DE102018215689A1

DE102018215689A1 - Leiterplatte und Planer Transformatorgebiet der Erfindung

Info

Publication number: DE102018215689A1
Application number: DE102018215689.1A
Authority: DE
Inventors: Masahito Morita; Kenji Suzuki
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2017-09-15
Filing date: 2018-09-14
Publication date: 2019-03-21
Also published as: KR20190031154A; JP2019054116A; CN109511212A; US20190088408A1

Abstract

Beschrieben wird eine Leiterplatte mit: mehreren Isolierschichten mit einer ersten Isolierschicht, einer der ersten Isolierschicht gegenüberliegenden zweiten Isolierschicht und mindestens einer zwischen der ersten Isolierschicht und der zweiten Isolierschicht angeordneten Zwischenisolierschicht; mindestens zwei Leitungsschichten, die jeweils zwischen zwei benachbarten der Isolierschichten angeordnet sind; und ein Seitenflächenisolierteil, das mindestens eine Seitenfläche der mindestens einen Zwischenisolierschicht und zugewandte Seitenflächen der mindestens zwei Leitungsschichten bedeckt. Jede der ersten und zweiten Isolierschichten weist einen Verlängerungsabschnitt auf, der an mindestens einem Teil eines Umfangs davon ausgebildet ist und sich von der mindestens einen Zwischenisolierschicht in einer Ebenenrichtung nach außen erstreckt. Das Seitenflächenisolierteil ist zwischen den Verlängerungsabschnitten der ersten und zweiten Isolierschichten angeordnet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leiterplatte und einen planaren Transformator.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Es ist ein Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Leiterplatte bekannt, bei dem eine Mehrzahl von Isolierschichten und eine Vielzahl von Leitungsschichten abwechselnd miteinander laminiert sind, einschließlich eines Verfahrens zum Ausbilden der Leitungsschichten durch Drucken einer Metallpaste auf die Isolierschichten und Brennen der gedruckten Paste. Bei diesem Verfahren können die Leitungsschichten jedoch nicht ihre ausreichende Dicke sicherstellen, so dass die Abnahme des Widerstands der Leitungsschichten begrenzt wäre.
Auf der anderen Seite Ist ein Verfahren zum Bilden einer Leitungsschicht durch Verbinden einer Metallfolie mit einer Isolierschicht bekannt (siehe z. B. japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. H11-329842).
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In der oben erwähnten mehrschichtigen Leiterplatte wird Raum zwischen jeweils zwei benachbarten der Isolierschichten geschaffen, wenn die Dicke der Leitungsschichten zur Verringerung des elektrischen Widerstandes erhöht wird. Das Vorhandensein eines solchen Raums kann zum Auftreten einer Oberflächenentladung zwischen den Leitungsschichten führen, die durch die Isolierschicht isoliert sind, falls die Leiterplatte z.B. in einer Umgebung mit hoher Luftfeuchtigkeit platziert ist. Insbesondere tritt wahrscheinlich eine Oberflächenentladung in dem Fall auf, in dem Wassertropfen an einer Seitenfläche der Leiterplatte anhaften.
Im Hinblick auf das Vorhergehende ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Leiterplatte bereitzustellen, die in der Lage ist, das Auftreten einer Oberflächenentladung zwischen Leitungsschichten zu unterdrücken, selbst wenn die Dicke der Leitungsschichten erhöht wird. Es Ist auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen planaren Transformator mit einer solchen Leiterplatte zu schaffen.
Gemäß eines ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung wird eine Leiterplatte angegeben, die umfasst:

eine Vielzahl von Isolierschichten, die eine erste Isolierschicht, eine zweite Isolierschicht gegenüber der ersten isolierenden Schicht und
mindestens eine Isolierzwischenschicht aufweisen, die zwischen der ersten Isolierschicht und der Isolierschicht platziert ist; mindestens zwei Leitungsschichten, die jeweils zwischen zwei benachbarten der mehreren Isolierschichten angeordnet sind; und einen Seitenflächenisolierteil, der mindestens eine Seitenfläche der mindestens einen Zwischenisolierschicht und zugewandte Seitenflächen der mindestens zwei Leitungsschichten bedeckt, wobei jede der ersten und zweiten Isolierschichten einen Verlängerungsabschnitt aufweist, der an mindestens einem Teil eines Umfangs davon ausgebildet ist und sich von der mindestens einen Zwischenisolierschicht in einer Ebenenrichtung nach außen erstreckt; und der Seitenflächenisolierteil zwischen dem Verlängerungsabschnitt der ersten Isolierschicht und dem Verlängerungsabschnitt der zweiten Isolierschicht angeordnet ist.

In dieser Konfiguration sind die Seitenflächen der Zwischenisolierschicht und der Leitungsschichten durch den Seitenflächenisolierteil bedeckt. Da der Seitenflächenisolierteil zwischen dem Verlängerungsabschnitt der ersten Isolierschicht und dem Verlängerungsabschnitt der zweiten Isolierschicht angeordnet ist, kann der Seitenflächenisolierteil seine angemessene Breite (Wanddicke) in der Ebenenrichtung beibehalten. Es ist somit möglich, sogar dann, wenn der Abstand zwischen den Isolierschichten mit zunehmender Dicke der Leitungsschichten erhöht wird, zuverlässig das Auftreten einer Oberflächenentladung zwischen den Leitungsschichten durch den Seitenflächenisolationsteil zu unterdrücken. Ferner wird durch die Verlängerungsabschnitte der ersten und zweiten Isolierschichten verhindert, dass der Seitenflächenisolierungsteil von der ersten und der zweiten Isolierschicht in einer Dickenrichtung nach außen vorsteht (d. h. von der Vorder- und Rückseite der Leiterplatte vorsteht). Es ist somit möglich, eine Verschlechterung der Ebenheit der Leiterplatte zu unterdrücken.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Leiterplatte wie oben beschrieben bereitgestellt, wobei ein minimaler Abstandsbereich als ein Bereich angenommen wird, in dem ein Abstand zwischen den Seitenflächen der mindestens zwei Leitungsschichten und der Seitenfläche der mindestens einen Zwischenisolierschicht in der Ebenenrichtung minimal ist, und der Seitenflächenisolierteil außerhalb des minimalen Abstandsbereichs in der Ebenenrichtung angeordnet ist.
