CN102714918A - 基板以及基板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基板以及基板的制造方法，该基板能够用于DC-DC转换器，没有空隙等的缺陷，而且制造容易且小型。首先，通过冲压对电路元件进行冲切，并实施所需的折弯加工而形成为所期望的形状。其次，对各电路元件之间进行连接、或者配置在规定的位置，来形成电路导体（15）。例如通过焊接进行连接。接着，将电路导体（15）设置在模具（19）中。模具（19）是树脂（9）的注塑用模具，在内部形成规定的模腔。例如通过规定位置的销等将电路导体（15）固定在模具（19）上。在该状态下，通过向模具（19）内注入树脂，从而使树脂注入到电路导体表面以及层之间，并形成基板（1）。

Description

基板以及基板的制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于汽车等的DC-DC转换器等的基板以及基板的制造方法。
背景技术
用于汽车的DC-DC转换器，由用于电压变换的变压器、用于平滑化的扼流线圈等多个部件构成，但由于负载有高电压、大电流，因此分别制造各个部件之后，将它们连接起来进行使用（专利文献1）。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2005-143215号公报
发明内容
但是，由于这种结构导致装置的大型化，因此需要更小型的DC-DC转换器。另一方面，有一种将上述的各部件配置在同一基板上的方法。通常，具有这种电路的基板是以层结构来构成多个电路以及绝缘体。但是，由于通常的基板是通过电镀、蚀刻等来形成电路，因此对于流过大电流的DC-DC转换器，其电路不能承受大电流。即、为了承受这种大电流，而优选将导体层的厚度制成例如0.4mm以上，但是在以往的方法中，由于导体层的厚度过厚，因此难以形成导体层。
另外，在以往的方法中，虽然对导体层和环氧玻璃进行层压来形成基板，但是树脂没有充分地遍布在同一层内分离的各个导体之间，有可能会产生空隙等缺陷。具有因空隙的形成而使基板的绝缘性能下降等问题。因此，希望有一种可靠性更高、小型且能够简便地以低成本制造的DC-DC转换器。
本发明是鉴于这种问题而作出的，其目的在于提供一种基板以及基板的制造方法，该基板能够用于DC-DC转换器，没有空隙等的缺陷，而且制造容易且小型。
为了达成上述目的，第1发明是一种基板的制造方法，其特征在于，形成多个电路元件，对各所述电路元件的规定部位进行连接，以形成多层结构的电路导体，在所述电路导体的表面和/或所述电路导体的层之间使用树脂进行注塑成型（injection molding）。
在注入所述树脂之前，可以在所述电路导体的层之间的至少一部分中，夹入熔点在所述树脂以下的绝缘部件。
在注入所述树脂之前，可以对所述电路导体的表面或者所述电路元件的表面预先实施表面粗化处理。
在所述电路导体或者所述电路元件的表面，可以形成具有锥部的树脂保持部，所述锥部向被所述树脂覆盖的一侧缩小直径，通过将所述树脂注入到所述树脂保持部的内部，可以使所述树脂固定在所述电路导体上。
可以使所连接的各所述电路元件的端部分别与所述电路元件的面大致垂直地弯曲，以形成弯曲部，通过将各所述弯曲部进行重叠并且焊接，来连接各所述电路元件。
在所述电路导体中可以预先形成沟，所述沟在所述树脂的注塑成型时会成为所述树脂的流动通路。
在所述树脂的注塑成型用的模具的一部分上，形成有仅外周部呈肋状突出的凸部，在将所述凸部挤压在所述电路导体表面的状态下注入所述树脂，由此可以在基板的表面形成有用于搭载电子部件的、未被树脂覆盖的区域。
根据第1发明，即使是厚铜等比较厚的电路导体，也能够简便地形成多层基板，此时，由于通过注塑成型来形成树脂部，因此树脂能够可靠地遍布在电路导体层之间，并能够获得易于制造的基板的制造方法。
另外，通过在层压的各电路导体的层之间夹入熔点在注塑树脂以下的绝缘材料，当对注入的树脂进行注塑成型时，由于该绝缘部件发生熔融而与电路导体成为一体化，因此，以例如线圈等的狭窄间隔对电路导体进行层压的情况下，也能够可靠地对电路导体之间进行绝缘。
