JP2023520421A - 埋め込み型回路板及びその作製方法 - Google Patents

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Abstract

埋め込み型回路板(1000)及びその作製方法であって、当該埋め込み型回路板(1000)は、回路板本体(1100)と、回路板本体(1100)の対向する両側に設けられた信号伝送層(1200)と、少なくとも一方の信号伝送層(1200)と回路板本体(1100)との間に設けられ、信号伝送層(1200)を回路板本体(1100)に接着するための接着層(1300)と、回路板本体(1100)に嵌設されるとともに、回路板本体(1100)の対向する両側に位置する信号伝送層(1200)に電気的に接続される金属ベース(1400)と、接着層(1300)内における金属ベース(1400)に対応する箇所に設けられ、信号伝送層(1200)と金属ベース(1400)とを電気的に接続する導電部材(1500)と、回路板本体(1100)に嵌設された磁気コア(1600)とを含む。当該埋め込み型回路板(1000)は、その中に設けられた金属ベース(1400)による大電流搬送機能の実現を保証できる。

Description

本願は、回路板の技術分野に関し、特に、埋め込み型回路板及びその作製方法に関する。
電子製品の性能が継続的に向上するにつれて、現在は、放熱のために金属ベースを回路板に埋め込む設計が登場している。
本願の発明者らは、放熱のために金属ベースを回路板に埋め込んだ場合、金属ベースを用いて電流を伝送する、即ち電流を搬送することも可能であることを見い出した。この際、金属ベースは、回路板の表面の信号伝送層に電気的に接続される必要があるのに対して、このような回路板の作製時には、通常、信号伝送層が表面に設けられた回路板に溝を開けてから、金属ベースを入れて圧着し、次に、金属ベースの表面に銅メッキを施して金属ベースを回路板の表面の信号伝送層に電気的に接続させるようにするが、回路板に金属ベースを入れて圧着する過程では、回路板におけるプリプレグ等の材料が、回路板に開けられた溝に流れ込むことで、金属ベースが固定され、ひいては、回路板と金属ベースとの境界箇所には、金属ベースの表面よりも高くなる固定材料が生じるため、結果として、回路板と金属ベースとの境界箇所における銅層が他の領域よりも薄くなり、最終的には、金属ベースによる大電流搬送機能の実現に不利となる。
本願が解決しようとする主な課題は、埋め込み型回路板及びその作製方法を提供し、その中に設けられた金属ベースによる大電流搬送機能の実現を保証できるようにすることである。
上記課題を解決するために、本願に採用される一技術案としては、埋め込み型回路板であって、回路板本体と、前記回路板本体の対向する両側に設けられた信号伝送層と、少なくとも一方の前記信号伝送層と前記回路板本体との間に設けられ、前記信号伝送層を前記回路板本体に接着するための接着層と、前記回路板本体に嵌設されるとともに、前記回路板本体の対向する両側に位置する前記信号伝送層に電気的に接続される金属ベースと、前記接着層内における前記金属ベースに対応する箇所に設けられ、前記信号伝送層と前記金属ベースとを電気的に接続する導電部材と、前記回路板本体に嵌設された磁気コアとを含む、埋め込み型回路板を提供する。
上記課題を解決するために、本願に採用される別の一技術案としては、埋め込み型回路板の作製方法であって、回路板本体を作製するステップと、前記回路板本体に収容溝を形成し、金属ベースを前記収容溝内に入れるとともに、磁気コアを前記回路板本体に嵌め込むステップと、前記回路板本体における前記金属ベースが露出される側に接着層を形成するステップと、前記接着層における前記金属ベースに対応する箇所に導電部材を嵌め込むステップと、前記接着層における前記回路板本体から離れた側に信号伝送層を形成し、前記信号伝送層を、前記導電部材を介して前記金属ベースに電気的に接続させるステップとを含む、埋め込み型回路板の作製方法を提供する。
