CN103380662A - 基板以及基板的制造方法 - Google Patents

Abstract

基板（1）是将注塑成型基板（3）与印刷基板（5）连接而形成的。在印刷基板搭载部（11），内部的电路导体在导体部（15b）露出。在印刷基板（5）中设置有通孔（21）。导体部（15b）以大致垂直于印刷基板搭载部（11）的方式形成并插入通孔（21）中。在印刷基板搭载部（11）的导体部（15b）附近形成内螺纹部（17）。内螺纹部（17）可以与作为固定构件的螺栓（23）螺纹连接。印刷基板（5）通过焊料（25）与导体部（15b）连接。在印刷基板（5）的焊料（5）附近，预先形成孔（19）。螺栓（23）贯穿孔（19）而固定于内螺纹部（17）。

Description

基板以及基板的制造方法

技术领域

本发明涉及连接了设置有用于汽车、家电、工业设备等的DC－DC变换器、逆变器等大电流电路的注塑成型基板和作为控制电路的小电流用印刷布线基板的基板等。

背景技术

以往，设置有用于汽车/家电/工业设备等的大电流电路的注塑成型基板与设置有用于控制它们的控制电路的印刷布线基板连接而使用。注塑成型基板与印刷布线基板通过借助于布线的跳线连接、汇流条钎焊连接、连接器连接等被电连接，为了将它们简化并且小型化，进行了各种努力。

作为此种基板，例如有将大电流电路侧的金属导体切开后与控制电路进行钎焊的方法（专利文献1）。

（现有技术文献）

（专利文献）

专利文献1：日本特开2002－134870号公报

发明内容

（发明所要解决的问题）

但是，在专利文献1中，没有提及关于钎焊的电连接可靠性。事实上，由于大电流用电路基板与小电流用印刷布线基板的树脂材料不同，其线膨胀系数存在差别，因此在温度变化时彼此的伸缩有差异，据此有可能对焊料部分施加过大的负荷。

本发明鉴于这样的问题而提出的，其目的在于提供一种基板以及基板的制造方法，该基板是对于DC－DC变换器等那样的大电流也可以使用的基板，可以将小型电子部件配置在1片基板上，基板上的电连接部的可靠性优异。

（用于解决问题的手段）

为了达成前述的目的，第一发明提供一种基板，其特征在于，具备对电路导体的表面将树脂注塑成型而得的注塑成型基板和预先在表面搭载有电子部件的印刷基板，其中，所述电路导体的一部分从所述注塑成型基板露出，露出的所述电路导体的一部分通过焊料与所述印刷基板电连接，在所述焊料的附近，所述印刷基板利用固定构件固定于所述注塑成型基板。

也可以是，所述固定构件为螺栓，在注塑成型基板的树脂部中预先形成有内螺纹部，通过将所述螺栓固定在所述内螺纹部，来固定所述印刷基板。

优选地，从所述注塑成型基板露出的所述电路导体的一部分贯穿形成在所述印刷基板上的通孔并利用焊料与所述印刷基板电连接。

在设所述固定构件的直径为D（mm）、基于所述焊料的电接合部的直径为d（mm）的情况下，优选所述焊料的中心位置与所述固定构件的中心位置的距离为（D+d）/2+9mm以下。

也可以在所述注塑成型基板上形成至少一对凸部，在所述凸部上配置所述印刷基板，作为所述固定构件的螺栓固定于形成在所述凸部中的内螺纹部。也可以在所述凸部上露出所述电路导体，露出的所述电路导体贯穿配置在所述凸部上的所述印刷基板的通孔中，并利用焊料与所述印刷基板电连接。

也可以在所述注塑成型基板与所述印刷基板之间形成空间，在所述空间中，在所述注塑成型基板上设置电子部件。

也可以在从所述注塑成型基板露出的所述电路导体的一部分上形成应力缓解部，所述应力缓解部通过将电路导体弯曲而构成，并在一部分上至少具有水平部和铅直部。

也可以在从所述注塑成型基板露出的所述电路导体的一部分上形成应力缓解部，所述应力缓解部在电路导体的一部分上形成低刚性部。

根据第一发明，由于使用例如由冲压加工而得的电路导体和利用注塑成型形成的树脂构成的注塑成型基板，因此可以加大电路导体的厚度。由此，可以得到能够耐受大电流下的使用的基板。另外，在注塑成型基板上，除了搭载电子部件的电子部件搭载部以外，还形成有搭载印刷基板的印刷基板搭载部。由此，可以将预先另外搭载了小型电子部件的印刷基板也搭载在同一基板上。

