专利名称：多层的金属化印刷板及其成型的模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及以高密度在其上安装诸如电阻器、电容器及集成电路(IC)芯片的多层金属化印刷板，本发明还涉及成型的模块，这种成型的模块是由将多层金属化印刷板形成盒形等而获得的多层类型组件与用作母板的印刷板接合而构成的，并用绝缘树脂将接合后的结构形成一个整体。
已知的用于获得较高的电子零件安装密度的印刷板包括金属化印刷板和三维成型的金属化印刷板，金属化印刷板包括其上有两种或多种类型绝缘层并在该层上进步形成电路图形的金属化基板，三维成型的金属化印刷板是通过将金属化印刷板弯折或冲压而获得的。
例如，未审查的日本专利公开第Hei-4-332188公开了具有较高安装密度的上述金属化印刷板，它包括根据其上安装的电子电路的特性而彼此不同的绝缘层。
然而，迄今为止所获得的最高安装密度总是不够高，由于在已有技术中电子零件是装在印刷板单面上的，故电子零件的最大安装密度是受限制的。
此外，金属化印刷板的绝缘层首先是通过浇铸或涂覆而对热塑性聚酰亚胺或热塑性聚酰亚胺漆涂作为底漆的聚酰胺酸漆，随后，将铜箔或板在其间用或者不用绝缘片层而将其粘合起来。这一制造金属化印刷板的过程需特殊技艺和复杂的处理步骤。
在金属化印刷板被弯折和冲压处理后安装零件时，需要将安装工作作用于较深的部位，这使得在表面上的安装比较困难，这样，将产生次品，且不适于高密度安装不规则形状的零件。
此外，在冲压过程中，在角上的绝缘层也被冲压。由于如果冲压太深，绝缘层会损坏，则冲压的深度由此而受到限制。这样，不可能形成厚的金属化印刷板，且零件也不能以多层结构的形式而安装。因此，这一过程不适于增加安装密度。
当诸如IC的以开关方式工作的电子零件直接装在具有薄绝缘层的金属化印刷板上时，由于电子电路内的串扰或因绝缘层的高静电容量引致的外部噪声，会使电子零件工作失常。因此，绝缘层最好尽可能地厚。另一方面，由将金属化印刷板进行弯折或冲压处理而形成的组件的结构需使在结构之内的电子零件产生的热尽可能地泄掉，使热耗最小。在将裸芯片装在组件中时，也需确保电子零件能抵抗外界干扰的保护。
此外，通过简单的步骤，组件也并不总是易于与母板精确地接合。还有，由于材料的物理特性，在组件与母板接合后所获得的接合部位并不完全可靠。
本发明意于克服前述问题。因此，本发明的目的在于提供一个多层的金属化印刷板和成型的模块，该成型的模块易于以高生产率制造，并可以高密度安装各种零件，且印刷板和模块在电气和机械性能方面可靠性较高。
前述目的是通过根据本发明的多层的金属化印刷板来实现的，它包括通过将绝缘层叠合在作为基板的金属化片层上而形成并在其上装有电子零件的金属化印刷板，以及一个或多个印刷板，其中每个板都装有电子零件，并被叠合在金属化印刷板的零件的安装面上，板间的空间充以绝缘树脂。
此外，根据本发明的成型的模块包括其上装有电子零件的作为母板的印刷板，和通过对多层的金属化印刷板的外沿弯折并在其内充以绝缘树脂的多层组件。整个结构是通过将作为母板的印刷板与多层的组件接合成为一体，并在接合的部分周围和作为母板的印刷板与多层的组件间的空间充以绝缘树脂而形成的。
根据本发明的多层的金属化印刷板，电子零件可装在多个层上以增加零件的安装密度，且从每个零件上散出的热量可经绝缘树脂层和金属片层有效地泄掉。
根据本发明的成型的模块，电子零件被装在作为母板的每个印刷板上、与母板接合的多层的组件的金属化印刷板上、以及组件内的印刷板上。这样，由零件构成分层的结构，以增加在由每个板整体而构成的成型的模块中的安装密度。此外，所安装的零件的外部周边可填充以绝缘树脂，并以此方法密封。这样，从这些零件上所产生的热量可经绝缘树脂、金属化印刷板等有效地泄放掉，而每个零件可免受外部水汽等的影响。
