DE102013202232B4

DE102013202232B4 - Leiterplatte mit wärmebeständigem Leitungsdraht und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE102013202232B4
Application number: DE102013202232.8A
Authority: DE
Inventors: Yuu Murata; Kouji Andoh; Yuuji Kaji
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-02-13
Filing date: 2013-02-12
Publication date: 2021-04-01
Anticipated expiration: 2033-02-13
Also published as: DE102013202232A1

Abstract

Leiterplatte mit:einem isolierenden Substrat (10, 40);einem leitfähigen Bereich (12, 22, 32, 42, 52), der in dem isolierenden Substrat (10, 40) ausgebildet ist, wobei der leitfähige Bereich (12, 22, 32, 42, 52) einen Schaltungsverdrahtungsbereich (121, 221, 321) und einen Elektrodenbereich (120, 220, 320, 420, 520) aufweist;einer Schaltungskomponente (16), die in dem isolierenden Substrat (10, 40) montiert ist; undeinem Leitungsdrahtbereich (15, 15a), der den Elektrodenbereich (120, 220, 320, 420, 520) mit einer externen Einheit verbinden, wobeider Leitungsdrahtbereich (15, 15a) einen wärmebeständigen Kerndraht (150) mit einer schlechten Benetzungsfähigkeit für Lot oder Hartlotfüllmetall und eine wärmebeständige, isolierende Beschichtung (151) aufweist, die den wärmebeständigen Kerndraht (150) bedeckt;eine Metallanschlussplatte (14, 24, 34, 44, 54), die aus einem Metallmaterial gefertigt ist, das eine gute Benetzungsfähigkeit für Lot oder Hartlotfüllmetall hat, über ein Lötmittel (13) an dem Elektrodenbereich (120, 220, 320, 420, 520) montiert und befestigt ist;der wärmebeständige Kerndraht (150) einen Endabschnitt hat, der in einem geschweißten Abschnitt (PWLD) in dem isolierenden Substrat (10, 40) an die Metallanschlussplatte (14, 24, 34, 44, 54) geschweißt und befestigt ist; undein eingekerbter Abschnitt (11, 41) in dem isolierenden Substrat (10, 40) in einer solchen Weise ausgebildet ist, dass das isolierende Substrat (10, 40) teilweise eingekerbt ist, sodass es von einer Schweißachse (AWWLD) entlang einer senkrecht zu dem verschweißten Abschnitt (PWLD) verlaufenden Richtung beabstandet ist.

Description

HINTERGRUND
[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine mit einem wärmebeständigen Leitungsdraht verbundene Leiterplatte und ein Verfahren zu deren Herstellung, bei der der wärmebeständige Leitungsdraht eine schlechte Benetzungsfähigkeit für Lot oder Hartlot-Füllmetall hat, um eine Steuerung eines Sensors oder eines Stellglieds zu ermöglichen, welcher/welches bei Hochtemperaturbedingungen oder von Wärmeerzeugung begleitet verwendet wird.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich zudem auf eine Leiterplatte, in die ein externer Verbindungsleiter integriert ist, und auf ein Verfahren zu deren Herstellung, bei der die externen Verbindungsleiter eine Verbindung zwischen der Leiterplatte und einem außen vorgesehenen Sensor oder Stellglied herstellen.
[Zugehöriger Stand der Technik]
In den letzten Jahren wurden bei der Steuerung von Brennkraftmaschinen, etwa Fahrzeugkraftmaschinen und allgemeinen Industriemaschinen bemerkenswert hohe Leistungen erreicht, die durch die Verwendung verschiedener Sensoren und Stellglieder ermöglicht wird. Dementsprechend wird eine hohe Wichtigkeit auf das Erreichen der Zuverlässigkeit beim Verbinden eines Sensors oder eines Stellglieds mit einer Leiterplatte zu dessen Steuerung gelegt.
Beispielsweise offenbart eine Patentdruckschrift JP-A-2009-295945 eine elektronische Einheit. Die elektronische Einheit hat eine gedruckte Leiterplatte, ein oder mehrere Kabel, die mit der gedruckten Leiterplatte verbunden sind und einen Kabelstrang konfigurieren, und eine Harzstruktur, die die gedruckte Leiterplatte und Endabschnitte der Kabel für deren Integration einbettet. In der elektronischen Einheit werden die Kabel individuell aus der Harzstruktur für die Integration mit dem Kabelstrang herausgeführt.
Bei einer Leiterplatte auf Grundlage des zugehörigen Stands der Technik, wie sie in der Patentdruckschrift JP-A-2009-295945 offenbart ist, wird ein Kabelstrang direkt auf einen Leiterabschnitt einer gedruckten Platte aufgelötet oder wird über einen Verbinder, der an einen anderen Verbinder gepasst ist, der im Vorfeld mit der gedruckten Platte verbunden ist, indirekt mit der gedruckten Platte verbunden.
Wie dies vorstehend erwähnt ist, haben Brennkraftmaschinen, etwa Fahrzeug kraftmaschinen und allgemeine Industriemaschinen verschiedene Sensoren. Beispielweise beinhalten solche Sensoren Temperatursensoren zum Messen der Temperaturen des Kraftmaschinenkühlwassers, der Einlassluft und des Abgases. Zudem beinhalten solche Sensoren Gassensoren, etwa einen Sauerstoffsensor, einen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor, NOx-Sensor, Ammoniaksensor und PM (Partikel-)-Sensor zum Erfassen der Konzentration einer in dem Abgas, das ein zu messendes Gas ist, enthaltenen bestimmten Komponente. Jeder dieser Sensoren beinhaltet einen fühlenden Abschnitt, der in einer Umgebung vergleichsweise hoher Temperatur, etwa einem Kraftmaschinenraum oder einem Abgaspfad, angeordnet und dieser ausgesetzt ist. Es ist wünschenswert, dass die Leiterplatte, die einen solchen Sensor steuert, in Umgebungen mit vergleichsweise stabiler Temperatur platziert ist, anstelle Umgebungen mit hoher Temperatur ausgesetzt zu sein, um stabile Erfassungsergebnisse zu erhalten. Dementsprechend ist die Leiterplatte getrennt von dem fühlenden Abschnitt vorgesehen und über einen wärmebeständigen Leitungsdraht an dem fühlenden Abschnitt angeschlossen.
Ferner sind Stellglieder, die selbst Wärme erzeugen, etwa eine Glühkerze und eine Heizeinrichtung, Umgebungen mit hoher Temperatur ausgesetzt. Dementsprechend müssen solche Stellglieder, die von Wärmeerzeugung begleitet werden, auch über den wärmebeständigen Leitungsdraht an der Leiterplatte angeschlossen werden.
Der wärmebeständige Leitungsdraht muss eine Wärmebeständigkeit gegen eine hohe Temperatur von 200°C oder mehr haben. Beispielsweise ist der wärmebeständige Leitungsdraht durch einen wärmebeständigen Kerndraht und eine wärmebeständige Isolationsbeschichtung konfiguriert, die den Kerndraht bedeckt. Der wärmebeständige Kerndraht kann ein Litzendraht sein, der aus einem geglühten Kupferdraht mit hoher elektrischer Leitfähigkeit und einem rostfreien Stahldraht mit hoher Wärmebeständigkeit besteht, oder kann ein Litzendraht sein, der aus Kupferdrähten mit hoher elektrischer Leitfähigkeit besteht, wobei eine Nickelplattierung zum Verbessern der Wärmebeständigkeit aufgebracht ist. Die wärmebeständige Isolierungsbeschichtung kann eine Beschichtung etwa aus Fluor enthaltendem Gummi, Silikongummi, Polyimid, vernetztem Polyethylen, vernetztem Vinylchlorid oder Glasfaser sein.
Wie dies zuvor erwähnt wurde, wurden zuletzt bei der Steuerung von Brennkraftmaschinen, etwa Fahrzeugkraftmaschinen und allgemeinen Industriemaschinen bemerkenswert hohe Leistungen erreicht, das durch die Verwendung verschiedener Sensoren und Stellgliedern ermöglicht wird. Dementsprechend wird eine hohe Wichtigkeit auf das Verbessern der Zuverlässigkeit beim Verbinden eines solchen Sensors oder eines Stellglieds mit einer den Sensor, das Stellglied und dergleichen steuernden Leiterplatte gelegt. In einer solchen Situation werden verschiedene Vorschläge hinsichtlich Leiterplatten gemacht, die mit Leitungsdrähten verbunden sind, etwa Eingabeleitungen und Ausgabeleitungen, die eine Verbindung mit einer externen Einheit herstellen.
Beispielsweise offenbart die zuvor erwähnte Patentdruckschrift JP-A-2009 - 295945 eine Sensoradapterschaltungsgehäusebaugruppe, die Folgendes aufweist: eine Leiterplatte, die dazu konfiguriert ist, ein Sensorsignal zu empfangen und Sensoreigenschaften gemäß dem empfangenen Sensorsignal zu erzeugen; ein Gehäuse mit einem Inneren, das die Leiterplatte aufnimmt; eine Eingabeleitung, die dazu konfiguriert ist, Signale von einem Sensor zu empfangen; und einen Verbinder, der eine vorbestimmte Form hat und an einem Ende der Eingabeleitung angeschlossen ist.
Jedoch verwendet eine Sensoradapterschaltungsgehäusebaugruppe gemäß dem in Patentdruckschrift JP-A-2009-295945 offenbarten Stand der Technik einen Verbinder, etwa einen Crimp-Anschluss, der eine komplizierte Form hat, als ein Leitungsdraht zum Verbinden einer Eingabeleitung oder einer Ausgabeleitung mit einer Leiterplatte. Die Verwendung eines solchen Verbinders bringt die Notwendigkeit mit sich, einen Umspritzungsvorgang durchzuführen. Bei dem Umspritzungsvorgang wird eine Signalleitung, d.h. eine Eingabeleitung oder eine Ausgabeleitung, mit der der Verbinder verbunden ist, in einer Form platziert und in diesem Zustand wird ein Harz zum Konfigurieren eines Gehäuses in Hohlabschnitte in der Form gefüllt, um die mit dem Verbinder verbundene Signalleitung in dem Gehäuse zu integrieren. Danach wird der integrierte Körper mit der Leiterplatte verbunden. Auf diese Weise sind die Herstellungsschritte zu kompliziert, um eine automatisierte Herstellung zu erreichen.
Insbesondere muss ein Leitungsdraht eine Eingabe/Ausgabe zwischen einem Sensor oder einem Stellglied und einer Leiterplatte errichten. Der Sensor kann ein Temperatursensor, ein Abgassensor oder dergleichen sein, der unter Bedingungen einer hohen Temperatur von 200°C oder mehr verwendet wird. Das Stellglied kann eine Heizeinrichtung, eine Glühkerze oder dergleichen sein, die Wärme von mehreren hundert Grad Celsius erzeugt. Beispielsweise ist der wärmebeständige Leitungsdraht durch einen wärmebeständigen Kerndraht und eine den Kerndraht bedeckende wärmebeständige Isolierungsbeschichtung konfiguriert. Der wärmebeständige Kerndraht kann ein Litzendraht sein, der aus einem geglühten Kupferdraht mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit und einem rostfreien Stahldraht mit einer hohen Wärmebeständigkeit aufgebaut ist, oder kann ein Litzendraht sein, der aus Kupferdrähten mit hoher elektrischer Leitfähigkeit aufgebaut ist, wobei zum Verbessern der Wärmebeständigkeit eine Nickelplattierung aufgebracht wird. Die wärmebeständige Isolierungsbeschichtung kann eine Beschichtung etwa aus Fluor enthaltendem Gummi, Silikongummi, Polyimid, vernetztem Polyethylen, vernetztem Vinylchlorid oder Glasfaser sein.
Jedoch hat der wärmebeständige Leitungsdraht eine schlechte Benetzungsfähigkeit mit Lot oder Hartlot-Füllmetall und es ist dementsprechend schwierig, ihn direkt auf eine Leiterplatte zu löten. Daher muss gemäß der herkömmlichen Technik ein solcher Leitungsdraht über einen Verbinder, etwa einen Crimp-Anschluss mit einer komplizierten Form mit der Leiterplatte verbunden werden.
Auf diese Weise wurde trotz des vorherigen Bedarfs zum weiteren Verringern der Abmessung einer Leiterplatte oder eines Leitermoduls der vorstehend erwähnte wärmebeständige Leitungsdraht verwendet, wenn die Verwendung unter Bedingungen hoher Temperatur stattfand oder wenn die Verbindung zwischen einer wärmeerzeugenden Vorrichtung und einer Leiterplatte errichtet werden musste. Die unvermeidbare Verwendung von Verbindern, etwa Crimp-Anschlüssen, erlegt der Abmessungsverringerung der Leiterplatte eine Begrenzung auf.
Ferner kann ein unzureichendes Passen zwischen einem Crimp-Anschluss und einem wärmebeständigen Leitungsdraht einen hohen Kontaktwiderstand verursachen, wodurch die Erfassungsgenauigkeit des Sensors verschlechtert wird oder die Steuerungsgenauigkeit der wärmeerzeugenden Vorrichtung verschlechtert wird.
Andererseits offenbart eine Patentdruckschrift JP-A-2001-237526 ein Verfahren zum Erreichen einer guten Fügestelle zwischen einer flexiblen, gedruckten Leiterplatte (FPC) und Metallanschlüssen. Gemäß diesem Verfahren wird eine FPC, bei der an einem flexiblen Harzfilm eine Leiterverdrahtung ausgebildet ist, gut an Metallanschlüsse gefügt. Genauer gesagt wird bei diesem Verfahren die FPC über ihre die Leiterverdrahtung aufweisende Oberfläche auf einen zu verbindenden Streifen gelegt, wobei eine Metallfolie an einer Fläche des FPC platziert wird, die der Fläche entgegengesetzt ist, an der die Leiterverdrahtung ausgebildet ist. In diesem Zustand werden die FPC, der Streifen und die Metallfolie zwischen dem Ambos und dem Arm einer Ultraschallschweißeinrichtung gehalten, um eine Ultraschallschmelzung zu erreichen.
Um jedoch einen wärmebeständigen Leitungsdraht direkt mit einem Elektrodenabschnitt einer Leiterplatte unter Verwendung eines Ultraschallschweißvorgangs direkt zu verbinden, wird eine Ultraschallschwingung an der Leiterplatte angelegt, wobei ein Druck auf den Leitungsdraht und den Elektrodenabschnitt aufgebracht wird, und zwar in einem Zustand, in dem die Leiterplatte zwischen dem Ambos und dem Arm gehalten wird. Dementsprechend wird die Ultraschallschwingung durch ein isolierendes Substrat absorbiert, das etwa aus einem Glas-Epoxydharz gefertigt ist und als die Leiterplatte verwendet wird, wodurch es schwierig gemacht wird, die Ultraschallverschmelzung zu erreichen.
Andererseits haben gedruckte Leiterplatten, wie dies in einer Patentdruckschrift JP-A-2010-182778 offenbart ist, im Allgemeinen ein isolierendes Substrat, das aus einem Glas-Epoxydharz gefertigt ist, das eine Fläche hat, an der ein vorbestimmtes Schaltmuster mit Kupferfolienstreifen oder dergleichen gezeichnet ist. In dem Schaltmuster sind Anschlussflächen zum Montieren verschiedener Komponenten daran ausgebildet, um eine elektrische Verbindung mit der Schaltung zu errichten, indem ein Lötvorgang oder dergleichen durchgeführt wird.
Ferner sind in dem Schaltmuster die sich von den Anschlussflächen unterscheidenden Abschnitte mit einer Lötabdeckung bedeckt, die durch Beschichten und Aushärten eines isolierenden Harzes oder dergleichen ausgebildet ist. Die Abdeckung ist vorgesehen, um einen Kurzschluss zu verhindern, der durch das Aufbringen von Lot an sich von den Kontaktpunkten unterscheidenden Abschnitten verursacht würde. Die Anschlussflächen sind an dem in der Lötabdeckung ausgebildeten Öffnungsabschnitt freigelegt.
Die Lötabdeckung dient auch als eine Schutzschicht, die die sich von den Anschlussflächen unterscheidenden Abschnitte abdeckt und schützt.
Ein solcher wärmebeständiger Kerndraht, der aus einem wärmebeständigen Leitdungsdraht konfiguriert ist, hat eine schlechte Benetzungsfähigkeit mit Lot oder Hartlot-Füllmetall. Dementsprechend ist es schwierig, den Leitungsdraht direkt an einen Elektrodenabschnitt einer Leiterplatte durch Löten zu fixieren.