本願の有益な効果は、以下の通りである。本願における埋め込み型回路板は、その中に設けられた金属ベースを、導電部材を介して信号伝送層に電気的に接続させるため、作製時には、回路板本体内に金属ベースを入れてから、回路板本体における金属ベースが露出される側に接着層を形成し、次に、接着層における金属ベースに対応する箇所に溝を掘って導電部材を設け(又は、金属ベースに対応する箇所に導電部材を設け、次に接着層を形成し)、その後、接着層における回路板本体から離れた側にベタ層の導電層を形成し、続いて、当該ベタ層の導電層を用いて信号伝送層を形成することが可能であり、その結果、信号伝送層における電流を伝送する任意の箇所の厚さが同一であることを保証可能であり、最終的に、その中に設けられた金属ベースによる大電流搬送機能の実現を保証でき、また、回路板本体に嵌入磁気コア及び金属ベースの両方が嵌め込まれるため、回路板の体積を減少させつつ、回路板の放熱性能を向上させることができる。
本願の実施例に係る技術案をより明確に説明するために、以下、実施例で使用する必要のある図面を簡単に紹介するが、明らかなことに、以下で説明される図面は、本願の一部の実施例に過ぎず、当業者にとっては、創造的な労働を払わずに、これらの図面から他の図面を得ることもできる。
本願に係る埋め込み型回路板の一実施形態の断面構造模式図である。 図1の埋め込み型回路板の一応用シーンでの断面構造模式図である。 図1の埋め込み型回路板の別の一応用シーンでの断面構造模式図である。 図1の埋め込み型回路板の別の一応用シーンでの断面構造模式図である。 本願に係る埋め込み型回路板の別の一実施形態の断面構造模式図である。 本願に係る埋め込み型回路板の作製方法の一実施形態のフロー模式図である。 図6の作製方法に対応する作製手順図である。
以下、本願の実施例における図面を参照して、本願の実施例における技術案を明確かつ完全に説明するが、明らかなことに、説明される実施例は、本発明の一部の実施例に過ぎず、全ての実施例ではない。本願の実施例に基づいて、創造的な労働を払わずに当業者によって得られた他の全ての実施例は、本願の保護範囲に含まれるものとする。
図1を参照して、図1は、本願に係る埋め込み型回路板の一実施形態の断面構造模式図である。当該埋め込み型回路板1000は、回路板本体1100、信号伝送層1200、接着層1300、金属ベース1400、導電部材1500及び磁気コア1600を含む。
回路板本体1100は、埋め込み型回路板1000の全体において、主に支持の役割を果たすものであり、金属ベース1400は、回路板本体1100内に嵌設され、回路板本体1100の対向する両側に位置する信号伝送層1200に電気的に接続され、即ち、金属ベース1400は、電流搬送の役割を果たすものであり、金属ベース1400の材料は、銅、アルミニウム、又は、銅、アルミニウムを含む合金、若しくは他の導電材料であってもよく、そして、金属ベース1400は、その厚さ方向に沿った断面が、長方形状、T字状又は他の形状をなしている。具体的に、回路板本体1100に通し溝1101が設けられており、金属ベース1400が通し溝1101内に設けられ、通し溝1101の寸法は、金属ベース1400の寸法よりもやや大きいか、又は、通し溝1101の寸法は、金属ベース1400の寸法と同程度である。
信号伝送層1200は、例えば銅、アルミニウム等の導電材料からなり、信号の伝送を実現するためのものである。少なくとも一方の信号伝送層1200と回路板本体1100との間には、信号伝送層1200を回路板本体1100に接着するための接着層1300が設けられており、接着層1300の材料は、プリプレグ又はエポキシ樹脂等の材料とされてもよいが、ここで限定しない。具体的に、両方の信号伝送層1200の各々と回路板本体1100との間に接着層1300が設けられているか、又は、一方だけの信号伝送層1200と回路板本体1100との間に接着層1300が設けられているのに対して、他方の信号伝送層1200が回路板本体1100に直接接触する。例えば、一応用シーンでは、回路板本体1100はコア板(不図示)を含み、回路板本体1100に直接接触する信号伝送層1200は、コア板の表面の導電層である。
導電部材1500は、接着層1300内における金属ベース1400に対応する箇所に設けられ、信号伝送層1200と金属ベース1400とを電気的に接続するものである。