In dieser Konfiguration ist der Seitenflächenisolierteil außerhalb des Bereichs minimalen Abstands angeordnet, in dem wahrscheinlich eine Oberflächenentladung auftritt. Es ist somit möglich, das Auftreten einer Oberflächenentladung zwischen den Leitungsschichten durch den Seitenflächenisolierteil zuverlässiger zu unterdrücken.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Leiterplatte wie oben beschrieben bereitgestellt, wobei jede benachbarten zwei der mehreren Isolierschichten voneinander in einer Dickenrichtung beabstandet sind, undwobei die Leiterplatte ferner isolierende Verlängerungsteile umfasst, die jeweils zwischen jeden benachbarten zwei der mehreren Isolierschichten angeordnet sind und sich von dem Seitenflächenisolierteil in der Ebenenrichtung nach innen erstrecken.
In dieser Konfiguration ist es möglich, das Auftreten einer Oberflächenentladung zwischen den Leitungsschichten durch die Kombination des Seitenflächenisolationsteils und der isolierenden Verlängerungsteile zuverlässiger zu unterdrücken.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Leiterplatte wie oben beschrieben bereitgestellt, wobei die Mehrzahl von Isolierschichten eine Mehrzahl von Zwischenisolierschichten umfasst.
Wenn die Leiterplatte mit einer Mehrzahl von Zwischenisolierschichten ausgebildet ist, weist sie drei oder mehr Leitungsschichten auf. Es ist somit in dieser Konfiguration möglich, die mehrschichtigenLeiterplatte von hoher Qualität mit drei oder mehr Leitungsschichten zu versehen.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Leiterplatte wie oben beschrieben bereitgestellt, wobei der Seitenflächenisolierungsteil ein isolierendes Harzmaterial als eine Hauptkomponente enthält.
In dieser Konfiguration ist es möglich, den Seitenflächenisolierungsteil relativ einfach zu bilden.
Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Leiterplatte wie oben beschrieben bereitgestellt, wobei jede der mindestens zwei Leitungsschichten nicht an irgendeiner der Mehrzahl von zu diesen benachbarten Isolierschichten befestigt ist.
Wenn sich die Leitungsschichten und die Isolierschichten entsprechend den Temperaturänderungen ausdehnen oder zusammenziehen, entsteht ein Unterschied im Ausmaß der Verformung zwischen den Leitungsschichten und den Isolierschichten aufgrund eines Unterschieds im Wärmeausdehnungskoeffizienten. In dieser Konfiguration kann jedoch ein solcher Verformungsbetragsunterschied durch individuelle Verschiebungen der Leitungsschichten und der Isolierschichten absorbiert werden. Es ist somit möglich, die zwischen den Isolierschichten und den Leitungsschichten verursachte Spannung zu verringern und das Auftreten eines Defekts, wie eines Risses in den Isolierschichten, zu unterdrücken.
Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Leiterplatte wie oben beschrieben bereitgestellt, wobei die Mehrzahl von Isolierschichten ein keramisches Material als eine Hauptkomponente enthalten.
In dieser Konfiguration ist es möglich, die Ebenheit der Isolierschichten zu verbessern, so dass die Leitungsschichten über den Isolierschichten mit hoher Dichte angeordnet werden können. Es ist auch möglich, die hohen Isolationseigenschaften der Isolierschichten zu gewährleisten.
Gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein planarer Transformator bereitgestellt, der die oben beschriebene Leitungssplatte umfasst.
Die anderen Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden auch aus der folgenden Beschreibung verständlich werden.
Figurenliste

1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Leiterplatte, parallel zu deren Dickenrichtung, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische Querschnittsansicht der Leiterplatte entlang der Linie II-II von 1. Fig.
3A ist eine schematische Querschnittsansicht eines Teils der Leiterplatte von 1 in der Nähe von Verbindungsleitern.
3B ist eine schematische Querschnittsansicht der Leiterplatte, die entlang der Linie IIIB-IIIB von Fing. 3B.
4 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen der Leiterplatte von 1.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Ausführungsform
[Struktur der Leiterplatte]
Wie in 1 und 2 gezeigt, weist eine Leiterplatte 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Mehrzahl von Isolierschichten (eine erste Isolierschicht 2, eine zweite Isolierschicht 2 und eine Mehrzahl von Zwischenisolierschichten 4), eine Mehrzahl von Leitungsschichten 5, ein Seitenflächenisolierteil 6, eine Mehrzahl von isolierenden Verlängerungsteilen 6A und eine Mehrzahl von Verbindungsleitern 7 auf (siehe auch 3A), die die Vielzahl von Leitungsschichten 5 verbinden.
Obwohl die Leiterplatte 1 in der vorliegenden Ausführungsform so dargestellt ist, dass sie eine Mehrschichtstruktur mit fünf Zwischenisolierschichten 4 und sechs Leitungsschichten 5 aufweist, ist die Anzahl der Zwischenisolierschichten 4 und die Anzahl der Leitungsschichten 5 nicht auf diese Nummern beschränkt. Die vorliegende Erfindung ist auf die Leiterplatte 1 anwendbar, solange die Leiterplatte 1 mindestens eine Zwischenisolierschicht 4 und mindestens zwei Leitungsschichten 5 aufweist.
