JP5426051B2 - 回路基板内に電気絶縁部を設けるための方法 - Google Patents

Description

本発明は、溝状の切欠きが、加工進路に沿って熱エネルギーの流入によって導電層内に選択的に設けられ、１つ又は異なる複数の切欠きの端部が互いに結合されることによって、基板上の導電層の複数の領域間に切欠きを設けることで回路基板の異なる当該複数の領域内に電気絶縁部を設けるための方法に関する。

例えば回路支持体の製造時に電気絶縁する導体トラックを製造するための当該説明した方法は、ドイツ連邦共和国特許第１０２００４００６４１４号明細書によって既に公知である。この方法の場合、特定の領域を部分的に切除するため、これらの領域が、付着力を低下させるためのレーザービームによって選択的に加熱され、次いでこれらの領域の全体が除去される。当該特定の領域に対する加熱を制限するため、最初に、熱絶縁部が、レーザービームを用いて直線状の切欠きを設けることによってこれらの領域の周囲に沿って製作される。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第４４２９５２２号明細書は、基板上の導電層の異なる複数の領域間に切欠きを設けることによって回路基板内に電気絶縁部を設けるための方法を既に開示している。この場合、溝状の切欠きが、加工進路に沿ってレーザービームの熱エネルギーの流入によって導電層内に選択的に設けられる。この導電層内では、同じ切欠き又は異なる切欠きの複数の端部が互いに結合される。この場合、当該異なる複数の領域を絶縁するため、１つの切欠き又は異なる複数の切欠きの複数の端部が、合致する平行線内に設けられる。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第３２４５２７２号明細書は、支持基板上に配置され、少なくとも平面内に存在している小型化された導体トラックの幾何学的配置に関する。この場合、インダクタンスが発生するように、基板上の導電材料から成る層の一面内に、プログラミングされたレーザーによって生成された極限的な複数のトラックが形成されている。

米国特許出願公開第５，５２５，２０５号明細書は、レーザービームによって導電層、特に銅層の特定の表面の一部を剥離するための方法を既に記している。この方法の場合、導電層だけが切除されるように、しかもこのときと同時に、この導電層の下にあるこの導電層を支持している基板が損傷されることなしに、レーザービームのパラメータがセットされる。この場合、当該表面が、その外縁領域内で導電層の隣接している領域に対して絶縁される。このとき、導電層の包囲されている表面が、化学的な切除によって除去される。

米国特許第６，６６２，４３９号明細書は、金属層をフレキシブルな支持材料から連続してレーザー剥離するための方法を既に開示している。当該支持材料は、重合体、例えばポリエステルである。この支持材料は、例えば金から成る薄い金属層を支持する。この薄い金属層は、エキシマレーザによって選択的に切除される。

さらに、米国特許出願公開第５，７５９，４１６号明細書は、薄い金属層を非金属の支持材料からレーザー剥離するための方法に関する。金属層は、例えば金である。金属層が、焦点合わせされたレーザービームによって剥離される。このレーザービームは、予めプログラミングされた進路に沿って移動される。

導体層と支持基板との間の付着力を低下させることによって導電層をレーザー剥離するための方法、ヨーロッパ特許第０８３４１９１号明細書から公知である。似たような方法が、米国特許出願公開第２００３／００４７２８０号明細書及び特開２００３−４７８４１号公報からも公知である。

当該方法では、実際には、複数の切欠きのそれぞれの端部の始点又は終点が互いに交差するか又は接する、これらの切欠きのそれぞれの端部の制御が、困難であることが実証されている。この場合、確実な電気絶縁のためには、導電層が、切欠きの複数の端部で囲まれた内部でも除去されて、短絡を阻止することが、特に絶対に重要である。したがって、理想的には、複数の切欠きが、互いに一直線に整列するものの、実際には互いに重なり合わない。

