JP2015002200A - 配線基板とその製造方法および他基板との接続体 - Google Patents

Abstract

【課題】他基板との直接接続に適する配線基板とその製造方法、および他基板との接続体であって、十分な耐振性を確保できると共に、複数の他基板と接続する場合においても組立や接続が容易な配線基板とその製造方法、および他基板との接続体を提供する。
【解決手段】金属箔２，２ａ〜２ｆからなる配線が、絶縁基板１，１ａ，１ｂに埋め込まれてなり、配線の端部Ｔ，Ｔａ〜Ｔｉが、前記絶縁基板の側面から突出してなる配線基板１０〜１７，１８ａ，１８ｂとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、他基板との直接接続に適する配線基板とその製造方法、および他基板との接続体に関する。

プリント基板等の基板同士を直接接続させた接続体の構造が、例えば、特開２００７−３０５９１２号公報（特許文献１）と特開２００７−１７４７６０号公報（特許文献２）に開示されている。

特許文献１に記載された基板間接続構造では、第２プリント基板（接続対象基板）上に形成された第２接続端子の近くに、第１プリント基板（フレキシブルプリント基板）を挿入するためのスリットを形成しておく。次に、該スリットに第１プリント基板を挿入して折り曲げ、第１プリント基板上に形成された第１接続端子を第２プリント基板の第２接続端子に対向させる。そして、半田が塗布された第１接続端子及び第２接続端子を加圧しながら加熱することで、第１接続端子及び第２接続端子を接続するものである。

上記基板間接続構造で用いられている第１プリント基板は、ポリイミドやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等からなる可撓性を有した第１絶縁層上に、第１接続端子を有する導体パターンが形成された、銅箔等からなる第１導体層が設けられている。そして、第１接続端子を除いた第１導体層上には、柔軟性を有する絶縁性のポリイミドフィルム等を基材にしたカバーレイが配置されている。

また、特許文献２に記載された車載用の電力変換装置においては、半導体素子を内蔵する半導体モジュールと該半導体モジュールを冷却する冷却器とが、交互に複数積層され、該積層体に対して制御回路部を直交配置して接続する接続体の構造が記載されている。そして、半導体モジュールにおける複数の信号端子は、制御回路部における制御基板に接続され、半導体モジュールにおける主電極端子は、バスバーによって電源回路等に接続されている。

特開２００７−３０５９１２号公報 特開２００７−１７４７６０号公報

特許文献１の基板間接続構造で用いられているフレキシブルプリント基板（第１プリント基板）は、軽量で可撓性を有しており、特許文献２に記載された車載用の電力変換装置に用いた場合、該基板にある程度の振動緩衝効果を持たせることができる。しかしながら、軽量で可撓性を有したフレキシブルプリント基板であっても、接続対象基板（第２プリント基板）との接合部においては、振動による応力が集中するため、耐振性が不十分となるおそれがある。また、特許文献１の基板間接続構造では、接続対象基板にフレキシブルプリント基板を挿入するためのスリットが必要である。このため、特許文献２に記載された電力変換装置のように、複数積層される半導体モジュールに直交配置され、該複数の半導体モジュールに接続される制御基板への適用は、組立工程や接続工程が複雑となって困難である。

そこで本発明は、他基板との直接接続に適する配線基板とその製造方法、および他基板との接続体であって、十分な耐振性を確保できると共に、複数の他基板と接続する場合においても組立や接続が容易な配線基板とその製造方法、および他基板との接続体を提供することを目的としている。

本発明に係る配線基板は、金属箔からなる配線が絶縁基板に埋め込まれており、該配線の端部が、絶縁基板の側面から突出するように構成されているものである。

上記配線基板の構成によれば、コネクタ等の接続部品を用いることなく、絶縁基板の側面から突出する上記配線端部を、他基板との電気接続に利用することができる。例えば、接続対象の基板が、プリント基板のように絶縁基材の表面に金属配線パッドが形成されてなる基板の場合、該金属配線パッドに上記配線端部を半田等で直接接合することができる。また、半導体モジュールのようにリードフレームに半導体素子や制御回路基板が搭載されて樹脂モールドされ、リード端子がモールド樹脂から突出する基板の場合には、該リード端子に上記配線端部を半田や溶接等で直接接合することができる。従って、上記配線基板を用いることで、他基板との電気接続においてコネクタ等の接続部品とその組み付け工数が不要となり、製造コストを低減することができる。

上記配線基板において、配線端部が突出する絶縁基板の側面は、絶縁基板の外周側面には限らない。例えば、絶縁基板に貫通穴を形成し、上記配線端部が該貫通穴の側面から突出するように構成してもよい。該構成によれば、配線基板の所望する任意の位置に任意の数だけ上記貫通穴を形成し、他基板と接続するための配線端部を所望する任意の数だけ引き出すことができる。このため、複数の他基板と電気接続する場合であっても、電気接続に利用する全ての配線端部を、一枚の配線基板に集約することができる。従って、例えば車載用の電力変換装置のように、金属配線パッドやリード端子が周辺部に配置された他基板が複数個積層され、１枚の上記配線基板で積層された複数個の他基板を一括して接続するような用途にも好適である。

