CN1239060C - 元件安装基板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种小型、可靠性高的元件安装基板。在密封部(2)中埋设多个导电板构成的电路图案(80)，在电路图案(80)中装载IGBT(59)等内部电器元件和谐振电容器等外部电气元件，内部电气元件细丝压焊在电路图案上且埋设在密封部内；外部电气元件经密封部的开口部(23)，从外部焊接至电路图案。这时，可使用比铜箔宽度窄的导电极，因而可使电路图案小型化，而且，覆盖内部电气元件对电路图案的连接部分，把外部电气元件对电路图案的连接部分收容于开口部等的内部，因而可提高可靠性。

Description

元件安装基板及其制造方法
本发明涉及安装电气元件的元件安装基板(电路板)。
在例如用于驱动电子灶磁控管的元件安装基板中，其构成是在印刷电路板的电路图案上焊接IGBT模块和电容器等。这时，在电路图案中流过大电流，因而必须使构成电路图案的铜箔展宽，使电路图案变大。而且，流过大电流的多个焊接部分暴露于印刷电路板表面，因而在可靠性方面留有待改善的地方。
本发明鉴于上述情况而作出，其目的在于提供一种小型、可靠性高的元件安装基板及其制造方法。
本发明第1方面所述的电路安装基板包括：由多个导电板构成的电路图案；电气连接所述电路图案的内部电气元件；密封所述电路图案与所述内部电气元件的树脂制的密封部；设置在所述密封部、用于从所述密封部外把外部电气元件连接至所述电路图案的开口部。
根据上述手段，可使用比铜箔宽度狭的导电板，因而可使电路图案小型化。又，与电路图案一起密封内部电气元件，从而可覆盖两者连接部分。而且，可在密封部的开口部内连接外部电气元件和电路图案，因而，两者连接部分不伸出密封部的外部，总之，可提高可靠性。
本发明第2方面所述的元件安装基板的制造方法包括下述步骤：把内部电气元件电气连接至由多个导电板构成的电路图案；形成密封所述电路图案及所述内部电气元件且具有开口部的密封部；从所述密封部的外部，经所述开口部，把外部电气元件电气连接至所述电路图案。
根据上述手段，可使用比铜箔宽度狭的导电板，因而可使电路图案小型化。又，与电路图案一起密封内部电气元件，从而可覆盖两者连接部分。而且，可在密封部的开口部内连接外部电气元件和电路图案，因而，两者连接部分不伸出密封部的外部，总之，可提高可靠性。
本发明第3方面所述的元件安装基板，所述密封部由环氧类树脂材料形成。
根据上述手段，可提高密封部的绝缘性、耐热性和成形性。
本发明第4方面所述的元件安装基板，在所述电路图案中与内部电气元件对应的部分设置比剩余部分壁厚的厚壁部。
根据上述手段，使密封部中与厚壁部对应的部分变薄。由此，密封部薄壁部分散热的热阻变小，从而可提高内部电气元件的散热性能。
本发明第5方面所述的元件安装基板，在电路图案中与内电气元件对应的部分设置暴露于密封部外部的露出部。
根据上述手段，内部电气元件产生的热量，经电路图案的露出部直接释放至外部，因而可提高内部电气元件的散热性能。
本发明第6方面所述的元件安装基板，在密封部内与内部电气元件对应的部分上，埋设与电路图案电气绝缘的金属构件；在所述金属构件上，设置暴露于所述密封部外部的露出部。
根据上述手段，内部电气元件产生的热可有效地释放至密封部外，从而可提高散热性能。而且，不经绝缘物而在密封部上安装导电性散热板，可减少元件数量。
本发明第7方面所述的元件安装基板，在密封部内与内部电气元件对应的部分，埋设与电路图案机械上分离的金属构件。
根据上述手段，使密封部中与金属构件对应的部分壁变薄。由此，在密封部薄壁部分散热热阻变小，可提高内部电气元件的散热性能。
本发明第8方面所述的元件安装基板，在密封部上设置支持外部电气元件的支持部。
根据上述手段，外部电气元件可在受到支持的状态下，连接至电路图案，从而可提高连接外部电气元件的操作性。
