JP5135525B2 - 樹脂封止型モジュール - Google Patents

Description

本発明は、耐振性の要求される電子機器のモジュールとして、樹脂により封止される樹脂封止型モジュールに関するものである。

従来、耐振性の要求される電子機器の組み付け構造として、例えば、特許文献１に開示されているように、ケースの底面部に金属端子が植立され、この金属端子の先端部に回路基板がはんだ付けされたものが考えられている。金属端子には、曲線状に湾曲した湾曲部（キンク部）が形成されており、この湾曲部において振動の吸収を行い、はんだ付け部に応力が加わることを低減している。さらに、ケース内には樹脂材が充填され、これにより耐振性の向上を図っている。

金属端子と回路基板の組み付け部は、はんだ付けが施され、回路基板のはんだ付け部表面はフィレットを引き、回路基板裏は同様に金属端子に対してはんだが馴染む状態であり、はんだ上がりが必要とされる。

特開平１１−２６９５５号公報

上述のように、耐振性が要求される電子機器の組み付け構造には、キンク部を有した金属端子が用いられるとともに、耐振性を向上させるための樹脂材が充填されている。しかしながら、樹脂充填により、金属端子のキンク部も樹脂で覆われてしまうため、キンク部における振動吸収効果が低減するという問題があった。

また、金属端子と回路基板とを接合するはんだ付け部は、樹脂充填により覆われてしまい、はんだ付けの状態を確認することが困難になるという問題があった。

この問題を解決するための一つの方法として、金属端子と回路基板とのはんだ付け部確認手段として、従来、回路基板の裏面側に確認用小窓を設ける方法、または回路基板に組み付けられてなるパワーモジュールに一定の空隙を設け、回路基板裏面のはんだ上がりを確認する方法が用いられるが、充填樹脂材が空隙から流れ出るという問題があり、解決策としては未だ不十分であった。

そこで、本発明は、充分な耐振性を有し、はんだ接合部を容易に視認することができる樹脂封止モジュールを提供することを目的とする。

本発明の樹脂封止型モジュールは、開口部を有する箱状ケースと、開口部を臨むケース底面部に開口部に向けて植立された金属端子と、金属端子に組み付けられ、表面に電子部品が実装される回路基板とを備え、回路基板が埋没するようにケース内を充填樹脂材で封止した樹脂封止型モジュールにおいて、回路基板に取り付けられるとともに金属端子にはんだ接合される接合用端子をさらに備え、金属端子は、ケース底面部から突出した位置にキンク部を有し、金属端子と接合用端子とのはんだ接合部および金属端子のキンク部が充填樹脂材の外部に露出していることを特徴とする。

このような構成を有する発明によれば、金属端子のキンク部が充填樹脂材に埋没することなく、充填樹脂材の外部に露出していることにより、キンク部が充填樹脂材に固定されず、自由度を保つため、回路部品を実装した回路基板を組み付けた際、振動吸収が効果的に行われ、はんだ接合部のクラックの発生を防止することができる。
また、接合用端子を設け、該接合用端子を介して金属端子と回路基板とを接続しているので、金属端子と接合用端子とのはんだ接合部が充填樹脂材に埋没することなく、充填樹脂材の外部に露出することにより、はんだ接合部の状態を容易に視認することが可能となる。

また、前記回路基板に貫通孔が形成され、前記貫通孔を貫通するように金属端子が前記ケース底面部に植立され、前記金属端子と前記接合用端子とのはんだ接合部が前記金属端子のキンク部よりも前記回路基板から離間していることを特徴とする。

上記構成により、金属端子と接合用端子とのはんだ接合部と回路基板との間に、金属端子のキンク部が位置することとなり、はんだ接合部に加わる振動の影響を効果的に低減することができる。

また、本発明の樹脂封止型モジュールは、キンク部は、金属端子が直線状に屈曲する「く」の字、「コ」の字、または台形の形状であることを特徴とする。
前記屈曲形状のキンク部を有することにより、湾曲した形状と比べて柔軟性を有し、上下方向の振動吸収効果に優れている。また、同じ幅寸法のキンクに加工しやすく（加工における寸法バラツキが小さい）、複数本植立した金属端子２４のキンク部に対する力の伝わり方が均一となる。

また、本発明の樹脂封止型モジュールは、回路基板上には、はんだ接合部を覆うカスタムコネクタが設けられ、カスタムコネクタには、接合部を外部から視認する窓部が形成されていることを特徴とする。

カスタムコネクタの窓部を介して、カスタムコネクタ内のはんだ接合部を外部から視認できることにより、カスタムコネクタによりはんだ接合部を保護しながらも、はんだ接合部の確認を容易に行うことができる。

本発明の樹脂封止型モジュールによると、充分な耐振性を有するとともに、はんだ接合部を容易に視認することができる樹脂封止モジュールを提供することができる。

本発明の実施の形態に係る樹脂封止型モジュールを示す断面図である。 樹脂封止型モジュールのパワーモジュール部を示す断面図である。 樹脂封止型モジュールの集積回路基板部を示す断面図である。 金属端子と接合用端子との接合部を示す斜視図である。 回路基板上に設けられたカスタムコネクタを示す斜視図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る樹脂封止型モジュール１０を示す断面図である。図１に示すように、樹脂封止型モジュール１０は、パワーモジュール部２０（図２）および集積回路基板部４０（図３）を有している。