图1为剖面图，示出根据本发明第一实施例的多层的金属化印刷板；图2为剖面图，示出根据本发明第二实施例的多层的金属化印刷板；图3为剖面图，示出根据本发明第三实施例的多层的金属化印刷板；图4(a)为剖面图，示出根据本发明第四实施例的多层的金属化印刷板；图4(b)为剖面图4(a)中的箭头方向截取的视图，图5为剖面图，示出根据本发明第五实施例的多层的金属化印刷板；图6为剖面图，示出根据本发明第六实施例的多层的金属化印刷板；图7为剖面图，示出根据本发明第七实施例的多层的金属化印刷板；图8为剖面图，示出根据本发明第八实施例的多层的金属化印刷板；图9为剖面图，示出根据本发明第九实施例的成型的模块；图10(a)和10(b)为剖面图，示出分别用于本发明第十实施例中的金属化印刷板；图11(a)至11(e)为剖面图，示出用于本发明第十一实施例中的多层的组件的生产步骤；和图12(a)和12(b)为剖面图，示出本发明的第十二实施例。
参照附图对本发明的优选实施例描述如下图1为一剖面图，示出根据本发明第一实施例的多层的金属化印刷板。
在图1中，金属化印刷板1是由作为基板的金属化片层2和叠合在该金属化片层2的上表面上的绝缘层3构成的。虽然附图未予示出，但在绝缘层3的上表面上设有电路图形且装有电子零件7。
一双面印刷电路板4平行地放置在金属化印刷电路板1之上。虽然图中未示出，但在板4的两个表面上都设有电路图形，且电子零件7装在这两面上。
在金属化印刷板1和双面印刷板4之间的空间内充以绝缘树脂5。该绝缘树脂固化后以支撑这两个板并将这两个板成整体地固定在一起。
绝缘树脂6进一步叠合在双面印刷板4的上表面上，以使其覆盖所装设的电子零件7。
在本实施例中，双面印刷电路板4放置在金属化印刷板1上并与其平行。结果，电子零件被装在三个层上，增加了零件的安装密度，另一方面，因电子零件7的存在而使单位面积上的产热量随着安装密度的增加而增加。但是，由于绝缘树脂5和6包在电子零件7周边外，这样，所生的热可被绝缘树脂5和6有效地传导和吸收，随之从下面的金属化片层2或上面的绝缘树脂6的表面有效地泄放到外边。这样，电子零件7的温度可保持恒定或较低。
绝缘树脂5和6的导热率可彼此不同，但是最好它们取高导热率的树脂。
叠合在金属化印刷板1上的印刷板可以是单面板，或是两个或多个板的叠层。
图2为一剖面图，示出根据本发明第二实施例的多层的金属化印刷板。
本实施例的特征在于金属化印刷板，而其它部分与图1所示的结构相同。这样，与图1相同的部分用相同的标号表示，而不再加以解释。在图2中，金属化印刷板11包括作为基板的金属化片层12。金属化片层12的上表面分成两个部分，两个在物理特性方面彼此不同的绝缘层8和9叠合在这两部分上。绝缘层8和9分别设有电路图形和电子零件7(未示出)。
如果诸如功率三极管、整流二极管或任何其它产热量大的电子零件被装在绝缘层8上，则绝缘层8必须用高导热率的材料以防止电子零件过热。
如果诸如以高速开关的电子零件装在绝缘层9上，则绝缘层9必须用低介电常数的材料，以在有开关噪声时仍能降低电子电路中的串扰并减少对其它电路的影响。
在本实施例中，构成该板的绝缘层被分成多个部分，且每个被分割的绝缘层是由根据零件的特性和工作状态对安装在其上的电子零件来说具有最佳物理特性的材料制成。以此方法，甚至在安装密度增加的情况下，零件可以彼此不受影响地安装。这样，在零件安装密度增加的情况下，电路的工作可保持在正常状态。
在前面的实施例中，绝缘层8和9是通过将金属化印刷板11分成两部分来得到的。然而，绝缘层可通过使用在特性方面不相同的多个绝缘层来分成多个部分而得到。此外，叠合在金属化印刷板11上的双面印刷板4可被分割成多个部分，以提供在物理特性方面彼此不同的多个绝缘层。
图3为剖面图，示出根据本发明第三实施例的多层金属化印刷板。
除了图1所示双面印刷板4和绝缘树脂5和6的一部分不同外，本实施例基本与图1所示结构相同。其它与图1相同的部分以相同标号表示且不再作解释。
图3示出一种状态，其中，需要将金属化印刷板1和双面印刷板4上的电路图形(未示出)相联。在该状态下，形成穿过绝缘树脂层6、双面印刷板4和另一绝缘层5的过孔27，并将电路图形相联。通过使用过孔27可易于将叠合的板1和4上的电路相联。
