JP7034121B2 - Circuit boards and electronic devices - Google Patents
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Description
本発明は、回路基板および電子装置に関するものである。 The present invention relates to circuit boards and electronic devices.
従来、パワーモジュールまたはスイッチングモジュール等の例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などの電子部品が搭載された電子装置に用いられる回路基板として、例えば、セラミック焼結体等からなる絶縁基板の上面に金属板が接合されたものが用いられる。 Conventionally, as a circuit board used in an electronic device equipped with an electronic component such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) such as a power module or a switching module, for example, a metal plate is formed on the upper surface of an insulating substrate made of a ceramic sintered body or the like. The one that is joined is used.
回路基板の金属板は、電子部品を外部電気回路と電気的に接続するための回路を形成している。回路基板に搭載された電子部品が金属板と電気的に接続され、金属板を介して電子部品と外部電気回路とが互いに電気的に接続される。 The metal plate of the circuit board forms a circuit for electrically connecting electronic components to an external electric circuit. The electronic components mounted on the circuit board are electrically connected to the metal plate, and the electronic components and the external electric circuit are electrically connected to each other via the metal plate.
近年、回路基板の外部電気回路に対する電気的な接続を容易とすること等のため、金属板の上面等の露出表面にリード端子が接合された回路基板が用いられるようになってきている。 In recent years, in order to facilitate electrical connection of a circuit board to an external electric circuit, a circuit board having lead terminals bonded to an exposed surface such as the upper surface of a metal plate has been used.
しかしながら、金属板の上面等にリード端子が接合されたときには、リード端子と金属板との接合部分における金属部分(金属板とリード端子との合計)の厚みが、従来の金属板のみのときの金属部分の厚みに比べて大きくなる。そのため、リード端子と金属板との接合部分において金属部分と絶縁基板との熱膨張率の差に起因した熱応力が従来よりも大きくなり、この接合部分において絶縁基板にクラック等の機械的な破壊が発生する可能性が大きくなるという問題点があった。 However, when the lead terminal is joined to the upper surface of the metal plate or the like, the thickness of the metal part (total of the metal plate and the lead terminal) at the joint portion between the lead terminal and the metal plate is only the conventional metal plate. It is larger than the thickness of the metal part. Therefore, at the joint between the lead terminal and the metal plate, the thermal stress caused by the difference in the thermal expansion rate between the metal part and the insulating substrate becomes larger than before, and the insulating substrate is mechanically damaged such as cracks at this joint. There was a problem that the possibility of occurrence increased.
本発明の1つの態様の回路基板は、絶縁基板と、金属板と、棒状のリード端子と、を備える。前記絶縁基板は、第1面を有し、前記金属板は、前記第1面と対向している面の反対に位置する第2面と、該第2面に位置する開口とを有し、前記第1面に接合されており、前記リード端子は、前記開口の底部に接合材によって接合されている。前記底部は、前記第1面を含んでおり、前記リード端子は、前記底部側に位置する第1部と、該第1部に続いて位置する第2部と、を有し、前記第1部は、前記リード端子の延びている方向に沿った中心軸の断面視で前記第2部よりも断面積が大きく、前記第2部は、前記第2面からの平面視において、前記第1部の中央付近に位置しており、前記第1部と前記第2部との境界は、前記第2面よりも前記第1面から離れて位置している。
The circuit board of one aspect of the present invention includes an insulating substrate, a metal plate, and a rod-shaped lead terminal. The insulating substrate has a first surface, and the metal plate has a second surface located opposite to the surface facing the first surface and an opening located on the second surface. It is joined to the first surface, and the lead terminal is joined to the bottom of the opening by a joining material. The bottom portion includes the first surface, and the lead terminal has a first portion located on the bottom side and a second portion located following the first portion, and the first portion is provided. The portion has a larger cross-sectional area than the second portion in a cross-sectional view of the central axis along the extending direction of the lead terminal, and the second portion is the first portion in a plan view from the second surface. It is located near the center of the portion, and the boundary between the first portion and the second portion is located farther from the first surface than the second surface.
