(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
コア体を有するトランスが実装される予定の実装予定領域に前記コア体の下面の平面視形状よりも大きいくり抜き部を有するプリント配線板と、前記プリント配線板の裏面に貼り付けられた放熱基板とを含む複合基板を準備する複合基板準備工程と、
前記くり抜き部により露出された前記放熱基板の露出面のうち、前記コア体の下面とオーバーラップする部分を除いた残部露出面の範囲内に貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
前記トランスを前記実装予定領域に実装する実装工程と、
前記複合基板の前記放熱基板の側から前記貫通孔を通して放熱樹脂を供給し、少なくとも前記コア体の側面の一部及び前記残部露出面の一部を前記放熱樹脂で覆うとともに前記貫通孔の内部を前記放熱樹脂で充たす放熱樹脂供給工程と、
を備える、電子モジュールの製造方法。
【背景技術】
【0002】
プリント配線板に各種電子部品を実装して形成される電子モジュールの一種としてDC−DCコンバーターが知られている。一般的なDC−DCコンバーターは、プリント配線板上にトランス等の電子部品が実装されている。このようなDC−DCコンバーターに用いられるトランスとしては、上コア及び下コアからなるコア体に、平角導線により形成されたコイルが組み込まれているものが知られている(例えば、特許文献1のトランス参照)。このように平角導線を用いて形成されたコイルを含むトランスでは、平角導線の端部がコア体の側部から突出し、この突出した平角導線の端部に下方に延びる取出端子が取り付けられている。そして、この取出端子がプリント配線板上の所定のランドに半田付けされることにより、トランスはプリント配線板の所定位置に実装される。
【0003】
上記したようなDC−DCコンバーターでは、トランス等の発熱部品を多数搭載しているので、放熱対策をとる必要がある。このような放熱対策の一つとして、プリント配線板において、電子部品が実装されている面とは反対側の面に熱伝導性に優れる放熱基板が貼り付けられる対策がとられている。つまり、この放熱基板を介して発熱部品からの熱を放散させることが行われている。
【0004】
ここで、特に発熱しやすい部品であるトランスが位置する部分では、プリント配線板がトランスの下コアよりも少し大きめに切り欠かれて、部分的に放熱基板が露出されている。そして、この放熱基板の露出面の上にトランスが配置されている。詳しくは、トランスは、その下コアの下面が、放熱基板の露出面とオーバーラップするように配置されている。これにより、トランスから発した熱は下コアの下面から放熱基板に伝えられて放散される。
【0005】
ところで、近年、電子モジュールの高機能化にともない、電子モジュールには大電流が流されるようになり、上記したトランスにおいては発熱量が増えている。このため、下コアの下面から放熱基板に熱を伝えるだけでは、放熱は十分ではない。そこで、トランスの放熱性をより高めるために、以下に示すような、熱伝導性に優れる放熱樹脂を用いた放熱対策も併せてとられている。すなわち、上記した放熱基板の露出面のうち上記した下コアがオーバーラップしている部分を除いた残部露出面の上に放熱樹脂を供給して盛っていき、放熱基板、コア体の側面、コイル等のそれぞれの一部に放熱樹脂を接触させる。これにより、コア体及びコイルから発生する熱も部分的ではあるが放熱樹脂を介して放熱基板に伝えることができ、放熱性が高められる。
【0006】
このような放熱樹脂は、ノズルを有する供給装置を用いて所望の箇所に供給される。具体的には、電子モジュールの側部からトランスの下コアの周囲にノズルの先をもっていき、このノズルの先から放熱樹脂を吐出させて、所望の箇所を放熱樹脂で覆う。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
