DE69636930T2

DE69636930T2 - Leiterplatte und Leiterplattenanordnung

Info

Publication number: DE69636930T2
Application number: DE69636930T
Authority: DE
Inventors: Osamu 1-1-1 Shibaura Minato-ku Yamamoto
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-01-13
Filing date: 1996-01-03
Publication date: 2007-11-08
Anticipated expiration: 2016-01-04
Also published as: EP0722264B9; US5777851A; JPH08195534A; CN1052373C; EP0722264B1; EP0722264A3; DE69636930D1; CN1136757A; EP0722264A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leiterplatte und eine Leiterplattenanordnung und insbesondere eine Leiterplatte mit einer Zusammensetzung, in der eine Verdrahtungsstruktur eine Leiterplatte formt, welche mit einer Harzschicht verdeckt ist und eine Leiterplattenanordnung mit einer Zusammensetzung, in der elektrische Bauteile oder dergleichen auf einer Leiterplatte angebracht sind.
Stand der Technik
Eine gedruckte Verdrahtungsplatte hat eine Zusammensetzung, in der Schaltungsmuster mit einer Dicke von 35 μ oder 75 μ, hergestellt aus elektrolytischer Kupferfolie auf einer oder auf beiden Seiten einer laminierten nicht leitenden Platte, gebildet sind (Dicke 1 mm – 3 mm). Daher entstehen Probleme bezüglich der Stromkapazität, welche durch die Schaltungsmuster fließen kann, und daß Steckverbindungsdrähte an den Festkörperüberquerungsteilen der Verdrahtung erforderlich sind. Eine Leiterplatte, die angibt, die vorliegenden Probleme zu lösen, wird in der japanischen Patentschrift JP 8064916-A angegeben.
Wie aus der 23 zu entnehmen ist, hat diese Leiterplatte eine Zusammensetzung, in der eine Verdrahtungsstruktur, welche die Schaltungsmuster formt, von einer Harzschicht 2 beschichtet ist. Wie in der 24 illustriert wird, hat die Verdrahtungsstruktur 1 eine Konfiguration, in der mehrere Verdrahtungsglieder 1a dreidimensional zusammengesetzt sind. Im Fall dieser Zusammensetzung werden kreisförmige Verbindungsteile 1b oder leitende Einheiten 1c in den Verdrahtungsgliedern 1a gebildet. Beim Anschließen von kleinen elektrischen Teilen an die Verdrahtungsstruktur 1 werden die Anschlußklemmen der elektrischen Bauteile an die Verbindungsteile 1b gelötet. Außerdem, wenn große elektrische Bauteile an die Verdrahtungsstruktur 1 angebracht werden, werden die Anschlußklemmen der elektrischen Bauteile in die leitenden Einheiten 1c zum Löten eingesetzt.
Mit der oben genannten Ausführungsform sind jedoch die Höhenpositionen der Verbindungsteile 1b nicht einheitlich. Auf diese Weise ist das Löten von kleinen elektrischen Bauteilen nicht mittels einer gedruckten Verdrahtungsplatten-Lötbadvorrichtung möglich. Daher ist es erforderlich, die kleinen elektrischen Bauteile einzeln oder manuell mit Robotern an die Verbindungsteile 1b zu löten. Demzufolge ist die Haltbarkeit vom Anschließen der kleinen elektrischen Bauteile niedrig. Außerdem, nachdem die großen elektrischen Bauteile an die leitenden Einheiten 1c angebracht wurden, wurde die Lötungsarbeit durchgeführt, indem die Leiterplatte und die elektrischen Bauteile herumgedreht wurden. Das Ergebnis war, daß die Bearbeitbarkeit des Verbindungsvorgangs der elektrischen Bauteile noch schlechter war.
