JP2014212195A

JP2014212195A - 配線基板ユニット

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Publication number: JP2014212195A
Application number: JP2013087330A
Authority: JP
Inventors: 高田　雅樹; Masaki Takada; 雅樹高田; 太大川; Futoshi Okawa; 知之神山; Tomoyuki Kamiyama
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-04-18
Filing date: 2013-04-18
Publication date: 2014-11-13

Abstract

【課題】プリント配線基板と電気的に接続されるパワーモジュールの発熱がプリント配線基板に伝わることに起因するプリント配線基板の温度上昇を抑制することが可能な配線基板ユニットを得る。
【解決手段】電子部品を実装するための配線基板１と、端子２ａを有するパワーモジュール２と、端子２ａと配線基板１との相対的な位置を決定する配線補助部材４とを備える。配線補助部材４は、配線補助部材４の延在する方向に交差する方向に延びる複数の放熱部４ａを有する。
【選択図】図２

Description

この発明は、パワーモジュールと配線基板とを電気的に接続する技術に関する。

一般に、ファンなどのモータや空調機の圧縮機などを駆動するための電気系駆動回路には、大電流のスイッチング素子であるたとえばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）またはＦＥＴ（Field Effect Transistor）が複数使用されている。特に電気系駆動回路の小型化、実装コストの削減のために、上記電気系駆動回路としては、複数の上記スイッチング素子を単一のパッケージ内に格納したいわゆるパワーモジュールが用いられる。

従来、大容量のパワーモジュールでは、パワーモジュール内に格納されるスイッチング素子のゲート信号などの制御系の信号は、当該信号に重畳される電流値が小さいことから、ピンにより外部の駆動回路に接続されていた。一方、従来、パワーモジュールに電源を供給する入力端子、およびモータや圧縮機などの負荷に接続される出力端子は、それらの端子に重畳される電流値が大きいため、それらの端子の形状がいわゆるねじ端子形状であった。ところが近年、スイッチング素子の特性向上によるチップの小型化、およびパワーモジュールを構成するパッケージの低コスト化により、パワーモジュールの入出力端子が従来のねじ端子形状からピン形状へと変化している。

ピン形状の入出力端子ははんだ付けにより電気系駆動回路のプリント配線基板に接続する接続方法としては、たとえばパワーモジュールを直接プリント配線基板にはんだ付けする方法、およびカスタムの端子を用いてプリント配線基板にパワーモジュールを接続する方法が用いられていた（たとえば、特許文献１参照）。

特開２０１１−９６８０４号公報

パワーモジュールはその駆動時に大量の熱を発生する。この熱によりこれに接続されたプリント配線基板の温度が過剰に上昇すれば、プリント配線基板に実装された電子部品やプリント配線の特性に影響を及ぼす可能性がある。このためパワーモジュールとプリント配線基板とが接続された装置においては、パワーモジュールの発熱のプリント配線基板への伝播を抑制する技術を適用することが求められている。

特許文献１には、従来の配線基板ユニットとして、パワーモジュールの端子ピンに接続部材の端子接続部が接続されるとともに、接続部材に直接電気配線が接続されたものが開示されている。このような構成により、パワーモジュールから供給される電流が接続部材を介して電気配線に流れ、電気配線から外部の駆動回路に供給されるため、プリント配線基板の配線パターン上にパワーモジュールからの電流が流れなくなり、プリント配線基板の温度上昇が抑えられる。

しかし実際にはプリント配線基板に多数実装される電子部品に電流を流したうえで外部の駆動回路に電流を供給することが必要な場面も多く、そのような場面においては特許文献１のようにプリント配線基板に電流を流さないことを前提とした技術は採用され難い。むしろプリント配線基板の回路を駆動させるために大きな電流を流すことを前提に、その電流による発熱以外の要因によるプリント配線基板の温度上昇を極力排除する要請がある。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、プリント配線基板に実装される電子部品に流す大きな電流以外の要因、殊にプリント配線基板と電気的に接続されるパワーモジュールの発熱がプリント配線基板に伝わることに起因するプリント配線基板の温度上昇を抑制することが可能な配線基板ユニットを得ることである。

