JP6046063B2 - 基板 - Google Patents

Description

本発明は自動車等に用いられる基板の製造方法等に関するものである。

自動車に用いられるＤＣ−ＤＣコンバータは、電圧変換用のトランスや平滑化用のチョークコイル等の複数の部品から構成される。これらの部品のうち、高電圧・大電流が負荷される部品については、それぞれのパーツを別々に製造後、それらを基板の外部に接続する必要があった。しかし、このような構成は、装置の大型化や組付け性不良を招くため、よりコンパクトなＤＣ−ＤＣコンバータが要求されていた。

これに対し、射出成型による樹脂であらかじめ屈曲されたリードフレームを被覆して、電子部品の取り付け部ではリードフレームの一部を露出させた樹脂成型基板がある（たとえば特許文献１）。

特開２０００−１３３８９７号公報

しかし、特許文献１のように、射出樹脂の一部を凹ませて内部の回路導体を露出させると、電子部品と回路導体との接合が困難となる。例えば、通常、基板に半田をスクリーン印刷によって配置し、電子部品を配置した後、リフロー炉で一括して電子部品を接続する方法がとられる。しかし、特許文献１のように基板上に凹凸面が存在すると、スクリーン印刷を行うことができない。したがって、半田の塗布が困難である。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、基板の表面の凹凸をなくしてスクリーン印刷が可能な基板等を提供することを目的とする。

前述した目的を達するために本発明は、回路導体の表面に射出樹脂を射出して形成される射出成型基板であって、前記回路導体の一部が屈曲されて設けられる段部と、前記段部によって前記回路導体の一部が前記射出樹脂の表面に露出する回路導体露出部と、を具備し、前記回路導体露出部以外の前記回路導体の表面が前記射出樹脂によって覆われ、前記回路導体露出部の表面と、前記射出樹脂の表面とが、略同一面に形成され、隣り合う前記回路導体露出部間には、切欠き部または凹部が設けられ、前記切欠き部または前記凹部に前記射出樹脂が配置されることで基板表面において前記回路導体露出部が区分され、射出成型基板の少なくとも一方の面から孔が形成され、前記段部の表面の一部が孔に露出することを特徴とする基板である。
また、回路導体の表面に射出樹脂を射出して形成される射出成型基板であって、前記回路導体の一部が屈曲されて設けられる段部と、前記段部によって前記回路導体の一部が前記射出樹脂の表面に露出する回路導体露出部と、を具備し、前記回路導体露出部以外の前記回路導体の表面が前記射出樹脂によって覆われ、前記回路導体露出部の表面と、前記射出樹脂の表面とが、略同一面に形成され、隣り合う前記回路導体露出部間には、切欠き部または凹部が設けられ、前記切欠き部または前記凹部に前記射出樹脂が配置されることで基板表面において前記回路導体露出部が区分され、前記段部に貫通孔が形成されることを特徴とする基板である。

一対の前記回路導体同士が隙間を開けて、前記回路導体露出部同士が対向するように配置され、前記切欠き部または前記凹部は、前記回路導体の対向方向に沿って形成されることが望ましい。

前記回路導体露出部以外および前記段部以外の部位の前記回路導体は、前記射出樹脂の厚みの略中央に配置されてもよい。

前記回路導体露出部の背面側には、前記射出樹脂の一部に孔が形成されてもよい。

前記回路導体露出部の前記段部側の表面の一部に薄肉部が形成され、前記薄肉部は、前記射出樹脂で被覆されてもよい。

前記回路導体露出部の前記段部側の幅が、前記回路導体露出部の他の部位よりも幅が狭くてもよい。

放熱部材をさらに具備し、前記放熱部材の表面と、前記射出樹脂の表面とが、略同一面に形成されてもよい。

第１の発明によれば、回路導体の一部を屈曲させて段部を形成し、回路導体の一部を射出樹脂の表面に露出させることで、基板の表面に凹凸が形成されることを防止することができる。このため、回路導体表面への半田のスクリーン印刷が可能となる。また、半田をスクリーン印刷することができるため、回路導体の所定の位置に電子部品を実装することができる。