Die Patentschriften FR-A-2638594 und US 3978375 geben Leiterplatten an, die eine Harzschicht und eine Verdrahtungsstruktur, welche in der Harzschicht vergraben ist, an, wobei die Verdrahtungsstruktur Verbindungsteile für gelötete Komponenten und Verbindungslöcher für Verbindungskomponenten aufweist, indem ein Befestigungsglied eingesetzt wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Dementsprechend besteht ein Ziel der Erfindung darin, eine Leiterplatte anzugeben, bei der die Bearbeitbarkeit des Vorganges, wo die elektrischen Bauteile an die Leiterplatte angebracht werden, verbessert wird.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Leiterplattenanordnung anzugeben, in der die Bearbeitbarkeit des Vorganges, wo die elektrischen Bauteile an die Leiterplattenanordnung angebracht werden, verbessert wird.
Dementsprechend gibt die vorliegende Erfindung eine Leiterplattenanordnung an, die dem Anspruch 1 entspricht.
FIGURENKURZBESCHREIBUNG
Ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und deren dazugehörigen Vorteile wird anhand der nachfolgenden, ausführlichen Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren erkennbar, worin:
1 ein Querschnitt einer zum Stand der Technik gehörenden Schaltplattenanordnung entlang der Linie A-A in der 2 ist;
2 eine Schrägansicht einer zum Stand der Technik gehörenden Leiterplattenanordnung ist;
3 eine Schrägansicht von einer Verdrahtungsstruktur in der 2 ist;
4 eine Querschnittsansicht von einer Leiterplattenanordnung ist, welche der erfindungsgemäßen Lehre entspricht;
23 eine Schrägansicht von einer konventionellen Leiterplatte ist; und
24 eine Schrägansicht von einer konventionellen Verdrahtungsstruktur in einer Leiterplatte gemäß 23 ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
In bezug auf die Zeichnung, in der gleiche Bezugszeichen identische oder korrespondierende Teile in den verschiedenen Ansichten beschreiben, werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unten näher erläutert.
Es folgt eine Beschreibung von einer Leiterplatte, welche zum Verständnis der Prinzipien der vorliegenden Erfindung, basierend auf den 1 bis 3, nutzbar ist. In der 2 werden erstens vier Gewindelöcher 11a in einem geformten Körper 11 gebildet, welcher äquivalent zu einer "Harzschicht" ist, und Schrauben (nicht illustriert) werden in die jeweiligen Gewindelöcher 11a eingesetzt. Danach, wie aus 1 zu entnehmen ist, wird der gebildete Körper 11 an einem Vorrichtungshauptkörper 12 befestigt, beispielsweise einem Hauptkörper von einem Wechselrichter-Kondensator 18 zur Verdrahtungsstruktur 14, wo Schrauben (nicht illustriert) in die Gewindelöcher 11a vom geformten Körper 11 eingesetzt werden. Diese Schrauben werden in dem Vorrichtungshauptkörper 12 festgeschraubt. Es werden auch vier Stützbeine 11b (nur zwei werden in der Figur gezeigt) in der Unterseite des gebildeten Körpers 11 aufgenommen. Ein Zwischenraumteil 13 ist zwischen den vier Stützbeinen 11b und dem Vorrichtungshauptkörper geformt.
Eine Verdrahtungsstruktur 14, welche den elektrischen Schaltkreis formt, ist innerhalb des gebildeten Körpers 11 versenkt. Diese Verdrahtungsstruktur 14 wird hergestellt durch das Schneiden und Biegen einer leitenden Metallplatte und, wie aus der 3 zu entnehmen ist, hat eine Konfiguration, in der mehrere Verdrahtungsglieder 14a dreidimensional angeordnet sind. Die Verbindungsteile 14b, welche nach unten hervorragen, werden dann in vorbestimmten Verdrahtungsgliedern 14a entsprechend geformt. Wie in der 1 dargestellt wird, sind diese Verbindungsteile 14b entlang der Unterseite des geformten Körpers 11 angeordnet. Auf diese Weise sind sie auf der Unterseite des geformten Körpers 11 sichtbar.
