集積型可融リンクを有するプリント回路板アセンブリ
【課題】好適な電気アセンブリを提供すること。
【解決手段】本発明は、概して回路ジオメトリに直接集積された薄膜ヒューズを有するPC板アセンブリに関し、本発明は、たとえば、複数の電気回路ジオメトリを規定するように、表面上に堆積された複数の導電性トレース(25、30)を有するプリント回路板を含むプリント回路板アセンブリ(10)を提供する。複数の薄膜ヒューズ(35)がプリント回路板上に堆積され、各ヒューズは、複数の導電性トレースの1つに回路保護を提供する。
【解決手段】本発明は、概して回路ジオメトリに直接集積された薄膜ヒューズを有するPC板アセンブリに関し、本発明は、たとえば、複数の電気回路ジオメトリを規定するように、表面上に堆積された複数の導電性トレース(25、30)を有するプリント回路板を含むプリント回路板アセンブリ(10)を提供する。複数の薄膜ヒューズ(35)がプリント回路板上に堆積され、各ヒューズは、複数の導電性トレースの1つに回路保護を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
(技術分野)
本発明は、概して回路ジオメトリに直接集積された薄膜ヒューズを有するPC板アセンブリに関する。
【背景技術】
【0002】
(発明の背景)
従来のプリント回路(「PC」)板は、概して電気絶縁基板の薄板構成、導電層および接着剤を含む。接着剤は、導電層を絶縁体基板に接合する。例えば、銅クラッディングは、通常以下の材料、すなわちFR−4、エポキシ、セラミック、ガラス−エポキシ混合物、ポリイミド、メラミンおよび電気絶縁体ポリマーのいずれかで形成される絶縁基板の表面を覆う。PC板の製造業者らは、多様な技術を用いて、導電層の一部を腐食させ、所望の電気回路ジオメトリを規定する導電トレースを残す。
【0003】
さらに、多様な技術を用いて、個別に表面上に実装されたヒューズを含む電子部品を、これらの導電トレースに取り付けおよび相互接続させ、回路モジュール、アセンブリ、あるいはサブアセンブリを形成してきた。これらの個別に表面上に設置された電子部品は、典型的には導電トレースにはんだ付け、あるいは電気接続される。しかしながら、今日のアプリケーションの多くは、小型化条件がPC板のデザインを決定する。PC板には、平面状基板の「実装可能面積(real estate)」が最小限であり得る単一PC板アプリケーション、および複数のPC板が垂直にスタックされなければならないマルチボードアプリケーションが含まれる。従って、規定された回路ジオメトリを保護するために、直接回路ジオメトリに集積されている薄膜電気ヒューズ、あるいは導電トレースを有するPC板アセンブリが必要とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、この必要性に応え、かつこれらおよびその他の問題を解決するようにデザインされたものである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
(発明の要旨)
本発明は、PC板アセンブリの規定された回路ジオメトリに対して集積回路保護を提供することを目的とする。
【0006】
本発明は、集積回路保護を有するPC板アセンブリを製造する方法を提供することもまた目的とする。
【0007】
本発明の第1の局面において、PC板の第1の表面上の電気回路ジオメトリを規定する、導電トレースを備えたPC板アセンブリが提供される。PC板上の薄膜ヒューズは、導電トレースの第1の部分と第2部分とを電気的に接続する。この薄膜ヒューズは、第1の導電層および第2の導電層を含む可融リンクを有する。第2の導電層は、第1の導電層を構成する材料以外の材料により構成される。
【0008】
本発明の第2の局面において、第1および第2の導電トレースを第1の表面上に有する、電気的絶縁基板を含む電気的アセンブリが提供される。これらの導電トレースは、それらに接続する電気部品を有するように構成されている。可融リンクは基板の第1の表面上に形成され、第1および第2の導電トレースを電気的に接続する。この可融リンクは、第1および第2の導電層を含み、第2の導電層は第1の導電層を構成する材料以外の材料により構成される。保護コーティングが可融リンクを覆っている。
【0009】
本発明の第3の局面において、集積回路保護を有する電気的アセンブリを製造する方法が提供される。この電気的アセンブリは、その第1の表面上の電気的回路ジオメトリを規定する導電トレースを有する、電気的絶縁基板を含む。この方法は、電気的絶縁基板を露出するように導電トレースの一部を除去し、第1および第2の回路トレースを形成する工程を含む。第1の導電層は露出された基板上に堆積され、第1の回路トレースと第2の回路トレースとを接続する。第2の導電層は第1の導電層上に堆積され、可融リンクを形成する。
【0010】
本発明の第4の局面において、集積回路保護を有する電気的アセンブリを製造する方法が提供される。この方法は、絶縁基板の表面を調整して、基板表面を導電層と結合しやすくする工程を含む。第1の導電層(すなわち可融要素)は、絶縁基板の粗い表面上に付与される。導電トレースは、絶縁基板に積層されて、可融要素がそれらの導電トレースを電気的に接続する。第2の導電層は、第1の導電層上に付与され、可融リンクを形成する。最後に、保護層が可融リンクに付与される。
【0011】
本発明の最後の局面において、集積回路保護を有するPC板アセンブリを製造する方法もまた提供される。PC板アセンブリは、基板の表面に取り付けられた第1の導電層を有する、電気的絶縁基板を備える。この製造方法は、導電層の一部を除去し、回路ジオメトリを規定する工程を含む。第2の導電層は、回路ジオメトリに付与され、可融リンクを形成する。最終工程において、保護コーティングが可融リンクに付与される。
