WO2011129130A1

WO2011129130A1 - 基板および基板の製造方法

Info

Publication number: WO2011129130A1
Application number: PCT/JP2011/051412
Authority: WO
Inventors: 原　敏孝; 恭介橋本; 清信野路; 久太郎阿部; 寛之深井; 直美高橋
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd; Furukawa Automotive Systems Inc
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd; Furukawa Automotive Systems Inc
Priority date: 2010-04-15
Filing date: 2011-01-26
Publication date: 2011-10-20
Anticipated expiration: 2012-10-15
Also published as: EP2560466A4; US20130033842A1; EP2560466A1; CN102835193A

Abstract

　基板１は、トランス３、チョークコイル５を有する例えば自動車用のＤＣ－ＤＣコンバータとして用いられる基板である。基板１は、電子部品搭載部７、プリント基板搭載部１１、導体部１０ａにおいて内部の回路導体が外部に露出し、その他の部位が樹脂９によって被覆された射出成型基板２に、電子部品等が搭載されたものである。プリント基板搭載部１１は、プリント基板１５を搭載する部位である。プリント基板１５の導体部１０ｂとプリント基板搭載部１１の導体部１０ａとの接合は、電子部品１６を介して半田等によって行われる。

Description

基板および基板の製造方法

　本発明は自動車等に用いられるＤＣ－ＤＣコンバータ等の基板および基板の製造方法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が、高電圧・大電流が負荷されるため、それぞれのパーツを別々に製造後、それらが接続されて用いられている（特許文献１）。

特開２００５－１４３２１５号公報

　しかし、このような構成は、装置の大型化を招くため、よりコンパクトなＤＣ－ＤＣコンバータが要求されている。一方、前述の各部品を同一の基板上に配置する方法がある。通常、このような電気回路を有する基板は、複数の回路および絶縁体が層構造で構成される。

　しかし、通常の基板は、回路をメッキやエッチング等により形成するため、大電流が流れるＤＣ－ＤＣコンバータに対しては、回路が大電流に耐えることができない。すなわち、このような大電流に耐えるためには導体層厚さを例えば０．４ｍｍ以上とすることが望ましいが、従来の方法では、導体層厚さが厚くなりすぎるため、導体層の形成に時間を要するという問題があった。

　一方、このような大電流用の基板としては、プレス加工により導体部を形成し、射出成型によって絶縁部を形成する射出成型基板がある。導体部がプレス加工によって構成されるため、例えば、ＤＣ－ＤＣコンバータのような大電流にも耐えることができる。

　しかしながら、射出成型基板は、絶縁部が射出成型の金型によって形成される。したがって、微細な基板表面の導体露出部を形成することが困難である。たとえば、セラミックコンデンサ等の小型の電子部品を搭載するためには、コンデンサの電極と接続される微細な導体露出部を形成する必要があるが、射出成型では、樹脂の漏れ等の問題があり、このような微細な形状を形成することが困難である。また、プレス加工では細かな導体の加工が困難であるため、細かなパターンを有する回路を構成することが困難であるという問題がある。したがって、装置の小型の障害となっていた。

　本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、ＤＣ－ＤＣコンバータのような大電流にも使用可能な基板であって、小型電子部品を１枚の基板上に配置可能な基板および基板の製造方法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第１の発明は、回路導体の表面に対して樹脂が射出成型された射出成型基板と、前記射出成型基板上に電気的に接合される第１の電子部品と、第２の電子部品が搭載されるプリント基板と、を具備し、前記射出成型基板上にはプリント基板搭載部が形成され、前記プリント基板が前記プリント基板搭載部で前記射出成型基板と電気的に接続されることを特徴とする基板である。

　前記プリント基板が、前記プリント基板搭載部に搭載された状態で、前記プリント基板の上面に露出するプリント基板側導体部と、前記射出成型基板の上面に露出する射出成型基板側導体部とが、前記第１の電子部品を介して電気的に接合されてもよい。

　前記射出成型基板側導体部には、半田を載せるための凹部が形成されてもよい。この場合、前記凹部の大きさは、接続対象となる前記プリント基板側導体部の大きさ以上の大きさにすることが望ましい。

　前記プリント基板は、周囲に隙間を空けた状態で前記プリント基板搭載部に搭載され、前記プリント基板搭載部には、前記プリント基板の位置決め用の位置決め部材が設けられてもよい。

　前記プリント基板は、略矩形であり、前記プリント基板と前記射出成型基板とを接続する前記第１の電子部品が、前記プリント基板の対向する辺にそれぞれ設けられる場合において、対向する辺のそれぞれの前記第１の電子部品が、互いにずれた位置に配置されてもよい。

　前記射出成型基板の内部には、前記プリント基板搭載部をまたがるように、補強板が設けられてもよい。

　前記射出成型基板には、電子部品搭載部が形成され、前記電子部品搭載部に露出する前記回路導体には、第３の電子部品が電気的に接合されており、前記プリント基板搭載部に露出する前記回路導体には、前記プリント基板が電気的に接合されてもよい。

　前記プリント基板には、前記プリント基板を貫通して形成される応力緩和部が形成されてもよい。

　前記プリント基板の表面には、複数の電子部品が設けられ、前記プリント基板の裏面には、前記プリント基板搭載部に露出する前記回路導体と接合される電極部が露出しており、前記応力緩和部は、前記プリント基板に搭載される電子部品同士の間であって、前記電極部の間に、複数列に、かつ、それぞれの列に対して複数か所に並設されてもよい。また、前記プリント基板の略中央に電子部品が設けられ、前記応力緩和部は、前記電子部品から放射状に形成されてもよい。

　前記プリント基板の裏面には、前記回路導体と電気的に接続される電極部の他に、前記プリント基板を前記プリント基板搭載部に固定するための固定部が形成され、前記固定部は前記プリント基板搭載部に対し、半田で固定されてもよい。