Abhängig von dem Musterdesign der Leitungsschichten 5 kann die Leiterplatte 1 für verschiedene Anwendungen verwendet werden, wie etwa einen Transformator, einen Isolierschicht-Bipolartransistor (IGBT), eine Leuchtdioden- (LED) Beleuchtungsvorrichtung, einen Leistungstransistor, ein Motor und dergleichen. Die Leiterplatte 1 kann besonders geeignet für Hochspannungsanwendungen mit hohem Strom verwendet werden, da die Dicke der Leitungsschichten 5 leicht erhöht werden kann.
<Isolierschichten>
Jede der ersten Isolierschicht 2, der zweiten Isolierschicht 3 und der Zwischenisolierschichten 4 hat zwei gegenüberliegende vordere und hintere Oberflächen und enthält ein keramisches Material als eine Hauptkomponente. Hierin bezieht sich der Begriff „Hauptkomponente“ auf eine Komponente, die in einer Menge von 80 Massen-% oder mehr enthalten ist. Beispiele für das in den Isolierschichten 2, 3 und 4 enthaltene keramische Material sind Aluminiumoxid, Berylliumoxid, Aluminiumnitrid, Bornitrid, Siliziumnitrid, Siliziumkarbid, LTCC (mit niedriger Temperatur co-gebrannte Keramik) und dergleichen. Diese keramischen Materialien können allein oder in Kombination von zwei oder mehr davon verwendet werden.
(Erste und zweite Isolierschicht)
Die erste Isolierschicht 2 ist als eine äußerste Schicht der Leiterplatte 1 vorgesehen, während die zweite Isolierschicht 3 als die andere äußerste Schicht der Leiterplatte 1 vorgesehen ist.
Wie in 1 gezeigt, sind die mehreren Zwischenisolierschichten 4 und die Mehrzahl von Leitungsschichten 5 abwechselnd zwischen der ersten Isolierschicht 2 und der zweiten Isolierschicht 3 laminiert. Mit anderen Worten sind die ersten und zweiten Isolierschichten 2 und 3 gegenüberliegend und zugewandt miteinander verbunden sind, wobei die Mehrzahl von Zwischenisolierschichten 4 und die Mehrzahl von Leitungsschichten 5 dazwischen angeordnet sind.
Wie in 2 gezeigt, weist die erste Isolierschicht 2 einen Verlängerungsabschnitt 2A auf, der an ihrem gesamten Umfang ausgebildet ist und sich von der Mehrzahl von Zwischenisolierschichten 4 in einer Ebenenrichtung der ersten Isolierschicht 2 nach außen erstreckt. Ähnlich weist die zweite Isolierschicht 3 einen Verlängerungsabschnitt 3A auf, der an seinem gesamten Umfang ausgebildet ist und sich von der Mehrzahl von Zwischenisolierschichten 4 in einer Ebenenrichtung der zweiten Isolierschicht 3 nach außen erstreckt. Sowohl die erste als auch die zweite Isolierschicht 2 und 3 haben daher eine größere äußere Form als die Zwischenisolierschichten 4 bei Draufsicht.
Die Verlängerungsabschnitte 2A und 3A überlappen in deren Position nicht mit der Mehrzahl von Zwischenisolierschichten 4, wenn sie in einer Dickenrichtung betrachtet werden (d. h. wenn sie in der Draufsicht betrachtet werden). Die Verlängerungsabschnitte 2A und 3A liegen einander gegenüber und sind einander in der Dickenrichtung über einen Abstand zugewandt.
Obwohl die erste und die zweite Isolierschicht 2 und 3 eine rechteckige planare Form haben, wie in 2 für die vorliegende Ausführungsform gezeigt, kann die planare Form dieser Isolierschichten 2 und 3 alternativ jede andere Form als eine andere polygonale Form haben, eine andere als eine rechteckige Form, eine kreisförmige Form, eine ovale Form oder dergleichen.
(Zwischenisolierschichten)
Die Mehrzahl von Zwischenisolierschichten 4 befindet sich zwischen der ersten Isolierschicht 2 und der zweiten Isolierschicht 3, wie oben erwähnt.
Wie in den 3A und 3B ist mindestens ein Durchgangsloch 4A durch jede der Zwischenisolierschichten 4 in der Dickenrichtung ausgebildet. Dieses Durchgangsloch 4A ist ein Durchgangsloch, in dem der Verbindungsleiter 7 (als ein sogenannter Durchgangsleiter) angeordnet ist, um eine elektrische Verbindung zwischen den Leitungsschichten 5 in der Dickenrichtung herzustellen. Durchgangslöcher können auch in der ersten und der zweiten Isolierschicht 2 und 3 ausgebildet sein.
<Leitungsschichten>
Jede der Leitungsschichten 5 hat zwei gegenüberliegende vordere und hintere Oberflächen. Die Leitungsschichten 5 zeigen elektrische Leitfähigkeit und enthalten jeweils ein Metallmaterial als Hauptkomponente. Beispiele für das in den Leitungsschichten 5 enthaltene Metallmaterial sind Kupfer, Aluminium, Silber, Gold, Platin, Nickel, Titan, Chrom, Molybdän, Wolfram, Legierungen davon und dergleichen. Unter anderem ist Kupfer in Bezug auf Kosten, elektrische Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit und Festigkeit bevorzugt. Eine Kupferfolie oder Kupferplatte (Blatt) kann geeigneterweise als die Leitungsschicht 5 verwendet werden.
Wie in 1 gezeigt, ist die Mehrzahl von Leitungsschichten 5 jeweils zwischen der ersten Isolierschicht 2 und einer der Zwischenisolierschichten 4, die angrenzend an die erste Isolierschicht 2 ist, zwischen zwei benachbarten Zwischenisolierschichten 4 und zwischen der zweiten Isolierschicht 3 und einer andere der Zwischenisolierschichten 4, die angrenzend an die zweiten Isolierschicht 3 ist, angeordnet. Da die Leitungsschichten 5 in der vorliegenden Ausführungsform relativ dick sind, ist immer zwei Zwischenisolierschichten 4 in der Dickenrichtung voneinander entfernt. Zwischen der ersten Isolierschicht 2 und der benachbarten Zwischenisolierschicht 4, zwischen zwei benachbarten Zwischenschichten 4 und zwischen der zweiten Isolierschicht 3 und der benachbarten Zwischenisolierschicht 4 ist ein Zwischenraum vorgesehen.