この発明に係る配線基板ユニットにおいては、電子部品を実装するための配線基板と、端子を有するパワーモジュールと、端子と配線基板との相対的な位置を決定する配線補助部材とを備える。配線補助部材は、配線補助部材の延在する方向に交差する方向に延びる複数の放熱部を有する。

この発明は、配線基板とパワーモジュールとの相対的な位置を決定する、すなわち配線基板とパワーモジュールとの間に介在するように接続される配線補助部材により、パワーモジュールの発熱が配線基板に大量に伝わることが抑制される。配線補助部材に放熱部を有することにより、配線補助部材の温度上昇が抑制されるため、上記の抑制効果がいっそう高まる。

実施の形態１における配線基板ユニットの概略斜視図である。図１の配線基板ユニット１０の各構成要素が組み合わせられた態様における、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う部分の概略断面図である。実施の形態１の配線補助部材の第１の変形例を示す概略斜視図である。実施の形態１の配線補助部材の第２の変形例を示す概略斜視図である。実施の形態２の配線補助部材の第１例を示す概略斜視図である。図５の配線補助部材の概略平面図である。図５の配線補助部材の、ＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う部分の概略断面図である。実施の形態２の配線補助部材の第２例を示す概略平面図である。実施の形態２の配線補助部材の第３例を示す概略平面図である。プリント配線基板の変形例を示す概略断面図である。実施の形態３における配線基板ユニットの第１例の概略断面図である。実施の形態３における配線基板ユニットの第２例の概略断面図である。

実施の形態１．
実施の形態１の配線基板ユニット１０は、たとえば図１に示すように、プリント配線基板１（配線基板）と、パワーモジュール２とを有している。プリント配線基板１の一方の主表面（たとえば図１の上側の主表面）にはＣＰＵ（Central Processing Unit）、変圧器、コンデンサ、コネクタなどの電子部品（図示略）、および電子部品に電気信号を供給するためのプリント配線３（回路）が実装されているが、図１においてはプリント配線３を極簡略化して示している。プリント配線３はたとえば矩形状の銅箔パターンである。プリント配線基板１のプリント配線３、およびプリント配線基板１に接続された外部の駆動回路などを駆動させるための電気系駆動回路としてパワーモジュール２が用いられる。

プリント配線基板１は平板形状（たとえば矩形状）の部材である。パワーモジュール２は端子２ａを有している。この端子２ａはパワーモジュール２のパッケージ内に格納されたスイッチング素子から電気信号を外部に取り出すためのものであり、パッケージ内からパッケージ外に延びている。端子２ａは一般公知の良導電性金属材料から形成され、抵抗またはコンデンサのリードのように円柱形状であってもよいし、平板金属を打ち抜いて製造された角柱形状であってもよい。図１には一例として四角柱形状の端子２ａが示されている。

配線基板ユニット１０は、上記のほかに配線補助部材４を有している。配線補助部材４は、良導電性でありかつ熱伝導性の高い金属の平板で構成されており、抜き型を作ることにより容易に貫通孔を形成可能な材質により形成されている。また配線補助部材４は、いわゆる折り曲げ加工により容易に屈曲部を形成することで突起部としての電極端子などを加工できる形状となっている。このため図１の配線補助部材４はその延在する方向（図１の左右方向）の成分がほぼ直交するように折れ曲がった屈曲部が複数形成されている。この屈曲部により配線補助部材４は上方突起部４ａと下方平坦部４ｂと補助部材突起部４ｃとに区画されており、さらに配線補助部材４は補助部材貫通孔４ｄ（第３の貫通孔）を有している。

上方突起部４ａは、配線補助部材４が、その延在する図１の左右方向に交差（ほぼ直交）する方向に延びるように図１の上方に突起した領域であり、配線補助部材４を構成する平板がその延在する方向に交差（直交）する方向に屈曲した領域である。配線補助部材４には上方突起部４ａが複数形成されている。図１においては一例として上方突起部４ａが２つ、互いに間隔をあけて形成されているが、上方突起部４ａの形成される数はこれに限らない。なお複数（たとえば２つ）の上方突起部４ａの間に挟まれた領域は下方平坦部４ｂであり、図１の上方突起部４ａの下方に形成された領域であり、配線補助部材４を構成する平板が折り曲げられることなく元の延在方向（図１の左右方向）に延在する領域として存在する。

