JP5391222B2 - メタルコア基板およびコア板構造 - Google Patents

Description

この発明は、金属製のコア板を内部に有したメタルコア基板、特に車載用の電気接続箱（ジャンクションボックス）に搭載されるのに好適なメタルコア基板に関する。

この発明において前記「メタルコア基板」とは、配線パターンが形成される前の絶縁基板（積層板）、積層板に配線パターンが形成されたメタルコアプリント配線板、メタルコアプリント配線板に電子部品が搭載されたメタルコアプリント回路板などの、中間層に金属製のコア板を有する基板の意味である。

メタルコア基板は放熱性が優れているので、大電流が流れて高温になる前記のような車載用の電気接続箱に搭載される基板などとして用いられている。

車載用の電気接続箱では、近年の機能増加や車室空間確保のために、放熱性のほかにも小型化や搭載効率の向上なども要求されている。

このため、例えば下記特許文献１に開示されているように、コア板の一部を独立させたメタルコア基板を用いることが考えられる。特許文献１のメタルコア基板は、コア板の一部に貫通穴をあけて、この貫通穴の中に貫通穴の大きさよりも小さい別の金属板を入れて、この金属板を絶縁層で挟んで一体にしたものである。つまり、貫通穴の中の金属板がある部分は、周囲の部分とは電気的に独立した島部となるので、１枚の基板に複数の回路を搭載することができて、小型化や搭載効率の向上を図ることができる。

このような島部は、図６に示したように、製造工程における後段の加工で除去される分割用接続部１０１と厚み方向に貫通する貫通部１０２とで島部１０３にしようとする部分を囲むことでも得られる。貫通部１０２は主にスリットで構成され、大電流が流れて熱膨張が起こっても、歪みによって支障をきたさないように、貫通部１０２の長さなどが定められる。図６中、一点鎖線１０４は島部１０３とその周囲の境界を示す線である。

しかし、島部１０３がコア板１０５の面方向の内側部分に設けられる構造であるので、島部１０３の全周に貫通部１０２が必要となり、コア分割用の貫通部１０２を設けるためのスペースが多く必要になる上に、回路設計に際しては回路パターン同士の間隔やメタルコア基板の端面からの位置など、様々な寸法上の制約を受けることから、回路パターンや部品配置の自由度が低い。

そこで、島部をメタルコア基板の端部に形成する構成を考えることができる。しかし、メタルコア基板の端面にはコア板が露出しているので、島部に対応する部分に設けられた回路とそれに隣接する部分の回路とを電気接続すると、異物が混入したりした場合に、メタルコア基板の端面でショートが発生するおそれがある。

特開昭６２−８６８８８号公報

そこで、この発明は、自由な設計を可能にしつつも、不測のショートの発生を抑制できるようにすることを主な目的とする。

そのための手段は、絶縁層と該絶縁層に挟まれるコア板を有し、該コア板に、後段の加工で除去される分割用接続部と厚み方向に貫通する貫通部とで形成される分割線で区切られて前記分割用接続部を除去するコア分割によって電気的に独立される島部が形成されたメタルコア基板であって、前記島部が、後段の外形加工で形成される外形線の一部と該外形線の一部の両端を当該メタルコア基板の面方向の内側で結ぶ前記分割線で囲んで形成され、前記コア板における前記分割線の端部に相当する部位に、前記外形線から内側に入り込んで前記絶縁層を構成する樹脂が充填される切欠部が形成され、前記切欠部の幅が前記分割線を構成する貫通部よりも大きく設定されたメタルコア基板である。

この構成では、コア板の島部はコア板の面方向の端部に形成されることになり、コア分割のための貫通部などを形成するスペースが少なくてすむ。このため、貫通部と他の部位との位置関係を考慮して部品等の配置をする困難さが軽減され、設計の自由度が高まる。

また、前記分割線の端部に相当する部位の切欠部は沿面距離を長くする上に、樹脂を備えているので、絶縁性が高まり、分割線を挟んで隣接する回路間でのショートの発生を抑制する。