例えば、上記配線基板を電力変換装置の駆動回路基板に接続する場合、絶縁基板の側面から突出する上記配線端部を駆動制御信号の接続に用い、電力供給用の端子間接続には、それに適したコネクタ等の接続部品を搭載するようにしてもよい。尚、上記配線基板は、金属箔からなる配線だけでなく、例えば抵抗素子や容量素子およびトランジスタ等の電子部品を搭載して、電気回路を構成することも可能である。従って、上記配線基板は、例えば特許文献２に記載された電力変換装置のように、複数積層される半導体モジュールに直交配置され、該複数の半導体モジュールに接続される制御基板への適用も可能であり、組立や接続も容易である。

上記配線基板の側面から突出する配線端部を他基板の金属配線パッドやリード端子に電気接続する場合、接続精度を上げるためには、両基板が互いに位置決めされている必要がある。従って、上記配線基板には、他基板の金属配線パッドやリード端子に電気接続される配線端部の周りにおいて、位置決め貫通穴が設けられ、他基板には、配線基板の前記位置決め貫通穴に嵌合する位置決め突起部が設けられていることが好ましい。そして、配線基板と他基板が、該位置決め貫通穴と位置決め突起部で位置決めされるようにする。これによれば、配線端部と金属配線パッドやリード端子のサイズおよびピッチが小さい場合においても、両者が確実に位置決めされ、接続も容易になる。

上記配線基板における金属箔の厚さは、適宜設定可能である。このため、該金属箔を例えば導電率が高く柔軟で安価な銅箔とし、金属箔の厚さを薄くして絶縁基板の側面から突出する配線端部を垂れた状態とすれば、該配線端部は、自由に変形可能となる。従って、該配線端部を他基板との電気接続に用いれば、両基板の間に振動や熱による膨張収縮が加わっても、これらの影響の両基板での差異を、自由変形可能な該配線端部に吸収させることができる。このため、両基板の接続部に加わるこれらの影響の応力が緩和されて、信頼性の高い接合部とすることができる。

以上のように、上記配線基板は、絶縁基板の側面から突出する配線端部を他基板との電気接続に利用し、該配線端部に、振動や熱による膨張収縮の影響の両基板での差異を吸収させるものである。従って、上記配線基板を構成する絶縁基板は、ガラスエポキシ基板のような熱硬化性樹脂を用いる硬い絶縁基板であってもよいし、特許文献１の基板間接続構造で用いられているフレキシブルプリント基板のように、可撓性を有する絶縁基板であってもよい。尚、フレキシブルプリント基板のように軽量で可撓性を有する絶縁基板とした場合には、前述したように、該絶縁基板に対してもある程度の振動緩衝効果を持たせることができる。

以上のようにして、上記配線基板は、他基板との直接接続に適する配線基板であって、十分な耐振性を確保できると共に、組立や接続が容易で安価な配線基板とすることができる。

上記配線基板を低コストで製造するにあたっては、次のような構成を採用することが好ましい。すなわち、上記配線基板の一方の構成要素である絶縁基板が、熱可塑性樹脂からなる複数枚の樹脂フィルムの貼り合わせによって形成され、もう一方の構成要素である配線が、前記樹脂フィルムの貼り合わせの界面に配置されてなる構成とする。

上記構成の配線基板は、次のような３つの工程からなる製造方法で製造可能である。

最初に、樹脂フィルム準備工程において、複数枚の樹脂フィルムを準備する。次に、金属箔貼り合わせ工程において、樹脂フィルム上に、雌型と雄型からなるプレス型を配置し、雌型と雄型の間に金属箔を挟んで、該金属箔をプレスにより打ち抜くと共に、打ち抜かれた金属箔を樹脂フィルム上に貼り合わせる。次に、樹脂フィルム貼り合わせ工程において、金属箔が貼り合わされた樹脂フィルム上に、もう一枚の樹脂フィルムを積層し、該積層体を加熱しながら加圧して、樹脂フィルム同士を貼り合わせ前記絶縁基板とすると共に、貼り合わされた樹脂フィルムの界面に金属箔を埋め込んで前記配線とする。

尚、絶縁基板中に埋め込む配線を複数層とする場合には、上記した金属箔貼り合わせ工程と樹脂フィルム貼り合わせ工程を繰り返すことで製造可能である。

以上の構成と製造方法によれば、先に説明した任意の数の貫通穴や他基板との電気接続に利用する任意の数の配線端部の一括形成が可能で、上記配線基板を低コストで製造可能である。

