KR20170118839A

KR20170118839A - 다층 버스 보드

Info

Publication number: KR20170118839A
Application number: KR1020177026322A
Authority: KR
Inventors: 리차드 슈나이더; 조셉 제이. 린치
Original assignee: 인터플렉스 인더스트리즈 인코포레이티드
Priority date: 2015-02-18
Filing date: 2016-02-16
Publication date: 2017-10-25
Also published as: EP3259963A4; CA2977045A1; CN107535050B; EP3259963B1; KR102327809B1; US10779392B2; US20180049310A1; US10485092B2; WO2016133861A1; CN107535050A; US20200060022A1; CA2977045C; EP3259963A1

Abstract

다층 버스 보드는 복수의 전기적 전도성 제 1 층들, 및 인접한 제 1 층들 간에 배치된 적어도 하나의 제 2 유전체 층을 포함하는 다층 적층된 어셈블리; 및 유전체 재료로 형성되는 프레임을 포함하고, 프레임은 상기 다층 적층된 어셈블리의 적어도 일부를 캡슐화하고 고정식으로 정렬된 맞댐 관계로 상기 제 1 층 및 상기 제 2 층을 기계적으로 유지시킨다.

Description

다층 버스 보드

본 출원은 2015년 2월 18일 출원되고 발명의 명칭이 MULTILAYER BUS BOARD HAVING A MOLDED FRAME인 미국 가 출원 번호 제 62/117,705호의 우선권을 주장한다. 본 출원은 또한 2015년 4월 28일 출원되고 발명의 명칭이 MULTILAYER BUS SYSTEM인 미국 가 출원 번호 제 62/153,710호의 우선권을 주장한다. 위에 열거된 더 이전 출원들 각각은 이로써 본원에 인용에 의해 통합된다.

본 발명은 다층 버스 보드(board)들 및 보다 구체적으로 다층 버스 보드 어셈블리들에 관한 것이고, 다층 버스 보드 어셈블리들은 전도성 층들 사이에서 유전체 절연체 코팅 또는 막을 포함하고 어셈블리를 적어도 부분적으로 캡슐화하거나 적소에 유지시키는 몰딩된 프레임 또는 매질에 의해 함께 기계적으로 유지된다.

다층 버스 바아(bar)들 및 버스 보드들(이후 "다층 버스 보드들"이라 지칭됨)은 전력 및 신호 분배를 위해 전기 디바이스들에 일상적으로 이용되어 왔고 많은 상이한 형태들을 취한다. 기술 분야에서 알려진 일부 버스 보드들은 라미네이팅된(laminated) 구성을 이용하고, 라미네이팅된 구성에서, 전도성 판들 또는 층들은 그 사이에 배치된 유전체 층에 의해 인접한 전도성 층들로부터 절연된다.

하나의 알려진 구성에서, 다층 샌드위치는 고체화가능 유전체 매질 내에 캡슐화된다. 애퍼처(aperture)들은 캡슐화된 구조를 관통하여 제공되고 전도성 핀들 또는 포스트(post)들은 구조를 통해 구동되어 적층된 전도성 판들과 전기 접촉하고 이들을 전기적으로 상호연결한다. 그런 구조는 미국 특허 제 4,133,101호에 개시된다. 다른 캡슐화된 다층 버스 바아 및 버스 보드 구조들은 예컨대 미국 특허들 제 7,977,777호 및 미국 공개 출원 제 2014/0185195호에 개시된다. 몰딩된 콘덴서를 형성하는 방법은 미국 특허 제 1,871,492호에 개시된다.

특정 애플리케이션들에서, 다층 버스 보드의 다른 층들과 전도성 접촉을 하지 않고 핀 또는 단자를 통하여 다층 버스 보드의 하나 또는 그 초과의 전도성 층들에 연결을 형성하는 것은 바람직하다. 버스 보드가 전도성 층과 유전체 층의 교번하는 샌드위치로서 형성되는 하나의 구성에서, 버스 보드를 통해 연장될 핀에 비해 오버사이징된(oversized) 개구들이 제공되거나 버스 보드를 형성하기 위하여 층들의 라미네이션(lamination) 이전에 절연 도넛(donut) 또는 슬리브(sleeve)가 개구에 배치된다. 이들 유전체 층들은 통상적으로 다수의 전도성 층들에 대한 결합제(bonding agent)들로서 사용되는 에폭시 기반 코팅들을 기반으로 하는 막이다. 핀이 버스 보드를 통하여 압박될 때, 핀은 그런 슬리브를 포함하지 않는 전도성 층들과의 접촉이 이루어지고 그런 슬리브를 포함하는 층들로부터 절연된다. 이들 타입의 구성들에서, 에폭시 코팅 유전체들은 통상적으로 기계적 강도에 대한 필요 때문에 적어도 전체 전도성 층들의 대부분을 커버한다. 이런 코팅은 특정 고전력 스위칭 회로들에 필요한 열 소산을 제한시킬 수 있다. 이런 방식에서 다층 버스 보드의 어셈블리는 전도성 층들의 특정 개구들 내에 절연 슬리브들의 선택적인 배치를 수반한다. 에폭시 기반 유전체들의 세팅 시간들뿐 아니라 이런 절차는 제조 프로세스에서 시간 소비적이고, 값비싸고 그리고 부피를 제한시킬 수 있다. 그러므로, 대량 생산이 허용되고, 단자들 또는 핀들의 상호연결이 허용되고, 열 소산을 허용하도록 설계될 수 있고, 위치적 및 기계적 유지(locational and mechanical holding)를 위한 토포그래피(topography)의 피처(feature)들을 부가할 수 있고 그리고 다층 버스 보드의 선택된 층들에 부가되는 부품들 없이 필요한 대로 홀들을 통하여 유전체 절연체를 부가할 수 있는 것과 동일한 핵심 구성을 생산하기 위한 방법 및 버스 보드를 가지는 것이 바람직할 것이다.

이들 종래 기술 시스템들은 통상적으로 금속 분말 코팅 또는 에폭시 기반 라미네이션 절연체들 및 삽입물들 형태의 부가적인 절연체들을 사용하여 전도체들이 인접한 층에 도달하기 위한 관통 채널들을 생성한다. 이 모두를 함께 통합하기 위한 라미네이션 프로세스는 PCB들의 라미네이션과 유사하고, 라미네이션 프로세스를 위해 최대 40분 내지 1시간이 걸린다. 최종 제품은 구부러져 형성될 수 있지만 로케이터(locator)들, 볼트-쓰루(bolt-through)들 등과 관련하여 특징이 없다.

높은 인덕턴스를 회피하기 위하여, 버스 전도체들은, 전류가 각각의 인접한 전도성 시트를 통하여 동일하게 그리고 반대 방향으로 흐르도록, 전기적으로 밸런싱(balance)될 필요가 있다. 그렇게 연결될 때, 이들 반대 필드(field)들은 서로를 효과적으로 상쇄시킬 것이다. 전도체들이 더 근접할수록, 이런 상쇄 효과는 더 커진다. 그러므로, 선택된 유전체 재료는 적용 전압의 초과시에도 계속해서 적절히 절연 내력을 가지면서 가능한 한 얇아야 하고, 이는 회로 인덕턴스가 거의 부가되지 않게 한다. 더 근접하고, 더 얇고, 그리고 더 넓은 전도체들은 전체 회로 인덕턴스를 감소시키기 위한 핵심이고, 이는 최대 성능에 도달하게 한다. 다른 종래 기술 접근법은 단지 2개의 구리 시트들을 몰딩 프로세스에 넣고 2개의 구리 시트들 간에 플라스틱이 흐르도록 2개의 구리 시트들을 떨어져 유지시키는 것이다. 이런 접근법은, 산업이 매우 얇은 버스 층들을 요구하기 때문에 오늘날의 기술에는 충분하지 않을 수 있다. 층들 간에 높은 유전체와 함께 반대 전위들 간의 얇은 갭들은 스위칭 속도들이 상승할 때 인덕턴스를 낮게 유지시킨다. 더 큰 간격 및 두꺼운 버스 층들은 라미네이팅 접근법과 마찬가지로 더 높은 인덕턴스를 생성한다.

또한 더 높은 칩 온도들로 인해 매우 높은 온도들(250C보다 더 높음)로 이동할 필요가 커지고 있지만, 현재 많은 라미네이션 재료들은 더 높은 온도들에서 문제를 가지며, 이는 해결해야 할 부가적인 문제들을 초래한다.