ところで、電子モジュールにおいては、近年、小型化や電子部品の搭載箇所の高密度化がますます進んでいる。このため、上記したような、放熱樹脂をノズルを使って供給する場合、非常に細いノズルを使用しなければならない。このように、非常に細いノズルを用いると放熱樹脂の注入に長時間を要する。また、電子モジュールにおいて、トランスの周りに電子部品が配置されている場合、これらの電子部品が邪魔になりノズルによる放熱樹脂の供給がし辛くなることがある。しかも、放熱樹脂が所望の箇所に十分行き渡っているかどうかの確認も困難となる。このように、放熱樹脂の供給には非常に手間がかかり、電子モジュールの全体としての製造効率の低下を招いている。
【0009】
本発明は、上記の事情に基づいてなされたものであり、その目的とするところは、放熱効率が高く、しかも、放熱樹脂の供給が容易であり、従来よりも製造効率が高い、電子モジュール及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記目的を達成するために、本発明によれば、プリント配線板の裏面に放熱基板が貼り付けられてなる複合基板と、コア体を有し、前記複合基板の前記プリント配線板側に実装されているトランスと、を備え、前記プリント配線板は、前記トランスが位置付けられる部分に、前記コア体の下面の平面視形状よりも大きくくり抜かれたくり抜き部を有し、前記トランスは、前記コア体の下面が、前記くり抜き部により露出された前記放熱基板の露出面の上にオーバーラップしており、前記放熱基板は、前記露出面のうち、前記コア体の下面がオーバーラップしている部分を除いた残部露出面の範囲内に設けられた貫通孔を有しており、少なくとも前記コア体の側面の一部及び前記残部露出面の一部を覆うとともに、前記貫通孔の内部を充たす放熱樹脂を更に備えている、電子モジュールが提供される。
【0011】
また、本発明によれば、コア体を有するトランスが実装される予定の実装予定領域に前記コア体の下面の平面視形状よりも大きいくり抜き部を有するプリント配線板と、前記プリント配線板の裏面に貼り付けられた放熱基板とを含む複合基板を準備する複合基板準備工程と、前記くり抜き部により露出された前記放熱基板の露出面のうち、前記コア体の下面とオーバーラップする部分を除いた残部露出面の範囲内に貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、前記トランスを前記実装予定領域に実装する実装工程と、前記複合基板の前記放熱基板の側から前記貫通孔を通して放熱樹脂を供給し、少なくとも前記コア体の側面の一部及び前記残部露出面の一部を前記放熱樹脂で覆うとともに前記貫通孔の内部を前記放熱樹脂で充たす放熱樹脂供給工程と、を備える、電子モジュールの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【0012】
本発明に係る電子モジュールは、放熱基板の貫通孔内に放熱樹脂が充填されているので、放熱樹脂と放熱基板との接触面積が増え、放熱効率を高めることができる。
【0013】
また、本発明に係る電子モジュールの製造方法においては、プリント配線板の裏面に貼り付けられた放熱基板に貫通孔が設けられ、その貫通孔を通して放熱基板側からトランスの周囲へ放熱樹脂が供給される。このため、トランスの周囲の電子部品に規制されることなく放熱樹脂を供給することができる。このため、従来よりも放熱樹脂の供給が容易となり、電子モジュール全体として製造効率の向上が図れる。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本発明を適用した電子モジュールとしてのDC−DCコンバーター(以下、単に、コンバーターという)2の形態について、図面を参照しながら以下に説明する。
【0016】
図1に示すように、コンバーター2は、第1回路基板104と、この第1回路基板104上に設けられた支柱166、166に支持され、第1回路基板104の上方に位置付けられた第2回路基板110とを含んでいる。
【0017】
第1回路基板104には、電子部品6が実装されている。この電子部品6には、トランス6Aと、コンバーター2を構成するために必要な機能を備えた各種の電子機能部品(LSI等)6Bとが含まれている。
【0018】
また、第2回路基板110には、他の電子モジュールとの接続に用いられる接続突起112が複数本含まれている。
【0019】
ここで、トランス6Aとしては、特に限定されるものではなく、一般的なものが用いられる。本実施形態においては、例えば、