【0012】
本発明の他の特徴および利点は、以下の図面と合わせて後続の詳細から明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
(好適な実施形態の詳細な説明)
本発明が理解され得るために、以下、添付の図面を参照しながら例示として本発明を説明する。
【0014】
本発明は、多くの異なる形における実施形態が可能であるが、本開示が、本発明の原理の例示と見なされ、図示説明する実施形態に本発明の広範な局面を限定することを意図するものではないという理解のもと、本発明の実施形態を図に示し、本明細書において詳細に説明する。
【0015】
本発明は、薄膜ヒューズを直接PCボードの回路に集積する。図1を参照して、本発明による電気的アセンブリ10は、第1の表面20を有する電気的絶縁基板15を含む。第1の表面20上には、第1および第2の導電トレース25、30があり、追加の電気的要素を接続するように適合されている。第1の表面20上には、可融性のリンク35があり、第1および第2の導電トレース25、30に電気的に接続されている。可融性のリンク35は、第1の導電層40および第2の導電層45を含む。第2の導電層45は、第1の導電層40上に堆積され、第1の導電層40に含まれる材料以外の材料から構成される。保護被覆50が、可融性のリンク35を覆い、可融性のリンク35を衝撃および酸化から保護する。
【0016】
図2は、垂直にスタックされたPCボード15a、15bで構成される電気的アセンブリ10を示す。PCボード15aは、その表面、即ち、可融性のリンク35を介して接続された導電トレース25、30に集積ヒューズ保護を有する。可融性のリンクは、第1および第2の導電層40、45を含む。保護被膜50が可融性のリンク35を覆う。PCボード15bは、PCボード15a上に垂直にスタックされている。最終的に、PCボード15a、15bは積層されて、単一のアセンブリを形成する。PCボード15bは、PCボード15aに接続された、可融性のリンク35を含む、電子的要素への電気的アクセスを可能にする開口51、52を有する。本発明が、図2に示すような複数の垂直スタックされたPCボードから構成される電気的アセンブリを想定していることを理解されたい。
【0017】
PCボードの回路に直接集積された薄膜ヒューズを有する電気的アセンブリのための2つの好適な方法を説明する。第1の好適な方法では、既存の回路の一部を除去し、PCボードの絶縁基板を露出する。次に、従来の鍍金技術を用いて、絶縁基板上に薄膜ヒューズを形成する。この方法は、本明細書において「直接堆積法」と称する。第2の好適な方法では、既存の回路にヒューズを直接エッチングすることにより、薄膜ヒューズがPCボードに直接集積される。この方法は、本明細書において「直接エッチング法」と称する。
【0018】
(図3A〜図3Kに示す実施形態)
直接堆積法の好適な実施形態による電気的アセンブリを製造するための様々な工程を図3A〜図3Kを参照しながら説明する。図3Aおよび図3Bに図示するように、導電性被覆面65を有するPC板60をフォトレジスト材料70で被覆する。典型的には、PC板60は、電気絶縁性基板(例えば、セラミック、ガラスエポキシ、電気絶縁性ポリマー、およびFR4エポキシ)と、接着剤と、導電性箔との積層体である。複数の導電性トレース120は、当該分野においては周知であるように、マスクまたはフォトリソグラフィ技術を用いてPC板60上にイメージングする。導電性トレース120の所望のジオメトリ(geometry)を形成する非マスクフォトレジスト材料71を硬化する。
【0019】
図3Cを参照して、硬化したフォトレジスト材料71を現像し、これにより、未硬化フォトレジスト材料を除去して、導電性トレース120を規定する導電性被覆面65を露出させる。図3Dに示す次の工程において、好ましくは層65を塩化鉄(III)溶液に供することにより露出した導電性被覆面65をエッチング除去し、これにより、PC板60の絶縁性基板87を露出させて、導電性トレース120のジオメトリを、硬化したフォトレジスト71によって保護された状態で後に残す。
【0020】
図3Eにおいて、硬化したフォトレジスト71の一部(可融リンクの長さにほぼ等しい)を剥離し、これにより、導電性トレース120の中央部分121を露出させる。部分121を塩化鉄(III)溶液に供することにより露出した中央部分121をエッチング除去し、これにより、導電性トレース120の各部分間において電気絶縁性基板87を露出させる。導電性トレース120の各部分間において露出した電気絶縁性基板87上に導電性層を堆積することによって、可融リンクが形成されるので、この絶縁性基板87の表面に接着剤が存在しないようにすることが重要である。これにより、堆積された可融リンクと露出した絶縁性基板87とが確実に接続されるようになる。その後、導電性トレース120を被覆する残りの硬化したフォトレジストを除去し、これにより、複数の第1および第2の回路トレース125、130を形成する(図3F)。
【0021】
図3Gを参照して、第1の導電性層135を基板87上に堆積して、第1および第2の回路トレース125、130をそれぞれ接続する。好適な方法において、第1の導電性層135は、銅を含み、従来の無電解めっき技術を用いて基板上にめっきされる。
【0022】
次の工程において、可融リンクのジオメトリが規定される。これは、導電性トレースを規定するのと同様に行われる(図3A〜図3Dを参照)。図3H〜図3Jを参照して、フォトレジスト材料70を、第1の導電性層135に塗布する。可融リンクのジオメトリを、当該分野においては周知であるように、マスクまたはフォトリソグラフィ技術を用いてフォトレジスト材料70上にイメージングする。可融リンクのジオメトリを保護している非マスクフォトレジスト材料71を硬化する。硬化したフォトレジスト71を現像し、これにより、未硬化フォトレジスト材料を除去して、第1の導電性層135の部分を露出させる。好ましくは塩化鉄(III)溶液によって、第1の導電性層135の露出した部分をエッチング除去する。硬化したフォトレジスト材料71によって保護されるこの可融リンクのジオメトリは、後に残る(図3I)。
