特許 6441204 電源装置及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6441204

(24)【登録日】2018年11月30日

(45)【発行日】2018年12月19日

(54)【発明の名称】電源装置及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/00 20060101AFI20181210BHJP

   H05K 1/14 20060101ALI20181210BHJP

   H01L 25/07 20060101ALI20181210BHJP

   H01L 25/18 20060101ALI20181210BHJP

【ＦＩ】

   H02M3/00 Y

   H05K1/14 E

   H01L25/04 C

【請求項の数】4

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2015-225288(P2015-225288)

(22)【出願日】2015年11月18日

(65)【公開番号】特開2017-99035(P2017-99035A)

(43)【公開日】2017年6月1日

【審査請求日】2017年9月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000103208

【氏名又は名称】コーセル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095430

【弁理士】

【氏名又は名称】廣澤 勲

(72)【発明者】

【氏名】畑岸 淳一

【審査官】 柳下 勝幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０５−２９２７４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０５４２７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１９５３９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ １／００ − １１／００

Ｈ０１Ｌ ２５／０７

Ｈ０１Ｌ ２５／１８

Ｈ０５Ｋ １／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一方の面に第一の配線層が設けられた第一の回路基板である金属基板と、一方の面に第二の配線層が設けられ、前記第二の配線層が前記第一の配線層に対向するように配置された第二の回路基板であるガラスエポキシ基板と、前記第二の配線層に面実装された放熱対象回路素子と、前記金属基板及び第二の回路基板を相互に機械的及び電気的に連結する部材であって、自己の高さ寸法により、前記金属基板と第二の回路基板との離間距離を決定するスペーサ部材とを備え、
前記放熱対象回路素子は面実装型の半導体素子であり、前記半導体素子は樹脂モールド体と複数の端子とを備え、前記各端子は、前記樹脂モールド体の底面に設けられた下面電極、又は前記樹脂モールド体の底面側の端部から側方に突出したフラット端子により形成され、
前記スペーサ部材は、半田付け可能な金属素材で成り、高さ方向の一端面が前記第一の配線層の表面に半田接合し、高さ方向の他端面が前記第二の配線層の表面に半田接合しており、
前記第二の配線層に実装された前記放熱対象回路素子と前記金属基板とが近接する隙間が、放熱用充填材で埋まっていることを特徴とする電源装置。

【請求項2】

前記ガラスエポキシ基板は、前記放熱対象回路素子の近傍の位置に、前記放熱用充填材の注入口となる透孔が設けられている請求項１記載の電源装置。

【請求項3】

一方の面に第一の配線層が設けられた第一の回路基板である金属基板と、一方の面に第二の配線層が設けられた第二の回路基板と、前記第二の配線層に面実装される放熱対象回路素子と、前記金属基板及び第二の回路基板を相互に機械的及び電気的に連結するための部材であって、自己の高さ寸法により、前記金属基板と第二の回路基板との離間距離を決定するスペーサ部材とを備えた電源装置の製造方法であって、
前記第二の配線層に半田ペーストを供給し、当該半田ペースト上に前記放熱対象回路素子及び前記スペーサ部材を載置し、これらを加熱することによって、前記放熱対象回路素子及び前記スペーサ部材を前記第二の配線層に半田付けする第二の回路基板半田付け工程と、
前記第一の配線層に半田ペーストを供給し、当該半田ペースト上に前記第二の回路基板に半田付けされた前記スペーサ部材を載置し、これらを加熱することによって、前記スペーサ部材を前記第一の配線層に半田付けし、前記金属基板及び第二の回路基板を相互に連結する金属基板半田付け工程と、
前記金属基板及び第二の回路基板が相互に連結された状態で、前記第二の回路基板の前記放熱対象回路素子と前記金属基板とが近接する隙間に、放熱用充填材を注入する充填材注入工程とを備え、
前記第二の回路基板は、前記放熱対象回路素子が実装される近傍の位置に透孔が設けられ、充填材注入工程において、前記透孔を通じて前記放熱用充填材を注入することを特徴とする電源装置の製造方法。

