WO2017203559A1 - プリント基板の接合方法、電子装置およびその製造方法 - Google Patents

プリント基板の接合方法、電子装置およびその製造方法 Download PDF

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俊史 岡野
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Definitions

  • the present invention relates to a printed circuit board bonding method, an electronic device, and a manufacturing method thereof.
  • Switches such as motorcycles and automobiles are equipped with a switching regulator for charging the battery.
  • This switching regulator converts AC power output from an AC generator (Alternating Current Generator: ACG) into DC power and outputs it to a battery.
  • ACG Alternating Current Generator
  • Patent Document 1 describes a circuit board in which two printed boards are directly joined with solder.
  • control IC for controlling the semiconductor switch element on a printed board different from the printed board on which the heat generating components such as the semiconductor switch element and the diode are mounted.
  • connection terminals connection pins
  • An advantage of some aspects of the invention is that it provides a printed circuit board bonding method, an electronic device, and an electronic device manufacturing method capable of directly bonding two printed circuit boards without impairing the reliability of electrical connection.
  • the method for bonding printed circuit boards includes: A first printed circuit board having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface, wherein the first main surface has a side edge of the first printed circuit board.
  • Preparing a second printed circuit board provided with a plurality of second connection land portions along The first main surface and the fourth main surface are opposed to each other, and the plurality of first connection land portions are electrically connected to the corresponding second connection land portions, respectively. Bonding a printed circuit board and the second printed circuit board with a conductive bonding material, One or a plurality of notches are provided between the plurality of first connection land portions and / or between the plurality of second connection land portions. It is characterized by that.
  • the notch is provided between the plurality of first connection land portions and between the plurality of second connection land portions,
  • the first printed circuit board and the cutout part of the second printed circuit board are at least partially overlapped with each other to form a through hole.
  • the substrate and the second printed circuit board may be joined.
  • An electronic device includes: A first printed circuit board having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface; A second printed circuit board having a third main surface and a fourth main surface opposite to the third main surface; The first main surface is provided with a plurality of first connection land portions along the side edges of the first printed circuit board, and the fourth main surface is provided on the second printed circuit board side. A plurality of second connection land portions are provided along the end, and one or a plurality of notches are provided between the plurality of first connection land portions and / or between the plurality of second connection land portions.
  • the first main surface and the fourth main surface are opposed to each other, and the plurality of first connection land portions correspond to the second connection. It is characterized by being joined by a conductive joining material so as to be electrically connected to the land portion.
  • the second printed circuit board is provided with a through hole that electrically connects the second connection land portion and the wiring pattern formed on the third main surface, and the second printed board
  • the cutout portion of the substrate may intersect with a straight line connecting the adjacent through holes.
  • the first printed board may be an aluminum board or a ceramic board
  • the second printed board may be a glass epoxy board.
  • a case having an upper opening and a first bottom surface and a second bottom surface deeper than the first bottom surface;
  • the first printed circuit board is housed in the case so that the second main surface is in contact with the first bottom surface, and the second printed circuit board is positioned above the second bottom surface. It may be stored in the case.
  • the cutout portion of the first printed circuit board and the cutout portion of the second printed circuit board at least partially overlap each other to form a through hole, and the through hole includes the case and the first printed circuit board. You may communicate with the space defined by two printed circuit boards.
  • the first bottom surface and the second bottom surface may be connected by a slope, and at least a part of the through hole may be located above the slope.
  • the sealing portion may be made of a hard epoxy resin.
  • the second printed circuit board is provided with a through hole for electrically connecting the second connection land portion and the wiring pattern formed on the third main surface, through the through hole. Then, the first electronic component mounted on the first main surface and the second electronic component mounted on the third main surface may be electrically connected.
  • the first electronic component is a semiconductor switch element that constitutes a power conversion circuit that converts input AC power into DC power
  • the second electronic component is used for on / off control of the semiconductor switch element.
  • the control IC may be used.
  • An electronic device manufacturing method includes: A first printed circuit board having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface, wherein the first main surface has a side edge of the first printed circuit board.
  • a first printed circuit board having a plurality of first connection land portions and a notch portion provided between the plurality of first connection land portions;
  • a second printed circuit board having a third main surface and a fourth main surface opposite to the third main surface, wherein a side end of the second printed circuit board is formed on the fourth main surface.
  • a plurality of second connection land portions are provided along a line, and a notch is provided between the plurality of second connection land portions.
  • the first main surface and the fourth main surface are opposed to each other, and the plurality of first connection land portions are electrically connected to the corresponding second connection land portions, respectively.
  • a bonding step of bonding the printed circuit board and the second printed circuit board with a conductive bonding material Providing a case having an upper opening and a first bottom surface and a second bottom surface deeper than the first bottom surface; The bonded first and second printed circuit boards are formed such that the second main surface of the first printed circuit board is in contact with the first bottom surface, and the second printed circuit board is formed on the second bottom surface.
  • the joining step the first printed circuit board and the cutout part of the second printed circuit board are at least partially overlapped with each other to form a through hole.
  • a substrate and the second printed circuit board are joined
  • the joined first and second printed circuit boards are stored in the case so that the through hole communicates with a space defined by the case and the second printed circuit board
  • the sealing step after arranging the case so that the opening on the side surface of the case faces upward, the sealing resin may be injected into the space from the opening on the side surface.
  • the notch is provided between the connection land portions of at least one of the first printed circuit board and the second printed circuit board, warping of the printed circuit board in a high temperature environment is suppressed.
  • the stress applied to the conductive bonding material can be reduced, and the reliability of the electrical connection between the printed circuit boards is impaired even when two printed circuit boards are directly bonded with the conductive bonding material. Can be prevented.
  • two printed circuit boards can be directly joined without impairing the reliability of electrical connection.