另外，印刷基板与注塑成型基板通过焊料连接，在这种焊料部附近用固定构件将印刷基板与注塑成型基板进行固定。由此，可以缓解因注塑成型基板的材质与印刷基板的材质的线膨胀系数的差别而产生伴随温度变化的、施加在焊料部上的应力。另外，通过将内螺纹部埋设于注塑成型基板的树脂部中，可以容易地进行利用作为固定构件的螺栓的固定。

另外，如果使从注塑成型基板露出的电路导体的一部分贯穿形成于印刷基板的通孔并利用焊料与印刷基板电连接，则会在印刷基板上形成焊料部。由此，可以容易地确认焊料部。

另外，在设固定构件的直径为D（mm）、基于焊料的电接合部的直径为d（mm）的情况下，如果焊料的中心位置与固定构件的中心位置的距离为（D+d）/2+9mm以下，则可以可靠地防止对焊料部施加过大的应力。

另外，如果在注塑成型基板形成至少一对凸部，在凸部上配置印刷基板，作为固定构件的螺栓固定于形成在凸部中的内螺纹部，则将印刷基板的焊料部与螺栓配置在相同的凸部上。由此，可以可靠地抑制在焊料部中产生的应力。另外，如果在注塑成型基板与印刷基板之间形成空间，在空间中，在所述注塑成型基板上设置电子部件，则可以将电子部件以层结构配置。由此，可以实现基板的小型化。

另外，如果在从注塑成型基板露出的电路导体的一部分中形成应力缓解部，则可以利用这种应力缓解部来缓解伴随着注塑成型基板与印刷基板之间的热膨胀而产生的位移。由此，可以抑制对焊料部直接施加应力。这里，作为应力缓解部，通过构成为将电路导体弯曲，在一部分中至少具有水平部和铅直部，则对水平方向以及铅直方向的任意一方都可以可靠地缓解应力。

另外，作为应力缓解部，通过构成为在电路导体的一部分上形成低刚性部，这种低刚性部容易变形，可以可靠地缓解应力。

第二发明提供一种基板的制造方法，其特征在于，接合作为导体的电路原材料来形成电路导体，对所述电路导体的表面将树脂进行注塑成型而形成注塑成型基板，以在所述注塑成型基板的上表面露出的电路导体的一部分贯穿印刷基板的通孔的方式设置所述印刷基板，将所述电路导体与所述印刷基板以及电子部件利用焊料电连接，使用预先形成在所述注塑成型基板的树脂部中的内螺纹部，利用螺栓将所述印刷基板固定于所述注塑成型基板。

根据第二发明，能够耐受大电流，另外，即使是小型电子部件也可以配置在同一基板上，不会对作为注塑成型基板与印刷基板的连接部的焊料部施加过大的应力。

（发明的效果）

根据本发明，可以提供基板以及基板的制造方法，该基板是对DC－DC变换器等那样的大电流也可以使用的基板，可以将小型电子部件配置在1片基板上，基板上的电连接部的可靠性优异。

附图说明

图1是表示基板1的立体图，（a）是分解立体图、（b）是组装立体图。

图2是基板1的剖面图，是图1（b）的A－A线剖面图。

图3是图2的B部放大图。

图4是表示螺栓与焊料的距离和施加在焊料上的应力的关系的图。

图5是表示印刷基板的变形例的图，是基板30的剖面图。

图6是表示印刷基板的变形例的剖面图，（a）是表示印刷基板40a的图，（b）是表示印刷基板40b的图。

图7是表示印刷基板的变形例的图，是基板50的剖面图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。图1、图2是表示基板1的图，图1（a）是分解立体图，图1（b）是组装立体图，图2是基板1的剖面图，且是图1（b）的A－A线剖面图。基板1是能够在大电流下使用的基板。

基板1是在注塑成型基板3上连接印刷基板5而形成的。在注塑成型基板3上形成有电子部件搭载部7、印刷基板搭载部11。在电子部件搭载部7、印刷基板搭载部11中，各自内部的电路导体在导体部15a、15b露出。另外，导体部以外的部位被树脂9覆盖。

