方向に突出する１つ以上のレッジを有することが考えられる。この、好ましくはノーズ状のレッジは、有利には、外周に沿った周方向に追加の形状嵌合を生じさせることができ、これにより、基体内の回転固定配置を支持する。有利には、そのようなレッジは、レーザ光及び／又はウォーターカッティングによってマスターカードから金属セラミック基板を切り出すことによって形成されることが見出された。

【0019】

より好ましい実施形態によれば、インサートが少なくとも１つのインサート面接続部を有することが意図され、少なくとも１つのインサート面接続部は、インサートの部品面上に形成され、スルーホールめっきを介して電気又は電子部品に、特に電気又は電子部品上の部品面接続部に、金属セラミック基板から離れる方に面する部品面上で接続されている。接続部は、有利には、封止された、特に埋め込まれた電気又は電子部品を、導電路及び／又はインサート面接続部によってインサートの外側から制御し、電気的に供給することを可能にする。この場合、スルーホールめっきは、封止部を貫通し、したがって、インサートの外側と、埋め込まれた又は封止された電気又は電子部品との間の結合を形成する。したがって、それらの上面に部品面接続部を有する対応する電気部品又は電子部品によって、インサートの外側との電気的結合を実現する短縮されたスルーホールめっきを提供することができる。特に、このようなインサートは、プリント回路基板に一体化されたインサートが、インサートの上面、すなわちセラミック基板から離れる方に面するインサート面上でプリント回路基板の部品面と面一である場合に有利であることが意図されている。これにより、プリント回路基板の外側に導電路のための共通平面をもたらし、電気又は電子部品は、この部品面に対して、プリント回路基板の内部、特にインサートの内部に埋め込むことができる。

【0020】

好ましくは、金属セラミック基板は、部品メタライゼーション部、セラミック要素、及び裏面メタライゼーション部を有することが意図されている。特に、裏面メタライゼーション部は、一方の側のセラミックと他方の側の金属との熱膨張係数が異なることに起因してさもなければ金属セラミック基板内に引き起こされる熱機械応力に対抗するのに有利であることが分かる。部品メタライゼーション部、セラミック要素、及び裏面メタライゼーション部を対称的に配置することによって、対応する応力発生に対抗することが可能である。これは、インサートの耐用年数にとって有利であり、したがって、プリント回路基板の耐用年数にとっても有利であることが分かる。

【0021】

好ましくは、部品メタライゼーション部が構造化され、好ましくは、部品メタライゼーション部の２つの金属部分の間の空間が封止部の材料で充填されていることが意図されている。この場合、２つの金属部分は、構造化によって互いに電気的に絶縁されている。これにより、それぞれの金属部分を異なる電気部品及びそれらの制御のために個別に使用することが可能になる。それぞれの金属部分をインサート及び／又はプリント回路基板の外側に電気的に結合するために、更なるスルーホールめっきが形成されていることが意図され、スルーホールめっきは、封止部の外側、特にプリント回路基板の部品面から、封止部を通って部品メタライゼーション部まで延びている。

【0022】

好ましくは、封止部は、電気及び／又は電子部品と、金属セラミック基板の少なくとも一部とを取り囲むことが意図されている。例えば、電気又は電子部品に加えて、部品メタライゼーション部、セラミック要素、及び／又は裏面メタライゼーション部が、特にインサートの面上の、封止部によって取り囲まれていることが考えられる。このようにして、有利には、封止部の材料によって可能な限り形成されている側壁を提供することが可能である。これは、基体へのインサートの簡略化された接続を可能にする場合に有利であることが分かる。例えば、適切な接着手段によって、金属セラミック基板と基体との間よりも効果的な封止部と基体との間の結合を実現できることが考えられる。基体とインサートとの間の形状嵌合接続を支持するために、対応する輪郭形成を側壁に組み込むことも考えられる。更に、封止部は、基体及び／又は金属セラミック基板の対応する伸長を補償する、基体と金属セラミック基板との間のバッファとして機能するように構成されていることが考えられる。結果として、インサート及び／又はプリント回路基板の耐用年数を改善することができる。

【0023】

好ましくは、インサートの側壁は、輪郭を形成するようにモデル化され、例えば、セラミック要素は、部品メタライゼーション部及び／又は裏面メタライゼーション部に対して主延長面に平行な方向に突出する。この点に関して、セラミック要素は、例えば、封止部から突出してもよく、又は封止部に対して突出してもよい。

【0024】

好ましくは、インサートは、封止部内に入れられ、かつ金属セラミック基板の部品メタライゼーション部をインサートのインサート面接続部に結合する、更なるスルーホールめっきを有することが意図されている。好ましくは、部品面接続部とインサート面接続部との間の積層方向に寸法決めされた距離は、１００μｍ～５００μｍの値を有することが意図されている。これにより、有利には、部品面接続部とインサート面接続部との間の可能な限り小さい距離を実現することが可能になり、これは、インサートの外側との電気部品の可能な限り損失のない、特に寄生インダクタンスによる損失のない通信にとって有益であることが分かる。

【0025】

更に、インサートは、主延長面に平行な平面において、その周囲に丸い又は丸みを帯びた角部を有することが考えられる。したがってコア効果を打ち消すことができるので、これは、有利であることが分かる。

【0026】

好ましくは、インサートは、ヒートシンクを含む。これにより、有利には、特に所与の適用分野において、インサートの冷却挙動を最適化又は適合させることが可能になる。例えば、対応する個別に構成されたヒートシンクによって、インサートの領域における冷却効率を高めることが可能である。特に、インサートの材料特性、すなわち特に金属セラミック基板及び封止部への適合が可能である。これにより、有利には、例えば、インサートが異なる熱膨張係数に起因して封止部及び金属セラミック基板から分離する傾向があること、又はここで応力を生成する傾向があることを防止するのに十分な熱放散を可能にする。