Ferner ist jede der Leitungsschichten 5 in der vorliegenden Ausführungsform von einer der benachbarten Isolierschichten 2, 3, 4 entfernt und nicht daran befestigt. Mit anderen Worten weist jede Leitungsschicht 5 keinen fixierten Bereich auf und hat nur einen nicht-fixierten Bereich unter der Annahme, dass: die der fixierte Bereich ein Bereich ist, wo die Leitungsschicht 5 an den angrenzenden Isolierschichten 2, 3, 4 befestigt ist; und der nicht fixierte Bereich ist ein Bereich, in dem die Leitungsschicht 5 nicht an den angrenzenden Isolierschichten 2, 3, 4 befestigt ist. Es Ist anzumerken, dass, da der Verbindungsleiter 7 nicht mit der entsprechenden Zwischenisolierschicht 4 verbunden ist, wie es in der vorliegenden Ausführungsform später erläutert wird, die Verbindung der Leitungsschicht 5 mit dem Verbindungsleiter 7 in dem nicht fixierten Bereich enthalten ist. Somit sind die Leitungsschichten 5 jeweils einzeln relativ zu den benachbarten Isolierschichten 2, 3, 4 verschiebbar.
Alternativ kann jede der Leitungsschichten 5 in Kontakt mit irgendeiner der benachbarten Isolierschichten 2, 3, 4 sein, solange die Leitungsschichten 5 jeweils einzeln relativ zu den dazu benachbarten Isolierschichten 2, 3, 4 verschiebbar sind.
<Seitenflächenisolierteil>
Das Seitenflächenisolierteil 6 ist als ein Isolierelement vorgesehen, das Seitenflächen (d.h. Umfangskantenabschnitte) der Zwischenisolierschichten 4 und zugewandte Seitenflächen der Leitungsschichten 5 bedeckt. Das Seitenflächenisolierteil 6 enthält ein isolierendes Harzmaterial als Hauptbestandteil. Beispiele für das isolierende Harzmaterial, das in dem Seitenflächenisolierungsteil 6 enthalten ist, sind Epoxidharz, Silikonharz, Polyurethanharz und dergleichen.
Wie in 1 gezeigt, ist das Seitenflächenisolierteil 6 zwischen dem Verlängerungsabschnitt 2A der ersten Isolierschicht 2 und dem Verlängerungsabschnitt 3A der zweiten Isolierschicht 3 angeordnet. Ferner ist das Seitenflächenisolierteil 6 entlang der gesamten Umfänge der ersten und zweiten Isolierschichten 3, wie in 2 gezeigt, angeordnet. Insbesondere weist das Seitenflächenisolierteil 6 eine röhrenförmige Form auf, um die gegenüberliegenden inneren Hauptoberflächen der ersten und zweiten Isolierschichten 2 und 3 (d.h. die hintere Oberfläche der ersten Isolierschicht 2 und die vordere Oberfläche der zweiten Isolierschicht 3) in der Dickenrichtung zu verbinden, während es die Zwischenisolierschichten 4 und die Leitungsschichten 5 in der Ebenenrichtung umgibt. In der vorliegenden Ausführungsform steht das Seitenflächenisolierteil 6 in Kontakt mit den Seitenflächen der Zwischenisolierschichten 4, ist jedoch von den Seitenflächen der Leitungsschichten 5 beabstandet, wie in 1 gezeigt.
Hierin wird als ein minimaler Abstandsbereich einer angenommen, wo der Abstand zwischen den Seitenflächen der Leitungsschichten 5 und den Seitenflächen der benachbarten Zwischenisolierschichten 4 in der Ebenenrichtung minimal ist. In diesem Bereich des minimalen Abstands tritt wahrscheinlich eine Oberflächenentladung auf. Wie oben erwähnt, Ist das Seitenflächenisolierteil 6 entlang der gesamten Umfänge der ersten und zweiten Isolierschichten 2 und 3 in der vorliegenden Ausführungsform angeordnet. Mit anderen Worten ist der Seitenflächenisolierteil 6 außerhalb des minimalen Abstandsbereichs in der Ebenenrichtung angeordnet.
Das Seitenflächenisolierteil 6 hat eine Mehrzahl von Saumabschnitten 16, wie in 1 für die vorliegende Ausführungsform gezeigt. Diese Saumabschnitte 16 sind in der Ebenenrichtung an Verbindungsstellen zwischen dem Seitenflächenisolierteil 6 und der ersten und der zweiten Isolierschicht 2 und 3 nach außen ausgebildet.
Die Breite von jedem der Saumabschnitte 16 in der Ebenenrichtung (d.h. eine Oberfläche des Saumabschnitts 16 in der Draufsicht) nimmt graduell in Richtung der Isolierschicht 2, 3 in der Dickenrichtung der Leiterplatte 1 zu. Das heißt, die Verbindungen des Seitenflächenisolierteil 6 (Saumabschnitt 16) zu den Isolierschichten 2 und 3 sind in der Ebenenrichtung größer in der Breite als jeder andere Abschnitt des Seitenflächenisolierungsteils 6. Die Bildung solcher Verbindungen ist wirksam, um die Verbindungsfestigkeit zwischen dem Seitenflächenisolierungsteil 6 und der ersten und zweiten Isolierschicht 2 und 3 zu erhöhen.
<Isolierende Verlängerungsteile>
Die Mehrzahl von isolierenden Verlängerungsteilen 6A sind als isolierende Elemente vorgesehen, die sich in der Ebenenrichtung von Abschnitten des Seitenflächenisolierteils 6, die nicht in Kontakt mit den Zwischenisolierschichten 4 sind, nach innen erstrecken. Die isolierenden Verlängerungsteile 6A können aus dem gleichen Material bestehen wie das des Seitenflächenisolierteils 6. In der vorliegenden Ausführungsform sind die isolierenden Verlängerungsteile 6A einstückig mit dem Seitenflächenisolierteil 6 ausgebildet.
