JP2012028496A - メタルコア基板とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】一枚のメタルコアを異なる電位で使用し、しかもメタルコアの連結部を切断する孔あけ部分を他の用途にも活用する。
【解決手段】導電性の板状のメタルコア２が複数のメタルコア部分３，４に分割された状態で各メタルコア部分の間を含めて絶縁部６〜８で覆われ、各メタルコア部分を相互に連結する連結部５が、絶縁部の上からあけられた端子挿入用のスルーホール１１によって切断されているメタルコア基板１を採用する。導電性の板状のメタルコア２に分割用の断続的なスリット２４と該スリット間の連結部５とを形成し、メタルコアを該スリットと連結部とを含めて絶縁部６〜８で覆い、絶縁部８の上から連結部を孔あけ加工で切断し、孔あけ加工部分を端子挿入用のスルーホール１１として利用したメタルコア基板の製造方法を併せて採用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、導電性の板状のメタルコアを切断用の連結部を介して分割した状態で表裏の絶縁樹脂層で覆ったメタルコア基板とその製造方法に関するものである。

従来、メタルコア層を絶縁基板の厚み方向中間部に配置したメタルコア基板に関して種々の構造や製法が提案されている。例えば、特許文献１には、メタルコアを有する大電流用基板と、メタルコアを有しない小電流用基板とを隙間を存して並設し、両基板を接続ブロックやコネクタで跨がせて接続したことが記載され、特許文献２には、配線板の外形に沿って適宜数の連結部を残してスリットを形成した複数枚のメタルコアを樹脂絶縁層を介して積層し、連結部を孔あけ加工によりカットすることが記載されている。

また、特許文献３には、メタルコアに各パッケージごとに複数のスルーホールを設けると共に、各パッケージの境に複数のスリットを断続的に形成して、スリット間を連結部で連結させ、メタルコアの表裏の絶縁層上に導電層を形成し、スルーホール内の導電層で表裏の導電層を接続し、これら絶縁層と導電層を複数層に積層し、絶縁層の上からスリット間の連結部をドリルの孔あけで切断して、メタルコアを各パッケージごとに分離させ、絶縁層の上から孔あけ部とスリット対応部とをダイサーで切断して、複数のパッケージの積層回路体を形成することが記載されている。

特開２００７−２８１１３８号公報（図１，図２） 特開平８−２８８６６０号公報（図１，図４） 特開２００４−１９３１８６号公報（図２〜図６）

しかしながら、上記従来の特許文献１記載の発明にあっては、大電流用基板と小電流用基板とを隙間をあけて隣接配置させるために、両基板間の位置ずれや強度低下を生じる懸念があった。また、特許文献２，３記載の発明にあっては、メタルコアをスリットとスリット間の連結部の孔あけとで一枚ずつ切り離して使用するために、一枚のメタルコアを異なる電位の領域で使用することができず、また、スリット間の連結部の孔あけ部分をダイサー等で半分に切断するために、孔あけ部分が無駄になってしまうという懸念があった。

本発明は、上記した点に鑑み、メタルコアを複数に分離しても位置ずれ等を生じることがなく、また、一枚のメタルコアを異なる電位の領域で使用することができ、しかもメタルコアの連結部を切断する孔あけ部分を他の用途にも活用することができるメタルコア基板とその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係るメタルコア基板は、導電性の板状のメタルコアが複数のメタルコア部分に分割された状態で各メタルコア部分の間を含めて絶縁部で覆われ、各メタルコア部分を相互に連結する連結部が、該絶縁部の上からあけられた端子挿入用のスルーホールによって切断されていることを特徴とする。

上記構成により、初期的に各メタルコア部分を連結するために設けられた連結部（一つではなく複数であることが好ましい）が、孔あけ加工で切断され、その孔あけ部が端子挿入用のスルーホールとして利用されることで、各メタルコア部分を連結するための樹脂部分が端子挿入部すなわち樹脂部表面の回路に対する端子接続部として活用され、メタルコア基板の無駄な部分が削減されて、基板上に実装される部品の搭載面積が広がり、部品のレイアウトの自由度も高まる。

請求項２に係るメタルコア基板は、請求項１記載のメタルコア基板において、前記各メタルコア部分の間に設けられた前記絶縁部において前記連結部以外の部分に端子挿入用の他のスルーホールが設けられていることを特徴とする。