この際、回路導体露出部の近傍に、切欠き部または凹部を形成することで、射出樹脂から露出する回路導体の範囲を規制することができる。このため、半田が所定範囲外に流れることを抑制することができる。

特に、複数の回路導体同士を、隙間をあけて配置し、切欠き部または凹部が、回路導体の対向方向に沿って形成されることで、回路導体にまたがるようにして配置される電子部品の、それぞれの回路導体露出部との接合部において、半田の流れる領域を確実に規制することができる。

また、回路導体露出部および段部以外の回路導体が、射出樹脂の厚みの略中央に配置されることで、射出成型基板の両面における樹脂量が略一致し、熱による変形等の影響を小さくすることができる。

また、回路導体露出部の背面側の射出樹脂の一部に孔を形成することで、放熱を行うことができる。

また、回路導体露出部の段部側の表面の一部に薄肉部を形成し、薄肉部を射出樹脂で被覆することで、より正確な回路導体の露出範囲を形成することができる。

また、射出成型基板の少なくとも一方の面から孔が形成され、段部の表面の一部が孔に露出することで、段部の基板面に平行な方向に対する規制を緩和することができる。

また、回路導体露出部の段部側の幅を、回路導体露出部の他の部位の幅よりも狭くすることで、回路導体露出部や段部の剛性を小さくすることができる。このため、切欠き部の位置を優先的に変形させ、実装される電子部品へ付与される応力を緩和することができる。

また、段部に貫通孔を設けることで、段部の剛性を小さくすることができる。このため、段部を優先的に変形させ、実装される電子部品へ付与される応力を緩和することができる。

また、放熱部材をさらに具備し、放熱部材の表面と、射出樹脂の表面とが、略同一面に形成することで、スクリーン印刷性を阻害することなく、基板の放熱性を向上させることができる。

本発明によれば、基板の表面の凹凸をなくしてスクリーン印刷が可能な基板等を提供することができる。

射出成型基板３を示す平面図。 射出成型基板３の断面図であり、図１のＡ−Ａ線断面図。 （ａ）は、射出成型基板３の断面図であり、図１のＢ−Ｂ線断面図、（ｂ）は（ａ）の他の形態を示す図。 基板１を示す平面図。 基板１の断面図であり、図４のＣ−Ｃ線断面図。 回路導体５の斜視図。 金型２１に、回路導体５を配置した状態を示す図。 （ａ）は回路導体５に段部を形成した状態を示す図、（ｂ）はさらに薄肉部２５を形成した状態を示す図、（ｃ）はこの状態で、射出樹脂を射出した状態を示す図。 射出成型基板３ａの断面図。 回路導体５ａの斜視図。 射出成型基板３ｂの断面図。 射出成型基板３ｃの断面図。 射出成型基板３ｄの断面図。 射出成型基板３ｅの断面図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図１は、射出成型基板３を示す平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図、図３（ａ）は、図１のＢ−Ｂ線断面図である。射出成型基板３は、例えば自動車用のＤＣ−ＤＣコンバータなどとして用いられる基板である。

射出成型基板３は、回路導体５の一部が射出樹脂９によって被覆される。また、回路導体５の一部は、射出樹脂９から露出する。射出樹脂９から露出する部位が、回路導体露出部７となる。

射出樹脂９は、特に限定されないが、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンスルファイド）を用いることができる。

図２に示すように、回路導体５は、射出樹脂９内部において屈曲し、段部１１が形成される。段部１１によって、回路導体５の一部が、射出樹脂９の表面に露出する。

回路導体５の段部１１および回路導体露出部７以外の部位は、射出樹脂９の厚み方向の略中央に配置される。一方、回路導体露出部７の表面と射出樹脂９の表面とが略同一面に形成される。したがって、射出成型基板３の表面には、凹凸が形成されることがない。

