JP5446302B2

JP5446302B2 - 放熱板とモジュール

Info

Publication number: JP5446302B2
Application number: JP2009030777A
Authority: JP
Inventors: 浩司下山; 哲也津村; 恵一中尾
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-02-13
Filing date: 2009-02-13
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2029-02-13
Also published as: JP2010186907A

Description

本発明は、プラズマテレビや液晶テレビ等の極薄の民生用機器の電源回路や電力回路に用いる放熱板とモジュールとモジュールの製造方法に関するものである。

近年、プラズマテレビや液晶テレビ等の民生用の電子機器は、小型化、薄型化、低消費電力化が望まれている。

こうした用途に用いられる放熱板や、この放熱板を用いたモジュールの一例について、図２６を用いて説明する。図２６は、従来の放熱板を用いたモジュールの一例を示す斜視図である。

図２６において、パワー半導体等の発熱部品２は、ネジ１等によって、金属板等からなる放熱板４に固定されている。発熱部品２から伸びるリード線３は、回路基板６等に半田等で固定されている。

図２６において、回路基板６から送られる信号等は、リード線３を介して、発熱部品２に伝えられる。また発熱部品２から発せられる熱は、金属製の放熱板４等で冷却される。なおこうした発熱部品２としては、例えば、ＴＯ−２４７等と呼ばれる半導体パッケージやフルパックの半導体チップが知られている。

しかし従来の放熱方法では、発熱部品２の本体からの放熱だけであり、その放熱性に限界があった。そのため放熱部品２のリード線３からも放熱することが求められていた。

図２７は、発熱部品２のリード線３に放熱板４を取り付けた様子を説明する断面図である。図２７において、発熱部品２に設けられたリード線３には、放熱板４が取り付けられ、この放熱板４によって発熱部品２が冷却される。７は穴である。なお放熱板４としては、金属板でもセラミック等の絶縁材でも良い。こうした事例としては、例えば特許文献１が知られている。
実開平３−６１３８６号公報

しかし図２６や図２７で示した従来のモジュールでは、実装の低背化に限界があり、更に複数のリード線３を隣接させた状態で互いに絶縁した状態で放熱するには、アルミナ基板等の絶縁性を有する高価な部材を使う必要があった。

そこで本発明は、上記課題を解決するために、１以上の平面部と、１以上の段差部と、を有する金属板と、前記金属板上に設けた、熱硬化性樹脂と無機フィラーとを含むシート状の伝熱層とを備え、前記伝熱層は、前記段差部に隣接した前記平面部に設けられ、かつ前記伝熱層の一部が前記段差部も覆い、前記平面部に設けた前記伝熱層には、複数の溝が互いに略平行に形成されている放熱板とするものである。

以上のように本発明によれば、フルパック等のリード端子付きのパワー半導体を、低背で高密度かつ高放熱に実装することができるとともにリード線を介しての放熱ができ、プラズマテレビ、液晶テレビ、ＥＬテレビ等の各種電気製品の更なる薄型、低背化、低消費電力化が可能となる。

なお本発明の実施の形態に示され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。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、図１〜図６を用いて具体的に説明する。

図１（Ａ）〜（Ｃ）は、共に実施の形態１における発熱部品の回路基板への取付けの様子を説明する斜視図である。図１において、１１は発熱部品、１２はリード線、１３は回路基板、１４は孔、１５は矢印、１６は点線である。

発熱部品１１とは、例えばパワー半導体（パワーＥＦＴも含む）やＬＥＤ、半導体レーザー、薄型トランスや薄型チョーク等の発熱を伴う部品であり、その一部には外部接続用のリード線１２が形成されている。このようにリード線１２付の発熱部品１１は、安価であるがリード線１２が、低背化実装の課題となるため、低背化実装が難しかった。なお図１（Ａ）〜（Ｃ）における回路基板１３に形成された孔１４は、リード線１２や、発熱部品１１を挿入するためである。孔１４に、リード線１２や発熱部品１１の一部を挿入することで、薄型化と高密度実装に対応する。なお埋め込み部分に隙間（例えば、回路基板１３と発熱部品１１との間の隙間）を設けることで、組み立て時の寸法誤差を吸収する効果がある。

図１（Ａ）の矢印１５に示すように、発熱部品１１やリード線１２を、回路基板１３に設けた孔１４に挿入する。

なお本発明における発熱部品１１とは、その一部にリード線１２を有したものとする。こうしたリード線１２を有する発熱部品１１は、薄型実装（あるいは低背実装）や薄型実装時の放熱が困難である。しかし本発明の放熱板１８を用いることで、薄型実装や高放熱が可能である。

