JP6683018B2 - Heat dissipation board for mounting electronic components - Google Patents
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Description
本発明は、打ち抜きなどにより、電子部品を実装するための回路パターン形状のリードフレームに形成した導体板の当該リードフレーム間に絶縁体を充填し、全体としては平面形状に形成した電子部品搭載用放熱基板に関するものであって、更に詳細には、前記リードフレームは相互に厚さの異なるリードフレームにより構成され、上記厚さの異なるリードフレームは交差部において交差することが可能な構造を有する、電子部品搭載用放熱基板に関するものである。 The present invention is for mounting an electronic component formed by punching or the like to fill an insulator between the lead frames of a conductor plate formed on a circuit pattern-shaped lead frame for mounting an electronic component and form a planar shape as a whole. More specifically, the present invention relates to a heat dissipation substrate, and more specifically, the lead frames are configured by lead frames having different thicknesses, and the lead frames having different thicknesses have a structure capable of intersecting at an intersecting portion, The present invention relates to a heat dissipation board for mounting electronic parts.
近年、例えば、車両に用いられる電動パワーステアリング装置などの電子機器では、いわゆるパワー半導体等を使用したインバータ回路や電源回路などのように大電力を扱う電子回路は、上記電子回路を備える電子機器等の小型化の要請に伴って、専用基板化が進んでいる。そして、こうしたパワー半導体を用いた回路の専用基板化を達成するためには、高密度に実装された上記パワー半導体等の損失による発熱を、効率良く放熱することが重要な課題となっている。 In recent years, for example, in electronic devices such as electric power steering devices used in vehicles, electronic circuits that handle a large amount of power, such as inverter circuits and power supply circuits that use so-called power semiconductors, are electronic devices that include the electronic circuits. With the demand for miniaturization, the use of dedicated substrates is progressing. In order to achieve such a dedicated substrate for a circuit using a power semiconductor, it is an important issue to efficiently dissipate the heat generated by the loss of the above-mentioned high-density mounted power semiconductors.
従来こうした専用基板（パワー基板）には、例えば、アルミニウムなどの材料により構成される金属支持板の表面に薄い絶縁体層を介して導体箔（銅製）を張り合わせ、この導体箔をエッチングすることにより配線パターンを形成する基板が用いられ、これにパワー半導体および各種電子部品を搭載して回路を形成している。 Conventionally, for such a dedicated substrate (power substrate), for example, a conductor foil (made of copper) is attached to the surface of a metal supporting plate made of a material such as aluminum via a thin insulator layer, and the conductor foil is etched. A substrate on which a wiring pattern is formed is used, and a power semiconductor and various electronic components are mounted on the substrate to form a circuit.
しかしながら、上記の構成では、配線パターンの形成をエッチングにより行うため、導体箔には７０μｍ程度の薄いものが用いられ、大電流が流れるような上記パワー半導体等を用いた回路に使用する際には、その配線抵抗が問題となっていた。また上記の様な構成では、熱伝達係数の低い上記の絶縁体層により放熱特性が制限されてしまうことから、十分な放熱性能が得られないという課題があった。 However, in the above configuration, since the wiring pattern is formed by etching, a thin conductor foil having a thickness of about 70 μm is used, and when it is used in a circuit using the power semiconductor or the like in which a large current flows. The wiring resistance was a problem. Further, in the above-mentioned configuration, since the heat dissipation characteristics are limited by the above-mentioned insulator layer having a low heat transfer coefficient, there is a problem that sufficient heat dissipation performance cannot be obtained.
そのため、上記のような従来の課題を解決するために、リードフレームの間に樹脂などを充填してパワーデバイスモジュール等を形成する例が提案されており、例えば、特開２０１４−１６５４８６号公報（特許文献１）等に記載された技術が開示されている。 Therefore, in order to solve the above conventional problems, an example in which a resin or the like is filled between lead frames to form a power device module or the like has been proposed, and, for example, JP-A-2014-165486 ( The techniques described in Patent Document 1) and the like are disclosed.
そして、上記特許文献１に記載された技術は、パワーデバイスモジュールとその製造方法に関するものであり、上記パワーデバイスモジュールは、リードフレームのコアに高耐熱性絶縁樹脂を充填し、表裏の導体回路とリードフレームは金属結合を特徴とする大電流、高放熱のパワーデバイスモジュールであり、大電流導体回路と制御用導体回路を表裏同一平面で併設、最適化された３層以上の金属構造体（櫓）を持つ旨が記載されている。 The technology described in Patent Document 1 relates to a power device module and a method for manufacturing the power device module. In the power device module, a core of a lead frame is filled with a high heat resistant insulating resin, and The lead frame is a high current, high heat dissipation power device module featuring metal coupling. A high current conductor circuit and a control conductor circuit are installed on the same plane on the front and back sides, and an optimized metal structure with three or more layers ) Is stated.
