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CN111869334B - 使用导体元件模具制造印刷电路板的方法 - Google Patents

使用导体元件模具制造印刷电路板的方法 Download PDF

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CN111869334B CN201980018946.1A CN201980018946A CN111869334B CN 111869334 B CN111869334 B CN 111869334B CN 201980018946 A CN201980018946 A CN 201980018946A CN 111869334 B CN111869334 B CN 111869334B
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Abstract

本发明涉及一种使用导体元件模具制造印刷电路板的方法，所述印刷电路板包括在所述印刷电路板中的连接点之间延伸的至少一个导体元件。为了提高制造包括至少一个导体元件的印刷电路板的已知方法的生产率，该导体元件延伸于印刷电路板中的连接点之间，根据权利要求1所述的方法包括以下步骤：‑步骤A：提供一种模具(3)，该模具具有用于导体元件(2)的至少一个腔体(3c)。‑步骤B：在模具(3)的容器(3c)中布置导体元件(2)。‑步骤C：将设置在模具(3)的容器(3c)中的导体元件(2)连接到预定连接点位置处的导电片状元件(5)。–步骤D：将与导电片状元件(5)连接的导体元件(2)嵌入绝缘材料(4)。‑步骤E：在导电片状元件(5)上设置连接点。

Description

使用导体元件模具制造印刷电路板的方法
本发明涉及一种制造印刷电路板的方法，包括至少一个导体元件，该元件在印刷电路板的连接点之间延伸。
EP 1842402 A2公开了一种生产这种印刷电路板的方法。
这种现有技术的方法中，是将导线焊接在铜箔上，然后用绝缘材料压制。
鉴于当今的制造精度要求，必须精确地测量导体元件和连接点的位置和方位。特别是当这类印刷电路板在进行大规模生产时，在生产过程中由于进行重复的测量程序被延迟，从而降低了该过程的生产能力。
以上述技术为基础，本发明的目的是提高现有方法的生产能力。
该目的通过根据权利要求1所述的方法实现。
本发明公开的生产印刷电路板的方法，包括至少一个导体元件，该元件在印刷电路板的连接点之间延伸，它包括以下步骤：
-步骤A：提供一种具有至少一个导体元件腔体的模具；
-步骤B：在模具的腔体中放置导体元件；
-步骤C：在预定的连接点上将位于模具的腔体中的导体元件与片状导电部件连接；
-步骤D：将与片状导电部件连接的导体元件嵌入绝缘材料中。
-步骤E：从片状导电部件中制出连接点。
使用模具能够精确地确定多个导体元件的相对方向，因为在模具中腔体的布置及其相互之间的方向是精确确定的。与传统方法不同的是，本发明没有必要单独测量各个导体元件与片状导电部件的连接，而只需将它们定位在所提供的各自腔体中即可，然后，只需将片状导电部件固定在模具上，这样，所有导体元件和连接点的位置也将相对于片状导电部件精确地确定。既然导体元件与片状导电部件的连接是以导体元件位于模具中为条件建立起来的，那么导体元件之间的相对移动就是不可能的。由于在本发明所述的至少包括一个导体元件的印刷电路板的生产方法中，事实上已经取消了导体元件和片状导电部件与连接点之间的测量过程，因此，本发明所述的方法其生产效率会显著提高。
当步骤A包括以下至少一个子步骤时，应当是有利的：
-子步骤A1：提供一种模具，该模具具有优选的平面的第一侧面和至少一个用于导体元件的腔体，该腔体朝向模具的第一侧面开口。
-子步骤A2：布置模具，使模具的第一侧面部分地或全部地在水平面上延伸。
在子步骤A1/A2中，模具的水平方向有利于导体元件在模具的腔体中的定位以及后续的加工步骤。
然而，当步骤B包括以下至少一个子步骤时，也应当是有意义的：
-子步骤B1：提供一种具有至少两个连接部的导体元件，这些连接部优选地布置在和/或附加到导体元件的同一侧面和/或不同端。
-子步骤B2：将导体元件布置在腔体中，使得相对于模具延伸的平面，导体元件优选以形状配合的方式和/或无任何间隙地置于腔体中，导体元件优选与模具的延伸平面平行。
-子步骤B3：将导体元件设置在腔体中，使导体元件设有连接部的侧面与模具的第一侧面齐平，并且连接部突出于模具的第一侧面之外。
-子步骤B4：在模具的第一侧面上设置绝缘材料，优选片状绝缘材料部件，该部件优选具有与连接部的位置、并尽可能与其形状相适应的开口，优选设置在模具的第一侧面上，这样能使片状绝缘材料的第二侧面的其他部分完全依靠在模具的第一侧面以及置于模具的腔体中的导体元件的第一侧面，优选地，连接部的上侧面与片状绝缘材料部件的第一侧面齐平。
