JP5696676B2

JP5696676B2 - 電子部品実装方法

Info

Publication number: JP5696676B2
Application number: JP2012044200A
Authority: JP
Inventors: 直一原田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2015-04-08
Anticipated expiration: 2032-02-29
Also published as: JP2013182936A

Description

本発明は、コンデンサ等の電子部品を実装するための電子部品実装方法に関する。

特許文献１には、インバータを構成する半導体モジュールが記載されている。特許文献１に記載の半導体モジュールは、一対の絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（以下「ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor」という）と、一対のＩＧＢＴのコレクタ及びエミッタにそれぞれ接続された一対の放熱板と、一対の放熱板の間に配置されたコンデンサとを備えている。特に、特許文献１に記載の半導体モジュールでは、コンデンサが、半導体モジュールの実装方向に直交する方向において一対の放熱板により挟持されて実装されている。

特開２０１０−１５３５２７号公報

上述したように、特許文献１に記載の半導体モジュールにおいては、コンデンサを、半導体モジュール自身の実装方向に直交する方向に一対の放熱板で挟持することにより実装している。このため、特許文献１に記載の半導体モジュールにあっては、コンデンサを確実に実装することが困難である。

本発明は、そのような事情に鑑みてなされたものであり、電子部品を確実に実装可能な電子部品実装方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る電子部品実装方法は、上下一対のリードフレーム間に電子部品を実装するための電子部品実装方法であって、上下一対のリードフレームのうちの一方のリードフレームの所定の箇所に電子部品を配置する工程と、所定の箇所に配置された電子部品をワイヤによって一方のリードフレームに固定する工程と、を備えることを特徴とする。

この電子部品実装方法においては、上下一対のリードフレームの間に電子部品を実装する。このため、例えば、リードフレームに電子部品を実装してなる所定のモジュールを上下方向に実装する場合には、その実装方向と、一対のリードフレームで電子部品を保持する方向とが一致するので、電子部品を確実にリードフレームに実装することができる。特に、この電子部品実装方法においては、電子部品をワイヤによってリードフレームに固定するので、電子部品をより確実にリードフレームに実装することができる。

本発明に係る電子部品実装方法は、電子部品をワイヤによって一方のリードフレームに固定した状態において、一方のリードフレームに予め配置された予備はんだを溶融することにより、電子部品を一方のリードフレームに固着する工程をさらに備えることができる。この場合、容易且つ確実に電子部品をリードフレームに固定することができる。

本発明に係る電子部品実装方法においては、電子部品を一方のリードフレームに固着する工程において、予備はんだを溶融することにより、ワイヤを一方のリードフレームに固着することができる。この場合、経年劣化によりワイヤが切断されることを防止できる。

本発明に係る電子部品実装方法は、一方のリードフレームの所定の箇所は、一方のリードフレームの先端部に設けられた凹部であり、電子部品をワイヤによって一方のリードフレームに固定する工程においては、凹部を規定する凸部にワイヤを挿通することにより、ワイヤからの応力によって電子部品を一方のリードフレームに固定する。このように、電子部品をリードフレームの凹部に配置する場合には、その後に電子部品をワイヤで固定すれば、その凹部において電子部品の位置ずれ等が生じることが抑制される。

本発明に係る電子部品実装方法は、上下一対のリードフレームが、インバータのスイッチング素子に接続されており、電子部品が、スイッチング素子に接続されるスナバコンデンサである場合に適用できる。その場合、スナバコンデンサを確実に実装することにより、信頼性の高いインバータを提供することが可能となる。

本発明によれば、電子部品を確実に実装可能な電子部品実装方法を提供することができる。

本発明に係る電子部品実装方法の一実施形態を利用して製造されるインバータの概略構成を示す断面図である。図１に示されたインバータの要部を模式的に示した拡大図である。本発明に係る電子部品実装方法の一実施形態の主要な工程を模式的に示す図である。本発明に係る電子部品実装方法の一実施形態の主要な工程を模式的に示す図である。

以下、本発明に係る電子部品実装方法の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の図面において、同一又は相当する要素には互いに同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明に係る電子部品実装方法の一実施形態を利用して製造されるインバータの概略構成を示す断面図である。図１には、直交座標系Ｓが示されている。図１に示されるように、インバータ１は、一対のＩＧＢＴ（スイッチング素子）１１，１２を備えている。ＩＧＢＴ１１とＩＧＢＴ１２とは、その表裏面が互いに逆に実装されている。ＩＧＢＴ１１，１２としては、例えば、ＩＧＢＴ及びＦＷＤ（Free Wheeling Diode）の機能を有するＲＣ−ＩＧＢＴ（Reverse Conducting Type IGBT）等を用いることができる。

インバータ１は、上下一対のリードフレーム２１，２２と、リードフレーム２３と、左右一対のリードフレーム２４，２５を備えている。リードフレーム２１は、はんだ３１を介してＩＧＢＴ１１のコレクタに電気的に接続されている。リードフレーム２２は、はんだ３２及び放熱板４２を介してＩＧＢＴ１２のエミッタに電気的に接続されている。

