DE102021107527A1 - Elektronische Leiterplatte - Google Patents

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Aisan Industry Co Ltd
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Abstract

In einem Schaltkreis, der in einem Halbbrücken- oder Vollbrückensystem ausgebildet ist, wird eine Verbindung zwischen Schaltelementen auf einer elektrisch leitfähigen Schicht einer Leiterplatte realisiert, um eine Leitung, die die Schaltelemente verbindet, zu beseitigen und parasitäre LC eines Leitungsteils zu unterdrücken. Als Folge wird das durch die parasitäre LC verursachte Geräusch des Leitungsteils unterdrückt.
[Mittel zum Lösen]
Die elektronische Leiterplatte ist versehen mit einer ersten Metallschicht 13, einem erstem und einem zweiten Schaltelement 14A, 14B, bei denen Source S und Drain D über die erste Metallschicht 13 miteinander elektrisch verbunden sind, um einen Schaltkreis auszubilden, einer zweiten Metallschicht 15A, die mit dem Drain D im ersten Schaltelement 14A elektrisch verbunden ist, sowie einer dritten Metallschicht 15B, die mit dem Source S im zweiten Schaltelement elektrisch verbunden ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die in der vorliegenden Beschreibung offenbarte Technik bezieht sich auf eine elektronische Leiterplatte.
  • [Stand der Technik]
  • Wenn in einer Stromversorgungsschaltung, die mit einem Hochstrom (ca. 200 A) beaufschlagt wird, ein Schaltkreis in einem Halbbrücken- oder Vollbrückensystem ausgebildet wird, sind paarweise Schaltelemente auf einer Leiterplatte nebeneinander angeordnet und diese Elemente derart verdrahtet, dass sie in Reihe geschaltet sind (siehe z. B. JP Patentoffenlegungsschrift Nr. 2015-23042).
  • Übersicht der Erfindung
  • Zu lösende Aufgabe der Erfindung
  • Wenn der Schaltzyklus in einem Schaltelement kürzer wird und die Resonanzfrequenz erreicht wird, tritt durch Klingeln durch parasitäre LC im Leitungsteil das Geräusch auf.
  • Die mit der in der vorliegenden Beschreibung offenbarten Technik zu lösende Aufgabe besteht darin, eine Leitung, die Schaltelemente verbindet, zu beseitigen und einen parasitären Kapazitätsanteil (d. h. parasitäre LC) eines Leitungsteils zu unterdrücken, indem in einem Schaltkreis, der in einem Halbbrücken- oder Vollbrückensystem ausgebildet ist, eine Verbindung zwischen den Schaltelementen auf einer leitfähigen Schicht einer Leiterplatte realisiert wird.
  • Mittel zum Lösen der Aufgabe
  • Um die obige Aufgabe zu lösen, ergreift die in der vorliegenden Beschreibung offenbarte Technik das folgende Mittel.
  • Ein erstes Mittel ist eine elektronische Leiterplatte, versehen mit:
    • einer ersten Metallschicht, die eine elektrische Leitfähigkeit aufweist,
    • paarweisen Schaltelementen, die mit einer von positiven und negativen Elektroden über die erste Metallschicht miteinander elektrisch verbunden sind, um mindestens einen Teil eines Halbbrücken- oder Vollbrücken-Schaltkreises auszubilden,
    • einer zweiten Metallschicht, die mit der anderen Elektrode der positiven und negativen Elektroden in einem ersten Schaltelement der paarweisen Schaltelemente elektrisch verbunden ist und eine elektrische Leitfähigkeit aufweist, sowie
    • einer dritten Metallschicht, die mit der anderen Elektrode der positiven und negativen Elektroden in einem zweiten Schaltelement der paarweisen Schaltelemente elektrisch verbunden ist und eine elektrische Leitfähigkeit aufweist,
    • wobei die mit der ersten Metallschicht elektrisch verbundenen Elektroden des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements gegeneinander verpolt sind, und wobei die mit der zweiten und der dritten Metallschicht elektrisch verbundenen Elektroden des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements gegeneinander verpolt sind.
  • Nach dem ersten Mittel werden das erste und das zweite Schaltelement durch die erste Metallschicht in Reihe miteinander geschaltet, in dem Zustand, in dem diese auf der ersten Metallschicht montiert sind. Daher ist eine Leitung, die das erste und das zweite Schaltelement in Reihe schaltet, nicht mehr erforderlich, um den Schaltkreis auszubilden. Folglich kann die parasitäre LC der Leitung, die das erste und das zweite Schaltelement in Reihe schaltet, unterdrückt werden. Als Folge kann das durch die parasitären LC verursachte Geräusch des Leitungsteils unterdrückt werden.
  • Ein zweites Mittel ist eine elektronische Leiterplatte, wobei bei dem obigen ersten Mittel die zweite Metallschicht und die dritte Metallschicht separat ausgebildet sind.
  • Nach dem zweiten Mittel kann die Komplizierung der Leitung, die das erste und das zweite Schaltelement in Reihe schaltet, reduziert werden, womit die Reduzierung der parasitären LC in der Leitung, die das erste und das zweite Schaltelement in Reihe schaltet, verbessert werden kann.
  • Ein drittes Mittel ist eine elektronische Leiterplatte in dem obigen ersten oder zweiten Mittel, versehen mit einer vierten Metallschicht, die derart gestapelt angeordnet ist, dass diese mindestens einen Teil der paarweisen Schaltelemente abdeckt, und eine elektrische Leitfähigkeit aufweist, wobei passive Elemente, die mit den paarweisen Schaltelementen verbunden sind, mit der vierten Metallschicht elektrisch verbunden sind.