子步骤B1有利于导体元件与片状导电部件的连接。特别是，当连接部所连接的导体元件的侧面是平面的时，它被证明是有用的。例如，当导体元件是矩形线时，可以实现这一点，例如，矩形线可以通过从线圈中取出并切割成适当的长度的方式制成。由于预先在线圈上的卷绕，矩形线可能不会完全沿直线延伸。通过对两端施加拉力，导体元件可以被拉直。也可以使用其他技术来拉直导体元件。
连接部由例如银的薄片或其他一些合适的连接材料制成，从而能够在导体元件和片状导电部件之间建立永久性的导电连接。另外，连接部也可以由不导电的材料制成，从而在导体元件和片状导电部件之间只建立永久的机械连接。为此，连接材料可以是可焊接的。
当采用了连接部后，导体元件可以被拉成合适的长度，并被赋予合适的形状，该形状最好能精确地适合于模具中各自的腔体。
子步骤B2对于在模具延伸的平面中固定导体元件相互之间的相对位置和方向是有益的，因为导体元件置于腔体中被防止移动。
子步骤B3也允许导体元件在垂直于模具延伸的平面的方向上定位。
子步骤B4被证明对将导体元件完全嵌入绝缘材料是有用的。传统的方法被证明是有问题的，因为在导体元件与片状导电部件连接后，只能将绝缘材料压入间隙。当导体元件和片状导电部件之间的连接已经建立时，这个间隙是难以进入的。在子步骤B4中，例如，可以将具有预制开口的预浸垫放置在连接部的位置上，使其下侧面依托于模具的上侧面和导体元件的上侧面，而连接部在一个平面上与预浸垫的上侧面平齐。在这种情况下，预浸料垫的每个开口都定义了一个形状，它防止在随后的焊接过程中容纳在其中的连接部的材料不受阻碍地扩散。这样能够防止导体元件和片状导电部件之间在预定连接点的位置之外的无意接触。优选地，使用预制的片状绝缘材料部件，因此片状绝缘材料部件不需要单独调整，并且可以进一步提高该方法的生产率。例如，可以利用掩模对开口进行打孔。
然而，当步骤C包括以下至少一个子步骤时，它也应当是有用的：
-子步骤C0：将布置在模具的腔体中的导体元件通过至少一个由非导电的、优选是可焊接的材料组成的连接部连接到片状导电部件上，优选是通过压力焊接。
-子步骤C1：将片状导电部件布置在模具的第一侧面，优选地布置在片状绝缘材料部件的第一侧面，更优选地使片状导电部件依托在片状绝缘材料部件的第一侧面和/或依托在连接部上。
-子步骤C2：在模具的第一侧面上设置连接工具的第一电极，该连接工具用于在导体元件和片状导电部件之间建立导电连接，优选地，使第一电极与片状导电部件的第一侧面接触。
-子步骤C3：在模具的第二侧面上设置连接工具的第二电极，该连接工具用于在导体元件和片状导电部件之间建立导电连接，优选地，使第二电极与片状导电部件的第二侧面接触。
-子步骤C4：在第一电极和第二电极之间施加一个接触压力。
-子步骤C5：在第一电极和第二电极之间加载电流。
-子步骤C6：加热连接部，直到达到必要的工作温度，使导体元件和片状导电部件将通过连接部不可分割地连接起来。优选地，是在电极之间的力的作用下，通过扩散或固相，优选是通过焊接使连接部的材料熔化和凝固。
-子步骤C7：从片状导电部件的第一侧面移除第一电极。
-子步骤C8：将第二电极从导体元件的第二侧面移出，并将第二电极从模具中的开口处移出。
-子步骤C9：将至少一个参考标记应用到片状导电部件上，优选地通过制出至少一个开口实现。
通过子步骤C0能够在导体元件和片状导电部件之间建立永久性的纯机械连接。
子步骤C1对于印刷电路板的平面一致性和均匀的层结构是有益的。优选地，使用片状导电部件的预制毛坯，这样，片状导电部件不需要单独切割，本发明的生产效率还可以进一步提高。
子步骤C2以第一电极的形式为由第二电极施加的接触压力提供反向影响。
通过导体元件通过该连接器连接到片状导电部件，子步骤C3对于第二电极相对于相应的连接部的精确定位是有益的。
子步骤C4至C8对于通过电阻焊接建立导体元件和片状导电部件之间的连接方面是有益的。
然而，当步骤D包括以下至少一个子步骤时，也应当是有益的：
-子步骤D1：从模具中取出导体元件。
-子步骤D2：在片状导电部件的第二侧面上布置绝缘材料，该第二侧面与导体元件连接，优选在片状导电部件的第二侧面布置片状绝缘材料部件，优选以团状或片状绝缘材料部件的形式布置，特别优选使绝缘材料完全包覆导体元件，但预定连接点的位置除外。
-子步骤D3：沿着片状导电部件的方向对绝缘材料施加压力，并在可能的情况下对其加热，使绝缘材料适应导体元件的轮廓，并在可能的情况下与已有的绝缘材料连接。
-子步骤D4：将远离片状导电部件的一侧的绝缘材料磨平，从而形成印刷电路板的下侧面。
-子步骤D5：使绝缘材料硬化。
子步骤D1使导体元件实现绝缘材料随后的应用。在建立了导体元件和片状导电部件之间的连接之后，这些元件的相对位置和方向就固定了，因此现在不再需要模具，可以拆除。
子步骤D2将导体元件几乎完全嵌入绝缘材料中。优选地，使用预制的片状绝缘材料部件，这样可以省去绝缘材料的单独应用，并进一步提高本方法的生产率。该片状绝缘材料部件可以具有适合于每个导体元件的接收方式。
子步骤D3和D4优选是在压力和温度的影响下在压力机中进行。