另外，通过在电路导体表面预先进行表面粗化处理而形成凹凸，能够利用固着效果可靠地使树脂与电路导体成为一体化，从而防止电路导体与树脂的剥落。
另外，由于形成了具有向被所述树脂覆盖一侧缩小直径的锥部的树脂保持部，因此树脂会流入到树脂保持部的内部，由此可利用固着效果可靠地使树脂与电路导体成为一体化。
另外，对于各电路元件的连接部，由于使连接部的端部向元件的面方向（与电路导体的面垂直的方向）弯曲，并对该弯曲部进行重叠并焊接，因此能够在层压的电路元件的外部侧进行焊接。因而，能够从电路导体的外部确认焊接状态，而不需要在电路导体的内部侧（层之间、背面侧）设置焊接部。
另外，通过在电路导体（电路元件）的表面并沿着树脂的流动方向形成沟，所述沟会成为树脂的流动通路，由此，树脂的流动性得到提高，并能够防止树脂的周围不良等。
另外，在基板的电路导体部暴露的部位中，通过在树脂成型时的模具的局部形成有外周部呈肋状的凸部，即使在将该凸部挤压在电路导体的状态下注入树脂，也因凸部和电路导体之间的表面压力较高，从而能够防止树脂会进入到凸部上面和电路导体的间隙中。
第2发明是一种基板，其特征在于，其包括：多层结构的电路导体以及树脂，所述树脂通过注塑成型而形成于各所述电路导体的层之间以及所述电路导体的表面，在所述电路导体的表面，形成有用于搭载电子部件的未被所述树脂覆盖的电子部件搭载部，所述电子部件搭载部的大小与所连接的所述电子部件的大小大致相等，在所述区域的外周部，形成有未被所述树脂覆盖的排气部。
根据第2发明，由于通过注塑成型形成有电子部件搭载部，因此能够可靠地固定电子部件的搭载位置，而且，在电子部件搭载部的周围，形成有未被树脂覆盖的排气部（从电子部件搭载部向外方露出而形成的区域，该区域与电子部件搭载部连接、且未被树脂覆盖）。因此，在焊接电子部件时，由于焊锡所产生的气体从排气部排出，因此能够提高焊锡连接的可靠性。
根据本发明，能够提供一种基板以及基板的制造方法，该基板能够用于DC-DC转换器，没有空隙等的缺陷，而且制造容易且小型。
附图说明
图1是表示基板1的立体图，图1（a）是表侧立体图，图1（b）是背侧立体图。
图2是表示基板1的图，图2（a）是俯视图，图2（b）是后视图。
图3是表示基板1的截面图，图3（a）是图2（a）的A-A线截面图，图3（b）是表示其它方式的图。
图4是表示电路元件的分解图。
图5是表示组装了电路元件的电路导体15的图。
图6是表示电路元件之间的焊接部的形态图。
图7是表示将电路导体设置在用于树脂成型的模具中的状态图。
图8（a）是表示模具的外周肋状的凸部20a的形状图，图8（b）是表示凸部20b的图，图8（c）是图8（b）的B部放大图。
图9是表示树脂保持部的形状图。
图10是表示具有排气部25的电子部件搭载部7的形状图。
附图标记的说明
1：基板
3：变压器
5：扼流线圈
7：电子部件搭载部
8a、8b、8c：连接部
9：树脂
11：散热部
13、13a、13b、13c、13d、13e、13f、13g：电路元件
15：电路导体
17：焊接部
19：模具
20a、20b：凸部
21：绝缘材料
23a、23b、23c、23d：树脂保持部
25：排气部
27：电子部件
具体实施方式
下面，参照附图来说明本发明的实施方式。图1、图2是表示基板1的立体图，图1（a）是表面立体图，图1（b）是背面立体图，图2（a）是俯视图，图2（b）是后视图。基板1是作为具有变压器3、扼流线圈5的例如用于汽车的DC-DC转换器而使用的基板。基板1为，电子部件搭载部7、连接部8a、8b、8c以及散热部11等的内部电路导体会暴露在外部，其它的部位被树脂9覆盖。此外，关于电路导体将在以后叙述。
变压器3是用于电压变换的线圈，将通过连接部8a输入的电流用变压器3进行降压，将降压后的电流通过扼流线圈5进行平滑化，并通过连接部8c输出到外部。电子部件搭载部7是搭载电子元件等的部位，例如通过连接部8b等与基板1进行电连接。
