JP5088310B2 - 電子回路装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電子回路装置に関し、特に電源ユニットに組み込まれ電源モジュールとして使用され、磁性体を樹脂封止体内部に含む電子回路装置に関する。
例えば汎用テレビジョンの電源ユニットには、直流−直流（ＤＣ−ＤＣ）コンバータが組み込まれている。ＤＣ−ＤＣコンバータは、例えば一般家庭用１００Ｖの交流電圧から変換された直流電圧を、更に制御回路ユニット、駆動回路ユニット等に使用される直流電圧に変換する。ＤＣ−ＤＣコンバータは、最終的に１２Ｖや２４Ｖの直流電圧を生成する。
薄型化並びに大画面化の傾向にある液晶テレビジョン、プラズマテレビジョン等の汎用テレビジョンの開発には電源ユニットの薄型化並びに小型化が重要な課題になっている。ＤＣ−ＤＣコンバータを構築する複数の電子部品を１つの電源モジュールとしてパッケージングがなされた電子回路装置を製作すれば、電源ユニットの薄型化並びに小型化を容易に実現することができ、更に電源ユニットを組み込む際の取り扱いが容易になる。
ＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、直流電圧変換にはトランスが使用されている。トランスは磁性体材料からなるコアとコアに巻き回されるコイルとを備えている。例えば、トランスファーモールド技術を用いてトランスを樹脂モールドした場合には、トランスのコアの線膨張係数と樹脂の線膨張係数との違いから発生する応力がコアに及ぼす影響が懸念される。
下記特許文献１には、樹脂モールド後の樹脂による応力や衝撃を緩和し、磁気特性の劣化やコアの割れに強い応力緩和トランスが開示されている。この応力緩和トランスは、フェライトコアとコイルボビンとを有し、フェライトコアの表面全体及びフェライトコアとコイルボビンとの隙間を緩衝用樹脂で覆い、更にこの緩衝用樹脂の外側をヤング率の高い外層樹脂で覆う構造を有する。
また、下記特許文献２には、フェライトコア本体の表面を弾力性に富む樹脂からなる内側層で覆い、更にこの内側層を電気絶縁性に富む外側樹脂層でコーティングしたフェライトコアが開示されている。
特開２００２−１６４２２９号公報 特開平０３−０１２９０６号公報
しかしながら、上記特許文献１に開示された応力緩和トランス並びに上記特許文献２に開示されたフェライトコアにおいては、以下の点について配慮がなされていなかった。
特許文献１に開示された応力緩和トランスは、フェライトコア及びコイルボビンを緩衝用樹脂と外層樹脂との２層の樹脂で覆い、しかもフェライトコアの全体を覆う構造を有する。一方、特許文献２に開示されたフェライトコアは、その本体を内側層と外側樹脂層との２層の樹脂で覆い、しかも本体の全体を覆う構造を有する。いずれも２層の樹脂構造を有し、構造が複雑になるばかりか全体的に厚くなり、フェライトコアに発生する応力緩和とこのフェライトコアを使用する電子回路装置の薄型化及び小型化とを同時に実現することが難しかった。
本発明は上記課題を解決するためになされたものである。従って、本発明は、磁性体に発生する応力を減少することができ、かつ薄型化及び小型化を実現することができる電子回路装置を提供することである。
上記課題を解決するために、本発明の実施の形態に係る第１の特徴は、電子回路装置において、基板と、基板に搭載された磁性体と、基板及び磁性体を被覆する樹脂封止体と、を備え、樹脂封止体内部において、基板の表面からの膜厚が磁性体の側面から離れるに従って徐々に薄くなるように磁性体の側面周囲から基板に渡って配設され、樹脂封止体が磁性体に与える応力を減少する硬化型応力緩和材を備え、基板の膜厚方向に沿った硬化型応力緩和材の断面形状が、基板の表面に沿って延伸する部分を底辺とし磁性体の側面に沿って延伸する部分を高さとする三角形である。
実施の形態の第１の特徴に係る電子回路装置において、磁性体の上面に硬化型応力緩和材を更に備え、硬化型応力緩和材の磁性体の上面からの膜厚が硬化型応力緩和材の磁性体の側面から終端までの半値幅の膜厚に対して薄く設定されていることが好ましい。
本発明の実施の形態に係る第２の特徴は、電子回路装置において、基板と、基板に搭載され、巻線が配設された積層基板及びこの積層基板の一部を挟み込み磁性体からなるコアを有する電子部品と、基板及び電子部品を被覆する樹脂封止体と、を備え、樹脂封止体内部において、基板の表面からの膜厚がコアの側面から離れるに従って徐々に薄くなるようにコアの側面周囲から基板に渡って配設され、樹脂封止体がコアに与える応力を減少する硬化型応力緩和材を備え、基板の膜厚方向に沿った硬化型応力緩和材の断面形状が、基板の表面に沿って延伸する部分を底辺としコアの側面に沿って延伸する部分を高さとする三角形である。
実施の形態の第２の特徴に係る電子回路装置において、硬化型応力緩和材は電子部品の積層基板と基板との接続領域にも配設されていることが好ましい。
実施の形態の第２の特徴に係る電子回路装置において、硬化型応力緩和材は熱硬化型、紫外線硬化型、室温硬化型のいずれか１つのシリコーン樹脂又はエポキシ樹脂であり、樹脂封止体はエポキシ樹脂であることが好ましい。
本発明によれば、磁性体に発生する応力を減少することができ、かつ薄型化並びに小型化を実現することができる電子回路装置を提供することができる。
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
また、以下に示す実施の形態はこの発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は各構成部品の配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態は、電源モジュールとしての電子回路装置に本発明を適用した例を説明するものである。ここでは、電子回路装置はＤＣ−ＤＣコンバータである。
