JP2002529919A - 電気機械的な構造部分 - Google Patents

電気機械的な構造部分

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、サンドウィッチ構造の形式で構成されている電気機械的な構造部分に関する。構造の内部において発泡可能なプラスチックから成る支持層が配置されている。この支持層は、内実に構成されているカバー層の間に位置している。すべての層は難炎性のプラスチック材料、例えばＬＣＰプラスチック又はＰＥＩプラスチックから製作されており、したがって防炎性の付加物質は必要でない。構造部分は板として構成することができるが、複雑な空間的な構造を有することもでき、場合によっては機械的な機能エレメントを備えていることができる。本発明の１変化形によれた構造部分の支持層はケイ素から製作することもできる。本発明による構造部分の組成は、製品の耐用寿命の終わりにおける簡単な再利用可能性を保証する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、電気機械的な構造部分、特に請求項１の上位概念に記載した形式の
構造部分に関する。
【０００２】 電気技術工業においては、多数の用途のために導体板が使用され、これらの導
体板は一面では電子的コンポーネントを機械的に保持し、かつ他面では同時にこ
れらのコンポーネントの間の電気的接続を生ぜしめる。従来の導体板はしばしば
、例えばフェノール樹脂紙あるいはガラス繊維で補強されたエポキシド樹脂のよ
うな熱硬化性の材料で製作されている。これらの材料は可燃性であり、このこと
は安全性の理由から受け入れることができない。したがってこれらの材料には、
例えば臭素・リン化合物あるいは他の有機のリン化合物のような防炎化学物質が
添加され、この防炎化学物質は、例えば三酸化アンチモンのような相乗作用物質
としての他の無機物質と協働して、従来の導体板の易燃性を減少させる。
【０００３】 しかしながら導体板内における防炎性の付加物質は導体板の再利用の際に著し
い困難をもたらす。特に熱硬化性の材料はリサイクルすることができず、したが
って塵芥集積場において最終貯蔵しておかなければならない。更にこれらの材料
を燃焼させることが可能であるが、その際防炎性の化学物質から生ずる毒性の汚
染物質を回避するために、著しい努力が必要である。この理由から従来の導体板
の耐用寿命の終わりにそれが有している有害物を除去する費用は比較的に高価で
ある。したがって後のことを経済的に考える一般的な傾向に鑑み、耐用寿命の終
わりに経済的に妥当な経費でリサイクルすることのできる、電気技術的な用途の
ための構造部分を提供することが望ましい。
【０００４】 ここから出発して、本発明の課題は、最初に述べた欠点を回避した電気技術的
用途のための構造部分を提供することである。
【０００５】 この課題は本発明によれば請求項１に記載した構造部分によって解決される。
構造部分は支持層を有しており、その際支持層の少なくとも上面はカバー層によ
り覆われている。カバー層も、また支持層も、難燃性のプラスチック材料から製
作されている。カバー層及び支持層は互いに固く結合されていて、かつ構造部分
にその都度の用途に充分な機械的な安定性を与える。更にカバー層は導電性の材
料を支持しており、この導電性の材料によって−場合により別の構造化プロセス
の後に−電子的なコンポーネントの間の電気的接続を生ぜしめることができる。
【０００６】 この構造部分の特別な利点は、防炎性の特性が、製品の耐用寿命の終わりにお
いて再利用を困難にする付加物質なしに達成されることである。
【０００７】 本発明の１実施例によれば、カバー層は複数の積層されたフォイルから多層に
構成しておくことができる。この構成は、２つ以上のフォイルが導体路構造を支
持しており、その際導体路構造の各平面が隣接する平面に対して空間的に電気絶
縁性のフォイルによって隔てられている場合に、特に有利である。これらの平面
の間には、必要な場合には、電気的な接続を生ぜしめることもできる。
【０００８】 本発明の第１実施例のよれば、導電性の材料は層として構成されており、この
層はカバー層を完全に覆っている。例えばこの層は薄い銅の層から成ることがで
き、エッチング法で導体路内に構造化される。これに対して代替的に、導体路は
高熱スタンピング法で、あるいは選択的化学的ガルヴァニック法で製作すること
もできる。
【０００９】 しかし、導体路が流動可能な材料からプリント法で製作されているようにする
ことも可能である。