当步骤E包括以下至少一个子步骤时，它能够被证明是有用的：
-子步骤E0：提供至少一个接触点，该接触点将导体元件至少电连接到片状导电部件。
-子步骤E1：通过局部去除片状导电部件的周围部分，优选通过蚀刻的方式，制出连接点。
-子步骤E2：通过局部去除片状导电部件的周围部分，优选通过蚀刻的方式，加工出至少一条导体路径。
子步骤E0允许导体元件与片状导电部件(在子步骤E1和E2中从该片状导电部件产生导体图案)和/或与外部元件进行额外的电连接。因此，连接点可以用作纯机械连接。
子步骤E1和E2除了在后者的连接点之间延伸的导体元件外，还可以在印刷电路板的表面上制作复杂的导体图案。优选地，连接点和/或导体路径是根据预先制作的参考标记来制定的。
本发明的另一个方面涉及根据权利要求1至6之一的方法生产的印刷电路板。上述优点适用。
然而本发明的另一个方面涉及一种用于生产印刷电路板的模具，优选是权利要求7所述的印刷电路板，优选采用权利要求1至6之一所述的方法，该模具包括在模具的第一侧面中的至少一个用于导体元件的腔体和在模具的第二侧面上的至少一个开口，该开口与腔体相通并用于插入连接工具。上述优点适用。
本发明的另一个方面涉及一种用于生产印刷电路板的套件，优选根据权利要求7，优选采用权利要求1至6之一所述的方法，该套件包括根据权利要求8的模具、至少一个适应布置在腔体中的导体元件和至少一个适应插入开口中的连接工具。该套件包括元件和工具，这些元件和工具相互适应并用于生产印刷电路板。
术语和定义
模具
本发明意义上的模具是一种用于生产印刷电路板的辅助工具。为此，该模具包括至少一个用于导体元件的腔体。
该模具可具有以下至少一项特性：
-模具由电介质或电绝缘材料组成，例如由环氧树脂和玻璃纤维布组成的复合材料。
-模具设置为板状。
-模具基本上在一个平面上延伸。
-模具包括一个上侧面，它优选为平面。
-模具包括一个下侧面，它优选为平面。
-模具的上侧面和下侧面是相互平行的。
-模具的厚度为1～5毫米，优选1.5～3毫米，更优选2毫米。
-模具的轮廓为多边形，优选为矩形或方形。
-模具的腔体的内轮廓与导体元件的外轮廓相匹配。
-模具的腔体的外轮廓与导体元件的内轮廓相匹配。
-腔体的深度与导体元件的高度/厚度相适应。
-模具的每个导体元件都有一个独立的腔体。
-腔体从模具的第一侧面延伸到模具中。
-腔体从模具的第一侧并入模具，优选通过铣削。
-模具的第一侧面定义了模具的上部。
-腔体的深度在50至1000μm的范围内，优选在100至500μm的范围内，更优选在300至400μm的范围内，特别优选350μm。
-该模具具有至少一个开口，该开口被配置为通道，并与腔体相通，该开口用于从模具的第二侧面插入工具。
-该通道在基本上垂直于模具延伸平面的方向延伸。
-该通道从模具的第二侧面延伸到各腔体中。
-每个腔体具有与其相关联的至少一个配置为通道的开口，优选两个配置为各自通道的开口，并且优选布置在腔体的不同端部。
印刷电路板
本发明意义上的印刷电路板是电子元件的载体。该印刷电路板用于例如机械地紧固和电连接电子元件。几乎每一个电子装置都包括一块或多块印刷电路板。印刷电路板也可称为电路板、板或印制电路，对应于英文中所谓的Printed Circuit Board(PCB)。
印刷电路板优选具有以下至少一个特征：
-印刷电路板包括一层或多层，优选是多个相同的层。
-印刷电路板是一种依照EP 1 842 402A2的印刷电路板。
-印刷电路板是一种依照DE 10 2011 102 484 A1的印刷电路板。
-印刷电路板是一种依照DE 10 2013 223 143 A1的印刷电路板。
-印刷电路板在一个平面上延伸。
-印刷电路板的上下两面是平行的。
-在印刷电路板的上侧，至少有两个连接点。
-在印刷电路板的上侧，至少有一条导体通路。
-印刷电路板上嵌有至少一个导体元件，该导体元件除连接点外，均嵌有绝缘材料。
导体元件
本发明意义上的导体元件是在有线的通信工程和有线的高频工程领域的一种用于传输电能和/或热能和/或用于传输信号的物体。导体元件可以是电路或电源系统的一部分，从而连接电源和消费者。对于传输，电子以导体电流的形式流过导体元件。为了分别实现低电压降和低传输损耗，导电材料应具有较高的导电率，一些金属特别适合于此。导体的横截面积最好按允许的电流密度配置。
导体元件最好具有以下至少一项特性：
-导体元件是导体线，优选为圆形截面的圆线或矩形截面的矩形线，导体线在其整个长度上的截面最好是恒定的。导体元件优选为根据EP 1 842 402 A2的导体线。
导体元件是成型部件，优选是根据DE 10 2011 102 484 A1的成型部件。成型部件可以具有例如以下特征：
○该成型部件基本上在一个平面上延伸。
○成型部件由金属制成，优选为铜。
○成型部件至在截面上包括凹形轮廓和/或至少在截面上包括凸形轮廓。
○成型部件至少在截面上、优选地完全嵌入印刷电路板中。
○印刷电路板和成型部件上侧面基本上是相互平行的方向。
○成型部件与板状工件分离，优选采用冲孔、侵蚀、切割，更优选采用水射流切割。