　前記射出成型基板の前記回路導体の厚さが４００μｍ以上であり、前記プリント基板の回路部の導体の厚さが１２５μｍ以下であってもよい。

　前記射出成型基板の樹脂は、液晶ポリマー、ポリフェニレンスルファイド、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフタルアミドのいずれかであり、前記プリント基板は、ガラスエポキシで構成されてもよい。

　第１の発明によれば、例えばプレス加工された回路導体と、射出成型により形成された樹脂とからなる射出成型基板であるため、回路導体の厚さを厚くすることができる。このため大電流での使用に耐える基板を得ることができる。また、射出成型基板上には、プリント基板が搭載されるプリント基板搭載部が形成される。したがって、小型電子部品を搭載するプリント基板をも同一基板上に搭載することができる。このため、小型電子部品はプリント基板上に従来の方法で搭載し、大型の電子部品およびプリント基板自体は射出成型基板に搭載することで、微細な導体露出部等の射出成型が不要となる。

　また、プリント基板と射出成型基板とが、基板の上面側において電子部品によって接合される。このため、射出成型基板側に別途電子部品を設置して、電子部品とプリント基板を配線やコネクタ等によって接続する必要がなく、より小型化が可能となる。また、プリント基板と射出成型基板との接続部が、基板上面側であるため、接続部を容易に視認することができる。

　また、射出成型基板側の接続部である導体部に半田を載せることが可能な凹部が形成される。このため、リフロー炉等によって半田付けを行う際に、比較的大きな面積を有する射出成型基板側の導体露出部に半田が流れてしまうことを防止することができる。この際、凹部の大きさを、接続対象となるプリント基板側の導体部以上の大きさにすることで、プリント基板と射出成型基板との位置ずれによる半田不良を防止することができる。

　また、プリント基板搭載部に、プリント基板の位置決めを行うためのガイドやピン等の位置決め部材を設けておくことで、プリント基板を射出成型基板の正確な位置に配置することができる。

　また、プリント基板と射出成型基板との接続の際に、プリント基板の対向する辺において互いにずれた位置で接続することで、射出成型基板とプリント基板との熱膨張の大きさの違いに伴う応力を分散させることができる。このため、温度変化に伴う、プリント基板と射出成型基板との接続部への応力を小さくすることができ、半田の破損等を防止することができる。

　また、プリント基板搭載部の下部には、当該プリント基板搭載部の長手方向に対してまたがるように、射出成型基板に埋設される補強板が設けられることで、プリント基板搭載部に生じる反りなどの変形を防止することができる。

　また、プリント基板に応力緩和部を設けることで、射出成型基板の材質と、プリント基板の材質の線膨張係数の違いによる、温度変化に伴う応力の発生を緩和することができる。

　また、プリント基板に複数の電子部品が搭載された場合に、前述した応力緩和部を千鳥配置することで、プリント基板自体の強度を保ちつつ、応力緩和効果を効率良く得ることができきる。

　また、プリント基板と射出成型基板との接合は、電気的な接合部のみではなく、固定用の接合部が設けられれば、より確実にプリント基板を射出成型基板上に固定することができる。

　また、射出成型基板の回路導体は４００μｍ以上であれば、大電流にも確実に耐えることができる。また、プリント基板の回路導体が１２５μｍ以下であれば、小型化が達成できる。さらに、射出成型基板の樹脂が液晶ポリマー、ポリフェニレンスルファイド、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフタルアミドのいずれかであれば、射出成型性が向上する。また、プリント基板としては、従来のガラスエポキシ基板を用いることで、特殊な基板は不要である。

　第２の発明は、導体である回路素材を接合して、回路導体を形成し、前記回路導体の表面に対して樹脂を射出成型して、表面に電子部品搭載部およびプリント基板搭載部を有する射出成型基板を成型し、前記電子部品搭載部に露出する前記回路導体に電子部品を電気的に接合するとともに、前記プリント基板搭載部に露出する前記回路導体に、あらかじめ電子部品が実装されたプリント基板を電気的に接合することを特徴とする基板の製造方法であるである。

　また、導体である回路素材を接合して、回路導体を形成し、前記回路導体の表面に対して樹脂を射出成型して、表面にプリント基板搭載部を有する射出成型基板を成型し、前記プリント基板搭載部にプリント基板を設置し、前記プリント基板の上面に露出するプリント基板側導体部と、前記射出成型基板の上面に露出する射出成型基板側導体部とに、それぞれ半田と、第１の電子部品を設置し、リフロー炉において、前記第１の電子部品を、前記プリント基板側導体部と前記射出成型基板側導体部とに同時にはんだ付けして、前記第１の電子部品によって前記プリント基板を前記射出成型基板に接合してもよい。この場合、前記プリント基板の上に、複数の第２の電子部品と半田を配置し、前記第２の電子部品のはんだ付けと同時に、前記第２の電子部品を前記プリント基板上に接合してもよい。

　第２の発明によれば、製造が容易であり、大電流にも耐えることができ、また、小型電子部品であっても同一基板上に確実に配置可能な基板の製造方法を得ることができる。

　本発明によれば、ＤＣ－ＤＣコンバータのような大電流にも使用可能な基板であって、小型電子部品を１枚の基板上に配置可能な基板および基板の製造方法を提供することができる。