  • Nach dem dritten Mittel ist es einfach, die Dicke der gestapelten Schichten der ersten bis vierten Metallschichten zu reduzieren, wodurch die passiven Elemente in der Nähe der paarweisen Schaltelemente angeordnet werden können und die Leitung verkürzt werden kann. Als Folge kann die Abstrahlung von Geräusch in einer Leitung bis zum passiven Element unterdrückt werden und der Geräuschabsorptionseffekt durch die passiven Elemente kann erhöht werden.
  • Ein viertes Mittel ist eine elektronische Leiterplatte in einem der obigen ersten bis dritten Mittel, versehen mit einer vierten Metallschicht, die derart gestapelt angeordnet ist, dass diese mindestens einen Teil der paarweisen Schaltelemente abdeckt, und eine elektrische Leitfähigkeit aufweist, wobei die ersten bis vierten Metallschichten im Zustand, in dem diese die paarweisen Schaltelemente zwischen ihnen einklemmen, schichtartig gestapelt sind, wobei die paarweisen Schaltelemente in einer dielektrischen Schicht eingebettet sind, und wobei die erste Metallschicht gegen Biegung in der Stapelrichtung der jeweiligen Metallschichten stärker ist als jede der zweiten bis vierten Metallschichten.
  • Nach dem vierten Mittel bestehen die ersten bis vierten Metallschichten aus drei Schichten und bei der Herstellung kann eine Krümmung in der Stapelrichtung der jeweiligen Metallschichten als Ganzes erzeugt werden. In diesem Fall ist die Biegefestigkeit der ersten Metallschicht erhöht und die obige Krümmung kann durch die erste Metallschicht unterdrückt werden.
  • Ein fünftes Mittel ist eine elektronische Leiterplatte in einem der obigen ersten bis vierten Mittel, wobei jede Gate-Leitung der paarweisen Schaltelemente an einem Abschnitt, der auf der Verbindungsseite mit den paarweisen Schaltelementen auf der ersten Metallschicht zwischen den paarweisen Schaltelementen eingeklemmt ist, und an einem Abschnitt, der zwischen der zweiten Metallschicht und der dritten Metallschicht eingeklemmt ist, jeweils vorgesehen ist.
  • Nach dem fünften Mittel ist die Gate-Leitung jedes Schaltelements an einem Abschnitt auf der Oberfläche der ersten Metallschicht, der zwischen den jeweiligen Schaltelementen eingeklemmt ist, und an einem Abschnitt, der zwischen der zweiten und der dritten Metallschicht eingeklemmt ist, vorgesehen. Daher kann verhindert werden, dass die Gate-Leitung den Strompfad jedes Schaltelements verengt.
  • Ein sechstes Mittel ist eine elektronische Leiterplatte in einem der obigen ersten bis fünften Mittel, die von einer Hauptplatine abnehmbar ist, die mit einer mit dem Schaltkreis im Zusammenhang stehenden elektrischen Schaltung bestückt ist.
  • Nach dem sechsten Mittel ist die elektronische Leiterplatte von der Hauptplatine abnehmbar. Daher kann die elektronische Leiterplatte, die durch Verbindung der paarweisen Schaltelemente ausgebildet wird, auf die gleiche Weise mit allgemeinen Elementen, die auf der Hauptplatine montiert sind, mit der Hauptplatine gekoppelt werden. Folglich kann auf die eventuelle Notwendigkeit eines Austauschs der elektronischen Leiterplatte durch Entfernen der elektronischen Leiterplatte von der Hauptplatine ohne weiteres eingegangen werden, so dass ein gesamter Austausch einschließlich der Hauptplatine zum Austausch der elektronischen Leiterplatte unnötig ist.
  • Ein siebtes Mittel ist eine elektronische Leiterplatte in dem sechsten Mittel, versehen mit einer vierten Metallschicht, die derart gestapelt angeordnet ist, dass diese mindestens einen Teil der paarweisen Schaltelemente abdeckt, und eine elektrische Leitfähigkeit aufweist, wobei die ersten bis vierten Metallschichten im Zustand, in dem diese die paarweisen Schaltelemente zwischen ihnen einklemmen, schichtartig gestapelt sind, wobei die paarweisen Schaltelemente in einer dielektrischen Schicht eingebettet sind, und wobei ein blockförmiger Metallblock vorgesehen ist, der hervorstehend mit der Hauptplatine elektrisch verbindbar ist.
  • Nach dem siebten Mittel ist die elektronische Leiterplatte durch den Metallblock mit der Hauptplatine elektrisch verbindbar. Daher kann die elektrische Verbindung mit der Hauptplatine durch den aus der elektronischen Leiterplatte hervorstehenden Metallblock aufrechterhalten werden, selbst wenn eine Krümmung auf der elektronischen Leiterplatte auftritt. Außerdem kann eine Wärmekapazität durch den Metallblock sichergestellt werden und die Wärmeableitung des Schaltelements kann verbessert werden.
  • Ein achtes Mittel ist eine elektronische Leiterplatte in einem der obigen ersten bis fünften Mittel, versehen mit einer vierten Metallschicht, die derart gestapelt angeordnet ist, dass diese mindestens einen Teil der paarweisen Schaltelemente abdeckt, und eine elektrische Leitfähigkeit aufweist, wobei die ersten bis vierten Metallschichten im Zustand, in dem diese die paarweisen Schaltelemente zwischen ihnen einklemmen, schichtartig gestapelt sind, wobei die paarweisen Schaltelemente in einer dielektrischen Schicht eingebettet sind, und wobei die elektronische Leiterplatte von der Hauptplatine abnehmbar ist, wobei eine Stapelrichtung der jeweiligen Metallschichten als Richtung entlang der Oberfläche der Hauptplatine angenommen wird.
  • Nach dem achten Mittel ist die elektronische Leiterplatte von der Hauptplatine abnehmbar ist, wobei eine Stapelrichtung der jeweiligen Metallschichten als Richtung entlang der Oberfläche der Hauptplatine angenommen wird. Es ist einfach, die Dicke der gestapelten Schichten der jeweiligen Metallschichten zu verdünnen, so dass die Hauptplatine verkleinert werden kann. Es ist auch einfach, mehrere elektronische Leiterplatten auf die Hauptplatine zu montieren.
