JP3677415B2

JP3677415B2 - Circuit board for large current and manufacturing method thereof

Info

Publication number: JP3677415B2
Application number: JP20802799A
Authority: JP
Inventors: 博之内山; 良典酒井; 繁近藤
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-07-22
Filing date: 1999-07-22
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2019-07-22
Also published as: JP2001036201A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大電流用回路基板およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化、高機能化の要求に伴い、電子部品を基板上に高密度実装化する傾向が強まっている。そのため、リード線のない表面実装型の電子部品を利用することが注目されつつある。
また、クリーム半田などによるリフロー半田付け技術の進歩に伴い、プリント基板への電子部品の高密度実装化に一段と弾みがかかっている。
しかし、大電流や高周波を扱う分野では、電子部品の表面実装化が遅れているだけでなく、従来のプリント基板では、その回路構成により基板の小型化を実現することが困難である。そのため、これらの分野では、プリント基板を用いる機器の小型化が遅れているのが現状である。
【０００３】
図１２は、従来のプリント基板の一例の概略を示す一部を断面にした斜視図である。この基板は、絶縁性樹脂基板２上に銅箔配線１８を配置したものである。絶縁性樹脂基板２としては、紙、ガラス、ガラス不織布などの補強用基材にフェノール樹脂やエポキシ樹脂を含浸させたものが多く使用される。
図１２から明らかなように、従来のプリント基板では、銅箔配線１８は樹脂基板２上に凸状に配置されるため、隣接する配線同士の絶縁を確保する必要がある。そのため、銅箔配線を形成した後、基板表面に絶縁性樹脂層としてレジスト５が形成される。銅箔配線の厚みは、プリント基板の用途により異なるが、一般的には約３５μｍであり、通常、１００μｍを超える銅箔は使用されない。
【０００４】
次に、従来のプリント基板の製造方法について簡単に説明する。まず、補強用基材に樹脂を含浸させ、乾燥させる。この乾燥工程によって樹脂の硬化反応が一部進行し、樹脂は半硬化状態（Ｂステージ）になる（以下、この状態の樹脂板をプリプレグという）。
次に、このプリプレグの表面に銅箔を貼り付ける。銅箔は回路が必要な面のみに貼り付ける。従って、片面基板では片面に、両面基板では両面に銅箔を貼り付ける。
次に、銅箔を貼り付けたプリプレグに加熱しながら圧力をかけ（以下、この操作を熱圧着という。）、銅箔を基材に密着させると同時に半硬化状態の樹脂を完全に硬化させる。この後、エッチング加工により、銅箔に回路を形成する。
片面基板、両面基板の場合は、これでプリント基板として完成品である。多層基板の場合は、回路形成後の基板を複数枚重ね、熱圧着をさらに行い、一体化させる。
この後、必要に応じてスルーホールや部品挿入穴等の開口部をドリル等を用いて形成し、電子部品を接合するための電極部を残して表面にレジスト（絶縁性樹脂）を印刷する。最後に、レジストを加熱または紫外線照射によって硬化させ、プリント基板が完成する。
【０００５】
一方、大電流用回路基板の小型化を可能にする形態として、回路を形成した金属板を成型によって樹脂で被覆して製造する樹脂成形基板が注目を集めている。
樹脂成形基板は以下のような手順で作製されるのが一般的である。
まず、銅、黄銅などの金属板にエッチング法またはプレス法によって所望の回路を形成する。金属板には、半田付けの時に金属板表面が酸化されるのを防止するために、スズやニッケルのメッキが施されている場合もある。挿入型の電子部品を実装する基板の場合には、さらに電子部品を挿入するための穴が設けられる。
次に、電子部品を実装するための電極部を残して、回路を形成した金属板を成形により樹脂で被覆する。
成形用の樹脂には、エポキシ樹脂に代表される熱硬化性樹脂や液晶ポリマーに代表される熱可塑性樹脂などの各種の絶縁性樹脂が利用される。樹脂の成形方法としては、射出成形やトランスファー成形が一般的である。
【０００６】
前記のようにして作製された樹脂成形基板は、従来のプリント基板が厚さ３５μｍ程度の銅箔で回路を形成するため配線幅が大きくなるのに対し、厚さ０.５ｍｍ程度の金属板で回路を形成するため、配線幅を小さくしても電流容量を確保できる。
高電圧用の電気回路においては、絶縁信頼性を確保するために配線間や配線と基板表面との間に一定の絶縁距離が必要とされる。樹脂成形基板では、金属配線を樹脂によって完全に被覆することにより、配線間の絶縁性が確保されている。また、配線と基板表面までは樹脂により一定の距離が保たれている。
確保すべき絶縁距離は、通電する電圧の大きさに応じてその最小値が国際電器標準会議（以下、ＩＥＣと略す。）規格で想定されている。金属配線が同一の絶縁材料で被覆されている樹脂成形基板の構造は、絶縁性が非常に高く、ＩＥＣ規格の強化絶縁構造に相当する。そのため、従来のプリント基板と比較して配線間を大幅に縮小することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来のプリント基板では、回路を構成する金属箔の厚みは３５〜１００μｍ程度である。そのため、大電流用の回路を構成するには、配線幅を大きくして電流容量を確保する必要があり、回路基板の小型化が図れないという問題がある。
例えば、銅箔の厚みが３５μｍのプリント基板の場合、デジタル信号回路のように印加される電流値が数ｍＡの場合は、配線幅を０.１ｍｍ程度まで縮小することができる。しかし、電源回路のように１０Ａの電流が印加される場合は、配線幅を７ｍｍ程度にする必要がある。
【０００８】
一方、樹脂成形基板では、０．５ｍｍ程度の厚みの金属板で回路を形成しているため、電流容量を確保でき、大電流部分での配線幅を小さくすることが可能である。また、配線が樹脂で完全に覆われているため、配線間の絶縁距離を小さくすることが可能であり、電源用などの大電流用回路基板の大きさを縮小することが可能である。
しかし、樹脂成形基板を製造するには、一般に高額である成形金型を必要とする。また、成形用の樹脂には、ポリフェニレンスルフィド（以下、ＰＰＳという。）等のエンジニアリングプラスチックを用いるため、プリント基板よりもコストが高くなるという問題がある。
さらに、頻繁に発生する回路の設計変更に伴い、金型を修正する必要がある。金型の修正には時間がかかるため、コストがさらに高くなるとともに製品開発のリードタイムも長くなる。
【０００９】
また、大電流用回路基板には、一般に、パワーＩＣ、パワートランジスタまたはコイル等、発熱部品が多く使用されているため、放熱構造をとることが必須となっている。しかし、従来のプリント基板や樹脂成形基板は、放熱手段を備えていないため、発熱部品に別途放熱板を設置する必要がある。そのため、基板面積を小さくすることができたとしても、放熱板を含めた基板の製品中における占有体積を小さくすることは困難である。
【００１０】
本発明は、これらの問題点に鑑み、コストの上昇を最小限に抑えつつ小型化が可能な大電流用回路基板およびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、絶縁性樹脂基板の片面または両面に厚さが０．０７〜１ｍｍの金属配線を埋設して回路を形成した回路基板において、前記金属配線の中央部が凹むとともにエッジ部が、絶縁性樹脂基板との嵌合部に鋭角に突出した突起部を有し、前記突起部は、前記金属配線を埋設する際の進行方向に向かって突出しており、前記絶縁性樹脂基板が、紙基材にフェノール樹脂を含浸させた材料またはガラス基材もしくはガラス不織布基材にエポキシ樹脂を含浸させた材料からなることを特徴とする大電流用回路基板に関する。
