專利名稱：多層的金屬化印刷板及其成型的模塊的制作方法
技術領域：
本發明涉及以高密度在其上安裝諸如電阻器、電容器及集成電路(IC)芯片的多層金屬化印刷板，本發明還涉及成型的模塊，這種成型的模塊是由將多層金屬化印刷板形成盒形等而獲得的多層類型組件與用作母板的印刷板接合而構成的，并用絕緣樹脂將接合后的結構形成一個整體。
已知的用于獲得較高的電子零件安裝密度的印刷板包括金屬化印刷板和三維成型的金屬化印刷板，金屬化印刷板包括其上有兩種或多種類型絕緣層并在該層上進步形成電路圖形的金屬化基板，三維成型的金屬化印刷板是通過將金屬化印刷板彎折或沖壓而獲得的。
例如，未審查的日本專利公開第Hei-4-332188公開了具有較高安裝密度的上述金屬化印刷板，它包括根據其上安裝的電子電路的特性而彼此不同的絕緣層。
然而，迄今為止所獲得的最高安裝密度總是不夠高，由于在已有技術中電子零件是裝在印刷板單面上的，故電子零件的最大安裝密度是受限制的。
此外，金屬化印刷板的絕緣層首先是通過澆鑄或涂覆而對熱塑性聚酰亞胺或熱塑性聚酰亞胺漆涂作為底漆的聚酰胺酸漆，隨后，將銅箔或板在其間用或者不用絕緣片層而將其粘合起來。這一制造金屬化印刷板的過程需特殊技藝和復雜的處理步驟。
在金屬化印刷板被彎折和沖壓處理后安裝零件時，需要將安裝工作作用于較深的部位，這使得在表面上的安裝比較困難，這樣，將產生次品，且不適于高密度安裝不規則形狀的零件。
此外，在沖壓過程中，在角上的絕緣層也被沖壓。由于如果沖壓太深，絕緣層會損壞，則沖壓的深度由此而受到限制。這樣，不可能形成厚的金屬化印刷板，且零件也不能以多層結構的形式而安裝。因此，這一過程不適于增加安裝密度。
當諸如IC的以開關方式工作的電子零件直接裝在具有薄絕緣層的金屬化印刷板上時，由于電子電路內的串擾或因絕緣層的高靜電容量引致的外部噪聲，會使電子零件工作失常。因此，絕緣層最好盡可能地厚。另一方面，由將金屬化印刷板進行彎折或沖壓處理而形成的組件的結構需使在結構之內的電子零件產生的熱盡可能地泄掉，使熱耗最小。在將裸芯片裝在組件中時，也需確保電子零件能抵抗外界干擾的保護。
此外，通過簡單的步驟，組件也并不總是易于與母板精確地接合。還有，由于材料的物理特性，在組件與母板接合后所獲得的接合部位并不完全可靠。
本發明意于克服前述問題。因此，本發明的目的在于提供一個多層的金屬化印刷板和成型的模塊，該成型的模塊易于以高生產率制造，并可以高密度安裝各種零件，且印刷板和模塊在電氣和機械性能方面可靠性較高。
前述目的是通過根據本發明的多層的金屬化印刷板來實現的，它包括通過將絕緣層疊合在作為基板的金屬化片層上而形成并在其上裝有電子零件的金屬化印刷板，以及一個或多個印刷板，其中每個板都裝有電子零件，并被疊合在金屬化印刷板的零件的安裝面上，板間的空間充以絕緣樹脂。
此外，根據本發明的成型的模塊包括其上裝有電子零件的作為母板的印刷板，和通過對多層的金屬化印刷板的外沿彎折并在其內充以絕緣樹脂的多層組件。整個結構是通過將作為母板的印刷板與多層的組件接合成為一體，并在接合的部分周圍和作為母板的印刷板與多層的組件間的空間充以絕緣樹脂而形成的。
根據本發明的多層的金屬化印刷板，電子零件可裝在多個層上以增加零件的安裝密度，且從每個零件上散出的熱量可經絕緣樹脂層和金屬片層有效地泄掉。
根據本發明的成型的模塊，電子零件被裝在作為母板的每個印刷板上、與母板接合的多層的組件的金屬化印刷板上、以及組件內的印刷板上。這樣，由零件構成分層的結構，以增加在由每個板整體而構成的成型的模塊中的安裝密度。此外，所安裝的零件的外部周邊可填充以絕緣樹脂，并以此方法密封。這樣，從這些零件上所產生的熱量可經絕緣樹脂、金屬化印刷板等有效地泄放掉，而每個零件可免受外部水汽等的影響。
