JP5109771B2 - Circuit module and manufacturing method thereof - Google Patents
Circuit module and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP5109771B2 JP5109771B2 JP2008097924A JP2008097924A JP5109771B2 JP 5109771 B2 JP5109771 B2 JP 5109771B2 JP 2008097924 A JP2008097924 A JP 2008097924A JP 2008097924 A JP2008097924 A JP 2008097924A JP 5109771 B2 JP5109771 B2 JP 5109771B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit board
- inter
- board
- connection terminal
- circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Combinations Of Printed Boards (AREA)
Description
本発明は、複写機やスキャナーのようなOA機器等の電源回路に用いる、回路モジュールとその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a circuit module used for a power supply circuit of an OA device such as a copying machine or a scanner, and a manufacturing method thereof.
近年、オフィスの効率化の要求に伴い、複写機やスキャナー等のOA機器は、更なる小型化、高速化が求められている。そしてこの高速化のニーズに対応するため、電源回路自体には更なる大電力化が求められる。 In recent years, office equipment such as copiers and scanners are required to be further reduced in size and speeded up in response to demands for improving office efficiency. In order to meet this need for higher speed, the power supply circuit itself is required to have higher power.
その結果、電源回路に用いる回路モジュールの小型化、高放熱化が求められる。 As a result, it is required to reduce the size and increase the heat dissipation of the circuit module used for the power supply circuit.
図13(A)(B)は、共に従来の回路モジュールの一例について説明する断面図である。 13A and 13B are cross-sectional views illustrating an example of a conventional circuit module.
図13(A)(B)において、アルミベース板1の上には、絶縁接着剤2を介してリードフレーム3が固定され、一種の放熱構造を構成している。そしてリードフレーム3の上にはパワー半導体4が実装されている。一方、パワー半導体4を制御する一般電子部品6等は、複数の回路基板5a、5bに実装された状態で、外装部7に支えられ、半田8によってリードフレーム3の一部に接続されている。
13A and 13B, a
図13(A)は、予めリードフレーム3に半田8で固定した第1の回路基板5aの上に、更に第2の回路基板5bをセットする様子を示す。図13(B)は、第2の回路基板5bとリードフレーム3との間を鉛フリー半田8により接続する様子を示す。図13(B)に示すように、第2の回路基板5bと、リードフレーム3とを鉛フリー半田8によって接続しようとした場合、この鉛フリー半田付け熱が、リードフレーム3を伝って、第1の回路基板5aとリードフレーム3との鉛フリー半田付け部分(例えば、点線9で示した部分)の半田8を再熔解(再溶解として書かれる場合もある)させてしまい、半田浮き(あるいは半田割れ)等の課題を生じさせてしまう。そしてこの半田浮きは、肉眼で見える場所に設置した回路基板5bではなくて、回路基板5bの下に影になって隠れて見えない方の回路基板5aにおいて発生するため、半田浮きの発生の有無の確認は、極めて困難となる。
FIG. 13A shows a state in which the
一方、市場からは回路モジュールの更なる薄型化が求められており、複数の回路基板5a、5bの隙間は更に狭くする必要があり、その結果、上層の回路基板(例えば回路基板5b)の鉛フリー半田付け時に、下層(あるいは内層、例えば回路基板5a)に半田浮きが発生しやすくなる。
On the other hand, the market demands further reduction in the thickness of the circuit module, and the gap between the plurality of
こうした半田浮きは、特に鉛フリー半田の、手半田(機械やロボットを使った半田付けも手半田の一種である)で特に発生しやすい。 Such solder floating is particularly likely to occur with hand-free solder, especially lead-free solder (soldering using a machine or robot is also a kind of hand solder).
次に、図14(A)〜(C)を用いて、鉛フリー半田を用いた場合の課題について説明する。図14(A)〜(C)は、共に鉛フリー半田に特有的に発生する課題について模式的に説明する断面図である。 Next, the problem in the case of using lead-free solder will be described with reference to FIGS. FIGS. 14A to 14C are cross-sectional views for schematically explaining the problems that occur specifically in lead-free solder.
図14(A)は、回路基板5aのランド(図示していない)との界面に発生した課題部分を説明する断面図である。図14(A)において、課題部分10aは、半田浮き(あるいは、フィレット剥離、リフトオフ)と呼ばれることもある。
FIG. 14A is a cross-sectional view for explaining a problem portion generated at an interface with a land (not shown) of the
図14(B)は、リードフレーム3との界面に発生した課題部分10bを説明する断面図である。図14(B)において、課題部分10bは、半田浮き以外に亀裂や割れと呼ばれることもある。
FIG. 14B is a cross-sectional view for explaining the
図14(C)は、 半田付け部の中央付近に発生した課題部分10cを説明する断面図である。図14(C)において、課題部分10cは、「引け巣」と呼ばれるものであり、例えばSn−Ag系鉛フリー半田で発生しやすいものであり、半田の凝固過程でSnの針状結晶がフィレット表面に露出したり、その界面に隙間が生じる現象である。 FIG. 14C is a cross-sectional view illustrating a problem portion 10c generated near the center of the soldering portion. In FIG. 14 (C), the problem portion 10c is called “shrinkage nest” and is likely to occur, for example, in Sn—Ag-based lead-free solder. It is a phenomenon where a surface is exposed or a gap is formed at the interface.