○成型部件的厚度在10～2000μm范围内，优选在100～1000μm范围内，更优选在200～500μm范围内。
○成型部件的长度和/或宽度至少是成型部件的厚度和/或印刷电路板的厚度的五倍，优选至少十倍，更优选至少二十倍，甚至更优选至少五十倍或最优选至少一百倍。
○成型部件的横截面大致为矩形。
○成型部件的截面形状在宽度和/或长度上不是恒定的。
○成型部件的厚度在其整个面积上是恒定的。
○成型部件在一个、两个、三个或更多平面上具有曲率。
○成型部件至少在截面上从绝缘材料中突出。
○成型部件不能生产或以挤压工艺生产。
○成型部件包括至少一个凹槽，该凹槽从异形件的一个边缘侧开始并入异形件中。凹槽最好至少在截面上填充绝缘材料。
○成型部件包括至少一个开口，该开口从成型部件的上侧、下侧或边缘侧断面延伸到成型部件中，该开口至少在其口部区域内优选具有圆形、椭圆形、多边形，优选具有三角形、四边形、五边形，更优选具有矩形或方形轮廓。该开口最好是基本上呈槽形，并沿直线或曲线连续或不连续地延伸，该线特别优选地至少沿截面平行于成型部件的边缘侧延伸，并且该开口特别优选地至少沿截面填充绝缘材料。
○成型部件包括至少一个孔，该孔穿过成型部件横向地，最好是垂直地延伸到形状部分的上侧、下侧或边缘侧，该孔的轮廓最好是圆形、椭圆形、多边形，更优选是三角形、四边形、五边形、矩形或方形。该开口最好是基本上呈槽形，并沿直线或曲线连续或不连续地延伸，该线特别优选地至少截面地平行于成形部分的边缘侧延伸，该开口特别优选地至少截面地填充绝缘材料。
○成型部件基本上是L形、T形、H形、S形、O形、E形、F形、X形、Y形、Z形、C形、U形或Ω形。
○多个成型部件布置在同一平面内或不同平面内，优选是在电路板内的平行平面内。
-导体元件为电阻，优选为精密电阻，更优选为根据DE 10 2013 223 143A1的精密电阻。该精密电阻器可以具有以下特征：
○精密电阻器的阻值范围为0.1-300mOhm，优选为1-100mOhm。
○精密电阻器的偏差小于+/-5％，优选偏差小于+/-2％，更优选偏差小于+/-1％或更小。
○在20～60℃的温度范围内，精密电阻的电阻温度系数为0.1ppm/K～200ppm/K，优选为0.5ppm/K～100ppm/K，更优选为1ppm/K～50ppm/K。
○该精密电阻由金属组成，优选为铜(Cu)、锰(Mn)、镍(Ni)、铬(Cr)、铝(Al)、硅(Si)或锡(Sn)中的至少一种元素，更优选为含有铜(Cu)、锰(Mn)、镍(Ni)、铬(Cr)、铝(Al)、硅(Si)或锡(Sn)中的至少一种元素的合金，例如锰镍铜合金、锰铜锡合金或镍铬铝硅合金。
-导体元件与连接点接触。
-导体元件以导电和/或机械方式连接到至少一个连接点，优选连接到所有连接点。
-导体元件焊接在连接点上。
-导体元件至少主要地、优选地完全嵌入印刷电路板中。
-导体元件的上侧面和/或下侧面和/或以及至少一个边缘边，优选是导体元件的所有边缘边，至少部分、优选为全部截面地被绝缘材料覆盖。
-导体元件的上侧面和/或下侧面和/或以及至少一个边缘边至少沿截面延伸，优选完全延伸，与相邻绝缘材料层的上侧和/或下侧和/或至少一个边缘侧齐平。
-印刷电路板的上侧面和/或下侧面和/或导体元件的各自边缘边中的至少一个为相互平行的方向。
-导体元件和片状导电部件的上侧面和/或下侧面和/或各自的边缘边中的至少一个为相互平行的方向。
-导体元件是可生产的或以挤压工艺生产的。
-导体元件配置为扁线。
-导体元件基本上在一个平面上延伸。
-导体元件具有矩形的横截面，并且优选具有较大尺寸的横截面的一侧朝向印刷电路板的表面。
-导体元件的厚度在10～2000μm的范围内，优选在50～1000μm的范围内，更优选在100～500μm的范围内。
-导体元件包括或由导电材料组成。
-导体元件由复合材料或混合材料构成或组成，该材料的一段是导电的，另一段是电绝缘的。
-导体元件包括或由金属组成，优选为是铜。
-导体元件包括至少一个连接部，该连接部优选由不同于导体元件的材料制成，优选硬焊料，特别优选银。连接部与导体元件连接，优选以物质与物质之间的结合，例如通过焊接。连接部配置为例如板状的形式。
-导体元件包括粘接剂，以便改善与绝缘材料的连接。
-导体元件包括一个粗糙的表面，以便改善与绝缘材料的连接，最好具有以下特征：
○在导体元件与绝缘材料接触之前，优选在步骤B和/或步骤C之前，导体元件的表面至少部分粗糙化。
○通过化学蚀刻对导体元件的表面进行粗化处理，化学蚀刻最好是通过将导体元件浸入一种能蚀刻导体元件材料的液体中或将这种液体喷到导体元件上进行。
○导体元件的表面通过机械加工进行粗化处理，例如通过喷砂或在高压下将浮石粉或石英粉喷到该表面。
绝缘材料
本发明意义上的绝缘材料是一种非导电材料，即只有极低的、因而可忽略不计的导电率的材料。绝缘材料在电气工程中用于限制电流流向带电部件。绝缘材料最好是以塑料或可流动的状态应用，并在达到预定形状后固化。举例来说，绝缘材料可以以团状或预浸垫的方式应用。预浸料垫包括一层织物，它提供内部凝聚力并已经提供了现有的基本结构，该织物层被可流动或塑料树脂浸渍，因此允许适应形状。