【0023】
図3Iに示す好適な実施形態において、可融リンクのジオメトリは、第1および第2の導電性トレース125、130の上に部分的に重なる端子パッド137を接続する薄い可融要素136を含み、これにより、それぞれ、確実な電気的接続状態を確保する。集積フューズおよび電気的アセンブリの所望の用途および定格に応じて、全体的な寸法を含む可融リンクのジオメトリが変わることが理解されるべきである。
【0024】
図3Jを参照して、薄い可融要素136を保護する硬化したフォトレジスト材料71の部分を剥離し、これにより、第1の導電性層135を露出させる。好ましくは錫または錫/鉛合金である第2の導電性層138を、可融リンク139を形成する薄い可融要素136の露出部分に塗布する。残りの硬化したフォトレジスト材料を、端子パッド137および薄い可融要素136から剥離し、これにより、第1の導電性層135を露出させる。図3Kに示す最終工程において、保護コーティング140を、可融リンク139に塗布する。好ましくは、保護コーティングはポリマー性材料である。ポリカーボネートフィルムは、保護コーティング140としての使用に非常に適している。
【0025】
第1の導電性層135は、厚さtclを有する。回路トレース125、130は、厚さtctを有する。導電性層135が無電解めっきされた銅であり、回路トレース125、130が典型的に銅箔である好適な実施形態においては、tflはtct未満である。
【0026】
(図4A〜4Eに示す実施形態)
図4A〜4Eを参照して、直接堆積法の第2の実施形態を説明する。この方法において、絶縁基板150が提供される。絶縁基板の表面は、メッキ性を高めるために予め調整してあり、あるいは粗くされる。表面は、MnO4に曝すことにより化学的に調整されてもよく、あるいはサンドブラスト加工などにより機械的に調整されてもよい。第1の導電層135が、絶縁基板150の処理面に付与される(図4B)。導電層は、例えば積層または無電解メッキなどの任意の従来技術によって付与され得る。好ましくは、第1の導電層135は無電解メッキされた銅を含んでなる。
【0027】
図4Cを参照して、回路トレース125、130が第1の導電層135に電気的に接続されるように、回路トレース125、130を絶縁基板150に積層する。第2の導電層138を第1の導電層135に付与することにより、可融リンク139(図4D)を形成する。図4Eに示す最後の工程において、保護コーティング140を可融リンク139に付与することにより、可融リンク139を酸化物の形成および機械的応力の印加から保護する。
【0028】
(図5A〜5Fに示す実施形態)
直接エッチング法に基づいて電気的アセンブリを製造するための様々な工程を、図5A〜5Hを参照して説明する。図5Aにおいて、直接エッチング法は、回路ジオメトリが規定されていない外側の第1導電層65を有する、従来の「バージン」PC板60上に行われる。典型的には、PC板60は電気的に絶縁性の基板(例えばセラミック、ガラスエポキシ、電気的に絶縁性のポリマー、およびFR4エポキシ)、接着剤、および導電性箔の積層体である。直接エッチング法はまた、既に回路ジオメトリが規定されたPC板上にも行い得ることが、当業者には理解される。
【0029】
本発明の直接エッチング法によれば、従来のフォトリソグラフィ技術を用いて回路ジオメトリを第1の導電層65にエッチングする。まず図5Bを参照して、PC板60をフォトレジスト材料70で覆う。上述のマスクまたはフォトリソグラフィ技術を用いて、回路トレース125、130および可融要素85を基板60上にイメージングする。マスクされていないフォトレジスト材料71(すなわち回路トレース125、130を保護する材料および可融要素85を保護する材料)を硬化する。
【0030】
図5Cを参照すると、硬化したフォトレジスト材料71は現像され、未硬化のフォトレジスト材料は除去されて、それによりPC板60の第1の導電層65が露出する。硬化したフォトレジスト材料は71は、さらなる処理工程中に、回路トレース125、130および可融要素85を規定し、かつ保護する。PC板60の露出した第1の導電層65は、好適には露出した第1の導電層65を塩化鉄(III)溶液に曝すことによって、エッチングにより除去され、それによりPC板60の絶縁基板87が露出する(図5D)。
【0031】
直接堆積法に従って製造された電気アセンブリとは対照的に、直接エッチング法の場合は、回路トレース125、130および可融要素85が同一の構造物、すなわち第1の導電層65から形成される(図6と図7とを比較されたい)。従来のPC板の場合、この構造物は概して金属箔、典型的には銅である。ヒューズをとばせるために、可融要素85は好適には、回路トレース125、130の幅よりも小さい幅を有する。可融要素85および回路トレース125、130のディメンションは、図5Bに関して上述したようにイメージング工程中に制御され得る。
【0032】
第2の導電層138は可融要素85に付与されて、可融リンク139を形成する。可融要素85に対する第2の導電層138の付与は、可融リンク139の融点を、回路トレース125、130の融点よりも低下させる。これは、一般にM効果として知られている。
【0033】
回路トレース125、130が銅箔を含み、かつ、第2の導電層138が半田、錫、鉛またはそれらの合金を含む、好適な実施形態において、導電トレース125、130と可融リンク139との間の融点の差は、約1250°Fである。可融リンク139の融点を低下させることにより、集積ヒューズの定格が制御され得る。さらに、PC板からの付着の存在によって起こる炭素のトラッキングおよび焦げが回避され得る。
