JP7196636B2

JP7196636B2 - Substrate with built-in stranded wires

Info

Publication number: JP7196636B2
Application number: JP2019011707A
Authority: JP
Inventors: 一行佐々木
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-01-25
Filing date: 2019-01-25
Publication date: 2022-12-27
Anticipated expiration: 2039-01-25
Also published as: JP2020120053A

Description

本発明は、撚り線内蔵基板に関する。 The present invention relates to a stranded wire built-in substrate.

特許文献１には、電流伝送媒体が、幅方向に交差する方向に複数の切れ目が形成された扁平導体を有することで、銅線の末端処理の複雑化を招くことなく大きな電流を流す際に発生する渦電流によって生じるジュール熱を抑制する技術が開示されている。 In Patent Document 1, the current transmission medium has a flat conductor in which a plurality of cuts are formed in a direction that intersects the width direction, so that when a large current flows without complicating the terminal treatment of the copper wire, Techniques for suppressing Joule heat generated by generated eddy currents have been disclosed.

特開２０１３－１９６９５５号公報JP 2013-196955 A

ところで、基板に大電流を流すために、銅板を加工したバスバーを内蔵したバスバー内蔵基板が知られている。バスバー内蔵基板には、バスバーに電流が流れて発熱した際に、バスバーが線膨張して上下の基板に大きな応力が発生するおそれがある。 By the way, there is known a substrate with built-in busbars, in which a busbar made of a copper plate is embedded in order to allow a large current to flow through the substrate. When a current flows through the bus bar and heat is generated, the bus bar may linearly expand and a large stress may be generated in the upper and lower substrates.

そこで、バスバー内蔵基板におけるバスバーに代えて特許文献１の技術の適用が想定されるが、特許文献１の技術では、外基板（上下の基板）との接続が困難となる。 Therefore, it is assumed that the technology of Patent Document 1 is applied in place of the busbars in the busbar built-in board, but with the technology of Patent Document 1, it is difficult to connect to the external substrates (upper and lower substrates).

本発明は、大電流に対応可能であると共に、基板に生じる応力を抑制することができる撚り線内蔵基板を得ることを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to obtain a substrate with built-in twisted wires that can handle a large current and can suppress stress generated in the substrate.

請求項１に記載の撚り線内蔵基板は、基材を備えた中基板と、基材を備え、前記中基板の一方の面に積層された第１外基板と、基材を備え、前記中基板の他方の面に積層された第２外基板と、前記中基板の前記基材に形成された孔に配置され、複数の素線から構成された撚り線と、前記孔内において前記撚り線の前記複数の素線と電気的に接続されると共に、前記第１外基板の一方の面まで延在する導電ブロックと、を備える撚り線内蔵基板であって、前記孔は、前記中基板の前記基材を厚み方向に貫通する貫通孔であり、前記貫通孔は、前記撚り線が配線された方向に沿って延びるように形成されている。 A substrate with built-in twisted wires according to claim 1, comprising: a middle substrate provided with a base material; a first outer substrate provided with the base material; a second outer substrate laminated on the other surface of the substrate; a stranded wire composed of a plurality of strands arranged in a hole formed in the base material of the intermediate substrate; and the stranded wire in the hole a conductive block electrically connected to the plurality of strands of the wire and extending to one surface of the first outer substrate , wherein the hole is formed in the middle substrate It is a through hole penetrating through the base material in the thickness direction, and the through hole is formed so as to extend along the direction in which the twisted wires are wired.

請求項１に記載の撚り線内蔵基板では、それぞれ基材を備える中基板、第１外基板及び第２外基板が積層されている。ここで、中基板の基材に形成された孔に撚り線が配置されているので、撚り線を利用して基板の内部に大きな電流を流すことができる。 In the twisted wire built-in board according to claim 1, the middle board, the first outer board and the second outer board each having a base material are laminated. Here, since the twisted wires are arranged in the holes formed in the base material of the middle substrate, a large current can flow inside the substrate using the twisted wires.

