JP2013065616A - Circuit module and circuit module manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回路モジュール及び回路モジュールの製造方法に関する。 The present invention relates to a circuit module and a circuit module manufacturing method.
従来、回路モジュールに関する技術として、例えば特許文献1に記載された半導体装置が知られている。この半導体装置では、MOSトランジスタ又はバイポーラトランジスタ等の半導体素子が半導体層の活性領域に配置されている。また、この半導体装置においては、半導体素子が配置されない非活性領域が活性領域に囲まれ、当該非活性領域上のコンタクトホールを介して半導体層に放熱用電極が形成され、これにより、半導体素子が自己加熱により熱破壊することが防止されている。
Conventionally, as a technique related to a circuit module, for example, a semiconductor device described in
ところで、上述したように回路モジュールでは、例えばドライバを内蔵する構造とすると、スイッチング素子等の電子部品のすぐ近くに回路基板を設置することが望まれるため、電子部品の表面にスペーサを介して回路基板が積層される場合がある。この場合、電子部品に対しスペーサを治具によって精度よく位置合わせする必要があることから、スペーサや電子部品の大きさが変わると、その都度、スペーサ等の大きさに応じた治具が要される。そのため、スペーサの位置合わせを行うことが困難となるおそれがある。 By the way, as described above, in a circuit module, for example, if it has a structure with a built-in driver, it is desirable to install a circuit board in the immediate vicinity of an electronic component such as a switching element. Substrates may be stacked. In this case, since it is necessary to accurately align the spacer with the electronic component using a jig, whenever the size of the spacer or the electronic component changes, a jig corresponding to the size of the spacer or the like is required. The Therefore, it may be difficult to align the spacers.
そこで、本発明は、スペーサの位置合わせを容易に行うことができる回路モジュール及び回路モジュールの製造方法を提供することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to provide the circuit module which can perform alignment of a spacer easily, and the manufacturing method of a circuit module.
上記課題を解決するため、本発明に係る回路モジュールは、電子部品と、電子部品の表面にスペーサを介して積層され、電子部品に対し電気的に接続する信号線を有する回路基板と、を備え、スペーサには、電子部品及び回路基板の積層方向に沿って延びる貫通孔が形成されており、信号線は、貫通孔内を通って電子部品に電気的に接続されていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a circuit module according to the present invention includes an electronic component, and a circuit board that is laminated on the surface of the electronic component via a spacer and has a signal line that is electrically connected to the electronic component. The spacer is formed with a through hole extending along the stacking direction of the electronic component and the circuit board, and the signal line is electrically connected to the electronic component through the through hole. .
この回路モジュールでは、スペーサの貫通孔に信号線を挿通させることでスペーサの位置を合わせることができ、例えばスペーサや電子部品の大きさが変わっても、その都度に治具でスペーサの位置合わせを行う必要性を低減することができる。すなわち、スペーサの位置合わせを容易に行うことが可能となる。 In this circuit module, the position of the spacer can be adjusted by inserting a signal line through the through hole of the spacer. For example, even if the size of the spacer or electronic component changes, the spacer is aligned with a jig each time. The need to do so can be reduced. That is, the spacer can be easily aligned.
また、回路基板の電子部品側の主面には、信号線を内蔵する接続部が電子部品側に突出するように設けられており、接続部は、貫通孔に嵌められていると共に、電子部品の表面に設けられた信号パッドに電気的に接続されていることが好ましい。これにより、接続部を貫通孔に嵌めて信号パッドに電気的に接続することで、信号線を電子部品に電気的に接続する同時に、スペーサの位置合わせを行うことが可能となる。 The main surface of the circuit board on the electronic component side is provided with a connection portion containing a signal line so as to protrude toward the electronic component side. The connection portion is fitted in the through hole, and the electronic component It is preferable to be electrically connected to a signal pad provided on the surface. As a result, the connection portion is fitted in the through hole and electrically connected to the signal pad, so that the signal line can be electrically connected to the electronic component and the spacer can be aligned at the same time.
また、スペーサは、電子部品の表面に設けられた電極パッドに電気的に接続されており、スペーサには、バスバーが設けられていることが好ましい。このように電子部品の電極パッド上にスペーサを電気的に接続して搭載する場合、スペーサを所定の場所に設置する必要性が高いことから、スペーサの位置合わせを容易に行うという上記作用効果は特に有効である。なお、スペーサに設けられたバスバーは、例えば上アームの素子とすると出力バスバーを構成し、下アームの素子とするとNバスバーを構成する。 The spacer is electrically connected to an electrode pad provided on the surface of the electronic component, and the spacer is preferably provided with a bus bar. As described above, when the spacer is electrically connected and mounted on the electrode pad of the electronic component, it is highly necessary to install the spacer in a predetermined place. It is particularly effective. For example, the bus bar provided in the spacer constitutes an output bus bar if it is an element of the upper arm, and constitutes an N bus bar if it is an element of the lower arm.
