JP4634230B2 - Circuit boards, electronic components and electrical junction boxes - Google Patents
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Description
本発明は、回路基板、電子部品及び電気接続箱に関するものである。 The present invention relates to a circuit board, an electronic component, and an electrical junction box.
従来より、自動車のバッテリーから各車載負荷へ電力を分配するための配電回路に、FET等のパワー半導体装置を用いたものが知られている(例えば特許文献1参照)。このようなパワー半導体装置は、例えば半導体チップをダイパッド上に半田等のろう材によって接合し、その半導体チップを封止樹脂により封止した構成になっており、外部に露出されたダイパッドやその他の電極板を回路基板上の導電路に半田付けすることにより基板上に実装される。
上記のように、半田等のろう材を用いた接合作業の際には、接合しようとする導電路や電極板等とろう材との間に外気が挟み込まれて気泡ができることがある。また、加熱によりろう材や、あるいは導電路や電極板の表面に設けられたメッキ層からガスが発生して気泡となることもある。このようにして、接合後にろう材中に多くの気泡が残ると、ろう材が剥がれやすくなって電気接続の信頼性が損なわれたり、あるいは熱抵抗が大きくなって放熱性が大きく低下するおそれがある。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、その目的は、半田等のろう材中に残留する気泡を低減することで、放熱性の向上等を図るところにある。
As described above, when joining using a brazing material such as solder, external air may be sandwiched between the conductive path or electrode plate to be joined and the brazing material, thereby generating bubbles. Further, gas may be generated from the brazing material or the plating layer provided on the surface of the conductive path or the electrode plate by heating to form bubbles. In this way, if many bubbles remain in the brazing material after joining, the brazing material may be easily peeled off and the reliability of the electrical connection may be impaired, or the heat resistance may increase and the heat dissipation performance may be greatly reduced. is there.
The present invention has been completed based on the above circumstances, and an object of the present invention is to improve heat dissipation by reducing bubbles remaining in a brazing material such as solder.
上記の目的を達成するための手段として、請求項1の発明に係る回路基板は、電子部品がろう材を用いて接合される導電路を備えた回路基板であって、前記導電路は、銅箔からなる基材の表面にメッキ層を設けてなり、前記導電路の表面には、接合時に気体を逃がすための逃がし溝が、前記メッキ層の一部を除去することで形成されているところに特徴を有する。 As a means for achieving the above object, a circuit board according to the invention of claim 1 is a circuit board provided with a conductive path to which an electronic component is bonded using a brazing material, and the conductive path is made of copper. A plating layer is provided on the surface of a base material made of foil, and an escape groove for releasing gas at the time of joining is formed on the surface of the conductive path by removing a part of the plating layer. It has the characteristics.
請求項2の発明は、請求項1に記載のものにおいて、前記逃がし溝の底部は、周辺部よりも前記ろう材の濡れ性が低くされているところに特徴を有する。
The invention of
請求項3の発明は、請求項1または2に記載のものにおいて、前記逃がし溝は、前記メッキ層が線状に除去されてなるところに特徴を有する。 A third aspect of the invention is characterized in that, in the first or second aspect of the invention, the relief groove is formed by removing the plating layer in a linear shape.
請求項4の発明は、請求項1または2に記載のものにおいて、前記逃がし溝は、前記メッキ層が格子状に除去されてなるところに特徴を有する。 According to a fourth aspect of the present invention, the relief groove according to the first or second aspect is characterized in that the plating layer is removed in a lattice shape.
請求項5の発明に係る電子部品は、外部の導電路にろう材を用いて接合される電極板を有した電子部品であって、前記電極板の表面には、接合時に気体を逃がすための逃がし溝が形成されているところに特徴を有する。 An electronic component according to a fifth aspect of the present invention is an electronic component having an electrode plate that is bonded to an external conductive path using a brazing material. The surface of the electrode plate is for releasing gas during bonding. It is characterized in that a relief groove is formed.
請求項6の発明は、請求項5に記載のものにおいて、前記逃がし溝の底部は、周辺部よりも前記ろう材の濡れ性が低くされているところに特徴を有する。 A sixth aspect of the present invention is characterized in that, in the fifth aspect of the present invention, the bottom portion of the escape groove has a lower wettability of the brazing material than the peripheral portion.
請求項7の発明は、請求項5または6に記載のものにおいて、前記逃がし溝は、前記メッキ層が線状に除去されてなるところに特徴を有する。 A seventh aspect of the invention is characterized in that, in the fifth or sixth aspect , the escape groove is formed by removing the plating layer in a linear shape.