Die isolierenden Verlängerungsteile 6A sind jeweils zwischen zwei benachbarten der Isolierschichten 2, 3 und 4 angeordnet, um periphere Randabschnitte der Zwischenisolierschichten 4 zwischen den isolierenden Verlängerungsteilen 6A in der Dickenrichtung sandwichartig anzuordnen. Auf der anderen Seite sind die isolierenden Verlängerungsteile 6A in der Ebenenrichtung von den Leitungsschichten 5 beabstandet.
<Verbindungsleiter>
Wie in 3A gezeigt, sind die mehreren Verbindungsleiter 7 jeweils in den Durchgangslöchern 4A der Zwischenisolierschichten 4 angeordnet. Jeder der Verbindungsleiter 7 dient als ein sogenannter Durchgangsleiter, um zwei Leitungsschichten 5, wie oben erwähnt, elektrisch zu verbinden. Die Verbindungsleiter 7 sind jeweils mit zwei Leitungsschichten 5 verbunden, sind jedoch nicht mit den entsprechenden Zwischenisolierschichten 4 verbunden.
In der vorliegenden Ausführungsform weist jeder der Verbindungsleiter 7 einen einzelnen Metallteil 7A und Verbindungsteile 7B auf.
Der Metallteil 7A ist innerhalb des Durchgangslochs 4A der Zwischenisolierschicht 4 angeordnet, um zwei Leitungsschichten 5 durch die Verbindungsteile 7B elektrisch zu verbinden. Es besteht keine besondere Beschränkung für das Material des Metallteils 7A. Das Metallteil 7A kann aus dem gleichen Metallmaterial wie das der Leitungsschichten 5 hergestellt sein. Es ist bevorzugt, dass das Material des Metallteils 7A das gleiche wie die Hauptkomponente der Leitungsschichten 5 ist. Die Verwendung eines solchen Materials ist wirksam, um Spannungen zu reduzieren, die zwischen dem Verbindungsleiter 7 und den zwei Leitungsschichten 5 aufgrund von Temperaturänderungen verursacht werden.
In der vorliegenden Ausführungsform hat das Metallteil 7A die Form eines plattenförmigen massiven Blockkörpers, der in Draufsicht gesehen kreisförmig ist, wie in 3B gezeigt Ist. Hierin bezieht sich der Begriff „Blockkörper“ auf einen säulenartigen Körper, einen plattenartigen Körper, einen folienartigen Körper oder dergleichen.
Unter der Annahme, dass der Metallteil 7A auf eine imaginäre Ebene der Zwischenisolierschicht 4 senkrecht zu der Dickenrichtung projiziert wird, ist die projizierte Fläche des Metallteils 7A kleiner als eine Öffnungsfläche des Durchgangslochs 4A. Ein Durchmesser des Metallteils 7A in der Draufsicht ist nämlich kleiner als ein Durchmesser des Durchgangslochs 4A. Die planare Form des Metallteils 7A ist nicht auf kreisförmig beschränkt und kann alternativ oval, polygonal oder dergleichen sein.
Wie in 3A gezeigt, ist bei der vorliegenden Ausführungsform, der Metallteil 7A von einer Innenwand entfernt und nicht an der Innenwand des Durchgangslochs 4A der Zwischenisolierschicht 4 befestigt.Ferner ist eine Dicke des Metallteils 7A kleiner als eine Tiefe des Durchgangslochs 4A (d.h. eine Dicke der Zwischenisolierschicht 4 in der Nähe des Durchgangslochs 4A).
Die Verbindungsteile 7B zeigen eine elektrische Leitfähigkeit, um den Metallteil 7A elektrisch mit den zwei Leitungsschichten 5 zu verbinden. Als das Material der Verbindungsteile 7B kann ein Metallmaterial verwendet werden, wie etwa ein Metallhartlötmaterial, wie z.B. eine Kupferlegierung, ein Lötmaterial wie eine Zinn-Silber-Kupfer-Legierung oder dergleichen.
In einem (one) Verbindungsleiter 7 sind die Verbindungsteile 7B so angeordnet, dass sie die vorderen und hinteren Oberflächen des Metallteils 7A (gegenüberliegend zu den zwei Leitungsschichten 5) abdecken, wie in 3A gezeigt. Insbesondere ist einer der Verbindungsteile 7B mit der vorderen Oberfläche des Metallteils 7A verbunden und zwischen der vorderen Oberfläche des Metallteils 7A und der Oberfläche einer der beiden Leitungsschichten 5 angeordnet; und der andere der Verbindungsteile 7B ist mit der hinteren Oberfläche des Metallteils 7A verbunden und zwischen der hinteren Oberfläche des Metallteils 7A und der Oberfläche der anderen der zwei Leitungsschichten 5 angeordnet. Es ist kein Verbindungsteil 7B an einer Seitenfläche des Metallteils 7A vorgesehen, die der Innenwand des Durchgangslochs 4A der Zwischenisolierschicht 4 zugewandt ist. Ferner sind die Verbindungsteile 7B nicht mit der Zwischenisolierschicht 4 verbunden. Zwischen dem Verbindungsleiter 7 und der Innenwand des Durchgangslochs 4A der Zwischenisolierschicht 4 ist Platz.
Es ist vorzuziehen, dass in einem (engl.: one) Verbinderleiter 7 das Volumen des Metallteils 7A größer als das Gesamtvolumen der Verbindungsteile 7B ist.
[Herstellungsverfahren für eine Leiterplatte]
Die Leiterplatte 1 der obigen Struktur kann durch den folgenden Durchgangslochausbildungsschritt S1, den Metallteilanordnungsschritt S2, den Schichtanordnungsschritt S3, den Verbindungsschritt S4 und den Seitenflächenisolierteilausbildungsschritt S5 hergestellt werden, wie sie in 4 gezeigt sind.