片状导电部件或箔片
本发明意义上的片状导电部件是由导电材料构成的平面元件，例如片状元件。
该片状导电部件优选具有以下至少一个特征：
-该片状导电部件由导电材料组成或由导电材料组成。
-该片状导电部件包括或由金属组成，优选铜。
-片状导电部件配置为箔片。
-片状导电部件的厚度在10至1000μm范围内，优选在15至200μm范围内，更优选在18至105μm范围内，特别优选在35μm范围内。
本发明的其它优选进一步来自于其中所公开的特征的组合。
图例的简要说明
图1，在视图(a)中显示了一个模具的立体图，该模具包括多个用于布置导体元件的腔体；在视图(b)中显示了一个纵向腔体和一个横向腔体经过其通道口的截面。
图2示出了具有应用于其表面的各端部的连接部的导体元件的立体图，该导体元件被设置为具有矩形横截面积的导体线。
图3(a)为图1(b)所示模具的剖视示意图。
图3(b)为剖视示意图，它显示了由图1(b)和3(a)所示的模具和图2所示的两个导体元件组成的一种布置，图中的分别示出了一个纵向剖开的腔体和一个横向剖开的腔体，导体元件布置在模具的腔体中，导体元件的上侧面与模具的上侧面齐平，而伸出导体元件上侧面之外的连接部也伸出模具的上侧之外。
图3(c)示出了根据图3(b)进行的布置，模具的上侧，在连接部凸出，在其上设置了一个预浸料垫形式的片状绝缘材料部件，该预浸料垫包括多个适应连接部位置和形状的开口，使连接部的上侧在一个平面上与片状绝缘材料部件的上侧齐平。
图3(d)示出根据图3(c)进行的布置，其中有导电部的上表面与之齐平的片状绝缘材料部件的上侧面，在该上侧面上设置有片状导电部件。
图3(e)示出根据图3(d)进行的布置，其中，待连接的导体元件的每个连接部在其上布置了两个各自的接触电极，用于在模具的不同侧面的导体元件和片状导电部件之间建立导电连接，在下侧面设置的各自的接触电极通过开口延伸，该开口被配置为通道，并设置在模具的下侧面，向上至容纳在各自的腔体中的导体元件，因此，所述接触电极能够直接接触待连接的导体元件。
图4用视图(a)和视图(b)显示了根据本发明公开的方法生产的印刷电路板的透视图和剖视示意图。
图5为本发明用于生产印刷电路板的方法的流程图。
图6用视图(a)和视图(b)显示了根据本发明所公开的方法生产的印刷电路板的另一个实施例的立体图和剖视示意图。
优选实施例的详细描述
参照所附图1至5，本发明的优选第一实施例详细描述如下。
用于生产印刷电路板1的模具3如图1(a)所示。该模具有由六个设置为矩形导线的导体元件2的六个腔体3c共同构成，每个腔体3c包括一个大体上呈矩形的空腔，该空腔朝向模具3的第一侧面3a，该侧面被称为上侧面。从模具的第二侧面3b开始，这被称为下侧面，两个3d开口，被配置为各自的通道，延伸到每个腔体3c。模具3的第一和第二侧面3a、3b相互背离，并在平行平面上延伸。对于不同的导体元件2，模具3可以有不同的腔体3c。这些不同的腔体3c可能位于模具3的不同侧面3a、3b。模具3由绝缘材料制成，例如FR4(含有环氧树脂和玻璃纤维织物的复合板)。腔体3c是通过铣削生产的，例如，从模具3的第一侧面3a开始。在已经形成腔体3c时，最好是通过比如钻孔等方式来生产设置通道的开口3d。
图1(b)显示了用于制造印刷电路板1的模具3的原理图和简化剖视图，用于对本发明的方法进行阐述。该图中模具3只包括两个腔体3c，该腔体沿模具3的不同边缘延伸，而这两个边缘相互垂直。可以看到，腔体3c如何朝向模具的第一侧面3a打开，以及配置为通道的开口3d如何从模具3的第二侧面开始，在各自的腔体3c终止。3d的开口可以向模具3的第二侧面呈漏斗形扩大，这样工具就可以更容易地插入。
图2在立体图中显示了导体元件2，它被设置为具有矩形横截面的平行导线，与图1里模具的每个腔体3c适配。平行六面体状的导体元件2的两个最大的表面定义为导体元件2的上侧面2a和下侧面2b。通过比如焊接的方式，将矩形或片状连接部2c连接到导体元件2两端的上侧面2a。在腔体3c的可容纳的条件下，导体元件2的上侧面2a与模具3的上侧面3a在一个平面上延伸并与之齐平，连接部2c突出于模具3的上侧面3a之外。与图2中的表示不同，导体元件2可以具有不同的形状。特别情况下，导体元件2甚至可以例如是成型部件、圆导线或精密电阻器。在这种情况下，通常需要对腔体3c进行相应的调整。
根据本发明制造印刷电路板1的方法包括至少一个在电路板1中的连接点1d之间延伸的导体元件2，并且下文特别参照图3进行描述，它包括下列步骤：
步骤A：具有一个为导体元件2提供至少一个腔体3c的模具3。
子步骤A1包括提供如图1(b)所示的模具3。
如图3(b)所示，对模具3进行设置，使模具3的上侧面(第一侧面)3a在水平面延伸(子步骤A2)。
步骤B：在模具3的腔体3c中设置一个导体元件2。
子步骤B1包括提供导体元件2。在本实施例中，每个导体元件2被设置为具有连接部2c的平行六面体导线，连接部2c位于其两端的上部，如图2所示。
如图3(b)所示，每个导体元件2设置在腔体3c中，使导体元件2与模具3延伸的平面平行，并以几乎贴合的方式被容纳在腔体3c中，且与模具3延伸的平面间(子步骤B2)没有任何间隙。
随后，每个导体元件2被插入到各自的腔体3c中，其具有连接部2c的侧面2a基本上与模具3的上侧面(第一侧面)3a齐平，并且只有连接部2c超出模具3的上侧面(第一侧面)3a(子步骤B3)。
如图3(c)所示，一个带有开口4c的片状绝缘材料部件4设置在模具3的第一侧面3a上，片状绝缘材料部件4的开口4c与连接部的位置对应，如果可能的话，与连接部的形状相适应，例如带有开口的预浸料垫。这样，每个导体元件，除了连接部2c外，都可以用绝缘材料完全包裹，从而可以完全与周围的电隔离。所述片状绝缘材料部件4的下侧面(第二侧面)4b位于模具3的上侧面(第一侧面)3a，以及位于模具3的腔体3c中的导体元件2的上侧面(第一侧面)2a，所述连接部2c的上侧面与所述片状绝缘材料部件4的上侧面(第一侧面)4a齐平(子步骤B4)。
步骤C：将设置在模具3的腔体3c中的导体元件2与连接片状导电部件5上的预定连 接点1d。
首先，在模具3的上侧面(第一侧面)3a上设置片状导电部件5，例如铜箔形式的片状导电部件5，使其完全覆盖片状绝缘材料部件4的上侧面(第一侧面)4a，并完全覆盖与片状绝缘材料部件4齐平的连接部2c(子步骤C1)。通过将片状导电部件5压向片状绝缘材料部件4的上侧面(第一侧面)4a，可以消除夹杂的空气。
随后，导体元件2和片状导电部件5之间的导电连接，通过在预定连接点1d位置上的连接部2c得以建立。这可以通过如焊接的方式来实现，特别是电阻焊、超声波焊或钎焊等。
在一个典型的电阻焊接过程中，电阻焊工具的第一电极6a被设置在模具3的上侧面(第一侧面)3a上，使第一电极6a与片状导电部件5的上侧面(第一侧面)5a接触。第一电极6a的位置分别对应预定连接点1d和连接部2c的位置(子步骤C2)。
随后，连接工具的第二电极6b被设置在模具3的下侧面(第二侧面)3b上，使第二电极6b从模具3的下侧面(第二侧面)3b处穿过开口3d，并与导体元件2(子步骤C3)的第二侧面2b接触。
然后，在第一电极6a和第二电极6b(子步骤C4)之间施加一个接触压力，并在它们之间加载一个电流(子步骤C5)，该电流导致相应的连接部2c被加热。每个连接部2c都被加热到必要的工作温度，以便导体元件2和片状导电部件5在力的作用下通过连接部2c牢固焊接在一起，该焊接来源于通过扩散或固相对连接部2c的材料进行熔化/固化实现(子步骤C6)。
随后，移除电极6a，6b(子步骤C7和C8)。
步骤D：将连接到片状导电部件5的导体元件2嵌入到绝缘材料4，7中。
首先，从模具3中移出导体元件2(子步骤D1)。
随后，可成型状态下的绝缘材料7在片状导电部分的下侧面(第二侧面)5b进行布置成为片状绝缘材料部件7，如绝缘垫料。这个下侧面连接到导体元件2。在此过程中，绝缘材料7优先连接到片状绝缘材料部件4的下侧面(第二侧面)4b，而此时片状绝缘材料部件4已布置在片状导电部件5的下侧面(第二侧面)5b上了。然而，绝缘材料7也采用可流动的物质。除了所述预定连接点1c的位置之外，绝缘材料7最优先的应用方式是完全包裹导体元件2(子步骤D2)，从而使导体元件2几乎完全嵌入。
可选择在向片状导电部件5方向上对绝缘材料4，7使用压力，可能还要加热，以使绝缘材料4，7包裹导体元件2，贴合导体元件2的轮廓(子步骤D3)。如果在导体元件2和片状导电部件5之间已经存在片状绝缘材料部件4，则对随后运用的片状绝缘材料部件7施加压力和加热可以促进两个片状绝缘材料部件4、7之间的连接。
例如，这是在印刷机上完成的。在此过程中，绝缘材料4，7被平滑设置在远离片状导电部件5的侧面，从而形成印刷电路板1的平面状下侧面1b(子步骤D4)，并硬化(子步骤D5)。
步骤E：从片状导电部件5上得到连接点1d。
当步骤D完成时，印刷电路板1的表面被片状导电部件5完全覆盖，导体元件2延伸到印刷电路板1内并被嵌入绝缘材料4，7中。
在预定的连接点1d处，此处导体元件2通过连接部2c连接到片状导电部件5，现在通过局部移除片状导电部件5的周围部分获得连接点(子步骤E1)。优选是通过蚀刻来完成。
为了进行信号传输，还可以通过如局部移除片状导电部件5的周围部分来获得导体路径。而且这优选是通过蚀刻来完成(子步骤E2)。导体通道1e最好以导电方式连接到至少一个连接点1d。
图4展示了一个印刷电路板，这是使用如图1，包括其立体图(图1(a))和截面图(图1(b))所示的模具3加工而成的。所述印刷电路板1具有大体上的矩形轮廓和平行六面体形状。平行的导体元件2延伸到两个连接点1d之间，这些连接点设置在印刷电路板1的上侧面1a处，该连接点由铜箔(5)(例如以蚀刻的方式)制成，除了连接点1d的位置，导体元件2完全嵌入在绝缘材料(4，7)中。