【請求項4】

第二の回路基板半田付け工程において、複数の前記スペーサ部材が、前記第二の回路基板上の互いに離れた位置に半田付け実装され、
金属基板半田付け工程において、前記複数のスペーサ部材が前記第一の配線層の半田ペースト上に載置された状態で、前記第二の回路基板は、前記複数のスペーサ部材により支持されて自立し、前記金属基板と対向する請求項３記載の電源装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内部の回路素子を放熱するための金属基板を備えた電源装置及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

金属基板を備えた電源装置は、金属基板の外側面に放熱フィン等を取り付けることによって、内部の発熱部品の放熱効率よく行うことができるという特徴があり、従来から広く使用されている。

【0003】

例えば、図５（ａ）に示すように、第一の回路基板である金属基板１２と第二の回路基板であるガラスエポキシ基板１４とを備えた電源装置１０があった。金属基板１２は、アルミ板等で成る金属ベース１２ａの一方の面が絶縁層１２ｂに覆われ、絶縁層１２ｂの表面に第一の配線層１２ｃが設けられており、第一の配線層１２ｃ上に、発熱が大きい放熱対象回路素子である半導体素子１６が半田付け実装されている。

【0004】

半導体素子１６は、面実装型のパワートランジスタ等であり、図５（ｂ）に示すように、矩形の樹脂モールド体１８と、金属フレームで形成された複数の端子２０(1)，２０(2)を有している。端子２０(1)，２０(2)は、いずれも樹脂モールド体１８の底面１８ａに設けられた下面電極であり、その一部が樹脂モールド体１８の側方に突出している。端子２０(2)については、樹脂モールド体１８の側面の底面１８ａ側の端部から側方に突出したフラット端子により形成されているケースもある。以下、この種の端子構造をフラット端子構造と称する。

【0005】

ガラスエポキシ基板１４は、ガラスエポキシ基材１４ａの裏表にそれぞれ第二の配線層１４ｂと第三の配線層１４ｃとが設けられ、比較的発熱が小さいコンデンサ等の回路素子２２が実装されている。

【0006】

金属基板１２及びガラスエポキシ基板１４は、複数の接続具２４によって機械的及び電気的に連結されている。接続具２４は、図５（ｃ）に示すように、複数の金属ピン２６を整列させ、各金属ピン２６の中央部を梁状の樹脂部２８で連結して一体にしたものである。金属基板１２とガラスエポキシ基板１４とを連結するときは、まず、ガラスエポキシ基板１４の両端部に接続具２４を取り付ける。具体的には、ガラスエポキシ基板１４に形成された図示しないスルーホールに金属ピン２６の上端部２６ａを差し込み、半田付けを行って固定する。その後、ガラスエポキシ基板１４に固定された一対の接続具２４を金属基板１２上に載置し、金属ピン２６の下端部２６ｂを第一の配線層１２ｃに半田付けを行って接合する。これで、図５（ａ）に示すように、金属基板１２とガラスエポキシ基板１４とが上下に連結され、ガラスエポキシ基板１４が接続具２４の樹脂部２８上面の高さに位置決めされる。

【0007】

また、特許文献１に開示されているオンボード電源の実装構造は、上記の電源装置１０と類似した構造であり、複数の接続具２４の樹脂部２８同士を矩形の枠状に連結した部材（絶縁材基板に多数のピンを圧入した部材）により、金属基板１２とガラスエポキシ基板１４（プリント基板）とが相互に連結されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開平１１−２０６１０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかし、従来の電源装置１０の場合、ガラスエポキシ基板１４の第二の配線層１４ｂ側の広い範囲が接続具２４の樹脂部２８によって支持され、さらに第三の配線層１４ｃ側にも金属ピン２６の上端部２６ａが突出するので、回路素子２２を実装できるスペースが非常に狭くなってしまう。これは、特許文献１のオンボード電源装置の実装構造の場合も同様である。

