至少设有一个嵌入式精密电阻器的印刷电路板的制作方法
【专利说明】至少设有一个嵌入式精密电阻器的印刷电路板
[0001]本发明涉及一种印刷电路板，所述印刷电路板至少设有两个连接点和至少一个用于测量两连接点之间电流的精密电阻器。这种设置精密电阻器作为连接点之间电流测量装置一部分的印刷电路板，在现有技术中是众所周知的。例如，所述精密电阻器由电子束焊接的铜和电阻合金制复合材料组成，所述精密电阻器作为表面贴装器件(SMD)焊接在现有电路上或者通过焊线连接。通过测量连接点之间的电压及已知的电阻值，且在20至60°C的温度范围中精密电阻器使用的材料具有极低的温度系数，通常使电阻值仅发生很小的变化，因此在连接点之间确定的电流具有较高的准确度。
[0002]这些印刷电路板的制造相对复杂而且昂贵。精密电阻器在连接点处的连接容易受到振动的影响，从而可能会降低印刷电路板的使用寿命。此外，在很多技术应用中(例如汽车、智能手机等)，当今的趋势是将尺寸减到最小(“精简”)，这尤其限制了用于这一用途的电器组件如印刷电路板的安装空间。
[0003]因此，本发明旨在以较少的资金制作上述类型的电路板，这样，所制造的印刷电路板在减少安装空间的同时，优选地具有较长的使用寿命。通过符合权利要求1的印刷电路板，达到本发明的目标，所述印刷电路板至少含有两个连接点和至少一个用于测量两连接点之间电流的精密电阻器，其中所述精密电阻器在印刷电路板的连接点之间延伸。所述精密电阻器在印刷电路板中的布置首先减少了安装空间，第二，大幅降低了生产成本，并降低了印刷电路对外部影响，如振动的敏感性。这使得所述印刷电路板比传统产品以花费更少、更紧凑、更耐用的方式生产。
[0004]优选的，所述印刷电路板至少含有一层绝缘材料，其中所述至少一层绝缘材料的厚度优选地处于50至2000μηι的范围之间，优选地处于100至1800μηι的范围之间，更优选地处于800至1600μπι的范围之间。
[0005]经过证明，在所述印刷电路板上配置电子电路和/或电力电子是非常有用的。根据本发明，用于印刷电路板的制造技术特别适用于电子电路和/或电力电子技术领域，因为例如高温和高功率等级可通过导线或者嵌入印刷电路板的导体模具进行管理。
[0006]依据本发明的一个有益实施例，所述精密电阻器至少满足下列其中一个要求:
[0007]-所述精密电阻器与连接点连接。
[0008]-所述精密电阻器与连接点焊接。
[0009]-所述精密电阻器具有0.1至300毫欧姆的电阻值，优选范围是I至100毫欧姆。
[0010]-所述精密电阻器含有小于±5%的偏差，特别是小于±2%的偏差，优选的，不超过± I %的偏差。
[0011]-在20至60°C的温度之间，所述精密电阻器的电阻温度系数范围为0.lppm/K至200ppm/K，特别是0.5ppm/K 至 I OOppm/Κ，优选地 I ppm/K 至 50ppm/K。
[0012]-所述精密电阻器由金属制成，优选地由下列元素中的至少一种金属制成:铜(Cu)、锰(Mn)、镍(Ni)、铬(Cr)、铝(Al)、硅(Si)或锡(Sn)，优选地由至少含有一种下列元素的合金制成:铜(Cu)、猛(Mn)、镍(Ni)、络(Cr)、招(Al)、娃(Si)或锡(Sn)，如猛铜、Zeranin或Isaohm0
[0013]-所述精密电阻器至少主要部分，优选全部，嵌入印刷电路板中。
[0014]-所述精密电阻器的上侧和/或下侧和/或至少一个边缘侧，优选精密电阻器的全部边缘侧，应部分，优选全部覆盖有绝缘材料。
[0015]-所述精密电阻器的上侧和/或下侧和/或至少一个边缘侧应部分，优选全部延伸，并与邻层绝缘材料的上侧和/或下侧和/或至少一个边缘侧齐平。
[0016]-所述印刷电路板和所述精密电阻器的上侧和/或下侧和/或至少一个边缘侧互相是对齐平行的。
[0017]-所述精密电阻器(可以)通过压铸工艺制造。
[0018]-所述精密电阻器被配置为扁平线的形式。
[0019]-所述精密电阻器大体上在一个平面中延伸。
[0020]-所述精密电阻器具有一个矩形横截面，其中，优选的横截面具有较大尺寸的侧面向印刷电路板的表面。
[0021]-所述精密电阻器像模具一样从板状工件中卸下来，优选地通过冲压、侵蚀或分离的方式卸下来，例如通过水射流切割的方式，其中所述模具优选地大体上形成L形、T形、H形、S形、O形、E形、F形、X形、Y形、Z形、C形、U形或Q形。