しかし、上記特許文献１に記載された技術は、上述のように、リードフレームのコア層に高耐熱性絶縁樹脂を充填して構成されているものの、上記リードフレームを構成している導体部分は上記コア層と表裏の３層以上になっており、上記コア層の間に上記高耐熱性絶縁樹脂を充填した後で、上記コア層の外側の表裏を形成する外層に、導体回路を形成する構成となっている。そのため、上記特許文献１に記載された技術では、上記コア層と、上記コア層の外側の表裏を形成する外層とは一体ではあるものの、上記コア層、及び、表裏の外層のそれぞれの形態が、それぞれを上面から見た場合及び側面から見た場合に異なっているため、製造に手間を要し、その製造プロセスも複雑で、高コストとなるという課題があった。 However, although the technique described in Patent Document 1 is configured by filling the core layer of the lead frame with the high heat resistant insulating resin as described above, the conductor portion configuring the lead frame is The core layer and the front and back surfaces are three or more layers, and after filling the high heat-resistant insulating resin between the core layers, a conductor circuit is formed on the outer layers forming the front and back surfaces on the outer side of the core layer. It is composed. Therefore, in the technique described in Patent Document 1, although the core layer and the outer layer forming the front and back outer sides of the core layer are integrated, the respective shapes of the core layer and the front and back outer layers are different. Since they are different when viewed from above and when viewed from the side, there is a problem in that manufacturing requires labor, the manufacturing process is complicated, and the cost is high.
また、上記特許文献１に記載された技術では、上記高耐熱性絶縁樹脂が充填されたコア層の表裏面側にある上記表裏の層に、上述のように、導体回路の形成が行われるため、その表裏面は上記パターンに応じた凹凸が形成されており、結果的に、上記高耐熱性絶縁樹脂とも同一面を形成しないようになっている。そのため、電子部品を実装する際には、半田ペーストをプリントしてからリフロー工程による一括した実装を行うという方法の採用が困難であるという課題があった。 Further, in the technique described in Patent Document 1, the conductor circuit is formed on the front and back layers on the front and back sides of the core layer filled with the high heat resistant insulating resin, as described above. The front and back surfaces are formed with irregularities according to the pattern, and as a result, they are not formed on the same surface as the high heat resistant insulating resin. Therefore, when mounting the electronic component, there is a problem that it is difficult to adopt a method of printing the solder paste and then collectively mounting the solder paste by the reflow process.
また、更に、上記特許文献１に記載された技術では、上記パワーデバイスモジュールの表裏は同一平面上で大電流配線と制御用配線を併設することも可能である旨が記載されている。しかし、上記特許文献１に記載された制御用配線は、上記コア層の外側の表裏の層に、メッキやエッチング等を行うことにより配線パターンの形成を行うことにより形成するものであるため、形成に手間がかかり、また、リードフレーム自体を利用して、大電流配線と制御用配線を形成するものではないため、同じ位相でこれらの配線を配置し、３次元的な回路を形成することも出来なかった。 Further, in the technique described in Patent Document 1, it is described that the front and back of the power device module can be provided with a large current wiring and a control wiring on the same plane. However, the control wiring described in Patent Document 1 is formed by forming a wiring pattern on the front and back layers outside the core layer by performing plating, etching, or the like. In addition, since the lead frame itself is not used to form the large current wiring and the control wiring, it is possible to arrange these wirings in the same phase to form a three-dimensional circuit. I could not do it.
また、上記特許文献１に記載された大電流配線と制御用配線とは、上記のようにコア層の外側の表裏の層に形成されるという性質上、上記のような大電流配線と制御用配線を相互に交差できるようなものではなかった。そのため、離間した位置に配置されている電子部品を電気的に相互に接続しようとする場合には、上記配線による回路上に上記電子部品を実装した後に、別工程であるワイヤーボンディング等による接続を行う必要が生じていた。したがって、上記特許文献１に記載された技術では、余分な半田付け等を別途行う必要があり、上述のように、リフロー工程により上記回路上へバスバー等を含む電子部品を一括して実装することが困難であることと併せて、生産リードタイムが長くなるとともに高コストになるという課題があり、また、上述のように配線を相互に交差して配置することが出来ないことにより、配線パターンを形成する場合にも困難が生じ、基板サイズを従来よりも小型化して電子部品の実装密度を向上させる事に関しても制限があった。 In addition, the large-current wiring and the control wiring described in Patent Document 1 are formed on the front and back layers outside the core layer as described above. It wasn't like the wires could cross each other. Therefore, when trying to electrically connect the electronic components arranged at the separated positions to each other, after the electronic components are mounted on the circuit by the wiring, the connection by wire bonding or the like which is a separate process is performed. I had to do it. Therefore, in the technique described in Patent Document 1, extra soldering or the like needs to be performed separately, and as described above, the electronic components including the bus bar and the like are collectively mounted on the circuit by the reflow process. In addition to the difficulty, it is a problem that the production lead time becomes long and the cost becomes high. Moreover, as described above, it is impossible to arrange the wirings so as to cross each other. Difficulty also occurs in the formation, and there is a limitation in reducing the substrate size as compared with the conventional one and improving the mounting density of electronic components.