補助部材突起部４ｃは上方突起部４ａと逆に、配線補助部材４が屈曲してその延在する方向に交差（ほぼ直交）する図１の下方に延びた領域である。補助部材突起部４ｃの形成される位置および数は任意ではあるが、図１においては一例として、配線補助部材４の延在する方向に関する一方および他方の端部に２つ形成されている。

補助部材貫通孔４ｄは配線補助部材４を構成する平板の一方の主表面から他方の主表面まで貫通するように形成された孔である。一例として実施の形態１の補助部材貫通孔４ｄは下方平坦部４ｂに形成されている。補助部材貫通孔４ｄが形成される位置は任意であるが、補助部材貫通孔４ｄはパワーモジュール２の端子２ａが貫通するために形成されたものであるため、プリント配線基板１に対して配線補助部材４およびパワーモジュール２が配置される位置を考慮した位置に形成されることが好ましい。

プリント配線基板１には、一方の主表面からそれに対向する他方の主表面まで貫通する突起部用貫通孔１ｂ（第２の貫通孔）が形成されている。平面視における突起部用貫通孔１ｂが形成される位置は任意であるが、突起部用貫通孔１ｂはそこに配線補助部材４の補助部材突起部４ｃが貫通するように挿入され、配線補助部材４をプリント配線基板１に固定するための貫通孔である。突起部用貫通孔１ｂはプリント配線３の一部と重なる位置に形成されることが好ましい。このようにすればプリント配線３と配線補助部材４とを電気的に接続させることができる。突起部用貫通孔１ｂを補助部材突起部４ｃが貫通するため、必然的に突起部用貫通孔１ｂの真上のプリント配線３にも貫通孔が形成される。

一例として図１においてはプリント配線基板１の主表面に間隔を隔てて（図１の左側および右側に）形成される１対のプリント配線３のそれぞれと平面的に重なる位置の一部に突起部用貫通孔１ｂが形成されている。このようにすれば配線補助部材４の１対の補助部材突起部４ｃのそれぞれは１対のプリント配線３のそれぞれと重なる突起部用貫通孔１ｂを貫通するように配置される。これにより、配線補助部材４は１対のプリント配線３をプリント配線基板１の主表面の上側から跨ぐように、プリント配線基板１と電気的かつ機械的に接続される。

さらにプリント配線基板１には一方の主表面からそれに対向する他方の主表面まで貫通する端子用貫通孔１ａ（第１の貫通孔）が形成されている。平面視における端子用貫通孔１ａが形成される位置は任意であるが、端子用貫通孔１ａは補助部材貫通孔４ｄと同じくパワーモジュール２の端子２ａが貫通するために形成されたものであるため、パワーモジュール２の配置される位置を考慮した位置に形成されることが好ましい。

一例として図１においては平面視におけるプリント配線基板１の、１対のプリント配線３に挟まれた中央部に端子用貫通孔１ａが形成されている。上記のようにプリント配線基板１の平面視における左側および右側の領域には１対のプリント配線３が形成され、これらのプリント配線３を跨ぐように配線補助部材４が形成されている。このため１対のプリント配線３に挟まれた中央部に端子用貫通孔１ａが形成されれば、端子用貫通孔１ａの真上に重なるように配線補助部材４の補助部材貫通孔４ｄが配置され得る。このため端子２ａは端子用貫通孔１ａと補助部材貫通孔４ｄとの双方を貫通するように配置される。