本实施例也适用于前述的第一和第二实施例。
图4(a)和4(b)是剖面图，示出根据本发明第五实施例的多层金属化印刷板，其中，图4(a)为剖面视图，而图4(b)是沿图4(a)的A-A线截取的视图。
本实施例是通过部分地改变图1中的双面印刷板4和绝缘层5来得到的。其它部分与图1的部分相同。因此，与图1相同的部分用相同的标号表示，且不再描述。
在图4(a)和4(b)中，当需要使金属化印刷板1和双面印刷板34上的电路图形(未示出)彼此联接时，则需在印刷板34的相联接的对应位置上切开，并固定上一个与切开部分形状相同的过孔基层36。基层36的厚度使其被叠合时其下端与板1能相接触，且沿基层的厚度方向形成过孔37。
与此类似，将与电路图形38的外部周边的端部相联接的电路图形39在将与电路图形38的外部周边的端部相接触的金属化印刷板1上形成，而且还在双面印刷板34的上表面上形成。这样，在组装时，固定有过孔基层36的板34被装在板1上。且电路图形38通过焊接与在每个板1和34的上表面上形成的电路图形39相联。随后，板1和34通过在两板之间充以绝缘树脂35并将其固化而得以固定。绝缘树脂6被叠合在板34的上表面并以相同的方式固化。
在本实施例中，金属化印刷板1和双面印刷板34之间的空间是由过孔基层36支撑的，且电路图形38和39被焊接在一起以获得叠合的板1和34之间的机械稳定性。与此类似，电路图形38和39被电联接在一起，以利于板1和34之间电路的联接。
在该结构中可以用3个或多个过孔基层36。此外，过孔基层36的形状和尺寸可根据将被安装的电子零件7和电路的构成而改变。
本实施例同样可用于前述第一、第二和第三实施例之一。
图5为一剖面图，示出根据本发明的第五实施例的多层金属化印刷电路板。
本实施例除了与图1所示的双面印刷板4和绝缘树脂5和6不同外，基本上与图1所示的相同，因此，与图1相同的部分以相同的标号标出，而不再加以描述。
在图5中，当金属化印刷板1和双面印刷板44的电路图形(未示出)彼此联接时，在与板44相联处的对应部分上形成一个过孔47，金属化插脚48插入该过孔中，且通过焊接将该插脚固定在板44的电路图形上。
随后，其上固定有金属化插脚48的板44被装到金属化印刷板1上，以将电路图形(图中未示出但却是在板1的上表面上)与金属化插脚48的下端焊在一起。随后，板1和44之间充以绝缘树脂45，并将树脂固化以固定该板。与此类似，绝缘树脂46叠合在双面印刷板44的上表面上并固化。
在本实施例中，上、下端(即金属化印刷板1和双面印刷板44)被金属化插脚48支撑，与此同时，在板1和44每个上面的电路图形与金属化插脚48焊为一体以将叠合的各板机械固定。此外，由于在每个板上的电路图形已被电联接，则在两板上的电路之间的联接易于实现。
本实施例也适用于上述第一至第四实施例。
图6为一剖面图，示出根据本发明第六实施例的多层的金属化印刷板。
本实施例除与图1所示的绝缘树脂5不同外，基本与图1所示的相同。因此，与图1相同的部分以相同的标号标出，且不再描述。
在本实施例中，如图所示，在金属化印刷板1和双面印刷板4之间采用聚酯胶片(半固化胶片)，也就是说，通过将板1和4与其间采用的聚酯胶片压合在一起，在组装步骤中，可获得一整体的结构。
在这种情况下，通过真空压制来压合板1和4，可获得坚固和气密的结构。
本实施例也适用于前述第一至第五实施例。
在由于装设了电子零件7而使根据第六实施例的真空压制过程不能实现时，可通过将绝缘树脂注入型模中而使其成为一个整体，而该型模中已放置了其上已装有电子零件的多个印刷板。还是在这种情况下，在增加整个模子的强度后，就可使气密树脂部分实现。
图7为一剖面图，示出根据本发明第七实施例的多层金属化印刷板。
本实施例的特征在于金属化印刷板，其它部分与图1所示的那些基本相同。因此，与图1相同的部分以相同的标号标出且不再赘述。
在图7中，金属化印刷板61包括作为基板的金属化片层62、绝缘层63、和在绝缘层63上表面上的电路图形64。