本发明第9方面所述的元件安装基板，在电路图案上设置伸出于密封部外部的端子部。
根据上述手段，可经端子部简单地把电路图案与电源等相连接。
图1是本发明第1实施例的元件安装基板的俯视图。
图2是元件安装基板的立体图。
图3是图1沿X3线的剖视图。
图4是图1沿X4线的剖视图。
图5是表示电气连接状态的图。
图6是表示本发明第2实施例的与图3相当的图。
图7是表示本发明第3实施例的与图3相当的图。
图8是表示本发明第4实施例的与图3相当的图。
图中：1是元件安装基板，2是密封部，3-5是输入框(导电板)，6-8是薄片端子(端子部)，9-11是开口部，15-17是输出框(导电板)，18-20是镜形(园头)端子(端子部)，21和22是基板端子(端子部)，23～25是开口部，29和30是控制框(导电板)，31和32是基板端子(端子部)，33和34是中继框(导电板)，37是基板端子(端子部)，38和39是中继框(导电板)，40是基板端子(端子部)，41和42是开口部，46是温度熔丝(外部电气元件)，47是防干扰电容器(外部电气元件)，49-52是片状二极管(内部电气元件)，54是扼流图(外部电气元件)，56是平滑电容器(外部电气元件)，58是厚壁部，58a是露出部，58b是金属构件，59和60是IGBT(内部电气元件)，61和62是片状二极管(内部电气元件)，63和65是谐振电容器(外部电气元件)，67是筋(支持部)，80是电路图案，82是露出部，83是金属构件，84是露出部。
下文，参照图1至图5，说明本发明的第1实施例。图2的元件安装基板1是配设在电子灶的机箱(未图示)内的，其构成如下。
密封部2由环氧树脂类材料形成，制成横向长的矩形板形状。如图1所示，在该密封部2内的左侧部，埋设相当于导电极的输入框3～5，在输入框3～5上，一体地形成薄片端子6～8。这些薄片端子6～8相当于端子部，贯穿密封部2的左侧面向外部伸出。
在密封部2上，对应于框3，形成1个开口部9，对应于输入框4，形成3个开口部10，对应于输入框5，形成1个开口部11。这些开口部9～11制成在厚度方向贯通密封部2的圆形孔状。在输入框3上，位于开口部9内形成端子孔12，在输入框4上，位于3个开口部10内分别形成3个端子孔13，在输入框5上，位于开口部11内形成端子孔14。
在密封部2内的右侧部埋设相当于导电板的输出框15～17，在输出框15～17上一体地形成镜形端子18～20。这些镜形端子18～20相当于端子部，贯穿密封部2的右侧面向外部突出。在输出框15和17上一体地形成窄宽度的基板端子21和22。这些基板端子21和22相当于端子部，贯穿密封部2的上端面向外部伸出。
在密封部2上，对应于输出框15形成2个开口部23，对应于输出框16形成3个开口部24，对应于输出框17形成1个开口部25。这些开口部23-25做成在厚度方向贯穿密封部2的圆形孔状。在输出框15上，位于2个开口部23内分别形成2个端子孔26，在输出框16上，位于3个开口部24内分别形成3个端子孔27。在输出框17上，位于开口部25内形成端子孔28。
在密封部2内的左右方向中央部分，埋设相当于导电板的宽度窄的控制框29和30，在控制框29和30上，一体地形成基板端子31和32。这些基板端子31和32相当于端子部，贯穿密封部2的上端面向外部伸出。
在密封部2内的左侧部，埋设相当于导电板的中继框33和34，在密封部2上，对应于中继框34形成2个开口部35。这些开口部35制成在厚度方向贯穿密封部2的圆形孔状。在中继框34上，位于2个开口部35内分别形成2个端子孔36，在中继框33上，一体地形成基板端子37。此基板端子37相当于端子部，贯穿密封部2的上端面向外部伸出。
在密封部2内，埋设相当于导电板的中继框38和39，在长的中继框38上，一体地形成基板端子40。这些基板端子40相当于端子部，贯穿密封部2的上端面向外部伸出。