［電子回路装置のシステムブロック構成］
図６に示すように、第１の実施の形態に係る電子回路装置１は、ＤＣ−ＤＣコンバータを１つの電源モジュール（電子部品）として構築している。この電子回路装置１は、トランジスタ部２、第１のトランス３、コンデンサ４１、４２、４３、ダイオード５、制御部６、第２のトランス７及び温度検出部８を少なくとも備えている。また、電子回路装置１においては、入力端子Ｖin+、Ｖin-、出力端子Ｖout+、Ｖout-、直流電圧端子ＤＣＩＮ、切換信号端子ＯＮ／ＯＦＦ、出力電圧調整端子ＴＲＭが配設されている。
トランジスタ部２は、第１の絶縁ゲート型トランジスタ（以下、単にＩＧＦＥＴ（insulated gate field effect transistor）という。）２１と、第２のＩＧＦＥＴ２２と、ダイオード２３及び２４とを備えている。ここで、ＩＧＦＥＴとは、ＭＯＳＦＥＴ（metal oxide semiconductor field effect transistor）、ＭＩＳＦＥＴ（metal insulated semiconductor field effect transistor）のいずれも含む意味において使用される。なお、トランジスタ部２においては、同等の機能を有していれば、ＩＧＦＥＴに限定されるものではなく、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、バイポーラトランジスタ等を使用することができる。
第１のＩＧＦＥＴ２１の主電極の一端は入力端子Ｖin+に接続され、主電極の他端は第２のＩＧＦＥＴ２２の主電極の一端に接続され、ゲート電極は第２のトランス７に接続されている。第１のＩＧＦＥＴ２１の主電極の一端と他端との間には逆バイアス方向にダイオード２３が設けられている。第２のＩＧＦＥＴ２２の主電極の他端は入力端子Ｖin-に接続され、ゲート電極は第２のトランス７に接続されている。第２のＩＧＦＥＴ２２の主電極の一端と他端との間には逆バイアス方向にダイオード２４が設けられている。また、入力端子Ｖin+とＶin-との間にはコンデンサ４２が挿入されている。
第１のトランス３は、一次側巻線（コイル）３１、二次側巻線（コイル）３２及びコア３３を備えている。一次側巻線３１の一端はトランジスタ部２の出力つまり第１のＩＧＦＥＴ２１の主電極の他端及び第２のＩＧＦＥＴ２２の主電極の一端に接続され、他端はコンデンサ４１を電気的に直列に介在させて入力端子Ｖin-に接続されている。二次側巻線３２の一端はダイオード５を電気的に直列に介在させて出力端子Ｖout+に接続され、他端は出力端子Ｖout-に接続されている。
出力端子Ｖout+とＶout-との間には、コンデンサ４３、温度検出部８のそれぞれが電気的に並列に挿入されている。温度検出部８は、電子回路装置１の温度を検出し、その検出結果を制御部６に出力する。制御部６においては、温度検出部８からの検出結果に基づき予め設定された温度上昇が検出された場合には、第２のトランス７を介してトランジスタ部２の動作を停止させる制御を行うことができる。
制御部６は、図示しないが、制御用ＩＣとフォトカプラとを少なくとも備えている。この制御部６は、切換信号端子ＯＮ／ＯＦＦから入力される切換信号に基づき、この電子回路装置１のＤＣ−ＤＣコンバータ動作の制御を行う。
［電子回路装置の動作］
図６に示す第１の実施の形態に係る電子回路装置１において、まず入力端子Ｖin+、Ｖin-間に変換前の直流電圧が与えられ、更に直流電圧端子ＤＣＩＮには直流電圧例えば１２Ｖが供給され、切換信号端子ＯＮ／ＯＦＦには電子回路装置１の切換信号（起動信号）が与えられる。切換信号端子ＯＮ／ＯＦＦにＯＮ信号が与えられると、制御部６は、第２のトランス７を介してトランジスタ部２の第１のＩＧＦＥＴ２１をＯＮ動作させ、第２のＩＧＦＥＴ２２をＯＦＦ動作させる。第１のＩＧＦＥＴ２１のＯＮ動作によって、トランジスタ部２（第１のＩＧＦＥＴ２１の主電極の他端）から第１のトランス３の一次側巻線３１に直流電流が流れる。この一次側巻線３１に直流電流が流れると、電磁誘導作用によって二次側巻線３２に直流電流が発生する。この直流電圧は出力端子Ｖout+、Ｖout-間に変換後の直流電圧として出力される。
第１の実施の形態に係る電子回路装置１においては、変換前の直流電圧は例えば３８５Ｖであり、変換後の直流電圧は例えば１２Ｖ又は２４Ｖである。
［電子回路装置のデバイス構造］
図１乃至図５に示すように、第１の実施の形態に係る電子回路装置１は、第１の基板１１と、第１の基板１１に搭載され、巻線（一次側巻線３１及び二次側巻線３２）が配設された第２の基板（積層基板）１２及びこの第２の基板１２の一部を挟み込み磁性体からなるコア３３を有する第１のトランス（電子部品）３と、第１の基板１１及び第１のトランス３を被覆する樹脂封止体１７と、を備え、樹脂封止体１７内部において、第１のトランス３のコア３３の側面周囲から第１の基板１１に渡って配設され、樹脂封止体１７がコア３３に与える応力を減少する硬化型応力緩和材３５を備える。電子回路装置１は、トランジスタ部２、コンデンサ４１、４２、４３、ダイオード５、制御部６等の第１のトランス３以外の電子部品が実装された第１の基板１１に形成された開口１５内に第２の基板１２（第１のトランス３）を実装し、第１の基板１１及び第２の基板１２を樹脂封止体１７によりモールドパッケージングを行った１つの電源モジュールとして構築されている。
［電子回路装置の第１の基板の構造］
図１乃至図５特に図１に示すように、電子回路装置１の第１の基板１１は、積層枚数を限定するものではないが、第１の実施の形態において、第１の絶縁基材１１１を有する単層構造により構成されている。第１の絶縁基材１１１の上側表面上には第１の導電体１１２が配設され、第１の絶縁基材１１１の上側表面に対向する下側表面上には第１の導電体１１３が配設されている。ここでは、第１の絶縁基板１１１は、単層構造を有するが、２層以上の多層構造を有していてもよい。