本発明の1つの態様の回路基板は、絶縁基板と、金属板と、棒状のリード端子と、を備える。前記絶縁基板は、第1面を有し、前記金属板は、前記第1面と対向している面の反対に位置する第2面と、該第2面に位置する開口とを有し、前記第1面に接合されており、前記リード端子は、前記開口の底部に接合材によって接合されている。前記底部は、前記第1面を含んでおり、前記開口は、第1の開口および第2の開口を有し、前記リード端子は、第1の開口の底部および第2の開口の底部のそれぞれに接合材によって接合されており、前記第1の開口は、前記第2の開口よりも深さが深く、前記第2面からの平面視において、前記第1の開口の底部に位置するリード端子の外周は、前記第2の開口の底部に位置するリード端子の外周よりも大きい。 The circuit board of one aspect of the present invention includes an insulating substrate, a metal plate, and a rod-shaped lead terminal. The insulating substrate has a first surface, and the metal plate has a second surface located opposite to the surface facing the first surface and an opening located on the second surface. It is joined to the first surface, and the lead terminal is joined to the bottom of the opening by a joining material. The bottom comprises the first surface, the opening has a first opening and a second opening, and the lead terminal is the bottom of the first opening and the bottom of the second opening, respectively. The first opening is deeper than the second opening and is located at the bottom of the first opening in a plan view from the second surface. The outer circumference of the lead terminal is larger than the outer circumference of the lead terminal located at the bottom of the second opening.
本発明の1つの態様の回路基板によれば、上記構成であることから、凹部の深さ(凹部の開口から底面までの距離)の分、リード端子と金属板との接合部分における金属部分の厚みを小さく抑えることができる。そのため、リード端子と金属板との接合部分において金属部分と絶縁基板との熱膨張率の差に起因した熱応力を効果的に低減することができる。したがって、熱応力に起因した絶縁基板のクラック等の発生が効果的に抑制された回路基板を提供することができる。 According to the circuit board of one aspect of the present invention, since it has the above configuration, the metal portion at the joint portion between the lead terminal and the metal plate is divided by the depth of the recess (distance from the opening of the recess to the bottom surface). The thickness can be kept small. Therefore, it is possible to effectively reduce the thermal stress caused by the difference in the thermal expansion rate between the metal portion and the insulating substrate at the joint portion between the lead terminal and the metal plate. Therefore, it is possible to provide a circuit board in which the occurrence of cracks in the insulating substrate due to thermal stress is effectively suppressed.
また、本発明の1つの態様の電子装置によれば、上記構成の回路基板に電子部品が搭載されて形成されていることから、絶縁基板のクラック等が抑制された、長期信頼性の向上に対して有効な電子装置を提供することができる。 Further, according to the electronic device of one aspect of the present invention, since the electronic component is mounted on the circuit board having the above configuration, cracks and the like of the insulating substrate are suppressed, and long-term reliability is improved. On the other hand, an effective electronic device can be provided.