전력 밀도 증가로, 다층 버스 보드 어셈블리들은 더 소형화될 필요가 있다. 기계적으로 응집되고 전기적으로 효율적인 방식으로 다양한 전력 어셈블리들 및 모듈들 내에서 서브어셈블리들을 연결할 필요가 있다. 최대 1200 볼트(그러나 이에 제한되지 않음)의 고전압 어셈블리들은 컴팩트한 서브어셈블리들 간에 반대 극성 전도성 평면들을 필요로 하고, 서브어셈블리들 및 부품들이 하나의 공통 전력 평면으로 하나의 어셈블리에 함께 네스팅(nest)될 수 있도록 형상들 및 위치 피처들을 배치시킨다. IGBT(insulated-gate bipolar transistor)들과 같은 고전력 스위칭 회로들의 애플리케이션 경우에, 이들 전력 평면들은 스위칭 속도들에 악영향을 미칠 과전압을 유발하지 않기 위하여 낮은 인덕턴스로 높은 캐패시턴스를 지원할 필요가 있다.

본 발명의 제 1 양상의 실시예들에 따라, 다층 버스 시스템에 대한 종래의 접근법들의 많은 단점들을 처리하는 다음 피처들 중 임의의 하나 또는 조합을 포함할 수 있다:

대량 생산 및 더 낮은 비용들과 양립할 수 있는 효율적인 더 높은 처리량 제조 방법들;

공통 버스 구조로 서브어셈블리들을 접합시키기 위한 더 나은 위치 및 네스팅을 허용하는 외부 토폴로지들 및 피처들을 제공하는 다층 버스 보드들;

절연된 홀들을 생성하기 위한 내부 절연체들, 하네스(harness)들 및 상호연결부를 또는 다른 타입들의 하드웨어와 같은 여분의 부품들의 제거를 장착하기 위한 스탠드오프(standoff)들;

더 나은 열 소산을 허용하고 더 풍부한 기능 제품을 제공하는 버스 바아 영역들을 개방하는 선택적인 기계적 접합 영역들의 사용;

더 낮은 전체 인덕턴스를 위하여 대향 버스들을 매우 근접하게 하면서, 더 짧고, 더 넓고 그리고 밸런싱된 전류 경로들로 효율성을 증진시키는 다층 버스 보드 설계들; 및

이는 절연체 및 컴포넌트 홀더(holder) 또는 로케이터로서 몰딩된 유전체 재료들을 사용하여 버스의 층들 상에 또는 층들 간에 능동 컴포넌트를 통합할 수 있다.

본 발명의 제 2 양상은 다층 버스 보드를 포함하고, 다층 버스 보드는 복수의 전기 전도성 제 1 층들, 및 인접한 제 1 층들 간에 배치된 적어도 하나의 제 2 유전체 층을 포함하는 다층 적층된 어셈블리; 및 유전체 재료로 형성된 프레임을 포함하고, 프레임은 다층 적층된 어셈블리의 주변부의 적어도 일부를 캡슐화하고 고정식으로 정렬된 맞댐 관계로 제 1 및 제 2 층들을 기계적으로 유지시킨다.

본 발명의 제 2 양상의 실시예들은 다음 피처들 중 임의의 하나 또는 조합을 포함할 수 있다:

● 제 1 층들은 길이, 폭 및 두께를 가지며, 전기는 길이를 따라 각각의 제 1 층을 통하여 그리고 제 1 층의 폭 및 두께에 의해 규정된 영역을 통하여 흐르고, 그리고 두께는 0.25 내지 0.6 mm 범위이고 폭 대 두께의 비율은 200:1 보다 크다.

● 전기는 인접한 제 1 층들을 통하여 반대 방향들로 흐르고 인접한 제 1 층들은 서로로부터 0.3 mm 미만으로 떨어져 포지셔닝된다.

● 동작 전압은 25 볼트보다 크고 약 4000V까지 확장된다.

본 발명의 추가 양상은, 다층 버스 보드가 적어도 2개의 층들을 포함하여야 하고 일 양상에서 2보다 더 많은 제 1 층들이 존재한다는 것이다.

제 2 유전체 층은 주변 단부 부분을 포함하고, 그리고 주변 단부 부분은 각각의 인접한 제 1 층들의 외향으로 연장되고, 그리고 제 2 유전체 층의 주변 단부 부분은 프레임으로 연장된다.

본 발명의 양상에서, 다층 적층 어셈블리 주변부는 비선형 기복(undulation)들을 포함하고, 상기 프레임은 비선형 기복들의 적어도 일부를 커버한다.

본 발명의 양상에서, 다층 적층된 어셈블리는 관통 홀을 포함하고; 관통 홀은 복수의 제 1 층들 중 제 1 층의 전도성 부분에 포지셔닝되고 구성되며, 전도성 접촉부가 관통 홀을 통하여 배치될 때, 전도성 접촉부와 전기적 짝을 이뤄 상호연결되도록 크기가 정해지고; 다층 적층된 어셈블리는 관통 홀과 정렬하여 제 1 층들 중 제 2 층의 전도성 부분에 오버사이징된 개구를 포함하고, 그리고 프레임은 제 1 층들 중 적어도 하나의 층의 오버사이징된 개구에 배치되고 프레임과 원피스(one piece) 일체형 부분으로서 형성되는 적어도 하나의 유전체 슬리브(sleeve) ― 슬리브는 관통 홀과 정렬되는 슬리브 개구를 가짐 ―를 포함하여, 전도성 접촉부가 다층 적층된 어셈블리의 관통 홀을 통하여 배치될 때, 제 1 층들 중 제 2 층의 전도성 부분으로부터 전도성 접촉부를 절연시킨다.

본 발명의 양상에서, 다층 적층 어셈블리는 상기 어셈블리를 통하여 연장되는 적어도 하나의 관통부(penetration)를 더 포함하고, 상기 프레임은 고정식으로 정렬된 맞댐 관계로 제 1 및 제 2 층들을 기계적으로 유지시키기 위하여 관통부를 통하여 연장된다.

본 발명의 양상에서, 다층 적층 어셈블리의 외부 층들 중 적어도 하나의 층은 전도성 제 1 층들이고, 그리고 각각의 제 1 층은 유전체 제 2 층에 인접한 내부 표면을 가진다.

본 발명의 양상에서, 다층 적층 어셈블리의 외부 층들 각각은 전도성 제 1 층들이고, 그리고 각각의 제 1 층은 유전체 제 2 층에 인접한 내부 표면, 및 다층 적층 어셈블리의 외부 표면을 포함하는 외부 표면을 가진다.

본 발명의 양상에서, 외부 층의 외부 표면들 중 적어도 하나의 표면은 표면 방사율(emissivity)을 증가시키도록 표면 처리되고, 그리고/또는 외부 층의 외부 표면들 중 적어도 하나의 표면은 열 소산을 증가시키도록 탄소로 코팅된다.

본 발명의 양상에서, 다층 버스 보드는 제 2 층의 연장된 부분에 인접하게 포지셔닝된 접착제를 더 포함할 수 있고, 그리고 상기 접착제는 제 1 층과 프레임 간의 접착력을 향상시키도록 작용한다.

본 발명의 양상에서, 프레임은 스탠드오프들, 위치결정 피처들, 및 피처들에 대한 볼트, 및 이들의 조합들을 포함하는 그룹으로부터 선택된 토포그래픽컬(topographical) 피처들을 포함한다.

본 발명의 양상에서, 다층 버스 보드는 전기 컴포넌트를 더 포함할 수 있고, 상기 전기 컴포넌트는: 전류 분류기(ammeter shunt), 서미스터(thermistor), 다이오드, 센서, 전류 센서, 저항기, 캐패시터 및 이들의 조합들을 포함하는 그룹으로부터 선택되고, 전기 컴포넌트는 관통 홀에 인접하게 포지셔닝되고, 그리고 프레임에 의해 다층 적층 어셈블리에 대해 절연되고, 상기 전기 컴포넌트는 적어도 2개의 접촉 리드(lead)들을 포함하고 그리고 각각의 접촉 리드는 상이한 제 1 층들에 전기적으로 연결된다.

본 발명의 양상에서, 프레임은 다층 적층 어셈블리의 외부 표면에 인접하게 포지셔닝된 유전체 슬리브를 포함하도록 연장되고, 전기 컴포넌트를 더 포함하며, 전기 컴포넌트는 유전체 슬리브에 의해 다층 적층 어셈블리에 대해 절연되고, 전기 컴포넌트는 적어도 2개의 접촉 리드들을 포함하고 그리고 각각의 접촉 리드는 다층 적층된 어셈블리의 상이한 제 1 층들과 물리적 접촉한다.

본 발명의 양상에서, 복수의 제 1 층들 중 제 1 층은 다층 적층 어셈블리로부터 외향으로 연장되어 상기 전기 컴포넌트 리드들 중 적어도 하나의 리드에 대해 스프링 접촉을 제공한다.