  • FIG. 3 is a side view of the printed circuit board 10 and the printed circuit board 20 in a directly bonded state. It is the partial side view of the printed circuit board 10 and the printed circuit board 20 which expanded the part joined directly. It is a top view of the printed circuit board 10 and the printed circuit board 20 in the state joined directly. It is a perspective view of case 30 used for electronic device 1 concerning an embodiment. 1 is a cross-sectional view of an electronic device 1 according to an embodiment. It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the electronic device 1 which concerns on embodiment.
  • the electronic device 1 is a switching regulator (REG / RECT) that converts AC power output from an AC generator into DC power and outputs the DC power to a battery.
  • the electronic device according to the present invention is not limited to the switching regulator.
  • the printed circuit board 10 has an upper surface 10a (first main surface) and a lower surface 10b (second main surface) opposite to the upper surface 10a.
  • Electronic components 18 and 19 are mounted on the upper surface 10a.
  • the electronic component 18 is a diode constituting a diode bridge.
  • the electronic component 19 is a semiconductor switch element (MOSFET, IGBT, etc.) that constitutes a power conversion circuit that converts AC power input from the AC generator into DC power.
  • the printed board 10 is a board excellent in heat dissipation, such as an aluminum board or a ceramic board. However, the printed board 10 is not limited to this, and may be a glass epoxy board or the like.
  • the lower surface 10b of the printed circuit board 10 functions as a heat radiating surface for radiating heat generated from a heat-generating component such as a diode or a semiconductor switch element. For this reason, no electronic component is mounted on the lower surface 10b.
  • connection land portions 11 are provided on the upper surface 10 a along the side edges of the printed circuit board 10.
  • a plurality of cutout portions 12 are provided between the plurality of connection land portions 11.
  • the size and shape of the notch 12 are not particularly limited.
  • the connection land portion 11 is formed as a part of the wiring pattern 13 formed on the upper surface 10a as shown in FIG.
  • the printed circuit board 10 is provided with three bus bars 26 and two bus bars 27.
  • the bus bar 26 is a terminal for inputting three-phase AC power generated by an AC generator (ACG).
  • the two bus bars are terminals for outputting DC power obtained by power conversion.
  • the bus bars 26 and 27 are provided so as to extend outward from the side end opposite to the side end of the printed circuit board 10 on which the plurality of connection land portions 11 are provided.
  • the printed circuit board 20 has an upper surface 20a (third main surface) and a lower surface 20b (fourth main surface) opposite to the upper surface 20a.
  • An electronic component 29 is mounted on the upper surface 20a, and an electronic component 28 is mounted on the lower surface 20b.
  • the electronic component 28 is a smoothing capacitor, and the electronic component 29 is a control IC for on / off control of the semiconductor switch element.
  • the printed board 20 is, for example, a glass epoxy board. By mounting the control IC on the glass epoxy substrate, it is possible to reduce the influence of noise compared to the case where the control IC is mounted on a metal substrate such as an aluminum substrate, and to suppress malfunctions and the like.
  • connection land portion 21 (second connection land portion) is provided on the lower surface 20b of the printed circuit board 20. As shown in FIG. 4, the connection land portion 21 is provided immediately below the through hole 25. As described above, the plurality of connection land portions 21 (second connection land portions) are provided on the lower surface 20 b of the printed circuit board 20 along the side edges of the printed circuit board 20. In the present embodiment, the connection land portion 21 is formed as a part of the wiring pattern 24 formed on the lower surface 20b as shown in FIG.
  • the through hole 25 electrically connects the connection land portion 21 and the wiring pattern 23 formed on the upper surface 20a.
  • the electronic component 19 and the electronic component 29 are electrically connected through the through hole 25.
  • a plurality of cutout portions 22 are provided between the plurality of connection land portions 21 (through holes 25) of the printed circuit board 20.
  • the size and shape of the notch 22 are not particularly limited.
  • the notch 22 is formed deep until it intersects with a straight line L connecting adjacent through holes 25. Thereby, the curvature of the printed circuit board 20 at the time of a heating can further be suppressed.
  • the printed circuit board 10 and the printed circuit board 20 are prepared.
  • the upper surface 10a of the printed circuit board 10 and the lower surface 20b of the printed circuit board 20 are opposed to each other, and the plurality of connection land portions 11 are electrically connected to the corresponding connection land portions 21, respectively.
  • the printed circuit board 10 and the printed circuit board 20 are bonded by the conductive bonding material 60 (bonding process).
  • the notch 12 and the notched part 22 are provided, so that warpage of the printed circuit board 10 and the printed circuit board 20 is suppressed.
  • the conductive bonding material 60 is, for example, cream solder, and is applied onto the connection land portion 11 before the bonding process.
  • the conductive bonding material 60 may be any conductive bonding material that is cured by heating, and is not limited to solder.
  • a conductive paste such as a silver paste may be used, or a conductive adhesive in which conductive nanoparticles are dispersed in an adhesive may be used.
  • the electronic components 18, 19, 28, 29 and the bus bars 26, 27 are placed on cream solder applied to predetermined positions of the printed circuit boards 10, 20, respectively, before the joining process.
  • the printed circuit board 10 and the cutout part 22 of the printed circuit board 20 are at least partially overlapped to form the through hole T as shown in FIG. 3.
  • 10 and the printed circuit board 20 may be joined.
  • the conductive joining material 60 straddles between connection land parts (for example, solder bridge).
  • connection land parts for example, solder bridge.
  • the through hole T can function as a bubble escape hole when the printed circuit board 10 and the printed circuit board 20 are sealed with resin.
  • the electronic device 1 directly bonded printed circuit board in which the printed circuit board 10 and the printed circuit board 20 are directly bonded can be obtained.
  • the notch portion 12 is provided between the connection land portions 11 of the printed circuit board 10, and the notch portion 22 is provided between the connection land portions 21 of the printed circuit board 20.