なお、トランスコイルなど、射出成型基板３の厚み方向に、複数の回路導体５が間隔をあけて積層されるような部位は、射出成型基板３の表面に露出しないように、完全に射出樹脂９で被覆される。

回路導体露出部７の背面側には、射出成型基板３の裏面まで貫通する孔１２が形成される。孔１２は、回路導体露出部７の放熱部として機能する。孔１２は不要であれば、なくてもよい。なお、孔１２の形成方法は、後述する。孔１２の放熱部としての機能は、孔１２によって回路導体露出部７の背面側を露出することによって得られる他、回路導体露出部７の背面側と図示しない筐体等を熱的に結合することによっても得られる。例えば、回路導体露出部７と筐体等を電気的に絶縁する必要がない場合には、孔１２に充填した金属ペースト等を介して筐体等と熱的に結合することができる。また、回路導体露出部７と筐体等を電気的に絶縁する必要がある場合には、孔１２に絶縁性の放熱シートを配置して筐体等と熱的に結合することができる。

図３（ａ）に示すように、回路導体５の回路導体露出部７には、複数の切欠き部１３が設けられる。切欠き部１３には、射出樹脂９が設けられる。なお、切欠き部１３は、段部１１まで形成される。

図１に示すように、少なくとも一対の回路導体５が隙間をあけて、回路導体露出部７が互いに対向するように配置される。この際、切欠き部１３は、回路導体５の対向方向（図中左右方向）に沿って形成される。このため、平面視において、複数の回路導体露出部７が、切欠き部１３によって区分される。すなわち、回路導体５の端部には、複数の回路導体露出部７が、切欠き部１３を介して互いに略平行に延出する。

なお、平面視において、回路導体露出部７が、射出樹脂９によって複数に区分できれば、切欠き部１３を設けなくてもよい。例えば、図３（ｂ）に示すように、複数の回路導体露出部７の間に、溝状に凹部１５を形成してもよい。この場合でも、凹部１５の上面に射出樹脂９が回り込むため、回路導体露出部７を複数に区分することができる。

次に、射出成型基板３に電子部品１７を接合させた基板１について説明する。図４は、基板１の平面図、図５は、図４のＣ−Ｃ線断面図である。基板１には、複数の電子部品１７が実装される。なお、本発明にかかる基板１は、図に示すような配置および形状に限られることはなく、その他の部品等を適宜搭載することや、配置および形状を適宜変更することが可能なことは言うまでもない。

図５に示すように、電子部品１７は、半田１９によって、回路導体露出部７と接続される。なお、電子部品１７の接続方法は以下の通りである。まず、半田１９が、射出成型基板３の回路導体露出部７にスクリーン印刷によって塗布される。前述したように、射出成型基板３の上面は、射出樹脂９と回路導体露出部７の表面が平滑であるため、スクリーン印刷が容易である。次いで、電子部品１７やプリント基板等が所定の位置に配置され、リフロー炉を通すことで、複数の電子部品１７等を一括して射出成型基板３に実装することができる。

ここで、回路導体露出部７の周囲は、射出樹脂９で囲まれる。したがって、半田１９は、その濡れ性の差によって、回路導体露出部７の領域外に流れることが抑制される。すなわち、半田１９の位置は、回路導体露出部７の領域に規制される。

なお、例えば、電子部品１７がＤＣコンバータの場合、図４に示すように、複数の電子部品１７が並列に配置される場合がある。この場合でも、切欠き部１３または凹部１５が設けられるため、回路導体露出部７同士が射出樹脂９によって区分される。このため、半田１９が隣り合う他の回路導体露出部７へ流れることがない。

次に、射出成型基板３の製造方法について説明する。まず、図６に示すように、回路導体５を成型する。回路導体５は、金属板からプレス等で加工される。用いられる金属板は、例えば銅または銅合金製である。また、金属板の厚みは、例えば０．４ｍｍ〜３ｍｍ程度である。