別の手段は、前記メタルコア基板に用いられるコア板構造である。

この発明によれば、部品配置などを自由に行えるようにしつつ、大電流を流しても不測のショートが発生しないようすることができる。

メタルコア基板の構造を示す平面図と断面図と正面図。 車載電気接続箱の分解斜視図。 コア板の平面図。 外形加工前のコア板の平面図。 メタルコア基板の製造工程を示す説明図。 従来のコア板の平面図。

この発明を実施するための一形態を、以下図面を用いて説明する。
図１は、メタルコア基板１１の概略構造を示し、図１（ａ）はメタルコア基板１１の一部を示す平面図、図１（ｂ）はそのＡ−Ａ拡大断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）の拡大正面図である。図１（ａ）、図１（ｃ）においては便宜上、回路パターンを省略して図示している。

このメタルコア基板１１は、例えば図２に例示したような車載電気接続箱２１に搭載されるものであって、大電流が流れても対応できるように構成されている。図２中、１２は電子部品１２ａが搭載されたメタルコア基板（メタルコアプリント回路板）であり、１３は電子部品１２ａを除いたメタルコア基板（メタルコアプリント配線板）である。また、２２はロアケース、２３はアッパケースである。

メタルコア基板１１は、図１に示したように、絶縁層３１と、この絶縁層３１に挟まれるコア板４１を有し、このコア板４１はコア分割によって電気的に独立される島部４２を備えている。この島部４２は、後段の外形加工で形成される外形線４３（図４参照）の一部と、この外形線４３の一部の両端ｐ１，ｐ２を当該メタルコア基板１１の面方向の内側で結ぶ分割線４６で囲んで形成される。前記分割線４６は、後段の加工で除去される分割用接続部４４と厚み方向に貫通する貫通部としてのスリット４５とで形成される。そして、前記コア板４１における前記分割線４６の端部に相当する部位に、前記外形線４３から内側に入り込んで前記絶縁層３１を構成する樹脂３１ａが充填される切欠部４７が形成されている。

つまり、コア板４１は、前記分割線４６と外形線４３の一部とで囲まれた島部４２を端部に有し、島部４２の全周を囲むべき分割線の一部を外形線４３と共用しているともいえる構造である。

前記メタルコアプリント配線板１３としてのメタルコア基板１１は、図５に示したような工程を経て製造される。先に、この工程の概略を説明してから、コア板４１の詳細を説明する。

まず、コア板４１となる所定厚の金属板（例えば銅板、アルミ板）を裁断して素材４１ａを得る（図５（ａ）参照）。

続いて、この素材４１ａの所定位置に、所望の穴４８と前記スリット４５と前記切欠部４７を形成する穴あけ加工を行って、コア板４１を形成する（図５（ｂ）参照）。図５（ｂ）の穴４８とスリット４５と切欠部４７は、図１（ｂ）のそれらと対応させて図示している。

このコア板４１の一例を図４の平面図に示す。図４中、一点鎖線は、製造工程後段の外形加工で形成される前記外形線４３である。この外形線４３で切断したとすると、図３に示した状態のコア板４１となる。

次に、コア板４１の表面に、樹脂の密着性をよくするための粗化処理を施す。

この後、粗化処理済みのコア板４１の両面に、コア板４１に近い側からプリプレグ３２と銅箔３３を順に重ね（図５（ｃ）参照）、ステンレス板（図示せず）で挟んで、これらを加熱プレスによって積層一体化させる（図５（ｄ）参照）。この一体化のときに、プリプレグ３２の樹脂が前記穴４８とスリット４５と切欠部４７の中に充填される。

この積層一体化により、コア板４１の両面に前記プリプレグ３２で構成される絶縁層３１を介して銅箔３３が存在する構造となる。一体にしたものが銅張積層板１４である。

つづて、スルーホールを形成する所定位置に貫通穴３５，３６を形成する。また必要に応じてこの段階で、前記分割用接続部４４（図５（ｄ）参照）位置に分割貫通穴３７を形成する（図５（ｅ）参照）。前記分割用接続部４４位置に形成した分割貫通穴３７によって、コア板４１の島部４２が、その周囲から分割されて電気的に独立となり、コア分割のメタルコア基板１１が得られる。

