CN107613662A - 用于制造电路板构件的方法和电路板构件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造电路板构件(10)的方法，电路板构件具有内核层(16)和用于确定流经内核层(16)的电流的电流传感器(30)，该方法为提高内核层(16)相对于电流传感器(30)的定位精度而包括：提供由电路板材料构成的、具有凹部(14)的层(12)；提供具有内核层轮廓的内核层(16)；内核层(16)装入到凹部(14)中；内核层(16)嵌入在凹部(14)中；使电路板层结构完整并层叠；在最上方的电路板层(AL)上安放至少两个对准标记(M1、M2)；在内核层轮廓上产生限定的、对准至少两个对准标记(M1、M2)的横截面渐缩部(S)；将用于电流传感器(30)的、对准至少两个对准标记(M1、M2)的装配标记施加到最上方的电路板层(AL)上。

Description

用于制造电路板构件的方法和电路板构件
技术领域
本发明涉及电路板制造的领域并且尤其涉及如下电路板的制造，这些电路板具有内核层和用于确定流动经过内核层的电流的电流传感器。特别地，本发明涉及一种用于制造电路板构件的方法，该电路板构件具有内核层和用于确定流动经过内核层的电流的电流传感器，本发明还涉及相应制造的电路板构件或相应制造的电路板。
背景技术
在现代电路板中，在导体线路中产生高的电流。因为发展趋势是在电流更高的同时具有更小的组件尺寸，所以必须将更多的热量形式的功率经由电路板的材料导出。从导体线路中导出更高热流的一个方案是将内核层嵌入到电路板基体中。内核层在此由如下材料制成，该材料具有极其高的导热性，其通常由铜制成。内核层由于其尺寸也能够用作为高电流导体线路。
这种电路板的用户期望尽可能精确地测量流动经过内核层(Inlay)的电流。传感器相对于内核层越精确地安置，电流测量就越准确。对此，传感器根据处于外层片中的标记对准。由于制造所引起的公差以及内核层在层叠工艺期间的微小的位移能够造成内核层的错位。
从EP 2 437 072 A2中已知将电流传感器安置在电路板上，以测量流动经过导体线路的电流。用于电流测量的已知设备包括电路板，该电路板具有导体线路和用于测量在导体线路中流动的电流的电流传感器，电流传感器布置在导体线路上方。
从DE 103 01 682 B4中已知：分流电阻在施加到载体元件上之后通过铣刀加工，以便设定特定的电阻值。
发明内容
相对于此，本发明提出一种用于制造电路板构件的方法和相应制造的电路板构件。
根据本发明的用于制造电路板构件的方法为了提高内核层相对于所述电流传感器的定位精度而包括如下步骤：
提供由电路板材料构成的、具有凹部的层，
提供具有内核层轮廓的内核层，
将内核层装入到凹部中，
将内核层嵌入在凹部中，
使电路板层结构完整并且层叠，
在最上方的电路板层上安放至少两个对准标记，
在内核层轮廓上产生限定的横截面渐缩部，横截面渐缩部对准至少两个对准标记，
在最上方的电路板层上施加用于电流传感器的装配标记，装配标记对准至少两个对准标记。
根据本发明的电路板构件具有内核层和用于确定流动经过内核层的电流的电流传感器的装配标记，其中内核层具有引入的横截面渐缩部，横截面渐缩部在电路板被层叠之后对准至少两个对准标记，装配标记对准横截面渐缩部。
当前，可将术语“电路板构件”理解为层结构，该层结构本身能够用作为(独立的)电路板或能够用作为在另外的电路板结构应用中使用的半成品。术语“电路板”和“电路板构件”在下面的描述中原则上等价应用。
本发明的构思在于：内核层或高电流导体线路首先引入到电路板或电路板构件中，并且固定在其中。这例如通过施加另外的电路板层来实现，随后对层结构进行层叠。在层结构的最上方的层上安放至少两个对准标记。随后，在对准所施加的对准标记的情况下，将横截面渐缩部引入到内核层中。在引入横截面渐缩部之后，将用于电流传感器的装配标记施加到最上方的电路板层上，其同样对准所施加的对准标记。接着或稍后，这样产生的(半成品)电路板构件在装配标记上或对准该装配标记地装配电流传感器。替选地，装配能够立即且在没有装配标记的情况下进行。