< Durchgangslochausbildungsschritt >
In dem Durchgangslochausbildungsschritt S1 werden die mehreren Isolierschichten 2, 3 und 4 vorgesehen; und die Durchgangslöcher 4A werden durch die Isolierschichten 4 in der Dickenrichtung davon ausgebildet. Zum Beispiel kann der Durchgangslochausbildungsschritt S1 wie folgt durchgeführt werden. Eine Aufschlämmung wird zuerst durch Mischen eines Pulvers aus keramischem Material mit einem organischen Bindemittel, einem Lösungsmittel und einem Additiv, wie einem Weichmacher, hergestellt. Diese Aufschlämmung wird durch eine bekannte Technik zu einer Folien-(Substrat)-Form umgeformt, wodurch eine Vielzahl von substratförmigen grünen Keramikkörpern („keramische Grünfolien“ genannt) erhalten wird. Die ZwischenIsolierschichten 4 mit den Durchgangslöchern 4A werden z.B. durch Stanzender Durchgangslöcher 4A durch Abschnitte der grünen Keramikplatten und dann Brennen der grünen Keramikplatten, hergestellt Die erste und die zweite Isolierschicht 2 und 3 werden durch Brennen der grünen Keramikplatten ohne Stanzen gebildet.
<Metallteilanordnungsschritt>
In dem Metallteilanordnungsschritt S2 werden die Verbindungsteile 7B auf mindestens Teile der Metallteile 7A (genauer gesagt die vorderen und hinteren Oberflächen der Metallteile 7A) durch die Anwendung von Metalllötmaterial oder Lötmaterial laminiert; und dann werden die Metallteile 7A mit den Verbindungsteilen 7B in den jeweiligen Durchgangslöchern 4A der Zwischenisolierschichten 4 angeordnet.
<Schichtanordnungsschritt>
In dem Schichtanordnungsschritt S3 werden die Mehrzahl von Isolierschichten 2, 3 und 4 (einschließlich der Zwischenisolierschichten 4, in denen die Metallteile 7A zusammen mit den Verbindungsteilen 7B angeordnet worden sind) und der Mehrzahl von Leitungsschichten 5 abwechselnd zueinander laminiert.
Der Schichtanordnungsschritt S3 kann vor oder parallel zu dem Metallteilanordnungsschritt S2 durchgeführt werden. Zum Beispiel ist es möglich, eine (engl: one) Leitungsschicht 5 auf der hinteren Oberflächenseite einer (engl: one) Zwischenisolierschicht 4 anzuordnen, den Metallteil 7A in dem Durchgangsloch 4A der einen (engl: one) Zwischenisolierschicht 4 anzuordnen und dann eine andere Leitungsschicht 5 auf der vorderen Oberflächenseite der einen (engl: one) Zwischenisolierschicht 4 anzuordnen.
< Verbindungsschritt >
In dem Verbindungsschritt S4 wird jeder der Metallteile 7A mit zwei der dazu benachbarten Leitungsschichten 5 durch Erwärmen der in dem Schichtanordnungsschritt S3 erhaltenen laminierten Schichtanordnung verbunden, um dadurch die Verbindungsteile 7B zu schmelzen und dann das geschmolzene Material zu verfestigen. Die Verbindungsleiter 7 werden durch die Verfahrensweise des Schrittes gebildet.
< Seitenflächenisolierteilausbildungsschritt >
In dem Seitenflächenisolierteilausbildungsschritt S5 wird das Seitenflächenisoliersteil 6 zwischen dem Erstreckungsabschnitt 2A der ersten Isolierschicht 2 und dem Verlängerungsabschnitt 3A der zweiten Isolierschicht 3 ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform werden die isolierenden Verlängerungsteile Beispielsweise gleichzeitig mit den Seitenflächenisoliersteilen 6 gebildet. So kann z.B. der Seitenflächenisoiierteilausbildungsschritt S5 wie folgt ausgeführt werden. Ein isolierendes Harz oder eine Lösung (Lack), in der ein isolierendes Harz in einem Lösungsmittel gelöst wurde, wird auf eine Seitenfläche der laminierten Schichtanordnung aufgebracht, die in dem Verbindungsschritt S4 erhalten wurde. Der aufgebrachte Isolierharz- oder Isolierharzlack wird erhitzt. Wenn der Isolierharz ein photohärtbarer Isolierharz ist, wird der Isolierharz oder der Isolierharzlack vor dem Erhitzen mit Licht bestrahlt. Das Seitenflächenisolierteil 6 und die isolierenden Verlängerungsteile 6A werden durch Aushärten des isolierenden Harzes beim Erwärmen (oder Lichtbestrahlung und -erhitzen) gebildet.
[Effekte]
Mit der vorliegenden Ausführungsform werden die folgenden Effekte erhalten.
(1a) Wie oben erwähnt, sind die Seitenflächen der Zwischenisolierschichten 4 und der Leitungsschichten 5 durch den Seitenflächenisolierteil 6 bedeckt. Da der Seitenflächenisolierteil 6 zwischen dem Verlängerungsabschnitt 2A ersten Isolierschicht 2 und dem Verlängerungsabschnitt 3A der zweiten Isolierschicht 3 angeordnet ist, kann der Seitenflächenisolierteil 6A seine angemessene Breite (Wanddicke) in der Ebenenrichtung beibehalten. Es ist somit möglich, sogar dann, wenn der Abstand zwischen den Isolierschichten 2, 3, 4 mit zunehmender Dicke der Leitungsschichten 5 erhöht wird, effektiv und zuverlässig das Auftreten einer Oberflächenentladung zwischen den Leitungsschichten 5 durch das Seitenflächenisolierteil 6 zu unterdrücken.
