JP2017157672A

JP2017157672A - 回路装置

Info

Publication number: JP2017157672A
Application number: JP2016039094A
Authority: JP
Inventors: 教二朗鈴木; Kyojiro Suzuki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-03-01
Filing date: 2016-03-01
Publication date: 2017-09-07
Anticipated expiration: 2036-03-01
Also published as: JP6658104B2

Abstract

【課題】全体の剛性を確保しつつ、リードフレームと樹脂部材との線膨張係数差に起因するはんだクラック等の発生を抑制することが可能な回路装置を提供する。【解決手段】回路装置１０は、実装素子１４がはんだ１８により接合されたリードフレーム１６と、リードフレーム１６を囲むように保持する、線膨張係数がリードフレーム１６の線膨張係数に比して大きい固定樹脂部材２０と、を備える。固定樹脂部材２０は、リードフレーム１６に対する実装素子１４が接合される実装面側２０ａの厚みが、リードフレーム１６に対する実装面側２０ａとは逆側である反対面側２０ｂの厚みに比して小さくなるように形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、リードフレームと、そのリードフレームを保持する固定樹脂部材と、を備える回路装置に関する。

従来、リードフレームと、樹脂部材と、を備える回路装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この回路装置の構造は、リードフレームを樹脂部材で保持する構造である。この回路装置は、実装素子がはんだにより接合されたリードフレームを樹脂モールドで保持する。

特開２０１５−１０３７９０号公報

ところで、上記の如くリードフレームを樹脂モールドした回路装置では、リードフレームの線膨張係数と樹脂部材の線膨張係数との差が大きいほど、使用時などの加熱時に、実装素子とリードフレームとを接合するはんだに応力が作用してクラック等が生じ易くなる。

かかるリードフレームと樹脂部材との線膨張係数差の影響を緩和するためには、樹脂部材の厚みを小さくすることが考えられる。しかし、単純に樹脂部材の厚みを小さくすると、回路装置全体の剛性が下がって、振動に対する回路装置の強度が低下してしまう。例えば、実装素子として加速度センサが搭載される回路装置では、加速度センサの特性に悪影響が出て、検出加速度に基づく車両衝突判定などが誤るおそれがある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、全体の剛性を確保しつつ、リードフレームと樹脂部材との線膨張係数差に起因するはんだクラック等の発生を抑制することが可能な回路装置を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、実装素子（１４）がはんだ（１８）により接合されたリードフレーム（１６）と、前記リードフレームを囲むように保持する、線膨張係数が前記リードフレームの線膨張係数に比して大きい固定樹脂部材（２０）と、を備える回路装置（１０）であって、前記固定樹脂部材（２０）は、前記リードフレームに対する前記実装素子が接合される実装面側（２０ａ）の厚み（ｔａ）が、前記リードフレームに対する前記実装面側とは逆側である反対面側（２０ｂ）の厚み（ｔｂ）に比して小さくなるように形成されている回路装置である。

また、上記した課題を解決するためになされた請求項２記載の発明は、実装素子（１４）がはんだ（１８）により接合されたリードフレーム（１６）と、前記リードフレームを囲むように保持する、線膨張係数が前記リードフレームの線膨張係数に比して大きい固定樹脂部材（２０）と、を備える回路装置（１０）であって、前記リードフレーム（１６）は、前記固定樹脂部材（２０）の、該リードフレームに対する前記実装素子が接合される実装面側（２０ａ）の厚みが、該リードフレームに対する前記実装面側とは逆側である反対面側（２０ｂ）の厚みに比して小さくなるように配置されている回路装置である。

これらの構成によれば、熱の影響により固定樹脂部材（２０）がリードフレーム（１６）を引っ張る力が発生したとき、実装面側（２０ａ）のはんだ（１８）に作用する歪みが圧縮歪みとなるので、はんだ（１８）でのクラック等の発生が抑制される。また、固定樹脂部材（２０）とリードフレーム（１６）との線膨張係数差の影響を下げるために、単純に固定樹脂部材（２０）の厚みを小さくすることは不要であって、固定樹脂部材（２０）のリードフレーム（１６）に対する実装面側（２０ａ）の厚み（ｔａ）を反対面側（２０ｂ）の厚み（ｔｂ）に比して小さくすればよいので、回路装置（１０）全体の剛性が確保される。