また、本発明は、絶縁性樹脂基板の片面に厚さが０．０７〜１ｍｍの金属配線を埋設して回路を形成し、他方の面に放熱板を埋設した回路基板において、前記金属配線の中央部が凹むとともにエッジ部が、絶縁性樹脂基板との嵌合部に鋭角に突出した突起部を有し、前記突起部は、前記金属配線を埋設する際の進行方向に向かって突出しており、前記絶縁性樹脂基板が、紙基材にフェノール樹脂を含浸させた材料またはガラス基材もしくはガラス不織布基材にエポキシ樹脂を含浸させた材料からなることを特徴とする大電流用回路基板に関する。
また、本発明は、絶縁性樹脂基板の表面の金属配線が埋設されていない部分と金属配線の露出面とが同一平面上にある前記各大電流用回路基板に関する。
また、本発明は、回路を形成した金属板を、ガラス基材またはガラス不織布基材にエポキシ樹脂を含浸させた２枚のプリプレグで挟んで熱圧着することにより、厚さが０．０７〜１ｍｍの金属配線を絶縁性樹脂基板に埋め込んだ回路基板において、前記金属配線の中央部が凹むとともにエッジ部が、前記プリプレグとの嵌合部に鋭角に突出した突起部を有し、前記突起部は、前記金属配線を熱圧着する際の圧力印加方向に向かって突出していること特徴とする大電流用回路基板に関する。
【００１２】
また、本発明は、プレス法により金属板に回路を形成する工程およびプリプレグに前記金属板を熱圧着する工程を含み、前記回路を構成する厚さが０．０７〜１ｍｍの金属配線の中央部が凹むとともにエッジ部が、前記プリプレグとの嵌合部に鋭角に突出した突起部を有し、前記突起部は、前記金属配線を熱圧着する際の圧力印加方向に向かって突出しており、前記プリプレグが、紙基材にフェノール樹脂を含浸させた材料またはガラス基材もしくはガラス不織布基材にエポキシ樹脂を含浸させた材料からなるすることを特徴とする大電流用回路基板の製造方法に関する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の大電流用回路基板は、絶縁性樹脂基板の片面または両面に金属配線を埋設して回路を形成したことを特徴とする。金属配線が樹脂基板の片面にのみ配されている場合には、他方の面に放熱板が埋設されていることが、大電流用回路基板に実装される発熱部品に別途放熱板を設置する必要がない点で好ましい。
すなわち、前記大電流用回路基板では、樹脂基板の表面に設けられた凹部に金属配線や放熱板を嵌合させた状態で回路が形成され、あるいは、放熱板が備えられている。
なお、放熱板としては、金属板が好ましく用いられる。
【００１４】
前記金属配線は、厚さが０．０７〜１ｍｍ、さらには０．０７〜０．５ｍｍ、とくには０．１２〜０．５ｍｍであることが好ましい。金属配線が前記のような厚さを有するため、回路の配線幅を縮小しても大きな電流容量を確保することができる。その結果、大電流用回路基板の小型化を図ることができる。さらに、金属配線は、樹脂基板に埋設されているため、従来のプリント基板の銅箔配線よりも樹脂基板に強固に固定され得るという利点もある。
【００１５】
また、前記金属配線は、絶縁性樹脂基板との嵌合部に鋭角に突出した突起部を有することが、金属配線を樹脂基板により強固に埋設し得るという点で好ましい。
前記突起部は、金属配線を樹脂基板に埋設させる際の金属配線の進行方向に向かって突出している。この突起部は、金属配線のエッジ部を前記進行方向に尖らせた状態であることが好ましい。このような突起部を設けることにより、後述する大電流用回路基板の製造工程において樹脂基板の原料に不織布基材などを使用する場合には、不織布などの繊維質を切断しあるいは効率的に押しのけながら金属配線を樹脂基板に埋め込むことができる。
【００１６】
前記大電流用回路基板は、金属基板の一部が外部に露出している。従って、従来の樹脂成形基板のように、回路を形成した金属板を成形樹脂で被覆する際に、電極部が樹脂で覆われないように工夫するなどの必要がない。
【００１７】
前記大電流用回路基板に用いられる絶縁性樹脂基板には、従来のプリント基板で用られているフェノール樹脂、エポキシ樹脂などの安価な樹脂材料を用いることができる。これらの樹脂を、紙基材、ガラス基材、ガラス不織布基材などに含浸させ、硬化反応を一部進行させたプリプレグとし、後の工程で樹脂成分の硬化をさらに進行させると、安価で絶縁性の高い絶縁性樹脂基板となる。
【００１８】
前記大電流用回路基板においては、絶縁性樹脂基板の表面の金属配線が埋設されていない部分と金属配線の露出面とが同一平面上にあることが、隣接する配線同士の絶縁を確保し易く、製法が容易であるなどの点から好ましい。
【００１９】
前記大電流用回路基板を製造する際には、従来の樹脂成形基板のように成形金型を必要としない。従って、樹脂成形基板に比べ、製造コストを削減できるとともに、製品開発のリードタイムを短縮できる。
【００２０】
具体的には、まず、エッチング法またはプレス法により金属板に回路を形成する。この際、一枚の金属板に加工を施して複数の配線を形成し、各配線が繋ぎ部により連結された状態の穴あき状の金属板を形成することが、製造工程上好ましい。
【００２１】
次に、回路が形成された金属板をプリプレグと重ねて熱圧着する。このとき例えば１枚のプリプレグを用い、その片面側に金属板を設置し、一般的な装置を用いて熱圧着すると、熱で柔らかくなった樹脂基板の表面から金属配線が押し込まれ、同時に樹脂成分の硬化反応が進行する。その結果、樹脂基板の片面に金属配線が埋設された状態で回路が形成される。その後、必要に応じてレジストを基板表面に塗布して硬化させるなどの操作を行い、大電流用回路基板が完成する。
前記方法によれば、射出成形などでは用いることのできない不織布などを含んだプリプレグを樹脂基材の原料として用いることができる点でも有利である。
【００２２】
前記方法において、回路を形成した金属板を２枚のプリプレグで挟んで熱圧着すると、金属配線を樹脂基板に埋め込んだ本発明の別の大電流用回路基板を得ることができる。
前記大電流用回路基板は、原料として、紙基材、ガラス基材、ガラス不織布基材などを含んだプリプレグを用いることができるため、従来の樹脂成形基板に比べて強度、材料コスト、金属配線との接合性などが優れている。
また、本発明の大電流用回路基板は、プリプレグを構成する樹脂が金属板に対する接着性を有するため、金属板と樹脂とが完全に密着した状態となり、吸湿や吸水に対する信頼性が高い点でも従来の樹脂成形基板とは異なる。
【００２３】
次に、具体的な実施の形態を挙げて、本発明を図面を参照しながら説明する。実施の形態１
図１は、本実施の形態に係る大電流用回路基板の一部を断面にした斜視図である。エッチング等によって金属板を所望の形状に加工した金属配線１が絶縁性樹脂基板２に埋設されている。金属配線１の上面と樹脂基板２の上面とは同一平面上にある。金属配線１および樹脂基板２の上面には、電子部品を接合するための電極部４およびレジスト層５が形成されている。電極部４には、部品挿入穴３が形成されている。
図２は、リード付き電子部品６を実装したときの図１の基板を、２つの電極部４の中心を通る面で切断した縦断面図である。金属配線１が埋設されている側とは反対側から電子部品６のリード７が部品挿入穴３に挿入され、電極部４で半田８により固定されている。
【００２４】
この基板は、以下のような手順で作製する。まず、ガラス不織布などの基材にエポキシ樹脂などの樹脂を含浸させ、乾燥させたプリプレグ９と回路を形成した金属板１２とを重ね合わせ、図３に示すように、熱プレス器のプレス板１１の上に静置する。プリプレグ９の外形は金属板１２よりも大きくする。このときプレス板１１とプリプレグ９および金属板１２との間には、プリプレグ９とプレス板１１とが密着するのを防止するための離型紙１０を配置する。
この状態で熱プレス器を作動させ、金属板１２とプリプレグ９とを熱圧着し、金属板１２を樹脂基板中に埋め込むと同時にプリプレグの樹脂成分の硬化を進行させる。このとき得られる回路基板の外形は、樹脂の広がりにより、プレスする前よりも若干大きくなっている。