【0027】

例えば、ヒートシンクは、少なくとも１つの冷却チャネル及び／若しくは冷却フィンを有し、かつ／又はセラミック要素に直接接続されている。例えば、冷却チャネルは、裏面メタライゼーション部に一体化されたループ状又はＵ字形状の冷却チャネルである。この目的のために、例えば、対応する凹部を有するいくつかの金属層が互いの上に積み重ねられ、後続の結合プロセスによって互いに結合され、それによって、複雑な冷却チャネル構造を実現することができ、それは、特に、インサートの上面上で最も均一な可能な冷却効率を提供するために使用することができる。あるいは、共通の冷却媒体、例えば冷却液によってこのように冷却されるために、少なくとも１つの冷却フィン又はいくつかの冷却フィンが、インサートの下面に接続されていることが考えられる。冷却構造は、基体によって提供される冷却構造と面一であることが考えられる。しかしながら、インサートのヒートシンクがインサートの裏面に対して突出及び／若しくは後退すること、又は基体の冷却構造に対して突出及び／若しくは後退することも考えられる。

【0028】

好ましくは、少なくとも１つの配線レベルが封止部に一体化されていることが意図されている。このような配線レベルは、少なくとも２つ以上の電気又は電子部品の封止に特に適している。なぜなら、このようにして、個々の部品間の電気的接触を配線レベルを介して実現することができるからである。例えば、この場合、配線レベルを介して、外側の共通のスルーホールめっきとの接続を提供することができ、それを介して、例えば、異なる電気部品に電力を供給する目的で、電気的接触を行うことができることが考えられる。

【0029】

特に、好ましくはいくつかの配線レベル及びスルーホールめっき又は更なるスルーホールめっきによって、封止部に埋め込まれた三次元導体トラック構造が実現されることが考えられる。これにより、インサートをプリント回路基板に挿入した後にそれに応じて接続しなければならない複雑な封止部又は配線を上面に設ける必要なく、より複雑な回路をインサートに一体化させることができる。

【0030】

好ましくは、基体がインサートとは異なる材料組成を有することが意図されている。換言すれば、インサートは、特に、特定の材料で封止された金属セラミック基板から製造されているが、プリント回路基板は、好ましくはセラミックを含まない、又は、例えば、エポキシ樹脂若しくは他の繊維強化プラスチックなどのプリント回路基板に一般的に使用される材料から製造されていることが意図されている。

【0031】

好ましくは、封止部は、基体材料、並びに／又はプラスチック、硬質紙、及び／若しくはエポキシ樹脂から製造されていることが意図されている。封止部を特に基体の材料に適合させることによって、有利には、封止部と基体との間に生じ得る応力を抑制すること、又は更には回避することが可能である。しかしながら、それに応じて材料を適合させることによって、基体と封止部との間の特定の圧力嵌合を確実にし、それにより、基体におけるインサートの固定を安定させ、強化することも有利であり得る。

【0032】

更に、より好ましくは、インサートは、成形された基体に挿入することができるように構成されていることが意図されている。換言すれば、基体は、一体に製造され、インサートは、一体に製造されたインサートに挿入することができる。このより好ましい実施形態では、基体は、インサートの周りに構築されていない。

【0033】

好ましくは、封止部は、好ましくはプラスチック、硬質紙、及び／又はエポキシ樹脂による「圧縮成形」、「トランスファー成形」、又は「プレパッケージング」である／によって製造されていることが意図されている。

【0034】

本発明の別の目的は、本発明によるプリント回路基板用のインサートである。プリント回路基板に関して説明した全ての利点及び特性は、インサートにも同様に転用することができ、逆もまた同様である。

【0035】

本発明の更なる目的は、本発明によるプリント回路基板の製造方法であって、インサート及び基体が用意され、インサートが基体に挿入され、インサート及び基体が、接着結合、圧力嵌合、及び／又は形状嵌合方式で互いに結合される、方法である。プリント回路基板に関して説明した全ての利点及び特性は、本方法にも同様に転用することができ、逆もまた同様である。

【0036】

好ましくは、インサートは、積層方向にインサートとプリント回路基板の基体との間の形状嵌合接続を達成するために輪郭形成されている。特に、輪郭形成は、例えば、エッチングによって、機械加工によって、例えば、フライス加工によって、レーザ光を用いた機械加工によって、及び／又は水の噴流によって行われることが考えられる。

【0037】

更に、インサートの外側を電気又は電子部品に接続する対応するスルーホールめっきを実現するために、封止部に孔が開けられていることが意図されている。代替的に、後続のスルーホールめっきのための空間が封止部製造プロセス中に形成されることが考えられる。例えば、この目的のために、金型、特に金型半体の対応する形状が、射出成形又は鋳造プロセス、例えば射出成形プロセスにおいて、対応する自由空間が後のスルーホールめっきのために提供されることを確実にすることが意図されている。より好ましくは、変位可能に取り付けられたスタンピング要素は、キャビティが充填される前にこれらのスタンピング要素が変位され、特に、金属セラミック基板上に埋め込まれた電気又は電子部品上に配置されていることを確実にするために、金型内に入れられることが意図されている。これにより、有利なことに、電気及び／又は電子部品が、封止部形成プロセス中に、金属セラミック基板に結合された部品のわずかな変位変化又は位置の変化に起因して損傷を受けることを防止する。

【0038】

金属セラミック基板の本質的な部品は、より好ましくは完全にセラミックから製造された絶縁層、及び絶縁層に結合された少なくとも１つの金属層である。セラミックから製造された絶縁層は、それらの比較的高い絶縁強度のために、パワーエレクトロニクスにおいて特に有利であることが証明されている。金属層を構造化することによって、電気部品のための導電路及び／又は接続領域を実現することができる。好ましくは、インサートとして意図されている金属セラミック基板の部品メタライゼーション部は、構造化されておらず、閉じた表面を形成することが意図されている。このような金属セラミック基板を提供するための前提条件は、金属層とセラミック層との間の永続的な結合である。いわゆる直接冶金結合プロセス、すなわちＤＣＢ又はＤＡＢプロセスに加えて、活性はんだ付けプロセス、厚膜コーティングプロセス、拡散結合、及び／又は熱間静水圧結合を介した結合も考えられる。

【0039】

金属層又はメタライゼーション部のために考えられる材料は、銅、アルミニウム、モリブデン、タングステン、及び／又はＣｕＺｒ、ＡｌＳｉ、又はＡｌＭｇＳｉなどのそれらの合金、並びにＣｕＷ、ＣｕＭｏ、ＣｕＡｌ、及び／又はＡｌＣｕなどの積層体、あるいはＣｕＷ、ＣｕＭｏ、又はＡｌＳｉＣなどのＭＭＣ（metal matrix composite）（金属マトリックス複合材）である。更に、より好ましくは、金属層又はメタライゼーション部は、特に部品メタライゼーション部として、製造された金属セラミック基板上で表面改質されていることが意図されている。考えられる表面改質としては、例えば、貴金属、特に銀；及び／若しくは金、又は（無電解）ニッケル若しくはＥＮＩＧ（electroless nickel immersion gold）（「無電解ニッケル浸漬金」）によるシーリング、あるいは亀裂形成若しくは膨張を抑制するためのメタライゼーション部上のエッジシーリングが挙げられる。例えば、部品メタライゼーション部の金属は、裏面メタライゼーション部の金属とも異なる。