なお薄型実装した場合、薄型に高密度実装した場合、空冷用の空気を流すことが難しくなる。こうした場合、本発明の伝熱層１７や放熱板１８を用いることで、発熱部品１１の冷却が可能となる。

図１（Ｂ）における点線１６は、回路基板１３に設けた孔１４に挿入された発熱部品１１やリード線１２を示す。図１（Ｂ）に示すように、発熱部品１１の一部を、回路基板１３に形成した孔１４に挿入することで、回路基板１３の厚み分の薄型化ができる。

図１（Ｃ）は、回路基板１３に設けた孔１４を用いて、発熱部品１１を薄型化実装した様子を示す。なお、回路基板１３に形成した孔１４と、この孔１４に挿入した発熱部品１１との間に、一定の隙間を設ける。こうすることで、発熱部品１１の取付け性を改善し、更に回路基板１３の裏表間の通風性を高めることもできる。

次に図２（Ａ）（Ｂ）を用いて、発熱部品１１に放熱板を取り付ける様子を示す。

図２（Ａ）（Ｂ）は、共に回路基板１３に実装した発熱部品に、放熱板を取り付ける様子を示す斜視図である。図２（Ａ）（Ｂ）において、１７は伝熱層、１８は放熱板、１９はネジ、２０は金属板である。放熱板１８は、金属板２０と伝熱層１７と、から形成されている。

図２（Ａ）は、回路基板１３に設けた孔１４を用いて、放熱板１８を固定する様子を説明する斜視図である。例えば矢印１５に示すようにネジ１９を挿入し固定する。

図２（Ｂ）は、回路基板１３に実装した発熱部品１１に、放熱板１８を固定した様子を説明する斜視図である。図２（Ａ）（Ｂ）において、放熱板１８は、回路基板１３に固定しているが、放熱基板１８を機器の筐体やシャーシ（共に図示していない）に固定することも有用である。なお固定方法はネジ１９に限定する必要はない。

次に、図３〜図４を用いて、詳しく説明する。

図３（Ａ）〜（Ｃ）は、共に放熱板１８の製造方法の一例を説明する断面図である。図３（Ａ）〜（Ｃ）において、２１は加工部、２２は伝熱材である。

図３（Ａ）は、金属板２０の断面図である。金属板２０としては、アルミ板や銅板を使うことができる。また機器の筐体（例えば、金属シャーシや筐体の一部等）を用いても良い。

図３（Ｂ）は、金属板２０の一部に段差を設け、更に絶縁層を設ける様子を説明する断面図である。加工部２１は、金属板２０の一部を階段状に折り曲げた部分である。伝熱材２２としては、アルミナ等の熱伝導性の高いセラミック粉末を、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂の中に高濃度（例えば、７０〜９５ｗｔ％）で分散させたものである。

図３（Ｃ）は、放熱板１８の断面図である。図３（Ｃ）に示すように、シート状の伝熱層１７は、金属板２０の一部に設けた加工部２１や、その前後に隣接するように設けた平面部分の一部以上を覆っている。

図４（Ａ）〜（Ｃ）は、共に発熱部品１１に、放熱板１８を取り付ける様子を説明する断面図である。

図４（Ａ）の矢印１５は、発熱部品１１に放熱板１８を取り付ける様子を示す。

図４（Ｂ）は、放熱板１８を取り付けた発熱部品１１を、回路基板１３に固定する様子を示す。

図４（Ｃ）は、放熱板１８を取り付けた発熱部品１１を、回路基板１３に設けた孔１４に挿入した様子を示す。なお、回路基板１３に設けた孔１４と、発熱部品１１との間に隙間を設けることで、リード線１２の挿入作業性を高められる。

図５（Ａ）（Ｂ）は、共に放熱板１８に形成したシート状の伝熱層１７の形状について説明する断面図である。図５に示すように、シート状の伝熱層１７を、金属板２０の上に、例えば加工部２１の両側（あるいは上下）に設けた平面部も覆うように設けても良い。このように、発熱部品１１と金属板２０の間、更にはリード線１２と金属板２０との間に、伝熱層１７を設けることで、更に絶縁性を高められる。なお強化絶縁をする場合、伝熱層１７の厚みを０．４ｍｍ以上（ばらつきを考慮すれば０．６ｍｍ以上）とする。また金属板２０の加工部２１の上にも伝熱層１７を設けることで、この部分での絶縁性を保持できる。図５（Ｂ）において、回路基板１３には、発熱部品１１を挿入するための孔１４を設けているが、この孔１４は必要に応じて設ければ良い。

図６は、発熱部品１１の冷却メカニズムを説明する断面図である。図６において、２３はモールド部、２４は素子である。例えば、素子２４は半導体チップであり、モールド部２３は半導体チップを保護する樹脂成形体である。

