CN107360665A - 包括上下设置的绝缘层的印刷电路板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包括上下设置的绝缘层的印刷电路板，包括：上下设置的绝缘层；还包括：第一金属结构和第二金属结构，其中，设置第一凹槽和第二凹槽以防止在第一金属结构与第二金属结构之间形成将它们导电连接的导电晶枝，其中，第一凹槽和第二凹槽设置为使得它们从第一金属结构到第二金属结构的方向上相对于彼此偏移；并且，第一凹槽从印刷电路板的第一面开始延伸到印刷电路板中，第二凹槽从印刷电路板的第二面开始延伸到印刷电路板中，第二面设置为与第一面相对，其中，第一凹槽具有第一深度并且第二凹槽具有第二深度，其中，第一深度和第二深度之和至少等于在第一凹槽和第二凹槽所在的区域中在印刷电路板的第一面与第二面之间的距离。

Description

包括上下设置的绝缘层的印刷电路板
技术领域
本发明涉及印刷电路板，该印刷电路板包括绝缘层，这些绝缘层上下设置并且每个绝缘层都具有玻璃纤维织物，该玻璃纤维织物嵌入塑料基质中。
背景技术
绝缘层分别形成用于在其上设置的导电导体迹线的承载层。玻璃纤维织物由玻璃丝组成，玻璃丝编织在一起并且由玻璃细丝形成。如果，例如由于机械作用，塑料基质与玻璃细丝的粘附在某些点变弱或者在某些点处不再正确，那么从导体迹线(例如，铜导体迹线)释放出来的金属离子(例如，铜离子)可能会例如由于受潮而沿着相应的绝缘层的玻璃细丝在电场线方向上迁移并且累积在玻璃细丝上。因此，导电晶枝(金属晶枝，尤其是铜晶枝)可以形成在设置在公共绝缘层上的两个导体迹线之间并且具有不同的电势，所述导电晶枝引起在这两个导体迹线之间的短路。晶枝形成所谓的导电细丝，在技术领域内，导电细丝也称为CAF(导电阳极细丝)。因此，通常，归因于晶枝，在印刷电路板的具有不同电势的任何期望金属结构(例如，导体迹线、镀通孔等)之间的、会导致短路的导电连接随着时间的推移可能形成在所述金属结构之间。
EP 2 040 520 A1和平行专利US 7 989 705 B2分别公开了从印刷电路板的一侧在印刷电路板中开孔以便阻断导电晶枝的生长。然而，这导致了严重的印刷电路板机械减弱。此外，仅能够确保难以实际中断所有相关的玻璃细丝。此外，在孔完全穿过印刷电路板的情况下，有必要将孔的内表面视为印刷电路板的外边缘以计算空气和爬电距离，这通常会提高对通过印刷电路板形成的电路的空间要求。
DE 196 47 916 C2和DE 10 2004 062 441 B3公开了形成具有冷却通道的印刷电路板以对印刷电路板进行冷却。
EP 1 639 869 B1公开了具有凹槽的印刷电路板，凹槽中设置有导体迹线。
发明内容
本发明的目标是提供一种印刷电路板，在该印刷电路板中，可靠地防止在印刷电路板的第一金属结构与第二金属结构之间形成导电连接，该导电连接由导电晶枝形成并且沿印刷电路板的玻璃细丝行进。
该目标通过印刷电路板实现。该印刷电路板包括：绝缘层，该绝缘层上下设置并且每个绝缘层都具有玻璃纤维织物，玻璃纤维织物嵌入在塑料基质中；该印刷电路板还包括：第一金属结构和第二金属结构，该金属结构设置为使得金属结构相互电绝缘，其中，设置第一凹槽和第二凹槽以防止在第一金属结构与第二金属结构之间形成将第一金属结构和第二金属结构彼此导电连接的导电晶枝，其中，第一凹槽和第二凹槽设置为使得第一凹槽和第二凹槽从第一金属结构到第二金属结构的方向上相对于彼此偏移；并且，第一凹槽从印刷电路板的第一面开始延伸到印刷电路板中，第二凹槽从所述印刷电路板的第二面开始延伸到印刷电路板中，第二面设置为与印刷电路板的第一面相背，其中，第一凹槽具有第一深度并且第二凹槽具有第二深度，其中，第一深度和第二深度之和至少等于在第一凹槽和第二凹槽所在的区域中在印刷电路板的第一面与第二面之间的距离。