リードフレーム２３は、はんだ３３及び放熱板４１を介してＩＧＢＴ１１のエミッタに電気的に接続されていると共に、はんだ３４を介してＩＧＢＴ１２のコレクタに電気的に接続されている。ＩＧＢＴ１１，１２のエミッタ配線及びコレクタ配線は、例えば、ワイヤーボンドやテープボンドやダイレクトリーボンド等が考えられる。

リードフレーム２４は、ワイヤ４４を介してＩＧＢＴ１１のゲートに電気的に接続されている。リードフレーム２５は、ワイヤ４５を介してＩＧＢＴ１２のゲートに電気的に接続されている。インバータ１においては、ＩＧＢＴ１１，１２、リードフレーム２１〜２５、及び放熱板４１，４２は、モールドＭによって一体に構成されている。リードフレーム２１〜２５は、例えば、例えば、ＡｌやＣｕといった電気伝導性及び放熱性の高い材料から構成することができる。また、放熱板４１，４２は、例えば、ＣｕやＣｕＭｏやＡｌ等から構成することができる。

インバータ１は、上下一対の冷却器５１，５２を備えている。また、インバータ１は、冷却器５１とリードフレーム２１，２２との間に配置された絶縁基板６１と、冷却器５２とリードフレーム２３との間に配置された絶縁基板６２とを備えている。絶縁基板６１及び絶縁基板６２の上下面にはグリスＧが配置されている。

したがって、例えばＩＧＢＴ１１で生じた熱は、はんだ３１、リードフレーム２１、グリスＧ、及び絶縁基板６１を介して冷却器５１から放熱されると共に、はんだ３３、放熱板４１、リードフレーム２３、グリスＧ、及び絶縁基板６２を介して冷却器５２から放熱される。また、例えばＩＧＢＴ１２で生じた熱は、はんだ３２、放熱板４２、リードフレーム２２、グリスＧ、及び絶縁基板６１を介して冷却器５１から放熱されると共に、はんだ３４、リードフレーム２３、グリスＧ、及び絶縁基板６２を介して冷却器５２から放熱される。

ここで、インバータ１は、リードフレーム２１，２２を介してＩＧＢＴ１１のコレクタとＩＧＢＴ１２のエミッタとの間（ｐ−ｎ間）に直列に接続された複数（図中では２つ）のスナバコンデンサ（電子部品）７１，７２を備えている。リードフレーム２１の先端部分Ｐ２１とリードフレーム２２の先端部分Ｐ２２とは、ｙ軸方向（例えばインバータ１の実装方向）について互いに重複しており、スナバコンデンサ７１，７２は、そのリードフレーム２１の先端部分Ｐ２１とリードフレーム２２の先端部分Ｐ２２との間に配置されている。スナバコンデンサ７１とスナバコンデンサ７２とは互いに直列に接続されている。スナバコンデンサ７１，７２は、例えばセラミックコンデンサとすることができる。

図２の（ａ）は図１に示された領域ＡＲの模式的な拡大平面図であり、図２の（ｂ）は図２の（ａ）のB−B線に沿っての模式的な断面図である。なお、図２の（ａ）においては、説明の容易化のため、リードフレーム２１とリードフレーム２２とをｘ軸方向について離間することにより、先端部分Ｐ２１と先端部分Ｐ２２との重複を避けて図示している。

図２に示されるように、リードフレーム２１の先端部分Ｐ２１には、ｚ軸方向に配列された一対の凹部（所定の箇所）２１ａが設けられており、スナバコンデンサ７１は、その凹部２１ａのそれぞれに配置されている。また、リードフレーム２２の先端部分Ｐ２２には、ｚ軸方向に配列された一対の凹部（所定の箇所）２２ａが設けられており、スナバコンデンサ７２は、その凹部２２ａのそれぞれに配置されている。

リードフレーム２２の凹部２２ａに配置されたスナバコンデンサ７２は、予備はんだ（不図示）によってリードフレーム２２に固着されると共に、金属ワイヤ８０からの応力によってリードフレーム２２に固定されている。金属ワイヤ８０は、その両端部８１が溶断によりボール形状を呈しており、凹部２２ａを規定する凸部２２ｂに設けられたスリット２２ｃに挿通されている。金属ワイヤ８０は、予備はんだ（不図示）によりコーティングされている。

このようなインバータ１においては、スナバコンデンサ７１，７２は、冷却器５１に比較的近い位置において、放熱経路として機能するリードフレーム２１，２２に挟み込まれているので、その冷却が好適に行われる。また、スナバコンデンサ７１，７２がＩＧＢＴ１１，１２の直近に設けられているので、サージ電圧を低減する効果が大きい。また、スナバコンデンサを直列に複数配置しているので、ショートを防止することができる。

さらに、インバータ１においては、金属ワイヤ８０によってスナバコンデンサ７２を固定しているので、例えばかしめ等によりスナバコンデンサ７２を固定する場合に比べて、スナバコンデンサ７２に係る応力が小さい。このため、スナバコンデンサ７２に割れが生じることを避けることができる。なお、スナバコンデンサ７１についてもスナバコンデンサ７２と同様に金属ワイヤ８０によって固定することができる。