複数の切欠きが、互いに重なり合う場合は、当該伝導層が、予め既に除去されたために、レーザービームが、導電層上に当たるのではなくて、支持材料としての基板上に直接当たる。このため、基板が破損され得る。さらに、当該再度のエネルギー流入が、切欠きを拡張させる。その結果、隣接した複数の導体トラックの損傷が排除されていない。したがって、結局のところは、端部内でほぼ部分的に重なり合わずに、互いに直接に隣接している複数の切欠きの配置だけが、最適な作業結果となる。しかしながら、原理的に公差が許されない制御に対する当該要求は、困難であることが実証されている。当該公差が許されない要求は、実際には実現不可能である。

基板の起こりうる破損を回避するため、切欠きの端部の重なり合う領域を許容するものの、同時にこの重なり合う領域内の熱エネルギーの流入を減少させることが考えられる。それにもかかわらず、この解決手段は、希望した結果を実現しない。何故なら、端部の実際の位置から目標の位置のほんの僅かなずれでも、この領域内の当該減少したエネルギーの流入は、必要な電気絶縁を保証するためには十分でない。熱エネルギーの流入を予め考慮に入れた重なり合う領域に応じて制御することに試みようとすると、当該試みは、著しい時間消費につながる。この時間消費は、製造を遅らせていた。

ドイツ連邦共和国特許第１０２００４００６４１４号明細書 ドイツ連邦共和国特許出願公開第４４２９５２２号明細書 ドイツ連邦共和国特許出願公開第３２４５２７２号明細書 米国特許出願公開第５，５２５，２０５号明細書 米国特許第６，６６２，４３９号明細書 米国特許出願公開第５，７５９，４１６号明細書 ヨーロッパ特許第０８３４１９１号明細書 米国特許出願公開第２００３／００４７２８０号明細書 特開２００３０４７８４１号明細書

本発明の課題は、複数の切欠きの配置時にこれらの切欠きの端部が当該それぞれの目標位置からずれる加工状況に対しても、切欠きを設けることによって、異なる複数の領域の希望した確実な電気絶縁を提供することを可能にすることにある。

本発明によれば、この課題は、請求項１に記載の特徴による方法によって解決される。本発明のその他の構成は、従属請求項に記載されている。

すなわち、本発明によれば、最初に、導電層のストリップ状領域が、１つ又は異なる複数の切欠きの結合すべき複数の端部間に保持されているように、当該複数の端部が、異なる複数の領域を絶縁するために重なり合うことなしに互いに平行に配置されることが提唱されている。この場合、実際の位置が目標の位置からずれるときでも、短絡を引き起こす電気ブリッジが除去されることによって、同じ切欠き又は異なる複数の切欠きの複数の端部内で平行な経路が、確実な絶縁を保証するという特筆すべき認識に、本発明は基づく。この場合、当該複数の端部間で平行な１つの経路がずれているときに、最初は、導電層の１つのストリップ状領域が、切欠きのこれらの端部間に保持されているという物理的な効果を、本発明は利用する。しかしながら、包囲されている熱的に広範囲に絶縁された領域の著しく低下した熱放射又は熱伝達の可能性が、複数の切欠きを設けたことによって当該熱を隣接している複数の端部内へ流入させようとする。その結果、当該流入された熱が、ストリップ状領域の隣接面だけを通じて伝達され得る。その結果、このストリップ状領域の確実な剥離を保証するためには、この間接的な熱流入で既に十分である。その結果、すなわち、電気絶縁するためには、複数の切欠きを重ね合わせることも、切欠きの複数の端部の互いに直接に隣接している位置も必要でない。したがって、本発明によれば、複数の切欠きを設けるときに、当該複数の位置が一致されるのではなくて、目標の位置として、これらの切欠きの平行な経路が、僅かに間隔をあけて設けられているように、制御プログラムが選択され得る。この場合、公差の起こりうる影響が、ストリップ状領域の確実な剥離を妨害しないように、当該間隔が選択されている。