  • Effekte der Erfindung
  • Nach der in der vorliegenden Beschreibung offenbarten Technik kann eine parasitäre LC der Leitung, die paarweise Schaltelemente in Reihe schaltet, unterdrückt werden und Geräusch durch die parasitäre LC kann unterdrückt werden.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Strukturbild, das eine Verbundleiterplatte mit einer elektronischen Leiterplatte gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt;
    • 2 ist ein elektrisches Schaltbild, das ein Beispiel für einen Schaltkreis zeigt;
    • 3 ist ein Schaubild, das eine Gate-Leitung eines zweiten Schaltelements der obigen elektronischen Leiterplatte zeigt;
    • 4 ist ein Schaubild, das eine Gate-Leitung eines ersten Schaltelements der obigen elektronischen Leiterplatte zeigt;
    • 5 ist ein Schaubild, das ein passives Element der obigen elektronischen Leiterplatte zeigt; sowie
    • 6 ist ein Strukturbild, das eine Verbundleiterplatte mit einer elektronischen Leiterplatte gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • Im Folgenden werden Ausführungsformen der in der vorliegenden Beschreibung offenbarten Technik anhand von Zeichnungen erläutert.
  • Ausbildung von Leiterplatte der ersten Ausführungsform
  • 1 zeigt eine erste Ausführungsform. In der ersten Ausführungsform ist eine Verbundleiterplatte 10 aus einer elektronischen Leiterplatte 12 und einer Hauptplatine 20 ausgebildet, die mit der elektronischen Leiterplatte 12 bestückt ist.
  • Die elektronische Leiterplatte 12 ist eine sogenannte eingebettete Leiterplatte, und zwischen einer ersten Metallschicht 13 und einer zweiten Metallschicht 15A sowie einer dritten Metallschicht 15B sind paarweise Schaltelemente 14A, 14B verbunden. Die paarweisen Schaltelemente 14A, 14B sind ferner in einer Prepreg-Schicht (einer dielektrischen Schicht) 19B eingebettet, die ein verstärktes Kunststoff-Formmaterial darstellt. Die beiden der paarweisen Schaltelemente 14A, 14B sind Leistungs-MOSFETs und bilden einen Teil eines in 2 gezeigten Vollbrücken-Schaltkreises aus. Daher sind die paarweisen Schaltelemente 14A, 14B miteinander in Reihe geschaltet, und eine sourceseitige (positive) Elektrode des ersten Schaltelements 14A, das eines der paarweisen Schaltelemente darstellt, und eine drainseitige (negative) Elektrode des zweiten Schaltelements 14B, das das andere der paarweisen Schaltelemente darstellt, sind mit der ersten Metallschicht 13 direkt elektrisch verbunden. Die drainseitige (negative) Elektrode des ersten Schaltelements 14A ist ferner mit der zweiten Metallschicht 15A elektrisch verbunden, und die sourceseitige (positive) Elektrode des zweiten Schaltelements 14B ist mit der dritten Metallschicht 15B elektrisch verbunden. D. h., die Elektroden des ersten Schaltelements 14A und des zweiten Schaltelements 14B, die mit der ersten Metallschicht 13 elektrisch verbunden sind, sind gegeneinander verpolt. Die Elektroden des ersten Schaltelements 14A und des zweiten Schaltelements 14B, die mit der zweiten Metallschicht 15A und der dritten Metallschicht 15B elektrisch verbunden sind, sind gegeneinander verpolt. Indem die Elektroden des ersten Schaltelements 14A und des zweiten Schaltelements 14B in Bezug auf jede Metallschicht 13, 15A, 15B gegeneinander verpolt sind, ist eine Leitung zur Reihenschaltung des ersten Schaltelements 14A und des zweiten Schaltelements 14B unnötig. Hier sind die zweite Metallschicht 15A und die dritte Metallschicht 15B entlang einer Richtung (Querrichtung von 1), die die Stapelrichtung der Schichten (vertikale Richtung von 1. Nachstehend als Schichtrichtung bezeichnet) schneidet, derart nebeneinander angeordnet, dass diese die gleiche Schicht bilden.
  • Hier sind die jeweiligen Schaltelemente 14A, 14B mit Leistungs-MOSFETs ausgebildet, sie können jedoch auch mit IGBTs, bipolaren Transistoren usw. ausgebildet werden, die ähnliche Leistungsgeräte sind. Die jeweiligen Schaltelemente 14A, 14B können ferner auch mit SiC, GAN usw. ausgebildet werden.
  • Auf der Verbindungsseite (Oberseite von 1) mit den paarweisen Schaltelementen 14A, 14B auf der ersten Metallschicht 13 ist eine vierte Metallschicht 16 derart gestapelt angeordnet, dass diese die paarweisen Schaltelemente 14A, 14B abdeckt. Auf der der Verbindungsseite mit dem ersten Schaltelement 14A und dem zweiten Schaltelement 14B entgegengesetzten Seite (Oberseite von 1) der zweiten Metallschicht 15A und der dritten Metallschicht 15B ist eine Prepreg-Schicht (dielektrische Schicht) 19A angeordnet, die ein verstärktes Kunststoff-Formmaterial darstellt. Folglich besteht die Metallschicht aus drei Schichten im Zustand, in dem die zweite und die dritte Metallschicht 15A, 15B zwischen der ersten Metallschicht 13 und der vierten Metallschicht 16 eingeklemmt sind. Eine solche dreischichtige Struktur kann bei der Herstellung zu einer Krümmung in Schichtrichtung (vertikale Richtung von 1) kommen. Hier ist die Festigkeit der ersten Metallschicht 13 gegen Biegung in Schichtrichtung im Vergleich zur zweiten, dritten und vierten Metallschicht 15A, 15B, 16 hoch. Konkret besteht jede Metallschicht 13, 15A, 15B, 16 aus Kupfer, und die erste Metallschicht 13 wird im Vergleich zur zweiten, dritten und vierten Metallschicht 15A, 15B, 16 in Schichtrichtung verdickt. Durch Erhöhung der Festigkeit der ersten Metallschicht 13 wird die Krümmung der elektronischen Leiterplatte unterdrückt. Als Verfahren zur Erhöhung der Festigkeit der ersten Metallschicht 13 können verschiedene bekannte Methoden angewendet werden. Bspw. kann das Material der ersten Metallschicht 13 im Vergleich zum Material der zweiten, dritten und vierten Metallschicht 15A, 15B, 16 eine hohe Festigkeit aufweisen. Die Festigkeit kann auch durch geometrische Maßnahmen wie das Vorsehen einer gerippten Form erhöht werden.