上記構成により、各メタルコア部分を連結するための樹脂部分が他の端子挿入部すなわち樹脂部表面の他の回路に対する他の端子接続部として活用され、メタルコア基板の無駄な部分がさらに削減されて、基板上に実装される部品の搭載面積がさらに広がり、部品のレイアウトの自由度もさらに高まる。

請求項３に係るメタルコア基板は、請求項１又は２記載のメタルコア基板において、前記複数のメタルコア部分がそれぞれ異なる電位で使用されることを特徴とする。

上記構成により、連結部を切断することで、各メタルコア部分が例えば電位の高い電源分配部と電位の低いグランド接続部として適用され、一枚のメタルコア基板のメタルコア部分に複数の機能を持たせることができる。

請求項４に係るメタルコア基板の製造方法は、導電性の板状のメタルコアに分割用の断続的なスリットと該スリット間の連結部とを形成し、該メタルコアを該スリットと該連結部とを含めて絶縁部で覆い、該絶縁部の上から該連結部を孔あけ加工で切断し、該孔あけ加工部分を端子挿入用のスルーホールとして利用したことを特徴とする。

上記構成により、初期的に各メタルコア部分を連結するために設けられた連結部（一つではなく複数であることが好ましい）が、孔あけ加工で切断され、その孔あけ部が端子挿入用のスルーホールとして利用されることで、各メタルコア部分を連結するための樹脂部分が端子挿入部すなわち樹脂部表面の回路に対する端子接続部として活用され、メタルコア基板の無駄な部分が削減されて、基板上に実装される部品の搭載面積が広がり、部品のレイアウトの自由度も高まる。

請求項１記載の発明によれば、各メタルコア部分を予め連結部で連結しておくことで、各メタルコア部分の位置ずれを防止することができ、また、連結部を切断して各メタルコア部分を異なる電位で使用することができ、しかも、連結部の切断のための孔あけ部を端子挿入用のスルーホールとしたことで、各メタルコア部分の間のメタルコア基板の無駄を削減して、基板上の部品の搭載面積を拡大すると共に、部品のレイアウトの自由度を高めることができる。

請求項２記載の発明によれば、各メタルコア部分の間に連結部の切断用以外の他のスルーホールを配置したことで、各メタルコア部分の間のメタルコア基板の無駄を一層削減して、基板上の部品の搭載面積を一層拡大すると共に、部品のレイアウトの自由度を一層高めることができる。

請求項３記載の発明によれば、一枚のメタルコア基板に例えば電源分配部とグランド接続部との両方の機能を持たせることができ、メタルコア基板を搭載する電気接続箱等の小型化を図ることができる。

請求項４記載の発明によれば、各メタルコア部分を予め連結部で連結しておくことで、各メタルコア部分の位置ずれを防止することができ、また、連結部を切断して各メタルコア部分を異なる電位で使用することができ、しかも、連結部の切断のための孔あけ部を端子挿入用のスルーホールとしたことで、各メタルコア部分の間のメタルコア基板の無駄を削減して、基板上の部品の搭載面積を拡大すると共に、部品のレイアウトの自由度を高めることができる。

本発明に係るメタルコア基板の一実施形態を示す、表面側の絶縁層を省略した（内部のメタルコアを露出させた）状態の平面図である。 メタルコア基板の一般的な断面図である。 メタルコア基板と接続用の端子とを示す分解斜視図である。 メタルコア基板の製造方法の第一工程を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は斜視図である。 同じく第二工程を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は斜視図である。 同じく第三工程を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は斜視図である。

図１〜図３は、本発明に係るメタルコア基板とその製造方法の一実施形態を示すものである。

図１の如く、このメタルコア基板１は、一枚の導電金属板から打ち抜き形成した略長方形のメタルコア２と、メタルコア２の幅方向の上半部３と下半部４とを幅方向中央で一体に連結する導電性の複数（本例で四つ）の幅狭の連結部５と、メタルコア２の外周と幅方向中央における上半部３と下半部４との間の隙間と表裏両面（図２）とに設けられた絶縁樹脂部（絶縁部）６〜８（図２）と、表裏の絶縁樹脂部（層）８を含めて基板上半部３と下半部４とを厚み方向に貫通した複数の端子挿入用のスルーホール９，１０，１３，１４と、各連結部５を基板厚み方向に貫通切断する複数（本例で四つ）の端子挿入用の各スルーホール１１とを備えたものである。

図２の如く、メタルコア２の少なくとも片面（裏面）の絶縁樹脂層８には所要形状に印刷等で導電回路パターン１５が形成されている。メタルコア２は表裏の絶縁樹脂層８や回路パターン１５よりも厚く形成されている。図１のメタルコア２の上半部３と下半部４との板厚は同一である。図１のメタルコア２の下半部４の左端の切欠部１６は例えば目視による位置決めと後述の電気接続箱への組付形状によるものである。明細書で「上下」の方向性は説明の便宜上のものであり、必ずしもメタルコア基板１の組付方向と一致するとは限らない。

図１の如く、メタルコア２の上半部３と下半部４の各スルーホール９，１０，１３，１４は、メタルコア２との接続をしない部分において絶縁樹脂層で内周面を囲まれており（メタルコア２との接続をする部分は絶縁樹脂層を有さない）、導電性のメタルコア２とスルーホール内に挿入される端子（例えば図４の端子１７〜２０）とを電気的に絶縁する。

各連結部５を切断する各スルーホール１１においては、連結部５をスルーホール１１の孔あけで切断した後、孔の内周面を絶縁層で絶縁して、連結部５の切断面とスルーホール内に挿入される端子（図４の端子１７，１８の一部）とを電気的に絶縁することが好ましい。

各スルーホール９〜１４内の絶縁層の表面には導電層をメッキ等で形成することが好ましく、このスルーホール９〜１４内の導電層はメタルコア基板表面の回路パターン１５（図２）のハンダ接続用のランドに一体に続くようにする。

図１のメタルコア２の外周の絶縁樹脂部６と中央の絶縁樹脂部７とは一体に続いている。中央の絶縁樹脂部７には連結部５を切断するスルーホール１１以外に他のスルーホール１２が複数基板厚み方向に貫通して予め設けられている。図１においては円内の要部拡大図の如く、連結部５を切断する前の状態を実線で示し、連結部５を切断するスルーホール１１を鎖線で示している。このスルーホール１１は内径を他のスルーホール１２よりも大きくして、スルーホール内面に後付けする絶縁層の厚みを確保したり、あるいは絶縁層を設けない場合に、挿入される端子（図３の端子１７，１８の一部）との絶縁距離を確保することが好ましい。

図３の如く、完成したメタルコア基板１は、メタルコア２の横長矩形状の上半部３と下半部４との中間に基板長手（水平）方向の帯状の絶縁樹脂部７を有し、絶縁樹脂部７を介してメタルコア２の上半部３と下半部４とが完全に分離（分割）されている。例えば上半のメタルコア部分３は電源分配部として機能と、下半のメタルコア部分４は上半部４とは電位の異なるアース用のグランド接続部として機能する。

メタルコア２の表裏面と上下左右の外周端とにも絶縁樹脂部６，８が形成され、メタルコア２は絶縁樹脂部６〜８で完全に覆われている。中央の帯状の絶縁樹脂部７の厚みとメタルコア基板１の各メタルコア部分３，４を含む上半部３’及び下半部４’の厚みとは等しい。図３では中央の絶縁樹脂部７を上下二本の実線で示しているが、実際には中央の絶縁樹脂部７は上半部３’と下半部４’の表裏や外周端の絶縁樹脂部６，８と一体に樹脂成形されている。

図１においてメタルコア２の上半部３と下半部４とを連結した連結部５は図３において中央の絶縁樹脂部７のスルーホール１１で完全に切断され、メタルコア２の上半部３と下半部４とは中央の絶縁樹脂部７で同一平面に連結されている。各スルーホール９（図１）〜１４は端子径に応じた各種径のドリルで同時に加工される。

図１の連結部５を切断した四つのスルーホール１１は図３において三つ図示されており、他の一つは高さ方向中央のリレー２１の端子に挿入されている。メタルコア基板１の上半部３’と下半部４’の裏面の回路パターン１５（図２）は中央の帯状の絶縁樹脂部７の裏面７ａを横断して続いており、中央の絶縁樹脂部７のスルーホール１１，１２に挿入された端子１７，１８は回路１５の横断部分にハンダで接続される。