【0034】
図5Eに示すように、硬化したフォトレジスト材料71の一部分を可融要素85から剥離して第1の導電層65を露出させることにより、第2の導電層138が可融要素85に付与される。その後、第2の導電層138が、任意の従来の堆積法(例えば、蒸着、スパッタリング、メッキ)により、第1の導電層65の露出した部分に付与されて、可融リンク139を形成する。
【0035】
上述したように、好適な実施形態において、可融リンク139は、可融要素85と第2の導電層138とを含む。可融リンク139の融点を低下させるために、第2の導電層138は、第1の導電層65を構成する材料以外の材料を含む。例えば、第2の導電層138は、半田、錫、鉛またはそれらの合金を含み、第1の導電層65は、銅、銀、ニッケル、チタン、アルミニウムおよびそれらの合金からなる群より選択される金属を含む。
【0036】
最後に、硬化したフォトレジスト材料71の残りが、回路トレース125、130および可融要素85から剥離され、保護コーティング140が可融リンク139上に堆積されて、リンク139を衝撃および酸化から保護する。好適には、保護コーティング140はポリマー材料である。ポリカーボネート膜140が保護コーティング140として用いられるに適している。
【0037】
図6は、本発明の直接堆積法によって製造された電気アセンブリ10の前面図である。図7は、本発明の直接エッチング法によって製造された電気アセンブリ10の前面図である。図6および図7には、単一の集積ヒューズ150のみが示されており、図3A〜3K、図4A〜図4E、および図5A〜図5Fの様々なプロセス工程は限定された数の集積ヒューズに対して実施されるが、当業者には、本発明の電気アセンブリ10は複数の集積ヒューズを有し得ることが理解されるべきである。
【0038】
本発明はその意図または中心的特徴から逸脱することなく他の特定の形態で具現化されることが理解される。従って、本実施例および実施形態は、すべての局面で例としてのものであり本発明を限定しないと考えられるべきであり、本発明は本明細書に示された詳細によって限定されることはない。
【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】本発明の第1の実施形態による集積回路保護を有する電気的アセンブリの上面図である。
【図2】本発明の第2の実施形態による集積回路保護を有する電気的アセンブリの側面図である。
【図3A】本発明による電気的アセンブリのための直接堆積法の第1の実施形態を示す図である。
【図3B】本発明による電気的アセンブリのための直接堆積法の第1の実施形態を示す図である。
【図3C】本発明による電気的アセンブリのための直接堆積法の第1の実施形態を示す図である。
【図3D】本発明による電気的アセンブリのための直接堆積法の第1の実施形態を示す図である。
【図3E】本発明による電気的アセンブリのための直接堆積法の第1の実施形態を示す図である。
【図3F】本発明による電気的アセンブリのための直接堆積法の第1の実施形態を示す図である。
【図3G】本発明による電気的アセンブリのための直接堆積法の第1の実施形態を示す図である。
【図3H】本発明による電気的アセンブリのための直接堆積法の第1の実施形態を示す図である。
【図3I】本発明による電気的アセンブリのための直接堆積法の第1の実施形態を示す図である。
【図3J】本発明による電気的アセンブリのための直接堆積法の第1の実施形態を示す図である。
【図3K】本発明による電気的アセンブリのための直接堆積法の第1の実施形態を示す図である。
【図4A】本発明による電気的アセンブリのための直接堆積法の第2の実施形態を示す図である。
【図4B】本発明による電気的アセンブリのための直接堆積法の第2の実施形態を示す図である。
【図4C】本発明による電気的アセンブリのための直接堆積法の第2の実施形態を示す図である。
【図4D】本発明による電気的アセンブリのための直接堆積法の第2の実施形態を示す図である。
【図4E】本発明による電気的アセンブリのための直接堆積法の第2の実施形態を示す図である。
【図5A】本発明による電気的アセンブリのための直接エッチング法の第1の実施形態を示す図である。
【図5B】本発明による電気的アセンブリのための直接エッチング法の第1の実施形態を示す図である。
【図5C】本発明による電気的アセンブリのための直接エッチング法の第1の実施形態を示す図である。
【図5D】本発明による電気的アセンブリのための直接エッチング法の第1の実施形態を示す図である。
【図5E】本発明による電気的アセンブリのための直接エッチング法の第1の実施形態を示す図である。
【図5F】本発明による電気的アセンブリのための直接エッチング法の第1の実施形態を示す図である。
【図6】本発明による直接堆積法により製造された電気的アセンブリの正面図である。
【図7】本発明による直接エッチング法により製造された電気的アセンブリの正面図である。
【技術分野】
【0001】
(技術分野)
本発明は、概して回路ジオメトリに直接集積された薄膜ヒューズを有するPC板アセンブリに関する。
【背景技術】
【0002】
(発明の背景)
従来のプリント回路(「PC」)板は、概して電気絶縁基板の薄板構成、導電層および接着剤を含む。接着剤は、導電層を絶縁体基板に接合する。例えば、銅クラッディングは、通常以下の材料、すなわちFR−4、エポキシ、セラミック、ガラス−エポキシ混合物、ポリイミド、メラミンおよび電気絶縁体ポリマーのいずれかで形成される絶縁基板の表面を覆う。PC板の製造業者らは、多様な技術を用いて、導電層の一部を腐食させ、所望の電気回路ジオメトリを規定する導電トレースを残す。