在电子部件搭载部7的背面侧，形成有散热部11。散热部11是，将通过对搭载的电子部件、基板的电路导体进行通电而产生的热量释放到外部。此外，本发明的基板，并不限于如图所示的配置以及形状，当然也能够适当搭载其它部件等、适当改变其配置以及形状。
图3（a）是图2（a）的A-A线的截面图。如图3（a）所示，基板1在其内部配置有多个电路元件13a~13f，除了一部分暴露部之外都被树脂9覆盖。此外，将电路元件13a～13f互相进行连接、或者配置成发挥电功能的状态，将其作为整体称作电路导体。
例如，电路元件13a为线圈，并被配置成与板状的电路元件13b隔着规定的间隔。在电路元件13b表面的一部分上形成有未被树脂9覆盖的暴露部（电子部件搭载部7），在背面侧形成有同样的暴露部（散热部11）。电路元件13b与电路元件13c进行电连接，并且电路元件13c，与相互连接有电路元件13d、13e、13f而形成的扼流线圈5相连接。
在这里，电路元件13a~13f的厚度为0.1mm~1mm左右，更优选为0.4mm~0.7mm。这是由于当电路元件的厚度过薄时，则无法承受大电流的使用，另外，当电路元件的厚度过厚时，则会增加成本以及重量等，从而无法形成小型的基板。由于这种电路元件比以往的基板的电路导体还厚，因此无法通过电镀、蚀刻等来形成，而通过冲压加工来形成。此外，优选电路元件是导体，并且是电阻以及热阻较小的金属，例如能够使用铜合金。
为了覆盖电路导体、或者保持各电路元件之间的间隔，在电路导体的表面、以及电路导体的层之间形成树脂9。树脂9由注塑成型进行设置。作为树脂9，只要是具有绝缘性、能够注塑成型即可，例如能够使用液晶聚合物、聚苯硫醚、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚醚砜、聚醚醚酮、聚邻苯二甲酰胺等。
此外，作为电路导体，可以形成有多层的电路元件。例如如图3（b）所示，可以在与电路元件13b重叠的位置上设置电路元件13g，并在电路元件13b、13g的层之间注入树脂9而使其不直接导通，由此构成电路。通过形成为多层，能够减小基板1的大小。
接着，详细说明基板1的制造方法。首先，如图4所示，将所需的电路元件13a~13f通过冲压进行冲切，并实施所需的折弯加工来形成为所期望的形状。此外，此时也可以在冲压模具的表面设置凹凸形状，从而在各电路元件的表面形成细小的凹凸形状。通过提高表面的粗糙度，能够利用固着效果（anchor effect）提高与树脂的粘合性。另外，除了通过冲压模具而形成凹凸之外，也可以通过利用喷砂处理的表面处理、镀铜粗化、镀镍粗化等，将电路元件的表面进行粗面化。
接着，如图5所示，将各电路元件之间进行连接、或者配置在规定的位置上，从而形成电路导体15。例如通过焊接来进行连接。此时，在将多个电路元件进行重叠配置的情况下，无法通过眼睛看到相互重叠的部位的内部侧，不仅焊接困难，而且焊接时所产生的气体等异物会残留，并有可能导致绝缘不良等。因此，优选在电路元件的表面侧进行连接。
图6是表示电路元件之间的连接方式的图。例如如图6（a）所示，在对电路元件13s以及电路元件13t进行连接以使其相互重叠的情况下，在连接状态下沿相同方向（相对于电路元件的面呈大致垂直）使各个电路元件13s、13t的端部产生弯曲，以形成弯曲部，并且重叠连接各弯曲部，由此能够从外部观察并辨认出连接部，另外，在焊接时所产生的异物等不会残留在电路元件13s、13t的层之间。
另外，如图6（b）所示，即使在同一平面上来连接电路元件13s、13t的情况下，同样也通过在连接状态下沿相同方向使各个电路元件13s、13t的端部产生弯曲，以形成弯曲部，并对各弯曲部进行重叠连接，能够从外部观察并辨认出连接部，另外，在焊接时所产生的异物等不会残留在电路元件13s、13t的背面侧。
另外，如图6（c）所示，即使以高低不同的方式来连接电路元件13s、13t的情况下，同样，只要沿相互的连接方向使各个电路元件13s、13t的端部产生弯曲，以形成弯曲部，并对各弯曲部进行重叠连接，能够从外部观察并辨认出连接部即可。此外，在这种情况下，通过延长电路元件13s的弯曲部，并使电路元件13t向图6（c）的上方弯曲，能够形成与图6（b）大致相同的连接状态。
