(57)【要約】  電気アセンブリは基板内における少なくとも一つの凹所と複数の電気コンポーネントを有する実質的に平面の基板を含む。電気コンポーネントは少なくとも一つの凹所内に配置され第１電気コンポーネントと第２電気コンポーネントを含む。各電気コンポーネントは本体と電気的接続部を有する。第１電気コンポーネントの電気的接続部および第２電気コンポーネントの電気的接続部は、第１電気コンポーネントの本体が一つの凹所内に配置され第２電気コンポーネントの本体が一つの凹所内に配置されるとき、互いに整列される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板内に少なくとも一つの凹所を有する実質的に平面の基板と、
前記少なくとも一つの凹所内に配置され、第１電気コンポーネントと第２電気コンポーネントを含む複数の電気コンポーネントと、を備え、
前記電気コンポーネントの各々は本体と電気的接続部を有し、前記第１電気コンポーネントの本体が少なくとも一つの凹所内に配置され前記第２電気コンポーネントの本体が少なくとも一つの凹所内に配置されるとき、前記第１電気コンポーネントの電気的接続部および前記第２電気コンポーネントの電気的接続部は、互いに整列される、
ことを特徴とする電気アセンブリ。
【請求項２】
前記基板は平面を規定する上部表面を有し、前記第１電気コンポーネントが前記平面の下にある、
請求項１に記載の電気アセンブリ。
【請求項３】
前記第１電気コンポーネントの前記電気的接続部は前記第２電気コンポーネントの前記電気的接続部に半田付けされる、
請求項１に記載の電気アセンブリ。
【請求項４】
前記少なくとも一つの凹所は第１凹所および該第１凹所に交差する第２凹所を含む複数の実質的直線状の凹所であり、前記第１電気コンポーネントは前記第１凹所内にあり、前記第２電気コンポーネントは前記第２凹所内にある、
請求項３に記載の電気アセンブリ。
【請求項５】
前記基板は平面を規定する上部表面を有し、前記複数の電気コンポーネントの電気コンポーネントは前記平面の下に配置される、
請求項４に記載の電気アセンブリ。
【請求項６】
前記少なくとも一つの凹所は切削または磨耗により前記基板内に形成される、
請求項１に記載の電気アセンブリ。
【請求項７】
前記少なくとも一つの凹所は該少なくとも一つの凹所に関連付けられた前記電気コンポーネントの前記本体に対応して形成される、
請求項１に記載の電気アセンブリ。
【請求項８】
前記少なくとも一つの凹所は複数の連結する凹所である、
請求項１に記載の電気アセンブリ。
【請求項９】
前記基板から伸びた少なくとも一つの導体と、
前記基板および前記複数の電気コンポーネントを実質的に被う絶縁性化合物の層であって、前記少なくとも一つの導体の一部のみを被う絶縁性化合物の層と、
を備える請求項１に記載の電気アセンブリ。
【請求項１０】
複数の成形した凹所を内部に有する基板と、
複数の電気コンポーネントと、を備え、
前記電気コンポーネントの各々は前記複数の成形した凹所の一つに対応して配置することにより収容される外部特性を有し、前記複数の電気コンポーネントの各々は、前記複数の電気コンポーネントの少なくとも他の一つの電気的接続部と接触するように、前記成形された凹所により整列された電気的接続部を有する、
ことを特徴とする電気アセンブリ。
【請求項１１】
前記複数の電気コンポーネントは、第１電気コンポーネントと該第１電気コンポーネントに電気的に接続された第２電気コンポーネントとを備える、
請求項１０に記載の電気アセンブリ。
【請求項１２】
前記複数の成形された凹所は相互に接続されている、
請求項１１に記載の電気アセンブリ。
【請求項１３】
前記基板は平面を規定する表面を備え、該表面は前記複数の成形された凹所を内部に備え、前記複数の電気コンポーネントは前記平面の下にある、
請求項１２に記載の電気アセンブリ。
【請求項１４】
前記基板および前記複数の電気コンポーネントを実質的にコーティングした絶縁性合成物をさらに備え、前記絶縁性合成物の表面の一つは前記平面に実質的に平行な他の平面を規定する、
請求項１３に記載の電気アセンブリ。
【請求項１５】
電気回路を構成する方法であって、
基板を供給するステップと、
前記基板に複数の溝を形成するステップと、