金属板を所定の形状に打ち抜き、段部１１を形成して、回路導体露出部７を形成する。なお、回路導体露出部７と、段部１１を除く他の回路導体５の部位とは、平行に形成される。また、切欠き部１３は、少なくとも段部１１に達する長さで形成される。このようにすることで、回路導体露出部７を射出成型基板３の表面で確実に区分することができる。

このようにして、回路導体５を形成し、必要に応じて回路導体５同士を接合する。回路導体５同士の接合は例えば溶接により行われる。なお、回路導体５は平面のみではなく、複数層に層状に形成されてもよい。

図７は、このようにして形成された複数の回路導体５を金型２１にセットした状態を示す図である。回路導体５は、金型２１内のピンなどによって保持される。この状態で、射出樹脂９を金型２１内に射出することで、回路導体５の表面または層間が射出樹脂９によって被覆され、射出成型基板３が形成される。

ここで、回路導体露出部７の背面側には、ピン２３が配置される。ピン２３は、回路導体露出部７を金型２１の内面に押し付ける部位である。このように、回路導体露出部７が金型２１内面に押し付けられるため、回路導体露出部７の表面（回路導体露出部７と金型２１内面との隙間）に射出樹脂９が回り込むことを抑制することができる。

なお、このようにして射出樹脂９を射出すると、ピン２３に応じた孔が形成される。すなわち、回路導体露出部７の背面側には、前述した孔１２が形成される。孔１２は、回路導体露出部７の放熱部として機能させることができる。

なお、回路導体５は、前述したように、プレスで打ち抜き加工後に、屈曲させて形成しただけでも良いが、プレス加工の際、プレス金型の表面に凹凸形状を設けておき、回路導体５の表面（例えば裏面）に細かな凹凸形状を形成してもよい。表面の粗度を上げることでアンカー効果により樹脂との密着性を向上することができる。また、プレス金型による凹凸形成の他にも、ブラスト処理による表面処理や、銅メッキ粗化、ニッケルメッキ粗化等により回路素材表面を粗面化してもよい。

以上説明したように、本実施形態の射出成型基板３によれば、回路導体露出部７と射出成型基板３とが同一面上に形成されるため、射出成型基板３上に凹凸が形成されることがない。したがって、半田１９のスクリーン印刷が容易である。

また、回路導体露出部７を区分する切欠き部１３または凹部１５が形成されるため、複数の回路導体露出部７を互いに独立して併設することができる。このため、半田１９が隣り合う電子部品等との接続に流れることが抑制される。

また、回路導体露出部７および段部１１以外の回路導体５が、射出成型基板３の厚み方向の略中央に配置されるため、回路導体５の表裏面の射出樹脂９の量が略均等となり、熱による変形の影響を小さくすることができる。

また、製造時に、回路導体露出部７を、背面からピン２３によって金型２１の内面に押圧するため、回路導体露出部７の表面に射出樹脂９が回り込むことを抑制することができる。また、この際に形成される孔１２は、回路導体露出部７の放熱部として機能させることができる。

（他の実施形態１）
また、さらに、回路導体５に薄肉部を形成してもよい。図８は、薄肉部を形成する工程の一例を示す図である。まず、図８（ａ）に示すように、前述した方法で回路導体５を形成する。次に、図８（ｂ）に示すように、回路導体露出部７の一部（段部１１側の端部近傍）を切削等によって薄肉部２５を形成する。

このようにして薄肉部２５が形成された回路導体５に対して射出樹脂９を射出すると、薄肉部２５の表面にも射出樹脂９が回り込む。すなわち、回路導体露出部７の範囲が、薄肉部２５によって規制される。

通常、回路導体５を屈曲させる場合、屈曲部にはわずかに角Ｒが形成される。このため、射出樹脂が角Ｒ部分から回路導体露出部７表面に回り込み、バリが形成される恐れがある。また、屈曲部の形態が必ずしも一定ではないため、回路導体露出部７の露出範囲がばらつく要因となり得る。