また、複数の素線から構成された撚り線を用いるので、バスバーを用いる場合と比較して、渦電流による発熱が抑制されると共に、基板に生じる応力が緩和される。更に、導電ブロックが、孔から第１基板の一方の面まで延在すると共に、より線の複数の素線と電気的に接続されているので、撚り線と外基板（第１外基板）とを適切に接続をすることができる。 In addition, since a twisted wire composed of a plurality of strands is used, heat generation due to eddy currents is suppressed and stress generated in the substrate is alleviated, as compared with the case where a bus bar is used. Furthermore, since the conductive block extends from the hole to one surface of the first substrate and is electrically connected to the plurality of strands of the stranded wire, the stranded wire and the outer substrate (first outer substrate) can be properly connected.

本発明によれば、大電流に対応可能であると共に、基板に生じる応力を抑制することができる撚り線内蔵基板を得ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the twisted wire built-in board|substrate which can respond|correspond to a large current and can suppress the stress which arises in a board|substrate can be obtained.

第１実施形態の撚り線内蔵基板の要部を示す断面図（撚り線に沿う方向に切断した断面図）である。FIG. 2 is a cross-sectional view (a cross-sectional view cut in a direction along the twisted wires) showing the main part of the twisted wire built-in substrate of the first embodiment; 図１の２－２線断面図（なお、２－２線断面にはリッツ線は現れないため、リッツ線を破線で表現している。）である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line 2-2 of FIG. 1 (the litz wire is represented by a dashed line since the litz wire does not appear in the cross section taken along line 2-2). 各基板の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of each board|substrate. 第２実施形態の撚り線内蔵基板（ＤＣＤＣコンバータ）を示す斜視図である。FIG. 11 is a perspective view showing a twisted wire built-in substrate (DCDC converter) according to a second embodiment; 図４において上基板１０Ｂを透視した斜視図である。5 is a perspective view of the upper substrate 10B seen through in FIG. 4. FIG. 第２実施形態の撚り線内蔵基板に内蔵されたリッツ線及び導電ブロックのみを拡大して示す斜視図である。FIG. 11 is an enlarged perspective view showing only litz wires and conductive blocks built in a stranded wire built-in substrate of a second embodiment; 撚り線内蔵基板２００（ＤＣＤＣコンバータ）の回路構成を示す回路図である。2 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a twisted wire built-in substrate 200 (DCDC converter); FIG.

〔第１実施形態〕
以下、図１～図３を用いて、本発明の第１実施形態について説明する。 [First Embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3. FIG.

図１及び図２に示すように、本実施形態に係る撚り線内蔵基板１００は、中基板１０Ａと、「第１外基板」としての上基板１０Ｂと、「第２外基板」としての下基板１０Ｃと、を備えている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the twisted wire built-in substrate 100 according to the present embodiment includes an intermediate substrate 10A, an upper substrate 10B as a "first outer substrate", and a lower substrate as a "second outer substrate". 10C and.

中基板１０Ａ、上基板１０Ｂ及び下基板１０Ｃの各々は、一例として、図３に示すように、基材１２と、基材１２の両面に配置された銅箔１４と、銅箔１４の外面に配置されたレジスト１６と、を備えている。なお、図１及び図２では、基材１２、銅箔１４及びレジスト１６を纏めて基板１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃとして簡略化して図示している。また、銅箔１４の層数は２層だけでなく、４層、６層などの多層基板でも構わない。 Each of the intermediate substrate 10A, the upper substrate 10B, and the lower substrate 10C includes, as an example, as shown in FIG. and a resist 16 disposed. 1 and 2, the base material 12, the copper foil 14 and the resist 16 are collectively illustrated as substrates 10A, 10B and 10C in a simplified manner. Moreover, the number of layers of the copper foil 14 is not limited to 2, but may be a multi-layer board such as 4 or 6 layers.

図２に示すように、撚り線内蔵基板１００は、中基板１０Ａと上基板１０Ｂとの間、及び中基板１０Ａと下基板１０Ｃとの間にそれぞれプリプレグ２０を挟んで積層されることで形成されている。 As shown in FIG. 2, the twisted wire built-in substrate 100 is formed by laminating a prepreg 20 between the intermediate substrate 10A and the upper substrate 10B and between the intermediate substrate 10A and the lower substrate 10C, respectively. ing.