本発明に係る配線基板の一例を模式的に示した図で、（ａ）は、配線基板１０の要部の正面図であり、（ｂ）は、（ａ）における一点鎖線Ａ−Ａでの断面図である。 図１に示した配線基板１０と他基板（プリント基板２０）の接続体１００を模式的に示した図で、（ａ）は、接続体１００の要部の正面図であり、（ｂ）は、（ａ）における一点鎖線Ｂ−Ｂでの断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は、図１に示した配線基板１０の製造方法の一例を示す図で、配線基板１０の製造工程別の断面図である。 （ａ），（ｂ）は、図１に示した配線基板１０の製造方法の一例を示す図で、配線基板１０の製造工程別の断面図である。 （ａ），（ｂ）は、図２に示した配線基板１０とプリント基板２０の接続体１００の製造方法の一例を示す図で、接続体１００の製造工程別の断面図である。 図１に示した配線基板１０の一つの変形例で、（ａ）は、配線基板１１の要部の正面図であり、（ｂ）は、（ａ）における一点鎖線Ｃ−Ｃでの断面図である。 （ａ），（ｂ）は、図１に示した配線基板１０の別の変形例で、それぞれ、配線基板１２，１３の要部の断面図である。 別の変形例で、（ａ）は、配線基板１４の要部の断面図であり、（ｂ）は、配線基板１４と他基板（プリント基板２１）の接続体１０１を模式的に示した断面図である。 別の変形例で、（ａ）は、配線基板１５の要部の断面図であり、（ｂ）は、配線基板１５と他基板（プリント基板２２）の接続体１０２を模式的に示した断面図である。 別の接続体の例で、（ａ）は、配線基板１６と他基板（半導体モジュール２３）の接続体１０３を模式的に示した正面図であり、（ｂ）は、（ａ）における一点鎖線Ｄ−Ｄでの断面図である。 （ａ），（ｂ）は、図１０に示した配線基板１６と半導体モジュール２３の接続体１０３の製造方法の一例を示す図で、接続体１０３の製造工程別の断面図である。 別の接続体の例で、（ａ）は、配線基板１７と他基板（プリント基板２４）の接続体１０４を模式的に示した正面図である。また、（ｂ）は、プリント基板２４の上面図であり、（ｃ）は、配線基板１７の正面図である。 車載用の電力変換装置への適用例で、（ａ）は、電力変換装置（接続体）１０５の正面図であり、（ｂ）は、電力変換装置１０５の側面図である。 （ａ）は、図１３の電力変換装置１０５で用いられている半導体モジュール２５ａの上面図であり、（ｂ）は、電力変換装置１０５で用いられている制御回路基板部２６の上面図である。 図１３の電力変換装置１０５で用いられている配線基板１８ａの正面図である。

以下、本発明を実施するための形態を、図に基づいて説明する。

図１は、本発明に係る配線基板の一例を模式的に示した図で、（ａ）は、配線基板１０の要部の正面図であり、（ｂ）は、（ａ）における一点鎖線Ａ−Ａでの断面図である。

また、図２は、図１に示した配線基板１０と他基板（プリント基板２０）の接続体１００を模式的に示した図で、（ａ）は、接続体１００の要部の正面図であり、（ｂ）は、（ａ）における一点鎖線Ｂ−Ｂでの断面図である。

図１に示す配線基板１０においては、金属箔２からなる配線が、絶縁基板１に埋め込まれている。そして、該配線の端部Ｔが、絶縁基板１の側面から突出するように構成されている。より詳細には、配線基板１０の一方の構成要素である絶縁基板１は、熱可塑性樹脂からなる２枚の樹脂フィルムＦａ，Ｆｂの貼り合わせによって形成されている。図１（ｂ）では、樹脂フィルムＦａ，Ｆｂの貼り合わせの界面が、点線で示されている。また、絶縁基板１には、貫通穴Ｋが形成されている。もう一方の構成要素である配線の金属箔２は、点線で示した樹脂フィルムＦａ，Ｆｂの貼り合わせの界面に配置されている。そして、該配線の端部Ｔが、絶縁基板１に形成された貫通穴Ｋの側面から突出するように構成されている。尚、図１の配線基板１０では、貫通穴Ｋの側面から配線端部Ｔが突出する例が示されているが、後述するように、絶縁基板１の外周側面から配線端部を突出するようにしてもよい。

上記した配線基板１０の構成によれば、コネクタ等の接続部品を用いることなく、絶縁基板１の側面から突出する配線端部Ｔを他基板との電気接続に利用することができ、他基板と組み合わせた立体的な配線を構成することができる。例えば、図２の接続体１００で例示したように、接続対象の基板が、絶縁基材３の表面に金属配線パッドＰが形成されているプリント基板２０の場合、該金属配線パッドＰに、配線基板１０の配線端部Ｔを半田３０で直接接合することができる。従って、図１に示した配線基板１０を用いることで、他基板（図２のプリント基板２０）との電気接続においてコネクタ等の接続部品とその組み付け工数が不要となり、製造コストを低減することができる。

また、図１の配線基板１０における金属箔２の厚さは、適宜設定可能である。このため、該金属箔２を例えば導電率が高く柔軟で安価な銅箔とし、金属箔２の厚さを薄くして絶縁基板１の側面から突出する配線端部Ｔを垂れた状態とすれば、該配線端部Ｔは、自由に変形可能となる。従って、図２の接続体１００で例示したように、該配線端部Ｔを他基板との電気接続に用いれば、両基板の間に振動や熱による膨張収縮が加わっても、これらの影響の両基板での差異を、自由変形可能な該配線端部Ｔに吸収させることができる。このため、両基板の接続部に加わるこれらの影響の応力が緩和されて、信頼性の高い接合部とすることができる。