在密封部2上，对应于中继框38形成4个开口部41，对应于中继框39，形成2个开口部42。这些开口部41和42制成在厚度方向贯穿密封部2的圆形孔状。在中继框38上，位于4个开口部41内分别形成4个端子孔43。在中继框39上，位于2个开口部42内分别形成2个端子孔44。
输入框3～5、输出框15～17、控制框29和30、中继框33和34、中继框38和39是通过对导电性金属板进行冲压成形而形成的。图1的标号80表示由输入框3～5、输出框15～17、控制框29和30、中继框33和34、中继框38和39构成的电路图案。
在输入框3的薄片端子6和输入框5的薄片端子8上机械配合连接器(未图示)。这些连接器各内设成对薄片端子(未图示)，如图5所示，输入框3的薄片端子6和输入框5的薄片端子8经该成对薄片端子电气连接市电交流电源45。
在输入框4和5之间设置相当于外部电气元件的温度熔丝46。如图1所示，该温度熔丝46，其一个引线端子46a，经密封部2的开口部10插入输入框4的端子孔13内，而另一个引线端46a，经密封部2的开口部11插入输入框5的端子孔14内，通过把两引线端子46a焊接在端子孔13和14的周缘部而电气连接至输入框4和5之间。
如图5所示，相当于外部电气元件的防干扰电容器47介于输入框3和4之间。如图1所示，该防干扰电容器47，其一个引线端子48，经密封部2的开口部9插入输入框3的端子孔12内，另一个引线端子48，经密封部2的开口部10插入输入框4的左下角的端子孔13内，把该两个引线端子48焊至端子孔12和13的周缘部，从而电气连接至电源框3和4之间。
片状二极管49和50装载在电源框3和4的右侧部，片状二极管49和50埋设在密封部2内。这些片状二极管49和50相当于内部电气元件，片状二极管49的阳极端A通过细丝压焊电气连接输入框3，其阴极端K通过细丝压焊而与中继框34电气连接。片状二极管50的阳极端A经细丝压焊与输入框4电气连接，其阴极端K经细丝压焊与中继框34电气连接。
片状二极管51和52装载在中继框38的左侧部，埋设在密封部2内。这些片状二极管51和52相当于内部电气元件，片状二极管51和52的阳极端A经细丝压焊，与中继框38电气连接。片状二极管51的阳极端K，经细丝压焊与输入框3电气连接，片状二极管52的阴极端K，经细丝压焊与输入框4电气连接。图5的标号53表示片状二极管49～52构成的整流电路。
如图5所示，相当于外部电气元件的扼流图54介于中继框34和输出框16之间。如图1所示，该扼流圈54，其一个引线端55，经密封部2的开口部35插入中继框34的端子孔36内，另一个引线端55，经密封部2的开口部24插入输出框16的端子孔27内，该两引线端55焊至端子孔36和37的周缘部，从而电气连接至中继框34和输出框16之间。
如图5所示，相当于外部电气元件的平滑电容器56介于输入框16和中继框38之间。如图1所示，该平滑电容器56，其一个引线端57，经密封部2的开口部24插入输出框16的端子孔27内，另一个引线端57，经密封部2的开口部41插入中继框38的端子孔43内，该两个引线端57焊至端子孔27和43的周缘部，从而电气连接至输出框16和中继框38之间。
如图3所示，在输出框17上设置比输出框17其余部分壁厚的厚壁部58。该厚壁部58是通过把金属构件58b机械联结至输出框17而形成的，在厚壁部58上设置经密封部2的下表面暴露于外部的露出部58a。金属构件58b由铜或铝等材料构成，锡焊或电焊至输出框17。
在输出框17上位于厚壁部58处装载IGBT59，IGBT59埋设在密封部2内。该IGBT59相当于内部电气元件，如图1所示，其集电极端C经细丝压焊与输出框17电气连接，其发射极E通过细丝压焊与中继框38电气连接，其栅极G经细丝压焊与控制框30电气连接。
在输出框16上装载IGBT60，IGBT60埋设在密封部2内。该IGBT60相当于内部电气元件，其集电极端C经细丝压焊与输出框16电气连接，其发射极端E，经细丝压焊与下方的输出框17电气连接，其栅极端G，经细丝压焊与控制框29电气连接。