基板１を示す斜視図であり、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は組立斜視図。基板１を示す平面図。プリント基板搭載部１１の断面図であり、図２のＦ部におけるＥ－Ｅ線断面図。基板上の回路例を示す図。導体部１０ａ、１０ｂを示す拡大図であり、（ａ）は図３のＧ部拡大図、（ｂ）は電子部品１６等を透視した状態の平面図。プリント基板の位置決め構造を示す図であり、（ａ）はプリント基板１５の平面図、（ｂ）は（ａ）のＨ－Ｈ線断面における位置決めピン４２の拡大図、（ｃ）は、位置決めガイド４４を示す図。プリント基板１５における、電子部品の位置関係を示す図。基板４０を示す斜視図であり、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は組立斜視図。基板４０の平面。プリント基板４６を示す平面図。プリント基板４６ａを示す図。基板１ａを示す斜視図であり、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は組立斜視図。基板１ａを示す平面図。プリント基板１５を示す斜視図であり、（ａ）は表側斜視図、（ｂ）は裏側斜視図。プリント基板の変形例を示す図で、（ａ）はプリント基板１５ａを示す図、（ｂ）はプリント基板１５ｂを示す図、（ｃ）はプリント基板１５ｃを示す図。基板３０を示す斜視図であり、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は組立斜視図。基板３０のパターン３８を示す図。プリント基板３１を示す斜視図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は背面図。プリント基板の変形例を示す図で、（ａ）はプリント基板３１ａの平面図、（ｂ）は背面図。基板３０ａのパターン３８ａを示す図。

　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、図２は、基板１を示す図であり、図１（ａ）は分解斜視図、図１（ｂ）は組立斜視図、図２は平面図である。なお、図１、図２においては、半田等の図示を省略する。基板１は、トランス３、チョークコイル５等を有する例えば自動車用のＤＣ－ＤＣコンバータとして用いられる基板である。基板１には、電子部品搭載部７、プリント基板搭載部１１が形成され、導体部１０ａにおいて内部の回路導体が外部に露出し、その他の部位が樹脂９によって被覆された射出成型基板２に、電子部品等が搭載されたものである。

　基板１（射出成型基板２）に設けられるトランス３は、電圧変換用のコイルである。トランス３は、外部より入力された電流をトランス３で降圧し、降圧された交流電流を電子部品１３ａ（ダイオード）によって整流し、整流された電流をチョークコイル５および図示しないコンデンサで構成された平滑回路によって平滑化して外部に出力する。電子部品搭載部７は、電子部品等を搭載する部位である。電子部品１３ａは、例えば導体部１０ａ等によって基板１と電気的に接続される。プリント基板搭載部１１は、プリント基板を搭載する部位である。プリント基板１５は、導体部１０ｂによって射出成型基板２の導体部１０ａと電気的に接続される。

　なお、本発明の基板としては、図示したような、トランス３、チョークコイル５を有するＤＣ－ＤＣコンバータに限られず、その他大電流が流れる基板に対しては、当然に適用可能である。すなわち、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。

　プリント基板１５には、第２の電子部品である複数の電子部品１３ｂが搭載される。プリント基板１５の表面には、導体部１０ｂが露出する。導体部１０ｂは、後述する第１の電子部品である電子部品１６との接続部である。ここで、出力電流が大きい電源回路において出力を平滑にする必要がある場合に、電源とグラウンド（ＧＮＤ）間に複数の小型コンデンサを搭載する場合がある。このような回路を構成する小型コンデンサの電極は小さく、前述した射出成型によっては、微細な接続部（回路導体露出部）を形成することが困難である。

　したがって、このような回路は、従来のガラスエポキシ基板を用いて構成する。すなわち、ガラスエポキシ基板は、電解銅箔を層状に形成し、層間接続のためのスルーホールにメッキを施して形成する。なお、このようなガラスエポキシ製のプリント基板の導体部には、１０５μｍ以下の電解銅箔が一般に用いられる。また、２０μｍのスルーホールメッキを施すとすると、回路導体としては１２５μｍ以下となる。

　すなわち、プリント基板１５は、たとえば、ガラスエポキシ基板上に、複数の電子部品１３ｂとして小型のセラッミクコンデンサが搭載される。セラミックコンデンサは、プリント基板１５と電気的に接続される。

　また、プリント基板１５とプリント基板搭載部１１の導体部１０ａとの接合は、電子部品１６を介して半田等によって行われる。したがって、プリント基板１５は、基板１における回路として機能する。このようにしてなる基板１では、信号系の小電流はプリント基板１５上の回路（小型コンデンサ等）を利用するとともに、パワー系の大電流は射出成型基板の回路導体を利用することができる。したがって、１枚の基板上にこれら回路を全て搭載できるため、基板同士のケーブル等による接続が不要となり、低コストおよび小型化が達成できる。

　なお、プリント基板１５上への電子部品１３ｂの搭載は、所定位置にクリーム状の半田を印刷し、小型コンデンサ等の部品を所定位置に設置した後、リフロー炉を通して半田を溶融して接合をすればよい。

　プリント基板搭載部１１の下方には、補強板２０が射出成型基板２に埋設される。補強板２０は、プリント基板１５（プリント基板搭載部１１）の長手方向に対して、プリント基板搭載部１１全体をまたがるように形成される。プリント基板搭載部１１は、プリント基板１５を搭載可能なように凹部となり、周囲と比較して強度的に弱くなる。このため、温度変化や機械的な応力によって反りなどの変形を生じる恐れがある。補強板２０は、この変形を防止するためのものである。なお、補強板２０としては、樹脂９よりも硬質な樹脂や金属等を用いることができる。また、補強板２０は、プリント基板搭載部１１全体を覆うように設けてもよい。

　基板１は以下のように製造される。まず、銅板等の導体である回路素材をプレスにより打ち抜き、必要な曲げ加工を施して所望の形状に形成する。銅板等には、必要に応じてＳｎメッキ等を施してもよい。次いで、複数の回路素材同士を溶接、または絶縁部材等を介して接合して回路導体を形成する。回路導体は、平面のみではなく、複数層に層状に形成されてもよい。

　得られた回路導体を所定位置にピン等で射出成型金型に固定し、樹脂を射出して射出成型を行う。この際、必要な導体露出部以外の部位が樹脂９により被覆され、また、回路素材同士の層間等にも樹脂が射出される。このようにして射出成型基板２が形成される。

