JP2003535471A - 回路装置の装着用基板並びにその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は回路装置の装着用基板に関するものである。本発明の目的は、交番荷重に対して安定で且つ良好に熱を放散する基板を提供することである。このために、本発明による回路装置の装着用基板（１）は固定領域（８）を含み、固定領域（８）は、設けられるべき接点要素と結合されるように形成され且つ第１の部分（９ａ）により支持基板（２）上に固定されている。第２の部分（９ｂ）は支持基板（２）の平面から伸長し、および第１および第２の部分（９ａ、９ｂ）は設けられるべき接点要素（６）と電気的および機械的に結合されるように形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は請求項１の前段に記載の回路装置の装着用基板並びに請求項９の前段
に記載の回路装置の装着用基板の製造方法に関するものである。

【０００２】 電子部品回路装置は、今日においては通常、装着用に準備された基板上に取り
付けられ、そこに固定され且つ電気的な接触が形成される。このような基板は例
えば薄板により形成され、または他の層状構造、例えば出力半導体モジュールに
おいて使用されるＤＣＢ基板により形成される。

【０００３】 電子部品回路装置の装着用基板は、一般に、ほぼ横に広がる平面内に配置され
且つそこで伸長している、特にセラミック製のほぼ平らな支持基板により形成さ
れる。通常、このベース基板または支持基板は、薄い正方形または矩形の板の形
に製造される。支持基板上には、少なくとも一部が、表面領域の形で支持基板の
少なくとも片側の表面上に設けられ、且つ電子部品と接触するように形成されて
いる、特に金属製の接触基板が形成されている。このようにして、ベースとなる
支持基板が機械的安定性および強度を提供し、および支持基板上に取り付けられ
た接触基板が機械的固定並びに電子部品回路装置の電気的接触および接続を提供
する層構造が形成される。

【０００４】 外部との通信のために、および特に出力信号の送信および受信のために少なく
とも１つの固定領域が設けられ、固定領域は、電流の引渡しおよび／または受取
りのために設けられた接点要素を装着しおよび／または電気的および機械的に結
合するように形成されている。

【０００５】 固定領域においては、固定領域に固定される接点要素と協働して、熱的交番荷
重に関して高い機械的安定性を有するのみならず、十分な放熱特性をも有してい
なければならないことが問題である。

【０００６】 従来技術において、回路装置の装着用基板における、機械的に特に安定なプラ
グ接点、圧入接点または鋳込接点が確かに既知である。しかしながら、これらの
既知の機械的に安定な固定領域または接点要素は、熱伝導性が低く、したがって
接点要素内に受け取られた損失熱が基板特にその冷却領域に伝達されにくいとい
う欠点を有している。

【０００７】 しかしながら、他方で、接点領域が、例えばＤＣＢ基板上に、即ちここでは表
面領域として形成された接触基板の金属表面上にはんだ付けされた、固定領域お
よびそれに対応する接点領域が既知である。このようなはんだ付けされた接点は
、はんだの良好な熱伝導性によるのみならず、接触基板の良好な熱伝導性によっ
ても、一般にほぼ平らに形成されている接触基板表面上の突き合わせはんだ結合
に基づいて、確かにきわめて良好な熱放散を可能にするが、このような結合は、
熱サイクルに基づく機械的交番荷重には十分に耐えられないので、固定領域のこ
の既知の形においては、機械的交番荷重により、固定領域の早期の分離、即ち特
に支持基板上の接触基板の早期の分離および／またはこの領域内の割れがしばし
ば観察される。

【０００８】 設けられるべき接点要素、特に対応する固定領域に対してきわめて良好な放熱
特性を有し、しかも同時に熱サイクルに基づく機械的交番荷重にもきわめて良好
に耐える、回路装置の接点要素のための固定を、きわめて簡単ではあるが確実な
方法で形成可能な、電子部品の回路装置の装着用基板並びにその製造方法を提供
することが本発明の課題である。

【０００９】 装置に関しては、この課題は、本発明により、請求項１の特徴部分に記載の特
徴を有するこの種のタイプの電子部品回路装置の装着用基板により解決される。
方法に関しては、この課題は、本発明により、請求項９の特徴部分に記載の特徴
を有するこの種のタイプの電子部品回路装置の装着用基板の製造方法により解決
される。本発明による基板および本発明によるその製造方法の有利な変更態様が
付属の従属請求項に記載されている。