以上のように、図１の配線基板１０は、絶縁基板１の側面から突出する配線端部Ｔを他基板との電気接続に利用し、該配線端部Ｔに、振動や熱による膨張収縮の影響の両基板での差異を吸収させるものである。従って、配線基板１０を構成する絶縁基板１は、ガラスエポキシ基板のような熱硬化性樹脂を用いる硬い絶縁基板であってもよいし、特許文献１の基板間接続構造で用いられているフレキシブルプリント基板のように、可撓性を有する絶縁基板であってもよい。尚、フレキシブルプリント基板のように軽量で可撓性を有する絶縁基板とした場合には、前述したように、該絶縁基板に対してもある程度の振動緩衝効果を持たせることができる。

以上のようにして、図１の配線基板１０は、他基板との直接接続に適する配線基板であって、十分な耐振性を確保できると共に、組立や接続が容易で安価な配線基板とすることができる。

次に、図１に示した配線基板１０の製造方法について説明する。

図３（ａ）〜（ｅ）と図４（ａ），（ｂ）は、図１に示した配線基板１０の製造方法の一例を示す図で、配線基板１０の製造工程別の断面図である。尚、図３と図４に示した各工程の断面図は、図１に示した配線基板１０のＡ−Ａ断面を９０°回転して拡大した図に対応している。

図１の配線基板１０を製造するにあたっては、図３（ａ）に示すように、最初に、それぞれ貫通穴ＫＦａ，ＫＦｂが形成された熱可塑性樹脂からなる２枚の樹脂フィルムＦａ，Ｆｂを準備しておく。

次に、図３（ｂ）に示すように、例えば樹脂フィルムＦａ上に、雌型ＤＦａと雄型ＤＭａからなるプレス型を配置する。そして、両方の型の間に金属箔２を挟んで、樹脂フィルムＦａに力が加わらない状態で、金属箔２を白抜き矢印で示したようにプレスにより打ち抜き、所定の配線パターン形状に切断する。また、切断後に、雄型ＤＭａで打ち抜かれた金属箔２をそのまま樹脂フィルムＦａの所定位置に押し付けて、貼り合わせる。これによって、図３（ｃ）に示すように、打ち抜かれた金属箔２が樹脂フィルムＦａに仮固定されると共に、図１の配線基板１０において貫通穴Ｋの側面から突出する一方の配線端部Ｔが形成される。

次に、図１に示した配線基板１０は貫通穴Ｋの同じ位置で２つの配線端部Ｔが重なるように構成されているため、図３（ｄ）に示すように、上記工程を再び繰り返して、反対側のもう一方の配線端部Ｔを形成する。すなわち、図３（ｃ）で形成された樹脂フィルムＦａ上に、雌型ＤＦｂと雄型ＤＭｂからなるプレス型を配置し、両方の型の間にもう一枚の金属箔２を挟んで、該金属箔２をプレスにより白抜き矢印で示したように打ち抜く。これによって、図３（ｅ）に示すように、所定形状の配線パターンに打ち抜かれたもう一枚の金属箔２を反対側の樹脂フィルムＦａ上に貼り合わせ、配線基板１０の貫通穴Ｋの側面から突出するもう一方の配線端部Ｔを形成する。尚、貫通穴Ｋの同じ位置で２つの配線端部Ｔが重ならない構成であれば、図３（ｄ），（ｅ）の工程は省略し、図３（ｂ），（ｃ）の工程で全ての配線端部Ｔを一括形成することができる。

次に、図４（ａ）に示すように、図３（ｅ）の金属箔２が貼り合わされた樹脂フィルムＦａ上に、図３（ａ）で準備したもう一枚の樹脂フィルムＦｂを積層する。そして、白抜き矢印で示したように、該積層体を熱プレス板Ｐｈで加熱しながら加圧して、樹脂フィルムＦａ，Ｆｂ同士を熱圧着で貼り合わせる、絶縁基板１とする。また、これによって貼り合わされた樹脂フィルムＦａ，Ｆｂの界面に所定形状の配線パターンに打ち抜かれた金属箔２を埋め込んで配線とし、該配線の端部Ｔを貫通穴Ｋの側面から突出させる。

以上で、図１に示した配線基板１０が製造される。

以上の図３と図４で説明したように、図１の配線基板１０は、次のような３つの工程からなる製造方法で製造可能である。

最初に、樹脂フィルム準備工程において、複数枚の樹脂フィルムを準備する。次に、金属箔貼り合わせ工程において、樹脂フィルム上に、雌型と雄型からなるプレス型を配置し、雌型と雄型の間に金属箔を挟んで、該金属箔をプレスにより打ち抜くと共に、打ち抜かれた金属箔を樹脂フィルム上に貼り合わせる。次に、樹脂フィルム貼り合わせ工程において、金属箔が貼り合わされた樹脂フィルム上に、もう一枚の樹脂フィルムを積層し、該積層体を加熱しながら加圧して、樹脂フィルム同士を貼り合わせ前記絶縁基板とすると共に、貼り合わされた樹脂フィルムの界面に金属箔を埋め込んで前記配線とする。

以上の構成と製造方法によれば、図３と図４に例示したように、配線基板１０の基板製造工程内において、金属箔２からなる配線の成形時に、他基板と電気接続するための配線端部Ｔを同時に形成可能である。また、任意の数の貫通穴Ｋや任意の数の配線端部Ｔの一括形成も可能であり、上記構成の配線基板を低コストで製造することができる。

