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CN110783306A - 基板连接构造体 - Google Patents

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CN110783306A
CN110783306A CN201910649266.1A CN201910649266A CN110783306A CN 110783306 A CN110783306 A CN 110783306A CN 201910649266 A CN201910649266 A CN 201910649266A CN 110783306 A CN110783306 A CN 110783306A
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间濑知行
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Toyoda Automatic Loom Works Ltd
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Abstract

本发明的基板连接构造体具备：基板，所述基板具有板状的基材、第一布线层以及第二布线层，并且通孔贯通基材，其中，该基材具有第一面和与该第一面相反一侧的第二面，该第一布线层相对于第一面设置，该第二布线层相对于第二面设置；连接金属体，其具有与第二布线层连接的连接部和插入至通孔内的凸部；以及安装部件，其安装于基板，连接金属体仅在凸部的顶端面处与安装部件连接。

Description

基板连接构造体
技术领域
本发明涉及基板连接构造体。
背景技术
基板具备板状的基材和分别设置于基材的两面的两个布线层。在将该两个布线层彼此电连接的情况下，使用通孔。例如，在日本特开2007-42993号公报记载有包括多个基板在内的多层基板，在多个基板中的一个基板设置有通孔。基材的划分出通孔的划分面被镀层覆盖。
存在将提高基板的散热性等作为目的，向通孔插入连接金属体，并将连接金属体和安装于基板的安装部件通过焊锡等金属接合材料接合的情况。该情况下，需要抑制由基材的线膨胀系数与连接金属体的线膨胀系数的差异所引起的在金属接合材料产生应力的情况。
发明内容
本公开的目的在于提供一种能够降低在将安装于基板的安装部件与连接金属体接合的接合部产生的应力的基板连接构造体。
根据本公开的一个形态，提供一种基板连接构造体，上述基板连接构造体具备：基板，其具有板状的基材、第一保护部和第一布线层、以及第二保护部和第二布线层，并且通孔贯通上述基材，其中，上述基材具有第一面和与该第一面相反一侧的第二面，上述第一保护部和第一布线层相对于上述第一面设置，上述第二保护部和第二布线层相对于上述第二面设置；连接金属体，其具有与上述第二布线层连接的连接部和插入至上述通孔内的凸部；以及安装部件，其安装于上述基板，上述基板、上述连接金属体以及上述安装部件彼此电连接，上述安装部件和上述连接金属体通过由金属接合材料形成的第一接合部接合，在上述通孔的周围，上述第一布线层被上述第一保护部覆盖，上述连接金属体仅在上述凸部的顶端面处与上述安装部件连接，上述第二保护部具备边界部，上述边界部在上述通孔的周围使上述第二布线层中与上述连接部连接的布线层连接部露出，上述连接部和上述布线层连接部通过由金属接合材料形成的第二接合部接合。
根据本公开的一个形态，提供一种基板连接构造体，该基板连接构造体具备：基板，其具有基材、第一布线层以及第二布线层，并且上述基材具有划分出贯通上述基材的通孔的划分面，其中，上述基材具有第一面和与该第一面相反一侧的第二面，上述第一布线层相对于上述第一面设置，上述第二布线层相对于上述第二面设置；连接金属体，其具有连接部和插入至上述通孔内的凸部；安装部件，其安装于上述基板；第一接合部，其将上述安装部件和上述连接金属体电连接；以及第二接合部，其将上述连接部和上述第二布线层电连接，在上述划分面与上述凸部之间设置有间隙。
附图说明
图1是表示基板连接构造体的端面图。
图2是将图1的基板连接构造体放大示出的端面图。
图3是基板和连接金属体的立体图。
图4是从基材的第二面侧观察图1的基板连接构造体的俯视图。
图5是表示比较例的基板连接构造体的端面图。
具体实施方式