  • Warpage of the printed circuit boards 10 and 20 under a high temperature environment is suppressed. Thereby, the stress concerning the conductive bonding material 60 can be reduced. For this reason, even when the two printed circuit boards 10 and 20 are directly bonded by the conductive bonding material 60, it is possible to prevent the reliability of the electrical connection between the printed circuit boards 10 and 20 from being impaired.
  • the two printed boards 10 and 20 can be directly joined without impairing the reliability of the electrical connection. As a result, yield and reliability can be improved. In addition, it is possible to reduce the height of the electronic device 1.
  • the operator can easily visually confirm whether or not a bridge (for example, a solder bridge) of the conductive bonding material 60 is generated.
  • a bridge for example, a solder bridge
  • the notch is not limited to being provided on both the printed circuit board 10 and the printed circuit board 20 as described above, and may be provided only on one of the printed circuit board 10 and the printed circuit board 20.
  • the notch is provided only on the printed circuit board having the larger linear expansion coefficient.
  • a plurality of cutout portions are not limited to being provided, and only one cutout portion may be provided on the printed circuit board. In this case, it is preferable to provide a notch at the center of the side edge of the printed circuit board.
  • the electronic device 1 has a printed circuit board 10 and a printed circuit board 20 that are directly bonded by the bonding method described above. 3 and 4, the printed circuit board 10 and the printed circuit board 20 have the upper surface 10a of the printed circuit board 10 and the lower surface 20b of the printed circuit board 20 facing each other, and a plurality of connection land portions 11 provided on the printed circuit board 10 are provided. Bonding is performed by the conductive bonding material 60 so as to be electrically connected to the corresponding connection land portions 21.
  • the electronic device 1 further includes a case 30 opened upward, a cover plate 40 of the case 30, and a sealing portion 50 filled in the case 30.
  • a housing for housing the bus bars 26 and 27 may be provided.
  • the case 30 has a bottom surface 31 (first bottom surface) and a bottom surface 32 (second bottom surface) deeper than the bottom surface 31, as shown in FIG.
  • the bottom surface 31 and the bottom surface 32 are connected by a slope 33.
  • an opening 34 for projecting the bus bars 26 and 27 from the case 30 is provided on the left side of the case 30, an opening 34 for projecting the bus bars 26 and 27 from the case 30 is provided.
  • the material of the case 30 is preferably a material having high thermal conductivity, such as a metal such as aluminum.
  • the cover plate 40 closes the opening above the case 30.
  • the case 30 and the cover plate 40 define a storage space for storing the printed circuit boards 10 and 20.
  • the printed circuit board 10 and the printed circuit board 20 are accommodated in a case 30. More specifically, the printed circuit board 10 is stored in the case 30 so that the lower surface 10b (heat dissipation surface) is in contact with the bottom surface 31, and the printed circuit board 20 is stored in the case 30 so as to be positioned above the bottom surface 32. Yes.
  • the cutout portion 12 of the printed circuit board 10 and the cutout portion 22 of the printed circuit board 20 at least partially overlap each other to form a through hole T.
  • the through hole T communicates with a space S defined by the case 30 and the printed board 20.
  • the through hole T may be located above the inclined surface 33 as shown in FIG. Thereby, when the printed circuit board 10 and the printed circuit board 20 are resin-sealed, the bubbles accumulated in the space S through the through holes T can be easily released to the upper surface side of the printed circuit boards 10 and 20. Only a part of the through hole T may be positioned above the inclined surface 33. Preferably, the boundary between the bottom surface 31 and the slope 33 is exposed in the through hole T.
  • the sealing part 50 is filled in a storage space defined by the case 30 and the cover plate 40.
  • the sealing unit 50 seals the printed circuit boards 10 and 20 accommodated in the case 30.
  • the sealing part 50 consists of hard epoxy resins, for example.
  • the sealing portion 50 is preferably made of a hard resin.
  • a method for manufacturing the electronic device 1 will be described in detail.
  • two printed circuit boards 10 and 20 and a case 30 that are directly bonded by the above-described bonding method are prepared.
  • the cutout portion 12 of the printed circuit board 10 and the cutout portion 22 of the printed circuit board 20 are printed so that at least a part thereof overlaps to form the through hole T.
  • substrate 10 and the printed circuit board 20 are joined.
  • the printed circuit board 10 and the printed circuit board directly bonded so that the lower surface (heat radiation surface) 10 b of the printed circuit board 10 is in contact with the bottom surface 31 and the printed circuit board 20 is positioned above the bottom surface 32.
  • the substrate 20 is stored in the case 30 (storage process).
  • the printed circuit board 10 and the printed circuit board 20 are accommodated in the case 30 so that the through hole T communicates with the space S defined by the case 30 and the printed circuit board 20.
  • the opening above the case 30 is closed by the cover plate 40 (blocking step).
  • the cover plate 40 is fixed to the case 30 with an adhesive or a screw so as to close the opening above the case 30.
  • the case 30 is arranged so that the side opening 34 faces upward.
  • sealing resin is injected into the storage space defined by the case 30 and the cover plate 40 from the opening 34 on the side surface of the case 30 to seal the printed circuit boards 10 and 20 accommodated in the case 30 (sealing). Process).
  • the through-hole T since the through-hole T is provided, the bubbles accumulated in the space S during the sealing step rise to the opening 34 through the through-hole T. Therefore, bubbles can be suppressed from remaining in the space S.
  • the electronic device 1 can be manufactured through the above steps.