請求項8の発明は、請求項5または6に記載のものにおいて、前記逃がし溝は、前記メッキ層が格子状に除去されてなるところに特徴を有する。
The invention of claim 8 is characterized in that, in the invention of
請求項9の発明に係る回路基板は、請求項5から請求項8のいずれか一項に記載の電子部品を実装したところに特徴を有する。 A circuit board according to a ninth aspect of the invention is characterized in that the electronic component according to any one of the fifth to eighth aspects is mounted.
請求項10の発明に係る電気接続箱は、請求項1から請求項4及び請求項9のいずれか一項に記載の回路基板を備えたところに特徴を有する。
An electrical junction box according to the invention of
<請求項1の発明>
導電路の表面に逃がし溝が形成されているため、ろう材による接合時に気体が逃がし溝により逃がされる。これにより、ろう材中に残留する気泡を低減することができ、放熱性を向上させることができる。
また、逃がし溝は、メッキ層の一部を除去することで形成されるため、簡易に形成することができる。
<Invention of Claim 1>
Since the escape groove is formed on the surface of the conductive path, gas is escaped by the escape groove when joining with the brazing material. Thereby, bubbles remaining in the brazing material can be reduced, and heat dissipation can be improved.
Further, the escape groove can be easily formed because it is formed by removing a part of the plating layer.
<請求項2及び請求項6の発明>
逃がし溝の底部が周辺部に比べてろう材の濡れ性が低くなっているため、接合時に逃がし溝がろう材で埋められにくくなる。従って、逃がし溝の通気性を確保することができる。
<Invention of
Since the wettability of the brazing material is lower at the bottom of the escape groove than at the periphery, the escape groove is less likely to be filled with the brazing material at the time of joining. Therefore, the air permeability of the escape groove can be ensured.
<請求項3及び請求項7の発明>
逃がし溝は、メッキ層を線状に除去することで形成されている。このため、逃がし溝を例えばレーザ等によって簡易に形成することができる。
<Invention of
The escape groove is formed by removing the plating layer in a linear shape. For this reason, the escape groove can be easily formed by, for example, a laser.
<請求項4及び請求項8の発明>
逃がし溝は、メッキ層を格子状に除去することで形成されている。このため、逃がし溝を例えばレーザ等によって簡易に形成することができる。また、ろう材の流動を抑えることができる。
<Invention of
The escape groove is formed by removing the plating layer in a lattice shape. For this reason, the escape groove can be easily formed by, for example, a laser. Moreover, the flow of the brazing material can be suppressed.
<請求項5、請求項9及び請求項10の発明>
導電板の表面に逃がし溝が形成されているため、ろう材による接合時に気体が逃がし溝により逃がされる。これにより、ろう材中に残留する気泡を低減することができ、放熱性を向上させることができる。
<Invention of
Since the escape groove is formed on the surface of the conductive plate, gas is escaped by the escape groove when joining with the brazing material. Thereby, bubbles remaining in the brazing material can be reduced, and heat dissipation can be improved.
<実施形態1>
以下、本発明の実施形態1を図1ないし図4によって説明する。
本実施形態のパワー半導体装置1(本発明の電子部品に相当)は、自動車のバッテリーから各車載負荷へ電力を分配するために用いられる電気接続箱(図示せず)の一構成部品として用いられる。電気接続箱は、配電回路を構成する回路構成体2(本発明の回路基板に相当)をケース(図示せず)内に収容してなり、図1に示すように、この回路構成体2上にパワー半導体装置1が実装されている。
<Embodiment 1>
Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to FIGS.
The power semiconductor device 1 (corresponding to the electronic component of the present invention) of the present embodiment is used as a component of an electrical junction box (not shown) used for distributing electric power from a vehicle battery to each vehicle load. . The electrical junction box is configured by housing a circuit structure 2 (corresponding to the circuit board of the present invention) constituting the power distribution circuit in a case (not shown). As shown in FIG. A power semiconductor device 1 is mounted.
回路構成体2は、いわゆる両面プリント基板であって、絶縁性のベース基板3の表裏両面に、銅箔からなる導電路4及び絶縁皮膜5(ソルダーレジスト)のパターンを印刷することで形成されている。導電路4の一部は、絶縁皮膜5から露出されており、その露出部分において、図2にも示すように、銅箔4Aの表面に半田濡れ性に優れたNiメッキ層4Bが形成されることで、パワー半導体装置1等の電子部品が接続されるランド部6,7が形成されている。
The
パワー半導体装置1は、図1に示すように、平板状のダイパッド部10(本発明の電極板に相当)を備えており、その上面にMOS−FETチップ11が半田12により接合され、さらにそのMOS−FETチップ11が封止樹脂14により封止されている。ダイパッド部10は、図2にも示すように、銅合金からなる基材10Aの表面に半田濡れ性が良好なNi等のメッキ層10Bが設けられている。また、ダイパッド部10は、底面が封止樹脂14の外側に露出しており、その底面が半田15によりランド部7に接合されている。また、封止樹脂14の一側面からは、複数本のリード部16が延出されている。各リード部16は、MOS−FETチップ9の電極にボンディングワイヤ(図示せず)を介して接続されており、外側に延出した端部が半田17によりランド部6に接合されている。
As shown in FIG. 1, the power semiconductor device 1 includes a flat die pad portion 10 (corresponding to the electrode plate of the present invention), and a MOS-
ダイパッド部10の上下面、即ち半田12,15による接合がなされる面には、図2及び図3に示すように、格子状の逃がし溝20が形成されている。この逃がし溝20は、例えばダイパッド部10の表面にレーザ光線を照射して、メッキ層10Bの一部を除去することで形成される。このようにしてメッキ層10Bの一部が除去されると、除去された部分から露出した銅合金よりなる基材10Aの表面が酸化して酸化皮膜(図示せず)が形成される。このため、逃がし溝20の底部は、メッキ層10Bの表面に比べて半田濡れ性が低くなっている。
As shown in FIGS. 2 and 3, lattice-
一方、回路構成体2におけるランド部7の表面にも、図2及び図4に示すように、格子状の逃がし溝21が形成されている。この逃がし溝21も、ランド部7の表面へのレーザ光線の照射等により、メッキ層4Bの一部を除去することで形成される。逃がし溝21の底部は、銅箔4Aの表面に形成された酸化皮膜により、メッキ層4Bの表面に比べて半田濡れ性が低くなっている。
On the other hand, a lattice-
パワー半導体装置1を回路構成体2上に実装する場合には、まず回路構成体2の各ランド部6,7にスクリーン印刷等によりペースト状の半田15,17を印刷する。そして、その半田15,17の上に、パワー半導体装置1のリード部16及びダイパッド部10を載置し、リフロー炉(図示せず)で半田溶融温度まで加熱、冷却することにより、リード部16及びダイパッド部10と、各ランド部6,7とを半田付けする。
When the power semiconductor device 1 is mounted on the
上記接合工程において、リフロー炉にて半田15が溶融すると、その半田15が濡れ性の良いランド部7及びダイパッド部10のメッキ層4B,10Bの表面を伝って濡れ拡がる一方で、濡れ性の低い逃がし溝20,21の底部には付着しない。このため、ダイパッド部10若しくは導電路4と半田15との間に挟まれた外気や、半田15やメッキ層4B,10Bから発生したガスが逃がし溝20,21を通じて外部に逃がされる。これにより、冷却後に半田15中に残留する気泡が低減される。また、同じく上記の接合工程においては、逃がし溝20,21が格子状に形成されることで半田濡れ性が良好なメッキ層4B,10Bがブロック状に分断されているため、半田15がそのブロックよりも外側に流動しにくくなる。このため、半田溶融時にパワー半導体装置1が半田の流動に伴って移動することが防止され、部品の位置決めの精度を高めることができる。
In the above bonding step, when the
なお、パワー半導体装置1の製造の際には、ダイパッド部10の上面にMOS−FETチップ9が半田12により接合される。この半田付け作業は加熱処理により行われるが、この工程においてもダイパッド部10と半田12との間に挟まれた外気や、半田12やメッキ層10Bから発生したガスが、ダイパッド部10の上面に設けられた逃がし溝20により外部に逃がされる。また、逃がし溝20が格子状に形成されることで半田濡れ性が良好なメッキ層10Bがブロック状に分断されているため、半田12が流動しにくくなる。このため、半田溶融時にMOS−FETチップ9が半田の流動に伴って移動することが防止され、位置決め精度を高めることができる。
In manufacturing the power semiconductor device 1, the MOS-FET chip 9 is joined to the upper surface of the
以上のように本実施形態によれば、ランド部7及びダイパッド部10の表面に逃がし溝20,21が形成されているため、半田による接合時に気体が逃がし溝21により逃がされる。これにより、半田中に残留する気泡を低減することができ、放熱性を向上させることができる。
As described above, according to the present embodiment, since the
逃がし溝20,21の底部が周辺部(メッキ層4B,10Bの表面)に比べて半田濡れ性が低くなっているため、接合時に逃がし溝20,21が半田で埋められにくくなる。従って、逃がし溝20,21の通気性を確保することができる。
Since the bottoms of the
逃がし溝20,21は、メッキ層4B,10Bの一部を除去することで形成されるため、簡易に形成することができる。
Since the
また、逃がし溝20,21は、メッキ層4B,10Bを線状または格子状に除去することで形成されている。このため、逃がし溝20,21を例えばレーザ等によって簡易に形成することができる。また、逃がし溝20,21が格子状に形成されているため、半田の流動を抑えることができる。
Further, the
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
(1)上記実施形態では、ろう材として半田を用いたものを示したが、半田以外のろう材、例えば銀ろう等の硬ろうを用いたものも本発明に含まれる。
(2)上記実施形態では、逃がし溝を格子状に形成したものを示したが、逃がし溝の形状は適宜変更できる。例えば図5に示したものでは、線状の8本の逃がし溝21Aがランド部7の中心から放射状に延びて形成されている。また、図6に示したものでは、ランド部7のうち中央を除いた外周部に8本の線状の逃がし溝21Bが放射状に延びて形成されている。
(3)上記実施形態では、逃がし溝をダイパッド部とダイパッド部が接合されるランド部に設けたものを示したが、本発明によれば、電子部品が有するダイパッド部以外の電極板(リード部等)や、その電極板と接合される回路基板の導電路に逃がし溝を設けても良い。