以下、図面を参照して本発明の回路基板および電子装置について説明する。以下の説明における上下の区別は便宜的なものであり、実際に回路基板および電子装置が使用されるときの上下を特定するものではない。 Hereinafter, the circuit board and the electronic device of the present invention will be described with reference to the drawings. The distinction between top and bottom in the following description is for convenience and does not specify the top and bottom when the circuit board and electronic device are actually used.
図1および図2を参照して本発明の実施形態の回路基板10および電子装置20について説明する。図1は本発明の実施形態の回路基板10および電子装置20を示す斜視図である。図2(a)は図1のA-A線における断面の一例を示す断面図であり、図2(b)は図1のA-A線における断面の他の例を示す断面図である。
The
図1に示す例において、回路基板10は、絶縁基板1と、絶縁基板1の主面(図1の例では上面)1aに配置された金属板(第1金属板)2とを有している。絶縁基板1と第1金属板2とによって基板本体9が形成されている。基板本体9は、絶縁基板1に第1金属板2が接合された部分において凹部2aを有している。また、絶縁基板1の主面1a上にはリード端子4が配置され、このリード端子4は凹部2aの底部に接合材3によって接合されている。また、この実施形態の例では、第1金属板2が配置されている主面1aと反対側の主面(以下、下面ともいう)(符号なし)に他の金属板(第2金属板)6が配置されている。また、回路基板10に電子部品7が搭載されて電子装置20が基本的に形成されている。
In the example shown in FIG. 1, the
第2金属板6は、例えば放熱用であり、電子部品7で発生し、絶縁基板1を通って伝導された熱を外部に放散する機能を有している。また、第2金属板6は、第1金属板2とともに後述する導電路の一部を形成しているものであってもよい。また、第2金属板6は上記の放熱および導電路の機能を併せて有するものであってもよい。
The
絶縁基板1は、電気絶縁材料からなり、例えば、酸化アルミニウム質セラミックス、ムライト質セラミックス、炭化ケイ素質セラミックス、窒化アルミニウム質セラミックスまたは窒化ケイ素質セラミックス等のセラミックスからなる。これらセラミック材料の中で
は放熱性に影響する熱伝導性に関しては、炭化ケイ素質セラミックス、窒化アルミニウム質セラミックスまたは窒化ケイ素質セラミックスがより高い。また、機械的強度の点に関しては、窒化ケイ素質セラミックスまたは炭化ケイ素質セラミックスがより高い。
The
絶縁基板1が窒化ケイ素質セラミックスのように比較的強度の高いセラミック材料からなる場合、第1金属板2と絶縁基板1との熱膨張率差に起因する熱応力により絶縁基板1にクラックが入る可能性が低減されるので、小型化を図りつつより大きな電流を流すことができる回路基板10を実現することができる。
When the
絶縁基板1の厚みは、薄い方が熱伝導性の点ではよく、例えば約0.1mm~1mmであ
り、回路基板10の大きさまたは用いる材料の熱伝導率または強度に応じて選択すればよい。
The thinner the thickness of the
絶縁基板1は、例えば窒化ケイ素質セラミックスからなる場合であれば、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウムおよび酸化イットリウム等の原料粉末に適当な有機バインダー、可塑剤および溶剤を添加混合して泥漿物にして、従来周知のドクターブレード法またはカレンダーロール法を採用することによってセラミックグリーンシート(セラミック生シート)を形成し、次にこのセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工等を施して所定形状となすとともに、必要に応じて複数枚を積層して成形体となし、しかる後、これを窒素雰囲気等の非酸化性雰囲気にて1600~2000℃の温度で焼成することによって製作される。
If the
絶縁基板1の上面1aに配置された第1金属板2は、回路基板10に搭載される電子部品7を外部電気回路(図示せず)と電気的に接続する導電路の一部として機能する。図1に示す例では、絶縁基板1の上面1aに複数の第1金属板2が接合されている。それぞれの第1金属板2は、例えば互いに電気的に独立した回路を形成して、電子部品7の異なる電極(図示せず)にボンディングワイヤ8等を介して電気的に接続されている。電子部品7の異なる電極は、例えば大電流用および制御信号用のそれぞれの電極である。
The
ボンディングワイヤ8は、例えばいわゆる金ワイヤまたはアルミニウムワイヤであり、一方の端部が上記のように電極に接続され、他方の端部が第1金属板2の所定部位に接続されている。また必要に応じて、複数の第1金属板2どうしを接続してもよい。
The
第1金属板2は、例えば銅の板材に対して切断、圧延またはエッチング等の金属加工を施して、第1金属板2としての所定の形状および寸法に加工することによって作製することができる。なお、第2金属板6についても、第1金属板2と同様の材料を用い、同様の方法で作製することができる。
The
複数の第1金属板2は、絶縁基板1の上面1aに、例えば、Ag-Cu系のろう材5を介して接合されている。このろう材5は、絶縁基板1に対して濡れることにより強固に接合されるために、例えば、チタン、ハフニウムおよびジルコニウムのうち少なくとも1種の活性金属材料を含有している。また、このろう材5は、例えば、In、Snのうち少なくとも1つを有していてもよい。なお、このろう材5の厚みは、例えば約5~100μm程
度であればよい。
The plurality of
リード端子4は、回路基板10および電子装置20の外部電気接続をより容易なものにする機能を有している。図1および図2に示す例におけるリード端子4は円柱状のリードピンであり、その底部が凹部2a内に挿入されて、基板本体9に接合されている。なお、この例におけるリード端子4は、凹部2a内に挿入される底部において他の部分よりも直径が大きい部分(いわゆるネイルヘッド部)を有し、このネイルヘッド部が凹部2a内で基板