また、上記作用効果を好適に奏する構成として、具体的には、電子部品は、半導体素子、基板又はバスバーである構成が挙げられる。 Further, as a configuration that preferably exhibits the above-described effects, specifically, a configuration in which the electronic component is a semiconductor element, a substrate, or a bus bar can be given.
また、回路基板とは別の他の回路基板を備え、電子部品は、他の回路基板における一方の主面上に設けられており、他の回路基板における他方の主面側には、当該他の回路基板を冷却するための冷却部が設けられていることが好ましい。これにより、電子部品を好適に放熱し冷却することができる。 In addition, another circuit board different from the circuit board is provided, and the electronic component is provided on one main surface of the other circuit board, and the other main surface side of the other circuit board includes the other circuit board. It is preferable that a cooling unit for cooling the circuit board is provided. Thereby, an electronic component can be suitably radiated and cooled.
また、本発明に係る回路モジュールの製造方法は、電子部品と、電子部品上に積層され積層方向に沿って延びる貫通孔を有するスペーサと、スペーサ上に積層され電子部品に電気的に接続される信号線を有する回路基板と、を備えた回路モジュールを製造する製造方法であって、電子部品の表面にスペーサを介して回路基板を積層する積層工程と、信号線を貫通孔内を通して電子部品に電気的に接続する接続工程と、を含むことを特徴とする。 The circuit module manufacturing method according to the present invention includes an electronic component, a spacer having a through hole stacked on the electronic component and extending in the stacking direction, and stacked on the spacer and electrically connected to the electronic component. A circuit board having a signal line, and a manufacturing method for manufacturing a circuit module, wherein a circuit board is stacked on a surface of an electronic component through a spacer, and the signal line is passed through the through hole to the electronic component. And a connecting step for electrical connection.
この回路モジュールの製造方法においても、例えばスペーサや電子部品の大きさが変わっても、その都度に治具でスペーサの位置合わせを行う必要性を低減することができる。すなわち、スペーサの位置合わせを容易に行うことが可能となる。 In this method of manufacturing a circuit module, for example, even if the size of the spacer or the electronic component changes, the necessity of aligning the spacer with a jig each time can be reduced. That is, the spacer can be easily aligned.
このとき、回路基板の電子部品側の主面には、信号線を内蔵する接続部が電子部品側に突出するように設けられており、接続工程では、接続部を、貫通孔に嵌めると共に電子部品の表面に設けられた信号パッドに電気的に接続することが好ましい。このように、接続部を貫通孔に嵌めて信号パッドに電気的に接続することで、信号線を電子部品に電気的に接続する同時に、スペーサの位置合わせを行うことが可能となる。 At this time, the main surface of the circuit board on the electronic component side is provided with a connection portion containing the signal line so as to protrude toward the electronic component side. It is preferable to electrically connect to a signal pad provided on the surface of the component. As described above, by fitting the connecting portion in the through hole and electrically connecting the signal pad, the signal line can be electrically connected to the electronic component, and at the same time, the spacer can be aligned.
本発明によれば、スペーサの位置合わせを容易に行うことが可能となる。 According to the present invention, it is possible to easily align the spacers.
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same reference numerals are used for the same or corresponding elements, and duplicate descriptions are omitted.
図1は本発明の一実施形態に係る回路モジュールを示す概略分解斜視図、図2は図1のII−II線に沿っての一部断面図、図3は図1の回路モジュールが構成する回路の一例を示す回路図である。図1,2に示すように、本実施形態の回路モジュール10は、自動車等の車両に搭載されるものであり、例えばインバータ回路又はコンバータ回路の一部を構成する。ここでの回路モジュール10は、ドライバ内蔵の構造を前提としており、図3に示す回路を構成する。
1 is a schematic exploded perspective view showing a circuit module according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a partial cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 1, and FIG. 3 is configured by the circuit module in FIG. It is a circuit diagram which shows an example of a circuit. As shown in FIGS. 1 and 2, the
この回路モジュール10は、スイッチング素子(電子部品,半導体素子)11と、スペーサ12と、ドライバ基板(回路基板)13と、を備え、これらがこの順に積層されて構成されている。スイッチング素子11は、直方体外形のチップ状を呈しており、例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)素子が用いられている。このスイッチング素子11は、上面(表面)11aにおける中央部の矩形領域に設けられた信号パッド14と、上面11aにおける信号パッド14の周囲の矩形環状領域に設けられたエミッタ側としての電極パッド15と、を有している。
The
スペーサ12は、直方体外形を呈しており、例えば導電材料で形成されている。スペーサ12の外形は、積層方向(図示上下方向)から見て、電極パッド15の外形と一致するように形成されている。スペーサ12には、積層方向に延びる貫通孔16が形成されている。換言すると、スペーサ12は、上面12aの中央部から積層方向に沿って真っ直ぐ延びて下面12bに至る貫通孔16を有している。貫通孔16は、積層方向から見て、信号パッド14よりも大きい断面矩形状とされている。また、スペーサ12の側面には、バスバー17が突設されている。バスバー17は、回路モジュール10が例えば上アーム2の素子としたとき出力バスバー4を構成し、例えば下アーム3の素子としたときNバスバー5を構成する(図3参照)。
The
このスペーサ12は、その下面12bが電極パッド15と一致するようスイッチング素子11の上面11aに積層され、その貫通孔16から信号パッド14が露出する状態となっている。このとき、スペーサ12の下面12bが半田21xを介して電極パッド15に電気的に接続され、これにより、スペーサ12がスイッチング素子11に固定されている。
The
ドライバ基板13は、矩形板状を呈しており、信号線18を複数(ここでは、4つ)有している。信号線18は、例えばゲート駆動信号を伝送するためのものであり、ドライバ基板13の上面13a上にて中央部に向かって延在するように設けられている。また、ドライバ基板13の下面(スイッチング素子11側の主面)13bにおいて中央部には、信号線18を内蔵する突起部(突起構造)としての接続部19が設けられている。なお、ドライバ基板13の主面は、ドライバ基板13の厚さ方向に沿う方向を法線方向とする表面であって、当該厚さ方向に沿う側面に交差(直交)する面である。
The
接続部19は、スペーサ12の貫通孔16と対応する外形形状を呈している。ここでの接続部19は、貫通孔16内に嵌合されて保持されるように、積層方向から見て貫通孔16と略等しい矩形外形形状を有している。また、接続部19は、スペーサ12の上下厚さと同程度だけ下方へ突出している。これにより、信号線18は、接続部19内において下方に向かって延びることになる。
The connecting
このドライバ基板13は、その接続部19がスペーサ12の貫通孔16内に挿通されて嵌められると共に、スペーサ12の上面12aに積層されている。そして、接続部19の先端が信号パッド14に電気的に接続され、信号線18がスイッチング素子11に電気的に接続されている。
The
また、回路モジュール10は、回路板20(他の回路基板)を備えている。回路板20は、スイッチング素子11のコレクタ側としての下面11bに対し、半田21yを介して電気的に接続されて固定されている。つまり、スイッチング素子11は、回路板20の上面(一方の主面)20a上に設けられている。この回路板20は、回路モジュール10においていわゆる熱マスを構成し、例えばDBC基板やDBA基板等のセラミック基板が用いられている。回路板20の下面(他方の主面)20bには、当該回路板20を冷却するための冷却部22が電気絶縁体を介して接続されている。なお、回路板20の主面は、回路板2の厚さ方向に沿う方向を法線方向とする表面であって、当該厚さ方向に沿う側面に交差(直交)する面である。
The
また、回路板20の側面には、バスバー23が突設されている。バスバー23は、回路モジュール10が例えば上アーム2の素子としたときPバスバー6を構成し、例えば下アーム3の素子としたとき出力バスバー4を構成する(図3参照)。
Further, a
このような回路モジュール10を製造する場合において、ドライバ基板13をスイッチング素子11の上部にスペーサ12を介して設置する際には、まず、信号パッド14上にスペーサ12の貫通孔16が位置するように(貫通孔16内で信号パッド14が露出するように)スペーサ12の位置を合わせた後、スイッチング素子11の上面11aの電極パッド15に半田21xを介して当該スペーサ12を接合する。
In manufacturing such a
これと共に、ドライバ基板13の接続部19をスペーサ12の貫通孔16に挿入して嵌め込み、ドライバ基板13をスペーサ12に装着する。そしてこの状態で、接続部19を信号パッド14にリフローより接合する。以上により、スイッチング素子11、スペーサ12及びドライバ基板13が、互いに位置合わせされつつ電気的に接続されて固定されることとなる。
At the same time, the connecting