Wie dies in einer Patentdruckschrift JP-A-2010-530541 offenbart ist, wird daher ein Metall-Crimp-Anschluss zum Verbinden eines solchen wärmebeständigen Leitungsdrahts mit schlechter Hartlot-Füllmetallbenetzungsfähigkeit an einer Leiterplatte verwendet. Genauer gesagt wird der Metall-Crimp-Anschluss an einem Endabschnitt des wärmebeständigen Kerndrahts gecrimpt und befestigt, gefolgt von dem Einsetzen eines Endabschnitts des gecrimpten Anschlusses in die Leiterplatte. Dann wird unter Verwendung eines Lötvorgangs, Hartlötvorgangs oder dergleichen der Abschnitt des Crimp-Anschlusses mit einem an der Leiterplatte ausgebildeten Elektrodenbereich verbunden.
Jedoch ist es nicht einfach, den Prozess des Einsetzens eines Crimp-Anschlusses, der sich in einem Zustand befindet, in dem er mit einem wärmebeständigen Kerndraht verbunden ist, in eine Leiterplatte zum Befestigen des Crimp-Anschlusses an der Platte zu automatisieren.
Als eine Gegenmaßnahme kann der Crimp-Anschluss im Vorfeld an einer Steuerschaltung montiert werden und dann kann der wärmebeständige Leitungsdraht an den Crimp-Anschluss gecrimpt werden. Jedoch kann das Verbinden einer Vielzahl von wärmebeständigen Leitungsdrähten mit den jeweiligen Crimp-Anschlüssen Räume zwischen der Vielzahl von wärmebeständigen Leitungsdrähten für die Crimparbeit erforderlich machen. Als ein Ergebnis kann die Abmessung der Leiterplatte vergrößert werden.
Ferner kann ein unzureichendes Passen zwischen einem Crimp-Anschluss und einem wärmebeständigen Kerndraht zu der Erhöhung des Kontaktwiderstands führen und kann somit die Erfassungsgenauigkeit des Sensors verschlechtern oder die Steuergenauigkeit der wärmeerzeugenden Vorrichtung verschlechtern.
Eine Patentdruckschrift JP-A-2011-165618 offenbart ein Verfahren zum Verbinden eines Leitungsdrahts mit einem Anschluss. Dieses Verfahren ist in der Lage, eine galvanische Korrosion zu verhindern, die beim Errichten der Verbindung zwischen einem Anschluss und einem Leitungsdraht verursacht würde, welche aus einem heterogenen, metallenen Material gefertigt sind. Ferner werden mit diesem Verfahren eine gute Verbindungsfestigkeit und ein guter Verbindungswiderstand zwischen dem Anschluss und dem Leitungsdraht erreicht. Genauer gesagt wird bei diesem Verfahren eine elektrisch leitfähige, antikorrosive Schicht an dem Crimp-Anschluss ausgebildet, gefolgt von dem Integrieren des Anschlusses mit dem Leitungsdraht unter Verwendung eines Ultraschallverschweißungsvorgangs.
Um jedoch den Leitungsdraht, der ein heterogenes Metallmaterial enthält, direkt an einen Elektrodenbereich einer Leiterplatte unter Verwendung eines Ultraschallverschweißungsvorgangs anzuschließen, wird die Ultraschallschwingung dem Leitungsdraht und dem Elektrodenbereich mit dem Aufbringen eines Drucks in einem Zustand mitgegeben, in dem die Leiterplatte zwischen dem Ambos und dem Arm gehalten ist. Dementsprechend wird die Ultraschallschwingung durch ein isolierendes Substrat absorbiert, das etwa aus einem Glas-Epoxydharz gefertigt ist und als die Leiterplatte verwendet wird, wodurch es erschwert wird, eine Ultraschallverschmelzung zu erreichen.
ZUSAMMENFASSUNG
Im Lichte der oben dargelegten Umstände stellt die vorliegende Offenbarung eine Leiterplatte mit einer einfachen Konfiguration bereit, die die Verwendung eines Crimp-Anschlusses beim Verbinden eines jeden wärmebeständigen Leitungsdrahts, der eine schlechte Benetzungsfähigkeit für Lot oder Hartlot-Füllmetall hat, mit einer Leiterplatte beseitigt und eine hohe Fügefestigkeit und eine gute elektrische Leitfähigkeit durch Verschweißen zuverlässig sicherstellt. Zudem stellt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Herstellen der Leiterplatte bereit, welches die Standardisierung und Automatisierung der Herstellung erleichtert.
Die Leiterplatte gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung weist Folgendes auf: einen leitfähigen Bereich, der durch einen Schaltungsverdrahtungsbereich und einen Elektrodenbereich konfiguriert ist; ein isolierendes Substrat, an dem der leitfähige Bereich ausgebildet ist; Schaltkomponenten, die an dem isolierenden Substrat montiert sind; und einen Leitungsdraht, der die Elektrodenbereiche mit einer externen Einheit verbindet.
In der Leiterplatte hat der Leitungsdraht einen wärmebeständigen Kerndraht mit einer schlechten Hartlot-Füllmetallbenetzungsfähigkeit und eine wärmebeständige, isolierende Beschichtung, die den wärmebeständigen Kerndraht bedeckt. Ferner ist in der Leiterplatte das isolierende Substrat teilweise eingeschnitten, um einen eingekerbten Abschnitt bereitzustellen, der einer Schweißachse erlauben kann, von dem isolierenden Substrat beabstandet zu sein. Die Schweißachse verläuft senkrecht zu einem geschweißten Abschnitt, in welchem eine Metallanschlussplatte an einen Endabschnitt des wärmebeständigen Kerndrahts geschweißt und daran befestigt ist. Die Metallanschlussplatte ist aus einem metallenen Material gefertigt, das eine gute Benetzungsfähigkeit für Lot oder Hartlot-Füllmetall hat und ist an dem entsprechenden Elektrodenbereich montiert und fixiert.
Der Kerbabschnitt, bspw. eine Nut, ist durch teilweises und einwärts gerichtetes Schneiden einer Endfläche des isolierenden Substrats ausgebildet. Der Elektrodenbereich einer jeden leitfähigen Schicht dient als eine Anschlussfläche zum Montieren der entsprechenden Metallanschlussplatte. Der Elektrodenbereich ist an dem isolierenden Substrat so vorgesehen, dass er den eingekerbten Abschnitt umgibt. Der Schaltungsverdrahtungsbereich der leitfähigen Schicht ist zumindest an einem Teil des Elektrodenbereichs angeschlossen. Die leitfähige Schicht hat den Elektrodenbereich und den Schaltungsverdrahtungsbereich. Die Metallanschlussplatte hat eine im Wesentlichen plattenartige Form und ist auf den entsprechenden Elektrodenbereich gelötet und daran fixiert, wobei der eingekerbte Abschnitt, der in dem isolierenden Substrat ausgebildet ist, überbrückt wird. Der wärmebeständige Kerndraht dient als ein Leiter zum Errichten einer Verbindung mit einer externen Einheit. Die wärmebeständige, isolierende Beschichtung dient als ein externer Leiterisolator zum Bedecken des Leiters. Der Leitungsdraht dient als ein externer Verbindungsleiter, der den Leiter und den externen Leiterisolator aufweist.
Die Leiterplatte hat zudem eine Lötabdeckung, die die leitfähige Schicht teilweise abdeckt, um eine Isolierung und einen Schutz der leitfähigen Schicht sicherzustellen. Die Lötabdeckung beinhaltet einen Öffnungsbereich, der den Elektrodenbereich an einer Vielzahl von Stellen teilweise freilegt. Die Lötabdeckung hat zudem Elektrodenbereichsmaskenabschnitte, die teilweise die Elektrodenbereiche überqueren und maskieren.
Die Leiterplatte hat zudem eine Lötschicht, die die Metallanschlussplatte an dem Elektrodenbereich befestigt. Die Lötschicht liegt an dem an einer Vielzahl von Abschnitten der Lötabdeckung ausgebildeten Öffnungsbereichen frei. Die Metallanschlussplatte kann an einer Vielzahl von getrennten Stellen des Elektrodenbereichs an den Elektrodenbereich gefügt sein.
Die Lötschicht ist bspw. aus einem Weichlot, einem Kupferlot als ein Hartlot oder einem Silberlot gemacht.
Der Leiterdraht ist ein wärmebeständiger Leiterdraht, der den wärmebeständigen Kerndraht als den Leiter aufweist, der eine hohe Wärmebeständigkeit gegen eine Temperatur von nicht weniger als 150°C hat, und die wärmebeständige Isolierungsbeschichtung als die externe Leiterisolierung aufweist, die eine hohe Wärmebeständigkeit gegen eine Temperatur von nicht weniger als 150°C aufweist.
Der Leitungsdraht ist eine flexible Leiterplatte, die eine leitfähige Folie als den Leiter aufweist, der eine im Wesentlichen streifenartige Form hat, und die flexible Isolatoren als den externen Leiterisolator aufweist.
Der Leitungsdraht hat einen Verbinder als den externen Leiterisolator, der an sein Gegenstück gepasst ist, und hat einen Metallanschluss als den Leiter, der in dem Verbinder untergebracht ist. Der Metallanschluss hat ein Ende, das von dem Verbinder freiliegt und an die entsprechende Metallanschlussplatte gefügt ist, und das sich im Inneren des Verbinders befindliche andere Ende, um einen Verbinderanschluss zu konfigurieren, der mit dem Gegenstück zu verbinden ist.
Der wärmebeständige Kerndraht mit der schlechten Benetzungsfähigkeit für Lot oder Hartlot-Füllmetall ist bspw. ein Litzendraht, der aus geglühten Kupferdrähten besteht, auf die jeweils eine Zinn oder Nickelplattierung aufgebracht ist, ein Litzendraht, der aus einem geglühten Kupferdraht, auf den eine Nickelplattierung aufgebracht ist, und einem rostfreien Stahldraht besteht, ein Litzendraht, der aus rostfreien Stahldrähten besteht, oder ein Litzendraht, der aus Aluminiumdrähten besteht.
Der Leitungsdraht kann ein wärmebeständiger, leitfähiger Folienstreifen sein, der erhalten wird, indem Zinn oder Nickelplattierung auf einen Kupferfolienstreifen aufgebracht wird, ein wärmebeständiger Leiterstreifen, der erhalten wird, indem Zinn oder Nickelplattierung auf einen Kupfer- oder Kupferlegierungsstreifen aufgebracht wird, oder ein wärmebeständiger Leiterstreifen, der erhalten wird, indem eine Zinn oder Nickelplattierung auf einen rostfreien Stahlstreifen aufgebracht wird.
Die wärmebeständige Isolierungsbeschichtung kann eine Beschichtung aus jedem von Fluor enthaltendem Gummi, Fluor enthaltendem Harz, Silikongummi, Silikonharz, Polyimid, Polyimid, vernetztem Polyethylen, vernetztem Vinylchlorid oder Glasfaser sein.
Der Verbinder als die wärmebeständige, isolierende Beschichtung ist aus PBT (Polybutylenterephthalat)-Harz, PPS (Polyphenylsulfid)-Harz, PEEK (Polyethylenetherketon)-Harz, Fluor enthaltendem Harz oder Polyamidharz gefertigt.
Das Metallmaterial mit der guten Hartlot-Füllmetallbenetzungsfähigkeit, das die Metallanschlussplatte bildet, kann Kupfer, Nickel, Nickellegierung (Ni/SUS/Niplattierter Stahl), 41-Legierung (Eisennickellegierung), Messing, Bronze oder Stahl sein, welches etwa mit Nickel, Kupfer, Palladium, Silber, Zinn, Platin oder Gold plattiert ist.
Das isolierende Substrat ist ein gedrucktes Substrat, das ein isolierendes Harzmaterial enthält, das aus Polyimid, Polyamidimid, Aramid oder Glas-Epoxydharz ausgewählt ist. Die Lötabdeckung ist aus einem isolierenden Harzmaterial gefertigt, das ein Fotosatzharz enthält.
Das isolierende Substrat ist ein Keramiksubstrat, das aus Aluminiumoxid, Titanoxid, Magnesiumoxid oder Spinell gefertigt ist. Die Lötabdeckung ist aus einem Material gefertigt, die aus Quarzglas oder Borosilikatglas gefertigt ist.
Das Verfahren zum Herstellen einer Leiterplatte gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung wird zum Herstellen eines jeden der vorstehend beschriebenen Leiterplatten verwendet. Das Verfahren beinhaltet zumindest Folgendes: einen Schritt zum Montieren der Schaltungskomponenten und der Metallanschlussplatten an einer Montagefläche des isolierenden Substrats, an der die leitfähige Schicht einschließlich des Schaltungsverdrahtungsbereichs und des Elektrodenbereichs ausgebildet sind; einen Schritt zum Fügen einer jeder Metallanschlussplatte an den Endabschnitt des wärmebeständigen Kerndrahts an einer Stelle, an der die Schweißachse von dem isolierenden Substrat beabstandet ist, d.h., an einer Stelle, an der an der Schweißachse kein isolierendes Substrat vorhanden ist.
Das Verfahren zum Herstellen einer Leiterplatte gemäß einem dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung wird zum Herstellen einer jeden der vorstehend beschriebenen Leiterplatten verwendet. Das Verfahren beinhaltet zumindest einen Schritt zum Ausbilden einer Lötabdeckung an einer Oberfläche des isolierenden Substrats, an der die leitfähige Schicht einschließlich des Schaltungsverdrahtungsbereichs und des Elektrodenbereichs ausgebildet sind, wobei die Lötabdeckung das Löten der vorbestimmten Abschnitte der leitfähigen Schicht ermöglicht, verhindert, dass Lot an den vorbestimmten Abschnitten der leitfähigen Schicht anhaftet, und vorbestimmte Abschnitte der leitfähigen Schicht in einer isolierenden Art schützt, und einen Schritt zum Montieren der Metallanschlussplatten.
Bei dem Schritt zum Ausbilden der Lötabdeckung wird die Lötabdeckung mit einem sich teilweise öffnenden Bereich versehen, der vorbestimmte Abschnitte der Elektrodenbereiche freilegt, und mit teilweise maskierenden Abschnitten versehen, die vorbestimmte Abschnitte der Elektrodenbereiche bedecken. Bei dem Schritt zum Montieren der Metallanschlussplatten ist die Lötschicht zum Fixieren der Elektrodenbereiche an den jeweiligen Metallanschlussplatten von dem sich teilweise öffnenden Bereich, der an einer Vielzahl von Stellen der Lötabdeckung ausgebildet ist, freigelegt, und jeder der Elektrodenbereiche wird an einer Vielzahl von getrennten Stellen an dem Elektrodenbereich an die entsprechende Metallanschlussplatte gefügt.
Das Verfahren beinhaltet zudem einen Schritt zum Fügen einer jeden Metallanschlussplatte an einen Endabschnitt des Leitungsdrahts, indem einem Schweißmittel ermöglicht wird, die Metallanschlussplatte und den Endabschnitt durch den in dem isolierenden Substrat ausgebildeten eingekerbten Abschnitt zu halten.
Das in dem oben erwähnten Schritt verwendete Schweißmittel ist bspw. eine Ultraschallschweißeinrichtung, eine Widerstandsschweißeinrichtung oder eine Laserschweißeinrichtung.
Bei der Leiterplatte gemäß dem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung ist jede Metallanschlussplatte an einen Endabschnitt des wärmebeständigen Kerndrahts des Leitungsdrahts mittels Verschweißen ohne Verwendung eines Crimp-Anschlusses gefügt. Dementsprechend sind die Metallanschlussplatte und der Endabschnitt auf einer Atomarbasis oder einer Molekularbasis gefügt. Somit ist die hohe Fügefestigkeit zwischen der Leiterplatte und dem Leiterdraht zum Errichten einer Verbindung mit einer externen Einheit sichergestellt, wodurch eine hohe Leitungszuverlässigkeit erreicht wird.
Bei dem Verfahren zum Herstellen der Leiterplatte gemäß dem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung wird beim Verbinden einer jeden Metallanschlussplatte mit dem wärmebeständigen Kerndraht kein Crimp-Anschluss verwendet. Dieses Verfahren kann einen Crimpschritt beseitigen, der eine komplizierte Handhabung involvieren würde. Ferner kann mit dem Verfahren jede Metallanschlussplatte an dem Endabschnitt des wärmebeständigen Kerndrahts an einer Stelle angeschweißt werden, an der eine Schweißachse von dem isolierenden Substrat beabstandet ist, d.h., an einer Stelle, an der das isolierende Substrat in der Richtung der Schweißachse nicht vorhanden ist.
