JP5437710B2 - Metal core substrate manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、コネクタが挿抜される端子部と均熱用のコア部とを有する中間層に、端子部と導通する回路パターンを表面に有する基板を積層したメタルコア基板の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a metal core substrate in which a substrate having a circuit pattern electrically connected to a terminal portion is laminated on an intermediate layer having a terminal portion into which a connector is inserted and removed and a soaking core portion.
例えば、車両の電気接続箱では、電子部品の発熱による局所的な温度上昇を回避するために、中間層にメタルプレート(コア部)を有するメタルコア基板を配線基板として用いる場合がある(例えば、特許文献1)。 For example, in an electrical junction box of a vehicle, a metal core substrate having a metal plate (core portion) in an intermediate layer may be used as a wiring substrate in order to avoid a local temperature increase due to heat generation of electronic components (for example, patents) Reference 1).
このようなメタルコア基板では、コア部と共に端子部が中間層に設けられる場合、これらコア部と端子部が、金型を用いた打ち抜きプレス加工によって、一枚の金属板から成型される。成型されたコア部と端子部は、これらと共にプレス加工後の金属板に残る四方のフレームに、リブを介して支持される。これにより、コア部と端子部は、最終レイアウトと同じ相対位置関係を保ったまま基板の積層工程に移送される。 In such a metal core substrate, when the terminal portion is provided in the intermediate layer together with the core portion, the core portion and the terminal portion are molded from a single metal plate by punching press processing using a mold. The core part and the terminal part thus molded are supported by ribs on the four frames remaining on the metal plate after press working together. Thus, the core portion and the terminal portion are transferred to the substrate stacking process while maintaining the same relative positional relationship as that of the final layout.
ところで、上述したコア部は、基板表面の均熱化や温度上昇の抑制を図るため、導電率の高い材料で形成することが望ましい。一方、端子部は、コネクタの度重なる挿抜にも耐え得るように、硬度の高い材料で形成することが望ましい。 By the way, the above-described core part is desirably formed of a material having high conductivity in order to equalize the temperature of the substrate surface and suppress the temperature rise. On the other hand, it is desirable that the terminal portion is formed of a material having high hardness so that it can withstand repeated insertion and removal of the connector.
しかし、コア部として必要な導電率と端子部として必要な硬度とを同時に満たす材料は少なく高価である。また、そのような材料でコア部と端子部を製造した場合は、端子部ほど高い硬度を必要としないコア部を硬度の面でオーバースペックで製造し、かつ、コア部ほど高い導電率を必要としない端子部を導電率の面でオーバースペックで製造することになる。 However, the material that satisfies the electrical conductivity necessary for the core portion and the hardness necessary for the terminal portion at the same time is small and expensive. In addition, when the core part and terminal part are manufactured with such materials, the core part that does not require as high hardness as the terminal part is manufactured with over-spec in terms of hardness, and the core part requires higher conductivity. The terminal portion that is not to be manufactured is manufactured with overspec in terms of conductivity.
しかも、コア部と端子部が最終レイアウトと同じ相対位置関係で一枚の金属板から打ち抜きプレス加工されることから、コア部と端子部の間隔の部分やコア部と端子部を支持する四方のフレームの部分に費やされる金属板部分が発生する分、金属板からコア部や端子部を製造する際の歩留まりが悪くなる。 Moreover, since the core portion and the terminal portion are stamped and pressed from a single metal plate in the same relative positional relationship as the final layout, the four portions that support the core portion and the terminal portion are supported. Since the metal plate portion consumed in the frame portion is generated, the yield when the core portion and the terminal portion are manufactured from the metal plate is deteriorated.
このため、上述したメタルコア基板の従来の製造方法では、コスト面で改善の余地があった。 For this reason, the conventional manufacturing method of the metal core substrate described above has room for improvement in terms of cost.
本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、高い導電率が求められるコア部と高い硬度が求められる端子部とを中間層に有するメタルコア基板を安価に製造することができるメタルコア基板の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to manufacture a metal core substrate having a core portion requiring high conductivity and a terminal portion requiring high hardness in an intermediate layer at low cost. The object is to provide a method of manufacturing a metal core substrate.