　樹脂９としては、絶縁性があり、射出成型が可能であればよく、例えば、液晶ポリマー、ポリフェニレンスルファイド、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフタルアミド等が使用できる。

　なお、導体回路素材としては、例えば４００μｍ以上の厚さの銅板等が用いられる。４００μｍ未満では、大電流に耐えることが難しく、また、射出成型時の樹脂圧によって変形等の恐れがあるためである。なお、導体回路素材の厚さとしてさらに望ましくは、４００μｍ～１０００μｍである。厚すぎると、コスト及び重量等が増加し、コンパクトな基板を形成することができなくなるためである。

　次に、電子搭載部７に電子部品１３ａを搭載する。また、同時に、プリント基板搭載部１１に、プリント基板１５を搭載する。電子部品１３ａと電子搭載部７の導体部１０ａとの接合と、電子部品１６とプリント基板搭載部の導体部１０ａおよび導体部１０ｂとの接続は、例えば半田等を用いることができる。すなわち、それぞれの電子部品の接続部に、あらかじめペースト状等の半田クリーム等を配置し、全体をリフロー炉等によって加熱して、一括して電子部品を接続することができる。

　なお、プリント基板１５上の電子部品１３ｂも、電子部品１３ａ、１６等と同時に半田接合することもできる。この場合には、プリント基板１５上の電子部品１３ｂの接続部に、あらかじめ半田クリームおよび電子部品１３ｂを配置し、全体をリフロー炉で加熱することで、電子部品１３ａ、１３ｂ、１６が一括してそれぞれの接続部に接合される。

　次に、プリント基板搭載部１１における、プリント基板１５と射出成型基板２との接続構造について詳細に説明する。図３は、図２のＦ部におけるＥ－Ｅ線断面図である。プリント基板搭載部１１は、プリント基板１５が搭載可能に、表面側に形成された凹部であり、プリント基板１５の大きさよりもわずかに大きく形成される。プリント基板搭載部１１の少なくとも１辺側には、帯状または部分的に、射出成型基板２の内部の回路導体２２が露出する導体部１０ａが形成される。すなわち、導体部１０ａは、基板１の上面側に露出する。

　一方、プリント基板１５の上面側にも、内部の回路と導通する導体部１０ｂが適宜配置される。ここで、プリント基板１５をプリント基板搭載部１１に搭載すると、プリント基板１５（導体部１０ｂ）の上面と、プリント基板搭載部１１における導体部１０ａの上面とが略同一平面上に位置する。

　プリント基板１５と射出成形基板２との接続は、電子部品１６を介して行われる。すなわち、電子部品１６の一方の導体部が、プリント基板１５上の導体部１０ｂの上に配置され、他方の導体部が、プリント基板搭載部１１（射出成型基板２）の導体部１０ａの上に配置される。この状態で、それぞれが半田２３によって電気的に接続される。したがって、プリント基板１５の回路は、電子部品１６を介して射出成型基板２側の回路と接続されるとともに、プリント基板１５が射出成型基板２に固定される。

　次に、プリント基板１５について説明する。たとえば、出力電流が大きい、電源回路において出力を平滑にする必要がある場合、電源とグラウンド（ＧＮＤ）間に複数の小型コンデンサを搭載する場合がある。たとえば、図４に示すような回路である。このような回路を構成する小型コンデンサの電極は小さく、前述した射出成型によっては、微細な接続部（回路導体露出部）を形成することが困難である。

　なお、プリント基板搭載部１１の導体部１０ａは、射出成型基板２の上面から段状に下がった位置に設けられ、電子部品１６が射出成型基板２の上面に大きく突出しない例を示したが、本発明はこれに限られず、導体部１０ａを射出成型基板２の上面と一致させるようにしてもよい。

　図５（ａ）は、図３のＧ部拡大図であり、電子部品１６と導体部１０ａ、１０ｂと接合される半田２３近傍を示す図である。また、図５（ｂ）は、導体部１０ａ、１０ｂの平面図であり、電子部品１６および半田２３を透視した状態を示す図である。

　プリント基板１５に形成される導体部１０ｂは、通常のガラスエポキシ基板のように印刷（エッチング）等によって形成することができるため、精度も高く細かな形状に形成することができる。一方、導体部１０ａは、射出成型により形成されるため、微細な形状を形成することが困難であり、導体部１０ｂと比較して大きな面積を有する。したがって、電子部品１６との接続に用いられる半田２３が、接続部以外の範囲に流れてしまう恐れがある。

　そこで、本発明では、導体部１０ａに凹部２５を設けることで、半田２３が周囲に流れることを防止する。すなわち、導体部１０ａの電子部品１６との接続部には、あらかじめ凹部２５が形成される。凹部２５の範囲（大きさ）は、接続対象となる導体部１０ｂの範囲（大きさ）以上に広く（大きく）設定される。したがって、プリント基板１５がプリント基板搭載部１１に対して多少ずれて搭載されても、この位置ずれを吸収することができる。

　なお、図５（ｂ）に示すように、プリント基板１５をプリント基板搭載部１１に搭載した状態において、プリント基板１５の周囲には、わずかに隙間２７が形成される。プリント基板１５と射出成型基板２（樹脂９）との熱膨張差等による変形等により、プリント基板等に過剰な力が付与されないようにするためである。

　また、プリント基板搭載部１１に位置決め部材を設けてもよい。図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は位置決めピン４２近傍における図６（ａ）のＨ－Ｈ線断面図である。位置決め部材としては、例えば、図６（ａ）に示すように、プリント基板１５の一部（例えば対角線上に一対）孔２９を設け、プリント基板搭載部１１に、これと対応する位置決めピン４２を設けてもよい。