図６における矢印１５は、素子２４に発生した熱が広がる様子を示す。図６に示すように、素子２４に発生した熱の一部は、モールド部２３を介して、金属板２０に伝わる。また素子２４に発生した熱の一部は、リード線１２を介して拡散され、伝熱層１７を介して金属板２０に伝わる。

図６に示すように、実施の形態１では、発熱部品１１に発生した熱は、モールド部２３のみならず、リード線１２を介しても放熱されるため放熱効果を高める。なお金属板２０に設けた加工部２１にも、伝熱層１７の一部を設けているが、これは発熱部品１１から伸びるリード線１２を、モールド部２３から折り曲げることなく取り出すためである。このようにリード線１２をモールド部２３から折り曲げることなく取り出すことで、素子２４への応力発生を低減する。金属板２０の加工部２１の表面にも伝熱層１７を設けることで、リード線１２と、金属板２０との短絡を防止する。

図７は、放熱基板１８へ、発熱部品１１を固定する様子を説明する斜視図である。図７において、２６は直線状の溝である。例えば、伝熱層１７に、リード線１２が挿入できるように溝２６を用途に応じたパターン形状に設けておくことで、リード線１２の側面からの放熱性を高められる。

図８は、階段状の加工部２１を有する放熱板１８へ、発熱部品１１を固定する様子を説明する斜視図である。図８に示すように、金属板２０の一部に加工部２１を設け、この加工部２１の側面（あるいは斜面等）を伝熱層１７で覆うことで、リード線１２のモールド部２３の根元部分まで、伝熱層１７を近づけることができ、発熱部品１１の放熱性を高める。

図９は、放熱板１８に取り付けた発熱部品１１の斜視図であり、例えば、図７に対応する。

図１０（Ａ）（Ｂ）は、共に凹状の加工部２１を有する放熱板へ、発熱部品１１を固定した様子を説明する断面図である。２５は凹部、２７は半田である。

図１０（Ａ）において、放熱板１８を構成する金属板２０の一部には、凹部２５を設けている。そして凹部２５の側面を加工部２１としているが、加工形状はこれに限定する必要は無い。

図１０（Ａ）において、凹部２５（上面からみると凸部形状となるが）や加工部２１の一部以上に伝熱層１７を設けている。また伝熱層１７に設けた溝２６は、リード線１２を挿入するためである。なお複数のリード線１２を隣接して挿入し、溝２６の間に設けた土手（あるいは突起部）で絶縁することになる。

図１０（Ａ）の矢印１５に示すように、発熱部品１１を、放熱板１８にセットする。なお必要に応じて、高熱伝導性接着剤や高熱伝導性グリース等を用いることは有用である。

図１０（Ｂ）は、放熱板１８に固定した発熱部品１１を回路基板１３に実装した様子を示す。図１０（Ｂ）に示すように、リード線１２の一部を、伝熱層１７に複数本設けた溝２６に挿入することで、リード線１２からの底面のみならず側面からの放熱効果も得られる。なお溝２６にも、高熱伝導性接着剤や高熱伝導性グリース等（絶縁体に限定する必要はなく、用途に応じて導体ペースト等を用いても良い）を充填しても良い。また回路基板１３に孔１４（例えば、前述の図１、図２に示した孔１４）を設け、発熱部品１１の一部を挿入することで、実装形態の更なる薄型化を実現する。

以上のように、１以上の平面部と、１以上の加工部２１からなる段差部（段差部は金属板２０に凹部２５等を設けることで発生する）と、を有する金属板２０と、前記金属板２０上に設けた、熱硬化性樹脂と無機フィラーとを含むシート状の伝熱層１７と、からなる放熱板１８であって、伝熱層１７は、図３や図４に示したように加工部２１からなる段差部に隣接した前記平面部に設けられ、かつ前記伝熱層１７の一部が加工部２１からなる前記段差部も覆う放熱板１８とすることで、発熱部品１１の薄型実装と、高放熱とを両立する。

（実施の形態２）
実施の形態２では、金属板２０に設けた溝２６に発熱部品１１を挿入する場合について、図１１〜図１５を用いて説明する。

図１１（Ａ）（Ｂ）は、共に凹部２５や溝２６等を有する放熱板１８に、発熱部品１１をセットする様子を説明する断面図である。２８は封止材である。

図１１（Ａ）の矢印１５に示すように、放熱板１８に設けた溝２６に発熱部品１１を挿入する。その後、図１１（Ｂ）に示すように、発熱部品１１やリード線１２を封止材２８で覆うことで、発熱部品１１の放熱性や信頼性を高められる。