  • Wie in 1 und 5 gezeigt, ist eine Mehrzahl von passiven Elementen 17 auf der Seite (Oberseite von 1) der vierten Metallschicht 16, die der Seite, die mit der Prepreg-Schicht 19A in Kontakt steht, entgegengesetzt ist, zur Geräuschabsorption elektrisch verbunden. Jedes passive Element 17 ist mit dem ersten Schaltelement 14A und dem zweiten Schaltelement 14B elektrisch verbunden, um das dem Schalten des ersten Schaltelements 14A und des zweiten Schaltelements 14B zugehörige Geräusch zu absorbieren (siehe 2). Diese elektrische Verbindung wird durch ein Durchgangsloch 41 hergestellt, das von der ersten Metallschicht 13 bis zur vierten Metallschicht 16 hindurch gebildet ist. Das Durchgangsloch 41 weist die gleiche Struktur wie die bekannten auf und verbindet das erste Schaltelement 14A und das zweite Schaltelement 14B, die mit den jeweiligen Metallschichten 13, 15A, 15B, 16 elektrisch verbunden sind, elektrisch mit den passiven Elementen 17.
  • Jedes passive Element 17 ist in der Nähe jedes Schaltelements 14A, 14B angeordnet, wie in 5 gezeigt. Da es einfach ist, die Dicke der elektronischen Leiterplatte 12 in Schichtrichtung zu reduzieren, kann die Leitung, die jedes Schaltelement 14A, 14B mit jedem passiven Element 17 verbindet, verkürzt werden. Daher kann die Abstrahlung von Geräusch, das in der Leitung bis zu jedem passiven Element 17 von jedem Schaltelement 14A, 14B auftritt, unterdrückt werden und der Geräuschabsorptionseffekt durch jedes passive Element 17 kann erhöht werden.
  • Eine Gate-Leitung 18A des ersten Schaltelements 14A ist auf der Oberfläche der ersten Metallschicht 13 und an einem Abschnitt vorgesehen, der zwischen dem ersten Schaltelement 14A und dem zweiten Schaltelement 14B in einer Richtung eingeklemmt ist, die die Schichtrichtung schneidet (Querrichtung von 1). Eine Gate-Leitung 18B des zweiten Schaltelements 14B ist ferner an einem Abschnitt, der zwischen der zweiten Metallschicht 15A und der dritten Metallschicht 15B in einer Richtung eingeklemmt ist, die die Schichtrichtung schneidet (Querrichtung von 1), und an einem Abschnitt vorgesehen, der zwischen den beiden Prepreg-Schichten 19A, 19B in der Schichtrichtung (vertikale Richtung von 1) eingeklemmt ist. 3 zeigt die Lagebeziehung der Gate-Leitung 18B. Wie in 3 gezeigt, ist die Gate-Leitung 18B an einer Position vorgesehen, die dem zweiten Schaltelement 14B entspricht, und die dritte Metallschicht 15B ist mit dem zweiten Schaltelement 14B verbunden, jedoch von der Gate-Leitung 18B entfernt vorgesehen. 4 zeigt die Lagebeziehung der Gate-Leitung 18A. Wie in 4 gezeigt, ist die Gate-Leitung 18A an einer Position vorgesehen, die ein Abschnitt ist, der zwischen dem ersten Schaltelement 14A und dem zweiten Schaltelement 14B in Querrichtung eingeklemmt ist, und dem ersten Schaltelement 14A entspricht. Die erste Metallschicht 13 ist mit dem ersten Schaltelement 14A und dem zweiten Schaltelement 14B verbunden, jedoch von der Gate-Leitung 18A entfernt vorgesehen. Auf diese Weise ist jede Gate-Leitung 18A, 18B derart ausgebildet, dass der Pfad eines Drainstroms, der im ersten Schaltelement 14A und im zweiten Schaltelement 14B geschaltet wird, nicht verengt wird. In 3 und 4 fließt der im ersten Schaltelement 14A und im zweiten Schaltelement 14B geschaltete Drainstrom in einer zur Papierebene vertikalen Richtung.
  • Wie in 1 gezeigt, sind auf der Seite (Unterseite von 1) der ersten Metallschicht 13, die der Seite abgewandt ist, mit der jedes Schaltelement 14A, 14B verbunden ist, Metallblöcke 42A, 42B aus Kupfer in der Schichtrichtung (vertikale Richtung von 1) entsprechend jedem Schaltelement 14A, 14B vorgesehen. Jeder Metallblock 42A, 42B ist in Form eines Blocks ausgebildet, der gegen die Hauptplatine 20 vorsteht. Jeder Metallblock 42A, 42B wird dann mit der Oberfläche der Hauptplatine 20 durch Löten verbunden. Folglich ist die erste Metallschicht 13 über jeden Metallblock 42A, 42B von der Hauptplatine 20 abnehmbar elektrisch verbunden.
