JPH06310886A

JPH06310886A - 電子回路モジュール

Info

Publication number: JPH06310886A
Application number: JP5101274A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Yamamoto; 馨山本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-04-27
Filing date: 1993-04-27
Publication date: 1994-11-04

Abstract

(57)【要約】【目的】構造が簡単で特殊加工を必要としない印刷配
線板を使用でき小型、軽量、量産性に優れた電子回路モ
ジュールを得る。【構成】ＬＳＩ６と印刷配線板２との間に熱伝導スペ
ーサ９をはさみ接着する。また印刷配線板２とＬＳＩ６
のリード７との間にリード７が挿入されハンダ付けでき
るスタッド２８を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は電子機器の電子回路モ
ジュールの改良に関するもので、電子回路部品の取付構
造に特徴を有するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子回路部品の冷却方法として従来より
最も一般的な方法は冷却空気を直接電子回路部品に吹き
当てる方法である。しかし、最近、電子機器の分野にお
ける機能の分散化が進むにつれて電子機器そのものを比
較的環境条件の悪い場所へも設置したいという気運が高
まっている。すなわち電子機器は従来のように温度、湿
度、塵埃等が制御されている部屋に設置されるとは限ら
ないのである。このような場合、電子回路部品に直接冷
却空気を吹き当てる方法は、電子機器の信頼性上好まし
い方法ではない。なぜなら冷却空気中に浮遊している塵
埃が電子回路部品に付着し、その付着した部分が腐食し
たり、絶縁破壊する恐れがあるからである。上記のよう
な塵埃による信頼性の低下を防ぐためのものとして、間
接冷却の電子回路モジュールがよく使用される。

【０００３】まず従来のこの種の電子回路モジュールに
ついて説明する。図６はその代表的な例を示す外観図、
図７は図６の断面ＡＡを示す図である。また図８は図６
に示す電子回路モジュールを実装した電子機器の外観
図、図９は図８の断面ＢＢを示す図である。図におい
て、１は電子回路モジュールであり、印刷配線板２を２
枚合わせて中央に配置したヒートシンク３及び上記印刷
配線板２にハンダ付けされたＩＣ４、ＬＳＩ５、ＬＳＩ
６等の電子回路部品によって構成されている。

【０００４】ここで上記ＬＳＩ５は矩形平板状の外形を
なし、一面の両端には一直線上に配置された複数のリー
ド７を具備しており、リード７が配置された面とは反対
の面が上記印刷配線板２と接着されており、上記リード
７と印刷配線板２とを配線材８によって電気接続させて
いる。また上記ＬＳＩ６については上記ＬＳＩ５と同様
構造のリード７を印刷配線板２と対向するように配置し
リード７先端を印刷配線板２にハンダ付けするととも
に、ＬＳＩ６のリード７が配される面の中央部に上記印
刷配線板２とＬＳＩ６の中央部とが密着するように配さ
れた熱伝導スペーサ９が接着されている。上記熱伝導性
スペーサ９はＬＳＩ６のパッケージ材料として一般的に
使用されているセラミック材料の熱膨張率に近い材料
（例えば鉄−ニッケル合金のコバール又は銅−タングス
テン合金等）からできており、パッケージの熱膨張差に
より熱ひずみが少なくなるようになっている。また上記
印刷配線板２は電子回路部品が配置されない面が、上記
ヒートシンク３に密着するようにネジ又は接着等によっ
て接合されている。さらに上記ヒートシンク３は熱伝導
性のよい金属（例えばアルミニウム合金、銅合金）板で
できている。

【０００５】１０は上記電子回路モジュール１を収納す
るための箱状のシャシで、上面には電子回路モジュール
１を取り外すための開口部１１が設けられている。１２
は上記開口部１１を覆うためのカバーで、上記シャシ１
０に対し周辺部でねじ等により固定されている。上記シ
ャシ１０の開口部１１と直角をなし、かつ互いに相対す
る２面には、隔壁１３によって矩形の通風ダクト１４が
形成されており、この通風ダクト１４の内部には放熱フ
ィン１５が設けられるとともに外部ダクト１６を介して
機体から供給される冷却空気１７が流れるようになされ
ている。

【０００６】さらに上記隔壁１３の外面には上記開口部
１１と直角をなすように形成されたコの字形の溝があ
り、上記電子回路モジュール１の端部１９は上記溝１８
にはまり込むように上方から差し込まれ、さらに楔型ク
ランプ２０により保持固定されている。