(4)上記実施形態に例示した製造工程はあくまでも一例であって、適宜に変更可能である。
(5)メッキ層は、異なる成分を含む層が複数積層されたものであっても良い。この場合、逃がし溝を形成するために、メッキ層を形成する複数の層の全てを削っても良く、表面側の一部の層のみを削っても良い。
(6)逃がし溝は、導電路、電極板のメッキ層を削って形成しても良い。
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the embodiments described with reference to the above description and drawings. For example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention, and further, within the scope not departing from the gist of the invention other than the following. Various modifications can be made.
(1) In the above embodiment, the soldering material is used as the brazing material. However, a soldering material other than solder, for example, a soldering material such as silver solder is also included in the present invention.
(2) In the above embodiment, the relief grooves are formed in a lattice shape, but the shape of the relief grooves can be changed as appropriate. For example, in the case shown in FIG. 5, eight
(3) In the above embodiment, the relief groove is provided in the land portion where the die pad portion and the die pad portion are joined. However, according to the present invention, the electrode plate (lead portion) other than the die pad portion included in the electronic component is shown. Etc.) or a relief groove may be provided in the conductive path of the circuit board to be joined to the electrode plate.
(4) The manufacturing process illustrated in the above embodiment is merely an example, and can be changed as appropriate.
(5) The plating layer may be a laminate of a plurality of layers containing different components. In this case, in order to form the relief groove, all of the plurality of layers forming the plating layer may be removed, or only a part of the surface side layer may be removed.
(6) The escape groove may be formed by cutting the conductive path and the plating layer of the electrode plate .
1…パワー半導体装置
2…回路構成体(回路基板)
4…導電路
7A…銅箔(基材)
7B…メッキ層
10…ダイパッド部(電極板)
10A…基材
10B…メッキ層
12,15…半田(ろう材)
20,21,21A,21B…逃がし溝
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
4 ...
7B ... Plating
10A ...
20, 21, 21A, 21B ... Relief groove
Claims (10)
前記導電路は、銅箔からなる基材の表面にメッキ層を設けてなり、
前記導電路の表面には、接合時に気体を逃がすための逃がし溝が、前記メッキ層の一部を除去することで形成されていることを特徴とする回路基板。 A circuit board having a conductive path to which an electronic component is bonded using a brazing material,
The conductive path is provided with a plating layer on the surface of a base material made of copper foil,
A circuit board, wherein a relief groove for allowing gas to escape at the time of bonding is formed on a surface of the conductive path by removing a part of the plating layer.
前記電極板は、銅合金からなる基材の表面にメッキ層を設けて構成され、
前記電極板の表面には、接合時に気体を逃がすための逃がし溝が、前記メッキ層の一部を除去することで形成されていることを特徴とする電子部品。 An electronic component having an electrode plate joined to the external conductive path using a brazing material,
The electrode plate is configured by providing a plating layer on the surface of a base material made of a copper alloy,
An electronic component, wherein a relief groove for allowing gas to escape at the time of joining is formed on the surface of the electrode plate by removing a part of the plating layer.
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