補助部材貫通孔４ｄの近傍（下方平坦部４ｂ）において、端子２ａの表面と下方平坦部４ｂとがはんだ５により互いに固定されている。また突起部用貫通孔１ｂの近傍（補助部材突起部４ｃ）において、プリント配線基板１（プリント配線３）と補助部材突起部４ｃとがはんだ５により互いに固定されている。これらのはんだ５は一般公知のフロー方式により接合されたものである。これにより配線補助部材４はパワーモジュール２の端子２ａ、およびプリント配線基板１と電気的にかつ機械的に接続されている。すなわち配線補助部材４は、配線補助部材４に対する端子２ａとプリント配線基板１との相対的な位置を決定している。図２は、図１に示す（組み立てられる前の）各構成要素が上記のようにはんだ５により互いに固定された（組み立てられた）後の配線基板ユニット１０の態様を示す概略断面図である。

配線補助部材４と端子２ａとはともに良導電性金属材料により形成されるため、配線補助部材４と端子２ａとはともにはんだ５に対する濡れ性が良好であり、図２に示すような裾広がりのはんだフィレット５が形成されるため、配線補助部材４（補助部材貫通孔４ｄ）と端子２ａとのはんだ付けが可能となる。裾広がりのはんだフィレットが形成されたはんだ５の接合力は強固になるため、裾広がりのはんだフィレットの形状は良好なはんだ付けを実現するための理想的な形状であるといえる。

またプリント配線基板１の突起部用貫通孔１ｂの内壁には、導電材料からなるプリント配線３の一部が突起部用貫通孔１ｂ内に流れ込む。この突起部用貫通孔１ｂの内壁に流れ込んだプリント配線３が、突起部用貫通孔１ｂ内における補助部材突起部４ｃと突起部用貫通孔１ｂとのはんだ５による固定に役だっている。

一方、プリント配線基板１は紙フェノール、ガラス、エポキシ樹脂などの一般公知の絶縁性材料により形成され、かつ端子用貫通孔１ａの内壁には銅などの導電性材料の薄膜が形成されていない。このため端子用貫通孔１ａの内壁にははんだ５は付着せず、結果として端子用貫通孔１ａ（プリント配線基板１）と端子２ａとははんだ５により電気的に接続されない。あるいは端子用貫通孔１ａの内壁に仮に銅などのめっきが形成されたとしても、その場合は端子用貫通孔１ａの内壁と端子２ａの表面との間に図２に示す間隙Ｇが形成されていればよい。この場合も、端子用貫通孔１ａ（プリント配線基板１）と端子２ａとは直接電気的に接続されない。

上記の間隙Ｇを形成するために、プリント配線基板１の端子用貫通孔１ａの平面視における大きさは、端子２ａの平面視における断面の大きさよりも大きく設計されることが好ましい。なお端子用貫通孔１ａに対して端子２ａが所望の位置よりもずれた位置に配置される可能性を考慮し、端子用貫通孔１ａの平面視における大きさは、端子２ａの平面視における断面の大きさよりも所望の間隙Ｇの分以上に大きくすることが好ましい。

他方、プリント配線基板１の突起部用貫通孔１ｂの平面視における大きさは、ここに挿入される補助部材突起部４ｃの断面の大きさおよび形状にフィットするように（補助部材突起部４ｃが挿入可能な最小限の大きさに）形成されることが好ましい。補助部材突起部４ｃは平面視において矩形状（矩形の断面形状）を有するため、突起部用貫通孔１ｂも補助部材突起部４ｃとほぼ同じ（補助部材突起部４ｃよりわずかに大きい程度の）大きさの矩形の平面形状を有することが好ましい。このようにすれば、配線補助部材４がプリント配線基板１に対して位置ずれを起こすことなく高精度な位置に固定される。

以上の構成を有する配線基板ユニット１０においては、プリント配線基板１（プリント配線３）とパワーモジュール２とが直接接続されず、両者の間に配線補助部材４が介在することによりプリント配線基板１（プリント配線３）とパワーモジュール２とが間接的に（電気的かつ機械的に）接続されている。つまり配線基板ユニット１０においては、パワーモジュール２からの電力は、配線補助部材４を介してプリント配線基板１に供給される。このため配線基板ユニット１０（に接続された電気回路など）を駆動させたときにパワーモジュール２が発する熱がプリント配線基板１のプリント配線３などに直接伝わる可能性を低減することができる。