上記目的を達成するため、請求項1に記載した本発明のメタルコア基板の製造方法は、コネクタが挿抜される端子部と均熱用のコア部とを有する中間層に、前記端子部と導通する回路パターンを表面に有する基板を積層したメタルコア基板の製造方法であって、前記コア部よりも相対的に硬度の高い材料により前記端子部をプレス成型すると共に、前記端子部よりも相対的に導電率の高い材料により前記コア部をプレス成型し、プレス成型された前記端子部及び前記コア部を、前記メタルコア基板におけるレイアウトに応じた相対位置に位置決めした状態で、前記基板の積層工程に投入することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the metal core substrate manufacturing method of the present invention described in claim 1 is electrically connected to the terminal portion in an intermediate layer having a terminal portion into which the connector is inserted and removed and a soaking core portion. A method of manufacturing a metal core substrate in which a substrate having a circuit pattern on a surface is laminated, wherein the terminal portion is press-molded with a material having a hardness relatively higher than that of the core portion, and is more electrically conductive than the terminal portion. The core part is press-molded with a high-rate material, and the terminal part and the core part that have been press-molded are placed in a relative position according to the layout of the metal core substrate, and the substrate is laminated. It is characterized by that.
請求項1に記載した本発明のメタルコア基板の製造方法によれば、コア部と端子部とを別々の材料からそれぞれプレス成型するので、メタルコア基板におけるコア部と端子部との間隔に応じた形状を、それらの材料となる金属板からプレス成型により切り落とす必要がない。また、プレス成型したコア部と端子部とを位置決めするためのフレームを金属板から作製する必要もない。したがって、コア部の材料となる金属板や端子部の材料となる別の金属板を、コア部や端子部のプレス成型に効率良く使用することができ、それらの金属板からコア部や端子部をプレス成型する際の歩留まりを向上させることができる。 According to the metal core substrate manufacturing method of the present invention described in claim 1, since the core portion and the terminal portion are respectively press-molded from different materials, the shape according to the interval between the core portion and the terminal portion in the metal core substrate. Is not required to be cut off from the metal plates used as the material by press molding. Further, it is not necessary to produce a frame for positioning the press-molded core part and terminal part from a metal plate. Therefore, the metal plate used as the material of the core part and another metal plate used as the material of the terminal part can be efficiently used for the press molding of the core part and the terminal part. The yield at the time of press molding can be improved.
また、請求項2に記載した本発明のメタルコア基板の製造方法は、請求項1に記載した本発明のメタルコア基板の製造方法において、前記コア部の両側に、互いに表裏反転させた同一のプレス成型品をそれぞれ加工して作製した前記端子部を配置して、これら端子部を前記コア部と共に前記積層工程に投入することを特徴とする。 A method for manufacturing a metal core substrate according to the present invention described in claim 2 is the same press molding method as in the method for manufacturing a metal core substrate according to claim 1, wherein both sides of the core portion are reversed from each other. The terminal portions produced by processing the respective products are arranged, and these terminal portions are put into the laminating step together with the core portion.
請求項2に記載した本発明の本発明のメタルコア基板の製造方法によれば、請求項1に記載した本発明のメタルコア基板の製造方法において、端子部のプレス成型に用いる金型を、コア部の各側部に配置する端子部どうしで共通化し、メタルコア基板の製造にかかるコストを低減させることができる。 According to the method for producing a metal core substrate of the present invention according to claim 2, in the method for producing a metal core substrate of the present invention according to claim 1, a die used for press molding of the terminal portion is used as the core portion. It is possible to reduce the cost for manufacturing the metal core substrate by sharing the terminal portions arranged on the respective side portions.
さらに、請求項3に記載した本発明のメタルコア基板の製造方法は、請求項1又は2に記載した本発明のメタルコア基板の製造方法において、前記端子部を黄銅板によりプレス成型すると共に、前記コア部を無酸素銅板又はタフピッチ銅板によりプレス成型することを特徴とする。 Furthermore, the manufacturing method of the metal core board | substrate of this invention described in Claim 3 WHEREIN: The manufacturing method of the metal core board | substrate of this invention described in Claim 1 or 2 WHEREIN: While pressing the said terminal part with a brass plate, the said core The part is press-molded with an oxygen-free copper plate or a tough pitch copper plate.