【0010】

また、電源装置１０は、熱衝撃や温度サイクル等の環境負荷が加わると、半導体素子１６の端子２０(1)，２０(2)の半田接合部にクラックが発生しやすいという問題がある。これは、フラット端子構造の半導体素子１６を使用していることに起因する問題であり、熱衝撃等を受けて金属基板１２が面内方向に膨張・収縮したとき、端子２０(1)，２０(2)がほとんど変形できず、半田接合部に大きな応力が加わるからである。

【0011】

例えば、半導体素子１６をいわゆるガルウイング端子構造のものに変更すれば、耐熱衝撃性等について大きな問題にはならない。ガルウイング端子構造は、比較的細長いフレーム端子が樹脂モールド部の側面からＬ字状に屈曲して突出し、Ｌ字状の先端部が第一の配線層１２ｃに半田付けされる構造なので、金属基板１２が面内方向に膨張・収縮したとき、フレーム端子の屈曲部が変形してクッションとなり、半田接合部に加わる応力が吸収されるからである。しかしながら、ガルウイング端子構造の半導体素子は、フラット端子構造のものよりも実装スペースが広くなってしまう。また、近年、フラット端子構造の高性能パワートランジスタが多く市販されており、フラット端子構造の素子を選択できないというのは好ましくない。

【0012】

その他、十分な耐熱衝撃性等を確保するため、図６に示す電源装置３０のように、フラット端子構造の半導体素子１６をガラスエポキシ基板１４に実装する方法がある。ガラスエポキシ基板１４は、金属基板１２の金属ベース１２ａよりも基材１４ａの線膨張係数が小さいため、金属基板１２よりも膨張・収縮量が相対的に小さくなるので、半田接合部に加わる応力が小さくなるからである。しかしながら、半導体素子１６をガラスエポキシ基板１４に実装した場合、半導体素子１６の発熱が金属基板１２に伝わりにくくなるので、効率よく放熱することが難しくなる。

【0013】

電源装置３０は、半導体素子１６の樹脂モールド体１８の天面１８ｂと金属基板１２とが近接する隙間を放熱用充填材３２で埋めることにより、熱伝導性を向上させる工夫がされているが、構造上の制約により、天面１８ｂと金属基板１２との離間距離が長くなってしまい、十分な放熱効果が得られない。電源装置３０は、金属基板１２とガラスエポキシ基板１４が接続具２４によって連結され、天面１８ｂと金属１２との離間距離は、基本的には接続具２４の外形寸法よって決定される。しかし、実際は、上述の手順で組み立てた時の作業バラツキにより、ガラスエポキシ基板１４が接続具２４の樹脂部２８に対して傾いたり離れたりした状態で固定されることが想定されるので、離間距離のバラツキは無視できないほど大きい（例えば0.5〜１.5ｍｍ程度）。そのため、天面１８ｂが金属基板１２にぶつからないように、あらかじめ相当のクリアランス（離間距離）を確保しておく必要がある。したがって、この隙間を放熱用充填材３２で埋めても金属基板１２までの間隔が大きく、十分な放熱効果を確保することは難しい。これは、特許文献１のオンボード電源装置の実装構造の場合も同様であり、放熱対象回路素子が半導体素子１６以外の素子であっても同様である。

【0014】

本発明は、上記背景技術に鑑みて成されたものであり、組み立て易く、回路素子の実装可能スペースを広くすることができ、しかも放熱対象回路素子を効率よく放熱できる構造を備えた電源装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明は、一方の面に第一の配線層が設けられた第一の回路基板である金属基板と、一方の面に第二の配線層が設けられ、前記第二の配線層が前記第一の配線層に対向するように配置された第二の回路基板と、前記第二の配線層に面実装された放熱対象回路素子と、前記金属基板及び第二の回路基板を相互に機械的及び電気的に連結する部材であって、自己の高さ寸法により、前記金属基板と第二の回路基板との離間距離を決定するスペーサ部材とを備え、前記スペーサ部材は、半田付け可能な金属素材で成り、高さ方向の一端面が前記第一の配線層の表面に半田接合し、高さ方向の他端面が前記第二の配線層の表面に半田接合しており、前記第二の配線層に実装された前記放熱対象回路素子と前記金属基板とが近接する隙間が、放熱用充填材で埋まっている電源装置である。