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Abstract

【課題】電気的接続の信頼性を損なうことなく2枚のプリント基板を直接接合する。 【解決手段】実施形態によるプリント基板の接合方法は、上面10aに側端に沿って複数の接続ランド部11が設けられたプリント基板10を用意する工程と、下面20bに側端に沿って複数の接続ランド部21が設けられたプリント基板20を用意する工程と、上面10aと下面20bを対向させ、複数の接続ランド部11がそれぞれ対応する接続ランド部21に電気的に接続されるようにプリント基板10とプリント基板20を導電性接合材60により接合する工程とを備え、複数の接続ランド部11間および/または複数の接続ランド部21間には1つまたは複数の切り欠き部が設けられている。

Description

プリント基板の接合方法、電子装置およびその製造方法
 本発明は、プリント基板の接合方法、電子装置およびその製造方法に関する。
 バイクや自動車等の車両には、バッテリーを充電するためのスイッチングレギュレータが搭載されている。このスイッチングレギュレータは、交流発電機(Alternating Current Generator:ACG)から出力される交流電力を直流電力に変換しバッテリーに出力する。スイッチングレギュレータには、電力変換回路を構成する半導体スイッチ素子(MOSFET等)の他、半導体スイッチ素子を制御する制御IC、ダイオード、平滑コンデンサ等の電子部品が用いられる。これらの電子部品は、アルミ基板等の放熱性に優れたプリント基板上に実装される。
 なお、特許文献1には、2枚のプリント基板がはんだで直接接合された回路基板が記載されている。
特開平11-103145号公報
 ところで、スイッチングレギュレータのノイズ耐性を向上させるためには、半導体スイッチ素子を制御する制御ICを、半導体スイッチ素子やダイオード等の発熱部品が実装されるプリント基板とは別のプリント基板に実装することが望ましい。
 しかしながら、特許文献1のように2枚のプリント基板をはんだで直接接合する場合、リフロー工程や使用時等における高温環境下において、プリント基板間の線膨張率の差などに起因して一方のプリント基板が反ってしまうことがある。この場合、はんだクラック等が発生することにより、プリント基板間の電気的接続の信頼性が低下するという問題がある。
 従来は、上記問題を回避するために、プリント基板の直接接合は行わず、2枚のプリント基板を上下に配置し、接続端子(接続ピン)によりプリント基板間を電気的に接続していた。しかしながら、接続端子を利用する場合、コストの増加や、製品の低背化が困難になる等の課題があった。
 そこで、本発明は、電気的接続の信頼性を損なうことなく2枚のプリント基板を直接接合することが可能なプリント基板の接合方法、電子装置、および電子装置の製造方法を提供することを目的とする。
 本発明に係るプリント基板の接合方法は、
 第1の主面と、前記第1の主面と反対側の第2の主面とを有する第1のプリント基板であって、前記第1の主面に前記第1のプリント基板の側端に沿って複数の第1の接続ランド部が設けられた、第1のプリント基板を用意する工程と、
 第3の主面と、前記第3の主面と反対側の第4の主面とを有する第2のプリント基板であって、前記第4の主面に前記第2のプリント基板の側端に沿って複数の第2の接続ランド部が設けられた、第2のプリント基板を用意する工程と、
 前記第1の主面と前記第4の主面を対向させ、前記複数の第1の接続ランド部がそれぞれ対応する前記第2の接続ランド部に電気的に接続されるように前記第1のプリント基板と前記第2のプリント基板を導電性接合材により接合する工程と、を備え、
 前記複数の第1の接続ランド部間、および/または前記複数の第2の接続ランド部間には、1つまたは複数の切り欠き部が設けられている、
 ことを特徴とする。
 また、前記プリント基板の接合方法において、
 前記切り欠き部は、前記複数の第1の接続ランド部間および前記複数の第2の接続ランド部間に設けられており、
 前記接合工程において、前記第1のプリント基板の前記切り欠き部と、前記第2のプリント基板の前記切り欠き部とは、少なくとも一部分が重なって貫通孔を形成するように、前記第1のプリント基板と前記第2のプリント基板が接合されてもよい。
 本発明に係る電子装置は、
 第1の主面と、前記第1の主面と反対側の第2の主面とを有する第1のプリント基板と、
 第3の主面と、前記第3の主面と反対側の第4の主面とを有する第2のプリント基板と、を備え、
 前記第1の主面には、前記第1のプリント基板の側端に沿って複数の第1の接続ランド部が設けられ、前記第4の主面には、前記第2のプリント基板の側端に沿って複数の第2の接続ランド部が設けられ、前記複数の第1の接続ランド部間および/または前記複数の第2の接続ランド部間には、1つまたは複数の切り欠き部が設けられており、
 前記第1のプリント基板と前記第2のプリント基板は、前記第1の主面と前記第4の主面が対向し、前記複数の第1の接続ランド部がそれぞれ対応する前記第2の接続ランド部に電気的に接続されるように導電性接合材により接合されていることを特徴とする。
 また、前記電子装置において、
 前記第2のプリント基板には、前記第2の接続ランド部と、前記第3の主面に形成された配線パターンとを電気的に接続するスルーホールが設けられており、前記第2のプリント基板の前記切り欠き部は、隣り合う前記スルーホール同士を結ぶ直線と交差するようにしてもよい。
 また、前記電子装置において、
 前記第1のプリント基板は、アルミニウム基板またはセラミック基板であり、前記第2のプリント基板は、ガラスエポキシ基板であってもよい。
 また、前記電子装置において、
 上方に開口しており、第1の底面と、前記第1の底面より深い第2の底面とを有するケースをさらに備え、
 前記第1のプリント基板は、前記第2の主面が前記第1の底面に接するように前記ケースに収納され、前記第2のプリント基板は、前記第2の底面の上方に位置するように前記ケースに収納されていてもよい。
 また、前記電子装置において、
 前記第1のプリント基板の前記切り欠き部と、前記第2のプリント基板の前記切り欠き部とは、少なくとも一部分が重なって貫通孔を構成しており、前記貫通孔は、前記ケースおよび前記第2のプリント基板により画成される空間に連通していてもよい。