【0003】
さらに、多様な技術を用いて、個別に表面上に実装されたヒューズを含む電子部品を、これらの導電トレースに取り付けおよび相互接続させ、回路モジュール、アセンブリ、あるいはサブアセンブリを形成してきた。これらの個別に表面上に設置された電子部品は、典型的には導電トレースにはんだ付け、あるいは電気接続される。しかしながら、今日のアプリケーションの多くは、小型化条件がPC板のデザインを決定する。PC板には、平面状基板の「実装可能面積(real estate)」が最小限であり得る単一PC板アプリケーション、および複数のPC板が垂直にスタックされなければならないマルチボードアプリケーションが含まれる。従って、規定された回路ジオメトリを保護するために、直接回路ジオメトリに集積されている薄膜電気ヒューズ、あるいは導電トレースを有するPC板アセンブリが必要とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、この必要性に応え、かつこれらおよびその他の問題を解決するようにデザインされたものである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
(発明の要旨)
本発明は、PC板アセンブリの規定された回路ジオメトリに対して集積回路保護を提供することを目的とする。
【0006】
本発明は、集積回路保護を有するPC板アセンブリを製造する方法を提供することもまた目的とする。
【0007】
本発明の第1の局面において、PC板の第1の表面上の電気回路ジオメトリを規定する、導電トレースを備えたPC板アセンブリが提供される。PC板上の薄膜ヒューズは、導電トレースの第1の部分と第2部分とを電気的に接続する。この薄膜ヒューズは、第1の導電層および第2の導電層を含む可融リンクを有する。第2の導電層は、第1の導電層を構成する材料以外の材料により構成される。
【0008】
本発明の第2の局面において、第1および第2の導電トレースを第1の表面上に有する、電気的絶縁基板を含む電気的アセンブリが提供される。これらの導電トレースは、それらに接続する電気部品を有するように構成されている。可融リンクは基板の第1の表面上に形成され、第1および第2の導電トレースを電気的に接続する。この可融リンクは、第1および第2の導電層を含み、第2の導電層は第1の導電層を構成する材料以外の材料により構成される。保護コーティングが可融リンクを覆っている。
【0009】
本発明の第3の局面において、集積回路保護を有する電気的アセンブリを製造する方法が提供される。この電気的アセンブリは、その第1の表面上の電気的回路ジオメトリを規定する導電トレースを有する、電気的絶縁基板を含む。この方法は、電気的絶縁基板を露出するように導電トレースの一部を除去し、第1および第2の回路トレースを形成する工程を含む。第1の導電層は露出された基板上に堆積され、第1の回路トレースと第2の回路トレースとを接続する。第2の導電層は第1の導電層上に堆積され、可融リンクを形成する。
【0010】
本発明の第4の局面において、集積回路保護を有する電気的アセンブリを製造する方法が提供される。この方法は、絶縁基板の表面を調整して、基板表面を導電層と結合しやすくする工程を含む。第1の導電層(すなわち可融要素)は、絶縁基板の粗い表面上に付与される。導電トレースは、絶縁基板に積層されて、可融要素がそれらの導電トレースを電気的に接続する。第2の導電層は、第1の導電層上に付与され、可融リンクを形成する。最後に、保護層が可融リンクに付与される。
【0011】
本発明の最後の局面において、集積回路保護を有するPC板アセンブリを製造する方法もまた提供される。PC板アセンブリは、基板の表面に取り付けられた第1の導電層を有する、電気的絶縁基板を備える。この製造方法は、導電層の一部を除去し、回路ジオメトリを規定する工程を含む。第2の導電層は、回路ジオメトリに付与され、可融リンクを形成する。最終工程において、保護コーティングが可融リンクに付与される。
【0012】
本発明の他の特徴および利点は、以下の図面と合わせて後続の詳細から明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
(好適な実施形態の詳細な説明)
本発明が理解され得るために、以下、添付の図面を参照しながら例示として本発明を説明する。
【0014】
本発明は、多くの異なる形における実施形態が可能であるが、本開示が、本発明の原理の例示と見なされ、図示説明する実施形態に本発明の広範な局面を限定することを意図するものではないという理解のもと、本発明の実施形態を図に示し、本明細書において詳細に説明する。
【0015】
本発明は、薄膜ヒューズを直接PCボードの回路に集積する。図1を参照して、本発明による電気的アセンブリ10は、第1の表面20を有する電気的絶縁基板15を含む。第1の表面20上には、第1および第2の導電トレース25、30があり、追加の電気的要素を接続するように適合されている。第1の表面20上には、可融性のリンク35があり、第1および第2の導電トレース25、30に電気的に接続されている。可融性のリンク35は、第1の導電層40および第2の導電層45を含む。第2の導電層45は、第1の導電層40上に堆積され、第1の導電層40に含まれる材料以外の材料から構成される。保護被覆50が、可融性のリンク35を覆い、可融性のリンク35を衝撃および酸化から保護する。
【0016】