図14(A)(B)に示す回路基板5aに発生した課題部分10a、10bのような半田浮きや、課題10cの引け巣は、上層に設置した回路基板(図示していない)の半田付け時に発生しやすい。
14A and 14B, the solder floating such as the
例えば課題部分10a、10bで説明した半田浮きとは、半田フィレットと回路基板のランドとの界面の剥離減少であり、リフトオフまたフィレット剥離とも呼ばれるものであり、鉛フリー半田特有の課題として指摘されている。
For example, the solder floating described in the
そして課題部分10a、10bで説明した半田浮きや、課題部分10cで説明した引け巣は、一度半田付けされた部分が、再加熱され、鉛フリー半田が再溶融した場合に発生しやすく、機器の信頼性等に影響を与える課題の1つである。
The solder floating described in the
更に図14(A)〜(C)で説明したような、課題部分10a〜10cが発生しやすい第1の回路基板5aは、第2の基板5bに隠れてしまうため、半田浮きや引け巣等の課題部分10a〜10cの発生の有無を光学的(あるいは目視等による検査において)発見することは極めて困難となる。
Further, as described in FIGS. 14A to 14C, the
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば特許文献1、非特許文献1が知られている。
しかし図14(A)〜(C)で示したように、放熱基板の上に、複数の回路基板を積層し、互いに電気接続する場合、上層の回路基板5bの半田付け時に、半田付け済みの下層の回路基板5aにおいて、半田8の再熔解等による鉛フリー半田特有の課題部分10a、10b、10c等が発生する可能性があった。
However, as shown in FIGS. 14A to 14C, when a plurality of circuit boards are stacked on the heat dissipation board and electrically connected to each other, the soldering is already performed when the
そこで本発明は、上記課題を解決するために、金属板と、この上に設けたシート状の熱硬化性樹脂と無機フィラーとを含む伝熱層と、この伝熱層に固着したリードフレームと、このリードフレームの一部を前記伝熱層から略垂直に折り曲げてなる複数本の接続端子と、を有する放熱基板と、前記放熱基板に、略平行に設置し、前記接続端子の一本以上で接続した第1の回路基板と、前記放熱基板と、前記第1の回路基板との間に設置し、前記接続端子の残りの1本以上で接続した第2の回路基板と、からなる回路モジュールであって、前記第2の回路基板と、前記第1の回路基板との間を、折り返し部を有する基板間接続端子を鉛フリー半田で実装することで接続している回路モジュールとする。 Therefore, in order to solve the above problems, the present invention provides a metal plate, a heat transfer layer including a sheet-like thermosetting resin and an inorganic filler provided thereon, and a lead frame fixed to the heat transfer layer. A plurality of connection terminals formed by bending a part of the lead frame from the heat transfer layer substantially perpendicularly, and the heat dissipation board is disposed substantially parallel to the one or more connection terminals. A circuit comprising: a first circuit board connected by a first circuit board; a heat radiating board; and a second circuit board installed between the first circuit board and the remaining one of the connection terminals. The module is a circuit module in which the second circuit board and the first circuit board are connected by mounting an inter-board connection terminal having a folded portion with lead-free solder.
以上のように、本発明によれば、複数の回路基板間の接続を、折り返し部を有する基板間接続端子で接続することで、上層部の回路基板の半田付け時に、半田付け済みの下層部の回路基板の半田付け部分の鉛フリー半田が再熔解することがなく、下層部の回路基板等に半田浮き等の課題が発生しない。 As described above, according to the present invention, by connecting connections between a plurality of circuit boards with inter-board connection terminals having folded portions, when soldering the upper circuit board, the lower layer part that has been soldered The lead-free solder in the soldered portion of the circuit board is not re-melted, and problems such as solder floating do not occur in the lower circuit board.
なお本発明の実施の形態に示された一部の製造工程は、成型金型等を用いて行われる。但し説明するために必要な場合以外は、成形金型は図示していない。また図面は模式図であり、各位置関係を寸法的に正しく示したものではない。 Note that some of the manufacturing steps shown in the embodiment of the present invention are performed using a molding die or the like. However, the molding die is not shown unless it is necessary for explanation. Further, the drawings are schematic views and do not show the positional relations in terms of dimensions.
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1として、半田浮きの発生を抑制した回路モジュールの構造について、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, as a first embodiment of the present invention, a structure of a circuit module in which the occurrence of solder floating is suppressed will be described with reference to the drawings.