【0040】

好ましくは、セラミック要素は、セラミックの材料としてＡｌ_２Ｏ_３、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＡｌＮ、ＨＰＳＸセラミック（すなわち、ｘパーセント割合のＺｒＯ_２を含むＡｌ_２Ｏ_３マトリックスを有するセラミック、例えば、９％ＺｒＯ_２＝ＨＰＳ９を有するＡｌ_２Ｏ_３又は２５％ＺｒＯ_２＝ＨＰＳ２５を有するＡｌ_２Ｏ_３）、ＳｉＣ、ＢｅＯ、ＭｇＯ、高密度ＭｇＯ（理論密度の＞９０％）、ＴＳＺ（正方晶安定化ジルコニア）を含む。また、セラミック要素が複合セラミック又はハイブリッドセラミックとして構成されていることも考えられ、この場合、様々な所望の特性を組み合わせるために、それらの材料組成がそれぞれ異なるいくつかのセラミック層が互いの上に配置され、互いに接合されて、セラミック要素を形成する。

【0041】

好ましくは、インサート、特に金属セラミック基板は、主延長面において丸い輪郭又は丸みを帯びた角部を有することが意図されている。主延長面に平行に延びている平面におけるインサートの断面の対応する形状は、特にプリント回路基板の基体に対するノッチ効果を結果として低減することができるので、有利であることが分かる。これにより、ひいては、インサートを有するプリント回路基板の耐用年数を延ばすことができる。

【0042】

好ましくは、金属セラミック基板が、セラミック要素を備えることが提供され、部品メタライゼーション部が、セラミック要素に結合されており、
主延長面に対して垂直に延びる積層方向において部品メタライゼーション部とは反対側に裏面メタライゼーション部が設けられている若しくは形成されており、
例えば更なるセラミック要素の形態の安定化層が設けられている若しくは形成されており、金属中間層が、セラミック要素と安定化層との間に配置されており、並びに／又は
部品メタライゼーション部及び／若しくは裏面メタライゼーション部が、第１の金属層及び／若しくは第２の金属層を含み、第１の金属層及び第２の金属層は、一方が他方の上に配置されている。

【0043】

特に、基体の熱膨張係数に適合させるために、金属セラミック基板の対応する構成によってインサートの熱膨張係数に影響を与えることが可能である。例えば、安定化層を異なる材料から構成すること、又は安定化層をそれに応じて寸法決めすることが考えられる。セラミック要素の厚さは、基体とインサートとの間の機械的応力が低減されるように、インサートの熱機械的膨張係数を最適化するために使用することもできる。好ましくは、第１の金属層は、粒径に関して第２の金属層とは異なり、より好ましくは、第１の金属層における粒径は、第２の金属層における粒径よりも小さく、及び／又は最も好ましくは、第１の金属層の厚さは、第２の金属層よりも薄い。更に、部品メタライゼーション部の厚さが裏面メタライゼーション部の厚さとは異なることが考えられる。このようにして、有利には、プリント回路基板の基体内のセラミック要素の高さ位置に影響を与えること、特に、絶縁効果を有するセラミック要素が、基体内で、裏面に向かってオフセットされ、部品面から離れて配置されていること、又はその逆を確実にすることが可能である。

【0044】

特に、インサートが基体に再挿入され、インサートと基体とが、接着結合、圧力嵌合、及び／又は形状嵌合方式で互いに結合されていることが意図されている。

【図面の簡単な説明】

【0045】

更なる利点及び特徴は、添付の図面を参照して、本発明による目的のより好ましい実施形態の以下の説明からもたらされる。それによって、個々の実施形態の個々の特徴は、本発明の範囲内で互いに組み合わせることができる。

【0046】

これを以下に示す。

【図1】本発明の第１のより好ましい実施形態によるプリント回路基板の平面図（上）及び断面図（下）の概略図。

【図2a】本発明によるインサートのより好ましい実施形態の例。

【図2b】本発明によるインサートのより好ましい実施形態の例。

【図2c】本発明によるインサートのより好ましい実施形態の例。

【図3a】本発明によるインサートの実施形態の更なる例。

【図3b】本発明によるインサートの実施形態の更なる例。

【図4a】本発明によるインサートの実施形態の更なる例。

【図4b】本発明によるインサートの実施形態の更なる例。

【図4c】本発明によるインサートの実施形態の更なる例。

【図5a】本発明によるインサートの実施形態の更なる例。

【図5b】本発明によるインサートの実施形態の更なる例。

【図5c】本発明によるインサートの実施形態の更なる例。

【図5d】本発明によるインサートの実施形態の更なる例。

【図6a】本発明によるインサートの実施形態の更なる例。

【図6b】本発明によるインサートの実施形態の更なる例。

【図6c】本発明によるインサートの実施形態の更なる例。

【図6d】本発明によるインサートの実施形態の更なる例。

【図7a】本発明によるプリント回路基板の実施形態の例。

【図7b】本発明によるプリント回路基板の実施形態の例。

【図8】先行する請求項のうちの一項に記載のインサートの更なる実施形態例。

【発明を実施するための形態】

【0047】

図１には、本発明の第１の好ましい実施形態によるプリント回路基板１００が、上面図（上）及び断面図（下）で示されている。このようなプリント回路基板１００は、特に、電気又は電子部品５、接続部７、及び／又は導電路４によって形成された回路のための担体として機能する。電気又は電子部品５、導電路４、及び／又は、例えばはんだパッド（パット）又ははんだランドの形態の接続部７は、好ましくは、プリント回路基板１００の部品面ＢＳ上に配置又は接続されている。このようなプリント回路基板１００の特に費用効果が高い製造のために、プラスチック、特に繊維強化プラスチック、エポキシ樹脂、及び／又は硬質紙を、本質的に主延長面ＨＳＥに沿って延びており、かつその部品面ＢＳに電子部品５が形成されている、又は取り付けられている基体２のための材料として使用することが確立された慣行となっている。好ましくは、電気又は電子部品５は、電力部品である。導電路４は、電気部品５として理解することもできる。