在图4(b)中，印刷电路板1的结构设计清晰可见。印刷电路板1的上侧面1a是由第一片状绝缘材料部件4确定的，第一片状绝缘材料部件4已应用于步骤B中的模具3的上层(子步骤B4)。印刷电路板1的下侧面1b由第二片状绝缘材料部件7确定，该第二片状绝缘材料部件7用于将导体元件几乎完全包埋在绝缘材料1c中，并仅在导体元件2与片状导电部件5之间通过连接部2c建立连接后，才应用于第一片状绝缘材料部件4的下侧面。设置在印刷线路板1上侧面1a上的连接点1d和导体通路1e由片状导电部件(5)的材料制成，该片状导电部件(5)设置在步骤C中第一层片状绝缘材料部件(4)的上侧面(子步骤C1)。
下面，将参考图6详细介绍另一个实施例。
图6展示了一个印刷电路板，这是使用如图1，包括其立体图(图1(a))和截面图(图1(b))所示的模具3加工而成的。本实施例的印刷电路板1的结构与第一实施例基本上相同。因此，相同的特征提供了类似的参考标号。第二实施例的印刷电路板1也具有矩形轮廓和平行六面体形状。在第二个实施例中，平行六面体导体元件2在两个连接点1d之间延伸，而这两个连接点设置在印刷电路板1的上侧面1a上。
在第一个实施例中，片状导电部件5与导体元件2在连接点1d处为的机械连接和导电连接，而第二个实施例的连接点1d提供的基本上是纯机械连接。因此，连接点1d在结构上具有连接片状导电部件5和导体元件2的功能，特别是与片状导电部件5的导体元件2被嵌入绝缘材料4，7时(步骤D)。片状导电部件5是一种非常薄的元件，因此很容易变形。由于片状导电部件5通过连接点1d连接到导体元件2，因此，在诸如向绝缘材料4，7的施压的过程中(步骤D)，应当减少甚至避免片状导电部件5的变形和/或位移。这样就可以获得较高的制造精度。
这表明片状导电部件5和导体元件2(步骤C)之间的连接不一定是导电的。例如，连接部2c也可以由非导电连接材料组成。连接材料最好是可焊接的，以便实现物-物结合。在使用非导电材料的情况下，可通过压力焊接等方法建立连接。
在第二个实施例的情况下，在步骤D，即在施加机械负荷后的压制过程之后，从片状导电部件5中制出连接点1d(步骤E)。这样，连接点d至少与片状导电部件5的导体通路1e绝缘，如图6(a)和图6(b)所示。因此，成品印刷电路板1中，连接点1d不再连接到的导体通路1e，正如在第一个实施例中一样。可以想象，因为不再具备导电功能，在压制步骤D中仅作提供机械支撑，所以可以完全蚀刻掉连接点1d。
导体通路1e和导体元件2和可能的外部组件之间的电连接是通过接触点建立的。这些接触点可通过如孔、电镀等方式形成，本实施例中，在孔1f的内圆周上设有导电层1g，该导电层用金属比较好，优选用铜，则可建立导体元件2与导体通路1e之间的接触，如图6(a)和图6(b)所示。孔1f可沿其内表面镀铜，直至一侧的导体通路1e和另一侧的导体元件2，以确保导体通路1e与导体元件2之间能够电连接。所述1f与1g组成的接触点可用于步骤E0中，其中所述孔1f应用于在预定连接点1d处将完整的片状导电部件5连接到所述导体元件2的情况。因此，在使用1f与1g组成的接触点时，可通过预定的连接点1d来承受机械载荷，从而达到较高的制造精度。在此之后，采用如前所述的方法获得连接点1d。接触点优选设置于预定的连接点1d附近。
此外，导体元件2可包括混合或复合材料，该混合或复合材料在接触点1f与1g之间的区段导电，而在接触点1f与1g和预定连接点1d之间的区段绝缘。这样就可以防止暗电流。
为了提供稳定的机械支撑，印刷电路板1优先在其上设置了至少三个连接点1d，这些连接点优选跨度过片状导电部件5的中心区域。这样就可以确保片状导电部件5有稳固的位置。
通过功能划分，使预定的连接点1d在诸如压制过程中保证纯机械连接，1f与1g的接触点保证电连接，可避免1f与1g的接触点因连接点1d处可能出现的缺陷而受损。
所述第一实施例和所述第二实施例可以综合在一起。印刷电路板1的单个连接点1d因此可以完全被蚀刻掉或完全电绝缘，并且额外的1f与1g的接触点能够用于建立导体通路1e和导体元件2之间的电连接，而且，可能还有外部元件和印刷电路板1的其他连接点1d可以与导体通道1e和导体元件2进行电连接，和第一个实施例中的情况一样。
参考标号表
1印刷电路板
1a印刷电路板上侧面
1b印刷电路板下侧面
1c绝缘材料
1d连接点
1e导体通路
1f接触点孔
1g接触点导电层
2导体元件
2a导体元件上侧面
2b导体元件下侧面
2c连接部
3模具
3a模具上侧面
3b模具下侧面
3c腔体
3d通道/开口
4绝缘材料(片状电绝缘元件或片状绝缘材料部件)
4a片状绝缘材料部件的上侧面
4b片状绝缘材料部件下侧面
4c通道/开口
5片状导电部件(导体片状元件或箔)
5a片状导电部件上侧面
5b片状导电部件下侧面
6a第一电极
6b第二电极
7绝缘材料(电绝缘片状元件或片状绝缘材料部件)

Claims (9)

1.一种印刷电路板的制造方法，包括至少一个导体元件(2)，该导体元件在印刷电路板(1)的连接点(1d)之间延伸，它包括以下步骤：
a.步骤A：提供一种具有至少一个导体元件(2)的腔体(3c)的模具(3)；