具体的に、金属ベース1400が導電部材1500を介して信号伝送層1200に電気的に接続されるため、作製時には、回路板本体1100内に金属ベース1400を入れてから、回路板本体1100における金属ベース1400が露出される側に接着層1300を形成し、次に、接着層1300における金属ベース1400に対応する箇所に溝を掘って導電部材1500を設け(又は、金属ベース1400に対応する箇所に導電部材1500を設け、次に接着層1300を形成し)、その後、接着層1300における回路板本体1100から離れた側にベタ層の導電層を形成し、続いて、当該ベタ層の導電層を用いて信号伝送層1200を形成することが可能であり、その結果、信号伝送層1200における電流を伝送する任意の箇所の厚さが同一であることを保証可能であり、従来技術における金属ベース1400と回路板本体1100との境界箇所に対応する信号伝送層1200が薄いという欠陥が回避され、最終的に、その中に設けられた金属ベース1400による大電流搬送機能の実現を保証できる。
一応用シーンでは、図1に示すように、接着層1300における金属ベース1400に対応する箇所には、複数の止まり孔1310が設けられており、導電部材1500は、止まり孔1310内に設けられた導電柱1510を含み、導電柱1510の材料は、銅、アルミニウム等の導電材料とされてもよい。具体的に、金属ベース1400の一端と信号伝送層1200との間に止まり孔1310が少なくとも1つ(例えば1つ、3つ又はそれ以上)が設けられ、各々の止まり孔1310内には、信号伝送層1200と金属ベース1400とを電気的に接続する導電柱1510が設けられている。
作製時には、回路板本体1100における金属ベース1400が露出される側に接着層1300を形成してから、接着層1300における金属ベース1400に対応する箇所にレーザー穿孔又は機械的穿孔によって少なくとも1つの止まり孔1310を形成し、次に、止まり孔1310内に導電柱1510を形成する。
別の一応用シーンでは、図2に示すように、接着層1300における金属ベース1400に対応する箇所には、開口1320が設けられており、導電部材1500は、開口1320内に設けられた導電性接着剤1520又は導電性ペースト1530を含み、この場合、作製時には、回路板本体1100における金属ベース1400が露出される側に接着層1300を形成してから、接着層1300における金属ベース1400に対応する箇所に開口1320を形成し、次に、開口1320内に導電性接着剤1520又は導電性ペースト1530を形成するか、又は、回路板本体1100における金属ベース1400が露出される側に導電性接着剤1520/導電性ペースト1530を形成してから、回路板本体1100における導電性接着剤1520/導電性ペースト1530が設けられた側の表面の他の部分に接着層1300を形成する。
無論、他の応用シーンでは、導電部材1500は、接着層1300内における金属ベース1400に対応する箇所に設けられた導電銅ブロック(不図示)等の他の導電素子とされてもよいが、ここで逐一詳述しない。
要するに、導電部材1500は、接着層1300における金属ベース1400に対応する箇所に設けられるとともに、信号伝送層1200と金属ベース1400とを電気的に接続可能であればよく、ここでは、導電部材1500の具体的な構造について制限しない。
磁気コア1600は、回路板本体1100に嵌設され、その材料が、マンガン亜鉛鉄、ニッケル亜鉛鉄、アモルファス磁性材料又は他の材料とされてもよく、そして、その横断面が、円環状、レーストラック状、8字状又は四角環状等の形状とされてもよく、一応用シーンでは、磁気コア1600は、閉じた環状とされるのに対して、別の一応用シーンでは、磁気コア1600は、部分的に切り欠けられる。本願では、磁気コア1600の構造、形状、材料等について、何れも制限しない。
本実施形態における埋め込み型回路板1000は、変圧器、電源モジュール等の電子機器に適用可能である。
引き続き図1を参照して、一応用シーンでは、金属ベース1400は、その数が2つ以上、例えば2つ、4つ又はそれ以上である。図1では、金属ベース1400の数を2つとして模式的に説明している。そして、2つ以上の金属ベース1400は、磁気コア1600を通り抜けるように設けられた第一金属ベース1410と、磁気コア1600の周囲に位置する第二金属ベース1420とを含む。