【００１０】 カバー層がＬＣＰ（"Liquid Crystal Plastic"）プラスチック材料あるいはポ
リエーテルイミド（ＰＥＩ）から製作されていると、特に有利である。これらの
材料は本来的に防炎性でかつ簡単に再利用することができる。
【００１１】 合目的的には、支持層は発泡プラスチック材料から製作しておくことができる
。このことは、構造部分が全体としてより軽量になり、その際同時に充分な機械
的な安定性が達成されるという利点を有している。更にプラスチックの発泡は材
料節減を生ぜしめ、したがって構造部分のための費用は、従来の材料から製作さ
れた部分の費用と比肩可能である。しかし支持層をケイ素から製作することも可
能であり、ケイ素は特に安価な製作を許容する。
【００１２】 カバー層が柔軟に構成されていて、したがって構造部分が、例えば電気装置内
に組み込む場合に、変形可能であるようにすると、特に有利である。電気的な構
造エレメントを組み立てるために必要な機械的な安定性は、可とう性のカバー層
が構造部分を取り付ける範囲において支持層で補強されているのに対し、可とう
性のままにしておく範囲においては剛性の支持層がないようにすることによって
達成される。
【００１３】 本発明の１実施例によれば、構造部分は導体板の形状で偏平に構成されている
。しかし構造部分が三次元の構造を有していて、機械的な機能エレメントを備え
ているようにすることも可能である。この機械的な機能エレメントは例えば、例
えばコンデンサあるいは変成器のような重い電子的コンポーネントを、付加的な
固定エレメントを必要とすることなしに、構造部分上に保持するのに役立つこと
ができる。更に構造部分は、少なくとも部分的に、電気的装置のための絶縁ケー
シングの目的を満たすように、構成しておくことができる。
【００１４】 本発明の別の課題は、本発明による構造部分を特に有利な形式で製作すること
のできる方法を提供することである。
【００１５】 この課題は請求項１８に記載した方法によって解決される。
【００１６】 図面には本発明の実施例が示されており、その際同じ又は相応する部分には同
じ符号が使用されている。
【００１７】 図１において平らな板として構成されている本発明による構造部分１が横断面
図で示されている。構造部分１の内部には支持層２が配置されており、この支持
層は発泡せしめられたＬＣＰプラスチック材料から製作されている。発泡せしめ
られた支持層２は気泡３を有しており、したがって比較的に高価なＬＣＰプラス
チック材料の所要量は著しく減少せしめられており、このことは構造部分１の制
作費及び重量に有利に作用する。支持層２には上方のカバー層４と下方のカバー
層５とが素材結合で結合されており、これらのカバー層はそれぞれ上方の銅層７
若しくは下方の銅層８を支持している。銅層は全面に構成されており、したがっ
て銅層は例えば光化学的なエッチング法によってその都度の用途に応じて導体路
を構成するように構造化可能である。
【００１８】 明らかなように、構造部分は上方のカバー面４上に、あるいは下方のカバー面
５上に、あるいは両方のカバー面上に導体路を有することができる。したがって
単にただ１つの銅層を有する構造部分１を製作することも可能である。本発明に
よる構造部分１の機械的な安定性は従来の導体板の機械的な安定性とほぼ同じで
ある。構造板１が例えば従来のＦＲ４導体板材料の代わりをなし得るようにする
ためには、所定の厚さを維持しなければならない。しかしながら更に、カバー層
並びに支持層の寸法を適当に選択することによって、構造部分の機械的な特性を
その都度の用途に適合させることができる。また単にただ１つのカバー層４若し
くは５だけを設けることも可能である。
【００１９】 これに対して代替的に、銅層７及び８を高熱スタンピング法で構造化すること
も可能である。更に導体路構造はスクリーンプリント法によって、例えば導銀ペ
ーストにより、カバー層上にプリントすることができる。最後に導体路を選択的
化学的ガルバニック法で分離させることも可能である。これらの方法は背景技術
から公知である。
【００２０】 更に、構造部分１を単に板形に構成するだけでなしに、図２に示すように、構
造部分に複雑な空間的な構造を与えることも可能である。図２は三次元的な構造
を有する構造部分の一部分を示す。上方のカバー層４上には既に導体路９が構造
化されている。図１においても、また図２においても、明瞭に認められるように
、本発明による構造部分はサンドウィッチ構造を有している。
【００２１】 このような構造部分は特定の装置形状に適合させることができ、既に機械的な