第１の基板１１の第１の絶縁基材１１１は、第１の実施の形態において、プリント配線板に多用されているガラスエポキシ樹脂により構成されている。この第１の絶縁基材１１１は、ガラス転移温度Ｔｇが例えば１７０℃、ＸＹ方向の線膨張係数が例えば１３×１０-6／℃、Ｚ方向の線膨張係数が例えば６０×１０-6／℃の性質を有するガラスエポキシ樹脂を実用的に使用することができる。ガラスエポキシ樹脂はガラス繊維を有しているので、ＸＹ方向に伸縮しにくく、Ｚ方向には伸縮しやすい異方性を備えている。ここで、ＸＹ方向とは第１の基板１１の実装部品が搭載された面と同一の面方向であり、Ｚ方向とは第１の基板１１の厚さ方向又は実装部品が搭載された面に対して法線方向である。必ずしもこの数値に限定されるものではないが、第１の基板１１は、長辺を例えば６０ｍｍ−６２ｍｍに設定し、短辺を例えば４２ｍｍ−４４ｍｍに設定した長方形の平面形状を有する。第１の基板１１の厚さは例えば例えば０．８ｍｍ−１．６ｍｍに設定されている。
第１の基板１１の第１の導電体１１２、１１３は、第１の実施の形態において、銅（Ｃｕ）、Ｃｕ合金、金（Ａｕ）等の導電性に優れた材料により構成されている。例えば、Ｃｕが使用される場合、ラミネート法により貼り付けられたＣｕ箔か又はそのＣｕ箔の表面にめっき法によりＣｕめっき層を積層した複合膜により形成される。単層のＣｕ箔の場合、その膜厚は例えば３０μｍ−４０μｍに設定されている。また、複合膜の場合、Ｃｕ箔の膜厚は例えば１５μｍ−２０μｍに設定され、Ｃｕめっき層は例えば１５μｍ−２５μｍに設定されている。
第１の基板１１の第１の導電体１１２が配設された側の表面１１Ａには、電子部品として、前述の図６に示すトランジスタ部２、第１のトランス３、コンデンサ４２、４３、ダイオード５、制御部６、第２のトランス７及び温度検出部８が実装されている。第１の基板１１の表面１１Ａと対向する導電体１１３側の表面（裏面）１１Ｂには、電子部品として、コンデンサ４１が実装されている。
トランジスタ部２は、第１のＩＧＦＥＴ２１及びダイオード２３を有する半導体チップを樹脂封止体により封止した半導体装置と、同様に第２のＩＧＦＥＴ２２及びダイオード２４を有する半導体チップを樹脂封止体により封止した半導体装置とを備え、構築されている。トランジスタ部２は、第１の基板１１の表面１１Ａにおいて、図４中、周辺領域（第１の領域）の右下側に配設されている。
コンデンサ４２は例えばコンデンサ本体を樹脂封止体により封止して構成されている。樹脂封止体には第１の実施の形態においてガラスエポキシ樹脂を実用的に使用することができる。コンデンサ４２は、目的とする容量値によりその搭載個数は限定されるものではないが、第１の基板１１の表面１１Ａにおいて、図４中、周辺領域（第１の領域）の右下側に４個配設されている。コンデンサ４３は例えばコンデンサ本体を樹脂封止体により封止して構成されている。コンデンサ４３は、同様に目的とする容量値によりその搭載個数は限定されるものではないが、第１の基板１１の表面１１Ａにおいて、図４中、周辺領域（第１の領域）の左下側に６個配設されている。
ダイオード５は例えばダイオード本体を樹脂封止体により封止して構成されている。ダイオード５は、目的とする整流特性によりその搭載個数は限定されるものではないが、第１の基板１１の表面１１Ａにおいて、図４中、周辺領域（第１の領域）の左側に（第１の基板１１の左辺に沿って）６個配設されている。
制御部６は、トランジスタ、論理回路、抵抗、容量等、少なくともトランジスタ部２の制御を行う回路を有する半導体チップを樹脂封止体により封止した半導体装置（制御用ＩＣ）６１と、フォトカプラ６２及び６３とを備え、構築されている。制御部６の半導体装置６１は、第１の基板１１の表面１１Ａにおいて、図４中、周辺領域（第１の領域）の右上側に配設されている。フォトカプラ６２及び６３は、第１の基板１１の表面１１Ａにおいて、図４中、左上側に配設されている。
温度検出部８は、第１の基板１１の表面１１Ａにおいて、図４中、周辺領域（第１の領域）の左上側であって、ダイオード５とフォトカプラ６２及び６３との間に配設されている。
第１のトランス３は、図１に示すように、第１の基板１１の表面１１Ａの、図４中、中央領域（第２の領域）において、開口１５内に挿入されて配設されている。開口１５は、第１の実施の形態において、第１の基板１１の表面１１Ａからそれに対向する表面（裏面）１１Ｂに貫通する貫通穴として構成されている。第１のトランス３の詳細な構造並びに開口１５内への挿入状態に関しては後述する。第２のトランス７は、第１の基板１１の表面１１Ａの、図４中、周辺領域（第１の領域）において、開口１６内に挿入されて配設されている。開口１６の構造は開口１５と同様である。また、第２のトランス７の詳細な構造並びに開口１６内への挿入状態に関しては、第１のトランス３の詳細な構造並びに開口１５内への挿入状態と同様であるので、その説明を持って省略する。
また、コンデンサ４１は、前述のコンデンサ４２及び４３と同様に、例えばコンデンサ本体を樹脂封止体により封止して構成されている。コンデンサ４１は、目的とする容量値によりその搭載個数は限定されるものではないが、第１の基板１１の表面（裏面）１１Ｂにおいて、図５中、周辺領域（第１の領域）の左下側に５個配設されている。このコンデンサ４１はコンデンサ４２の配置位置に対向する位置に配置されている。
［第２の基板（第１のトランス）の構造］
第１の実施の形態に係る電子回路装置１の第１のトランス３はシートトランス構造を採用する。すなわち、第１のトランス３は、図１及び図７に示すように、一次側巻線３１及び二次側巻線３２を有し、中央部分に貫通穴１２５を有する第２の基板１２と、第２の基板１２の表面１２Ａ、それに対向する表面（裏面）１２Ｂ及び側面１２Ｃの一部に沿って配設されたコア３３とを備えている。