본 발명의 양상에서, 복수의 제 1 층들 중 제 1 층은 다층 적층 어셈블리로부터 외향으로 연장되어 상기 전기 컴포넌트 리드들 중 적어도 하나의 리드에 대해 외부 전기 접촉부를 제공한다.

본 발명의 양상에서, 프레임은 다층 적층 어셈블리의 외부 표면에 인접하게 포지셔닝되는 유전체 슬리브를 포함하도록 연장되고, 복수의 제 1 층들 중 제 1 층은 다층 적층 어셈블리로부터 외향으로 연장되어 외부 전기 접촉을 제공하고, 다층 버스 보드는 전기 컴포넌트를 더 포함하고, 전기 컴포넌트는 유전체 슬리브에 인접하게 포지셔닝되고, 유전체 슬리브에 의해 다층 적층 어셈블리에 대해 절연되고, 상기 전기 컴포넌트는 제 1 및 제 2 접촉 리드들을 포함하고 그리고 제 1 접촉 리드는 외부 표면과 물리적 접촉하고 제 2 접촉 리드는 다층 적층된 어셈블리의 복수의 제 1 층들 중 제 1 층과 물리적 접촉한다.

본 발명의 양상에서, 다층 버스 보드는 적어도 2개의 리드들을 가지는 컴포넌트를 더 포함하고, 컴포넌트는 컴포넌트의 리드들에 기계적으로 접촉하도록 제 1 층들의 평면들로부터 성형되거나 형성되는 리드들에 의해 2개의 인접한 제 1 층들 간에 부착될 수 있다.

본 발명의 이들 및 다른 피처들, 장점들 및 목적들은 다음 상세한 설명, 청구항들 및 첨부된 도면들을 참조하여 당업자들에 의해 추가로 이해되고 인지될 것이다.

도 1은 종래 기술의 라미네이팅된 버스 보드의 단면도를 포함한다.
도 2a는 본 발명의 버스 보드 어셈블리의 부분 분해도이다.
도 2b는 도 2a의 버스 보드의 일부의 분해도이다.
도 2c는 도 2a의 버스 보드의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 다층 버스 보드 구성에서 절연된 관통 홀들을 생성하기 위해 프레임과 일체형인 몰딩된 부분의 사용을 예시하는 절개된 사시도이다.
도 4a는 본 발명의 버스 보드 어셈블리의 사시도이다.
도 4b는 도 4a의 버스 보드의 분해도이다.
도 4c는 도 4a의 버스 보드의 단면도이다.
도 5a는 종래 기술의 크림핑된(crimped) 에지를 도시한다.
도 5b는 종래 기술의 에폭시 충진 에지를 도시한다.
도 6a는 본 발명의 다층 버스 보드의 에지 부분을 도시한다.
도 6b는 부가적인 플라스틱 유지 피처를 가지는 다층 버스 보드의 에지 부분을 도시한다.
도 7a는 종래 기술의 크림핑된 에지를 도시한다.
도 7b는 본 발명의 다층 적층된 어셈블리의 일부를 도시한다.
도 8은 버스 보드의 몰딩된 프레임의 토폴로지의 사시도를 도시한다.
도 9는 통합된 컴포넌트 예를 도시하는 인서트 뷰(view)와 함께, 몰딩된 버스 보드의 토폴로지의 다른 사시도를 도시한다.
도 10은 절개된 부분을 가지는 통합된 컴포넌트의 사시도를 도시한다.
도 11은 몰딩된 다층 버스 보드의 토폴로지의 사시도를 도시한다.
도 12는 절개된 부분을 가지는 통합된 컴포넌트의 다른 사시도를 도시한다.
도 13은 절개된 부분을 가지는 통합된 컴포넌트의 다른 사시도를 도시한다.
도 14는 절개된 부분을 가지는 통합된 컴포넌트의 다른 사시도를 도시한다.
도 15는 본 발명에 따른, 접혀지고 만곡된 몰딩된 다층 버스 보드 어셈블리들의 사시도들을 도시한다.

도 1을 참조하여, 종래 기술의 라미네이팅된 버스 보드(15)의 단면도에는, 각각의 구리 시트(40) 간에 개재되며 구리 시트들(40)의 양쪽 외부 표면들을 커버하는 에폭시 분말 기반 라미네이팅된 막 층들(50)과 평행하게 배치된 3개의 구리 시트들(40)이 도시된다. 부싱(bushing)들(60)은 다층 버스 보드(15)에 개재되어 관통 홀들을 절연시키도록 작용한다.

에폭시 기반 라미네이팅된 막은 구리 시트들에 대한 유전체 절연체로서 사용되고, 통상적으로 적어도 삼십(30) 분이 걸리는 라미네이션 프레스(press)에서 원하는 표면들 상에 본딩된다. 부싱들은 관통 홀들을 위한 절연체들로서 삽입되고 사용된다. 따라서, 스탠드오프들, 위치결정 피처들 또는 절연체들은 종래 기술의 다층 버스 보드(15)에 대한 2차 부가물들이고 관통 홀들을 통하여 다층 버스 보드 상에 장착될 수 있다.

본 발명에 따라, 다층 버스 보드가 개시된다. 도 2a, 2b 및 2c, 그리고 구체적으로 도 2b를 참조하여, 다층 버스 보드(100)는 다층 적층된 어셈블리(108)를 포함하고, 다층 적층된 어셈블리(108)는 인접한 전도성 층들(102) 간에 유전체 층(104)이 배치되는 복수의 전도성 판들 또는 층들(102)을 포함한다. 예컨대, 전도성 판들 또는 층들(102)은 고전도성인 구리 층들 또는 임의의 다른 적절한 고전도성 재료로서 제공될 수 있다. 유전체 층들(106)은 선택적으로 외부 전도성 층들(102)의 양측 상에 배치될 수 있다. 집합적으로, 전도성 층들(102), 유전체 층들(104) 및 외부 유전체 층들(106)(존재하는 경우)은 다층 적층된 어셈블리(108)를 형성한다.

유전체 층들(104, 106)은 종이 층들, 중합체 막들, 예컨대 열가소성 막들, 세라믹 직조 섬유들, 셀룰라이트 막들, Nomex® 또는 애플리케이션에 적절한 유전체 특성들을 가진 임의의 다른 적절한 유전체 시트 재료의 형태로 제공될 수 있다. 제한이 아닌 예로써, 유전체 층들은 0.127mm 내지 0.3 mm 범위의 두께를 가지는 종이일 수 있고, 다른 두께들의 유전체 층들이 특정 애플리케이션에 기반하여 바람직할 수 있고 특정 유전체 층들이 다층 적층된 어셈블리에서 다른 유전체 층들과 상이한 두께들 및 유전체 특성들을 가지는 것이 바람직할 수 있다는 것이 인지된다. 유전체 층들은 인접한 전도성 층들과 별개의 층들이다.

도 2에 도시된 바와 같은 본 개시내용에 따라 생산되는 예시적인 버스 보드(100)는 2개의 전도성 층들을 포함한다. 그러나, 본 개시내용에 따라 생산되는 버스 보드가, 유전체 층들(104)이 사이에 배치되는 2개, 3개, 4개 또는 그 초과의 전도성 층들(102)을 포함할 수 있다는 것이 인지되어야 한다.

몰딩된 프레임(110)은 다층 적층된 어셈블리 및 인접한 전도성 층들(102) 및 유전체 층들(104 및 106)을 고정식으로 정렬되어 적층된 어레인지먼트로 기계적으로 유지시킨다. 프레임은 임의의 적절한 몰딩가능하거나 경화되는 유전체재료, 이를테면 열가소성, 열경화성 에폭시 또는 다층 적층된 어셈블리를 고정식으로 정렬된 어레인지먼트로 기계적으로 유지시키는 다른 재료로 몰딩될 수 있다. 프레임(110)은 프레임(110)과 일체형인 레그(leg)들 또는 웹-형 부재들(110a, 110b)을 포함할 수 있고, 레그들 또는 웹-형 부재들(110a, 110b)은 어셈블리(108)의 주변부로부터 멀리 떨어진 영역들에서 층들(102, 104 및 106)을 단단하게 적층된 어레인지먼트로 유지시키는 역할을 한다. 프레임이 (몰딩을 통하여) 어셈블리 위에 형성되는 것이 바람직하지만, 본 발명의 양상에서, 프레임은 사전몰딩될 수 있고 그 다음 후속 단계에서 어셈블리 위에 고정될 수 있다.