したがってプリント配線基板１の温度上昇のうち、プリント配線３、およびプリント配線基板１に実装された電子部品など自身に流れる大きな電流に起因する発熱の割合を高くし、それ以外の原因、たとえばパワーモジュール２が発する大量の熱が伝わることに起因するプリント配線基板１の温度上昇を少なくすることができる。配線基板ユニット１０はプリント配線基板１の温度上昇の総量が小さくなるため、プリント配線３、およびプリント配線基板１に実装された電子部品など自身に流すことのできる電流の最大値をより大きくすることができる。したがって配線基板ユニット１０およびこれに接続される電気機器などから大きな出力を得ることができる。同様にパワーモジュール２も、プリント配線基板１への熱の伝播を考慮する必要が低減される分だけ、許容される最大電流値を高くすることができるため、パワーモジュール２の出力を高めることができる。

また配線補助部材４には複数の上方突起部４ａが形成されている。このため配線補助部材４は、たとえば上方突起部４ａが形成されずに単に１対の突起部用貫通孔１ｂを跨ぐように形成された、（図１の左右方向の寸法が等しい）配線補助部材４に比べて、上方突起部４ａの分だけ表面積が大きくなっている。このため配線補助部材４の熱は、表面積が大きくなった分の上方突起部４ａから高効率に放出され、配線補助部材４は放熱部として利用される。このことからも、実施の形態１の配線補助部材４は、パワーモジュール２の発する大量の熱がプリント配線基板１に伝わることを極力抑制することができる。

放熱部としての上方突起部４ａが、配線補助部材４を構成する平板部材が複数回、その延在する方向に対してたとえば直交する方向に屈曲することにより形成されている。次に一例として図１の配線補助部材４の特に上方突起部４ａの構成を図の左方から右方への順に説明する。

補助部材突起部４ｃから図１の左右方向に延びるように屈曲した（図１の左側の下方平坦部４ｂの）配線補助部材４の平板部材が、その延在する方向（図１の左右方向）に対してほぼ直交する方向に屈曲して上方に延び、最大の高さの位置で再び屈曲して図１の左右方向に延びる。その後再びほぼ直交する方向に屈曲し、その後は下方に延びて（図１の中央の）下方平坦部４ｂに達する。以上のように複数回屈曲されることにより上方突起部４ａが形成されている。下方平坦部４ｂが図１の左右方向に沿って延びた後、再び上記と同様に屈曲を複数回繰り返すことにより上方突起部４ａが形成されている。

以上より図１においては配線補助部材４のうち、下方平坦部４ｂおよびこのように屈曲を繰り返した平板部材は放熱部として用いられる部分（上方突起部４ａ）の表面積がより大きくなる。このため配線補助部材４の放熱効果を高めることができる。

なお図１および図２においては、中央の下方平坦部４ｂが左右１対の下方平坦部４ｂよりもやや上方に形成されている。しかしこのような態様に限らずすべての下方平坦部４ｂの上下方向に関する位置がほぼ等しくてもよいし、逆に中央の下方平坦部４ｂが左右１対の下方平坦部４ｂよりもやや下方に形成されていてもよい。

配線補助部材４に形成される放熱部は上記の上方突起部４ａのような態様に限らない。たとえば図３のように、上方突起部４ａを有さず単に下方平坦部４ｂと補助部材突起部４ｃとのみを有する構成に、平板状放熱部４ｅを複数（たとえば２つ）形成させた構成を有する配線補助部材４を用いてもよい。平板状放熱部４ｅは上方突起部４ａと同様に、配線補助部材４の延在する方向に交差する方向（図４の上下方向）に延びる平板状の金属部材により構成されており、これが存在しない場合に比べて配線補助部材４全体の表面積が大きくなることによる放熱効果を奏するものである。図３の平板状放熱部４ｅは配線補助部材４の本体を構成する平板部材の延在方向に交差する幅方向の一方および他方の端部に、互いに対向するように１対形成されているが、このような態様に限られるものではない。