図2に示すように、トランス6Aは、複数の巻線を有するコイル部120と、このコイル部120の巻線と電気的に接続されたピンを保持する、絶縁材料からなるピン保持具90と、これらコイル部120及びピン保持具90を挟み込んで保持するコア体126とを備えている。
【0020】
コア体126は、いわゆるフェライトコアであり、
図2における上側に位置する上コア128と、
図2における下側に位置する下コア130とからなる。
【0021】
上コア128は、板状のフェライトからなる。この上コア128の平面視形状は、
図2から明らかなように、長方形の両長辺の中央部分が互いに近付くようにくびれた形状をなしている。
【0022】
下コア130は、フェライトからなり、底板132と、この底板132の両端から上方へ突出した一対の側部磁脚134、134と、底板132の中央部から上方へ突出した円柱状の中央磁脚136とが一体的に形成されている。ここで、中央磁脚136には、上記したコイル部120が嵌め込まれている。また、底壁132は、
図3から明らかなように、上記した上コア128の平面視形状と同様な平面視形状をなしている。
【0023】
この下コア130の一対の側部磁脚134、134及び中央磁脚136の上に上コア128が載置され、下コア130と上コア128とが組み合わされることによりコア体126が形成される。これら、下コア130と上コア128とは接着剤により接着される。なお、参照符号108は、下コア130と上コア128とを接着する接着剤が盛られた状態を表している。
【0024】
次に、コイル部120は、環状に加工された平角導線141を複数重ねたメインコイル140と、断面が円形の銅線に絶縁被膜を三重に被覆した三層絶縁線が環状に捲回されて形成されたサブコイル142とを含んでいる。
【0025】
メインコイル140は、環状の平角導線141の部分から引き出されてなる引出端部14を有しており、この引出端部14は、ピン保持具90に保持されたL形ピン95に電気的に接続されている。詳しくは、L形ピン95は、ピンの下端部がL字状に折り曲げられて形成された所定長さの平坦部(実装用端子)97と、この平坦部97から上方に向かって延びる本体部98とを有している。このL形ピン95は、その本体部98がピン保持具90を貫くように設置されている。そして、本体部98は、それぞれ対応するメインコイル140の引出端部14と接続されている。一方、L形ピン95の平坦部97は、
図3から明らかなように、トランス6Aの実装用端子として機能する。
【0026】
一方、サブコイル142は、環状の部分から引き出された引出線部74を有しており、この引出線部74は、ピン保持具90に保持されたストレートピン96に電気的に接続されている。このストレートピン96は、L形ピン95の本体部98よりも長い。
【0027】
なお、平角導線141は、その表面が絶縁層で覆われており、また、各平角導線141間、及び、平角導線141とコア体126との間には、所定形状の絶縁シート50が適宜配置されているので、適切な絶縁状態を維持している。
【0028】
上記したようなトランス6Aが実装された第1回路基板104に第2回路基板110が組み合わされることにより、コンバーター2が製造される。このコンバーター2の製造方法について、以下に詳しく説明する。
【0029】
まず、複合基板としての第1回路基板104を準備する。第1回路基板104は、プリント配線板114と、このプリント配線板114の裏面に貼り付けられた放熱基板116とを含む。ここで、プリント配線板114は、絶縁基板169と、この絶縁基板169上に形成された所定形状の第1配線パターン144と、第1配線パターン144及び絶縁基板169の表面を覆う半田レジスト118とを有している。
【0030】
図4に示すように、プリント配線板114は、全体としては矩形状をなした板状体である。そして、トランス6Aが位置付けられる予定箇所に、トランス6Aよりもわずかに大きく切り欠かれた矩形状の第1切欠部(くり抜き部)160が設けられている。なお、
図4においては、トランス用ランド220のみ図示し、他の電子部品用のランドは図示を省略している。
【0031】
放熱基板116は、熱伝導性に優れる材料からなる矩形状の板材である。熱伝導性に優れる材料としては、アルミニウム、銅、窒化アルミニウム等が挙げられる。本実施形態では、アルミニウム板が用いられる。