これに対し、薄肉部２５を形成することで、屈曲部の角Ｒの影響をなくし、射出樹脂９の回り込みを抑制することができる。また、薄肉部２５の形成範囲によって、回路導体露出部７の範囲を容易に制御できるため、射出成型基板３の表面に露出する回路導体露出部７の大きさをより正確に制御することができる。

なお、薄肉部２５は、切削以外の方法で形成してもよい。例えば、プレスで打ち抜き加工を行う際に、対象部分をつぶすことで、薄肉部を形成してもよい。

このように、回路導体露出部７の段部１１側の表面の一部に薄肉部２５を形成することで、回路導体露出部７の表面に射出樹脂９が回り込むことを抑制することができるとともに、回路導体露出部７の露出範囲を正確に規制することができる。

（他の実施形態２）
図９は、射出成型基板３ａの図４のＣ−Ｃ線に相当する位置における断面図である。図９に示す射出成型基板３ａのように、回路導体露出部７を背面から押圧するためのピンによる孔１２とは別に、さらに、他の孔１２ａ、１２ｂを設けてもよい。孔１２ａは、段部１１に沿って、回路導体露出部７が露出する面側から形成される。すなわち、段部１１の基板面に垂直な一面が、孔１２ａに露出する。孔１２ｂは、孔１２ａと同様であるが、段部１１に沿って、回路導体露出部７が露出する面とは逆側から形成される。

このように、孔１２ａ、１２ｂを形成することで、段部１１を基板面に平行な方向に対する規制が緩和される。したがって、回路導体５に生じる応力を緩和することができる。また、回路導体５の露出面積が増加するため、放熱性を向上させることができる。

（他の実施形態３）
図１０に示す回路導体５ａのように、回路導体露出部７に切欠き部１３ａを形成してもよい。すなわち、回路導体露出部７の基部側（段部１１側）の幅を狭くしてもよい。また、さらに、切欠き部１３ａを延長して、段部１１の幅を狭くしてもよい。このようにすることで、回路導体露出部７や段部１１の剛性を小さくすることができる。このため、切欠き部１３ａの位置を優先的に変形させ、実装される電子部品へ付与される応力を緩和することができる。

（他の実施形態４）
図１１は、射出成型基板３ｂの図４のＣ−Ｃ線に相当する位置における断面図である。図１１に示す射出成型基板３ｂのように、回路導体５の段部１１に貫通孔である孔２７を形成してもよい。段部１１に孔２７を設けることで、段部１１の剛性を小さくすることができる。このため、段部１１を優先的に変形させ、実装される電子部品へ付与される応力を緩和することができる。

（他の実施形態５）
図１２は、射出成型基板３ｃの図４のＣ−Ｃ線に相当する位置における断面図である。図１２に示す射出成型基板３ｃのように、回路導体５同士の対向部に、放熱部材２９を設けてもよい。すなわち、回路導体露出部７の間であって、電子部品が実装される部位に放熱部材２９を配置してもよい。放熱部材２９は、例えば金属製あるいは樹脂材料をベースとした放熱シートである。

放熱部材２９が導電性である場合、放熱部材２９は、回路導体５とは導通しない。すなわち、回路導体５と放熱部材２９との間には、射出樹脂９あるいは電気絶縁性の放熱シートが設けられる。放熱部材２９は、電子部品の実装面とは逆側の面に露出する。放熱部材２９は、基板背面側の表面と同一面で露出する。このため、前述した射出成型時には、ピン等によって、金型内面に押圧される。したがって、放熱部材２９の上面側（電子部品実装面側）には、孔１２ｃが形成される。

このように放熱部材２９を設けることで、基板の放熱性を向上させることができる。また、電子部品下部の射出樹脂９の厚みを薄くすることで、射出樹脂９に生じる内部応力を減少させることができる。