中基板１０Ａの基材１２には、「孔」としての貫通孔１５が形成されている。貫通孔１５には、「撚り線」としてのリッツ線３０が配置されている。リッツ線３０は、貫通孔１５に複数本（図１の断面に表れているのは３本、図２に破線で示すのは９本）配置されている。リッツ線３０は、その長手方向を各基板１０の面方向（図１の左右方向）に向けた状態で配置されている。複数のリッツ線３０は、互いに間隔をあけると共に、互いに平行に配置されている。なお、図には示していないが、複数のリッツ線３０の間の空間（すなわち、貫通孔１５のうち、リッツ線３０や後述の導電ブロック４０以外の空間）は、樹脂などの絶縁体で充填されている。 A through-hole 15 as a "hole" is formed in the base material 12 of the intermediate substrate 10A. A litz wire 30 as a “stranded wire” is arranged in the through hole 15 . A plurality of litz wires 30 are arranged in the through hole 15 (three wires are shown in the cross section of FIG. 1, and nine wires are shown by broken lines in FIG. 2). The litz wire 30 is arranged with its longitudinal direction oriented in the surface direction of each substrate 10 (horizontal direction in FIG. 1). The plurality of litz wires 30 are arranged parallel to each other while being spaced apart from each other. In addition, although not shown in the figure, the space between the plurality of litz wires 30 (that is, the space other than the litz wire 30 and the conductive block 40 described later in the through hole 15) is filled with an insulator such as resin. It is

また、図示は省略するが、リッツ線３０の各々は、複数本の素線（本実施形態ではエナメル線）が撚り合わされて構成されている。 Moreover, although illustration is omitted, each of the litz wires 30 is configured by twisting a plurality of strands (enameled wires in this embodiment).

リッツ線３０の端部３２（図１における右側端部）には、導電ブロック４０が設けられている。導電ブロック４０は、導電性の部材により形成されたブロック状の構成であり、例えば銀ペーストにより形成されている。導電ブロック４０は、リッツ線３０を構成する複数本のエナメル線の銅線と接続されている。これにより、リッツ線３０と導電ブロック４０とは、リッツ線３０の端部３２において電気的に接続されている。 A conductive block 40 is provided at the end 32 (the right end in FIG. 1) of the litz wire 30 . The conductive block 40 is a block-shaped structure formed of a conductive member, and is formed of silver paste, for example. The conductive block 40 is connected to a plurality of enameled copper wires forming the litz wire 30 . Thereby, the litz wire 30 and the conductive block 40 are electrically connected at the end 32 of the litz wire 30 .

導電ブロック４０は、上基板１０Ｂを貫通して、上基板１０Ｂの一方の面１０Ｂａにまで延在している。これにより、導電ブロック４０のパッド部４２は、上基板１０Ｂの一方の面１０Ｂａに露出している。このため、上基板１０Ｂの一方の面１０Ｂａに負荷やコイル、コンデンサなどを実装し、リッツ線３０と接続させることができる。 The conductive block 40 penetrates the upper substrate 10B and extends to one surface 10Ba of the upper substrate 10B. Accordingly, the pad portion 42 of the conductive block 40 is exposed on one surface 10Ba of the upper substrate 10B. Therefore, a load, a coil, a capacitor, and the like can be mounted on one surface 10Ba of the upper substrate 10B and connected to the litz wire 30. FIG.