【００１０】 本発明による、特に出力半導体モジュールまたは同等品用の電子部品回路装置
の装着用基板は、ほぼ横に広がる平面内に配置されている、ほぼ平らな支持基板
を有している。さらに、少なくとも一部が、表面領域の形で支持基板の少なくと
も片側の表面上に電子部品と接触するように形成されている接触基板が設けられ
ている。さらに、電流の引渡しおよび／または受取りのために設けられた接点要
素を装着するようにおよび／または機械的および電気的に結合するように形成さ
れている少なくとも１つの固定領域が設けられている。

【００１１】 本発明による、特に出力半導体モジュールまたは同等品用の電子部品回路装置
の装着用基板は、少なくとも一部の固定領域がそれぞれ、関連する接触基板領域
により形成されていることと、この接触基板領域が、少なくとも第１の部分にお
いて表面領域を形成し、表面領域は支持基板上に配置され且つ支持基板と機械的
に結合されていることと、およびこの接触基板領域が、他方で第２の部分におい
て、本質的に支持基板の平面から伸長するように形成されていることとを特徴と
する。さらに、本発明により、一部において固定領域を形成する接触基板領域の
第１の部分のみならず第２の部分もまたそれぞれ、設けられるべき少なくとも１
つの接点要素と電気的且つ機械的に結合されるように形成された設計がなされて
いる。

【００１２】 即ち、本発明による基板の形成における本質的な考え方は、設けられるべき接
点要素の接触および固定のために必要な固定領域を、本来支持基板上に存在する
接触基板の領域の形で形成することにある。即ち、支持基板上の接触基板は、製
造工程に基づき、例えば通常のＤＣＢ基板の製造の範囲内で、熱伝導に関しての
みならず、接触基板と支持基板とのきわめて良好な機械的結合に関してもまた特
に優れた性質を有している。

【００１３】 通常設けられるべき接点要素は一般に回路装置を装着するための基板の平面か
ら伸長し、特にこの平面に垂直に配置されているので、支持基板上に配置され且
つ支持基板と機械的に結合させるために、接触基板領域が第１の部分により支持
基板上の表面領域を形成することと、および他方で接触基板領域の第２の部分が
本質的に支持基板の平面から伸長するように形成されていることとに、本発明に
よる他の本質的な考え方がある。これにより、設けられるべき接点要素が、接触
基板領域の第１の部分とのみならず接触基板領域の第２の部分とも、電気的且つ
機械的に結合できることになる。したがって、本発明による基板においては、固
定領域内に、設けられるべき接点要素の直角をなす配置および結合が提供され、
これにより、機械的に不利な突き合わせ結合特に従来技術からの突き合わせはん
だ結合が回避される。この結果、本発明により、固定領域と設けられるべき接点
要素との間の結合が機械的および熱的交番荷重にきわめて良好に耐えられること
になる。

【００１４】 他方で、上記のような固定領域の直角配置は、固定領域と設けられるべき接点
要素との間の、従来技術に比較してより広く形成された接点面積を介して、固定
領域におけるきわめて良好な熱伝達もまた可能であり、この第１の部分は支持基
板と結合されているので、これにより基板全体においてもきわめて良好な熱伝達
が可能であるという利点を有している。

【００１５】 即ち、本発明により、設けられるべき接点要素の固定が同時に熱サイクルに基
づく機械的交番荷重に耐え、且つ固定領域および接点要素からのきわめて良好な
熱放散もまた概して可能となる。

【００１６】 固定領域が、基板の縁領域としておよび縁領域内に形成されることが有利であ
る。これは、回路装置の装着用基板の縁領域それ自身もまた有効に利用可能であ
るという利点を有している。通常、基板の縁領域内の回路密度は比較的小さく、
したがって縁領域が利用されることはきわめて少ない。縁領域を、装着されるべ
き接点要素のための固定領域として形成することにより、基板全体が利用される
ことが特に有利である。

【００１７】 好ましい実施態様においては、固定領域として、基板のほぼ平らな横に広がる
面から一直線上に伸長する基板の縁領域が設けられている。この場合、さらに、
基板の縁領域の少なくとも一部が、基板のほぼ平らな横に広がる面から曲げられ
、即ち上方に曲げられているように特に設計されている。この手段により、電子
部品回路装置の装着用基板を通常のように製造できることになる。接触を形成す
るための特別な手段、例えば基板の中央領域内に自由な基板面を設けることは、
この場合にはまず必要がない。のちにおいて設けられるべき接点要素の装着に使
用されることになる固定領域が、このとき、基板の平面上の、しばしば本来装着
されずに残されている基板の縁領域が、特に上方曲げにより曲げられまたは一直
線上に伸長されることにより提供される。