以下，对基板连接构造体的一个实施方式进行说明。
如图1和图2所示，基板连接构造体10具备基板11、连接金属体41、以及作为安装于基板11的安装部件的母线61。基板连接构造体10为将基板11、母线61以及连接金属体41电连接的构造体。连接金属体41和母线61通过第一接合部52接合，连接金属体41和基板11通过第二接合部51接合。
基板11具备板状的基材12、分别设置于基材12的两面的两个布线层21、31、相对于基材12的两面分别设置的两个保护部22、32、以及相对于基材12设置的两个焊盘18、19。
基材12具备绝缘材料制的绝缘层13和设置于绝缘层13的内部的金属制的内置布线层14。基材12具备划分出贯通基材12的通孔(through hole)TH的划分面15。在本实施方式中，划分面15和被划分面15划分的通孔TH为圆形。划分面15为露出了绝缘层13的面。在划分面15，遍及整周地未设置有保护部(resist)22、32和布线层21、31。即，划分面15在通孔TH内露出。
将基材12的板厚方向的一个面称为第一面16，将与第一面16相反的相反面称为基材12的第二面17。在通孔TH的周围，第一布线层21由设置于第一面16的第一保护部22覆盖。即，第一保护部22覆盖第一布线层21中离通孔TH最近的部位。可以说在通孔TH的周围，第一布线层21没有露出。焊盘19配置于第一面16。焊盘19远离通孔TH。在焊盘19与通孔TH之间夹设有第一保护部22。
如图2和图3所示，设置于第二面17的第二布线层31在通孔TH的周围从设置于第二面17的第二保护部32露出。即，第二保护部32未覆盖第二布线层31中离通孔TH最近的部位。换言之，第二布线层31中离通孔TH最近的部位露出。即，第二布线层31被第二保护部32局部覆盖。详细地说，第二保护部32具备圆环状的边界部33。在边界部33内未设置有第二保护部32。边界部33为第二保护部32与未设置第二保护部32的区域的边界。边界部33的内径大于通孔TH的内径。边界部33与通孔TH以同心圆状配置。在通孔TH的周缘与边界部33之间未设置第二保护部32，第二布线层31露出。第二布线层31中在边界部33内露出的部位为供连接金属体41连接的布线层连接部34。布线层连接部34为圆环状。
如图3和图4所示，连接金属体41具备圆板状的连接部42和从连接部42突出的圆柱状的凸部43。本实施方式的连接金属体41为铜制。凸部43从连接部42的中央突出。凸部43的外径小于通孔TH的内径。连接部42的外径L2大于通孔TH的内径。连接部42的外径L2大于布线层连接部34的内径L1、且小于边界部33的内径L4。
如图2所示，连接金属体41的凸部43插入至通孔TH内。连接金属体41配置为凸部43与通孔TH呈同心圆状。连接金属体41的连接部42通过由金属接合材料形成的第二接合部51接合于布线层连接部34。金属接合材料例如是用于金属彼此的接合的钎焊材料。作为本实施方式的金属接合材料，使用焊锡。第二接合部51夹设于连接部42与布线层连接部34之间。
如图4所示，第二接合部51为圆环状。第二接合部51的外径L3大于连接部42的外径L2、且小于边界部33的内径L4。第二接合部51具有位于连接部42与布线层连接部34之间的第一部分、和从该第一部分朝向边界部33突出的第二部分。第二部分为倒角。
如图1所示，母线61为矩形形状，且是平板状的铜板。母线61的宽度大于通孔TH的内径。母线61的长边方向的第一端部62在从连接部42突出的凸部43的突出方向上与凸部43的顶端面44重合。母线61的长边方向的第二端部63与焊盘18连接。
如图2所示，凸部43的顶端面44分为与母线61重合的包覆区域45和与母线61不重合的非包覆区域46。母线61与焊盘19重合。焊盘19为在将母线61与连接金属体41接合时进行母线61的定位的定位用的焊盘。
凸部43的顶端面44和母线61通过由金属接合材料形成的第一接合部52接合。第一接合部52是将连接金属体41与作为安装于基板11的安装部件的母线61接合的接合部。金属接合材料例如是用于金属彼此的接合的钎焊材料。在本实施方式中，形成第一接合部52的金属接合材料为焊锡。第一接合部52夹设于凸部43的顶端面44与母线61之间。第一接合部52的倒角形成于非包覆区域46。
连接金属体41仅在凸部43的顶端面44处与母线61连接。即，仅顶端面44直接与第一接合部52连接。即，在本实施方式的基板连接构造体10中，在划分出通孔TH的划分面15与凸部43的周面之间未夹设有金属接合材料。划分出通孔TH的划分面15与凸部43之间形成空间。即，在划分面15与凸部43之间设置有间隙。