【0016】

前記第二の回路基板はガラスエポキシ基板であり、前記放熱対象回路素子は、面実装型の半導体素子であり、前記半導体素子は樹脂モールド体と複数の端子とを備え、前記各端子は、前記樹脂モールド体の底面に設けられた下面電極、又は前記樹脂モールド体の底面側の端部から側方に突出したフラット端子により形成されている。さらに、前記第二の回路基板は、前記放熱対象回路素子の近傍の位置に、前記放熱用充填材の注入口となる透孔が設けられていることが好ましい。

【0017】

また、本発明は、一方の面に第一の配線層が設けられた第一の回路基板である金属基板と、一方の面に第二の配線層が設けられた第二の回路基板と、前記第二の配線層に面実装される放熱対象回路素子と、前記金属基板及び第二の回路基板を相互に機械的及び電気的に連結するための部材であって、自己の高さ寸法により、前記金属基板と第二の回路基板との離間距離を決定するスペーサ部材とを備えた電源装置の製造方法であって、前記第二の配線層に半田ペーストを供給し、当該半田ペースト上に前記放熱対象回路素子及び前記スペーサ部材を載置し、これらを加熱することによって、前記放熱対象回路素子及び前記スペーサ部材を前記第二の配線層に半田付けする第二の回路基板半田付け工程と、前記第一の配線層に半田ペーストを供給し、当該半田ペースト上に前記第二の回路基板に半田付けされた前記スペーサ部材を載置し、これらを加熱することによって、前記スペーサ部材を前記第一の配線層に半田付けし、前記金属基板及び第二の回路基板を相互に連結する金属基板半田付け工程と、前記金属基板及び第二の回路基板が相互に連結された状態で、前記第二の回路基板の前記放熱対象回路素子と前記金属基板とが近接する隙間に、放熱用充填材を注入する充填材注入工程とを備え、前記第二の回路基板は、前記放熱対象回路素子が実装される近傍の位置に透孔が設けられ、充填材注入工程において、前記透孔を通じて前記放熱用充填材を注入する電源装置の製造方法である。

【0018】

第二の回路基板半田付け工程において、複数の前記スペーサ部材が、前記第二の回路基板上の互いに離れた位置に半田付け実装され、金属基板半田付け工程において、前記複数のスペーサ部材が前記第一の配線層の半田ペースト上に載置された状態で、前記第二の回路基板は、前記複数のスペーサ部材により支持されて自立し、前記金属基板と対向するよう構成することが好ましい。

【発明の効果】

【0019】

本発明の電源装置によれば、スペーサ部材（例えば、複数の小型金属ブロック等）を使用して金属基板と第二の回路基板を連結する構造なので、第二の回路基板における回路素子の実装スペースをより広くすることができる。また、放熱対象回路素子を第二の回路基板に実装する構造なので、例えば、放熱対象回路素子としてフラット端子構造の半導体素子を使用したい場合に、第二の回路基板を線膨張係数の小さいガラスエポキシ基板にすることによって、半導体素子の半田付け部分の耐熱衝撃性及び耐温度サイクル性を十分に確保することができる。しかも、放熱対象回路素子と金属基板の間を正確に近接させて設定し放熱用充填材で埋めることができるので、放熱対象回路素子の放熱も良好に行うことができる。したがって、半導体素子の選択の自由度が高くなり、電源装置をさらに高性能化することができる。

【0020】

また、本発明の電源装置の製造方法によれば、金属基板と第二の回路基板との離間距離が、スペーサ部材の高さ寸法とほぼ等しくなるように自動的に制御され、作業バラツキがほとんど影響しないので、放熱対象回路素子と金属基板とのクリアランス（離間距離）を非常に小さく設計することができる。その結果、放熱対象回路素子と金属基板との隙間を埋める放熱用充填材の厚みが薄くなって熱抵抗が小さくなり、放熱対象回路素子の発熱が金属基板に伝わりやすくなるので、効率よく放熱することができる。また、本発明の電源装置の製造方法の場合、スペーサ部材として小型の金属ブロック等を使用することにより、手作業によらず他の回路素子と同様に、チップマウンタを用いて効率よく自動マウントすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の電源装置の一実施形態の外観を示す正面図（ａ）、平面図（ｂ）である。