经证明，如果第一深度和第二深度之和大于在第一凹槽和第二凹槽所在的区域中在印刷电路板的第一面与第二面之间的距离，则是有利的。第一凹槽和第二凹槽具有以下类型的深度：在第一凹槽与第二凹槽所在的区域中，印刷电路板的上下设置的所有玻璃纤维织物以高可靠性分别被这两个凹槽中的至少一个切断。
在本文中，经证明，如果第一深度和第二深度分别大于在第一凹槽和第二凹槽所在的区域中在印刷电路板的第一面与第二面之间的距离的一半，则是有利的。其结果是，相应的凹槽具有最小深度，并且第一凹槽和第二凹槽的重叠部形成在印刷电路板的中心所在的区域中。
此外，经证明，如果第一深度和第二深度分别至多为在第一凹槽和第二凹槽所在的区域中在印刷电路板的第一面与第二面之间的距离的70％，尤其至多为距离的55％，则是有利的。因此，将由第一凹槽8和第二凹槽9引起的印刷电路板1的机械减弱保持在低水平。
此外，经证明，如果第一凹槽的第一宽度至少为0.8mm，尤其至少为1.0mm，并且第二凹槽的第二宽度至少为0.8mm，尤其至少为1.0mm，则是有利的。例如，可以取决于将印刷电路板设置为符合标准所允许的沾污度来选择第一凹槽和第二凹槽相应的宽度，其中，要选择的凹槽的宽度随着沾污度上升而增加。
此外，经证明，如果第一凹槽具有第一宽度并且第二凹槽具有第二宽度，其中，第一凹槽与第二凹槽之间的距离至少为第一宽度与第二宽度之和的一半，并且至多为第一宽度与第二宽度之和的五倍，则是有利的。因此，将由第一凹槽和第二凹槽导致的印刷电路板的机械减弱、以及对通过印刷电路板形成的电路的空间要求都保持在低水平。
此外，经证明，如果第一凹槽和第二凹槽具有以下类型的长度和轮廓则是有利的：印刷线路板的所有玻璃纤维织物的至少所有玻璃丝被第一凹槽和/或第二凹槽切断，这些玻璃丝在印刷线路板的法线方向上投射时与第一金属结构和第二金属结构具有相交点。这确保沿着玻璃纤维织物的玻璃细丝生长的所有晶枝的生长被这两个凹槽和中的至少一个阻断，这些玻璃细丝直接在从第一金属结构到第二金属结构的方向上行进。
此外，经证明，如果利用非导电材料来回填第一凹槽和/或第二凹槽，则是有利的。因此，当在含有粉尘颗粒的环境中使用印刷电板时，可以防止相应的凹槽被粉尘颗粒填充。
此外，进一步经证明，如果第一金属结构和第二金属结构分别设计成至少相应的导电导体迹线的至少一个区段的形式，则是有利的。这构成了第一金属结构和第二金属结构的传统设计。
此外，经证明，如果第一金属结构设计成第一导体迹线和第二导体迹线的至少一个相应区段的形式，该第一导体迹线和第二导体迹线设置在不同的绝缘层上；第二金属结构设计成第三导体迹线和第四导体迹线的至少一个相应区段的形式，其中，第一导体迹线与第三导体迹线设置在相同的绝缘层上，并且第二导体迹线与第四导体迹线设置在相同的绝缘层上，则是有利的。这构成了第一金属结构和第二金属结构的传统设计。
此外，经证明，如果第一金属结构和/或第二金属结构分别还包括至少一个导电镀通孔，该导电镀通孔穿过印刷电路板，则是有利的。这构成了第一金属结构和第二金属结构的传统设计。
附图说明
下面将结合附图对本发明的示例实施例进行说明，在附图中，
图1示出了根据本发明的印刷电路板的第一面的平面图。
图2示出了根据本发明的印刷电路板的第二面的平面图，该第二面设置为与第一面相背；以及