またたとえば図４に示すように、配線補助部材４は、図１の構成の配線補助部材４にさらに図３の平板状放熱部４ｅを備えた構成であってもよい。平板状放熱部４ｅは、屈曲された部分を有する配線補助部材４の本体に熱的に結合する方法で配線補助部材４と一体になるように形成されることが好ましい。

また配線基板ユニット１０においては、間隙Ｇが形成されることにより、または端子用貫通孔１ａの内壁に導電性材料の薄膜が形成されないことにより、端子用貫通孔１ａ（プリント配線基板１）と端子２ａとははんだ５などにより直接電気的に接続されてはいない。このため配線基板ユニット１０（に接続された電気回路など）を駆動させたときにパワーモジュール２が発する大量の熱がプリント配線基板１のプリント配線３などに直接伝わる可能性を低減することができる。このことからも、パワーモジュール２の熱がプリント配線基板１に伝わることを抑制することができる。

なお、たとえば図１のように端子２ａが円柱形状である場合は、配線補助部材４の補助部材貫通孔４ｄは円形の平面形状となることが好ましいが、この場合補助部材貫通孔４ｄは、端子２ａの延在する方向に交差する（円形の）断面の直径よりも０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下だけ大きな直径を有することが好ましい。一方、端子２ａがたとえば四角柱形状である場合は、補助部材貫通孔４ｄは矩形の平面形状となることが好ましい。この場合、端子２ａの延在する方向に交差する断面がなす矩形の対角線上の距離を端子２ａの断面の寸法と考え、補助部材貫通孔４ｄは上記対角線上の距離よりも０．１ｍｍ程度（０．０８ｍｍ以上０．１２ｍｍ以下）大きな対角線上の距離を持つ矩形の補助部材貫通孔４ｄを形成することが好ましい。このようにすれば、端子２ａと配線補助部材４（下方平坦部４ｂ）とを固定するはんだ５のフィレットを欠けなどが存在しない良好な形状とし、はんだ付けの信頼性を高めることができる。

また、補助部材突起部４ｃは、元々の配線補助部材４が矩形の平板形状である場合には、その延在する方向に交差する断面は矩形状となる。そしてプリント配線基板１の（図１の上下方向に関する）厚みが一般的な１．６ｍｍである場合、補助部材突起部４ｃの、配線補助部材４の延在方向に関する長さ（図１の上下方向の長さ）は、３．０ｍｍ以上であることが好ましい。これは補助部材突起部４ｃがプリント配線基板１を貫通してプリント配線基板１の裏側（図２における下側）にまで延び、かつその裏側においてフィレットを形成するようにはんだ５で固定されることを可能とするために必要な寸法である。
実施の形態２．
図５〜図７に示すように、実施の形態２の配線補助部材４は、補助部材貫通孔４ｄの近傍に、（補助部材貫通孔４ｄと同様に）配線補助部材４の一方の主表面から他方の主表面までこれを貫通する開口部４ｆが形成されている。

図５〜図７の第１例においては、開口部４ｆは、配線補助部材４の延在方向に関する補助部材貫通孔４ｄの近傍（隣り合う領域）に補助部材貫通孔４ｄと間隔をあけて、矩形の平面形状を有する１対の開口部４ｆが形成されている。図８の第２例においては、図５〜図７の第１例の位置に加え、上記延在方向に交差する方向に関する補助部材貫通孔４ｄの近傍であり補助部材貫通孔４ｄに隣り合う領域にも同様の１対の開口部４ｆが形成されている。すなわち図８においては補助部材貫通孔４ｄを平面視において四方から囲むように、合計４つの開口部４ｆが形成されている。また図９の第３例においては、補助部材貫通孔４ｄの周囲に、補助部材貫通孔４ｄから見て放射状に複数（たとえば８つ）の開口部４ｆが互いに間隔をあけて形成されている。これらの開口部４ｆはいずれも下方平坦部４ｂに形成されている。