【０００７】ここでＬＳＩ５から発生する熱は印刷配線
板２を介してヒートシンク３に伝えられ電子回路モジュ
ール１の端部１９へと伝導された後、楔型クランプ２０
を介し溝１８さらには隔壁１３を経由して放熱フィン１
５から冷却空気１７へと放熱される。

【０００８】一方ＬＳＩ６から発生する熱は、熱伝導ス
ペーサ９及びリード７を経由し印刷配線板２に伝えられ
た後はＬＳＩ５と同一経路でヒートシンク３から冷却空
気１５まで放熱されている。したがってＬＳＩ５やＬＳ
Ｉ６の電子回路部品には直接冷却空気１７を吹きあてな
い工夫がなされているわけである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の電
子回路モジュールによるＬＳＩ５の場合は、電気接続を
配線材８で行なっているため各々のピンに配線材８を接
続する必要から組立に時間がかかり作業性が悪いという
問題たあった。また配線材８をハンダ付けするために印
刷配線板２にハンダ付けスペースを確保する必要があ
り、さらにリード７の長さも配線材８を巻きつけハンダ
付けするための寸法が必要となり、その結果部品高さが
高くなってしまい、小型軽量化要求が特に強く要求され
る場合には問題となっていた。

【００１０】またＬＳＩ６の場合は、購入時のリード７
の長さがふぞろいであるために購入時のままの状態で印
刷配線板２にハンダ付けすると最も長いリード７のみが
ハンダ付けされ他のリード７は印刷配線板２から浮いて
しまいハンダ付けできなくなるか又はハンダ付けできて
もハンダ付け信頼性の低い製品となってしまうという問
題があった。さらにリード７の長さふぞろいについては
熱伝導スペーサ９の厚さ決定が現品の寸法に合わせてス
ペーサ９の厚さを加工する現合加工になったり、また熱
伝導スペーサ９の厚さを一定に決めた場合には印刷配線
板２とのスキマに接着剤を相当量塗布することになり、
結果として接着剤の熱伝導率が熱伝導スペーサより悪い
ため（エポキシ系接着剤の熱伝導率：０．００１〜０．
００７ｃａｌ／ｃｍ² ｓｅｃ℃熱伝導スペーサ（鉄ーニ
ッケル合金）：０．０４ｃａｌ／ｃｍ² ｓｅｃ℃）接着
剤の部分で熱伝導ロスが発生し放熱性が悪くなるという
問題があった。

【００１１】このようなことから、上記以外の提案とし
て、ＬＳＩ６の取付方法を改善した案で、リード７の長
さのふぞろいを切断により所定長さにそろえ、かつ印刷
配線板２の表面にリード位置決めとハンダ付け用ハンダ
たまりに使われるブラインドバイヤホールを設ける方法
がある。

【００１２】図１０は上記リード切断とブラインドバイ
ヤホールへのハンダ付けを併用した電子回路モジュール
の一実施例を示す電子回路部品リード切断図、図１１は
図１０による電子回路部品の組立拡大図である。図にお
いて２１はＬＳＩ６のリード７の長さを所定寸法にそろ
えて切断するための切断スペーサである。リード７を挿
入するための穴２２が設けられ、一面をＬＳＩ６のリー
ド７側の面に密着させ、カッタ２３を操作方向２４に動
かしリード７を所定寸法に切断する。また上記のように
リード７を切断したＬＳＩ６を印刷配線板２の上記リー
ド７と対向しハンダ付けにより電気接続される部分の表
面に、リード７が挿入されるよりわずかに大きな径で凹
部形状をしたブラインドバイアホール２５を設け、上記
ブラインドバイヤホール２５表面に配したメッキ層２６
とハンダ付接合している。またメッキ層２６は印刷配線
板２の中の信号ライン２７と電気接続されている。上記
ブラインドバイヤホール２５はリード７の位置決めとハ
ンダ付け時のハンダたまりの機能を併ね備えている。Ｌ
ＳＩ６のリード７が配される面の中央部には従来と同
様、熱伝導スペーサ９が印刷配線板２とＬＳＩ６の中央
部とが密着するように接着接合されている。

【００１３】このようにリード切断とブラインドバイヤ
ホールへのハンダ付けを併用した電子回路モジュールに
よるＬＳＩ６の場合は、まず印刷配線板２の表面に設け
たブラインドバイヤホール２５の加工はＣＯ² レーザ加
工機により行なう方法が一般的であり、通常の印刷配線
板を製造する業者では所有していない特殊加工となり大
量生産に向かない方法である。またＣＯ² レーザ加工に
よるブラインドバイヤホール２５の穴面の仕上程度には
限界があり、メッキ層２６との密着性が安定せず、ハン
ダ付後に信号ライン２７との導通がなくなる等の不具合
が発生する問題があった。