印刷基板5使用以往的环氧树脂玻璃基板构成。在印刷基板5上预先搭载电子部件13b。

电子部件搭载部7是搭载电子部件13a的部位。另外，印刷基板搭载部11是搭载印刷基板5的部位。在印刷基板5上设置通孔21。对用于层间连接的通孔21实施镀敷。导体部15b以大致垂直于印刷基板搭载部11的方式形成，并插入通孔21中。

在印刷基板搭载部11的导体部15b附近形成内螺纹部17。内螺纹部17能够与作为固定构件的螺栓23螺纹连接。电子部件13a通过焊料等与电子部件搭载部7的导体部15a连接。另外，印刷基板5的导体部15b贯穿通孔21，在印刷基板5的上表面通过焊料25被连接。在印刷基板5的焊料25（通孔21）附近预先形成孔19。螺栓23贯穿孔19并固定于内螺纹部17。

另外，作为本发明的基板，不限于图示的形状的基板，当然可以适用于具有变压器、扼流线圈的DC－DC变换器等流过大电流的基板。即，本发明不限于图示那样的部件配置及形状，当然也可以适当地搭载其他部件等、可以适当地变更配置及形状。

图3是图2的B部放大图。设螺栓23的中心线与焊料25（通孔21）的中心的距离为L。另外，设螺栓23的头部的直径为D（mm），作为电接合部的焊料25的直径（通孔21中的导体焊盘的直径）为d（mm）。

在此情况下，优选L为（D+d）/2+1mm以上、（D+d）/2+9mm以下。如果L为（D+d）/2+1mm以上，则固定构件与焊料部不会发生干涉。另外，如果L超过（D+d）/2+9mm，则对焊料部施加的应力会急剧地增大。所以，通过将L设为（D+d）/2+9mm以下，就可以减少因构成注塑成型基板3和印刷基板5的各自的树脂的热膨胀系数的差异而在焊料25上产生的应力。

图4是对螺栓23与焊料25的中心距离L和施加在焊料25上的应力σ的关系进行了解析的图。设螺栓的头部直径为10mmΦ、通孔导体焊盘为4mmΦ，在改变各自的中心间距离L时，利用FEM对施加在焊料25上的最大应力进行了解析。应力计算如下：设印刷基板的热膨胀系数为15ppm/℃（与环氧树脂玻璃基板FR－4相当），注塑成型基板的热膨胀系数为40ppm/℃（与聚苯硫醚相当），计算使温度从－40℃变化到120℃时的最大应力。

从图4可以清楚地看出，若L超过16mm，则应力会急剧地增加。所以，在本发明中，优选使L为16mm以下。即，若设螺栓23的头部的直径为D（mm），通孔21中的导体焊盘的直径为d（mm），则优选为（D+d）/2+9mm。

基板1例如可以如下制造。首先，利用冲压冲裁铜板等导体即电路原材料，实施所需要的弯曲加工来制成所期望的形状。也可以根据需要对铜板等实施Sn镀敷等。然后，将多个电路原材料彼此焊接、或者借助绝缘构件等接合来形成电路导体。电路导体可以不仅仅是平面的，也可以以层状的方式形成为多层。

将所得的电路导体在规定位置处用销等固定在注塑成型模具上，并注射树脂来进行注塑成型。此时，除所需的导体露出部以外的部位被树脂9覆盖，另外，也向电路原材料彼此的层间等注射树脂。这样，形成注塑成型基板3。另外，也可以预先设置构成内螺纹部的金属螺母等，并在注射时利用树脂进行一体化。

作为树脂9，只要具有绝缘性、能够注塑成型即可，例如可以使用液晶聚合物、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。

另外，作为导体电路原材料，例如可以使用400μm以上的厚度的铜板等。这是因为，如果小于400μm，则难以耐受大电流，另外，还有可能因注塑成型时的树脂压力而产生变形等。另外，作为导体电路原材料的厚度，更优选为400μm～1000μm。这是因为，如果过厚，则成本及重量等增加，会无法形成紧凑的基板。

然后，在电子部件搭载部7上搭载电子部件13a，将电子部件的电极与导体部15a等电连接。同样地，在印刷基板搭载部11上搭载印刷基板5，将导体部15b插入印刷基板5的通孔21中并电连接。各个电连接例如使用焊料、引线接合等即可。最后，将印刷基板5用螺栓23进行固定。