図５（ａ），（ｂ）は、図２に示した配線基板１０とプリント基板２０の接続体１００の製造方法の一例を示す図で、接続体１００の製造工程別の断面図である。尚、図５に示した各工程の断面図は、図２に示した接続体１００のＢ−Ｂ断面に対応している。

図２の接続体１００を製造するにあたっては、図５（ａ）に示すように、接続対象であるプリント基板２０の金属配線パッドＰ上に、ペースト状の半田３０を予め塗布しておく。そして、配線端部Ｔが突出している配線基板１０の貫通穴Ｋに、金属配線パッドＰが形成されているプリント基板２０の先端を挿入する。

次に、図５（ｂ）に示すように、配線基板１０の貫通穴Ｋにプリント基板２０の先端を所定位置まで挿入して、貫通穴Ｋから突出している配線端部Ｔを変形させる。そして、配線端部Ｔと金属配線パッドＰ（および半田２０）が重なった状態で、熱圧着機により半田３０を溶融し、配線端部Ｔと金属配線パッドＰを半田付けする。

以上で、図２に示した接続体１００が製造される。

上記製造方法では、金属配線パッドＰへの半田３０の塗布を、プリント基板２０への電子部品の実装時において、電子部品が搭載されるランドへの半田の塗布工程で同時に行うことができる。従って、半田３０として特別な接続材料や塗布工程が不要であり、配線基板１０と他基板（プリント基板２０）との接続体１００を低コストで製造することができる。

図１の配線基板１０では、絶縁基板１に貫通穴Ｋを形成し、配線端部Ｔが貫通穴Ｋの側面から突出するように構成している。該構成によれば、配線基板の所望する任意の位置に任意の数だけ貫通穴を形成し、他基板と接続するための配線端部を所望する任意の数だけ引き出すことができる。このため、複数の他基板と電気接続する場合であっても、電気接続に利用する全ての配線端部を、一枚の配線基板に集約することができる。従って、例えば後述する車載用の電力変換装置のように、金属配線パッドやリード端子が周辺部に配置された他基板が複数個積層され、１枚の上記配線基板で積層された複数個の他基板を一括して接続するような用途にも好適である。

例えば、上記配線基板を電力変換装置の駆動回路基板に接続する場合、絶縁基板の側面から突出する上記配線端部を駆動制御信号の接続に用い、電力供給用の端子間接続には、それに適したコネクタ等の接続部品を搭載するようにしてもよい。また、上記配線基板は、金属箔からなる配線だけでなく、例えば抵抗素子や容量素子およびトランジスタ等の電子部品を搭載して、電気回路を構成することも可能である。従って、上記配線基板は、例えば特許文献２に記載された電力変換装置のように、複数積層される半導体モジュールに直交配置され、該複数の半導体モジュールに接続される制御基板への適用も可能であり、組立や接続も容易である。

次に、図１に示した配線基板１０の変形例について説明する。

前述したように、図１に例示した配線基板１０において、金属箔２の厚さや配線端部Ｔの幅、長さ、形状等は、適宜設定可能である。

図６は、図１に示した配線基板１０の一つの変形例で、（ａ）は、配線基板１１の要部の正面図であり、（ｂ）は、（ａ）における一点鎖線Ｃ−Ｃでの断面図である。尚、以下に示す配線基板の各例において、図１に示した配線基板１０と同様の部分については、同じ符号を付した。

図１に示した配線基板１０では、貫通穴Ｋの側面から突出する６つの配線端部Ｔが、同じ厚さの金属箔２で形成され、同じ幅と長さに設定されている。これに対して、図６に示す配線基板１１においては、図の上側の配線および配線端部Ｔａが厚い金属箔２ａで形成されており、図の下側の配線および配線端部Ｔｂが薄い金属箔２ｂで形成されている。また、図の下側の３つの配線および配線端部Ｔｂは、それぞれ異なる幅に設定されている。

図６に例示した配線基板１１のように、金属箔２ａ，２ｂの種類と厚さ、および配線端部Ｔａ，Ｔｂの幅、形状、ピッチ等は、他基板と電気接続して使用する電流・電圧等の条件によって、適宜、最適な値に設定可能である。

図７（ａ），（ｂ）は、図１に示した配線基板１０の別の変形例で、それぞれ、配線基板１２，１３の要部の断面図である。尚、図７（ａ），（ｂ）に示す配線基板１２，１３の各断面図は、図１（ｂ）に示した配線基板１０の断面図に対応している。

図７（ａ）に示す配線基板１２では、貫通穴Ｋの側面から突出している配線端部Ｔの長さが、図１に示した配線基板１０における配線端部Ｔの長さに較べて、長く設定されている。また、図７（ｂ）に示す配線基板１３では、貫通穴Ｋの側面から突出している配線端部Ｔの長さが、図１に示した配線基板１０における配線端部Ｔの長さに較べて、短く設定されている。

図７（ａ），（ｂ）に例示した配線基板１２，１３のように、貫通穴Ｋの側面から突出している配線端部Ｔの長さ、および貫通穴Ｋの形状や大きさも、接続対象の他基板の厚さや金属配線パッドの大きさ等の条件によって、適宜、最適な値に設定可能である。尚、配線端部Ｔは、図２に示した接続体１００の接続構造からわかるように、一部が中空に浮いた状態で他基板と接続される。このため、貫通穴Ｋの側面から突出する配線端部Ｔは、接続対象の他基板の厚さとは無関係に、任意の長さに設定することができる。従って、例えば図７（ａ）に示した配線基板１２のように配線端部Ｔを長くして、他基板の金属配線パッドとの接続面積を大きくすることで、接続部の抵抗を低減すると共に、高い接合強度を確保することができる。