第２の基板１２は、図７に示すように、対向する２つの長辺と対向する２つの短辺とを有する長方形形状の平面形状を有する板状の基板である。この第２の基板１２は、図８に示すように、主に第２の絶縁基材１２１を複数層積層して構成されている。第１の実施の形態においては必ずしもこの積層枚数に限定されるものではないが、第２の基板１２は、最上層の第２の絶縁基材１２１（１）から最下層の第２の絶縁基材１２１（５）まで、合計５層の第２の絶縁基材１２１を積層して構成されている。
第１の実施の形態においては、最上層の第２の絶縁基材１２１（１）の、第２の基板１２の表面１２Ａ側の表面には接着層１２４を介在して二次側巻線３２を構築する一部の第２の導電体１２２（２１）が配設されている。つまり、接着層１２４の表面上に第２の導電体１２２（２１）が配設されている。また、第２の導電体１２２の平面形状並びに接続位置は若干異なるものの、接着層１２４の表面上に配設された第２の導電体１２２（２１）と同様に、中間層例えば第２の絶縁基材１２１（３）の表面に二次側巻線３２を構築する一部の第２の導電体１２２（２１）及びそれに対向する第２の基板１２の表面１２Ｂ側の表面（裏面）に第２の導電体１２２（２２）が配設されている。更に、最下層の第２の絶縁基材１２１（５）の表面（裏面）上には接着層１４を介して二次側巻線３２を構築する一部の第２の導電体１２２（２２）が配設されている。この接着層１４の表面上並びに第２の絶縁基板１２１（３）に配設された第２の導電体１２２（２１）と１２２（２２）とは第２の絶縁基材１２１の一方の短辺側に沿って配設された接続孔配線１２６（３）を通して電気的に接続されている。つまり、各層の第２の導電体１２２（２１）及び１２２（２２）は、接続孔配線１２６（３）を通して電気的に直列にかつ開口１２５を中心として螺旋形状を描くように接続され、二次側巻線３２を構築する。
一方、最上層の第２の絶縁基材１２１（１）の、第２の基板１２の表面１２Ａ側の表面には一次側巻線３１を構築する一部の第２の導電体１２２（１１）が配設されている。第２の絶縁基材１２１（１）の、第２の基板１２の表面１２Ｂ側の表面（裏面）には、同様に、一次側巻線３１を構築する一部の第２の導電体１２２（１２）が配設されている。この第２の絶縁基材１２１（１）の表面の両方に配設された第２の導電体１２２（１１）と１２２（１２）とは第２の絶縁基材１２１（１）の他方の短辺側に沿って配設された接続孔配線１２６（１）並びにこの他方の短辺と開口１２５との間に配設された接続孔配線１２６（２）を通して電気的に接続されている。
また、第２の導電体１２２の平面形状並びに接続孔配線１２６（１）及び１２６（２）を用いた接続位置は若干異なるものの、最上層から２層目の第２の絶縁基材１２１（２）の表面には一次側巻線３１を構築する一部の第２の導電体１２２（１１）が配設され、裏面には一次側巻線３１を構築する一部の第２の導電体１２２（１２）が配設されている。この第２の絶縁基材１２１（２）の表面の両方に配設された第２の導電体１２２（１１）と１２２（１２）とは接続孔配線１２６（１）並びに１２６（２）を通して電気的に接続されている。
更に、最上層から４層目の第２の絶縁基材１２１（４）並びに最下層の第２の絶縁基材１２１（５）の表面には一次側巻線３１を構築する一部の第２の導電体１２２（１１）が配設され、裏面には一次側巻線３１を構築する一部の第２の導電体１２２（１２）が配設されている。この第２の絶縁基材１２１（４）並びに１２１（５）の表面の両方に配設された第２の導電体１２２（１１）と１２２（１２）とは接続孔配線１２６（１）並びに１２６（２）を通して電気的に接続されている。つまり、各層の第２の導電体１２２（１１）及び１２２（１２）は、接続孔配線１２６（１）及び１２６（２）を通して電気的に直列にかつ開口１２５を中心として螺旋形状を描くように接続され、一次側巻線３１を構築する。
第２の基板１２の第２の絶縁基材１２１は、第１の実施の形態において、第１の基板１１の第１の絶縁基材１１１と同一材料であるガラスエポキシ樹脂により構成されている。第２の絶縁基材１２１には、ガラス転移温度Ｔｇが例えば１７５℃、ＸＹ方向の線膨張係数が例えば１２×１０-6／℃−１４×１０-6／℃、Ｚ方向の線膨張係数が例えば５０×１０-6／℃の性質を有するガラスエポキシ樹脂を実用的に使用することができる。
電子回路装置１の製造方法において、樹脂封止体１７をトランスファモールド法により成形する際に第１のトランス３には熱が加わる。この熱による第２の基板１２の変形量を極力減少し、第１のトランス３の特性を維持するために、第２の基板１２の第２の絶縁基材１２１のガラス転移温度Ｔｇは樹脂封止体１７のガラス転移温度Ｔｇよりも高く設定されている。第１の実施の形態においては、第２の基板１２の第２の絶縁基材１２１のガラス転移温度Ｔｇは第１の基板１１の第１の絶縁基材１１１のガラス転移温度Ｔｇに比べて高くなる。第２の絶縁基材１２１のガラス転移温度Ｔｇは上記の通り高く設定されているので、僅かではあるが、第２の絶縁基材１２１の線膨張係数は第１の基板１１の第１の絶縁基材１１１の線膨張係数に対して異なる。
第１の実施の形態に係る電子回路装置１においては、必ずしもこの数値に限定されるものではないが、第２の基板１２の第２の絶縁基材１２１（１）−１２１（５）は、いずれも長辺を例えば３２ｍｍ−３４ｍｍに設定し、短辺を例えば１５ｍｍ−１７ｍｍに設定した長方形の平面形状を有する。第２の絶縁基材１２１（１）−１２１（５）のそれぞれの厚さは例えば例えば５５μｍ−６５μｍに設定され、第２の基板１２の全体の厚さは後述するレジスト層１２３及び接着層１２４を含め例えば１．５ｍｍ−１．７ｍｍに設定されている。