図1は、シャーシに取り付けた回路モジュールについて説明する断面図である。図1において、101はシャーシであり、シャーシ101は筐体等も含む。102は回路モジュールであり、回路モジュール102をネジ等(図示していない)でシャーシ101に固定することで、回路モジュール102に発生した熱をシャーシ101等に放熱する。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a circuit module attached to a chassis. In FIG. 1,
103は金属板、104は伝熱層、105a、105bは接続端子であり、シート状の伝熱層104に埋め込んだリードフレーム(図示していない)の一部を、伝熱層104から略垂直に折り曲げたものである。
106は第1の回路基板、107は第2の回路基板である。なお第1、第2の回路基板106、107としては、市販のガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸してなるプリント配線板を用いることができる。108は鉛フリー半田、109は基板間接続端子であり、基板間接続端子109の一部以上には放熱構造を設けている。基板間接続端子109の一部以上に放熱構造(例えば、図1のU字部分、あるいは後述する図8に示すU字部分)を設けることで、予め第2の回路基板107に基板間接続端子109の一端を鉛フリー半田108によって固定した後であっても、この基板間接続端子109の残りの一端を第1の回路基板106に半田付けすることができ、この半田付けにおいて第2の回路基板107と基板間接続端子109との間に半田浮きは発生しない。これは基板間接続端子109の一部以上に、折り返し部(例えば後述する図8に示す折り返し部121)を設けることによって、半田浮きを発生させるだけの熱量が伝わらないためである。
また接続端子105aは第1の回路基板106に接続され、接続端子105bは第2の回路基板107にと、別々に接続されている。そして同じ1本の接続端子105a、105bによって、第1の回路基板106と第2の回路基板107との間を電気的に接続することは無い。これは半田浮き(例えば図14(A)(B))を防ぐためである。
The
110は異形部品であり、例えばトランスやチョークコイル等である。111は点線、112は開口部であり、例えば第1の回路基板106に点線111で示すような開口部112を設けることで、異形部品110の低背化実装を実現する。
また図1に示す回路モジュール102では、一枚の大きな回路基板の代わりに、第1、第2の回路基板106、107等のように複数枚の回路基板を厚み方向に基板間接続端子109を用いて、積層、接続している。これは図1に示すように、複数枚の回路基板を厚み方向に、基板間接続端子109を用いて積層、接続することで回路モジュール102の小型化やノイズ対策を行うためである。
Further, in the
そして図1に示すように第1や第2の回路基板106、107に実装した各種電子部品(例えば、信号処理用の半導体素子やチップ部品等。共に図1において図示していない)の実装位置を最適化する。例えばESL(等価直列インダクタンス)が課題となる電子部品の場合、第2の回路基板107側に実装することで、第1の回路基板106に実装した場合に比べ、低インダクタンスが得られるため、動作の安定化(例えば、電気信号の綺麗さ)が可能となる。
As shown in FIG. 1, mounting positions of various electronic components (for example, signal processing semiconductor elements and chip components, both not shown in FIG. 1) mounted on the first and
また温度上昇が課題となる電子部品等は、第1の回路基板106側に実装することで、伝熱層104上のリードフレームに直接固定した発熱部品(図示していない)からの熱的影響を抑えられる。また第2の回路基板107を、一種のノイズ遮断壁として用いることで、第1の回路基板106に対するノイズの影響を抑える。
Further, an electronic component or the like whose temperature rise is a problem is mounted on the
以上のように、金属板103と、この金属板103上に設けたシート状の熱硬化性樹脂と無機フィラーとを含む伝熱層104と、この伝熱層104に固着したリードフレーム(図示していない)と、このリードフレームの一部を前記伝熱層104から略垂直に折り曲げてなる複数本の接続端子105a、105bと、を有する放熱基板(例えば後述する図2における放熱基板113)と、前記放熱基板に、略平行に設置し、前記接続端子105aの一部(例えば1本以上)で接続した第1の回路基板106と、前記放熱基板と、前記第1の回路基板106との間に設置し、接続端子105b(例えば、第1の回路基板106には接続していない接続端子105b)で接続した第2の回路基板107と、からなる回路モジュール102であって、前記第2の回路基板107と、前記第1の回路基板106との間は、折り返し部を有する基板間接続端子109を鉛フリー半田108で実装することで接続している回路モジュール102とすることで、半田浮き等の発生を抑制できる信頼性の高い回路モジュール102を提供する。
As described above, the
このように図1では、第1の回路基板106(例えば、表層側となって外部に露出する回路基板)と、第2の回路基板107(例えば、内層側となって影に隠れる回路基板)との間を、その一部に放熱構造を有する基板間接続端子109を用いることによって、第1の回路基板106の半田付けの熱は、基板間接続端子109に設けた折り返し部(例えば、後述する図8の折り返し部121)によって断熱(あるいは温度低下)することができ、第2の回路基板107における鉛フリー半田108を再熔解することがなく、半田浮きの発生を防止する。この結果、第1の回路基板106と第2の回路基板107との間の距離を更に狭めることができ、回路モジュール102の小型化、薄型化、低背化を実現する。
As described above, in FIG. 1, the first circuit board 106 (for example, the circuit board exposed to the outside on the surface layer side) and the second circuit board 107 (for example, the circuit board hidden on the shadow on the inner layer side) are provided. By using the
(実施の形態2)
実施の形態2では、図2〜図7を用いて、実施の形態1で説明した回路モジュール102の組立方法の一例を説明すると共に、基板間接続端子109を用いることで、半田の再熔解による半田浮き(あるいは半田割れ)の防止メカニズムについて説明する。
(Embodiment 2)
In the second embodiment, an example of an assembly method of the
図2は、放熱基板をネジ等によって、シャーシ101に取り付ける様子を説明する断面図である。図2において、113は放熱基板、114は矢印、115はネジである。
FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining how the heat dissipation board is attached to the
図2において、放熱基板113は、金属板103と、この金属板103上に設けたシート状の熱硬化性樹脂と無機フィラーとを含む伝熱層104と、この伝熱層104に埋め込んだリードフレーム(図示していない)と、このリードフレームの一部を前記伝熱層104から略垂直に折り曲げてなる接続端子105a、105bとから構成している。
In FIG. 2, the
そしてこの放熱基板113の表面に、異形部品110やパワー半導体等の発熱部品(図示していない)を実装する。その後、図2の矢印114に示すように、ネジ115等を用いてシャーシ101等に固定する。なお図2において、金属板103やシャーシ101に、ネジ115の挿入用の孔等は図示していない。
A heat generating component (not shown) such as a
なお図2において、ネジ115は、放熱基板113側から挿入するように図示しているが、挿入方向はこれに限定する必要は無く、図2の矢印114の逆方向(シャーシ101側から)、ネジ115を挿入しても良い。
In FIG. 2, the