另外，部件向印刷基板5上的搭载只要在规定位置印刷膏状的焊料，将小型电容器等部件设置在规定位置后，通过回流炉来将焊料熔融而接合即可。

如以上说明那样，根据本实施方式的基板1，由于利用冲压形成电路原材料，因此可以形成厚铜基板，此外，由于利用注塑成型形成树脂9，因此制造性优异，能够获得也可以耐受大电流的基板1。在如此制成的基板1中，信号类的小电流可以利用印刷基板5上的电路（小型电容器等），同时功率类的大电流可以利用注塑成型基板的电路导体。所以，由于可以在一片基板上将这些电路全都搭载，因此不需要基板彼此的借助线缆等的连接，可以实现低成本及小型化。

另外，由于印刷基板5与注塑成型基板3利用焊料25连接，在焊料25的附近利用螺栓23进行固定，因此不会在焊料25中产生过大的应力。

另外，由于将导体部15b插入通孔21并利用焊料25连接，因此可以容易地对焊料部进行视觉识别。

下面，对第二实施方式进行说明。图5是表示第二实施方式的基板30的图。另外，在以下的说明中，对起到与基板1相同的功能的结构，标注与图1等相同的附图标记，并省略重复的说明。

基板30具有与基板1大致相同的结构，但注塑成型基板31等的形态不同。在注塑成型基板31上形成一对凸部33a、33b。凸部33a、33b作为注塑成型基板31的印刷基板搭载部发挥作用。

从注塑成型基板31露出的导体部15b在有关的凸部33a、33b上表面露出。印刷基板5被设置成至少横跨一对凸部33a、33b。导体部15b贯穿印刷基板5的通孔21，并利用焊料25与印刷基板5电连接。

在凸部33b上设置内螺纹部17。所以，在凸部33b，印刷基板5通过螺栓23固定在注塑成型基板31上。另外，在凸部33a，内螺纹部17及导体部15b露出。在凸部33a上，配置有印刷基板5的通孔21。所以，在凸部33a，印刷基板5与导体部15b电连接，并且由螺栓23固定在注塑成型基板31上。另外，也可以在凸部33a、33b双方，使内螺纹部17、导体部15b露出。另外，以下的说明中，将凸部33a、33b合称为凸部33。

另外，在基板30上，在被凸部33夹持的部位，在印刷基板5与注塑成型基板31之间形成空间。搭载于注塑成型基板31上的电子部件13a也可以配置在这种空间中。即，电子部件搭载部7形成在凸部33之间。

根据第二实施方式，可以获得与第一实施方式相同的效果。另外，由于可以将搭载在注塑成型基板上的电子部件与搭载在印刷基板上的电子部件配置成层状，因此可以得到小型的基板。

下面，对第三实施方式进行说明。图6（a）是表示第三实施方式的基板40a的图。基板40a相对于基板30而言，还形成有应力缓解部41。

在基板40a上，与印刷基板5连接的导体部15b没有从树脂9的表面径直地在印刷基板5中贯穿。导体部15b从注塑成型基板43a的侧面朝向侧方大致水平（与基板的面大致平行）地突出，进而被弯曲而朝向上方地形成。优选在弯曲部，在至少一部分上形成水平部和铅直部。

导体部15b的弯曲部作为应力缓解部41发挥作用。应力缓解部41其一部分能够对于伴随着印刷基板5与注塑成型基板43a之间的热膨胀差所产生的变形而变形，而不会对导体部15b造成约束。由此，可以缓解对于焊料25产生应力的情况。

作为应力缓解部41，如果形成水平方向和铅直方向至少两个方向的部位，则能够容易地缓解在焊料中产生的水平方向和铅直方向的应力。

另外，应力缓解部41的结构不限于图6（a）的例子。例如，如图6（b）所示的基板40b那样，应力缓解部41不需要在注塑成型基板43b的侧面露出。即，应力缓解部41只要在与印刷基板5的连接部和从注塑成型基板表面露出的露出部之间，形成使导体部15b不受约束地可以变形的部位即可。

