JP2013526024A - 空洞を備えているプリント基板 - Google Patents

Abstract

【解決手段】いくつかの電気絶縁及び／又は導電層（１，・・・，７）を上下に配置してなる積層体と、前記積層体の内部の空洞（８）とを備えているプリント基板多層構造体であって、前記空洞は、前記積層体の面積範囲のうちの一部領域にのみ横方向に広がり、前記積層体に設けられた開口によって当該プリント基板多層構造体の周囲の圧力に曝されており、液体の進入に対しては封止されている、プリント基板多層構造体。
【選択図】図１

Description

本発明は、空洞を備えているプリント基板多層構造体及びこのタイプのプリント基板多層構造体の製造方法に関する。

プリント基板多層構造体は、通常、中間に導電体パターンをもつ平面を備え、上下に配置してなる例えば、プリプレグ樹脂材料からなるいくつかの電気絶縁フィルム層又は導電フィルム層の積層体を含む。該積層体は通常誘電プリプレグ層を積層及び／又は押圧することによって作製され、上下に配置されたフィルム層の少なくとも一部には、一方又は両方の側に導電層が設けられる。該導電層には、積層体を形成するために上下に配置する前に、所望する導電パターンが組み立てられている。

特許文献１によって、第１及び第２のプリント基板を備えた電気回路装置が知られており、第１のプリント基板は切り抜きを有しており、第２のプリント基板の少なくとも１つの電子部品が第１のプリント基板の切り抜きにより収容されるよう、第２のプリント基板は第１のプリント基板を保持する。このタイプの装置により、電気回路装置の全体的な据付の高さを低くすることができる。

特許文献２によって、部品を備えた少なくとも１つのフレキシブルプリント基板部分をもつプリント基板が知られており、部品は空洞に収容されており、発光又は受光部分は該空洞の縁から突出しており、前記フレキシブルプリント基板部分は光学的に光重合可能な材料からなるフレキシブルな層を有しており、光電子部品の発光又は受光部分と一直線になった発光手段により、光導波路が構成されている。

特許文献３は、同様に、チップが挿入される空洞を有する層を含むプリント基板装置を開示している。空洞内にチップを固定するためにフィルタ材が備えられている。

特許文献４は、複数のアセンブリを備えたプリント基板装置を含み、該プリント基板装置の部分に取り付けた集積化圧力センサ装置を開示している。このプリント基板装置は、さらに少なくとも１つの圧力トランスミッションチャネルと電気トランスミッションチャネルを含む。

特許文献５は、集積部品を備えたプリント基板装置を開示している。このプリント基板装置は、空洞を一方の側に有する誘電層を含んでいる。１つの部品が該空洞に挿入され、この部品の１つの電極は前記誘電層の反対側に位置する。第２の部品は、第２の部品の電極が第１の部品の電極と同じ方向を向ける形態で、第１の部品の一方の側に取り付けられる。これにより、各種厚さの複数の部品を埋め込むことができるプリント基板装置の作製が可能となる。

特許文献６によって、コア層、該コア層上の絶縁層、及び該絶縁層の一部に形成された空洞を有するプリント基板が知られている。回路パターンは該絶縁層に形成され、該回路パターンは前記空洞の上方に１又はそれ以上の外部端子を有している。該空洞は、外部装置の接続のため、前記外部端子にある程度の可撓性と弾性を付与するために設けられている。

特許文献７によって、同様に空洞をもつプリント基板装置が知られている。複数の隆起が前記空洞の内部に設けられており、これは電気的接続としての役割を果たし、絶縁材料によって互いに分離されている。

特許文献８、９も同様に、空洞を有するプリント基板装置を開示している。該空洞は、可能な限り薄い該プリント基板構造を形成するために、該プリント基板装置の部品を収容するために使用される。

DE 10 2007006 462 A1 WO2009/036478 US2009/0242251 A1 US2009/0194831 A1 US2009/0071705 A1 US2009/0040704 A1 US2008/0296056 A1 US2008/0052906 A1 US2008/0102410 A1

本発明のプリント基板多層構造体の１つの可能な態様の断面の図式的断面図である。 本発明のプリント基板多層構造体の他の態様の断面の図式的断面図である。

しかしながら、プリント基板装置にこのタイプの空洞を設ける場合、その中に存在する圧力を対象として考慮すること、あるいは、空間を節約するやり方で、圧力センサを該空洞内に設けたり、有効でコスト効率がよく、高周波カップリング構造体を作るように、プリント基板構造体の特有の使用を可能とする圧力状態を作るために空洞を使用したりすることは従来技術には知られていない。