必要な寸法に外形を整えた後、ドリル等で部品挿入穴３を開口する。また、一般に、金属板１２には、複数の配線を繋いでいる繋ぎ部分が存在する。繋ぎ部分には電気的な導通が不要であるので、この繋ぎ部分もドリル等で切断する。
【００２５】
得られた回路基板の表面には、金属配線が露出しているため、配線間の絶縁が不足している。そこで、電極部４を除いて、回路基板上にレジスト５を印刷する。このときシルクスクリーンなどを用いることができる。レジスト５には、従来のプリント基板で一般的に使用されている感光性樹脂を用いることができる。印刷後、紫外線硬化炉などでレジスト５の硬化を行い、回路基板が完成する。
【００２６】
実施の形態２
図４は、本実施の形態に係る大電流用回路基板の断面図である。絶縁性樹脂基板２の両面に、それぞれ金属配線１ａおよび１ｂが埋設され、電極部として利用する部分以外にはレジスト層５が形成されている。
【００２７】
この基板は、以下のような手順で作製される。図５に示すように、プリプレグ９を回路を形成した金属板１２ａおよび１２ｂで挟んで熱プレス器のプレス板１１の上に静置する。このときプレス板１１と各金属板との間には離型紙１０を配置する。以下は、実施の形態１と同様の手順で回路基板を作製する。
このように、基板の両面に金属配線１ａおよび１ｂを埋設させた回路を形成することにより、基板をよりいっそう小型化することができる。
【００２８】
実施の形態３
図６は、本実施の形態に係る大電流用回路基板の断面図である。絶縁性樹脂基板２の内部に金属配線１が埋め込まれ、電子部品を実装するための電極部４には、部品挿入穴３が形成されている。
【００２９】
この基板は、以下の手順で作製される。図７に示すように、回路を形成した金属板１２を２枚のプリプレグ９ａおよび９ｂで挟んで熱プレス器のプレス板１１の上に静置する。このときプレス板１１と各プレプリグとの間には離型紙１０を配置する。以下は、実施の形態１と同様の手順で回路基板を作製する。ただし、金属板１２が樹脂基板２の内部にあるため、部品挿入穴３を開口しただけでは部品接続のための電極部４が形成されない。そこで、部品挿入穴３を中心に電極部４の表面に達する開口部１３を設ける。なお、この状態では金属配線１２が回路基板の内部に存在していることからレジストの塗布を行う必要はない。
【００３０】
通常、１０Ａの電流が印加される回路での電圧は１００Ｖである。この場合、従来のプリント基板のＩＥＣ規格で規定されている最小配線間距離は１．８ｍｍである。一方、本実施の形態に係る回路基板は、強化絶縁構造であるため、ＩＥＣ規格で定められた最小配線間距離は０．４ｍｍである。
実際には、配線間距離は使用する金属板の厚みに依存し、厚み０．５ｍｍ程度の銅板を金属板として用いる場合には、配線間距離は０．６ｍｍ程度となる。
従って、従来のプリント基板を用いる場合に比べると、配線幅を１／７のサイズに小型化でき、配線間距離を１／３に縮小できる。
【００３１】
実施の形態４
図８は、本実施の形態に係る大電流用回路基板に表装型電子部品を実装した断面図である。
樹脂基板２の片面に金属配線１が埋設され、電極部４を除いてレジスト層５が形成されている。電極部４には、表装型電子部品１５が実装されている。樹脂基板２の他方の面には、銅板などの放熱板１４が埋設されている。
【００３２】
この基板は、以下のような手順で作製する。図９に示すように、プリプレグ９と回路を形成した金属板１２とを重ね合わせ、放熱板１４を金属板１２とは反対側に配置して熱プレス器のプレス板１１の上に静置する。放熱板１４は放熱性の電子部品を実装する電極部に対向する位置に配置する。また、プレス板１１と金属板１２との間およびプレス板１１と放熱板１４との間には離型紙１０を配置する。以下は、実施の形態１と同様の手順で回路基板を作製する。
なお、本実施の形態では、表装型電子部品を使用するため、部品挿入穴は不要である。このように発熱部品が接合される電極部に対向する部分に放熱板１４を配置するため、樹脂基板を介して部品の熱が放熱板１４から放熱され、回路基板の温度が上昇するのを抑制できる。また、放熱板を別途取り付ける必要がないため、放熱板の空間が不要となり、製品をより小型化できる。
【００３３】
実施の形態５
本実施の形態では、回路を形成した金属板の金属配線に鋭角に突出した突起部を設けて大電流用回路基板を作製する。
図１０は、本実施の形態に係るレジスト層のない大電流用回路基板の断面図である。樹脂基板２に金属配線１が埋設されている。配線１の両端部には、鋭角に突起した突起部１７を設けてある。この突起部１７は、回路を形成した金属板の突出させたい配線面の中央部をポンチで叩くか、プレス加工を施すなどして形成させることができる。
【００３４】
本実施の形態に係る効果を樹脂基板として紙基材にフェノール樹脂を含浸させたプリプレグを用いた場合を例に挙げて説明する。
プリプレグに突起部のない金属板を埋設させた場合、図１１に示すように、プリプレグ中の紙基材は配線１の下側に押し退けられ、基材に埋設された配線１の周囲には紙基材に含浸させた樹脂成分１６のみがしみ出す場合がある。これは紙基材の繊維の密度が高いために配線１を埋め込む時に繊維が切断されないためである。このような場合には、樹脂基板と金属配線との密着強度が低くなることがある。
一方、突起部を設けた金属を埋設させた場合、図１０に示すように、配線１の下部の紙基材は下側に押し退けられるものの、配線１の側面近傍では樹脂成分１６のしみ出しがほとんど起こらない。これは、突起部１７が紙基材の繊維を切断するためである。
このように、本実施の形態によれば、樹脂基板に埋設された配線の側面近傍が樹脂成分のみとなるのを抑制することができ、基材と配線との接触面積が大きくなり、樹脂基板と金属配線との密着強度を確保できる。
【００３５】
【実施例】
次に、参考例および実施例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明する。
《参考例１》
図１に示す構成の回路基板として、インバータ回路を作製した。ガラス不織布基材にエポキシ樹脂を含浸させ、乾燥させた厚さ１．７ｍｍのプリプレグを用意した。また、厚さ０．５ｍｍの銅板にプレス加工によって配線パターンを加工し、回路を形成した金属板として用いた。回路の配線幅は１ｍｍであった。
図３に示すように、プリプレグと金属板とを重ね合わせ、さらに剥離紙も配して熱圧着を行い、金属板をプリプレグに埋め込むのと同時に、プリプレグの硬化を進行させた。
プリプレグは、金属板よりも縦横２０ｍｍずつ大きいものを用いた。熱圧着の条件は、温度１７５℃、圧力１５ｋｇ／ｃｍ²であった。この状態で３０分間放置した後、圧力をかけたまま３０分間徐冷し、その後、プレスを降ろして回路基板を取り出した。
【００３６】
得られた回路基板の全体の厚さは、１．５ｍｍであり、外形は樹脂の広がりによりプレスする前よりも若干大きくなっていた。必要な寸法になるように外周を切り落とし、ドリルで部品挿入穴を開口した。また、回路に不要な繋ぎ部分も切断した。次に、スクリーン印刷によって電極部を除く基板表面にレジストを印刷し、紫外線硬化炉で硬化させ、レジスト層を形成し、回路基板を完成した。
このインバータ回路は、印加される電流が最大で１０Ａの回路として設計した。
【００３７】
同一の回路パターンを従来の紙基材にフェノール樹脂を含浸させた基板上に厚さ３５μｍの銅箔を用いて形成したところ、１０Ａが印加される回路では、雰囲気温度２５℃において安定して動作させるには、７ｍｍの配線幅が必要であった。また、配線幅を３ｍｍにすると、数秒後には配線が溶断した。
なお、本実施例の回路基板は、その金属配線幅を１ｍｍにすることができたため、回路基板の大きさを従来のプリント基板の１／７にすることができた。
【００３８】
《参考例２》
図４に示す構成の回路基板を作製した。参考例１で用いたプリプレグを用意した。また、参考例１で用いた銅の金属板を２枚用意した。
図５に示すように、２枚の金属板でプリプレグを挟み、さらに剥離紙を配置して熱プレス器のプレス板上に静置した。そして、参考例１と同様の条件で熱圧着を行った。
【００３９】
得られた回路基板の厚さは、１．６ｍｍであった。必要な寸法に外周を切り落とした後、不要な繋ぎ部分を切断した。