【００１４】さらにブラインドバイヤホール２５の深さ
も加工上の制約から約０．５ｍｍまでしか加工できない
ことやリード７のハンダ付け時のハンダ付信頼性確保の
ためにリード７の長さを精度よく加工する必要があり、
高価な切断用治具を用いた特殊な切断プロセスが必要と
なることが問題となっていた。

【００１５】本発明はこれらの課題を解決するためにな
されたもので、その目的は、構造が簡単でしかも印刷配
線板内の部品実装スペースが小さくてすみ、小型、軽量
となること。また特殊加工を必要としない組立性、量産
性に優れしかもハンダ付信頼性も確保でき、さらに電子
回路部品の放熱性もよい電子回路モジュールを得ること
である。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の電子回路モジュ
ールは、矩形平板状の外形をなし、一面の両端には一直
線上に配置された複数のリードを有する電子回路部品
と、上記電子回路部品のリードの内側に配されるととも
に、矩形平板状の外形をなし、鉄−ニッケル合金又は銅
−タングステン合金等の電子回路部品のパッケージ材料
の熱膨張率に近い材料から成る熱伝導スペーサと、上記
電子回路部品の各々のリードに挿入され、かつハンダ接
合される筒型形状のスタッドと、一面には上記熱伝導ス
ペーサが接着されるとともに、上記スタッドがハンダ付
けされたスルーホールを備えた印刷配線板と、上記印刷
配線板の上記熱伝導スペーサ及びスタッドが配置される
面とは反対の面が両側から密着するように配されるとと
もに、熱伝導性のよい金属材料からなるヒートシンクを
備えたものである。

【００１７】またこの発明に係わる電子回路モジュール
は、各々のスタッドに絶縁性のフィルムから成るタイバ
ーを接合し、スタッドを連結させたものである。

【００１８】さらに、この発明に係る電子回路モジュー
ルはスタッドに外周から内穴に達する深さでかつ両端面
までの長さを有する形状のスリット、又は外周から内穴
に達する深さでかつ一端から中央を越える長さを有する
形状を一つ又は複数個有するスリット、さらには外周の
中央部には外周から内穴に達する穴を一つ又は複数個有
するスリットのいずれかを備えたものである。

【００１９】

【作用】この発明の電子回路モジュールは、熱伝導スペ
ーサを電子回路部品と印刷配線板の間にはさみ込むこと
で、電子回路部品から発生する熱を効率よく印刷配線板
を介してヒートシンクに導くことができる。また、印刷
配線板の表面に電子回路部品の各々のリードを挿入しハ
ンダ接合できるスタッドを配置することにより、電子回
路部品を簡単に印刷配線板に電気接続できる。さらに電
子回路部品の外形の範囲だけで実装しており印刷配線板
に余分なスペースを確保する必要がなく小型、軽量の電
子回路モジュールとすることができる。

【００２０】またこの発明においては、スタッドを絶縁
性フィルムから成るタイバーで連結してあるために、印
刷配線板にスタッドをハンダ付けする時の作業性がさら
に向上し、安定したハンダ付け作業ができる。

【００２１】さらにこの発明においては、筒型形状のス
タッドの両端面をハンダ付けする時に円筒内に残存しや
すい気泡をスリット又は穴から簡単に逃がすことができ
るため、ハンダ付けにおいて高い信頼性が簡単に確保で
きる。

【００２２】

【実施例】実施例１．図１は本発明による電子回路モジ
ュールの一実施例を示す外観図、図２は図１の断面ＣＣ
を示す図である。図３は図２における電子回路部品の組
立拡大図である。図において１〜４、６、７、９、１
９、２０、２７は従来の電子回路モジュールと同等のも
のである。

【００２３】ＬＳＩ６は一面の両端に一直線上に配置さ
れた複数のリード７が印刷配線板２と対向するように配
置されており、ＬＳＩ６のリード７が配置される面の中
央部に上記印刷配線板２とＬＳＩ６の中央とが密着する
ように熱伝導スペーサ９が接着されている。２８は上記
ＬＳＩ６の各々のリード７に挿入され、かつハンダ接合
される筒型形状のスタッドで、一端を上記印刷配線板２
の表面に設けたパッド２９にハンダ接合されている。パ
ッド２９は印刷配線板２の信号ライン２７へはスルーホ
ールにより接続されている。スタッド２８へのＬＳＩ６
のリード７の入り込み寸法については、各々の構成部品
の寸法許容差を考慮し、リード７がスタッド２８に必ず
入り込む関係になっている。