図3は、シャーシ101の上に取り付けた放熱基板113について説明する断面図である。図3において、116は孔である。また取付用のネジ115等は図示していない。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the
図3に示すように、接続端子105a、105bに第2の回路基板107をセットする(なお第2の回路基板107において、接続端子105a、105b等を挿入する貫通孔は図示していない)。図3の点線111は第2の回路基板107のセット位置を示すものであり、第2の回路基板107を、矢印114aに示すように挿入した後、更にこの上に折り返し部を有する基板間接続端子109を矢印114bに示すように孔116に(なお図1、図2、図4、図5等において孔116は図示していない)挿入し、これらを鉛フリー半田108によって半田付けする。
As shown in FIG. 3, the
更に基板間接続端子109の第2の回路基板107への鉛フリー半田108による実装は、第2の回路基板107を固定した上から、手半田(あるいはロボット半田等)によって半田付けすることができ(例えば図1が、半田付けの後に相当する)、複雑な形状の基板間接続端子に対しても対応できる。また半田付け面が上面になるため、半田付け部分を外観検査することも容易とする。
Furthermore, the
図4は、放熱基板113の上に第2の回路基板107や基板間接続端子109を鉛フリー半田108で固定した後の様子を説明する断面図である。図4において、第2の回路基板107と、接続端子105bとは鉛フリー半田108によって接続している。このように、第2の回路基板107の同じ面(露出面)で、基板間接続端子109と、接続端子105bの両方を一度に半田付けすることで、作業性を高め、半田付け部分の外観検査も容易とする。
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the state after the
その後、第2の回路基板107を、矢印114に示すように、放熱基板113にセットし、半田付けする。
Thereafter, the
図5は、放熱基板113の上に、第2の回路基板107を鉛フリー半田108で実装した上に、第1の回路基板106をセットした様子を説明する断面図である。図5において、接続端子105aや基板間接続端子109は、第2の回路基板107に設けた貫通孔(図示していない)に挿入している。その後、これらを互いに鉛フリー半田108で接続することで、図1の状態となる。なお基板間接続端子109には、放熱構造部(後述する図8で、弾性部120について説明する)を設けているため、基板間接続端子109と第2の回路基板107とを半田付けした場合であっても、この半田付けの加熱温度によって、第2の回路基板107と基板間接続端子109との間を接続する鉛フリー半田108は再熔解しないため、半田浮き等は発生しない。
FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a state in which the
次に図6(A)(B)、図7(A)(B)を用いて、放熱基板113の製造方法の一例について説明する。
Next, an example of a method for manufacturing the
図6(A)(B)は、共に放熱基板113の製造方法の一例について説明する断面図である。
FIGS. 6A and 6B are cross-sectional views illustrating an example of a method for manufacturing the
図6(A)(B)において、117はリードフレーム、118は伝熱材である。 6A and 6B, 117 is a lead frame, and 118 is a heat transfer material.
リードフレーム117としては、銅やアルミニウムのような熱伝導性の高い金属板からなる部材を用いることが望ましい。またリードフレーム117の厚みは0.2mm以上(望ましくは0.3mm以上)が望ましい。リードフレーム117の厚みが0.2mm未満の場合、接続端子105a、105b等の強度が低下し、作業中に曲がったり変形したりする可能性がある。
As the
またリードフレー117の厚みは、5.0mm以下(望ましくは3.0mm以下)が望ましい。リードフレーム117の厚みが5.0mmを超えた場合、接続端子105a、105bやリードフレーム117のファインパターン化に影響を与える可能性がある。
The thickness of the
なおリードフレーム117の一部以上を、伝熱層104に埋め込むことで、肉厚の(例えば、0.2mm以上、望ましくは0.3mm以上)リードフレーム117を用いた場合でも、その厚みが放熱基板113の表面に段差として表れない。
In addition, even when a
このように表面の段差発生を防止することによって、表面実装部品の半田付け性を高められる。また段差によって起因する半田内部等の応力発生を抑えることも期待できる。 By preventing the occurrence of a step on the surface in this way, the solderability of the surface mount component can be improved. It can also be expected to suppress the generation of stress inside the solder caused by the step.
また表面の段差発生を防止することによって、リードフレーム117の上へのソルダーレジスト(図示していない)の印刷性を高める(なおソルダーレジストの形成の有無は用途に応じて選択することができる。そのため用途に応じてはソルダーレジストの形成を不要としても良い)。
Further, by preventing the occurrence of a level difference on the surface, the printability of a solder resist (not shown) on the
次に伝熱材118について説明する。伝熱材118は、例えば、樹脂とフィラーとからなるものとすることで、その熱伝導性を高めることができる。そして樹脂として熱硬化性の樹脂を用いることで、その信頼性を高める。
Next, the
ここで無機フィラーとしては、例えば略球形状で、その直径は0.1μm以上100μm以下が適当である(0.1μm未満の場合、樹脂への分散が難しくなる。また100μmを超えると伝熱層104の厚みが厚くなり熱拡散性に影響を与える)。本実施の形態では、無機フィラーは、平均粒径3μmと平均粒径12μmの2種類のアルミナを混合したものを用いている。この大小2種類の粒径のアルミナを用いることによって、大きな粒径のアルミナの隙間に小さな粒径のアルミナを充填できるので、アルミナを90重量%近くまで高濃度に充填できるものである。この結果、これら伝熱層104の熱伝導率は5W/(m・K)程度となる。 Here, as the inorganic filler, for example, it has a substantially spherical shape, and its diameter is suitably 0.1 μm or more and 100 μm or less (if it is less than 0.1 μm, it becomes difficult to disperse in the resin. 104 becomes thick and affects the thermal diffusivity). In this embodiment, the inorganic filler is a mixture of two types of alumina having an average particle diameter of 3 μm and an average particle diameter of 12 μm. By using alumina having two kinds of large and small particle diameters, it is possible to fill the gaps between the large particle diameters of alumina with small particle diameters, so that alumina can be filled at a high concentration to nearly 90% by weight. As a result, the thermal conductivity of these heat transfer layers 104 is about 5 W / (m · K).