図１２（Ａ）（Ｂ）は、共に放熱板１８に設けた凹部２５の金属板２０の肉厚を部分的に低減した場合について説明する断面図である。図１２（Ａ）（Ｂ）に示すように、金属板２０の肉厚を、部分的に薄くすることで、実装形態の更なる薄型化を実現する。

なお図１２（Ｂ）に示すように、金属板２０の一部には、発熱部品１１を挿入した金属板２０に孔１４を設けることで、更なる薄型化が可能となる。また図１２（Ｂ）に示すように、伝熱層１７の一部を金属板２０の上に染み出させる（あるいは、はみ出させる）ことも有用である。こうすることで金属板２０と伝熱層１７との接触面積が増加するため、伝熱層１７の剥離強度を高め、沿面距離を高める効果が得られる。なお積極的に伝熱層１７の一部を金属板２０の表面（特に平坦部）にはみ出させても良い。この場合、金属板２０の一部に窪みや凹部（図示していない）を設けることで、このはみ出し量を安定化できる。この場合例えば、伝熱層１７のはみ出し部分となる金属板２０の一部を凹ませて、この部分に積極的に伝熱層１７をはみ出させる（図示していない）。

図１３（Ａ）（Ｂ）は、共に溝を設けた放熱板１８を説明する斜視図である。図１３（Ａ）は凹部２５の拡大斜視図、図１３（Ｂ）は放熱板１８の全体斜視図である。図１３（Ａ）は、図１３（Ｂ）の凹部２５付近の拡大図に相当する。図１３（Ａ）に示すように、凹部２５の一側面以上に形成した伝熱層１７の一部に、リード線１２等の挿入用の溝部２６を設けることが望ましい。

図１４（Ａ）（Ｂ）は、共に放熱板１８に、発熱部品１１を挿入する様子を示す斜視図である。図１４（Ａ）の矢印１５に示すように、発熱部品１１を凹部２５や溝２６（番号付与は省略している）に挿入する。その後、封止材２８等で封止する。

図１５は、放熱板１８に埋め込まれた発熱部品１１を、回路基板１３に実装する様子を示す斜視図である。図１５の矢印１５や点線１６に示すようにして、リード線１２を回路基板１３に設けた孔１４を利用して実装する。なお発熱部品１１の全ての部分が封止材２８に埋設される必要はない。発熱部品１１の一部が、封止材２８から露出しても良く、また発熱部品１１の一部が、回路基板１３に形成した孔（孔は図示していない）に挿入しても良い。

以上のように、１以上の平面部と、１以上の凹部２５と、を有する金属板２０と、前記金属板２０上に設けた、熱硬化性樹脂と無機フィラーとを含むシート状の伝熱層１７と、からなる放熱板１８であって、前記伝熱層１７は、前記凹部２５に隣接した前記平面部に設けられ、かつ前記伝熱層１７の一部が前記凹部２５の側面も覆う放熱板１８とすることで、凹部２５に実装した発熱部品１１の薄型実装と、高放熱とを両立する。

なお図７や図８に示すように、金属板２０の平面部分に設けた伝熱層１７に、複数の溝２６を互いに略平行に形成することは有用である。複数の溝２６をパターン状に設けることで溝２６同士を隔てる壁部分を介して互いに独立させることで、溝２６に１本１本個別に挿入したリード線１２間の沿面距離を増加させる。

なお溝２６は、金属板２０の平面部のみならず、加工部２１からなる段差部側面等にも、互いの溝２６が互いに略平行になるように形成することは有用である。複数の溝２６が、溝２６を隔てる壁部分で互いに独立させることで、溝２６に１本１本個別に挿入したリード線１２間の沿面距離を増加させる。

（実施の形態３）
実施の形態３では、放熱板１８の一部に、リードフレームを取り付けた放熱板１８について説明する。なお実施の形態１、２で説明する放熱板１８には、リードフレームを有していないが、実施の形態３で説明する放熱基板１８はリードフレームを内蔵している。なお実施の形態３で説明する放熱基板は、便宜上、放熱アタッチメントとしているが、実施の形態１、２と同じく放熱板１８と呼んでも良い。これは実施の形態１、２で説明した放熱板１８も、実施の形態３で便宜上放熱アタッチメントと呼ぶ放熱基板１８も、共に発熱部品１１の薄型化実装時の高放熱を目的とするからである。

図１６（Ａ）（Ｂ）は、共に放熱アタッチメントの断面図である。図１６（Ａ）（Ｂ）において、２９は放熱アタッチメント、３０はリードフレームである。放熱アタッチメント２９は、放熱板１８の一部にリードフレーム３０を組み込んだ放熱板の一種である。放熱アタッチメント２９は、その一部に組み込まれたリードフレーム３０によって、放熱効果、端子部分の高強度化、配線抵抗の低下等の効果が得られる。