b.步骤B：在模具(3)的腔体(3c)中放置导体元件(2)；
c.步骤C：在预定的连接点(1d)上将位于模具(3)的腔体(3c)中的导体元件(2)与片状导电部件(5)连接；
d.步骤D：从模具(3)中将导体元件(2)取出，并将与片状导电部件(5)连接的导体元件(2)，嵌入第一绝缘材料(7)中；
e.步骤E：从片状导电部件(5)中制出连接点(1d)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤A包括以下子步骤：
a.子步骤A1：提供一种模具(3)，该模具(3)具有平面的第一侧面(3a)和至少一个用于导体元件(2)的腔体(3c)，该腔体(3c)朝向模具(3)的第一侧面(3a)开口；
b.子步骤A2：布置模具(3)，使模具(3)的第一侧面(3a)部分地或全部地在水平面上延伸。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是：步骤B包括以下子步骤：
a.子步骤B1：提供一种具有至少两个连接部(2c)的导体元件(2)；
b.子步骤B2：将导体元件(2)布置在腔体(3c)中，使得相对于模具(3)延伸的平面，导体元件(2)置于腔体(3c)中；
c.子步骤B3：将导体元件(2)设置在腔体(3c)中，使导体元件(2)设有连接部(2c)的侧面(2a)与模具(3)的第一侧面(3a)齐平，并且连接部(2c)突出于模具(3)的第一侧面(3a)之外；
d.子步骤B4：在模具(3)的第一侧面(3a)上设置第二绝缘材料(4)。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是：步骤C包括以下子步骤：
a.子步骤C0：将布置在模具(3)的腔体(3c)中的导体元件(2)通过至少一个由非导电材料组成的连接部(2c)连接到片状导电部件(5)上；
b.子步骤C1：将片状导电部件(5)布置在模具(3)的第一侧面(3a)上；
c.子步骤C2：在模具(3)的第一侧面(3a)上设置连接工具的第一电极(6a)，该第一电极(6a)用于在导体元件(2)和片状导电部件(5)之间建立导电连接；
d.子步骤C3：在模具(3)的第二侧面(3b)上设置连接工具的第二电极(6b)，该第二电极(6b)用于在导体元件(2)和片状导电部件(5)之间建立导电连接；
e.子步骤C4：在第一电极(6a)和第二电极(6b)之间施加一个接触压力；
f.子步骤C5：在第一电极(6a)和第二电极(6b)之间加载电流；
g.子步骤C6：加热连接部(2c)，直到达到必要的工作温度，通过扩散或固相使连接部(2c)的材料熔化和凝固，使导体元件(2)和片状导电部件(5)将通过连接部(2c)不可分割地连接起来；
h.子步骤C7：从片状导电部件(5)的第一侧面(5a)移除第一电极(6a)；
i.子步骤C8：将第二电极(6b)从导体元件(2)的第二侧面(2b)移出，并将第二电极(6b)从模具(3)中的开口(3d)处移出；
j.子步骤C9：将至少一个参考标记应用到片状导电部件(5)上。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是：步骤D包括以下子步骤：
a.子步骤D1：在片状导电部件(5)的第二侧面(5b)上设置第一绝缘材料(7)，该第二侧面(5b)与导体元件(2)连接；
b.子步骤D2：沿着片状导电部件(5)的方向对第一绝缘材料(7)施加压力和加热，使第一绝缘材料(7)与导体元件(2)的轮廓相适应；
c.子步骤D3：将远离片状导电部件(5)的一侧的第一绝缘材料(7)磨平，从而形成印刷电路板(1)的下侧面(1b)；
d.子步骤D4：将第一绝缘材料(7)硬化。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是：步骤E包括以下子步骤：
a.子步骤E0：提供至少一个接触点，该接触点将导体元件(2)至少电连接到片状导电部件(5)；
b.子步骤E1：通过局部去除片状导电部件(5)的周围部分制出连接点；
c.子步骤E2：通过局部去除片状导电部件(5)的周围部分，加工出至少一条导体通路(1e)。
7.一种印刷电路板，其根据权利要求1-6任一项所述的方法制成。
8.一种生产印刷电路板的模具(3)，其中印刷电路板为根据权利要求1-6任一项所述的方法制成的印刷电路板(1)，该模具(3)包括在模具(3)的第一侧面(3a)中的至少一个用于导体元件(2)的腔体(3c)和在模具(3)的第二侧面(3b)上的至少一个开口(3d)，该开口(3d)与腔体(3c)相通并用于插入连接工具。
9.一种用于生产印刷电路板(1)的套件，其中印刷电路板为根据权利要求1-6任一项所述的方法制成的印刷电路板(1)，该套件包括根据权利要求8的模具(3)、至少一个适应布置在腔体(3c)中的导体元件(2)和至少一个适应插入开口(3d)中的连接工具。
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