なお無機フィラーとしてはアルミナ、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、及び窒化アルミニウム、酸化亜鉛、シリカ、酸化チタン、酸化錫、ジルコン珪酸塩からなる群から選択される少なくとも一種以上を含んでいるものとすることが、熱伝導性やコスト面から望ましい。 The inorganic filler is at least one selected from the group consisting of alumina, magnesium oxide, boron nitride, silicon oxide, silicon carbide, silicon nitride, and aluminum nitride, zinc oxide, silica, titanium oxide, tin oxide, and zircon silicate. It is desirable from the viewpoint of thermal conductivity and cost.
なお熱硬化性樹脂を使う場合は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シアネート樹脂、ポリイミド樹脂、アラミド樹脂、PEEK樹脂の群から選ばれた少なくとも1種類の熱硬化性樹脂を含んでいるものが望ましい。これはこれらの樹脂が耐熱性や電気絶縁性に優れているからである。 In addition, when using a thermosetting resin, what contains at least 1 type of thermosetting resin chosen from the group of an epoxy resin, a phenol resin, cyanate resin, a polyimide resin, an aramid resin, and PEEK resin is desirable. This is because these resins are excellent in heat resistance and electrical insulation.
なおアルミナ粉等の無機フィラーの粒径や、熱硬化性樹脂はこれらに限定する必要は無く、熱伝導性の高いものを選べば良い。 The particle size of the inorganic filler such as alumina powder and the thermosetting resin are not necessarily limited to these, and those having high thermal conductivity may be selected.
まず図6(A)に示すように、金属板103の上に、伝熱材118と、リードフレーム117をセットし、プレスや金型(共に図示していない)を用いて、矢印114に示すように、これらを加圧加熱し、一体化する。こうして伝熱材118を、シート状の伝熱層104とする。
First, as shown in FIG. 6 (A), a
こうして図6(B)に示すように、金属板103と、この金属板103の上に設けたシート状の熱硬化性樹脂と無機フィラーとを含む伝熱層104と、この伝熱層104に固定したリードフレーム117と、からなる放熱基板113を用意する。
Thus, as shown in FIG. 6B, a
図7(A)(B)は、共にリードフレーム117の一部を、伝熱層104から折り曲げて、接続端子105とする様子を説明する断面図である。
7A and 7B are cross-sectional views illustrating a state in which a part of the
図7(A)に示すように、リードフレーム117の一部を、伝熱層104から略垂直になるように折り曲げ、接続端子105とする。この場合、必要に応じて一部のリードフレーム117を伝熱層104から引き剥がして接続端子105とすることで、金属板103と接続端子105との間の沿面距離(図7(A)では、開口部112として図示)を確保する。特に一次側回路にはこうした沿面距離の確保が効果的となる。
As shown in FIG. 7A, a part of the
こうして図7(B)に示すような、放熱基板113を作成する。なお図7(B)における点線111は、各々の接続端子105a、105bに設けた段差の位置を示すものであり、この段差によって、この上に固定する第1、第2の回路基板106、107(共に図示していない)等の違いを区別する。なお同じ1つの接続端子105aを共通的に用いて、第1の回路基板106と第2の回路基板107とを上下に隣接した状態で接続することは望ましくない。これは図13(B)の点線9や図14(A)〜(C)で課題10a〜10cとして示したような半田浮き等が発生する可能性が考えられるためである。なお同じ接続端子105a、105bであっても、隣接していない場合(例えば、1つのリードフレームパターンであっても、別々の位置に立ち上げたもの)には、半田浮き等の課題は発生しない。これは途中の伝熱層103等によって半田付け時の熱が放熱されるからである。
In this way, a
また図1等に示すように、第1の回路基板106と第2の回路基板107との間は、放熱構造を有する基板間接続端子109で接続することが望ましい。これは、予め第2の回路基板107と基板間接続端子109とを鉛フリー半田108で実装していた状態に対して、更に第2の回路基板107を鉛フリー半田108で実装しても、先に半田付けした部分が、再熔解しないためである。これは基板間接続端子109に設けた放熱構造によって、後に半田付けした場合であっても、この半田付けの熱が、先に半田付けした部分まで伝わる間に冷却されるためである。
Further, as shown in FIG. 1 and the like, it is desirable to connect the
(実施の形態3)
実施の形態3では、基板間接続端子109の一例について説明する。図8(A)(B)は、共に基板間接続端子109の断面図の一例を示す。図8(A)(B)において、119a、119bは共に挿入部であり、回路基板106、107に形成した孔116(例えば図3の孔116)等への挿入部になる。また120は弾性部、121は折り返し部である。
(Embodiment 3)
In
そしてこの挿入部119a、119bや折り返し部121を鉛フリー半田108によって半田付けする部分(あるいは実装部)とすることで、基板間接続端子109による応力緩和、あるいは放熱が可能となる。
By using the
更に回路基板106、107(図示していない)に、基板間接続端子109の一部を挿入する(あるいは後述する図9(B)に示すように弾性部120を回路基板に直接、押し付けるようにする)ことで、回路基板106、107への外力の影響(例えば、表面の銅箔の剥がれ防止)等を抑える。この場合において、折り返し部121や弾性部120が、共に応力緩和及び放熱の両方の効果を発揮する。
Further, a part of the