  • Da die erste Metallschicht 13 und die Hauptplatine 20 auf diese Weise über die Metallblöcke 42A, 42B durch Löten verbunden sind, ist die erste Metallschicht 13 von der Hauptplatine 20 abnehmbar. Folglich kann die elektronische Leiterplatte 12 von der Hauptplatine 20 ohne weiteres entfernt werden, wenn ein Austausch der elektronischen Leiterplatte 12 aufgrund eines Ausfalls usw. notwendig ist. Als Folge kann ein gesamter Austausch der Verbundleiterplatte 10 einschließlich der Hauptplatine 20 zum Austausch der elektronischen Leiterplatte 12 vermieden werden. Da ferner die Metallblöcke 42A, 42B entsprechend jedem Schaltelement 14A, 14B vorgesehen sind, kann die Wärmeableitung jedes Schaltelements 14A, 14B durch die Wärmekapazität der Metallblöcke 42A, 42B verbessert werden. Weiterhin sind die Metallblöcke 42A, 42B zwischen der ersten Metallschicht 13 und der Hauptplatine 20 vorgesehen. Daher wird die elektrische Verbindung zwischen der ersten Metallschicht 13 und der Hauptplatine 20 über die Metallblöcke 42A, 42B aufrechterhalten, selbst wenn sich ein Mittelteil der ersten Metallschicht 13 in einer Richtung, die die Schichtrichtung kreuzt, von der Hauptplatine 20 weg in der Schichtrichtung krümmt. Folglich kann die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung der elektronischen Leiterplatte 12 mit der Hauptplatine 20 erhöht werden. Die Anzahl von den Metallblöcken 42A, 42B ist nicht auf zwei beschränkt. Die Anzahl kann eins oder drei oder mehr betragen.
  • Abschnitte auf der Oberfläche der vierten Metallschicht 16 und der Hauptplatine 20, an denen keine elektrische Verbindung hergestellt wird, werden durch Abdeckung mit Lötresists 161, 201 isoliert. Auf der Unterseite der ersten Metallschicht 13 wird das Lötresist jedoch nicht aufgetragen. Dies liegt daran, dass die Unterseite der ersten Metallschicht 13 mit einem kleinen Spalt der Hauptplatine 20 gegenüberliegt und eine isolierende Behandlung kaum erforderlich ist. Folglich kann eine Kostenreduzierung bewirkt werden. Obwohl die Darstellung in den Zeichnungen weggelassen ist, sind auf der Hauptplatine 20 Komponenten der elektrischen Schaltung montiert, die mit dem Schaltkreis der elektronischen Leiterplatte 12 im Zusammenhang stehen.
  • Anwendungsbeispiel von Schaltkreis
  • 2 zeigt ein Anwendungsbeispiel des Schaltkreises. Hier wandelt ein dreiphasiger Inverter 31 als Schaltkreis einen Gleichstrom aus einer Gleichstromversorgung 33 in einen Wechselstrom um und führt diesen einem Wechselstrommotor 32 zu. Daher ist der dreiphasige Inverter 31 zwischen der Gleichstromversorgung 33 und dem Wechselstrommotor 32 durch Kombination von drei Schaltkreisen ausgebildet, die durch die Reihenschaltung des ersten Schaltelements 14A und des zweiten Schaltelements 14B ausgebildet sind. Beim dreiphasigen Inverter 31 sind mehrere Kondensatoren (passive Elemente) 17 zur Geräuschabsorption mit jedem Schaltelement parallel geschaltet. Als passives Element zur Geräuschabsorption kann ggf. ein Induktor verwendet werden. Darüber hinaus kann der Schaltkreis als DC-DC-Wandler, DC-AC-Wandler usw. verwendet werden. Eine Halbbrückenschaltung lediglich mit einem einzigen Schaltkreis ist auch verfügbar.
  • Obwohl 1 ein Beispiel einer elektronischen Leiterplatte mit den integrierten paarweisen Schaltelementen 14A, 14B zeigt, die einen Schaltkreis bilden, können im Fall von drei Schaltkreisen wie in 2, neben den paarweisen Schaltelementen 14A, 14B in 1 (Querrichtung von 1 oder in der Richtung senkrecht zur Papierebene von 1) Schaltelemente, die die anderen zwei Schaltkreisen ausbilden, nebeneinander angeordnet werden. Es ist ferner auch möglich, die elektronische Leiterplatte 12, die die paarweisen Schaltelemente 14A, 14B enthält, wie in 1 gezeigt, für die anderen zwei Schaltkreisen auf die gleiche Weise auszubilden. Folglich sind in diesem Fall drei elektronische Leiterplatten 12 vorhanden und diese sind auf der Hauptplatine 20 elektrisch verbunden.
  • Wirkungen und Effekte der ersten Ausführungsform
  • Nach der elektronischen Leiterplatte 12 gemäß der ersten Ausführungsform sind das erste und das zweite Schaltelement 14A, 14B über die erste Metallschicht 13 in Reihe miteinander geschaltet, im Zustand, in dem das erste und das zweite Schaltelement 14A, 14B auf der ersten Metallschicht 13 montiert sind. Es ist daher keine Leitung mehr erforderlich, um das erste und das zweite Schaltelement 14A, 14B in Reihe zu schalten, um den Schaltkreis auszubilden. Folglich kann die parasitäre LC der Leitung, die das erste und das zweite Schaltelement 14A, 14B in Reihe schaltet, unterdrückt werden. Als Folge kann das durch die parasitäre LC verursachte Geräusch des Leitungsteils unterdrückt werden. Da die zweiten Metallschichten 15A, 15B separat hergestellt werden, kann ferner die Komplizierung der Leitung, die das erste und das zweite Schaltelement 14A, 14B in Reihe schaltet, im Vergleich zu dem Fall, in dem die zweiten Metallschichten 15A, 15B einteilig gebildet sind, reduziert werden, womit die Reduzierung der parasitären LC in der Leitung, die das erste und das zweite Schaltelement 14A, 14B in Reihe schaltet, weiter verbessert werden kann.