(1b) Durch die Verlängerungsabschnitte 2A und 3A der ersten und zweiten Isolierschichten 2 und 3 wird verhindert, dass das Seitenflächenisolierteil 6 von der ersten und der zweiten Isolierschicht 2 und 3 in der Dickenrichtung nach außen vorsteht. Es ist somit möglich, eine Verschlechterung der Ebenheit der Leiterplatte 1 zu unterdrücken.
(1c) In der vorliegenden Ausführungsform ist das Seitenflächenisolierteil 6 entlang des gesamten Umfangs der Leiterplatte 1 angeordnet und befindet sich daher außerhalb des minimalen Abstandsbereichs in Richtung der Ebene (in dem wahrscheinlich eine Oberflächenentladung auftritt). Bei dieser Anordnung ist es möglich, das Auftreten einer Oberflächenentladung durch das Seitenflächenisolierteil 6 zuverlässiger zu unterdrücken.
(1d) Ferner ist jeder der isolierenden Verlängerungsteile 6A zwischen zwei benachbarten Isolierschichten 2, 3, 4 angeordnet. Es ist somit möglich, das Auftreten einer Oberflächenentladung zwischen den Leitungsschichten 5 zuverlässiger durch die Kombination des Seitenflächenisolierteils 6 und der isolierenden Verlängerungsteile 6A zu unterdrücken.
(1e) Da das isolierende Harzmaterial als die Hauptkomponente des Seitenflächenisolierteils 6 verwendet wird, ist es möglich, relativ einfach das Seitenflächenisolierteils 6 zu bilden.
(1f) Ferner ist jede der Leftungsschichten 5 bei der vorliegenden Ausführungsform nicht an irgendeiner der benachbarten Isolierschichten 2, 3, 4 befestigt. Wenn sich die Leitungsschichten 5 und die Isolierschichten 2, 3, 4 entsprechend den Temperaturänderungen ausdehnen oder zusammenziehen, entsteht ein Unterschied im Ausmaß der Verformung zwischen den Leitungsschichten 5 und den Isolierschichten 2, 3, 4 aufgrund eines thermischen Unterschieds Ausdehnungskoeffizient. Ein solcher Verformungsbetragsunterschied kann jedoch durch einzelne Verschiebungen der Leitungsschichten 5 und der Isolierschichten 2, 3, 4 absorbiert werden. Es ist durch solche Verschiebungen möglich Spannung zu verringern, die zwischen den Isolierschichten 2, 3, 4 und den Leitungsschichten 5 auftreten und das Auftreten eines Defekts wie eines Risses in den Isolierschichten 2, 3, 4 zu verringern.
(1g) Da die Isolierschichten 2, 3, 4 ein keramisches Material als Hauptkomponente enthalten, ist es möglich, die Ebenheit der Isolierschichten 2, 3, 4 zu verbessern, so dass die Leitungsschichten 5 mit hoher Dichte über die Isolierschichten 2, 3, 4 angeordnet werden können. Durch die Verwendung eines solchen keramischen Materials ist es auch möglich, die hohen Isolationseigenschaften der Isolierschichten 2, 3, 4 zu gewährleisten und dadurch eine zuverlässige Isolation zwischen den Leitungsschichten 5 zu ermöglichen selbst in dem Fall, in dem ein relativ großer Strom durch die Leitungsschichten 5 fließt.
Modifikationsbeispiele
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die obige Ausführungsform beschrieben wurde, soll die obige Ausführungsform das Verständnis der vorliegenden Erfindung erleichtern und soll die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränken.
Verschiedene Änderungen und Modifikationen können an der obigen Ausführungsform vorgenommen werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
(2a) In der Leiterplatte 1 ist das Seitenflächenisolierteil 6 nicht notwendigerweise entlang des gesamten Umfangs der Leiterplatte 1 angeordnet. Das heißt, die Verlängerungsabschnitte 2A und 3A sind nicht notwendigerweise an den gesamten Umfängen der ersten und zweiten Isolierschichten 2 und 3 ausgebildet und können zumindest auf Teilen der Umfänge der ersten und zweiten isolierenden Schichten 2 und 3 gebildet sein.
Es ist jedoch bevorzugt, dass das Seitenflächenisollerteil 6 zumindest außerhalb des minimaler Abstandsbereichs in der Ebenenrichtung, wie oben erwähnt, gelegen ist.
(2b) Die isolierenden Verlängerungsteile 6A können in Kontakt mit den Seitenflächen der Leitungsschichten 5 sein. Die isolierenden Verlängerungsteile 6A sind nicht notwendigerweise in der Leiterplatte 1 vorgesehen, wo kein isolierendes Teil zwischn benachbarten Isolierschichten 2, 3, 4 vorhanden ist. Das Seitenflächenlsolierteil 6 ist nicht notwendig in Kontakt mit den Seitenflächen aller Zwischenisolierschichten 4. Das Seitenflächenisolierteil 6 kann von mindestens Teilen der Seitenflächen der Zwischenisolierschichten 4 in der Ebenerichtung entfernt sein.
(2c) In der Leiterplatte 1 kann die Vielzahl von Leitungsschichten 5 teilweise oder vollständig an den dazu benachbarten Isolierschichten 2, 3, 4 durch ein Metallhartlötmaterial oder Lötmaterial befestigt sein. Die Verbindungsleiter 7 können an den Isolierschichten 4 befestigt sein. Mit anderen Worten, jede der Leitungsschichten 5 kann zwei Bereiche aufweisen: fixierte und nicht-fixierte Bereiche und muss nicht notwendigerweise einen nicht fixierten Bereich aufweisen.