【0048】

特に電気部品５の性能に関して、エレクトロニクスの分野における絶え間ない更なる開発により、基体２に使用される材料は、特に動作中に発生する熱に関して、新しい課題に永続的に耐えることができないことが明らかになっている。これは、特に、プリント回路基板１００の基体２に関して言及された材料が比較的低い熱伝導率を有するという事実によるものであり、これは、動作中に電気部品によって生成される熱を十分な程度まで放散することができないことを意味する。

【0049】

他方、金属セラミック基板として構成されたプリント回路基板１００は、特に、上述の材料、すなわちプラスチック、特に繊維強化プラスチック、エポキシ樹脂、及び／又は硬質紙の基体２から製造されたプリント回路基板と比較して、それらの熱伝導率が高いために、発生した熱を十分な程度まで放散することができるが、製造技術に関して製造するのがより複雑であり、コストがかかる。

【0050】

プラスチック、エポキシ樹脂、又は硬質紙で製造されたプリント回路基板１００のプラスの特性、及び金属セラミック基板のプラスの特性、特にその熱伝導率を利用するために、好ましくは、図１に示す実施形態によるプリント回路基板１００は、主延長面ＨＳＥに沿って延びており、かつインサート１が一体化された基体２を有し、インサート１は、金属セラミック基板１５を含むことが意図されている。好ましくは、インサート１は、プリント回路基板１００において、発熱の増加が予想される位置に配置されていることが意図されている。

【0051】

好ましくは、少なくとも１つのインサート１、好ましくはいくつかのインサート１がプリント回路基板１００の基体２に一体化されていることが意図されている。インサート１の部品面ＢＳは、好ましくは、基体２の部品面ＢＳと実質的に面一であり、及び／又はインサート１の裏面ＲＳは、基体２の裏面ＲＳと面一である。更に、好ましくは、インサート１又は複数のインサート１の体積と基体２又はプリント回路基板１００全体の体積との割合は、３０％未満、より好ましくは２０％未満、より好ましくは１０％未満であることが意図されている。このように低い割合では、プリント回路基板１００の熱特性を効果的に改善することが既に可能であり、同時に、金属セラミック基板１５よりも加工が容易でかつコストがかからない基体２用の材料を主に用いて作業することが可能であることが見出されている。

【0052】

好ましくは、インサート１は、特に、主延長方向ＨＳＥに対して垂直に延びる積層方向Ｓに基体２の部品面ＢＳ及び裏面ＲＳと部品面ＢＳ及び裏面ＲＳ上で面一であり、主延長方向ＨＳＥに対して垂直に延びる方向に形状嵌合、圧力嵌合、及び／又は接着結合方式で基体２と協働することが意図されている。これにより、プリント回路基板１００におけるインサート１の確実な保持を可能にする、又は支持する。特に、結合は、接着結合及び形状嵌合の両方であることが意図されている。好ましくは、一方で基体２の材料であろうと、あるいはセラミック要素３０の材料のうちの１つ又はいくつかの材料であろうと、材料の選択は、熱機械応力がプリント回路基板１００及び／又は金属セラミック基板１５の亀裂及び／又は損傷をもたらすことを防止するために、熱膨張係数の差が可能な限り低く保たれるように行われることが意図されている。好ましくは、インサート１の熱膨張係数は、インサート１の熱膨張係数の３０％を超えて、より好ましくは１５％を超えて、最も好ましくは１０％を超えて、基体２の熱膨張係数から逸脱しない。問題のインサートを選択するために、当業者は、例えば、インサート１のそれぞれの組成についてのシミュレーションを使用し、これらを基体２についての値と比較する。

【0053】

特に、インサート１は、金属セラミック基板１５と、電気及び／又は電子部品５とを備えることが意図されている。特に、電気及び／又は電子部品５は、インサート１の一部として金属セラミック基板１５の部品メタライゼーション部２０に既に結合されており、例えばはんだ付けされている。金属セラミック基板１５並びに電気及び／又は電子部品５に加えて、インサート１は、電子及び／又は電気部品５を包囲し、好ましくはそれを部品面ＢＳに対して完全に閉じ、したがって、それを包囲する、封止部１０を更に備える。このようにして、動作中に熱が放出される電気及び／又は電子部品５を、インサート１としての金属セラミック基板１５と共に、プリント回路基板１００の基体２内に有利な方法で既に入れておくことができる。このようにして、動作中に増大した熱が放出されるこのような電気及び／又は電子部品５は、適切な熱放散が確実にされるように、対応する環境に直ちに設置することができる。

【0054】

好ましくは、この目的のために、インサート１は、主延長面ＨＳＥに対して垂直であり、かつインサートの部品面ＢＳと裏面ＲＳとを互いに接続する、全体的な経路を有する側壁ＳＷを有することが意図されている。好ましくは、側壁ＳＷは、プリント回路基板１００の基体２と組み立てられた状態において形状嵌合接続を形成するように、例えば凹状及び／又は凸状に輪郭形成されている。

【0055】

図２ａ～図２ｃは、本発明によるインサート１のより好ましい実施形態の例を示す。図２ａでは、インサート１は、封止部１０が電気及び／又は電子部品５を取り囲む、すなわち、部品５がいずれの面上にも露出しないように、少なくとも３つの異なる面上で電気及び／又は電子部品５を取り囲むように意図されている。特に、電気及び／又は電子部品５は、封止部１０に埋め込まれており、封止部１０は、中実であり、すなわち空洞がない。特に、それは、プレス、鋳造、又は射出成形プロセスの範囲内で製造された封止部１０である。このような封止部１０は、中実であり、比較的容易に製造することができる。更に、好ましくは、インサート面接続部８は、封止部１０の外側、特に、設置状態において部品面ＢＳに面する外側にあることが意図されている。これらのインサート面接続部８を介して、例えば他の導電路４又は外部ラインへの接続又は接触を、設置状態で行うことができる。インサート面接続部８は、好ましくは、封止部１０のスルーホールめっき９を介して部品面接続部７に接続されている。特に、これらは、上面、すなわち、金属セラミック基板１５から離れる方に面する部品５の面上に配置されている部品面接続部７である。更に、好ましくは、封止部１０は、積層方向Ｓに沿って第１の厚さＤ１を有し、金属セラミック基板１５は、第２の厚さＤ２を有することが意図されている。好ましくは、第１の厚さＤ１と第２の厚さＤ２との比は、０．１～０．７、より好ましくは０．１５～０．４、より好ましくは０．１８～０．２３の値を有するようになっている。更に、より好ましくは、封止部１０は、積層方向Ｓに測定された部品面接続部７とインサート面接続部８との間の距離Ｄが１００μｍ～５００μｍの値を有するように寸法決めされていることが意図されている。これにより、有利には、外部インサート面接続部８と部品５上の封止された部品面接続部７との間に、可能な限り電気的損失のない接続を実現することが可能になる。