　すなわち、プリント基板搭載部１１の所定の位置に位置決めピン４２が樹脂９によって一体で形成される。位置決めピン４２に対応し、位置決めピン４２の外径よりもやや内径の大きな孔２９を有するプリント基板１５をプリント基板搭載部１１に設置する。このようにすることで、プリント基板１５がプリン基板搭載部１１に対して正確な位置で搭載される。

　なお、位置決め部材としては、位置決めピン４２に限られず、図６（ｃ）に示すように、位置決めガイド４４を形成してもよい。位置決めガイド４４は、プリント基板１５の角部の外形に対応し、プリント基板１５の対角線上に少なくとも一対形成される。位置決めガイド４４によってプリント基板１５の外周の位置を規制することで、プリント基板１５をプリン基板搭載部１１に対して正確な位置で搭載することができる。

　次に、プリント基板１５と射出成型基板２とを接続する電子部品１６の配置について説明する。図７は、プリント基板１５における、電子部品の位置関係を示す図である。前述の通り、電子部品１６は、プリント基板１５（導電部１０ｂ）と射出成型基板２（導電部１０ａ）にまたがるように設置されてそれぞれ接合される。

　図７の例では、略矩形のプリント基板１５の各辺に対して、電子部品１６ａ～１６ｇまでが配置される。ここで、ある一辺（例えば図における上側の辺）に電子部品１６ａが配置され、これと対向する辺（図における下側の辺）に電子部品１６ｂ、１６ｃが形成されるとする。この場合、プリント基板１５の当該辺に対する電子部品１６ａ、１６ｂ、１６ｃそれぞれの位置（それぞれの電子部品の当該辺に垂直な中心線）は、それぞれ図中Ｌ、Ｍ、Ｎであらわされる。この場合、それぞれの電子部品１６ａ、１６ｂ、１６ｃの位置Ｌ、Ｍ、Ｎは、互いにずれた位置となり、重なりあうことはない。

　同様に、ある一辺（例えば図における右側の辺）に電子部品１６ｄ、１６ｅが配置され、これと対向する辺（図における左側の辺）に電子部品１６ｆ、１６ｇが形成されるとする。この場合、プリント基板１５の当該辺に対する電子部品１６ｄ、１６ｅ、１６ｆ、１６ｇそれぞれの位置（それぞれの電子部品の当該辺に垂直な中心線）は、それぞれ図中Ｏ、Ｐ、Ｑ、Ｒであらわされる。この場合、それぞれの電子部品１６ｄ、１６ｅ、１６ｆ、１６ｇの位置Ｏ、Ｐ、Ｑ、Ｒは、互いにずれた位置となり、重なりあうことはない。

　このように、プリント基板１５と射出成型基板２とを接続する電子部品１６が、それぞれ対向する辺に対して互いにずれた位置に配置される。このため、プリント基板１５と射出成型基板２との間の熱膨張係数の違いに伴う変形等に対して、プリント基板１５が、それぞれの辺に平行な任意の直線上の両端で拘束されることがない。したがって、それぞれの電子部品１６の接続部（半田部）に過剰な応力が付与されることを防止することができる。

　以上説明したように、本実施形態の基板１によれば、回路素材をプレスで形成するため、厚銅基板を形成することができ、さらに樹脂９を射出成型により形成するため、製造性に優れ、大電流にも耐えうる基板１を得ることができる。

　プリント基板１５の導電部１０ｂと、射出成型基板２の導電部１０ａとがそれぞれ上面側に形成され、電子部品１６によって接続される。したがって、それぞれの基板が直接接続され、基板の小型化が可能となる。

　また、電子部品１６の接合が射出成型基板およびプリント基板の上面側となるため、接続部を確認することができる。また、電子部品１３ａ、１３ｂ、１６を一括して半田付けすることもできる。したがって、半田付作業が容易である。

　また、射出成型基板２側の導電部１０ａには、凹部２５が形成されるため、半田２３が周囲に流れることがなく、確実に電子部品等との接続部に半田２３を載せることができる。この際、凹部２５の大きさを、接続対象となるプリント基板１５上の導電部１０ｂの大きさ以上に大きくすることで、プリント基板１５や電子部品１６の多少の位置ずれによる、接続位置のずれを許容することができる。

　また、プリント基板搭載部１１にプリント基板１５の位置決め部材が設けられる事で、プリント基板１５をプリント基板搭載部１１の正確な位置に搭載することができる。

　また、プリント基板１５の対向する辺における電子部品１６が、それぞれ互いにずれた位置に配置されることで、プリント基板１５の各辺に平行な任意の線上におけるプリント基板の外周部との交点が、両方とも電子部品１６によって拘束されることがない。このため、温度変化等によって生じる熱膨張（熱収縮）等に伴う、電子部品１６を接続する半田２３へかかる応力を緩和することができる。

　次に、第２の実施の形態について説明する。図８は、第２の実施の形態にかかる基板４０を示す図で、図８（ａ）は分解斜視図、図８（ｂ）は組立斜視図である。なお、以下の説明において、基板１と同様の機能を奏する構成については、図１等と同様の符号を付し、重複する説明を省略する。

　基板４０は、基板１と略同様の構成であるが、プリント基板４６および射出成型基板２の態様が異なる。基板４０には、ダイオードや電解コンデンサなどの大型の電子部品１３ａ、１３ｃが電子部品搭載部７に設置され、電気的に接続される。また、プリント基板搭載部１１には、プリント基板４６が搭載される。

　プリント基板搭載部１１には、導体露出部として、導体部１０ａが形成される。導体部１０ａは、基板４０の回路に電気的に接続される部位であり、プリント基板４６の上面に設けられる導電部１０ｂと半田等により電子部品１６を介して電気的に接続される部位である。

