CN109511213A - 布线基板和平面变压器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供布线基板和平面变压器。本发明提供一种能够抑制由布线层对绝缘层造成的损伤的布线基板。本公开是包括多个绝缘层和至少1个布线层的布线基板。至少1个布线层配置在多个绝缘层之间。此外，至少1个布线层的在与厚度方向平行的截面中的至少1个角部带有圆角。
Description
技术领域
本公开涉及布线基板和平面变压器。
背景技术
作为将多个绝缘层和多个布线层交替地层叠而成的布线基板的制造方法，已知有将金属膏印刷在绝缘层上并进行烧成而形成布线层的方法。但是，在该方法中，由于无法充分地确保布线部的厚度，因此对于布线部的电阻的降低而言存在极限。
另一方面，也已知有通过将金属箔粘接于绝缘层而形成布线层的方法(参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11－329842号公报
发明内容
发明要解决的问题
在上述的多层布线基板中，有时布线层的与厚度方向平行的截面的角部与绝缘层接触而对绝缘层造成损伤。这样的损伤有可能成为绝缘层的裂纹的产生起点。
本公开的一个方面的目的在于，提供一种能够抑制由布线层对绝缘层造成的损伤的布线基板。
用于解决问题的方案
本公开的一个技术方案是包括多个绝缘层和至少1个布线层的布线基板。至少1个布线层配置在多个绝缘层之间。此外，至少1个布线层的在与厚度方向平行的截面中的至少1个角部带有圆角。
采用这样的结构，由于布线层的角部带有圆角，因此能够抑制在布线层的角部与相邻的绝缘层接触时对绝缘层造成的损伤，进而能够抑制绝缘层的裂纹的产生。
在本公开的一个技术方案中，也可以是，角部的圆角在至少1个布线层的厚度方向上设在至少1个布线层的平均厚度的30％以下的范围内。采用这样的结构，能够在抑制布线层的强度的下降的同时抑制对相邻的绝缘层造成的损伤。
在本公开的一个技术方案中，也可以是，至少1个布线层的在与厚度方向平行的截面中的所有的角部带有圆角。采用这样的结构，能够同时抑制对与布线层相邻的两个绝缘层造成的损伤。
在本公开的一个技术方案中，也可以是，布线基板包括多个布线层作为至少1个布线层。此外，也可以是，多个绝缘层和多个布线层在厚度方向上交替地配置。采用这样的结构，能够提供高品质的由多个布线层重合而成的多层布线基板、变压器等。
在本公开的一个技术方案中，也可以是，至少1个布线层未与多个绝缘层中的相邻的绝缘层固定。采用这样的结构，在由温度变化引起布线层和绝缘层膨胀或者收缩时，能够通过布线层和绝缘层独立地位移来吸收由热膨胀率的差异引起的布线层与绝缘层的变形量之差。因此，减小了在绝缘层和布线层之间产生的应力，抑制了绝缘层的裂纹等缺陷。
在本公开的一个技术方案中，也可以是，多个绝缘层以陶瓷作为主要成分。采用这样的结构，由于绝缘层的平坦性上升，因此能够在绝缘层高密度地配置布线。并且，也能够获得较高的绝缘性。
此外，本公开的另一个技术方案是使用本公开的布线基板的平面变压器。
附图说明
图1是实施方式的布线基板的沿与厚度方向平行的面的示意的剖视图。
图2是图1的布线基板的连接导体附近的示意的局部放大剖视图。
图3是表示图1的布线基板的制造方法的流程图。
图4是与图1不同的实施方式的布线基板的示意的剖视图。
附图标记说明
1、布线基板；2、第1绝缘层；3、第2绝缘层；3A、贯通孔；4、第3绝缘层；5、布线层；5A、5B、角部；7、连接导体；7A、粒体；7B、接合部；11、布线基板。
具体实施方式
以下，使用附图说明应用了本公开的实施方式。
[1.第1实施方式]
[1－1.布线基板]
图1所示的布线基板1包括多个绝缘层(第1绝缘层2、第2绝缘层3以及第3绝缘层4)、多个布线层5以及将多个布线层5之间连接起来的至少1个连接导体7(参照图2)。
另外，在本实施方式中，作为本公开的一个例子说明包括3个绝缘层和两个布线层的多层结构的布线基板1，但本公开的布线基板的绝缘层和布线层的数量并不限定于此。