図３ではメタルコア基板１の中央付近のスルーホール１０〜１４のみを図示している。中央の絶縁樹脂部７の各スルーホール１１，１２は横一列に配置され、絶縁樹脂部７のスルーホール１１，１２の上側に隣接してメタルコア基板１の上半部３’のスルーホール１０が絶縁樹脂部７のスルーホール１１，１２と同じピッチと径で横一列に配置されている。

リレー２１の右側において上側のヒューズ接続用の各端子１７とコネクタ接続用の各端子１８とが中央のスルーホール１１，１２とその上側のスルーホール１０とに挿入されて裏面の回路１５（図２）にハンダ接続される。所要な端子はスルーホール１０〜１２内でメタルコア２にハンダ接続される。各端子１７，１８はＬ字状に屈曲され、垂直な電気接触部１７ａ，１８ａが前後二列に絶縁樹脂製の端子ホルダ２２に貫通固定され、水平な基板接続部１７ｂ，１８ｂが上下二列に配置されている。

メタルコア基板１の下半の二列の各スルーホール１３，１４には、下側のコネクタ接続用のＬ字状の各端子１９，２０の水平な各基板接続部１９ｂ，２０ｂが挿入されて裏面の回路１５（図２）やスルーホール１３，１４内のメタルコア２にハンダ接続される。各端子１９，２０は絶縁樹脂製の端子ホルダ２３に固定されている。

メタルコア基板１の表裏にはリレー２１以外に抵抗やダイオード等の電子部品（図示せず）が表面実装される。各端子１７〜２０と各電子部品とメタルコア基板１とで成る基板組立体は不図示の絶縁樹脂製のケース内に収容され、ケースは不図示のアンダカバーで封止され、ケースは上部にヒューズ装着部とコネクタハウジングと横一列に有し、アンダカバーは各コネクタハウジングを横一列に有する。

上側のヒューズ装着部とコネクタハウジングとに上側の各端子１７，１８の電気接触部１７ａ，１８ａが挿入され、下側のコネクタハウジング内に下側の各端子１９，２０の電気接触部１９ａ，２０ａが挿入される。メタルコア基板１の使用例はこれに限らず、電源分配部３’とグランド接続部４’とを二分した種々の電気接続箱等に適用可能である。

以下に、図４〜図６を用いて、上記メタルコア基板１の製造方法の一実施形態を説明する。

先ず、図４（ａ）（ｂ）の如く、一枚の導電金属製の板状のメタルコア２の幅方向中間部をプレスで打ち抜きして、幅方向中間部に断続的なスリット２４とスリット間の複数本の細幅の連結部５とを形成し、連結部５のみを残して一枚のメタルコア２を幅方向に二分割する。一方と他方の各メタルコア部分３，４は連結部５を介して一体に連結される。

次いで、図５（ａ）（ｂ）の如く、成型金型内において溶融した絶縁樹脂材でメタルコア２を全体的に（表裏面と外周端と中央の連結部分とを）覆い、溶融樹脂材を冷却固化させて、メタルコア２の外側に絶縁樹脂部６〜８を形成する。

絶縁樹脂部としてメタルコア２の表裏面と連結部５の表裏面とに絶縁樹脂層８が薄く付着し、メタルコア２の中央に幅狭な各連結部５を幅方向に横断する帯状の絶縁樹脂部７が厚く形成される。二つのメタルコア部分３，４は連結部５と中央の絶縁樹脂部７とで連結されている。図５（ｂ）では外周端の絶縁樹脂部６の図示を省略している。メタルコア２と絶縁樹脂部６〜８とでメタルコアサブ基板２’が構成される。

次いで、絶縁樹脂部８の少なくとも片面（裏面）に導電性の回路パターン１５（図２）を主要形状に印刷形成し、回路パターン１５の上から絶縁樹脂部８の片面に極薄の絶縁フィルム（図示せず）を被着させて回路パターン１５を外部に対して絶縁する。

次いで、図６（ａ）（ｂ）の如く、メタルコア２の連結部５（図５）を絶縁樹脂部８の上から中央の絶縁樹脂部７を含めてドリルの孔あけ加工等で切断すると共に、孔あけ部分（孔部）を端子挿入用のスルーホール１１として活用する。二つのメタルコア部分３，４は中央の絶縁樹脂部７で連結されている。スルーホール１１と同時に他のスルーホール１０，１２〜１４もドリルで孔あけする。これにより、メタルコア基板１が形成される。