圖1為剖面圖，示出根據本發明第一實施例的多層的金屬化印刷板；圖2為剖面圖，示出根據本發明第二實施例的多層的金屬化印刷板；圖3為剖面圖，示出根據本發明第三實施例的多層的金屬化印刷板；圖4(a)為剖面圖，示出根據本發明第四實施例的多層的金屬化印刷板；圖4(b)為剖面圖4(a)中的箭頭方向截取的視圖，圖5為剖面圖，示出根據本發明第五實施例的多層的金屬化印刷板；圖6為剖面圖，示出根據本發明第六實施例的多層的金屬化印刷板；圖7為剖面圖，示出根據本發明第七實施例的多層的金屬化印刷板；圖8為剖面圖，示出根據本發明第八實施例的多層的金屬化印刷板；圖9為剖面圖，示出根據本發明第九實施例的成型的模塊；圖10(a)和10(b)為剖面圖，示出分別用于本發明第十實施例中的金屬化印刷板；圖11(a)至11(e)為剖面圖，示出用于本發明第十一實施例中的多層的組件的生產步驟；和圖12(a)和12(b)為剖面圖，示出本發明的第十二實施例。
參照附圖對本發明的優選實施例描述如下圖1為一剖面圖，示出根據本發明第一實施例的多層的金屬化印刷板。
在圖1中，金屬化印刷板1是由作為基板的金屬化片層2和疊合在該金屬化片層2的上表面上的絕緣層3構成的。雖然附圖未予示出，但在絕緣層3的上表面上設有電路圖形且裝有電子零件7。
一雙面印刷電路板4平行地放置在金屬化印刷電路板1之上。雖然圖中未示出，但在板4的兩個表面上都設有電路圖形，且電子零件7裝在這兩面上。
在金屬化印刷板1和雙面印刷板4之間的空間內充以絕緣樹脂5。該絕緣樹脂固化后以支撐這兩個板并將這兩個板成整體地固定在一起。
絕緣樹脂6進一步疊合在雙面印刷板4的上表面上，以使其覆蓋所裝設的電子零件7。
在本實施例中，雙面印刷電路板4放置在金屬化印刷板1上并與其平行。結果，電子零件被裝在三個層上，增加了零件的安裝密度，另一方面，因電子零件7的存在而使單位面積上的產熱量隨著安裝密度的增加而增加。但是，由于絕緣樹脂5和6包在電子零件7周邊外，這樣，所生的熱可被絕緣樹脂5和6有效地傳導和吸收，隨之從下面的金屬化片層2或上面的絕緣樹脂6的表面有效地泄放到外邊。這樣，電子零件7的溫度可保持恒定或較低。
絕緣樹脂5和6的導熱率可彼此不同，但是最好它們取高導熱率的樹脂。
疊合在金屬化印刷板1上的印刷板可以是單面板，或是兩個或多個板的疊層。
圖2為一剖面圖，示出根據本發明第二實施例的多層的金屬化印刷板。
本實施例的特征在于金屬化印刷板，而其它部分與圖1所示的結構相同。這樣，與圖1相同的部分用相同的標號表示，而不再加以解釋。在圖2中，金屬化印刷板11包括作為基板的金屬化片層12。金屬化片層12的上表面分成兩個部分，兩個在物理特性方面彼此不同的絕緣層8和9疊合在這兩部分上。絕緣層8和9分別設有電路圖形和電子零件7(未示出)。
如果諸如功率三極管、整流二極管或任何其它產熱量大的電子零件被裝在絕緣層8上，則絕緣層8必須用高導熱率的材料以防止電子零件過熱。
如果諸如以高速開關的電子零件裝在絕緣層9上，則絕緣層9必須用低介電常數的材料，以在有開關噪聲時仍能降低電子電路中的串擾并減少對其它電路的影響。
在本實施例中，構成該板的絕緣層被分成多個部分，且每個被分割的絕緣層是由根據零件的特性和工作狀態對安裝在其上的電子零件來說具有最佳物理特性的材料制成。以此方法，甚至在安裝密度增加的情況下，零件可以彼此不受影響地安裝。這樣，在零件安裝密度增加的情況下，電路的工作可保持在正常狀態。
在前面的實施例中，絕緣層8和9是通過將金屬化印刷板11分成兩部分來得到的。然而，絕緣層可通過使用在特性方面不相同的多個絕緣層來分成多個部分而得到。此外，疊合在金屬化印刷板11上的雙面印刷板4可被分割成多個部分，以提供在物理特性方面彼此不同的多個絕緣層。
圖3為剖面圖，示出根據本發明第三實施例的多層金屬化印刷板。
除了圖1所示雙面印刷板4和絕緣樹脂5和6的一部分不同外，本實施例基本與圖1所示結構相同。其它與圖1相同的部分以相同標號表示且不再作解釋。
圖3示出一種狀態，其中，需要將金屬化印刷板1和雙面印刷板4上的電路圖形(未示出)相聯。在該狀態下，形成穿過絕緣樹脂層6、雙面印刷板4和另一絕緣層5的過孔27，并將電路圖形相聯。通過使用過孔27可易于將疊合的板1和4上的電路相聯。
本實施例也適用于前述的第一和第二實施例。