本発明の範囲内において、用語「プリント基板多層構造体」は、少なくとも１つの導電パターン構造をもつ平面を備えたあらゆるタイプの二層又は多層の構造体を意味する。例えば、負荷をかけた又は空のプリント基板又はプリント基板部品により、多層構造体、及び組立多層プリント基板構造体においてコンポーネントキャリアとして使用するためのいわゆるインターポーザが被覆される。

本発明は、いくつかの電気絶縁及び／又は導電層（１，・・・，７）を上下に配置してなる積層体と、前記積層体の内部の空洞（８）とを備えているプリント基板多層構造体であって、
前記空洞は、前記積層体の面積範囲のうちの一部領域にのみ横方向に広がり、前記積層体に設けられた開口によって当該プリント基板多層構造体の周囲の圧力に曝されており、液体の進入に対しては封止されている、プリント基板多層構造体である。

１つの可能な態様においては、特に圧力センサであるセンサが前記空洞に配置される。該圧力センサは、周囲とプリント基板多層構造体の間の圧力が均等となったときだけ、周囲の圧力を測定することができる。これは前記積層体に開口を設けるだけで可能となる。該開口は、プリント基板多層構造体の周囲の外部領域と形成された空洞の間の圧力の均等化を生じさせる。プリント基板多層構造体の内部に形成された単なる孔では、その中に設けられた圧力センサに対する特有の必要条件は満たされない。その理由は、プリント基板多層構造体は分離した後に通常洗浄する必要があり、あるいは、搭載後にも一部を洗浄するからであり、単純な孔によって形成された空洞内に液体が入り込み、その後、液体はもはや除去することはできない。その結果、本発明においては、形成された空洞を液体の進入に対して封止する。

本発明の１つの可能な態様においては、前記空洞は、内部フィルム又は多層コアを切削又は打ち抜きし、及び、さらなる内部フィルム、プリプレグ層、又は多層コアで挟むことによって、切り抜き又は孔を作製することによって作り出され、該切り抜きは、片面又は両面において設けられる前記開口を除いて閉じられている。

さらには、前記空洞を形成する場合に、最初にスルーホール又は奥行のある切削を作製することは可能である。スルーホールを設ける場合、液体の進入に対して形成された空洞を封止するために、一方だけの被覆が必要である。インターポーザを使用すると、スルーホールの一方の側はインターポーザで閉じられる。

水の進入に対して封止するために、少なくとも１つの液体不透過性の膜によって少なくとも一方の側の空洞を被覆することができる。

前記少なくとも１つの膜は、該膜は付加的であるが連続した擬似的な“層”として前記空洞を覆うように、例えば、前記積層体の面積範囲の全領域にわたって、前記積層体に挿入することができる。

しかしながら、その代わりに、一部分だけを封止するために使用された膜をプリント基板多層構造体に挿入することもできる。このことは、そのようにするとき、前記少なくとも１つの膜は、前記積層体の面積範囲の一部だけにわたって、プリント基板多層構造体の前記積層体に挿入し、前記膜は少なくとも前記積層体の面積範囲を広がり、液体の進入に対して空洞の封止を達成するということを意味する。

前記膜は、例えば、非流動のプリプレグ層の間に積層され、又は内部フィルム、例えば、外側の被覆層に密に又は堅固に接着されることで成立させることができる。

封止のための前記膜は、例えば、特にＧｏｒｅｔｅｘである微多孔ＰＴＦＥで構成することができる。これは気体拡散を可能とし、水の進入を不可能にする。その他、前記膜は、ＰＥＥＫ、又はポリイミド、又はこれらの混合物で構成することもできる。前記膜に使用される材料は、該膜が堅固に接着されるか、中に積層され、媒体又は使用される処理温度に耐性があるものが選択される。

使用される前記膜の大きさ及び厚さを変更することにより、前記空洞内に設けた圧力センサでの現存する圧力の測定を遅く又は速くなりうる。薄い膜は通常弾性的に挙動し、迅速な圧力の変化を起こし、拡散は必要でない。対照的に、厚くて弾性的でない膜では、拡散関連の遅延のみをもって、圧力の均等化が起こるであろう。