基板连接构造体10具备绝缘部71和金属制的基座72。经由绝缘部71将基座72固定于连接金属体41的连接部42。此外，在基座72具有绝缘性的情况下，也可以不设置绝缘部71。
若通过通电而在基板连接构造体10中流动有电流，则母线61、两个布线层21、31、连接金属体41、第二接合部51以及第一接合部52等通电部发热。该热经由连接金属体41传导至基座72。连接金属体41为电流流动的电流路径和使热传导至基座72的导热路径。
对实施方式的作用进行说明。首先，对比较例的基板连接构造体进行说明。应予说明，在比较例的基板连接构造体中，对于与实施方式相同的部件标注相同的附图标记来进行说明。
如图5所示，在比较例的基板连接构造体中，遍及基材100的划分面15的整周设置有金属制的焊盘101。在该情况下，将连接金属体4与母线61接合的接合部102除了夹设于凸部43的顶端面44与母线61之间，还夹设于焊盘101与凸部43的周面之间。另外，在通孔TH的周围，第一布线层110具备从第一保护部111露出的露出部112。在通孔TH的周围通过接合部102将母线61与露出部112接合。从第一保护部111露出的露出部112作为母线61的定位用的焊盘而发挥功能。
在因由通电引起的发热而使连接金属体41和基材100膨胀时，在连接金属体41的膨胀量和基材100的膨胀量之间产生差异。这是由连接金属体41的线膨胀系数与基材100的线膨胀系数的差异所引起的。由此，在夹设于焊盘101与凸部43的周面之间的接合部102产生应力，若由于发热和冷却而反复地膨胀和收缩，则成为在接合部102产生裂缝的原因。若在夹设于焊盘101与凸部43的周面之间的接合部102产生裂缝，则在母线61与凸部43的顶端面44之间，裂缝也可能在接合部102扩大。
与此相对地，在本实施方式的基板连接构造体10中，在划分面15未设置有焊盘。在将连接金属体41与母线61接合时，在顶端面44与母线61之间配置焊锡，并在熔炉中加热基板连接构造体10。划分面15为露出了绝缘层13的面，熔融后的焊锡没有附着于划分面15。因此，熔融后的焊锡没有扩展至划分面15与凸部43的周面之间。在使焊锡熔融后，通过冷却基板连接构造体10而使焊锡固化。由此，形成第一接合部52。
在使焊锡固化后，进行接合状态的确认。凸部43的顶端面44具备非包覆区域46，因此容易视觉辨认顶端面44与第一接合部52的界面、以及母线61与第一接合部52的界面。而且，第一接合部52的倒角形成于非包覆区域46，因此容易进行接合状态的优劣判定。
如上述那样，在本实施方式的基板连接构造体10中，在划分面15与凸部43的周面之间未夹设有第一接合部52。因此，即使在连接金属体41的膨胀量与基材12的膨胀量产生差异，也没有与划分面15与凸部43的周面的双方接触的部分，因而不易在第一接合部52产生由膨胀量的差异所引起的应力。可以说与比较例的基板连接构造体相比，会减小在第一接合部52产生的应力。
另外，在通孔TH的周围，第一布线层21被第一保护部22覆盖，因此第一接合部52也未设置于第一布线层21与母线61之间。即使在划分面15与凸部43的周面之间未夹设有第一接合部52的情况下，若在通孔TH的周围通过第一接合部52将第一布线层21与母线61接合，则也有可能在第一接合部52中的将第一布线层21与母线61接合的部分产生应力。如本实施方式那样，通过使定位用的焊盘19远离通孔TH，从而能够使在第一接合部52产生的应力减小。
此外，在本实施方式的基板连接构造体10中，在划分面15与凸部43的周面之间未夹设有第一接合部52，与比较例的基板连接构造体相比，也能够捕捉到在通孔TH内的电流路径和导热路径缩小。然而，铜制的连接金属体41与焊锡相比导电率和热传导率较高，从凸部43的周面与划分面15之间取消焊锡而对通电、放热的影响是极为微小的。
对实施方式的效果进行说明。
(1)在凸部43的周面与划分出通孔TH的划分面15之间未夹设有第一接合部52。即使连接金属体41和基材12膨胀，也不易在第一接合部52产生由连接金属体41的线膨胀系数与基材12的线膨胀系数的差异所引起的应力。抑制在第一接合部52产生裂缝等损伤，从而能够实现基板连接构造体10的长寿命化。