尚、この欄及び特許請求の範囲に記載した各構成要素の後に書かれた括弧内の符号は、それらの各構成要素と後述する実施形態記載の構成要素との対応関係を示すものである。

本発明の一実施形態に係る回路装置の斜視図である。本実施形態に係る回路装置の断面図である。本実施形態に係る回路装置の反り発生時の断面図である。本発明の変形例に係る回路装置の斜視図である。

以下、本発明の回路装置の具体的な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

本発明の一実施形態に係る回路装置１０は、例えば車両に搭載される衝突判定などを行う電子制御ユニットなどに収容される装置であって、図１に示す如く回路基板であるプリント基板１２上に載置されてその表面に実装される電子部品である。

図１及び図２に示す如く、回路装置１０は、実装素子１４を備えている。実装素子１４は、例えば、車両衝突判定に用いる加速度に応じた信号を出力するセンサ素子や角速度に応じた信号を出力するセンサ素子，磁気に応じた信号を出力するセンサ素子，コンデンサ，抵抗などの素子である。回路装置１０は、実装素子１４に外部からの信号を入力し或いは実装素子１４の出力する信号を外部へ出力するための装置である。

回路装置１０は、また、リードフレーム１６を備えている。リードフレーム１６には、上記の実装素子１４が電気的に接続されている。実装素子１４は、リードフレーム１６にはんだ１８により接合される。リードフレーム１６は、実装素子１４の電源端子、接地端子、又は出力端子として機能するリード端子である。リードフレーム１６は、プリント基板１２上に形成されている回路配線に接続される。

リードフレーム１６は、導電性素材を細長い板状に打ち抜いて形成される部材である。リードフレーム１６の材質は、例えば、アルミニウムや銅などの導電性を有する金属材料である。リードフレーム１６の線膨張係数は、その素材に応じて決まる例えば１５（１０^−６／Ｋ）〜２５（１０^−６／Ｋ）などである。実装素子１４の電源端子、接地端子、及び出力端子として複数のリードフレーム１６は、同一面上に並列に配置される。

回路装置１０は、また、固定樹脂部材２０を備えている。固定樹脂部材２０は、上記のリードフレーム１６を保持するための部材である。固定樹脂部材２０は、例えば接着性や耐食性，耐熱性などに優れた熱硬化性のエポキシ樹脂や熱可塑性のＬＣＰ樹脂などの素材により構成されている。固定樹脂部材２０の線膨張係数は、リードフレーム１６の線膨張係数に比して大きく、その素材に応じて決まる例えば３０（１０^−６／Ｋ）〜５０（１０^−６／Ｋ）などである。回路装置１０は、リードフレーム１６を固定樹脂部材２０を用いてモールドすることで矩形体形状に形成されている。

リードフレーム１６は、実装素子１４がはんだ１８により接合される部位において外部に露出しており、その他の部位において固定樹脂部材２０により囲まれることにより保持されている。すなわち、固定樹脂部材２０は、実装素子１４がリードフレーム１６に対してはんだ１８により接合される部位に対応した溝２２を有しており、その溝２２が設けられた部位を除いて、リードフレーム１６を囲むように保持している。

リードフレーム１６は、実装素子１４が接合される実装面とその実装面に対する反対側の反対面との間において所定厚みｔ０を有している。固定樹脂部材２０は、溝２２が設けられた部位を除いたほぼ全面で、リードフレーム１６の厚さ方向と同じ方向において所定厚みｔを有している。尚、この固定樹脂部材２０の厚みｔは、回路装置１０における所定以下の振動に対する強度が確保される値に設定されている。この固定樹脂部材２０の厚みｔは、実装素子１４の接合部位を除いて回路装置１０の厚みと同じである。この厚みｔは、回路装置１０全体の剛性を確保する観点から、リードフレーム１６の厚みｔ０に対して４倍以上であることが望ましい。

また、固定樹脂部材２０は、リードフレーム１６を挟む部位において実装素子１４が接合される実装面側の厚みｔａとその実装面側に対して逆側である反対面側の厚みｔｂとがそれぞれ規定されたものとなっている。以下、固定樹脂部材２０の実装面側を実装面側２０ａと、また、その反対面側を反対面側２０ｂと、それぞれ称す。