【0032】
放熱基板(アルミニウム板)116と、プリント配線板114とは、互いに貼り合わされて
図5に示すような複合基板(第1回路基板104)となる。このようにして、第1回路基板104が準備される。ここで、アルミニウム板116は、上記したプリント配線板114の第1切欠部160によって、その一部が露出された露出面162を有している。なお、
図4に示すアルミニウム板116において、露出面162となる予定領域190を仮想線で示している。
【0033】
上記した露出面162の部分には、後工程でトランス6Aが配置される。このトランス6Aが配置される配置予定領域192を
図5に仮想線で示す。トランス6Aにおける下コア130の下端面は、上記したように、長方形の両長辺の中央部分が互いに近づくようにくびれた形状をなしているので、配置予定領域192はこの下コア130の下端面と同じ形状となる。ここで、アルミニウム板116における矩形の露出面162は、トランス6Aが位置付けられる配置予定領域192と、この配置予定領域192を除いた残部露出面194とに分けることができる。
【0034】
次に、上記のように第1回路基板104には、上記した残部露出面194に貫通孔196が設けられる。本実施形態では、
図6に示すように、残部露出面194における配置予定領域192のくびれた部分に対応する位置にて2個の貫通孔196、196が設けられる。ここで、この貫通孔196の個数は任意に設定することができる。また、この貫通孔196の径も任意に設定することができる。これらの貫通孔196、196は、一般的に用いられるドリルにより簡便に形成される。この貫通孔196は、後工程で放熱樹脂206を供給する際に用いられる。つまり、この貫通孔196には、放熱樹脂206の供給装置のノズル202が挿入される。このため、貫通孔196の径は、なるべく大きくすることが好ましい。つまり、従来用いられていた非常に細いノズルよりも太いノズル202を挿入できる径とすることが好ましい。ここで、貫通孔196の径が大きければ、その分だけ、放熱樹脂206が所望の箇所に十分行き渡っているかどうかの確認が容易となる。具体的には、この貫通孔196の直径は、3mm以上とすることが好ましい。
【0035】
このとき、支柱用貫通孔198、198も併せて形成することが好ましい。つまり、ドリル加工により支柱166の配設予定位置に支柱用貫通孔198、198が形成される。
【0036】
次に、
図7に示すように、貫通孔196及び支柱用貫通孔198が設けられた第1回路基板104におけるプリント配線板114の所定箇所にLSI等の電子機能部品6Bを実装する。その後、支柱用貫通孔198に支柱166を差し込み固定する。ここで、これらの支柱166、166は、円柱形状をなしており、第2回路基板110が配設されるべき高さの位置から上部が縮径されている。つまり、この部分に段差168、168が設けられている。
【0037】
その後、
図8に示すように、下コア130の下部に絶縁テープ200が貼られたトランス6Aをアルミニウム板116の露出面162における配置予定領域192に配置するとともに、各L形ピン95の平坦部97(実装用端子)とトランス用ランド220とを半田付けする。これによりトランス6Aを第1回路基板104に実装する。
【0038】
次に、別工程を経て準備された第2回路基板110を支柱166、166を介して第1回路基板104の上方に配設する。ここで、第2回路基板110は、絶縁基板170と、この絶縁基板170上に銅箔により形成された所定形状の第2配線パターン146と、この第2配線パターン146及び絶縁基板170の表面を覆う半田レジスト172とを有しており、全体としては、ほぼ矩形状をなしている。
【0039】
上記した半田レジスト172は、配線パターン上の所定箇所が剥離されているため、配線パターンが部分的に露出している。この露出した部分はランドとなる。
【0040】
この第2回路基板110においては、トランス6Aに対応する箇所にトランス6Aの平面視形状よりも僅かに大きい矩形状の第2切欠部174が設けられている。そして、この第2切欠部174の周縁部176には、トランス6Aのストレートピン96に対応する部分にランド(ストレートピン用ランド)178が設けられている。このストレートピン用ランド178は円形状をなしている。そして、このストレートピン用ランド178の中央部分には、絶縁基板170及びストレートピン用ランド178を貫くストレートピン用貫通孔180が設けられている。