前記コア分割のための分割貫通穴３７の形成は、積層一体化後のどの段階で行ってもよい。外形加工前に行うことも、外形加工後に行うこともできる。

次に、前記スルーホールのための貫通穴３５，３６にデスミア等の必要な処理をしてからメッキを施し、それぞれの貫通穴３５，３６の内周面とその近傍に通電部を形成する（図５（ｆ）参照）。貫通穴３５のメッキは周知のスルーホールメッキ３５ａであり、スルーホールメッキ３５ａと前記コア板４１は接触しない。一方、貫通穴３６ではメッキ層３６ａがコア板４１と電気的に接続する。このメッキ層３６ａは、コア板４１を回路の一部として使うための通電部であり、図示しない端子が貫通穴３６に挿入され、ハンダ接続される。

この後、回路パターン３８の形成、ソルダレジスト３９の形成、前記外形加工などの必要な処理を行うと、メタルコアプリント配線板１３としてのメタルコア基板１１が得られる（図５（ｇ）参照）。前記外形加工は前記外形線４３（図４参照）の位置で行う。

このようなメタルコア基板１１を得るためのコア板４１の構造について、次に説明する。このコア板４１は、小型化や搭載効率、放熱効果の向上に加えて、電子部品１２ａ配置などの自由度を高め、ショートの発生を抑制できるように構成されている。

図３、図４に例示したように、コア板４１の面方向の端部に前記島部４２が形成されている。この島部４２は、後段で行われる前記外形加工で形成される外形線４３上の離れた２点（外形線４３の一部の両端）ｐ１，ｐ２を適宜の形の分割線４６で結んで形成される。前記外形線４３の一部の両端ｐ１，ｐ２は、図示したような直線状をなすものであるほか、Ｌ字状をなすものでも、コ字状をなすものでも、その他のものでもよい。

前記分割線４６は、後段であけられる前記分割貫通穴３７の形成で除去される分割用接続部４４と、厚み方向に貫通するスリット４５で構成される。

前記分割用接続部４４は、この位置に形成される前記分割貫通穴３７を１個形成することによってスリット４５を挟む部分を分離できる大きさに形成される。これにより、分割線４６を構成するすべての分割用接続部４４に分割貫通穴３７をあければ、コア板４１の前記島部４２はその周囲から分割されることになる。

前記スリット４５は、周知のルーター加工やエッチング、ドリル加工、金型による打ち抜き等で行える。なかでも、ワンアクションで行えることから金型による打ち抜きが生産効率、寸法精度の点で優れている。

このスリット４５の幅は、小型化や搭載効率の向上と、均熱化による放熱効果の向上のため、樹脂が充填されている状態でもスリット４５を挟む対向部間の伝熱を可能にする狭い幅に設定されるとよい。

また、コア板４１を分割するための前記分割貫通穴３７の形成位置にずれが生じた場合でも必要な沿面距離を確保できるようにするために、長手方向の端部が突き合うように並設されるスリット４５においては、スリット４５の端部に、スリット４５の幅よりも長い長孔状部４５ａが形成される。すなわち、スリット４５の端部が平面視Ｔ字状に形成される。この場合には、分割用接続部４４とその近傍の変形を容易にして応力を逃がす働きをするので、ドリルによる分割貫通穴３７の形成に際して、応力の発生を緩和できるという利点もある。

前記分割用接続部４４とスリット４５は交互に形成され、分割線４６の両端の２点ｐ１，ｐ２に相当する部位には、前記外形線４３から面方向の内側に入り込む前記切欠部４７が形成されている。この切欠部４７には、後段の積層行程でプリプレグ３２の樹脂３１ａが充填される。