接着，如图7（a）所示，将电路导体15设置在模具19中。模具19是树脂9的注塑用模具，在内部形成规定的模腔。例如用规定位置的销等，将电路导体15固定在模具19中。在该状态下，通过向模具19内注入树脂来形成基板1。此外，通过在电路导体15（各电路元件）中沿树脂9的流动方向预先形成沟以使其成为树脂9的流动通路，从而使树脂9可靠地蔓延至模具内，并能够抑制树脂9的流动不良等情况的产生。
此外，如图7（b）所示，在电路元件之间相互重叠的部位（特别是线圈、变压器等电路元件之间需要分开并保持一定距离的部位），以相互不接触而分开的状态形成基板的情况下，可以在该电路元件之间的间隙中预先夹入绝缘材料21。绝缘材料21可使用熔点低于树脂9的材料。因此，在树脂9的注塑成型时，该绝缘材料21发生熔融而可靠地与电路元件成为一体化。另外，绝缘材料21能够防止在注入树脂9时电路元件发生变形并导通，并能够可靠地使电路元件之间保持一定的距离。
在这里，在模具19的局部形成有凸部20a，凸部20a与电路导体15的一部分接触。在凸部20a与电路导体15接触的部位，没有被树脂9覆盖，从而成为电路导体的暴露部（例如电子部件搭载部7等）。
图8（a）是表示凸部20a的截面图。如图8（a）所示，凸部20a为，仅外周部呈肋状突出的形状，在由肋包围的凸部20a的内部形成有空间（凹陷）。即、在将电路导体15设置在模具19中的状态下，仅凸部20a的肋部（外周部）与电路导体（电路元件）进行接触，并被挤压在电路元件的表面。因此，能够使凸部20a挤压在电路元件表面的表面压力增大。
例如如图8（b）所示，当使用了内部全部被填满的以往的凸部20b时，凸部20b的整个面都与电路元件13的表面进行接触。因此使凸部20b挤压在电路元件13上的表面压力变小。
图8（c）是图8（b）的B部放大图。如图8（c）所示，因凸部20b的表面压力变小，在注入树脂9时，凸部20b的端部会略微上浮，树脂9有可能会进入到凸部20b和电路元件13之间的间隙。在这种情况下，电路导体不能可靠地暴露在外部，并有可能产生导通不良等。因此，优选使用仅凸部的外周呈肋状突出的凸部20a。
如上述说明，根据本实施方式的基板1，由于通过冲压来形成电路元件，因此能够形成厚铜基板，并且还由于通过注塑成型树脂9来形成基板，因此能够获得制造性优良、还能够承受大电流的基板1。
另外，由于将各电路元件分别进行成型后互相进行连接等，因此设计自由度较高，制造性也优良。而且，由于能够重叠设置各电路元件，因此能够通过冲压成型为线圈等，还能够实现基板1的小型化。此时，通过在各电路元件之间设置熔点低于树脂9的绝缘材料21，能够将电路元件之间的距离保持为恒定，并能够防止绝缘不良等。
另外，电路元件之间的连接部通过使端部弯曲而重叠，能够从外部观察并辨认出焊接部，并能够防止在焊接时所产生的异物等残留在电路导体中。
另外，由于用于形成基板中的电路导体的暴露部的凸部20a为，仅外周呈肋状突出的形状，因此能够提高凸部20a对电路元件表面的表面压力，从而使树脂9不会进入到凸部20a和电路元件表面的间隙中。而且，通过增大电路元件的表面粗糙度，能够可靠地使树脂9与电路元件13成为一体化。
此外，为了更可靠地使树脂9与电路元件成为一体化，也可以形成如图9所示的树脂保持部。例如，如图9（a）所示，通过在电路元件13的一部分上预先设置具有锥部的孔（树脂保持部23a），所述锥部向被树脂9覆盖的一侧缩小直径，在注塑成型时树脂9会进入到树脂保持部23a的内部，树脂9由树脂保持部23a进行可靠地保持。因此，树脂9不会从电路元件中剥落或产生间隙。
此外，在这种情况下，如图9（b）所示，在两个面都形成树脂9的情况下，只要形成具有锥部的孔即可，所述锥部向被任一树脂9覆盖的一侧缩小直径。
另外，如图9（c）所示，也可以形成内面整体不是锥部、而是在深度方向的一部分上具有锥部的树脂保持部23b，所述锥部向覆盖树脂9的一侧缩小直径。