信号伝送層1200は、ベタ層の導電層をパターニングして得られた導線パターン1210を含み、第一金属ベース1410と第二金属ベース1420との間に架け渡して導線パターン1210が設けられていることで、磁気コア1600の周りに電流を伝送可能なコイルループが形成され、つまり、この応用シーンでは、第一金属ベース1410と第二金属ベース1420とは、磁気コア1600の周りに電流を伝送するコイルループが形成されるように互いに協働する。
説明すべきなのは、金属ベース1400の数が2つよりも多い場合、第一金属ベース1410及び第二金属ベース1420を除く残りの金属ベース1400は、回路板本体1100における大電流搬送の実現を必要とする任意の配線位置に分布されてもよいが、ここで限定しない。
図3を参照して、図3は、図1の埋め込み型回路板の別の一応用シーンでの断面構造模式図である。図1の応用シーンと異なり、本実施形態では、金属ベース1400は、その数が1つ以上、例えば1つ、2つ又はそれ以上である。図3では、金属ベース1400の数を1つとして模式的に説明している。1つ以上の金属ベース1400は、磁気コア1600を通り抜けるように設けられた第一金属ベース1410を含む。
そして、回路板本体1100には、磁気コア1600の周囲に位置する導通孔1102が設けられており、第一金属ベース1410と導通孔1102との間に導線パターン1210が架け渡されており、導通孔1102内には、両方の信号伝送層1200上の導線パターン1210を電気的に接続するための導電材料が設けられていることで、磁気コア1600の周りに電流を伝送可能なコイルループが形成され、つまり、上記応用シーンと異なり、この応用シーンでは、第一金属ベース1410と導通孔1102との相互協働によって、磁気コア1600の周りに電流を伝送するコイルループが形成される。
導通孔1102内の導電材料は、導通孔1102の内壁のみに塗布されてもよく(図3に示すように)、導通孔1102がそれによって満たされるようにしてもよいが、ここで限定しない。
図4を参照して、図4は、図1の埋め込み型回路板の別の一応用シーンでの断面構造模式図である。図3の応用シーンと類似し、この応用シーンでも、金属ベース1400は、その数が1つ以上、例えば1つ、2つ又はそれ以上である。しかし、図3の構造と異なり、第一金属ベース1410は、磁気コア1600の周囲に位置し、導通孔1102は、磁気コア1600を通り抜けるように設けられており、この場合、第一金属ベース1410と導通孔1102の相互協働によって、磁気コア1600の周りに電流を伝送するコイルループが形成され、即ち、第一金属ベース1410と導通孔1102との間にも導線パターン1210が架け渡されており、導通孔1102内にも導電材料が設けられている。
上記応用シーンでは、磁気コア1600の周りに電流を伝送するコイルループは、何れも金属ベース1400を利用しているが、他の応用シーンでは、金属ベース1400を利用せずに、磁気コア1600の周りに電流を伝送するコイルループが形成されてもよく、例えば磁気コア1600の内部及び周囲に設けられた導通孔1102を利用して、電流伝送用のコイルループが形成されてもよい。具体的に、磁気コア1600内部及び周囲に設けられた導通孔1102の間に導線パターン1210が架け渡されているとともに、導通孔1102内に導電材料が設けられていることで、導通孔1102間の相互協働によって、磁気コア1600の周りに電流を伝送するコイルループが形成される。この場合、金属ベース1400は、回路板本体1100における大電流搬送の実現を必要とする任意の位置に設けられてもよい。
引き続き図1を参照して、本実施形態では、回路板本体1100の両側における信号伝送層1200上の導線パターン1210は、金属ベース1400を介して電気的な接続を実現する他に、導電材料が内部に設けられた通し孔1700を介して電気的な接続を実現してもよい。通し孔1700の数は、1つ、2つ又はそれ以上であるが、ここで限定しない。