図8(A)は、基板間接続端子109を構成する金属片の一部をU字型(あるいはU字が横に寝た形)としたもの、図8(B)は、基板間接続端子109を構成する金属片の一部にスリットを入れて、そのスリットの両側を開いたもの(例えば、漢字の「人の字」としたもの)である。
8A shows a part of a metal piece constituting the
図8(A)(B)において、矢印114aは、基板間接続端子109(例えば、折り返し部121や弾性部120等)が弾性変形可能なことを、矢印114bは基板間接続端子109(例えば、弾性部120)において、放熱性(空冷、熱輻射等も含む)を有していることを示す。
8A and 8B, an
なお図8(A)(B)に示すように、基板間接続端子109の一部以上に弾性構造を有する弾性部120を設けることが望ましい。例えば図8(A)(B)において、放熱構造は、U字型(あるいは人の字型)とすることで、弾性部120としている。こうして、複数の回路基板106、107の間の応力(例えば、回路基板106、107同士の歪みや平行度のバラツキによる応力発生)を弾性部でも吸収する。
As shown in FIGS. 8A and 8B, it is desirable to provide an
なお図8(A)(B)において、挿入部119a、119bは、下層側の回路基板(例えば、図1の第2の回路基板107)や、上層側の回路基板(例えば、図1の第1の回路基板106)に形成した孔への挿入部分としても良い。こうすることで、基板間接続端子109の位置決め精度を高める。
8A and 8B, the
なお基板間接続端子109に、リン青銅等の弾性を有する金属バネ材(あるいは接点材料、あるいは金属薄板等)を用いることが望ましい。これは複数の基板間に発生した応力を、基板間接続端子109で吸収することができ、基板間接続端子109と第1、第2の回路基板106、107との間の鉛フリー半田108部分に発生する応力を低減するためである。
It is desirable to use a metal spring material (or a contact material or a metal thin plate) having elasticity such as phosphor bronze for the
なお基板間接続端子109の弾性が低すぎると、回路基板106、107への挿入性等に影響を与えることがある。またこの弾性が高すぎると、回路基板106、107への応力発生の原因になる可能性がある。発明者らの実験では、回路基板106、107の間隔が3mmの場合、間隔を0.3mm縮める(つまり間隔の10%の変形)時における力は、1gf(1グラムフォース。フォースはforce)以上、250gf以下(望ましくは100gf以下)であった。それよりバネが強い場合、回路基板に影響を与える可能性がある。なおバネの強さが1gf未満の場合、基板間接続端子109が変形しやすい場合がある。ここで1gfとは、1gの質量の重さを基本とする重量系の力の単位である。
Note that if the elasticity of the
なおこれらバネの強さは、本数や位置等で最適化することができることは言うまでもない。 Needless to say, the strength of these springs can be optimized by the number and position of the springs.
図9(A)〜(C)は、それぞれ折り返し部121を一方以上の端部に有する基板間接続端子の正面図と、側面図と、実装後の断面図である。 図9(A)〜(C)に示すように、基板間接続端子109の一方以上の端部に、折り返し部121を設けることで、この折り返し部分を、放熱部や弾性部とすることが出来る。
FIGS. 9A to 9C are a front view, a side view, and a cross-sectional view after mounting, respectively, of an inter-substrate connection terminal having a folded
図9(A)の矢印114aに示すように、挿入部119bを他の部分より細くすることで、孔116への挿入性を高め、更に挿入部119bを介した熱伝導(あるいは伝熱)を低減させる。
As shown by an
図9(B)は、側面図であり、基板間接続端子109の一方以上の端部に、折り返し部121を設ける様子を示す。図9(B)の矢印114bに示すように、挿入部119bを、折り返し部121側の挿入部119aのセンターより外側(例えば弾性部120側)にずらしておくことで、図9(C)に示すように挿入部119bにかかった外力を、弾性部120を介して回路基板107側に逃がすことが出来る。
FIG. 9B is a side view showing a state in which the folded
図9(C)は、基板間接続端子109を第1、第2の回路基板106、107間の接続に用いた様子を説明する断面図である。図9(C)に示すように、折り返し部121の一面(あるいは一方向)だけを用いて、選択的に鉛フリー半田108で実装することで、弾性部120のみならず、折り返し部121を、弾性構造部や放熱構造部として機能させることが出来る。また外力は、弾性部120を介して回路基板107等に直接伝えることができ、回路基板107の配線パターン(図示していない)への影響を抑える。
FIG. 9C is a cross-sectional view illustrating a state in which the
図10(A)〜(E)は、共に基板間接続端子109の形状を工夫した様子を示す斜視図である。なお図10(A)〜(E)において、構造を説明しやすいように、折り返し部121は図示していない。図10(A)に示すように、弾性部120を三次元的としても良い。そして弾性部120の上下両端に、幅の異なる挿入部119a、119bとしても良い。こうすることで、回路基板106、107への挿入性を高める。
FIGS. 10A to 10E are perspective views showing how the shape of the
なお基板間接続端子109の上層側の回路基板への挿入部119の幅を狭くする(例えば、図9(A)に示す矢印114aで示す分だけ狭くする)、あるいは先端を尖らせる(あるいは丸める)等の加工を行っておくことで、挿入性を高めると共に、挿入部119aと挿入部119bとの間での熱伝導を抑制する。これは基板間接続端子109の一部を、細くすることで熱伝導を妨げられるためである。
Note that the width of the insertion portion 119 into the circuit board on the upper layer side of the
図10(B)〜(E)は、共に基板間接続端子109が外力(例えば、複数の回路基板106、107間の捩れ、傾きや角度バラツキ等)を吸収するように弾性部120等が変形する様子を説明する斜視図である。図10(B)〜(E)に示す矢印114は、回路基板106、107のズレ等によって発生する外力である。こうした矢印114で示す外力に対して、基板間接続端子109は、それ自体を変形させることで、吸収することができる。