【図2】第二の回路基板半田付け工程で製作されたモジュールを示す平面図（ａ）、正面図（ｂ）、底面図（ｃ）である。

【図3】金属基板半田付け工程に投入される金属基板の第一の配線層側の面を示す平面図（ａ）、ガラスエポキシ基板に実装されたスペーサ部材が金属基板上に載置された状態を示す平面図（ｂ）である。

【図4】充填材注入工程で放熱用充填材が注入される様子を示す正面図である。

【図5】従来の電源装置の一例を示す正面図（ａ）、放熱対象の半導体素子を示す正面図及び底面図（ｂ）、接続具を示す斜視図（ｃ）である。

【図6】従来の電源装置の他の例を示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の電源装置及びその製造方法の一実施形態について、図１〜図４に基づいて説明する。ここで、上述した従来の電源装置１０，３０と同様の構成は、同一の符号を付して説明する。

【0023】

この実施形態の電源装置３４は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、第一の回路基板である金属基板１２と第二の回路基板であるガラスエポキシ基板１４とを備えている。金属基板１２は、熱伝導性の高いアルミ材等で成る金属ベース１２ａの一方の面が絶縁層１２ｂに覆われ、絶縁層１２ｂの表面に第一の配線層１２ｃが設けられている。

【0024】

ガラスエポキシ基板１４は、ガラスエポキシ基材１４ａの表裏に各々第二の配線層１４ｂと第三の配線層１４ｃとが設けられ、金属基板１２側の第二の配線層１４ｂに、発熱が大きい放熱対象回路素子である３つの半導体素子１６が半田付け実装され、反対側の第三の配線層１４ｃには、比較的発熱が小さいコンデンサ等である回路素子２２が半田付け実装されている。また、ガラスエポキシ基板１４の、半導体素子１６が実装される近傍の位置に、後述する放熱用充填材３２の注入口となる透孔３６が設けられている。

【0025】

上述したように、半導体素子１６は、面実装型のパワートランジスタ等であり、図５（ｂ）に示すように、矩形の樹脂モールド体１８と、金属フレームで形成された複数の端子２０(1)，２０(2)を有している。端子２０(1)，２０(2)は、いずれも樹脂モールド体１８の底面１８ａに設けられた下面電極であり、その一部が樹脂モールド体１８の側方に突出している。なお、下面電極には、樹脂モールド体１８の底面１８ａの面内に電極が配置された端子形態も含む。端子２０(2)については、樹脂モールド体１８の側面の底面１８ａ側の端部から側方に突出したフラット端子により形成されているケースもある。以下、この発明では、素子底面とほぼ面一に電極または端子が露出または延出して設けられた端子構造を総称してフラット端子構造と称する。

【0026】

金属基板１２及びガラスエポキシ基板１４は、複数のスペーサ部材３８によって機械的及び電気的に連結されている。スペーサ部材３８は、半田付け可能な小型の金属ブロック（例えば、低背円柱状のブロック体等）であり、他の電子部品と同様に、チップマウンタを用いて自動マウント可能な外形に形成されている。スペーサ部材３８は、高さ方向の一端面が第一の配線層１２ｃの表面に係止された状態で半田接合され、高さ方向の他端面が第二の配線層１４ｂの表面に係止された状態で半田接合され、自己の高さ寸法により、金属基板と第二の回路基板との離間距離を決定する。したがって、スペーサ部材３８の高さ寸法は、半導体素子１６よりも僅かに長い。

【0027】

さらに、第二の配線層１４ｃに実装された半導体素子１６と金属基板１２とが近接する隙間及びその周辺部は、シリコーンゴム等の熱伝導性の良い放熱用充填材３２で埋まっている。