Wie in der 3 dargestellt wird, sind die ersten Verbindungslöcher 14c in jedem Verbindungsteil 14b der Verdrahtungsstruktur 14 gebildet. Diese ersten Verbindungslöcher 14c werden durch einen Stanzvorgang auf der Verdrahtungsstruktur 14 geformt und in Verbindungsteilen 14b entlang der Unterseite des geformten Körpers 11 angeordnet. Wie auch aus der 2 zu entnehmen ist, sind zwei Öffnungen 11c in dem geformten Körper 11 gebildet. Wie in 1 gezeigt wird, sind die Verbindungsteile 14b der Verdrahtungsstruktur 14 auf der oberen Fläche des geformten Körpers 11 ausgesetzt, indem sie durch die Öffnungen 11c durchlaufen. Außerdem sind relativ kleine elektrische Teile, beispielsweise Widerstand 15 und Kondensatoren 16 mit einer kleinen Kapazität angegeben, und die Anschlußpunkte 15a des Widerstandes 15 und die Anschlußpunkte 16a der Kondensatoren mit kleiner Kapazität 16 werden erst an die ersten Verbindungslöcher 14c der Verbindungsteile 14b durch die Öffnungen 11c gelötet.
In diesem Fall ist der gebildete Körper 11 durch einen Einsetzformungs/-bildungsvorgang produziert, in welchem Harz in die Verdrahtungsstruktur 14 gespritzt wird, in eine Lage, in der die Verdrahtungsstruktur 14 in einer Form (nicht illustriert) untergebracht ist. Das bevorzugte Material, das für den geformten Körper 11 angewendet ist, ist ein thermoplastisches Harz, das die Hitze des Lötungsvorgangs des Widerstandes 15 und der Kondensatoren 16 überstehen kann. Die Funktionen des geformten Körpers 11, zu denen die Sicherung von Isolationsentfernungen der elektrischen Teile, welche mit der Verdrahtungsstruktur 14 verbunden sind, und der Schutz von Vibrationen usw. der Verbindungsteile zwischen den elektrischen Teilen und der Verdrahtungsstruktur 14 kann angegeben werden.
Die zweiten Verbindungslöcher 14d, welche äquivalent zu "Verbindungslöchern" sind, sind in der Verdrahtungsstruktur 14 gebildet. Diese zweiten Verbindungslöcher 14d werden in der Verdrahtungsstruktur 14 durch die Ausführung eines Stanzvorganges gebildet und in der gleichen horizontalen Ebene angeordnet, welche sich über der Ebene der Gestaltung der Verbindungsteile 14b befindet. Außerdem sind mehrere Öffnungen 11d entlang der Unterseite des geformten Körpers 11 gebildet. Die zweiten Verbindungslöcher 14d sind entlang der Unterseite des gebildeten Körpers 11 durch die Öffnungen 11d sichtbar. Es werden dann relativ große elektrische Teile wie beispielsweise ein Gleichrichter 17 und Kondensatoren mit hoher Kapazität 18 in die Öffnungen 11d des gebildeten Körpers 11 eingesetzt.
Wie aus der 2 zu entnehmen ist, sind mehrere kreisförmige Öffnungen 11e in der oberen Fläche des gebildeten Körpers 11 gebildet. Wie in der 1 dargestellt ist, sind die zweiten Verbindungslöcher 14d der Verdrahtungsstruktur 14 auf der oberen Seite des gebildeten Körpers 11 durch die Öffnungen 11e sichtbar. Danach werden die Schrauben 19, welche äquivalent zu "Befestigungsgliedern" sind, in dem Gleichrichter 17 und den Kondensatoren 18 festgezogen durch die zweiten Verbindungslöcher 14d der Verdrahtungsstruktur 14 durch die Öffnungen 11e des gebildeten Körpers 11. Auf diese Weise sind der Gleichrichter 17 und die Kondensatoren 18 mit der Verdrahtungsstruktur 14 verbunden.