【0056】

更に、最も好ましくは、金属セラミック基板１５が、部品メタライゼーション部２０、セラミック要素３０、及び裏面メタライゼーション部２０’を有することが意図されている。積層方向Ｓに寸法決めされた部品メタライゼーション部２０の第３の厚さＤ３は、積層方向Ｓに寸法決めされた裏面メタライゼーション部２０’の第４の厚さＤ４と同じ大きさであることが考えられる。したがって、金属セラミック基板の前面と裏面との対称性を提供することができ、これにより、曲げに対抗する。

【0057】

更に、より好ましくは、積層方向Ｓに寸法決めされたセラミック要素３０は、０．０７ｍｍ～０．４ｍｍ、より好ましくは０．１５～０．４ｍｍ、最も好ましくは０．２２～０．２８ｍｍの値を有する第５の厚さＤ５を有することが意図されている。インサート１が基体２内で絶縁されていることにより、基体２は、絶縁セラミック要素３０に対する安定化効果も有し、その結果、設置状態におけるインサート１の機械的安定性が向上する。これにより、例えば、比較的薄いセラミック要素３０を使用することも可能になる。好ましくは、第３の厚さＤ３及び／又は第４の厚さＤ４は、０．１ｍｍ～０．８ｍｍ、より好ましくは０．１５ｍｍ～０．７ｍｍ、最も好ましくは０．３～０．７ｍｍの値を有する。また、第３の厚さＤ３は、１．３ｍｍより大きい、より好ましくは１．８ｍｍより大きい、最も好ましくは２ｍｍより大きい値を有することも考えられる。

【0058】

更に、最も好ましくは、図２ａの実施形態では、主延長面ＨＳＥに平行に延びる方向に測定された封止部１０の第１の広がりＡ１が、主延長面ＨＳＥに平行に測定された金属セラミック基板１５の第２の広がりＡ２よりも小さいことが意図されている。結果として、金属セラミック基板１５は、封止部１０の最外縁部に対して主延長面ＨＳＥの方向に突出する。

【0059】

図２ｂの実施形態例では、インサート１は、電気及び／又は電子部品５に加えて、部品メタライゼーション部２０に組み合わせて接続された第２の電気及び／又は電子部品５を備えることが意図されており、電気及び／又は電子部品５は、部品メタライゼーション部２０を介して互いに電気的に接触している。封止部１０の最外縁部に対して金属セラミック基板１を主延長面ＨＳＥに平行な方向に突出させることは、特に、これにより、特に部品面ＢＳから来る部品メタライゼーション部２０の直接接触を可能にするため、有利である。このようにして、部品メタライゼーション部２０は、封止された又は埋め込まれた部品５を制御するためにも使用することができる。

【0060】

図２ｃに示す実施形態では、部品メタライゼーション部２０は、互いに絶縁された２つの金属部分２１が金属セラミック基板１５内に実現されるように構造化されていることが意図されている。この場合、２つの金属部分２１の間の空間は、封止部１０の材料によって充填されている。例えば、ここでは、インサート１の外側、特に部品面ＢＳに面するインサート１の外側に形成された導電路４が、１つの金属部分２１の電気部品５と更なる電気部品５の金属部分２１との間の電気的結合を引き起こすために設けられていることが更に意図されている。特に、インサート面接続部８を部品メタライゼーション部２０に接続するために、更なるスルーホールめっき１９が設けられていることが意図されている。

【0061】

図３ａ及び図３ｂは、本発明によるインサート１の更なる実施形態を示す。
ここで、図３ａ及び図３ｂのインサート１は、金属セラミック基板１５が異なる構成を有するという点においてのみ、本質的に図２ａのインサートとは異なる。特に、図３ａの実施形態例では、主延長面ＨＳＥに平行な方向に沿った、セラミック要素の第３の広がりＡ３は、部品メタライゼーション部２０及び／又は裏面メタライゼーション部２０’の第４の広がりＡ４よりも大きいことが意図されている。特に、図３ａの実施形態例では、部品メタライゼーション部２０の第４の広がりＡ４は、裏面メタライゼーション部２０’の第４の広がりＡ４に対応することが意図されている。側壁ＳＷに突出するセラミック要素３０、特に部品メタライゼーション部２０及び／又は裏面メタライゼーション部２０’に対して突出するセラミック要素３０は、部品メタライゼーション部２０と裏面メタライゼーション部２０’との間の電気的及び／又は電子的絶縁に寄与する、いわゆるプルバックを形成する。加えて、セラミック要素３０の突出部分は、プリント回路基板１００の基体２とインサート１との間に形状嵌合接続を形成するのに適した部分を提供するために使用することができ、それによって、組み立てられた状態におけるインサート１とプリント回路基板１００との間の結合を更に改善する。特に、部品メタライゼーション部２０及び裏面メタライゼーション部２０’に対して突出することによって、したがって、部品面ＢＳの方向及び裏面ＲＳの方向の両方において、すなわち両側において、主延長面ＨＳＥに対して実質的に垂直な方向に相互作用する形状嵌合を実現することが可能である。

【0062】

図３ｂに示す実施形態例では、図３ａの実施形態例とは対照的に、裏面メタライゼーション部２０’の第４の広がりＡ４は、部品メタライゼーション部２０の第４の広がりＡ４よりも大きく、セラミック要素３０の第３の広がりＡ３よりも大きいことが意図されている。このようにして、裏面ＲＳから部品面ＢＳに向かって先細りする、特に階段状に先細りするインサート１が実現される。特に、部品メタライゼーション部２０及び裏面メタライゼーション部２０’の第４の広がりＡ４と、セラミック要素３０の第３の広がりＡ３とを適切に寸法決めすることによって、金属セラミック基板１５の外形を実現することができ、この外形は、例えば、プリント回路基板１００又は基体によって対応する方法で予め定められた基体２の対応する穴への適切なインサートの挿入のみを可能にするキーロック原理の意味で使用することができる。これにより、例えば、誤ったインサート１がプリント回路基板１００に不用意に挿入されることを防止することができる。