なお、本参考例では、回路基板の両面に金属配線を埋設して回路を形成したため、参考例１の回路基板に比べて２倍の回路密度を有する回路基板を得ることができた。
【００４０】
《参考例３》
図６に示す構成の回路基板を作製した。ガラス不織布にエポキシ樹脂を含浸させた厚さ０．８ｍｍのプリプレグを２枚用意した。
図７に示すように、２枚のプリプレグで、参考例１と同様の銅の金属板を挟み、さらに剥離紙を配置して熱プレス器のプレス板上に静置した。そして、参考例１と同様の条件で熱圧着を行った。
【００４１】
得られた基板の厚さは、１．５ｍｍであった。必要な寸法になるように外周を切り落とした後、部品挿入穴をドリルで開口した。また、不要な繋ぎ部分を切断した後、部品挿入穴の周囲に開口部を形成した。その結果、回路を構成する金属板が樹脂によって完全に被覆されたＩＥＣ規格における強化絶縁構造の回路基板を得ることができた。
【００４２】
《参考例４》
図８に示す構成の回路基板を作製した。ガラス不織布基材にエポキシ樹脂を含浸させた厚さ１．７ｍｍのプリプレグと、厚さ０．５ｍｍの銅板の表面にＮｉメッキを施した放熱板を用意した。
図９に示すように、参考例１と同様の金属板、プリプレグおよび放熱板を重ね合わせ、さらに剥離紙を配置して、熱プレス器のプレス板上に静置した。そして、参考例１と同様の条件で、熱圧着を行った。次に、金属板を埋設した面の電極部を除いた部分に、参考例１と同様にしてレジストを印刷し、紫外線硬化炉で硬化させて、レジスト層を形成した。
【００４３】
得られた回路基板の全体の厚みは、１．６ｍｍであった。必要な寸法に外周を切り落とした後、不要な繋ぎ部分を切断した。そして、電極部にパワートランジスタを接合した。
得られた回路基板は、基板内に放熱板が一体成形されているため、従来よりも占有空間の小さな回路基板となった。
【００４４】
《実施例１》
参考例１と同様の金属板を用い、配線幅が１ｍｍになるように回路を形成した。そして、回路を構成する配線の片面の中央部をポンチで叩くことによって凹ませ、配線の端部を鋭角に突出させた。配線の突起部と平面部との高さの差は、０．１ｍｍ程度であった。
金属板の突起部が形成された面と紙基材にフェノール樹脂を含浸させたプリプレグとを重ねて熱プレス器のプレス上に静置した。参考例１と同様の条件で熱圧着を行い、以下、参考例１と同様の手順で回路基板を作製したところ、得られた回路基板の配線と基板との接着強度は、参考例１で作製した回路基板よりも向上した。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、高性能な大電流用回路基板を安価に製造でき、かつ、その小型化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】絶縁性樹脂基板の片面に金属配線を埋設して回路を形成した本発明の一実施の形態に係る大電流用回路基板の一部を断面にした斜視図である。
【図２】電極部に電子部品を実装した状態の絶縁性樹脂基板の片面に金属配線を埋設して回路を形成した本発明の一実施の形態に係る大電流用回路基板の断面図である。
【図３】同大電流用回路基板の製造工程を説明するのに用いた熱圧着を行う際の材料の配置を示す概略図である。
【図４】絶縁性樹脂基板の両面に金属配線を埋設して回路を形成した本発明の一実施の形態に係る大電流用回路基板の断面図である。
【図５】同大電流用回路基板の製造工程を説明するのに用いた熱圧着を行う際の材料の配置を示す概略図である。
【図６】回路を形成した金属板を２枚のプリプレグで挟んで熱圧着した本発明の一実施の形態に係る大電流用回路基板の断面図である。
【図７】同大電流用回路基板の製造工程を説明するのに用いた熱圧着を行う際の材料の配置を示す概略図である。
【図８】絶縁性樹脂基板の片面に金属配線を埋設して回路を形成し、他方の面に放熱用の金属板を埋設し、電極部に表装型電子部品を実装した状態の本発明の一実施の形態に係る大電流用回路基板の断面図である。
【図９】同大電流用回路基板の製造工程を説明するのに用いた熱圧着を行う際の材料の配置を示す概略図である。
【図１０】回路を形成した金属板の配線部が鋭角に突出した突起部を有する場合の本発明の一実施の形態に係る大電流用回路基板の断面図である。
【図１１】回路を形成した金属板の配線部が鋭角に突出した突起部を有さない場合の本発明の一実施の形態に係る大電流用回路基板の断面図である。
【図１２】従来のプリント基板の一部を断面にした斜視図である。
【符号の説明】
１金属配線
１ａ金属配線
１ｂ金属配線
２絶縁性樹脂基板
３部品挿入穴
４電極部
５レジスト層
６電子部品
７電子部品リード
８半田
９プリプレグ
９ａプリプレグ
９ｂプリプレグ
１０離型紙
１１プレス板
１２回路を形成した金属板
１２ａ回路を形成した金属板
１２ｂ回路を形成した金属板
１３開口部
１４放熱板
１５表装型電子部品
１６樹脂成分
１７突起部
１８銅箔配線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a circuit board for large current and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the demand for downsizing and high functionality of electronic devices, there is an increasing tendency to mount electronic components on a substrate at high density. Therefore, the use of surface-mount type electronic components without lead wires has been attracting attention.
In addition, with the advancement of reflow soldering technology such as cream solder, there has been a further increase in the high density mounting of electronic components on printed circuit boards.
However, in the field of handling large currents and high frequencies, not only the surface mounting of electronic components is delayed, but it is difficult to realize a reduction in the size of a conventional printed circuit board due to its circuit configuration. For this reason, in these fields, downsizing of devices using printed circuit boards has been delayed.
[0003]
FIG. 12 is a perspective view, partly in section, showing an outline of an example of a conventional printed circuit board. In this substrate, a copper foil wiring 18 is arranged on an insulating resin substrate 2. As the insulating resin substrate 2, a substrate obtained by impregnating a reinforcing base material such as paper, glass, and glass nonwoven fabric with a phenol resin or an epoxy resin is often used.