本発明のプリント基板多層構造体は、さらなる態様において、ＨＦ結合構造として具現化される。空洞を備えた本発明のプリント基板多層構造体は、プリント基板に素子を搭載すること、又は、高周波工学において適用するのに適している。設けられた空洞は本質的に空気と１付近の固有の比誘電率をもつ材料を含むため、
該空洞は、例えば、低損失な方法で、層から層へ高周波のカップリング又は高周波の伝達を可能にする。一般に、それにより、プリント基板の全体的な構造に対して、高価な高周波材料を使用せず、スタンダードＦＲ−４を使用した費用効果の高い混合構造を達成することができる。

さらに、本発明のプリント基板多層構造体の態様においては、前記空洞がＳＡＷフィルタのハウジングとして擬似的に作用し、ＳＡＷフィルタがその周囲の樹脂材料と物理的接触がなく、波フィルタとして光学的に作用するように、ＳＡＷフィルタを前記空洞に配置することができる。ＳＡＷフィルタは、各種伝搬時間の信号の干渉に基づいており、それは圧電効果をもって達成される。ＳＡＷフィルタ（ＳＡＷ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）は、また、表面波フィルタとして称され、数ＭＨｚの低バンド幅をもつ電子信号のためのバンドパスフィルタに相当する。

さらに、本発明は、本発明に係るプリント基板多層構造体の製造方法である。該方法は、少なくとも以下のステップを含む。
内部フィルム又は多層コアを用意するステップ、
前記内部フィルム又は前記多層コアに切り抜きを生成するステップ、
前記切り抜きが設けられた前記内部フィルム又は前記切り抜きが設けられた前記多層コアの下方及び／又は上方に積層体のさらなる層を配置することによって、積層体の内部に積層体の面積範囲のうちの一部領域にのみ横方向に広がる空洞を形成するステップ、
上述のようにして得られた多層配置を一体に貼り合わせ、及び／又はサンドイッチするステップ、
前記形成された空洞がプリント基板多層構造体の周囲の圧力に曝されるように、積層体を形成している層のうちの１つ以上に少なくとも１つの開口をそれぞれ設けるステップ、及び
前記形成された空洞を液体の進入に対して封止するステップ。

相当する層又は相当する複数の層には、積層体を形成するための配置の前に、予め個々の開口を設けることができる。さらに、任意でそれぞれ互いに近くに存在するいくつかの開口を設けることが可能である。

本発明に係る方法の１つの態様においては、切り抜きは内部フィルム又は多層コアを切削又は打ち抜きし、さらなる内部フィルム、プリプレグ層、又は多層コアで挟まれ、前記空洞が形成されることによって生成され、片面又は両面において設けられる前記開口を除いて閉じられている。

前記切削は、スルーホール又は奥行のある切削として具体化することができる。スルーホールの場合は、液体の進入に対して封止するためには両側の被覆が必要であるのに対し、奥行のある切削を設ける場合は、片側だけの被覆が必要である。

さらには、液体の進入に対して、少なくとも１つの液体不透過性の膜を利用して、形成された空洞を封止し、該少なくとも１つの膜は、積層体の面積範囲又は積層体の面積範囲の一部についてのみ積層体に挿入することができる。

本発明に係る方法のさらなる１つの態様においては、前記少なくとも１つの膜は、層フィルムの間に積層され、特に非流動のプリプレグ層の間に積層される。さらに、同様に内部フィルムに密に又は堅固に接着することも可能である。

本発明においては、さらに、特に圧力センサであるセンサ又は特にＳＡＷフィルタであるフィルタを、前記空洞に配置することが可能である。

本発明においては、前記多層構造体の内部の圧力は、本発明に従って、前記プリント基板多層構造体の内部の前記空洞に圧力センサを設けることにより非常に容易に測定することができる。このために必要とする圧力センサは、空間を節約して、さらに信頼をもって現在の圧力を測定することができる。

さらに、空洞を設けた前記プリント基板多層構造体は、高周波工学の分野で効率的に使用することができる。その理由は、空洞を設けることにより、層から層へ高周波のカップリング又は高周波の伝達を低損失の方法で可能にし、また、対応するプリント基板において、高価なＨＦ材料を節約し、混合材料を使用することが可能になるからである。

本発明のさらなる利点及び態様は添付した図面によって示される。当然ながら、本発明の範囲内において、上記の特徴及び後述する特徴は、それぞれ所定の組み合わせのみではなく、他の組み合わせ又は単独で用いることができる。