(2d) Die oben erwähnte Konfiguration der Verbindungsleiter 7 in der Leiterplatte 1 ist nur ein Beispiel. Zum Beispiel können die Metallteile 7A der Verbindungsleiter 7 in Kugelform vorliegen. Anstelle der Verwendung der Metallteile 7A ist es möglich, jeweils metallische Granularkörper in den Durchgangslöchern 4A anzuordnen und die Metallgranulate mit den Leitungsschichten 5 durch Verbindungsteile zu verbinden. Es ist alternativ möglich, einen Metallstab durch die Mehrzahl von Leitungsschichten 5 in der Dickenrichtung anzuordnen und den Metallstab mit den Leitungsschichten 5 durch Verbindungsteile zu verbinden.
(2e) Das Material der Isolierschichten 2, 3, 4 ist nicht auf das keramische Material beschränkt. Die Isolierschichten 2, 3, 4 können jeweils alternativ ein Harzmaterial, Glasmaterial oder dergleichen als Hauptkomponente enthalten.
Das Material des Seitenflächenisolierteils 6 ist nicht auf das Harzmaterial beschränkt. Das Seitenflächenisolierteil 6 kann alternativ auch ein Keramikmaterial, Glasmaterial oder dergleichen als Hauptkomponente enthalten.
(2f) Die Leiterplatte 1 ist geeignet für einen planaren Transformator geeignet. Im Falle des planaren Transformator mit der Leiterplatte 1 kann die Mehrzahl von Leitungsschichten 5 jeweils Spulen-Leitungsmuster an peripheren Abschnitten der benachbarten Isolierschichten 2, 3, 4 aufweisen. In diesem Fall können Kerneinführlöcher zum Einfügen eines Magnetkerns (wie etwa Ferrit) in den mittleren Abschnitten der Isolierschichten 2, 3, 4 ausgebildet sein, um durch die Spulenleitungsmuster hindurchzugehen.
(2g) In der Leiterplatte 1 sind die mehreren Isolierschichten 2, 3, 4 so dargestellt, dass sie die gleiche Dicke aufweisen; und die Mehrzahl von Leitungsschichten 5 ist so dargestellt, dass sie die gleiche Dicke aufweisen. Die Mehrzahl von Isolierschichten 2, 3, 4 kann jedoch unterschiedliche Dicken aufweisen; und die Mehrzahl von Leitungsschichten 5 kann unterschiedliche Dicken aufweisen. Ferner kann die Mehrzahl von Leitungsschichten 5 unterschiedliche Belegungsbereiche aufweisen.
(2h) In der obigen Ausführungsform ist es möglich, die Funktion einer Komponente unter einer Mehrzahl von Komponenten aufzuteilen oder die Funktionen einer Mehrzahl von Komponenten zu einer zu kombinieren. Jedes der technischen Merkmale der obigen Ausführungsform kann weggelassen, ersetzt oder gegebenenfalls kombiniert werden. Alle Ausführungsformen und Modifikationen, die von dem technischen Umfang der folgenden Ansprüche abgeleitet sind, sind in der vorliegenden Erfindung enthalten.
Der gesamte Inhalt der japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-177555 (eingereicht am 15. September 2017) ist durch diesen Verweis einbezogen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2017177555 [0081]

Claims

Leiterplatte (1), umfassend: eine Vielzahl von Isolierschichten, die eine erste Isolierschicht (2), eine zweite Isolierschicht (3) gegenüber der ersten isolierenden Schicht (2) und mindestens eine Isolierzwischenschicht (4) aufweisen, die zwischen der ersten Isolierschicht (2) und der Isolierschicht (3) platziert ist; mindestens zwei Leitungsschichten (5), die jeweils zwischen zwei benachbarten der mehreren Isolierschichten (2, 3, 4) angeordnet sind; und einen Seitenflächenisolierteil (6), der mindestens eine Seitenfläche der mindestens einen Zwischenisolierschicht (4) und zugewandte Seitenflächen der mindestens zwei Leitungsschichten (5) bedeckt, wobei jede der ersten und zweiten Isolierschichten (2, 3) einen Verlängerungsabschnitt (2A, 3A) aufweist, der an mindestens einem Teil eines Umfangs davon ausgebildet ist und sich von der mindestens einen Zwischenisolierschicht (4) in einer Ebenenrichtung nach außen erstreckt; und der Seitenflächenisolierteil (6) zwischen dem Verlängerungsabschnitt (2A) der ersten Isolierschicht (2) und dem Verlängerungsabschnitt (3A) der zweiten Isolierschicht (3) angeordnet ist.
Leiterplatte (1) nach Anspruch 1, wobei ein minimaler Abstandsbereich als ein Bereich angenommen wird, in dem ein Abstand zwischen den Seitenflächen der mindestens zwei Leitungsschichten (5) und der Seitenfläche der mindestens einen Zwischenisolierschicht (4) in der Ebenenrichtung minimal ist, und der Seitenflächenisolierteil (6) außerhalb des minimalen Abstandsbereichs in der Ebenenrichtung angeordnet ist.
Leiterplatte (1) nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend: wobei jede benachbarten zwei der mehreren Isolierschichten (2, 3, 4) voneinander in einer Dickenrichtung beabstandet ist, und wobei die Leiterplatte (1) ferner isolierende Verlängerungsteile (6A) umfasst, die jeweils zwischen jeden benachbarten zwei der mehreren Isolierschichten (2, 3, 4) angeordnet sind und sich von dem Seitenflächenisolierteil (6) in der Ebenenrichtung nach innen erstrecken.
Leiterplatte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Mehrzahl von Isolierschichten eine Mehrzahl von Zwischenisolierschichten (4) umfasst.
Leiterplatte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Seitenflächenisolierteil (6) ein isolierendes Harzmaterial als eine Hauptkomponente enthält.
Leiterplatte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei jede der mindestens zwei Leitungsschichten (5) nicht an irgendeiner der Mehrzahl von zu diesen benachbarten Isolierschichten (2, 3, 4) befestigt ist.
Leiterplatte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Mehrzahl von Isolierschichten (2, 3, 4) ein keramisches Material als eine Hauptkomponente enthält.
Planarer Transformator, der die Leiterplatte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 umfasst.