図８は、別の変形例で、（ａ）は、配線基板１４の要部の断面図であり、（ｂ）は、配線基板１４と他基板（プリント基板２１）の接続体１０１を模式的に示した断面図である。

図８（ａ）に示す配線基板１４は、金属箔２ｃ，２ｄからなる２層構造の配線が、絶縁基板１ａに埋め込まれている。絶縁基板１ａは、熱可塑性樹脂からなる３枚の樹脂フィルムＦｃ〜Ｆｅの貼り合わせによって形成されており、配線の金属箔２ｃ，２ｄは、点線で示した樹脂フィルムＦｃ〜Ｆｅの貼り合わせの界面に配置されている。そして、２層構造の配線端部Ｔｃ，Ｔｄが、絶縁基板１ａに形成されている貫通穴Ｋａの側面から突出している。尚、配線基板１４のように、絶縁基板中に埋め込む配線を複数層とする場合には、前述した金属箔貼り合わせ工程と樹脂フィルム貼り合わせ工程を繰り返すことで製造可能である。

図８（ｂ）に示す配線基板１４と他基板（プリント基板２１）の接続体１０１では、プリント基板２１の上面に１つの金属配線パッドＰａが形成されており、配線基板１４の２つの配線端部Ｔｃ，Ｔｄが、同じ金属配線パッドＰａに半田３０で接合されている。一方、プリント基板２１の下面に２つの金属配線パッドＰｂ、Ｐｃが形成されており、２層構造の２つの配線端部Ｔｃ，Ｔｄが、金属配線パッドＰｂ、Ｐｃに対して、それぞれ別々に半田３０で接合されている。

図２と図８の接続構造からわかるように、貫通穴の上下に配線端部を有する配線基板１０〜１４を用いれば、両側の表面に配線が形成される両面基板（プリント基板２０，２１）に対して、スルーホールを形成することなく、両表面間を電気接続することができる。従って、例えばスルーホールメッキができない基板であっても、配線基板１０〜１４を介して、両表面に跨る回路形成が可能となる。

図９は、別の変形例で、（ａ）は、配線基板１５の要部の断面図であり、（ｂ）は、配線基板１５と他基板（プリント基板２２）の接続体１０２を模式的に示した断面図である。

図９（ａ）に示す配線基板１５も、図８に示した配線基板１４と同様に、金属箔２ｅ，２ｆからなる２層構造の配線が、絶縁基板１ｂに埋め込まれている。絶縁基板１ｂは、熱可塑性樹脂からなる３枚の樹脂フィルムＦｃ〜Ｆｅの貼り合わせによって形成されており、配線の金属箔２ｅ，２ｆは、点線で示した樹脂フィルムＦｃ〜Ｆｅの貼り合わせの界面に配置されている。

一方、図８に示した配線基板１４では、２層構造の配線端部Ｔｃ，Ｔｄが、絶縁基板１ａに形成されている貫通穴Ｋａの側面から突出していた。これに対して、図９（ａ）に示す配線基板１５では、絶縁基板１ｂに貫通穴が形成されておらず、金属箔２ｅ，２ｆからなる配線の端部Ｔｅ，Ｔｆが、絶縁基板１ｂの外周の側面から突出している。

図９（ｂ）に示す配線基板１５と他基板（プリント基板２２）の接続体１０２では、プリント基板２２の上面に、２つの金属配線パッドＰｄ、Ｐｅが形成されている。そして、配線基板１５の外周側面から突出している２つの配線端部Ｔｅ，Ｔｆが、それぞれ、金属配線パッドＰｄ、Ｐｅに半田３０で接合されている。

図９の配線基板１５と他基板（プリント基板２２）の接続体１０２に例示したように、配線基板１５に貫通穴を形成せず、基板同士貫通させなくても、立体的な配線を構成することが可能である。

図１０は、別の接続体の例で、（ａ）は、配線基板１６と他基板（半導体モジュール２３）の接続体１０３を模式的に示した正面図であり、（ｂ）は、（ａ）における一点鎖線Ｄ−Ｄでの断面図である。

また、図１１（ａ），（ｂ）は、図１０に示した配線基板１６と半導体モジュール２３の接続体１０３の製造方法の一例を示す図で、接続体１０３の製造工程別の断面図である。

図１０の接続体１０３で用いられている配線基板１６は、先に説明した配線基板と同様で、配線端部Ｔｇが、絶縁基板１に形成された貫通穴Ｋｂの側面から突出するように構成されている。一方、配線基板１６の接続対象の基板は、先に説明したプリント基板２０〜２２と異なり、リードフレームに半導体素子や制御回路基板が搭載されて樹脂モールドされ、リード端子Ｌがモールド樹脂４から突出する半導体モジュール２３である。また配線基板１６の配線端部Ｔｇと半導体モジュール２３のリード端子Ｌの接続には、先に説明したように半田３０を用いてもよいが、図１０の接続体１０３では、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、配線端部Ｔｇとリード端子Ｌを溶接で接合している。