本発明は、実施態様に基づいて図面に図示され、図面を参照して以下に詳細に説明される。

図１は、本発明のプリント基板多層構造体の１つの可能な態様の断面の図式的断面図を示している。そこには全部で７つのフィルム層が示されている。フィルム層１、４、７は、それぞれ内部フィルムとすることができ、対応してさらなるそれぞれのフィルム層(図示せず)をフィルム層１及び７の表面に適用することができる。フィルム層４はまた多層コアとすることが可能である。斜線を施したフィルム層２、３、５、６は、例えば、いわゆる非流動のプリプレグ層又はプリプレグ層である。フィルム層１〜５には、それぞれ切り抜きが設けられ、図１に示すように、これらの層を上下に配置することにより、空洞８はプリント基板多層構造体の内部に作製され、該空洞は膜９の手段により、起こりうる液体の進入に対して封止される。前述したように、さらなるフィルム層(図示せず)をフィルム層１の上に適用する場合は、それは同様にフィルム層１〜５に対応する１つの切り抜きをもつ。フィルム層１及び２にそれぞれ設けられた開口１０を介して、プリント基板多層構造体と空洞８の環境の間の圧力を均等化することができる。ここに示した態様においては、膜９は前記積層体の面積範囲のうちの一部にのみ挿入される。しかしながら、該膜は前記積層体の面積範囲のうちの全部に挿入することも同様に可能である。ここに示した態様においては、膜９は２つの非流動のプリプレグ層、すなわち、フィルム層２及び３の間に積層される。該膜を内部フィルムに堅固に接着することもできる。

設けられた膜９は、気体の拡散が可能で液体の進入を防ぐ、例えばＧｏｒｅｔｅｘである微多空洞ＰＴＦＥで構成することができる。膜９は、また異なる材料で作製することもできる。しかしながら、使用する膜９の材料は、堅固に接着又は積層することができ、媒体及び使用される処理温度に耐性があることが確保される必要がある。さらには、該膜を通って液体の進入は、可能であってはならない。他の可能な材料としては、例えばＰＥＥＫ又はポリイミドである。

前記材料の混合物も任意に使用することが可能である。

ここに示された本発明のプリント基板多層構造体の態様においては、圧力センサ１１を空洞８内に設ける。該圧力センサにより圧力を測定しうる。膜９の大きさ及び厚さを変えることにより、測定を遅くしたり速くしたりすることが可能になる。弾性的な挙動をする比較的薄い膜を設けることにより、速い圧力変化があり拡散は必要ない。しかしながら、厚くて非弾性な膜を用いた場合は、圧力の均等化は拡散に関連した遅延をもって起こる。

ここに示された態様においては、フィルム層１〜５の個々の切り抜きで作製されたスルーホールは、インターポーザ１２により、積層体の下方にある層６の方向に被覆される。

図２は、本発明のプリント基板多層構造体の他の態様の図式的断面図である。ここには、高周波カップリング構造体１３を備えたプリント基板多層構造体が示されている。フィルム層１及び７はＨＦベース材料であり、一方、フィルム層２、３及び５、６はいわゆる非流動のプレプレグ層である。その結果、実際の空洞が設けられるフィルム層はスタンダードＦＲ層４とすることができ、これはＨＦベース材料層１及び７に比べて比較的安価である。ここで空洞８は、フィルム層２〜６の個々のスルー開口によって形成される。空洞８は、周囲に関して膜９によって任意に封止される。ここでは、該膜はフィルム層１の下に配置又は接着される。このタイプの膜９を２つのフィルム層の間、例えば、非流動のプリプレグ層２及び３に積層することもできる。通例、膜はカップリングに必要ではないが、加工処理の理由のため望ましいか必要となりうる。

本質的には空気が充填する空洞８の内部の材料固有の比誘電率は１であるため、層から層に高周波信号の非常に良好な又は低損失なカップリングあるいは対応するＨＦ信号の低損失な伝達が生じる。このようにして、相当するプリント基板多層構造体の全体において高価なＨＦ材料を節約することが可能となる。また、スタンダードなＦＲ４を使用してコスト効率の高い混合構造体を実現化することができる。カップリング構造体１３は例えば、伝送構造体がフィルム層１の下方の空洞８の上部領域に配置され、例えば空洞８を閉じるフィルム層７上に直接、受信機構造体が空洞８の下部領域に配置されるように規定される。