다층 적층된 어셈블리(108)가 프레임(110)에 의해 기계적으로 고정되기 때문에, 종래의 라미네이팅된 버스 보드들에 이용되는 접착제들, 라미네이션 또는 본딩 프로세스들이 필요하지 않다. 부가적으로, 프레임(110)을 몰딩하거나 세팅하는 프로세스에서, 프레임 재료는 유전체 층들(104, 106)의 에지들에 접착된다. 유전체 층들(104, 106)에 플라스틱 프레임(110)의 우수한 접착은 전도성 층들의 주변부 둘레에 유리한 절연을 제공하고 이에 의해 어셈블리(108)의 에지들에서의 크리프(creep) 거리를 개선시킨다. 현재 설명된 방식으로 버스 보드들의 생산은 특히 대량 생산 프로세스들에 적절하다. 부가적으로, 현재 개시된 몰딩된 다층 버스 보드는 매우 얇은 유전체 시트들 또는 막들을 활용하여, 전도성 층들 사이에 전기 절연을 유지하면서 전도성 층들이 아주 근접하여 적층될 수 있게 한다. 보다 구체적으로, 얇은 유전체 및 더 넓은 전류 경로들에 의해 분리되는 근접하게 이격된 전류 경로들 또는 대향된 층들의 평면들은 더 낮은 인덕턴스, 더 빠른 스위칭 속도들 및 더 빠른 열 소산을 유발한다. 그런 구성은 고속 전기 회로들, 예컨대 인버터들, 스위칭 전력 공급기들 등에서 이용되는 고속 스위칭 회로들에서 전기 효율성을 개선시킨다.

도 2c에 도시된 바와 같이 다층 적층된 어셈블리(108)의 개구들을 통하여 압박되는 전도성 압입 핀, 높은 수직력(normal force) 연결기들 또는 임의의 다른 적절한 전도성 단자(이후 "전도성 접촉부")의 사용을 통하여 어셈블리의 개별 전도성 층들(102)에 대해 전기 연결들이 이루어질 수 있다. 전도성 접촉부(200)가 하나 또는 그 초과의 전도성 층들(102)을 통과하고 다른 층(202b)과 전기 연결을 이루지 않으면서 선택된 전도성 층(202a)과 전도적으로 상호연결하는 것이 원해지면, 전도성 접촉부(200)가 전기적 상호연결을 이루지 않고 통과할 오버사이징된 개구(204)가 층(202b)에 제공된다. 전도성 접촉부(200)와 압입식 전기 상호연결하도록 크기가 정해진 더 작은 접촉부 수용 개구(206)는 전도성 층(202a)에 제공된다. 보다 구체적으로, 접촉부 수용 개구(206)는, 전도성 접촉부(200)가 접촉부 수용 개구(206)의 벽들에 인접하여, 전도성 접촉부(200)가 다층 적층된 어셈블리(108)를 통하여 압박될 때, 전도성 접촉부(200)를 개별 전도성 층(202a)에 전기적으로 상호연결시키도록 크기가 정해진다.

유전체 재료의 프레임(110)은 버스 보드(100)의 주변부 둘레에 몰딩되거나 세팅된다. 프레임(110)을 몰딩할 때, 절연 슬리브들(208)은 오버사이징된 개구들(204) 내의 몰딩된 프레임(110)의 일체형 부분으로서 형성되어 전도성 접촉부들(200)이 층(202b)과 전기 접촉하는 것을 방지할 수 있다(도 2c). 슬리브들(208)은 프레임(110)의 원피스(one-piece) 일체형 부분으로서 몰딩된다. 슬리브(208)의 위치에 따라, 슬리브는 프레임의 주변 부분으로부터 연장되는 레그들 또는 웹-형 부재들을 통하여 프레임의 주변 부분에 연결될 수 있다. 슬리브들(208)은 예시된 바와 같이 세장형 슬롯들을 둘러싸도록 구성된 원형일 수 있거나, 또는 적용가능한 전도성 층으로부터 접촉부들(200)을 절연시키면서 전도성 접촉부들(200)의 원하는 구성들을 수용하기 위한 임의의 다른 원하는 형상을 가질 수 있다.

슬리브들(208)은 다층 적층된 어셈블리(108)의 어느 한 측으로부터 내향으로 연장될 수 있다. 부가적으로, 오버사이징된 개구들이 내부에 몰딩된 절연 슬리브들을 가지는 다층 적층된 어셈블리의 어느 한 측으로부터 연장되는 복수의 인접한 층들 내에 제공되어, 다층 적층된 어셈블리의 하나 또는 그 초과의 층으로부터 전도성 접촉부의 절연을 제공할 수 있는 것이 인지되어야 한다. 외부 유전체 층으로부터 적어도 전도성 접촉부로부터 절연될 전도성 층까지의 유전체 층들은 또한 몰딩된 슬리브가 전도성 접촉부(200)로부터 절연될 모든 전도성 층들을 통하여 연장되게 하는 오버사이징된 개구를 포함한다. 전도성 접촉부(200)와 접촉하는 전도성 층(202a)과 전도성 접촉부(200)로부터 절연되는 전도성 층(202b) 간의 유전체 층은 선택적으로 도 2b의 층(104)에 관련하여 도시된 바와 같은 오버사이징된 개구를 포함할 수 있다.

프레임(110)에는 패스너(fastener)들(114)을 위한 부싱 수용 개구들(112)이 제공될 수 있다. 패스너들(114)은 버스 보드(100) 위에 커버 또는 회로 보드(120)를 장착하기 위하여 사용될 수 있고 그리고 애플리케이션에 따라 버스 보드(100) 아래에 배치된 구조에 또는 프레임(110)에 고정될 수 있다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 일 단부에 원통형 플랜지(118)를 가지는 일반적으로 원통형 부싱들로서 예시되는 부싱들(116)은 부싱 수용 개구들(112)로 삽입가능하다. 대안적으로, 부싱들(116)은 몰딩 프로세스 동안 인서트 몰딩될 수 있다. 부싱들(116)은 패스너들(114)의 조임 시 버스 보드(100)에 대한 스트레싱을 회피하기 위하여 금속 또는 임의의 다른 적절한 재료일 수 있다. 패스너들(114)은 커버 또는 회로 보드(120)의 개구들(122)에서 그리고 부싱들(116)을 통하여 배치될 수 있다. 플랜지(118)의 높이는 적층된 층 어셈블리(108)의 상부 표면을 통하여 연장되는 전도성 접촉부들(200)의 꼬리부(tail)들을 수용하도록 커버 또는 회로 보드(120)와 다층 적층된 어셈블리(108)의 인접한 표면 간에 충분한 간격을 제공하도록 특정된다. 부가적으로, 회로 보드가 버스 보드에 인접하게 장착될 때, 버스 보드와 회로 보드 간의 간격은 전도성 접촉 트레이스(trace)들의 꼬리부들, 회로 기판상의 전도체들 또는 여기에 장착된 컴포넌트들 간의 아킹을 방지하기에 충분하여야 한다. 부싱 수용 개구들(112)의 상부 주변부(124), 부싱(116)의 플랜지(118)의 상부 부분(126) 및/또는 부싱 수용 개구의 하부 주변부는 선택적으로 버스 보드(100)를 장착한 다음 버스 보드(100)에 대한 진동 및 스트레스 완화부(relief)를 제공하기 위하여 탄성중합체 O-링을 수용하기 위한 오목 시트(seat)(도시되지 않음)로서 형성될 수 있다.

위에서-설명된 어셈블리가 단일 전도성 접촉부와 전도성 층(전도성 층 내에서 전도성 접촉부는 프레임(110)의 몰딩에 형성되는 몰딩된 슬리브들을 통하여 하나 또는 그 초과의 다른 전도성 층들로부터 절연됨)의 상호연결에 관련하여 논의되었지만, (도 3에 도시된 바와 같이) 전도성 접촉부들의 무리(gang)들은 유사하게 프레임의 몰딩 프로세스에서 형성된 절연된 슬리브들의 사용을 통해 하나 또는 그 초과의 다른 층들 상의 전도성 트레이스들 또는 평면들로부터 절연되면서 하나 또는 그 초과의 층들의 전도성 트레이스들 또는 평면들에 전도적으로 연결될 수 있다. 인접한 층들로의 절연된 관통 홀들을 생성하기 위하여 몰딩된 리드프레임의 컴포넌트들인 몰딩된 피처들의 사용은 본 발명의 설계 이점이다. 몰딩된 다층 버스 보드는 또한 원하는 대로 그리고 필요한 대로 2개의 층들을 넘어 부가적인 층 적층을 허용하는 반면, 라미네이션은 라미네이션 프로세스에서 접착을 활성화하기 위한 프로세스 타이밍으로 인해 층 수를 제한한다.