As is clear from FIG. 12, in the conventional printed circuit board, the copper foil wiring 18 is arranged on the resin substrate 2 in a convex shape, and therefore it is necessary to ensure insulation between adjacent wirings. Therefore, after forming the copper foil wiring, the resist 5 is formed as an insulating resin layer on the substrate surface. The thickness of the copper foil wiring varies depending on the use of the printed board, but is generally about 35 μm, and a copper foil exceeding 100 μm is not usually used.
[0004]
Next, a conventional method for manufacturing a printed circuit board will be briefly described. First, the reinforcing base material is impregnated with resin and dried. A part of the curing reaction of the resin proceeds by this drying step, and the resin is in a semi-cured state (B stage) (hereinafter, the resin plate in this state is referred to as a prepreg).
Next, a copper foil is attached to the surface of the prepreg. Apply the copper foil only to the surface where the circuit is required. Therefore, copper foil is affixed on one side of a single-sided substrate and on both sides of a double-sided substrate.
Next, pressure is applied while heating the prepreg to which the copper foil is attached (hereinafter, this operation is referred to as thermocompression bonding), and the copper foil is brought into close contact with the substrate, and at the same time, the semi-cured resin is completely cured. Thereafter, a circuit is formed on the copper foil by etching.
In the case of a single-sided board or a double-sided board, this is a finished product as a printed board. In the case of a multi-layer substrate, a plurality of substrates after circuit formation are stacked, and thermocompression bonding is further performed for integration.
Thereafter, openings such as through holes and component insertion holes are formed using a drill or the like as necessary, and a resist (insulating resin) is printed on the surface, leaving an electrode portion for joining electronic components. Finally, the resist is cured by heating or ultraviolet irradiation to complete a printed circuit board.
[0005]
On the other hand, as a form that enables downsizing of a circuit board for large current, a resin molded substrate produced by coating a metal plate on which a circuit is formed with a resin by molding has attracted attention.
In general, the resin molded substrate is manufactured by the following procedure.
First, a desired circuit is formed on a metal plate such as copper or brass by an etching method or a pressing method. The metal plate may be plated with tin or nickel in order to prevent the surface of the metal plate from being oxidized during soldering. In the case of a substrate on which an insertion type electronic component is mounted, a hole for inserting the electronic component is further provided.
Next, the metal plate on which the circuit is formed is covered with a resin by molding, leaving an electrode portion for mounting the electronic component.
As the molding resin, various insulating resins such as a thermosetting resin represented by an epoxy resin and a thermoplastic resin represented by a liquid crystal polymer are used. As a resin molding method, injection molding or transfer molding is generally used.
[0006]
The resin molded substrate produced as described above is a metal plate having a thickness of about 0.5 mm, whereas the conventional printed circuit board forms a circuit with a copper foil having a thickness of about 35 μm, while the wiring width is increased. Since the circuit is formed, the current capacity can be secured even if the wiring width is reduced.
In an electric circuit for high voltage, in order to ensure insulation reliability, a certain insulation distance is required between the wirings and between the wirings and the substrate surface. In the resin molded substrate, the insulation between the wirings is ensured by completely covering the metal wirings with the resin. Further, a certain distance is maintained between the wiring and the substrate surface by the resin.
The minimum value of the insulation distance to be ensured is assumed in the International Electric Standards Conference (hereinafter abbreviated as IEC) standard according to the magnitude of the energized voltage. The structure of the resin-molded substrate in which the metal wiring is covered with the same insulating material has very high insulating properties and corresponds to the IEC standard reinforced insulating structure. Therefore, it is possible to greatly reduce the space between the wirings as compared with the conventional printed circuit board.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional printed circuit board, the thickness of the metal foil which comprises a circuit is about 35-100 micrometers. Therefore, in order to construct a circuit for a large current, it is necessary to increase the wiring width to ensure a current capacity, and there is a problem that the circuit board cannot be reduced in size.
For example, in the case of a printed board with a copper foil thickness of 35 μm, the wiring width can be reduced to about 0.1 mm when the applied current value is several mA as in a digital signal circuit. However, when a current of 10 A is applied as in a power supply circuit, the wiring width needs to be about 7 mm.
[0008]
On the other hand, since the circuit is formed with a metal plate having a thickness of about 0.5 mm in the resin-molded substrate, the current capacity can be ensured and the wiring width in the large current portion can be reduced. In addition, since the wiring is completely covered with the resin, it is possible to reduce the insulation distance between the wirings, and it is possible to reduce the size of the circuit board for large current for power supply or the like.
However, in order to manufacture a resin molded substrate, a generally expensive mold is required. Further, since engineering plastics such as polyphenylene sulfide (hereinafter referred to as PPS) are used as the molding resin, there is a problem that the cost is higher than that of the printed circuit board.
Furthermore, it is necessary to correct the mold in accordance with the circuit design change that frequently occurs. Since it takes time to modify the mold, the cost is further increased and the lead time for product development is also increased.
[0009]
Further, since a large current circuit board generally uses many heat generating components such as a power IC, a power transistor or a coil, it is essential to adopt a heat dissipation structure. However, since conventional printed circuit boards and resin-molded boards do not include heat dissipation means, it is necessary to install a separate heat dissipation plate on the heat generating component. Therefore, even if the substrate area can be reduced, it is difficult to reduce the occupied volume of the substrate including the heat sink in the product.
[0010]
In view of these problems, an object of the present invention is to provide a high-current circuit board that can be miniaturized while minimizing an increase in cost, and a manufacturing method thereof.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention can be applied to one side or both sides of an insulating resin substrate. The thickness is 0.07-1mm In a circuit board in which a metal wiring is embedded to form a circuit, the metal wiring The center of the dent and the edge However, the fitting part with the insulating resin substrate has a protruding part protruding at an acute angle. The protruding portion protrudes in the traveling direction when the metal wiring is embedded, and the insulating resin substrate is made of a material in which a paper base material is impregnated with a phenol resin, or a glass base material or a glass nonwoven fabric base. Made of material impregnated with epoxy resin The present invention relates to a circuit board for large current.
Further, the present invention provides a single side of an insulating resin substrate. The thickness is 0.07-1mm In a circuit board in which a metal wiring is embedded to form a circuit and a heat sink is embedded on the other surface, the metal wiring The center of the dent and the edge However, the fitting part with the insulating resin substrate has a protruding part protruding at an acute angle. The protruding portion protrudes in the traveling direction when the metal wiring is embedded, and the insulating resin substrate is made of a material in which a paper base material is impregnated with a phenol resin or a glass base material or a glass nonwoven fabric base. Made of material impregnated with epoxy resin The present invention relates to a circuit board for large current.
The present invention also relates to each of the circuit boards for large current, wherein the portion of the surface of the insulating resin substrate where the metal wiring is not embedded and the exposed surface of the metal wiring are on the same plane.
In addition, the present invention is a method in which a metal plate on which a circuit is formed is sandwiched between two prepregs impregnated with an epoxy resin in a glass substrate or a glass nonwoven fabric substrate, and thermocompression bonded. The thickness is 0.07-1mm In a circuit board in which metal wiring is embedded in an insulating resin substrate, the metal wiring The center of the dent and the edge However, the fitting part with the prepreg has a protruding part protruding at an acute angle. The protrusion protrudes in the pressure application direction when the metal wiring is thermocompression bonded. The present invention relates to a circuit board for large current.