これらの開口部４ｆは、補助部材貫通孔４ｄ内を貫通する端子２ａと配線補助部材４とをはんだ５で固定する際に、熱が補助部材貫通孔４ｄから平面視において放射状に伝わることにより補助部材貫通孔４ｄ内における熱量が減少し、はんだ付け作業に時間を要することを抑制する機能を有する。すなわち補助部材貫通孔４ｄから平面視において放射状に放出しようとする熱の伝播が、開口部４ｆによって遮断される結果、開口部４ｆに囲まれた領域内（補助部材貫通孔４ｄの近傍）に熱が集中することになる。このため補助部材貫通孔４ｄ内の端子２ａのはんだ付け作業に要する時間を短縮することができる。

上記より、はんだ付け作業に要する熱量を減少させることもでき、少ない熱量を供給するだけで高効率にはんだ付け作業を行なうことができる。したがってプリント配線基板１およびパワーモジュール２への熱量の供給が過多となりプリント配線基板１およびパワーモジュール２に過大な温度ストレスを与えるなどの、不具合を誘発する要因を排除することができる。

また、開口部４ｆを設ければ、その近傍に付着したはんだ５が凝固収縮する際に、そのはんだ５を開口部４ｆの内側である補助部材貫通孔４ｄおよび端子２ａの近傍に移動させることができる。これは溶融したはんだ５が配線補助部材４の（下方平坦部４ｂの）表面を広がろうとするが、開口部４ｆがこれを抑制し、その結果溶融したはんだ５を補助部材貫通孔４ｄおよび端子２ａの近傍に停滞させ、はんだ５が停滞した領域において表面張力により膨らむように増加するためである。このため補助部材貫通孔４ｄおよび端子２ａの近傍におけるはんだ５の量を増加させることができ、端子２ａの表面と補助部材貫通孔４ｄとの間のはんだ５の接着力を高めることができる。この増加させたはんだ５の量は、まさに適正な形状のはんだフィレットを有する適正な接着力のはんだ５を用いた接合を行なうために好ましい量である。実施の形態２によれば、配線補助部材４と端子２ａとが最適なはんだ５の量で接合されることにより、端子２ａのはんだ接合の信頼性が向上された配線基板ユニットを提供することができる。

さらに図５〜図９に示す第１例〜第３例は、いずれも平面視において補助部材貫通孔４ｄ（の中心）に対して複数の開口部４ｆ同士が互いに対称（線対称でありかつ点対称）の位置関係となるように配置されている。このようにすれば、はんだ５のフィレットの断面形状を理想的な裾広がりの円錐形状とすることが容易になり、その結果はんだ５の濡れ性が高められる。このため配線補助部材４と端子２ａとのはんだ接合の強度などの信頼性がより高められる。

図１０を参照して、プリント配線基板１の端子用貫通孔１ａおよび（または）突起部用貫通孔１ｂの近傍にも、上記の開口部４ｆと同様の開口部が設けられてもよい。このようにすれば、突起部用貫通孔１ｂと補助部材突起部４ｃとがはんだ５により固着される部分についても、上記の端子２ａと補助部材貫通孔４ｄとがはんだ５により固着される部分と同様にはんだ５の接着力を高めることができる。
実施の形態３．
図１１の配線基板ユニット２０に示すように、配線補助部材４とプリント配線基板１とのはんだ接合は、プリント配線３の表面上に印刷されたいわゆるクリームはんだ６に下方平坦部４ｂが接着された状態で加熱することによりなされてもよい。このようなはんだ付けの方法はリフロー方式と呼ばれる。なお図１１の配線補助部材４は上方突起部４ａを有さない構成となっているが、図１２の配線基板ユニット３０のように図１（実施の形態１）と同様の上方突起部４ａを有する配線補助部材４のたとえば下方平坦部４ｂとプリント配線３とが、クリームはんだ６を用いてリフロー方式によりはんだ接合されてもよい。このようにすれば、実施の形態１のようないわゆるフロー方式を用いて貫通孔内にはんだ５を供給するよりも容易にはんだ付けを行なうことができる。