本体9に接合されている。
The
なお、この実施形態の回路基板10および電子装置20において、互いに直径が異なるリード端子4が配置されている。それぞれのリード端子4は、通電される電流の大きさに応じて直径が異なっていて、より大きな電流が流れる大電流用のものは、制御信号用のものよりも直径が大きい。また、図1の例では直径が大きい大電流用のものでも、複数のリード端子(図示せず)を並列して設けることにより、1つのリード端子4で接続する場合よりも個々のリード端子の直径を小さくすることができる。
In the
この実施形態のリード端子4の場合には、例えば、リード端子4のうちネイルヘッド部と反対側の端部が、外部電気回路の所定部位にはんだ等を介して電気的および機械的に接続される。これによって、電子部品7と外部電気回路とが互いに電気的に接続される。なお、電子装置20は、ヒートシンク等の放熱部材(図示せず)を介して外部電気回路に実装されても構わない。
In the case of the
基板本体9の凹部2aは、絶縁基板1に第1金属板2が接合された部分に設けられている。そのため、凹部2aは、実際には第1金属板2の上面から第1金属板2の内部に向かって設けられている。凹部2aは、図2(a)に示す例では、第1金属板2の厚み方向の一部に設けられている。すなわち、図2(a)に示す例では、第1金属板2の上面に設けられた穴が凹部2aであり、凹部2aの底部は第1金属板2内に位置している。また、凹部2aは、図2(b)に示す例では、第1金属板2を厚み方向に貫通して設けられている。すなわち、第1金属板2の上面から下面にかけて設けられた貫通孔が凹部2aであり、凹部2aの底部は絶縁基板1の上面1aである。なお、凹部2aは、絶縁基板1の上面1aからさらに絶縁基板1の内部に入り込む深さで設けられたもの(図示せず)であってもよい。つまり、凹部2aは、第1金属板2に対して非貫通タイプであってもよく、貫通タイプであってもよい。
The recess 2a of the
図2(a)および(b)のいずれの例においても、凹部2aの深さ(凹部2aの開口から底部までの距離)の分、リード端子4と第1金属板2との接合部分における金属部分の厚みを小さく抑えることができる。そのため、リード端子4と第1金属板2との接合部分において金属部分(第1金属板2とリード端子4とを併せた部分)と絶縁基板1との熱膨張率の差に起因した熱応力を効果的に低減することができる。したがって、熱応力に起因した絶縁基板1のクラック等の発生が効果的に抑制された回路基板10を提供することができる。
In both the examples of FIGS. 2A and 2B, the metal at the joint portion between the
なお、回路基板10は導体部分(第1金属板2および第2金属板6等)の表面にニッケルメッキや必要に応じて金メッキ等を腐食防止や電子部品7の実装容易化するために行なうようにしてもよい。
The
また、実施形態の電子装置20によれば、上記構成の回路基板10に電子部品7が搭載されて形成されていることから、絶縁基板1のクラック等が抑制された、長期信頼性の向上に対して有効な電子装置20を提供することができる。
Further, according to the
リード端子4と基板本体9との接合は、前述したように接合材3を介して行なわれている。接合材3は、例えばAg-Cu系、P-Cu系、P-Cu-Sn系またはP-Cu-Sn-Ni系ろう材等のろう材である。また、この接合材3は、リード端子4と基板本体9の第1金属板2とを電気的に接続する導電路としても機能している。
The connection between the
実施形態の回路基板10および電子装置20では、凹部2a内においてリード端子4の基板本体9に対する接合材3を介した接合が行なわれているため、その接合材3を容易に凹部
2a内に留めておくことができる。そのため、例えば接合材3が第1金属板2の上面等の不要な部分にまで広がるような可能性が効果的に低減されている。そのため、例えば接合材3が第1金属板2のうちボンディングワイヤ8が接続される部分まで広がるような可能性が低減されている。したがって、その接合材3の広がりによってボンディングワイヤ8の第1金属板2に対する接続が妨げられるようなことも抑制され、電子部品7の電気的な接続信頼性の高い電子装置20を提供することができる。また、そのような電子装置20の製作が容易な回路基板10を提供することができる。
In the
また、接合材3の不要な広がりが抑制されるため、接合材3をリード端子4のネイルヘッド側面に濡れ広げることが容易になり基板本体9(第1金属板2等)とをより広い面積で接合することができる。これによって、リード端子4と基板本体9との接合強度を向上させる効果を得ることができる。
Further, since the unnecessary spread of the
また、凹部2a内にリード端子4が挿入されて接合されるため、第1金属板2に対するリード端子4の位置決めも容易である。
Further, since the
凹部2aは、例えば上記のようにエッチング加工等の金属加工によって第1金属板2を製作するときに、凹部2aに相当する部分もエッチング加工で除去されるようにしておくことによって、形成することができる。
The recess 2a is formed by, for example, when the
また、凹部2aの深さ(貫通タイプとするか非貫通タイプとするかの選択も含めて)は、エッチング加工時にマスキング法等を併用して、エッチングの深さを部分的に適宜調整することによって調整することができる。 Further, for the depth of the recess 2a (including selection of penetration type or non-penetration type), the etching depth should be partially adjusted appropriately by using a masking method or the like at the time of etching processing. Can be adjusted by.