[0012]
Ma In addition, the present invention includes a step of forming a circuit on a metal plate by a pressing method and a step of thermocompression bonding the metal plate to a prepreg to constitute the circuit. The thickness is 0.07-1mm Metal wiring The center of the dent and the edge However, the fitting part with the prepreg has a protruding part protruding at an acute angle. The protruding portion protrudes in the pressure application direction when the metal wiring is thermocompression bonded, and the prepreg is a material in which a paper base material is impregnated with a phenol resin, or a glass base material or a glass nonwoven fabric base material. Made of material impregnated with epoxy resin The present invention relates to a method for manufacturing a circuit board for large current.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The circuit board for large current of the present invention is characterized in that a circuit is formed by embedding metal wiring on one side or both sides of an insulating resin substrate. When metal wiring is arranged only on one side of the resin board, it is necessary to install a separate heat sink on the heat generating component mounted on the circuit board for high current, because the heat sink is embedded on the other side. It is preferable in that there is no.
That is, in the circuit board for large current, a circuit is formed in a state in which metal wiring or a heat sink is fitted in a recess provided on the surface of the resin substrate, or a heat sink is provided.
In addition, as a heat sink, a metal plate is preferably used.
[0014]
The metal wiring preferably has a thickness of 0.07 to 1 mm, more preferably 0.07 to 0.5 mm, and particularly preferably 0.12 to 0.5 mm. Since the metal wiring has the thickness as described above, a large current capacity can be secured even if the wiring width of the circuit is reduced. As a result, the circuit board for large current can be reduced in size. Furthermore, since the metal wiring is embedded in the resin substrate, there is an advantage that the metal wiring can be more firmly fixed to the resin substrate than the copper foil wiring of the conventional printed circuit board.
[0015]
In addition, it is preferable that the metal wiring has a protrusion protruding at an acute angle at a fitting portion with the insulating resin substrate in that the metal wiring can be firmly embedded in the resin substrate.
The protrusion protrudes in the traveling direction of the metal wiring when the metal wiring is embedded in the resin substrate. This protrusion is preferably in a state where the edge of the metal wiring is sharpened in the traveling direction. By providing such a protrusion, when a nonwoven fabric substrate is used as a raw material for a resin substrate in the manufacturing process of a circuit board for large current described later, the fibrous material such as the nonwoven fabric is cut or efficiently pushed away. However, the metal wiring can be embedded in the resin substrate.
[0016]
In the circuit board for large current, a part of the metal substrate is exposed to the outside. Therefore, unlike the conventional resin molded substrate, when the metal plate on which the circuit is formed is covered with the molding resin, it is not necessary to devise so that the electrode portion is not covered with the resin.
[0017]
For the insulating resin substrate used for the circuit board for large current, an inexpensive resin material such as a phenol resin or an epoxy resin used in a conventional printed circuit board can be used. These resins are impregnated into a paper substrate, glass substrate, glass nonwoven fabric substrate, etc. to form a prepreg in which the curing reaction has partially proceeded. It becomes a highly insulating resin substrate.
[0018]
In the circuit board for large current, it is easy to ensure insulation between adjacent wirings because the portion where the metal wiring on the surface of the insulating resin substrate is not embedded and the exposed surface of the metal wiring are on the same plane. From the standpoint of easy production.
[0019]
When the circuit board for large current is manufactured, a molding die is not required unlike a conventional resin molding board. Therefore, the manufacturing cost can be reduced and the lead time for product development can be shortened as compared with the resin molded substrate.
[0020]
Specifically, first, a circuit is formed on a metal plate by an etching method or a pressing method. At this time, it is preferable in terms of the manufacturing process to form a plurality of wirings by processing a single metal plate and to form a perforated metal plate in a state where each wiring is connected by a connecting portion.
[0021]
Next, the metal plate on which the circuit is formed is overlapped with the prepreg and thermocompression bonded. At this time, for example, a single prepreg is used, a metal plate is installed on one side, and thermocompression bonding is performed using a general apparatus, the metal wiring is pushed in from the surface of the resin substrate softened by heat, and at the same time the resin component The curing reaction proceeds. As a result, a circuit is formed in a state where metal wiring is embedded on one surface of the resin substrate. Thereafter, if necessary, a resist is applied to the surface of the substrate and cured to complete a large current circuit board.
According to the said method, the point which can use the prepreg containing the nonwoven fabric etc. which cannot be used by injection molding etc. as a raw material of a resin base material is also advantageous.
[0022]
In the above method, when a metal plate on which a circuit is formed is sandwiched between two prepregs and thermocompression bonded, another circuit board for large current of the present invention in which metal wiring is embedded in a resin substrate can be obtained.
The circuit board for large current can use a prepreg containing a paper base material, a glass base material, a glass nonwoven fabric base material, etc. as a raw material, so that strength, material cost, metal wiring compared to conventional resin molded substrates Bondability with is excellent.
In addition, since the resin constituting the prepreg has adhesion to the metal plate, the circuit board for large current of the present invention is in a state where the metal plate and the resin are completely in close contact with each other, and is highly reliable for moisture absorption and water absorption. Different from conventional resin molded substrates.
[0023]
Next, the present invention will be described with reference to the drawings with specific embodiments. Embodiment 1
FIG. 1 is a perspective view showing a cross section of a part of a circuit board for large current according to the present embodiment. A metal wiring 1 obtained by processing a metal plate into a desired shape by etching or the like is embedded in the insulating resin substrate 2. The upper surface of the metal wiring 1 and the upper surface of the resin substrate 2 are on the same plane. On the upper surfaces of the metal wiring 1 and the resin substrate 2, an electrode portion 4 and a resist layer 5 for joining electronic components are formed. A part insertion hole 3 is formed in the electrode portion 4.
FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional view of the substrate of FIG. 1 cut along a plane passing through the centers of the two electrode portions 4 when the electronic component 6 with leads is mounted. The lead 7 of the electronic component 6 is inserted into the component insertion hole 3 from the side opposite to the side where the metal wiring 1 is embedded, and is fixed by the solder 8 at the electrode portion 4.
[0024]
This substrate is manufactured by the following procedure. First, a base material such as a glass nonwoven fabric is impregnated with a resin such as an epoxy resin, and the dried prepreg 9 and a metal plate 12 on which a circuit is formed are superposed, and as shown in FIG. Leave on top. The outer shape of the prepreg 9 is made larger than that of the metal plate 12. At this time, a release paper 10 is disposed between the press plate 11 and the prepreg 9 and the metal plate 12 to prevent the prepreg 9 and the press plate 11 from coming into close contact with each other.
In this state, the heat press is operated, the metal plate 12 and the prepreg 9 are thermocompression bonded, the metal plate 12 is embedded in the resin substrate, and at the same time, the resin component of the prepreg is cured. The outer shape of the circuit board obtained at this time is slightly larger than before pressing due to the spread of the resin.
After adjusting the outer shape to the required dimensions, the component insertion hole 3 is opened with a drill or the like. In general, the metal plate 12 has a connecting portion connecting a plurality of wirings. Since no electrical continuity is required at the connecting portion, this connecting portion is also cut with a drill or the like.
[0025]
Since the metal wiring is exposed on the surface of the obtained circuit board, the insulation between the wirings is insufficient. Therefore, a resist 5 is printed on the circuit board except for the electrode portion 4. At this time, a silk screen or the like can be used. As the resist 5, a photosensitive resin generally used in a conventional printed circuit board can be used. After printing, the resist 5 is cured in an ultraviolet curing furnace or the like to complete the circuit board.
[0026]
Embodiment 2
FIG. 4 is a cross-sectional view of the circuit board for large current according to the present embodiment. Metal wirings 1a and 1b are embedded on both surfaces of the insulating resin substrate 2, respectively, and a resist layer 5 is formed in a portion other than a portion used as an electrode portion.
[0027]
This substrate is manufactured by the following procedure. As shown in FIG. 5, the prepreg 9 is sandwiched between metal plates 12a and 12b on which a circuit is formed and placed on a press plate 11 of a hot press. At this time, the release paper 10 is disposed between the press plate 11 and each metal plate. In the following, a circuit board is manufactured in the same procedure as in the first embodiment.