圖4(a)和4(b)是剖面圖，示出根據本發明第五實施例的多層金屬化印刷板，其中，圖4(a)為剖面視圖，而圖4(b)是沿圖4(a)的A-A線截取的視圖。
本實施例是通過部分地改變圖1中的雙面印刷板4和絕緣層5來得到的。其它部分與圖1的部分相同。因此，與圖1相同的部分用相同的標號表示，且不再描述。
在圖4(a)和4(b)中，當需要使金屬化印刷板1和雙面印刷板34上的電路圖形(未示出)彼此聯接時，則需在印刷板34的相聯接的對應位置上切開，并固定上一個與切開部分形狀相同的過孔基層36。基層36的厚度使其被疊合時其下端與板1能相接觸，且沿基層的厚度方向形成過孔37。
與此類似，將與電路圖形38的外部周邊的端部相聯接的電路圖形39在將與電路圖形38的外部周邊的端部相接觸的金屬化印刷板1上形成，而且還在雙面印刷板34的上表面上形成。這樣，在組裝時，固定有過孔基層36的板34被裝在板1上。且電路圖形38通過焊接與在每個板1和34的上表面上形成的電路圖形39相聯。隨后，板1和34通過在兩板之間充以絕緣樹脂35并將其固化而得以固定。絕緣樹脂6被疊合在板34的上表面并以相同的方式固化。
在本實施例中，金屬化印刷板1和雙面印刷板34之間的空間是由過孔基層36支撐的，且電路圖形38和39被焊接在一起以獲得疊合的板1和34之間的機械穩定性。與此類似，電路圖形38和39被電聯接在一起，以利于板1和34之間電路的聯接。
在該結構中可以用3個或多個過孔基層36。此外，過孔基層36的形狀和尺寸可根據將被安裝的電子零件7和電路的構成而改變。
本實施例同樣可用于前述第一、第二和第三實施例之一。
圖5為一剖面圖，示出根據本發明的第五實施例的多層金屬化印刷電路板。
本實施例除了與圖1所示的雙面印刷板4和絕緣樹脂5和6不同外，基本上與圖1所示的相同，因此，與圖1相同的部分以相同的標號標出，而不再加以描述。
在圖5中，當金屬化印刷板1和雙面印刷板44的電路圖形(未示出)彼此聯接時，在與板44相聯處的對應部分上形成一個過孔47，金屬化插腳48插入該過孔中，且通過焊接將該插腳固定在板44的電路圖形上。
隨后，其上固定有金屬化插腳48的板44被裝到金屬化印刷板1上，以將電路圖形(圖中未示出但卻是在板1的上表面上)與金屬化插腳48的下端焊在一起。隨后，板1和44之間充以絕緣樹脂45，并將樹脂固化以固定該板。與此類似，絕緣樹脂46疊合在雙面印刷板44的上表面上并固化。
在本實施例中，上、下端(即金屬化印刷板1和雙面印刷板44)被金屬化插腳48支撐，與此同時，在板1和44每個上面的電路圖形與金屬化插腳48焊為一體以將疊合的各板機械固定。此外，由于在每個板上的電路圖形已被電聯接，則在兩板上的電路之間的聯接易于實現。
本實施例也適用于上述第一至第四實施例。
圖6為一剖面圖，示出根據本發明第六實施例的多層的金屬化印刷板。
本實施例除與圖1所示的絕緣樹脂5不同外，基本與圖1所示的相同。因此，與圖1相同的部分以相同的標號標出，且不再描述。
在本實施例中，如圖所示，在金屬化印刷板1和雙面印刷板4之間采用聚酯膠片(半固化膠片)，也就是說，通過將板1和4與其間采用的聚酯膠片壓合在一起，在組裝步驟中，可獲得一整體的結構。
在這種情況下，通過真空壓制來壓合板1和4，可獲得堅固和氣密的結構。
本實施例也適用于前述第一至第五實施例。
在由于裝設了電子零件7而使根據第六實施例的真空壓制過程不能實現時，可通過將絕緣樹脂注入型模中而使其成為一個整體，而該型模中已放置了其上已裝有電子零件的多個印刷板。還是在這種情況下，在增加整個模子的強度后，就可使氣密樹脂部分實現。
圖7為一剖面圖，示出根據本發明第七實施例的多層金屬化印刷板。
本實施例的特征在于金屬化印刷板，其它部分與圖1所示的那些基本相同。因此，與圖1相同的部分以相同的標號標出且不再贅述。
在圖7中，金屬化印刷板61包括作為基板的金屬化片層62、絕緣層63、和在絕緣層63上表面上的電路圖形64。