图3示出了根据本发明的印刷电路板的截面图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的印刷电路板的第一面A的平面图。图2示出了印刷电路板1的第二面B的平面图，该第二面设置为与第一面A相背，其中，图2示出了如果将图1中示出的印刷电路板1沿着虚拟水平轴旋转180度后的印刷线路板1的平面图。在图1中，用虚线来图示第二凹槽9，这是由于，在正常情况下，在该平面图中看不见第二凹槽9。相应地，在图2中用虚线来图示第一凹槽8。图3示出了根据本发明的印刷电路板1的截面图，其中，该截面沿着图1和图2示出的截面线C贯穿印刷电路板1。印刷电路板1优选地为多层印刷电路板的形式，即，印刷电路板1优选地具有上下设置的多个结构化的金属层10，并且归因于它们的结构，形成导电导体迹线。
印刷电路板1具有绝缘层2，绝缘层2上下设置并且每个绝缘层2都具有嵌入塑料基质4中的玻璃纤维织物11。相应的玻璃纤维织物11具有编织在一起的玻璃丝3。每个玻璃丝3由多个玻璃细丝形成。塑料基质优选地以人造树脂基质的形式出现，该人造树脂基质尤其是环氧树脂基质的形式。图1和图2示出了玻璃纤维织物11区段，尽管该区段在这两个图中实际上是看不见的。如图3所示，一些玻璃丝3也可与第一金属结构5和第二金属结构6接触。
此外，印刷电路板1具有第一金属结构5和第二金属结构6，该第一金属结构5和第二金属结构6设置为使得彼此电绝缘。第一金属结构5和第二金属结构6分别优选地设计成至少导电导体迹线5b的至少一个区段5b’、5b”以及至少导电导体迹线6b的至少一个区段6b’、6b”的形式。第一金属结构5优选地设计成第一导体迹线5b和第二导体迹线5c的至少一个相应的区段5b’、5b”、5c’、5c”的形式，第一导体迹线5b和第二导体迹线5c设置在不同的绝缘层2上；第二金属结构6优选地设计成第三导体迹线6b和第四导体迹线6c至少一个相应的区段6b’、6b”、6c’、6c”的形式，其中，第一导体迹线5b与第三导体迹线6b设置在相同的绝缘层2上，并且第二导体迹线5c与第四导体迹线6c设置在相同的绝缘层2上。在示例实施例的范围内，第一导体迹线5b与第三导体迹线6b设置在印刷电路板1的第一面A的区域中，并且第二导体迹线5c与第四导体迹线6c设置在印刷电路板1的第二面B的区域中。在这种情况下，在示例实施例中，第一导体迹线5b和第三导体迹线6b、以及第二导体迹线5c和第四导体迹线6c设置在印刷电路板1相应的最外的绝缘层2上。
设置在公共绝缘层2上的导体迹线是分别结构化的金属层10的构成部分，由于金属层10的结构，金属层10形成导电迹线。
在示例实施例的范围内，第一金属结构5和第二金属结构6还具有导电迹线，这些导电迹线设置在绝缘层2之间的印刷电路板1的内部并且分别嵌入另一个塑料基质4中。另一塑料基质4优选地由与绝缘层2的塑料基质4相同的塑料构成。印刷电路板1的各个层彼此黏合连接。
在示例实施例的范围内，第一金属结构5以及第二金属结构6分别包括穿过印刷电路板1的至少一个导电镀通孔5a以及至少一个导电镀通孔6a。各个镀通孔5a或6a将设置在彼此不同的绝缘层2上的导体迹线导电连接。
第一金属结构5和第二金属结构6旨在具有不同的电势。可以在各个金属结构5和6的导体迹线之间出现的电压基本上小于可以在第一金属结构5和第二金属结构6之间出现的电压。因此，第一金属结构5和第二金属结构6可以电气地设置为彼此相隔一定距离，以这种方式针对大于40V，尤其大于50V的电压设计在第一金属结构5和第二金属结构6之间存在的空气和爬电距离。