图7是表示应力缓解部的另一个变形例的图。图7所示的基板50具有与基板40a大致相同的结构，但在导体部15b上未形成弯曲部，而形成细径部。即，在导体部15b的非约束部中，设置刚性比其他的部位低的低刚性部。低刚性部与其他的部位相比可以容易变形。由此，对于如前所述的印刷基板与注塑成型基板之间的位移，这种应力缓解部也容易变形，可以缓解对焊料25施加的应力。

根据第三实施方式，可以获得与第一实施方式相同的效果。另外，由于连接印刷基板与注塑成型基板的导体部15b的一部分从注塑成型基板的树脂中露出而构成应力缓解部，因此可以缓解对焊料25施加的应力。

以上，参照附图对本发明的实施方式进行了说明，但本发明的技术范围并不受前述的实施方式所左右。显而易见，只要是本领域技术人员，就可以在权利要求书所记载的技术思想的范畴内想到各种变更例或修正例，可以理解，它们当然也属于本发明的技术范围。

例如，上述的各结构当然可以分别组合。另外，印刷基板与注塑成型基板的连接也可以不使用通孔。另外，也可以取代螺栓，而使用可机械地固定的销等固定构件来将印刷基板与注塑成型基板进行固定。

（附图标记的说明）

1、30、40a、40b、50 基板；3 注塑成型基板；5 印刷基板；7 电子部件搭载部；9 树脂；11 印刷基板搭载部；13a、13b 电子部件；15a、15b 导体部；17 内螺纹部；19 孔；21 通孔；23 螺栓；25 焊料；31 注塑成型基板；33a、33b 凸部；41、51 应力缓解部；43a、43b 注塑成型基板。

Claims (10)

1.一种基板，其特征在于，

具备：

对电路导体的表面将树脂注塑成型而得的注塑成型基板；以及

预先在表面搭载有电子部件的印刷基板，

其中，所述电路导体的一部分从所述注塑成型基板露出，

露出的所述电路导体的一部分通过焊料与所述印刷基板电连接，

在所述焊料的附近，所述印刷基板利用固定构件固定于所述注塑成型基板。

2.根据权利要求1所述的基板，其特征在于，

所述固定构件为螺栓，

在注塑成型基板的树脂部中预先形成有内螺纹部，

通过将所述螺栓固定在所述内螺纹部，来固定所述印刷基板。

3.根据权利要求1所述的基板，其特征在于，

从所述注塑成型基板露出的所述电路导体的一部分贯穿形成在所述印刷基板上的通孔并利用焊料与所述印刷基板电连接。

4.根据权利要求1所述的基板，其特征在于，

在设所述固定构件的直径为D（mm）、基于所述焊料的电接合部的直径为d（mm）的情况下，所述焊料的中心位置与所述固定构件的中心位置的距离为（D+d）/2+9mm以下。

5.根据权利要求1所述的基板，其特征在于，

在所述注塑成型基板上形成有至少一对凸部，

所述印刷基板配置在所述凸部上，

作为所述固定构件的螺栓固定于形成在所述凸部中的内螺纹部。

6.根据权利要求5所述的基板，其特征在于，

所述电路导体在所述凸部上露出，

露出的所述电路导体贯穿配置在所述凸部上的所述印刷基板的通孔，并利用焊料与所述印刷基板电连接。

7.根据权利要求5所述的基板，其特征在于，

在所述注塑成型基板与所述印刷基板之间形成有空间，

在所述空间中，在所述注塑成型基板上设置有电子部件。

8.根据权利要求1所述的基板，其特征在于，

在从所述注塑成型基板露出的所述电路导体的一部分上形成有应力缓解部，所述应力缓解部通过将电路导体弯曲而构成，并在一部分上至少具有水平部和铅直部。

9.根据权利要求1所述的基板，其特征在于，

在从所述注塑成型基板露出的所述电路导体的一部分上形成有应力缓解部，所述应力缓解部在电路导体的一部分上形成有低刚性部。

10.一种基板的制造方法，其特征在于，

接合作为导体的电路原材料来形成电路导体，

对所述电路导体的表面将树脂进行注塑成型而形成注塑成型基板，

以在所述注塑成型基板的上表面露出的电路导体的一部分贯穿印刷基板的通孔的方式设置所述印刷基板，

将所述电路导体与所述印刷基板以及电子部件利用焊料电连接，

使用预先形成在所述注塑成型基板的树脂部中的内螺纹部，利用螺栓将所述印刷基板固定于所述注塑成型基板。

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