図2(a)に示す例では、凹部2aの底部が第1金属板2内に位置している。言い換えれば凹部2aの内面(側面および底面)が第1金属板2の一部である。そのため、接合材3は凹部2aの底面とリード端子4のネイルヘッド部との間に介在している。この場合には、接合材3が第1金属板2に直接に接合されているため、リード端子4と第1金属板2との間の電気抵抗の低減等に有利である。
In the example shown in FIG. 2A, the bottom portion of the recess 2a is located in the
図2(b)に示す例では、凹部2aが第1金属板2を厚み方向に貫通している。この凹部2aの底部では絶縁基板と第1金属板2とを接合しているろう材5の一部が露出している。そのため、接合材3は凹部2aの底部において露出しているろう材5とリード端子4のネイルヘッド部との間に介在している。この場合には、接合材3が同種の金属材料であるろう材5に接合しているため、リード端子4と基板本体9との接合強度の向上において有利である。
In the example shown in FIG. 2B, the recess 2a penetrates the
なお、図2(a)および(b)の例において、接合材3が凹部2aの側面(第1金属板2の露出面)まで延びて接合されていても構わない。この場合には、接合材3を介したリード端子4の第1金属板2に対する接合強度をさらに向上させることができる。また、互いの電気的な抵抗をさらに低減させることができる。
In the examples of FIGS. 2A and 2B, the joining
図3(a)は図2(a)に示す回路基板10および電子装置20における要部を拡大して示す断面図であり、図3(b)は図3(a)の変形例を示す断面図である。また、図4(a)は図2(b)に示す回路基板10および電子装置20における要部を拡大して示す断面図であり、図4(b)は図4(a)の変形例を示す断面図である。図3および図4において図1および図2と同様の部位には同様の符号を付している。
3A is an enlarged cross-sectional view showing a main part of the
図3および図4に示す例において、リード端子4は凹部2a内の第1方向に偏って位置している。第1方向とは、凹部2aの中央部から外周部のいずれか任意の一部に近付く方
向である。言い換えれば、図3および図4に示す各例において、リード端子4は凹部2aの中央部ではなく外周部の一部に偏って位置している。
In the examples shown in FIGS. 3 and 4, the
図3および図4に示す各例の場合には、第1方向においてリード端子4(ネイルヘッド部の側面)と第1金属板2(凹部2aの内側面)との間の距離が近く、両者の間に介在している接合材3の厚みが比較的薄い。接合材3は銀ロウ等の合金であるため、純銅等を用いた第1金属板2に比べて電気抵抗が高くなる傾向があるので、リード端子4と金属板2の間の接合材3の厚みが薄い方が電気抵抗が小さくなる傾向がある。そのため、リード端子4と第1金属板2との間の電気抵抗をより効果的に低減することができる。なお、図3および図4に示す各例において、第1方向と反対側の第2方向においてはリード端子4と第1金属板2との間の距離が比較的長くなっているが、この距離によるリード端子4と第1金属板2との間の電気抵抗の増加よりも、上記の電気抵抗の低減効果の方が大きい。そのため、リード端子4と第1金属板2との間の電気抵抗をより有効に低減することができる。
In the case of each of the examples shown in FIGS. 3 and 4, the distance between the lead terminal 4 (side surface of the nail head portion) and the first metal plate 2 (inner side surface of the recess 2a) is short in the first direction, and both are used. The thickness of the
なお、第1方向が電気の最短通電経路の方向(電子部品7の電極と外部電気回路とを直線状に結ぶ方向等)である場合には、さらに効果的に電気抵抗が軽減される。また、リード端子4のネイルヘッド部の側面部に接合材3が高くはい上がっていると導電路が広くなる。このときに、第1方向の這い上がりが第2方向の這い上がりより高くなっていると、より電気抵抗が低減できるようになる。
When the first direction is the direction of the shortest energization path of electricity (the direction of linearly connecting the electrode of the
また、図3および図4に示す各例の場合には、第1方向においてリード端子4と第1金属板2と間に介在する接合材3の厚みの低減が容易であるため、リード端子4が凹部2a内において第1金属板2に直接に接している構成(図示せず)とすることも容易である。リード端子4が第1金属板2に直接に接している場合には、両者の間の電気抵抗をさらに効果的に低減することができる。したがって、この場合には、導通抵抗等の電気的な特性がより高い回路基板10および電子装置20を提供することができる。
Further, in the case of each example shown in FIGS. 3 and 4, since it is easy to reduce the thickness of the
なお、図3(a)は、凹部2aが非貫通タイプであって、接合材3の上面(露出面)が比較的平坦な例であり、図3(b)は、凹部2aが非貫通タイプであって、接合材3の上面(露出面)が第2方向において凹状に湾曲している例である。