Thus, by forming a circuit in which the metal wirings 1a and 1b are embedded on both surfaces of the substrate, the substrate can be further reduced in size.
[0028]
Embodiment 3
FIG. 6 is a cross-sectional view of the circuit board for large current according to the present embodiment. The metal wiring 1 is embedded inside the insulating resin substrate 2, and a component insertion hole 3 is formed in the electrode portion 4 for mounting the electronic component.
[0029]
This substrate is manufactured by the following procedure. As shown in FIG. 7, the metal plate 12 on which a circuit is formed is sandwiched between two prepregs 9a and 9b, and is placed on a press plate 11 of a heat press. At this time, the release paper 10 is disposed between the press plate 11 and each prepreg. In the following, a circuit board is manufactured in the same procedure as in the first embodiment. However, since the metal plate 12 is inside the resin substrate 2, the electrode portion 4 for connecting the components is not formed only by opening the component insertion hole 3. Therefore, an opening 13 that reaches the surface of the electrode portion 4 around the component insertion hole 3 is provided. In this state, it is not necessary to apply a resist since the metal wiring 12 exists inside the circuit board.
[0030]
Usually, the voltage in a circuit to which a current of 10 A is applied is 100V. In this case, the minimum distance between wirings defined by the IEC standard of the conventional printed circuit board is 1.8 mm. On the other hand, since the circuit board according to the present embodiment has a reinforced insulation structure, the minimum inter-wiring distance defined by the IEC standard is 0.4 mm.
Actually, the distance between the wirings depends on the thickness of the metal plate to be used. When a copper plate having a thickness of about 0.5 mm is used as the metal plate, the distance between the wirings is about 0.6 mm.
Therefore, compared with the case of using a conventional printed circuit board, the wiring width can be reduced to 1/7, and the distance between wirings can be reduced to 1/3.
[0031]
Embodiment 4
FIG. 8 is a cross-sectional view of the mounting type electronic component mounted on the circuit board for large current according to the present embodiment.
A metal wiring 1 is embedded on one surface of the resin substrate 2, and a resist layer 5 is formed except for the electrode portion 4. A surface-mounted electronic component 15 is mounted on the electrode unit 4. A heat radiating plate 14 such as a copper plate is embedded in the other surface of the resin substrate 2.
[0032]
This substrate is manufactured by the following procedure. As shown in FIG. 9, the prepreg 9 and the metal plate 12 on which the circuit is formed are overlapped, and the heat radiating plate 14 is arranged on the side opposite to the metal plate 12 and is left on the press plate 11 of the heat press. . The heat radiating plate 14 is disposed at a position facing the electrode portion on which the heat radiating electronic component is mounted. A release paper 10 is disposed between the press plate 11 and the metal plate 12 and between the press plate 11 and the heat radiating plate 14. In the following, a circuit board is manufactured in the same procedure as in the first embodiment.
In the present embodiment, since a surface-mounted electronic component is used, a component insertion hole is not necessary. Thus, since the heat sink 14 is disposed at the portion facing the electrode portion to which the heat generating component is joined, the heat of the component is radiated from the heat sink 14 via the resin substrate, and the temperature of the circuit board is prevented from rising. it can. Moreover, since it is not necessary to attach a heat sink separately, the space of a heat sink becomes unnecessary and a product can be reduced in size.
[0033]
Embodiment 5
In the present embodiment, a large current circuit board is manufactured by providing protrusions projecting at an acute angle on a metal wiring of a metal plate on which a circuit is formed.
FIG. 10 is a cross-sectional view of a circuit board for large current without a resist layer according to the present embodiment. A metal wiring 1 is embedded in the resin substrate 2. Protrusions 17 projecting at acute angles are provided at both ends of the wiring 1. The protrusion 17 can be formed by hitting the central portion of the wiring surface to be projected of the metal plate on which the circuit is formed with a punch or by pressing.
[0034]
The effect according to the present embodiment will be described by taking as an example the case where a prepreg in which a paper base material is impregnated with a phenol resin is used as a resin substrate.
When a metal plate having no projection is embedded in the prepreg, as shown in FIG. 11, the paper substrate in the prepreg is pushed down to the lower side of the wiring 1, and the paper 1 is embedded around the wiring 1 embedded in the substrate. Only the resin component 16 impregnated in the base material may ooze out. This is because the fiber is not cut when the wiring 1 is embedded because the density of the fiber of the paper base material is high. In such a case, the adhesion strength between the resin substrate and the metal wiring may be lowered.
On the other hand, when the metal provided with the protrusions is embedded, the paper base at the lower part of the wiring 1 is pushed down as shown in FIG. It hardly happens. This is because the protrusion 17 cuts the fiber of the paper base material.
Thus, according to the present embodiment, it is possible to suppress the vicinity of the side surface of the wiring embedded in the resin substrate from being only the resin component, the contact area between the base material and the wiring is increased, and the resin substrate The adhesion strength between the metal wiring and the metal wiring can be secured.
[0035]
【Example】
next, Reference examples and The present invention will be described more specifically with reference to examples.
《 reference Example 1
An inverter circuit was produced as a circuit board having the configuration shown in FIG. A glass nonwoven fabric substrate was impregnated with an epoxy resin, and a prepreg having a thickness of 1.7 mm was prepared. Moreover, the wiring pattern was processed into the copper plate of thickness 0.5mm by press work, and it used as the metal plate which formed the circuit. The wiring width of the circuit was 1 mm.
As shown in FIG. 3, the prepreg and the metal plate were overlapped, and a release paper was also arranged to perform thermocompression bonding. The metal plate was embedded in the prepreg, and at the same time, the prepreg was cured.
The prepreg used was larger by 20 mm in length and width than the metal plate. The thermocompression bonding conditions are as follows: temperature 175 ° C., pressure 15 kg / cm ² Met. After being left for 30 minutes in this state, it was gradually cooled for 30 minutes with pressure applied, and then the press was lowered to take out the circuit board.
[0036]
The total thickness of the obtained circuit board was 1.5 mm, and the outer shape was slightly larger than before pressing due to the spread of the resin. The outer periphery was cut off to the required dimensions, and a part insertion hole was opened with a drill. Moreover, the connection part unnecessary for a circuit was also cut | disconnected. Next, a resist was printed on the substrate surface excluding the electrode portion by screen printing, and cured in an ultraviolet curing furnace to form a resist layer, thereby completing a circuit board.
This inverter circuit was designed as a circuit with a maximum applied current of 10A.
[0037]
When the same circuit pattern was formed on a conventional paper base impregnated with phenolic resin using a 35 μm thick copper foil, a circuit to which 10 A was applied operated stably at an ambient temperature of 25 ° C. In order to achieve this, a wiring width of 7 mm was required. Further, when the wiring width was 3 mm, the wiring was melted after several seconds.
In addition, since the metal wiring width of the circuit board of this example could be 1 mm, the size of the circuit board could be reduced to 1/7 of the conventional printed board.
[0038]
《 reference Example 2
A circuit board having the configuration shown in FIG. 4 was produced. reference The prepreg used in Example 1 was prepared. Also, reference Two copper metal plates used in Example 1 were prepared.
As shown in FIG. 5, the prepreg was sandwiched between two metal plates, and a release paper was further placed and allowed to stand on the press plate of the hot press. Then, thermocompression bonding was performed under the same conditions as in Reference Example 1.
[0039]
The thickness of the obtained circuit board was 1.6 mm. After cutting the outer periphery to the required dimensions, unnecessary joints were cut.
Book reference In the example, because the circuit was formed by embedding metal wiring on both sides of the circuit board, reference A circuit board having a circuit density twice that of the circuit board of Example 1 could be obtained.