第２の基板１２の第２の導電体１２２は、第１の実施の形態において、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ａｕ等の導電性に優れた材料により構成されている。更に、例えばＣｕが使用される場合、第１の実施の形態においては、最上層、最下層のそれぞれの接着層１２４の表面上に配設された第２の導電体１２２（２１）及び１２２（２２）は、ラミネート法により貼り付けられたＣｕ箔とその表面にめっき法により成膜されたＣｕめっき層とを積層した複合膜により形成されている。この複合膜のＣｕ箔の膜厚は例えば１５μｍ−２０μｍに設定され、Ｃｕめっき層は例えば１５μｍ−２５μｍに設定されている。
また、第２の絶縁基材１２１（１）−１２１（５）のそれぞれの第２の導電体１２２（１１）、１２２（１２）、１２２（２１）及び１２２（２２）はラミネート法により貼り付けられたＣｕ箔により形成されている。このＣｕ箔の膜厚は例えば３０μｍ−４０μｍに設定されている。
第２の基板１２の表面１２Ａ側の接着層１２４及び第２の導電体１２２（２１）の表面上並びに表面１２Ｂ側の接着層１２４及び第２の導電体１２２（２２）の表面上にはレジスト層１２３が配設されている。このレジスト層１２３には、第２の導電体１２２（２１）の保護、はんだの付着の防止等を目的として、ソルダーレジスト層を使用することができる。このソルダーレジスト層は例えば２５μｍ−３５μｍの膜厚に設定されている。
更に、第２の基板１２の第２の絶縁基材１２１の各層の間には上下の第２の絶縁基材１２１間を接着する接着層１２４が配設されている。接着層１２４には例えばエポキシ系接着剤、ガラス繊維を折り込み接着剤を含ませたガラスクロス等を使用することができる。例えばエポキシ系接着剤が使用される場合、このエポキシ系接着剤の膜厚は例えば５０μｍ−１４０μｍに設定されている。
図７及び図８に示すように、第２の基板１２の中央部に配設された貫通穴１２５は、一次側巻線３１及び二次側巻線３２の中心を貫通しかつこれらに沿って配設され、最上層の第２の絶縁基材１２１（１）から最下層の第２の絶縁基材１２１（５）に渡って形成されている。貫通穴１２５は、第２の基板１２の接続孔配線１２６（２）と１２６（３）との間の中央部分に配設され、第１の実施の形態において第２の基板１２の長辺に沿って細長い長円形状の平面形状を有している。
［コア（第１のトランス）の構造］
図７及び図８に示すように、第１のトランス３のコア３３は、第１の実施の形態において、第２の基板２の中央部分を挟み込む一方の第１のコアブロック（下側コアブロック）３３１と他方の第２のコアブロック（上側コアブロック）３３２とを備えている。第１のコアブロック３３１は、第２の基板１２の表面（裏面）１２Ｂ及び第２の基板の長辺側の対向する側面１２Ｃに沿いこれらを覆って配設され、表面１２Ｂの中央部において第２の基板１２の貫通穴１２５に挿入されトロイダルコアの磁心として使用されるコア中心部３３１Ｃを有する。このコア中心部３３１Ｃは第１のコアブロック３３１に一体に成形されている。コア中心部３３１Ｃは第２の基板１２の貫通穴１２５の平面形状と同様に長円形状の平面形状を有し、このコア中心部３３１Ｃの平面形状は貫通穴１２５に挿入するために貫通穴１２５の平面形状に対して若干小さく形成されている。第２のコアブロック３３２は、第２の基板１２の表面１２Ａに沿いこれを覆って配設されている。第１のコアブロック３１１と第２のコアブロック３１２との間は、図示しないが、ギャップ材を混ぜた接着剤により接着されている。
第１のコアブロック３３１の図７に示すＦ１−Ｆ１切断線で切断した断面形状、つまり第２の基板の長辺側の一方の側面１２Ｃに沿う部分からコア中心部３１１Ｃを通過し他方の側面１２Ｃに沿う部分に渡る切断面がＥ型形状により構成されている。第２のコアブロック３３１の図７に示すＦ２−Ｆ２切断線で切断した断面形状、つまり第２の基板１２の長辺側の一方の側面１２Ｃ側から他方の側面１２Ｃ側に渡る切断面がＩ型形状により構成されている。すなわち、第１の実施の形態において、コア３３はＥ−Ｉ型コア形状を有する。
第１のコアブロック３１１及び第２のコアブロック３１２は例えば金属酸化物の強磁性体をセラミックとして燒結したフェライト磁性材料（強磁性体）により形成されている。また、第１のコアブロック３１１及び第２のコアブロック３１２は他にアモルファス磁性材料により形成してもよい。
この数値に必ずしも限定されるものではないが、第１の実施の形態において、コア３３の第２の基板１２の長辺と対向する長さが例えば１５ｍｍ−１７ｍｍに設定され、短辺と対向する長さが例えば１９ｍｍ−２１ｍｍに設定され、第１のコアブロック３１１及び第２のコアブロック３１２を含めた厚さが例えば５．０ｍｍ−５．６ｍｍに設定されている。
なお、第１の実施の形態においては、コア３３は、必ずしもＥ−Ｉ型コア形状である必要はなく、第１のコアブロック３１１及び第２のコアブロック３１２のいずれもＥ型形状とするＥ−Ｅ型コア形状であってもよい。
［第１のトランスの実装構造］
図１乃至図５に示すように、第１の実施の形態に係る電子回路装置１は、第１の基板１１の開口１５内に第１のトランス３の厚さ方向の一部を挿入した状態において実装されている。開口１５は、ここでは第１の基板１１の表面１１Ａから対向する表面（裏面）１１Ｂに達する貫通穴により構成されている。開口１５は少なくとも第１のトランス３の第２の基板１２及びコア３３を挿入することができる平面形状により構成され、開口１５内部に第１のトランス３の第２の基板１２及びコア３３の厚さ方向の一部が挿入されている。換言すれば、第１の基板１１の厚さに第１のトランス３の厚さを重ね合わせ、第１の基板１１の表面１１Ａ上に単純に第１のトランス３を実装した場合に比べて、全体の厚さを減少することができる。第１の実施の形態において、開口１５は、図７に示す第２の基板１２とコア３３とを重ね合わせ、第２の基板１２の表面１２Ａをその法線方向から見た２つの方形形状を重ね合わせたような第１のトランス３の平面形状の相似形状であって、第１のトランス３の平面形状よりも一回り大きい平面形状を有する。