スルーホール１１の内面には連結部５の切断面（メタルコア２）との接触を防止するための絶縁層を形成することが好ましい。一つのスルーホール１１内において連結部５の何れか一方の切断面と、スルーホール１１内に挿入する端子１７，１８との電気的接続を行う場合は、何れか他方の切断面のみを絶縁層で覆って絶縁し、その上からスルーホール１１内に導電層を形成することが好ましい。

孔部１１の内径を連結部５の長さと同程度ないしそれよりも大きく形成して、孔部１１の中央に端子１７，１８を挿入する場合は、端子と連結部５の切断面（メタルコア２）との間に隙間があいて絶縁されるので、絶縁層の形成は不要となり、この場合、端子と回路パターン１５（図２）とのハンダ接続は小さな導電片（図示せず）を介して行うことが好ましい。

連結部５が除去されて一枚のメタルコア２が二つのメタルコア部分３，４に分割されるので、各メタルコア部分３，４を電源分配部とグランド接続部といった二系統の異なる電位で使用することができる。また、連結部５にスルーホール１１を設けたことで、また、連結部５を覆う中央の帯状の絶縁樹脂部７に他のスルーホール１２を設けたことで、連結部以外のメタルコア部分３，４にあけるスルーホール１０，１３，１４の数を連結部５のスルーホール１１の数だけ減少させることができ、これによりメタルコア基板１のロスが減少し、部品搭載面積が拡大される。

例えばＩＣ（電子部品）をメタルコア基板１に搭載する場合、電源分配部３においてＩＣの電源端子（図示せず）をメタルコア２に接続し、ＩＣの他の部品等への接続用の端子（図示せず）を回路パターン１５に接続する。これはグランド接続部４側においても同様である。

なお、上記実施形態においては、メタルコア２を二つに分割したが、三つないしそれ以上に分割した状態で一枚のメタルコア基板１として使用することも可能である。その場合においても、分割された各メタルコア部分（３，４）は絶縁樹脂部７で連結された状態で、各分割部におけるメタルコア２の連結部５が端子挿入用のスルーホール１１で切断される。また、絶縁部６〜８として絶縁樹脂にかえて絶縁性セラミック等を用いることも可能である。

また、上記実施形態においては、一枚のメタルコア基板１の例で説明したが、例えばメタルコア２が複数層に配置されたもの（特開平８−２８８６６０号公報参照）や、絶縁樹脂層８が複数層に配置されたもの（特開２００４−１９３１８６号公報参照）のように、複数層に重ねられたメタルコア基板としても使用することができる。また、本発明の構成は、メタルコア基板の製造方法として以外に、メタルコア基板の分割方法や形成方法等としても有効なものである。

本発明に係るメタルコア基板とその製造方法は、導電性のメタルコアの連結部を孔あけで切断し、その孔部を端子挿入接続用のスルーホールとして活用して、自動車用の電気接続箱等に内蔵されるメタルコア基板の部品レイアウトの自由度等を高めるために利用することができる。

１ メタルコア基板
２ メタルコア
３ 上半部（メタルコア部分）
４ 下半部（メタルコア部分）
５ 連結部
６〜８ 絶縁樹脂部（絶縁部）
１１ スルーホール
１２ 他のスルーホール
２４ スリット

Claims (4)

1. 導電性の板状のメタルコアが複数のメタルコア部分に分割された状態で各メタルコア部分の間を含めて絶縁部で覆われ、各メタルコア部分を相互に連結する連結部が、該絶縁部の上からあけられた端子挿入用のスルーホールによって切断されていることを特徴とするメタルコア基板。
2. 前記各メタルコア部分の間に設けられた前記絶縁部において前記連結部以外の部分に端子挿入用の他のスルーホールが設けられていることを特徴とする請求項１記載のメタルコア基板。
3. 前記複数のメタルコア部分がそれぞれ異なる電位で使用されることを特徴とする請求項１又は２記載のメタルコア基板。
4. 導電性の板状のメタルコアに分割用の断続的なスリットと該スリット間の連結部とを形成し、該メタルコアを該スリットと該連結部とを含めて絶縁部で覆い、該絶縁部の上から該連結部を孔あけ加工で切断し、該孔あけ加工部分を端子挿入用のスルーホールとして利用したことを特徴とするメタルコア基板の製造方法。

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