前記複数の溝の中に複数の電気コンポーネントの電気的接続部を整列するステップと、
前記複数の溝の中に前記複数の電気コンポーネントを電気的に接続するステップと、
前記基板および前記複数の電気コンポーネントを絶縁性コーティングで塗布するステップと、
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記基板を供給するステップはアルミナ基板を供給する、
請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記電気的に接続するステップは複数の電気コンポーネントの部分を共にレーザ接合するステップを備える、
請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記複数の溝を形成するステップは前記基板内における該複数の溝の各々を前記複数の電気コンポーネントの一つに対応する幅に等しいかまたは超える深さに伸ばすことにより遂行される、
請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
導体を前記基板から伸ばすステップをさらに備え、前記塗布するステップは前記導体の実質的な一部を除外する、
請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記塗布するステップは絶縁性合成物のコーティングを加えることにより遂行される、
請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
導電性材料を前記基板の一部に接着するステップをさらに備え、前記導電性材料は前記複数の電気コンポーネントの少なくとも一つに電気的に接続される、
請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気アセンブリに関し、特に改善された基板上の電気アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
厚膜導電性インクを基板上に印刷し、電気回路アセンブリを生産するためインクを硬化する技術は知られている。種々の抵抗の導電性インクが使用され、電気回路を製造するため他の電気コンポーネントを基板に取り付けることができる。ポリマーの厚膜回路がポリエステル誘電性基板およびスクリーン印刷された厚膜導電性インクを用いて製造できる。高速スクリーン印刷技術が使用でき、絶縁層として誘電性材料を利用して多層回路が製造できる。能動および受動性表面取付コンポーネントの両方を基板に加えることができる。取付けられたコンポーネントを有する基板は湿気の影響からアセンブリを保護するため密閉することができる。
【０００３】
アルミナ（Al2O3）は厚膜回路の印刷がその上に載せられるセラミック基板としてよく利用される。受動および能動コンポーネントを基板上に印刷された導電性パッドのスクリーンに取り付けることができる。アルミナの基板は典型的には四角形平面形状の基板である。アルミナは利用可能性のある、比較的低コストの安定した物理的特性を有する広く使用される材料である。高い温度で製造し強度を保持することは比較的に容易である。アルミナは厚さ０．５ｍｍ〜１２．５ｍｍで製造できる。アルミナの電力密度ワット／ｃｍ2は約２３．２５ワットＷ／ｃｍ2である。アルミナはまた２．３９×１０5Ｖ／in（０．９４×１０5Ｖ／ｃｍ）の比較的高い誘電強度と３．２８×１０13Ωft（９８．４×１０13Ωｃｍ）の電気抵抗とを有する。
【０００４】
アセンブリ内の高電圧コンポーネントに接近することを可能とするため、高い誘電特性と破壊特性を有する油を充たしたエンクロージャ内に高電圧の回路を密閉するか含むことが知られている。高電圧回路は印刷された回路板またはポイントツゥポイント配線のために予め配置されており、完成したアセンブリは他のアセンブリに安全に取付け可能とするため密閉されている。
【０００５】
電気回路コンポーネントを組立てる現在公知の方法は回路板の半田ポストおよび半田パッドのような中間構成に対する電気コンポーネントのリードの接続を含む。電気コンポーネントのリードは典型的に回路板の穴に挿入できるように形成され、該リードは回路板上で予めスズメッキされたパッドに半田づけられる。リードが半田ポストに接続されるとき、リードはポストの回りに曲がり、ポストに半田付けられる。半田ポストは典型的に他のコンポーネントのリードまたはリードに半田付けされる配線を有する。