本实施例的特征在于所形成的大于双面印刷板4的金属化印刷板61和在金属化印刷板61上形成的绝缘树脂5和6。以此方式，在外部周边部分上的电路图形64可暴露出来，利用这一暴露的部分使整个电路图形64能与外部电路相联接。
通过这样地将金属化印刷板61的电路图形64暴露，使板与外部电路的联接方面更易于实现。
本实施例也适用于前述任一实施例，即第一至第六实施例。
图8为一剖面图，示出根据本发明第八实施例的多层金属化印刷板。
本实施例是对图7所示的第7实施例的板的改进。
具体讲，仍大于图7所示的板的金属化印刷板71包括作为基板的金属化片层72、绝缘层73、和在绝缘层73的上表面的电路图形74。板71的外部周边向上弯折，使其与该板大致呈直角，且弯折部分的沿部可沿倾斜的方向微微向下折叠。
母板75以其能从上侧盖住电路图形的方式装在金属化印刷板71的折叠部分的最上部的电路图形74上。母板下侧上形成的电路图形77通过焊接与板71的电路图形74相联。如图所示，对母板75还提供了一个绝缘层76。
以前述方式，通过向上折叠金属化印刷板71的外部周边，且进一步从上侧以母板75盖住所形成的结构，而形成了一个壳体。这样，安装在壳体内的电子零件7的电路被从外界屏蔽开和保护起来。
本实施例也适用于前述任一实施例，即第一至第六实施例。
图9为一剖面图，示出根据本发明第九实施例的包括多层组件和母板的成型的模块。本实施例是图8所示第八实施例的改进形式。
更具体讲，在图9中，安装了电子零件后成为母板的金属化印刷板85包括作为基板的金属化片层88、绝缘层86和电路图形的铜箔87。电子零件7装在铜箔87的上表面上。以下除集成电路裸芯片7A外，其它部件(如电阻器和电容器)均称作电子零件。
铝、铜、铁等等均可用作金属化片层88。金属化片层厚约1-3毫米。对绝缘层86适用的材料包括含铝、石英等无机填充物的环氧树脂和浸渍环氧树脂的玻璃纤维、无纺玻璃材料、无纺聚酰亚胺等材料。绝缘层的厚度约为0.05-0.5毫米。
其中包括多个电子零件层的多层组件80放置在板85之上。弯折的金属化印刷板71A包括作为基板的金属化片层72，该层是由铝、铜、铁等制成。金属化片层厚度最好在0.2-1毫米，以使该片层适于弯折处理。但是，由于厚度可依弯曲半径来选择，所以厚度范围并不局限于此。
在金属化片层72内侧的绝缘层73最好由诸如聚酰亚胺、聚醚酮(Polyether ether ketone)和聚芳基酰胺等柔性材料制成，以使其在弯折时不致损坏。绝缘层73的厚度最好约为0.02-0.4毫米。
金属化板85的金属化片层88和金属化板71A的金属化片层72是由相同的材料制成，以使两者的热膨胀系数等值。例如，如果金属化片层88用铜，则金属化片层72也必须由铜制成。如果金属化片层88用铝则金属化片层72也必须用铝制成。当采用热膨胀系数大于铜和铝的材料时，则金属化片层88和72必须用相同的材料以使两者的热膨胀系数相等。
如果母板用玻璃环氧树脂印刷板或除金属化印刷板之外的其它印刷板时，则印刷板所用的材料必须是其热膨胀系数等于或近于金属化片层72的热膨胀系数的材料。
在印刷板71A的绝缘层73的内表面上形成电路图形的铜箔74A。电解铜箔、压延铜箔等适于用作铜箔74A和板85的铜箔87，且铜箔厚度最好为1-200微米。特别情况下，用作铜箔87的铜箔其厚度最好为35-200微米，用作铜箔74A的其厚度最好为5-70微米。
多层组件80包括安装在印刷板71A自身上的电子零件7、在附图下侧的一个或多个双面印刷板4、以及装在印刷板4上的电子零件7和集成电路裸芯片7A。
联接器插脚(金属化插脚)机械地支撑印刷板4，且将装在印刷板4两面上的电子零件7和IC芯片7A经用作在印刷板71A和85上的电路图形的铜箔74A和87与装在印刷板71A和85上的电子零件7联接。
联接器插脚48A通过焊接先联到印刷板71A的铜箔74A上，以及装在其上的印刷板4上，电子零件7等等通过焊接再联接并固定到联接器插脚48A上。
如前所述，多层组件80包括叠合的印刷板或电子零件。它们并不局限于附图所示的两层的结构，印刷板4可加进来，进一步增加层数。