図１６（Ａ）において、リードフレーム３０の一部は、加工部２１によって略垂直に折り曲げている。またリードフレーム３０の一部は、伝熱層１７に固定されている（あるいは埋め込まれても良い）。

以上のように、金属板２０と、この金属板２０上に設けた、熱硬化性樹脂と無機フィラーとを含むシート状の伝熱層１７と、この伝熱層１７に埋め込まれかつ一部が前記伝熱層１７から突出した複数本のリードフレーム３０と、からなる放熱板の一種である放熱アタッチメント２９であって、前記リードフレーム３０は、互いに略平行な直線状であり、前記伝熱層１７を設けていない金属板２０の表面に、リード線１２付きの発熱部品１１を実装することで、発熱部品１１の低背実装と、高放熱を実現する。

図１６（Ｂ）は、放熱アタッチメント２９に取り付けられた発熱部品１１の放熱メカニズムを説明する断面図である。図１６（Ｂ）における矢印１５は、発熱部品１１に発生した熱の伝播方向を示す。図１６（Ｂ）より、発熱部品１１に発生した熱の一部は、直接、金属板２０に広がることが判る。また発熱部品１１に発生した熱の一部は、リード線１２を介して広がり、リードフレーム３０へ伝わる。

図１６（Ｂ）に示すように、リード線１２と、リードフレーム３０の両方を、Ｌ字型に折り曲げて、互いに密着させることで、リード線１２からリードフレーム３０への熱伝導効果を高める。またリード線１２の電気抵抗の低減は、リード線１２の機械的強度の改善等の効果もある。

なお図１６（Ａ）の点線１６に示すように、伝熱層１７の一部が、金属板２０やリードフレーム３０の側面部分にはみ出す（あるいは側面部分を覆う）ようにすることで、絶縁性を高める効果が得られる。

図１７（Ａ）〜（Ｃ）は、共に放熱アタッチメント２９の製造方法の一例を説明する断面図である。

図１７（Ａ）は、金属板２０の端部（あるいは周縁部）に、伝熱材２２を用いて、リードフレーム３０を固定する様子を示す。

図１７（Ｂ）は、リードフレーム３０を折り曲げる前の状態の放熱アタッチメント２９の断面図である。必要に応じて、図１７（Ｃ）に示すように、放熱アタッチメント２９のリードフレーム３０の一部を折り曲げればよい。

このように金属板２０の端部や周縁部を、放熱アタッチメント２９とすることで、リードフレーム３０の折曲げ加工を容易にする。

図１７（Ｃ）は、リードフレーム３０の一部を折り曲げた、放熱アタッチメント２９の断面図である。矢印１５ｂに示すように、リードフレーム３０の一部を略垂直に折り曲げることで、発熱部品１１の一部であるリード線１２との密着性を高める。なおリードフレーム３０を伝熱材２２で固定する場合、金属板２０の端部とすることが望ましい。端部とすることで、図１７（Ｃ）に示すように、リードフレーム３０の一部の折曲げの作業性を高める。なお図１７（Ｃ）における点線１６は、折り曲げる前のリードフレーム３０を示す。なおリードフレーム３０や、金属板２０の一部を折り曲げる／折り曲げない等は、使用する用途に応じて選択できる。

図１８（Ａ）（Ｂ）は、それぞれリードフレーム３０の端部に沿面距離を設けた場合について説明する断面図、リードフレーム３０を伝熱層１７に埋め込んだ様子を示す断面図である。

図１８（Ａ）に示す矢印１５ａは、金属板２０と、リードフレーム３０との間の沿面距離を示す。沿面距離は４ｍｍ以上、望ましくは６ｍｍ以上とする。なお図１８（Ａ）に示すリードフレーム３０の加工部２１には、沿面距離部分は図示していないが、例えば、図１８（Ｂ）の矢印１５ｂで示す沿面距離を設けても良い。なお図１８（Ｂ）の溝２６とは、伝熱層１７に埋め込まれたリードフレーム３０の一部が引き剥がされた部分である。図１８（Ｂ）に示すように、リードフレーム３０の一部を、伝熱層１７に埋め込むことで、伝熱層１７とリードフレーム３０との接触面積を増加し、放熱効果や密着強度を高められる。

図１９（Ａ）（Ｂ）は、共に放熱アタッチメントの斜視図である。

図１９（Ａ）に示す放熱アタッチメント２９ａは、一部を略垂直に折り曲げた（あるいは、Ｌ字型に折り曲げた）リードフレーム３０を伝熱層１７に埋め込み、金属板２０に固定したものである。