In addition, FIG. 3A is an example in which the recess 2a is a non-penetrating type and the upper surface (exposed surface) of the
接合材3の上面(露出面)が比較的平坦な場合には、凹部2a内に、凹部2aからはみ出さないようにして、より多くの接合材3を留めることができる。そのため、接合材3の量(体積)をより多くして、電気抵抗の低減等をより容易にすることもできる。また接合材3の上面(露出面)が第2方向において凹状に湾曲している場合には、湾曲した上面に沿って、接合材3に作用する熱応力を分散させて緩和することができる。そのため、熱応力に対してリード端子4と基板本体9との接合の長期信頼性を向上させる上では有利である。図3(a)および(b)に示す各例においては、凹部2aが非貫通タイプであるため、前述したように、凹部2aの底面における第1金属板2とリード端子4との間の電気抵抗の低減の効果も得ることができる。
When the upper surface (exposed surface) of the
なお、第1金属板2の上面に対してリード端子4のネイルヘッド部の上面は高くてもよく、低くてもよい。ただし、図3(a)に示す例のように第1金属板2の上面よりリード端子4のネイルヘッドの上面がd1だけ低くなっていると、リード端子4を形成しても、絶縁基板1に加わる最大応力の場所が変わりにくくなる効果がある。そのため、この例の場合には、信頼性設計がより容易となる。
The upper surface of the nail head portion of the
図4(a)は、凹部2aが貫通タイプであって、接合材3の上面(露出面)が比較的平坦な例であり、図4(b)は、凹部2aが非貫通タイプであって、接合材3の上面(露出
面)が第2方向において凹状に湾曲している例である。図4(a)に示す例においては図3(a)に示す例と同様の効果を得ることができる。図4(b)に示す例においては図3(b)に示す例と同様の効果を得ることができる。図4(a)および(b)に示す各例においては、凹部2aが貫通タイプであるため、リード端子4部に第1金属板2が存在しない。これによって、リード端子4を接合しても、図4(a)のネイルヘッド部の上面と金属板2の上面の差(d2)は図3(a)のネイルヘッド部の上面と金属板2の上面の差(d1)において、d2>d1としやすくなる。そのため、熱膨張差による応力が小さくなるため絶縁基板1に加わる応力がより緩和されるようになる。したがって、熱応力に起因した絶縁基板1のクラック等の発生がより効果的に抑制された回路基板10となる。また、前述したように、凹部2aの底部における接合材3とろう材5との接合によって、リード端子4と基板本体9との接合強度の向上の効果も得ることができる。
FIG. 4A is an example in which the recess 2a is a penetration type and the upper surface (exposed surface) of the
接合材3について、その上面の形状(平坦な形状とするか湾曲した形状とするか等)は、接合材3を溶融させる温度、接合材3の溶融時の温度、昇温および降温等の条件を適宜調整することによって制御することができる。例えば溶融温度を接合材3の融点付近とした場合には接合材3の上面が平坦な形状となりやすく、融点より20~100℃高い溶融温度
とした場合には、上面が湾曲した形状となりやすい。また、接合材3として濡れ性が比較的悪い組成を使用した場合には上面が平坦な形状となりやすく、濡れ性が優れた組成を使用した場合には上面が湾曲した形状となりやすい。
The shape of the upper surface of the joint material 3 (whether it has a flat shape or a curved shape, etc.) is a condition such as the temperature at which the
図5は、本発明の実施形態の回路基板10および電子装置20の他の例を示す斜視図である。図5において図1~図4と同様の部位には同様の符号を付している。図5に示す例では、平面視において第1金属板2の外周部に凹部2aが位置している。第1金属板2の外周部に位置している凹部2aは、その外周の一部において第1金属板2の側面に開口部を有している。この形態は、平面視において円形状の凹部2aの外周部の一部(仮想部分)が絶縁基板1の外周よりも外側に位置している形態ということもできる。
FIG. 5 is a perspective view showing another example of the
この場合には、第1金属板2の側面に凹部2aの一部が開口部を有するため、第1金属板2の側面直下の絶縁基板1に加わる熱応力がより低下することになる。そのため、熱応力に起因した絶縁基板1のクラック等の発生がより効果的に抑制された回路基板10および電子装置20となる。
In this case, since a part of the recess 2a has an opening on the side surface of the
なお、図5に示す例において、第1金属板2の外周部に位置している凹部2aは、大電流用のリード端子4が接合されているものである。このように、大電流用のリード端子4が接合されている凹部2aが第1金属板2の外周部に位置している場合には、大電流が流れて、たとえ接続部が発熱した場合でも第1金属板2の側面直下の絶縁基板1に加わる熱応力が高くなりにくい。そのため、熱応力に起因した絶縁基板1のクラック等の発生がより効果的に抑制された回路基板10となる。
In the example shown in FIG. 5, the recess 2a located on the outer peripheral portion of the
第1金属板2の外周部に凹部2aが位置している場合に、例えば円形状である凹部2aの外周のうち25~50%程度の範囲で第1金属板2の側面に開口部を有していればよい。この程度の範囲であれば、平面視において、第1金属板2の側面(線分状)と凹部2aの側面(円弧状)とのなす角度が45度以上となり、角(第1金属板2のうち凹部2aの開口部に隣接した部分)への応力の過度な集中が抑制される。