IC芯片7A处于高速开关状态，且通过焊联线或波峰焊接被装在印刷板4上。芯片7A通常以环氧树脂类芯片保护材料密封以在安装之后保护芯片。
一般情况下，IC芯片处于高速开关状态，且由于电子电路内的串扰和外部噪声而易于出错，这样，裸芯片最好间接装在印刷板71A和85上，因为这些板具有较大介电常数且因而易于捕获噪声。这样，裸芯片被装在最终以绝缘树脂密封的印刷板4上。结果，裸芯片可装在已叠合的双面印刷板上。
多层组件80内充以高导热性的绝缘树脂81。绝缘树脂81采用含铝、石英等等无机填充物的环氧树脂。绝缘树脂的热膨胀系数须选得与作为组件80外框的金属化片层72的热膨胀系数相等或近似。例如，如果金属化片层72选铜，则它最好选用与铜的热膨胀性相同的绝缘树脂。具体讲，可选热膨胀系数至少在15×10-6/℃～17×10-6/℃的树脂。
最优选的是热膨胀系数为与铜的值相近，即16×10-6/℃的树脂。整个金属化印刷板71A的热膨胀系数应落入与金属化片层72的值近似相等的范围内。
通过这样地将绝缘树脂81的热膨胀系数设置得约等于组件80的金属化片层72的热膨胀系数，则由电子零件7和IC裸芯片7A产生的热引起的加到整个模块上的热应力可降低。以此方法，可防止金属化印刷板71A和绝缘树脂81之间接缝处的开裂和板71A上的铜箔74A的断裂。
当用铝作为金属化片层时，最好用与铝的热膨胀系数相同的(即27×10-6/℃)绝缘树脂81来填在组件之中。树脂的热膨胀系数必须设在至少在26×10-6/℃～28×10-6/℃的范围内，最好尽可能设在27×10-6/℃的值上。
在金属化片层72是由铜或铝之外的材料制成的情况下，则所用的绝缘树脂81的热膨胀系数必须与金属化片层72的热膨胀系数相吻合。
绝缘树脂81在常压下或在650～760乇的减压条件下注入组件中。树脂最好用700～760乇的压力加压，以防止滞留在叠合的印刷板间。
在作为母板的印刷板85通过焊接与组件80接合后，对焊接接合部分的成型的树脂外边和由印刷板85和组件80中的绝缘树脂81所限定的整个空间使用高导热性的绝缘树脂82。
绝缘树脂82是由与绝缘树脂81相同的材料制成。因此，两者热膨胀系数相同。于是，在热应力加到模块上时，热变形降低，绝缘树脂81和82间的接缝可密贴，防止了在接缝处出现开裂。此外，铜箔74A可防止因印刷板71A和4的形变而断裂或损坏。
绝缘树脂82以类似于绝缘树脂81的注入方式在常压下或在650～760乇的减压状态下注入组件中。所用的树脂最好处于700-760乇的压力下，以防止树脂滞留在绝缘树脂81的接合部位并有效地放掉所产生的热。
此外，包括印刷板85和组件80之间空间的整个外边以绝缘树脂82密封，以防止在接合部位附近的铜箔87和铜箔74A受外部水汽和尘土的污染，并防止由于短路或铜箔的劣化引起耦合不良。此外，印刷板85和组件80间的接合部分以绝缘树脂82密封，以确保建立紧密的机械接合和板与组件间的电联接。用于填充树脂的框83也示于图中。
图10(a)和10(b)是本发明的第十实施例，其中图10(a)为多层组件的金属化印刷板71A的剖面图，图10(b)为金属化印刷板71B的剖面图，该板71B类似于前述方式使用但却在金属化印刷板71A上添加了绝缘片层。
现在先参考图10(a)，金属化印刷板71A包括由热定形聚酰亚胺粘性片层制成的绝缘层73，这种热定形聚酰亚胺粘性片层可以是日本钢铁公司SPB系列产品的聚酰亚胺粘合片层。这种特定片层的使用使电路图形的铜箔74A易于通过真空热压等与金属化片层72粘合。
参见图10(b)，绝缘层73是在每个铜箔74A和金属化片层72上形成的，在绝缘层73间采用绝缘片层91，以建立印刷板71B。
绝缘片层91是由聚酰亚胺、聚醚、聚芳基酰胺、聚亚苯基硫醚，聚醚酮等材料制成的片层或膜。通过将绝缘片层91引入其间并在两层上叠合绝缘层73，则可实现具有所需厚度的具有所需物理及电特性的绝缘层。
图11(a)至11(e)为本发明的第十一实施例的示图，示出以下产生多层组件80的步骤。