図１２は、別の接続体の例で、（ａ）は、配線基板１７と他基板（プリント基板２４）の接続体１０４を模式的に示した正面図である。また、（ｂ）は、プリント基板２４の上面図であり、（ｃ）は、配線基板１７の正面図である。

図１２（ａ）の接続体１０４で用いられている配線基板１７には、図１２（ｃ）に示すように、配線端部Ｔが突出する貫通穴Ｋの近くに、位置決め貫通穴ＩＫが設けられている。また、接続対象のプリント基板２４には、図１２（ｂ）に示すように、配線基板１７の位置決め貫通穴ＩＫに嵌合する位置決め突起部ＩＴが設けられている。そして、図１２（ａ）に示す接続体１０４では、配線基板１７とプリント基板２４が位置決め貫通穴ＩＫと位置決め突起部ＩＴで位置決めされ、配線端部Ｔと金属配線パッドＰが半田３０で接合されている。

配線基板の側面から突出する配線端部を他基板の金属配線パッドやリード端子に電気接続する場合、接続精度を上げるためには、両基板が互いに位置決めされている必要がある。従って、図１２で例示したように、配線基板には他基板の金属配線パッドやリード端子に電気接続される配線端部の周りにおいて位置決め貫通穴が設けられ、他基板には配線基板の前記位置決め貫通穴に嵌合する位置決め突起部が設けられていることが好ましい。そして、配線基板と他基板が、該位置決め貫通穴と位置決め突起部で位置決めされるようにする。これによれば、配線端部と金属配線パッドやリード端子のサイズおよびピッチが小さい場合においても、両者が確実に位置決めされ、接続も容易になる。

図１３〜図１５は、上記配線基板の車載用の電力変換装置への適用例である。

図１３（ａ）は、電力変換装置（接続体）１０５の正面図であり、図１３（ｂ）は、電力変換装置１０５の側面図である。図１４（ａ）は、図１３の電力変換装置１０５で用いられている半導体モジュール２５ａの上面図であり、図１４（ｂ）は、電力変換装置１０５で用いられている制御回路基板部２６の上面図である。また、図１５は、図１３の電力変換装置１０５で用いられている配線基板１８ａの正面図である。

図１３に示す電力変換装置１０５は、半導体素子が樹脂モールドされた半導体モジュール２５ａ〜２５ｃと、半導体モジュール２５ａ〜２５ｃに熱的に接触して、半導体モジュール２５ａ〜２５ｃを冷却する冷却器４０と、半導体素子の動作を制御する制御回路基板を収容し、冷却器４０に熱的に接触して配置された制御回路基板部２６と、半導体モジュール２５ａ〜２５ｃと制御回路基板部２６を電気接続する配線基板１８ａ，１８ｂとを備えている。電力変換装置１０５は、半導体モジュール２５ａ〜２５ｃの半導体素子（スイッチング素子）を用いて、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を構成する。尚、半導体モジュール２５ａ，２５ｂは、駆動用の半導体モジュールであり、半導体モジュール２５ｃは、昇圧用の半導体モジュールである。

図１４（ａ）に示す駆動用の半導体モジュール２５ａは、プラス側及びマイナス側の一対の電源端子Ｂ、負荷の３相モータのコイルに接続される３つ１組の駆動端子Ｏ、及び制御回路基板からの制御信号を受け取る素子制御端子（リード端子）Ｌｓを有している。素子制御端子Ｌｓには、破線で囲った駆動用の半導体素子へのスイッチング信号を受け取る端子以外にも、電圧又は電流の監視用の端子等がある。尚、図１３に示す半導体モジュール２５ｂ，２５ｃについても、半導体モジュール２５ａと同様の構造を有している。

図１４（ｂ）に示す制御回路基板部２６の制御回路基板には、駆動用の半導体モジュール２５ａ，２５ｂの駆動用における素子制御端子Ｌｓ、および昇圧用の半導体モジュール２５ｃの素子制御端子Ｌｓへ、適宜タイミングで制御信号を送る制御回路が形成されている。制御回路基板部２６の制御回路基板からは、半導体モジュール２５ａ〜２５ｃの各素子制御端子Ｌｓに接続される基板制御端子（金属配線パッド）Ｐｓが引き出されている。

図１５に示す配線基板１８ａには、各半導体モジュール２５ａ〜２５ｃの素子制御端子Ｌｓに接続するための貫通穴Ｋｃと、該貫通穴Ｋｃの側面から突出する配線端部Ｔｈが形成されている。尚、配線基板１８ａにおける貫通穴Ｋｏは、各半導体モジュール２５ａ〜２５ｃの３つ１組の駆動端子Ｏを貫通させるための穴である。また、配線基板１８ａには、制御回路基板部２６の基板制御端子Ｐｓに接続するための貫通穴Ｋｄと、該貫通穴Ｋｄの側面から突出する配線端部Ｔｉが形成されている。尚、図１３に示す反対側の配線基板１８ｂについても、図１５の配線基板１８ａと同様の構造を有しており、各半導体モジュール２５ａ〜２５ｃの素子制御端子Ｌｓに接続するための貫通穴Ｋｃと配線端部Ｔｈ、および制御回路基板部２６の基板制御端子Ｐｓに接続するための貫通穴Ｋｄと配線端部Ｔｉが形成されている。