在输出框16上设置如上所述的厚壁部58，IGBT60装载在输出框16的厚壁部58上。IGBT59和60是由半导体裸芯片构成的。
在输出框17上位于IGBT59下方处，装载片状二极管61，该片状二极管61埋设在密封部2内。片状二极管61相当于内部电气元件，其两端，经细丝压焊反向并连至IGBT59的集电极C与发射极E之间(参照图5)。
在输出框16上位于IGBT60右侧处装载片状二极管62，片状二极管62埋设在密封部2内。该片状二极管62相当于内部电气元件，其两端，经细丝压焊反向并连至IGBT60的集电极端C与发射极端E之间(参照图5)。
如图5所示，相当于外部电气元件的谐振电容器63介于输出框15和16之间。如图1所示，该谐振电容器63，其一个引线端64，经密封部2的开口部23插入输出框15的端子孔26内，其另一个引线端64，经密封部2的开口部24插入输出框16的端子孔27内，该两引线端64焊接至端子孔26和27的周缘部，从而电气连接至输出框15和16之间。
如图5所示，相当于外部电气元件的谐振电容器65介于输出框15和中继框38之间。该谐振电容器65，如图1所示，其一个引线端66，经密封部2的开口部23插入输出框15的端子孔26内，其另一个引线端66，经密封部2的开口部41插入中继框38的端子孔43内，该两个引线端66焊至端子孔26和43的周缘部，从而电气连接至输出框15的中继框38间。
如图4所示，在密封部2上，位于平滑电容器56两端部、谐振电容器63的两端部、谐振电容器65的两端部处，一体地形成平板状筋67(对平滑电容器56，图示其两端部的筋67，对谐振电容器63和65仅图示一端的筋67)。这些筋67沿平滑电容器56的表面均具有圆弧状的弯曲面68，通过支持平滑电容器56而防止平滑电容器56等倾倒。筋67相当于支持部，密封部2中，也在防干扰电容器47两端部对应部分一体地形成这种筋。
散热板70经平板状绝缘物69固定在密封部2的下面，如图3所示，输出框16和17与厚壁部58的露出部58a的绝缘物69贴紧(仅图示输出框17的厚壁部58)。该散热板70由铝等材料形成，如图4所示，具有多个散热片71。元件安装基板1如上所述构成。
控制基板72用螺栓固定于散热板70上。该控制基板72由印刷电路板构成，输出框15的基板端子21、输出框17的基板端子22、控制框29的基板端子31、控制框30的基板端子32、中继框33的基板端子37、中继框38的基板端子40插入控制基板72，通过焊接至控制基板72的电路图案而与之电气连接。
如图5所示，控制装置73装载在控制基板72上。该控制装置73以微机为主体构成，通过焊接至控制基板72的电容图案，而与之电气连接。该控制装置73，经控制框29和30与IGBT60和59的栅极端G电气连接，通过向IGBT60和59的栅极G输出驱动信号，对IGBT60和59进行开关控制。
图5的升压变压器74具有初级线圈75、次级线圈76、加热线圈75，镜形端子(未图示)与初级线圈75的两端电气连接。该两个镜形端子螺栓固定于输出框15的镜形端子18和输出框17的镜形端子20，从而经输出框15和17的镜形端子18和20，与初级线圈75电气连接。
加热线圈77两端与磁控管78的两阴极端子电气连接。次级线圈76两端与倍压整流电路79的两输入端电气连接，倍压整流电路79的一个输出端电气连接磁控管78的阳极端，另一输出端电气连接磁控管78的另一阴极端。
接着，说明元件安装基板1的制造方法。把片状二极管49和50安装在输入框3和4上进行细丝压焊，在中继框38上安装片状二极管51和52并进行细丝压焊。与此同时，在输出框17上安装IGBT59和片状二极管61并进行细丝压焊，在输出框16上安装IBGT60和片状二极管62并进行细丝压焊。