본 발명의 이익들 중 일부는 상당한 비용 감소, 개선된 기계적 및 전기적 성능을 포함한다. 긴 라미네이션 시간에 비해 빠른 인서트 몰드 사이클 시간은 비용과 시간을 더 절약시킨다. 값비싼 PEN/에폭시 막은 비교적 흔한, 저비용 노멕스(Nomex®) 또는 유사한 절연체로 대체될 수 있다. 스레디드(threaded) 인서트들 및 고무 와셔(washer)들은 제거될 수 있다. 게다가, 더 작은 수축 에러 및 더 작은 적층된 높이들 및 크기들과 함께 훨씬 더 큰 볼팅(bolting) 힘들이 버스 보드 상에 사용될 수 있다. IGBT들 같은 빠른 스위칭 회로들에 대해, 버스 보드 회로들에서의 표류 인덕턴스는 스위칭 속도들에 악영향들을 미치는 과전압을 유발할 수 있다. 마지막으로, 언급된 바와 같이, 얇은 절연체는 서로에 대해 0.127 mm 만큼 작고, 그리고 바람직하게 0.3 mm와 같거나 더 작고, 그리고 가장 바람직하게 0.2 mm와 같거나 더 작은 비교적 근접하게 적층된 전도성 층을 허용하고, 이는 전기 절연을 유지하여 전기 효율성을 개선한다.

이제 도 4a, 도 4b 및 도 4c를 참조하여, 본 발명의 다층 버스 보드(300)의 3개의 서술 이미지들이 도시된다. 다층 버스 보드(300)는 단순성을 부가하고 비용을 감소시키는 3개의 기본적인 컴포넌트들을 포함하고: 2개의 전도성 시트들(310)이 스탬핑(stamp)되거나 다르게 형성될 수 있고, 그리고 일 실시예에서 1mm 두께 C11H02 구리 시트 또는 다른 전도성 재료 같은 구리로 구성되고, 및 환경적 부식을 감소시키기 위하여 전해질 사후 도금(니켈 위 주석)될 수 있다; 전도성 시트들(310) 간에 배치 및 개재된 유전체 층(320)은 원하는 형상으로 잘려질 수 있는 얇은 절연성 종이로 구성될 수 있다. 엔드(end) 유전체 층들(321)은 또한 전도성 시트들(310)의 외부 표면들을 절연시키기 위하여 포함될 수 있고; 그리고 마지막으로 다층 전도성-유전체는 절연성 열가소성 수지, 이를테면 폴리프탈아미드(폴리원(PolyOne) PPA35GF) 또는 다른 수지를 포함할 수 있는 오버몰드(overmold)(330)에 의해 고정된다. 비록, 오버몰드 프레임(330)이 도 5b의 분해도에서 분리되어 형성된 컴포넌트로서 도시되지만, 이는 바람직하게 종래의 플라스틱 몰딩 동작(용융되는 온도 325C, 및 몰드 온도 90C)을 통하여 다층 적층된 어셈블리 위에 형성된다. 오버몰드는 부가적인 열 및 진동 충격 저항을 제공하는 유전체 층에 접착된다. 오버몰드는 또한 다층 버스 보드를 다른 컴포넌트들 또는 다른 픽스처(fixture)들에 고정하기 위한 다수의 개구들(340)을 제공할 수 있다. 다층 버스 보드(300)는 에지 크림프들(아래에서 더 상세히 설명됨) 또는 크리프 요건들을 위한 2차 에폭시 충진을 요구하지 않는 설계를 제공한다. 플라스틱은 비록 이 예에서 열가소성이지만, 재료가 이 애플리케이션에서 설명된 절연체의 유전체 요건들 및 기계적 요건들을 충족하는 한, 제한되지 않는다. 열경화성 재료들은 사용될 수 있고 온도 요건들이 상승할 때 바람직할 수 있다. 온도 요구가 자신의 연관된 온도 저항을 요구하면, 액정 중합체(LCP)들 또는 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK)들 같은 더 높은 온도 열가소성 수지들이 바람직할 수 있다. 오버몰드 프레임(330)은 전도성 층들, 및 각각의 전도성 층의 인접한 에지를 지나 외향으로 연장되는 각각의 유전체 층의 부분들을 포함하는 유전체 층들을 캡슐화한다. 통상적인 동작 전압은 약 450V 내지 600V이다. 그러나, 본원에 설명된 설계 대안들은 4,000V만큼 높은 전압들을 견딜 수 있다.

도 5a 및 도 5b를 참조하여, 버스 바아 설계들에서 크리프를 관리하는 2개의 종래 기술 방법들이 도시된다. 유전체 층들이 전도성 재료의 단부 층들 간에 개재되거나 단부 층들에 인접하게 포지셔닝됨에 따라, 유전체 층은 통상적으로, 그의 에지들이 인접한 전도성 층 에지를 지나 연장되도록 크기가 정해진다. 그 다음으로, 이런 연장된 부분은, 전도성 층들 간의 크리프가 방지되도록 관리될 필요가 있다. 도 5a에서, 연장 부분들이 버스 보드의 수명 동안 긴밀히 결합되게 유지되도록(모든 연장되는 부분들은 중앙에 크림핑됨) 연장 부분들을 서로의 상에 크림핑하는 별개의 제조 단계를 요구하는 제 1 종래 기술 방법이 도시된다. 도 5b에서, 연장된 유전체 부분들을 캡슐화하여 이들이 긴밀히 결합되게 하기 위하여 에폭시를 버스 보드 에지에 적용하는 부가적인 단계를 요구하는 제 2 종래 기술 방법이 도시된다. 이들 종래 기술 방법들 둘 모두는 부가적인 제조 단계들 및 부가적인 부품들을 요구하고, 이는 종래 기술 라미네이팅된 버스 보드 제조 설계들의 길이 및 비용 둘 모두를 증가시킨다.

이제 도 6a 및 도 6b를 참조하여, 개재된 유전체 시트(410)에 의해 분리되는 2개의 평행하게 연장되는 전도성 시트들(405)을 가지는 다층 버스 보드(400)의 일부가 도시되고, 개재된 유전체 시트(410)는 인접한 전도성 시트들(405)로부터 외향으로 전도성 시트들의 단부 부분(406)을 지나 연장되는 단부 부분(411)을 포함한다. 단부 부분들(411 및 406)은 평행한 어레인지먼트로 배치되고 유전체 단부 부분(411)은 항상 전도성 시트 단부 부분(406)으로부터 외향으로 연장된다. 오버몰드(도시되지 않음)의 몰딩된 플라스틱 에지(430)는 전도성 시트 단부 부분들(406) 및 유전체 단부 부분(411) 둘 모두에 걸쳐 연장된다. 몰딩된 플라스틱 에지를 포함하는 오버몰드 프레임을 몰딩하는 프로세스에서, 오버몰드 프레임의 수지는 가열되어, 열가소성 수지는 원하는 형상으로 몰딩될 수 있다. 전도성 시트들, 유전체 시트들 및 오버몰드 프레임은 이들의 열 팽창 계수("CTE")에 따라 팽창 및 수축한다. 각각의 다층 버스 보드 컴포넌트의 상이한 CTE는 다층 버스 보드의 동작 동안 다층 버스 보드의 가열 및 냉각 동안 "CTE 미스매치"를 유발할 수 있다.

다층 버스 보드(400)는 전도성 시트들(405) 및 개재된 유전체 시트(410) 둘 모두의 에지들에서 비교적 작은 교합(occlusion)인 마우스바이트(mousebite)들(415), 크기가 작을 수 있지만 다층 버스 보드(400)로부터 외향으로 연장되고 일반적으로 직각들로 성형된 크레닐레이션(crenellation)들(420), 및 일반적으로 아치형으로 성형되고, 다층 버스 보드의 몸체에 관련하여 내향으로 또는 외향으로 연장되는, 다층 버스 보드의 부분들을 포함할 수 있는 큰 기복들(425) 같은 에지 기복들을 포함함으로써 CTE에 의해 유발되는 스트레스들을 감소시키도록 설계될 수 있다. 일반적으로, 본 상세한 설명 및 청구항들에서 설명의 목적들을 위하여, 큰 기복들, 크레닐레이션들 및 마우스바이트들은 에지 기복들로 지칭된다.

몰딩된 플라스틱 에지(430)는 큰 기복과 같은 에지 기복의 에지 표면을 따르거나, 비교적 더 작은 마우스바이트 또는 크레닐레이션 같은 에지 기복을 충진 및 커버할 수 있다. 그러나, 모든 에지 기복들은 CTE 미스매치 관련 스트레스를 완화시키도록 작용하는데, 그렇지 않으면 상기 스트레스는 전도성 시트 에지 부분들(406)의 균열을 유발할 수 있다.