本實施例的特征在于所形成的大于雙面印刷板4的金屬化印刷板61和在金屬化印刷板61上形成的絕緣樹脂5和6。以此方式，在外部周邊部分上的電路圖形64可暴露出來，利用這一暴露的部分使整個電路圖形64能與外部電路相聯接。
通過這樣地將金屬化印刷板61的電路圖形64暴露，使板與外部電路的聯接方面更易于實現。
本實施例也適用于前述任一實施例，即第一至第六實施例。
圖8為一剖面圖，示出根據本發明第八實施例的多層金屬化印刷板。
本實施例是對圖7所示的第7實施例的板的改進。
具體講，仍大于圖7所示的板的金屬化印刷板71包括作為基板的金屬化片層72、絕緣層73、和在絕緣層73的上表面的電路圖形74。板71的外部周邊向上彎折，使其與該板大致呈直角，且彎折部分的沿部可沿傾斜的方向微微向下折疊。
母板75以其能從上側蓋住電路圖形的方式裝在金屬化印刷板71的折疊部分的最上部的電路圖形74上。母板下側上形成的電路圖形77通過焊接與板71的電路圖形74相聯。如圖所示，對母板75還提供了一個絕緣層76。
以前述方式，通過向上折疊金屬化印刷板71的外部周邊，且進一步從上側以母板75蓋住所形成的結構，而形成了一個殼體。這樣，安裝在殼體內的電子零件7的電路被從外界屏蔽開和保護起來。
本實施例也適用于前述任一實施例，即第一至第六實施例。
圖9為一剖面圖，示出根據本發明第九實施例的包括多層組件和母板的成型的模塊。本實施例是圖8所示第八實施例的改進形式。
更具體講，在圖9中，安裝了電子零件后成為母板的金屬化印刷板85包括作為基板的金屬化片層88、絕緣層86和電路圖形的銅箔87。電子零件7裝在銅箔87的上表面上。以下除集成電路裸芯片7A外，其它部件(如電阻器和電容器)均稱作電子零件。
鋁、銅、鐵等等均可用作金屬化片層88。金屬化片層厚約1-3毫米。對絕緣層86適用的材料包括含鋁、石英等無機填充物的環氧樹脂和浸漬環氧樹脂的玻璃纖維、無紡玻璃材料、無紡聚酰亞胺等材料。絕緣層的厚度約為0.05-0.5毫米。
其中包括多個電子零件層的多層組件80放置在板85之上。彎折的金屬化印刷板71A包括作為基板的金屬化片層72，該層是由鋁、銅、鐵等制成。金屬化片層厚度最好在0.2-1毫米，以使該片層適于彎折處理。但是，由于厚度可依彎曲半徑來選擇，所以厚度范圍并不局限于此。
在金屬化片層72內側的絕緣層73最好由諸如聚酰亞胺、聚醚酮(Polyether ether ketone)和聚芳基酰胺等柔性材料制成，以使其在彎折時不致損壞。絕緣層73的厚度最好約為0.02-0.4毫米。
金屬化板85的金屬化片層88和金屬化板71A的金屬化片層72是由相同的材料制成，以使兩者的熱膨脹系數等值。例如，如果金屬化片層88用銅，則金屬化片層72也必須由銅制成。如果金屬化片層88用鋁則金屬化片層72也必須用鋁制成。當采用熱膨脹系數大于銅和鋁的材料時，則金屬化片層88和72必須用相同的材料以使兩者的熱膨脹系數相等。
如果母板用玻璃環氧樹脂印刷板或除金屬化印刷板之外的其它印刷板時，則印刷板所用的材料必須是其熱膨脹系數等于或近于金屬化片層72的熱膨脹系數的材料。
在印刷板71A的絕緣層73的內表面上形成電路圖形的銅箔74A。電解銅箔、壓延銅箔等適于用作銅箔74A和板85的銅箔87，且銅箔厚度最好為1-200微米。特別情況下，用作銅箔87的銅箔其厚度最好為35-200微米，用作銅箔74A的其厚度最好為5-70微米。
多層組件80包括安裝在印刷板71A自身上的電子零件7、在附圖下側的一個或多個雙面印刷板4、以及裝在印刷板4上的電子零件7和集成電路裸芯片7A。
聯接器插腳(金屬化插腳)機械地支撐印刷板4，且將裝在印刷板4兩面上的電子零件7和IC芯片7A經用作在印刷板71A和85上的電路圖形的銅箔74A和87與裝在印刷板71A和85上的電子零件7聯接。
聯接器插腳48A通過焊接先聯到印刷板71A的銅箔74A上，以及裝在其上的印刷板4上，電子零件7等等通過焊接再聯接并固定到聯接器插腳48A上。
如前所述，多層組件80包括疊合的印刷板或電子零件。它們并不局限于附圖所示的兩層的結構，印刷板4可加進來，進一步增加層數。