【0063】

代替的に、裏面メタライゼーション部２０’の第４の広がりＡ４は、部品メタライゼーション部２０の第４の広がりＡ４よりも大きく、セラミック要素３０の第３の広がりＡ３よりも小さいことが考えられる。

【0064】

図４ａ～図４ｃは、本発明によるインサート１の更なる実施形態を示す。
特に、図４ａ～図４ｃの実施形態では、封止部１０の第１の広がりＡ１は、部品メタライゼーション部２０の第４の広がりＡ４に対応することが意図されている。したがって、特に、封止部１０は、インサート１の外周又は側壁ＳＷにおいて部品メタライゼーション部１０の側壁ＳＷと共に共通平面を形成するように向けられていることが意図されている。部品メタライゼーション部２０との電気的接触を実現するために、最も好ましくは、インサート面接続部８を部品メタライゼーション部２０に電気的に結合する更なるスルーホールめっき１９が設けられていることが意図されている。対応する方法では、このような更なるスルーホールめっき１９はまた、封止部１０に埋め込まれており、更なるスルーホールめっき１９は、封止部１０の外側から部品メタライゼーション部２０まで延びている。

【0065】

図４ｂの実施形態例は、プルバックを形成するセラミック要素３０の第３の広がりＡ３が、部品メタライゼーション部２０及び裏面メタライゼーション部２０’の第４の広がりＡ４よりも大きいという点で、図４ａの実施形態例とは実質的に異なる。

【0066】

図４ｃの実施形態例では、図３ｂの実施形態例と同様に、裏面メタライゼーション部２０’の第４の広がりＡ４は、セラミック要素３０の第３の広がりＡ３及び部品メタライゼーション部２０の第４の広がりＡ４よりも大きい。

【0067】

図５ａ～図５ｄは、本発明によるインサート１の更なる実施形態を示す。図５ａ～図５ｄのそれぞれでは、封止部１０は、部品メタライゼーション部２０も包囲する又は取り囲むように構成されていることが意図されている。言い換えれば、図５ａ～図５ｄの実施形態では、電気及び／又は電子部品５と部品メタライゼーション部２０の両方が封止部１０に埋め込まれており、特に、部品メタライゼーション部２０の側壁ＳＷも、封止部１０によって取り囲まれている、又は包囲されている。これにより、プリント回路基板１００の基体２に対する部品メタライゼーション部２０の追加の絶縁を実現することが可能になる。図５ａに示す実施形態例では、裏面メタライゼーション部２０’の第４の広がりＡ４は、部品メタライゼーション部２０の第４の広がりＡ４に実質的に対応することが意図されている。

【0068】

図５ｂに示す実施形態例では、それによって、裏面メタライゼーション部２０’の第４の広がりＡ４は、他方で、封止部１０の第１の広がりＡ１及び／又はセラミック要素３０の第３の広がりＡ３に実質的に対応することが意図されている。これにより、封止部１０、セラミック要素３０、及び裏面メタライゼーション部２０が、インサート１の側面に向かって一緒に終端することが確実になる。

【0069】

図５ｃでは、裏面メタライゼーション部２０’の第４の広がりＡ４は、封止部１０の第１の広がりＡ１及びセラミック要素３０の第３の広がりＡ３よりも大きく、それによって、封止部１０及びセラミック要素３０の最外周に対して裏面メタライゼーション部２０の対応する突出形状を提供することが意図されている。

【0070】

図５ｄの実施形態例では、電気部品５及び部品メタライゼーション部２０に加えて、セラミック要素３０も封止部１０によって包囲されている又は取り囲まれていることが更に意図されている。特に、セラミック要素３０の側壁ＳＷは、封止部２０によって取り囲まれ、包囲されている。結果として、セラミック要素３０は、組み立てられた状態において、プリント回路基板１００の基体２から離間している。

【0071】

更に、好ましくは、図５ｄの実施形態例では、裏面メタライゼーション部２０’の第４の広がりＡ４が、封止部１０の第１の広がりＡ１に実質的に対応し、部品メタライゼーション部２０の第４の広がりＡ４が、裏面メタライゼーション部２０’の第４の広がりＡ４よりも小さいことが提供されている。

【0072】

図６ａ～図６ｄは、本発明によるインサート１の更なる実施形態を示す。それによって、図６ａ～図６ｄの実施形態では、封止部１０は、電気及び／又は電子部品５、部品メタライゼーション部２０、並びに裏面メタライゼーション部２０’を取り囲むことが意図されている。図６ａに示す実施形態例では、封止部１０は、インサート１の側壁ＳＷを完全に覆う。これは、特に、封止部１０の適切な形成が、例えば基体２への適切な接着剤による、基体２への結合を容易にする場合に、有利であることが分かる。更に、図６ａの実施形態例では、セラミック要素３０の第３の広がりＡ３は、部品メタライゼーション部２０及び裏面メタライゼーション部２０’の第４の広がりＡ４に対応することが意図されている。特に、封止部１０は、電気及び／又は電子部品５、部品メタライゼーション部２０、セラミック要素３０、並びに裏面メタライゼーション部２０’の側壁ＳＷが封止部１０によって封止されるように構成されていることが意図されている。

【0073】

図６ｂの実施形態例は、プルバックを形成するためのセラミック要素３０が、部品メタライゼーション部２０及び／又は裏面メタライゼーション部２０’の第４の広がりＡ４よりも大きいが、封止部の第１の広がりＡ１よりも小さい、第３の広がりＡ３を有するという点でのみ、図６ａの実施形態例とは異なる。