【０００６】
電気アセンブリの製造において行われることが稀に知られているが、電気コンポーネントのリードは半田ポストまたは印刷回路板の支持なしで共に直接半田付けできる。典型的にはリードは手でツイストされ半田は電気的接続を確実にするためツイストされたリードに加えられる。
【０００７】
リードのない電気コンポーネントは表面取付回路板上に置かれ少量の接着剤とともに適所に保持される。リードの無いコンポーネントの端部はリードの無いコンポーネントに対する機械的支持と電気的接続する回路板上でパッドに半田付けられる。
【０００８】
上述した公知の方法の各々は半田付け前にリードまたはコンポーネントの機械的取付が要求される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
取付手順を使用することなく予め配置された電気コンポーネントを作製するアセンブリ方法の技術が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は電気回路のアセンブリ用の改善された基板を提供する。
【００１１】
本発明は電気アセンブリを形成する一つの形式において、電気アセンブリは実質的に平面の基板を有し、該基板はその中に少なくとも一つの凹所と複数の電気コンポーネントを有する。複数の電気コンポーネントは凹所に配置され第１電気コンポーネントと第２電気コンポーネントを含む。電気コンポーネントの各々は本体および電気的接続部を有する。第１電気コンポーネントの電気的接続および第２電気コンポーネントの電気的接続は、第１電気コンポーネントの本体が凹所にあり第２電気コンポーネントの本体が凹所にあるとき互いに整列している。
【００１２】
本発明は電気アセンブリを形成する他の形式において、電気アセンブリは基板を有し、該基板はその中に複数の凹所形状部と複数の電気コンポーネントを有する。複数の電気コンポーネントは複数の凹所形状部の一つに対応して置かれ収容される外部特性を有する。複数の電気コンポーネントの各電気コンポーネントは複数の電気コンポーネントの中の少なくとも一つの他の電気コンポーネントの電気的接続部で接触するように凹所形状部により整列される電気的接続部を有する。
【００１３】
本発明はまた電気アセンブリを形成する他の形式において、電気回路の構成方法を有する。この方法は基板を提供し、基板内に複数の溝を形成し、複数の溝の中に複数の電気コンポーネントの電気的接続部を整列し、溝の中に複数の電気コンポーネントを電気的に接続し、基板と複数の電気コンポーネントを絶縁性コーティングで被覆する工程を含む。
【００１４】
本発明の利点は電気コンポーネントを凹所に配置することにより電機コンポーネントが電気的に接続できるようにリードおよび／または電気的接続部を配置することにある。
【００１５】
本発明の他の利点は回路を密閉する前に電気コンポーネントが高い誘電率の材料により分離されることにある。
【００１６】
また本発明の利点は基板上の厚膜プリント回路と相互作用できることにある。
【００１７】
本発明の更なる利点はアルミナ基板と互換性を有する絶縁性化合物と基板内に配置されたコンポーネントがコーティングされることにある。
【００１８】
本発明の他の特徴と利点は当業者が下記の詳細説明、請求項および参照番号が特徴を指し示す図面を検討することによりさらに明らかとなろう。
【００１９】
本発明の実施形態を詳細に説明する前に本発明が構成の詳細の適用、下記の記載による説明または図面で例示するコンポーネントの配置に限定されないことを理解すべきである。本発明は種々の方法で実行または遂行される他の実施形態に適用できる。また本発明は明細書に使用される表現および用語が説明を目的とするものでありこれに限定されるものと見なされるべきでないことは理解されるべきである。本明細書で使用される「含む」、「有する」およびその変形は、他の項目および等価のものと同様、以降にリストされる等価の項目を包含することを意味する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付の図面、より詳しくは図１〜３を参照すると、基板１６上に組立てられた第１コンポーネント１２と第２コンポーネント１４を含む電気アセンブリ１０が示されている。コンポーネント１２および１４は複数の乗算の段階を有し数え切れない程実質的多数の同様なコンポーネント１２および１４を有する電圧乗算回路の一部であるダイオード１２およびコンデンサ１４であり得る。コンポーネント１２および１４は明確にするためダイオード１２およびコンデンサ１４が記載されているが他の電気コンポーネントが能動コンポーネント（部品）またはパッケージされていないコンポーネントを含む本発明の方法に利用できる。