图11(a)为剖面图，示出图10(a)的多层组件的金属化印刷板71A。
图11(b)为剖面图，示出通过蚀刻铜箔74A而形成电路图形后所获得的金属化印刷板71A。
图11(c)为平面图，示出在蚀刻后通过冲压而获得的所冲压出的金属化印刷板，这样，经过如此处理的结构最终将处理成盒形组件。
在图11(c)中，通过后序弯折程序最后成为组件80侧壁的四个侧边包括两个侧面，和另两个侧面，在所述的两个侧面(图中的左右侧)铜箔74A为主板而被处理并使组件与金属化印刷板85相接触，而在另两面(图中所示上下侧)则没有铜箔74A。
在上述的四个侧边中，其上具有铜箔74A的两个侧面以1-5毫米的弯曲半径而弯折，这样，可不使绝缘层73损坏。此外，在其上没有铜箔74A的另两侧面的角上有豁口101，并以与有铜箔的侧面弯曲半径相同的半径而弯折，以在当两个侧面与其上有铜箔的其它两个侧面对接时，使在角上的空隙最小。
其上没有铜箔74A的两个侧面以锐角弯折，以减小空隙，并在将冲压后的印刷板成形为组件时，获得一个较厚的组件。
图11(d)为一剖面图，示出通过在经过处理并在图11(c)中示出的冲压出来的印刷板71A上安装电子零件7和联接器插脚48A，随后将已带有电子零件7和IC芯片7A的双面印刷板4固定到其上表面的一种结构。
图11(e)为一剖面图，示出通过将图11(d)所示结构经冲压后折成组件结构的一种结构。在弯折过程中所用的上型模102和下型模103也在图中示出。为方便起见，在印刷板71A上的诸如金属化片层72、绝缘层73和铜箔74A的细节则在图11(e)中不再单独示出。
上面所称的型模102具有一个中空的结构，在该中空的结构中与叠合的印刷板4和71A相对应的都分被挖空，这样，在不损坏装在印刷板4和71A的电子零件等的情况下，可弯折印刷板71A。
此外，前述型模102和103在彼此相对的以预定的弯曲半径弯曲的外部周边上有一些通过仅对带有板71A的铜箔74A的两侧面的沿部弯曲，提供与母板的金属化印刷板85相接合的部分。虽然图中未予示出，但两个型模102和103被成型，以使其上没有板71A的铜箔74A的两个侧面可以1毫米或小于1毫米的弯曲半径弯成锐角。
这样，含多层电子零件或印刷板的多层组件可通过图11(a)至11(e)的步骤来获得，且多层组件80是通过将绝缘树脂81注入组件中来获得的。
如果用于弯折的型模结构调转，则带印刷板71A的多层组件可实现，其中印刷板71A的弯曲部分具有所需的侧面深度、形状、弯曲半径等。
图12(a)和12(b)是本发明的第十二实施例。
图12(a)为剖面图，示出通过将多层组件80与金属化印刷板85相焊接而得到的整个结构。为方便起见，构成组件80的印刷板71A的金属化片层72、绝缘层73、铜箔74A等在图12(a)中不再单独示出。
在图12(b)中，提供了一个对准规尺111，用于将组件80与印刷板85精确地对准。
规尺111包括一个插脚112。通过将插脚112插入组件80的联接部分(接合部分)上的过孔中和印刷板85的联接部分上(接合部分)的过孔中，而将组件80在水平面上与印刷板85对准。过孔是凿在没有铜箔87和74A的地方的，这样，两个铜箔间的相互电联接不会受损。
在用插脚112将组件80与印刷板85对准之后，烙铁113(的尖部)压向组件80两侧的下端上的卷曲部分，以熔合先前加在两个铜箔87和74A上的焊剂。铜箔之间就以此方式相联接。烙铁113的尖部的形状和结构与弯曲部分相对应以增加热传导效率。此外，如果用了烙铁113后，已接合的组件80可易于拆卸。
烙铁113的尖部的形状并不必须与弯曲部分的形状吻合，但却要与组件80的接合部分的形状和结构相对应。
在图11(a)至11(e)和12(a)和12(b)中，图10(a)所示的金属化印刷板71A被用作多层组件80。然而，也可以用图10(b)所示的金属化印刷板71B代替金属化印刷板71A。
如前所述，本发明具有以下效果根据本发明的第一个方面，一个或多个印刷板经绝缘树脂叠合在由作为基板的金属化片层形成的金属化印刷板上。这样，通过使电子零件装在多个层上，而使安装密度可观地增加。