When the recess 2a is located on the outer peripheral portion of the
また、図5に示す例において、リード端子4を凹部2a内の第1方向に偏らせて位置させる場合には、その第1方向は、開口部とは逆の方向に設定する。仮に、凹部2a内の開口部に近い位置にリード端子4が位置している場合には、リード端子4(ネイルヘッド部の側面)と凹部2aの内側面との間の距離を短くする効果が不十分になる。そのため、リード端子4と第1金属板2との間の電気抵抗を低減する効果が不十分になる可能性がある
。
Further, in the example shown in FIG. 5, when the
図6は、本発明の実施形態の回路基板10および電子装置20の他の例を示す斜視図である。図6において図1~図4と同様の部位には同様の符号を付している。図6に示す例においても、平面視において第1金属板2の外周部に凹部2aが位置している。つまり、第1金属板2の外周部に位置している凹部2aは、その外周の一部において第1金属板2の側面に開口部を有している。また、図6に示す例において、リード端子4は、帯状の金属材料によって形成されたフラットリードである。このフラットリードの一方の端部が、第1金属板2の側面における凹部2aの開口部から凹部2a内に挿入されている。凹部2a内において、帯状のリード端子4の主面等の一方の端部が凹部2aの底面又は側面等に接合材3を介して接合される。
FIG. 6 is a perspective view showing another example of the
フラットリードタイプのリード端子4の場合には、例えば、リード端子4のうち凹部2a内で基板本体9に接合されているのと同じ側の主面の他方の端部が、外部電気回路の所定部位にはんだ等を介して電気的および機械的に接続される。これによって、電子部品7と外部基板とが互いに電気的に接続される。
In the case of the flat lead
このようなフラットリードのリード端子4であれば、リード端子4が曲がりやすい(たわみやすい)ので、電子装置20(回路基板10)の実装の自由度が向上する。具体的には最も放熱性が高くなるように前述した放熱部材との接続を行なうために、電子装置20の実装時の向きの自由度を高めることが容易である。例えば、外部電気回路に実装されるその他の回路部材(図示せず)と向きを変える等の自由度が向上する。
With such a flat lead
フラットリードのリード端子4の場合でも、第1金属板2よりリード端子4の厚みが薄いとリード端子4が形成された部分において、熱応力に起因した絶縁基板1のクラック等の発生がより効果的に抑制された回路基板10となる。
Even in the case of the
また、以上の実施形態のうち図6に示す例において、凹部2aの底部が絶縁基板1の主面1aの一部であってもよい。凹部2aの底部においてろう材5が存在しない部分があって、この部分で絶縁基板1の主面1aが露出していてもよい。絶縁基板1の露出した主面1aは、リード端子4または接合材3と接する。なお、この場合接合材3がろう材5と同じ材質でもよく、一括で形成されていてもよい。一括で形成されている場合には、第1金属板2と接合している部分はろう材5で、リード端子4と接合している部分は接合材3となる。
Further, in the example shown in FIG. 6 of the above embodiments, the bottom portion of the recess 2a may be a part of the main surface 1a of the insulating
この場合には、リード端子4と絶縁基板1の間には接合材3だけが介在することになる。ろう材5はAg-Cu合金等の合金を使用しているので、純銅等を使用したリード端子4に比べて硬い。そのため、ろう材5が無くなることで合金層が薄くなるため、リード端子4が接合した部分の絶縁基板1に加わる応力がより緩和されるようになる。したがって、熱応力に起因した絶縁基板1のクラック等の発生がより効果的に抑制された回路基板10となる。
In this case, only the
なお、このときには、第1金属板2とリード端子4とを同時に組み立てる方法で作製すると、回路基板10および電子装置20の製作時の工数も減少させることができるようになる。なお、この効果は、前述した実施形態のように円柱状のリードピンのリード端子4であっても同じように得ることができる。
At this time, if the
なお、本発明は以上の実施形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内であれば種々の変更は可能である。例えば、絶縁基板1、第1金属板2および第2金属板6等は、矩形板状(直方体状)に限らず、コーナー部が円弧状に面取りされた矩形板状ま
たは楕円板状等の他の形状でもよい。また、側面の全部または一部が傾斜していてもよく、側面に段差を有する形状等でもよい。
The present invention is not limited to the examples of the above embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention. For example, the insulating
1・・・絶縁基板
1a・・・主面(上面)
2・・・第1金属板(金属板)
2a・・・凹部
3・・・接合材
4・・・リード端子
5・・・ろう材
6・・・第2金属板(他の金属板)
7・・・電子部品
8・・・ボンディングワイヤ
9・・・基板本体
10・・・回路基板
20・・・電子装置
1 ... Insulation substrate 1a ... Main surface (upper surface)
2 ... 1st metal plate (metal plate)
2a ...
7 ...