在此，将术语“横截面渐缩部”立即为任意类型的、距内核层的(也最小的)材料距离，该材料距离适合于形成限定的棱边(精密棱边)和/或代表适用于电流提高的收窄部。
因此，本发明提出，在将内核层嵌入电路板中之后才可复现地产生内核层处的精密棱边作为用于供测量的测量传感器的参考棱边，例如借助于铣刀或激光器来产生。电流传感器相对于内核层的更精确的相对定位实现了具有更小公差的电流测量。因此，精密棱边是内侧层的用于测量传感器的参考棱边。
确定作为根据本发明的设计的优点的是，误差源、例如在冲压时的错位和缩进以及内核层的不精确的外轮廓对于定位内核层的重要性降低。通过本发明也避免了，在制造电路板和制造内核层时的公差和错位必须普遍地并且对于整个工艺链全面地设计得更窄。
因此，根据本发明，实现了内核层相对于电流传感器的高对准精度。此外，通过后续加工内核层产生相对清晰限定的棱边，该棱边有助于提高测量品质。
至少两个对准标记例如为光学标记。光学标记例如能够为如下标记，该标记在产生外部导体图像时以蚀刻工艺制造。如果在该工艺中也产生测量传感器的装配位置，那么实现尤其高的位置一致性。但是其他的标记也是可行的。标记的数量处于本领域技术人员的判断的范围内。典型地，应用两个或三个标记，然而更多的标记也是可行的。
内核层的后续加工例如能够借助于铣削或激光切割或其他适当的技术进行。
附图说明
本发明的其他的优点和设计方案从所附的附图和描述中得出。
要理解的是：之前提出的和下面还要阐述的特征不仅能够以分别所提出的组合来应用，而且也能够以不同的组合应用或单独地应用，而没有偏离本发明的保护范围。
根据在附图中的实施例示意地示出本发明，并且下文中参考附图详细描述本发明。
图1A至1C以根据图2的切线I-I的侧视剖面图示出在制造根据本发明的电路板构件时的顺序。
图2示出与图1A至1C的剖面图相对应的根据本发明的电路板构件的截面的俯视图。
图3示出根据本发明的电路板构件的实施变体的截面的俯视图。
具体实施方式
在各个附图中示出的相同的和类似的特征用相同的附图标记表示。
图1A至1C说明在制造根据本发明的电路板构件10时的次序。下面，简化地将“电路板”理解为：该术语应不仅表示独立的电路板而且也表示在其他的电路板结构应用中使用的半成品。
为了制造电路板10，提供具有凹部或缺口14的层12以及内核层16。层12例如是由本领域技术人员已知的材料(例如FR4)构成的非导电的内层片。层12连同凹部14一起形成所谓的插入框架(Einlegerahmen)。层12能够具有包括多个其他层片的层结构，层结构在附图中未示出并且不对本发明的工作方式或根据本发明的制造方法产生影响。内核层16例如由铜或其他适当的材料构成。内核层对于本领域技术人员同样是已知的。
内核层16插入到层12的对其所设的缺口14中。对此，缺口14的形状匹配于内核层16的形状(参见图2的俯视图)，使得在插入内核层16的情况下在缺口14的内壁和内核层16的侧壁之间形成尽可能均匀的间隙18。
在层12之上施加由树脂材料(半固化片Prepreg)20构成的一个层片(在此也能够为多个层片)，并且层结构被压制或层叠。在层叠的过程中，层片20的液化的树脂材料也流入到间隙18中并且填充该间隙-如本领域技术人员同样已知的，这例如在图1A的视图中说明。
在树脂层片20上能够设有导体线路22，导体线路尤其能够由铜制成并且以本领域技术人员已知的方式施加，例如借助于铜薄膜和随后的蚀刻过程施加。
此外，根据本发明，将对准标记M1、M2施加在最上方的电路板层AL上(参见图2)。该对准标记能够为对于形成导体图像总归所需的标记。