図１９（Ｂ）に示す放熱アタッチメント２９ｂは、リードフレーム３０を伝熱層１７に埋め込んだ後、リードフレーム３０の一部を、伝熱層１７から引き剥がして作成したものである。なお伝熱層１７に埋め込まれたリードフレーム３０の一部を引き剥がすには、リードフレーム３０の側面部分において、伝熱層１７との間に隙間を設けておくことが望ましい。伝熱層１７に埋め込まれたリードフレーム３０の一部（特に側面部分）に隙間を設けることで、伝熱層１７とリードフレーム３０との密着性を下げることができ、リードフレーム３０を引き剥がしやすくなる。なおリードフレーム３０としては、市販の金属部材（例えば、銅板、なおタフピッチ銅は比較的安価で加工性も優れている）を用いても良い。

図２０（Ａ）（Ｂ）は、共に金属板２０の一部に加工部２１を有する放熱アタッチメント２９の製造方法の一例を示す断面図である。

図２０（Ａ）に示すように、伝熱材２２を用いて、金属板２０とリードフレーム３０とを一体化する。

その後、図２０（Ｂ）の矢印１５ｂに示すように、リードフレーム３０の一部を折り曲げる。

以上のように金属板２０の上に、熱硬化性樹脂と無機フィラーとを含むシート状の伝熱層１７を用いて、この伝熱層１７から一部が突出するように複数本のリードフレーム３０を埋め込む工程と、前記リードフレーム３０の一部を折り曲げる工程と、リード線１２付きの発熱部品１１の、前記リード線１２と前記リードフレーム３０とが面対向した状態（すなわち、リード線１２の一面と、リードフレーム３０の一面とが、略平行になるように密着して固定された状態で）で半田付け（なお鉛フリー半田や溶接、ロウ付けも含む）する工程と、前記リード線１２と前記リードフレーム３０のどちらか一つ以上（どちらか一つ以上には、リード線１２とリードフレーム３０の両方も含む）を、前記金属板２０に略平行に設けた回路基板１３に実装する（なお回路基板１３に設けた孔１４にリード線１２とリードフレーム３０のどちらか一つ以上を挿入するように実装することで、半田付け部分の強度アップが可能となる）工程と、を有するモジュール３１の製造方法によって、モジュール３１の高強度化、低背化、配線抵抗の低減による耐ノイズ特性が改善される。

図２１（Ａ）（Ｂ）は、共に放熱アタッチメント２９ｂに発熱部品１１を取り付ける様子を示す断面図である。

図２１（Ａ）の矢印１５ａは、放熱アタッチメント２９ｂに発熱部品１１を取り付ける様子を示す。

図２１（Ｂ）は、放熱アタッチメント２９ｂを取り付けた発熱部品１１の一例を示す断面図である。図２１（Ｂ）に示すように、発熱部品１１の本体部分となるモールド部のみならず、リード線１２も放熱アタッチメント２９ｂに取り付けることで、放熱効果を高めている。矢印１５ｂは共に金属板２０と、リードフレーム３０との間の沿面距離を示す。

図２２（Ａ）（Ｂ）は、共に放熱アタッチメント２９が取付けられた発熱部品１１を、回路基板１３に実装する様子を説明する断面図である。３１はモジュールであり、モジュール３１は、放熱板の一形態である放熱アタッチメント２９と、発熱部品１１と、回路基板１３とから構成されている。

図２２（Ａ）の矢印１５は、回路基板１３に設けた孔１４に、リード線１２とリードフレーム３０の両方を挿入する様子を示す断面図である。

図２２（Ｂ）は、リード線１２とリードフレーム３０のどちらか一方以上を（なお、どちらか一方以上とは両方も含む）、半田２７で、回路基板１３に実装した様子を示す断面図である。図２２（Ａ）（Ｂ）に示すように、リード線１２とリードフレーム３０とを一体化（なお互いを半田付けすることで一体化しても良い）した状態で、回路基板１３に実装することで、リード線１２の機械的強度を高め、電気抵抗を下げられる。

図２３は、加工部２１の両側にも伝熱層１７を設けた場合について説明する断面図である。図２３に示すように、金属板２０と発熱部品１１との間、更にリード線１２と金属板２０との間にも伝熱層１７を設けることで、絶縁性を高められる。また加工部２１の表面にも伝熱層１７を設けることで絶縁性を高める。なお各部位に設ける伝熱層１７の厚みは、用途に応じて増減すればよい。例えば、リード線１２（あるいはリードフレーム３０）に接する部分の伝熱層１７の厚みより、発熱部品１１（特にモールド部２３）に接する部分の伝熱層１７の厚みを薄くしても良い。これはモールド部２３による絶縁効果を考慮できるためである。なお伝熱層１７は個別に（例えば、複数部分や複数層）に分けて、形成しても良いし、一度に形成しても良いが、これは用途に応じて使い分ける。また出来上がった放熱アタッチメント２９部分（図２３において、番号は付与していない）の絶縁検査（強化絶縁等）を行う場合、放熱アタッチメント２９単体で絶縁検査を行うことができるため、この上に実装する発熱部品１１の電気特性や信頼性に影響を与えることが無い。また放熱アタッチメント２９への取付けは、高熱伝導性接着剤を用いても良い。また取付けに用いる高熱伝導性接着剤として電気絶縁性を有したものを使う。