複数の端部は、平行な直線に沿って延在する複数の切欠きを延長させることによって既に達成され得る。その結果、当該複数の端部が、平行に且つ互いに隣接して延在する。これに対して、複数の端部が、複数の切欠きの湾曲部分又は屈曲部分として設けられる別の実施の形態が、特に良好に実現される。これによって、平行な経路に必要な面積が著しく減少されると同時に、複数の切欠きの経路及びそれぞれの方向に依存しない複数の端部の平行な経路が得られる。このため、例えば、特に直角の屈曲部分又はらせん形の経路が設けられ得る。このらせん形の経路は、比較的小さい面積内に平行に延在する端部の比較的大きい長さを構成する。

本発明の方法の同様に特に良好に実現される別の実施の形態では、複数の端部の少なくとも一部が、平行な複数の直線に沿って延在し、当該複数の端部の少なくとも一部自体の間で一定の幅の層のストリップ状領域を包囲し、既知の公差に起因して、当該方法の実施時に、これらの端部が重なることがないにもかかわらず、導電層のストリップ状領域の剥離が、間接的なエネルギー流入に基づいて、例えば追加の流体の流れによっても同時に保証される。

この場合、結合すべき複数の切欠きが、平行な加工進路に沿って設けられ、当該端部が、これらの加工進路に対してほぼ直角に設けられることが特に有益である。これによって、特に確実な絶縁が、当該複数の切欠きによって得られる。この場合、しかも、１つの端部が、同じ切欠きの別の部分と重なることがない。

さらに、実際には、各端部の長さが、導電層又は熱エネルギーの流入のパラメータに応じて決定されることが特に有益である。これによって、端部の長さが、それぞれの目的に合った値に限定される。その結果、特に不要な作業工程及び望まない追加の面積が回避され得る。

原理的には、複数の切欠きの複数の端部を設けるときに、異なる複数の端部の一部を、特に当該異なる複数の端部の一部内で低下されたレーザー出力密度にも関連させて重ねるか又は接触させるため、増大している幅が、レーザービームの照射を広げることによって提供されてもよい。これに対して、当該方法を経費のかかる制御回路なしに迅速に且つ確実に実現できるようにするためには、各端部がその主延在部分に沿って一定の幅を有する、当該方法の構成が特に簡単である。

追加の１つの弱い部分つまり切欠きが、複数の端部間の幾何学的な中心に沿って、特にこれらの端部に対して平行に、これらの端部間の導電層の１つの領域内に設けられることによって、より大きくずれているときでも、対応する絶縁部が確実に設けられ得る。

この場合、当該方法は、電気絶縁だけに限定されない。むしろ、複数の領域間の切欠きが、これらの領域の熱的又は機械的な分離又は絶縁に役立ち、例えばこうして包囲されているこれらの領域をシート状に剥離すること支援することも、実際に証明されている。

本発明は、様々な実施の形態を可能にする。本発明の基本原理をさらに明確に説明するため、これらの実施の形態のうちの１つの実施の形態を図面で示し、以下で説明する。

互いに離れた平行な複数の端部を有する、本発明の方法にしたがって設けられた２つの切欠きを示す。 曲げられた複数の端部を有する複数の切欠きの別の実施の形態を示す。 複数の切欠きの別の実施の形態を示す。この実施の形態の場合、複数の端部が互いに直接に隣接している。 複数の切欠きのもう１つの別の実施の形態を示す。この実施の形態の場合、複数の端部が互いに重なる。