【００１８】 装着されるべき電子部品回路装置の作動中に基板の熱を特に良好に放散させる
ために、基板の下面上に、特に基板から熱を放散させるのに使用される金属被覆
層が形成されるように設計されている。

【００１９】 特に有利な使用例においては、基板がＤＣＢ基板または同等品として形成され
ている。このようなＤＣＢ基板はしばしば出力半導体モジュールの分野で使用さ
れ且つきわめて良好な機械的性質および放熱特性を有している。

【００２０】 この場合、固定領域が、基板の横に広がる平面から上方に曲げられた接触基板
の領域として形成され、この場合、支持基板内の、場合により後に形成される曲
げ領域内に、切込部、破断部または中断部が設けられるように設計されている。
これは、特に製造方法において、ＤＣＢ基板上に設けられた銅層を、簡単な機械
的方法により、例えば自動化の範囲内においても曲げることができ、しかも、し
ばしばセラミック製基板として形成されている破断されるべき支持基板の機械的
抵抗に打ち勝つ必要なしに曲げることができるという利点を有している。形成さ
れるべき曲げ部領域内の支持基板のこの中断部または破断部は貫通されている必
要はなく、場合により所定割合の裂け目または切込みであってもよく、これによ
り、曲げ工程において一種のミシン目として破断する目標破断部を提供すること
ができる。

【００２１】 他の実施態様においては、少なくとも１つの接点要素が形成され、接点要素は
固定領域を介して接触基板と電気的および機械的に結合され、および接点要素は
電流の引渡しおよび／または受取りのために形成され且つこのために接点を有し
、接点は特に本質的に支持基板の横に広がる面から伸長し、この場合、接点要素
がそれぞれ、少なくとも一部の固定領域を形成する接触基板領域の第１の部分と
のみならず第２の部分とも電気的および機械的に結合されるように設計されてい
る。即ち、この実施態様は、上記の固定領域を設けることにより得られる、本発
明による基板の利点を十分に利用している。

【００２２】 場所をとらないように、接点要素の接点が、本質的に回路装置の装着用基板の
横に広がる平らな面から伸長していることが特に有利である。固定領域内の特に
良好な機械的固定は、接点要素が、固定領域の第１の部分とのみならず第２の部
分ともまた、機械的に結合されていることにより十分に得られる。内部における
この機械的接触と同時に、作動中における接点要素から基板への特に高い熱伝達
もまた得られる。

【００２３】 以下に、本発明を、本発明による基板の好ましい実施態様に基づく略図で示し
た図面により詳細に説明する。 図１は本発明による回路装置の装着用基板１の第１の実施態様を側断面図で示
す。

【００２４】 支持基板２の上面２ａ上に、接触基板３の表面領域４が形成されている。支持
基板２の下面２ｂ上に、好ましくは金属製の放熱基板５の連続面が設けられてい
る。

【００２５】 図１の右側に示されている接触基板３の表面領域４は、同時に、固定領域８の
働きをする接触基板領域９として形成されている。このために、接触基板領域９
は第１の部分９ａにより支持基板２の上面２ａ上に機械的に固定されている。接
触基板領域９の第２の部分２ｂは図１においてほぼ平らな横に広がる基板２の面
からほぼ垂直に伸長し、この場合、接触基板領域９内の第１の部分９ａから第２
の部分９ｂへの移行部内に曲げ部即ち曲げ領域９ｃが形成されている。

【００２６】 接触基板領域９の凹部側に、はんだ結合１０により、基板２の横に広がる平ら
な面からほぼ垂直に伸長する接点７を有する接点要素６が機械的に固定され且つ
電気的に接触されている。

【００２７】 はんだ結合１０は、接点要素６と固定領域８との直角な接触部即ち直角に配置
された接触部であることがわかる。この直角配置は接点要素６と固定領域８との
できるだけ広い面接触を形成し、このことは良好な機械的結合を形成するのみな
らず、さらに接点要素６と固定領域８との間の良好な電気的および熱的接触をも
形成する。

【００２８】 図２Ａ−Ｃは、本発明による回路装置の装着用基板１の第２の実施態様に対す
る３つの異なる製造段階を略側断面図で示している。 ３つの図２Ａ−Ｃのすべてにおいて、支持基板２の上面上に、接触基板３の接
触基板領域９が形成され、一方、支持基板２の下面２ｂは、本発明による回路装
置の装着用基板のこの実施態様においては、フリーのままである。