請求項3に記載した本発明のメタルコア基板の製造方法によれば、請求項1又は2に記載した本発明のメタルコア基板の製造方法において、端子部に硬度の高い黄銅板を用いることで、コネクタの度重なる挿抜に対する耐久性を端子部に確実に持たせることができる。また、コア部に高い導電率を有する無酸素銅板又はタフピッチ銅板を用いることで、基板表面の均熱化や温度上昇の抑制を確実に図ることができる。 According to the method for manufacturing a metal core substrate of the present invention described in claim 3, in the method for manufacturing a metal core substrate of the present invention described in claim 1 or 2, a connector having a high hardness is used for the terminal portion. The terminal part can be reliably provided with durability against repeated insertion and removal. In addition, by using an oxygen-free copper plate or a tough pitch copper plate having a high conductivity for the core portion, it is possible to reliably achieve uniform heating of the substrate surface and suppression of temperature rise.
本発明のメタルコア基板の製造方法によれば、高い導電率が求められるコア部と高い硬度が求められる端子部とを中間層に有するメタルコア基板を安価に製造することができる。 According to the method for producing a metal core substrate of the present invention, a metal core substrate having a core portion requiring high conductivity and a terminal portion requiring high hardness in an intermediate layer can be produced at low cost.
以下、本発明によるメタルコア基板の製造方法の実施形態を、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, an embodiment of a method for producing a metal core substrate according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る配線基板10の表面層を示す説明図、図2は、中間層(即ち、表面層を取り除いた層)を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory view showing a surface layer of a
図2に示すように、配線基板10(請求項中のメタルコア基板に相当)の中間層のほぼ中央には、矩形状のメタルプレート(請求項中のコア部に相当)11が設けられている。該メタルプレート11は、金属製の材料で構成され、導電性を備える。
As shown in FIG. 2, a rectangular metal plate (corresponding to the core portion in the claims) 11 is provided in the approximate center of the intermediate layer of the wiring board 10 (corresponding to the metal core substrate in the claims). . The
また、配線基板10の左側の側辺部及び右側の側辺部には、短冊形状の突起型端子12(請求項中の端子部に相当)がそれぞれ複数個(図では12個ずつ)設けられ、各突起型端子12の一部は、配線基板10の外側に突起している。そして、配線基板10にコネクタ(図示省略)を接続する場合には、この突起した部分を端子として用いることができる。なお、各突起型端子12は、個々を区別する必要がある場合には、サフィックス「-n」を付して表記する。
In addition, a plurality of strip-shaped protruding terminals 12 (corresponding to terminal portions in the claims) are provided on each of the left side portion and the right side portion of the wiring board 10 (12 in the figure). A part of each
複数の突起型端子12のうちのいくつかは、連結部16を介して互いに連結されている。具体的には、図2に示す突起型端子12-1、12-2、12-3が連結部16により互いに連結され、突起型端子12-4、12-5が連結部16により互いに連結され、更に、突起型端子12-6、12-7が連結部16により互いに連結されている。