 また、前記電子装置において、
 前記第1の底面と前記第2の底面は斜面によって接続されており、前記貫通孔の少なくとも一部分は前記斜面の上方に位置していてもよい。
 また、前記電子装置において、
 前記ケースの上方の開口を閉塞するカバー板と、
 前記ケースと前記カバー板により画成される収納空間に充填され、前記ケースに収容された前記第1および第2のプリント基板を封止する封止部と、
 をさらに備えてもよい。
 また、前記電子装置において、
 前記封止部は、硬質エポキシ樹脂からなるようにしてもよい。
 また、前記電子装置において、
 前記第2のプリント基板には、前記第2の接続ランド部と、前記第3の主面に形成された配線パターンとを電気的に接続するスルーホールが設けられており、前記スルーホールを介して、前記第1の主面に実装された第1の電子部品と、前記第3の主面に実装された第2の電子部品とが電気的に接続されていてもよい。
 また、前記電子装置において、
 前記第1の電子部品は、入力された交流電力を直流電力に変換する電力変換回路を構成する半導体スイッチ素子であり、前記第2の電子部品は、前記半導体スイッチ素子をオン/オフ制御するための制御ICであってもよい。
 本発明に係る電子装置の製造方法は、
 第1の主面と、前記第1の主面と反対側の第2の主面とを有する第1のプリント基板であって、前記第1の主面に前記第1のプリント基板の側端に沿って複数の第1の接続ランド部が設けられ、前記複数の第1の接続ランド部間に切り欠き部が設けられた、第1のプリント基板を用意する工程と、
 第3の主面と、前記第3の主面と反対側の第4の主面とを有する第2のプリント基板であって、前記第4の主面に前記第2のプリント基板の側端に沿って複数の第2の接続ランド部が設けられ、前記複数の第2の接続ランド部間に切り欠き部が設けられた、第2のプリント基板を用意する工程と、
 前記第1の主面と前記第4の主面を対向させ、前記複数の第1の接続ランド部がそれぞれ対応する前記第2の接続ランド部に電気的に接続されるように前記第1のプリント基板と前記第2のプリント基板を導電性接合材により接合する接合工程と、
 上方に開口しており、第1の底面と、前記第1の底面より深い第2の底面とを有するケースを用意する工程と、
 前記接合された第1および第2のプリント基板を、前記第1のプリント基板の前記第2の主面が前記第1の底面に接し、かつ前記第2のプリント基板が前記第2の底面の上方に位置するように前記ケースに収納する収納工程と、
 カバー板により前記ケースの上方の開口を閉塞する工程と、
 前記ケースと前記カバー板により画成される収納空間に封止樹脂を注入し、前記ケースに収容された前記第1および第2のプリント基板を封止する封止工程と、
 を備えることを特徴とする。
 また、前記電子装置の製造方法において、
 前記接合工程において、前記第1のプリント基板の前記切り欠き部と、前記第2のプリント基板の前記切り欠き部とは、少なくとも一部分が重なって貫通孔を形成するように、前記第1のプリント基板と前記第2のプリント基板が接合され、
 前記収納工程において、前記貫通孔が前記ケースおよび前記第2のプリント基板により画成される空間に連通するように、前記接合された第1および第2のプリント基板を前記ケースに収納し、
 前記封止工程において、前記ケースの側面の開口が上方を向くように前記ケースを配置した後、封止樹脂を前記側面の開口から前記空間に注入するようにしてもよい。
 第1のプリント基板および第2のプリント基板のうち少なくともいずれか一方のプリント基板の接続ランド部間に切り欠き部が設けられているため、高温環境下でのプリント基板の反りが抑制される。これにより、導電性接合材にかかる応力を軽減することができ、2枚のプリント基板を導電性接合材で直接接合した場合であっても、プリント基板間の電気的接続の信頼性が損なわれることを防止できる。
 よって、本発明によれば、電気的接続の信頼性を損なうことなく2枚のプリント基板を直接接合することができる。
(a)は実施形態に係るプリント基板10の側面図であり、(b)は実施形態に係るプリント基板20の側面図である。 (a)は実施形態に係るプリント基板10の平面図であり、(b)は実施形態に係るプリント基板20の平面図である。 直接接合された状態におけるプリント基板10およびプリント基板20の側面図である。 直接接合された部分を拡大した、プリント基板10およびプリント基板20の一部側面図である。 直接接合された状態におけるプリント基板10およびプリント基板20の平面図である。 実施形態に係る電子装置1に用いられるケース30の斜視図である。 実施形態に係る電子装置1の断面図である。 実施形態に係る電子装置1の製造方法を説明するための断面図である。
 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。なお、各図において同等の機能を有する構成要素には同一の符号を付している。
 まず、実施形態に係る電子装置1で用いられるプリント基板10(第1のプリント基板)およびプリント基板20(第2のプリント基板)について詳しく説明する。電子装置1は、交流発電機から出力される交流電力を直流電力に変換してバッテリーに出力するスイッチングレギュレータ(REG/RECT)である。ただし、本発明に係る電子装置は、スイッチングレギュレータに限定されるものではない。
 プリント基板10は、図1(a)に示すように、上面10a(第1の主面)と、上面10aと反対側の下面10b(第2の主面)とを有する。上面10aには、電子部品18,19が実装されている。電子部品18は、ダイオードブリッジを構成するダイオードである。電子部品19は、交流発電機から入力された交流電力を直流電力に変換する電力変換回路を構成する半導体スイッチ素子(MOSFET、IGBT等)である。プリント基板10は、例えば、アルミニウム基板またはセラミック基板等の放熱性に優れた基板である。ただし、プリント基板10は、これに限られず、ガラスエポキシ基板等であってもよい。
 なお、本実施形態では、プリント基板10の下面10bは、ダイオードや半導体スイッチ素子等の発熱部品から発せられた熱を放熱するための放熱面として機能する。このため、下面10bには電子部品が実装されていない。