図5を参照して、図5は、本願に係る埋め込み型回路板の別の一実施形態の断面構造模式図である。本実施形態では、埋め込み型回路板2000は、例えば2つ、3つ又はそれ以上とされる2つ以上の回路板本体2100を含み、2つ以上の回路板本体2100が積層して設けられ、そして、信号伝送層2200、接着層2300、金属ベース2400、導電部材2500、磁気コア2600等も、上記実施形態に比べて、その分だけ多くなる。
具体的に、本願では、埋め込み型回路板2000の構造タイプを制限せず、本願の中核的な構造を基にして加えられた改良であれば、全て本願の保護範囲内に含まれるものとする。
図6を参照して、図6は、本願に係る埋め込み型回路板の作製方法の一実施形態のフロー模式図である。図7も参照して、当該作製方法は、以下のステップS110~S150を含む。
S110:回路板本体8100を作製する。
S120:回路板本体8100に収容溝8101を形成し、金属ベース8400を収容溝8101内に入れるとともに、磁気コア8600を回路板本体8100に嵌め込む。
一応用シーンでは、収容溝8101は通し溝であり、金属ベース8400の厚さは、回路板本体8100の厚さと略同じである。
一応用シーンでは、金属ベース8400を収容溝8101内に入れた後、回路板本体8100と金属ベース8400とを、固定構造が形成されるように圧着する。
S130:回路板本体8100における金属ベース8400が露出される側に接着層8300を形成する。
S140:接着層8300における金属ベース8400に対応する箇所に導電部材8500を嵌め込む。
S150:接着層8300における回路板本体8100から離れた側に信号伝送層8200を形成し、信号伝送層8200を、導電部材8500を介して金属ベース8400に電気的に接続させる。
一応用シーンでは、ステップS150は、具体的に、接着層8300における回路板本体8100から離れた側に銅箔(不図示)を被覆し、銅箔が接着層8300を介して回路板本体8100に接着されるとともに、導電部材8500を介して金属ベース8400に電気的に接続されるようにし、次に、銅箔をパターニングして、導線パターン8210が含まれる信号伝送層8200を形成することを含み、つまり、この場合、信号伝送層8200の材料は銅である。
本実施形態における作製方法を用いて作製された埋め込み型回路板は、上記の何れか1つの実施形態における埋め込み型回路板構造と同一又は類似な構造になり、その具体的な構造について、上記実施形態を参照でき、ここで繰り返さない。
要するに、本願における埋め込み型回路板は、その中に設けられた金属ベースを、導電部材を介して信号伝送層に電気的に接続させるため、作製時には、回路板本体内に金属ベースを入れてから、回路板本体における金属ベースが露出される側に接着層を形成し、次に、接着層における金属ベースに対応する箇所に溝を掘って導電部材を設け(又は、金属ベースに対応する箇所に導電部材を設け、次に接着層を形成し)、その後、接着層における回路板本体から離れた側にベタ層の導電層を形成し、続いて、当該ベタ層の導電層を用いて信号伝送層を形成することが可能であり、その結果、信号伝送層における電流を伝送する任意の箇所の厚さが同一であることを保証可能であり、最終的に、その中に設けられた金属ベースによる大電流搬送機能の実現を保証でき、また、回路板本体に嵌入磁気コア及び金属ベースの両方が嵌め込まれるため、回路板の体積を減少させつつ、回路板の放熱性能を向上させることができる。
上述したのは、あくまでも本願の実施形態に過ぎず、本願の特許の範囲を制限するものではなく、本願の明細書及図面の内容を利用してなされた同等な構造又は同等なフローの置換、又は他の関連技術分野への直接又は間接的な適用の全ては、同様に本願の特許保護の範囲内に含まれるものとする。

Claims (12)

  1. 埋め込み型回路板であって、
    回路板本体と、
    前記回路板本体の対向する両側に設けられた信号伝送層と、
    少なくとも一方の前記信号伝送層と前記回路板本体との間に設けられ、前記信号伝送層を前記回路板本体に接着するための接着層と、
    前記回路板本体に嵌設されるとともに、前記回路板本体の対向する両側に位置する前記信号伝送層に電気的に接続される金属ベースと、
    前記接着層内における前記金属ベースに対応する箇所に設けられ、前記信号伝送層と前記金属ベースとを電気的に接続する導電部材と、