(2)连接部42为圆板状，边界部33为圆环状，第二接合部51为圆环状。能够遍及圆环状的布线层连接部34的整周接合连接部42，因此与在布线层连接部34的周向的一部分接合连接部42的情况相比，能够增大第二布线层31与连接金属体41的接触面积。能够实现连接金属体41与第二布线层31的接合强度的提高、在连接金属体41和第二布线层31的界面处的电阻值的减小。
(3)顶端面44具备与母线61不重合的非包覆区域46。容易视觉辨认在凸部43的顶端面44与母线61之间夹设的第一接合部52，从而容易进行接合状态的确认。
实施方式能够如以下那样进行变更来实施。实施方式和以下的变形例能够在技术上不矛盾的范围内相互组合来实施。
○安装部件也可以是通过第一接合部52与连接金属体41连接的部件，例如也可以是半导体元件。
○凸部43的顶端面44也可以遍及整体与母线61重合。
○连接金属体41的连接部42也可以不是圆板状，例如，也可以是四方板状等。另外，连接部42也可以不遍及凸部43的整个周向地从凸部43突出，也可以是从凸部43的周向的一部分突出的形状。
○边界部33也可以不是圆环状。在该情况下，连接金属体41的连接部42和第二接合部51的形状也可以与边界部33的形状对应地进行变更。
○第二接合部51的外径L3也可以小于连接部42的外径L2。
○基材12也可以不具备内置布线层14。
○形成第一接合部52的金属接合材料和形成第二接合部51的金属接合材料也可以是银膏等焊锡以外的钎焊材料。
○连接金属体41也可以是铜以外的金属制。
○母线61的第二端部63也可以与第一布线层21连接。

Claims (9)

1.一种基板连接构造体，其中，具备：
基板，其具有板状的基材、第一保护部和第一布线层、以及第二保护部和第二布线层，并且通孔贯通所述基材，其中，所述基材具有第一面和与该第一面相反一侧的第二面，所述第一保护部和所述第一布线层相对于所述第一面设置，所述第二保护部和所述第二布线层相对于所述第二面设置；
连接金属体，其具有与所述第二布线层连接的连接部和插入至所述通孔内的凸部；以及
安装部件，其安装于所述基板，
所述基板、所述连接金属体以及所述安装部件彼此电连接，
所述安装部件和所述连接金属体通过由金属接合材料形成的第一接合部接合，
在所述通孔的周围，所述第一布线层被所述第一保护部覆盖，
所述连接金属体仅在所述凸部的顶端面处与所述安装部件连接，
所述第二保护部具备边界部，所述边界部在所述通孔的周围使所述第二布线层中与所述连接部连接的布线层连接部露出，
所述连接部与所述布线层连接部通过由金属接合材料形成的第二接合部接合。
2.根据权利要求1所述的基板连接构造体，其中，
所述连接部为圆板状，
所述边界部为圆环状，
所述布线层连接部为圆环状，
所述连接部的外径大于所述布线层连接部的内径、且小于所述边界部的内径，
所述第二接合部的外径大于所述连接部的外径、且小于所述边界部的内径。
3.根据权利要求1或2所述的基板连接构造体，其中，
所述凸部的顶端面具备与所述安装部件不重叠的非包覆区域。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的基板连接构造体，其中，
所述安装部件为母线。
5.一种基板连接构造体，其中，具备：
基板，其具有基材、第一布线层以及第二布线层，并且所述基材具有划分出贯通所述基材的通孔的划分面，其中，所述基材具有第一面和与该第一面相反一侧的第二面，所述第一布线层相对于所述第一面设置，所述第二布线层相对于所述第二面设置；
连接金属体，其具有连接部和插入至所述通孔内的凸部；
安装部件，其安装于所述基板；
第一接合部，其将所述安装部件和所述连接金属体电连接；以及
第二接合部，其将所述连接部和所述第二布线层电连接，
在所述划分面与所述凸部之间设置有间隙。
6.根据权利要求5所述的基板连接构造体，其中，
所述凸部具有顶端面，仅该顶端面直接与所述第一接合部连接。
7.根据权利要求5或6所述的基板连接构造体，其中，
所述间隙设置于所述划分面与所述凸部的整个周面之间。
8.根据权利要求5～7中任一项所述的基板连接构造体，其中，
所述基板还具有在所述通孔的周围覆盖所述第一布线层的第一保护部和局部覆盖所述第二布线层的第二保护部，
所述第二布线层具有与所述连接部连接的布线层连接部，该布线层连接部未被所述第二保护部覆盖。
9.根据权利要求8所述的基板连接构造体，其中，
所述第一保护部覆盖所述第一布线层中离所述通孔最近的部位。
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