IC芯片7A處于高速開關狀態，且通過焊聯線或波峰焊接被裝在印刷板4上。芯片7A通常以環氧樹脂類芯片保護材料密封以在安裝之后保護芯片。
一般情況下，IC芯片處于高速開關狀態，且由于電子電路內的串擾和外部噪聲而易于出錯，這樣，裸芯片最好間接裝在印刷板71A和85上，因為這些板具有較大介電常數且因而易于捕獲噪聲。這樣，裸芯片被裝在最終以絕緣樹脂密封的印刷板4上。結果，裸芯片可裝在已疊合的雙面印刷板上。
多層組件80內充以高導熱性的絕緣樹脂81。絕緣樹脂81采用含鋁、石英等等無機填充物的環氧樹脂。絕緣樹脂的熱膨脹系數須選得與作為組件80外框的金屬化片層72的熱膨脹系數相等或近似。例如，如果金屬化片層72選銅，則它最好選用與銅的熱膨脹性相同的絕緣樹脂。具體講，可選熱膨脹系數至少在15×10-6/℃～17×10-6/℃的樹脂。
最優選的是熱膨脹系數為與銅的值相近，即16×10-6/℃的樹脂。整個金屬化印刷板71A的熱膨脹系數應落入與金屬化片層72的值近似相等的范圍內。
通過這樣地將絕緣樹脂81的熱膨脹系數設置得約等于組件80的金屬化片層72的熱膨脹系數，則由電子零件7和IC裸芯片7A產生的熱引起的加到整個模塊上的熱應力可降低。以此方法，可防止金屬化印刷板71A和絕緣樹脂81之間接縫處的開裂和板71A上的銅箔74A的斷裂。
當用鋁作為金屬化片層時，最好用與鋁的熱膨脹系數相同的(即27×10-6/℃)絕緣樹脂81來填在組件之中。樹脂的熱膨脹系數必須設在至少在26×10-6/℃～28×10-6/℃的范圍內，最好盡可能設在27×10-6/℃的值上。
在金屬化片層72是由銅或鋁之外的材料制成的情況下，則所用的絕緣樹脂81的熱膨脹系數必須與金屬化片層72的熱膨脹系數相吻合。
絕緣樹脂81在常壓下或在650～760乇的減壓條件下注入組件中。樹脂最好用700～760乇的壓力加壓，以防止滯留在疊合的印刷板間。
在作為母板的印刷板85通過焊接與組件80接合后，對焊接接合部分的成型的樹脂外邊和由印刷板85和組件80中的絕緣樹脂81所限定的整個空間使用高導熱性的絕緣樹脂82。
絕緣樹脂82是由與絕緣樹脂81相同的材料制成。因此，兩者熱膨脹系數相同。于是，在熱應力加到模塊上時，熱變形降低，絕緣樹脂81和82間的接縫可密貼，防止了在接縫處出現開裂。此外，銅箔74A可防止因印刷板71A和4的形變而斷裂或損壞。
絕緣樹脂82以類似于絕緣樹脂81的注入方式在常壓下或在650～760乇的減壓狀態下注入組件中。所用的樹脂最好處于700-760乇的壓力下，以防止樹脂滯留在絕緣樹脂81的接合部位并有效地放掉所產生的熱。
此外，包括印刷板85和組件80之間空間的整個外邊以絕緣樹脂82密封，以防止在接合部位附近的銅箔87和銅箔74A受外部水汽和塵土的污染，并防止由于短路或銅箔的劣化引起耦合不良。此外，印刷板85和組件80間的接合部分以絕緣樹脂82密封，以確保建立緊密的機械接合和板與組件間的電聯接。用于填充樹脂的框83也示于圖中。
圖10(a)和10(b)是本發明的第十實施例，其中圖10(a)為多層組件的金屬化印刷板71A的剖面圖，圖10(b)為金屬化印刷板71B的剖面圖，該板71B類似于前述方式使用但卻在金屬化印刷板71A上添加了絕緣片層。
現在先參考圖10(a)，金屬化印刷板71A包括由熱定形聚酰亞胺粘性片層制成的絕緣層73，這種熱定形聚酰亞胺粘性片層可以是日本鋼鐵公司SPB系列產品的聚酰亞胺粘合片層。這種特定片層的使用使電路圖形的銅箔74A易于通過真空熱壓等與金屬化片層72粘合。
參見圖10(b)，絕緣層73是在每個銅箔74A和金屬化片層72上形成的，在絕緣層73間采用絕緣片層91，以建立印刷板71B。
絕緣片層91是由聚酰亞胺、聚醚、聚芳基酰胺、聚亞苯基硫醚，聚醚酮等材料制成的片層或膜。通過將絕緣片層91引入其間并在兩層上疊合絕緣層73，則可實現具有所需厚度的具有所需物理及電特性的絕緣層。
圖11(a)至11(e)為本發明的第十一實施例的示圖，示出以下產生多層組件80的步驟。