Some of the plurality of protruding
図1に示すように、配線基板10の表面には、絶縁性材料であるプリプレグ31が設けられて表面層とされている。この表面層には各種の電子部品15が搭載され、また回路パターン14が配索される。また、配線基板10の表面に設けられる回路パターン14と、中間層に設けられる突起型端子12とを接続するために、複数の突起型端子12うちの少なくとも一つに、スルーホール13が穿設されている(図2参照)。即ち、導電性のスルーホール13を経由して、突起型端子12と回路パターン14を電気的に接続することができる。
As shown in FIG. 1, a
この際、3つの突起型端子12-1、12-2、12-3のうち、一つの突起型端子12-3にのみスルーホール13が形成され、他の突起型端子12-1、12-2にはスルーホール13は形成されない。同様に、2つの突起型端子12-4、12-5のうち、一つの突起型端子12-4にのみスルーホール13が形成され、2つの突起型端子12-6、12-7のうち、一つの突起型端子12-6にのみスルーホール13が形成されている。
At this time, among the three protruding terminals 12-1, 12-2, 12-3, the through
上述した配線基板10は、一般的に、図3乃至図5の説明図に示すような工程を経て作製される。図4及び図5に示す説明図では、説明を簡略化するために、突起型端子12の数を左右5個ずつとしている。
The
まず、図3に示すように、メタルプレート11及び突起型端子12の材料となる一枚の金属板25の左右両側を、スズメッキ層に通してスズメッキする。図3中ハッチングを施した部分が金属板25のスズメッキされた部分である。そして、スズメッキされた一枚の金属板25を、エッチング、或いはプレス加工により、図4に示す如くの形状に加工する。具体的には、高い導電率と高い硬度とを兼ね備えた、ジルコニウム等を含んだ銅合金製の金属板25から、矩形状のメタルプレート11と、左右にそれぞれ5個ずつ設けられる短冊形状の突起型端子12とを、四方のフレーム25a,25b,25c,25cにリブ21を介して支持する形状に、金型を用いた打ち抜きプレス加工によって成型する。ここで、突起型端子12-11 、12-12 、12-13 は連結部16によって連結されており、また、突起型端子12-14 と12-15 も連結部16によって連結されている。
First, as shown in FIG. 3, the left and right sides of one
次いで、図5に示すように、金属箔を備えたプリプレグ(樹脂層)31を金属板25の片面或いは両面に積層し、このプリプレグ31を加熱プレスすることにより、配線基板10の外形を作製する。
Next, as shown in FIG. 5, a prepreg (resin layer) 31 provided with a metal foil is laminated on one or both sides of the
以後、プリプレグ31の表面に回路パターンをマスキングしエッチングすることで、所望する回路パターン14を形成し、さらに、プリプレグ31を貫通するスルーホール13を穿設し金属メッキすることで、回路パターン14と突起型端子12とを適宜な箇所で電気的に導通させる。
Thereafter, the circuit pattern is masked and etched on the surface of the
上述した一般的な作製工程では、一枚の金属板25からメタルプレート11と突起型端子12とを成型するので、メタルプレート11と突起型端子12とが同じ材料から成型されることになる。ところが、プリプレグ31の表面の均熱性と温度上昇の回避を図るためのメタルプレート11には、高い導電率が求められるのに対して、突起型端子12には、高い導電率ではなく、不図示のコネクタの挿抜に耐え得るだけの高い硬度が求められる。したがって、金属板25には高い導電率と高い硬度とを兼ね備えた高価な材料を使用しなければならなくなる。言い換えると、メタルプレート11には必要以上に高い硬度を備えた材料が使用され、突起型端子12には必要以上に高い導電率を備えた材料が使用されるため、双方ともオーバースペックのものが製造されてしまう。
In the general manufacturing process described above, the
しかも、メタルプレート11と突起型端子12とを、プリプレグ31を積層した後の最終レイアウトと同じ相対位置関係で、一枚の金属板25から打ち抜きプレス加工するために、メタルプレート11と突起型端子12の間隔の部分やメタルプレート11と突起型端子12を支持する四方のフレーム25a,25b,25cの部分によって消費される金属板25部分が発生する分、金属板25からメタルプレート11や突起型端子12を製造する際の歩留まりが悪くなってしまう。
In addition, the
そこで、本実施形態では、図6に示すように、配線基板10のメタルプレート11と突起型端子12とを別々の材料による金属板26,27から作製する。メタルプレート11は、例えば、無酸素銅やタフピッチ銅等の、導電率(IACS%)が95%以上ある金属板26から作製する。また、メタルプレート11の左右にそれぞれ配置する各突起型端子12は、例えば、黄銅等の、導電率(IACS%)が30〜80%程度の低さである代わりに金属板26よりも硬度が高い金属板27からそれぞれ作製する。なお、各金属板27,27の一方の側部はスズメッキしておく。図6中ハッチングを施した部分が金属板27のスズメッキされた部分である。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 6, the