図１および図２に示すように、パワーモジュール部２０は、開口部を有する箱状ケース２２の底面部にアルミベース基板２３を有し、アルミベース基板２３から箱状ケース２２の開口部に向けて複数の金属端子２４が植立されている。各金属端子２４は、アルミベース基板２３の配線部分と電気的に接続されている。

本実施の形態の場合、金属端子２４は、銅製の直径０．６ｍｍの丸棒形でなり、その一部にキンク部２４Ａが設けられている。このキンク部２４Ａは、金属端子２４の一部において直線的に屈曲した「く」の字、「コ」の字、または台形の形状を有している。このように、直線的に屈曲した形状を有していることにより、湾曲した形状と比べて柔軟性を有し、上下方向の振動吸収効果に優れている。また、同じ幅寸法のキンクに加工しやすく、複数本植立した金属端子２４のキンク部に対する力の伝わり方が均一となる。

図１および図３に示すように、集積回路基板部４０は、回路部品４１を主面（ケース底面と対向しない表面）に実装した回路基板４２と、この回路基板４２の主面に設けられたカスタムコネクタ４３とを有している。カスタムコネクタ４３は、その内部に複数の接合用端子４５が設けられている。
本実施形態の場合、カスタムコネクタ４３の材質は、ＰＢＴ樹脂(ポリブチレンテレフタレート樹脂)またはＰＰＳ樹脂（ポリフェニレンサルファイド樹脂）等の樹脂材であり、また、接合用端子４５は、銅製の断面四角形形状の角棒で構成される。このようにカスタムコネクタ４３を用いて、接合用端子４５を回路基板上に取り付けることにより、接合用端子４５の回路基板４２への取り付けを容易にすることができるとともに、金属端子２４と接合用端子４５との接合部（はんだ接合部）５０を保護することができる。

接合用端子４５は、回路基板４２の主面側配線部分等にはんだ付けされ、これにより、カスタムコネクタ４３が回路基板４２に固定される。

複数の接合用端子４５は、その各々が対応する金属端子２４と接合されるように配列されている。回路基板４２には、金属端子２４を挿通するための複数の貫通孔４２Ａが、金属端子２４の配列に応じた位置に形成されている。この貫通孔４２Ａの直径は、金属端子２４のキンク部２４Ａを挿通し得る程度の大きさとなっている。

パワーモジュール部２０の箱状ケース２２内には、エポキシ樹脂等の充填樹脂材２７が充填されており、金属端子２４を回路基板４２の対応する貫通孔４２Ａに挿通させ、集積回路基板部４０を、パワーモジュール部２０に組み付けることにより、樹脂封止型モジュール１０が得られる。
図４に示すように、金属端子２４と接合用端子４５とは、接合部５０においてはんだ付けにより接合される。この接合部（はんだ接合部）５０は、回路基板４２および金属端子２４のキンク部２４Ａよりも上部に位置し、充填樹脂材２７に埋没することなく、充填樹脂材２７の外部に露出している。

充填樹脂材２７’は、パワーモジュール部２０に集積回路基板部４０を組み付けた状態において、回路基板４２を封止し得る程度の充填量で充填されている。これにより、回路基板４２を含めて充填樹脂材２７、２７’によって封止されることにより、耐振性の向上が図られている。

金属端子２４においては、集積回路基板部４０がパワーモジュール部２０に組み付けられた状態において、回路基板４２よりも接合部５０側であって、接合部５０よりも回路基板４２に近い位置にキンク部２４Ａが形成されている。
また、金属端子２４においては、充填樹脂材２７、２７’に埋没することなく、充填樹脂材２７、２７’の外部に露出する位置にキンク部２４Ａが形成されている。これにより、キンク部２４Ａが充填樹脂材２７、２７’によって固定されることなく、自由度を保つため、集積回路基板部４０の組み付け構造に対して、耐振性を効果的に発揮することができる。

すなわち、金属端子２４のキンク部２４Ａは、充填樹脂材２７、２７’に埋没することなく自由度を保っていることにより、パワーモジュール部２０と集積回路基板部４０との間に生ずる相対変位は、キンク部２４Ａによって柔軟に吸収される。これにより、金属端子２４と接合用端子４５との接合部５０におけるはんだにクラック等が発生することを防止することができる。

また、金属端子２４においては、集積回路基板部４０がパワーモジュール部２０に組み付けられた状態において、パワーモジュール部２０の底面部（アルミベース基板２３）から、回路基板４２、キンク部２４Ａ、接合部５０の順に設けられている。これにより、パワーモジュール部２０と集積回路基板部４０との間に生ずる相対変位は、キンク部２４Ａによって柔軟に吸収されるとともに、金属端子２４と接合用端子４５との接合部５０は、キンク部２４Ａと同様に充填樹脂材２７、２７’に埋没することなく、充填樹脂材２７、２７’の外部に露出した状態となる。これにより、接合部５０は、外部から容易に視認可能となる。

図５に示すように、カスタムコネクタ４３には、当該カスタムコネクタ４３の内部の接合部５０が外部から視認可能な窓部４３Ａが形成されている。この窓部４３Ａは、集積回路基板部４０がパワーモジュール部２０に組み付けられた状態において、充填樹脂材２７、２７’に埋没することなく外部に露出する位置に形成されている（図１）。
また、本実施形態の場合、複数の金属端子２４が回路基板４２の対向する両側縁部に沿って配置されることに応じて、これらの金属端子２４と接合用端子４５との各接合部５０をカスタムコネクタ４３の外部から視認し得るように、窓部４３Ａは金属端子２４の配列方向を長手方向とする長方形状に形成されている。

これにより、金属端子２４と接合用端子４５との接合部５０におけるはんだ付けの状態（はんだ付け部表面のフィレット５１の状態）および当該はんだ付け部からのはんだ上がりの状態を、窓部４３Ａを介して外部から視認することができる。

回路基板と金属端子とを直接はんだ付けする従来の構成においては、回路基板を充填樹脂材によって封止した場合、回路基板と金属端子とのはんだ付け部分を外部から確認することが困難になるが、本実施形態においては、回路基板４２の上部において接合用端子４５と金属端子２４とが接合部５０においてはんだ付けされることにより、回路基板４２を充填樹脂材２７、２７’によって封止しても、接合部５０が充填樹脂材２７、２７’に埋没することがなく、この部分を視認することが可能となる。

以上説明したように、本実施の形態の樹脂封止型モジュールによれば、振動を吸収するためのキンク部２４Ａは、充填樹脂材２７、２７’の外部に位置することにより、充填樹脂材２７、２７’に固定されず、自由度を持つため、回路基板の組み付け構造に対して耐振性を効果的に発揮し、はんだクラックの発生を防ぐことができる。

また、回路基板４２上に設置したカスタムコネクタ４３にはんだ接合部（接合部５０）を確認するための窓部４３Ａを設けることにより、外観上容易にはんだ上がりを確認することが可能となる。このため、従来のように、回路基板の裏面側へのはんだ部のはんだ上がり確認用の小窓、または空隙を設ける必要がなくなり、充填樹脂材が空隙から流れ出るという不具合を回避することができる。

なお、上述の実施の形態においては、金属端子２４として、銅製の直径０．６ｍｍの丸棒形のものを用いる場合について述べたが、これに限られるものではなく、材質、直径、断面形状は、種々のものを用いることができる。

また、上述の実施の形態においては、接合用端子４５として、銅製の断面四角形形状の角棒を用いる場合について述べたが、これに限られるものではなく、材質、断面形状は種々のものを用いることができる。

また、上述の実施の形態においては、金属端子２４に形成されたキンク部２４Ａとして、直線的に屈曲した形状としたが、これに限られるものではなく、曲線を含める形状等、要は、当該キンク部２４Ａにおいて、パワーモジュール部２０と集積回路基板部４０との相対変位を柔軟に吸収し得る形状であれば、種々の形状を適用することができる。

１０ 樹脂封止型モジュール
２０ パワーモジュール部
２２ 箱状ケース
２３ アルミベース基板
２４ 金属端子
２４Ａ キンク部
２７、２７’ 充填樹脂材
４０ 集積回路基板部
４１ 回路部品
４２ 回路基板
４２Ａ 貫通孔
４３ カスタムコネクタ
４３Ａ 窓部
４５ 接合用端子
５０ 接合部（はんだ接合部）
５１ フィレット

Claims (4)

1. 開口部を有する箱状ケースと、前記開口部を臨むケース底面部に前記開口部に向けて植立された金属端子と、前記金属端子に組み付けられ、表面に電子部品が実装される回路基板とを備え、前記回路基板が埋没するように前記ケース内を充填樹脂材で封止した樹脂封止型モジュールにおいて、
   前記回路基板に取り付けられるとともに、前記金属端子にはんだ接合される接合用端子をさらに備え、
   前記金属端子は、前記ケース底面部から突出した位置にキンク部を有し、
   前記金属端子と前記接合用端子とのはんだ接合部および前記金属端子のキンク部が前記充填樹脂材の外部に露出していることを特徴とする樹脂封止型モジュール。
2. 前記回路基板に貫通孔が形成され、前記貫通孔を貫通するように金属端子が前記ケース底面部に植立され、
   前記金属端子と前記接合用端子とのはんだ接合部が前記金属端子のキンク部よりも前記回路基板から離間していることを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型モジュール。
3. 前記キンク部は、前記金属端子が直線状に屈曲する屈曲形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の樹脂封止型モジュール。
4. 前記回路基板上には、前記はんだ接合部を覆うカスタムコネクタが設けられ、前記カスタムコネクタには、前記接合部を外部から視認する窓部が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の樹脂封止型モジュール。
   

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