10 ・ ・ ・ Circuit board
20 ... Electronic device
Claims (7)
前記第1面と対向している面の反対に位置する第2面と、該第2面に位置する開口とを有し、前記第1面に接合されている金属板と、
前記開口の底部に接合材によって接合されている棒状のリード端子と、を備え、
前記底部は、前記第1面を含んでおり、
前記リード端子は、前記底部側に位置する第1部と、該第1部に続いて位置する第2部と、を有し、
前記第1部は、前記リード端子の延びている方向に沿った中心軸の断面視で前記第2部よりも断面積が大きく、
前記第2部は、前記第2面からの平面視において、前記第1部の中央付近に位置しており、
前記第1部と前記第2部との境界は、前記第2面よりも前記第1面から離れて位置していることを特徴とする回路基板。 An insulating substrate with a first surface and
A metal plate having a second surface located opposite to the surface facing the first surface and an opening located on the second surface and joined to the first surface.
A rod-shaped lead terminal, which is joined by a joining material, is provided at the bottom of the opening.
The bottom includes the first surface.
The lead terminal has a first portion located on the bottom side and a second portion located following the first portion.
The first part has a larger cross-sectional area than the second part in a cross-sectional view of the central axis along the extending direction of the lead terminal.
The second part is located near the center of the first part in a plan view from the second surface.
A circuit board characterized in that the boundary between the first part and the second part is located farther from the first surface than the second surface.
前記第1面と対向している面の反対に位置する第2面と、該第2面に位置する開口とを有し、前記第1面に接合されている金属板と、
前記開口の底部に接合材によって接合されている棒状のリード端子を備え、
前記底部は、前記第1面を含んでおり、
前記開口は、第1の開口および第2の開口を有し、
前記リード端子は、第1の開口の底部および第2の開口の底部のそれぞれに接合材によって接合されており、
前記第1の開口は、前記第2の開口よりも深さが深く、
前記第2面からの平面視において、前記第1の開口の底部に位置するリード端子の外周は、前記第2の開口の底部に位置するリード端子の外周よりも大きいことを特徴とする回路基板。 An insulating substrate with a first surface and
A metal plate having a second surface located opposite to the surface facing the first surface and an opening located on the second surface and joined to the first surface.
The bottom of the opening is provided with a rod-shaped lead terminal joined by a joining material.
The bottom includes the first surface.
The opening has a first opening and a second opening.
The lead terminal is joined to the bottom of the first opening and the bottom of the second opening by a bonding material, respectively.
The first opening is deeper than the second opening,
A circuit board characterized in that the outer circumference of the lead terminal located at the bottom of the first opening is larger than the outer circumference of the lead terminal located at the bottom of the second opening in a plan view from the second surface. ..
該回路基板に搭載されている電子部品と、を備えることを特徴とする電子装置。 The circuit board according to any one of claims 1 to 6.
An electronic device including electronic components mounted on the circuit board.
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