Es folgt eine Beschreibung des Produktionsvorganges der oben genannten Leiterplatte. Erstens, nachdem die Verdrahtungsstruktur 14 in den Hohlraum einer Form eingesetzt ist, wird der gebildete Körper 11 durch Einspritzen eines schmelzflüssigen Harzes in dem Hohlraum angeordnet. Als nächstes werden die Anschlußpunkte 15a des Widerstandes 15 und die Anschlußpunkte 16a der Kondensatoren 16 in die ersten Verbindungslöcher 14c der Verdrahtungsstruktur 14 durch die öffnungen 11c des geformten Körpers 11 eingesetzt. Dann wird anhand einer Lötbadvorrichtung für bedruckte Verdrahtungsorte ein simultaner Lötvorgang automatisch ausgeübt. Nachdem der Widerstand 15 und die Kondensatoren 16 angeschlossen sind, werden der Gleichrichter 17 und die Kondensatoren 18 in die Öffnungen 11d des gebildeten Körpers 11 eingesetzt. Danach werden die Schrauben 19 automatisch in dem Gleichrichter 17 und den Kondensatoren 18 durch die zweiten Verbindungslöcher 14d der Verdrahtungsstruktur 14 anhand der Öffnungen 11d des gebildeten Körpers 11 festgezogen. Nachdem Gleichrichter 17 und Kondensatoren 18 mit der Verdrahtungsstruktur 14 verbunden sind, werden Schrauben (nicht gezeigt) in die Gewindelöcher 11a des gebildeten Körpers 11 eingesetzt. Diese Schrauben werden in dem Vorrichtungshauptkörper 12 festgezogen.
Bei der Anwendung von der oben genannten Leiterplatte wurde eine Zusammensetzung benutzt, wo mehrere Verbindungsteile 14b auf der Unterseite (die Oberfläche) des geformten Körpers 11 angeordnet wurden und wo der Widerstand 15 und die Kondensatoren 16 an diese Verbindungsteile 14b gelötet wurden. Aus diesem Grund ist es möglich, eine automatische simultane Lötungsarbeit mittels eines Lötungsbades für bedruckte Verdrahtungsplatten anzuwenden. Daher wird der ineffiziente Vorgang vom Löten kleiner elektrischer Einzelteile mittels manueller Arbeit oder Roboter eliminiert. Daraus folgt, daß die Bearbeitbarkeit des Verbindungsvorganges von kleinen elektrischen Teilen verbessert wird.
In dieser Leiterplatte wurde eine Zusammensetzung angewendet, wo zweite Verbindungslöcher 14d in Verdrahtungsstruktur 14 geformt wurden und Schrauben 19 im Gleichrichter 17 automatisch festgezogen wurden und Kondensatoren 18 durch zweite Verbindungslöcher 14d eingesetzt wurden. Aus diesem Grund, im Gegensatz zum Stand der Technik, wo Löten erfolgte, nachdem die großen elektrischen Teile in Leiteinheiten eingesetzt wurden, ist es jetzt möglich, die automatische Verbindungsarbeit von großen elektrischen Teilen, beispielsweise vom Gleichrichter 17 und Kondensatoren 18 auszuüben. Daher ist im Zusammenhang mit der automatischen Lötarbeit von kleinen elektrischen Teilen, beispielsweise Widerstand 15 und Kondensatoren 16, die Verbindungsarbeit für große elektrische Teile völlig automatisierbar. Auf diese Weise wird die Bearbeitbarkeit des Verbindungsvorgangs von elektrischen Teilen weiter verbessert. Außerdem, wenn mehrere Verbindungslöcher 14d in der gleichen horizontalen Ebene angeordnet sind, ergibt sich der Vorteil, daß es einfacher wird, die automatische Befestigungsarbeit der Schrauben 19 auszu üben.
Es folgt eine Beschreibung von einer Ausführungs form der vorliegenden Erfindung basierend auf der 4. Die gleichen Bezugszeichen wurden für Elemente verwendet, die gleich sind wie in der obigen Beschreibung und werden nachfolgend nicht wieder beschrieben. Es folgt daher nur eine Beschreibung von den Elementen, die verschieden sind. Die Positionen der zweiten Verbindungslöcher 14d der Verdrahtungsstruktur 14 werden gemäß des Höhendimensionsunterschiedes des Gleichrichters 17 und der Kondensatoren 18 vertikal verlagert, so daß die unteren Flächen des Gleichrichters 17 und der Kondensatoren 18 in der gleichen Ebene liegen. Außerdem werden die Stützbeine 11b des geformten Körpers 11 eliminiert.