圖11(a)為剖面圖，示出圖10(a)的多層組件的金屬化印刷板71A。
圖11(b)為剖面圖，示出通過蝕刻銅箔74A而形成電路圖形后所獲得的金屬化印刷板71A。
圖11(c)為平面圖，示出在蝕刻后通過沖壓而獲得的所沖壓出的金屬化印刷板，這樣，經過如此處理的結構最終將處理成盒形組件。
在圖11(c)中，通過后序彎折程序最后成為組件80側壁的四個側邊包括兩個側面，和另兩個側面，在所述的兩個側面(圖中的左右側)銅箔74A為主板而被處理并使組件與金屬化印刷板85相接觸，而在另兩面(圖中所示上下側)則沒有銅箔74A。
在上述的四個側邊中，其上具有銅箔74A的兩個側面以1-5毫米的彎曲半徑而彎折，這樣，可不使絕緣層73損壞。此外，在其上沒有銅箔74A的另兩側面的角上有豁口101，并以與有銅箔的側面彎曲半徑相同的半徑而彎折，以在當兩個側面與其上有銅箔的其它兩個側面對接時，使在角上的空隙最小。
其上沒有銅箔74A的兩個側面以銳角彎折，以減小空隙，并在將沖壓后的印刷板成形為組件時，獲得一個較厚的組件。
圖11(d)為一剖面圖，示出通過在經過處理并在圖11(c)中示出的沖壓出來的印刷板71A上安裝電子零件7和聯接器插腳48A，隨后將已帶有電子零件7和IC芯片7A的雙面印刷板4固定到其上表面的一種結構。
圖11(e)為一剖面圖，示出通過將圖11(d)所示結構經沖壓后折成組件結構的一種結構。在彎折過程中所用的上型模102和下型模103也在圖中示出。為方便起見，在印刷板71A上的諸如金屬化片層72、絕緣層73和銅箔74A的細節則在圖11(e)中不再單獨示出。
上面所稱的型模102具有一個中空的結構，在該中空的結構中與疊合的印刷板4和71A相對應的都分被挖空，這樣，在不損壞裝在印刷板4和71A的電子零件等的情況下，可彎折印刷板71A。
此外，前述型模102和103在彼此相對的以預定的彎曲半徑彎曲的外部周邊上有一些通過僅對帶有板71A的銅箔74A的兩側面的沿部彎曲，提供與母板的金屬化印刷板85相接合的部分。雖然圖中未予示出，但兩個型模102和103被成型，以使其上沒有板71A的銅箔74A的兩個側面可以1毫米或小于1毫米的彎曲半徑彎成銳角。
這樣，含多層電子零件或印刷板的多層組件可通過圖11(a)至11(e)的步驟來獲得，且多層組件80是通過將絕緣樹脂81注入組件中來獲得的。
如果用于彎折的型模結構調轉，則帶印刷板71A的多層組件可實現，其中印刷板71A的彎曲部分具有所需的側面深度、形狀、彎曲半徑等。
圖12(a)和12(b)是本發明的第十二實施例。
圖12(a)為剖面圖，示出通過將多層組件80與金屬化印刷板85相焊接而得到的整個結構。為方便起見，構成組件80的印刷板71A的金屬化片層72、絕緣層73、銅箔74A等在圖12(a)中不再單獨示出。
在圖12(b)中，提供了一個對準規尺111，用于將組件80與印刷板85精確地對準。
規尺111包括一個插腳112。通過將插腳112插入組件80的聯接部分(接合部分)上的過孔中和印刷板85的聯接部分上(接合部分)的過孔中，而將組件80在水平面上與印刷板85對準。過孔是鑿在沒有銅箔87和74A的地方的，這樣，兩個銅箔間的相互電聯接不會受損。
在用插腳112將組件80與印刷板85對準之后，烙鐵113(的尖部)壓向組件80兩側的下端上的卷曲部分，以熔合先前加在兩個銅箔87和74A上的焊劑。銅箔之間就以此方式相聯接。烙鐵113的尖部的形狀和結構與彎曲部分相對應以增加熱傳導效率。此外，如果用了烙鐵113后，已接合的組件80可易于拆卸。
烙鐵113的尖部的形狀并不必須與彎曲部分的形狀吻合，但卻要與組件80的接合部分的形狀和結構相對應。
在圖11(a)至11(e)和12(a)和12(b)中，圖10(a)所示的金屬化印刷板71A被用作多層組件80。然而，也可以用圖10(b)所示的金屬化印刷板71B代替金屬化印刷板71A。
如前所述，本發明具有以下效果根據本發明的第一個方面，一個或多個印刷板經絕緣樹脂疊合在由作為基板的金屬化片層形成的金屬化印刷板上。這樣，通過使電子零件裝在多個層上，而使安裝密度可觀地增加。