    前記回路板本体に嵌設された磁気コアと、を含む、埋め込み型回路板。
  2. 前記接着層における前記金属ベースに対応する箇所には、複数の止まり孔が設けられており、前記導電部材は、前記止まり孔内に設けられた導電柱を含む、請求項1に記載の埋め込み型回路板。
  3. 前記接着層における前記金属ベースに対応する箇所には、開口が設けられており、前記導電部材は、前記開口内に設けられた導電性接着剤又は導電性ペーストを含む、請求項1に記載の埋め込み型回路板。
  4. 前記金属ベースは、その数が2つ以上であり、前記磁気コアを通り抜けるように設けられた第一金属ベースと、前記磁気コアの周囲に位置する第二金属ベースとを含み、
    前記信号伝送層は導線パターンを含み、前記第一金属ベースと前記第二金属ベースとの間に架け渡して前記導線パターンが設けられていることで、前記磁気コアの周りに電流を伝送可能なコイルループが形成される、請求項1に記載の埋め込み型回路板。
  5. 前記金属ベースは、その数が1つ以上であり、前記磁気コアを通り抜けるように設けられた第一金属ベースを含み、
    前記回路板本体には、前記磁気コアの周囲に位置する導通孔が設けられており、前記信号伝送層は、前記第一金属ベースと前記導通孔との間に架け渡して設けられた導線パターンを含み、
    前記導通孔内には、両方の前記信号伝送層上の前記導線パターンを電気的に接続するための導電材料が設けられていることで、前記磁気コアの周りに電流を伝送可能なコイルループが形成される、請求項1に記載の埋め込み型回路板。
  6. 前記金属ベースは、その数が1つ以上であり、前記磁気コアの周囲に位置する第一金属ベースを含み、
    前記回路板本体には、前記磁気コアを通り抜けるように設けられた導通孔が設けられており、前記信号伝送層は、前記第一金属ベースと前記導通孔との間に架け渡して設けられた導線パターンを含み、
    前記導通孔内には、両方の前記信号伝送層上の前記導線パターンを電気的に接続するための導電材料が設けられていることで、前記磁気コアの周りに電流を伝送可能なコイルループが形成される、請求項1に記載の埋め込み型回路板。
  7. 前記金属ベースは、その厚さ方向に沿った断面が、長方形状又はT字状をなしている、請求項1に記載の埋め込み型回路板。
  8. 前記回路板本体は、その数が2つ以上であり、2つ以上の前記回路板本体が積層して設けられている、請求項1に記載の埋め込み型回路板。
  9. 前記金属ベースの材料は、銅、アルミニウムの少なくとも1つであり、又は、前記磁気コアの材料は、マンガン亜鉛鉄、ニッケル亜鉛鉄又はアモルファス磁性材料である、請求項1に記載の埋め込み型回路板。
  10. 前記磁気コアの横断面形状は、円環状、レーストラック状、8字状又は四角環状である、請求項1に記載の埋め込み型回路板。
  11. 埋め込み型回路板の作製方法であって、
    回路板本体を作製するステップと、
    前記回路板本体に収容溝を形成し、金属ベースを前記収容溝内に入れるとともに、磁気コアを前記回路板本体に嵌め込むステップと、
    前記回路板本体における前記金属ベースが露出される側に接着層を形成するステップと、
    前記接着層における前記金属ベースに対応する箇所に導電部材を嵌め込むステップと、
    前記接着層における前記回路板本体から離れた側に信号伝送層を形成し、前記信号伝送層を、前記導電部材を介して前記金属ベースに電気的に接続させるステップと、
    を含む、埋め込み型回路板の作製方法。
  12. 上述の前記接着層における前記回路板本体から離れた側に信号伝送層を形成し、前記信号伝送層を、前記導電部材を介して前記金属ベースに電気的に接続させるステップは、
    前記接着層における前記回路板本体から離れた側に銅箔を被覆し、前記銅箔が前記接着層を介して前記回路板本体に接着されるとともに、前記導電部材を介して前記金属ベースに電気的に接続されるようにすることと、
    前記銅箔をパターニングして導線パターンを形成することを含む、請求項11に記載の作製方法。
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