【００２４】次に上記のように構成された電子回路モジ
ュールの作用について説明する。上記ＬＳＩ６で発生し
た熱は印刷配線板２との間にはさみ込んである熱伝導ス
ペーサ９を介して印刷配線板２に伝え、さらにヒートシ
ンク３へ効率よく導くことができる。これはＬＳＩ６の
リード７を通じて伝わる伝熱経路以外にも印刷配線板２
へ伝える経路を確保できるためである。また通常の電子
回路部品のリード７を通じて伝わる熱量は電子回路部品
全発熱量の３０％以下と計算されており熱伝導スペーサ
９の配置の効果は大きいと言える。

【００２５】また、熱伝導スペーサ９はＬＳＩ６に印加
される環境による荷重リード７のハンダ付け部のみにか
けず、分散させる作用もある。ＬＳＩ６のハイブリッド
化によりパッケージ寸法が大型化し、必然的に電子回路
部品自身も質量が増加してきている。重いＬＳＩ６を電
子回路モジュールに実装した時に問題になるのはリード
７のハンダ付け部へ印加される環境荷重が集中すること
であり、使用される環境仕様が厳しい場合は特に注意す
る必要がある。上記のように熱伝導スペーサ９をＬＳＩ
６と印刷配線板２の間にはさみ込み接着することでリー
ド７のハンダ付け部にはＬＳＩ６に印加される環境によ
る荷重が大幅に軽減される。

【００２６】また上記ＬＳＩ６の印刷配線板２への電気
接続する方法としては、ＬＳＩ６のリード７を上記スタ
ッド２８の穴に挿入し、上記スタッド２８の端面を上記
印刷配線板２に設けたパッド２９にハンダ接合させるこ
とで簡単に行なえる。

【００２７】ＬＳＩ６の購入時のリード７の長さがふぞ
そいであった場合においてもスタッド２８の長さを各々
の部品の寸法許容差も必ずスタッド２８にリード７が入
り込むように考慮するだけで簡単に対処でき、量産性の
よい電子回路モジュールとすることができる。また部品
実装上、部品高さの制約からリード７を切断する必要が
発生した場合においてもリード７の切断寸法許容差はラ
フであっても上記ふぞろいリード長さと同様問題なくハ
ンダ付けできるため、切断用治具は簡単で安価なもので
よいことになる。

【００２８】さらにはリード７の直下でハンダ接続が可
能であるため電子回路部品の外形をわずかに越える程度
の部品実装範囲ですみ、印刷配線板２に部品実装上余分
なスペースを持つ必要がなくなり一枚の電子回路モジュ
ールの実装密度が上がり、小型、軽量化がはかれる。

【００２９】実施例２．図４は上記実施例１の上記スタ
ッド２８にタイバー３０を取付けた場合の実施例を示す
もので、上記タイバー３０は絶縁性フィルム（例えばポ
リイミド又はポリエステル樹脂製フィルム）からできて
おり、スタッド２８を所定間隔の位置で連結するように
構成したものである。この実施例によれば上記スタッド
２８の印刷配線板２上のパッド２９へのハンダ付けは、
スタッド２８が個々にばらばらになっている状態におい
ては、スタッド２８をリード７の取付間隔に精度よく取
付けるのに時間がかかったり、取付用治具が必要となっ
ており、あらかじめタイバー３０によりスタッド２８が
所定間隔で位置決めされ、連結されていれば作業性はさ
らに向上し、安定したハンダ付け作業ができる。

【００３０】実施例３．図５は上記実施例１及び実施例
２の上記スタッド２８にスリット３１又は穴３３を構成
した場合の実施例を示すものである。図５（ａ）は上記
スタッド２８の外周から内穴３２に達する深さで、かつ
両端面までの長さを有する形状のスリット３１の例であ
る。図５（ｂ）は上記スタッド２８の外周から内穴３２
に達する深さで、かつ一端から中央部を越える長さの形
状を一つ又は複数個有するスリット３１の例である。図
５（ｃ）は上記スタッド２８の外周の中央部に外周から
内穴３２に達する穴３３を一つ又は複数個有するもので
ある。

