JP2009060038A - 電子部品バスバー接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】冷熱サイクルに対する信頼性に優れ、かつ、製造が容易な電子部品バスバー接合構造を提供すること。
【解決手段】電子回路部品のリード端子４の先端部４１にはんだ６により接合されるバスバー３に、リード端子４の先端部４１の側面にはんだ接合される壁部３１、３２を設ける。これにより、基板２とバスバー３との線膨張係数差により生じるバスバー３の長手方向への応力によりはんだ６が破損するのを防止することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子部品バスバー接合構造に関し、特に電子回路部品のリード端子がバスバーにはんだ接合される電子部品バスバー接合構造に関する。

ICなどの電子回路部品では、側面から多数のリード端子が列状に突出するSIP、DIP、ZIPなどのパッケージ構造が一般的となっている。以下、このようなパッケージ構造の電子回路部品をリード付き電子回路部品とも言うものとする。

従来のリード付き電子回路部品の実装では、リード端子をプリント基板の導体パターンにはんだ付けするのが一般的であるが、リード端子をバスバーにはんだ付けすることも公知となっている。いか、バスバーに電子回路部品をはんだ接合した構造を電子部品バスバー接合構造と称するものとする。

なお、リード端子をバスバーに電気的かつ機械的に接合するには、はんだ接合以外に機械的なかしめなども理論的には可能であるが、生産性の点ではんだ接合以外の方法の採用は実用上困難となっている。この種の電子部品バスバー接合構造が、下記の特許文献１に記載されている。
特開２００２−９３９９５号公報

（発明の目的）
しかしながら、上記した従来の電子部品バスバー接合構造では、電子回路部品のリード端子とバスバーとの間のはんだ接合部に掛かる熱応力によりその長期信頼性が低下するという問題があった。この発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、製造性に優れかつ熱サイクル寿命に優れた電子部品バスバー接合構造を提供することをその目的としている。

（発明の要約）
上記課題を解決するために、本発明は、側面からリード端子が突出する電子回路部品と、リード端子の先端部と平行に延在してリード端子の先端部の底面に接する接合平面部を有するバスバーと、リード端子の先端部とバスバーの接合平面部とを接合するはんだとを有する電子部品バスバー接合構造において、バスバーが、リード端子の先端部の側面に対して所定間隔を隔てて対面しつつ接合平面の周縁から立設される壁部を有し、リード端子の先端部の側面及び前記バスバーの壁部がはんだにより接合されることをその特徴としている。

つまり、この発明のバスバーは、電子回路部品のリード端子の先端部の側面に対面する壁部をバスバーに設け、バスバーの接合平面部とリード端子の先端部の底面とのはんだ接合に加えて、バスバーの壁部とリード端子の先端部の側面ともはんだ接合する。

このようにすれば、電子回路部品のリード端子とバスバーとの間のはんだ接合部に掛かる熱応力によるその長期信頼性を大幅に改善できることがわかった。

以下、更に具体的に説明する。

リード付き電子回路部品のリード端子にはんだ接合されるバスバーは、通常は電子回路部品から離れる向きに長く延設される。バスバーは、ねじ等により金属製又は樹脂製の基板（ケースでもよい）に機械的に固定される所定の固定領域をもつ。バスバーの固定領域は、実装容易性の観点からバスバーのリード端子接合領域からかなり離れて設けられる。

その結果、固定領域とリード端子接合領域との間のバスバーの部分は、温度変化によりバスバーの長手方向に伸縮する。しかし、バスバーとそれが固定される上記基板とは一般に異なる材料により構成されるのが通常であるため、バスバーと基板との線膨張係数差により、バスバーとリード端子とを接合するはんだには主としてバスバーの長手方向への熱応力が発生し、その耐久性が低下するという問題が発生する。バスバーには電気抵抗低減の観点から通常、銅が用いられ、基板には経済的他の観点から樹脂又はアルミニウムが用いられるのが一般的である。

本発明では、バスバーが、リード端子の先端部の底面にはんだ接合される接合平面部の周縁部に位置してリード端子の先端部の側面に対面する壁部をもち、この壁部とリード端子の先端部の側面とも半田接合するため、全体としてはんだ接合面が三次元的となる。このため、従来のように単にリード端子の先端部の底面とバスバーの接合平面部とを主としてはんだ接合するのに比べて、バスバーとリード端子との接合を大幅に強化することができ、電子部品バスバー接合構造の熱サイクル信頼性を大幅に向上できることがわかった。また、このような壁部をバスバーに設けることは、たとえばバスバーのプレス打ち抜きやプレス成形時に同時に形成することができ、かつ、はんだ接合の邪魔となることもないため、従来に比較して生産性はほとんど低下することがない。

好適な態様において、バスバーの壁部は、リード端子の根元側の側面に所定間隔を隔てて対面する前壁部を含む。このようにすれば、壁部による接合強度の耐久性向上効果を増大できることがわかった。いか、この時の作用効果を以下に説明する。なお、通常の銅製のバスバーやリード端子の線膨張係数は、樹脂やアルミニウム製の基板のそれよりも小さい。この態様では、上記したように、バスバーの前壁部がリード端子の根元側の側面に対面するため、はんだ接合面の直角方向への圧縮応力又は引っ張り応力が掛かることになり、はんだ接合部は良好にこれらの応力を負担することができる。これにより、上記したバスバーの長手方向への伸縮によりバスバーの接合平面部とリード端子の底面との間のはんだ接合部に掛かる剪断応力を軽減することができ、接合のサイクル寿命を向上することができる。

好適な態様において、バスバーの壁部は、リード端子の先端側の側面に所定間隔を隔てて対面する後壁部を含む。このようにすれば、上記バスバーに前壁部を設けた場合と同様の作用効果を奏することができる。

好適な態様において、バスバーの壁部は、リード端子の長手方向に延在するリード端子の先端部の両側面にそれぞれ所定間隔を隔てて対面する一対の側壁部を含む。このようにすれば、上記したバスバーの長手方向への伸縮は、バスバーの側壁部とリード端子の側面との間のはんだ接合部に剪断応力を生じさせるが、バスバーの側壁部はリード端子の両側に設けられているため良好にこの剪断応力を負担することができ、これにより、上記したバスバーの長手方向への伸縮によりバスバーの接合平面部とリード端子の底面との間のはんだ接合部に掛かる剪断応力を軽減することができ、接合のサイクル寿命を向上することができる。

好適な態様において、バスバーの壁部は、リード端子の先端部の周囲を囲んで立設される。このようにすれば、上記各態様の効果を一挙に奏することができるため、はんだ接合部の耐久性を大幅に向上できる。

好適な態様において、バスバーの壁部は、バスバーの一部を折り曲げて形成されている。このようにすれば、壁部をたとえばプレス打ち抜き加工によるバスバー成形と同時に行うことができ、製造工数増大を抑止することができる。当然、バスバーの壁部はバスバー又はその元となる金属平板の切り曲げにより行っても良い。

好適な態様において、バスバーの壁部は、バスバーのプレス成形により、バスバーの接合平面をその周囲に対して相対的に窪ませて形成されている。このようにすれば、上記各態様の効果を一挙に奏することができるため、はんだ接合部の耐久性を大幅に向上できるうえ、この窪み部をはんだプールとすることができるため、はんだ流れによる不良品発生を防止することができる。

好適な態様において、所定ピッチで列状に延在する多数のリード端子に個別にはんだ接合される多数のバスバーからなるとともに、バスバーの側壁部は、プレス打ち抜き金属平板の折り曲げにより形成されるバスバーアセンブリを有し、バスバーの側壁部は、リード端子の延在方向と直角方向に突出するプレス打ち抜き金属平板の壁部予定部分を折り曲げて形成される。このようにすれば、生産性を向上できるとともに、材料取りも効率よくおこなうことができる。

好適な態様において、互いに隣接する２つのバスバーの側壁部は、バスバーの長手方向における異なる位置に形成される。このようにすれば、隣接して平行に延在する２つのバスバーの間の側壁部用の材料取りを効率よく行うことができる。

好適な態様において、電子回路部品は、両側面からリード端子が列状に突出するDIP構造をもつ。このようにすれば、DIP構造の電子回路部品の両側のリード端子をバスバー固定することにより、電子回路部品の基板固定工程を省略することができる。

本発明の電子部品バスバー接合構造の好適実施形態を図面を参照して説明する。なお、本発明は下記の実施形態に限定解釈されるべきではなく、その他の公知技術の組み合わせにより本発明を技術思想を実現してもよいことは当然である。

（実施形態１）
この実施形態の電子部品バスバー接合構造を図１、図２を参照して説明する。図１はバスバーの長手方向へ切断した模式縦断面図、図２は模式平面図である。

（全体構成）
１は本発明で言う電子回路部品をなすDIP構造の樹脂モールドIC、２はアルミニウム厚板からなる基板、３は樹脂モールドＩＣの各リード端子４に接続されるバスバーである。この実施形態では、バスバー３及びリード端子４は銅製であり、基板２はアルミ合金製である。リード端子４は、樹脂モールドＩＣ１の両側面から水平に突出した後、斜め下に延在し、その後、リード端子４の先端部４１は更に水平に延在している。リード端子４の斜めに延在する部分を斜行部４２と称する。

５は電気絶縁用の樹脂フィルムであり、基板２の表面に設けられている。６はリード端子４の先端部とバスバー３の先端部とを接合するはんだである。

多数のバスバー３は、銅平板のプレス打ち抜きにより形成されて樹脂フィルム５を挟んで基板２上に固定されている。各バスバー３及び樹脂フィルム５は、図示しない位置にて互いに連通する締結用の貫通孔をそれぞれ有し、これらの貫通孔に連通して基板２には雌ねじ穴が形成されている。この雌ねじ穴にねじを螺入することにより、バスバー３は基板２に固定される。なお、ねじには樹脂製の鍔付きのスリーブが嵌着されており、この鍔付きスリーブにより、各バスバー３はねじ及び基板２から電気絶縁されている。

なお、図２では、２×６個のリード端子４をもつ樹脂モールドＩＣ１を例示しているが、リード端子４の個数はこれに限定されないことや、セラミックパッケージICなどでもよいことはもちろんである。更に、基板２、バスバー３及びリード端子４の素材としては、上記に限定されないことも当然である。

（はんだ接合構造）
次に、この実施形態の特徴をなすはんだ接合構造を、図３に示す要部拡大縦断面図を参照して説明する。

バスバー３の先端部は、リード端子４の先端部４１と平行に延在してリード端子４の先端部４１の底面に接する接合平面部３０を有し、バスバー３の接合平面部３０は、リード端子４の先端部４１の底面にはんだ６により接合されている。

この実施形態では特に、バスバー３の先端は、リード端子４の先端部４１の根元側の側面（正確には斜行部４２の側面）４３に所定間隔を隔てて対面する前壁部３１を有している。この前壁部３１は、バスバー３の先端をリード端子４の斜行部４２に沿って曲げて形成されている。

また、この実施形態では、バスバー３は、リード端子４の先端側の側面４４に所定間隔を隔てて対面する後壁部３２を含む。この後壁部３２は、バスバー３を切り曲げて形成されている。３３は、後壁部３２を切り曲げた後にできるバスバーの孔部である。

はんだ６は、リード端子４の先端部４１の根元側の側面（正確には斜行部４２の側面）４３とバスバー３の前壁部３１とを接合し、更に、リード端子４の先端側の側面４４とバスバー３の後壁部３２とを接合している。

このようにすれば、既述したごとく、基板２に図略の位置でねじにより固定されたバスバー３が、基板２との線膨張係数差によりバスバー３の長手方向に伸縮する際にはんだ６に与える応力（熱応力）を良好に負担することができる。

前壁部３１及び後壁部３２による応力負担作用について更に詳しく説明する。上記線膨張係数差により、バスバー３の先端部が図３に示す右方向に変位しようとする場合、前壁部３１に接合するはんだ６には引っ張り応力が掛かり、後壁部３２に接合するはんだ６には圧縮応力が掛かり、これらはんだ６は良好にこれらの応力を負担する。このため、バスバー３の接合平面部３０とリード端子４の先端部４１の底面との間のはんだ６に掛かる剪断応力は大幅に軽減される。また、バスバー３とリード端子４とのはんだ接合面積が増加するため、接合部の電気抵抗も減少する。

これらの結果、冷熱サイクルに対するはんだ６の耐久性すなわちサイクル寿命が大幅に改善される。また、前壁部３１の曲げ立て加工及び後壁部３２の切り立て加工は、銅平板からのプレス打ち抜き加工により行われるバスバー製造工程にて同時に行うことができるが、それと別に行っても良い。

製造方法を説明する。

まず、通常のICリードフレーム形成技術と同様に銅平板からバスバーパターンを打ち抜いてバスバー群を形成する。タイバーで一体化されている各バスバー３を絶縁フィルム５を通じて基板２上にセットし、バスバー３を図略のねじにより基板２に固定する。次に、樹脂モールドＩＣ１のリード端子４の先端部４１をバスバー３の先端部にはんだ６により接合する。

（実施形態２）
実施形態２の電子部品バスバー接合構造を図４〜図６を参照して説明する。図４は、図２に示す一つのバスバー３と一つのリード端子４との接合部分を示す平面図である。図５は一対の側壁部３５、３６の曲げ加工後の図４のAーA線矢視断面図、図６は一対の側壁部３５、３６の曲げ加工前の図４のAーA線矢視断面図である。

この実施形態では、既述したバスバー３の前壁部３１及び後壁部３２に加えて、バスバー３の先端部が、リード端子４の先端部４１の両側面４５、４６にそれぞれ所定間隔を隔てて対面する一対の側壁部３５、３６をもつ点にその特徴がある。ここで言うリード端子４の先端部４１の両側面４５、４６とは、リード端子４及びバスバー３の長手方向（図４における左右方向）に延在するリード端子４の先端部４１の側面を言う。一対の側壁部３５、３６とリード端子４の先端部４１の両側面４５、４６とははんだ６により接合される。

なお、バスバー３の先端部の一対の側壁部３５、３６は、前壁部３１や後壁部３２と同様に、銅平板からのプレス打ち抜き加工により行われるバスバー製造工程にて同時に行うことができるが、それと別に行っても良い。

この実施形態によれば、バスバー３の一対の側壁部３５、３６とリード端子４の先端部４１の両側面４５、４６とのはんだ接合部に生じる剪断応力により、上記したバスバー３の左右方向への伸縮に対抗するため、実施形態１より更に冷熱サイクル寿命を向上することができる。

更に、この実施形態では、図４に示すように、互いに隣接する２つのバスバー３の側壁部３５、３６が、バスバー３の長手方向における異なる位置に形成される。このようにすれば、プレス打ち抜きされる銅平板の異なる位置にこれら側壁部３５、３６のための予定領域を別々に形成することができるため、銅平板の無駄を減らすことができる。

（実施形態３）
実施形態３の電子部品バスバー接合構造を図７を参照して説明する。図７は、図２に示す一つのバスバー３と一つのリード端子４との接合部分を示す側面図である。

この実施形態では、バスバー３の先端部は、プレス成形により長方形に窪んだ凹部３７をもつ。この凹部３７は、銅平板をプレス打ち抜きして多数のバスバー３を形成する際に同時に形成しもよく、あるいは別に行っても良い。３８は、凹部３７の反対側に突出するバスバー３の打ち出し部である。

凹部３７は、リード端子４の先端部４１及び斜行部４２のうちの先端部４１近傍を収容可能な大きさ、形状に形成されている。リード端子４の先端部４１は凹部３７に入れられ、リード端子４の先端部４１の底面は、凹部３７の底面であるバスバー３の接合平面部３０に密着する。凹部３７には溶融はんだ６が入れられ、リード端子４の先端部４１は凹部３７の表面に接合される。

このようにすれば、非常に簡素な工程で、リード端子４の先端部４１とバスバー３とのはんだ接合の信頼性を大幅に向上することができる。また、溶融はんだ６が凹部３７から漏出するのを防止できるため、歩留まりも大幅に向上する。

（実施形態４）
実施形態４の電子部品バスバー接合構造を説明する。

この実施形態の特徴は、実施形態３において、打ち出し部３８が生じないように凹部３７をプレス成形により形成した点にある。たとえば通常のICリードフレーム形成技術と同様に銅平板からバスバーパターンを打ち抜いた後、プレス成形により、各バスバー３の先端部に凹部３７を形成する。この時のプレス成形において、打ち出し部３８ができないように金型をセットする。凹部３７の体積以上の空間をバスバー３の側面に設けておき、バスバー３の先端部が横に塑性変形するようにする。このようにすれば、バスバー３の裏面側を平坦に維持することができる。

（実施形態５）
実施形態５の電子部品バスバー接合構造を図８を参照して説明する。図８は、図１、図３に示す実施形態１において、樹脂モールドＩＣ１の底面にIC担持用のバスバー３aを配置したものである。このようにすれば、樹脂モールドＩＣ１がバスバー３a及び樹脂フィルム５を通じて基板２に担持されるため、リード端子４の耐振性を向上することができる。

（変形態様）
上記各実施形態において、樹脂フィルム５とバスバー３や３aや基板２とを接着してもよい。

実施形態１の電子部品バスバー接合構造を示す模式縦断面図である。 図１の電子部品バスバー接合構造の模式平面図である。 図１のはんだ接合構造の要部拡大縦断面図である。 実施形態２のバスバーとリード端子との接合部分を示す平面図である。 図４の一対の側壁部の曲げ加工後における図４のAーA線矢視断面図である。 図４の一対の側壁部の曲げ加工前における図４のAーA線矢視断面図である。 実施形態３の電子部品バスバー接合構造を示す側面図である。 実施形態４の電子部品バスバー接合構造を示す側面図である。

符号の説明

１ 樹脂モールドＩＣ（電子回路部品）
２ 基板
３ バスバー
４ リード端子
５ 樹脂フィルム
３０ 接合平面部
３１ 前壁部（壁部）
３２ 後壁部（壁部）
３５ 側壁部（壁部）
３６ 側壁部（壁部）
３７ 凹部
４１ 先端部
４２ 斜行部
４４ 側面
４５ 側面
４６ 側面

Claims (10)

1. 側面からリード端子が突出する電子回路部品と、
   前記リード端子の先端部と平行に延在して前記リード端子の先端部の底面に接する接合平面部を有するバスバーと、
   前記リード端子の先端部と前記バスバーの接合平面部とを接合するはんだと、
   を有する電子部品バスバー接合構造において、
   前記バスバーは、前記リード端子の先端部の側面に対して所定間隔を隔てて対面しつつ前記接合平面の周縁から立設される壁部を有し、
   前記リード端子の先端部の側面は、前記はんだにより前記バスバーの壁部に接合されることを特徴とする電子部品バスバー接合構造。
2. 請求項１記載の電子部品バスバー接合構造において、
   前記バスバーの壁部は、前記リード端子の根元側の側面に所定間隔を隔てて対面する前壁部を含む電子部品バスバー接合構造。
3. 請求項１又は２記載の電子部品バスバー接合構造において、
   前記バスバーの壁部は、前記リード端子の先端側の側面に所定間隔を隔てて対面する後壁部を含む電子部品バスバー接合構造。
4. 請求項１乃至３のいずれか記載の電子部品バスバー接合構造において、
   前記バスバーの壁部は、前記リード端子の長手方向に延在する前記リード端子の先端部の両側面にそれぞれ所定間隔を隔てて対面する一対の側壁部を含む電子部品バスバー接合構造。
5. 請求項１記載の電子部品バスバー接合構造において、
   前記バスバーの壁部は、前記リード端子の先端部の周囲を囲んで立設される電子部品バスバー接合構造。
6. 請求項１記載の電子部品バスバー接合構造において、
   前記バスバーの壁部は、前記バスバーの一部を折り曲げて形成されている電子部品バスバー接合構造。
7. 請求項１記載の電子部品バスバー接合構造において、
   前記バスバーの壁部は、前記バスバーのプレス成形により、前記バスバーの接合平面をその周囲に対して相対的に窪ませて形成されている電子部品バスバー接合構造。
8. 請求項４記載の電子部品バスバー接合構造において、
   所定ピッチで列状に延在する多数の前記リード端子に個別にはんだ接合される多数の前記バスバーからなるとともに、前記バスバーの側壁部は、プレス打ち抜き金属平板の折り曲げにより形成されるバスバーアセンブリを有し、
   前記バスバーの側壁部は、前記リード端子の延在方向と直角方向に突出する前記プレス打ち抜き金属平板の壁部予定部分を折り曲げて形成される電子部品バスバー接合構造。
9. 請求項８記載の電子部品バスバー接合構造において、
   互いに隣接する２つの前記バスバーの側壁部は、前記バスバーの長手方向における異なる位置に形成される電子部品バスバー接合構造。
10. 請求項１乃至９のいずれか記載の電子部品バスバー接合構造において、
    前記電子回路部品は、両側面からリード端子が列状に突出するDIP構造をもつ電子部品バスバー接合構造。