布线基板1根据布线层5的图案的设计而应用于变压器(即变压器)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、发光二极管(LED)照明装置、功率晶体管、马达等用途。由于布线层5的厚壁化较为容易，因此布线基板1能够特别适合应用于高电压和大电流的用途。
＜绝缘层＞
第1绝缘层2、第2绝缘层3以及第3绝缘层4各自具有正面和背面。此外，第1绝缘层2、第2绝缘层3以及第3绝缘层4各自以陶瓷作为主要成分。另外，“主要成分”是指含量为80质量％以上的成分。
作为构成第1绝缘层2、第2绝缘层3以及第3绝缘层4的陶瓷，例如能够列举出氧化铝、氧化铍、氮化铝、氮化硼、氮化硅、碳化硅、LTCC(Low Temperature Co－fired Ceramic)等。这些陶瓷能够单独使用或者两种以上组合起来使用。
第1绝缘层2、第2绝缘层3以及第3绝缘层4在厚度方向上按照该顺序依次配置。如图2所示，第2绝缘层3具有在厚度方向上贯通第2绝缘层3的至少1个贯通孔3A。贯通孔3A是配置所谓的在厚度方向上将布线层之间电连接的通孔的导通孔。
＜布线层＞
多个布线层5各自具有正面和背面。此外，多个布线层5具有导电性，含有金属作为主要成分。作为该金属，例如能够列举出铜、铝、银、金、铂、镍、钛、铬、钼、钨、这些金属的合金等。在这些金属中，从成本、导电性、导热性以及强度的方面考虑，优选为铜。因而，作为布线层5，能够优选使用铜箔或者铜板。
如图1所示，多个布线层5配置在第1绝缘层2和第2绝缘层3之间以及第2绝缘层3和第3绝缘层4之间。也就是说，多个绝缘层和多个布线层5在厚度方向上交替地配置。多个布线层5以各自的正面和背面与相邻的绝缘层相对的方式配置。
多个布线层5各自的在与厚度方向平行的任意的截面中的正面侧的两个角部5A带有圆角。也就是说，在配置于第1绝缘层2和第2绝缘层3之间的布线层5中，将与第1绝缘层2的背面相对的正面的面方向上的周缘倒为圆角。同样地，在配置于第2绝缘层3和第3绝缘层4之间的布线层5中，将与第2绝缘层3的背面相对的正面的面方向上的周缘倒为圆角。
在上述截面中，在各布线层5的正面侧的两个角部5A，布线层5的正面和侧面以平滑的曲线连续地连接。另外，上述截面中的角部5A的外形在图1中呈圆弧状，但只要外形是不具有不连续点的曲线，就也可以不一定呈圆弧状。例如能够通过对构成各布线层5的金属箔或者金属板进行的冲切、蚀刻、研磨、放电加工等形成各角部5A的圆角。
各角部5A的圆角在各布线层5的厚度方向上设在布线层5的平均厚度的30％以下的范围内。也就是说，如图1所示，角部5A的带有圆角的部分的厚度方向上的宽度D为布线层5的平均厚度的30％以下。另外，“平均厚度”是指例如在面方向上离散的10个点处的厚度的平均值。
此外，各布线层5未与第1绝缘层2、第2绝缘层3以及第3绝缘层4中的相邻的绝缘层固定。也就是说，各布线层5构成为能够相对于相邻的绝缘层独立地位移。
换言之，在将多个布线层5的固定于相邻的绝缘层的区域设为固定区域并将多个布线层5的未固定于相邻的绝缘层的区域设为非固定区域时，多个布线层5仅具有非固定区域而不具有固定区域。在本实施方式中，由于如后述那样各连接导体7未接合于第2绝缘层3，因此各布线层5的与连接导体7接合的接合部分包含于非固定区域。
另外，在本实施方式中，多个布线层5与相邻的绝缘层分离，但也可以是，多个布线层5抵接于相邻的绝缘层。也就是说，只要布线层5和相邻的绝缘层各自能够在面方向上独立地位移，就也可以是，布线层5和相邻的绝缘层抵接在一起而不分离。
＜连接导体＞
如图2所示，多个连接导体7配置在第2绝缘层3的贯通孔3A内。连接导体7是将两个布线层5电连接的所谓的通孔。此外，连接导体7与两个布线层5接合。另一方面，连接导体7未与第2绝缘层3接合。
如图2所示，连接导体7具有接合部7B和金属制的粒体7A。
粒体7A是金属制的个体粒的集合体。粒体7A配置在贯通孔3A内。粒体7A借助接合部7B将两个布线层5彼此电连接。