図2は、垂直にスタックされたPCボード15a、15bで構成される電気的アセンブリ10を示す。PCボード15aは、その表面、即ち、可融性のリンク35を介して接続された導電トレース25、30に集積ヒューズ保護を有する。可融性のリンクは、第1および第2の導電層40、45を含む。保護被膜50が可融性のリンク35を覆う。PCボード15bは、PCボード15a上に垂直にスタックされている。最終的に、PCボード15a、15bは積層されて、単一のアセンブリを形成する。PCボード15bは、PCボード15aに接続された、可融性のリンク35を含む、電子的要素への電気的アクセスを可能にする開口51、52を有する。本発明が、図2に示すような複数の垂直スタックされたPCボードから構成される電気的アセンブリを想定していることを理解されたい。
【0017】
PCボードの回路に直接集積された薄膜ヒューズを有する電気的アセンブリのための2つの好適な方法を説明する。第1の好適な方法では、既存の回路の一部を除去し、PCボードの絶縁基板を露出する。次に、従来の鍍金技術を用いて、絶縁基板上に薄膜ヒューズを形成する。この方法は、本明細書において「直接堆積法」と称する。第2の好適な方法では、既存の回路にヒューズを直接エッチングすることにより、薄膜ヒューズがPCボードに直接集積される。この方法は、本明細書において「直接エッチング法」と称する。
【0018】
(図3A〜図3Kに示す実施形態)
直接堆積法の好適な実施形態による電気的アセンブリを製造するための様々な工程を図3A〜図3Kを参照しながら説明する。図3Aおよび図3Bに図示するように、導電性被覆面65を有するPC板60をフォトレジスト材料70で被覆する。典型的には、PC板60は、電気絶縁性基板(例えば、セラミック、ガラスエポキシ、電気絶縁性ポリマー、およびFR4エポキシ)と、接着剤と、導電性箔との積層体である。複数の導電性トレース120は、当該分野においては周知であるように、マスクまたはフォトリソグラフィ技術を用いてPC板60上にイメージングする。導電性トレース120の所望のジオメトリ(geometry)を形成する非マスクフォトレジスト材料71を硬化する。
【0019】
図3Cを参照して、硬化したフォトレジスト材料71を現像し、これにより、未硬化フォトレジスト材料を除去して、導電性トレース120を規定する導電性被覆面65を露出させる。図3Dに示す次の工程において、好ましくは層65を塩化鉄(III)溶液に供することにより露出した導電性被覆面65をエッチング除去し、これにより、PC板60の絶縁性基板87を露出させて、導電性トレース120のジオメトリを、硬化したフォトレジスト71によって保護された状態で後に残す。
【0020】
図3Eにおいて、硬化したフォトレジスト71の一部(可融リンクの長さにほぼ等しい)を剥離し、これにより、導電性トレース120の中央部分121を露出させる。部分121を塩化鉄(III)溶液に供することにより露出した中央部分121をエッチング除去し、これにより、導電性トレース120の各部分間において電気絶縁性基板87を露出させる。導電性トレース120の各部分間において露出した電気絶縁性基板87上に導電性層を堆積することによって、可融リンクが形成されるので、この絶縁性基板87の表面に接着剤が存在しないようにすることが重要である。これにより、堆積された可融リンクと露出した絶縁性基板87とが確実に接続されるようになる。その後、導電性トレース120を被覆する残りの硬化したフォトレジストを除去し、これにより、複数の第1および第2の回路トレース125、130を形成する(図3F)。
【0021】
図3Gを参照して、第1の導電性層135を基板87上に堆積して、第1および第2の回路トレース125、130をそれぞれ接続する。好適な方法において、第1の導電性層135は、銅を含み、従来の無電解めっき技術を用いて基板上にめっきされる。
【0022】
次の工程において、可融リンクのジオメトリが規定される。これは、導電性トレースを規定するのと同様に行われる(図3A〜図3Dを参照)。図3H〜図3Jを参照して、フォトレジスト材料70を、第1の導電性層135に塗布する。可融リンクのジオメトリを、当該分野においては周知であるように、マスクまたはフォトリソグラフィ技術を用いてフォトレジスト材料70上にイメージングする。可融リンクのジオメトリを保護している非マスクフォトレジスト材料71を硬化する。硬化したフォトレジスト71を現像し、これにより、未硬化フォトレジスト材料を除去して、第1の導電性層135の部分を露出させる。好ましくは塩化鉄(III)溶液によって、第1の導電性層135の露出した部分をエッチング除去する。硬化したフォトレジスト材料71によって保護されるこの可融リンクのジオメトリは、後に残る(図3I)。
【0023】
図3Iに示す好適な実施形態において、可融リンクのジオメトリは、第1および第2の導電性トレース125、130の上に部分的に重なる端子パッド137を接続する薄い可融要素136を含み、これにより、それぞれ、確実な電気的接続状態を確保する。集積フューズおよび電気的アセンブリの所望の用途および定格に応じて、全体的な寸法を含む可融リンクのジオメトリが変わることが理解されるべきである。
【0024】
図3Jを参照して、薄い可融要素136を保護する硬化したフォトレジスト材料71の部分を剥離し、これにより、第1の導電性層135を露出させる。好ましくは錫または錫/鉛合金である第2の導電性層138を、可融リンク139を形成する薄い可融要素136の露出部分に塗布する。残りの硬化したフォトレジスト材料を、端子パッド137および薄い可融要素136から剥離し、これにより、第1の導電性層135を露出させる。図3Kに示す最終工程において、保護コーティング140を、可融リンク139に塗布する。好ましくは、保護コーティングはポリマー性材料である。ポリカーボネートフィルムは、保護コーティング140としての使用に非常に適している。
【0025】
第1の導電性層135は、厚さtclを有する。回路トレース125、130は、厚さtctを有する。導電性層135が無電解めっきされた銅であり、回路トレース125、130が典型的に銅箔である好適な実施形態においては、tflはtct未満である。