なお用途に応じて、アタッチメント２９等（あるいは発熱部品１１と金属板２０と接着、あるいは発熱部品１１と伝熱層１７との接着）の接続に、電気伝導性を有した高熱伝導性接着剤（例えば、金属粉末やグラファイト等の導電性材料を添加した導体ペースト）を用いても良い。例えば、図２３に示す発熱部品１１と伝熱層１７との接続に、銀ペーストやカーボンペースト等の導体ペーストを使うことで、これら部材間の熱伝導率を高められ、放熱効果を高める。また事前に伝熱層１７の表面に導体ペースト（あるいは金属板等）を設けておいても良い（図示していない）。この場合、事前に導体ペーストや金属板と金属板２０との間で、絶縁検査を行うことができるため、後発的に導体ペーストを用いる場合でも、その絶縁性を高められる。

以上のように、金属板２０と、この金属板２０上に設けた、熱硬化性樹脂と無機フィラーとを含むシート状の伝熱層１７と、この伝熱層１７に埋め込まれかつ一部が前記伝熱層１７から突出した複数本のリードフレーム３０と、からなる放熱板の一種である放熱アタッチメント２９と、前記金属板２０に固定したリード線１２付きの発熱部品１１と、前記放熱板の一種である放熱アタッチメント２９に略平行に設けた回路基板１３と、からなるモジュール３１であって、前記リードフレーム３０と、前記リード線１２とが互いに半田付けされた状態で、略垂直に折り曲げられ、前記回路基板１３に接続されているモジュール３１とすることで、リード線１２部分における高放熱化、低抵抗化、端子強度の向上が可能となる。

なお図１６（Ｂ）に示すようにリードフレーム３０と、リード線１２とを折曲げ、互いに半田付け（図１６（Ｂ）において半田２７は図示していない）された状態で、共に略垂直に折り曲げることで、リード線１２の高強度化や低抵抗化が可能となる。

また図２２（Ａ）（Ｂ）に示すように、回路基板１３には孔１４が設けられており、前記リードフレーム３０と前記リード線１２とが、同じ前記孔１４に共に挿入されているモジュール３１とすることで、モジュール３１の高放熱化、低抵抗化、端子強度の向上等が可能となる。

図２４は、放熱アタッチメント２９に、発熱部品１１を固定する様子を示す斜視図である。図２４に示す放熱アタッチメント２９には、溝２６を略平行な複数のパターン状に設けているが、この溝２６がリード線１２とリードフレーム３０との位置合わせを容易にする（なお、配線パターンによっては、末広がり状、あるいは熊手状の複数のパターン状としてもよい。これは配線パターンの設計によって決めればよい）。

図２５は、放熱アタッチメント２９に固定した発熱部品１１の放熱メカニズムを説明する断面図である。図２５に示す矢印１５は、素子２４に発生した熱が拡散する方向を示す。図２５に示すように、素子２４に発生した熱の一部は、モールド部２３を介して金属２０に広がるため、放熱効果を高める。また素子２４に発生した熱の一部は、リード線１２に伝わり、リードフレーム３０を介して広がる。なお金属板２０を、機器の筐体やシャーシ（共に図示していない）に固定することで、更に放熱効果を高められることは言うまでもない。

以上のように、本発明にかかる放熱板とモジュールによって、電源回路（民生用電源、カー用電源、ＤＣＤＣコンバータ等も含む）の更なる効率化、薄型化が可能になり、プラズマテレビ、液晶テレビ、ＥＬテレビ等の薄型化や壁掛けが可能となる。