粒体7A的材质并没有特别的限定，能够使用与能够应用于多个布线层5的金属相同的材质。但是，优选的是，粒体7A的材质与多个布线层5的主要成分相同。由此，能够减小在温度变化时在连接导体7和两个布线层5之间产生的应力。
构成粒体7A的各粒的形状并没有特别的限定，能够设为球体、多面体等。此外，各粒不需要全部呈相同形状，粒体7A也可以包含大小、形状不同的粒。
粒体7A利用接合部7B保持在贯通孔3A内。在贯通孔3A内，也可以是，粒体7A的粒彼此抵接。此外，也可以是，粒体7A包含自接合部7B突出的粒、抵接于两个布线层5的粒。
接合部7B具有导电性，将粒体7A和两个布线层5电连接。接合部7B例如由银－铜合金等金属钎料、锡－银－铜合金等焊料形成。
如图2所示，接合部7B与粒体7A的各粒的外表面接合，并且与两个布线层5接合。也就是说，接合部7B将粒体7A和两个布线层5接合起来。
此外，接合部7B未接合于第2绝缘层3。也就是说，粒体7A未固定于第2绝缘层3的构成贯通孔3A的内壁。此外，在连接导体7和第2绝缘层3的构成贯通孔3A的内壁之间存在空隙。
在1个连接导体7中，较佳的是，粒体7A的总体积小于接合部7B的总体积。因而，从连接可靠性的方面考虑，较佳的是，粒体7A以分散的方式配置在接合部7B内。
[1－2.布线基板的制造方法]
接着，说明布线基板1的制造方法。
利用包括图3所示的贯通孔形成工序S1、粒体配置工序S2、层配置工序S3、接合工序S4的制造方法得到布线基板1。
＜贯通孔形成工序＞
在本工序中，形成多个绝缘层，并且在这些绝缘层形成在厚度方向上贯通这些绝缘层的贯通孔。
在本工序中，首先将未烧结陶瓷成形为陶瓷基板状。具体地讲，首先将陶瓷粉末、有机粘结剂、溶剂以及增塑剂等添加剂混合起来，得到浆料。接着，通过利用众所周知的方法将该浆料成形为片状，得到基板状的未烧结陶瓷(所谓的陶瓷坯片)。
通过穿设等在得到的多个陶瓷坯片的局部设置贯通孔3A。之后，烧结陶瓷坯片。由此，得到陶瓷制的多个绝缘层。
＜粒体配置工序＞
在本工序中，在贯通孔3A内配置粒体7A和接合部7B。具体地讲，例如利用分配器等在贯通孔3A内配置将粒体7A和构成接合部7B的金属钎料或者焊料与溶剂混合而成的膏。另外，也可以是，在贯通孔3A内配置图2所示的互相接合的状态的粒体7A和接合部7B。此外，也可以是，在贯通孔3A内配置在粒体7A所含有的多个固体粒中的各固体粒的表面涂覆有金属钎料等接合部7B的状态的粒体7A。
＜层配置工序＞
在本工序中，将包含配置有粒体7A和接合部7B的第2绝缘层3在内的多个绝缘层和多个布线层5交替地重合。在此，在将这些层重合之前，例如通过对金属箔或者金属板进行的冲切、蚀刻、研磨、放电加工等使各布线层5的角部5A带有圆角。
另外，也可以在粒体配置工序S2之前进行层配置工序S3。此外，也可以同时进行粒体配置工序S2和层配置工序S3。例如也可以是，在将1个布线层5配置在第2绝缘层3的背面侧之后将粒体7A和接合部7B配置在贯通孔3A内，之后将另一个布线层5配置在第2绝缘层3的正面侧。
＜接合工序＞
在本工序中，将接合部7B熔融并使其固化，将粒体7A和两个布线层5接合起来。具体地讲，对将在层配置工序S3中得到的各层重合而成的层叠体进行加热。由此，形成连接导体7。
[1－3.效果]
根据以上详细说明的实施方式，能获得以下的效果。
(1a)由于布线层5的角部5A带有圆角，因此能够抑制在布线层5的角部5A与相邻的绝缘层接触时对绝缘层造成的损伤，进而能够抑制绝缘层的裂纹的产生。
(1b)由于各角部5A的圆角在各布线层5的厚度方向上设在布线层5的平均厚度的30％以下的范围内，因此能够在抑制布线层5的强度的下降的同时抑制对相邻的绝缘层造成的损伤。
(1c)由于多个布线层未与相邻的绝缘层固定，因此在由温度变化引起多个布线层和多个绝缘层膨胀或者收缩时，能够通过相邻的布线层和绝缘层独立地位移来吸收由多个布线层和多个绝缘层之间的热膨胀率的差异引起的多个布线层与多个绝缘层的变形量之差。因此，减小了在多个绝缘层和多个布线层之间产生的应力，抑制了多个绝缘层的裂纹等缺陷。