　基板４０は、コネクタ４３によって外部の部品・電源・その他の部材と電気的に接続される。図９は、基板４０の内部に、回路導体によって形成されたパターンを示す概念図である。図９に示すように、基板４０内部においては、パターン４７によって、電子部品１３ａ、１３ｃ、プリント基板４６およびコネクタ４３等が電気的に接続されている。

　図１０は、プリント基板４６を示す平面図である。プリント基板４６の略中央には、電子部品であるＣＰＵ３３（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）が設けられる。プリント基板４６にはＣＰＵ３３と接続される回路であるパターン４８が形成される。ＣＰＵ３３は、パターン４８によって、各導体部１０ｂや、その他の電子部品１３ｄ等と接続される。なお、プリント基板４６の背面側にも電子部品をあらかじめ搭載してもよく、また、ＧＮＤ端子等を設けてもよい。

　プリント基板４６は、射出成型基板２のプリント基板搭載部１１に搭載されて、各導体部１０ｂが対応する導体部１０ａと電子部品１６を介して電気的に接続される。

　なお、プリント基板４６に応力緩和部を形成してもよい。図１１は、応力緩和部４１を形成したプリント基板４６ａを示す図で、図１１（ａ）は平面図、図１１（ｂ）は背面図である。

　プリント基板４６ａを前述の通りプリント基板搭載部１１に搭載して接合すると、図１１（ｂ）に示すように、各固定部間の方向に変形が生じる恐れがある（図中矢印Ｓ、Ｔ方向）。プリント基板４６ａでは、パターン４７およびＣＰＵ３３、電子部品１３ｄ等以外の部位に、ガラスエポキシ基板を貫通する応力緩和部４１が形成される。

　応力緩和部４１は、例えば、図に示したように、ＣＰＵ３３の四隅から基板の四隅方向（中心から放射状に）に形成された長孔である。なお、応力緩和部４１は、円、正方形などであってもよい。プリント基板４６ａが射出成型基板２に接合されると、プリント基板４６ａの導電部１０ｂが射出成型基板２に対して固定される。一方、プリント基板４６ａ（ガラスエポキシ基板）と射出成型基板２を構成する材料が異なるため、互いの線膨張係数が異なる。したがって、温度変化に伴い、プリント基板４６ａに応力が付与される。

　この際、応力緩和部４１が形成されるため、プリント基板４６ａの変形を応力緩和部４１が吸収することができる。このため、プリント基板４６ａの破損や、電極部の接合破断等を防止することができる。

　第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、プリント基板として、ＣＰＵその他の各種プリント基板を適用することができる。

　次に第３の実施形態について説明する。図１２、図１３は、基板１ａを示す図であり、図１２（ａ）は分解斜視図、図１２（ｂ）は組立斜視図、図１３は平面図である。また、図１４は、プリント基板１５の一例を示す図であり、図１４（ａ）は表側斜視図、図１４（ｂ）は裏側斜視図である。基板１ａは、基板１と略同様であるが、プリント基板の接続構造が異なる。

　プリント基板１５は、ガラスエポキシ基板１９上に、複数の小型電子部品であるセラッミクコンデンサ１７が搭載される。第３の電子部品であるセラミックコンデンサ１７は、プリント基板１５と電気的に接続されており、プリント基板１５の裏面には、対向する一対の側部近傍にそれぞれ、回路導体である電極１８が形成される。

　このような電極１８が、プリント基板搭載部１１において露出する導体部１０ｂと電気的に接続される。したがって、基板１ａにおける回路として機能する。このようにしてなる基板１ａでは、信号系の小電流はプリント基板１５上の回路（小型コンデンサ等）を利用するとともに、パワー系の大電流は射出成型基板の回路導体を利用することができる。したがって、１枚の基板上にこれら回路を全て搭載できるため、基板同士のケーブル等による接続が不要となり、低コストおよび小型化が達成できる。

　図１５は、プリント基板１５の変形例を示す図である。図１５（ａ）に示すプリント基板１５ａは、前述のプリント基板１５に対して、応力緩和部２１ａが形成される。プリント基板１５ａの対向する一対の両側部裏面には電極１８が形成され、それぞれの電極１８が射出成型基板側の導体部１０ｂと半田接合等される。

　プリント基板１５ａの表側には、複数のセラッミクコンデンサ１７が設けられる。各セラッミクコンデンサ１７の間には、ガラスエポキシ基板１９を貫通する貫通孔である応力緩和部２１ａが形成される。応力緩和部２１ａは、一対の電極１８を結ぶ方向（図中矢印Ａ）に対して、略垂直な方向に延伸するような方向に楕円、長方形等の種々形状で形成される。なお、応力緩和部２１ａは、円、正方形などであってもよい。

　プリント基板１５ａが射出成型基板２に接合されると、プリント基板１５の電極１８が射出成型基板２に対して固定される。一方、プリント基板１５（ガラスエポキシ基板１９）と射出成型基板２を構成する材料が異なるため、互いの線膨張係数が異なる。したがって、温度変化に伴い、プリント基板１５ａに応力が付与される。たとえば、固定された電極１８同士の方向（図中矢印Ａ方向）の相対距離が変化すると、プリント基板１５ａには、この方向に圧縮または引張応力がかかる。

　この際、応力緩和部２１ａが形成されるため、プリント基板１５ａの変形を応力緩和部２１ａが吸収することができる。このため、プリント基板１５ａの破損や、電極部の接合破断等を防止することができる。なお、電極１８およびセラッミクコンデンサ１７の配置は、図示した例に限られず、応力緩和部の配置は、電極１８およびセラッミクコンデンサ１７の配置によって適宜設定される。

　応力緩和部としては、図１５（ｂ）に示すような、スリット状の応力緩和部２１ｂを有するプリント基板１５ｂを用いてもよい。応力緩和部２１ｂは、貫通孔ではなく、ガラスエポキシ基板１９の側部に開口して貫通するスリット状の貫通部である。この場合でも、スリットの延伸方向が、一対の電極１８を結ぶ方向（図中矢印Ａ）に対して、略垂直となることが望ましい。