Die Höhenpositionen der zweiten Verbindungslöcher 14d werden eingestellt, basierend auf der Veränderung der Biegungspositionen der Verdrahtungsglieder 14a. Die Unterseite des Gleichrichters 17 wird an dem Vorrichtungshauptkörper 12 befestigt, indem die Schrauben 20, welche äquivalent zu "Sicherungsgliedern" sind, in dem Vorrichtungshauptkörper 12 festgezogen werden. Außerdem werden die Unterseiten der Kondensatoren 18 an dem Vorrichtungshauptkörper 12 befestigt mittels der Montagevorrichtung 21, welche äquivalent zu "Sicherungsgliedern" sind, indem die Schrauben 20 in dem Vorrichtungshauptkörper 12 festgezogen werden.
In der oben genannten Ausführungsform sind die Positionen der zweiten Verbindungslöcher 14d entsprechend der Höhendimensionsunterschiede zwischen dem Gleichrichter 17 und den Kondensatoren 18 eingestellt. Die Unterseiten des Gleichrichters 17 und der Kondensatoren 18 werden auf der stabilen Fläche (der flache Bereich) des Vorrichtungshauptkörpers 12 befestigt. Aus diesem Grund sind die oberen und unteren Seiten des Gleichrichters 17 bzw. der Kondensatoren 18 stabil gelagert.
Daher, trotz der Tatsache, daß der Gleichrichter 17 und die Kondensatoren 18 groß und schwer sind, auch wenn externe Kräfte wie beispielsweise Vibrationen oder Anprallungen gegen den Vorrichtungshauptkörper 12 angewendet werden, werden keine Belastungen wie beispielsweise Vibration auf die Verbindungsteile zwischen dem Gleichrichter 17 und den zweiten Verbindungslöchern 14d oder auf die Verbindungsteile zwischen den Kondensatoren 18 und den zweiten Verbindungslöchern 14d übertragen. Daraus folgt, daß die Verbindungsteile des Gleichrichters 17 und die Verbindungsteile der Kondensatoren 18, dessen Kondensatorkapazitäten groß sind, geschützt sind. Daher steigt die Zuverlässigkeit der gesamten Vorrichtung. Außerdem, weil der geformte Körper 11 durch den Gleichrichter 17 und den Kondensatoren 18 gestützt ist, ergibt sich der Vorteil, daß die Stützbeine 11b des geformten Körpers 11 eliminiert werden können.
In der obigen Ausführungsform wird der Gleichrichter 17 und die Kondensatoren 18 an den Vorrichtungshauptkörper 12 mittels der Schrauben 20 befestigt. Diese Erfindung beschränkt sich jedoch nicht nur auf diese Ausführungsformen. Beispielsweise können Nieten statt Schrauben 20 angewendet werden.
Außerdem ist in der oben genannten Ausführungsform der Gleichrichter 17 direkt an dem Vorrichtungshauptkörper 12 befestigt. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht nur auf diese Ausführungsform beschränkt. Der Gleichrichter 17 kann auch mittels einer Montage wie bei den Kondensatoren 18 befestigt sein.
Außerdem werden in der obigen Ausführungsform die Schrauben 19 als Beispiele von "Befestigungsteilen" dargestellt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Beispielsweise können auch Nieten statt Schrauben 19 angewendet werden.
Außerdem werden in der oben beschriebenen Ausführungsform mehrere Verbindungsteile 14b entlang der Unterseite des geformten Körpers 11 positioniert. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Die Verbindungsteile können entlang der oberen Fläche oder der Seitenfläche des geformten Körpers positioniert sein anstatt an der Unterseite des geformten Körpers 11.
Außerdem werden in der beschriebenen Ausführungsform die zweiten Verbindungslöcher 14d lochförmig geformt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Die Löcher können auch beispielsweise als Gewindelöcher geformt sein.