図7に示すように、金属板26は、2つのメタルプレート11,11がリブ26aを介して連結された形状に加工する。また、各金属板27は、配線基板10の2つ分の各突起型端子12がリブ27aを介して1つのフレーム27bに接続された形状にそれぞれ加工する。メタルプレート11と突起型端子12との作製時には、メタルプレート11とフレーム27bとにそれぞれパイロットピン用ホール11a,27cが形成される。
As shown in FIG. 7, the
以上のようにして金属板26,27からそれぞれ作製した配線基板10の2つ分のメタルプレート11と突起型端子12は、図8に示すように、配線基板10における相対位置関係に位置決めされる。そして、図9に示すように、配線基板10の2つ分のメタルプレート11と突起型端子12の全体に跨って、金属箔を備えたプリプレグ(樹脂層)31を金属板25の片面或いは両面(本実施形態の場合は両面)に重ね合わせる。これにより、メタルプレート11及び突起型端子12による中間層とプリプレグ31による表面層とを重ねた配線基板積層体17が形成される。この配線基板積層体17において、メタルプレート11のパイロットピン用ホール11aは、プリプレグ31のパイロットピン用ホール31aと重なる。
As shown in FIG. 8, the two
配線基板積層体17は、図10に示すチャンバ40に投入されてプレスマシン50にセットされる。プレスマシン50では、メタルプレート11及び突起型端子12による中間層とプリプレグ31による表面層との積層プレス加工が行われる。
The
プレスマシン50は、固定盤51と可動盤52とを有しており、これらの間に複数の配線基板積層体17と加熱用ヒータ54とが、交互に重ねて配置される。各配線基板積層体17のパイロットピン用ホール11a,27c,31a(図8参照)や加熱用ヒータ54のパイロットピン用ホール54a(図8参照)には、固定盤51から立設された複数のパイロットピン53のいずれかが挿通される。この状態で、可動盤52が固定盤51側に移動して各配線基板積層体17を加圧することで、各加熱用ヒータ54により加熱された各配線基板積層体17の表面層(プリプレグ31)が中間層(メタルプレート11及び突起型端子12)に積層、接合される。
The press machine 50 includes a fixed
最後に、各配線基板積層体17の2つのメタルプレート11の間でプリプレグ31とリブ26aを切断すると共に、各フレーム27bと各突起型端子12との間でリブ27aを切断することで、2つの配線基板10が製造される。
Finally, the
以上の工程により製造される本実施形態の配線基板10は、導電率(IACS%)が95%以上ある金属板26から作製したメタルプレート11が、配線基板10の表面の均熱化や温度上昇の抑制を図り、金属板26よりも硬度が高い金属板27から作製した突起型端子12が、不図示のコネクタの度重なる挿抜にも十分耐えるという、互いに異なる特性を両方具備したものとなる。
In the
そして、本実施形態の配線基板10では、メタルプレート11の材料である金属板26に、突起型端子12のような硬度を求めなくて済み、また、突起型端子12の材料である金属板27に、メタルプレート11のような導電率を求めなくて済む。このため、メタルプレート11及び突起型端子12の材料として、ジルコニウム等を含んだ銅合金製の金属板25(図3参照)のような、必要以上のスペックを有する材料を用いる必要がなく、材料コストを低減させることができる。
In the
さらに、一枚の金属板25からメタルプレート11と突起型端子12とを作製する一般的な製造方法の場合には、配線基板10における配置に応じた間隔が作製後のメタルプレート11と突起型端子12との間に空くように、その間隔に対応する金属板25の部分を切り落とさなければならない。また、上記の間隔を空けてメタルプレート11と突起型端子12とを保持するフレーム25a,25b,25c,25cを、メタルプレート11や突起型端子12と共に金属板25から作製しなければならない。したがって、切り落とす上記の間隔の部分の金属板25や、フレーム25a,25b,25c,25cの作製に使われる部分の金属板25を、メタルプレート11や突起型端子12の作製に使えない分、金属板25からメタルプレート11や突起型端子12を作製する際の歩留まりが悪くなってしまう。
Further, in the case of a general manufacturing method for manufacturing the
しかし、本実施形態による配線基板10の製造方法では、メタルプレート11と突起型端子12とを別々の金属板26,27からそれぞれ作製するので、配線基板10におけるメタルプレート11と突起型端子12との間隔に応じた形状を、金属板26や金属板27から切り落とす必要がない。また、作製したメタルプレート11と突起型端子12とを位置決めするためのフレームを金属板26や金属板27から作製する必要もない。したがって、金属板26,27をメタルプレート11や突起型端子12の作製に効率良く使用することができ、金属板26,27からメタルプレート11や突起型端子12を作製する際の歩留まりを向上させることができる。
However, in the method for manufacturing the