　また、応力緩和部の配置としては、図１５（ｃ）に示すように千鳥状としてもよい。プリント基板１５ｃには、複数のセラミックコンデンサ１７が設けられ、対向する一対の両側部裏面には電極１８が形成される。応力緩和部２１ｂは、各セラミックコンデンサ１７同士の間に形成される。この際、両端の電極１８の間を結ぶ方向に、複数列に応力緩和部２１ｂが配置される。図１５（ｃ）の例では、応力緩和部２１ｂは、基板の電極以外の両側部近傍に２列（図中矢印Ａ方向に２列）に形成される。また、それぞれの列に対して複数か所（図では３個）の応力緩和部２１ｂが並設される。

　それぞれの列の応力緩和部２１ｂは、互いに千鳥状に配置される。すなわち、一方の側の電極１８から、それぞれの応力緩和部２１ｂまでの距離がそれぞれ異なる。このようにすることで、応力緩和部２１ｂの形成に伴う、プリント基板１５ｃの機械強度の低下を抑制することができる。

　本実施形態の基板１ａによれば、基板１と同様の効果を得ることができる。

　次に、第４の実施の形態について説明する。図１６は、第４の実施の形態にかかる基板３０を示す図で、図１６（ａ）は分解斜視図、図１６（ｂ）は組立斜視図である。

　基板３０は、基板１ａと略同様の構成であるが、プリント基板３１の態様が異なる。基板３０には、ダイオードや電解コンデンサなどの大型の電子部品１３ａ、１３ｂが電子部品搭載部７に設置され、電気的に接続される。また、プリント基板搭載部１１には、プリント基板３１が搭載される。

　プリント基板搭載部１１には、導体露出部として、導体部１０ｂおよび固定部３２が形成される。導体部１０ｂは、基板３０の回路に電気的に接続される部位であり、プリント基板３１の電極と半田等により電気的に接続される部位である。固定部３２は、導体露出部（樹脂９で被覆されない部位）であり、後述するプリント基板３１の固定に用いられる部位である。

　基板３０は、コネクタ３６によって外部の部品・電源・その他の部材と電気的に接続される。図１７は、基板３０の内部に、回路導体によって形成されたパターンを示す概念図である。図１７に示すように、基板３０内部においては、パターン３８によって、電子部品１３ａ、１３ｂ、プリント基板３１およびコネクタ３６等が電気的に接続されている。

　図１８は、プリント基板３１を示す図で、図１８（ａ）は平面図、図１８（ｂ）は背面図である。プリント基板３１の略中央には、電子部品であるＣＰＵ３３が設けられる。プリント基板３１にはＣＰＵ３３と接続される回路であるパターン３４が形成される。ＣＰＵ３３は、パターン３４によって、外部との接続用のコネクタ３５や、射出成型基板の導体部１０ｂと接続されるランド３７と接続されている。

　プリント基板３１の裏面には、射出成型基板の導体部１０ｂと接合される電極であるランド３７の他に、基板固定部３９が形成される。基板固定部３９は、金属露出部ではあるが、ＣＰＵ３３等と回路としては接続されていなくてもよい。すなわち、単に表面に形成された金属露出部であってもよい。なお、基板固定部３９はＧＮＤ導体に接続されてもよい。

　プリント基板３０は、射出成型基板２のプリント基板搭載部１１に搭載されて、各ランド３７が対応する導体部１０ｂと電気的に接続される。この際、ランド３７は接合範囲が小さいため、プリント基板３１と射出成型基板２との接合強度が十分でない場合がある。このため、プリント基板３１を射出成型基板２へより確実に固定するため、電気的な接続の他に、プリント基板３１の基板固定部３９と射出成型基板２の固定部３２とを半田等で接合することで、より高い接合強度を得ることができる。

　なお、プリント基板３１にも応力緩和部を形成してもよい。図１９は、応力緩和部４１を形成したプリント基板３１ａを示す図で、図１９（ａ）は平面図、図１９（ｂ）は背面図である。

　プリント基板３１ａを前述の通り基板固定部３９で固定すると、図１９（ｂ）に示すように、各固定部間の方向に変形が生じる恐れがある（図中矢印Ｂ、Ｃ方向）。プリント基板３１ａでは、パターン３４およびＣＰＵ３３、ランド３７等以外の部位に、ガラスエポキシ基板１９を貫通する応力緩和部４１が形成される。

　応力緩和部４１は、例えば、図に示したように、ＣＰＵ３３の四隅から基板の四隅の基板固定部３９の方向（中心から放射状に）に形成された長孔である。このように形成することで、各方向へのプリント基板３１ａの変形量を吸収し、応力を緩和することができる。

　第４の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、プリント基板として、ＣＰＵその他の各種プリント基板を適用することができる。

　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。

　たとえば、各基板の応力緩和部や補強板などの各構成は、互いに組み合わせることが可能であることは言うまでもない。また、基板と外部との接続は、前述したコネクタ以外でも良い。図２０は、コネクタ以外に端子４０が設けられた基板３０ａを示す図で、図２０（ａ）はパターン３８ａを示す概念図、図２０（ｂ）は図２０（ａ）のＤ－Ｄ線断面図である。

　基板３０ａは、基板３０と略同様であるが、外部との電気的な接続が、コネクタ３６等のみではなく、直接端子４０が射出成型基板２の樹脂部から露出したものである。端子４０は、例えば図示したようなＬ字型であり、射出成型基板内部の回路導体と一体または溶接等により接合されて、樹脂部の外部に露出される。すなわち、端子４０は回路導体におけるパターン３８ａと接続されている。端子４０は、接続対象の他の部品と、直接溶接や半田によって接続することができる。したがって、コネクタおよびケーブルが不要となり、部品点数を削減することができる。なお、端子４０の形状は、図示した例に限られず、基板３０ａの樹脂から導体部が露出していればよいが、他の部品との溶接作業等を考慮すると、射出成型基板の上方、下方、側方に突出していることが望ましい。