 図1(a)および図2(a)に示すように、上面10aには、プリント基板10の側端に沿って複数の接続ランド部11(第1の接続ランド部)が設けられている。そして、複数の接続ランド部11間には、複数の切り欠き部12が設けられている。切り欠き部12の大きさや形状は特に限定されるものではない。なお、本実施形態では、接続ランド部11は、図4に示すように、上面10aに形成された配線パターン13の一部として形成されている。
 図2(a)に示すように、プリント基板10には、3本のバスバー26および2本のバスバー27が設けられている。バスバー26は、交流発電機(ACG)により発生した三相交流電力を入力するための端子である。2本のバスバーは、電力変換により得られた直流電力を出力するための端子である。本実施形態では、バスバー26,27は、複数の接続ランド部11が設けられたプリント基板10の側端とは反対側の側端から外側に延在するように設けられている。
 プリント基板20は、図1(b)に示すように、上面20a(第3の主面)と、上面20aと反対側の下面20b(第4の主面)とを有する。上面20aには、電子部品29が実装され、下面20bには、電子部品28が実装されている。電子部品28は平滑コンデンサであり、電子部品29は半導体スイッチ素子をオン/オフ制御するための制御ICである。プリント基板20は、例えばガラスエポキシ基板である。ガラスエポキシ基板に制御ICを実装することにより、アルミニウム基板等の金属基板に制御ICを実装する場合に比べてノイズによる影響を軽減することができ、誤動作等を抑制することができる。
 図1(b)に示すように、プリント基板20の下面20bには、接続ランド部21(第2の接続ランド部)が設けられている。この接続ランド部21は、図4に示すように、スルーホール25の直下に設けられている。このように、プリント基板20の下面20bには、プリント基板20の側端に沿って複数の接続ランド部21(第2の接続ランド部)が設けられている。なお、本実施形態では、接続ランド部21は、図4に示すように、下面20bに形成された配線パターン24の一部として形成されている。
 スルーホール25は、図4に示すように、接続ランド部21と、上面20aに形成された配線パターン23とを電気的に接続する。このスルーホール25を介して電子部品19と電子部品29とが電気的に接続されている。
 図2(b)に示すように、プリント基板20の複数の接続ランド部21(スルーホール25)間には、複数の切り欠き部22が設けられている。この切り欠き部22の大きさや形状は特に限定されるものではない。例えば、切り欠き部22は、図2(b)に示すように、隣り合うスルーホール25同士を結ぶ直線Lと交差するまで深く形成されている。これにより、加熱時におけるプリント基板20の反りをさらに抑制することができる。
 次に、プリント基板10およびプリント基板20を接合する方法について説明する。まず、上記のプリント基板10およびプリント基板20を用意する。
 次に、図3および図4に示すように、プリント基板10の上面10aとプリント基板20の下面20bを対向させ、複数の接続ランド部11がそれぞれ対応する接続ランド部21に電気的に接続されるようにプリント基板10とプリント基板20を導電性接合材60により接合する(接合工程)。この接合工程において、プリント基板10およびプリント基板20が加熱されるものの、切り欠き部12および切り欠き部22が設けられているため、プリント基板10およびプリント基板20の反りが抑制される。
 導電性接合材60は、例えばクリームはんだであり、接合工程前に接続ランド部11上に塗布される。なお、導電性接合材60は、加熱により硬化する導電性の接合材であればよく、はんだに限定されない。例えば、銀ペーストなどの導電ペーストでもよいし、あるいは、導電性のナノ粒子を接着剤中に分散させた導電性接着剤でもよい。なお、電子部品18,19,28,29およびバスバー26,27は、接合工程前において、各々、プリント基板10,20の所定の位置に塗布されたクリームはんだ上に載置される。
 なお、接合工程において、図3に示すように、プリント基板10の切り欠き部12と、プリント基板20の切り欠き部22とは、少なくとも一部分が重なって貫通孔Tを形成するように、プリント基板10およびプリント基板20が接合されてもよい。これにより、導電性接合材60が接続ランド部間を跨ぐこと(例えば、はんだブリッジ)を抑制できる。また、詳しくは電子装置1の製造方法で述べるが、プリント基板10およびプリント基板20を樹脂封止する際に、貫通孔Tを気泡逃し孔として機能させることができる。
 上記のようにして、図3~図5に示すように、プリント基板10とプリント基板20が直接接合された電子装置1(直接接合プリント基板)が得られる。
 本実施形態に係るプリント基板の接合方法では、プリント基板10の接続ランド部11間に切り欠き部12が設けられ、プリント基板20の接続ランド部21間に切り欠き部22が設けられているため、高温環境下でのプリント基板10,20の反りが抑制される。これにより、導電性接合材60にかかる応力を軽減することができる。このため、2枚のプリント基板10,20を導電性接合材60で直接接合した場合であっても、プリント基板10,20間の電気的接続の信頼性が損なわれることを防止できる。
 よって、本実施形態によれば、電気的接続の信頼性を損なうことなく2枚のプリント基板10,20を直接接合することができる。その結果、歩留まりや信頼性を向上させることができる。また、電子装置1の低背化を図ることが可能となる。
 さらに、切り欠き部12,22が設けられていることで、導電性接合材60のブリッジ(例えば、はんだブリッジ)が発生していないかどうかを作業者が目視で容易に確認することができる。
 なお、切り欠き部は、上記のようにプリント基板10およびプリント基板20の両方に設けられる場合に限られず、プリント基板10およびプリント基板20のうち一方のプリント基板にのみ設けられてもよい。例えば、線膨張率が大きい方のプリント基板にのみ切り欠き部を設ける。また、切り欠き部は、複数設けられる場合に限らず、プリント基板に1つだけ設けられてもよい。この場合、プリント基板の側端の中央部分に切り欠き部を設けることが好ましい。
<電子装置1>