[0022]-所述精密电阻器的厚度范围是10至2000μπι，特别是50至ΙΟΟΟμπι，优选地100至500μπι。
[0023]本发明保护范围涵盖的精密电阻器具有各种不同的配置方案。所述精密电阻器在印刷电路板的连接点之间延伸是至关重要的，而将所述精密电阻器配置成导线、扁平线或模具形式似乎最有利于降低成本或满足制造要求。将所述精密电阻器配置成导线、扁平线或模具形式具有如下优点:在连接点上可实现较大接触表面，因此，通过所述连接，仅出现较低的功率损耗，而功率损耗可能会对电流测量造成不良影响。可以证明，所述印刷电路板含有符合以下至少一项要求的电压测量装置是有益的:
[0024]-所述电压测量装置适于测量连接点上的电压，优选地测量精密电阻器与连接点之间接触点上的电压。
[0025]-所述电压测量装置实现了HDI(高密度互连)电路，优选地具有下列至少一个特征:
[0026]ο所述精密电阻器和/或连接点至少覆盖有一层绝缘材料。
[0027]ο通过至少一层绝缘材料形成用于连接所述的精密电阻器的钻孔，优选的采用激光钻孔。
[0028]ο所述精密电阻器通过至少一层绝缘材料，优选通过微孔连接。
[0029]ο所述精密电阻器电连接。
[0030]将所述电压测量装置配置成HDI(高密度互连)电路证明，特别有利于连接至电阻特别低的精密电阻器，因为可以实现非常精密的连接。将至少一个用于测量连接点之间电流的精密电阻器在印刷电路板中延伸，通过这种制造印刷电路板的方法实现本发明的目的，该方法含有下列步骤:
[0031 ]-将所述精密电阻器连接至连接点。
[0032]-使用电气绝缘材料覆盖所述精密电阻器。
[0033]-采用电气绝缘的方式，实现连接点的互相隔离，从而使连接点之间的电流流经所述精密电阻器。
[0034]根据有益实施例，所述方法至少含有下列步骤中的一个:
[0035]-将所述精密电阻器焊接至连接点。
[0036]-将由绝缘材料制成的预浸材料按压至所述精密电阻器。
[0037 ]-通过在附在印刷电路板表面的铜箔上蚀刻的方式制定连接点和/或制作导电带，优选用于电压测量装置，其中铜箔蚀刻优选在将精密电阻器连接至连接点之后进行。
[0038]-优选通过在印刷电路板上实现HDI(高密度互连)电路制作电压测量装置，优选通过下列至少一个步骤:
[0039]ο所述精密电阻器和/或连接点覆有至少一层绝缘材料。
[0040]ο优选采用激光钻孔，通过至少一层绝缘材料形成一个用于连接所述精密电阻器的钻孔。
[0041]ο所述精密电阻器通过至少一层绝缘材料，优选通过微孔连接。
[0042]ο所述精密电阻器电连接。
[0043]本发明更多有利的发展源自公开于权利要求书、说明书、附图中的特征组合。
[0044]附图简要说明
[0045]图1根据本发明的第一个实施例，显示了印刷电路板的截面示意图，其中所述印刷电路板包括设有一层绝缘材料的基板，其中嵌入一个100毫欧姆范围内的精密电阻器，具有端部连接点的导电带在所述印刷电路板的上侧延伸，所述连接点与所述精密电阻器焊接。
[0046]图2根据本发明的第二个实施例，显示了印刷电路板的截面示意图，其中所述印刷电路板包括设有两层绝缘材料的基板，I毫欧姆范围内的精密电阻器嵌入至下层绝缘材料，具有端部连接点的导电带在绝缘材料的上层与下层之间延伸，连接点与所述精密电阻器焊接，其中所述精密电阻器通过导电带和微孔穿过上层绝缘材料实现电连接，从而以HDI电路的形式实现电压测量装置。
[0047]图中所述印刷电路板的插图是示意性的。因此，印刷电路板各组件之间的比例可能是不现实的。
[0048]优选实施例的详细描述
[0049]下文参考这些附图，对本发明的优选实施例进行了详细的说明。
[0050]第一个实施例(图1)
[0051]根据图1，本发明的第一个实施例涉及一种设有两个连接点3和一个用于测量两连接点3之间电流的精密电阻器2的印刷电路板I。根据本发明，精密电阻器2在印刷电路板I的连接点3之间延伸。印刷电路板I含有一层绝缘材料4，其厚度大约为ΙΟΟΟμπι，精密电阻器2嵌入其中。精密电阻器2的下侧、所有边缘侧和上侧的主要部分全部覆盖有绝缘材料4。精密电阻器2的上侧至少部分，特别是在与连接点3连接的端部，延伸至与绝缘材料4周围和邻近层的上侧齐平。印刷电路板I上配置有，例如，电子电路和/或电力电子(未显示)。焊接