【0028】

次に、電源装置３４の製造方法の一実施形態について説明する。まず、ガラスエポキシ基板１４の第三の配線層１４ｃに、マスク印刷等の方法で所定量の半田ペーストを供給し、当該半田ペースト上に回路素子２２を載置し、これらを加熱することによって、回路素子２２を第三の配線層１４ｃに半田付けする。さらに、第二の配線層１４ｂに、マスク印刷等の方法で所定量の半田ペーストを供給し、当該半田ペースト上に半導体素子１６及びスペーサ部材３８を載置し、これらをリフロー加熱することによって、半導体素子１６及びスペーサ部材３８を第二の配線層１４ｂに半田付けする（第二の回路基板半田付け工程）。第二の回路基板半田付け工程を行って製作されたモジュールは、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すような外観となる。なお、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）では、第二及び第三の配線層１４ｂ，１４ｃは、回路素子２２又は半導体素子１６が半田付けされるパッドのみを示し、バッドから延びる配線パターン等は省略してある。また、パッドに供給された半田ペーストも省略してある。

【0029】

半導体素子１６及びスペーサ部材３８は、第二の配線層１４ｂの半田ペースト上に載置されリフロー加熱されると、自重により溶融した半田の中に沈み込み、その状態で第二の配線層１４ｂの表面に半田接合される。その結果、３つの半導体素子１６の実装高さ（ガラスエポキシ基板１４の表面からの高さ）は、ほぼバラツキなく一様になり、同様に４つのスペーサ部材３８の実装高さも、ほぼバラツキなく一様になり、図２（ｂ）に示すように、スペーサ部材３８の先端面が半導体素子１６の天面１８ｂよりも僅かに高くなった状態になる。

【0030】

次に、金属基板１２の第一の配線層１２ｃに、マスク印刷等の方法で所定量の半田ペーストを供給し、当該半田ペースト上にガラスエポキシ基板１４に半田付けされた状態の４つのスペーサ部材３８を載置する。金属基板１２の第一の配線層１２ｃのレイアウトは、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、４つのスペーサ部材３８に対応する位置に、第一の配線層１２ｃに形成された４つのパッド設けられている。なお、図３（ａ）、（ｂ）に示す第一の配線層１２ｃは、スペーサ部材３８が半田付けされる円形の４つのパッドのみを示しており、バッドから延びる配線パターンは省略してある。また、パッドに供給された半田ペーストも省略してある。

【0031】

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、４つのスペーサ部材３８は、ガラスエポキシ基板１４上の周縁部に互いに離れて配置されている。したがって、ガラスエポキシ基板１４は、スペーサ部材３８が第一の配線層１２ｃの半田ペースト上に載置された状態で、４つのスペーサ部材３８により均等に支持され、治具等で支えなくても自立し、金属基板１２とほぼ平行に対向する。そして、これらをリフロー加熱することによってスペーサ部材３８を第一の配線層１２ｃに半田付けし、金属基板１２とガラスエポキシ基板１４を相互に連結する（金属基板半田付け工程）。

【0032】

スペーサ部材３８は、第一の配線層１２ｃの半田ペースト上に載置されてリフロー加熱されると、ガラスエポキシ基板１４の質量及び自重により溶融した半田の中に沈み込み、その状態で第一の配線層１２ｃの表面に半田接合される。その結果、ガラスエポキシ基板１４の実装高さ（金属基板１２の表面からの高さ）は、ほぼバラツキなくスペーサ部材３８の高さとなり、半導体素子１６の天面１８ｂの高さが一様に決定される。したがって、図４に示すように、半導体素子１６の天面１８と金属基板１２とが僅かな隙間を空けて近接した状態になる。

【0033】

その後、図４に示すように、ガラスエポキシ基板１４の透孔３６に放熱用充填材供給用のノズルＮを挿入し、半導体素子１６と金属基板１２とが近接する隙間及びその周辺部に、放熱用充填材３２を注入する（充填材注入工程）。ガラスエポキシ基板１４の透孔３６は、各半導体素子１６の近傍に設けられているので、放熱用充填材３２が均等に各半導体素子１６と金属基板１２との間に注入され、各半導体素子１６と金属基板１２との隙間を容易に埋めることができる。なお、透孔３６の数や配置は適宜変更することができ、例えば、複数の半導体素子１６が分散配置されている場合は、各半導体素子１６の近傍に個別に透孔３６を設けることが好ましい。