（Ａ）〜（Ｃ）は、共に実施の形態１における発熱部品の回路基板への取付けの様子を説明する斜視図（Ａ）（Ｂ）は、共に回路基板に実装した発熱部品に、放熱板を取り付ける様子を示す斜視図（Ａ）〜（Ｃ）は、共に放熱板の製造方法の一例を説明する断面図（Ａ）〜（Ｃ）は、共に発熱部品に放熱板を取り付ける様子を説明する断面図（Ａ）（Ｂ）は、共に放熱板に形成したシート状の伝熱層の形状について説明する断面図発熱部品の冷却メカニズムを説明する断面図放熱基板へ、発熱部品を固定する様子を説明する斜視図階段状の加工部を有する放熱板へ、発熱部品を固定する様子を説明する斜視図放熱板１８に取り付けた発熱部品の斜視図（Ａ）（Ｂ）は、共に凹状の加工部を有する放熱板へ発熱部品を固定した様子を説明する断面図（Ａ）（Ｂ）は、共に凹部や溝等を有する放熱板に発熱部品をセットする様子を説明する断面図（Ａ）（Ｂ）は、共に放熱板に設けた凹部の金属板の肉厚を低減した場合について説明する断面図（Ａ）（Ｂ）は、共に溝を設けた放熱板を説明する斜視図（Ａ）（Ｂ）は、共に放熱板に、発熱部品を挿入する様子を示す斜視図放熱板１８に埋め込まれた発熱部品を、回路基板に実装する様子を示す斜視図（Ａ）（Ｂ）は、共に放熱アタッチメントの断面図（Ａ）〜（Ｃ）は、共に放熱アタッチメントの製造方法の一例を説明する断面図（Ａ）はリードフレームの端部に沿面距離を設けた場合について説明する断面図、（Ｂ）はリードフレームを伝熱層に埋め込んだ様子を示す断面図（Ａ）（Ｂ）は、共に放熱アタッチメントの斜視図（Ａ）（Ｂ）は、共に金属板の一部に加工部を有する放熱アタッチメントの製造方法の一例を示す断面図（Ａ）（Ｂ）は、共に放熱アタッチメントに発熱部品を取り付ける様子を示す断面図（Ａ）（Ｂ）は、共に放熱アタッチメントが取付けられた発熱部品を、回路基板に実装する様子を説明する断面図加工部の両側にも伝熱層を設けた場合について説明する断面図放熱アタッチメントに、発熱部品を固定する様子を示す斜視図放熱アタッチメントに固定した発熱部品の放熱メカニズムを説明する断面図従来の放熱板を用いたモジュールの一例を示す斜視図発熱部品のリード線に従来の放熱板を取り付けた様子を説明する断面図

１１発熱部品
１２リード線
１３回路基板
１４孔
１５矢印
１６点線
１７伝熱層
１８放熱板
１９ネジ
２０金属板
２１加工部
２２伝熱材
２３モールド部
２４素子
２５凹部
２６溝
２７半田
２８封止材
２９、２９ａ、２９ｂ放熱アタッチメント
３０リードフレーム
３１モジュール

Claims

１以上の平面部と、１以上の段差部と、を有する金属板と、前記金属板上に設けた、熱硬化性樹脂と無機フィラーとを含むシート状の伝熱層とを備え、前記伝熱層は、前記段差部に隣接した前記平面部に設けられ、かつ前記伝熱層の一部が前記段差部も覆い、前記平面部に設けた前記伝熱層には、複数の溝が互いに略平行に形成されている放熱板。
１以上の平面部と、１以上の段差部と、を有する金属板と、前記金属板上に設けた、熱硬化性樹脂と無機フィラーとを含むシート状の伝熱層と前記伝熱層に埋め込まれるリードフレームとを備え、前記伝熱層は、前記段差部に隣接した前記平面部に設けられ、かつ前記伝熱層の一部が前記段差部も覆い、前記平面部に設けた前記伝熱層には、複数の溝が互いに略平行に形成されていると共に、前記複数の溝に前記リードフレームを埋め込ませた放熱板。
１以上の平面部と、１以上の段差部と、を有する金属板と、前記金属板上に設けた、熱硬化性樹脂と無機フィラーとを含むシート状の伝熱層と、を有し、前記伝熱層は、前記段差部に隣接した前記平面部に設けられ、かつ前記伝熱層の一部が前記段差部も覆い、前記平面部に設けた前記伝熱層には、複数の溝が互いに略平行に形成されている放熱板と、リード線部を有するとともに前記伝熱層を設けていない前記金属板の表面に実装した電子部品とを備え、前記複数の溝には前記リード線を挿入させたモジュール。
１以上の平面部と、１以上の段差部と、を有する金属板と、前記金属板上に設けた、熱硬化性樹脂と無機フィラーとを含むシート状の伝熱層と、を有し、前記伝熱層は、前記段差部に隣接した前記平面部に設けられ、かつ前記伝熱層の一部が前記段差部も覆い、前記平面部に設けた前記伝熱層には、複数の溝が互いに略平行に形成されている放熱板と、前記複数の溝に一部が埋設された複数本のリードフレームと、リード線部を有するとともに前記伝熱層を設けていない前記金属板の表面に実装した電子部品とを備え、前記リード線部と前記リードフレームとは半田によって接合させたモジュール。