Claims (17)

1. いくつかの電気絶縁及び／又は導電層（１，・・・，７）を上下に配置してなる積層体と、前記積層体の内部の空洞（８）とを備えているプリント基板多層構造体であって、
   前記空洞は、前記積層体の面積範囲のうちの一部領域にのみ横方向に広がり、前記積層体に設けられた開口によって当該プリント基板多層構造体の周囲の圧力に曝されており、液体の進入に対しては封止されている、プリント基板多層構造体。
2. 前記空洞（８）が、内部フィルム又は多層コアを切削又は打ち抜きし、さらなる内部フィルム、プリプレグ層、又は多層コアで挟むことによって作り出され、片面又は両面において設けられる前記開口を除いて閉じられている、請求項１に記載のプリント基板多層構造体。
3. 前記空洞（８）が、貫通穴又は奥行きのある切削として具現化されている、請求項２に記載のプリント基板多層構造体。
4. 前記空洞（８）が、少なくとも１つの液体不透過性の膜（９）によって液体の進入に対して封止されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のプリント基板多層構造体。
5. 前記少なくとも１つの膜（９）が、前記積層体の面積範囲の全領域にわたって前記積層体に挿入されている、請求項４に記載のプリント基板多層構造体。
6. 前記少なくとも１つの膜（９）が、前記積層体の面積範囲のうちの一部においてのみ前記積層体に挿入されている、請求項４に記載のプリント基板多層構造体。
7. 前記少なくとも１つの膜（９）が、特にＧｏｒｅｔｅｘである微多空洞ＰＴＦＥ、ＰＥＥＫ、ポリイミド、又はこれらの混合物を含む群から選択される材料から作られている、請求項４〜６のいずれか一項に記載のプリント基板多層構造体。
8. 前記少なくとも１つの膜（９）が、フィルム層の間に積層され、特に非流動のプリプレグ層の間に積層され、又は内部フィルムへと密に／堅固に接着されている、請求項４〜７のいずれか一項に記載のプリント基板多層構造体。
9. 特に圧力センサであるセンサ（１１）が前記空洞（８）に配置されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載のプリント基板多層構造体。
10. ＳＡＷフィルタが前記空洞に配置されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載のプリント基板多層構造体。
11. ＨＦ結合構造として具現化されている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のプリント基板多層構造体。
12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載のプリント基板多層構造体を製造するための方法であって、
    内部フィルム又は多層コアを用意するステップ、
    前記内部フィルム又は前記多層コアに切り抜きを生成するステップ、
    前記切り抜きが設けられた前記内部フィルム又は前記切り抜きが設けられた前記多層コアの下方及び／又は上方に積層体のさらなる層を配置することによって、積層体の内部に積層体の面積範囲のうちの一部領域にのみ横方向に広がる空洞を形成するステップ、
    上述のようにして得られた多層配置を一体に貼り合わせ、及び／又はサンドイッチするステップ、
    前記形成された空洞がプリント基板多層構造体の周囲の圧力に曝されるように、積層体を形成している層のうちの１つ以上に少なくとも１つの開口をそれぞれ設けるステップ、及び
    前記形成された空洞を液体の進入に対して封止するステップ
    を少なくとも有する、方法。
13. 前記切り抜きが、内部フィルム又は多層コアを切削又は打ち抜きし、さらなる内部フィルム、プリプレグ層、又は多層コアで挟まれ、前記空洞が形成されることによって生成され、片面又は両面において設けられる前記開口を除いて閉じられている、請求項１２に記載の方法。
14. 前記切り抜きが、貫通穴又は奥行きのある切削として実行される、請求項１２又は１３に記載の方法。
15. 前記形成された空洞が、少なくとも１つの液体不透過性の膜によって液体の進入に対して封止され、該少なくとも１つの膜は、積層体の面積範囲又は積層体の面積範囲の一部についてのみ積層体に挿入される、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 前記少なくとも１つの膜が、層フィルムの間に積層され、特に非流動のプリプレグ層の間に積層され、又は内部フィルムへと密に／堅固に接着される、請求項１５に記載の方法。
17. 特に圧力センサであるセンサ又は特にＳＡＷフィルタであるフィルタが、前記空洞に配置される、請求項１２〜１６のいずれか一項に記載の方法。