機能エレメントを有している。これらの機能エレメントは例えば大きなかつ重い
電子的コンポーネントの保持のために役立ち、かつ同時に電気的装置のためのケ
ーシングの機能を行う。
【００２２】 図３はこのような構造部分１の例として携帯電話用の電話受話器１１を示す。
携帯電話は受話器内に比較的に多くの電子装置を必要とし、これらの電子装置は
一面では互いに接続しておかねばならず、かつ他面では機械的に保持しておかな
ければならない。この目的を満たす構造部分はＭＩＤ（"Molded interconnect d
evices"）とも呼ばれる。図示の電話受話器１１においては例えば保持クリップ
１２が設けられていて、蓄電池１３を確実に保持するようになっている。更に、
電話受話器１１に充分な機械的な安定性を与えるために、補強リブ１４が存在し
ている。更に電話受話器１１の外面１６は、使用者にとって光学的及び触覚的に
魅力のある外観を達成するように、形成されている。強調すべきことは、これら
すべての機能がただ１つの構造部分によって同時に満たされるということである
。なお、符号Ａは図２に示した部分の空間的な位置を示す。
【００２３】 最後に、本発明による構造部分を、例えば装置内に組み付けるために曲げるこ
とができるように、構成することも可能である。図４ａはこのような構造部分の
１実施例を示し、この構造部分は２つの剛性の範囲１６ａの間に１つの可とう性
の範囲１７を有している。剛性の範囲は例えば電子的な構造エレメントを保持す
るのに適している。電子的な構造エレメント１８は従来の形式でろう接又は接着
しておくことができる。しかし、例えばチップ-オン-ボード技術から公知のよう
に、電子回路を有するチップを直接に構造部分１上にボンディングしておくこと
も可能である。電子的構造部分１８の間で導体路９が電気的な接続を行っている
。
【００２４】 図４ｂにおいては、図４ａの符号Ｂで示した部分が示されている。この部分に
おいては、剛性の範囲１６ａと可とう性の範囲１７ｂとの間の移行がどのように
行われているかが示されている。剛性の範囲１６ａ内ではカバー層４は支持層２
によって補強されているのに対し、可とう性の範囲においては支持層２は設けら
れていない。カバー層４は可とう性であり、したがって構造部分１は例えば装置
内に取り付ける場合に範囲１７に沿って曲げることができる。支持層２は導体路
９とは逆の側で下方のカバー層５を備えている。しかしながらこのカバー層５は
取り除くこともできる。
【００２５】 図４ｂに示した実施例では、カバー層４は互いに上下に積層されたフォイル１
８から製作されており、各フォイルはそれぞれ導体路９を支持しており、したが
って多層の導体板も製作可能である。これにより、支持層２がカバー層４の面全
体にわたって延びているかどうかに関連して、複数の導体平面を有する剛性の構
造部分も、また剛性・可とう性の構造部分も、製作することが可能である。
【００２６】 以上述べた構造部分は次のようにして製作される： プラスチック材料は射出成形法で型内に噴射され、型内で膨張、換言すれば発
泡せしめられる。鋳型表面において特別な温度条件を維持することによって、発
泡せしめられた材料は鋳型に隣接する範囲において崩壊し、その際気泡３を有し
ていないカバー層４及び５が形成される。この方法によって、板形の構造部分も
、またＭＩＤ構造部分も製作可能である。鋳型の寸法に関連して、この方法によ
って、図４ａ及び４ｂに示した剛性-可とう性の導体板を製作することも可能で
ある。この場合鋳型は次のように選ばれる。すなわち可とう性であるようにする
範囲内で層厚をわずかにして、射出成形の際に気泡３のないＬＣＰ層が生じ、こ
れに対し剛性の範囲１６ａ及び１６ｂにおいてはＬＣＰ材料が前述のように発泡
せしめられるように、選ばれる。薄いＬＣＰ層は構造部分の可とう性の範囲１７
を形成する。
【００２７】 しかし、カバー層４の背面に、支持層２としての発泡せしめられたＬＣＰ材料
を接着して、剛性の範囲１６ａ及び１６ｂを製作することも可能である。その場
合背面に接着せしめられないカバー層４の範囲は可とう性のままにとどまる。
【００２８】 前述のＬＣＰプラスチック材料のほかに、本来的に防炎性である高温熱可塑性
プラスチック、例えばポリエーテルイミド（ＰＥＩ）を使用することもできる。
提案されたプラスチック材料は規格ＵＬ９４ＶＯにより本来的に防炎性である。
【００２９】 この形式で製作された構造部分の特別な利点は、ただ１種のプラスチック材料
から成っていて、防炎性の付加物質を必要とせず、したがってこの構造部分の再
利用は特に簡単な形式で可能であることである。