第１の基板１１の表面１１Ａの開口１５の周囲には第１の導電体１１２が端子として配設され、第１のトランス３の第２の基板１２の接続孔配線１２６の領域（詳細には接続孔配線１２６（１）、１２６（３）のそれぞれの領域）には第２の導電体１２２（２１）が端子として配設されている。図１に示すように、第１の基板１１の端子（第１の導電体１１２）と第２の基板１２の端子（１２２）との間はストラップリード１９６により電気的かつ機械的に接続している。ストラップリード１９６の一端は第１の基板１１の第１の導電体１１２に導電性接着材１３を介して接合され、他端は第２の基板１２の第２の導電体１２２に同様に導電性接着材１３を介して接合されている。ストラップリード１９６は例えばリード１８１等と同様の導電性材料により形成されている。つまり、ストラップリード１９６には例えばＣｕ板、Ｃｕ合金板、鉄ニッケル合金（Ｆｅ−Ｎｉ）板等を実用的に使用することができる。導電性接着材１３には例えばはんだが使用されている。
［第２のトランスの構造並びにその実装構造］
第２のトランス７は、第１のトランス３に対して誘導起電力並びに全体のサイズは小さいが、第１のトランス３の構造と同様にシートトランス構造により構成されている。また、第１のトランス３の第１の基板１１への実装方法と同様に、第２のトランス７は、第１の基板１１に配設された開口１６に挿入された状態において実装されている。
［樹脂封止体の構造］
図１乃至図５に示す（図２においては破線で示す）ように、第１の実施の形態に係る電子回路装置１は、前述のように第１のトランス３等の電子部品を実装した第１の基板１１を樹脂封止体１７により気密封止している。樹脂封止体１７はトランスファモールド法により成形されている。第１の実施の形態に係る電子回路装置１は、ＤＣ−ＤＣコンバータを１つの部品としてフルモールド化したものであり、小型化並びに薄型化に適し、信頼性が高く、使い易さを高めている。
樹脂封止体１７は、第１の実施の形態において、第１の基板１１の第１の絶縁基材１１１、１１２、第２の基板１２の第２の絶縁基材１２１のそれぞれと同一材料であるガラスエポキシ樹脂により構成されている。樹脂封止体１７には、例えばガラス転移温度Ｔｇが１４０℃、線膨張係数が１２×１０-6／℃の性質を有するエポキシ樹脂を実用的に使用することができる。
必ずしもこの数値に限定されるものではないが、第１の実施の形態において、樹脂封止体１７の長辺の長さは例えば６８ｍｍ−７２ｍｍに設定され、短辺の長さは例えば４８ｍｍ−５２ｍｍに設定されている。樹脂封止体１７の厚さは、かなり薄く、例えば６．５ｍｍ−６．９ｍｍに設定されている。
図２に示すように、樹脂封止体１７の長辺に沿った側面には、リード（アウターリード）１８１−１８８、１９１−１９５のそれぞれがその側面から突出して配列されている。図２中、手前側のリード１８１は直流電圧端子ＤＣＩＮとして使用され、リード１８２は切換信号端子ＯＮ／ＯＦＦとして使用され、リード１８３は入力端子Ｖin+として使用され、リード１８４は入力端子Ｖin-として使用され、リード１８５は出力端子Ｖout+として使用され、リード１８６は出力電圧調整端子ＴＲＭとして使用され、リード１８７は出力端子Ｖout-として使用されている。リード１８８は空き端子ＮＣである。また、図２中、奥側のリード１９１−１９５は空き端子ＮＣである。
［硬化型応力緩和材の構造及び特性］
図１乃至図５、特に図１に示すように、第１の実施の形態において、硬化型応力緩和材３５は、第１のトランス３のコア３３の側面周囲、つまり第２の基板１２の２つの長辺及び２つの短辺に沿う４つの側面１２Ｃに対応しそれぞれに平行な４つの側面（図７参照）にのみその全域に少なくとも配設されている。ここでは、コア３３の上面並びに下面に硬化型応力緩和材３５は配設されていない。硬化型応力緩和材３５の膜厚ｔはコア３３の側面から離れるに従って薄く設定されている。つまり、図１中、コア３３の側面における硬化型応力緩和材３５の膜厚ｔ１は、コア３３の上面と下面との間の厚さに相当し、最も厚い。コア３３の側面から離れるに従って硬化型応力緩和材３５の膜厚ｔは徐々に薄くなり、コア３３の側面から最も離れた位置（終端）の硬化型応力緩和材３５の膜厚ｔ２は実質的にゼロである。図１に示す硬化型応力緩和材３５の断面形状は、第２の基板１２の表面１２Ａに沿う部分を底面、コア３３の側面に沿う部分を高さとする三角形形状において形成される。
第１の実施の形態において、硬化型応力緩和材３５は、コア３３の側面に配設されるとともに、第１の基板１１と第２の基板１２との接続領域（ストラップリード１９６が配設された領域）を含む第１の基板１１の開口１５の周辺まで配設されている。換言すれば、第１のトランス３のコア３３の側面に配設された硬化型応力緩和材３５は、第１のトランス３とそれを実装する第１の基板１１との接続領域まで引き延ばされ、この接続領域における応力の減少に寄与する。
第１の実施の形態において、硬化型応力緩和材３５には、例えば白色半流動性を有する加熱硬化型接着性液状シリコーンゴム（熱硬化型シリコーン樹脂）が最適である。この加熱硬化型接着性液状シリコーンゴムは、硬化前、白色半流動性を有し、例えば２３℃の温度において約３．５−４．５Ｐａ・ｓの粘度を有する。加熱硬化型接着性液状シリコーンゴムは、コーティング技術、ポッティング技術等を用いて塗布した後、例えば１５０℃、１時間の熱処理を行い硬化される。硬化後において、加熱硬化型接着性液状シリコーンゴムは、白色ゴム状に変化し、例えば２０−２２の硬さ（タイプＡ）を有し、例えば２．０×１０-4／℃−２．２×１０-4／Ｋの線膨張係数を有する。
なお、硬化型応力緩和材３５は熱硬化型シリコーン樹脂に限定されない。第１のトランス３のコア３３に樹脂封止体１７の収縮により発生する応力を減少する材料であれば、紫外線硬化型シリコーン樹脂（ゴム）若しくは室温硬化型シリコーン樹脂（ゴム）、又は熱硬化型、紫外線硬化型、室温硬化型のいずれかのエポキシ樹脂を、硬化型応力緩和材３５として使用することができる。硬化型でない例えばゲル状の樹脂はトランスファモールド法を用いた樹脂封止体１７の製造工程において流出してしまい、コア３３の側面にゲル状の樹脂を確実に付着させることは難しい。
図９に示すように、硬化型応力緩和材３５の有無並びに硬化型応力緩和材３５の配設領域の違いによって第１のトランス３の電力変換効率は変化する。図９において、サンプル１は、第１のトランス３のコア３３に第１の実施の形態に係る硬化型応力緩和材３５を配設していないものである。このサンプル１において、第１のトランス３の樹脂封止体１７のモールド前の電力変換効率ηはモールド後に減少し（変化し）、モールド前後の電力変換効率差Δηは１．６９％になる。
サンプル２は、第１の実施の形態に係る電子回路装置１であって、第１のトランス３のコア３３の側面全域に硬化型応力緩和材３５を配設したものである。このサンプル２において、第１のトランス３の樹脂封止体１７のモールド前の電力変換効率ηはモールド後に若干減少するものの、モールド前後の電力変換効率差Δηは０．３４％になる。サンプル１の電力変換効率差Δηに対して、サンプル２の電力変換効率差Δηは約５分の１まで減少する。つまり、
サンプル３は、第１のトランス３のコア３３の側面全域に加えて、コア３３の上面全域並びに下面全域、つまりコア３３の全体に硬化型応力緩和材３５を配設したものである。このサンプル３においては、第１のトランス３の樹脂封止体１７のモールド前の電力変換効率ηはモールド後に若干減少するものの、モールド前後の電力変換効率差Δηは０．３５％になる。
サンプル３の電力変換効率差Δηとサンプル２の電力変換効率差Δηとに大差はない。つまり、第１の実施の形態に係る電子回路装置１においては、第１のトランス３のコア３３の側面周囲にのみ硬化型応力緩和材３５が配設されるだけで電力変換効率差Δηを十分に小さくすることができ、樹脂封止体１７の伸縮によって発生する応力を十分に減少することができる。更に、第１のトランス３のコア３３の上面及び下面に硬化型応力緩和材３５を配設しないことにより、樹脂封止体１７の厚みを薄くすることができ、電子回路装置１の小型化並びに薄型化を実現することができる。
［第１の実施の形態に係る特徴］
前述の第１の実施の形態に係る電子回路装置１においては、第１のトランス３のコア（磁性体）３３の側面周囲に硬化型応力緩和材３５を備え、樹脂封止体１７がコア３３に及ぼす応力を硬化型応力緩和材３５により減少することができるので、コア３３に応力が加わることにより発生する特性変化、コア３３の割れ等を防止することができる。更に加えて、電子回路装置１においては、第１のトランス３のコア３３の側面周囲である一部に硬化型応力緩和材３５を備え、コア３３の上面及び下面を含めた全域を硬化型応力緩和材３５により被覆してないので、樹脂封止体１７の厚みを薄くすることができ、小型化並びに薄型化を実現することができる。
また、第１の実施の形態に係る電子回路装置１においては、第１の基板１１と第１のトランス３（の第２の基板１２）との接続部分も含めて硬化型応力緩和材３５を配設したので、樹脂封止体１７が接続部分に及ぼす応力も減少することができ、接続不良を防止することができる。
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態に係る電子回路装置１の変形例を説明するものである。
第２の実施の形態に係る電子回路装置１は、図１０に示すように、第１のトランスのコア３３の側面周囲に硬化型応力緩和材３５を配設するとともに、コア３３の上面にも硬化型応力緩和材３５ｔを配設する。硬化型応力緩和材３５と３５ｔとは同一製造工程において形成され、双方は連続的に繋がっている。但し、コア３３の上面に配設された硬化型応力緩和材３５ｔは、樹脂封止体１７の厚さを薄くするために、コア３３の側面周囲に配設された硬化型応力緩和材３５に比べて薄い膜厚において形成されている。
第１の実施の形態に係る電子回路装置１と同様に、第２の実施の形態に係る電子回路装置１においては、硬化型応力緩和材３５の断面形状が三角形形状を有し、コア３３の側面周囲から徐々に硬化型応力緩和材３５の膜厚が薄くなっている。硬化型応力緩和材３５の平均的な膜厚は、硬化型応力緩和材３５のコア３３の側面から終端に至る距離Ｌの半分の半値幅（Ｌ／２）における膜厚ｔｈに相当するので、この膜厚ｔｈに比べて硬化型応力緩和材３５ｔの膜厚ｔｔは薄く設定されている。
このように構成される第２の実施の形態に係る電子回路装置１においては、基本的には前述の第１の実施の形態に係る電子回路装置１と同様の作用効果を得ることができる。更に、コア３３の側面周囲と上面との境界において硬化型応力緩和材３５と３５ｔとの塗布分けをする必要がないので、容易に硬化型応力緩和材３５及び３５ｔを形成するこができる。
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態は、第１の実施の形態に係る電子回路装置１の他の変形例を説明するものである。
第３の実施の形態に係る電子回路装置１は、図１１に示すように、第１のトランス３のコア（磁性体）３３の側面周囲から離間された周囲において第１の基板１１の表面１１Ａ上に第１のトランス３を取り囲むダム３６を配設し、コア３３の側面、第２の基板１２の表面１２Ａ、第１の基板１１の表面１１Ａ及びダム３６の第１のトランス３側の側面により生成される凹部内に硬化型応力緩和材３５を配設している。ダム３６は、硬化型応力緩和材３５の終端の位置を決定し、硬化型応力緩和材３５の流出を堰き止められる。つまり、ダム３６を備えることによって、必要な領域に必要な厚みを持って硬化型応力緩和材３５を形成することができる。