 次に、実施形態に係る電子装置1について説明する。
 電子装置1は、上記の接合方法によって直接接合されたプリント基板10およびプリント基板20を有している。プリント基板10とプリント基板20は、図3および図4に示すように、プリント基板10の上面10aとプリント基板20の下面20bが対向し、プリント基板10に設けられた複数の接続ランド部11がそれぞれ対応する接続ランド部21に電気的に接続されるように導電性接合材60により接合されている。
 電子装置1は、図7に示すように、上方に開口したケース30と、ケース30のカバー板40と、ケース30内に充填された封止部50とをさらに有している。なお、図7では図示していないが、バスバー26,27を収納するハウジング(ソケット)が設けられてもよい。
 ケース30は、図6に示すように、底面31(第1の底面)と、底面31より深い底面32(第2の底面)とを有する。底面31と底面32は、斜面33によって接続されている。ケース30の左側には、バスバー26,27をケース30から突出させるための開口34が設けられている。なお、ケース30の材質は、熱伝導性の高い材料が好ましく、例えば、アルミニウム等の金属である。
 カバー板40は、ケース30の上方の開口を閉塞する。ケース30とカバー板40により、プリント基板10,20を収納する収納空間が画成される。
 図7に示すように、プリント基板10およびプリント基板20はケース30に収納されている。より詳しくは、プリント基板10は、下面10b(放熱面)が底面31に接するようにケース30に収納されており、プリント基板20は、底面32の上方に位置するようにケース30に収納されている。
 図7に示すように、プリント基板10の切り欠き部12と、プリント基板20の切り欠き部22とは、少なくとも一部分が重なって貫通孔Tを構成している。この貫通孔Tは、ケース30およびプリント基板20により画成される空間Sに連通している。なお、貫通孔Tは、図7に示すように、斜面33の上方に位置してもよい。これにより、プリント基板10およびプリント基板20を樹脂封止する際に、貫通孔Tを介して空間Sに溜まった気泡をプリント基板10,20の上面側に逃し易くすることができる。なお、貫通孔Tの一部分のみが斜面33の上方に位置してもよい。また、好ましくは、底面31と斜面33の境界が貫通孔Tに露出する。
 封止部50は、ケース30とカバー板40により画成される収納空間に充填されている。この封止部50は、ケース30に収容されたプリント基板10,20を封止する。なお、封止部50は、例えば硬質エポキシ樹脂からなる。導電性接合材60のクラック(はんだクラック等)発生を防止するため、封止部50は硬質樹脂からなることが好ましい。
<電子装置1の製造方法>
 上記の電子装置1の製造方法について詳しく説明する。まず、上記の接合方法により直接接合された2枚のプリント基板10,20と、ケース30とを用意する。なお、プリント基板10およびプリント基板20の接合工程においては、プリント基板10の切り欠き部12と、プリント基板20の切り欠き部22とは、少なくとも一部分が重なって貫通孔Tを形成するようにプリント基板10とプリント基板20が接合される。
 次に、図7に示すように、プリント基板10の下面(放熱面)10bが底面31に接し、かつプリント基板20が底面32の上方に位置するように、直接接合されたプリント基板10およびプリント基板20をケース30に収納する(収納工程)。本工程において、貫通孔Tがケース30およびプリント基板20により画成される空間Sに連通するように、プリント基板10およびプリント基板20をケース30に収納する。
 次に、カバー板40によりケース30の上方の開口を閉塞する(閉塞工程)。具体的には、ケース30の上方の開口を閉塞するようにカバー板40を、接着剤あるいはネジ等によりケース30に固定する。
 次に、図8に示すように、ケース30を側面の開口34が上方を向くように配置する。そして、ケース30とカバー板40により画成される収納空間に、ケース30の側面の開口34から封止樹脂を注入し、ケース30に収容されたプリント基板10,20を封止する(封止工程)。本工程では、貫通孔Tが設けられているため、封止工程の途中で空間Sに溜まった気泡は貫通孔Tを通って開口34まで上昇していく。したがって、空間Sに気泡が残留することを抑制することができる。上記の工程を経て電子装置1を製造することができる。
 上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではない。異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。
1 電子装置
10 プリント基板
10a 上面(第1の主面)
10b 下面(第2の主面)
11 接続ランド部
12 切り欠き部
13 配線パターン
18,19 電子部品
20 プリント基板
20a 上面(第3の主面)
20b 下面(第4の主面)
21 接続ランド部
22 切り欠き部
23,24 配線パターン
25 スルーホール
26,27 バスバー
28,29 電子部品
30 ケース
31,32 底面
33 斜面
34 開口
40 カバー板
50 封止部
60 導電性接合材
L 直線
S 空間
T 貫通孔

Claims (14)

  1.  第1の主面と、前記第1の主面と反対側の第2の主面とを有する第1のプリント基板であって、前記第1の主面に前記第1のプリント基板の側端に沿って複数の第1の接続ランド部が設けられた、第1のプリント基板を用意する工程と、
     第3の主面と、前記第3の主面と反対側の第4の主面とを有する第2のプリント基板であって、前記第4の主面に前記第2のプリント基板の側端に沿って複数の第2の接続ランド部が設けられた、第2のプリント基板を用意する工程と、
     前記第1の主面と前記第4の主面を対向させ、前記複数の第1の接続ランド部がそれぞれ対応する前記第2の接続ランド部に電気的に接続されるように前記第1のプリント基板と前記第2のプリント基板を導電性接合材により接合する接合工程と、を備え、
     前記複数の第1の接続ランド部間、および/または前記複数の第2の接続ランド部間には、1つまたは複数の切り欠き部が設けられている、
     ことを特徴とするプリント基板の接合方法。
  2.  前記切り欠き部は、前記複数の第1の接続ランド部間および前記複数の第2の接続ランド部間に設けられており、
     前記接合工程において、前記第1のプリント基板の前記切り欠き部と、前記第2のプリント基板の前記切り欠き部とは、少なくとも一部分が重なって貫通孔を形成するように、前記第1のプリント基板と前記第2のプリント基板が接合されることを特徴とする請求項1に記載のプリント基板の接合方法。
  3.  第1の主面と、前記第1の主面と反対側の第2の主面とを有する第1のプリント基板と、
     第3の主面と、前記第3の主面と反対側の第4の主面とを有する第2のプリント基板と、を備え、
     前記第1の主面には、前記第1のプリント基板の側端に沿って複数の第1の接続ランド部が設けられ、前記第4の主面には、前記第2のプリント基板の側端に沿って複数の第2の接続ランド部が設けられ、前記複数の第1の接続ランド部間および/または前記複数の第2の接続ランド部間には、1つまたは複数の切り欠き部が設けられており、
     前記第1のプリント基板と前記第2のプリント基板は、前記第1の主面と前記第4の主面が対向し、前記複数の第1の接続ランド部がそれぞれ対応する前記第2の接続ランド部に電気的に接続されるように導電性接合材により接合されていることを特徴とする電子装置。
  4.  前記第2のプリント基板には、前記第2の接続ランド部と、前記第3の主面に形成された配線パターンとを電気的に接続するスルーホールが設けられており、前記第2のプリント基板の前記切り欠き部は、隣り合う前記スルーホール同士を結ぶ直線と交差することを特徴とする請求項3に記載の電子装置。
  5.  前記第1のプリント基板は、アルミニウム基板またはセラミック基板であり、前記第2のプリント基板は、ガラスエポキシ基板であることを特徴とする請求項3に記載の電子装置。
  6.  上方に開口しており、第1の底面と、前記第1の底面より深い第2の底面とを有するケースをさらに備え、
     前記第1のプリント基板は、前記第2の主面が前記第1の底面に接するように前記ケースに収納され、前記第2のプリント基板は、前記第2の底面の上方に位置するように前記ケースに収納されていることを特徴とする請求項3に記載の電子装置。
  7.  前記第1のプリント基板の前記切り欠き部と、前記第2のプリント基板の前記切り欠き部とは、少なくとも一部分が重なって貫通孔を構成しており、前記貫通孔は、前記ケースおよび前記第2のプリント基板により画成される空間に連通していることを特徴とする請求項6に記載の電子装置。
  8.  前記第1の底面と前記第2の底面は斜面によって接続されており、前記貫通孔の少なくとも一部分は前記斜面の上方に位置していることを特徴とする請求項7に記載の電子装置。
  9.  前記ケースの上方の開口を閉塞するカバー板と、
     前記ケースと前記カバー板により画成される収納空間に充填され、前記ケースに収容された前記第1および第2のプリント基板を封止する封止部と、
     をさらに備えることを特徴とする請求項6に記載の電子装置。
  10.  前記封止部は、硬質エポキシ樹脂からなることを特徴とする請求項9に記載の電子装置。
  11.  前記第2のプリント基板には、前記第2の接続ランド部と、前記第3の主面に形成された配線パターンとを電気的に接続するスルーホールが設けられており、前記スルーホールを介して、前記第1の主面に実装された第1の電子部品と、前記第3の主面に実装された第2の電子部品とが電気的に接続されていることを特徴とする請求項3に記載の電子装置。
  12.  前記第1の電子部品は、入力された交流電力を直流電力に変換する電力変換回路を構成する半導体スイッチ素子であり、前記第2の電子部品は、前記半導体スイッチ素子をオン/オフ制御するための制御ICであることを特徴とする請求項11に記載の電子装置。
  13.  第1の主面と、前記第1の主面と反対側の第2の主面とを有する第1のプリント基板であって、前記第1の主面に前記第1のプリント基板の側端に沿って複数の第1の接続ランド部が設けられ、前記複数の第1の接続ランド部間に切り欠き部が設けられた、第1のプリント基板を用意する工程と、
     第3の主面と、前記第3の主面と反対側の第4の主面とを有する第2のプリント基板であって、前記第4の主面に前記第2のプリント基板の側端に沿って複数の第2の接続ランド部が設けられ、前記複数の第2の接続ランド部間に切り欠き部が設けられた、第2のプリント基板を用意する工程と、
     前記第1の主面と前記第4の主面を対向させ、前記複数の第1の接続ランド部がそれぞれ対応する前記第2の接続ランド部に電気的に接続されるように前記第1のプリント基板と前記第2のプリント基板を導電性接合材により接合する接合工程と、
     上方に開口しており、第1の底面と、前記第1の底面より深い第2の底面とを有するケースを用意する工程と、
     前記接合された第1および第2のプリント基板を、前記第1のプリント基板の前記第2の主面が前記第1の底面に接し、かつ前記第2のプリント基板が前記第2の底面の上方に位置するように前記ケースに収納する収納工程と、
     カバー板により前記ケースの上方の開口を閉塞する工程と、
     前記ケースと前記カバー板により画成される収納空間に封止樹脂を注入し、前記ケースに収容された前記第1および第2のプリント基板を封止する封止工程と、
     を備えることを特徴とする電子装置の製造方法。
  14.  前記接合工程において、前記第1のプリント基板の前記切り欠き部と、前記第2のプリント基板の前記切り欠き部とは、少なくとも一部分が重なって貫通孔を形成するように、前記第1のプリント基板と前記第2のプリント基板が接合され、
     前記収納工程において、前記貫通孔が前記ケースおよび前記第2のプリント基板により画成される空間に連通するように、前記接合された第1および第2のプリント基板を前記ケースに収納し、
     前記封止工程において、前記ケースの側面の開口が上方を向くように前記ケースを配置した後、封止樹脂を前記側面の開口から前記空間に注入することを特徴とする請求項13に記載の電子装置の製造方法。
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