【0074】

図６ｃの実施形態例では、裏面メタライゼーション部２０’の第４の広がりＡ４は、セラミック要素３０の第３の広がりＡ３及び部品メタライゼーション部２０の第４の広がりＡ４よりも大きいことが意図されている。図６ｂ及び図６ｃの実施形態では、同様に、電気部品５、部品メタライゼーション部２０、セラミック要素３０、及び裏面メタライゼーション部２０’はそれぞれ、インサート１の側壁ＳＷが封止部１０の材料のみから形成されているように、封止部１０によってそれらの側壁ＳＷで包囲されている。図６ｄでは、第３の広がりＡ３は、封止部１０の第１の広がりＡ１に実質的に対応することが意図されている。換言すれば、インサート１内のセラミック要素３０は、インサート１の側壁まで延びており、ここでは封止部１０と面一であり、好ましくは側壁ＳＷの一部分を形成する。

【0075】

図７ａ及び図７ｂは、本発明のより好ましい実施形態によるプリント回路基板１００を示す。特に、図７ａでは、２つのインサート１が基体２に入れられて、プリント回路基板１００を形成することが意図されている。プリント回路基板１００、特に基体２は、例えばインサート１の部品メタライゼーション部２０及び／又は裏面メタライゼーション部２０’と横方向に接触するために、基体２に一体化された更なる導体要素２７を備えることが考えられる。

【0076】

更に、設置状態では、プリント回路基板１００の基体２上の導電路５が、例えば対応する導電路４を介して、インサート面接続部８に接続されていることが考えられる。更に、最も好ましくは、プリント回路基板１００の部品面ＢＳ及び／又は裏面ＲＳ上で、基体２の外側が、封止部１０及び／又は裏面メタライゼーション部２０’の外側とおおむね面一であることが意図されている。これにより、インサート１の外側及び基体２上の接続部及び／又は導電路４を１つの平面上に配置することができる。言い換えれば、より好ましくは、プリント回路基板１００において、インサート１の電気又は電子部品５は、基体２の外側に対してプリント回路基板１００の内部に、すなわちインサート１内に埋め込まれていることが意図されている。言い換えれば、電気又は電子部品５は、外側、特にプリント回路基板１００の部品面ＢＳに対して内側にオフセットされ、プリント回路基板１００に一体化されている。

【0077】

図７ｂの実施形態例では、構造化された部品メタライゼーション部２０を有するインサート１が提供されることが意図されている。このインサート１の部品メタライゼーション部２０の金属部分２１は、例えば、基体２上及び／又はインサート１上の導電路４を介して互いに電子的に結合することができる。

【0078】

更に、裏面メタライゼーション部２０は、冷却要素への良好な熱接続を確実にするために、基体２から突出することが考えられる。
図８は、本発明によるインサート１の実施形態の別の例を示す。特に、図８に示す実施形態例は、２つの更なる特徴を含み、これらの特徴は、個々に又は集合的に、上に突出又は列挙された任意の他の実施形態に一体化することもできる。これは、特に、先の図に例示された、部品メタライゼーション部２０及び裏面メタライゼーション部２０’の異なる寸法又は封止部１０の異なる形状に当てはまる。特に、この実施形態例は、配線面１１が封止部１０に一体化されているという事実によって特徴付けられている。特に封止部１０内に配置されたこのような配線レベル１１によって、有利には、異なる部品５への接点を組み合わせて、封止部１０の外側の共通接続部に利用可能にすることが可能である。この目的のために、配線レベル１１は、例えば金属層の形態で、主延長面ＨＳＥに対して本質的に平行に、特に、部品メタライゼーション部２０及び／又は電気若しくは電子部品５の上面と接触しているスルーホールめっき９の広がりの方向に対して垂直及び／又は斜めに延びている。いくつかの配線レベル１１が封止部１０内に一体化されていることも考えられ、それらは、特に、部品メタライゼーション部２０の上面から異なる距離にある。

【0079】

特に、対応する配線レベル１１を、少なくとも２つの電気部品５を互いに包囲又は被覆するそのような封止部１０に一体化することが有利である。特に、電気部品５は、配線レベル１１を介して互いに電気的に接触している。特に、配線レベル１１は、封止部１０の上面と電子部品５との間に配置され、特に、部品面接続部７への直接的な電気的接触が、特に電子部品の上面において、配線レベル１１を介して実現されることが意図されている。これにより、また、有利には、例えば、封止部１０の外側の共通接続部を介して様々な電気部品５に供給電圧を提供することを可能にする。特に、様々な配線レベル１１及びスルーホールめっき９又は更なるスルーホールめっき１９によって、三次元導体トラック構造が封止部１０に一体化されていることが考えられる。

【0080】

本発明の他の全ての実施形態に一体化することもできる図８の実施形態例の更なる特徴は、ヒートシンク４０としての裏面メタライゼーション部２０’の設計、又はインサート１の冷却側若しくは裏面ＲＳ上のヒートシンク４０の形成である。これに関連して、冷却液がヒートシンク４０を貫通し、それによって部品面ＢＳから熱を放散することを可能にするために、ヒートシンク４０は、無構造であり、かつ／又は少なくとも１つのフィンを有し、かつ／又は冷却チャネル、特にＵ字形状の冷却チャネルを備えることが考えられる。特に、インサート１の領域において可能な限り均一な冷却を提供するために、複数のループ状又はＵ字形状の冷却チャネルがヒートシンク４０に一体化されていることが考えられる。好ましくは、インサート１のヒートシンク４０は、プリント回路基板１００の基体２のヒートシンク４０とは別個に構成されている。これにより、有利には、例えば、対応して増大する熱負荷に対処するために、インサート１のための個別の冷却を意図することが可能になる。代替的に、インサート１のヒートシンク４０が、プリント回路基板１００全体のヒートシンクの一部、すなわち特に基体２のヒートシンクの一部であることも考えられる。この場合、インサート１及び基体２のヒートシンク４０は、１つの平面内にあり、かつ／又は組み立てられた状態において、少なくとも冷却側又は裏面ＲＳ上で、本質的に継ぎ目なく互いに融合する。更に、インサート１の領域におけるヒートシンク構造又はヒートシンク４０と、基体２の領域におけるヒートシンク構造又はヒートシンク４０とは、互いに異なる、又は実質的に類似しており、少なくとも同じタイプであることが考えられる。また、ヒートシンク４０は、セラミック要素３０に直接結合されている、すなわち、特に、熱間静水圧プレスによる活性はんだ付けプロセスによって、又は直接金属結合プロセスによって、セラミック要素３０に直接結合されていることも考えられる。