ところで、従来、スイッチング素子11上(特に電極パッド15上)にスペーサ12を搭載する場合、決めた場所にずれ無くスペーサ12設置する必要があるため、通常、位置合わせ用の専用治具を使って調整する必要がある。よって、例えば走行(インバータ)と昇圧(コンバータ)との違いや、小容量と中容量と大容量との違いのようにスイッチング素子11のサイズが変わる組み合わせでは、スイッチング素子11やスペーサ12のサイズが様々に異なるため、治具も別に用意して位置合わせを行う必要がある。
By the way, conventionally, when the
これに対し、本実施形態では、上述したように、信号線18が内蔵された接続部19をスペーサ12の貫通孔16に挿通させることでスペーサ12の位置が合わせられる。よって、治具によりスペーサ12の位置合わせを行う必要性を低減することができ、スペーサ12の位置合わせを容易に行うことが可能となる。その結果、例えば回路モジュール10では、スイッチング素子11とスペーサ12とドライバ基板13との間の位置ずれを好適に防止することができる。また、スペーサ12に貫通孔16を設けるだけで位置合わせを容易に行うことができるため、スペーサ12の構成を簡素化することが可能となる。
On the other hand, in this embodiment, as described above, the position of the
また、従来技術によれば、位置合わせ(位置決め)は、ドライバ基板13の信号線18の接合の際と、治具設置の際の2回実施することが一般的である。例えば、スイッチング素子11の位置を先に決めて接合した後、スイッチング素子11の認識マークを使ってスペーサ12の位置決めを実施する。それとは別で、もう一度スイッチング素子11上の認識マークを使って、信号線18を接続するための位置合わせを実施する。
Further, according to the prior art, the alignment (positioning) is generally performed twice when the
これに対し、本実施形態では、上述したように、接続部19を貫通孔16に嵌めて信号パッド14に電気的に接続することで、信号線18及びスイッチング素子11を電気的に接続する同時に、スペーサ12の位置合わせを行う(スペーサ12をスイッチング素子11上の決めた位置に到着させる)ことが可能となる。つまり、1回の位置合わせのみで、信号線18及びスペーサ12の位置合わせを同時に行うことができる。
On the other hand, in the present embodiment, as described above, the
図4は、変形例に係るスイッチング素子及びスペーサを示す概略分解斜視図である。図4に例示するように、スイッチング素子11及びスペーサ12のサイズが変わっても、信号パッド14のサイズは変わらない。そのため、本実施形態では、接続部19のサイズも変わらず、ひいては貫通孔16のサイズも変わらない。すなわち、本実施形態では、位置合わせにおける汎用性を高めることが可能となる。
FIG. 4 is a schematic exploded perspective view showing a switching element and a spacer according to a modification. As illustrated in FIG. 4, even if the sizes of the switching
その結果、従来、前述のように、スイッチング素子11のサイズが変わったらスペーサ12が変わって治具も変わっていたのに対し、本実施形態では、スペーサ12のサイズが変わっても、貫通孔16のサイズは変わらずにドライバ基板13の接続部19も変わらないことから、1つ(1タイプ)の接続部19のみで対応可能となる。
As a result, as described above, when the size of the switching
また、本実施形態では、上述したように、スペーサ12がスイッチング素子11の電極パッド15に電気的に接続されており、スペーサ12には、バスバー17が設けられている。このようにスイッチング素子11の電極パッド15上にスペーサ12を電気的に接続して搭載する場合、スペーサ12を所定の場所に設置する必要性が高いことから、スペーサ12の位置合わせを容易に行うという上記作用効果は特に有効である。また、スペーサ12に設けられたバスバー17は、上アームの素子とすると出力バスバーを構成することができ、下アームの素子とするとNバスバーを構成することができる。
In the present embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、上述したように、スイッチング素子11が回路板20の上面20a上に設けられており、回路板20の下面20b側に冷却部22が設けられている。この場合、スペーサ12の位置合わせを容易に行う上記作用効果に加え、スイッチング素子11を好適に放熱し冷却するという作用効果が奏される。
In the present embodiment, as described above, the switching
なお、スイッチング素子11のすぐ近くにドライバ基板13が設置される場合、ドライバ基板13はスイッチング素子11の上部に設置されるため、ドライバ基板13の駆動信号を垂直に信号パッド14に繋ぐルートを確保する構成が必要となる。この点、本実施形態では、ドライバ基板13の下面13bの接続部19によって信号線18をスイッチング素子11に接合することができる。
When the
ちなみに、スイッチング素子11とドライバ基板13とを接続する場合、テープボンドやワイヤボンド等による電流経路を用いると、スイッチング素子11の上面11aの中央部を避けて通す必要がある。そのため、信号パッド14が上面11aに中央配置されたスイッチング素子11に対しては、テープボンドやワイヤボンドによる電流経路よりも、スペーサ12及びバスバー17による本実施形態の電流経路が好ましい。
Incidentally, when the switching
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用してもよい。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments. The present invention can be modified without departing from the scope described in the claims or applied to other embodiments. May be.