根据本发明，细长的第一凹槽8和细长的第二凹槽9设置在第一金属结构5和第二金属结构6之间，以便防止将第一金属结构和第二金属结构彼此导电连接的导电晶枝的形成，其中，第一凹槽8和第二凹槽9设置为使得第一凹槽8和第二凹槽9在从第一金属结构5到第二金属结构6的方向上彼此偏移，并且，第一凹槽8从印刷电路板1的第一面A开始延伸到印刷电路板1中，第二凹槽9从印刷电路板1的第二面B开始延伸到印刷电路板1中，该第二面设置为与印刷电路板1的第一面A相背，其中，第一凹槽8具有第一深度T1并且第二凹槽9具有第二深度T2，其中，第一深度T1和第二深度T2之和至少等于在第一凹槽8和第二凹槽9所在的区域BE中在印刷电路板1的第一面A与第二面B之间的距离(C)，即T1+T2≥C。
第一凹槽8和第二凹槽9所在的区域BE优选地是在第一凹槽8的靠近第一金属结构5的槽壁8’与第二凹槽9的靠近第二金属结构6的槽壁9’之间。
因此，第一凹槽8和第二凹槽9具有以下类型的深度：在第一凹槽8和第二凹槽9所在的区域BE中，印刷电路板1的上下设置的所有玻璃纤维织物11分别被这两个凹槽8和9中的至少一个切断。因此，沿着玻璃纤维织物11的玻璃细丝的晶枝7的生长被这两个凹槽8和9中的至少一个阻断。因此，可靠地防止在印刷电路板的第一金属结构5和第二金属结构之间形成由导电晶枝形成并且沿着印刷电路板的玻璃细丝行进的导电连接。此外，由于第一凹槽8和第二凹槽9并未完全穿过印刷电路板1，所以，与通道孔完全相反，第一凹槽8和第二凹槽9增加了在第一金属结构5与第二金属结构6之间存在的爬电距离，从而使得第一金属结构5和第二金属结构6可以设置为彼此相隔较小的距离，这会降低对利用印刷电路板1形成的电路的空间要求。
第一长度T1和第二长度T2之和优选地大于在第一凹槽8和第二凹槽9所在的区域BE中的在印刷电路板1的第一面A与第二面B之间的距离C，即T1+T2>C。因此，第一凹槽8和第二凹槽9具有以下类型的深度：在第一凹槽8和第二凹槽9所在的区域BE中，印刷电路板1的上下设置的所有玻璃纤维织物11以高的可靠性分别被这两个凹槽8和9中的至少一个切断。第一凹槽8和第二凹槽9的重叠部U形成印刷电路板1的内部。因此，即使印刷电路板1的制造出现公差，也能够确保印刷电路板1的上下设置的所有玻璃纤维织物11分别被这两个凹槽8和9中的至少一个切断。在这种情况下，第一深度T1和第二深度T2优选地分别大于在第一凹槽8和第二凹槽9所在的区域BE中在印刷电路板1的第一面A与第二面B之间的距离C的一半。其结果是，相应的凹槽8和9具有最小深度，并且第一凹槽8和第二凹槽9的重叠部U形成在印刷电路板1的中心所在的区域中。
第一深度T1和第二深度T2优选地分别为在第一凹槽8和第二凹槽9所在的区域BE中在印刷电路板1的第一面A与第二面B之间的距离C的至多70％，尤其是至多55％，尤其是至多52％。因此，将由第一凹槽8和第二凹槽9引起的印刷电路板1的机械减弱保持在低水平。
第一凹槽8的第一宽度D1优选地至少为0.8mm，尤其至少为1.0mm，并且第二凹槽9的第二宽度D2优选地至少为0.8mm，尤其至少为1.0mm。例如，可以取决于将印刷电路板1设置为符合标准所允许的沾污度来选择第一凹槽8和第二凹槽9相应的宽度，其中，要选择的凹槽的宽度随着沾污度上升而增加。
在第一凹槽8与第二凹槽9之间的距离E优选地至少为第一宽度D1和第二宽度D2之和的一半，并且至多为第一宽度D1和第二宽度D2之和的五倍，即0.5·(D1+D2)≤E≤5·(D1+D2)。因此，将由第一凹槽8和第二凹槽9导致的印刷电路板1的机械减弱、以及对利用印刷电路板1形成的电路的空间要求都保持在低水平。
应该注意，第一宽度D1和第二宽度D2可以相同或者不同。此外，应该注意，第一宽度D1和第二宽度D2在任何情况下都优选地至多为10mm。
