JP2008192787A - Heat conduction board, circuit module using the same and its manufacturing method - Google Patents

Heat conduction board, circuit module using the same and its manufacturing method Download PDF

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仁 河野
Koji Nakajima
浩二 中嶋
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辰一 山之内
Toru Onishi
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat conduction board increasing a heat dissipation effect of a thermal part unit in which an exothermic part connecting with a printed wiring board mounting an electronic part of a signal system is mounted, and also to provide a circuit module using the same and its manufacturing method. <P>SOLUTION: The heat conduction board comprises: a metal plate 15; a sheet-shaped heat conduction layer 14; and a lead frame 13 having a part or more embedded therein, and a module connects a printed wiring board 17 to a lead wire 12. A part of the lead frame 13 is peeled from the heat conduction layer 14 to form a lead fin 16, whereby a heat dissipation property of the heat conduction board is increased, and a stack effect in combination with the other printed wiring board 17 is also simultaneously used while a cooling effect of the circuit module is enhanced. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子機器のパワー半導体等を用いた電源回路、駆動回路等に使用される熱伝導基板とこれを用いた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 heat conductive substrate used for a power supply circuit, a drive circuit, and the like using a power semiconductor of an electronic device, a circuit module using the substrate, and a manufacturing method thereof.

近年、電子機器の高性能化、小型化の要求に伴い、パワー半導体等を用いた電源回路や駆動回路(例えばプラズマテレビのサステイン回路等)には、更なる小型化が求められている。しかしパワー系電子部品(例えばパワー半導体素子等)は大電流、高発熱を伴うため、大電流、高放熱に対応する熱伝導基板の上に実装する必要がある。こうしたパワー系電子部品に比べ、信号系電子部品(例えば、信号系半導体素子や各種チップ部品等)は、それほど発熱を伴わないため、高密度に実装することができる。そのため従来よりパワー系電子部品を熱伝導基板に実装しこれを熱部品ユニット(例えば後述する図10の熱部品ユニット1)、信号系電子部品は一般的なプリント配線板(例えば後述する図10のプリント配線板8)に実装し、こうして作成した複数の基板間を電気的に接続して、一つの回路モジュールとすることが、特許文献1等で提案されている。次に図10〜図11を用いて、従来の回路モジュールの一例について説明する。   In recent years, with the demand for higher performance and miniaturization of electronic devices, further miniaturization is required for power supply circuits and drive circuits (for example, sustain circuits for plasma televisions) using a power semiconductor or the like. However, since power system electronic components (for example, power semiconductor elements) generate large current and high heat generation, it is necessary to mount them on a heat conductive substrate corresponding to large current and high heat dissipation. Compared with such power electronic components, signal electronic components (for example, signal semiconductor elements and various chip components) do not generate much heat and can be mounted with high density. For this reason, a power system electronic component is conventionally mounted on a heat conductive substrate and is mounted on a heat component unit (for example, the heat component unit 1 in FIG. 10 described later), and a signal system electronic component is a general printed wiring board (for example, in FIG. Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228561 proposes mounting on a printed wiring board 8) and electrically connecting a plurality of substrates thus created to form one circuit module. Next, an example of a conventional circuit module will be described with reference to FIGS.

図10は、従来の回路モジュールを説明する斜視図であり、例えばプラズマディスプレイ装置に使われる回路モジュールの一つである。この回路モジュールは、熱伝導基板1と、その上に複数本のリード線5を介して固定されたプリント配線板8から構成されている。   FIG. 10 is a perspective view for explaining a conventional circuit module, which is one of the circuit modules used in a plasma display device, for example. This circuit module is composed of a heat conductive substrate 1 and a printed wiring board 8 fixed thereon via a plurality of lead wires 5.

図10において、熱伝導基板1は、金属板2の上に固定した絶縁体3、金属パターン4、リード線5等から形成されている。そして金属パターン4の上には、発熱部品6が端子7を介して半田付けされている。またプリント配線板8の一部には孔9が形成されており、前記リード線5が一括して挿入可能な状態となっている。そしてプリント配線板8の孔9に、熱伝導基板1のリード線5を挿入し一体化して、一つの回路モジュールとなる。   In FIG. 10, the heat conductive substrate 1 is formed of an insulator 3, a metal pattern 4, a lead wire 5 and the like fixed on a metal plate 2. On the metal pattern 4, a heat generating component 6 is soldered via a terminal 7. A hole 9 is formed in a part of the printed wiring board 8, and the lead wires 5 can be inserted all together. Then, the lead wire 5 of the heat conductive substrate 1 is inserted into the hole 9 of the printed wiring board 8 and integrated into one circuit module.

次にこの回路モジュールにおける放熱メカニズムについて、図11を用いて説明する。   Next, the heat dissipation mechanism in this circuit module will be described with reference to FIG.

図11(A)(B)は、共に従来の回路モジュールの放熱メカニズムを説明する断面図である。図11(A)は熱伝導基板1とプリント配線板8を一体化し、回路モジュールとする様子を説明する断面図である。図11(A)において、金属板2の上には、金属パターン4を埋め込んだ状態で、絶縁体3が形成されている。そして金属パターン4の一部を、略90度折り曲げ、リード線5としている。またプリント配線板8には、孔9が形成されており、この孔9にリード線5を矢印10aに示すようにして挿入、固定することで回路モジュールとする。   FIGS. 11A and 11B are cross-sectional views illustrating the heat dissipation mechanism of a conventional circuit module. FIG. 11A is a cross-sectional view illustrating a state in which the heat conductive substrate 1 and the printed wiring board 8 are integrated to form a circuit module. In FIG. 11A, an insulator 3 is formed on a metal plate 2 with a metal pattern 4 embedded therein. A part of the metal pattern 4 is bent approximately 90 degrees to form a lead wire 5. A hole 9 is formed in the printed wiring board 8, and a lead wire 5 is inserted into the hole 9 as shown by an arrow 10a and fixed to obtain a circuit module.

図11(B)は回路モジュールの空冷時の課題を説明する断面図である。図11(B)において、矢印10bは、発熱部品6に発生した熱が、大気(あるいは空気)へ伝わり、対流する様子を示す。図10(B)に示すように、発熱部品6に発生した熱は、矢印10bに示すように、プリント配線基板8と熱伝導基板1との隙間にこもりながらも、リード線5の隙間を通って、回路モジュールの外部へ排出される。
特開2006−308620号公報
FIG. 11B is a cross-sectional view illustrating a problem when the circuit module is air-cooled. In FIG. 11B, an arrow 10b indicates a state in which heat generated in the heat generating component 6 is transferred to the atmosphere (or air) and is convected. As shown in FIG. 10 (B), the heat generated in the heat generating component 6 passes through the gap between the lead wires 5 while staying in the gap between the printed wiring board 8 and the heat conduction board 1 as indicated by the arrow 10b. And discharged outside the circuit module.
JP 2006-308620 A

しかし図11に示した構成では、矢印10bが示すように、発熱部品6に発生した熱が、発熱部品6の表面や、金属パターン4の表面、リード線5の表面等から、バラバラに空気へ伝わるため、熱伝導基板1とプリント配線板8との間で囲まれた狭い空間の中では、乱流が発生しやすく空冷効果を得られにくい。また図11に示す回路モジュールを垂直に立て、煙突効果を発生させた場合でも、発熱源が発熱部品6や、金属パターン4等のバラバラになるため、空気の流れを最適値になるように制御しにくいため、空冷効果が低下する。   However, in the configuration shown in FIG. 11, as indicated by the arrow 10 b, the heat generated in the heat generating component 6 is separated into the air from the surface of the heat generating component 6, the surface of the metal pattern 4, the surface of the lead wire 5, and the like. Therefore, in a narrow space surrounded by the heat conductive substrate 1 and the printed wiring board 8, turbulent flow is likely to occur and it is difficult to obtain an air cooling effect. Further, even when the circuit module shown in FIG. 11 is set up vertically and the chimney effect is generated, the heat source is separated from the heat generating component 6 and the metal pattern 4, so that the air flow is controlled to the optimum value. It is difficult to do so, and the air cooling effect is reduced.

そこで本発明は、熱伝導基板とプリント配線板の隙間に、リードフィンを形成することで、発熱部品に発生した熱を空気へ伝わりやすくすると共に、空冷効果を高める(例えば、空気の流れを増加させる、局所的に乱流対流場を形成する)ことで、回路モジュールの空冷効果を高めることを目的とする。   Thus, the present invention forms a lead fin in the gap between the heat conductive substrate and the printed wiring board to facilitate the transfer of heat generated in the heat-generating component to the air and enhance the air cooling effect (for example, increase the air flow). The purpose is to enhance the air cooling effect of the circuit module by forming a turbulent convection field locally.

そしてこの本発明は、上記目的を達成するために、金属板と、その上に固定したシート状の伝熱層と、前記伝熱層に一部以上を埋め込んだリードフレームと、からなる熱伝導基板であって、前記伝熱層から引き剥がしたリードフレームの一部以上で、リードフィンを形成した熱伝導基板としたものである。   In order to achieve the above object, the present invention provides a heat conduction comprising a metal plate, a sheet-like heat transfer layer fixed on the metal plate, and a lead frame partially embedded in the heat transfer layer. It is a board | substrate, Comprising: It is set as the heat conductive board | substrate which formed the lead fin in a part or more of the lead frame peeled off from the said heat-transfer layer.

以上のように本発明によれば、前記熱伝導基板の表面に、熱伝導基板の一部であるリードフレームからなるリードフィンを形成することで熱伝導基板やこれを用いた回路モジュールにおける空冷効果を高め、回路モジュールや電子機器の小型化を実現する。   As described above, according to the present invention, the air-cooling effect in the heat conductive substrate and the circuit module using the heat conductive substrate is formed by forming the lead fin made of the lead frame which is a part of the heat conductive substrate on the surface of the heat conductive substrate. To achieve miniaturization of circuit modules and electronic equipment.

なお本発明の実施の形態に示された一部の製造工程は、成形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 embodiments 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)
以下、本発明の実施の形態における回路モジュールについて、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment)
Hereinafter, a circuit module according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1(A)(B)は、共に本発明の実施の形態における回路モジュールの断面図である。図1(A)(B)において、11は発熱部品であり、例えばパワートランジスタやパワーFET等の大電流対応の半導体素子等である。12はリード線、13はリードフレーム、14は伝熱層、15は金属板、16はリードフィン、17はプリント配線板、18は矢印、19はフィンである。   1A and 1B are cross-sectional views of a circuit module according to an embodiment of the present invention. In FIGS. 1A and 1B, reference numeral 11 denotes a heat generating component, for example, a semiconductor element or the like corresponding to a large current such as a power transistor or a power FET. 12 is a lead wire, 13 is a lead frame, 14 is a heat transfer layer, 15 is a metal plate, 16 is a lead fin, 17 is a printed wiring board, 18 is an arrow, and 19 is a fin.

図1(A)において、リード線12とリードフィン16を有する熱伝導基板は、伝熱層14に埋め込んだリードフレーム13の一部を他のプリント配線板17への接続用のリード線12や、リードフィン16としている。   In FIG. 1A, a heat conductive substrate having lead wires 12 and lead fins 16 includes a lead wire 12 for connecting a part of a lead frame 13 embedded in a heat transfer layer 14 to another printed wiring board 17. The lead fins 16 are used.