根据本发明的第二个方面，一种具有高导热性的树脂在叠合过程中被用作绝缘树脂。因此，由于所装元件的生热可被有效地泄放掉，则可实现较高的安装密度。
根据本发明的第三个方面，绝缘层被分成多个部分，且这些部分是由在物理性质方面彼此不同的材料制成。该材料可依安装电路的工作特性而选择，例如可选具有高热传导率或低介电常数的绝缘物。结果，可增加电路工作的稳定性从而进一步增加安装密度。
根据本发明的第四个方面，穿过叠合的各板，形成穿过电路图形的过孔。这样，在各板上的电路图的联接更易于实现。由此而改善了在联接电路方面的可操作性。
根据本发明的第五个方面，叠合在金属化印刷板上的印刷板的一部分被切除，具有过孔且用于联接电路图形的基层被固定并埋入印刷板的切除部分内。这样，由于电路图形与在其它印刷板上的电路图形更易于联接，而使在电路联接方面的可操作性改善。
根据本发明的第六个方面，沿厚度方向埋入金属化插脚，该插脚被用于联接彼此相对的在各印刷板上形成的电路图形。这样，由于在印刷板上的电路图形的联接容易，从而使电路联接的可操作性改善。
根据本发明的第七个方面，由于整体是在印刷板间采用绝缘树脂作为半固化胶片并以真空泵使其成为整体型模而获得的，则多层金属化印刷板的气密性和强度得到改善。
根据本发明的第八个方面，由于其上装有零件的多个板被放入型模并通过在该型模中注入绝缘树脂而使其成为整体，使多层金属化印刷板的气密性和强度得到改善。
根据本发明的第九个方面，大于印刷板外部周边的金属化印刷板和在其上形成的绝缘树脂层被形成了，且在金属化印刷板的表面上形成的电路图形被暴露，以形成用于与外部电路联接的一部分。这样，以此方式可使与外部电路的联接的可操作性得以改善。
根据本发明的第十个方面，金属化印刷板的沿部向上弯折以形成盖住叠合在板上的印刷板部分的壳体。这样，在板上所装零件的电路可得以保护并与外部屏蔽开。
根据本发明的第十一个方面，电子零件被装在多个层上，该多个层包括作为母板的印刷板、借助于焊接等与母板接合的多层类型组件的金属化印刷板，以及在该多层组件中的印刷板。这样，安装密度可以可观地增加。与此同时，可以考虑将不同形状的零件通过占用每个印刷板间的叠合形成的空间而安装起来。
此外，通过将每个零件与绝缘树脂密封，并将组件侧的绝缘树脂与母板的金属化印刷板侧的绝缘树脂密切接触，可使零件所产生的热经绝缘树脂、金属化印刷板等有效地发散掉，且零件可免受外界水汽和各种气氛的影响，免于损坏。此外，通过使用绝缘树脂，确保组件与作为母板的金属化板成为紧密的整体，而使模块的机械强度和电气可靠性得以改善。
根据本发明的第十二个方面，金属化片层以在其间采用绝缘层的方式而固定到电路图形的铜箔上。这样，多层组件的柔性金属化印刷板可易于制造，且在弯折工作中的可操作性可得以提高。
根据本发明的第十三个方面，高速开关的IC裸芯片被装在多层组件内的印刷板上而不是金属化印刷板上，且随后，芯片被以环氧树脂而成型。这样，可获得稳定的电路功能而不受串拢和外界噪声的影响。
根据本发明的第十四个方面，可获得近乎盒形的较厚的多层组件，并在其角部基本无多余空间。这样，模块更适于在多层中装配电子零件，以获得高安装密度。
根据本发明的第十五个方面，在具有较大弯曲半径的两侧面上形成的铜箔被用于与作为母板的印刷板的联接。这样，可获得免于铜箔断裂和绝缘层损坏的高度可靠的多层组件。
根据本发明的第十六个方面，金属化印刷板本身可单独弯折并在不致引起在多层组件内的印刷板和所安装的零件、以及在作为母板的印刷板上安装的零件的损毁的情况下工作。
根据本发明的第十七个方面，可获得可靠的模块，其中零件的生热被有效地泄掉，且通过使多层组件的金属化片层的热膨胀系数与高导热性绝缘树脂的热膨胀系数相同，而使由热应力引起的变形等招致的断线被免除。
根据本发明的第十八个方面，多层组件的接合沿和作为母板的印刷板的接合沿可在水平方向上被精确地对准。这样，增加了接合部位的尺寸精度。