そして、図１３（ａ）に示すように、電力変換装置１０５においては、配線基板１８ａ，１８ｂの貫通穴Ｋｃを貫通する半導体モジュール２５ａ〜２５ｃの各素子制御端子Ｌｓに、配線基板１８ａ，１８ｂの配線端部Ｔｈが半田や溶接で接続されている。また、配線基板１８ａ，１８ｂの貫通穴Ｋｄを貫通する制御回路基板部２６の各基板制御端子Ｐｓに、配線基板１８ａ，１８ｂの配線端部Ｔｉが半田で接続されている。そして、電力変換装置１０５においては、各半導体モジュール２５ａ〜２５ｃと制御回路基板部２６とが、配線基板１８ａ，１８ｂに埋め込まれている配線を介して、互いに電気接続されている。

図１３〜図１５に示す車載用の電力変換装置１０５において、配線基板１８ａ，１８ｂとその接続対象である半導体モジュール２５ａ〜２５ｃおよび制御回路基板部２６の各組み合わせについても、先に詳述したように、十分な耐振性を確保できると共に、組立や接続が容易であることは言うまでもない。

１０〜１７，１８ａ，１８ｂ 配線基板
１，１ａ，１ｂ 絶縁基板
Ｋ，Ｋａ〜Ｋｄ 貫通穴
２，２ａ〜２ｆ 金属箔
Ｔ，Ｔａ〜Ｔｉ （配線）端部
２０〜２４，２５ａ〜２５ｃ，２６ 他基板（プリント基板、半導体モジュール）
Ｐ，Ｐａ〜Ｐｄ，Ｐｓ 金属配線パッド
Ｌ，Ｌｓ リード端子
１００〜１０５ 接続体

Claims (11)

1. 金属箔（２，２ａ〜２ｆ）からなる配線が、絶縁基板（１，１ａ，１ｂ）に埋め込まれてなり、
   前記配線の端部（Ｔ，Ｔａ〜Ｔｉ）が、前記絶縁基板の側面から突出してなることを特徴とする配線基板。
2. 前記絶縁基板に、貫通穴（Ｋ，Ｋａ〜Ｋｄ）が形成されてなり、
   前記配線の端部が、前記貫通穴の側面から突出してなることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
3. 前記絶縁基板が、可撓性を有することを特徴とする請求項１または２に記載の配線基板。
4. 前記絶縁基板が、熱可塑性樹脂からなる複数枚の樹脂フィルム（Ｆａ〜Ｆｅ）の貼り合わせによって形成されてなり、
   前記配線が、前記樹脂フィルムの貼り合わせの界面に配置されてなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の配線基板。
5. 前記金属箔が、銅箔からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の配線基板。
6. 請求項４に記載の配線基板の製造方法であって、
   前記複数枚の樹脂フィルムを準備する樹脂フィルム準備工程と、
   前記樹脂フィルム上に、雌型と雄型からなるプレス型を配置し、前記雌型と雄型の間に金属箔を挟んで、該金属箔をプレスにより打ち抜くと共に、打ち抜かれた金属箔を樹脂フィルム上に貼り合わせる金属箔貼り合わせ工程と、
   前記金属箔が貼り合わされた樹脂フィルム上に、もう一枚の樹脂フィルムを積層し、該積層体を加熱しながら加圧して、前記樹脂フィルム同士を貼り合わせ前記絶縁基板とすると共に、貼り合わされた前記樹脂フィルムの界面に前記金属箔を埋め込んで前記配線とする樹脂フィルム貼り合わせ工程と、を有してなることを特徴とする配線基板の製造方法。
7. 請求項１に記載の配線基板と他基板（２０〜２４，２５ａ〜２５ｃ，２６）の接続体（１００〜１０５）であって、
   前記他基板が、絶縁基材の表面に金属配線パッド（Ｐ，Ｐａ〜Ｐｄ，Ｐｓ）が形成されてなる基板、またはリードフレームからなるリード端子（Ｌ，Ｌｓ）がモールド樹脂から突出する基板であり、
   前記配線の端部が、前記金属配線パッドまたは前記リード端子に、半田で接合されてなることを特徴とする配線基板と他基板の接続体。
8. 請求項１に記載の配線基板と他基板の接続体であって、
   前記他基板が、リードフレームからなるリード端子がモールド樹脂から突出する基板であり、
   前記配線の端部が、前記リード端子に、溶接で接合されてなることを特徴とする配線基板と他基板の接続体。
9. 前記配線の端部の周りにおいて、前記配線基板に位置決め貫通穴（ＩＫ）が設けられ、
   前記他基板に、前記位置決め貫通穴に嵌合する位置決め突起部（ＩＴ）が設けられ、
   前記配線基板と前記他基板が、前記位置決め貫通穴と前記位置決め突起部で、位置決めされてなることを特徴とする請求項７または８に記載の配線基板と他基板の接続体。
10. 前記他基板が、複数個、積層されてなり、
    １枚の前記配線基板で、前記積層された複数個の他基板が接続されてなることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載の配線基板と他基板の接続体。
11. 前記接続体が、車載用の電力変換装置（１０５）であることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の配線基板と他基板の接続体。

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