Wenn als das Schweißmittel eine Ultraschallschweißeinrichtung verwendet wird, dann ist eine Drückachse beim Ausbilden eines geschweißten Abschnitts von dem isolierenden Substrat beabstandet. Genauer gesagt können die Metallanschlussplatte und der Endabschnitt des wärmebeständigen Kerndrahts zwischen dem Schweißchip und dem Ambos für das Aufbringen der Ultraschallschwingung gehalten werden, wobei sie von dem isolierenden Substrat beabstandet sind. Somit wird die Schwingung nicht durch das isolierende Substrat absorbiert.
Beim Durchführen des Schweißvorgangs wird der wärmebeständige Leitungsdraht von der Außenseite des isolierenden Substrats in den eingekerbten Abschnitt eingeführt, um den Endabschnitt des wärmebeständigen Kerndrahts an einer Fläche der Metallanschlussplatte zu platzieren. Dann werden der Endabschnitt und die Metallanschlussplatte zwischen dem Verschweißungschip und dem Ambos der Ultraschallschweißeinrichtung in einer Vertikalrichtung mit Bezug auf das isolierende Substrat gehalten, um den Schweißvorgang durchzuführen. Auf diese Weise ist die Bewegung beim Durchführen des Schweißvorgangs einfach und kann ziemlich einfach automatisiert werden.
Außerdem wird dadurch, dass dem Paar Elektroden ermöglicht wird, die Metallanschlussplatte und den Endabschnitt des Kerndrahts zwischen sich anzuordnen, eine stetige Schweißleistung (Fügefestigkeit) sichergestellt.
Wenn als das Schweißmittel beim Schweißen der Metallanschlussplatte an den Endabschnitt des wärmebeständigen Kerndrahts eine Laserschweißeinrichtung verwendet wird, dann kann das Schweißen an einer Stelle durchgeführt werden, an der die Schweißachse des geschweißten Abschnitts von dem isolierenden Substrat beabstandet ist, d.h., an einer Stelle, an der in der Richtung der Schweißachse kein isolierendes Substrat vorhanden ist. Dadurch, dass das isolierende Substrat von dem geschweißten Abschnitt beabstandet ist, wird es somit durch den Schweißvorgang nicht beschädigt. Aus diesem Grund kann der wärmebeständige Kerndraht ein Litzendraht sein, der aus wärmebeständigen Leitern aufgebaut ist, d.h., aus Kupferdrähten, die eine hohe elektrische Leitfähigkeit haben, und auf die eine Nickelplattierung mit hohem Wärmewiderstand aufgebracht ist, oder es kann ein Aluminiumkerndraht sein. Die Verwendung eines solchen wärmebeständigen Kerndrahts, der aus wärmebeständigen Leitern mit hoher Schmelztemperatur gefertigt ist, ermöglicht das Schweißen unter Verwendung eines Laserstrahls einer vergleichsweise hohen Ausgabe, die ausreichend hoch ist, um das Verschweißen eines solchen Kerndrahts mit hohem Wärmewiderstand zu ermöglichen. Dadurch wird die Automatisierung leicht erreicht.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird die auf den Elektrodenbereich aufgebrachte Kraft verteilt. Die Kraft kann die Last sein, die auf den Elektrodenbereich übertragen wird, wenn der Leitungsdraht und die Metallanschlussplatte zwischen Schweißvorrichtungen gehalten sind, oder können beim Schweißen erzeugte und auf den Elektrodenbereich übertragene Schwingungen sein. Da ferner die Teilmaskierungsabschnitte der Lötabdeckung den Elektrodenbereich teilweise überqueren und bedecken, wird der Elektrodenbereich von oben durch die Teilmaskierungsabschnitte fest gegen die Kraft gedrückt, die in der Richtung zum Trennen des Elektrodenbereichs wirkt. Dementsprechend wird der Elektrodenbereich nicht von dem isolierenden Substrat getrennt, wenn ein Schaltungssubstrat der Leiterplatte mit dem Leitungsdraht verbunden wird. Somit ist sichergestellt, dass die Leiterplatte eine hohe Zuverlässigkeit bei der elektrischen Verbindung hat.
Figurenliste
In den beiliegenden Zeichnungen ist:

1A eine Draufsicht, die eine Leiterplatte gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
1B eine Schnittansicht, die die Leiterplatte darstellt;
1C eine vergrößerte Ansicht, die einen Hauptteil der Leiterplatte darstellt;
1D eine Unteransicht, die die Leiterplatte darstellt;
2A bis 2C Perspektivansichten, die Schritte zum Herstellen der in 1A bis 1D dargestellten Leiterplatte darstellen;
3A und 3B Schnittansichten, die Hauptteile der Schritte zeigen, die den in 2A bis 2C dargestellten Schritten folgen;
4 eine transparente Perspektivansicht, die ein Beispiel eines Einheitsmoduls unter Verwendung der in 1A bis 1D dargestellten Leiterplatte darstellt;
5A eine Draufsicht, die eine Leiterplatte gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
5B eine Schnittansicht, die die Leiterplatte darstellt;
5C eine Untersicht, die die Leiterplatte darstellt;
6A eine Draufsicht, die eine Leiterplatte gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
6B eine Schnittansicht, die die Leiterplatte darstellt;
6C eine Unteransicht, die die Leiterplatte darstellt;
7A eine Perspektivansicht, die eine Leiterplatte gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
7B und 7C Schnittansichten, die die Leiterplatte darstellen;
8A eine Perspektivansicht, die eine Leiterplatte gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
8B und 8C Schnittansichten, die die Leiterplatte darstellen;
9A eine Perspektivansicht, die eine Leiterplatte gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
9B und 9C Schnittansichten, die die Leiterplatte darstellen;
10A eine Perspektivansicht, die eine Leiterplatte gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
10B und 10C Schnittansichten, die die Leiterplatte darstellen;
11A eine Schnittansicht, die eine Widerstandsschweißeinrichtung als ein anderes Schweißmittel darstellt, auf das die vorliegende Erfindung angewendet werden kann;
11B eine Schnittansicht, die eine Laserschweißeinrichtung als noch ein anderes Schweißmittel darstellt, auf das die vorliegende Erfindung angewendet werden kann;
12 eine abgewickelte, schematische Perspektivansicht, die einen Hauptteil einer Leiterplatte gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
13A eine schematische Längsschnittansicht, die die Leiterplatte entlang einer Linie A-A von 13C darstellt;
13B eine Längsschnittansicht, die die Leiterplatte entlang einer Linie B-B von 13C darstellt;
13C eine Schnittansicht, die die Leiterplatte entlang einer Linie C-C von 13B darstellt;
13D eine Schnittansicht, die die Leiterplatte entlang einer Linie D-D von 13B darstellt;
14A eine schematische Schnittansicht, die einen Schritt zum Fügen eines Leitungsdrahts darstellt, wobei der Schritt ein Hauptteil der Schritte zum Herstellen der in 12 dargestellten und 13A entsprechenden Leiterplatte ist.
14B eine schematische Schnittansicht, die einen Hauptteil der Schritte ähnlich darstellt und 13B entspricht;
14C eine schematische Schnittansicht, die Hauptteile der Schritte auf ähnliche Weise darstellt und 13C und 13D entspricht;
15A eine schematische Schnittansicht, die das Widerstandsschweißen als ein Fügemittel darstellt, auf das die vorliegende Erfindung angewendet werden kann;
15B eine schematische Schnittansicht, die Ultraschallschweißen als ein Fügemittel darstellt, auf das die vorliegende Erfindung angewendet werden kann;
16A eine transparente, schematische Perspektivansicht, die ein Steuerschaltungsmodul darstellt, das die in 12 dargestellte Leiterplatte aufweist;
16B eine transparente Perspektivansicht, die eine Modifikation 1aA des in 16A dargestellten Steuerschaltungsmoduls darstellt;
17 eine abgewickelte, schematische Perspektivansicht, die einen Hauptteil einer Leiterplatte 1bA gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
18 eine abgewickelte, schematische Perspektivansicht, die einen Hauptteil einer Leiterplatte 1cA gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
19A eine schematische Perspektivansicht, die eine flexible Verdrahtungsplatte darstellt, die als eine Leiterplatte 1dA verwendet wird, gemäß einem elften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
19B eine schematische Schnittansicht, die einen Schritt zum Fügen eines Leitungsdrahts in der Leiterplatte 1dA darstellt;
19C eine schematische Schnittansicht, die einen Schritt zum Fügen eines Leitungsdrahts in der Leiterplatte 1dA darstellt und 11A entspricht;
20A eine transparente, schematische Draufsicht, die eine Leiterplatte 1eA gemäß einem zwölften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
20B eine schematische Schnittansicht, die die Leiterplatte 1eA darstellt;
20C eine Seitenansicht, die die Leiterplatte 1eA darstellt;
21 eine abgewickelte, schematische Perspektivansicht, die als ein Vergleichsbeispiel eine Leiterplatte darstellt, die eine Struktur hat, bei der die vorliegende Erfindung nicht angewendet wird, in der Metallanschlussplatten auf die gesamten Flächen von Anschlussflächen gelötet sind, die von einer Lötabdeckung freiliegen, und zwar in einer Art ähnlich zu der zum Montieren von Flächenmontagekomponenten gewöhnlicher Weise verwendet wird;
22A eine Längsschnittansicht, die die Leiterplatte des Vergleichsbeispiels beim Fügen eines Leitungsdrahts darstellt;
22B eine Querschnittansicht, die die Leiterplatte des Vergleichsbeispiels beim Fügen eines Leitungsdrahts darstellt;
22C eine Längsschnittansicht, die die Anschlussflächenabtrennung darstellt, die ein Problem des Vergleichsbeispiels ist.
22D eine Querschnittansicht, die eine Anschlussflächenabtrennung darstellt, die ein Problem des Vergleichsbeispiels ist.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen werden im weiteren Verlauf einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Unter Bezugnahme auf 1A bis 1D, 2A bis 2C, 3A, 3B und 4 wird im weiteren Verlauf eine Leiterplatte 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Erfindung soll nicht die Funktionen einer Steuerschaltung im Besonderen einschränken, sondern kann auf geeignete Weise auf eine Leiterplatte zum Steuern eines Sensors, der Umgebungen mit hoher Temperatur ausgesetzt ist, oder einer wärmeerzeugenden Vorrichtung, etwa einer Heizeinrichtung angewendet werden. Genauer gesagt kann die vorliegende Erfindung auf geeignete Weise auf eine Leiterplatte angewendet werden, die den wärmebeständigen Leitungsdraht hat, der eine Wärmebeständigkeit gegen Wärme von 200°C oder mehr erfordert und der zum Errichten einer Verbindung mit einem externen zu steuernden Objekt verwendet wird. Jeder der wärmebeständigen Leitungsdrähte wird erhalten, indem eine wärmebeständige, isolierende Beschichtung auf einen wärmebeständigen Kerndraht aufgebracht wird, der eine schlechte Benetzungsfähigkeit für Lot oder Hartlot-Füllmetall hat.
Ein Verfahren zum Herstellen der Leiterplatte der vorliegenden Erfindung wird auf geeignete Weise zusammen mit der Beschreibung der mehreren Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die Leiterplatte 1 hat ein isolierendes Substrat 10 und einen leitfähigen Bereich (eine leitfähige Schicht) 12. Der leitfähige Bereich 12 hat einen Schaltungsverdrahtungsbereich 121 mit einem daran ausgebildeten vorbestimmten Verdrahtungsmuster und einen Elektrodenbereich (Anschlussfläche) 120. Die Schaltungskomponente 16 ist an der Leiterplatte 1 montiert. Die Schaltungskomponente 16 hat passive Komponenten, etwa einen Widerstand, einen Kondensator und eine Spule, sowie aktive Komponenten, etwa einen Steuer-IC (integrierten Schaltkreis) und einen Halbleiter.
Die Leiterplatte 1 hat zudem eine Metallanschlussplatte 14 mit guter Benetzungsfähigkeit für Lot oder Hartlot-Füllmetall und ein Lötmittel (eine Lötschicht) 13. Die Metallanschlussplatte 14 wird über die Lötschicht 13 auf die Anschlussfläche 120 des leitfähigen Bereichs 12 gelötet.
Der Ausdruck „gute Benetzungsfähigkeit für Lot oder Hartlot-Füllmetall“ bezieht sich auf einen Zustand, in dem Lot oder Hartlot-Füllmetall beim Erhitzen flüssig wird und sich über dem Element, bspw. der Anschlussfläche 120 als eine Basis oder der Metallanschlussplatte 14 ausdehnt, ohne sich so gut wie möglich mit dem Element zu verschmelzen.
Die Lötschicht 13 als Lötmittel kann aus einem Lot ausgebildet sein, welches ein Weichlot, ein Silberlot oder ein Kupferlot ist, welches ein Hartlot ist.
Jedoch kann die Verwendung eines Hartlots mit einer hohen Schmelztemperatur als Hartlot-Füllmetall ein Abtrennen des isolierenden Substrats 10 von der Anschlussfläche 120 verursachen. Daher ist es unter Berücksichtigung des Wärmewiderstands der Leiterplatte 1 wünschenswert, ein Lot zu verwenden, das bei einer vergleichsweise niedrigen Temperatur schmilzt und sich über die Anschlussfläche 120 und die Metallanschlussplatte 14 ausdehnt.
Der Leitungsdraht 15 hat einen wärmebeständigen Kerndraht 150 mit einer schlechten Benetzungsfähigkeit für Lot oder Hartlot-Füllmetall. Der Kerndraht 150 hat einen Endabschnitt, der an die Metallanschlussplatte 14 unter Verwendung eines später beschriebenen Schweißmittels angeschweißt und befestigt wird.
Das isolierende Substrat 10 ist aus einem wohlbekannten isolierenden Material, etwa aus Glas-Epoxydharz oder Keramiken gefertigt.
Zudem kann das isolierende Substrat 10 ein Mehrschichtsubstrat sein, das mit einer Schaltung in seinem Inneren versehen ist.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist sichergestellt, dass eine Schweißachse AX_WLD, die senkrecht zu einem geschweißten Abschnitt P_WLD verläuft, in dem der Endabschnitt des Kerndrahts 150 geschweißt wird, von dem isolierenden Substrat beabstandet ist. Zu diesem Zweck sind, wie in 1B, 1C und 1D und 2A, 2B und 2C gezeigt ist, ein eingekerbter Abschnitt 11 in einer Endfläche des isolierenden Substrats 10 einwärts ausgebildet.
Wie dies in 1D und 2A gezeigt ist, ist der an einem Ende eines jeden leitfähigen Bereichs 12 ausgebildete Elektrodenbereich 120 entlang eines Teils des Umfangs des eingekerbten Abschnitts 11 angeordnet, sodass er im Wesentlichen U-förmig ist.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein vorbestimmter Spalt zwischen dem Elektrodenbereich 120 und einem offenen Ende des eingekerbten Abschnitts 11 vorgesehen, wodurch dem Elektrodenbereich 120 ermöglicht wird, einen Teil des Umfangs des U-förmigen, eingekerbten Abschnitts 11 zu bedecken. Jedoch muss ein solcher Spalt nicht notwendigerweise zwischen der Anschlussfläche 120 und dem offenen Ende des eingekerbten Abschnitts 11 vorgesehen sein. Stattdessen kann sich die Anschlussfläche 120 vollständig zu dem offenen Ende des eingekerbten Abschnitts 11 erstrecken.
Wie dies in 1C und 2A gezeigt ist, sind die Metallanschlussplatten 14, die jeweils eine im Wesentlichen plattenartige Form haben, über jeweilige Lötschichten 13 an dem isolierenden Substrat 10 montiert. Genauer gesagt ist in diesem Fall die Metallanschlussplatte 14 entlang zwei oder drei Seiten von ihr an der an einer Montagefläche des isolierenden Substrats 10 ausgebildeten Anschlussfläche 120 über die Lötschicht 13 befestigt.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat die Lötschicht 13 im Wesentlichen die Form eines Buchstaben U, der die gesamte Fläche der Anschlussfläche 120 bedeckt. Jedoch muss die Lötschicht 13 nicht notwendigerweise die gesamte Fläche der Anschlussfläche 120 bedecken. Falls stattdessen lediglich eine ausreichende Fügefestigkeit zwischen der Metallanschlussplatte 14 und der Anschlussfläche 120 sichergestellt ist, kann die Anschlussfläche 120 teilweise durch die Lötschicht 13 bedeckt sein. Genauer gesagt kann eine Vielzahl kleiner rechtwinkliger Lötschichten an der Anschlussfläche 120 angeordnet sein, um diese an einer Vielzahl von Abschnitten zu bedecken.