以下に、本発明の方法を図１〜４に基づいて詳しく説明する。この方法によれば、さらに図示されなかった基板上の、導電層６の異なる領域４，５間に分離した切欠き２，３を設けることによって、電気絶縁部が、回路基板１内に製作される。このため、切欠き２，３が、溝状の凹部として図示されなかったレーザービームによって加工経路に沿って導電層６内に設けられる。電気絶縁部を領域４，５間に確保するため、複数の隣接面が接触している必要なしに、切欠き２，３の端部７，８が、平行な直線に沿って延在し、当該端部７，８自体の間で一定の幅のストリップ状領域９を包囲する。端部７，８を設けるときの熱の流入に起因して、このストリップ状領域９が、それ自体によって基板から剥離するか又は圧縮空気の放射にアシストされて容易に除去され得るように、このストリップ状領域９の付着力が低下される。それ故に、このストリップ状領域９に向けられた直接のレーザー放射が必要でない。その結果、追加の加工工程が不要になる。したがって、ストリップ状領域９の確実な剥離を保証するためには、切欠き２，３を重ねる必要がなく、さらに電気絶縁のために切欠き２，３の端部７，８を互いに直接に隣接するように位置決めする必要もない。図１中には、端部７，８の配置が、平行な切欠き２，３の隣接した経路として示される。これに対して、図２の端部７′，８′はそれぞれ、切欠き２，３の屈曲部分として設けられている。したがって、切欠き２，３の複数の主延在軸線が、偶然に揃っているときに、これらの切欠き２，３は、領域４内に達しているストリップ状領域９′自体を包囲する。この場合、端部７，７′，８，８′のそれぞれの形状の選択は、図示されなかった残りの回路基板の形にほとんど依存する。実際に、揃わなくなると、当該不揃いは、図３及び４中に示された状況に該当する。図３による場合、端部７″，８″の互いに直接に隣接している経路が、領域４，５の最適な絶縁を伴って実現されている。これに対して、図４中に示された場合には、端部７′″，８′″が重なり、したがって、切欠き２，３が深くなる結果、レーザービームが、基板に作用する。しかしながら、この作用範囲が、当該屈曲部分によって回路基板の機能に対して重要でない領域内に移動する。回路基板の形に応じて、図１中に示された実施の形態と違う利点も、当該移動から導かれる。

１ 回路基板
２ 切欠き
３ 切欠き
４ 領域
５ 領域
６ 導電層
７ 端部
７′端部
７″ 端部
７′″ 端部
８ 端部
８′ 端部
８″ 端部
８′″ 端部
９ ストリップ状領域
９′ ストリップ状領域

Claims (8)

1. 溝状の切欠き（２，３）が、加工進路に沿って熱エネルギーの流入によって導電層（６）内に選択的に設けられ、同じ又は異なる複数の切欠き（２，３）の端部（７，７′，８，８′）が互いに結合されることによって、基板上の前記導電層（６）の異なる複数の領域（４，５）間に１つの切欠き（２，３）を設けることで回路基板（１）内に電気絶縁部を設けるための方法において、
   最初に、前記導電層（６）のストリップ状領域（９，９′）が、１つ又は異なる複数の切欠き（２，３）の結合すべき複数の端部（７，７′，８，８′）間に保持されているように、当該複数の端部（７，７′，８，８′）が、前記異なる複数の領域（４，５）を絶縁するために重なり合うことなしに互いに平行に配置されることを特徴とする方法。
2. 前記複数の端部（７，７′，８，８′）は、前記複数の切欠き（２，３）の湾曲部分又は屈曲部分として設けられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 結合すべき前記複数の切欠き（２，３）は、平行な加工進路に沿って設けられ、それぞれの前記端部（７，７′，８，８′）は、これらの加工進路に対してほぼ直角に設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記複数の端部（７，７′，８，８′）の少なくとも一部が、平行な複数の直線に沿って延在し、当該複数の端部の少なくとも一部自体の間で一定の幅の層の前記ストリップ状領域（９，９′）を包囲することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記端部（７，７′，８，８′）間で包囲された前記ストリップ状領域（９，９′）は、流体の流れによって除去されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 各端部（７，７′，８，８′）は、その主延在部分に沿って一定の幅を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. 追加の１つの弱い部分つまり切欠きが、前記端部（７，７′，８，８′）間の前記基板（６）上の前記導電層（６）の１つの領域の、特に幾何学的な中心内に設けられることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記熱エネルギーの流入は、レーザービームによって実施されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。

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