10B to 10E, the
図11(A)〜(C)は、共に複数の回路基板106、107のズレ等を示す斜視図である。図11(A)〜(C)において、矢印114aは、複数の回路基板106、107間の捩れ(例えば角度の捩れ)、矢印114bは、間隔のバラツキ等である。こうした寸法バラツキは、点線111の場所等に挿入した(一箇所に限定する必要はなく、複数個所に基板間接続端子109を実装しても良いことは言うまでもない)基板間接続端子109によって、吸収される様子を示す。
FIGS. 11A to 11C are perspective views each showing a deviation or the like of the plurality of
次に図12を用いて、基板間接続端子109の放熱構造による半田浮きの低減について説明する。
Next, the reduction of solder floating by the heat dissipation structure of the
図12(A)〜(C)は、共に弾性部120を有する基板間接続端子109によって、半田浮きの発生を抑制する効果を説明する断面図である。図12(A)〜(C)において、矢印114bは、半田付けの熱が弾性部120(図8〜図10等で弾性部120は図示)や折り返し部121(折り返し部121は図8、図9で図示。折り返し部121は、図10(A)〜(E)において省略)によって放熱(あるいは放冷、冷却も含む)される様子を示す。この結果、鉛フリー半田108において、半田浮き等の課題発生を抑制する。
12A to 12C are cross-sectional views illustrating the effect of suppressing the occurrence of solder floating by the
以上のように、基板間接続端子109は、その一部以上に弾性構造(弾性部120と兼用することで、小型化が可能となる)を有する回路モジュール102とすることで、機器の加熱(例えば電源ON)/冷却時(例えば電源OFF)、更には環境温度等に発生する応力歪等を吸収でき、機器の信頼性を高められる。
As described above, the
また基板間接続端子109に、板状の金属バネ材、あるいはリン青銅等の材料を、1つ以上用いることで、基板間接続端子109の高精度化、高信頼性化が可能となり、回路モジュール102の信頼性を高められる。
Further, by using one or more materials such as a plate-like metal spring material or phosphor bronze for the
またリードフレーム117は、その一部が外部に露出するように伝熱層104に埋め込んでいる回路モジュール102とすることで、肉厚のリードフレーム117を用いることができる。
The
またこうした回路モジュール102は、例えば金属板103と、この上に設けたシート状の熱硬化性樹脂と無機フィラーとを含む伝熱層104と、この伝熱層104に固定したリードフレーム117と、からなる放熱基板113を用意する工程と、前記放熱基板113に、略平行に複数の回路基板106、107を設置する工程と、前記複数の回路基板106、107の間の電気的接続において、少なくとも一方以上の前記回路基板の接続に、基板間接続端子109の一方以上の折り返し部121を鉛フリー半田108によって接続する(あるいは実装する)工程と、を有する製造方法によって製造することができる。
The
なお、鉛フリー半田108としては、例えばSn−Ag系鉛フリー半田、Sn−Ag−Cu系鉛フリー半田、Sn−Ag−Cu−Bi系鉛フリー半田等の中から選ぶことができる。また他の鉛フリー半田を用いても良い。これは本発明によって、半田浮きや引け巣の半田に起因する課題発生を防止できるからである。
The lead-
更に折り返し部121に適度の弾性(あるいはバネ性)を持たせることで、第2の回路基板107に形成した孔116への挿入時の落下防止効果が得られる。このように適度の弾性を折り返し部121に持たせる(コンピュータシミュレーションによって設計することは本目的に対して有用である)等によって落下防止構造とすることで、基板間接続端子109の半田付けコストを低減できる。
Further, by providing the folded
なお落下防止構造としては、適度の弾性を設けた折り返し部121とし、更に必要に応じて釣り針の先端部の返し(「あぐ」や「あご」と呼ばれることもある)のような構造部を設けても良い。
In addition, as a fall prevention structure, it is a folded
このように折り返し部分121を落下防止構造とすることで、基板間接続端子109を挿入した面を下に向けて、その反対側の面に実装した面実装部品(各種チップ部品、あるいはSMD部品)と、基板間接続端子109と、をリフロー半田で一度に半田付けすることができ、半田付け回数の削減効果が得られる。
In this way, the folded
このように、基板間接続端子109の回路基板106、107への半田付けは、手半田(ロボット半田も含む)のみならず、リフロー半田、フロー半田等色々な方法を選ぶことができ、色々なニーズに対応できる。
As described above, various methods such as reflow soldering and flow soldering can be selected for soldering the
以上のように、本発明にかかる回路モジュールとその製造方法とこれに用いる基板間接続端子によって、放熱基板の高強度化が可能になるため、放熱基板の上に、複数の回路基板を略平行になるように互いに一定距離離しながら積層した場合での、半田浮き等の発生を防止でき、各種機器の小型化、高信頼性化が可能となる。 As described above, the circuit module according to the present invention, the manufacturing method thereof, and the inter-substrate connection terminal used for the circuit module can increase the strength of the heat dissipation board. Therefore, a plurality of circuit boards are substantially parallel on the heat dissipation board. Thus, it is possible to prevent the occurrence of solder floating or the like when the layers are stacked while being spaced apart from each other by a certain distance, and it is possible to reduce the size and reliability of various devices.