Ähnlich wie die Schaltungskomponente 16 kann die Metallanschlussplatte 14 einfach bei einem Montageschritt unter Verwendung einer Chipmontageeinrichtung und eines wohlbekannten Montagemittels, etwa eines Löt-Reflow auf einfache Weise an dem isolierenden Substrat 10 montiert und befestigt werden.
Die Richtung einer jeden plattenartigen Metallanschlussplatte 14 (oben und unten, links und rechts oder vorne und hinten) muss bei deren Montage an dem isolierenden Substrat 10 nicht bestimmt werden. Daher wird die Metallanschlussplatte 14 ziemlich einfach an dem isolierenden Substrat 10 montiert.
Die Metallanschlussplatte 14 ist aus einem Material gefertigt, das eine gute Benetzungsfähigkeit für Lot oder Hartlot-Füllmetall hat, etwa Kupfer, Nickel, Nickellegierung (Ni/SUS/Ni-plattiertem Stahl), 41-Legierung (Eisennickellegierung), Messing, Bronze oder mit etwas wie Nickel, Kupfer, Palladium, Silber, Zinn, Platin oder Gold plattiertem Stahl.
Wie dies in 1C und 2B gezeigt ist, ist eine Fläche einer jeden Metallanschlussplatte 14 von dem eingekerbten Abschnitt 11 freiliegenden. Ein Endabschnitt des wärmebeständigen Kerndrahts 150 des Leitungsdrahts 15 ist an die freiliegende Fläche der Metallanschlussplatte 14 bei einem Anschlussschweißschritt unter Verwendung eines später beschriebenen Schweißmittels angeschweißt und befestigt.
Der Leitungsdraht 15 hat den wärmebeständigen Kerndraht 150 und die wärmebeständige, isolierende Beschichtung 151, die den Kerndraht 150 bedeckt. Der wärmebeständige Kerndraht 150 ist ein Litzendraht, der aus etwas wie einem Kupferdraht mit einer guten elektrischen Leitfähigkeit und einem rostfreien Stahldraht mit einem hohen Wärmewiderstand besteht, oder ein Litzendraht, der aus geglühten Kupferdrähten mit guter elektrischer Leitfähigkeit besteht und der zum Verbessern des Wärmewiderstands mit etwas wie Zinn oder Nickel plattiert ist. Die wärmebeständige, isolierende Beschichtung 151 ist eine Beschichtung, etwa aus Fluor enthaltendem Gummi, Fluor enthaltendem Harz, Silikongummi, Silikonharz, Polyimid, vernetztem Polyethylen, vernetztem Vinylchlorid oder Glasfaser.
Die Metallanschlussplatten 14 können jeweils mit einer elektrisch leitfähigen Korrosionsschutzschicht versehen sein, die bspw. aus Nickel, Nickellegierung, Titan oder Titanlegierung gefertigt ist. Außerdem kann in Abhängigkeit der Auswahl eines später beschriebenen Fügeverfahrens ein wärmebeständiger Leitungsdraht, der einen Aluminiumkern aufweist, verwendet werden.
Wie dies in 2C gezeigt ist, ist der Endabschnitt des wärmebeständigen Kerndrahts 150 eines jeden Leitungsdrahts 15 an der von dem eingekerbten Abschnitt 11 freiliegenden Metallanschlussplatte 14 platziert. Dann werden der wärmebeständige Kerndraht 150 und die Metallanschlussplatte 14 bei einem später beschriebenen Anschlussschweißschritt aneinander geschweißt und befestigt.
In diesem Fall spielt der eingekerbte Abschnitt 11 eine Rolle beim Führen des Endabschnitts des wärmebeständigen Kerndrahts 150 zu der Metallanschlussplatte 14 und übt gleichzeitig eine Funktion zum Halten eines Endes der isolierenden Beschichtung 151 aus.
Unter Bezugnahme auf 3A bis 3C wird im weiteren Verlauf ein Beispiel des gemäß der vorliegenden Erfindung angewendeten Anschlussschweißschritts beschrieben. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird als ein Schweißmittel eine wohlbekannte Ultraschallschweißeinrichtung USW verwendet.
Die Ultraschallschweißeinrichtung USW hat einen Energieumsetzer TRS, der elektrische Signale in Ultraschallschwingung umwandelt. Die Ultraschallschwingung wird über einen Ultraschallarm HRN auf einen Schweißchip CHP übertragen. Gleichzeitig wird an dem Schweißchip CHP ein Druck angelegt, um einen moderaten Druck und eine parallele Schwingung an der Metallanschlussplatte 14 und dem Endabschnitt des wärmebeständigen Kerndrahts 150 anzulegen, die durch einen Ambos ANV gestützt sind. Somit wird zwischen der Metallanschlussplatte 14 und dem Endabschnitt des wärmebeständigen Kerndrahts 150 eine Atomdiffusion eingebracht, um eine Verbindung einer Metallatombasis herzustellen und den geschweißten Abschnitt P_WLD auszubilden.
In der vorliegenden Erfindung ist der eingekerbte Abschnitt 11 in dem isolierenden Substrat 10 ausgebildet und das Schweißen wird über die eingekerbten Abschnitte 11 durchgeführt. Genauer gesagt ist beim Ausbilden eines jeden geschweißten Abschnitts P_WLD in der Richtung einer Achse des Drückens der Metallplatte 14 und des Endabschnitts des Kerndrahts 150 kein isolierendes Substrat 10 vorhanden. Dementsprechend wird das isolierende Substrat 10 die Ultraschallschwingung nicht absorbieren, die dann aufgebracht wird, wenn die Metallanschlussplatte 14 und der Endabschnitt des Kerndrahts 150 zwischen dem Schweißchip CHP und dem Ambos ANV gehalten sind.
Ferner wird der Leitungsdraht 15 in der Richtung der Seitenfläche des isolierenden Substrats 10 gleiten gelassen, um den Endabschnitt des Kerndrahts 150 auf die Fläche der Metallanschlussplatte 14 zu bewegen. Dann wird der Schweißvorgang durchgeführt, indem die Metallanschlussplatte 14 und der Endabschnitt des Kerndrahts 150 vertikal zwischen dem Schweißchip CHP und dem Ambos ANV der Ultraschallschweißeinrichtung USW gehalten werden. Auf diese Weise ist die Bewegung beim Durchführen des Schweißvorgangs so einfach, dass die Bewegung leicht automatisiert werden kann.
Außerdem spielt der eingekerbte Abschnitt 11 eine Rolle beim Führen, wenn der Endabschnitt des Kerndrahts 150 in den eingekerbten Abschnitt 11 eingesetzt wird. Dies kann die Verwendung einer Montageeinrichtung beseitigen, die dem Einsetzen des Endabschnitts des Kerndrahts 150 gewidmet ist, wodurch die Automatisierung weiter vereinfacht wird.
Somit werden die Schaltungskomponenten 16 an dem isolierenden Substrat 10 montiert und der Leitungsdraht 15 wird über die Metallanschlussplatten 14 durch die vorstehend beschriebenen Schritte mit dem isolierenden Substrat 10 verbunden, um dadurch die Leiterplatte 1 zu vervollständigen. Dann wird eine Harzform 17 so ausgebildet, dass sie die Leiterplatte 1 umschließt und ein in 4 gezeigtes Schaltkreiseinheitsmodul 100 vollendet. Beispielsweise kann die Harzform 17 aus einem thermoplastischen Harz, etwa PPS, PBT oder PAI, einem Duroplast, etwa Epoxydharz, Silikonharz, Phenolharz, Melaminharz, Harnsäureharz, Polyimid oder Polyurethan ausgebildet sein.
Die Anzahl der Schaltungskomponenten 16 und der Metallanschlussplatten 14, die an dem isolierenden Substrat 10 montiert sind, und die Anzahl der an dem isolierenden Substrat 10 angeschlossenen wärmebeständigen Leitungsdrähten 15 kann gemäß der Funktionen der Leiterplatte 1 auf geeignete Weise geändert werden.
Natürlich ist die Anwendung der vorliegenden Erfindung nicht auf die Leiterplatte beschränkt, an der nur solche Leitungsdrähte 15 angeschlossen sind, die eine schlechte Benetzungsfähigkeit für Lot oder Hartlot-Füllmetall haben. Die vorliegende Erfindung kann auf geeignete Weise auf eine Leiterplatte angewendet werden, die zusätzlich zu dem Leitungsdraht 15 einen normalen Leitungsdraht aufweist, der unter Verwendung eines normalen Lötvorgangs an der Platte angeschlossen werden kann.
Das zuvor beschriebene erste Ausführungsbeispiel zeigt ein Beispiel, bei dem die Schaltungskomponenten lediglich an einer Fläche der Leiterplatte 1 montiert sind. Jedoch können die Schaltungskomponenten an beiden Flächen der Leiterplatte 1 montiert sein.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Unter Bezugnahme auf 5A bis 5C wird im weiteren Verlauf eine Leiterplatte 2 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. In dem zweiten und den folgenden Ausführungsbeispielen sind die gleichen oder ähnlichen Komponenten wie jene des ersten Ausführungsbeispiels zu dem Zweck mit den gleichen Bezugszeichen versehen, um eine unnötige Erläuterung auszulassen.
In dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel hat jede Metallanschlussplatte 14 eine im Wesentlichen plattenartige Rechteckform. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel darin, dass jeweils ein Endabschnitt eines leitfähigen Bereichs 22, eine Lötschicht 23 und eine Metallanschlussplatte 24 im Wesentlichen die Form eines Buchstaben H haben wie dies in 5A gezeigt ist. Ferner sind die Metallanschlussplatten 24 abwechselnd in Position gesetzt, sodass sie eine Zickzack-Anordnung bereitstellen. Wie dies in den Figuren gezeigt ist, hat der leitfähige Bereich 22 zudem eine Anschlussfläche (Elektrodenbereich) 220 und einen Schaltungsverdrahtungsbereich 121.
Mit dieser Konfiguration kann die Vielzahl von Leitungsdrähten 15 mit einem kürzeren Intervall dazwischen angeordnet werden, ohne die Fügefestigkeit der Metallanschlussplatten 24 zu verschlechtern, um dadurch die Abmessung der Leiterplatte 2 in der Richtung der Breite zu verringern.
Die Anschlussfläche 220 und die Lötschicht 23 müssen nicht notwendigerweise so ausgebildet sein, dass ihre Gesamtheit mit dem Schaltungsverdrahtungsbereich 221 leitfähig ist. Wie dies in 5A gezeigt ist, kann die Lötschicht 23 stattdessen teilweise von dem Schaltungsverdrahtungsbereich 221 getrennt sein, sodass sie eine Insel bildet.
Wenn die Abmessung einer Leiterplatte in der Richtung deren Breite verringert ist, wie bei der Leiterplatte 2 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, dann kann die Abmessung in der Längsrichtung der Leitungsdrähte dementsprechend vergleichsweise groß werden. Jedoch kann mit der vergleichsweise großen Abmessung in der Längsrichtung der Leitungsdrähte umgegangen werden, indem die Länge der Leitungsdrähte 15 angepasst wird. Wenn ein Installationsraum beschränkt ist, etwa wie in einer Fahrzeugkraftmaschine, kann daher insbesondere die Leiterplatte 2 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Instabilität eines Steuergeräts, etwa eines Gassensors oder einer Heizeinrichtung gut verbessern.
Auch in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Fläche einer jeden Metallanschlussplatte 24 von dem entsprechenden eingekerbten Abschnitt 11 freiliegend. Mit anderen Worten ist die Schweißachse AX_WLD von dem isolierenden Substrat 10 beabstandet, d.h., an der Schweißachse AX_WLD ist kein isolierendes Substrat 10 vorhanden. Dementsprechend können die Metallanschlussplatte 24 und der Endabschnitt des wärmebeständigen Kerndrahts 150 des Leitungsdrahts 15 einfach verschweißt werden.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
Unter Bezugnahme auf 6A bis 6C wird nun im weiteren Verlauf eine Leiterplatte 3 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. In dem zuvor beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsbeispiel haben die Metallanschlussplatten 14 und 24 jeweils eine plattenartige Rechteckform bzw. eine Form eines Buchstaben H. Wie dies in 6A und 6C gezeigt ist, unterscheidet sich das vorliegende Ausführungsbeispiel von dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel darin, dass ein Endabschnitt eines jeden leitfähigen Bereichs 32 und einer jeden Metallanschlussplatte 34 im Wesentlichen eine abgerundete Ecke haben.
Auch in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel können die Wirkungen erreicht werden, die ähnlich wie jene des ersten und des zweiten Ausführungsbeispiels sind. Außerdem trägt die abgerundete Ecke einer jeden Metallanschlussplatte 34 dazu bei, das Auftreten eines Kurzschlusses zwischen den Anschlüssen infolge eines konzentrierten elektrischen Felds zu unterdrücken oder eine Spannungskonzentration der abgerundeten Ecke zu unterdrücken. Somit wird die Zuverlässigkeit der Leiterplatte 3 verbessert.
Ähnlich wie bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Metallanschlussplatte 24 des zweiten Ausführungsbeispiels eine abgerundete Ecke haben.
(Viertes und Fünftes Ausführungsbeispiel)
Unter Bezugnahme auf 7A bis 7C und 8A bis 8C werden im weiteren Verlauf Leiterplatten 4 und 4a gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und Leiterplatten 5 und 5a gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
In den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist der eingekerbte Abschnitt 11 von einer Endfläche des isolierenden Substrats 10 einwärts ausgebildet. Das vierte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den obigen Ausführungsbeispielen darin, dass, wie in 7A bis 7C gezeigt ist, Durchgangslöcher 41 an inneren Stellen eines isolierenden Substrats 40 eingestanzt sind, die von einer Endfläche davon beabstandet sind, um das Verschweißen der Metallanschlussplatten 44 und der Endabschnitte der wärmebeständigen Kerndrähte 150 zu ermöglichen.
Wie dies in 7B gezeigt ist, kann der Leitungsdraht 15 auf eine Montagefläche einer jeden Metallanschlussplatte 44 geschweißt werden. Wie dies in 7C gezeigt ist, kann alternativ ein wärmebeständiger Kerndraht 150a eines Leitungsdrahts 15a gebogen werden und auf eine rückseitige Fläche einer jeden Metallanschlussplatte 44 geschweißt werden.
In den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist jede Metallanschlussplatte 14, 24 oder 34 so angeordnet, dass deren Endfläche von einer Endfläche des isolierenden Substrats 10 beabstandet positioniert ist, und der eingekerbte Abschnitt 11 wird als eine Führung zum Einsetzen des wärmebeständigen Kerndrahts 150 verwendet. Wie dies in 8A bis 8C gezeigt ist, sind in dem fünften Ausführungsbeispiel die Metallanschlussplatten 54 so angeordnet, dass sie von der Endfläche des isolierenden Substrats 10 vorragen.
Wie in 8B gezeigt ist, kann außerdem der wärmebeständige Kerndraht 150 in den eingekerbten Abschnitt 11 in der Richtung der Seitenflächen des isolierenden Substrats 10 eingesetzt werden und dann, ähnlich wie bei den obigen Ausführungsbeispielen, angeschweißt werden. Wie dies in 8C gezeigt ist, kann alternativ der wärmebeständige Kerndraht 150 auf den vorragenden Abschnitt der Metallanschlussplatte 54 platziert werden, sodass er parallel zu der Endfläche des isolierenden Substrats 10 verläuft und dann verschweißt werden.
In diesem Fall ist der verschweißte Abschnitt P_WLD außerhalb der Endfläche des isolierenden Substrats 10 positioniert. Dementsprechend kann die Metallanschlussplatte 54 auf den Endabschnitt des wärmebeständigen Kerndrahts 150 geschweißt werden, ohne den eingekerbten Abschnitt 11 zu verwenden.
(Sechstes und Siebtes Ausführungsbeispiel)
Unter Bezugnahme auf 9A bis 9C und 10A bis 10C werden im weiteren Verlauf Leiterplatten 6 und 6a gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und Leiterplatten 7 und 7a gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
In den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen haben die Metallanschlussplatten 14, 24, 34, 44 und 54 alle eine im Wesentlichen plattenartige Form. Das sechste und siebte Ausführungsbeispiel unterscheiden sich von den vorherigen Ausführungsbeispielen darin, dass Metallanschlussplatten 64 und 74 jeweils teilweise in einer vertikalen oder horizontalen Richtung mit Bezug auf ein isolierendes Substrat 60 oder 70 verlängert sind, um jeweils einen Verlängerungsabschnitt 61 oder 71 bereitzustellen. Somit ermöglicht jeder Verlängerungsabschnitt 61 oder 71 den Metallanschlussplatten 64 oder 74, eine dreidimensionale Form zu haben. Mit der dreidimensionalen Form wird der Schweißachse AX_WLD, die senkrecht zu dem geschweißten Abschnitt P_WLD steht, an dem die Metallanschlussplatte 64 oder 74 an den Endabschnitt des Kerndrahts 150 geschweißt und befestigt ist, ermöglicht, von dem isolierenden Substrat 60 oder 70 beabstandet zu sein, d.h., keine Metallanschlussplatte 64 oder 74 darf an der Schweißachse AX_WLD vorhanden sein.
Zusätzlich den mit den obigen Ausführungsbeispielen bewirkten Wirkungen kann die vorher dargelegte Konfiguration den Freiheitsgrad in der Anordnungsrichtung der Leitungsdrähte 15 erhöhen, wie dies in 9A und 9B und in 10A und 10B beschrieben ist.
Unter Bezugnahme auf 11A und 11B werden im weiteren Verlauf Schweißverfahren beschrieben, die sich von den zuvor beschriebenen Verfahren unterscheiden, welche auf die vorliegende Erfindung angewendet werden. Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele verwenden ein Schweißverfahren, bei dem der Endabschnitt des wärmebeständigen Kerndrahts 150, der ein heterogenes Metallmaterial aufweist und eine schlechte Benetzungsfähigkeit für Lot oder Hartlot-Füllmetall hat, unter Verwendung der Ultraschallschweißeinrichtung USW auf die Metallanschlussplatte 14 geschweißt. Alternativ dazu kann gemäß der vorliegenden Erfindung auf geeignete Weise eine in 11A gezeigte Widerstandsschweißeinrichtung RW oder eine in 11B gezeigte Laserschweißeinrichtung LW gemäß den Eigenschaften des als wärmebeständigen Kerndraht 150 verwendeten Metalls verwendet werden.
Beispielsweise kann ein Leitungsdraht 15b einen wärmebeständigen Kerndraht 150b aufweisen, der erhalten wird, indem eine Zinnplattierung auf die Oberfläche eines geglühten Kupferdrahts aufgebracht wird, um die Wärmebeständigkeit zu verbessern. In diesem Fall kann der Schweißvorgang nicht nur durch die zuvor beschriebene Ultraschallschweißeinrichtung USW sondern auch durch die wohlbekannte Widerstandsschweißeinrichtung RW durchgeführt werden.
Beim Verwenden der Widerstandsschweißeinrichtung RW werden Elektroden EL₁ und EL₂ in Vertikalrichtung gegen die Metallanschlussplatte 14 und den Endabschnitt des wärmebeständigen Kerndrahts 150b des Leitungsdrahts 15b gedrückt, die sich in einem Zustand engen Kontakts miteinander befinden. In diesem Zustand passiert ein starker Strom von bspw. mehreren zehn bis zehntausenden Ampere die Anschlussplatte 14 und den Endabschnitt für eine sehr kurze Zeitspanne von mehreren Millisekunden bis einigen hundert Millisekunden. Das Durchlassen des starken Stroms ruft einen Metallwiderstand hervor, um dadurch ohmsche Wärme zu erzeugen. Als ein Ergebnis werden die Metallanschlussplatte 14 und der Endabschnitt des Kerndrahts 150b verschmolzen, sodass sie den geschweißten Abschnitt P_WLD bilden, der eine Legierung aus der Metallanschlussplatte 14 und dem Endabschnitt des Kerndrahts 150b ist.
Auch auf diese Weise ermöglicht jeder eingekerbte Abschnitt 11, dass die Schweißachse AX_WLD des geschweißten Abschnitts P_WLD von dem isolierenden Substrat 10 beabstandet ist, d.h. macht es möglich, dass kein isolierendes Substrat 10 in der Richtung der Schweißachse AX_WLD beim Schweißen der Metallanschlussplatte 14 auf den Endabschnitt des Kerndrahts 150b vorhanden ist. Dementsprechend kann der Schweißvorgang durchgeführt werden, indem die Metallanschlussplatte 14 und der Endabschnitt des Kerndrahts 150b in Vertikalrichtung zwischengeordnet werden. Somit kann eine Automatisierung ziemlich einfach erreicht werden.
Durch das Zwischenordnen in Vertikalrichtung zwischen dem Paar Elektroden EL₁ und EL₂ werden die Metallanschlussplatte 14 und der Kerndraht 150b in einem Zustand engen Kontakts miteinander verschweißt. Außerdem wird eine stetige Verschweißungsleistung (stetige Fügefestigkeit) erreicht.
Wenn ein elektrischer Draht auf ein Verdrahtungsmuster an einer Leiterplatte auf Grundlage der herkömmlichen Technik geschweißt wird, ist es erforderlich, eine Beschädigung des Substrats zu verhindern. Dieses Erfordernis erlegt eine Beschränkung etwa auf einen durch Laserschweißen zu fügenden Draht und auf die Laserausgabe auf. Somit wurde es schwierig, einen wärmebeständigen Leiter, der ein heterogenes Metallmaterial aufweist, bspw. den Leitungsdraht 15b einschließlich des wärmebeständigen Kerndrahts 150b, der eine Wärme von etwa 250°C aushalten kann, auf den an dem isolierenden Substrat 10 platzierten leitfähigen Bereich 12 direkt aufzuschweißen.
Jedoch wird bei dem zuvor beschriebenen Schweißverfahren der Schweißvorgang an einer Stelle durchgeführt, an der in der Richtung der Schweißachse AX_WLD des verschweißten Abschnitts P_WLD, der zwischen der Metallanschlussplatte 14 und dem Kerndraht 150b ausgebildet ist, kein isolierendes Substrat 10 vorhanden ist. Mit anderen Worten wird dem verschweißten Abschnitt P_WLD ermöglicht, von dem isolierenden Substrat 10 beabstandet zu sein, und dadurch wird das isolierende Substrat 10 durch den Schweißvorgang nicht beschädigt. Aus diesem Grund kann der wärmebeständige Kerndraht 150b ein Litzendraht sein, der aus einem Kupferdraht mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit und einem wärmebeständigen Leiter besteht, auf den eine Nickelplattierung eines hohen Wärmewiderstands aufgebracht ist, oder kann ein Aluminiumkerndraht sein. Das Verwenden eines solchen wärmebeständigen Kerndrahts 150b, der aus wärmebeständigen Leitern mit hoher Verschmelzungstemperatur besteht, ermöglicht das Verschweißen unter Verwendung eines Laserstrahls einer vergleichsweise hohen Ausgabe, die hoch genug ist, um das Verschweißen eines solchen Kerndrahts 150b mit hohem Wärmewiderstand zu ermöglichen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das zuvor beschriebene erste bis siebte Ausführungsbeispiel beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann auf geeignete Weise modifiziert werden, ohne von dem Wesen der vorliegenden Erfindung oder dem Wesen zum Realisieren der höchst zuverlässigen Leiterplatte 1 abzuweichen. Die höchste zuverlässige Leiterplatte 1 kann den Schweißvorgang erleichtern und die Qualität beim Schweißen verbessern, indem das isolierende Substrat 10 beim Schweißen des Endabschnitts des Kerndrahts 150 auf die Metallanschlussplatte 14 von der Schweißachse AX_WLD beabstandet ist, und zwar mit dem Bereitstellen des eingekerbten Abschnitts in dem isolierenden Substrat 10 oder dem teilweisen Verlängern der Metallanschlussplatte 14. Beispielsweise kann die Leiterplatte 1 eine solche sein, die das Verbinden an eine separate Eingabe-/Ausgabeeinheit ermöglicht, die sich nicht in einer Hochtemperaturumgebung befindet, und zwar unter Verwendung eines normalen Leitungsdrahts, mit dem ein Anschluss unter Verwendung eines normalen Lötvorgangs erreicht werden kann.
(Vergleichsbeispiel)
21 und 22A bis 22D zeigen eine Leiterplatte 1zA als ein Vergleichsbeispiel mit einer Konfiguration, die ähnlich zu jener der Leiterplatten der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele ist.
Die Leiterplatte 1zA weist Folgendes auf: (i) einen wärmebeständigen Leiter (externen Verbindungsleiter, Leitungsdraht) 60A, der eine Verbindung mit einer externen Einheit herstellt, der einen wärmebeständigen Kerndraht (Leiter) 600A mit schlechter Benetzungsfähigkeit für Lot oder Hartlot-Füllmetall, eine wärmebeständige, isolierende Beschichtung (Isolator) 610A, die den Kerndraht 600A bedeckt, und einen Endabschnitt 601a aufweist; ein isolierendes Substrat 100Az, das mit einer vorbestimmten Schaltung ausgebildet ist; (ii) eine leitfähige Schicht 20A, die an dem isolierenden Substrat 100zA ausgebildet ist und eine Anschlussfläche (Elektrodenbereich) 200zA aufweist; (iii) eine Lötabdeckung 30A, in der ein Öffnungsbereich 301zA ausgebildet ist; (iv) eine Lötschicht 40zA; und (v) eine Metallanschlussplatte 50zA, die aus einem Metallmaterial mit einer guten Hartlot-Füllmetallbenetzungsfähigkeit ausgebildet ist.
Die Metallanschlussplatte 50zA wird auf die Anschlussfläche 200zA gelötet, während sie unter Verwendung von Ultraschallschweißen, Widerstandsschweißen oder dergleichen direkt an den Endabschnitt 601a des wärmebeständigen Kerndrahts 600A gefügt wird. Zu diesem Zweck ist das isolierende Substrat 100zA teilweise eingekerbt, um eine Nut (einen eingekerbten Abschnitt) 101zA auszubilden, sodass die senkrecht zu dem verschweißten Abschnitt P_WLD verlaufende Schweißachse AX_WLD von dem isolierenden Substrat 100zA der Nut 101zA beabstandet ist. Somit werden der Endabschnitt 601A des Kerndrahts 600A und die Metallanschlussplatte 50zA direkt zwischen dem Arm und dem Ambos einer Ultraschallschweißeinrichtung oder zwischen Schweißgestellen W₁ und W₂ (siehe 22A und 22B), etwa einem Paar Elektroden einer Widerstandsschweißeinrichtung, gehalten, um eine Ultraschallverschmelzung oder eine Widerstandsverschweißung zu erreichen. Mit anderen Worten wird die Ultraschallverschmelzung oder Widerstandsverschweißung erreicht, ohne das isolierende Substrat 100zA zwischen dem Arm und dem Ambos einer Ultraschallschweißeinrichtung oder zwischen den Elektroden einer Widerstandsschweißeinrichtung zu halten.
Wie dies in 21 gezeigt ist, wird diesbezüglich die Metallanschlussplatte 50zA durch Ausbilden der Lötschicht 40zA auf die Anschlussfläche 200zA gelötet. Die Lötschicht 40zA wird derart ausgebildet, dass jede Lötschicht 40zA einen Abschnitt vollständig bedeckt, in welchem die von dem Öffnungsbereich 301zA der Lötabdeckung 30Az freiliegende Anschlussfläche 200zA mit der entsprechenden Metallanschlussplatte 50zA in Kontakt ist. Wie dies in 22A und 22B gezeigt ist, wird jede auf die entsprechende Anschlussfläche 200zA gelötete Metallanschlussplatte 50zA in Vertikalrichtung zwischen dem Schweißarmchip und dem Ambos der Ultraschallschweißeinrichtung oder zwischen den Schweißgestellen W₁ und W₂, etwa dem Paar Elektroden der Widerstandsschweißeinrichtung, gehalten. Die Lasten, die durch das vertikale Halten der Ultraschall- oder Widerstandsschweißeinrichtung eingebracht werden, Ultraschallschwingungen, die beim Ultraschallschweißen erzeugt werden, elektrische Schwingungen, die beim Widerstandsschweißen erzeugt werden, oder thermische Schwingungen können eine Spannung hervorrufen. Die Spannung kann dann über die Lötschicht 40zA auf die Anschlussflächen 200zA übertragen werden. In einem solchen Fall ist es wahrscheinlich, dass die Anschlussflächen 200zA sich von der Oberfläche des isolierenden Substrats 100A trennen, wie dies in 22C und 22D gezeigt ist. Als ein Ergebnis kann die Anschlussfläche 200zA beschädigt werden, sodass die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung drastisch verschlechtert wird.
In den folgenden Ausführungsbeispielen werden eine Leiterplatte mit einem externen Verbindungsleiter, der eine hohe Zuverlässigkeit bezüglich der elektrischen Verbindung hat, und ein Verfahren zum Herstellen desselben beschrieben. Dabei hat der externe Verbindungsleiter einen wärmebeständigen Leitungsdraht, bei dem es schwierig ist, ihn direkt mit der Leiterplatte zu verbinden.
(Achtes Ausführungsbeispiel])
Unter Bezugnahme auf 12 und auf 13A bis 13D wird im weiteren Verlauf ein Grundzug einer Leiterplatte 1A gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Ein Verfahren zum Herstellen der Leiterplatte 1A wird auf geeignete Weise zusammen mit den Beschreibungen des vorliegenden Ausführungsbeispiels und der im Weiteren dargelegten folgenden Ausführungsbeispiele beschrieben.
Die Leiterplatte 1A des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat ein Schaltkreissubstrat 10A und einen externen Verbindungsleiter 60A, der eine Verbindung mit einer externen Einheit herstellt.
Die Leiterplatte 1A soll nicht im Besonderen auf die Funktionen etwa einer an dem Schaltkreissubstrat 10A vorgesehenen Steuerungsschaltung beschränkt werden. Die Leiterplatte 1A kann besonders wirkungsvoll in dem Fall verwendet werden, dass hohe Wärmebeständigkeit gegen eine Temperatur von nicht weniger als 150°C oder, abhängig von Bedingungen, nicht weniger als 200°C beim Verbinden der Leiterplatte 1A eines zu steuernden Gegenstands, etwa eines einer hohen Temperaturumgebung ausgesetzten Sensors oder einer Wärmeerzeugungsvorrichtung, etwa einer Heizeinrichtung, erforderlich ist. Jeder externe Verbindungsleiter 60A hat einen wärmebeständigen, leitfähigen Draht, der einen Endabschnitt 601A, einen wärmebeständigen Kerndraht (wärmebeständigen Leiter) 600A mit einer schlechten Benetzungsfähigkeit für Lot oder Hartlot-Füllmetall und eine wärmebeständige, isolierende Beschichtung (wärmebeständigen Isolator) 610A, die den Kerndraht 600A bedeckt. Die Endabschnitte 601A der Kerndrähte 600A sind an jeweilige Metallanschlussplatten 50A mit guter Benetzungsfähigkeit für Lot oder Hartlot-Füllmetall gefügt, um eine Verbindung mit dem Schaltkreissubstrat 10A herzustellen. Somit kann die Leiterplatte 1A wirkungsvoll in der vorstehend erwähnten Hochtemperaturumgebung verwendet werden.
Jedoch sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die externen Verbindungsleiter 60A nicht auf die vorstehend beschriebenen externen Verbindungsleiter beschränkt sondern können andere externe Verbindungsleiter sein, etwa ein Flachkabel (flexible Verdrahtungsplatte) 60dA oder Verbinderanschlüsse 60eA, die in Beispielen 1dA und 1eA verwendet werden, welche später beschrieben sind. Das Flachkabel 60dA kann eine flexible, bedruckte Platte (FPC) oder ein flexibles Flachkabel (FFC) sein.
Das Schaltkreissubstrat 10A muss nicht notwendigerweise mit einer Schaltung versehen sein, der besondere Steuerfunktionen hat, sondern kann einfach als ein Relaisbasisbauteil verwendet werden.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel kann vorzugsweise für Sensoren verwendet werden, die an einer solchen Stelle wie einem Kraftmaschinenabteil und einem Abgaspfad angeordnet sind, in welchen empfindliche Teile der Sensoren vergleichsweise hohen Temperaturumgebungen ausgesetzt sind. Solche Sensoren beinhalten Temperatursensoren, die Temperaturen des Kraftmaschinenkühlwassers, der Einlassluft, des Abgases und dergleichen messen, und Gassensoren, etwa ein Sauerstoffsensor, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor, ein NOx-Sensor, ein Ammoniaksensor und ein PM-Sensor zum Erfassen der Konzentration einer bestimmten Komponente, die in einem Abgas enthalten ist, das ein zu messendes Gas ist. Zudem kann das vorliegende Ausführungsbeispiel vorzugsweise für wärmeerzeugende Vorrichtungen, etwa eine Glühkerze und eine Heizeinrichtung verwendet werden.
Das Schaltkreissubstrat 10A hat ein isolierendes Substrat 100A und eine leitfähige Schicht (einen leitfähigen Bereich) 20A, die an dem isolierenden Substrat 100A ausgebildet ist. In dem isolierenden Substrat 100A ist eine Nut (ein eingekerbter Abschnitt) 101A durch teilweises Schneiden einer Endfläche des isolierenden Substrats 100A ausgebildet. Die leitfähige Schicht (der leitfähige Bereich) 20A hat zumindest eine Anschlussfläche 200A als einen Elektrodenbereich, der entlang der Nut 101A vorgesehen ist und mit einer Metallanschlussplatte (die im weiteren Verlauf lediglich als Anschlussfläche 200A) bezeichnet ist montiert ist, und einen mit der Anschlussfläche 200A verbundenen Schaltungsverdrahtungsbereich 201A.
Das Schaltkreissubstrat 10A und der externe Verbindungsleiter 60A zum Erstellen einer elektrischen Verbindung mit einer externen Einheit sind über die Metallanschlussplatte 50A aneinander gefügt. Die Metallanschlussplatte 50A hat eine im Wesentlichen plattenartige Form und ist auf die Anschlussfläche 200A in einem die Nut 101A überbrückenden Zustand gelötet und daran befestigt.
Das Schaltkreissubstrat 10A hat eine Oberfläche, die mit einer Lötabdeckung 30A bedeckt ist. Die Lötabdeckung 30A bedeckt vorbestimmte Abschnitte der leitfähigen Schicht 20A, um eine Funktion zum Sicherstellen der Isolierung und des Schutzes der leitfähigen Schicht 20A auszuüben.
Die Lötabdeckung 30A hat einen Öffnungsbereich 301A und Teilanschlussflächenmaskierungsabschnitte 302A. Der Öffnungsbereich 301A legt die Anschlussfläche 200A an einer Vielzahl von Abschnitten frei (die im weiteren Verlauf als ein Teilöffnungsbereich 301A bezeichnet sind). Die Teilanschlussflächenmaskierungsabschnitte 302A queren teilweise die Anschlussflächen 200A und maskieren diese (im weiteren Verlauf als ein Teilmaskierungsabschnitt 302A bezeichnet). Das Schaltkreissubstrat 10A hat eine Lötschicht 40A, die eine Befestigung zwischen den Anschlussflächen 200A und den Metallanschlussplatten 50A erreicht. Die Lötschicht 40A liegt an dem Teilöffnungsbereich 301A der Lötabdeckung 30A frei, um die Anschlussfläche 200A an einer Vielzahl von getrennten Stellen an der Anschlussfläche 200A an die Metallanschlussplatte 50A zu fügen.
Die Lötabdeckung 30A des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat zudem einen Leiterisolierungsschutzabschnitt 300A, der die Schaltungsverdrahtungsbereiche 201A bedeckt, um eine Isolierung zwischen der Vielzahl von Leitern sicherzustellen und die leitfähige Schicht 20A zu schützen (im weiteren Verlauf wird dieser Abschnitt als ein Schutzabschnitt 300A bezeichnet).
Die Lötschicht 40A des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat eine Hauptlötschicht 400A und eine geteilte Lötschicht 401A. Die Hauptlötschicht 400A stellt die Leitfähigkeit zwischen der Metallanschlussplatte 50A und der Anschlussfläche 200A sicher. Die geteilte Lötschicht 401A verstärkt die Fügefestigkeit zwischen der Metallanschlussplatte 50A und der Anschlussfläche 200A.
Wie dies in 12 und 13A und 13D gezeigt ist, ist die Metallanschlussplatte 50A an einer Vielzahl von Stellen über die Hauptlötschicht 400A und die geteilte Lötschicht 401A fest an die Anschlussfläche 200A gefügt. Wie dies in 12 und 13B und 13C gezeigt ist, sind außerdem Abschnitte der Anschlussflächen 200A, in denen keine Hauptlötschicht 400A oder geteilte Lötschicht 401A ausgebildet ist, mit dem Teilmaskierungsabschnitt 302A der Lötabdeckung 30A bedeckt.
Die Lötabdeckung 30A ist vorgesehen, um die Oberfläche des isolierenden Substrats 100A zu bedecken. Die Lötabdeckung 30A bedeckt eine Fläche des isolierenden Substrats 100A und ermöglicht das Löten vorbestimmter Abschnitte der leitfähigen Schicht 20A, die an dem Teilöffnungsbereich 301A freiliegen. Ferner verhindert die Lötabdeckung 30A, dass Lot an vorbestimmten Abschnitten der mit dem Teilmaskierungsabschnitt 302A und dem Schutzabschnitt 300A bedeckten leitfähigen Schicht 20A anhaftet, während sie vorbestimmte Abschnitte der leitfähigen Schicht 20A schützt und isoliert.
Das Metallmaterial mit der guten Hartlot-Füllmetallbenetzungsfähigkeit, das die Metallanschlussplatte 50A bildet, kann auf geeignete Weise aus Kupfer, Kupferlegierung, etwa Messing oder Phosphorbronze, Nickel, Nickellegierung (Ni/SUS/Niplattierter Stahl) oder mit Nickel, Kupfer, Palladium, Silber, Zinn, Platin oder Gold plattiertem Stahl ausgewählt werden.
Die externen Verbindungsleiter 60A des vorliegenden Ausführungsbeispiels werden erhalten, indem der wärmebeständige Kerndraht (wärmebeständige Leiter) 600A als ein Leiter mit der wärmebeständigen, isolierenden Beschichtung (wärmebeständigen Isolator) 610A als ein externer Leiterisolator bedeckt wird. Sowohl der Kerndraht 600A als auch die isolierende Beschichtung 610A haben eine gute Wärmebeständigkeit gegen eine Temperatur von nicht weniger als 150°C.
Der wärmebeständige Kerndraht 600A kann auf geeignete Weise aus einem Litzendraht, der aus geglühten Kupferdrähten besteht, auf die eine Zinn- oder Nickelplattierung aufgebracht ist, aus einem Litzendraht, der aus einem geglühten Kupferdraht, auf den eine Nickelplattierung aufgebracht ist, und einem rostfreien Stahldraht besteht, und einem aus Aluminiumdrähten bestehenden Litzendraht ausgewählt werden.
Das Material der wärmebeständigen isolierenden Beschichtung 610A kann auf geeignete Weise aus Fluor enthaltendem Gummi, Fluor enthaltendem Harz, Silikongummi, Silikonharz, Polyimid, vernetztem Polyethylen, vernetztem Vinylchlorid oder Glasfaser ausgewählt werden.
Wenn das isolierende Substrat 100A ein gedrucktes Substrat ist, das ein aus Polyimid, Polyamid-Imid, Aramid oder Glas-Epoxydharz ausgewähltes, isolierendes Harzmaterial enthält, kann die Lötabdeckung 30A aus einem wohlbekannten, isolierenden Harzmaterial gefertigt sein, das ein Fotosatzharz enthält.
Wenn das isolierende Substrat 100A eine keramische Struktur ist, die aus Aluminiumoxid, Titanoxid, Magnesiumoxid oder Spinell gefertigt ist, kann die Lötabdeckung 30A aus einem wohlbekannten wärmebeständigen Glasmaterial gefertigt sein, das aus Quarzglas oder Borosilikatglas ausgewählt ist.
Wenn das isolierende Substrat 100A ein gedrucktes Substrat ist, das etwa aus Glas-Epoxydharz gefertigt ist, kann eine auf dessen Oberfläche aufgebrachte Kupferfolie unter Verwendung eines wohlbekannten Verfahrens, etwa durch Ätzen, ein Muster aufgebracht werden, um die leitfähige Schicht 20A zu bilden. In diesem Fall kann die die leitfähige Schicht 20A bedeckende Lötabdeckung 30A aus einem wohlbekannten Material gefertigt sein, das ein Fotosatzharz enthält. Die Lötabdeckung 30A kann in diesem Fall unter Verwendung eines wohlbekannten Verfahrens, etwa Fotolithographie ausgebildet sein. Genauer gesagt kann die Fotolithographie dazu verwendet werden, den Schutzabschnitt 300A, den Teilöffnungsbereich 301A und die Teilmaskierungsabschnitte 302A auszubilden.
Wenn das isolierende Substrat 100A ein Keramiksubstrat ist, das etwa aus Aluminiumoxid gefertigt ist, kann die Schutzschicht 20A unter Verwendung eines wohlbekannten Verfahrens ausgebildet werden, kann bspw. ausgebildet werden, indem ein Siebdruck mit Bezug auf Wolfram oder dergleichen durchgeführt wird. In diesem Fall kann die Lötabdeckung 30A aus einem wohlbekannten, isolierenden Material, etwa aus Quarzglas oder Borosilikatglas gefertigt sein. Die Lötabdeckung 30A kann in diesem Fall unter Verwendung eines wohlbekannten Verfahrens, etwa Dickschichtdruck ausgebildet werden. Genauer gesagt kann der Dickschichtdruck dazu verwendet werden, den Schutzabschnitt 300A, den Teilöffnungsbereich 301A, der die Anschlussfläche 200A teilweise freilegt und den Teilmaskierungsabschnitt 302A auszubilden, der die Anschlussfläche 200A teilweise überquert und maskiert.
Wie in 13A und 13B gezeigt ist, sind an dem Schaltkreissubstrat 10A in einem wohlbekannten Prozess unter Verwendung einer Chipmontageeinrichtung, eines Aufschmelzens oder dergleichen vorbestimmten Schaltungskomponenten 51A montiert. Die vorbestimmten Schaltungskomponenten beinhalten wie erforderlich passive Komponenten, etwa einen Widerstand, einen Kondensator und einen Induktor sowie aktive Komponenten, etwa einen Halbleiter und einen Steuer-IC.
Die Metallanschlussplatte 50A ist zusammen mit anderen Schaltungskomponenten 51A durch einen wohlbekannten Montageprozess an dem isolierenden Substrat 100A montiert und befestigt, sodass sie die in dem isolierenden Substrat 100A ausgebildete Nut 101A bedecken.
Die leitfähige Schicht 20A ist wie erforderlich mit der Anschlussfläche 210A zum Montieren der Schaltungskomponente 51 als Allgemeinschaltungskomponenten versehen (im weiteren Verlauf lediglich als eine Allgemeinanschlussfläche 210A bezeichnet).
Wie dies in 13A gezeigt ist, hat jede Schaltungskomponente 51A Elektrodenanschlüsse 510A, die über einen gelöteten Abschnitt 410A elektrisch mit der Allgemeinanschlussfläche 210A verbunden sind.
Die Lötabdeckung 30A ist mit einem Allgemeinanschlussflächenöffnungsbereich 311A ausgebildet, durch welchen die Oberfläche der Allgemeinanschlussfläche 210A zum Montieren der Schaltungskomponente 51A freiliegt.
Die Allgemeinanschlussfläche 210A kann gleichzeitig mit der leitfähigen Schicht 20A ausgebildet werden. Zudem kann der gelötete Abschnitt 410A gleichzeitig mit der Lötschicht 40A ausgebildet werden.
Wie dies in 13A gezeigt ist, kann das Schaltkreissubstrat 10A ferner mit einem Durchgangsloch 102A versehen sein. Das Durchgangsloch 102A hat eine Innenwand, an der ein Durchleiter 220A vorgesehen ist, um die Vorderseite und die Rückseite des isolierenden Substrats 100A in Leitung zu bringen. Das Schaltkreisbasisbauteil 10A kann ein mehrschichtiges Basisbauteil sein, in welchem eine Vielzahl von isolierenden Substraten und Anschlussflächen gestapelt sind.
Wie dies in 14A gezeigt ist, ist in dem Schaltkreissubstrat 10A des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine Endfläche des Schaltkreissubstrats 10A teilweise und einwärts geschnitten, um die Nut 101A zu bilden. Der externe Verbindungsleiter 60A ist in die Nut 101A eingesetzt, um den Endabschnitt 601A des wärmebeständigen Kerndrahts 600A des externen Verbindungsleiters 60A mit der an dem Schaltkreissubstrat 10A montierten entsprechenden Metallanschlussplatte 50A in Kontakt zu bringen. Wie dies in 14B gezeigt ist, sind die Metallanschlussplatte 50A und der Endabschnitt 601A vertikal zwischen den Schweißgestellen W₁ und W₂ eines Fügemittels gehalten, welche später im Besonderen beschrieben werden, um den geschweißten Abschnitt (die Fügestelle) P_WLD zwischen der Metallanschlussplatte 50A und dem Endabschnitt 601A auszubilden.
Wie dies in 14B gezeigt ist, werden in diesem Fall die Metallanschlussplatte 50A und der Endabschnitt 601A durch die Schweißgestelle W₁ und W₂ in Vertikalrichtung gedrückt. Dementsprechend wird eine (später beschriebene) Schwingung über die Hauptlötschicht 400A und die geteilte Lötschicht 401A in einer Richtung des Trennens der Anschlussfläche 200A auf die Anschlussfläche 200A übertragen. Wie dies in 14A und 14C gezeigt ist, sind jedoch Abschnitte vorhanden, an denen die Metallanschlussplatte 50A und die Anschlussfläche 200A über die Lötschicht 40A verbunden sind, sowie Anschlüsse, an denen sie durch die Teilmaskierungsabschnitte 302A der Lötabdeckung 30A voneinander getrennt sind. Somit ist die Anschlussfläche 200A durch die Teilmaskierungsabschnitte 302A teilweise bedeckt, um die Bewegung der Anschlussfläche 200A zurückzuhalten. Daher wird die auf die Anschlussfläche 200A aufgebrachte Kraft verteilt. Da ferner die Teilmaskierungsabschnitte 302A die Anschlussfläche 200A teilweise überqueren und maskieren, wird die Anschlussfläche 200A durch die Teilmaskierungsabschnitte 302A festgehalten. Mit dieser Konfiguration wird die Schwingung in der Richtung des Trennens der Anschlussfläche 200A unterdrückt, um zu verhindern, dass sich die Anschlussfläche 200A von der Fläche des isolierenden Substrats 100A trennt. Auf diese Weise wird die elektrische Verbindung zwischen dem Schaltkreissubstrat 10A und dem externen Verbindungsleiter 60A zuverlässig verbessert.
Nun werden unter Bezugnahme auf 15A und 15B im weiteren Verlauf die Fügemittel und ein Prozess zum Fügen von Leitern gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben.
In der in 15A gezeigten Konfiguration wird die vorstehend erwähnte, wohlbekannte Widerstandsschweißeinrichtung RW als das Fügemittel verwendet.
Beim Durchführen des Schweißens unter Verwendung der Widerstandsschweißeinrichtung RW wird die Metallanschlussplatte 50A in engen Kontakt mit dem Endabschnitt 601A des wärmebeständigen Kerndrahts 600A gebracht. In diesem Zustand werden das Paar Elektroden EL₁ und EL₂, die als Schweißgestelle dienen, gegen die Metallanschlussplatte 50A und den Endabschnitt 601A, die in engen Kontakt gebracht wurden, in der Vertikalrichtung mit Bezug auf das isolierende Substrat 100A gedrückt. Während des Aufbringens des Drucks wird ein starker Strom von mehreren zehn bis zehntausenden Ampere bspw. durch die Anschlussplatte 50A und den Endabschnitt 601A für eine sehr kurze Zeit von ca. mehreren Millisekunden bis zu einigen hundert Millisekunden passieren gelassen. Das Passieren des Starkstroms lässt den Metallwiderstand dadurch ohmsche Wärme erzeugen. Als ein Ergebnis werden die Metallanschlussplatte 50A und der Endabschnitt 601A verschmolzen, um den geschweißten Abschnitt P_WLD zu bilden, der eine Legierung aus der Metallanschlussplatte 50A und dem Endabschnitt 601A ist.
Beim Schweißen kann die Drückzeitgebung der Elektroden EL₁ und EL₂ von einander versetzt sein, um dadurch Lasten in der Richtung des Trennens der Anschlussfläche 200A einzubringen. Außerdem kann die ohmsche Wärme eine thermische Ausdehnung und Schrumpfung in der Metallanschlussplatte 50A hervorrufen, sodass eine thermische Schwingung erzeugt wird. Die thermische Schwingung neigt dazu, an der Anschlussfläche 200A in der Richtung, in der sie getrennt wird, zu wirken. Hinsichtlich der Lasten, die in der Richtung des Trennens der Anschlussfläche 200A infolge des Versatzes bei der Drückzeitgebung zwischen den Elektroden EL₁ und EL₂ eingebracht wird, wird jedoch ein enger Kontakt der Anschlussfläche 200A mit dem isolierenden Substrat 100A beibehalten, da die Anschlussfläche 200A mit den Teilmaskierungsabschnitten 302A der Lötabdeckung 30A bedeckt ist. Ferner wird bezüglich der thermischen Schwingung der Metallanschlussplatte 50A verhindert, dass die Schwingung auf die Anschlussfläche 200A übertragen wird, da die Metallanschlussplatte 50A über die Schweißschicht 40A, die an einer Vielzahl von Stellen geteilt ist, an die Anschlussfläche 200A gefügt wird. Mit dieser Konfiguration wird eine Resonanz kaum erzeugt, wodurch unterdrückt wird, dass die Anschlussfläche 200A getrennt wird.
Bei der in 15B gezeigten Konfiguration wird die vorstehend erwähnte, wohlbekannte Ultraschallschweißeinrichtung USW als das Fügemittel verwendet.
Bei dem durch die Ultraschallschweißeinrichtung USW durchgeführten Schweißen werden elektrische Signale unter Verwendung des Energiewandlers TRS in Ultraschallschwingung umgewandelt. Die Ultraschallschwingung wird über den Ultraschallarm HRN auf den Schweißchip CHP übertragen. Zur gleichen Zeit wird der Schweißchip CHP über die Nut 101A in der Vertikalrichtung bezüglich des isolierenden Substrats 100A gedrückt. Somit wird ein moderater Druck auf die Metallanschlussplatte 50A und den Endabschnitt 601A des wärmebeständigen Kerndrahts 600A, der durch den Ambos ANV gestützt ist, aufgebracht. Mit dem Aufbringen des moderaten Drucks werden die Metallanschlussplatte 50A und der Endabschnitt 601A mit Parallelschwingungen beaufschlagt, wie dies durch den Doppelpfeil in 15B angegeben ist, um eine Atomdiffusion zwischen der Metallanschlussplatte 50A und dem Endabschnitt 601A einzubringen. Die Atomdiffusion wird die Metallatome dazu bringen, sich miteinander zu verbinden, um dadurch den geschweißten Abschnitt P_WLD zu bilden.
In diesem Fall erzeugt die auf die Anschlussfläche 200A übertragene Ultraschallschwingung kaum eine Resonanz, da die Metallanschlussplatte 50A an einer Vielzahl von getrennten Stellen der Anschlussfläche auf die Anschlussfläche 200A gelötet ist, wie dies zuvor beschrieben wurde. Ferner können vertikale Lasten infolge des Versatzes der Drückzeitgebung zwischen dem Ultraschallchip CHP und dem Ambos ANV in der Richtung auf die Anschlussfläche 200A aufgebracht werden, in der sie getrennt wird. Jedoch kann das Trennen der Anschlussfläche 200A infolge der vertikalen Lasten durch Bereitstellen der Teilmaskierungsabschnitte 302A unterdrückt werden.
Wie dies in 16A gezeigt ist, kann die Leiterplatte 1A, die wie zuvor beschrieben mit den externen Verbindungsleitern 60A verbunden ist, mit einer Harzform 70A bedeckt werden, um ein Schaltkreismodul zu bilden.
Beispielsweise kann die Harzform 70A aus einem Duroplastharz ausgebildet sein, das aus Epoxidharz, Silikonharz, Phenolharz, Melaminharz, Harnstoffharz, Polyamidharz, Polyimid oder Polyurethanharz ausgewählt ist und einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten hat, der in etwa jenem der Schaltungskomponenten 51A entspricht.
Wie dies in 16B gezeigt ist, können ferner die Schaltungskomponenten 51A und deren Umgebung mit einem Thermoplastharz 70aA bedeckt sein, das einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten hat, der in etwa jenem der Schaltungskomponenten 51A entspricht. Danach kann der daraus resultierende Körper von einem Thermoplastharz 71A umschlossen werden, das aus Polyphenylsulfidharz, Polybutylenterephtalatharz oder Polyamid-Imidharz ausgewählt wird.
(Neuntes Ausführungsbeispiel)
Unter Bezugnahme auf 17 wird im weiteren Verlauf eine Leiterplatte 1bA gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind einige Beispiele 1aA, 1bA, 1cA und 1dA vorgesehen. Diese Beispiele haben Konfigurationen, die ähnlich zu jener der Leiterplatte 1 des ersten Ausführungsbeispiels sind, können jedoch einige Unterschiede aufweisen. Die Unterschiede werden durch die kleinen Buchstaben a, b, c und d in den Bezugszeichen repräsentiert. Die folgende Beschreibung richtet den Fokus auf die Unterschiede.
In den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Anschlussfläche 200A im Wesentlichen in einer Form eines Buchstabens U ausgebildet, der die in dem isolierenden Substrat 10A ausgebildete Nut 101A umgibt. Wie dies in 17 gezeigt ist, ist bei der Leiterplatte 1bA gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel jede Anschlussfläche 200A in eine Hauptanschlussfläche 200bA und eine Vielzahl von Nebenanschlussflächen 202bA geteilt. Die Hauptanschlussfläche 200bA ist über den entsprechenden Hauptlötbereich 400bA an die entsprechende Metallanschlussplatte 50A gefügt, wohingegen die Nebenanschlussflächen 202bA über die geteilten Lötbereiche 401bA an die Metallanschlussplatte 50A gefügt sind.
Durch Teilen einer jeden Anschlussfläche 200A in die Hauptanschlussfläche 200bA und die Nebenanschlussflächen 202bA werden Lasten oder Schwingungen, die von außen auf die Metallanschlussplatte 50A beim Fügen der Leiter aufgebracht würden, kaum auf die Hauptanschlussflächen 200bA oder die Nebenanschlussflächen 202bA übertragen werden. Somit ist es weniger wahrscheinlich, dass die Anschlussflächen 200A von dem isolierenden Substrat 100A getrennt werden.
Um die Abstände herum, mit denen die Hauptanschlussflächen 200Ab von den Nebenanschlussflächen 202bA beabstandet sind, sind die Hauptanschlussflächen 200bA und die Nebenanschlussflächen 202bA teilweise mit Teilmaskierungsabschnitten 302bA einer Lötabdeckung 30bA bedeckt. Mit dieser Konfiguration wird eine bessere Haltbarkeit gegen thermische und mechanische Spannungen erreicht.
(Zehntes Ausführungsbeispiel)
Unter Bezugnahme auf 18 wird eine Leiterplatte 1cA gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen hat jede Metallanschlussplatte 50A eine plattenartige Form. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind beide Seiten einer jeden Metallanschlussplatte 50cA teilweise und einwärts geschnitten, sodass die Metallanschlussplatte 50cA im Wesentlichen die Form eines Buchstaben H hat. Ferner sind die Hauptlötbereiche 400cA jeweils in Stücke geteilt. Außerdem ist die Gesamtfläche der Hauptlötschicht 400Ac verringert, während die Gesamtfläche der mit dem Teilmaskierungsabschnitt 302Ac bedeckten Abschnitte der Anschlussflächen 200A vergrößert ist.
Obwohl die Gesamtfläche des Hauptlötbereichs 400cA verringert ist, wird das Lot jede Metallanschlussplatte 50cA benetzen und sich darüber ausbreiten, um die Metallanschlussplatte 50cA fest an die entsprechende Anschlussfläche 200A zu fügen, wodurch eine ausreichende Fügefestigkeit sichergestellt wird. Genauer gesagt vergrößert die Verkleinerung der Lötschicht dementsprechend die Gesamtfläche des Teilmaskierungsabschnitts 302cA. Obwohl beim Fügen der Metallanschlussplatte 50cA an die jeweiligen externen Verbindungsleiter 60A eine Kraft in der Richtung aufgebracht werden kann, in der die Anschlussfläche 200A getrennt wird, ist somit besser sichergestellt, dass die Anschlussfläche 200A nicht von dem isolierenden Substrat 100A getrennt wird.
(Elftes Ausführungsbeispiel)
Unter Bezugnahme auf 19A bis 19C wird im weiteren Verlauf eine Leiterplatte 1cA gemäß einem elften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist jeder der externen Verbindungsleiter 60A als ein externer Verbindungsleiter durch Aufbringen der wärmebeständigen Isolierungsbeschichtung 610A auf den wärmebeständigen Kerndraht 600A konfiguriert. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dient eine flexible Verdrahtungsplatte (Flachkabel) 60cA, die in 19A gezeigt ist, als ein externer Verbindungsleiter 60A.
Die flexible Verdrahtungsplatte 60Ad hat flexible Isolatoren 610dA und 611dA als eine wärmebeständige, isolierende Beschichtung und eine leitfähige Folie 600dA als wärmebeständige Kerndrähte. Der flexible Isolator 610dA ist ein flexibler Film, der etwa aus Polyimid gefertigt ist, welches einen hohen Wärmewiderstand hat. Die leitfähige Folie 600dA, etwa eine Kupferfolie, ist auf dem flexiblen Isolator 610dA ausgebildet. Der flexible Isolator 611dA bedeckt die leitfähige Folie 600dA, wobei Endabschnitte 601dA der Folie 600Ad von einem Ende des flexiblen Isolators 611dA freiliegen.
Wenn die leitfähige Folie 600dA einen Wärmewiderstand benötigt, dann kann die wärmebeständige, leitfähige Folie als die leitfähige Folie 600dA verwendet werden. Die wärmebeständige, leitfähige Folie kann erhalten werden, indem eine Nickelplattierung auf eine Kupferfolie oder eine Kupferlegierungsfolie aufgebracht wird.
Die flexible Verdrahtungsplatte 60dA des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist nicht auf eine sogenannte FPC (flexible, gedruckte Leiterplatte) beschränkt, sondern kann eine FFC (flexible, flache Leiterplatte) sein.
Da die flexible Verdrahtungsplatte 60dA sehr weich und dünn ist, ist sie zum Verdrahten in einem beweglichen Bereich oder zum Verdrahten an einer Stelle, an der der Installationsraum begrenzt ist, geeignet.
Jedoch kann die wärmebeständige, leitfähige Folie 600dA nicht alleine aus der flexiblen Verdrahtungsplatte 60dA herausgeführt sein. Stattdessen ist es erforderlich, dass leitfähige Folienstreifen 600Ad aus dem flexiblen Isolator 611dA herausgeführt werden oder davon freiliegen, wobei der Endabschnitt 601dA der Folie 600dA auf den flexiblen Isolator 610dA geklebt ist. Durch Herausführen der Folie 600dA auf diese Weise kann sie mit anderen Bauteilen verbunden werden.
Die leitfähige Folie 600dA, die für die flexible Verdrahtungsplatte 60Ad verwendet wird, ist im Allgemeinen eine Kupferfolie. Eine solche Kupferfolie hat eine beträchtliche Hartlot-Füllmetallbenetzungsfähigkeit, es ist jedoch nicht einfach, sie auf direkte Art mit den Anschlüssen eines Schaltkreissubstrats zu verbinden. Wenn diesbezüglich die Idee der Leiterplatte 1A der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele verwendet wird, dann kann die leitfähige Folie 600dA der flexiblen Verdrahtungsplatte 60dA auf einfache Weise an das Schaltkreissubstrat 10A gefügt werden. Genauer gesagt kann die Folie 600dA einfach an das Schaltkreissubstrat 10A gefügt werden, wobei die Metallanschlussplatten 50A über die Nut 101A eingefügt werden.
Wie dies in 19B gezeigt ist, ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel jede Metallanschlussplatte 50A über den Endabschnitt 601dA der leitfähigen Folie 600dA der flexiblen Verdrahtungsplatte 60dA, der von dem flexiblen Isolator 611dA freiliegt, gelegt. Der darüber gelegte Abschnitt ist zwischen dem Schweißchip CHP und dem Ambos ANV der Ultraschallschweißeinrichtung in Vertikalrichtung gehalten, um eine Ultraschallschwingung mit dem Einbringen von Lasten aufzubringen. Somit ist der geschweißte Abschnitt P_WLD zwischen der leitfähigen Folie 600dA und der Metallanschlussplatte 50A ausgebildet, sodass beide auf molekularer Basis fest aneinander gefügt sind.
Wie dies in 19C gezeigt ist, gibt es in diesem Fall Abschnitte, an denen die Metallanschlussplatte 50A und die entsprechende Anschlussfläche 200A über die Lötschicht 40A miteinander verbunden sind, und Abschnitte, an denen sie durch den Teilmaskierungsabschnitt 302A der Lötabdeckung 30A von einander getrennt sind. Somit ist die Anschlussfläche 200A durch den Teilmaskierungsabschnitt 302A teilweise bedeckt, sodass die Bewegung der Anschlussfläche 200A zurückgehalten wird. Wie dies in den obigen Ausführungsbeispielen beschrieben ist, wird daher die auf die Anschlussfläche 200A aufgebrachte Kraft verteilt, wobei die Kraft bei dem Ultraschallschweißen der leitfähigen Folie 600dA und der Metallanschlussplatte 50A erzeugt wird. Da ferner der Teilmaskierungsabschnitt 302A die Anschlussfläche 200A teilweise überquert und maskiert, ist die Anschlussfläche 200A durch den Teilmaskierungsabschnitt 302A festgehalten. Mit dieser Konfiguration wird die Schwingung in der Richtung, in der die Anschlussfläche 200A abgetrennt wird, unterdrückt, um zu verhindern, dass die Anschlussfläche 200A von der Oberfläche des isolierenden Substrats 100A getrennt wird. Somit wird auch in diesem vorliegenden Ausführungsbeispiel die elektrische Verbindung zwischen dem Schaltkreissubstrat 10A und der leitfähigen Folie 600dA der flexiblen Verdrahtungsplatte 60dA zuverlässig verbessert.
(Zwölftes Ausführungsbeispiel)
Unter Bezugnahme auf 20A bis 20C wird im weiteren Verlauf eine Leiterplatte 1Ae gemäß einem zwölften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
In den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die Metallanschlussplatten 50A oder 50Ac über den wärmebeständigen Leiter 60A oder die flexible Verdrahtungsplatte 60dA mit einer externen Einheit verbunden. Die Leiterplatte 1eA des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat einen externen Verbindungsleiter 60eA. Dieser Leiter 60eA hat einen Verbinder 610eA als eine wärmebeständige, isolierende Beschichtung, die an sein Gegenstück gepasst ist, und einen Metallanschluss 600eA als wärmebeständige Kerndrähte, die im Inneren des Verbinders 610eA aufgenommen sind. Der Metallanschluss 600eA hat ein Ende, das ein Endabschnitt 601eA ist, und hat das andere Ende, das ein Verbinderanschluss 602eA ist. Der Endabschnitt 601eA liegt von dem Verbinder 610eA frei und ist an die Metallanschlussplatte 50eA gefügt. Der Verbinderanschluss 602eA befindet sich im Inneren des Verbinders 610eA zum Verbinden mit dem Gegenstück.
Wie dies in 20A gezeigt ist, hat der Verbinder 610eA Passmittel 81A in der Form einer Klaue, die an das Gegenstück gepasst wird, wenn der Verbinder 610eA mit dem Gegenstück verbunden wird.
Der Verbinder 610eA, der als die wärmebeständige, isolierende Beschichtung vorgesehen ist, ist aus einem wohlbekannten thermoplastischen Harz, etwa PBT (Polybutylenterephtalat)-Harz, PPS (Polyphenylsulfid)-Harz, PEEK (Polyetherketon)-Harz, Fluor enthaltendem Harz, Polyamidharz oder Polyamid-Imid-Harz gefertigt. Der Verbinder 610eA hält die Metallanschlüsse 600eA als die wärmebeständigen Kerndrähte in seinem Inneren. Die Metallanschlüsse 600eA sind unter Verwendung eines wohlbekannten Herstellungsverfahrens, etwa durch Umspritzen in den Verbinder 610eA eingesetzt.
Jeder Metallanschluss 600eA kann bspw. ein wärmebeständiger Leiterstreifen sein, der erhalten wird, indem eine Zinn- oder Nickelplattierung auf einen Kupfer- oder Kupferlegierungsstreifen aufgebracht wird, oder kann ein wärmebeständiger Leiterstreifen sein, der erhalten wird, indem eine Zinn- oder Nickelplattierung auf einen rostfreien Stahlstreifen aufgebracht wird.