如果细丝压焊片状二极管49～52、IGBT59和60、片状二极管61和62，则把输入框3-5、输出框15～17、控制框29和30、中继框33和34、中继框38和39收纳于成形模(未图示)中。在该状态下，而成形模中浇灌环氧类树脂，形成密封部2，然后，焊接温度熔丝46、防干扰电容器47、扼流圈53、平滑电容器55、谐振电容器63和65。
根据上述第1实施例，由输入框3～5等导电板构成电路图案80。可使用比铜箔宽度窄的导电板，因而可使电路图案小型化。又，由密封部2密封IGBT59等内部电气元件(有源元件)，所以密封部2密封内部电气元件对于电路图案的连接部分。同时，在开口部23等的内部连接谐振电容器63等外部电气元件(无源元件)，因而外部电气元件对于电路图案80的连接部分不伸出密封部2的外部，总之，可提高可靠性。
以环氧类树脂作为材料形成密封部2，可提高密封部2的绝缘性、耐热性和成形性能。
在电路图案80中，在IGBT59和60的安装部分设置厚壁部58。为此，可使密封部2中，与厚壁部58对应的部分壁厚减薄，从而密封部2的薄壁部分散热热阻变小。因而，可提高IGBT59和60的散热性能，可使散热板70小型化。这时，通过把另成一体的金属板58b机械联接至电路图案80而形成厚壁部58a，因而与例如通过压制成形导电板改变电路图案80壁厚的情况相比，可简单地形成厚壁部58。
在电路图案80中，在IGBT59和60的安装部分设置露出部58a，因而IGBT59和60产生的热，经露出部58a直接释放至密封部2的外部。为此，可进一步提高IGBT59和60的散热性能，散热板70可进一步小型化。
在密封部2上设置筋67。为此，可在支持平滑电容器56等外部电气元件的状态下焊接至电路图案80，从而可提高外部电气元件的连接操作性。
在电路图案80上设置薄片端子6～8，因而仅通过把成对连接器嵌合至薄片端子6～8，即可把电路图案80简单地连接商用交流电源45。
在电路图案80上设置镜形端子18～20，只要把成对镜形端子用螺栓固定于镜形端子18～20，即可把电路图案80简单地连接至升压变压器74的初级线圈75。
在电路图案80上设置基板端子21、22、31、32、37、40，只要把控制基板72插入基板端子21等并加以焊接，即可把电路图案80简单地与控制基板72连接。
在上述第1实施例中，在厚壁部58下表面设置露出部58a，但不限于此，例如，也可以如图6所示的本发明第2实施例那样，把厚壁部58下表面埋设于密封部2内。这时，可使密封部2中与厚壁部58对应的部分薄壁化，从而使密封部2的薄壁部分散热热阻变小，提高IGBT59和60的散热性能。同时，可使散热板70直接接触密封部2的下面，因而不需要绝缘部件69。
在上述第1和第2实施例中，通过在输出框16和17上连接金属构件58b而形成厚壁部58，但不限于此，也可例如通过对板材进行冲压成形时保留厚壁部58，形成其余薄壁部分。
在上述第1实施例中，在输出框16和17上设置厚壁部58，在厚壁部58上设置露出部58a，但不限于此，例如如表示本发明第3实施例的图7所示，也可在输出框16和17上设置曲折部81(仅图示输出框17的曲折部81)，在各曲折部81的下表面设置露出部82。这时，不需要厚壁的金属构件58b，因而可减少构件数，而且使制成品重量减轻。
接着，根据图8说明本发明第4实施例。在密封部2内位于IGBT59和60的下方，埋设板状金属构件83(仅图示埋设在IGBT59下方的金属构件83)。这些金属构件83是与输入框3～5等导电板一起密封成形的，各金属构件83上设置暴露于密封部2下表面的露出部84。在密封部2的下表面固定散热板70，各金属构件83的露出部84与散热板70贴紧。
根据上述第2实施例，在密封部2内埋设与电路图案80机械上分离的金属构件83。为此，可使密封部2中与金属构件83对应的部分薄壁化，使密封部2的薄壁部分散热热阻变小，从而提高IGBT59和60的散热性能。
金属构件83相对于电路图案80电气绝缘，在金属构件83上设置露出部84。为此，IGBT59和60产生的热可有效释放至密封部2的外部，从而可进一步提高散热性能，而且，可不经绝缘部件69而在密封部2上安装散热板70，因而可减少部件数。
在上述第1至第4实施例中，也可经密封部2的开口部9等，在输入框2等处涂敷焊膏，经开口部9等把引线端子48等按压焊膏上，进行连接。这时，不必在输入框2等处形成端子插入孔12等。
又，虽然在上述第1至第4实施例中，在密封部2上形成贯穿孔状的开口部9等，但不限于此，也可例如形成仅外部电气元件引线端插入面开口的凹状开口部。
在上述第1至第4实施例中，由板材冲压输入框3-5、输出框15～17、控制框29和30、中继框33和34(冲压成形)，但不限于此，也可通过例如蚀刻等方法来形成。
在上述第1至第4实施例中，本发明用于驱动电子灶磁控管78的元件安装基板1，但不限于此，本发明也可用于例如驱动高频加热器的加热线圈的元件安装基板和用于驱动洗衣机的主电动机的元件安装基板等。
如上所述可知，本发明的元件安装基板及其制造方法具有下述效果。
根据本发明第1和第2方面记载的手段，由导电板构成电路图案，可使电路图案小型化。而且，由密封部密封内部电气元件，在密封部的开口部内把外部电气元件连接至电路图案，因而可提高可靠性。
根据本发明第3方面记载的手段，由环氧类树脂材料形成密封部，可提高密封部的绝缘性、耐热性和成形性能。
根据本发明第4方面记载的手段，在电路图案中与内部电气元件相对应的部分设置厚壁部，从而可提高内部电气元件的散热性能。
根据本发明第5方面记载的手段，在电路图案中与内部电气元件相对应的部分设置露出部，因而可提高内部电气元件的散热性能。
根据本发明第6方面记载的手段，在密封部内埋设对电路图案绝缘的金属构件，在金属构件上设置露出部，因而可提高内部电气元件的散热性能，不需要使密封部和散热板间绝缘的绝缘物。
根据本发明第7方面记载的手段，在密封部内埋设与电路图案机械上分离的金属构件，从而可提高内部电气元件的散热性能。
根据本发明第8方面记载的手段，在密封部上设置支持外部电气元件的支持部，从而可提高外部电气元件的连接操作性。
根据本发明第9方面记载的手段，在电路图案上设置端子部，从而可简单地把电路图案连接至电源等。

Claims (9)

1.一种元件安装基板，其特征在于包括：
由多个导电板构成的电路图案；
电气连接所述电路图案的内部电气元件；
密封所述电路图案与所述内部电气元件的树脂制的密封部；
设置在所述密封部、用于从所述密封部外把外部电气元件连接至所述电路图案的开口部。
2.一种元件安装基板的制造方法，其特征在于包括下述步骤：
把内部电气元件电气连接至由多个导电板构成的电路图案；
形成密封所述电路图案及所述内部电气元件且具有开口部的密封部；
从所述密封部的外部，经所述开口部，把外部电气元件电气连接至所述电路图案。
3.如权利要求1所述的元件安装基板，其特征在于，所述密封部由环氧类树脂材料形成。
4.如权利要求1所述的元件安装基板，其特征在于，在所述电路图案中与内部电气元件对应的部分设置比剩余部分壁厚的厚壁部。
5.如权利要求1所述的元件安装基板，其特征在于，在电路图案中与内部电气元件对应的部分设置暴露于密封部外部的露出部。
6.如权利要求1所述的元件安装基板，其特征在于，在密封部内位于与内部电气元件对应的部分上，埋设与电路图案电气绝缘的金属构件；在所述金属构件上，设置暴露于所述密封部外部的露出部。
7.如权利要求1所述的元件安装基板，其特征在于，在密封部内位于与内部电气元件对应的部分，埋设与电路图案机械上分离的金属构件。
8.如权利要求1所述的元件安装基板，其特征在于，在密封部上设置支持外部电气元件的支持部。
9.如权利要求1所述的元件安装基板，其特征在于，在电路图案上设置伸出于密封部外部的端子部。
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