【００３０】 本発明の代替的な実施例によれば、構造部分１の支持層２はケイ素から製作さ
れている。ケイ素は前述のプラスチック材料と同じように、本来的に防炎性であ
り、したがって防炎性の付加物質を回避することができる。しかしながら構造部
分の充分な機械的な安定性を達成するためには、カバー層は引き続いて高温熱可
塑性プラスチックから成っていることが必要である。これにより構造部分はもは
やただ１種のプラスチック材料から製作されているのではないけれども、しかし
ケイ素の材料費がわずかであるために、全体として見て、特定の用途の場合には
ただ１種のプラスチックから成る発泡せしめられた構造部分に対して安価に形成
することができる。
【００３１】 ケイ素から成る支持層２を有する構造部分を製作する場合、下方のカバーフォ
イル上に充分なケイ素量がスクリーンプリントによって塗られる。その上に第２
のカバーフォイルが置かれ、その際ケイ素層が硬化する間、両方のカバーフォイ
ルはコンスタントな間隔に保たれている。カバーフォイルは、図１及び図２に示
されたカバー層４，５を形成し、かつこの方法では既に片側又は両側を銅層で覆
っておくことができる。
【００３２】 本発明のすべての実施例が有している利点は、このために実証されている製作
法及び加工法を変化させることなしに、従来の導体板材料の代わりとなり得るこ
とである。ケイ素から成る支持層を有する構造部分に対しては、構造部分の一方
の側から他方の側への標準めっき法あるいは導銀ペーストの塗布による貫通接点
接続についても変化させる必要はない。発泡せしめられた支持層を有する構造部
分の場合に、この点に関して限定的に注意すべきことは、支持層２内の気泡３が
、貫通接点接続孔によってまだ確実な結合が生ぜしめられる程度にしか、大きく
てはならないことである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 平らなプレートとして構成された本発明による構造部分を示す。
【図２】 複雑な空間的な形状を有している本発明による構造部分の一部分を示す。
【図３】 機械的な機能エレメントを備えている本発明による構造部分の使用例を示す。
【図４ａ】 剛性の範囲及び可とう性の範囲を有している本発明による構造部分の実施例を
示す。
【図４ｂ】 図４ａの一部分を示す。
【符号の説明】
１ 構造部分、 ２ 支持層、 ３ 気泡、 ４ カバー層、 ５ カバー層、
７ 銅層、 ８ 銅層、 ９ 導体路、 １１ 電話受話器、 １２ 保持ク
リップ、 １３ 蓄電池、 １４ 補強リブ、 １６ 外面、 １６ａ 剛性の
範囲、 １６ｂ 剛性の範囲、 １７ 可とう性の範囲、 １８ 電子的な構造
エレメント、構造部分、フォイル
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年１０月２８日（２０００．１０．２８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００４】 DE 24 13 158 A は電気技術的な目的のための打ち抜き及び作孔可能な防火性
の絶縁板を記載しており、この絶縁板は無機の繊維材料、無機の結合剤及び無機
の充てん物質並びに熱硬化性の樹脂から製作されている。無機の材料は可燃性で
はなく、これに対し有機の樹脂は可燃性である。この絶縁板は、多物質システム
である。 ここから出発して、本発明の課題は、最初に述べた欠点を回避した電気技術的
用途のための構造部分を提供することである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｋ 1/02 Ｈ０５Ｋ 1/02 Ｂ 3/46 3/46 Ｌ Ｔ // Ｂ２９Ｋ 77:00 Ｂ２９Ｋ 77:00 105:04 105:04 Ｂ２９Ｌ 31:34 Ｂ２９Ｌ 31:34 31:58 31:58 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ， ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，Ｅ Ｅ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｋ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，Ｚ Ｗ (72)発明者 ハンス−オットー ハラー ドイツ連邦共和国 ニーデレシャッハ ウ ンテルム ヘアシャフツヴァルト ２ (72)発明者 フォルカー シュトルーベル ドイツ連邦共和国 フライブルク シュテ ファーニエンシュトラーセ ４ Ｆターム(参考） 4F206 AA40 AA49 AC07 AE03 AG20 AH33 JA04 JB11 JQ81 5E338 AA02 AA03 AA12 AA16 AA18 BB63 CC01 CD40 EE01 EE60 5E346 AA02 AA12 AA15 AA26 BB01 CC02 CC08 CC10 CC16 CC32 DD02 DD32 DD34 GG02 HH16 HH40