１、１ａ、３０、４０………基板
２………射出成型基板
３………トランス
５………チョークコイル
７………電子部品搭載部
９………樹脂
１０ａ、１０ｂ………導体部
１１………プリント基板搭載部
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ………電子部品
１５………プリント基板
１６………電子部品
１７………セラミックコンデンサ
１８………電極
１９………ガラスエポキシ基板
２０………補強板
２１ａ、２１ｂ………応力緩和部
２２………回路導体
２３………半田
２５………凹部
２７………隙間
２９………孔
３１………プリント基板
３２………固定部
３３………ＣＰＵ
３４………パターン
３５………コネクタ
３６………コネクタ
３７………ランド部
３８………パターン
３９………基板固定部
４１………応力緩和部
４２………位置決めピン
４３………コネクタ
４４………位置決めガイド
４６………プリント基板
４７、４８………パターン

Claims

　回路導体の表面に対して樹脂が射出成型された射出成型基板と、
　前記射出成型基板上に電気的に接合される第１の電子部品と、
　第２の電子部品が搭載されるプリント基板と、
　を具備し、
　前記射出成型基板上にはプリント基板搭載部が形成され、
　前記プリント基板が前記プリント基板搭載部で前記射出成型基板と電気的に接続されることを特徴とする基板。
　前記プリント基板が、前記プリント基板搭載部に搭載された状態で、前記プリント基板の上面に露出するプリント基板側導体部と、前記射出成型基板の上面に露出する射出成型基板側導体部とが、前記第１の電子部品を介して電気的に接合されることを特徴とする請求項１記載の基板。
　前記射出成型基板側導体部には、半田を載せるための凹部が形成されることを特徴とする請求項２記載の基板。
　前記凹部の大きさは、接続対象となる前記プリント基板側導体部の大きさ以上であることを特徴とする請求項３記載の基板。
　前記プリント基板は、周囲に隙間を空けた状態で前記プリント基板搭載部に搭載され、
　前記プリント基板搭載部には、前記プリント基板の位置決め用の位置決め部材が設けられることを特徴とする請求項２記載の基板。
　前記プリント基板は、略矩形であり、前記プリント基板と前記射出成型基板とを接続する前記第１の電子部品が、前記プリント基板の対向する辺にそれぞれ設けられる場合において、対向する辺のそれぞれの前記第１の電子部品が、互いにずれた位置に配置されることを特徴とする請求項２記載の基板。
　前記射出成型基板の内部には、前記プリント基板搭載部をまたがるように、補強板が設けられることを特徴とする請求項１記載の基板。
　前記射出成型基板には、電子部品搭載部が形成され、
　前記電子部品搭載部に露出する前記回路導体には、第３の電子部品が電気的に接合されており、前記プリント基板搭載部に露出する前記回路導体には、前記プリント基板が電気的に接合されることを特徴とする請求項１記載の基板。
　前記プリント基板には、前記プリント基板を貫通して形成される応力緩和部が形成されることを特徴とする請求項１記載の基板。
　前記プリント基板の裏面には、前記プリント基板搭載部に露出する前記回路導体と接合される電極部が露出しており、
　前記応力緩和部は、前記プリント基板に搭載される電子部品同士および前記電極部の間に、複数列に、かつ、それぞれの列に対して複数か所に並設されることを特徴とする請求項９記載の基板。
　前記プリント基板の略中央に電子部品が設けられ、前記応力緩和部は、前記電子部品から放射状に形成されることを特徴とする請求項９記載の基板。
　前記プリント基板の裏面には、前記回路導体と電気的に接続される電極部の他に、前記プリント基板を前記プリント基板搭載部に固定するための固定部が形成され、前記固定部は前記プリント基板搭載部に対し、半田で固定されることを特徴とする請求項８記載の基板。
　前記射出成型基板の前記回路導体の厚さが４００μｍ以上であり、前記プリント基板の回路部の導体の厚さが１２５μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の基板。
　前記射出成型基板の樹脂は、液晶ポリマー、ポリフェニレンスルファイド、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフタルアミドのいずれかであり、前記プリント基板は、ガラスエポキシで構成されることを特徴とする請求項１記載の基板。
　導体である回路素材を接合して、回路導体を形成し、
　前記回路導体の表面に対して樹脂を射出成型して、表面に電子部品搭載部およびプリント基板搭載部を有する射出成型基板を成型し、
　前記電子部品搭載部に露出する前記回路導体に電子部品を電気的に接合するとともに、前記プリント基板搭載部に露出する前記回路導体に、あらかじめ電子部品が実装されたプリント基板を電気的に接合することを特徴とする基板の製造方法。
　導体である回路素材を接合して、回路導体を形成し、
　前記回路導体の表面に対して樹脂を射出成型して、表面にプリント基板搭載部を有する射出成型基板を成型し、
　前記プリント基板搭載部にプリント基板を設置し、
　前記プリント基板の上面に露出するプリント基板側導体部と、前記射出成型基板の上面に露出する射出成型基板側導体部とに、それぞれ半田と、第１の電子部品を設置し、
　リフロー炉において、前記第１の電子部品を、前記プリント基板側導体部と前記射出成型基板側導体部とに同時にはんだ付けして、前記第１の電子部品によって前記プリント基板を前記射出成型基板に接合することを特徴とする基板の製造方法。
　前記プリント基板の上に、複数の第２の電子部品と半田を配置し、前記第１の電子部品のはんだ付けと同時に、前記第２の電子部品を前記プリント基板上に接合することを特徴とする請求項１６記載の基板の製造方法。