【0026】
(図4A〜4Eに示す実施形態)
図4A〜4Eを参照して、直接堆積法の第2の実施形態を説明する。この方法において、絶縁基板150が提供される。絶縁基板の表面は、メッキ性を高めるために予め調整してあり、あるいは粗くされる。表面は、MnO4に曝すことにより化学的に調整されてもよく、あるいはサンドブラスト加工などにより機械的に調整されてもよい。第1の導電層135が、絶縁基板150の処理面に付与される(図4B)。導電層は、例えば積層または無電解メッキなどの任意の従来技術によって付与され得る。好ましくは、第1の導電層135は無電解メッキされた銅を含んでなる。
【0027】
図4Cを参照して、回路トレース125、130が第1の導電層135に電気的に接続されるように、回路トレース125、130を絶縁基板150に積層する。第2の導電層138を第1の導電層135に付与することにより、可融リンク139(図4D)を形成する。図4Eに示す最後の工程において、保護コーティング140を可融リンク139に付与することにより、可融リンク139を酸化物の形成および機械的応力の印加から保護する。
【0028】
(図5A〜5Fに示す実施形態)
直接エッチング法に基づいて電気的アセンブリを製造するための様々な工程を、図5A〜5Hを参照して説明する。図5Aにおいて、直接エッチング法は、回路ジオメトリが規定されていない外側の第1導電層65を有する、従来の「バージン」PC板60上に行われる。典型的には、PC板60は電気的に絶縁性の基板(例えばセラミック、ガラスエポキシ、電気的に絶縁性のポリマー、およびFR4エポキシ)、接着剤、および導電性箔の積層体である。直接エッチング法はまた、既に回路ジオメトリが規定されたPC板上にも行い得ることが、当業者には理解される。
【0029】
本発明の直接エッチング法によれば、従来のフォトリソグラフィ技術を用いて回路ジオメトリを第1の導電層65にエッチングする。まず図5Bを参照して、PC板60をフォトレジスト材料70で覆う。上述のマスクまたはフォトリソグラフィ技術を用いて、回路トレース125、130および可融要素85を基板60上にイメージングする。マスクされていないフォトレジスト材料71(すなわち回路トレース125、130を保護する材料および可融要素85を保護する材料)を硬化する。
【0030】
図5Cを参照すると、硬化したフォトレジスト材料71は現像され、未硬化のフォトレジスト材料は除去されて、それによりPC板60の第1の導電層65が露出する。硬化したフォトレジスト材料は71は、さらなる処理工程中に、回路トレース125、130および可融要素85を規定し、かつ保護する。PC板60の露出した第1の導電層65は、好適には露出した第1の導電層65を塩化鉄(III)溶液に曝すことによって、エッチングにより除去され、それによりPC板60の絶縁基板87が露出する(図5D)。
【0031】
直接堆積法に従って製造された電気アセンブリとは対照的に、直接エッチング法の場合は、回路トレース125、130および可融要素85が同一の構造物、すなわち第1の導電層65から形成される(図6と図7とを比較されたい)。従来のPC板の場合、この構造物は概して金属箔、典型的には銅である。ヒューズをとばせるために、可融要素85は好適には、回路トレース125、130の幅よりも小さい幅を有する。可融要素85および回路トレース125、130のディメンションは、図5Bに関して上述したようにイメージング工程中に制御され得る。
【0032】
第2の導電層138は可融要素85に付与されて、可融リンク139を形成する。可融要素85に対する第2の導電層138の付与は、可融リンク139の融点を、回路トレース125、130の融点よりも低下させる。これは、一般にM効果として知られている。
【0033】
回路トレース125、130が銅箔を含み、かつ、第2の導電層138が半田、錫、鉛またはそれらの合金を含む、好適な実施形態において、導電トレース125、130と可融リンク139との間の融点の差は、約1250°Fである。可融リンク139の融点を低下させることにより、集積ヒューズの定格が制御され得る。さらに、PC板からの付着の存在によって起こる炭素のトラッキングおよび焦げが回避され得る。
【0034】
図5Eに示すように、硬化したフォトレジスト材料71の一部分を可融要素85から剥離して第1の導電層65を露出させることにより、第2の導電層138が可融要素85に付与される。その後、第2の導電層138が、任意の従来の堆積法(例えば、蒸着、スパッタリング、メッキ)により、第1の導電層65の露出した部分に付与されて、可融リンク139を形成する。
【0035】
上述したように、好適な実施形態において、可融リンク139は、可融要素85と第2の導電層138とを含む。可融リンク139の融点を低下させるために、第2の導電層138は、第1の導電層65を構成する材料以外の材料を含む。例えば、第2の導電層138は、半田、錫、鉛またはそれらの合金を含み、第1の導電層65は、銅、銀、ニッケル、チタン、アルミニウムおよびそれらの合金からなる群より選択される金属を含む。
【0036】
最後に、硬化したフォトレジスト材料71の残りが、回路トレース125、130および可融要素85から剥離され、保護コーティング140が可融リンク139上に堆積されて、リンク139を衝撃および酸化から保護する。好適には、保護コーティング140はポリマー材料である。ポリカーボネート膜140が保護コーティング140として用いられるに適している。
【0037】
図6は、本発明の直接堆積法によって製造された電気アセンブリ10の前面図である。図7は、本発明の直接エッチング法によって製造された電気アセンブリ10の前面図である。図6および図7には、単一の集積ヒューズ150のみが示されており、図3A〜3K、図4A〜図4E、および図5A〜図5Fの様々なプロセス工程は限定された数の集積ヒューズに対して実施されるが、当業者には、本発明の電気アセンブリ10は複数の集積ヒューズを有し得ることが理解されるべきである。