【符号の説明】

【0081】

１ インサート
２ 基体
４ 導電路
５ 部品
７ 部品面接続部
８ インサート面接続部
９ スルーホールめっき
１０ 封止部
１１ 配線レベル
１５ 金属セラミック基板
１９ スルーホールめっき
２０ 部品メタライゼーション部
２０’ 裏面メタライゼーション部
２１ 金属部分
２７ 導体要素
３０ セラミック要素
４０ ヒートシンク
１００ プリント回路基板
ＨＳＥ 主延長面
Ａ１ 第１の広がり
Ａ２ 第２の広がり
Ａ３ 第３の広がり
Ａ４ 第４の広がり
Ｄ１ 第１の厚さ
Ｄ２ 第２の厚さ
Ｄ３ 第３の厚さ
Ｄ４ 第４の厚さ
Ｄ５ 第５の厚さ
Ｄ 距離
Ｓ 積層方向
ＲＳ 裏面
ＢＳ 部品面

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【手続補正書】

【提出日】2023-04-05

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気部品（５）及び／又は導電路（４）のためのプリント回路基板（１００）であって、
主延長面（ＨＳＥ）に沿って延びている基体（２）と、
基体（２）に一体化されたインサート（１）と、
を備え、
インサート（１）は、金属セラミック基板（１５）と、電気及び／又は電子部品（５）と、少なくとも電気及び／又は電子部品（５）を包囲する封止部（１０）とを備え、
電気及び又は電子部品に加えて、金属セラミック基板（１５）の部品メタライゼーション部、セラミック要素、及び／又は裏面メタライゼーション部が、インサートの面において封止部によって取り囲まれており、セラミック要素は、部品メタライゼーション部及び／又は裏面メタライゼーション部に対して突出する、プリント回路基板（１００）。

【請求項2】

請求項１に記載のプリント回路基板（１００）において、
インサート（１）は、少なくとも１つのインサート面接続部（８）を有し、
少なくとも１つのインサート面接続部（８）は、インサート（１）の部品面（ＢＳ）上に形成され、金属セラミック基板（１５）から離れる方に面する部品面上で、スルーホールめっき（９）を介して封止部（１０）内の電気又は電子部品（５）に、特に、電気又は電子部品（５）上の部品面接続部（７）に接続されている、プリント回路基板（１００）。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のプリント回路基板（１００）において、
金属セラミック基板（１５）は、部品メタライゼーション部（２０）、セラミック要素（３０）、及び、好ましくは裏面メタライゼーション部（２０‘）を有する、プリント回路基板（１００）。

【請求項4】

請求項１～３のうちいずれか一項に記載のプリント回路基板（１００）において、
部品メタライゼーション部（２０）は構造化され、
好ましくは、部品メタライゼーション部（２０）の２つの金属部分（２１）の間の空間が、封止部（１０）からの材料で充填されている、プリント回路基板（１００）。

【請求項5】

請求項１～４のうちいずれか一項に記載のプリント回路基板（１００）において、
封止部（１０）は、電気及び／又は電子部品（５）と、金属セラミック基板（１５）の少なくとも一部とを取り囲む、プリント回路基板（１００）。

【請求項6】

請求項１～５のうちいずれか一項に記載のプリント回路基板（１００）において、
インサート（１）の側壁（ＳＷ）は、輪郭を形成するようにモデル化され、例えば、セラミック要素（３０）は、部品メタライゼーション部（２０）及び／又は裏面メタライゼーション部（２０’）に対して、主延長面（ＨＳＥ）に平行な方向に突出する、プリント回路基板（１００）。

【請求項7】

請求項１～６のうちいずれか一項に記載のプリント回路基板（１００）において、
インサート（１）は、封止部（１０）内に入れられかつ金属セラミック基板（１５）の部品メタライゼーション部（２０）をインサート（１）のインサート面接続部（８）に結合する、更に別のスルーホールめっき（１９）を含む、プリント回路基板（１００）。

【請求項8】

請求項２～７のうちいずれか一項に記載のプリント回路基板（１００）において、
部品面接続部（７）とインサート面接続部（８）との間の積層方向（Ｓ）に寸法決めされた距離（Ｄ）は、１００μｍ～５００μｍの値を有する、プリント回路基板（１００）。

【請求項9】

請求項１～８のうちいずれか一項に記載のプリント回路基板（１００）において、
インサート（１）は、ヒートシンク（４０）を含む、プリント回路基板（１００）。

【請求項10】

請求項９に記載のプリント回路基板（１００）において、
ヒートシンク（４０）は、少なくとも１つの冷却チャネル及び／若しくは少なくとも１つの冷却フィンを有し、かつ／又はセラミック要素（３０）に直接接続されている、プリント回路基板（１００）。

【請求項11】

請求項１～１０のうちいずれか一項に記載のプリント回路基板（１００）において、
少なくとも１つの配線レベル（１１）が封止部（１０）に一体化されている、プリント回路基板（１００）。

【請求項12】

請求項１～１１のうちいずれか一項に記載のプリント回路基板（１００）において、
基体（２）がインサート（１）とは異なる材料組成を有する、プリント回路基板（１００）。

【請求項13】

請求項１～１２のうちいずれか一項に記載のプリント回路基板（１００）において、
封止部（１０）は、
基体（２）材料、並びに／又は
プラスチック、硬質紙、及び／若しくはエポキシ樹脂から製造されている、プリント回路基板（１００）。

【請求項14】

請求項１～１３のうちいずれか一項に記載のプリント回路基板（１００）用のインサート（１）であって、
金属セラミック基板（１５）と、
電気及び／又は電子部品（５）と、
少なくとも電気及び／又は電子部品（５）を包囲する封止部（１０）と
を備え、
電気及び又は電子部品に加えて、金属セラミック基板（１５）の部品メタライゼーション部、セラミック要素、及び／又は裏面メタライゼーション部が、インサートの面において封止部によって取り囲まれており、セラミック要素は、部品メタライゼーション部及び／又は裏面メタライゼーション部に対して突出する、インサート（１）。

【請求項15】

請求項１～１３のうちいずれか一項に記載のプリント回路基板（１００）の製造方法であって、
請求項１４に記載のインサート（１）及び基体（２）が用意され、
インサート（１）が基体（２）に挿入され、
インサート（１）及び基体（２）が、接着結合、圧力嵌合、及び／又は形状嵌合方式で互いに結合される、方法。

【国際調査報告】