随后，以对准该对准标记M1、M2的方式进行内核层16的限定的后续加工，从而产生内核层的横截面渐缩部或限定的棱边28。对此，移除内核层材料，以便形成切槽或普遍的切口24。该后续加工能够借助已知的技术、例如借助于铣刀26(参见图2)或激光器等进行。后续加工补偿了内核层相对于标记的所出现的错位(其例如能够由层叠工艺产生)。后续加工也补偿了内核层棱边的所出现的形状变化(其例如能够由冲压工艺产生)。这种棱边偏差例如在图1A中借助虚线的轮廓走向K1、K2示出。
在图1A至1C和2示出的实施例中，在内核层16的两个长边上引入切口24。由此，由于所产生的内核层接片16.3的所生成的限定的宽度，附加地产生尤其良好的测量质量，因为通过基于横截面渐缩部和限定的宽度提高的电流密度产生了更高的空间上已知的磁场。
随后，在通过一个或多个切口24生成的内核层接片16.3的上方，在最上方的电路板层(或外层片)AL上、再次对准这些对准标记M1、M2地施加电流传感器30(也参见图3)。通过内核层轮廓(即通过切口24产生的精密棱边28)和电流传感器30在相同的对准标记M1、M2处进行对准，能够极其精确地定位电流传感器30(即电流传感器30的测量点34)。定位能够(如在附图中示出那样)例如在内核层16的所产生的精密棱边28的上方(在附图的视图中的左侧棱边28)或者也例如居中地在两个棱边28之间在内核层接片16.3之上实现。为了部分接触(Ankontaktierung)，例如在最上方的层片AL的铜导线22上设有接触部位32。
图3示出根据本发明的电路板构件10的一个实施例，其中相同的元件设有相同的附图标记。在所示出的实施例中，仅产生一个切口24，其呈基本上垂直于内核层16的纵向延伸部而延伸的切槽的形式。其结果是内核层接片16.3的更强的横截面渐缩部S进而在该部位处产生更强的磁场。
能够使用任意对于这种电流测量目的已知的传感器作为电流传感器，例如(多维)霍尔效应传感器。
在引入切口或切槽和施加电流传感器时的对准根据已知的措施、例如借助于CCD照相机来进行，CCD照相机例如是为引入切槽所使用的铣床的组成部分。
因此，借助本发明实现内核层相对于电流传感器的精密精度的可复现的且显著的提高。由于公差和/或通过层叠工艺所引起的内核层错位以高精度被补偿。将内核层以根据本发明的方式收窄到剩余接片厚度上使得通过对准了相同标记的电流传感器实现极其精确的磁场测量。
根据本发明的横截面渐缩部因此一方面形成限定的内核层棱边，该内核层棱边允许电流传感器相对于棱边精确地定位，并且另一方面其(在渐缩充分的情况下)能够引起所提到的内核层收窄进而伴随引起要测量的信号的放大。如前文所述，术语“横截面渐缩部”在本发明的上下文中包括形成限定的棱边和/或形成内核层收窄部。
术语“切口”和“切槽”当前应当包括任意类型的(部分或贯通)钻孔，钻孔通过移除内核层材料的一部分而适合于形成用于使电流传感器对准的参考棱边。
因此，本发明包括电路板构件，其具有内核层和用于确定流动经过内核层的电流的电流传感器，其中内核层具有引入的横截面渐缩部，横截面渐缩部在电路板被层叠之后对准至少两个对准标记，横截面渐缩部与至少一个电流传感器对准。
作为中间产品，本发明也包括一种电路板构件(半成品)，其具有内核层和用于确定流动经过内核层的电流的电流传感器的装配标记，其中内核层具有引入的横截面渐缩部，横截面渐缩部在电路板被层叠之后对准至少两个对准标记，装配标记对准横截面渐缩部。
本发明还包括一种所提出的电路板构件，其具有内核层和用于确定流动经过内核层的电流的电流传感器的装配标记，电路板构件在装配标记上装配有用于确定流动经过内核层的电流的电流传感器。该装配优选如下地进行，使得电流传感器通过对准横截面渐缩部(或限定的棱边)来定位。