【００３１】この実施例によれば筒型形状のスタッド２
８の一端を上記印刷配線板２のパッド２９にハンダ付け
し、さらにＬＳＩ６のピン７を上記スタッド２８の内穴
３２に挿入してハンダ付けする構造においてハンダが内
穴３２の中で完全にまわり切らず、気泡を残存させない
ようにハンダ付け作業で注意が必要であったものが、上
記スリット３１又は穴３３が配置されていることで簡単
に気泡を残さないようにすることができるようになる。
穴３３の中に気泡を残存させることは電子機器周囲の温
度変化によりとじ込められた気泡が破裂する可能性があ
り、この気泡破裂が電気接続不良の原因となり好ましく
なく、気泡を残さないようにすることでハンダ付けにお
いて高い信頼性が簡単に確保できる。

【００３２】

【発明の効果】この発明は以上説明したとおり、電子回
路部品と印刷配線板の間に熱伝導スペーサをはさみ接着
することにより、電子回路部品から発生する熱を効率よ
く印刷配線板を介してヒートシンクに導くことができ
る。また電子回路部品に印加される外部環境荷重をリー
ドと熱伝導スペーサの両方で受け持つことができリード
のハンダ付部への荷重が軽減できる。そして印刷配線板
の表面と電子回路部品のリードとの間にリードが挿入で
きるスタッドを介してハンダ付けすることにより、リー
ド長さがふぞろいであってもスタッドの穴にリードがは
いれば簡単にハンダ付けでき、安価で量産性のよい電子
回路モジュールとすることができる。さらに印刷配線板
内での部品実装範囲が部品外形とほぼ同じ大きさででき
るため実装密度が上がり、小型軽量化がはかれる。

【００３３】また、この発明は、スタッドに絶縁フィル
ム状のタイバーを取付けスタッドが所定間隔になるよう
に連結されているので、スタッドの印刷配線板へのハン
ダ付け作業性が向上し、安定した組立作業ができる。

【００３４】さらにこの発明は、スタッドにスリット又
は穴が設けることにより、印刷配線板と電子回路部品の
ピンのハンダ付けにおいて、スタッド内の内穴に残存し
やすい気泡を簡単に逃がすことができ、ハンダ付けにお
いて高い信頼性が容易に確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を示す外観図である。

【図２】図１の断面ＣＣを示す図である。

【図３】図２における電子回路部品の組立拡大図であ
る。

【図４】この発明の実施例２を示す電子回路部品の組立
外観図である。

【図５】この発明の実施例３を示す部分拡大図である。

【図６】従来の電子回路モジュールの代表的な例を示す
外観図である。

【図７】図６の断面ＡＡを示す図である。

【図８】図６に示す電子回路モジュールを実装した電子
機器の外観図である。

【図９】図８の断面ＢＢを示す図である。

【図１０】従来の電子回路モジュールの一実施例を示す
電子回路部品リード切断図である。

【図１１】図１０による電子回路部品の組立拡大図であ
る。

【符号の説明】

１電子回路モジュール２印刷配線板３ヒートシンク４ＩＣ５ＬＳＩ（Ａ）６ＬＳＩ（Ｂ）７リード８配線材９熱伝導スペーサ１０シャシ１１開口部１２カバー１３隔壁１４通風ダクト１５放熱フィン１６外部ダクト１７冷却空気１８溝１９端部２０楔型クランプ２１切断スペーサ２２穴２３カッタ２４操作方向２５ブラインドバイヤホール２６メッキ層２７信号ライン２８スタッド２９パッド３０タイバー３１スリット３２内穴３３穴

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】矩形平板状の外形をなし、一面の両端に
は一直線上に配置された複数のリードを有する電子回路
部品と、上記電子回路部品のリードの内側に配され、か
つ上記電子回路部品のパッケージ材料の熱膨張率に近い
材料から成る、外形が矩形平板状の熱伝導スペーサと、
上記電子回路部品の各々のリードに挿入され、かつハン
ダ接合される筒型形状のスタッドと、一面には上記熱伝
導スペーサが接着され、かつ上記スタッドがハンダ付け
されたスルーホールを備えた印刷配線板と、上記印刷配
線板の上記熱伝導スペーサ及びスタッドが配置される面
とは反対の面が両側から密着するように配されるととも
に熱伝導性のよい金属材料からなるヒートシンクを具備
したことを特徴とする電子回路モジュール。
【請求項２】各々のスタッドに絶縁性フィルムからな
るタイバーを接合し、スタッドを連結させたことを特徴
とする請求項１記載の電子回路モジュール。
【請求項３】スタッドに気泡残存防止用のスリット又
は穴を、形成したことを特徴とする請求項１又は２記載
の電子回路モジュール。