【0041】
また、第2回路基板110には、第1回路基板104に設けられた支柱166、166に対応する位置に、これら支柱166、166を挿通するための支柱用貫通孔182、182が設けられている。この支柱用貫通孔182の内径寸法は、上記した支柱166の縮径した部分の外径と同じ寸法に設定されている。更に、
図8から明らかなように、第2回路基板110には、他のデバイスとの接続に用いられる接続突起112が複数本設置される。これら接続突起112は、第2配線パターン146と所定位置で電気的に接続されている。
【0042】
第2回路基板110につき、第2切欠部174が第1回路基板104上のトランス6Aに、ストレートピン用貫通孔178がトランス6Aのストレートピン96に、支柱用貫通孔182が第1回路基板104上の支柱166に、それぞれ対応するように位置決めし、この状態で、第2回路基板110と第1回路基板104とを互いに近付ける。これにより、トランス6Aの頭部が第2回路基板110の第2切欠部174内に位置付けられ、支柱166が支柱用貫通孔182に挿通され、各ストレートピン96が対応するストレートピン用貫通孔180にそれぞれ挿通される。この後、各ストレートピン用貫通孔180から突出した各ストレートピン96の頭部と、各ストレートピン用貫通孔180の周縁に位置する各ストレートピン用ランド178とを半田付けして電気的に接続する。また、支柱166と支柱用貫通孔182の内面とを接着剤で固定する。これにより、第1回路基板104と第2回路基板110とは組み合わされる。
【0043】
次に、トランス6A付近の断面を表した
図9に示すように、放熱樹脂供給装置のノズル202を貫通孔196の内部にセットし、ノズル202の先端204から放熱樹脂206を吐出させる。これにより、放熱樹脂206が、トランス6Aの周囲に供給される。その結果、
図10に示すように、放熱樹脂206は、貫通孔196内に存在するとともに、コア体126(下コア130)の側面150、メインコイル140の下部、L形ピン95の平坦部(実装用端子)97及び残部露出面194に接するように存在している。
【0044】
ここで、上記した放熱樹脂206は、熱伝導性に優れるフィラーを含む熱硬化性樹脂であり、熱伝導性に優れている。この放熱樹脂206は、硬化前は適度な粘性を有しているので、ノズルを介して所望箇所へ供給が可能であり、供給された後は、加熱されることにより硬化し形状を維持することができる。また、放熱樹脂206は、300℃程度までの耐熱性を有している。
【0045】
以上のようにして、貫通孔196内及びトランス6Aの周囲に放熱樹脂206を供給した後、放熱樹脂206を、例えば、100℃に加熱し30分間保持して硬化させる。これにより、放熱樹脂206を有する本発明に係るコンバーター2が得られる。
【0046】
ここで、コンバーター2のトランス6Aは、下コア130の下面のみが絶縁テープ200を介してアルミニウム板(放熱基板)116と接触しているが、放熱樹脂206が供給されることにより、コア体126(下コア130)の側面150、メインコイル140の下部、L形ピン95の平坦部(実装用端子)97等で発生した熱も放熱樹脂206を介してアルミニウム板116に伝わり放散されるので、放熱性に優れている。
【0047】
本発明では、第1回路基板104に設けた貫通孔196を介して放熱樹脂206をトランス6Aの周囲に供給できるので、放熱樹脂206の供給を容易に行うことができるため、電子モジュールの製造効率が従来よりも高い。また、貫通孔196の径を比較的大きく設定できるので、従来のように、トランス6Aの側部から極めて細い径のノズルを使用する必要がない。更に、トランス6Aが位置する部分の裏面側から放熱樹脂206を供給できるので、電子モジュールの側部にトランスが位置していなくても、例えば、トランスが電子モジュールの中央部に位置し、周りに他の電子部品が存在するような場合であっても、放熱樹脂206を容易にトランス6Aの周囲に供給できる。