Wie dies in 20C gezeigt ist, kann der Verbinder 610Ae in seinem Inneren eine Vielzahl von Metallanschlüssen 600eA halten. Die Anzahl der Metallanschlüsse 600eA kann auf geeignete Weise geändert werden.
Auch in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann der externe Verbindungsleiter 60Ae in einer Weise mit der Metallanschlussplatte 50cA verbunden werden, die ähnlich wie jene bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist. Genauer gesagt wird der von dem Verbinder 610eA freiliegende Endabschnitt 601eA unter Verwendung eines Fügemittels, etwa einer Widerstandsschweißeinrichtung oder einer Ultraschallschweißeinrichtung über die in dem isolierenden Substrat 100A ausgebildete Nut 101A an die Metallanschlussplatte 50cA gefügt. Mit dieser Konfiguration wird sich die Anschlussfläche 200A kaum von der Metallanschlussplatte 50cA trennen.
Wie dies in 20A gezeigt ist, ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Endabschnitt 601eA an die Metallanschlussplatte 50cA gefügt, die die Form eines Buchstabens H hat. Natürlich kann eine Metallanschlussplatte 50A verwendet werden, die eine plattenartige, rechteckige Form hat.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der externe Verbindungsleiter 60eA an das Schaltkreissubstrat 10A gebaut und dann wird die Baugruppe von einer Harzform 70eA umschlossen, die bspw. aus Epoxydharz gefertigt ist.
Eine Leiterplatte hat ein isolierendes Substrat, einen leitfähigen Bereich, eine Schaltungskomponente und einen Leitungsdrahtbereich. Der leitfähige Bereich hat einen Schaltkreisverdrahtungsbereich und einen Elektrodenbereich. Der Leitungsdrahtbereich hat einen wärmebeständigen Kerndraht mit einer schlechten Benetzungsfähigkeit für Lot oder Hartlot-Füllmetall und eine wärmebeständige, isolierende Beschichtung, die den wärmebeständigen Kerndraht bedeckt. Eine aus Metallmaterial gefertigte Metallanschlussplatte mit guter Benetzungsfähigkeit für Lot oder Hartlot-Füllmetall ist über ein Lötmittel an dem Elektrodenbereich montiert und daran befestigt. Der wärmebeständige Kerndraht hat einen Endabschnitt, der in einem geschweißten Abschnitt in dem isolierenden Substrat an die Metallanschlussplatte geschweißt und daran befestigt ist. Ein eingekerbter Abschnitt ist in dem isolierenden Substrat derart ausgebildet, dass das isolierende Substrat teilweise eingekerbt ist, sodass es entlang einer senkrecht zu dem verschweißten Abschnitt verlaufenden Schweißachse beabstandet ist.

Claims

Leiterplatte mit: einem isolierenden Substrat (10, 40); einem leitfähigen Bereich (12, 22, 32, 42, 52), der in dem isolierenden Substrat (10, 40) ausgebildet ist, wobei der leitfähige Bereich (12, 22, 32, 42, 52) einen Schaltungsverdrahtungsbereich (121, 221, 321) und einen Elektrodenbereich (120, 220, 320, 420, 520) aufweist; einer Schaltungskomponente (16), die in dem isolierenden Substrat (10, 40) montiert ist; und einem Leitungsdrahtbereich (15, 15a), der den Elektrodenbereich (120, 220, 320, 420, 520) mit einer externen Einheit verbinden, wobei der Leitungsdrahtbereich (15, 15a) einen wärmebeständigen Kerndraht (150) mit einer schlechten Benetzungsfähigkeit für Lot oder Hartlotfüllmetall und eine wärmebeständige, isolierende Beschichtung (151) aufweist, die den wärmebeständigen Kerndraht (150) bedeckt; eine Metallanschlussplatte (14, 24, 34, 44, 54), die aus einem Metallmaterial gefertigt ist, das eine gute Benetzungsfähigkeit für Lot oder Hartlotfüllmetall hat, über ein Lötmittel (13) an dem Elektrodenbereich (120, 220, 320, 420, 520) montiert und befestigt ist; der wärmebeständige Kerndraht (150) einen Endabschnitt hat, der in einem geschweißten Abschnitt (P_WLD) in dem isolierenden Substrat (10, 40) an die Metallanschlussplatte (14, 24, 34, 44, 54) geschweißt und befestigt ist; und ein eingekerbter Abschnitt (11, 41) in dem isolierenden Substrat (10, 40) in einer solchen Weise ausgebildet ist, dass das isolierende Substrat (10, 40) teilweise eingekerbt ist, sodass es von einer Schweißachse (AW_WLD) entlang einer senkrecht zu dem verschweißten Abschnitt (P_WLD) verlaufenden Richtung beabstandet ist.
Leiterplatte gemäß Anspruch 1, wobei der eingekerbte Abschnitt durch eine Nut (101A) konfiguriert ist, die durch einwärts Schneiden eines Teils einer Außenumfangskante des isolierenden Substrats (100A) ausgebildet ist; der leitfähige Bereich durch eine leitfähige Schicht (20A) konfiguriert ist, die (i) eine Anschlussfläche (200A, 200bA, 202A) aufweist, die so vorgesehen ist, dass sie die Nut (101A) in dem isolierenden Substrat (100A) umgibt, um die Metallanschlussplatte (50A, 50cA) zu montieren, und (ii) einen Schaltungsverdrahtungsbereich (201A) aufweist, der mit zumindest einem Teil der Anschlussfläche (200A, 200bA, 202A) verbunden ist; die Metallanschlussplatte (50A, 50cA) eine im Wesentlichen plattenartige Form hat und auf die Anschlussfläche (200A, 200bA, 202A) gelötet und darauf befestigt ist, wobei sie die in dem isolierenden Substrat (100A) ausgebildete Nut (101A) überbrückt; der Leitungsdrahtbereich durch einen externen Verbindungsleiter (60A, 60dA, 60eA) konfiguriert ist, der (i) einen Leiter (600A, 600dA, 600eA), der eine Verbindung mit einer externen Einheit herstellt, und (ii) einen Isolator (610A, 610dA, 611dA, 610eA) aufweist, der den Leiter (600A, 600dA, 600eA) bedeckt; die Leiterplatte versehen ist mit (i) einer Lötabdeckung (30A, 30bA, 30eA), die einen Teil der leitfähigen Schicht (20A) zu deren Isolierung und Schutz teilweise bedeckt, und (ii) einer Lötschicht (40A, 40bA, 40cA), die die Metallanschlussplatte (50cA, 50A) an der Anschlussfläche (200A, 200bA, 202A) befestigt; wobei die Lötabdeckung (30A, 30bA, 30eA) (i) einen Öffnungsabschnitt (301A, 301bA, 301cA) zum teilweisen Freilegen eines Teils der Anschlussfläche (200A, 200bA, 202A) an einer Vielzahl von Stellen und (ii) einen Maskierungsabschnitt (302A, 302bA, 302cA) aufweist, der die Anschlussfläche (200A, 200bA, 202A) teilweise überquert und maskiert; und die Lötschicht (40A, 40bA, 40cA) an dem Öffnungsabschnitt (301A, 301bA, 301cA), der an der Vielzahl von Abschnitten der Lötabdeckung (30A, 30bA, 30eA) ausgebildet ist, freiliegt, und an einer Vielzahl von Stellen, an denen die Anschlussfläche (200A, 200bA, 202A) geteilt ist, an die Metallanschlussplatte (50A, 50cA) gefügt ist.
Leiterplatte gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Lötmittel (13) durch (i) ein Weichlot, (ii) ein Kupferlot, das ein Hartlot ist, oder (iii) ein Silberlot konfiguriert ist.
Leiterplatte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Leitungsdrahtbereich durch einen externen Verbindungsleiter konfiguriert ist, der aus einem wärmebeständigen Leitungsdraht (60A, 60dA, 60eA) konfiguriert ist, welcher Folgendes aufweist: einen Leiter (600A, 600dA, 600eA), der gegen eine Temperatur von nicht weniger als 150°C wärmebeständig ist; und einen Isolator (610A, 610dA, 6111dA, 610eA), der eine hohe Wärmebeständigkeit gegen eine Temperatur von nicht weniger als 150°C hat und den Leiter (600A, 600dA, 600eA) bedeckt.
Leiterplatte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Leitungsdrahtbereich durch einen externen Verbindungsleiter konfiguriert ist, der aus einer flexiblen Verdrahtungsplatte (60dA) gefertigt ist, die Folgendes aufweist: einen Leiter, der aus einer leitfähigen Folie (600dA) mit einer im Wesentlichen streifenartigen Form gefertigt ist; und einen Isolator, der aus einem flexiblen Isolator (610dA, 611dA) gefertigt ist.
Leiterplatte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Leitungsdrahtbereich durch einen externen Verbindungsleiter (60eA) konfiguriert ist, der Folgendes aufweist: einen Isolator, der aus einem Verbinder (610eA) gefertigt ist, der an sein Gegenstück gepasst ist; und einen Leiter, der aus einem Metallanschluss (600eA) gefertigt ist, der in dem Verbinder (610eA) untergebracht ist, wobei der Metallanschluss (600eA) (i) ein Ende hat, das einen Leiteranschluss (601eA) konfiguriert, der von dem Verbinder (610eA) freiliegt und an die Metallanschlussplatte (50A, 50cA) gefügt ist, und (ii) das andere Ende hat, das einen Verbinderanschluss (602eA) konfiguriert, der sich im Inneren des Verbinders (610eA) befindet und mit dem Gegenstück verbunden ist.
Leiterplatte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der wärmebeständige Kerndraht, der eine Benetzungsfähigkeit für Lot oder Hartlotfüllmetall hat, eines von Folgendem ist: (i) ein Litzendraht, der aus einem geglühten Kupferdraht gefertigt ist, auf den eine Zinnplattierung oder eine Nickelplattierung aufgebracht ist; (ii) ein Litzendraht, der aus einem geglühten Kupferdraht, auf den eine Nickelplattierung aufgebracht ist, und einem rostfreien Stahldraht gefertigt ist; (iii) ein Litzendraht, der aus einem rostfreien Stahldraht gefertigt ist; (iv) ein Litzendraht, der aus einem Aluminiumdraht gefertigt ist; (v) eine wärmebeständige, leitfähige Folie, die erhalten wird, indem eine Zinnplattierung oder eine Nickelplattierung auf eine Kupferfolie aufgebracht wird; (vi) ein wärmebeständiger Leiter, der erhalten wird, indem eine Zinnplattierung oder eine Nickelplattierung auf eine Kupferplatte oder eine Kupferlegierungsplatte aufgebracht wird; und (vii) ein wärmebeständiger Leiter, der erhalten wird, indem eine Zinnplattierung oder eine Nickelplattierung auf einen rostfreien Stahl aufgebracht wird.
Leiterplatte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die wärmebeständige, isolierende Beschichtung eine Beschichtung aus einem von Folgendem ist: Fluor enthaltendem Gummi; Fluor enthaltendem Harz; Silikongummi; Silikonharz; Polyimid; Polyamid; vernetztem Polyethylen; vernetztem Vinylchlorid; und Glasfaser.
Leiterplatte gemäß Anspruch 6, wobei die wärmebeständige, isolierende Beschichtung aus einem von Folgendem gefertigt ist, Polybutylenterephthalat (PBT)-Harz; Polyphenylensulfid (PPS)-Harz; Polyether-Ether-Keton (PEEK)-Harz; Fluor enthaltendem Harz; einem Polyamidharz.
Leiterplatte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Metallanschlussplatte aus einem Metallmaterial aus einem von Folgendem ausgebildet ist: Kupfer; Kupferlegierung; Nickel; Nickellegierung (Ni/SUS/Ni-plattierter Stahl); 41-Legierung (Eisen-Nickellegierung); und Stahl, der mit Nickel, Kupfer, Palladium, Silber, Zinn, Platin oder Gold plattiert ist.
Leiterplatte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das isolierende Substrat (100A) ein gedrucktes Substrat ist, das ein isolierendes Harzmaterial enthält, das aus Polyimid, Polyamid-Imid, Aramid oder Glasepoxidharz ausgewählt ist; und die Leiterplatte mit einer Lötabdeckung (30A) versehen ist, die aus einem isolierenden Harzmaterial gefertigt ist, das Fotosatzharz enthält.
Leiterplatte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das isolierende Substrat (100A) ein Keramiksubstrat ist, das aus Aluminiumoxid, Titanoxid, Magnesiumoxid oder Spinell gefertigt ist; und die Leiterplatte mit einer Lötabdeckung (30A) versehen ist, die aus einem wärmebeständigen Glasmaterial gefertigt ist, das aus Quarzglas oder Borosilikatglas ausgewählt ist.
Verfahren zum Herstellen der Leiterplatte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, mit: einem Schritt des Montierens einer Schaltungskomponente (16) und einer Metallanschlussplatte (14, 24, 34, 44, 54) in einer Montagefläche eines isolierenden Substrats (10, 40), an dem ein leitfähiger Bereich (12) einschließlich eines Schaltungsverdrahtungsbereichs (121) und ein Elektrodenbereich (120) ausgebildet ist; und einem Schritt des Fügens der Metallanschlussplatte an einen Endabschnitt eines wärmebeständigen Kerndrahts (150) eines Leitungsdrahtbereichs (15, 15a) an einer Stelle, an der das isolierende Substrat (10, 40) in einer Schweißachse (AW_WLD) entlang einer Richtung nicht vorhanden ist, die senkrecht zu einem geschweißten Abschnitt (P_WLD) verläuft, in dem der Endabschnitt des wärmebeständigen Kerndrahts (150) an die Metallanschlussplatte (14, 24, 34, 44, 54) angeschweißt und befestigt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 13, ferner mit einem Lötabdeckungsausbildungsschritt zum Ausbilden einer Lötabdeckung (30aA, 30bA, 30cA) an einer Oberfläche des isolierenden Substrats (100A), in welchem eine leitfähige Schicht (20A) ausgebildet ist, die den leitfähigen Bereich konfiguriert, der einen Schaltungsverdrahtungsbereich (201A) und eine Anschlussfläche (200A, 200bA, 202A) aufweist, um: (i) das Löten vorbestimmter Abschnitte der leitfähigen Schicht (20A) zu ermöglichen, (ii) zu verhindern, dass Lot an den vorbestimmten Abschnitten aufgebracht wird, und (iii) die vorbestimmten Abschnitte in einer isolierenden Art zu schützen, und einem Montageschritt des Montierens der Metallanschlussplatte (50A, 50cA), wobei bei dem Lötabdeckungsausbildungsschritt ein Öffnungsabschnitt (301A, 301bA, 301cA) und ein Maskierungsabschnitt (302A, 302bA, 302cA) in der Lötabdeckung (30aA, 30bA, 30cA) ausgebildet werden, wobei der Öffnungsabschnitt (301A, 301bA, 301cA) eine Anschlussfläche (200A, 200bA, 202A) teilweise freilegt, die den Elektrodenbereich an einer Vielzahl von vorbestimmten Abschnitten konfiguriert, wobei der Maskierungsabschnitt (302A, 302bA, 302cA) die Anschlussfläche (200A, 200bA, 202A) teilweise bedeckt, und in dem Montageschritt die Metallanschlussplatte (50A, 50cA) an einer Vielzahl von Stellen an die Anschlussfläche (200A, 200bA, 202A) gefügt wird, an denen eine Lötschicht (40A, 40bA, 40cA) zum Befestigen der Anschlussfläche (200A, 200bA, 202A) an dem isolierenden Substrat (100A) von dem Öffnungsabschnitt (301A, 301bA, 301cA) freiliegt, der an der Vielzahl von vorbestimmten Abschnitten in der Anschlussfläche (200A, 200bA, 202A) ausgebildet ist.
Verfahren gemäß Anspruch 14, ferner mit: einem Leiterfügeschritt zum Fügen der Metallanschlussplatte (50A, 50cA) an einen Endabschnitt (601A, 601dA, 601eA) eines externen Verbindungsleiters (600A, 600dA, 600eA), der den Leitungsdrahtbereich konfiguriert, indem einem Schweißmittel ermöglicht wird, die Metallanschlussplatte (50A, 50cA) und den Endabschnitt (601A, 601dA, 601eA) durch einen in dem isolierenden Substrat (100A) ausgebildeten, eingekerbten Abschnitt (101A) zu halten.
Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei in dem Leiterfügeschritt das Schweißmittel durch eine Ultraschallschweißeinrichtung (USW), eine Widerstandsschweißeinrichtung (RW) oder eine Laserschweißeinrichtung konfiguriert ist.