도 6b는 도 6a의 다층 버스 보드(400)를 도시하지만, 또한 다층 버스 보드(400)를 통하여 개재되고 연장되어 다층 버스 보드를 함께 유지하고 그리고 오버몰드에 대한 필요, 또는 오버몰드가 완전히 기계적으로 다층 버스 보드를 함께 유지할 필요를 제거하기 위한 플라스틱 피처를 포함한다. 플라스틱 피처는 오버몰드와 동일한 수지를 포함할 수 있거나 다른 재료로 형성될 수 있다. 플라스틱 피처가 만들어지는 크기, 위치 및 재료는 다층 버스 보드 설계, 및 어떤 힘이 다층 버스 보드를 함께 유지하기 위하여 요구되는지에 따른다. 아래에서 상세히 설명될 토폴로지는 다층 버스 보드(400) 상에 컴포넌트들을 위치시키기 위하여 각각의 플라스틱 피처에 포함될 수 있다.

이제 도 7a 및 도 7b를 참조하여, 종래 기술 다층 버스 보드(450)의 단면도(도 7a) 및 본 발명의 다층 버스 보드(470)의 실시예(도 7b) 둘 모두가 도시된다. 종래 기술 다층 버스 보드(450)는 유전체 층(452)이 개재된 2개의 구리 시트들(451) 및 2개의 외부 유전체 층들(453)을 포함한다. 도 7a에서, 3개의 유전체 층들의 에지들은 455에서 크림핑된 어레인지먼트로 도시된다. 크림핑된 어레인지먼트는 종래 기술 다층 버스 보드(450)를 위한 부가적인 폭을 요구하고, 그리고 2개의 외부 유전체 층들(453)은 전기 전달뿐 아니라 상대적 열 전달을 절연시킨다. 그러므로, 2개의 외부 유전체 층들(453)은 열 소산을 방해하며, 이는 다층 버스 보드(450)에 악영향을 미칠 수 있다.

유전체 시트(473)가 개재된 2개의 전도성 시트들(471 및 472)을 가지는 본 발명의 다층 버스 보드(470)가 도 7b에 도시된다. 다층 버스 보드(470)는 어떠한 외부 유전체 층들도 포함하지 않고, 대신 전도성 시트들(471 및 472)의 외부 표면들(484 및 485)은 각각 절연되지 않고 전도성 시트들(471 및 472)을 통하여 전도되는 열을 더 자유롭게 소산시킬 수 있다. 외부 표면(485)은 주변 환경과의 열 전도를 위하여 자신의 표면적을 증가시키기 위하여 스캘럽(scallop)되거나 거칠어지고, 이는 열 전달을 증가시키기 위한 자신의 능력을 증가시키고 따라서 더 높은 속도로 열을 소산시킨다. 일 양상에서, 외부 표면(485)은 또한 표면 방사율을 증가시켜 열 방사를 통한 열 소산을 증가시키는 외부 표면(485)의 능력을 또한 증가시키도록 플라즈마 스프레이되거나 다르게 적용될 수 있는 탄소로 코팅될 수 있다.

다층 버스 보드(470)의 단부(481)는 전도성 시트들(471 및 472) 및 유전체 시트(473) 둘 모두의 에지를 둘러싸는 몰딩된 플라스틱 에지(480)를 도시한다. 몰딩된 플라스틱 에지(480)는 유전체 시트(473)의 에지 부분(482)을 캡슐화한다. 몰딩된 플라스틱 에지(480)는 다층 버스 보드(450)에 비해 다층 버스 보드(470)의 패키지 폭을 감소시키고, 이는 종래 기술에 비해 본 발명의 장점이다.

비록 몰딩된 플라스틱 에지가 다층 버스 보드(470)의 단부를 캡슐화하고 고정시키지만, 전도성 시트들(471 및 472) 및 유전체 시트(473)의 단부 표면들(475)에 대한 그 접착은 실란들 같은 접착제에 의한 단부 표면들의 표면 처리에 의해 개선될 수 있다. 그런 접착제 처리는 주입 몰딩 동작들에서 중합체 금속 접착력을 향상시키는 것으로 알려졌다. 그런 접착제의 예는 금속 전도성 시트들(471 및 472)과 몰딩된 플라스틱 에지(480)의 중합체 간의 커플링제(coupling agent)로서 작용할 수 있는 실란, 이를테면 디아미노작용성 실란이지만, 접착을 촉진시키는데 유용성을 나타내는 당업자들에게 알려진 다른 접착제들이 또한 대안적으로 포함될 수 있기 때문에 결코 제한적이지 않아야 한다.

도 8을 참조하여, 토포그래피 및 몰딩된 피처들을 포함하는 본 발명의 다층 버스 보드의 오버몰드(500)의 일부가 도시된다. 그런 토포그래피는 3차원들로 연장되고, 그리고 종래 기술 라미네이팅된 버스 보드들의 보조 부가 피처들이고, 여기서 본 발명의 다층 버스 보드(500)의 오버몰드의 토포그래피 피처들로서 설명되는 스탠드오프들, 위치결정 피처들, 피처들에 대한 볼트 및 에지 규정들 같은 통합 피처들을 포함한다. 그런 토포그래피는 다층 버스 보드(500)에 대한 서브어셈블리들 및 컴포넌트들의 위치결정, 네스팅 및 장착을 허용한다. 토포그래피는 오버몰드의 일부로서 몰딩되고 오버몰드로부터 연장될 수 있다.

유전체 오버몰드의 설명된 토포그래피는 다층 버스 보드로의 서브컴포넌트들의 직접적인 통합을 수용할 수 있다. 도 9를 참조하여, 통합된 전류 센서(610)의 위치결정 및 전기적 통합을 위한 홀(605)을 가지는 몰딩된 토포그래피(600)을 가진 다층 버스 보드가 도시된다. 비록 전류 센서의 전기적 통합이 양쪽 도 10에서 상세되었지만, 다층 버스 보드의 이런 기계적 어레인지먼트는 다층 버스 보드 상으로 다른 그런 원하는 서브컴포넌트들의 위치결정 및 통합을 허용한다. 이런 예시적 예는 결코 제한으로 고려되지 않아야 하고 서브컴포넌트들은 임의의 유용한 전기적 컴포넌트들, 이를테면 서미스터들, 다이오드들, 저항기들, 캐패시터들 등을 포함할 수 있다.

도 10을 참조하여, 통합된 전류 센서 컴포넌트(710)를 디스플레이하기 위하여 절개된 부분을 가진 다층 버스 보드(700)가 도시된다. 전류 센서(710)는 다층 버스 보드의 로드와 직렬로 배치되는 공지된 저항을 지니는 저항성 금속 스트립(711)을 포함한다. 저항성 금속(711) 양단에 전기적으로 연결된 핀들(715)을 통하여 측정될 수 있는 전압 강하는 다층 버스 보드(700)를 통한 전류 흐름에 비례한다. 핀들은 전압 변화를 모니터링하기 위한 "PCB"(programmable circuit board)에 연결될 수 있다. 다층 버스 보드(700)는 단자들(725 및 726)에 대해 적합한 관통부들을 갖는 오버몰드(720)를 포함하며, 단자들(725 및 726)은 다층 버스 보드(700) 내의 전도성 시트들(도시되지 않음)로부터 연장되고 전기 통신한다.

도 11을 참조하여, 다층 버스 보드(800) 내에 형성된 홀(801) 내에 장착된 일반적인 통합된 컴포넌트(810)가 도시된다. 홀은 몰딩된 유전체 슬리브(802)에 의해 절연되고, 몰딩된 유전체 슬리브(802)는 오버몰드(도시되지 않음)의 일부 및 연장부이다. 전도성 버스 바아 층들 또는 시트들(815)은, 교번하고 개재된 유전체 시트들(820)에 의해 서로 분리된다. 전도성 시트들은 중앙 버스(816)를 포함하고, 중앙 버스(816)는 몰딩된 유전체 절연체(802)에 의해 홀(801) 내의 컴포넌트(810)로부터 절연되고, 몰딩된 유전체 절연체는 또한 홀 내에 컴포넌트를 위치 및 고정시킨다. 홀(801)로의 전기 컴포넌트의 장착 및 임베딩(embedding)은 다층 버스 보드의 설계에 의해 단순화되고 이들 홀들은 라이브(live) 컴포넌트들을 버스 상으로 통합하도록 작용할 수 있고, 따라서 모든 인덕턴스가 버스 보드로 이동되어, PCB용 데이터 컴포넌트들이 남겨질 수 있다.