なお、放熱部材２９の配置は、図１２に示した例には限られない。例えば、図１３に示す射出成型基板３ｄのように回路導体５と接触するように配置してもよい。この場合でも、放熱部材２９は、基板の上面または背面に突出せず、射出樹脂９と同一面で形成される。

（他の実施形態６）
図１４は、回路導体露出部７の近傍にトランスコイル部を形成した射出成型基板３ｅの回路導体露出部７及びトランスコイル部の断面図である。図１４に示す射出成型基板３ｅのように、本発明は、トランスコイル部でも適用可能である。この場合には、フェライトコア３１が一体で成型される。また、フェライトコア３１の周囲には、一次コイルとしても回路導体５ｂと、二次コイルとしての回路導体５ｃが配置される。回路導体５ｃは、回路導体５等と同様の構成である。図に示す例では、回路導体５ｃの一部に、段部１１が形成され、回路導体露出部７が形成される。

このように、回路導体がコイルであっても、回路導体露出部７が、基板面から突出せず、射出樹脂９と同一面で形成される。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上述した各構成は、互いに組み合わせることができることは言うまでもない。

１………基板
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ………射出成型基板
５、５ａ、５ｂ、５ｃ………回路導体
７………回路導体露出部
９………射出樹脂
１１………段部
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ………孔
１３、１３ａ………切欠き部
１５………凹部
１７………電子部品
１９………半田
２１………金型
２３………ピン
２５………薄肉部
２７………孔
２９………放熱部材
３１………フェライトコア

Claims (8)

1. 回路導体の表面に射出樹脂を射出して形成される射出成型基板であって、
   前記回路導体の一部が屈曲されて設けられる段部と、
   前記段部によって前記回路導体の一部が前記射出樹脂の表面に露出する回路導体露出部と、
   を具備し、
   前記回路導体露出部以外の前記回路導体の表面が前記射出樹脂によって覆われ、前記回路導体露出部の表面と、前記射出樹脂の表面とが、略同一面に形成され、
   隣り合う前記回路導体露出部間には、切欠き部または凹部が設けられ、前記切欠き部または前記凹部に前記射出樹脂が配置されることで基板表面において前記回路導体露出部が区分され、
   射出成型基板の少なくとも一方の面から孔が形成され、前記段部の表面の一部が孔に露出することを特徴とする基板。
2. 回路導体の表面に射出樹脂を射出して形成される射出成型基板であって、
   前記回路導体の一部が屈曲されて設けられる段部と、
   前記段部によって前記回路導体の一部が前記射出樹脂の表面に露出する回路導体露出部と、
   を具備し、
   前記回路導体露出部以外の前記回路導体の表面が前記射出樹脂によって覆われ、前記回路導体露出部の表面と、前記射出樹脂の表面とが、略同一面に形成され、
   隣り合う前記回路導体露出部間には、切欠き部または凹部が設けられ、前記切欠き部または前記凹部に前記射出樹脂が配置されることで基板表面において前記回路導体露出部が区分され、
   前記段部に貫通孔が形成されることを特徴とする基板。
3. 一対の前記回路導体同士が隙間を開けて、前記回路導体露出部同士が対向するように配置され、前記切欠き部または前記凹部は、前記回路導体の対向方向に沿って形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板。
4. 前記回路導体露出部以外および前記段部以外の部位の前記回路導体は、前記射出樹脂の厚みの略中央に配置されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の基板。
5. 前記回路導体露出部の背面側には、前記射出樹脂の一部に孔が形成されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の基板。
6. 前記回路導体露出部の前記段部側の表面の一部に薄肉部が形成され、前記薄肉部は、前記射出樹脂で被覆されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の基板。
7. 前記回路導体露出部の前記段部側の幅が、前記回路導体露出部の他の部位よりも幅が狭いことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の基板。
8. 放熱部材をさらに具備し、前記放熱部材の表面と、前記射出樹脂の表面とが、略同一面に形成されることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の基板。

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