【００２１】
ダイオード１２はそこから伸びるリード１８を有する。ダイオード１２はリード１８がそこから突き出る実質的に円筒状の本体を有する。リード１８はダイオード１２への電気的接続を提供する。
【００２２】
コンデンサ１４は、コンデンサ１４の電気的接続部である、各端部に配置された半田２０のボールを有する本体を持つ。導電性経路２２および抵抗経路２４がダイオード１２とコンデンサ１４を基板内に組立てる前に既知の厚膜構成技術を用いて基板１６上に印刷でき焼くことが（fire）できる。
【００２３】
基板１６はアルミナから製造でき、高い電気抵抗性を有し、高い電気破壊特性を有する。アルミナ（Al2O3）は、利用可能性、比較的低コストおよび安定した物理的特性ゆえに広く使用される材料である。基板は製造が比較的容易で高温で強度を保持する。アルミナは種々の形と厚さに製造できモールドできる。アルミナの電力密度ワット／ｃｍ2は約２３．２５Ｗ／ｃｍ2である。アルミナはまた２．３９×１０5Ｖ／ｉｎ（０．９４×１０5Ｖ／ｃｍ）の比較的高い誘電強度を有し、３．２８×１０13Ωフィート（９８．４×１０13Ωｃｍ）の電気抵抗性を有する。アルミナのこれら特性と利点は本発明の使用に適する。アルミナ基板１６は熱を容易に伝導し、したがって基板の内部および上部に取り付けられたコンポーネントのヒートシンクとして働く。アルミナ基板１６はまた電場を分離するために働き、場分散（field dispersing）材料と考えることができる。しかしながら、アルミナ以外の材料もまた本発明の基板１６に使用してもよい。
【００２４】
基板１６は公知の溝２６と呼ばれる多くの凹所を含む。凹所すなわち溝２６は交差点２８で接触する。凹所２６は磨耗、加工、エッチングおよびレーザ技術等の種々の処理により基板１６内に形成できる。代わりに、凹所２６は基板１６のモールド処理において形成できる。凹所２６はその中に置かれる実質的に円筒状コンポーネントを収容するため半円筒状の底部を有することができる。凹所２６はコンポーネントの幅３０に相応する深さ３２を有する。典型的な実施形態において、深さ３２は幅３０に等しいかまたは大きいのでコンポーネント１２および１４は基板１６の上面にあるかまたは上面の下にある。凹所２６は幾何学的に中央ラインが交差点２８に一致するように構成され、それにより電気アセンブリ１０の構成を容易にできる。半田２０のボールが例えばレーザにより加熱できるようにダイオード１２のリード１８は交差点２８で積み重ねることができ、半田２０の隣接するボールを交差点２８におけるコンデンサ１４に隣接するリード１８に合流させ接着する。本発明の有利な形式において電気的接続が半田付け技術により保持取付具無しで行われ、かつコンポーネント１２および１４を配置し保持するための接着剤無しで行われるように、凹所２６はコンポーネント１２および１４を配置する。凹所２６間の材料は、コンポーネント１２および１４が凹所２６に置かれるので回路内のコンポーネントを実質的に分離する高電圧回路の構成を可能とする。
【００２５】
凹所２６が半円筒状底部を有する実質的に平行な壁を有するものとして図示されているが他の幾何学的形状とすることも考えられる。例えば、形状は電気コンポーネントの外形輪郭に対応して使用できる。また、形状は凹所２６に沿って均一である必要はない。例えば、ダイオード１２の軸長に沿って凹所２６の底部はリード１８の領域においてダイオード１２の本体から上げることができる。凹所２６はリード１８と半田２０の電気的相互接続のためコンポーネント１２および１４を配置する。基板１６はコンポーネント１２および１４を配置するだけでなく高誘電材料を有するコンポーネントを分離することにより電気的分離機能を提供する。基板１６は基板内にコンポーネントを置くため頑丈な骨格の構成を提供する。アセンブリを自己収容モジュールとしてこのように作ることにより、有利なことに、従来技術の方法で生じた汚染と完全性の問題を減少することにより品質を確実なものにできる。