도 12를 참조하여, 다층 버스 보드(850) 내에 형성된 홀(855) 내에 장착된 통합된 컴포넌트(870)가 도시된다. 홀은 몰딩된 유전체 절연체(861)에 의해 절연되고, 몰딩된 유전체 절연체(861)는 오버몰드(860)의 일부이다. 전도성 버스 바아 층들 또는 시트들(851 및 852)은 개재된 유전체 시트(853)에 의해 서로 분리된다. 컴포넌트(870)는 전도성 시트(852)와 전도성 접촉하지만, 몰딩된 유전체 절연체(861)에 의해 전도성 시트(851)로부터 절연되는 제 1 리드(871)를 가진다. 제 2 리드(872)는 전도성 시트(851)와 전도성 접촉하지만 유사하게 몰딩된 유전체 절연체(861)에 의해 전도성 시트(852)로부터 절연된다. 따라서, 홀(855)은 본 발명의 다층 버스 보드(850) 상으로의 전기 컴포넌트의 위치결정 및 통합을 허용한다. 홀은 다수의 컴포넌트들의 장착을 수용하고, 그리고 다층 버스 보드의 2개의 상이한 층들과 각각의 컴포넌트의 리드들의 전기 통신을 가능하게 한다.

도 13을 참조하여, 다층 버스 보드(900) 내에 형성된 홀(910) 내에 장착된 통합된 컴포넌트(930)가 도시된다. 홀은 몰딩된 유전체 절연체(911)에 의해 절연되고, 몰딩된 유전체 절연체(911)는 오버몰드(920)의 일부이다. 전도성 버스 바아 층들 또는 시트들(901 및 902)은 개재된 유전체 시트(903)에 의해 서로 분리된다. 컴포넌트(930)는 외향으로 연장되는 리드(905)를 통하여 전도성 시트(902)와 전도성 접촉하는 제 1 리드(931)를 가진다. 제 2 리드(932)는 전도성 시트(901)와 전기 연결되는 외향으로 연장되는 리드(904)에 전기적으로 연결된다. 홀(910)은 또한 위치결정 토포그래피(940)를 포함하고, 위치결정 토포그래피(940)는 또한 통합된 컴포넌트들의 로케이터 및 홀더로서 작용하는 오버몰드(920)의 연장부 및 일부이다. 비록 리드들이 스프링 접촉부로서 도시되지만, 대안적인 전기 통신 수단, 이를테면 용접, 리벳(rivet), 접착제 또는 다른 고정 연결부는 본 발명의 다층 버스 보드(900) 상으로의 전기 컴포넌트의 통합을 허용한다.

도 14를 참조하여, 다층 버스 보드(950) 상에 장착된 다수의 전기 컴포넌트들(970)과 함께, 통합된 채널(980)을 디스플레이하기 위하여 절개된 부분을 가지는 다층 버스 보드(950)가 도시된다. 이 실시예에서, 다층 버스 보드(950)는 제 1 및 제 2 전도성 시트(951 및 952) 간에 연장되는 개재된 유전체 시트(953)를 가지는 제 1 및 제 2 전도성 시트(951 및 952)를 포함한다. 채널(980)은 표면 장착된 컴포넌트들의 수용을 위하여 배열되고, 그리고 유전체 층(955)은 오버몰드(960)의 일부 및 연장부로서 홀을 가로질러 연장된다. 유전체 층(955)은 전도성 시트(952)로부터 전도성 시트(951)를 전기적으로 절연시키기 위하여 유전체 시트(953)와 협력한다. 컴포넌트(970)는 컴포넌트의 각각의 단부에 배치된 제 1 및 제 2 리드(971 및 972) 둘 모두를 포함한다. 제 1 리드(971)는 전도성 시트(951)와 전기적 연결되고 제 2 리드(972)는 전도성 시트(952)와 전기적 연결된다. 따라서, 몰딩된 유전체(955 및 960)는 다층 버스 보드(950)로의 서브컴포넌트들의 직접적인 통합을 수용할 수 있다. 이 실시예에서, 컴포넌트는 컴포넌트의 각각의 리드가 다층 버스 보드(950)의 별개의 전도성 층에 장착 및 연결되면서 다층 버스 보드(950)의 표면으로 장착된다.

본 발명에 따른 버스 보드는 또한 접혀지고 그리고/또는 만곡된 버스 보드로서 제공될 수 있고, 이는 다양한 패키징 애플리케이션들에서 유리할 수 있다. 접혀지고 만곡된 것 둘 모두의 예시적인 실시예는 도 15에 예시된다. 몰딩된 버스 보드의 다양한 곡률 정도들은 특정 패키징 요건들을 수용하기 위하여 제공될 수 있다.

게다가, 전도성 층들이 단일 전도성 기판 또는 평면으로서 형성될 수 있지만, 전도성 층들은 또한 다층 적층된 어셈블리의 동일한 층 상에 복수의 전도성 트레이스들 또는 평면들을 포함하는 플렉스(flex) 회로의 형태로 제공될 수 있다. 보다 구체적으로, 플렉스 회로들은 신호 또는 전력 경로들, 다수의 전력 평면들, 또는 이들의 조합들을 포함할 수 있다. 게다가, 층들 중 하나 또는 그 초과는 플렉스 회로 내에 통합되지 않는 다수의 전도성 경로들 또는 평면들을 포함할 수 있다. 전도성 경로들 또는 평면들을 포함하는 층들에는, 다층 적층된 어셈블리의 최외부 층으로서 유전체 층을 선택적으로 포함할 수 있는 전도성 경로들 또는 평면들을 포함하는 외부 층들을 제외하고, 인접한 층 상의 전도성 경로들 또는 평면들에 대한 단락을 방지하기 위하여 어느 한 측 상에 유전체 층들이 제공된다.

위에서 주목되는 바와 같이, 각각의 버스 보드 층은 하나보다 많은 전도성 트레이스 또는 평면을 포함할 수 있다. 사전-스탬핑된 트레이스들 및/또는 평면들은 개별 층 내의 트레이스들 또는 평면들의 정렬을 유지시키는 타이 바아(tie bar)들을 포함할 수 있다. 사전-스탬핑된 층은 다층 적층부에 포함될 수 있고 그 다음으로 프레임은 다층 적층된 어셈블리 위에 몰딩된다. 프레임의 몰딩 다음, 타이 바아들은 드릴링(drill)되거나 스탬핑되어 개별 층 상에 독립적인 전기 회로들을 생성할 수 있다. 보다 구체적으로, 버스 보드의 상이한 층들 상의 전도성 경로들 또는 평면들에서의 홀들은, 홀들을 통한 저항성 와이어의 삽입 시, 저항성 와이어가 상이한 층들 상의 개별 경로들 또는 평면들과 전도성 접촉하도록 크기가 정해질 수 있다. 유전체 층들이 아닌 다른 경로들 또는 평면들은, 저항성 와이어가 개별 층 상에 전도성 접촉하지 않도록 또는 전도성 재료가 (전도성 연결이 원해지지 않는) 층상의 관통 홀 근처에 제공되지 않도록, 저항성 와이어용 관통 홀을 둘러싸는 오버사이징된 개구들을 가진다.

몰딩된 슬리브는 적층된 어셈블리의 임의의 층에 제공될 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 슬리브가 다층 적층된 어셈블리의 외부 또는 최외부 층들에 있을 때, 오버사이징된 개구가 그 층들에 제공되어 프레임으로 슬리브의 몰딩을 허용할 수 있다. 슬리브가 내부 층들 중 하나에 제공되면, 용융된 플라스틱을 위한 통로는 전도성 및 유전체 층들을 통하여 제공되어 슬리브가 형성될 보이드(void)로의 플라스틱의 흐름을 허용한다. 몰드 툴링(tooling)은, 슬리브가 형성되는 보이드의 중앙 부분으로의 플라스틱의 흐름을 방지하기 위하여, 다층 적층된 어셈블리를 통하여 연장되는 핀과 같이 당 분야에서 알려진 것이 이용될 수 있다. 대안적으로, 관통 홀은 전도성 접촉부가 통과할 관통 홀로부터 플라스틱을 제거하기 위하여 몰딩 프로세스 후 드릴링되거나 다시 드릴링될 수 있다.

본 발명이 본 발명의 특정 바람직한 실시예들에 따라 본원에 상세히 설명되었지만, 본원에서 많은 수정들 및 변경들은 본 발명의 사상으로부터 벗어남이 없이 당업자들에 의해 이루어질 수 있다. 따라서, 본원에 도시된 실시예들을 설명하는 세부사항들 및 수단들에 의해서가 아닌 첨부된 청구항들의 범위에 의해서만 제한되게 하는 것이 우리의 의도이다.