101 シャーシ
102 回路モジュール
103 金属板
104 伝熱層
105a、105b 接続端子
106 第1の回路基板
107 第2の回路基板
108 鉛フリー半田
109 基板間接続端子
110 異形部品
111 点線
112 開口部
113 放熱基板
114 矢印
115 ネジ
116 孔
117 リードフレーム
118 伝熱材
119a、119b 挿入部
120 弾性部
121 折り返し部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記放熱基板に、略平行に設置し、前記接続端子の一本以上で接続した第1の回路基板と、
前記放熱基板と、前記第1の回路基板との間に設置し、前記接続端子の残りの1本以上で接続した第2の回路基板と、からなる回路モジュールであって、
前記第2の回路基板と、前記第1の回路基板との間を、折り返し部を有する基板間接続端子を鉛フリー半田で実装することで接続している回路モジュール。 A metal plate, a heat transfer layer including a sheet-like thermosetting resin and an inorganic filler provided thereon, a lead frame fixed to the heat transfer layer, and a part of the lead frame from the heat transfer layer A plurality of connection terminals bent substantially vertically, and a heat dissipation board,
A first circuit board that is installed substantially parallel to the heat dissipation board and connected by one or more of the connection terminals;
A circuit module comprising: a second circuit board installed between the heat dissipation board and the first circuit board and connected by one or more remaining connection terminals;
The circuit module which connects between the said 2nd circuit board and the said 1st circuit board by mounting the board | substrate connection terminal which has a folding | turning part with lead-free solder.
前記放熱基板に、略平行に複数の回路基板を設置する工程と、
前記複数の回路基板間の電気的接続において、少なくとも一方以上の前記回路基板の接続に、基板間接続端子の一方以上の折り返し部を鉛フリー半田によって接続する工程と、
を有する回路モジュールの製造方法。 Preparing a heat radiating substrate comprising a metal plate, a heat transfer layer including a sheet-like thermosetting resin and an inorganic filler provided thereon, and a lead frame fixed to the heat transfer layer;
Installing a plurality of circuit boards substantially parallel to the heat dissipation board;
In the electrical connection between the plurality of circuit boards, a step of connecting one or more folded portions of the inter-board connection terminals with lead-free solder to the connection of at least one of the circuit boards;
A method for manufacturing a circuit module.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008097924A JP5109771B2 (en) | 2008-04-04 | 2008-04-04 | Circuit module and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008097924A JP5109771B2 (en) | 2008-04-04 | 2008-04-04 | Circuit module and manufacturing method thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009252932A JP2009252932A (en) | 2009-10-29 |
| JP5109771B2 true JP5109771B2 (en) | 2012-12-26 |
Family
ID=41313363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008097924A Expired - Fee Related JP5109771B2 (en) | 2008-04-04 | 2008-04-04 | Circuit module and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5109771B2 (en) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3875311B2 (en) * | 1996-06-11 | 2007-01-31 | イビデン株式会社 | PGA socket module |
| JP3754809B2 (en) * | 1997-09-12 | 2006-03-15 | 日本特殊陶業株式会社 | Relay board and manufacturing method thereof |
-
2008
- 2008-04-04 JP JP2008097924A patent/JP5109771B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2009252932A (en) | 2009-10-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5218657B2 (en) | Optical module | |
| CN101574024A (en) | Electronic component-embedded wiring board and method for dissipating heat from electronic component-embedded wiring board | |
| JP5106519B2 (en) | Thermally conductive substrate and electronic component mounting method thereof | |
| CN102763178A (en) | High current inductor assembly | |
| JP4992532B2 (en) | Heat dissipation board and manufacturing method thereof | |
| JP2015082576A (en) | Electronic device, electronic apparatus, and method of manufacturing electronic device | |
| JP2011155056A (en) | Shielding structure | |
| JP4946488B2 (en) | Circuit module | |
| JP2007243194A (en) | Printed circuit board having metal core | |
| CN201213333Y (en) | A heat dissipation device, circuit board assembly device and communication equipment | |
| JP2008192787A (en) | Thermally conductive substrate, circuit module using the same, and manufacturing method thereof | |
| EP1881529A2 (en) | Thermal conduit | |
| JP2009252933A (en) | Circuit module and manufacturing method thereof | |
| JP5003202B2 (en) | Thermally conductive substrate, manufacturing method thereof, and circuit module | |
| JP5109771B2 (en) | Circuit module and manufacturing method thereof | |
| JP2008205344A (en) | Thermally conductive substrate, manufacturing method thereof, and circuit module using the same | |
| US20190230780A1 (en) | Electronic component, electronic component manufacturing method, and mechanical component | |
| JP4882562B2 (en) | Thermally conductive substrate, manufacturing method thereof, power supply unit, and electronic device | |
| CN109588023A (en) | Radiator structure and relevant device | |
| JP2010003718A (en) | Heat-dissipating substrate and its manufacturing method, and module using heat-dissipating substrate | |
| CN219553616U (en) | Heat dissipation device and electronic device | |
| JP2008235321A (en) | Thermally conductive substrate, manufacturing method thereof, and circuit module using the same | |
| CN203482490U (en) | Printed circuit board (PCB) | |
| JP2009252931A (en) | Circuit module and manufacturing method thereof | |
| JP4924045B2 (en) | Circuit module |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110329 |
|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20110413 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120911 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120924 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151019 Year of fee payment: 3 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5109771 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151019 Year of fee payment: 3 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |