JP4950581B2 - 回路モジュール - Google Patents

Description

本発明は、回路基板を有する回路モジュールに関する。

例えば、特許文献１に記載された回路モジュールにおいては、マザーボード（第２回路基板）上に、半導体モジュール基板（第１回路基板）と半導体回路とが実装されている。この回路モジュールにおいては、半導体モジュール基板のランド（第１ランド）にはんだ接合されていると共に外縁から外部に向かって突出したリード端子が、マザーボード上のランド（第２ランド）にはんだ接合されている。
このように、半導体モジュール基板をマザーボード上に実装するためのリード端子が半導体モジュール基板の外縁から外部に向かって突出しているため、半導体モジュールを実装するために必要な面積が大きくなり、マザーボード上の実装密度が低下して、回路モジュールが大形化しやすい。

一方、特許文献２に記載されているＢＧＡ（Ball Grid Array）型パッケージを用いる回路モジュールは、パッケージ（第１回路基板）の電極パッド（第１ランド）と、これに対向するプリント基板（第２回路基板）の電極パット（第２ランド）とがはんだボールとの溶融接続により電気的に接続されるものである。
このはんだボールは、パッケージとプリント基板との間に配置されるため、パッケージの外縁から外側に向かって突出しにくい。このため、プリント基板上の実装密度が向上しやすくなり、回路モジュールの小形化を図ることができる。

特開２００３−９２１５８（図１） 特開平９−２３２４６４（図４）

しかしながら、特許文献２においては、パッケージとプリント基板とが複数のはんだボールによって電気的に接続されている場合、各パッドとはんだボールとが溶融接続されるときに、はんだボール間で溶融具合が不均一になることがある。これにより、パッケージがプリント基板に対して傾き、はんだボールがパッドから剥離してパッド間の接続不良となることがある。

本発明の主たる目的は、前記の特許文献１、２の問題点を鑑みて、小形化を図りつつ接続不良を抑制することができる回路モジュールを提供することである。

本発明の回路モジュールは、一方主面に発熱部品が実装されるとともに、前記一方主面と反対側の他方主面における前記発熱部品の実装位置の裏面側に相当する位置に第１ランドが形成された第１回路基板と、前記第１回路基板と離間して配置され、表面に前記第１ランドと対向する第２ランドが形成された第２回路基板と、前記第１ランドと前記第２ランドとの間に配置され、前記第１ランドおよび前記第２ランドのそれぞれとはんだ接合されるとともに、前記はんだ接合に用いられるはんだより高い融点を有する金属体とを備えており、前記発熱部品と前記第１ランドとは、前記第１回路基板の内部に形成された配線パターンを介して互いに電気的に接続されている。

本発明においては、前記金属体が、鉄またはリン青銅の表面にはんだメッキされたものでもよい。

また、本発明においては、前記金属体が、円柱形状または角柱形状を有していてもよい。

このとき、前記発熱部品が、スイッチング回路、整流回路および電流検出回路の少なくともいずれかを構成していてもよい。

本発明によると、金属体が第１回路基板と第２回路基板との間に配置されているため、回路モジュールの小形化を図ることができる。
また、金属体がはんだ接合に用いられるはんだよりも高い融点を有しているため、第１ランドおよび第２ランドと、金属体とがはんだ接合されるときに金属体が溶融しにくい。これにより、第１回路基板と第２回路基板とが所定の位置関係を保つことができ、金属体が第１ランドおよび第２ランドから離間するのを抑制することができる。これにより第１ランドおよび第２ランド間の接続不良を抑制することができる。

このとき、金属体を、鉄またはリン青銅の表面にはんだメッキされたものにしたり、円柱または角柱を有する形状にしたりすることにより、金属体を安価に製造することができる。

また、配線パターンを介して第１ランドと熱的に結合（熱伝導性のよい金属で互いに接続）されるように第１回路基板に実装された発熱部品と金属体とを対向させることによって、発熱部品から発生した熱が、配線パターンおよび第１ランドを介して当該発熱部品と対向している金属体に効率よく伝導され、発熱部品の周囲に伝導されにくくなっているため、発熱部品の周囲に実装された他の電子部品に与える熱的な影響を小さくすることができる。

以下、本発明の好適な実施形態である回路モジュールについて、図面を参照しつつ説明する。

図１は本発明の実施形態に係る回路モジュールの斜視図である。図２は、図１に示す回路モジュールのＸ線方向からの側面図である。

図１および図２に示す回路モジュール１は、外部から入力された直流電圧を所望の電圧に安定させるＤＣ−ＤＣコンバータである。
また、回路モジュール１は、マザー基板２（第２回路基板）と、マザー基板２上に表面実装されたモジュール基板３（第１回路基板）および電子部品４と、マザー基板２上にモジュール基板３を表面実装するための金属体５とを有している。金属体５は、鉄またはリン青銅の表面にはんだメッキされたものであり、角柱形状を有している。

マザー基板２は、その上面に複数のランド１２、１３が形成されている。そして、ランド１２（第２ランド）には、金属体５の下面がはんだ接合されている。また、ランド１３には、電子部品４がはんだ接合により表面実装されている。

モジュール基板３は、上面および下面に複数のランド１５が形成されている。ランド１５には、電子部品１４がはんだ接合により表面実装されている。
また、上面中央にスイッチング素子６をはんだ接合するためのランド１６が形成されている。スイッチング素子６は、高速で電流をスイッチングさせて、高周波の波形を作り出して電圧を制御するものである。このスイッチング動作により、スイッチング素子６は発熱する。

また、下面の四隅近傍および下面中央にランド１１（第１ランド）が形成されている。ランド１１には、金属体５の上面がはんだ接合されている。
モジュール基板３の上面に形成されたランド１６と下面に形成されたランド１１とは互いに対向していると共に、モジュール基板３の中央内部に形成された配線パターン１０を介して互いに電気的に接続されている。したがって、金属体５がスイッチング素子６と対向している。
また、スイッチング素子６は、ランド１６、配線パターン１０、ランド１１を介して金属体５と熱的に結合されている。

このように、配線パターン１０を介してランド１１と熱的に結合されるようにモジュール基板３に実装されたスイッチング素子６と金属体５とを対向させることによって、スイッチング素子６から発生した熱が、配線パターン１０およびランド１１を介してスイッチング素子６と対向している金属体５に効率よく伝導される。このように、スイッチング素子６から発生した熱がスイッチング素子６の周囲に伝導されにくくなっているため、スイッチング素子６の周囲に実装された電子部品１４に与える熱的な影響を小さくすることができる。

次に、回路モジュール１の製造方法について図３および図４を参照しつつ説明する。図３は、金属体５の製造方法を示す図である。図４は、モジュール基板３の側面図である。

まず、金属体５を製造する。上述したように、金属体５は、鉄またはリン青銅で形成されており、図３に示すように、長尺な形状をしている角柱７を任意の長さに切断する。そして、切断された部材の表面にはんだメッキを施すことにより金属体５が完成する。なお、金属体５は、鉄またはリン青銅で形成されているため、はんだ接合に用いられるはんだよりも高い融点を有している

このように、金属体５は、角柱形状の鉄またはリン青銅の表面にはんだメッキを施すという安価な方法で製造することができる。

次に、モジュール基板３を製造する。ペースト状のはんだをランド１５、１６に印刷し、ランド１５、１６に電子部品１４、スイッチング素子６を実装し加熱する。
そして、モジュール基板３を反転させて、ペースト状のはんだをランド１１に印刷し金属体５の上面を、配置して加熱する。
これにより、モジュール基板３に金属体５、電子部品１４およびスイッチング素子６がはんだ接合により実装される（図４参照）。

次に、ペースト状のはんだが印刷されたランド１２および１３を有するマザー基板２を製造する。そして、マザー基板２のランド１２にモジュール基板３にはんだ接合された金属体５の下面を、ランド１３に電子部品４をそれぞれ配置して加熱する。これにより、各ランドのはんだが溶融して、マザー基板２の上面に電子部品４および金属体５がはんだ接合により実装される（図１および図２参照）。

以上、説明したように、本実施形態によると、金属体５がマザー基板２とモジュール基板３との間に配置されているため、回路モジュール１の小形化を図ることができる。
また、金属体５がはんだ接合に用いられるはんだよりも高い融点を有しているため、ランド１１、１２と、金属体５とがはんだ接合されるときに金属体５が溶融しにくい。
これにより、マザー基板２とモジュール基板３とが互いに平行な位置関係を保つことができ、金属体５がランド１１、１２から離間するのを抑制することができる。これによりランド１１、１２間の接続不良を抑制することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はその趣旨を越えない範囲において変更が可能である。
例えば、上述した実施形態では、図３に示すように、角柱７を任意の長さに切断して、はんだメッキをすることにより角柱形状を有する金属体５を形成したが、図５に示すように、円柱８を任意の長さに切断して、はんだメッキをすることにより円柱形状を有する金属体を形成してもよい。また、金属体は、角柱または円柱以外の形状を有していてもよい。

また、上述した実施形態においては、金属体５が、鉄またはリン青銅により形成される構成であるが、はんだより高い融点を有している導電性金属であれば他の部材で形成されていてもよい。

また、上述した実施形態においては、金属体５の1つが基板中央に配置された発熱部品であるスイッチング素子６と対向している位置に配置される構成となっているが、発熱部品の配置位置は任意の位置であってよい。

また、上述した実施形態においては、ＤＣ−ＤＣコンバータとして機能する回路モジュール１について説明したが、回路基板を積層する構成であれば他の機能を有するものであってもよい。例えば、その機能に応じて発熱部品が整流回路や電流検出回路などであってもよい。

本発明の実施形態に係る回路モジュールの斜視図である。 図１に示す回路モジュールのＸ線方向からの側面図である。 金属体５の製造方法を示す図である。 モジュール基板３の側面図である。 本発明の実施形態に係る回路モジュールの変形例を示す図である。

符号の説明

１ 回路モジュール
２ マザー基板（第２回路基板）
３ モジュール基板（第１回路基板）
４ 電子部品
５ 金属体
６ スイッチング素子
７ 角柱
８ 円柱
９ 金属体
１０ 配線パターン
１１ ランド（第１ランド）
１２ ランド（第２ランド）
１３、１５、１６ ランド
１４ 電子部品

Claims (4)

1. 一方主面に発熱部品が実装されるとともに、前記一方主面と反対側の他方主面における前記発熱部品の実装位置の裏面側に相当する位置に第１ランドが形成された第１回路基板と、
   前記第１回路基板と離間して配置され、表面に前記第１ランドと対向する第２ランドが形成された第２回路基板と、
   前記第１ランドと前記第２ランドとの間に配置され、前記第１ランドおよび前記第２ランドのそれぞれとはんだ接合されるとともに、前記はんだ接合に用いられるはんだより高い融点を有する金属体とを備えており、
   前記発熱部品と前記第１ランドとは、前記第１回路基板の内部に形成された配線パターンを介して互い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。
2. 前記金属体が、鉄またはリン青銅の表面にはんだメッキされたものであることを特徴とする請求項１に記載の回路モジュール。
3. 前記金属体が、円柱形状または角柱形状を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の回路モジュール。
4. 前記発熱部品が、スイッチング回路、整流回路および電流検出回路の少なくともいずれかを構成していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の回路モジュール。
   

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