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １つの上面と１つの下面とを備えた少なくとも１つの支持層
    を有する電気機械的な構造部分であって、支持層の少なくとも一方の面がカバー
    層によって覆われており、このカバー層は、支持層と固く結合されていてかつ導
    電性の材料を支持している形式のものにおいて、カバー層（４，５）及び支持層
    （２）が難燃性のプラスチック材料から製作されていることを特徴とする、電気
    機械的な構造部分。
  2. 【請求項２】 カバー層（４，５）が複数の積層されたフォイル（１８）か
    ら多層に構成されていることを特徴とする、請求項１記載の構造部分。
  3. 【請求項３】 フォイル（１８）の少なくとも２つが導電性の材料を支持し
    ており、その際フォイル（１８）は、導電性の材料が複数の平面内に配置されて
    おり、その際フォイルが電気絶縁体として導電性の材料の間に位置しているよう
    に、配置されていることを特徴とする、請求項３記載の構造部分。
  4. 【請求項４】 導電性の材料がカバー層（４，５）上の層（７，８）として
    構成されていることを特徴とする、請求項１記載の構造部分。
  5. 【請求項５】 導電性の材料が導体路（９）の形で構造化されていることを
    特徴とする、請求項１又は３記載の構造部分。
  6. 【請求項６】 導体路（９）が流動可能な材料からプリント法で製作されて
    いることを特徴とする、請求項５記載の構造部分。
  7. 【請求項７】 導体路（９）が高熱スタンピング法で製作されていることを
    特徴とする、請求項５記載の構造部分。
  8. 【請求項８】 導体路（９）が選択的化学的ガルヴァニック法で製作されて
    いることを特徴とする、請求項６記載の構造部分。
  9. 【請求項９】 難燃性のプラスチックとして、ＬＣＰプラスチック材料ある
    いはポリエーテルイミド（ＰＥＩ）が使用されていることを特徴とする、請求項
    １記載の構造部分。
  10. 【請求項１０】 支持層（２）が発泡プラスチック材料から製作されている
    ことを特徴とする、請求項１記載の構造部分。
  11. 【請求項１１】 支持層（２）がケイ素から製作されていることを特徴とす
    る、請求項１記載の構造部分。
  12. 【請求項１２】 カバー層（４，５）が支持層（２）と素材結合で結合され
    ていることを特徴とする、請求項１記載の構造部分。
  13. 【請求項１３】 カバー層（４）が柔軟に構成されていることを特徴とする
    、請求項１記載の構造部分。
  14. 【請求項１４】 支持層（２）の面が一方のカバー層（４）の面よりも小さ
    いことを特徴とする、請求項１３記載の構造部分。
  15. 【請求項１５】 構造部分が上方のカバー層（４）も、また下方のカバー層
    （５）も有していることを特徴とする、請求項１記載の構造部分。
  16. 【請求項１６】 構造部分が導体板の形状で偏平に構成されていることを特
    徴とする、請求項１記載の構造部分。
  17. 【請求項１７】 構造部分が三次元の構造を有していてかつ機械的な機能エ
    レメント（１２，１４）を備えていることを特徴とする、請求項１記載の構造部
    分。
  18. 【請求項１８】 請求項１から１７までのいずれか１項記載の構造部分を製
    作する方法であって、その際まずプラスチック材料を鋳型内に噴射し、かつ次い
    でプラスチック材料を鋳型内で膨張させて、発泡せしめられたプラスチック材料
    を生ぜしめて、構造部分を形成し、この構造部分においては、発泡せしめられた
    材料が構造部分の表面から特定の深さまで崩壊せしめられていて、構造部分のこ
    の範囲は気泡を有していないようにする、構造部分を製作する方法。
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