【００２９】 図２Ａにおいて、接触基板領域３は支持基板２の上面２ａ上に通常の完全な表
面領域４を形成し、しかも電子部品回路装置の装着用基板の縁領域１ａ内にそれ
を形成している。

【００３０】 図２Ｂに示されている本発明による基板１のための製造過程においては、支持
基板２の下面２ｂから、接触基板領域９の下側に溝の形に切込部が加工され、こ
れにより、基板１の縁領域１ａは狭い縁領域１ｂ即ち帯状部に細分される。

【００３１】 図２Ｃに示されている製造段階においては、基板１の縁領域１ｂを図２Ｂに示
されている矢印Ｘの方向へ上方に曲げるとき、図２Ｂに示されている支持基板２
内の切込部１２は目標破断位置または目標破断エッジとして機能するので、図２
Ｂに示されている矢印Ｘの方向に曲げ力を与えたとき、溝１２内の支持基板２の
残存部分はきわめて小さい機械的抵抗を示すにすぎず、したがって、接触基板領
域９は、上方曲げにより、その中心領域内に曲げ部９ｃが形成された形に移行し
、一方、接触基板領域９の第１の部分９ａは、基板２の上面２ａ上に機械的に固
定された状態を保ち、且つ接触基板領域９の第２の部分９ｂは支持基板２の平ら
な横に広がる面からほぼ垂直に伸長する。

【００３２】 接触基板領域９の第２の部分９ｂの領域内に、さらに、溝１２および目標破断
位置により分離された支持基板の部分２ｃが付着している。 このように上方に曲げられた接触基板領域９は、その第１の部分９ａ、その曲
げ部９ｃおよびその第２の部分９ｂと共に、同様に図２Ｃに示されている接点要
素６のための固定領域８として機能し、接点要素６は、図２Ｃに示されている実
施態様においては、異なる位置に２つの固定脚６ａおよび６ｂを有している。一
方で、固定領域８の凹部内側に、はんだ結合１０により、接点要素６に対する、
即ち相補的に形成された接点要素６の左側固定脚６ａに対する機械的および電気
的接触が直角の形に形成されている。他方で、接点要素６の左側の長いほうの脚
６ａに対向する右側の短いほうの固定脚６ｂは、接触基板領域９を曲げたときに
それと共に揺動された基板端部２ｃに対して支持される。対向する固定脚６ａお
よび６ｂの対応する狭い位置またはばね予付勢力により、はんだ結合１０に追加
して、摩擦結合による機械的固定を達成させることができる。

【００３３】 はんだ結合の代わりに、レーザ溶接等による結合もまたそれぞれ形成可能であ
る。 電子部品回路装置の装着用基板に対する本発明による考え方の基本的な利点は
、特に通常の基板を維持しながら、および特にＤＣＢ基板のその製造方法を維持
しながら、同時に基板ないし設けられるべき接点要素の放熱の可能性を有して、
機械的／熱的交番荷重に対してその安定性が保証されていることにみられる。

【００３４】 この場合、特に高電流接点としての接点要素を差し込んだのちにオーバラップ
して行われる固定領域内の接点要素のはんだ結合または溶接結合は、最適な機械
的結合および強度を保証する。導体路は、このとき、それに対応して特に高電流
接点を有する接点要素と広い面で結合可能であるので、好ましくは基板の下面上
の冷却された底板への、それに対応する熱の排出または熱の放散が保証されてい
る。

【００３５】 機械的安定性に基づき、接点要素は圧力にも耐えられ、したがって圧入部品等
に対しても適している。熱により発生された機械的交番荷重のもとで固定領域は
ばねとして作用可能なので、はんだ結合には僅かな機械的張力が与えられるにす
ぎず、電気的および熱的接触が継続的に保持される。好ましくははんだ結合また
は溶接結合による、能動的基板面の縁における固定領域内の接触の形成は、特に
場所をとらない小さな構造を提供する。

【００３６】 本発明による方法においても、回路装置の装着用基板に対する通常の製造方法
特にＤＣＢ製造方法が利用可能である。 符号のリスト １ 基板 ２ 支持基板 ２ａ 上面 ２ｂ 下面 ３ 接触基板 ４ 表面領域 ５ 放熱基板 ６ 接点要素 ６ａ、ｂ 接点要素の固定脚 ７ 接点 ８ 固定領域 ９ 接触基板領域 ９ａ 接触基板領域の第１の部分 ９ｂ 接触基板領域の第２の部分 ９ｃ 接触基板領域の曲げ部 １０ はんだ結合 １２ 支持基板切込部

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明による回路装置の装着用基板の第１の実施態様を示す。

【図２】 図２Ａ−Ｃは本発明による回路装置の装着用基板の他の実施態様の種々の製造
段階を示す。

【図３】 図３は従来技術から既知の回路装置の装着用基板を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ぺルマー，ライムンド ドイツ連邦共和国ソエスト 59494，コエ ニグスプラッツ ４

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ほぼ横に広がる平面内に配置されている、特にセラミック製
   のほぼ平らな支持基板（２）と、 少なくとも一部が、表面領域（４）の形で支持基板（２）の少なくとも片側の
   表面（２ａ、２ｂ）上に設けられ且つ電子部品と接触するように形成されている
   、特に金属製の接触基板（３）と、 電流の引渡しおよび／または受取りのために設けられた接点要素（６）を装着
   するようにおよび／または機械的および電気的に結合するように形成されている
   少なくとも１つの固定領域（８）と、 を有する、特に出力半導体モジュールまたは同等品用の電子部品回路装置の装
   着用基板において、 少なくとも一部の固定領域（８）が、それぞれ、関連する接触基板領域（９）
   により形成されていることと、 この接触基板領域（９）が、少なくとも第１の部分（９ａ）において表面領域
   （４）を形成し、該表面領域（４）は、支持基板（２）上に配置され且つ支持基
   板（２）と機械的に結合されていることと、 この接触基板領域（９）が、さらに第２の部分（９ｂ）において、本質的に支
   持基板（２）の平面から伸長するように形成されていることと、および 少なくとも一部において固定領域（９）を形成する接触基板領域（９）の第１
   の部分（９ａ）のみならず、第２の部分（９ｂ）もまたそれぞれ、設けられるべ
   き少なくとも１つの接点要素（６）と電気的且つ機械的に結合されるように形成
   されていることと、 を特徴とする回路装置の装着用基板。
2. 【請求項２】 固定領域（８）が、基板（１）の縁領域（１ａ）として、お
   よび、縁領域（１ａ）内に形成されていることを特徴とする請求項１の基板。
3. 【請求項３】 基板（１）のほぼ平らな横に広がる面から一直線上に伸長す
   る基板（１）の縁領域（１ｂ）が、固定領域（８）の少なくとも一部として設け
   られていることを特徴とする請求項１または２の基板。
4. 【請求項４】 基板（１）のほぼ平らな横に広がる面から少なくとも一部が
   曲げられた基板（１）の縁領域（１ｂ）が、固定領域（８）の少なくとも一部と
   して設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかの基板。
5. 【請求項５】 基板（１）が、下面（２ｂ）上に、好ましくは金属の形の放
   熱層（５）を有し、放熱層（５）は基板（１）の熱を放散させるように形成され
   ていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかの基板。
6. 【請求項６】 基板（１）がＤＣＢ基板または同等品として形成されている
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかの基板。
7. 【請求項７】 少なくとも一部の固定領域（８）が、基板（１）の横に広が
   る平面から上方に曲げられた、曲げ領域（９ｃ）を有する接触基板（３）の領域
   （９ｂ）として形成され、この場合、支持基板（２）内の、場合により後に形成
   される曲げ領域（９ｃ）内に切込部（１２）が設けられていることを特徴とする
   請求項１ないし６のいずれかの基板。
8. 【請求項８】 少なくとも１つの接点要素（６）が設けられ、接点要素（６
   ）は固定領域（８）を介して接触基板（３）と電気的および機械的に結合され、
   また、接点要素（６）は電流の引渡しおよび／または受取りのために形成され且
   つこのために接点（７）を有し、接点（７）は特に本質的に支持基板（２）の横
   に広がる平面から伸長することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかの基板
   。
9. 【請求項９】 接点要素（６）がそれぞれ、少なくとも一部の固定領域（８
   ）を形成する接触基板領域（９）の第１の部分（９ａ）とのみならず、第２の部
   分（９ｂ）とも電気的および機械的に結合され、この場合、結合のためにそれぞ
   れはんだ結合または溶接結合（１０）が設けられていることを特徴とする請求項
   ８の基板。