更に詳しく説明する。図1(A)において、金属板15の上には、シート状の伝熱層14を形成し、前記伝熱層14には、リードフレーム13を埋め込んでいる。そしてリードフレーム13の一部を、前記伝熱層14から引き剥がし、略90度折り立てることで、リード線12やリードフィン16を形成する。ここでリード線12は、熱伝導基板とプリント配線板17を接続する配線部分である。またリードフィン16は、発熱部品11に発生した熱を、大気に逃がすための放熱用フィンとして機能し、必要に応じてプリント配線板17と電気的に絶縁することもできる。なおリードフィン16は、発熱部品11(例えばパワーFET等)を実施したリードフレーム13の一部を、略90度折り立てたものとすることが望ましい。こうすることで発熱部品11に発生した熱を、直接、リードフィン16に伝えることとなり、放熱効果を高める効果がある。なおリードフィン16をプリント配線板17の下部(例えば図1(A))に形成する場合、少なくともプリント配線板17と、リードフィン16の間は、1mm以上離すことが望ましい。これはリードフィン16と、プリント配線板17(あるいはプリント配線板17の上に実装した各種電子部品)とを絶縁するためである。   This will be described in more detail. In FIG. 1A, a sheet-like heat transfer layer 14 is formed on a metal plate 15, and a lead frame 13 is embedded in the heat transfer layer 14. Then, a part of the lead frame 13 is peeled off from the heat transfer layer 14 and folded at about 90 degrees to form the lead wires 12 and the lead fins 16. Here, the lead wire 12 is a wiring portion for connecting the heat conductive substrate and the printed wiring board 17. The lead fins 16 function as heat radiating fins for releasing heat generated in the heat generating component 11 to the atmosphere, and can be electrically insulated from the printed wiring board 17 as necessary. In addition, as for the lead fin 16, it is desirable to make some lead frames 13 which implemented the heat-emitting component 11 (for example, power FET etc.) bent about 90 degree | times. By doing so, the heat generated in the heat generating component 11 is directly transmitted to the lead fins 16, which has an effect of enhancing the heat dissipation effect. When the lead fin 16 is formed below the printed wiring board 17 (for example, FIG. 1A), it is desirable that at least the printed wiring board 17 and the lead fin 16 be separated by 1 mm or more. This is to insulate the lead fins 16 from the printed wiring board 17 (or various electronic components mounted on the printed wiring board 17).

図1(B)は、リードフィン16の一部が、プリント配線板17を貫通する場合を説明する断面図である。図1(B)に示すように、放熱用のリードフィン16の一部を、プリント配線板17を貫通させることで、プリント配線板17の上で放熱効果を得ることができる。また貫通したリードフィン16の一部に、フィン19(例えば、市販のアルミニウム製の空冷用フィン等)を後付けできる。こうすることで、リードフィン16の放熱性を更に高めることができる。なお図1(A)、あるいは後述する図7や図8(A)(B)、図9(A)(B)等で説明するリードフィン16においても、フィン19を取り付けることで、リードフィン16の放熱効果を高めることができる(後述する図において、フィン19の取り付けは図示していない)。なおリードフィン16にフィン19を取り付ける場合、嵌め込み(あるいは嵌合)、ネジ止め、半田付け、接着剤固定等を選ぶことができる。またフィン19の必要面を絶縁構造とすることで、リードフィン16とフィン19の間を絶縁することができる。またフィン19とプリント配線板17との絶縁安定性を保つこともできる。   FIG. 1B is a cross-sectional view illustrating a case where a part of the lead fin 16 penetrates the printed wiring board 17. As shown in FIG. 1B, a heat dissipation effect can be obtained on the printed wiring board 17 by penetrating a part of the heat dissipation lead fin 16 through the printed wiring board 17. Further, a fin 19 (for example, a commercially available aluminum cooling fin or the like) can be retrofitted to a part of the lead fin 16 that penetrates. By doing so, the heat dissipation of the lead fins 16 can be further enhanced. In addition, also in the lead fin 16 described in FIG. 1A, FIG. 7, FIG. 8A, FIG. 9B, FIG. 9A, and FIG. The heat dissipating effect can be enhanced (in the drawings described later, the attachment of the fins 19 is not shown). In addition, when attaching the fin 19 to the lead fin 16, fitting (or fitting), screwing, soldering, adhesive fixing, etc. can be selected. Further, by providing an insulating structure on the necessary surface of the fin 19, it is possible to insulate between the lead fin 16 and the fin 19. Further, the insulation stability between the fins 19 and the printed wiring board 17 can be maintained.

こうして発熱部品11に発生した熱は、矢印18aに示すように、リードフレーム13や伝熱層14を介して、リードフィン16に伝わり、矢印18bに示すようにしてリードフィン16から大気へ放出される。   The heat thus generated in the heat generating component 11 is transmitted to the lead fin 16 through the lead frame 13 and the heat transfer layer 14 as indicated by an arrow 18a, and is released from the lead fin 16 to the atmosphere as indicated by an arrow 18b. The

なお図1(A)(B)において、回路モジュールは横倒し状態であるが、これを立てることで、その床面積を小さくでき、液晶TVやプラズマTV等の機器の奥行きを低減できる。また図1(A)(B)に示す回路モジュールを縦置きにする(図示していない)ことで、熱伝導基板(あるいは伝熱層14)とプリント配線板17の間に挟まれた空気層を、発熱部品11やリードフィン16で暖め、積極的に上昇気流を発生させる効果(以下、煙突効果と呼ぶ)を発生させやすい。この煙突効果とは、発熱部品11やリードフィン16によって暖められることで比重の小さくなった空気を、伝熱層14やプリント配線板17で囲まれた空間(煙突構造)の上方に移動させ(あるいは上昇気流を発生させ)、そこに発生した吸引力で冷たい空気を新しく前記発熱部品11やリードフィン16、あるいはリードフィン16の放熱効果を高めるために取り付けたフィン19に供給し、回路モジュールの放熱効果を高めるものである。そして本実施の形態においては、図1に示すようにリードフィン16をその煙突構造の内部に形成することで、煙突の中の空気を効率よく暖めることができ、その煙突効果を高める効果が得られる。また後述する図8、図9で説明するように、局所的に乱流対流場を形成することで、熱伝導基板から大気への熱伝導効率を高める。   Note that in FIGS. 1A and 1B, the circuit module is in a laid-down state, but by standing it, the floor area can be reduced and the depth of a device such as a liquid crystal TV or a plasma TV can be reduced. Also, the circuit module shown in FIGS. 1A and 1B is placed vertically (not shown), so that the air layer sandwiched between the heat conductive substrate (or heat transfer layer 14) and the printed wiring board 17 is provided. Is heated by the heat generating component 11 and the lead fin 16, and an effect of positively generating an updraft (hereinafter referred to as a chimney effect) is easily generated. The chimney effect is to move the air whose specific gravity is reduced by being heated by the heat generating component 11 or the lead fin 16 above the space (chimney structure) surrounded by the heat transfer layer 14 and the printed wiring board 17 ( Alternatively, an ascending air current is generated), and cold air is supplied by the suction force generated there to the heat generating component 11, the lead fin 16, or the fin 19 attached to enhance the heat radiation effect of the lead fin 16, and the circuit module This enhances the heat dissipation effect. In this embodiment, as shown in FIG. 1, by forming the lead fins 16 in the chimney structure, the air in the chimney can be efficiently warmed, and the effect of enhancing the chimney effect is obtained. It is done. Further, as will be described later with reference to FIGS. 8 and 9, the efficiency of heat conduction from the heat conducting substrate to the atmosphere is increased by locally forming a turbulent convection field.

次に図2から図3を用いて、回路モジュールに用いる熱伝導基板の製造方法の一例について説明する。図2(A)(B)は、共に熱伝導基板の製造方法を説明する断面図である。図2(A)(B)において、20はプレス、21はフィルムであり、汚れ防止用のものである。リードフレーム13は、銅板等を配線形状にプレス等で加工したものである。そして図2(A)に示すように、プレス20に、金属板15や、伝熱層14、リードフレーム13や汚れ防止用のフィルム21をセットする。なお図2(A)(B)において、プレス20にセットする金型等は図示していない。   Next, an example of a method for manufacturing a heat conductive substrate used for a circuit module will be described with reference to FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a heat conductive substrate. 2A and 2B, reference numeral 20 denotes a press, and reference numeral 21 denotes a film, which is for preventing dirt. The lead frame 13 is obtained by processing a copper plate or the like into a wiring shape by pressing or the like. 2A, the metal plate 15, the heat transfer layer 14, the lead frame 13, and the antifouling film 21 are set on the press 20. As shown in FIG. 2 (A) and 2 (B), the mold set on the press 20 is not shown.

そして図2(A)に示すように、伝熱層14や金属板15を、プレス20を用いて矢印18の方向にプレスし積層、一体化する。ここで伝熱層14とは、後述する伝熱材料を例えばシート状に予備成形したものである。なお図2(A)において、伝熱層14は、プレス時に空気を抜けやすくするために、中央部を僅かに凸状としても良い。   Then, as shown in FIG. 2A, the heat transfer layer 14 and the metal plate 15 are pressed and laminated in the direction of the arrow 18 using a press 20. Here, the heat transfer layer 14 is obtained by preforming a heat transfer material, which will be described later, into a sheet shape, for example. In FIG. 2A, the heat transfer layer 14 may have a slightly convex central portion so that air can be easily removed during pressing.

図2(B)は、プレスが終了した後の様子を説明する断面図である。図2(B)に示すように、フィルム21を用いることで、プレス20や金型(図示していない)の表面に、伝熱層14が汚れとして付着しない。またフィルム21をプレス20や金型と、リードフレーム13との間の緩衝材(あるいは、パッキング、あるいはシール材)とすることで、リードフレーム13の表面への、伝熱層14の回り込みを防止したり、プレス圧力を高めることができる。その結果、複数本のリードフレーム13まで伝熱層14を回り込ませる。こうして伝熱層14に、リードフレーム13の一部以上を埋め込む。こうすることで部品の実装性を高め、ソルダーレジスト等の形成性(あるいは薄層化、ファインパターン化)を高める。なお図2(A)(B)において、伝熱層14等をプレス時に加熱することで、伝熱層14を軟化でき、金属板15との密着効果を高めている。   FIG. 2B is a cross-sectional view illustrating a state after the press is completed. As shown in FIG. 2B, by using the film 21, the heat transfer layer 14 does not adhere to the surface of the press 20 or a mold (not shown) as dirt. Further, by using the film 21 as a cushioning material (or packing or sealing material) between the press 20 or the mold and the lead frame 13, the heat transfer layer 14 is prevented from wrapping around the surface of the lead frame 13. Or press pressure can be increased. As a result, the heat transfer layer 14 is made to wrap around to a plurality of lead frames 13. Thus, a part or more of the lead frame 13 is embedded in the heat transfer layer 14. By doing so, the mountability of the parts is improved, and the formability (or thinning and fine patterning) of the solder resist or the like is improved. 2A and 2B, the heat transfer layer 14 and the like are heated at the time of pressing, whereby the heat transfer layer 14 can be softened and the adhesion effect with the metal plate 15 is enhanced.

そして図2(B)に示すように、所定形状に成形した後、フィルム21を、伝熱層14の表面から引き剥がす。そして金属板15の上に、リードフレーム13を埋め込んで一体化した伝熱層14を、加熱装置の中で加熱し、硬化させ、熱伝導基板とする。なおフィルム21を剥離した状態で、伝熱層14を熱硬化させることで、フィルム21の熱収縮(シワ発生)が、伝熱層14の硬化に影響を与えなくできる。こうして、熱伝導基板を作成する。   Then, as shown in FIG. 2B, after forming into a predetermined shape, the film 21 is peeled off from the surface of the heat transfer layer 14. Then, the heat transfer layer 14 in which the lead frame 13 is embedded and integrated on the metal plate 15 is heated and cured in a heating device to obtain a heat conductive substrate. In addition, by thermally curing the heat transfer layer 14 in a state where the film 21 is peeled off, the heat shrinkage (wrinkle generation) of the film 21 can be prevented from affecting the curing of the heat transfer layer 14. In this way, a heat conductive substrate is produced.

ここでシート状の伝熱層14としては、熱硬化性樹脂とフィラーとからなる伝熱性のコンポジット材料を用いることができる。例えば無機フィラー70重量%以上95重量%以下と、熱硬化性樹脂5重量%以上30重量%以下からなる部材が望ましい。ここで無機フィラーは略球形状で、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り、また100μmを超えると伝熱層14の厚みが厚くなり熱拡散性に影響を与える)。そのため伝熱層14における無機フィラーの充填量は、熱伝導率を上げるために70から95重量%と高濃度に充填している。特に、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、伝熱層14の熱伝導率は5W/(m・K)程度となる。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もよい。   Here, as the sheet-like heat transfer layer 14, a heat transfer composite material made of a thermosetting resin and a filler can be used. For example, a member composed of 70 to 95% by weight of an inorganic filler and 5 to 30% by weight of a thermosetting resin is desirable. Here, the inorganic filler 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, and if it exceeds 100 μm, the thickness of the heat transfer layer 14 is increased Will increase the thermal diffusivity). Therefore, the filling amount of the inorganic filler in the heat transfer layer 14 is filled at a high concentration of 70 to 95% by weight in order to increase the thermal conductivity. In particular, in the present 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 heat conductivity of the heat transfer layer 14 is about 5 W / (m · K). The inorganic filler may include at least one selected from the group consisting of alumina, magnesium oxide, boron nitride, silicon oxide, silicon carbide, silicon nitride, and aluminum nitride.

なお無機フィラーを用いると、放熱性を高められるが、特に酸化マグネシウムを用いると線熱膨張係数を大きくできる。また酸化ケイ素を用いると誘電率を小さくでき、窒化ホウ素を用いると線熱膨張係数を小さくできる。こうして伝熱層14としての熱伝導率が1W/(m・K)以上20W/(m・K)以下のものを形成することができる。なお熱伝導率が1W/(m・K)未満の場合、熱伝導基板の放熱性に影響を与える。また熱伝導率を20W/(m・K)より高くしようとした場合、フィラー量を増やす必要があり、プレス時の加工性に影響を与える場合がある。   When an inorganic filler is used, the heat dissipation can be improved, but in particular when magnesium oxide is used, the linear thermal expansion coefficient can be increased. Further, when silicon oxide is used, the dielectric constant can be reduced, and when boron nitride is used, the linear thermal expansion coefficient can be reduced. Thus, the heat transfer layer 14 having a thermal conductivity of 1 W / (m · K) or more and 20 W / (m · K) or less can be formed. In addition, when heat conductivity is less than 1 W / (m * K), it influences the heat dissipation of a heat conductive board | substrate. Moreover, when it is going to make thermal conductivity higher than 20 W / (m * K), it is necessary to increase the amount of fillers and may affect the workability at the time of a press.

なお熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂およびシアネート樹脂の内、少なくとも1種類の樹脂を含んでいる。これらの樹脂は耐熱性や電気絶縁性に優れている。伝熱層14の厚みは、薄くすれば、リードフレーム13の熱を金属板15に伝えやすいが、逆に絶縁耐圧が問題となる。また伝熱層14の厚みが厚すぎると、熱抵抗が大きくなるので、絶縁耐圧と熱抵抗を考慮して最適な厚さである50μm以上1000μm以下に設定すれば良い。   The thermosetting resin contains at least one kind of resin among epoxy resin, phenol resin and cyanate resin. These resins are excellent in heat resistance and electrical insulation. If the thickness of the heat transfer layer 14 is reduced, the heat of the lead frame 13 can be easily transferred to the metal plate 15, but conversely, the withstand voltage becomes a problem. Further, if the thickness of the heat transfer layer 14 is too thick, the thermal resistance increases. Therefore, the optimum thickness may be set to 50 μm or more and 1000 μm or less in consideration of the withstand voltage and the thermal resistance.

なお伝熱層14としては、また無機フィラーと樹脂(熱硬化性樹脂、あるいは熱軟化性樹脂)からなる、キャスティング法等で作成した熱伝導性のシート材を用いることもできる。こうして熱伝導基板を作成する。   In addition, as the heat transfer layer 14, a heat conductive sheet material made by a casting method or the like made of an inorganic filler and a resin (thermosetting resin or thermosoftening resin) can also be used. In this way, a heat conductive substrate is produced.

次に図3(A)〜(C)を用いて、熱伝導基板の上に発熱部品11を実装する様子を説明する。図3(A)〜(C)は、共に熱伝導基板の表面に発熱部品11を実装する様子を説明する断面図である。図3(A)の矢印18aに示すように、発熱部品11(例えば、パワー系の半導体等)を、リードフレーム13の上に半田付け等で実装する(なお発熱部品11の端子電極や半田付け部分は図示していない)。また図3(A)〜(C)において、リードフレーム13の上に形成したソルダーレジスト等も図示していない。図3(B)は、実装後の断面図である。この状態で製品とすることも可能である。   Next, a state in which the heat-generating component 11 is mounted on the heat conductive substrate will be described with reference to FIGS. FIGS. 3A to 3C are cross-sectional views illustrating how the heat-generating component 11 is mounted on the surface of the heat conductive substrate. As shown by an arrow 18a in FIG. 3A, the heat generating component 11 (for example, a power semiconductor) is mounted on the lead frame 13 by soldering or the like (note that the terminal electrode of the heat generating component 11 or soldering). The part is not shown). 3A to 3C, the solder resist formed on the lead frame 13 is not shown. FIG. 3B is a cross-sectional view after mounting. It is also possible to make a product in this state.

そして図4に示すように、熱伝導基板と、その上に隙間を空けて固定したプリント配線板17とからなる回路モジュールを作成する。熱伝導基板と、その上に隙間を空けて固定したプリント配線板17とからなる回路モジュールとすることで、熱伝導基板上に実装した発熱部品11と、プリント配線板17の上に実装した制御用電子部品(例えば後述する図4(C)の電子部品22)等とを、最短で電気接続できるため、その配線長を短くできる。また配線長を短くした分、配線部分がアンテナとなりにくく、回路モジュールの耐ノイズ特性を高めることができ、回路の誤動作を防止でき、その消費電力を抑えられる。また発熱部品11等を実装した後で、リードフレーム13を曲げ、リード線12やリードフィン16を形成することで、リード線12やリードフィン16が部品実装時に邪魔にならないため、高密度実装が可能となる。   And as shown in FIG. 4, the circuit module which consists of a heat conductive board | substrate and the printed wiring board 17 fixed on it with the clearance gap is produced. By forming a circuit module including a heat conductive substrate and a printed wiring board 17 fixed with a gap on the heat conductive substrate, the heat generating component 11 mounted on the heat conductive substrate and the control mounted on the printed wiring board 17 are provided. Since the electronic component (for example, the electronic component 22 in FIG. 4C described later) and the like can be electrically connected in the shortest time, the wiring length can be shortened. Further, since the wiring length is shortened, the wiring portion is less likely to be an antenna, the noise resistance characteristics of the circuit module can be improved, circuit malfunction can be prevented, and power consumption can be suppressed. In addition, after mounting the heat generating component 11 and the like, the lead frame 13 is bent to form the lead wire 12 and the lead fin 16 so that the lead wire 12 and the lead fin 16 do not get in the way when the component is mounted. It becomes possible.

次に回路モジュールの製造方法について、説明する。回路モジュールとは、放熱部品11等の放熱が必要な電子部品を選択的に熱伝導基板部分に実装し、他の一般電子部品を高密度に実装したプリント配線板17と一体化してなるものである。熱伝導基板とプリント配線板17とを組み合わせることで、回路の小型化のみならず耐ノイズ特性の改善も可能となる。こうした回路モジュールは、図3(C)や図4(A)〜(C)に示すようにして作成することができる。   Next, a method for manufacturing a circuit module will be described. The circuit module is formed by selectively mounting an electronic component such as the heat radiating component 11 on the heat conducting substrate portion and integrating it with a printed wiring board 17 on which other general electronic components are mounted at a high density. is there. By combining the heat conductive substrate and the printed wiring board 17, not only the circuit size can be reduced but also the noise resistance can be improved. Such a circuit module can be produced as shown in FIG. 3C or FIGS. 4A to 4C.

まず図3(C)の矢印18bが示すように、リードフレーム13の一部を、伝熱層14から剥離し、略垂直に折り曲げ、図4(A)に示すようにする。   First, as indicated by an arrow 18b in FIG. 3C, a part of the lead frame 13 is peeled off from the heat transfer layer 14, bent substantially vertically, and as shown in FIG.

次に図4(A)〜(C)を用いて、熱伝導基板とプリント配線基板を一体化する様子を示す。   Next, a state in which the heat conductive substrate and the printed wiring board are integrated will be described with reference to FIGS.

図4(A)〜(C)は、共に熱伝導基板とプリント配線板17とを一体化する様子を説明する断面図である。図4(A)〜(C)において、22は電子部品(例えば、パワートランジスタ等である発熱部品11を制御する、制御用半導体やチップ部品等)、23は孔である。図4(A)は、熱伝導基板を構成するリードフレーム13aの一部を折り曲げ、リード線12を形成する様子を説明する断面図である。   4A to 4C are cross-sectional views for explaining a state in which the heat conductive substrate and the printed wiring board 17 are integrated together. 4A to 4C, 22 is an electronic component (for example, a control semiconductor or chip component that controls the heat-generating component 11 such as a power transistor), and 23 is a hole. FIG. 4A is a cross-sectional view for explaining how a lead wire 12 is formed by bending a part of a lead frame 13a constituting a heat conductive substrate.

図4(A)において、熱伝導基板は、金属板15とその上に固定した伝熱層14や伝熱層14に一部以上を埋め込んだリードフレーム13aから構成している。またリードフレーム13aの一部を略垂直に折り曲げ、リード線12としている。   4A, the heat conductive substrate is composed of a metal plate 15 and a heat transfer layer 14 fixed on the metal plate 15 or a lead frame 13a in which a part or more is embedded in the heat transfer layer 14. A part of the lead frame 13a is bent substantially vertically to form a lead wire 12.

図4(B)は、リードフレーム13bの一部を折り曲げ、リードフィン16を形成する様子を説明する断面図である。図4(B)に示すように、リードフレーム13b(一部は、伝熱層14に隠れている)を複数位置で折り曲げ、略垂直に立上げることで、複数のリードフィン16を形成する。なおリードフィン16は、熱伝導基板の周縁部のみならず、その中央部(例えば、発熱部品11の近接部分)にも形成することが望ましい。   FIG. 4B is a cross-sectional view for explaining how the lead fins 16 are formed by bending a part of the lead frame 13b. As shown in FIG. 4B, a plurality of lead fins 16 are formed by bending the lead frame 13b (partially hidden in the heat transfer layer 14) at a plurality of positions and raising it substantially vertically. The lead fins 16 are desirably formed not only at the peripheral portion of the heat conducting substrate, but also at the central portion thereof (for example, in the vicinity of the heat generating component 11).

図4(C)は、熱伝導基板とプリント配線板17を一体化する様子を説明する断面図である。図4(C)において、プリント配線板17に形成した孔23に、リード線12を矢印18cに示すように差込み、固定することで図1等に図示した回路モジュールとする。ここで、電子部品22とは、例えば、発熱部品11(例えば、パワートランジスタ等)を駆動する制御用半導体やチップ抵抗器、コンデンサ等に相当する。またプリント配線板17とは、ガラスエポキシや紙フェノール等よりなるプリント配線板17(片面、両面、多層プリント基板等)である。こうして作成した回路モジュールを垂直に立てる(例えば、プラズマTVにおけるプラズマパネルの裏面に取り付ける)ことで、自然対流による煙突効果を高めることができる。なお、図4(C)において、一部のリードフィン16が、プリント配線板17を貫通しても良い(図示していない)。またリードフィン16の一部に、フィン19を取り付けても良い(図示していない)。   FIG. 4C is a cross-sectional view for explaining how the heat conductive substrate and the printed wiring board 17 are integrated. In FIG. 4C, the lead wire 12 is inserted into the hole 23 formed in the printed wiring board 17 as shown by the arrow 18c and fixed to obtain the circuit module shown in FIG. Here, the electronic component 22 corresponds to, for example, a control semiconductor, a chip resistor, a capacitor, or the like that drives the heat generating component 11 (for example, a power transistor). The printed wiring board 17 is a printed wiring board 17 (single-sided, double-sided, multilayer printed board, etc.) made of glass epoxy or paper phenol. By stacking the circuit module thus created vertically (for example, attached to the back surface of the plasma panel in the plasma TV), the chimney effect by natural convection can be enhanced. In FIG. 4C, some lead fins 16 may penetrate the printed wiring board 17 (not shown). Further, the fin 19 may be attached to a part of the lead fin 16 (not shown).

なおリードフレーム13の電子部品22等の実装面に、予め半田付け性を改善するように半田層や錫層を形成しておくことも有用である。なおリードフレーム13の伝熱層14に接する面には、半田層は形成しないことが望ましい。このように伝熱層14と接する面に半田層や錫層を形成すると、半田付け時にこの層が柔らかくなり、リードフレーム13と、伝熱層14との接着性(もしくは結合強度)に影響を与える場合がある。   It is also useful to previously form a solder layer or a tin layer on the mounting surface of the lead frame 13 such as the electronic component 22 so as to improve solderability. It is desirable that no solder layer be formed on the surface of the lead frame 13 that contacts the heat transfer layer 14. If a solder layer or a tin layer is formed on the surface in contact with the heat transfer layer 14 in this way, this layer becomes soft during soldering, which affects the adhesion (or bond strength) between the lead frame 13 and the heat transfer layer 14. May give.

また金属板15は、熱伝導の良いアルミニウム、銅またはそれらを主成分とする合金からできている。特に本実施の形態では、金属板15の厚みを1mm(望ましくは0.1mm以上50mm以下の厚み)としているが、その厚みは製品仕様に応じて設計できる(なお金属板15の厚みが0.1mm以下の場合、放熱性や強度的に不足する可能性がある。また金属板15の厚みが50mmを超えると、重量面で不利になる)。金属板15としては、単なる板状のものだけでなく、より放熱性を高めるため、伝熱層14を積層した面とは反対側の面に、表面積を広げるためにフィン部(あるいは凹凸部)を形成しても良い。全膨張係数は8〜20ppm/℃としており、本発明の熱伝導基板や、これを用いた電源ユニット全体の反りや歪みを小さくできる。またこれらの部品を表面実装する際、互いに熱膨張係数をマッチングさせることは信頼性的にも重要となる。   The metal plate 15 is made of aluminum, copper, or an alloy mainly composed of aluminum, copper having good heat conductivity. In particular, in the present embodiment, the thickness of the metal plate 15 is 1 mm (desirably 0.1 mm or more and 50 mm or less), but the thickness can be designed according to product specifications (note that the thickness of the metal plate 15 is 0. 0). If the thickness is less than 1 mm, heat dissipation and strength may be insufficient, and if the thickness of the metal plate 15 exceeds 50 mm, it is disadvantageous in terms of weight). The metal plate 15 is not only a plate-like one, but also fin portions (or uneven portions) for increasing the surface area on the surface opposite to the surface on which the heat transfer layer 14 is laminated in order to further improve heat dissipation. May be formed. The total expansion coefficient is 8 to 20 ppm / ° C., and warpage and distortion of the heat conductive substrate of the present invention and the entire power supply unit using the same can be reduced. In addition, when these components are surface-mounted, matching the thermal expansion coefficients with each other is also important in terms of reliability.

なおリード線12やリードフィン16は、リードフレーム13の一部を、伝熱層14から引き剥がし、必要に応じて略90度折り曲げた(あるいは折り立てた)ものとすることが望ましい。こうすることで熱伝導基板における配線となるリードフレーム13と、リード線12を一体化でき、信頼性を高める効果が得られる。また発熱部品11に発生した熱をリードレーム13から直接、リードフィン16を介して、空気中へ放熱することができる。また放熱用のリードフィン16は、熱伝導基板の周辺部のみならず、中央部(特に発熱部品11の近傍)に形成することで、放熱効果を高められる。これはリードフィン16として、熱伝導性の優れた銅等よりなるリードフレーム13から形成するためである。また発熱部品11が半田付けされたリードフレーム13のパターンの一部を、伝熱層14より引き剥がし、略90度折り立てて、リードフィン16とすることで、更に放熱効果(あるいは空冷効果)を高められる。なおこの時のリードフィン16の高さは、図1等に示すように、リード線12より低くすることが望ましい。リード線12より低くすることで、リードフィン16とプリント配線板17との間の距離を、1mm以上(望ましくは2mm以上、更には3mm以上)とすることで、絶縁距離を確保できる。なお、絶縁距離を確保することで、リードフィン16の高さが低くなる場合もあるが、後述する図8(リードフィン16を平行に並べることで、空気の流れを阻害しないようにしながらも、空冷効果を得る)や図9(リードフィン16を櫛刃状、あるいは互い違いになった櫛刃状とすることで積極的に乱流を発生させる、あるいは空気との接触面積を増加させる)とすることで、優れた空冷効果を得ることができる。   The lead wires 12 and the lead fins 16 are preferably formed by peeling off a part of the lead frame 13 from the heat transfer layer 14 and bending (or folding) it approximately 90 degrees as necessary. By doing so, the lead frame 13 that becomes the wiring in the heat conductive substrate and the lead wire 12 can be integrated, and the effect of improving the reliability can be obtained. Further, heat generated in the heat generating component 11 can be radiated from the lead frame 13 directly into the air via the lead fin 16. Further, the heat radiation effect can be enhanced by forming the heat radiation lead fins 16 not only in the peripheral portion of the heat conducting substrate but also in the central portion (particularly in the vicinity of the heat generating component 11). This is because the lead fins 16 are formed from the lead frame 13 made of copper or the like having excellent thermal conductivity. Further, a part of the pattern of the lead frame 13 to which the heat generating component 11 is soldered is peeled off from the heat transfer layer 14 and folded approximately 90 degrees to form the lead fins 16, thereby further radiating effect (or air cooling effect). Can be enhanced. Note that the height of the lead fins 16 at this time is preferably lower than that of the lead wires 12 as shown in FIG. By making it lower than the lead wire 12, the insulation distance can be ensured by setting the distance between the lead fin 16 and the printed wiring board 17 to 1 mm or more (preferably 2 mm or more, further 3 mm or more). In addition, by ensuring the insulation distance, the height of the lead fins 16 may be lowered, but FIG. 8 (described later, while arranging the lead fins 16 in parallel to prevent the air flow from being disturbed) (Acquisition of air cooling effect) and FIG. 9 (the lead fins 16 are comb-blade or staggered comb blades to actively generate turbulence or increase the contact area with air). Thus, an excellent air cooling effect can be obtained.

なお図3(C)や図4(A)に示すようにリード線12やリードフィン16を、伝熱層14から引き剥がしたリードフレーム13とすることで、その引き剥がした分を、金属板15とリード線12、あるいはリードフィン16との間の沿面距離とすることができ、電気絶縁性を高められる。   As shown in FIG. 3C and FIG. 4A, the lead wire 12 and the lead fin 16 are used as the lead frame 13 peeled off from the heat transfer layer 14, and the peeled portion is used as a metal plate. 15 and the creepage distance between the lead wire 12 or the lead fin 16 and electrical insulation can be enhanced.

なおリードフィン16やリード線12、あるいは発熱部品11の配線となるリードフレーム13は、銅や銅合金を主体とした金属板を所定形状に打抜き加工したものを用いることが出来る。なおリードフレーム13を構成する金属板の材質について説明する。ここでリードフレーム13の金属材料としては、銅を主体とするもの(例えば銅箔や銅板)が望ましい。これは銅が熱伝導性と導電率が共に優れているためである。リードフレーム13用の銅板としては、例えば厚み100、200、300、500μm、1000μm(1mm)等を利用できる。ここでリードフレーム13(あるいはリードフィン16を構成するリードフレーム13)の厚みが100μm未満の場合、リードフィン16としての強度が不足(例えば、折り立てた後、外力で曲がりやすくなるため)する場合がある。また1mmを超える場合、リードフレーム13とした部分での、発熱部品11の半田付け性が低下する場合がある。これはリードフレーム13の熱伝導によって、半田付け時の熱が逃げやすくなるためである。なおリードフィン16部分での厚みが1mmを超えても良い。これは発熱部品11に発生した熱が、リードフィン16を介して図1(B)に示したようにフィン19に伝えやすくなるためである。   In addition, the lead frame 13 used as the wiring of the lead fin 16, the lead wire 12, or the heat-generating component 11 can be obtained by punching a metal plate mainly made of copper or copper alloy into a predetermined shape. The material of the metal plate constituting the lead frame 13 will be described. Here, the metal material of the lead frame 13 is preferably a material mainly composed of copper (for example, a copper foil or a copper plate). This is because copper has both excellent thermal conductivity and electrical conductivity. As the copper plate for the lead frame 13, for example, a thickness of 100, 200, 300, 500 μm, 1000 μm (1 mm) or the like can be used. Here, when the thickness of the lead frame 13 (or the lead frame 13 constituting the lead fin 16) is less than 100 μm, the strength as the lead fin 16 is insufficient (for example, it becomes easy to bend by external force after being folded). There is. If it exceeds 1 mm, the solderability of the heat-generating component 11 in the lead frame 13 may be reduced. This is because heat at the time of soldering easily escapes due to heat conduction of the lead frame 13. The thickness at the lead fin 16 portion may exceed 1 mm. This is because the heat generated in the heat generating component 11 is easily transmitted to the fins 19 through the lead fins 16 as shown in FIG.

こうしたリードフレーム13用の銅板としては、例えばタフピッチ銅(合金記号:C1100)や無酸素銅(合金記号:C1020)等を用いることが望ましい。こうした材料は原料の電気銅を溶解して製造したものある。ここでタフピッチ銅は、銅中に酸素を残した精錬銅であり、電気伝導性や加工性に優れている。タフピッチ銅は例えばCu99.90wt%以上、無酸素銅は例えばCu99.96wt%以上が望ましい。銅の純度が、これら数字未満の場合、不純物(例えば酸素の影響によるCu2Oの含有量が大きくなるので)の影響によって、加工性のみならず熱伝導性や電気伝導性に影響を受ける場合がある。こうした部材は安価であり、量産性に優れている。なおリードフレーム13のパターニング方法としては、エッチングでも良いが、プレス20(あるいは金型)による打ち抜きがパターンの同一性、量産性の面から適している。   As such a copper plate for the lead frame 13, for example, tough pitch copper (alloy symbol: C1100), oxygen-free copper (alloy symbol: C1020), or the like is desirably used. These materials are manufactured by melting the raw copper. Here, tough pitch copper is refined copper in which oxygen remains in copper, and is excellent in electrical conductivity and workability. For example, tough pitch copper is desirably 99.90 wt% or more of Cu, and oxygen free copper is desirably 99.96 wt% or more of Cu, for example. If the purity of copper is less than these numbers, it may be affected not only by workability but also by thermal conductivity and electrical conductivity due to the influence of impurities (for example, the content of Cu2O due to the influence of oxygen increases). . Such a member is inexpensive and excellent in mass productivity. Etching may be used as a patterning method for the lead frame 13, but punching with a press 20 (or a mold) is suitable from the viewpoint of pattern identity and mass productivity.

またリードフレーム13として、各種銅合金を選ぶこともできる。例えばリードフレーム13の、加工性や、熱伝導性を高めるためには、銅素材に銅以外の少なくともSn、Zr、Ni、Si、Zn、P、Fe等の群から選択される少なくとも1種類以上の材料とからなる合金を使うことも可能である。例えばCuを主体として、ここにSnを加えた、銅材料(以下、Cu+Snとする)を用いることができる。Cu+Sn銅材料(あるいは銅合金)の場合、例えばSnを0.1重量%以上0.15重量%未満添加することで、その軟化温度を400℃まで高められる。比較のためSn無しの銅(Cu>99.96重量%)を用いて、リードフレーム13やその一部を折り曲げリード線12とする場合、導電率は低いが、出来上がった熱伝導基板において特に形成部等に歪が発生する場合があった。そこで詳細に調べたところ、その材料の軟化点が200℃程度と低いため、後の部品実装時(半田付け時)に変形する可能性があることが予想された。一方、Cu+Sn>99.96重量%の銅系の材料を用いた場合、実装された各種部品の発熱の影響は特に受けなかった。また半田付け性やダイボンド性にも影響が無かった。そこでこの材料の軟化点を測定したところ、400℃であることが判った。このように、銅を主体として、いくつかの元素を添加することが望ましい。銅に添加する元素として、Zrの場合、0.015重量%以上0.15重量%の範囲が望ましい。添加量が0.015重量%未満の場合、軟化温度の上昇効果が少ない場合がある。また添加量が0.15重量%より多いと電気特性に影響を与える場合がある。また、Ni、Si、Zn、P等を添加することでも軟化温度を高くできる。この場合、Niは0.1重量%以上5重量%未満、Siは0.01重量%以上2重量%以下、Znは0.1重量%以上5重量%未満、Pは0.005重量%以上0.1重量%未満が望ましい。そしてこれらの元素は、この範囲で単独、もしくは複数を添加することで、銅素材の軟化点を高くできる。なお添加量がここで記載した割合より少ない場合、軟化点上昇効果が低い場合がある。またここで記載した割合より多い場合、導電率への影響の可能性がある。同様に、Feの場合0.1重量%以上5重量%以下、Crの場合0.05重量%以上1重量%以下が望ましい。これらの元素の場合も前述の元素と同様である。   Various copper alloys can be selected as the lead frame 13. For example, in order to improve the workability and thermal conductivity of the lead frame 13, at least one kind selected from the group of at least Sn, Zr, Ni, Si, Zn, P, Fe, etc. other than copper is used as the copper material. It is also possible to use an alloy made of any of the above materials. For example, it is possible to use a copper material (hereinafter referred to as Cu + Sn) in which Cu is mainly used and Sn is added thereto. In the case of a Cu + Sn copper material (or copper alloy), for example, by adding Sn to 0.1 wt% or more and less than 0.15 wt%, the softening temperature can be increased to 400 ° C. For comparison, when Sn-free copper (Cu> 99.96% by weight) is used and the lead frame 13 or a part of the lead frame 13 is a bent lead wire 12, the conductivity is low, but it is particularly formed on the finished heat conductive substrate. There was a case where distortion occurred in a part or the like. As a result, the softening point of the material was as low as about 200 ° C., and it was expected that the material could be deformed during subsequent component mounting (soldering). On the other hand, when a copper-based material with Cu + Sn> 99.96% by weight was used, it was not particularly affected by the heat generation of various mounted parts. There was no effect on solderability and die bondability. Therefore, when the softening point of this material was measured, it was found to be 400 ° C. Thus, it is desirable to add some elements mainly composed of copper. As an element added to copper, in the case of Zr, the range of 0.015 wt% or more and 0.15 wt% is desirable. When the addition amount is less than 0.015% by weight, the effect of increasing the softening temperature may be small. On the other hand, if the amount added is more than 0.15% by weight, the electrical characteristics may be affected. Also, the softening temperature can be increased by adding Ni, Si, Zn, P or the like. In this case, Ni is 0.1 wt% or more and less than 5 wt%, Si is 0.01 wt% or more and 2 wt% or less, Zn is 0.1 wt% or more and less than 5 wt%, and P is 0.005 wt% or more. Less than 0.1% by weight is desirable. And these elements can make the softening point of a copper raw material high by adding single or multiple in this range. In addition, when there are few addition amounts than the ratio described here, the softening point raise effect may be low. Moreover, when there are more than the ratio described here, there exists a possibility of affecting the electrical conductivity. Similarly, in the case of Fe, 0.1% by weight to 5% by weight is desirable, and in the case of Cr, 0.05% by weight to 1% by weight is desirable. These elements are the same as those described above.

なおリードフレーム13に使う銅材料の引張り強度は、600N/平方mm以下が望ましい。引張り強度が600N/平方mmを超える材料の場合、これらリードフレーム13の加工性に影響を与える場合がある。一方、引張り強度が600N/平方mm以下(更にこれらリードフレーム13に微細で複雑な加工が必要な場合、望ましくは400N/平方mm以下)とすることでスプリングバック(必要な角度まで曲げても圧力を除くと反力によってはねかえってしまうこと)の発生を抑えられ、形成精度を高められる。このようにこれらリードフレーム13の材料としては、Cuを主体とすることで導電率を下げられ、更に柔らかくすることで加工性を高められ、更にこれらリードフレーム13による放熱効果も高められる。なおこれらリードフレーム13に使う銅合金の引張り強度は、10N/平方mm以上が望ましい。これは一般的な鉛フリー半田の引張り強度(30〜70N/平方mm程度)に対して、これらリードフレーム13に用いる銅合金はそれ以上の強度が必要なためである。これらリードフレーム13に用いる銅合金の引張り強度が、10N/平方mm未満の場合、これらリードフレーム13の上に電子部品22を半田付け実装する場合、半田部分ではなくてこれらリードフレーム13の部分で凝集破壊する可能性がある。   The tensile strength of the copper material used for the lead frame 13 is desirably 600 N / square mm or less. In the case of a material having a tensile strength exceeding 600 N / square mm, the workability of these lead frames 13 may be affected. On the other hand, by setting the tensile strength to 600 N / square mm or less (and, if these lead frames 13 require fine and complicated processing, desirably 400 N / square mm or less), the spring back (pressure even if bent to the required angle) The occurrence of rebound by reaction force is suppressed, and the formation accuracy can be improved. As described above, the material of these lead frames 13 is mainly composed of Cu, so that the electrical conductivity can be lowered, and further softening can improve the workability, and further the heat dissipation effect by these lead frames 13 can be enhanced. The tensile strength of the copper alloy used for the lead frame 13 is desirably 10 N / square mm or more. This is because the copper alloy used for the lead frame 13 needs to have a strength higher than the tensile strength (about 30 to 70 N / square mm) of general lead-free solder. When the tensile strength of the copper alloy used for these lead frames 13 is less than 10 N / square mm, when the electronic component 22 is soldered and mounted on these lead frames 13, it is not the solder portion but the portion of the lead frame 13. There is a possibility of cohesive failure.

なおリードフレーム13の発熱部品11等の実装面に、予め半田付け性を改善するように半田層や錫層を形成しておくことも有用である。なおリードフレーム13の伝熱層14に接する面には、半田層は形成しないことが望ましい。このように伝熱層14と接する面に半田層や錫層を形成すると、半田付け時にこの層が柔らかくなり、リードフレーム13と、伝熱層14との接着性(もしくは結合強度)に影響を与える場合がある。   It is also useful to previously form a solder layer or tin layer on the mounting surface of the lead frame 13 such as the heat generating component 11 so as to improve solderability. It is desirable that no solder layer be formed on the surface of the lead frame 13 that contacts the heat transfer layer 14. If a solder layer or a tin layer is formed on the surface in contact with the heat transfer layer 14 in this way, this layer becomes soft during soldering, which affects the adhesion (or bond strength) between the lead frame 13 and the heat transfer layer 14. May give.

また金属板15は、熱伝導の良いアルミニウム、銅またはそれらを主成分とする合金からできている。特に本実施の形態では、金属板15の厚みを1mm(望ましくは0.1mm以上50mm以下の厚み)としているが、その厚みは製品仕様に応じて設計できる(なお金属板15の厚みが0.1mm以下の場合、放熱性や強度的に不足する可能性がある。また金属板15の厚みが50mmを超えると、重量面で不利になる)。金属板15としては、単なる板状のものだけでなく、より放熱性を高めるため、伝熱層14を積層した面とは反対側の面に、表面積を広げるためにフィン部(あるいは凹凸部)を形成しても良い。全膨張係数は8〜20ppm/℃としており、本発明の熱伝導基板や、これを用いた電源ユニット全体の反りや歪みを小さくできる。またこれらの部品を表面実装する際、互いに熱膨張係数をマッチングさせることは信頼性的にも重要となる。   The metal plate 15 is made of aluminum, copper, or an alloy mainly composed of aluminum, copper having good heat conductivity. In particular, in the present embodiment, the thickness of the metal plate 15 is 1 mm (desirably 0.1 mm or more and 50 mm or less), but the thickness can be designed according to product specifications (note that the thickness of the metal plate 15 is 0. 0). If the thickness is less than 1 mm, heat dissipation and strength may be insufficient, and if the thickness of the metal plate 15 exceeds 50 mm, it is disadvantageous in terms of weight). The metal plate 15 is not only a plate-like one, but also fin portions (or uneven portions) for increasing the surface area on the surface opposite to the surface on which the heat transfer layer 14 is laminated in order to further improve heat dissipation. May be formed. The total expansion coefficient is 8 to 20 ppm / ° C., and warpage and distortion of the heat conductive substrate of the present invention and the entire power supply unit using the same can be reduced. In addition, when these components are surface-mounted, matching the thermal expansion coefficients with each other is also important in terms of reliability.

なおリードフレーム13を折り曲げ、リード線12とする場合、その折り曲げ角度は、略垂直(望ましくは垂直±20度以下、望ましくは±10度以下、更には±5%以下)が望ましい。垂直±20度を超えた場合、プリント配線板17の孔23への挿入性に影響を与える可能性がある。あるいは孔23を大きくする必要が発生するため、プリント配線板17の小型化に影響を与えてしまう。なおリードフィン16の折り曲げ角度も、リード線12と同程度とできるが、空気力学的に設計することも可能である。   When the lead frame 13 is bent to form the lead wire 12, the bending angle is preferably substantially vertical (preferably vertical ± 20 degrees or less, preferably ± 10 degrees or less, and further ± 5% or less). When the vertical angle exceeds ± 20 degrees, there is a possibility that the insertability of the printed wiring board 17 into the hole 23 may be affected. Alternatively, since it is necessary to enlarge the hole 23, the printed wiring board 17 is affected in downsizing. The bending angle of the lead fin 16 can be the same as that of the lead wire 12, but it can be designed aerodynamically.

次に図5〜図7を用いて、リードフレーム13を折り曲げ、リード線12やリードフィン16を形成する様子を説明する。図5〜図7はリードフレーム13を折り曲げ、リード線12はリードフィン16を形成する様子を説明する斜視図である。図5〜図7は、例えば図4(B)における矢印18bにおける斜視図に相当するものとして説明するが、その形成位置は、必ずしも熱伝導基板の周縁部に限定するものではない。   Next, how the lead frame 13 is bent to form the lead wires 12 and the lead fins 16 will be described with reference to FIGS. 5 to 7 are perspective views for explaining how the lead frame 13 is bent and the lead wires 12 form lead fins 16. 5 to 7 are described as corresponding to, for example, the perspective view of the arrow 18b in FIG. 4B, the formation position is not necessarily limited to the peripheral portion of the heat conductive substrate.

図5はリードフレーム13が伝熱層14に埋め込まれた様子を説明する斜視図である。図5において、矢印18は、例えば図4(B)の矢印18bに相当する。図5において、金属板15の上には、シート状の伝熱層14が形成されており、伝熱層14には、リードフレーム13が埋め込まれている。   FIG. 5 is a perspective view for explaining a state in which the lead frame 13 is embedded in the heat transfer layer 14. In FIG. 5, an arrow 18 corresponds to, for example, the arrow 18b in FIG. In FIG. 5, a sheet-like heat transfer layer 14 is formed on a metal plate 15, and a lead frame 13 is embedded in the heat transfer layer 14.

次に、図6に示すように、リードフレーム13の一部を、矢印18に示すように折立、これをリードフィン16とする。   Next, as shown in FIG. 6, a part of the lead frame 13 is folded as indicated by an arrow 18, and this is used as a lead fin 16.

図7はリードフレーム13の一部を折り曲げ、リード線12とする様子を示す斜視図である。図7において、リードフレーム13の先端部には、段を形成しているが、これはリード線12とした際、プリント配線板17(図示していない)に形成した孔23に差し込みやすくするためである。またこの段部分で、プリント配線板17を支えることで、リードフィン16と、プリント配線板17の接触を防止する。なお図6〜図7に示す、リードフレーム13の折り曲げは一工程で行っても良い。こうすることで、リード線12とリードフィン16の形成コストを低減する。また図5〜図7において、リードフィン16を形成するリードフレーム13は浮島状(他のリードフレーム13から絶縁された状態)で図示している。こうすることで、リードフィン16を回路的に絶縁状態として浮かすことができる。またリードフィン16を配線パターンを形成するリードフレーム13の一部としても良い。こうすることで配線パターンに実装された発熱部品11の熱を直接、空冷することができ、冷却効果を高められる。   FIG. 7 is a perspective view showing a state in which a part of the lead frame 13 is bent into the lead wire 12. In FIG. 7, a step is formed at the tip of the lead frame 13, but when this is used as the lead wire 12, it is easy to insert into the hole 23 formed in the printed wiring board 17 (not shown). It is. Further, by supporting the printed wiring board 17 at this step portion, the contact between the lead fins 16 and the printed wiring board 17 is prevented. The lead frame 13 shown in FIGS. 6 to 7 may be bent in one step. By doing so, the formation cost of the lead wire 12 and the lead fin 16 is reduced. 5 to 7, the lead frame 13 forming the lead fins 16 is illustrated in a floating island shape (insulated from other lead frames 13). By doing so, the lead fins 16 can be floated in a circuit-insulated state. The lead fins 16 may be part of the lead frame 13 that forms the wiring pattern. By doing so, the heat of the heat generating component 11 mounted on the wiring pattern can be directly air-cooled, and the cooling effect can be enhanced.

次に図8を用いて、リードフィン16の形状の一例を説明する。図8(A)(B)は、共にリードフィン16の形状を説明する斜視図である。図8(A)は、リードフィン16aの高さを揃え、互いに略平行としたものである。図8(A)のようにすることで、リードフィン16aの隙間を流れる空気(矢印18で図示)の流れを阻害しないため、空冷効果を高められる。またこうして作成した回路モジュール(例えば図1相当)を、略垂直に立てる(例えば、プラズマテレビにおいて、プラズマパネルの裏側に平行になるようにセットする)ことで、煙突効果の発生を促す効果が得られる。図8(B)は、リードフィン16bの高さを変化させながら、互いに略平行としたものである。例えば、図8(B)において、リードフレーム13の折り曲げ位置を変化することで、図8(B)の形状とすることができる。   Next, an example of the shape of the lead fin 16 will be described with reference to FIG. 8A and 8B are perspective views for explaining the shape of the lead fin 16. FIG. 8A shows the lead fins 16a having the same height and substantially parallel to each other. By doing as FIG. 8 (A), since the flow of the air (illustrated by the arrow 18) flowing through the gap between the lead fins 16a is not hindered, the air cooling effect can be enhanced. In addition, the circuit module thus created (for example, equivalent to FIG. 1) is set up substantially vertically (for example, in a plasma television set so as to be parallel to the back side of the plasma panel), an effect of promoting the generation of the chimney effect is obtained. It is done. FIG. 8B shows the lead fins 16b being substantially parallel to each other while changing the height. For example, in FIG. 8B, the shape of FIG. 8B can be obtained by changing the bending position of the lead frame 13.

なお図8(A)(B)で示したリードフィン16は、熱伝導基板の放熱が必要な部分(あるいは、配線パターンに余裕がある部分)等に必要に応じて形成できる。こうすることで、回路モジュールを電気的にも、伝熱工学的にも最適化設計できる。   Note that the lead fins 16 shown in FIGS. 8A and 8B can be formed as necessary on a portion of the heat conductive substrate that needs to be radiated (or a portion having a sufficient wiring pattern). By doing so, the circuit module can be optimized and designed electrically and heat transfer engineering.

次に図9を用いて、リードフィン16の形状の一例を説明する。図9(A)(B)は、共にリードフィン16を櫛刃状とした様子について説明する斜視図である。なお図9(A)(B)において、リードフィン16と一体化しているリードフレーム13や、リードフレーム13を埋め込んだ伝熱層14等は図示していない。図9(A)は一列となった櫛刃状のリードフィン16を、図9(B)は、複数列となった(更には互いに一定角度で折り曲げた)櫛刃状のリードフィン16を示す斜視図に相当する。例えば図9(A)に示す櫛刃状のリードフィン16aを、矢印18aのように互い違いにずらし、図9(B)とすることで空冷効果を高められる。なお図9(B)において、矢印18bは、櫛刃状のリードフィン16bの隙間を流れる空気の流れを示す。図9(A)(B)に示すようにして、局所的に乱流を発生させたり、あるいは空気の流れを制御したりすることができる。なお一つのリードフレーム13を櫛刃状に加工しても良い。   Next, an example of the shape of the lead fin 16 will be described with reference to FIG. FIGS. 9A and 9B are perspective views for explaining a state in which the lead fins 16 have a comb blade shape. 9A and 9B, the lead frame 13 integrated with the lead fin 16, the heat transfer layer 14 in which the lead frame 13 is embedded, and the like are not shown. FIG. 9A shows the comb-shaped lead fins 16 arranged in a row, and FIG. 9B shows the comb-shaped lead fins 16 arranged in a plurality of rows (further bent at a certain angle from each other). It corresponds to a perspective view. For example, the comb-shaped lead fins 16a shown in FIG. 9 (A) are staggered as shown by the arrow 18a to obtain FIG. 9 (B), thereby enhancing the air cooling effect. In FIG. 9B, an arrow 18b indicates the flow of air flowing through the gap between the comb-shaped lead fins 16b. As shown in FIGS. 9A and 9B, turbulent flow can be generated locally or the flow of air can be controlled. One lead frame 13 may be processed into a comb blade shape.

以上のようにして、金属板15と、その上に固定したシート状の伝熱層14と、前記伝熱層14に一部以上を埋め込んだリードフレーム13と、からなる熱伝導基板であって、前記伝熱層から引き剥がしたリードフレーム13の一部以上で、リードフィン16を形成した熱伝導基板とすることで、熱伝導以外にも熱伝導基板の冷却効果が得られるため、熱伝導基板の設置場所の自由度を高めることができ、また熱伝導基板自体を他の発熱体(例えばプラズマTVにおけるプラズマパネルやトランス部分等)の放熱部分(あるいはリードフィン16)として活用することが可能となる。   A heat conductive substrate comprising the metal plate 15, the sheet-like heat transfer layer 14 fixed thereon, and the lead frame 13 having a part or more embedded in the heat transfer layer 14 as described above. In addition to the heat conduction, a cooling effect of the heat conduction substrate can be obtained by using the heat conduction substrate in which the lead fins 16 are formed by a part or more of the lead frame 13 peeled off from the heat transfer layer. The degree of freedom of the installation location of the substrate can be increased, and the heat conductive substrate itself can be used as a heat radiating portion (or lead fin 16) of another heating element (for example, a plasma panel or a transformer portion in a plasma TV). It becomes.

また伝熱層14は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、及びイソシアネート樹脂からなる群から選択される少なくとも一種類以上の樹脂と、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、窒化珪素及び窒化アルミニウムからなる群から選択される少なくとも一種類以上の無機フィラーと、を含む熱伝導基板とすることで、発熱部品11に発生した熱を、伝熱層14を介して他のリードフレーム13や金属板15へ放熱することができる。また金属板15を他の発熱体に固定した場合、他の発熱体に発生した熱を、伝熱層14を介して、リードフィン16へ伝えやすくできる。   The heat transfer layer 14 includes at least one resin selected from the group consisting of epoxy resins, phenol resins, and isocyanate resins, alumina, magnesium oxide, boron nitride, silicon oxide, silicon carbide, silicon nitride, and aluminum nitride. By using a heat conductive substrate that includes at least one kind of inorganic filler selected from the group consisting of: heat generated in the heat generating component 11 is transferred to another lead frame 13 or metal plate via the heat transfer layer 14. 15 can dissipate heat. In addition, when the metal plate 15 is fixed to another heating element, the heat generated in the other heating element can be easily transferred to the lead fin 16 via the heat transfer layer 14.

また前記伝熱層14から引き剥がしたリードフレーム13を、前記伝熱層14から略90度折り曲げ、略平行に複数本並べ、リードフィン16とすることでリードフィン16をリードフレーム13と一体化することができ、リードフィン16の熱伝導効率を高めることができ、回路モジュールの空冷特性を高める。   In addition, the lead frame 13 peeled off from the heat transfer layer 14 is bent by approximately 90 degrees from the heat transfer layer 14 and arranged in a plurality in parallel to form lead fins 16 so that the lead fins 16 are integrated with the lead frame 13. The heat conduction efficiency of the lead fins 16 can be increased, and the air cooling characteristics of the circuit module are improved.

またリードフィン16は、伝熱層14から引き剥がしたリードフレーム13の一部に、フィン19を取り付け(あるいは後付け)ることで、リードフィン16の空冷効果を高められる。   In addition, the air fining effect of the lead fin 16 can be enhanced by attaching (or retrofitting) the fin 19 to a part of the lead frame 13 peeled off from the heat transfer layer 14.

熱伝導基板と、その上に隙間を空けて固定したプリント配線板17とからなる回路モジュールであって、熱伝導基板は、金属板15と、その上に固定したシート状の伝熱層14と、前記伝熱層14に一部以上を埋め込んだリードフレーム13とから構成し、前記プリント配線板17は、前記リードフレーム13の一部が略垂直に折り曲げてなるリード線12によって、前記熱伝導基板に略平行に固定し、前記伝熱層14から引き剥がしたリードフレーム13の一部以上で、前記隙間にリードフィン16を形成した回路モジュールとすることで、プリント配線板17と熱伝導基板との間の限られた隙間における放熱効果(あるいは空冷効果)を高めることができ、各種電子機器の小型化を実現する。   A circuit module including a heat conductive substrate and a printed wiring board 17 fixed on the heat conductive substrate with a gap therebetween. The heat conductive substrate includes a metal plate 15 and a sheet-like heat transfer layer 14 fixed thereon. The printed wiring board 17 is formed of a lead wire 12 in which a part of the lead frame 13 is bent substantially vertically. A printed circuit board 17 and a heat conductive substrate are obtained by forming a circuit module in which lead fins 16 are formed in the gap at a part or more of the lead frame 13 fixed substantially parallel to the substrate and peeled off from the heat transfer layer 14. The heat dissipation effect (or the air cooling effect) in the limited gap between the two can be increased, and various electronic devices can be miniaturized.

前記伝熱層14から引き剥がしたリードフレーム13を、前記伝熱層14から略90度折り曲げ、リードフィン16とすることで、熱伝導性の優れたリードフレーム13に伝わった熱を、直接大気の中に放出できるため、回路モジュールの小型化、高放熱化が可能となる。   The lead frame 13 peeled off from the heat transfer layer 14 is bent by approximately 90 degrees from the heat transfer layer 14 to form lead fins 16, so that the heat transferred to the lead frame 13 having excellent heat conductivity can be directly transferred to the atmosphere. Therefore, the circuit module can be reduced in size and heat dissipation.

前記伝熱層14から引き剥がしたリードフレーム13を、略平行に複数本並べ、リードフィン16とした回路モジュールとすることで、熱伝導性の優れたリードフレーム13に伝わった熱を、直接大気の中に放出できるため、回路モジュールの小型化、高放熱化が可能となる。   By arranging a plurality of lead frames 13 peeled off from the heat transfer layer 14 substantially in parallel to form a lead fin 16, the heat transferred to the lead frame 13 having excellent thermal conductivity can be directly transferred to the atmosphere. Therefore, the circuit module can be reduced in size and heat dissipation.

また少なくとも1本以上のリードフィン16は、プリント配線板17を貫通させることで、プリント配線板17を介しての放熱効果(あるいは空冷効果)を得ることができる。また必要に応じて図1(B)に示すように、フィン19を後付けすることもできる。なお図1(B)の場合、リードフィン16へのフィン19の取り付けは、プリント配線板17を取り付けた後の後付けとすることが望ましい。これはフィン19を取り付けた状態で、プリント配線板17を取り付けにくいためである。   Further, at least one or more lead fins 16 can obtain a heat dissipation effect (or an air cooling effect) through the printed wiring board 17 by penetrating the printed wiring board 17. Further, as shown in FIG. 1B, the fins 19 can be retrofitted as necessary. In the case of FIG. 1B, it is desirable that the fins 19 be attached to the lead fins 16 after the printed wiring board 17 is attached. This is because it is difficult to attach the printed wiring board 17 with the fins 19 attached.

リードフィン16は、リード線12より1mm以上低くした回路モジュールとすることで、回路モジュールを形成するプリント配線板17との絶縁距離を確保でき、熱伝導性の優れたリードフレーム13に伝わった熱をプリント配線板17ではなくて、直接大気の中に放出できるため、回路モジュールの小型化、高放熱化が可能となる。   Since the lead fin 16 is a circuit module that is 1 mm or more lower than the lead wire 12, the insulation distance from the printed wiring board 17 forming the circuit module can be secured, and the heat transmitted to the lead frame 13 having excellent thermal conductivity. Can be released directly into the atmosphere instead of the printed wiring board 17, so that the circuit module can be reduced in size and heat can be increased.

リード線12と、リードフィン16は略平行にした回路モジュールとすることで、熱伝導性の優れたリードフレーム13に伝わった熱を、直接大気の中に放出する際、リード線12とリードフィン16による空気の流れ(あるいは煙突効果)を阻害しないようにできるため、回路モジュールの小型化、高放熱化が可能となる。   When the lead wire 12 and the lead fin 16 are made into a circuit module that is substantially parallel, when the heat transmitted to the lead frame 13 having excellent thermal conductivity is directly released into the atmosphere, the lead wire 12 and the lead fin 16 Since the air flow (or the chimney effect) 16 can be prevented from being disturbed, the circuit module can be reduced in size and heat can be increased.

伝熱層14は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、及びイソシアネート樹脂からなる群から選択される少なくとも一種類以上の樹脂と、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、窒化珪素及び窒化アルミニウムからなる群から選択される少なくとも一種類以上の無機フィラーと、を含む記載の回路モジュールとすることで、回路モジュールを構成する熱伝導基板における熱伝導や放熱効果を高めることができ、回路モジュールの小型化、高放熱化と共に積極的な煙突効果の活用が可能になる。   The heat transfer layer 14 is made of at least one resin selected from the group consisting of epoxy resins, phenol resins, and isocyanate resins, and alumina, magnesium oxide, boron nitride, silicon oxide, silicon carbide, silicon nitride, and aluminum nitride. By making the circuit module described to include at least one or more types of inorganic fillers selected from the group consisting of, it is possible to increase the heat conduction and heat dissipation effect in the heat conductive substrate constituting the circuit module, and to reduce the size of the circuit module As a result, the chimney effect can be actively utilized.

リードフレーム13もしくはリード線12は、銅箔、タフピッチ銅もしくは無酸素銅である回路モジュールとすることで、熱伝導性の優れたリードフレーム13に伝わった熱を、直接大気の中に放出できるため、回路モジュールの小型化、高放熱化が可能となる。   Since the lead frame 13 or the lead wire 12 is a circuit module made of copper foil, tough pitch copper, or oxygen-free copper, heat transmitted to the lead frame 13 having excellent thermal conductivity can be directly released into the atmosphere. The circuit module can be reduced in size and heat radiation can be increased.

リードフレーム13もしくはリード線12は、Snは0.1重量%以上0.15重量%以下、Zrは0.015重量%以上0.15重量%以下、Niは0.1重量%以上5重量%以下、Siは0.01重量%以上2重量%以下、Znは0.1重量%以上5重量%以下、Pは0.005重量%以上0.1重量%以下、Feは0.1重量%以上5重量%以下である群から選択される少なくとも一種以上を含む、銅を主体とする金属材料である回路モジュールとすることで、熱伝導性の優れたリードフレーム13に伝わった熱を、直接大気の中に放出できるため、回路モジュールの小型化、高放熱化が可能となる。   In the lead frame 13 or the lead wire 12, Sn is 0.1 wt% or more and 0.15 wt% or less, Zr is 0.015 wt% or more and 0.15 wt% or less, Ni is 0.1 wt% or more and 5 wt% or less. In the following, Si is 0.01% to 2% by weight, Zn is 0.1% to 5% by weight, P is 0.005% to 0.1% by weight, and Fe is 0.1% by weight. By making a circuit module that is a metal material mainly composed of copper, including at least one selected from the group of 5% by weight or less, heat transferred to the lead frame 13 having excellent thermal conductivity can be directly Since it can be released into the atmosphere, it is possible to reduce the size and heat dissipation of the circuit module.

少なくとも、金属板15と、リードフレーム13と、伝熱層14を一体化する工程と、前記伝熱層14を硬化させる工程と、前記リードフレーム13の上に発熱部品11等の電子部品を実装した後、前記リードフレーム13の一部を略垂直に折り曲げリード線12とする工程と、前記リード線12を用いてプリント配線板17に固定する工程と、前記リードフレーム13の残りの一部を略90度に折り立ててリードフィン16とする工程と、を含む回路モジュールの製造方法であり、熱伝導性の優れたリードフレーム13に伝わった熱を、直接大気の中に放出できるため、回路モジュールの製造を可能とする。なお用途に応じて、これらの工程順を前後しても良い。   At least a step of integrating the metal plate 15, the lead frame 13 and the heat transfer layer 14, a step of curing the heat transfer layer 14, and mounting an electronic component such as the heat generating component 11 on the lead frame 13 Thereafter, a step of bending a part of the lead frame 13 substantially vertically to form a lead wire 12, a step of fixing to the printed wiring board 17 using the lead wire 12, and a remaining part of the lead frame 13 A circuit module manufacturing method including the step of folding the lead fins 16 to approximately 90 degrees, and the heat transmitted to the lead frame 13 having excellent thermal conductivity can be directly released into the atmosphere. Enables module manufacturing. Note that the order of these steps may be changed depending on the application.

少なくとも、金属板15と、リードフレーム13と、伝熱層14を一体化する工程と、前記伝熱層14を硬化させる工程と、前記リードフレーム13の上に発熱部品11等の電子部品とを実装した後、前記リードフレーム13の一部を略垂直に折り曲げリード線12とする工程と、前記リード線12を用いてプリント配線板17に固定する工程と、前記リードフレーム13の残りの一部を略90度に折り立ててリードフィン16とする工程と、前記リードフィン16の一部以上に、フィン19を取り付ける工程を含む回路モジュールの製造方法とすることで、回路モジュールの放熱効果を高める効果が得られる。なお用途に応じてこれらの工程順を前後しても良い。   At least a step of integrating the metal plate 15, the lead frame 13, and the heat transfer layer 14, a step of curing the heat transfer layer 14, and an electronic component such as the heat generating component 11 on the lead frame 13. After mounting, a step of bending a part of the lead frame 13 substantially vertically to form a lead wire 12, a step of fixing to the printed wiring board 17 using the lead wire 12, and a remaining part of the lead frame 13 The circuit module manufacturing method includes the step of folding the wire to approximately 90 degrees to form the lead fins 16 and the step of attaching the fins 19 to a part of the lead fins 16 to enhance the heat dissipation effect of the circuit modules. An effect is obtained. Note that the order of these steps may be changed depending on the application.

以上のように、本発明にかかる熱伝導基板とこれを用いた回路モジュールとその製造方法によって、プラズマテレビ、液晶テレビ、あるいは車載用各種電装品、あるいは産業用の放熱が要求される機器の小型化、高性能化が可能となる。   As described above, the heat conductive substrate according to the present invention, the circuit module using the substrate, and the manufacturing method thereof can reduce the size of plasma televisions, liquid crystal televisions, various in-vehicle electrical components, or devices that require industrial heat dissipation. And high performance.

(A)(B)は、共に本発明の実施の形態における回路モジュールの断面図(A) (B) is sectional drawing of the circuit module in embodiment of this invention both (A)(B)は、共に熱伝導基板の製造方法を説明する断面図(A) (B) is sectional drawing explaining the manufacturing method of a heat conductive board | substrate together (A)〜(C)は、共に熱伝導基板の表面に発熱部品を実装する様子を説明する断面図(A)-(C) is sectional drawing explaining a mode that a heat-emitting component is mounted on the surface of a heat conductive substrate together. (A)〜(C)は、共に熱伝導基板とプリント配線板とを一体化する様子を説明する断面図(A)-(C) is sectional drawing explaining a mode that a heat conductive board and a printed wiring board are integrated together. リードフレームが伝熱層に埋め込まれた様子を説明する斜視図A perspective view explaining a state in which the lead frame is embedded in the heat transfer layer リードフレームの一部を折り曲げ、リード線とする様子を説明する斜視図A perspective view explaining how a lead frame is bent to form a lead wire リードフレームの一部を折り曲げ、リード線とする様子を示す斜視図A perspective view showing a state in which a part of the lead frame is bent into a lead wire (A)(B)は、共にリードフィンの形状を説明する斜視図(A) (B) is a perspective view explaining the shape of a lead fin together (A)(B)は、共にリードフィンを櫛刃状とした様子について説明する斜視図(A) (B) is a perspective view explaining a state in which both lead fins have a comb blade shape. 従来の回路モジュールを説明する斜視図The perspective view explaining the conventional circuit module (A)(B)は、共に従来の回路モジュールの放熱メカニズムを説明する断面図(A) (B) is sectional drawing explaining the heat dissipation mechanism of the conventional circuit module together

符号の説明Explanation of symbols

11 発熱部品
12 リード線
13 リードフレーム
14 伝熱層
15 金属板
16 リードフィン
17 プリント配線板
18 矢印
19 フィン
20 プレス
21 フィルム
22 電子部品
23 孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Heat generating component 12 Lead wire 13 Lead frame 14 Heat transfer layer 15 Metal plate 16 Lead fin 17 Printed wiring board 18 Arrow 19 Fin 20 Press 21 Film 22 Electronic component 23 Hole

Claims (16)

金属板と、その上に固定したシート状の伝熱層と、前記伝熱層に一部以上を埋め込んだリードフレームと、からなる熱伝導基板であって、
前記伝熱層から引き剥がしたリードフレームの一部以上で、リードフィンを形成した熱伝導基板。
A heat conductive substrate comprising a metal plate, a sheet-like heat transfer layer fixed thereon, and a lead frame embedded in part or more in the heat transfer layer,
A heat conductive substrate in which lead fins are formed in a part or more of the lead frame peeled off from the heat transfer layer.
伝熱層は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、及びイソシアネート樹脂からなる群から選択される少なくとも一種類以上の樹脂と、
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、窒化珪素及び窒化アルミニウムからなる群から選択される少なくとも一種類以上の無機フィラーと、
を含む請求項1に記載の熱伝導基板。
The heat transfer layer includes at least one resin selected from the group consisting of an epoxy resin, a phenol resin, and an isocyanate resin;
At least one inorganic filler selected from the group consisting of alumina, magnesium oxide, boron nitride, silicon oxide, silicon carbide, silicon nitride, and aluminum nitride;
The heat conductive substrate according to claim 1, comprising:
伝熱層から引き剥がしたリードフレームを、前記伝熱層から略90度折り曲げ、略平行に複数本並べ、リードフィンとした請求項1記載の熱伝導基板。 2. The heat conducting substrate according to claim 1, wherein a plurality of lead frames peeled off from the heat transfer layer are bent at approximately 90 degrees from the heat transfer layer, and a plurality of lead frames are arranged substantially in parallel to form lead fins. リードフィンは、伝熱層から引き剥がしたリードフレームの一部に、フィンを取り付けたものである請求項1記載の熱伝導基板。 The heat conductive substrate according to claim 1, wherein the lead fin is obtained by attaching the fin to a part of the lead frame peeled off from the heat transfer layer. 熱伝導基板と、その上に隙間を空けて固定したプリント配線板とからなる回路モジュールであって、
熱伝導基板は、金属板と、その上に固定したシート状の伝熱層と、前記伝熱層に一部以上を埋め込んだリードフレームとから構成し、
前記プリント配線板は、前記リードフレームの一部が略垂直に折り曲げてなるリード線によって、前記熱伝導基板に略平行に固定し、
前記伝熱層から引き剥がしたリードフレームの一部以上で、前記隙間にリードフィンを形成した回路モジュール。
A circuit module comprising a heat conductive substrate and a printed wiring board fixed thereon with a gap therebetween,
The heat conductive substrate is composed of a metal plate, a sheet-like heat transfer layer fixed thereon, and a lead frame in which a part or more is embedded in the heat transfer layer,
The printed wiring board is fixed substantially parallel to the heat conductive substrate by a lead wire formed by bending a part of the lead frame substantially vertically,
A circuit module in which lead fins are formed in the gap at a part or more of the lead frame peeled off from the heat transfer layer.
前記伝熱層から引き剥がしたリードフレームを、前記伝熱層から略90度折り曲げ、リードフィンとした請求項5記載の回路モジュール。 6. The circuit module according to claim 5, wherein the lead frame peeled off from the heat transfer layer is bent approximately 90 degrees from the heat transfer layer to form a lead fin. 前記伝熱層から引き剥がしたリードフレームを、略平行に複数本並べ、リードフィンとした請求項5記載の回路モジュール。 The circuit module according to claim 5, wherein a plurality of lead frames peeled off from the heat transfer layer are arranged substantially in parallel to form lead fins. リードフィンは、伝熱層から引き剥がしたリードフレームの一部に、フィンを取り付けたものである請求項5記載の回路モジュール。 6. The circuit module according to claim 5, wherein the lead fin is obtained by attaching a fin to a part of the lead frame peeled off from the heat transfer layer. 少なくとも1本以上のリードフィンは、プリント配線板を貫通している請求項5記載の回路モジュール。 6. The circuit module according to claim 5, wherein at least one lead fin penetrates the printed wiring board. リードフィンは、リード線より1mm以上低くした請求項5記載の回路モジュール。 The circuit module according to claim 5, wherein the lead fin is 1 mm or more lower than the lead wire. リード線と、リードフィンは略平行にした請求項5記載の回路モジュール。 6. The circuit module according to claim 5, wherein the lead wire and the lead fin are substantially parallel to each other. 伝熱層は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、及びイソシアネート樹脂からなる群から選択される少なくとも一種類以上の樹脂と、
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、窒化珪素及び窒化アルミニウムからなる群から選択される少なくとも一種類以上の無機フィラーと、
を含む請求項5に記載の回路モジュール。
The heat transfer layer includes at least one resin selected from the group consisting of an epoxy resin, a phenol resin, and an isocyanate resin;
At least one inorganic filler selected from the group consisting of alumina, magnesium oxide, boron nitride, silicon oxide, silicon carbide, silicon nitride, and aluminum nitride;
The circuit module according to claim 5, comprising:
リードフレームもしくはリード線は、銅箔、タフピッチ銅もしくは無酸素銅である請求項5に記載の回路モジュール。 The circuit module according to claim 5, wherein the lead frame or the lead wire is copper foil, tough pitch copper, or oxygen-free copper. リードフレームもしくはリード線は、Snは0.1重量%以上0.15重量%以下、Zrは0.015重量%以上0.15重量%以下、Niは0.1重量%以上5重量%以下、Siは0.01重量%以上2重量%以下、Znは0.1重量%以上5重量%以下、Pは0.005重量%以上0.1重量%以下、Feは0.1重量%以上5重量%以下である群から選択される少なくとも一種以上を含む、銅を主体とする金属材料である請求項5に記載の回路モジュール。 In the lead frame or lead wire, Sn is 0.1 wt% or more and 0.15 wt% or less, Zr is 0.015 wt% or more and 0.15 wt% or less, Ni is 0.1 wt% or more and 5 wt% or less, Si is 0.01 wt% or more and 2 wt% or less, Zn is 0.1 wt% or more and 5 wt% or less, P is 0.005 wt% or more and 0.1 wt% or less, Fe is 0.1 wt% or more and 5 wt% or less. The circuit module according to claim 5, wherein the circuit module is a metal material mainly composed of copper, including at least one selected from the group of wt% or less. 少なくとも、
金属板と、リードフレームと、伝熱層を一体化する工程と、
前記伝熱層を硬化させる工程と、
前記リードフレームの上に電子部品を実装した後、前記リードフレームの一部を略垂直に折り曲げリード線とする工程と、
前記リード線を用いてプリント配線板に固定する工程と、
前記リードフレームの残りの一部を略90度に折り立ててリードフィンとする工程と、
を含む回路モジュールの製造方法。
at least,
A step of integrating the metal plate, the lead frame, and the heat transfer layer;
Curing the heat transfer layer;
After mounting electronic components on the lead frame, a step of bending a part of the lead frame substantially vertically to form a lead wire;
Fixing to a printed wiring board using the lead wire;
Folding the remaining part of the lead frame to approximately 90 degrees to form a lead fin;
Of manufacturing a circuit module.
少なくとも、
金属板と、リードフレームと、伝熱層を一体化する工程と、
前記伝熱層を硬化させる工程と、
前記リードフレームの上に電子部品を実装した後、前記リードフレームの一部を略垂直に折り曲げリード線とする工程と、
前記リード線を用いてプリント配線板に固定する工程と、
前記リードフレームの残りの一部を略90度に折り立ててリードフィンとする工程と、
前記リードフィンの一部以上に、フィンを取り付ける工程と、
を含む回路モジュールの製造方法。
at least,
A step of integrating the metal plate, the lead frame, and the heat transfer layer;
Curing the heat transfer layer;
After mounting electronic components on the lead frame, a step of bending a part of the lead frame substantially vertically to form a lead wire;
Fixing to a printed wiring board using the lead wire;
Folding the remaining part of the lead frame to approximately 90 degrees to form a lead fin;
Attaching the fin to a part or more of the lead fin;
Of manufacturing a circuit module.
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