固定樹脂部材２０の実装面側２０ａは、リードフレーム１６の厚さ方向と同じ方向において所定厚みｔａを有している。固定樹脂部材２０の反対面側２０ｂは、リードフレーム１６の厚さ方向と同じ方向において所定厚みｔｂを有している。所定厚みｔａは、所定厚みｔｂに比して小さくなるように設定されている。すなわち、固定樹脂部材２０は、実装面側２０ａの厚みｔａが反対面側２０ｂの厚みｔｂに比して小さくなるように形成されている。リードフレーム１６は、固定樹脂部材２０に対して、その実装面側２０ａの厚みｔａがその反対面側２０ｂの厚みｔｂに比して小さくなるように配置されて保持されている。

このように実装素子１４がはんだ１８によりリードフレーム１６に接合されると共にそのリードフレーム１６が固定樹脂部材２０に保持されることにより、上記した構造を有する回路装置１０が製造されると、実装面側２０ａの厚みｔａが反対面側２０ｂの厚みｔｂに比して小さい状態でリードフレーム１６が固定樹脂部材２０により保持されることとなる。

上記の如く、固定樹脂部材２０の線膨張係数は、リードフレーム１６の線膨張係数に比して大きい。このため、上記の構造を有する回路装置１０においては、製造後の使用時などに常温状態から高温状態へ移行した際にその熱の影響により固定樹脂部材２０がリードフレーム１６を引っ張る力が発生する。また、上記の如く、固定樹脂部材２０の実装面側２０ａの厚みｔａは、その反対面側２０ｂの厚みｔｂに比して小さい。このため、上記した固定樹脂部材２０がリードフレーム１６を引っ張る引張り力は、実装面側２０ａの方が反対面側２０ｂの方に比べて小さなものとなる。この場合、回路装置１０には、図３に示す如く、実装面側２０ａを内周側としかつ反対面側２０ｂを外周側として湾曲する反りが発生する。

かかる構造においては、上記した引張り力の発生時、実装面側２０ａにある実装素子１４とリードフレーム１６とを接合するはんだ１８に作用する歪みが圧縮歪みとなる。圧縮歪みに対するはんだ強度は、引張り歪みに対するはんだ強度に比べて高い。このため、回路装置１０によれば、実装面側２０ａの厚みｔａが反対面側２０ｂの厚みｔｂと同じ或いはその厚みｔｂを上回る回路装置に比べて、固定樹脂部材２０の熱膨張係数とリードフレーム１６の線膨張係数との差に起因するはんだクラック等の発生を抑制することができる。

また、本実施形態の回路装置１０においては、固定樹脂部材２０とリードフレーム１６との線膨張係数差の影響を下げるために、単純に固定樹脂部材２０の厚みを小さくすることは不要であって、固定樹脂部材２０のリードフレーム１６を挟んだ実装面側２０ａの厚みｔａと反対面側２０ｂの厚みｔｂとの関係を上記の如く規定すれば十分である。具体的には、実装面側２０ａの厚みｔａを反対面側２０ｂの厚みｔｂに比して小さくすればよい。この固定樹脂部材２０の厚みｔは、回路装置１０における所定以下の振動に対する強度が確保される値に設定されている。このため、回路装置１０全体の剛性を確保することができ、振動に対する回路装置１０の強度低下を防止することができる。

従って、本実施形態の回路装置１０によれば、全体の剛性を確保しつつ、リードフレーム１６と固定樹脂部材２０との線膨張係数差に起因するはんだクラック等の発生を抑制することができる。このため、回路装置１０の製造後、その特性を所望の特性に維持し易くすることができると共に、実装素子１４とリードフレーム１６とのはんだ１８による良好な接合を確保することができる。

以上、説明したことから明らかなように、回路装置１０は、実装素子１４がはんだ１８により接合されたリードフレーム１６と、リードフレーム１６を囲むように保持する、線膨張係数がリードフレーム１６の線膨張係数に比して大きい固定樹脂部材２０と、を備え、固定樹脂部材２０が、リードフレーム１６に対する実装素子１４が接合される実装面側２０ａの厚みｔａが、リードフレーム１６に対する実装面側２０ａとは逆側である反対面側２０ｂの厚みｔｂに比して小さくなるように形成されているものである。