引き続いて、図３及び図４を参照して、本発明に係る電子部品実装方法の一実施形態について説明する。本実施形態に係る電子部品実装方法においては、上述した上下一対のリードフレーム２１，２２の間にスナバコンデンサ７２（或るいはスナバコンデンサ７１）を実装する。そのために、まず、図３の（ａ）に示されるように、リードフレーム２２の先端部分Ｐ２２に設けられた凹部２２ａのそれぞれの内面（底面及び内側面）等に、予備はんだ９０を配置する（すなわち、リードフレーム２２を予備はんだ９０でコーティングする）（工程Ｓ１０１）。

続いて、図３の（ｂ）に示されるように、予備はんだ９０を介してリードフレーム２２の凹部（所定の箇所）２２ａにスナバコンデンサ７２を配置する（工程Ｓ１０２）。この時点では、スナバコンデンサ７２は固定されていない。

続いて、図４の（ａ）に示されるように、リードフレーム２２の先端部分Ｐ２２において凹部２２ａを規定する凸部２２ｂに設けられたスリット２２ｃに金属ワイヤ８０を挿通することにより、金属ワイヤ８０からの応力によってスナバコンデンサ７２をリードフレーム２２に固定する（工程Ｓ１０３）。

そして、図４の（ｂ）に示されるように、リードフレーム２２をコーティングする予備はんだ９０を溶融（はんだリフロー）することにより、スナバコンデンサ７２をリードフレーム２２に固着する（工程Ｓ１０４）。このとき、予備はんだ９０を溶融することにより、金属ワイヤ８０も同時にリードフレーム２２に固定する。以上の工程により、リードフレーム２２にスナバコンデンサ７２が実装される。

以上説明したように、本実施形態に係る電子部品実装方法においては、上下一対のリードフレーム２１，２２の間にスナバコンデンサ７１，７２を実装する。このため、例えば、インバータ１を上下方向（ｙ軸方向）に実装する場合には、その実装方向と、一対のリードフレーム２１，２２でスナバコンデンサ７１，７２を保持する方向とが一致するので、スナバコンデンサ７１，７２を確実にリードフレーム２１，２２に実装することができる。

特に、この電子部品実装方法においては、スナバコンデンサ７１，７２を金属ワイヤ８０によってリードフレーム２１，２２に固定するので、スナバコンデンサ７１，７２をより確実にリードフレーム２１，２２に実装することができる。また、この電子部品実装方法によれば、その金属ワイヤ８０が予備はんだ９０によりリードフレーム２２に固着されるので、経年劣化により金属ワイヤ８０が切断されることを防止することができる。

以上の実施形態は、本発明に係る電子部品実装方法の一実施形態を説明したものである。したがって、本発明に係る電子部品実装方法は、上述したものに限定されない。本発明に係る電子部品実装方法は、特許請求の範囲に記した各請求項の要旨を変更しない範囲において、上述したものを任意に変形したものとすることができる。

例えば、上述した実施形態においては、リードフレーム２２にスナバコンデンサ７２を実装する場合について説明したが、同様にして、リードフレーム２１に対してスナバコンデンサ７１を実装することができる。

１…インバータ、１１，１２…ＩＧＢＴ（スイッチング素子）、２１，２２…リードフレーム、７１，７２…スナバコンデンサ（電子部品）、８０…金属ワイヤ（ワイヤ）、９０…予備はんだ。

Claims

上下一対のリードフレーム間に電子部品を実装するための電子部品実装方法であって、
前記上下一対のリードフレームのうちの一方のリードフレームの所定の箇所に前記電子部品を配置する工程と、
前記所定の箇所に配置された前記電子部品をワイヤによって前記一方のリードフレームに固定する工程と、を備え、
前記一方のリードフレームの前記所定の箇所は、前記一方のリードフレームの先端部に設けられた凹部であり、
前記電子部品を前記ワイヤによって前記一方のリードフレームに固定する工程においては、前記凹部を規定する凸部に前記ワイヤを挿通することにより、前記ワイヤからの応力によって前記電子部品を前記一方のリードフレームに固定する、
ことを特徴とする電子部品実装方法。
前記電子部品を前記ワイヤによって前記一方のリードフレームに固定した状態において、前記一方のリードフレームに予め配置された予備はんだを溶融することにより、前記電子部品を前記一方のリードフレームに固着する工程をさらに備える、ことを特徴とする請求項１に記載の電子部品実装方法。
前記電子部品を前記一方のリードフレームに固着する工程においては、前記予備はんだを溶融することにより、前記ワイヤを前記一方のリードフレームに固着する、ことを特徴とする請求項２に記載の電子部品実装方法。
前記上下一対のリードフレームは、インバータのスイッチング素子に接続されており、
前記電子部品は、前記スイッチング素子に接続されるスナバコンデンサである、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子部品実装方法。