根据本发明的第十九个方面，采用其尖部与多层组件的接合沿相对应的那种烙铁。这样，对组件的接合或拆散工作容易且迅速。
根据本发明的第二十个方面，作为母板而采用其热膨胀系数等于或近于多层组件的金属化印刷板的热膨胀系数的印刷板。这样，对两板间接合部分的焊接将不会出现断裂的情况，随之，模块的机械强度和电气可靠性得以提高。
根据本发明的第二十一个方面，两个印刷板间的接合的外部周边部分和作为母板的印刷板和多层部分间的部分被充以热膨胀系数近于组件的绝缘树脂的高导热性绝缘树脂。这样，树脂间的粘接可改善，可防止由热应力引起的变形或损坏，以得到在机械强度和电气可靠性方面有改善的模块。
权利要求
1.一种成型的模块，包括其上装有电子零件的作为母板的印刷板；通过在多层的金属化印刷板内充以第一绝缘树脂而形成的多层的组件，作为所述母板的所述印刷板与所述多层的组件接合，所述多层的金属化印刷板包括金属化印刷板和至少一个叠合在所述金属化印刷板上的印刷板，所述金属化印刷板大于所述印刷板的外部周边，且所述金属化印刷板的外部周边向上弯折，以形成一个包在叠合在所述金属化印刷板上的所述印刷板周围的壳体；和充填在所述母板、所述多层的组件和所述母板与所述多层的组件间的空间内的接合部分的第二绝缘树脂，所述成型的模块的整个结构形成一个整体。
2.如权利要求1的成型的模块，其中所述多层的组件的所述金属化印刷板包括由热定型聚酰亚胺制成的粘性片层的绝缘层、粘在所述绝缘层的一个表面上的金属化片层和粘在所述绝缘层的其它表面上的铜箔。
3.如权利要求1的成型的模块，其中所述多层的组件包括装在叠合在所述金属化印刷板上的所述印刷板上的IC裸芯片。
4.如权利要求1的成型的模块，其中所述多层的组件基本为盒形，它是通过将所述金属化印刷板的四个角开缝，将所述金属化板的两个相对侧边以较大弯曲半径弯折，将所述金属化板另外的两个相对的侧边以较小的弯曲半径弯折而形成的。
5.如权利要求4的成型的模块，其中用于与作为所述母板的所述印刷板相联的铜箔被处理，并在以较大的弯曲半径折叠的两侧边上形成。
6.如权利要求1的成型的模块，其中所述金属化板在包住叠合在所述多层组件的所述金属化印刷板上的印刷板上时，被一具有仅能使所述金属化印刷板弯折的结构的型模所冲压。
7.如权利要求1的成型的模块，其中在所述多层组件中的所述第一绝缘树脂是高导热性的绝缘树脂，其热膨胀系数约等于构成所述金属化印刷板的金属化片层的热膨胀系数，所述第一绝缘树脂是在常压或减压下注入之后而成型的。
8.如权利要求1的成型的模块，其中所述多层的组件的接合沿部借助于对准规尺中的插脚，与作为所述母板的所述印刷板的接合部对准，两者的接合沿部借助于焊接而彼此接合。
9.如权利要求1的成型的模块，其中所述多层的组件的接合沿部通过烙铁的加热焊接，与作为所述母板的所述印刷板的接合沿部接合，所述烙铁具有与所述任一接合沿部都对应的形状和结构。
10.如权利要求1的成型的模块，其中作为所述母板的所述印刷板，是由其热膨胀系数约等于所述多层组件的所述金属化印刷板的热膨胀系数的金属或非金属制成。
11.如权利要求1的成型的模块，其中所述第二绝缘树脂填入作为所述母板的所述印刷板与所述多层组件的接合部分的外缘附近的空间内，且其间还填入高导热性的绝缘树脂，该树脂的热膨胀系数约等于填入所述多层的组件中的所述第一绝缘树脂的热膨胀系数。
全文摘要
一种金属化印刷板,通过在作为基板的金属化片层的表面叠合一绝缘层而形成,随后将电子零件装在绝缘层表面上形成的电路图形上。其上装有电子零件的双面印刷板被平行地放置。通过在印刷板间充以绝缘树脂并将其固化而使各印刷板被支撑和固定为一整体。此外,绝缘树脂被叠合在印刷板的表面,以使树脂可覆盖所安装的电子零件并将其固化。通过用特定导热系数的绝缘树脂,使元件的生热有效地发散出来。
文档编号H05K1/18GK1176571SQ97117778
公开日1998年3月18日 申请日期1997年8月25日 优先权日1993年6月25日
发明者冈本健次, 中幸男, 今村一彦, 市原孝男 申请人:富士电机株式会社