例えば、上記実施形態は、電子部品としてスイッチング素子11を備えているが、これに限定されるものではない。電子部品は、例えば他の半導体素子であってもよいし、回路基板等の基板であってもよいし、バスバーであってもよい。
For example, although the said embodiment is provided with the switching
また、上記実施形態では、積層方向から見て、貫通孔16を断面矩形状とし、接続部19を矩形外形形状としているが、接続部19が貫通孔16内で保持されて位置決め可能であれば、貫通孔16及び接続部19の形状は限定されるものではない。例えば、断面円形の貫通孔16に対し、円形外形形状又は多角形外形形状の接続部19を嵌合する場合や、断面多角形の貫通孔16に対し、円形外形形状又は多角形外形形状の接続部19を嵌合する場合がある。
Moreover, in the said embodiment, seeing from the lamination direction, the through-
また、上記実施形態では、回路板20の上面20aを一方の主面とし、下面20bを他方の主面としたが、下面20bを一方の主面とし、上面20aを他方の主面としてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the
10…回路モジュール、11…スイッチング素子(電子部品,半導体素子)、11a…表面、12…スペーサ、13…ドライバ基板(回路基板)、13b…下面(回路基板の電子部品側の主面)、14…信号パッド、15…電極パッド、16…貫通孔、17…バスバー、18…信号線、19…接続部、20…回路板(他の回路基板)、20a…上面(一方の主面)、20b…下面(他方の主面)、22…冷却部。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記電子部品の表面にスペーサを介して積層され、前記電子部品に対し電気的に接続する信号線を有する回路基板と、を備え、
前記スペーサには、前記電子部品及び前記回路基板の積層方向に沿って延びる貫通孔が形成されており、
前記信号線は、前記貫通孔内を通って前記電子部品に電気的に接続されていることを特徴とする回路モジュール。 Electronic components,
A circuit board having a signal line laminated on the surface of the electronic component via a spacer and electrically connected to the electronic component;
The spacer is formed with a through hole extending along the stacking direction of the electronic component and the circuit board,
The circuit module, wherein the signal line is electrically connected to the electronic component through the through hole.
前記接続部は、前記貫通孔に嵌められていると共に、前記電子部品の前記表面に設けられた信号パッドに電気的に接続されていることを特徴とする請求項1記載の回路モジュール。 The main surface of the circuit board on the electronic component side is provided with a connection portion containing the signal line so as to protrude to the electronic component side,
The circuit module according to claim 1, wherein the connection portion is fitted in the through hole and is electrically connected to a signal pad provided on the surface of the electronic component.
前記スペーサには、バスバーが設けられていることを特徴とする請求項1又は2記載の回路モジュール。 The spacer is electrically connected to an electrode pad provided on the surface of the electronic component,
The circuit module according to claim 1, wherein the spacer is provided with a bus bar.
前記電子部品は、前記他の回路基板における一方の主面上に設けられており、
前記他の回路基板における他方の主面側には、当該他の回路基板を冷却するための冷却部が設けられていることを特徴とする請求項1〜4の何れか一項記載の回路モジュール。 A circuit board other than the circuit board is provided,
The electronic component is provided on one main surface of the other circuit board,
The circuit module according to any one of claims 1 to 4, wherein a cooling section for cooling the other circuit board is provided on the other main surface side of the other circuit board. .
前記電子部品の表面に前記スペーサを介して前記回路基板を積層する積層工程と、
前記信号線を前記貫通孔内を通して前記電子部品に電気的に接続する接続工程と、を含むことを特徴とする回路モジュールの製造方法。 An electronic component; a spacer having a through hole stacked on the electronic component and extending in a stacking direction; and a circuit board having a signal line stacked on the spacer and electrically connected to the electronic component. A manufacturing method for manufacturing a circuit module comprising:
A laminating step of laminating the circuit board on the surface of the electronic component via the spacer;
And a connection step of electrically connecting the signal line to the electronic component through the through hole.
前記接続工程では、前記接続部を、前記貫通孔に嵌めると共に前記電子部品の前記表面に設けられた信号パッドに電気的に接続することを特徴とする請求項6記載の回路モジュールの製造方法。 The main surface of the circuit board on the electronic component side is provided with a connection portion containing the signal line so as to protrude to the electronic component side,
The circuit module manufacturing method according to claim 6, wherein, in the connecting step, the connecting portion is fitted into the through hole and electrically connected to a signal pad provided on the surface of the electronic component.
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