(1d)由于多个绝缘层各自以陶瓷作为主要成分，因此各绝缘层的平坦性上升。因此，能够在各绝缘层高密度地配置布线。并且，也能够获得较高的绝缘性。由此，即使在多个布线层流通有比较大的电流的情况下，也能够实现布线层之间的可靠的电绝缘。
[2.其他的实施方式]
以上，对本公开的实施方式进行了说明，但本公开能够采用各种方式而并不限定于上述实施方式，这是不言而喻的。
(2a)在上述实施方式的布线基板1中，也可以是，各布线层5的在与厚度方向平行的截面中的所有的角部带有圆角。在图4所示的布线基板11中，各布线层5的正面侧的角部5A和背面侧的角部5B全部带有圆角。由此，能够同时抑制对与布线层5相邻的两个绝缘层造成的损伤。
此外，在上述实施方式的布线基板1中，并不一定需要布线层5的面方向上的周缘整体的角部都带有圆角。只要布线层5的周缘的至少局部的角部带有圆角，就能够抑制对绝缘层造成的损伤。
(2b)在上述实施方式的布线基板1中，也可以是，各角部的圆角在各布线层5的厚度方向上并不一定设在布线层5的平均厚度的30％以下的范围内。
(2c)在上述实施方式的布线基板1中，也可以是，多个布线层5的局部或者整体利用金属钎料或者焊料与相邻的绝缘层固定。此外，也可以是，连接导体7与绝缘层固定。也就是说，也可以是，多个布线层5各自同时具有固定于绝缘层的固定区域和未固定于绝缘层的非固定区域这两个区域。此外，也可以是，多个布线层5并不一定具有非固定区域。
(2d)在上述实施方式的布线基板1中，连接导体7的结构是一个例子。因而，也可以是，替代金属制的粒体7A而使用利用接合部将金属制的块体(例如柱状体、板状体、箔状体等)或球体、或者在厚度方向上贯穿多个布线层5的金属制的棒体接合于布线层5的连接导体7。
(2e)在上述实施方式的布线基板1中，各绝缘层的材质并不限定于陶瓷。例如也可以是，各绝缘层以树脂、玻璃等作为主要成分。
(2f)上述实施方式的布线基板1能够形成平面变压器。也就是说，也可以是，多个布线层5各自在相邻的绝缘层的外缘部具有线圈状的布线图案。此外，也可以是，在各绝缘层的中央部形成有芯插入孔，该芯插入孔贯通形成为线圈状的线圈布线图案的内侧。在该芯插入孔中插入有例如铁素体等磁性体芯。
(2g)在上述实施方式的布线基板1中，图示了多个绝缘层具有相同的厚度并且多个布线层具有相同的厚度，但也可以是各绝缘层的厚度和各布线层的厚度各不相同。此外，也可以是，各布线层的占有面积不同。
(2h)也可以将上述实施方式的1个构成要素所具有的功能分散为多个构成要素或者将多个构成要素所具有的功能统合为1个构成要素。此外，也可以省略上述实施方式的结构的局部。此外，也可以将上述实施方式的结构的至少局部相对于其他的上述实施方式的结构进行附加、替换等。另外，根据由权利要求书所记载的语句限定的技术思想所包含的所有方式都是本公开的实施方式。
Claims (7)
1.一种布线基板，其中，
该布线基板包括：
多个绝缘层；以及
至少1个布线层，其配置在所述多个绝缘层之间，
所述至少1个布线层的在与厚度方向平行的截面中的至少1个角部带有圆角。
2.根据权利要求1所述的布线基板，其中，
所述角部的圆角在所述至少1个布线层的厚度方向上设在所述至少1个布线层的平均厚度的30％以下的范围内。
3.根据权利要求1所述的布线基板，其中，
所述至少1个布线层的在与厚度方向平行的截面中的所有的角部带有圆角。
4.根据权利要求1所述的布线基板，其中，
该布线基板包括多个布线层作为所述至少1个布线层，
所述多个绝缘层和所述多个布线层在厚度方向上交替地配置。
5.根据权利要求1所述的布线基板，其中，
所述至少1个布线层未与所述多个绝缘层中的相邻的绝缘层固定。
6.根据权利要求1所述的布线基板，其中，
所述多个绝缘层以陶瓷作为主要成分。
7.一种平面变压器，其中，
该平面变压器使用权利要求1～6中任一项所述的布线基板。
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