なお、上述した実施形態では、図8や図9に示すように、メタルプレート11の左側に配置する5個の突起型端子12と、メタルプレート11の右側に配置する5個の突起型端子12とで、互いの形状が異なることから、各5個ずつの突起型端子12を別々の金属板27,27から作製するものとした。
In the above-described embodiment, as shown in FIGS. 8 and 9, the five
しかし、図6の(a)又は(c)に示す金属板27から、図11に示すように、隣り合う突起型端子12の先端間がジョイント部27dによって接続された形状のプレス成型品18を作製し、図12(a),(b)にそれぞれ示すように、互いに表裏を反転させたプレス成型品18からそれぞれ不要なジョイント部27dを切除することで、メタルプレート11の左右両側にそれぞれ配置するのに適した形状の突起型端子12を作製するようにしても良い。このようにすれば、突起型端子12を金属板27から作製するのに用いる金型を、メタルプレート11の左側の突起型端子12用とメタルプレート11の右側の突起型端子12用とで共通化することができる。これにより、突起型端子12の作製にかかるコストをさらに低減させることができる。
However, from the
本発明は、コネクタが挿抜される端子部と均熱用のコア部とを有する中間層に、端子部と導通する回路パターンを表面に有する基板を積層した、メタルコア基板を製造する場合に用いて好適である。 The present invention is used when manufacturing a metal core substrate in which a substrate having a circuit pattern electrically connected to a terminal portion is laminated on an intermediate layer having a terminal portion into which a connector is inserted and removed and a soaking core portion. Is preferred.
10 配線基板
11 メタルプレート
11a パイロットピン用ホール
12 突起型端子
12-1 突起型端子
12-2 突起型端子
12-3 突起型端子
12-4 突起型端子
12-5 突起型端子
12-6 突起型端子
12-7 突起型端子
12-11 突起型端子
12-12 突起型端子
12-13 突起型端子
12-14 突起型端子
12-15 突起型端子
13 スルーホール
14 回路パターン
15 電子部品
16 連結部
17 配線基板積層体
18 プレス成型品
21 リブ
25 金属板
25a フレーム
25b フレーム
25c フレーム
26 金属板
26a リブ
27 金属板
27a リブ
27b フレーム
27c パイロットピン用ホール
27d ジョイント部
31 プリプレグ
31a パイロットピン用ホール
40 チャンバ
50 プレスマシン
51 固定盤
52 可動盤
53 パイロットピン
54 加熱用ヒータ
54a パイロットピン用ホール
10
Claims (3)
前記コア部よりも相対的に硬度の高い材料により前記端子部をプレス成型すると共に、前記端子部よりも相対的に導電率の高い材料により前記コア部をプレス成型し、
プレス成型された前記端子部及び前記コア部を、前記メタルコア基板におけるレイアウトに応じた相対位置に位置決めした状態で、前記基板の積層工程に投入する、
ことを特徴とするメタルコア基板の製造方法。 A method of manufacturing a metal core substrate in which a substrate having a circuit pattern electrically connected to the terminal portion is laminated on an intermediate layer having a terminal portion into which a connector is inserted and removed and a soaking core portion,
While press-molding the terminal portion with a material having a relatively higher hardness than the core portion, press-molding the core portion with a material having a relatively higher conductivity than the terminal portion,
In a state where the press-molded terminal part and the core part are positioned at relative positions according to the layout of the metal core substrate, they are put into the substrate laminating step.
A metal core substrate manufacturing method characterized by the above.
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