またリフロー方式ではんだ付けがなされた個所では、フロー方式で配線補助部材４がはんだ付けされた個所において起こり得る、端子用貫通孔１ａから溶融したはんだ５が吹き上がり配線補助部材４の補助部材貫通孔４ｄに溶融したはんだが付着し、パワーモジュール２の端子２ａを挿入できないという課題を回避できる。なお図１２の態様においてはクリームはんだ６は上方突起部４ａより補助部材突起部４ｃ側（外側）において下方平坦部４ｂとプリント配線３とを接続することが好ましい。このようにすれば上方突起部４ａの放熱効果を高めることができる。また図１２の態様においては、プリント配線３がプリント基板１の端子用貫通孔１ａにまで延びるように（プリント配線３の端面と端子用貫通孔１ａとがほぼ同一平面となるように）形成されていることが好ましい。

リフロー方式を用いたプリント配線基板１と配線補助部材４とのはんだ付けにおいては、プリント配線基板１に対する配線補助部材４の実装される位置の精度が問題になる場合がある。この第１の理由はプリント配線基板１（クリームはんだ６）上に配線補助部材４を載置する自動機の性能により、配線補助部材４のプリント配線基板１に対する位置の精度が左右されるためである。また第２の理由はリフロー炉内で加熱により配線補助部材４がはんだ接合される際、溶融したクリームはんだ６の表面張力により、配線補助部材４が載置されたプリント配線基板１に対してパッド内で動くことがあり、配線補助部材４を表面実装する実施の形態３においては位置精度を確約することが困難であるためである。

そこで実施の形態３においても、実施の形態１と同様に、補助部材突起部４ｃが突起部用貫通孔１ｂを貫通することにより配線補助部材４がプリント配線基板１に固定されることが好ましい。このようにすれば、自動機の性能にかかわらず、配線補助部材４のプリント配線基板１に対する位置が一定となる。また溶融したクリームはんだ６に起因する配線補助部材４の位置ずれを抑制することもできる。

この発明は、以上の実施の形態１〜３で述べた各特徴を適宜組み合わせた構成としてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、プリント配線基板にパワーモジュールを接続させた配線基板ユニットに、特に有利に適用され得る。

１プリント配線基板、１ａ端子用貫通孔、１ｂ突起部用貫通孔、２パワーモジュール、２ａ端子、３プリント配線、４配線補助部材、４ａ上方突起部、４ｂ下方平坦部、４ｃ補助部材突起部、４ｄ補助部材貫通孔、４ｅ平板状放熱部、４ｆ開口部、５はんだ、６クリームはんだ、１０，２０，３０配線基板ユニット。

Claims

電子部品を実装するための配線基板と、
端子を有するパワーモジュールと、
前記パワーモジュールの前記端子と前記配線基板とに電気的に接続され、前記端子と前記配線基板との相対的な位置を決定する配線補助部材とを備え、
前記配線補助部材は、前記配線補助部材の延在する方向に交差する方向に延びる複数の放熱部を有する、配線基板ユニット。
複数の前記放熱部は前記交差する方向に屈曲するように形成される、請求項１に記載の配線基板ユニット。
前記端子は、前記配線基板の一方の主表面から前記一方の主表面に対向する他方の主表面まで貫通する第１の貫通孔を貫通するように配置され、
前記第１の貫通孔の内壁と前記端子の表面との間には間隙が形成されている、請求項１または２に記載の配線基板ユニット。
前記配線基板には、前記一方の主表面から前記一方の主表面に対向する他方の主表面まで貫通する第２の貫通孔が形成され、
前記配線補助部材は、前記第２の貫通孔を貫通可能な突起部を有し、
前記配線補助部材は、前記突起部が前記第２の貫通孔を貫通することにより前記配線基板に対する位置が固定される、請求項３に記載の配線基板ユニット。
前記配線基板と前記配線補助部材とは、リフロー方式で形成されたはんだにより接続される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の配線基板ユニット。
前記配線補助部材には、前記配線補助部材の一方の主表面から前記一方の主表面に対向する他方の主表面まで貫通する第３の貫通孔が形成され、
前記第３の貫通孔の近傍に、前記配線補助部材の前記一方の主表面から前記一方の主表面に対向する他方の主表面まで貫通する開口部が形成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の配線基板ユニット。