第一凹槽8和第二凹槽9优选地具有以下类型的长度和轮廓：印刷线路板1的所有玻璃纤维织物11的至少所有玻璃丝3被第一凹槽8和/或第二凹槽9切断，玻璃丝3在印刷线路板1的法线方向N上投射时与第一金属结构5和第二金属结构6具有相交点。这确保沿着玻璃纤维织物11的玻璃细丝生长的所有晶枝的生长被这两个凹槽8和9中的至少一个阻断，这些玻璃细丝直接在从第一金属结构到第二金属结构的方向上行进。
可以分别利用非导电材料12(诸如，例如，塑料(例如，环氧树脂))来回填第一凹槽8和/或第二凹槽9。分别用于第一凹槽8和/或第二凹槽9的填料12优选地是与形成印刷电路板的塑料基质4相同的材料。通过分别利用非导电材料12来回填第一凹槽8和/或第二凹槽9，当在含有粉尘颗粒的环境中使用印刷电板1时，可以防止凹槽8和9分别被粉尘颗粒填充。此外，当将合适的固体材料(例如，环氧树脂)用作填料12时，大幅降低了分别由相应的凹槽8和9导致的印刷电路板1的机械减弱。
第一凹槽8和第二凹槽9优选地通过铣削开设在印刷电路板1中。
第一凹槽8具有设置在印刷电路板1中的底部区域8a，并且第二凹槽9具有设置在印刷电路板1中的底部区域9b。在示例实施例的范围内，如图3所图示的，相应的底部区域8a和底部区域9b的截面具有平面轮廓，但并非都需要如此。例如，相应的底部区域8a和底部区域9b的截面也可以呈V形。此外，例如，相应的凹槽的整个截面可以具有任何期望的形状，并且也可以呈V形。在本发明的含义内，相应的凹槽8和9的深度应理解为表示一直向下直到相应的凹槽8和9的截面的最深点的深度。
此时应该注意，当然，若需要，本发明的不同示例实施例的特征可以彼此组合，只要这些特征不相互冲突。

Claims (12)

1.一种印刷电路板，包括：绝缘层(10)，所述绝缘层(10)上下设置并且每层都具有玻璃纤维织物(3)，所述玻璃纤维织物(3)嵌入在塑料基质(4)中；还包括：第一金属结构(5)和第二金属结构(6)，所述金属结构设置为使得所述金属结构相互电绝缘，其中，设置第一凹槽(8)和第二凹槽(9)以防止在所述第一金属结构(5)与所述第二金属结构(6)之间形成将所述第一金属结构(5)和所述第二金属结构(6)彼此导电连接的导电晶枝(7)，其中，所述第一凹槽(8)和所述第二凹槽(9)设置为使得所述第一凹槽(8)和第二凹槽(9)从所述第一金属结构(8)到所述第二金属结构(9)的方向上相对于彼此偏移；并且，所述第一凹槽(8)从所述印刷电路板(1)的第一面(A)开始延伸到所述印刷电路板(1)中，所述第二凹槽(9)从所述印刷电路板(1)的第二面(B)开始延伸到所述印刷电路板(1)中，所述第二面设置为与所述印刷电路板(1)的所述第一面(A)相背，其中，所述第一凹槽(8)具有第一深度(T1)并且所述第二凹槽(9)具有第二深度(T2)，其中，所述第一深度(T1)和所述第二深度(T2)之和至少等于在所述第一凹槽(8)和所述第二凹槽(9)所在的区域(BE)中在所述印刷电路板(1)的所述第一面(A)与所述第二面(B)之间的距离(C)。
2.根据权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，所述第一深度(T1)和所述第二深度(T2)之和大于在所述第一凹槽(8)和所述第二凹槽(9)所在的区域(BE)中在所述印刷电路板(1)的所述第一面(A)与所述第二面(B)之间的距离(C)。
3.根据权利要求2所述的印刷电路板，其特征在于，所述第一深度(T1)和所述第二深度(T2)分别大于在所述第一凹槽(8)和所述第二凹槽(9)所在的区域(BE)中在所述印刷电路板(1)的所述第一面(A)与所述第二面(B)之间的距离(C)的一半。