以上のように、本実施形態では、それぞれ基材１２を備える中基板１０Ａ、上基板１０Ｂ及び下基板１０Ｃが積層されている。ここで、中基板１０Ａの基材１２に形成された貫通孔１５にリッツ線３０が配置されているので、リッツ線３０を利用して撚り線内蔵基板１００の内部に大きな電流を流すことができる。
また、複数の素線から構成されたリッツ線３０を用いるので、バスバーを用いる場合と比較して、渦電流による発熱が抑制されると共に、基板に生じる応力が緩和される。更に、導電ブロック４０が、貫通孔１５から上基板１０Ｂの一方の面１０Ｂａまで延在すると共に、リッツ線３０の複数の素線と電気的に接続されているので、リッツ線３０と外基板（上基板１０Ｂ）とを適切に接続をすることができる。 As described above, in this embodiment, the middle substrate 10A, the upper substrate 10B, and the lower substrate 10C each having the base material 12 are laminated. Here, since the litz wire 30 is arranged in the through-hole 15 formed in the base material 12 of the intermediate substrate 10A, a large current can flow inside the stranded wire built-in substrate 100 using the litz wire 30. .
Moreover, since the litz wire 30 composed of a plurality of strands is used, heat generation due to eddy currents is suppressed and the stress generated in the substrate is alleviated, as compared with the case where a bus bar is used. Furthermore, since the conductive block 40 extends from the through hole 15 to one surface 10Ba of the upper substrate 10B and is electrically connected to a plurality of strands of the litz wire 30, the litz wire 30 and the outer substrate ( The upper substrate 10B) can be properly connected.

〔第２実施形態〕
本発明の撚り線内蔵基板１００は、一例として、ＤＣＤＣコンバータに適用することができる。 [Second embodiment]
The twisted wire built-in substrate 100 of the present invention can be applied to, for example, a DCDC converter.

図４は、第２実施形態の撚り線内蔵基板２００を上基板１０Ｂ側から見た斜視図である。図５は、図４において上基板１０Ｂを透視した斜視図である。図６は、撚り線内蔵基板２００に内蔵されたリッツ線３０及び導電ブロック４０のみを示す斜視図である。図７は、撚り線内蔵基板２００（ＤＣＤＣコンバータ）の回路構成の一例である。 FIG. 4 is a perspective view of the twisted wire built-in substrate 200 of the second embodiment viewed from the upper substrate 10B side. FIG. 5 is a perspective view of the upper substrate 10B seen through in FIG. FIG. 6 is a perspective view showing only the litz wire 30 and the conductive block 40 built in the stranded wire built-in substrate 200. FIG. FIG. 7 is an example of the circuit configuration of the twisted wire built-in substrate 200 (DCDC converter).

図４に示されるように、上基板１０Ｂの一方の面１０Ｂａには、複数のパッド部４２が露出している。なお、パッド部４２Ｐは、回路図（図７）におけるＰｏｓｉｔｉｖｅ側に対応し、パッド部４２Ｎは、Ｎｅｇａｔｉｖｅ側に対応する。 As shown in FIG. 4, a plurality of pad portions 42 are exposed on one surface 10Ba of the upper substrate 10B. The pad portion 42P corresponds to the positive side in the circuit diagram (FIG. 7), and the pad portion 42N corresponds to the negative side.

図７の回路図における（１）～（８）は、ぞれぞれ図６における（１）～（８）に対応している。これら対応関係から判るように、回路図（図７）における（１）と（２）との間や、（３）と（４）との間は、リッツ線３０Ｐにより構成され、（６）と（５）との間は、リッツ線３０Ｎにより構成されている。これにより、大電流に対応することができる。 (1) to (8) in the circuit diagram of FIG. 7 respectively correspond to (1) to (8) in FIG. As can be seen from these correspondences, between (1) and (2) and between (3) and (4) in the circuit diagram (FIG. 7) are composed of litz wires 30P, and (6) and (5) is composed of a litz wire 30N. This makes it possible to handle large currents.

図６に示すように、リッツ線３０Ｐは、導電ブロック４０Ｐと電気的に接続されており、リッツ線３０Ｎは、導電ブロック４０Ｎと電気的に接続されている。導電ブロック４０Ｐは、その上部において枝分かれした形状となっている。この枝分かれした形状により、導電ブロック４０Ｐは、複数本のリッツ線３０Ｎを避けるようにして、上基板１０Ｂの一方の面１０Ｂａの側まで延在している。また、図示は省略するが、第２実施形態においてもリッツ線３０同士の間は、樹脂などで充填されている。 As shown in FIG. 6, the litz wire 30P is electrically connected to the conductive block 40P, and the litz wire 30N is electrically connected to the conductive block 40N. The conductive block 40P has a branched shape at its upper portion. Due to this branched shape, the conductive block 40P extends to one surface 10Ba of the upper substrate 10B while avoiding the plurality of litz wires 30N. Although not shown, the space between the litz wires 30 is filled with resin or the like also in the second embodiment.