Claims

다층 버스 보드(board)로서,
복수의 전기적 전도성 제 1 층들, 및 인접한 제 1 층들 간에 배치된 적어도 하나의 유전체 제 2 층을 포함하는 다층 적층된 어셈블리; 및 중합체 재료로 형성되는 몰딩된 유전체 프레임을 포함하고, 상기 프레임은 상기 다층 적층된 어셈블리의 적어도 일부를 캡슐화하고 고정식으로 정렬된 맞댐 관계로 상기 제 1 층들 및 상기 제 2 층을 기계적으로 유지시키는,
다층 버스 보드.
제 1 항에 있어서,
전기는 각각의 제 1 층들을 따라 흐르고, 각각의 제 1 층은, 길이, 폭 및 두께를 가지며, 상기 전기는 상기 길이를 따라 그리고 상기 폭 및 두께에 의해 규정되는 영역을 통하여 흐르고, 그리고 상기 두께는 0.25 mm 내지 0.6 mm 범위이고 폭 대 두께의 비율은 200:1보다 더 큰,
다층 버스 보드.
제 1 항에 있어서,
전기는 인접한 제 1 층들을 통하여 반대 방향들로 흐르고 상기 인접한 제 1 층들은 서로로부터 0.3 mm 미만으로 떨어져 포지셔닝되는,
다층 버스 보드.
제 1 항에 있어서,
2보다 많은 제 1 층들이 있는,
다층 버스 보드.
제 1 항에 있어서,
동작 전압은 25 볼트보다 더 큰,
다층 버스 보드.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 유전체 층은 주변 단부 부분을 포함하고, 상기 주변 단부 부분은 각각의 인접한 제 1 층들의 외향으로 연장되고, 그리고 상기 제 2 유전체 층의 상기 주변 단부 부분은 상기 프레임으로 연장되는,
다층 버스 보드.
제 1 항에 있어서,
다층 적층 어셈블리 주변부는 비선형 기복(undulation)들을 포함하고, 상기 프레임은 상기 비선형 기복들의 적어도 일부를 커버하는,
다층 버스 보드.
제 1 항에 있어서,
상기 다층 적층된 어셈블리는 관통 홀을 포함하고; 상기 관통 홀은 상기 복수의 제 1 층들 중 제 1 층의 전도성 부분에 포지셔닝되고 구성되며, 전도성 접촉부가 상기 관통 홀을 통하여 배치될 때, 상기 전도성 접촉부와 전기적 짝을 이뤄 상호연결되도록 크기가 정해지고; 상기 다층 적층된 어셈블리는 상기 관통 홀과 정렬하여 상기 제 1 층들 중 제 2 층의 전도성 부분에 오버사이징된(oversized) 개구를 포함하고, 그리고 상기 프레임은 상기 제 1 층들 중 적어도 하나의 층의 상기 오버사이징된 개구에 배치되고 상기 프레임과 원피스(one piece) 일체형 부분으로서 형성되는 적어도 하나의 유전체 슬리브(sleeve) ― 상기 슬리브는 상기 관통 홀과 정렬되는 슬리브 개구를 가짐 ―를 포함하여, 상기 전도성 접촉부가 상기 다층 적층된 어셈블리의 상기 관통 홀을 통하여 배치될 때, 상기 제 1 층들 중 제 2 층의 전도성 부분으로부터 상기 전도성 접촉부를 절연시키는,
다층 버스 보드.
제 1 항에 있어서,
상기 다층 적층 어셈블리는 상기 어셈블리를 통하여 연장되는 적어도 하나의 관통부(penetration)를 더 포함하고, 상기 프레임은 고정식으로 정렬된 맞댐 관계로 상기 제 1 층 및 상기 제 2 층을 기계적으로 유지시키기 위하여 상기 관통부를 통하여 연장되는,
다층 버스 보드.
제 1 항에 있어서,
상기 다층 적층 어셈블리의 외부 층들 중 적어도 하나의 층은 전도성 제 1 층들이고, 그리고 각각의 제 1 층은 유전체 제 2 층에 인접한 내부 표면을 가지는,
다층 버스 보드.
제 1 항에 있어서,
상기 다층 적층 어셈블리의 외부 층들 각각은 전도성 제 1 층들이고, 그리고 각각의 제 1 층은 유전체 제 2 층에 인접한 내부 표면, 및 상기 다층 적층 어셈블리의 외부 표면을 포함하는 외부 표면을 가지는,
다층 버스 보드.
제 10 항에 있어서,
외부 층의 상기 외부 표면들 중 적어도 하나의 표면은 표면 방사율(emissivity)을 증가시키기 위하여 표면 처리되는,
다층 버스 보드.
제 10 항에 있어서,
외부 층의 상기 외부 표면들 중 적어도 하나의 표면은 열 소산을 증가시키기 위하여 탄소로 코팅되는,
다층 버스 보드.
제 6 항에 있어서,
상기 제 2 층의 연장된 부분에 인접하게 포지셔닝된 접착제를 더 포함하고, 그리고 상기 접착제는 제 1 층과 상기 프레임 간의 접착력을 향상시키도록 작용하는,
다층 버스 보드.
제 1 항에 있어서,
상기 프레임은 스탠드오프(standoff)들, 위치결정 피처(feature)들, 및 피처들에 대한 볼트, 및 이들의 조합들을 포함하는 그룹으로부터 선택된 토포그래픽컬(tographical) 피처들을 포함하는,
다층 버스 보드.
제 1 항에 있어서,
전기 컴포넌트를 더 포함하고, 상기 전기 컴포넌트는 관통 홀에 인접하게 포지셔닝되고, 상기 프레임에 의해 상기 다층 적층 어셈블리에 대해 절연되고, 상기 전기 컴포넌트는 적어도 2개의 접촉 리드(lead)들을 포함하고 그리고 각각의 접촉 리드는 상이한 제 1 층들에 전기적으로 연결되는,
다층 버스 보드.
제 16 항에 있어서,
상기 전기 컴포넌트는 전류 분류기(ammeter shunt), 서미스터, 다이오드, 센서, 전류 센서, 저항기, 캐패시터 및 이들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택되는,
다층 버스 보드.
제 11 항에 있어서,
상기 프레임은 상기 다층 적층 어셈블리의 외부 표면에 인접하게 포지셔닝된 유전체 슬리브를 포함하도록 연장되고, 전기 컴포넌트를 더 포함하며, 상기 전기 컴포넌트는 상기 유전체 슬리브에 의해 상기 다층 적층 어셈블리에 대해 절연되고, 상기 전기 컴포넌트는 적어도 2개의 접촉 리드들을 포함하고 그리고 각각의 접촉 리드는 상기 다층 적층된 어셈블리의 상이한 제 1 층들과 물리적 접촉하는,
다층 버스 보드.
제 18 항에 있어서,
상기 복수의 제 1 층들 중 제 1 층은 상기 다층 적층 어셈블리로부터 외향으로 연장되어 상기 전기 컴포넌트 리드들 중 적어도 하나의 리드에 대해 스프링 접촉을 제공하는,
다층 버스 보드.
제 18 항에 있어서,
상기 복수의 제 1 층들 중 제 1 층은 상기 다층 적층 어셈블리로부터 외향으로 연장되어 상기 전기 컴포넌트 리드들 중 적어도 하나의 리드에 대해 외부 전기 접촉을 제공하는,
다층 버스 보드.
제 1 항에 있어서,
상기 프레임은 상기 다층 적층 어셈블리의 외부 표면에 인접하게 포지셔닝되는 유전체 슬리브를 포함하도록 연장되고, 상기 복수의 제 1 층들 중 제 1 층은 상기 다층 적층 어셈블리로부터 외향으로 연장되어 외부 전기 접촉을 제공하고 , 상기 다층 버스 보드는 전기 컴포넌트를 더 포함하고, 상기 전기 컴포넌트는 상기 유전체 슬리브에 인접하게 포지셔닝되고, 그리고 상기 유전체 슬리브에 의해 상기 다층 적층 어셈블리에 대해 절연되고, 상기 전기 컴포넌트는 제 1 접촉 리드 및 제 2 접촉 리드를 포함하고 그리고 상기 제 1 접촉 리드는 외부 표면과 물리적 접촉하고 상기 제 2 접촉 리드는 상기 다층 적층된 어셈블리의 상기 복수의 제 1 층들 중 제 1 층과 물리적 접촉하는,
다층 버스 보드.
제 1 항에 있어서,
상기 다층 버스 보드는 적어도 2개의 리드들을 가지는 컴포넌트를 더 포함하고, 상기 컴포넌트는 상기 컴포넌트의 상기 리드들에 기계적으로 접촉하도록 상기 제 1 층들의 평면들로부터 성형되거나 형성되는 리드들에 의해 2개의 인접한 제 1 층들 간에 부착될 수 있는,
다층 버스 보드.