Wie aus der Beschreibung zu entnehmen ist, weisen die Leiterplatte und die Leiterplattenanordnung der vorliegenden Erfindung die folgenden Eigenschaften auf. Elektrische Teile können gleichzeitig an mehrere Verbindungsteile anhand eine Lötungsbades für bedruckte Verdrahtungsborte gelötet werden. Außerdem können elektrische Teile anhand der automatischen Einsetzung ihrer Befestigungsglieder in Verbindungslöcher angebracht werden. Auf diese Weise kann die Verbindungsarbeit von elektrischen Teilen völlig automatisiert werden und auf diese Weise die Bearbeitbarkeit der Verbindungsarbeit verbessern.

Claims

Leiterplattenanordnung, aufweisend: eine Verdrahtungslage, eingebettet in einen Harzkörper mit entgegengesetzten äußeren Oberflächen, wobei die Verdrahtungslage aufweist wenigstens ein leitendes Streifenglied (14), wobei das Streifenglied gebildet ist mit einer stufigen Struktur, um so wenigstens zwei Regionen bereitzustellen, die in unterschiedlichen Abständen von den äußeren Oberflächen des Harzkörpers angeordnet sind, wobei die Verdrahtungslage beinhaltet wenigstens ein Verbindungsteil (14b) in einer Oberfläche des Harzkörpers zum Löten einer ersten elektrischen Komponente (15, 16) und wenigstens ein Verbindungsloch (14c) zum Verbinden einer ersten elektrischen Komponente durch Einsetzen eines elektrischen Komponententerminals (15a, 16a); wobei der Harzkörper Öffnungen (11d, 11e) aufweist, die gebildet sind in wenigstens einer der Oberflächen, an wenigstens zwei Regionen des Leitstreifens ausgesetzt gelassen an korrespondierend unterschiedlichen Tiefen im Harzkörper, zwei zweite elektrische Komponenten (17, 18), dadurch gekennzeichnet, daß jede der zweiten elektrischen Komponenten mit jeder der wenigstens zwei Regionen der gestuften Struktur verbunden sind, und daß die zwei zweiten elektrischen Komponenten (17, 18) von unterschiedlicher Höhe sind, wobei die Höhendimensionierung definiert ist als die Distanzen zwischen einer ersten Oberfläche des elektrischen Komponentenkörpers, angrenzend an die verbundene Region, und einer gegenüberliegenden zweiten Oberfläche des elektrischen Komponentenkörpers, wobei die zweiten Oberflächen der Körper der zwei zweiten elektrischen Komponenten (17, 18) in der gleichen Ebene liegen und sich über gleiche Beträge von einer Oberfläche des Harzkörpers erstrecken.
Leiterplattenanordnung nach Anspruch 1, wobei die ersten elektrischen Komponentenöffnungen (11c) gebildet sind in wenigstens einer Oberfläche des Harzkörpers in Korrespondenz zu dem wenigstens einen Verbindungsteil (14b) und dem wenigstens einen Verbindungsloch (14c) und von einer passenden Tiefe, um es den ersten elektrischen Komponenten zu ermöglichen teilweise oder vollständig im Harzkörper eingebaut zu sein.
Leiterplattenanordnung nach Anspruch 1, aufweisend eine weitere Montageplatte, zu der die zweite Oberfläche von jedem der Körper von den wenigstens zwei zweiten elektrischen Komponenten (17, 18) angebracht ist.
Leiterplattenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend eine Mehrzahl an gestuften leitenden Streifengliedern zum Verbinden entsprechender Komponentengruppen, wobei die leitenden Streifenglieder sich in unterschiedliche Richtungen durch den Harzkör per erstrecken, um jede entsprechende Komponentengruppe zu verbinden.
Leiterplattenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten elektrischen Komponenten (15, 16) vergleichsweise kleine elektrische Teile und zweite elektrische Komponenten (17, 18) vergleichsweise große elektrische Teile sind.
Leiterplattenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede der zweiten elektrischen Komponenten verbunden ist mit der entsprechenden Region mittels eines Befestigungsgliedes.
Leiterplattenanordnung nach Anspruch 5, wobei das Befestigungsglied eine Schraube oder eine Niete ist.