また、回路装置１０は、実装素子１４がはんだ１８により接合されたリードフレーム１６と、リードフレーム１６を囲むように保持する、線膨張係数がリードフレーム１６の線膨張係数に比して大きい固定樹脂部材２０と、を備え、リードフレーム１６が、固定樹脂部材２０に対して、固定樹脂部材２０のリードフレーム１６に対する実装素子１４が接合される実装面側２０ａの厚みｔａが、リードフレーム１６に対する実装面側２０ａとは逆側である反対面側２０ｂの厚みｔｂに比して小さくなるように配置されているものである。

これらの構成によれば、熱の影響により固定樹脂部材２０がリードフレーム１６を引っ張る力が発生したとき、実装面側２０ａのはんだ１８に作用する歪みが圧縮歪みとなるので、はんだ１８でのクラック等の発生が抑制される。また、固定樹脂部材２０とリードフレーム１６との線膨張係数差の影響を下げるために、単純に固定樹脂部材２０の厚みを小さくすることは不要であって、固定樹脂部材２０の実装面側２０ａの厚みｔａを反対面側２０ｂの厚みｔｂに比して小さくすればよいので、回路装置１０全体の剛性が確保される。

また、回路装置１０は、全体の厚みがリードフレーム１６の厚みに対して４倍以上であるものである。この構成によれば、回路装置１０全体の剛性を確保することができる。

更に、回路装置１０は、リードフレーム１６が接続される回路配線が形成されているプリント基板１２の表面に実装されているものである。この構成によれば、実装素子１４をリードフレーム１６を介してプリント基板１２に接続させることができる。

尚、本発明は、上述した実施形態や変形例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことが可能である。

例えば、上記の実施形態においては、回路装置１０がプリント基板１２の表面に実装されて、その回路装置１０のリードフレーム１６がそのプリント基板１２上の回路配線に接続されている。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、図４に示す如く、回路装置１０が筐体３０内に収容されて、回路装置１０のリードフレーム１６がその筐体３０内で、筐体３０の側面に設けられた外部接続コネクタ３２に至るまで延びて、その外部接続コネクタ３２に接続されるものとしてもよい。尚、かかる変形例において、リードフレーム１６を備える回路装置１０は、樹脂製のカバーを介してオーバーモールドされることとしてもよいし、また、そのオーバーモールドによって筐体３０を構成することとしてもよい。

この変形例において、回路装置１０は、リードフレーム１６が外部接続コネクタ３２に接続されているものである。この構成によれば、実装素子１４をリードフレーム１６及び外部接続コネクタ３２を介して、実装素子１４の出力信号に基づいて制御を行う外部の制御装置などに接続させることができる。

１０回路装置、１２プリント基板、１４実装素子、１６リードフレーム、１８はんだ、２０固定樹脂部材、２０ａ実装面側、２０ｂ反対面側、３０筐体、３２外部接続コネクタ。

Claims

実装素子（１４）がはんだ（１８）により接合されたリードフレーム（１６）と、前記リードフレームを囲むように保持する、線膨張係数が前記リードフレームの線膨張係数に比して大きい固定樹脂部材（２０）と、を備える回路装置（１０）であって、
前記固定樹脂部材（２０）は、前記リードフレームに対する前記実装素子が接合される実装面側（２０ａ）の厚み（ｔａ）が、前記リードフレームに対する前記実装面側とは逆側である反対面側（２０ｂ）の厚み（ｔｂ）に比して小さくなるように形成されている回路装置。
実装素子（１４）がはんだ（１８）により接合されたリードフレーム（１６）と、前記リードフレームを囲むように保持する、線膨張係数が前記リードフレームの線膨張係数に比して大きい固定樹脂部材（２０）と、を備える回路装置（１０）であって、
前記リードフレーム（１６）は、前記固定樹脂部材（２０）に対して、該固定樹脂部材の該リードフレームに対する前記実装素子が接合される実装面側（２０ａ）の厚み（ｔａ）が、該リードフレームに対する前記実装面側とは逆側である反対面側（２０ｂ）の厚み（ｔｂ）に比して小さくなるように配置されている回路装置。
全体の厚みが前記リードフレーム（１６）の厚みに対して４倍以上である請求項１又は２記載の回路装置。
前記リードフレームが接続される回路配線が形成されているプリント基板（１２）の表面に実装されている請求項１乃至３の何れか一項記載の回路装置。
前記リードフレームが外部接続コネクタ（３２）に接続されている請求項１乃至３の何れか一項記載の回路装置。