ダム３６は、例えば第１の基板１１と同様の材質、具体的にはエポキシ系樹脂により形成し、接着剤を介して第１の基板１１の表面１１Ａに接着される。また、ダム３６は、樹脂に限定されるものではなく、セラミックス、ガラス等の絶縁性材料や、Ｃｕ、アルミニウム（Ａｌ）等の導電性材料若しくは金属製材料により形成してもよい。
このように構成される第３の実施の形態に係る電子回路装置１においては、基本的には前述の第１の実施の形態に係る電子回路装置１と同様の作用効果を得ることができる。更に、ダム３６を備えることにより、必要な領域に必要な厚みを持って容易に硬化型応力緩和材３５を形成することができる。
なお、第３の実施の形態に係る電子回路装置１は、前述の第２の実施の形態に係る電子回路装置１と組み合わせることができる。すなわち、電子回路装置１においては、第１のトランス３のコア３３の側面周囲にダム３６により終端の位置が規定された硬化型応力緩和材３５が配設されるとともに、コア３３の上面にも薄い膜厚の硬化型応力緩和材３５ｔが配設される。
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明を第１の実施の形態乃至第３の実施の形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものでない。例えば、前述の実施の形態に係る電子回路装置１においては、第１のトランス３のコア３３に硬化型応力緩和材３５を配設した例を説明したが、本発明は、第２のトランス７にも同様に硬化型応力緩和材３５を配設してもよい。また、前述の実施の形態に係る電子回路装置１は、第１の基板１１に第１のトランス３及び第２のトランス７を電子部品として搭載している例を説明したが、本発明は、磁性体に巻線を巻き回したインダクタを第１の基板に実装した電子回路装置に適用することができる。
本発明の第１の実施の形態に係る電子回路装置の要部拡大断面図である。 第１の実施の形態に係る電子回路装置の斜視図である。 図２に示す電子回路装置の側面図である。 図２に示す電子回路装置の平面図である。 図２に示す電子回路装置の底面図である。 図２に示す電子回路装置のシステムブロック図である。 図２に示す電子回路装置の第１のトランスの分解斜視図である。 図７に示す第１のトランスの要部拡大断面図である。 第１の実施の形態に係る電子回路装置において、硬化型応力緩和材の有無並びに配設領域の違いによる第１のトランスの特性変化を説明するための図である。 本発明の第２の実施の形態に係る電子回路装置の要部拡大断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る電子回路装置の要部拡大断面図である。
符号の説明
１…電子回路装置
１１…第１の基板
１１１…第１の絶縁基材
１１２、１１３…第１の導電体
１２…第２の基板
１２１…第２の絶縁基材
１２２…第２の導電体
１２５…貫通穴
１２６…接続孔配線
１５…開口
１７…樹脂封止体
２…トランジスタ部
２１…第１のＩＧＦＥＴ
２２…第２のＩＧＦＥＴ
３…第１のトランス
３１…一次側巻線
３２…二次側巻線
３３…コア
３５、３５ｔ…硬化型応力緩和材
３６…ダム
３３１…第１のコアブロック
３３１Ｃ…コア中心部
３３２…第２のコアブロック
４１−４３…コンデンサ
５…ダイオード
６…制御部
７…第２のトランス
８…温度検出部

Claims (5)

  1. 基板と、
    前記基板に搭載された磁性体と、
    前記基板及び前記磁性体を被覆する樹脂封止体と、を備え、
    前記樹脂封止体内部において、前記基板の表面からの膜厚が前記磁性体の側面から離れるに従って徐々に薄くなるように前記磁性体の側面周囲から前記基板に渡って配設され、前記樹脂封止体が前記磁性体に与える応力を減少する硬化型応力緩和材を備え、前記基板の膜厚方向に沿った前記硬化型応力緩和材の断面形状が、前記基板の前記表面に沿って延伸する部分を底辺とし前記磁性体の前記側面に沿って延伸する部分を高さとする三角形であることを特徴とする電子回路装置。
  2. 前記磁性体の上面に前記硬化型応力緩和材を更に備え、
    前記硬化型応力緩和材の前記磁性体の上面からの膜厚が、前記硬化型応力緩和材の前記磁性体の側面から終端までの半値幅の膜厚に対して薄く設定されていることを特徴とする請求項１に記載の電子回路装置。
  3. 基板と、
    前記基板に搭載され、巻線が配設された積層基板及びこの積層基板の一部を挟み込み磁性体からなるコアを有する電子部品と、
    前記基板及び前記電子部品を被覆する樹脂封止体と、を備え、
    前記樹脂封止体内部において、前記基板の表面からの膜厚が前記コアの側面から離れるに従って徐々に薄くなるように前記コアの側面周囲から前記基板に渡って配設され、前記樹脂封止体が前記コアに与える応力を減少する硬化型応力緩和材を備え、前記基板の膜厚方向に沿った前記硬化型応力緩和材の断面形状が、前記基板の前記表面に沿って延伸する部分を底辺とし前記コアの前記側面に沿って延伸する部分を高さとする三角形であることを特徴とする電子回路装置。
  4. 前記硬化型応力緩和材は、前記電子部品の前記積層基板と前記基板との接続領域にも配設されていることを特徴とする請求項３に記載の電子回路装置。
  5. 前記硬化型応力緩和材は熱硬化型、紫外線硬化型、室温硬化型のいずれか１つのシリコーン樹脂又はエポキシ樹脂であり、前記樹脂封止体はエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電子回路装置。
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