根據本發明的第二個方面，一種具有高導熱性的樹脂在疊合過程中被用作絕緣樹脂。因此，由于所裝元件的生熱可被有效地泄放掉，則可實現較高的安裝密度。
根據本發明的第三個方面，絕緣層被分成多個部分，且這些部分是由在物理性質方面彼此不同的材料制成。該材料可依安裝電路的工作特性而選擇，例如可選具有高熱傳導率或低介電常數的絕緣物。結果，可增加電路工作的穩定性從而進一步增加安裝密度。
根據本發明的第四個方面，穿過疊合的各板，形成穿過電路圖形的過孔。這樣，在各板上的電路圖的聯接更易于實現。由此而改善了在聯接電路方面的可操作性。
根據本發明的第五個方面，疊合在金屬化印刷板上的印刷板的一部分被切除，具有過孔且用于聯接電路圖形的基層被固定并埋入印刷板的切除部分內。這樣，由于電路圖形與在其它印刷板上的電路圖形更易于聯接，而使在電路聯接方面的可操作性改善。
根據本發明的第六個方面，沿厚度方向埋入金屬化插腳，該插腳被用于聯接彼此相對的在各印刷板上形成的電路圖形。這樣，由于在印刷板上的電路圖形的聯接容易，從而使電路聯接的可操作性改善。
根據本發明的第七個方面，由于整體是在印刷板間采用絕緣樹脂作為半固化膠片并以真空泵使其成為整體型模而獲得的，則多層金屬化印刷板的氣密性和強度得到改善。
根據本發明的第八個方面，由于其上裝有零件的多個板被放入型模并通過在該型模中注入絕緣樹脂而使其成為整體，使多層金屬化印刷板的氣密性和強度得到改善。
根據本發明的第九個方面，大于印刷板外部周邊的金屬化印刷板和在其上形成的絕緣樹脂層被形成了，且在金屬化印刷板的表面上形成的電路圖形被暴露，以形成用于與外部電路聯接的一部分。這樣，以此方式可使與外部電路的聯接的可操作性得以改善。
根據本發明的第十個方面，金屬化印刷板的沿部向上彎折以形成蓋住疊合在板上的印刷板部分的殼體。這樣，在板上所裝零件的電路可得以保護并與外部屏蔽開。
根據本發明的第十一個方面，電子零件被裝在多個層上，該多個層包括作為母板的印刷板、借助于焊接等與母板接合的多層類型組件的金屬化印刷板，以及在該多層組件中的印刷板。這樣，安裝密度可以可觀地增加。與此同時，可以考慮將不同形狀的零件通過占用每個印刷板間的疊合形成的空間而安裝起來。
此外，通過將每個零件與絕緣樹脂密封，并將組件側的絕緣樹脂與母板的金屬化印刷板側的絕緣樹脂密切接觸，可使零件所產生的熱經絕緣樹脂、金屬化印刷板等有效地發散掉，且零件可免受外界水汽和各種氣氛的影響，免于損壞。此外，通過使用絕緣樹脂，確保組件與作為母板的金屬化板成為緊密的整體，而使模塊的機械強度和電氣可靠性得以改善。
根據本發明的第十二個方面，金屬化片層以在其間采用絕緣層的方式而固定到電路圖形的銅箔上。這樣，多層組件的柔性金屬化印刷板可易于制造，且在彎折工作中的可操作性可得以提高。
根據本發明的第十三個方面，高速開關的IC裸芯片被裝在多層組件內的印刷板上而不是金屬化印刷板上，且隨后，芯片被以環氧樹脂而成型。這樣，可獲得穩定的電路功能而不受串攏和外界噪聲的影響。
根據本發明的第十四個方面，可獲得近乎盒形的較厚的多層組件，并在其角部基本無多余空間。這樣，模塊更適于在多層中裝配電子零件，以獲得高安裝密度。
根據本發明的第十五個方面，在具有較大彎曲半徑的兩側面上形成的銅箔被用于與作為母板的印刷板的聯接。這樣，可獲得免于銅箔斷裂和絕緣層損壞的高度可靠的多層組件。
根據本發明的第十六個方面，金屬化印刷板本身可單獨彎折并在不致引起在多層組件內的印刷板和所安裝的零件、以及在作為母板的印刷板上安裝的零件的損毀的情況下工作。
根據本發明的第十七個方面，可獲得可靠的模塊，其中零件的生熱被有效地泄掉，且通過使多層組件的金屬化片層的熱膨脹系數與高導熱性絕緣樹脂的熱膨脹系數相同，而使由熱應力引起的變形等招致的斷線被免除。
根據本發明的第十八個方面，多層組件的接合沿和作為母板的印刷板的接合沿可在水平方向上被精確地對準。這樣，增加了接合部位的尺寸精度。
根據本發明的第十九個方面，采用其尖部與多層組件的接合沿相對應的那種烙鐵。這樣，對組件的接合或拆散工作容易且迅速。
根據本發明的第二十個方面，作為母板而采用其熱膨脹系數等于或近于多層組件的金屬化印刷板的熱膨脹系數的印刷板。這樣，對兩板間接合部分的焊接將不會出現斷裂的情況，隨之，模塊的機械強度和電氣可靠性得以提高。
根據本發明的第二十一個方面，兩個印刷板間的接合的外部周邊部分和作為母板的印刷板和多層部分間的部分被充以熱膨脹系數近于組件的絕緣樹脂的高導熱性絕緣樹脂。這樣，樹脂間的粘接可改善，可防止由熱應力引起的變形或損壞，以得到在機械強度和電氣可靠性方面有改善的模塊。
權利要求
1.一種成型的模塊，包括其上裝有電子零件的作為母板的印刷板；通過在多層的金屬化印刷板內充以第一絕緣樹脂而形成的多層的組件，作為所述母板的所述印刷板與所述多層的組件接合，所述多層的金屬化印刷板包括金屬化印刷板和至少一個疊合在所述金屬化印刷板上的印刷板，所述金屬化印刷板大于所述印刷板的外部周邊，且所述金屬化印刷板的外部周邊向上彎折，以形成一個包在疊合在所述金屬化印刷板上的所述印刷板周圍的殼體；和充填在所述母板、所述多層的組件和所述母板與所述多層的組件間的空間內的接合部分的第二絕緣樹脂，所述成型的模塊的整個結構形成一個整體。
2.如權利要求1的成型的模塊，其中所述多層的組件的所述金屬化印刷板包括由熱定型聚酰亞胺制成的粘性片層的絕緣層、粘在所述絕緣層的一個表面上的金屬化片層和粘在所述絕緣層的其它表面上的銅箔。
3.如權利要求1的成型的模塊，其中所述多層的組件包括裝在疊合在所述金屬化印刷板上的所述印刷板上的IC裸芯片。
4.如權利要求1的成型的模塊，其中所述多層的組件基本為盒形，它是通過將所述金屬化印刷板的四個角開縫，將所述金屬化板的兩個相對側邊以較大彎曲半徑彎折，將所述金屬化板另外的兩個相對的側邊以較小的彎曲半徑彎折而形成的。
5.如權利要求4的成型的模塊，其中用于與作為所述母板的所述印刷板相聯的銅箔被處理，并在以較大的彎曲半徑折疊的兩側邊上形成。
6.如權利要求1的成型的模塊，其中所述金屬化板在包住疊合在所述多層組件的所述金屬化印刷板上的印刷板上時，被一具有僅能使所述金屬化印刷板彎折的結構的型模所沖壓。
7.如權利要求1的成型的模塊，其中在所述多層組件中的所述第一絕緣樹脂是高導熱性的絕緣樹脂，其熱膨脹系數約等于構成所述金屬化印刷板的金屬化片層的熱膨脹系數，所述第一絕緣樹脂是在常壓或減壓下注入之后而成型的。
8.如權利要求1的成型的模塊，其中所述多層的組件的接合沿部借助于對準規尺中的插腳，與作為所述母板的所述印刷板的接合部對準，兩者的接合沿部借助于焊接而彼此接合。
9.如權利要求1的成型的模塊，其中所述多層的組件的接合沿部通過烙鐵的加熱焊接，與作為所述母板的所述印刷板的接合沿部接合，所述烙鐵具有與所述任一接合沿部都對應的形狀和結構。
10.如權利要求1的成型的模塊，其中作為所述母板的所述印刷板，是由其熱膨脹系數約等于所述多層組件的所述金屬化印刷板的熱膨脹系數的金屬或非金屬制成。
11.如權利要求1的成型的模塊，其中所述第二絕緣樹脂填入作為所述母板的所述印刷板與所述多層組件的接合部分的外緣附近的空間內，且其間還填入高導熱性的絕緣樹脂，該樹脂的熱膨脹系數約等于填入所述多層的組件中的所述第一絕緣樹脂的熱膨脹系數。
全文摘要
一種金屬化印刷板,通過在作為基板的金屬化片層的表面疊合一絕緣層而形成,隨后將電子零件裝在絕緣層表面上形成的電路圖形上。其上裝有電子零件的雙面印刷板被平行地放置。通過在印刷板間充以絕緣樹脂并將其固化而使各印刷板被支撐和固定為一整體。此外,絕緣樹脂被疊合在印刷板的表面,以使樹脂可覆蓋所安裝的電子零件并將其固化。通過用特定導熱系數的絕緣樹脂,使元件的生熱有效地發散出來。
文檔編號H05K1/18GK1176571SQ97117778
公開日1998年3月18日 申請日期1997年8月25日 優先權日1993年6月25日
發明者岡本健次, 中幸男, 今村一彥, 市原孝男 申請人:富士電機株式會社