【００２６】
さらに図４を参照すると、抵抗経路２４および抵抗分岐経路３４を含む基板１６の裏面側に印刷されたフィードバック抵抗ネットワークが示されている。基板１６の表面側に示された回路は電圧乗算回路であり、電圧出力をモニタし制御するため高電圧を抵抗経路２４および３４を経由してフィードバックできる。図４においてリード３６が図１におけるような組み立てられない状態の基板１６を示すため省かれている。導電性パッド２２が、抵抗経路２４および３４に電気的に接続され、基板１６にインクが印刷される厚膜回路方法を用いて形成される。インクはルテニウムを含むことができ基板１６に膜を結合するため焼かれ膜の伝記的特性を安定にする。この処理はコンポーネント１２および１４が基板内に配置される前に完了する。導電性パッド２２は、リード３６が基板１６の一方側の一つの導電性パッドから基板１６の反対側のパッドへの電気的接続を提供できるように、基板１６の両側に置かれる。リード３６は導体であり、コーティング３８を越えて伸び、不図示の他の回路要素への電気的接続を提供する。リード３６はＣ形状の部分を有することができ基板１６の両側における半田可能な接続部を提供する。
【００２７】
不図示のリード無しのコンデンサ、抵抗、トランジスタおよび集積回路等の他の回路コンポーネントが厚膜回路技術を利用した方法により基板１６の反対側平面上に配置できる。リード３６は基板１６の部分に取り付けられ、基板１６を越えて伸び、コーティング３８を基板１６に塗布した後に電気的接続を可能とする。
【００２８】
ここで、さらに図５を参照すると、電気アセンブリ１０の一方側から伸びた４つのリード３６で構成された本発明の他の実施形態が示されている。絶縁コーティング３８が電気アセンブリ１０の外部コーティングとして塗布されており、回路アセンブリ１０に良好に結合し高い電気的絶縁特性を提供する。絶縁コーティング３８は凹所２６にコンポーネント１２および１４を置いて結合し、従来のコンポーネント配置方法を必要とせずに高電圧コンポーネントが密な空間内に構成される回路構成となる。絶縁コーティング３８は、たとえ絶縁コーティング３８の一部が凹所２６の一部を満たし凹所２６内に横たわるコンポーネント１２および１４の一部をコーティングするとしても、絶縁コーティング３８の外側表面が実質的に平面であるように塗布される。電気アセンブリ１０は次いでリード３６を経由する不図示の他の回路に電気的に接続される。図３において、コーティング３８の断片部のみが電気アセンブリ１０の一端に沿って示されている。
【００２９】
先に示した変形および変更が本発明の範囲内にある。本明細書で開示され定義された発明は、明細書および／または図面で述べ、明細書および／または図面から明白な２つまたはそれ以上の個々の特徴の全ての他の組合せに及ぶものである。これらの異なる組合せは本発明の種々の他の態様を構成する。本明細書に記した実施形態は本発明を実施するため最良の形態を説明するものであり当業者に本発明を利用可能にするものである。複数の請求項が従来技術により許容される程度に他の実施形態を含むよう構成される。
【００３０】
本発明の種々の特徴が、特許請求の範囲における請求項に定義される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の電気回路の一実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】図１の電気回路の電気要素の詳細を示す部分図である。
【図３】図１および図２に示す基板の凹所に置かれた図１および図２に示す電気回路のコンポーネントおよび外部導体を示す部分断面図である。
【図４】図１〜図３に示す基板の反対側を示す図である。
【図５】基板から延びるリードで密閉された基板を示す本発明の他の実施形態を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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