  • Es ist ferner einfach, die Dicke der gestapelten Sichten der ersten Metallschicht 13 und der vierten Metallschicht 16 zu reduzieren, und hiermit können die passiven Elemente 17 in der Nähe der paarweisen Schaltelemente 14A, 14B angeordnet sein, um die Leitung zu verkürzen. Als Folge kann die Abstrahlung von Geräusch in der Leitung bis zu den passiven Elementen 17 unterdrückt werden und der Geräuschabsorptionseffekt durch die passiven Elemente 17 kann erhöht werden.
  • Weiteres Beispiel der ersten Ausführungsform
  • Obwohl in der ersten Ausführungsform die zweite Metallschicht 15A und die dritte Metallschicht 15B, die auf der elektronischen Leiterplatte 12 vorgesehen sind, als separate Teile ausgebildet sind, müssen sie nicht unbedingt als separate Metallschicht vorgesehen sein und können auch einteilig als einzige Metallschicht ausgebildet werden.
  • Zweite Ausführungsform
  • 6 zeigt eine zweite Ausführungsform. Das Merkmal der zweiten Ausführungsform im Vergleich zur oben beschriebenen ersten Ausführungsform besteht darin, dass mehrere elektronische Leiterplatten 12A - 12C (hier drei Leiterplatten) auf einer einzigen Hauptplatine 20A montiert sind.
  • Daher ist die zweite Ausführungsform mit Mehrzahl von den gleichen elektronischen Leiterplatten (hier drei Leiterplatten) wie den elektronischen Leiterplatten 12 in der ersten Ausführungsform versehen. Um jede elektronische Leiterplatte 12A - 12C auf die Hauptplatine 20A zu montieren, wird eine Eingriffsnut 202, in die das Ende 121 jeder elektronischen Leiterplatte 12A - 12C eingreift, auf der Oberfläche der Hauptplatine 20A gebildet. Hierbei ist das Ende jeder elektronischen Leiterplatte 12A - 12C in der Richtung, die die Schichtrichtung schneidet, als Ende 121 betrachtet. Folglich wird jede elektronische Leiterplatte 12A - 12C derart montiert, dass ihre Schichtrichtung parallel zur Oberfläche der Hauptplatine 20A ist. In der zweiten Ausführungsform sind die Metallblöcke 42A, 42B in der elektronischen Leiterplatte 12 der ersten Ausführungsform entbehrlich, da mit den Metallblöcken 42A, 42B keine elektrische Verbindung mit der Hauptplatine 20A hergestellt wird. Um die Wärmeableitung sicherzustellen, können jedoch die Metallblöcke 42A, 42B auch vorhanden sein.
  • Da es einfach ist, die Dicke in der Schichtrichtung jeder elektronischen Leiterplatte 12A - 12C zu reduzieren, ist die Anwendung der Struktur der zweiten Ausführungsform zur Verkleinerung der Größe der Verbundleiterplatte 10A einschließlich der Hauptplatine 20A effektiv, wenn mehrere elektronische Leiterplatten erforderlich sind. Obwohl in der zweiten Ausführungsform der Fall von drei elektronischen Leiterplatten 12A - 12C erläutert ist, können nach Bedarf eine oder mehrere elektronische Leiterplatten auch verwendet werden.
  • Weitere Ausführungsformen
  • Die in der vorliegenden Beschreibung offenbarte Technik ist nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt, und kann in verschiedenen anderen Formen ausgeführt werden. Bspw. ist in der ersten Ausführungsform die Polarität der positiven und der negativen (source- und drainseitigen) Elektroden des ersten Schaltelements 14A und des zweiten Schaltelements 14B, die mit der ersten Metallschicht 13 sowie der zweiten Metallschicht 15A und der dritten Metallschicht 15B elektrisch verbunden sind, gegeneinander verpolt. Die Polarität kann jedoch gegenseitig auf die gleiche Polarität eingestellt werden. In diesem Fall besteht das Problem, dass, um einen Halbbrücken- oder Vollbrücken-Schaltkreis durch das erste Schaltelement 14A und das zweite Schaltelement 14B auszubilden, eine zusätzliche Leitung zur Verbindung der sourceseitigen Elektrode des ersten Schaltelements 14A mit der drainseitigen Elektrode des zweiten Schaltelements 14B erforderlich ist.
  • In der ersten Ausführungsform ist ferner die erste Metallschicht 13 durch eine einzige Metallplatte ausgebildet. Die erste Metallschicht 13 kann jedoch auch durch zwei Metallplatten ausgebildet werden, die dem ersten Schaltelement 14A und dem zweiten Schaltelement 14B entsprechen. In diesem Fall muss jedoch die elektrische Verbindung der beiden Metallplatten aufrechterhalten werden.
  • In der ersten Ausführungsform ist die vierte Metallschicht 16 derart angeordnet, dass diese zwischen ihr und dem ersten Schaltelement 14A und dem zweiten Schaltelement 14B die zweite Metallschicht 15A und die dritte Metallschicht 15B einklemmt. Die vierte Metallschicht 16 kann jedoch auch derart angeordnet sein, dass diese zwischen ihr und dem ersten Schaltelement 14A und dem zweiten Schaltelement 14B die erste Metallschicht 13 einklemmt.
  • In der ersten Ausführungsform sind ferner die erste Metallschicht 13 bis die vierte Metallschicht 16 in der dreischichtigen Struktur ausgebildet. Die Metallschicht ist jedoch nicht auf die dreischichtige Struktur beschränkt. Weiterhin ist es nicht notwendig, die Biegefestigkeit der ersten Metallschicht 13 zu erhöhen.