切欠部４７の面方向の内側には、スリット４５ではなく分割用接続部４４が形成され、この内側にスリット４５が形成される。切欠部４７は外形線４３を跨ぐように形成される（図５参照）が、前記分割用接続部４４があることにより、積層工程での形態を安定させて歪みの発生を抑制できるとともに、外形加工が分割用接続部４４の除去よりも先に行われる場合には、外形加工に伴う歪みの発生も抑えることができる。外形加工をプレスによる打ち抜きで行っても歪みを抑制できる。

前記切欠部４７はスリット４５よりも幅広に形成される上に、内側よりも外側の方が幅広となる平面視略台形に形成される。

このように構成されたコア板４１を用いて前記のような工程で製造されたメタルコア基板１１は、面方向の端部に、電気的に独立した島部４２を有する。

このため、１枚のメタルコア基板１１に複数の回路を搭載することができて、小型化や搭載効率の向上を図ることができる。しかも、島部４２を端部に設けることによって、同一の面積の回路であっても、コア分割のためのスリット４５と分割用接続部４４の構成を省略することができるので、スペースの有効利用が可能になる。またスリット４５や分割接続部４４と他の部位との位置関係を考慮して配置を決める負担が軽減され、回路設計の自由度を高めることができる。

また、大電流を流しても、コア板４１が金属製であることや、スリット４５の間隔が均熱化による放熱効果を向上するものであるため、高温になって熱膨張などによる歪みが発生しにくいものとすることができる。

そのうえ、島部４２とその周囲の部分のコア板４１の端面が露出しているものの、分割線４６と外形線４３との交点部分には切欠部４７が形成されているので、沿面距離を長く取れる。このため絶縁性を確保できる。しかも切欠部４７には樹脂３１ａが充填されているので、絶縁性は高い。この結果、たとえ大電流を流した場合でも、不測にゴミなどが付着してショートを起こしてしまうことを回避できる。

切欠部４７の幅はスリット４５よりも大きく、切欠部４７の内側よりも外側の方が幅広の形状であるので、絶縁性能はきわめて高い。

以上のように、電子部品１２ａの配置に自由度があり、大電流を流しても不測のショートが発生しないメタルコア基板１１を得ることができ、このメタルコア基板１１は特に車載用の電気接続箱に搭載するのに好適なものとなる。

この発明の構成と、前記一形態の構成との対応において、
この発明の貫通部は前記スリットに対応するも、
この発明は前記構成のみに限定されるものではなく、その他の構成を採用することができる。

例えば、前記スリットに代えてミシン目を形成してもよい。

切欠部については、例えば平面視半円形、三角形などの他の形状に形成することもできる。

また島部は、メタルコア基板のコーナ部分に設けても、一定の部分よりも端に設けても、３個以上に分割するように設けてもよい。

さらにメタルコア基板は多層であってもよい。

１１…メタルコア基板
３１…絶縁層
３１ａ…樹脂
４１…コア板
４２…島部
４３…外形線
４４…分割用接続部
４５…スリット
４６…分割線
４７…切欠部
ｐ１，ｐ２…外形線の一部の両端

Claims (4)

1. 絶縁層と該絶縁層に挟まれるコア板を有し、該コア板に、後段の加工で除去される分割用接続部と厚み方向に貫通する貫通部とで形成される分割線で区切られて前記分割用接続部を除去するコア分割によって電気的に独立される島部が形成されたメタルコア基板であって、
   前記島部が、後段の外形加工で形成される外形線の一部と該外形線の一部の両端を当該メタルコア基板の面方向の内側で結ぶ前記分割線で囲んで形成され、
   前記コア板における前記分割線の端部に相当する部位に、前記外形線から内側に入り込んで前記絶縁層を構成する樹脂が充填される切欠部が形成され、
   前記切欠部の幅が前記分割線を構成する貫通部よりも大きく設定された
   メタルコア基板。
2. 前記分割線上の前記切欠部の内側に、前記分割用接続部が形成された
   請求項１に記載のメタルコア基板。
3. 前記切欠部が内側よりも外側の方が幅広となる形である
   請求項１または請求項２に記載のメタルコア基板。
4. 前記請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載のメタルコア基板に用いられる
   コア板構造。
   

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