【0038】
本発明はその意図または中心的特徴から逸脱することなく他の特定の形態で具現化されることが理解される。従って、本実施例および実施形態は、すべての局面で例としてのものであり本発明を限定しないと考えられるべきであり、本発明は本明細書に示された詳細によって限定されることはない。
【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】本発明の第1の実施形態による集積回路保護を有する電気的アセンブリの上面図である。
【図2】本発明の第2の実施形態による集積回路保護を有する電気的アセンブリの側面図である。
【図3A】本発明による電気的アセンブリのための直接堆積法の第1の実施形態を示す図である。
【図3B】本発明による電気的アセンブリのための直接堆積法の第1の実施形態を示す図である。
【図3C】本発明による電気的アセンブリのための直接堆積法の第1の実施形態を示す図である。
【図3D】本発明による電気的アセンブリのための直接堆積法の第1の実施形態を示す図である。
【図3E】本発明による電気的アセンブリのための直接堆積法の第1の実施形態を示す図である。
【図3F】本発明による電気的アセンブリのための直接堆積法の第1の実施形態を示す図である。
【図3G】本発明による電気的アセンブリのための直接堆積法の第1の実施形態を示す図である。
【図3H】本発明による電気的アセンブリのための直接堆積法の第1の実施形態を示す図である。
【図3I】本発明による電気的アセンブリのための直接堆積法の第1の実施形態を示す図である。
【図3J】本発明による電気的アセンブリのための直接堆積法の第1の実施形態を示す図である。
【図3K】本発明による電気的アセンブリのための直接堆積法の第1の実施形態を示す図である。
【図4A】本発明による電気的アセンブリのための直接堆積法の第2の実施形態を示す図である。
【図4B】本発明による電気的アセンブリのための直接堆積法の第2の実施形態を示す図である。
【図4C】本発明による電気的アセンブリのための直接堆積法の第2の実施形態を示す図である。
【図4D】本発明による電気的アセンブリのための直接堆積法の第2の実施形態を示す図である。
【図4E】本発明による電気的アセンブリのための直接堆積法の第2の実施形態を示す図である。
【図5A】本発明による電気的アセンブリのための直接エッチング法の第1の実施形態を示す図である。
【図5B】本発明による電気的アセンブリのための直接エッチング法の第1の実施形態を示す図である。
【図5C】本発明による電気的アセンブリのための直接エッチング法の第1の実施形態を示す図である。
【図5D】本発明による電気的アセンブリのための直接エッチング法の第1の実施形態を示す図である。
【図5E】本発明による電気的アセンブリのための直接エッチング法の第1の実施形態を示す図である。
【図5F】本発明による電気的アセンブリのための直接エッチング法の第1の実施形態を示す図である。
【図6】本発明による直接堆積法により製造された電気的アセンブリの正面図である。
【図7】本発明による直接エッチング法により製造された電気的アセンブリの正面図である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
本願明細書に記載の電気アセンブリ。
【請求項1】
本願明細書に記載の電気アセンブリ。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図3E】
【図3F】
【図3G】
【図3H】
【図3I】
【図3J】
【図3K】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図4E】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図5F】
【図6】
【図7】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図3E】
【図3F】
【図3G】
【図3H】
【図3I】
【図3J】
【図3K】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図4E】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図5F】
【図6】
【図7】
【公開番号】特開2008−211257(P2008−211257A)
【公開日】平成20年9月11日(2008.9.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−147481(P2008−147481)
【出願日】平成20年6月4日(2008.6.4)
【分割の表示】特願2000−523837(P2000−523837)の分割
【原出願日】平成10年11月30日(1998.11.30)
【出願人】(500018044)リッテルフューズ インコーポレイテッド (1)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成20年9月11日(2008.9.11)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年6月4日(2008.6.4)
【分割の表示】特願2000−523837(P2000−523837)の分割
【原出願日】平成10年11月30日(1998.11.30)
【出願人】(500018044)リッテルフューズ インコーポレイテッド (1)
【Fターム(参考)】
[ Back to top ]