另外，如图9（d）所示，也可以在孔内壁部不形成锥部、而使电路元件13的一部分弯曲并突出。树脂保持部23c是在电路元件13的一部分上设置了孔、并且是以该孔的外周部向电路元件13的被树脂9覆盖一侧突出的方式进行弯曲的部位。即使在树脂保持部23c中，也由于在电路元件13的背面侧，形成有向覆盖树脂9的一侧缩小直径的锥部，因此能够起到相同的效果。
另外，如图9（d）所示，也可以设置不是由孔而是由凹部构成的树脂保持部23d。树脂保持部23d具有向被树脂9覆盖的一侧缩小直径的锥部。例如，通过在电路元件13的侧面等设置沟状的树脂保持部23d，能够起到相同的效果。
另外，电子部件搭载部7优选为，具有与被搭载的电子部件大致相同的形状（比被搭载的电子部件稍大），并能够将搭载部件可靠地搭载在设置位置上，但此时，也可以在电子部件搭载部7的外周部的一部分（例如四角）上形成排气部25。
图10是表示形成了排气部25的电子部件搭载部7的图。如上所述，电子部件27（虚线部）比电子部件搭载部7（没有被树脂覆盖的区域）稍小，将电子部件27可靠地设置在电子部件搭载部7上。此时，例如将电子部件27焊接在电子部件搭载部7的情况下，由于电子部件27与电子部件搭载部7的侧部之间的间隙较小，因此在电子部件27的下面由焊锡的焊剂产生的气体等不会排出到外部，并有可能在焊锡部产生缺陷。特别是在通过注塑成型进行成型的树脂的厚度比以往的基板更厚时，这就成为一个问题。
对此，排气部25与电子部件搭载部7相同都是未被树脂覆盖的部位，并形成与电子部件搭载部7连续的树脂未覆盖区域。因此，在将电子部件27焊接在电子部件搭载部7时，由于在电子部件27下面所产生的气体通过排气部25排出到外部，因此能够防止因气体导致的焊锡缺陷的发生。
以上，参照附图说明了本发明的实施方式，但是本发明的技术范围不受上述实施方式的限制。如果是本领域技术人员，很显然能够在权利要求书所述的技术思想的范畴内想到各种变更例或修正例，并当然明白这些例子也属于本发明的技术范围内。

Claims (8)

1.一种基板的制造方法，其特征在于，
形成多个电路元件，
对各所述电路元件的规定部位进行连接，以形成多层结构的电路导体，
在所述电路导体的表面和/或所述电路导体的层之间使用树脂进行注塑成型。
2.根据权利要求1所述的基板的制造方法，其特征在于，
在注入所述树脂之前，在所述电路导体的层之间的至少一部分中，夹入熔点在所述树脂以下的绝缘部件。
3.根据权利要求1所述的基板的制造方法，其特征在于，
在注入所述树脂之前，对所述电路导体的表面或者所述电路元件的表面预先实施表面粗化处理。
4.根据权利要求1所述的基板的制造方法，其特征在于，
在所述电路导体或者所述电路元件的表面，形成具有锥部的树脂保持部，所述锥部向被所述树脂覆盖的一侧缩小直径，通过将所述树脂注入到所述树脂保持部的内部，而使所述树脂固定在所述电路导体上。
5.根据权利要求1所述的基板的制造方法，其特征在于，
使所连接的各所述电路元件的端部分别与所述电路元件的面大致垂直地弯曲，以形成弯曲部，通过将各所述弯曲部进行重叠并焊接，来连接各所述电路元件。
6.根据权利要求1所述的基板的制造方法，其特征在于，
在所述电路导体中预先形成沟，所述沟在所述树脂的注塑成型时成为所述树脂的流动通路。
7.根据权利要求1所述的基板的制造方法，其特征在于，
在所述树脂的注塑成型用的模具的一部分上，形成有仅外周部呈肋状突出的凸部，在将所述凸部挤压在所述电路导体表面的状态下注入所述树脂，由此在基板的表面形成有用于搭载电子部件的、未被树脂覆盖的区域。
8.一种基板，其特征在于，
所述基板包括：多层结构的电路导体以及树脂，所述树脂通过注塑成型而形成于各所述电路导体的层之间以及所述电路导体的表面，
在所述电路导体的表面，形成有用于搭载电子部件的、未被所述树脂覆盖的电子部件搭载部，
所述电子部件搭载部的大小与所连接的所述电子部件的大小大致相等，在所述电子部件搭载部的外周部，形成有未被所述树脂覆盖的排气部。
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