【0034】

以上説明したように、電源装置３４によれば、小型のスペーサ部材３８を使用して金属基板１２とガラスエポキシ基板１４を機械的及び電気的に連結する構造なので、ガラスエポキシ基板１４における回路素子２２又は半導体素子１６の実装スペースを、従来の電源装置１０，３０（図５に示す接続具２４を使用した構造）よりも広くすることができる。また、フラット端子構造の半導体素子１６が線膨張係数の小さいガラスエポキシ基板１４に実装される構造なので、半導体素子１６の半田付け部分の耐熱衝撃性や耐温度サイクル性を十分に確保することができる。しかも、金属基板１２とガラスエポキシ基板１４との離間距離をスペーサ部材３８により正確に制御して近接させることができ、半導体素子１６と金属基板１２とのクリアランス（離間距離）を非常に小さくすることができるので、放熱用充填材３２の熱抵抗が小さくなり、半導体素子１６の発熱を金属基板１２により効率よく放熱することができる。したがって、高性能の半導体素子１６を安心して選択することができ、電源装置３４を小型化や高性能化を図ることができる。

【0035】

また、上述した電源装置３４の製造方法によれば、金属基板１２とガラスエポキシ基板１４との離間距離が、スペーサ部材３８の高さ寸法とほぼ等しくなるように自動的に制御され、作業バラツキがほとんど影響しないので、半導体素子１６と金属基板１２とのクリアランス（離間距離）を非常に小さく設計することができる。その結果、半導体素子１６と金属基板１２との隙間を埋める放熱用充填材３２の厚みが薄くなって熱抵抗が小さくなり、半導体素子１６の発熱が金属基板１２に伝わりやすくなるので、効率よく放熱することができる。また、従来の電源装置１０，３０の場合、接続具２４をガラスエポキシ基板１４に取り付ける作業を手作業で行わなければならないが、電源装置３４の製造方法の場合、小型の金属ブロックであるスペーサ部材３８を、他の回路素子と同様に、チップマウンタを用いて効率よく自動マウントすることができる。

【0036】

なお、本発明の電源装置及びその製造方法は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明の電源装置において、放熱対象回路素子には、フラット端子構造の半導体素子以外の素子が含まれていてもよく、例えば、ガルウイング端子構造の半導体素子や抵抗、インダクタ又はコンデンサ等が含まれていてもよい。

【0037】

本発明の電源装置及び製造方法において、金属基板は、熱伝導性に優れた金属ベースを有した基板であればよく、アルミベース、銅ベース、その他の合金ベース等の金属基板を使用することができる。

【0038】

本発明の製造方法において、第二の回路基板は、線膨張係数が小さく、リフロー炉を通過させても変色しにくく、複数の配線層を容易に設けることができるガラスエポキシ基板が好適であるが、条件が合えば、紙フェノール基板やガラスコンポジット基板等を使用してもよい。放熱対象回路素子の半田付け部分の耐熱衝撃性や耐温度サイクル性が問題にならない場合は、金属ベースの基板を使用してもよい。

【0039】

スペーサ部材は、自動マウント可能な小型の金属ブロックが好ましいが、これに限定されるものではなく、例えば、薄い金属板を屈曲させて立体的にした部材を使用してもよく、必ずしも自動実装可能な形状でなくてもよい。また、スペーサ部材の数や配置は、第二の回路基板の形状や大きさに合わせて適宜変更することができる。

【符号の説明】

【0040】

１０，３０，３４ 電源装置
１２ 金属基板（第一の回路基板）
１２ｃ 第一の配線層
１４ ガラスエポキシ基板（第二の回路基板）
１４ｂ 第二の配線層
１６ 半導体素子（放熱対象回路素子）
３２ 放熱用充填材
３６ 透孔
３８ スペーサ部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】