なお、図６の（８）における導電ブロック４０Ｎのように、リッツ線３０と導電ブロック４０との導通箇所は、リッツ線３０の端部３２でなくてもよく、リッツ線３０の中間部であってもよい。この場合、リッツ線３０を構成する複数の素線（エナメル線）の被覆を溶かしつつ導電ブロック４０を形成するとよい。また、リッツ線３０を中間部で切断し、切断した端部３２においてエナメル線の銅線を露出させてから導電ブロック４０を接触させてもよい。 Note that, like the conductive block 40N in (8) of FIG. may In this case, it is preferable to form the conductive block 40 while melting the covering of the plurality of element wires (enameled wires) forming the litz wire 30 . Alternatively, the litz wire 30 may be cut at its intermediate portion, and the copper wire of the enameled wire may be exposed at the cut end portion 32 before the conductive block 40 is brought into contact.

〔上記実施形態の補足説明〕
なお、上記実施形態では、「撚り線」がリッツ線３０であり、「素線」がエナメル線である例を説明したが本発明はこれに限定されない。 [Supplementary explanation of the above embodiment]
In the above-described embodiment, the litz wire 30 is used as the "twisted wire" and the enameled wire is used as the "strand wire", but the present invention is not limited to this.

また、上記実施形態では、複数のリッツ線３０と１つの導電ブロック４０とが電気的に接続された例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、１本のリッツ線（複数の素線で構成されている。）と１つの導電ブロック４０とが電気的に接続されていてもよい。 Further, in the above embodiment, an example in which a plurality of litz wires 30 and one conductive block 40 are electrically connected has been described, but the present invention is not limited to this. For example, one litz wire (composed of a plurality of strands) and one conductive block 40 may be electrically connected.

また、上記実施形態では、リッツ線３０と上基板１０Ｂとが接続された例を説明したが、リッツ線３０と接続されるのが、上基板１０Ｂと下基板１０Ｃの両方であってもよい。 In the above embodiment, the litz wire 30 and the upper substrate 10B are connected.

１０Ａ中基板
１０Ｂ上基板（第１外基板）
１０Ｂａ上基板（第１外基板）の一方の面
１０Ｃ下基板（第２外基板）
１２基材
１５貫通孔（孔）
３０リッツ線（撚り線）
３０Ｎリッツ線（撚り線）
３０Ｐリッツ線（撚り線）
４０導電ブロック
４０Ｎ導電ブロック
４０Ｐ導電ブロック
１００撚り線内蔵基板
２００撚り線内蔵基板
10A middle substrate 10B upper substrate (first outer substrate)
10Ba One surface of upper substrate (first outer substrate) 10C Lower substrate (second outer substrate)
12 base material 15 through hole (hole)
30 litz wire (stranded wire)
30N litz wire (stranded wire)
30P litz wire (stranded wire)
40 Conductive block 40N Conductive block 40P Conductive block 100 Twisted wire built-in substrate 200 Twisted wire built-in substrate

Claims

a middle substrate comprising a base material;
a first outer substrate provided with a base material and laminated on one surface of the intermediate substrate;
a second outer substrate provided with a base material and laminated on the other surface of the intermediate substrate;
a twisted wire composed of a plurality of strands arranged in a hole formed in the base material of the intermediate substrate;
a conductive block electrically connected to the plurality of strands of the stranded wire in the hole and extending to one surface of the first outer substrate;
A stranded wire built-in substrate comprising
the hole is a through hole penetrating the base material of the middle substrate in the thickness direction,
The through-hole is formed to extend along the direction in which the twisted wire is wired.
Substrate with built-in stranded wires.