在根据本发明的方法中施加的步骤或者包括将对准至少两个对准标记的、用于电流传感器的装配标记施加到最上方的电路板层上，或者包括将对准至少两个对准标记的电流传感器施加到最上方的电路板层上。在第一个提出的替选方案中，随后或者在更晚的时间点(尤其在用户方)进行电流传感器的装配。

Claims (13)

1.一种用于制造电路板构件(10)的方法，所述电路板构件具有内核层(16)和用于确定流动经过所述内核层(16)的电流的电流传感器(30)，其中所述方法为了提高所述内核层(16)相对于所述电流传感器(30)的定位精度而包括如下步骤：
提供由电路板材料构成的、具有凹部(14)的层(12)，
提供具有内核层轮廓的内核层(16)，
将所述内核层(16)装入到所述凹部(14)中，
将所述内核层(16)嵌入在所述凹部(14)中，
使电路板层结构完整并且层叠，
在最上方的电路板层(AL)上安放至少两个对准标记(M1、M2)，
在所述内核层轮廓上产生限定的横截面渐缩部(S)，所述横截面渐缩部对准至少两个所述对准标记(M1、M2)，
在最上方的电路板层(AL)上施加用于电流传感器(30)的装配标记，所述装配标记对准至少两个所述对准标记(M1、M2)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在产生所述横截面渐缩部(S)的步骤与施加所述电流传感器(30)的步骤之间施加另外的电路板层片并且进行层叠。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，借助于铣削、激光打孔来产生所述横截面渐缩部(S)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，借助于层叠或压制来嵌入所述内核层(16)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述横截面渐缩部(S)通过至少一个切槽或切口(24)实现。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述横截面渐缩部(S)通过单侧的切槽或切口(24)实现，或者其中，所述横截面渐缩部(S)通过双侧的切槽或切口(24)实现。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述电流传感器(30)的测量点(34)布置在所述横截面渐缩部(S)的限定的棱边(28)之上或居中地布置在所述横截面渐缩部(S)之上。
8.一种电路板构件(10)，具有内核层(16)和用于确定流动经过所述内核层(16)的电流的电流传感器(30)的装配标记，其中所述内核层(16)具有引入的横截面渐缩部(S)，所述横截面渐缩部在电路板(10)被层叠之后对准至少两个对准标记(M1、M2)，所述装配标记对准所述横截面渐缩部。
9.根据权利要求8所述的电路板构件(10)，所述电路板构件在所述装配标记上装配有用于确定流动经过所述内核层(16)的电流传感器(30)。
10.根据权利要求8或9所述的电路板构件(10)，其中，所述横截面渐缩部(S)通过至少一个切槽或切口(24)实现。
11.根据权利要求9或10所述的电路板构件(10)，其中，所述电路板构件具有至少一个通过所述横截面渐缩部(S)限定的棱边(28)作为参考棱边(28)，所述电流传感器(30)的测量点(34)相关于所述参考棱边进行对准。
12.根据权利要求11所述的电路板构件(10)，其中，所述电流传感器(30)的所述测量点(34)布置在所述横截面渐缩部(S)的所述棱边(28)之上或居中地布置在所述横截面渐缩部(S)之上。
13.一种电路板，具有引入到该电路板中的根据权利要求9至12中任一项所述的电路板构件(10)。
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