[0040]
《 reference Example 3
A circuit board having the configuration shown in FIG. 6 was produced. Two prepregs having a thickness of 0.8 mm in which a glass nonwoven fabric was impregnated with an epoxy resin were prepared.
As shown in FIG. 7, with two prepregs, reference The same copper metal plate as in Example 1 was sandwiched, and a release paper was further placed and allowed to stand on the press plate of the heat press. And reference Thermocompression bonding was performed under the same conditions as in Example 1.
[0041]
The thickness of the obtained substrate was 1.5 mm. After cutting the outer periphery to the required dimensions, the part insertion hole was opened with a drill. In addition, after cutting unnecessary connecting portions, an opening was formed around the component insertion hole. As a result, it was possible to obtain a circuit board having a reinforced insulation structure according to the IEC standard in which the metal plates constituting the circuit were completely covered with resin.
[0042]
《 reference Example 4
A circuit board having the configuration shown in FIG. 8 was produced. A prepreg having a thickness of 1.7 mm in which a glass nonwoven fabric substrate was impregnated with an epoxy resin, and a heat radiating plate in which Ni was plated on the surface of a copper plate having a thickness of 0.5 mm were prepared.
As shown in FIG. reference The same metal plate, prepreg and heat radiating plate as in Example 1 were overlaid, and a release paper was further placed on the press plate of the heat press. And reference Thermocompression bonding was performed under the same conditions as in Example 1. Next, in the part except the electrode part of the surface where the metal plate is embedded, reference A resist was printed in the same manner as in Example 1 and cured in an ultraviolet curing furnace to form a resist layer.
[0043]
The total thickness of the obtained circuit board was 1.6 mm. After cutting the outer periphery to the required dimensions, unnecessary joints were cut. And the power transistor was joined to the electrode part.
The obtained circuit board is a circuit board having a smaller occupied space than before because the heat sink is integrally formed in the board.
[0044]
"Example 1 >>
reference Using the same metal plate as in Example 1, a circuit was formed so that the wiring width was 1 mm. And the center part of the one side of the wiring which comprises a circuit was dented by hitting with a punch, and the edge part of the wiring was made to project at an acute angle. The difference in height between the wiring protrusion and the flat portion was about 0.1 mm.
The surface of the metal plate on which the protrusions were formed and the prepreg impregnated with a phenol resin on the paper base material were stacked and allowed to stand on the press of the hot press. reference Thermocompression bonding was performed under the same conditions as in Example 1, reference When a circuit board was produced in the same procedure as in Example 1, the bonding strength between the obtained circuit board wiring and the board was: reference The circuit board produced in Example 1 was improved.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a high-performance large-current circuit board can be manufactured at a low cost, and the miniaturization thereof can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a cross section of a part of a circuit board for large current according to an embodiment of the present invention in which a circuit is formed by embedding metal wiring on one side of an insulating resin substrate.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a circuit board for large current according to an embodiment of the present invention in which a circuit is formed by embedding metal wiring on one side of an insulating resin substrate in a state where electronic parts are mounted on electrode portions. .
FIG. 3 is a schematic view showing the arrangement of materials when performing thermocompression bonding used to explain the manufacturing process of the circuit board for large current.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a circuit board for large current according to an embodiment of the present invention in which a metal wiring is embedded on both surfaces of an insulating resin substrate to form a circuit.
FIG. 5 is a schematic view showing the arrangement of materials when performing thermocompression bonding used to explain the manufacturing process of the circuit board for large current.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a circuit board for large current according to an embodiment of the present invention in which a metal plate on which a circuit is formed is sandwiched between two prepregs and thermocompression bonded.
FIG. 7 is a schematic view showing the arrangement of materials when performing thermocompression bonding used to explain the manufacturing process of the circuit board for large current.
FIG. 8 shows a circuit of the present invention in which a metal wiring is embedded on one side of an insulating resin substrate to form a circuit, a metal plate for heat dissipation is embedded on the other side, and a surface-mounted electronic component is mounted on an electrode part. It is sectional drawing of the circuit board for large currents concerning one Embodiment.
FIG. 9 is a schematic view showing the arrangement of materials when performing thermocompression bonding used to explain the manufacturing process of the circuit board for large current.
FIG. 10 is a cross-sectional view of a circuit board for large current according to an embodiment of the present invention when a wiring portion of a metal plate on which a circuit is formed has a protruding portion protruding at an acute angle.
FIG. 11 is a cross-sectional view of a circuit board for large current according to an embodiment of the present invention when a wiring portion of a metal plate on which a circuit is formed does not have a protrusion protruding at an acute angle.
FIG. 12 is a perspective view showing a cross section of a part of a conventional printed circuit board.
[Explanation of symbols]
1 Metal wiring
1a Metal wiring
1b Metal wiring
2 Insulating resin substrate
3 Parts insertion hole
4 electrodes
5 resist layer
6 Electronic parts
7 Electronic component lead
8 Solder
9 Prepreg
9a prepreg
9b prepreg
10 Release paper
11 Press plate
12 Metal plate with circuit
12a Metal plate with circuit
12b Metal plate with circuit
13 opening
14 Heat sink
15 Surface-mounted electronic components
16 Resin component
17 Protrusion
18 Copper foil wiring

Claims

A circuit board in which a metal wiring having a thickness of 0.07 to 1 mm is embedded on one side or both sides of an insulating resin substrate to form a circuit, wherein the central portion of the metal wiring is recessed and an edge portion is formed with an insulating resin substrate. protrusions have a protruding acute angle fitting portion, the protruding portion protrudes toward the traveling direction at the time of embedding the metal wires, the insulating resin substrate, a phenolic resin to a paper substrate A circuit board for large current, comprising a material impregnated with an epoxy resin or a material obtained by impregnating a glass substrate or a glass nonwoven fabric substrate with an epoxy resin .

In a circuit board in which a metal wiring having a thickness of 0.07 to 1 mm is embedded on one surface of an insulating resin substrate to form a circuit and a heat sink is embedded on the other surface, a central portion of the metal wiring is recessed and an edge is formed part is, have a protrusion that protrudes at an acute angle to the fitting portion between the insulating resin substrate, wherein the protrusions protrude toward the traveling direction at the time of embedding the metal wires, the insulating resin substrate A circuit board for large currents, comprising a material obtained by impregnating a paper base material with a phenol resin or a material obtained by impregnating a glass base material or a glass nonwoven fabric base material with an epoxy resin .

3. The circuit board for large current according to claim 1, wherein a portion of the surface of the insulating resin substrate where the metal wiring is not embedded and the exposed surface of the metal wiring are on the same plane.

A metal plate having a thickness of 0.07 to 1 mm is insulated by sandwiching a metal plate on which a circuit is formed with two prepregs impregnated with a glass substrate or a glass nonwoven fabric substrate with an epoxy resin. in the circuit board embedded in a resin substrate, a central portion of the metal wiring edge portion with the recessed, have a protrusion that protrudes at an acute angle to the fitting portion between the prepreg, said protrusions, heat the metal wire large-current circuit board according to Rukoto characterized protrude toward the pressure application direction during crimping.

Including a step of forming a circuit on a metal plate by a pressing method and a step of thermocompression bonding the metal plate to a prepreg, wherein the central portion of the metal wiring having a thickness of 0.07 to 1 mm forming the circuit is recessed and the edge portion is , have a protrusion that protrudes at an acute angle to the fitting portion between the prepreg, the protrusions protrude the metal wire toward the pressure application direction at the time of thermocompression bonding, the prepreg is, the paper substrate A method for producing a circuit board for high current, comprising: a material impregnated with a phenol resin, or a material obtained by impregnating a glass substrate or a glass nonwoven fabric substrate with an epoxy resin .