4.根据权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，所述第一深度(T1)和所述第二深度(T2)分别至多为在所述第一凹槽(8)和所述第二凹槽(9)所在的区域(BE)中在所述印刷电路板(1)的所述第一面(A)与所述第二面(B)之间的距离(C)的70％，尤其至多为距离(C)的55％。
5.根据权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，所述第一凹槽(8)的第一宽度(D1)至少为0.8mm，尤其至少为1.0mm，并且所述第二凹槽(9)的第二宽度(D2)至少为0.8mm，尤其至少为1.0mm。
6.根据权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，所述第一凹槽(8)具有第一宽度(D1)并且所述第二凹槽(9)具有第二宽度(D2)，其中，所述第一凹槽(8)与所述第二凹槽(9)之间的距离(E)至少为所述第一宽度(D1)和所述第二宽度(D2)之和的一半并且至多为所述第一宽度(D1)和所述第二宽度(D2)之和的五倍。
7.根据权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，所述第一凹槽(8)和所述第二凹槽(9)具有以下类型的长度和轮廓：所述印刷线路板(1)的所有所述玻璃纤维织物(11)的至少所有所述玻璃丝(3)被所述第一凹槽(8)和/或所述第二凹槽(9)切断，所述玻璃丝(3)在所述印刷线路板(1)的法线方向(N)上投射时与所述第一金属结构(5)和所述第二金属结构(6)具有相交点。
8.根据权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，所述第一凹槽(8)和/或所述第二凹槽(9)由非导电材料(12)回填。
9.根据权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，所述第一金属结构(5)和所述第二金属结构(6)分别设计成至少相应的导电导体迹线(5b、5c、6b、6c)的至少一个区段(5b’、5b”、5c’、5c”、6b’、6b”、6c’、6c”)的形式。
10.根据权利要求9所述的印刷电路板，其特征在于，所述第一金属结构(5)设计成第一导体迹线(5b)和第二导体迹线(5c)的至少一个相应的区段(5b’、5b”、5c’、5c”)的形式，所述第一导体迹线(5b)和所述第二导体迹线(5c)设置在不同的绝缘层(2)上；以及，所述第二金属结构(6)设计成第三导体迹线(6b)和第四导体迹线(6c)至少一个相应的区段(6b’、6b”、6c’、6c”)的形式，其中，所述第一导体迹线(5b)与所述第三导体迹线(6b)设置在相同的绝缘层上，并且所述第二导体迹线(5c)与所述第四导体迹线(6c)设置在相同的绝缘层上。
11.根据权利要求10所述的印刷电路板，其特征在于，所述第一导体迹线(5b)与所述第三导体迹线(6b)设置在所述印刷电路板(1)的所述第一面(A)的区域中，并且第二导体迹线(5c)与所述第四导体迹线(6c)设置在所述印刷电路板(1)的所述第二面(B)的区域中。
12.根据权利要求9至11中的一项所述的印刷电路板，其特征在于，所述第一金属结构(5)和/或所述第二金属结构(6)分别还包括至少一个导电镀通孔(5a、6a)，所述导电镀通孔(5a、6a)穿过所述印刷电路板(1)。
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