  • In der ersten Ausführungsform ist die erste Metallschicht 13 von der Hauptplatine 20 abnehmbar, jedoch ist diese nicht darauf beschränkt. Die erste Metallschicht 13 kann auch derart fixiert werden, dass diese nicht entfernt werden kann. Weiterhin ist die erste Metallschicht 13 bei der ersten Ausführungsform über den Metallblock auf der Hauptplatine 20 fixiert, jedoch kann sie auch ohne den Metallblock fixiert werden. Weiterhin können bei der Verbindung der elektronischen Leiterplatte 12 mit der Hauptplatine 20 die zweite Metallschicht 15A und die dritte Metallschicht 15B entweder direkt oder über die Metallblöcke 42A und 42B mit der Hauptplatine 20 verbunden werden.
  • In der zweiten Ausführungsform greifen die Enden 121 der elektronischen Leiterplatten 12A - 12C in die Eingriffsnut 202 der Hauptplatine 20A ein, um die elektronischen Leiterplatten 12A - 12C auf der Hauptplatine 20A zu montieren. Die elektronischen Leiterplatten 12A - 12C können jedoch auch auf der Hauptplatine 20A montiert werden, ohne diese Eingriffsstruktur zu verwenden.
  • Weitere Aspekte der Erfindung
  • 1. Elektronische Leiterplatte, versehen mit:
    • einer ersten Metallschicht, die eine elektrische Leitfähigkeit aufweist,
    • paarweisen Schaltelementen, die mit einer von positiven und negativen Elektroden über die erste Metallschicht miteinander elektrisch verbunden sind, um mindestens einen Teil eines Halbbrücken- oder Vollbrücken-Schaltkreises auszubilden,
    • einer zweiten Metallschicht, die mit der anderen Elektrode der positiven und negativen Elektroden in einem ersten Schaltelement der paarweisen Schaltelemente elektrisch verbunden ist und eine elektrische Leitfähigkeit aufweist, sowie
    • einer dritten Metallschicht, die mit der anderen Elektrode der positiven und negativen Elektroden in einem zweiten Schaltelement der paarweisen Schaltelemente elektrisch verbunden ist und eine elektrische Leitfähigkeit aufweist,
    • wobei die mit der ersten Metallschicht elektrisch verbundenen Elektroden des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements gegeneinander verpolt sind, und
    • wobei die mit der zweiten und der dritten Metallschicht elektrisch verbundenen Elektroden des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements gegeneinander verpolt sind.
  • 2. Elektronische Leiterplatte nach Aspekt 1,
    wobei die zweite Metallschicht und die dritte Metallschicht separat ausgebildet sind.
  • 3. Elektronische Leiterplatte nach Aspekt 1 oder 2, versehen mit
    einer vierten Metallschicht, die derart gestapelt angeordnet ist, dass diese mindestens einen Teil der paarweisen Schaltelemente abdeckt, und eine elektrische Leitfähigkeit aufweist,
    wobei passive Elemente, die mit den paarweisen Schaltelementen verbunden sind, mit der vierten Metallschicht elektrisch verbunden sind.
  • 4. Elektronische Leiterplatte nach einem der Aspekte 1 bis 3, versehen mit
    einer vierten Metallschicht, die derart gestapelt angeordnet ist, dass diese mindestens einen Teil der paarweisen Schaltelemente abdeckt, und eine elektrische Leitfähigkeit aufweist,
    wobei die ersten bis vierten Metallschichten im Zustand, in dem diese die paarweisen Schaltelemente zwischen ihnen einklemmen, schichtartig gestapelt sind, wobei die paarweisen Schaltelemente in einer dielektrischen Schicht eingebettet sind, und
    wobei die erste Metallschicht gegen Biegung in der Stapelrichtung der jeweiligen Metallschichten stärker ist als jede der zweiten bis vierten Metallschichten.
  • 5. Elektronische Leiterplatte nach einem der Aspekte 1 bis 4,
    wobei jede Gate-Leitung der paarweisen Schaltelemente an einem Abschnitt, der auf der Verbindungsseite mit den paarweisen Schaltelementen auf der ersten Metallschicht zwischen den paarweisen Schaltelementen eingeklemmt ist, und an einem Abschnitt, der zwischen der zweiten Metallschicht und der dritten Metallschicht eingeklemmt ist, jeweils vorgesehen ist.
  • 6. Elektronische Leiterplatte nach einem der Aspekte 1 bis 5,
    die von einer Hauptplatine abnehmbar ist, die mit einer mit dem Schaltkreis im Zusammenhang stehenden elektrischen Schaltung bestückt ist.
  • 7. Elektronische Leiterplatte nach Aspekt 6, versehen mit
    einer vierten Metallschicht, die derart gestapelt angeordnet ist, dass diese mindestens einen Teil der paarweisen Schaltelemente abdeckt, und eine elektrische Leitfähigkeit aufweist,
    wobei die ersten bis vierten Metallschichten im Zustand, in dem diese die paarweisen Schaltelemente zwischen ihnen einklemmen, schichtartig gestapelt sind, wobei die paarweisen Schaltelemente in einer dielektrischen Schicht eingebettet sind, und wobei ein blockförmiger Metallblock vorgesehen ist, der hervorstehend mit der Hauptplatine elektrisch verbindbar ist.
  • 8. Elektronische Leiterplatte nach einem der Aspekte 1 bis 5, versehen mit:
    • einer vierten Metallschicht, die derart gestapelt angeordnet ist, dass diese mindestens einen Teil der paarweisen Schaltelemente abdeckt, und eine elektrische Leitfähigkeit aufweist,
    • wobei die ersten bis vierten Metallschichten im Zustand, in dem diese die paarweisen Schaltelemente zwischen ihnen einklemmen, schichtartig gestapelt sind,
    • wobei die paarweisen Schaltelemente in einer dielektrischen Schicht eingebettet sind, und
    • wobei die elektronische Leiterplatte von der Hauptplatine abnehmbar ist, wobei eine Stapelrichtung der jeweiligen Metallschichten als Richtung entlang der Oberfläche der Hauptplatine angenommen wird, die mit einer mit dem Schaltkreis im Zusammenhang stehenden elektrischen Schaltung bestückt ist.
  • Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Bereichsangabe.
  • Bezugszeichenliste
    • 10, 10A
    Verbundleiterplatte
    12, 12A, 12B, 12C
    elektronische Leiterplatte
    121
    Ende
    13
    erste Metallschicht
    14A
    erstes Schaltelement
    14B
    zweites Schaltelement
    15A
    zweite Metallschicht
    15B
    dritte Metallschicht
    16
    vierte Metallschicht
    161
    Lötresist
    17
    Kondensator (passives Element)
    18A, 18B
    Gate-Leitung
    19A, 19B
    Prepreg-Schicht (dielektrische Schicht)
    20, 20A
    Hauptplatine
    201
    Lötresist
    202
    Eingriffsnut
    31
    dreiphasiger Inverter (Schaltkreis)
    32
    Wechselstrommotor
    33
    Gleichstromversorgung

Claims (8)

  1. Elektronische Leiterplatte mit: einer ersten elektrisch leitfähigen Metallschicht (13), einem Paar von Schaltelementen, die mindestens einen Teil eines Halbbrücken- oder Vollbrücken-Schaltkreises bilden, wobei das Paar von Schaltelementen ein erstes Schaltelement (14A) und ein zweites Schaltelement (14B) aufweisen, die an einer von einer positiven und negativen Elektrode von dem ersten Schaltelement (14A) und dem zweiten Schaltelement (14B) über die erste Metallschicht (13) miteinander elektrisch verbunden sind, einer zweiten elektrisch leitfähigen Metallschicht (15A), die mit der anderen Elektrode von der positiven und negativen Elektrode des ersten Schaltelements (14A) des Paars von Schaltelementen elektrisch verbunden ist, und einer dritten elektrisch leitfähigen Metallschicht (15B), die mit der anderen Elektrode von der positiven und negativen Elektrode des zweiten Schaltelements (14B) des Paars von Schaltelementen elektrisch verbunden ist, wobei die Elektrode des ersten Schaltelements (14A) und die Elektrode des zweiten Schaltelements (14B), die mit der ersten Metallschicht (13) elektrisch verbunden sind, entgegengesetzte Polaritäten aufweisen, und wobei die Elektrode des ersten Schaltelements (14A) und die Elektrode des zweiten Schaltelements (14B), die mit der zweiten und dritten Metallschicht elektrisch verbunden sind, entgegengesetzte Polaritäten aufweisen.
  2. Elektronische Leiterplatte nach Anspruch 1, bei der die zweite Metallschicht (15A) und die dritte Metallschicht (15B) separat ausgebildet sind.
  3. Elektronische Leiterplatte nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit: einer vierten elektrisch leitfähigen Metallschicht (16), die mindestens einen Teil des Paars von Schaltelementen abdeckt, und mindestens einem passiven Element (17), das mit dem Paar von Schaltelementen und mit der vierten Metallschicht (16) elektrisch verbunden ist.
  4. Elektronische Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit: der vierten elektrisch Leitfähigen Metallschicht (16), die mindestens einen Teil des Paars von Schaltelementen abdeckt, wobei die erste bis vierte Metallschicht schichtartig gestapelt sind, wobei das Paar von Schaltelementen sich zwischen der ersten bis vierten Metallschicht befindet, und ferner mit: einer dielektrischen Schicht (19A, 19B), in die das Paar von Schaltelementen eingebettet ist, wobei die erste Metallschicht (13) gegen Biegung in der Stapelrichtung der Metallschichten stärker ist als irgendeine von der zweiten bis vierten Metallschicht.
  5. Elektronische Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner mit einer Gate-Leitung (18A, 18B) für jedes Schaltelement (14A, 14B) von dem Paar von Schaltelementen, wobei eine (18A) von den Gate-Leitungen sich zwischen dem Paar von Schaltelementen auf der Seite der ersten Metallschicht (13) befindet, und die andere (18B) von den Gate-Leitungen sich zwischen der zweiten Metallschicht (15A) und der dritten Metallschicht (15B) befindet.
  6. Elektronische Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die konfiguriert ist, um an einer Hauptplatine (20, 20A) mit einer elektrischen Schaltung, die mit dem Halbbrücken- oder Vollbrücken-Schaltkreis in Beziehung steht, anbringbar und von dieser entfernbar zu sein.
  7. Elektronische Leiterplatte nach Anspruch 6, mit: der vierten elektrisch leitfähigen Metallschicht (16), die mindestens einen Teil des Paars von Schaltelementen abdeckt, wobei die erste bis vierte Metallschicht schichtartig gestapelt sind, wobei das Paar von Schaltelementen sich zwischen der ersten bis vierten Metallschicht befindet, der dielektrischen Schicht (19A, 19B), in die das Paar von Schaltelementen eingebettet ist, und ferner mit: einem hervorstehenden Metallblock (42A, 42B), der zur elektrischen Verbindung mit der Hauptplatine (20, 20A) konfiguriert ist.
  8. Elektronische Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit: der vierten elektrisch leitfähigen Metallschicht (13), die den mindestens einen Teil des Paars von Schaltelementen abdeckt, wobei die erste bis vierte Metallschicht schichtartig gestapelt sind, wobei das Paar von Schaltelementen sich zwischen der ersten bis vierten Metallschicht befindet, und der dielektrischen Schicht (19A, 19B), in die das Paar von Schaltelementen eingebettet ist, wobei die elektronische Leiterplatte konfiguriert ist, um an der Hauptplatine (20, 20A) mit einer elektrischen Schaltung, die mit dem Halbbrücken- oder Vollbrücken-Schaltkreis in Beziehung steht, derart anbringbar und von dieser entfernbar zu sein, dass die Stapelrichtung der Metallschichten zu der Richtung entlang der Oberfläche der Hauptplatine (20, 20A) ausgerichtet ist.
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