そこで、本発明は、上記課題や制限の解決を目的とするものであり、大電流が流れるようなパワー半導体等を用いた回路であっても、大電流動作による配線抵抗の低減と放熱性の向上とを図ることが可能であり、リードフレームを相互に交差して配置できる交差部を設けることで、回路の高密度化を図るとともに、厚さの薄いリードフレームと厚さの厚いリードフレームとを基板面に同位相で配置しても、それぞれの回路が接触しないように３次元的に配線することを可能とし、基板面の離間した位置に実装された電子部品を相互に電気的に接続する場合であっても、上記交差部を用いる事で、ワイヤーボンディングによる接続作業を別途必要とせず、生産リードタイムの短縮を図りトータルコストダウンが可能な、電子部品搭載用放熱基板を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention is intended to solve the above problems and restrictions, and even in a circuit using a power semiconductor or the like in which a large current flows, reduction of wiring resistance and heat dissipation due to a large current operation are achieved. It is possible to improve the density, and by providing an intersecting portion where the lead frames can be arranged so as to intersect with each other, the density of the circuit can be increased and the thin lead frame and the thick lead frame can be provided. Even if they are arranged in the same phase on the board surface, it is possible to wire three-dimensionally so that the circuits do not touch each other, and electronic components mounted at spaced positions on the board surface are electrically connected to each other. Even if it does, by using the above-mentioned intersection, it is possible to reduce the production lead time and reduce the total cost without using a separate wire bonding connection work. It is an object of the present invention to provide.
上記課題を解決するために本発明は、配線パターン形状のリードフレームに形成した導体板と前記配線パターン形状のリードフレーム間に設けられた絶縁材とにより構成される電子部品搭載用放熱基板であって、前記リードフレームは、少なくとも２種類以上の異なる厚さを有しており、前記リードフレームにより形成される板面と前記リードフレーム間に設けられる絶縁材とにより形成される板面とは、前記リードフレームのうち最も厚みの厚いリードフレームに合わせて、前記リードフレームの板面の表面側と裏面側とで相互に連続する一の面を構成し、前記リードフレームのうち厚みの薄いリードフレームは、前記最も厚みの厚いリードフレームの板面の表面側又は裏面側と相互に連続する一の面上に一面を設けるように構成されており、前記最も厚みの厚いリードフレームと前記厚みの薄いリードフレームとは、交差部において交差して配置することが可能であり、前記交差部では、前記最も厚みの厚いリードフレームの板面の表面側又は裏面側若しくはその双方に、前記最も厚みの厚いリードフレームの延伸方向の両側面を挿通するような凹部を設けて、前記凹部に前記絶縁材を充填し、前記凹部の開口部の表面側である前記最も厚みの厚いリードフレームの外側寄りに、前記厚みの薄いリードフレームを配設し、前記厚みの薄いリードフレームを前記絶縁材を介して前記最も厚みの厚いリードフレームに対して交差して配設していることを特徴とする電子部品搭載用放熱基板を提供する。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a heat dissipation board for mounting electronic parts, which is composed of a conductor plate formed on a lead frame having a wiring pattern shape and an insulating material provided between the lead frames having the wiring pattern shape. The lead frame has at least two different thicknesses, and the plate surface formed by the lead frame and the plate surface formed by the insulating material provided between the lead frames are: The lead frame having the thinnest thickness among the lead frames is configured so as to form one surface that is continuous with the front surface side and the back surface side of the plate surface of the lead frame in accordance with the thickest lead frame of the lead frame. Is configured so that one surface is provided on one surface which is continuous with the front surface side or the back surface side of the plate surface of the thickest lead frame. The thickest lead frame and the thinnest lead frame can be arranged so as to intersect at an intersecting portion, and at the intersecting portion, the surface side of the plate surface of the thickest lead frame. Alternatively, on the back surface side or both of them, a recess is provided so as to pass through both side surfaces in the extending direction of the thickest lead frame, the recess is filled with the insulating material, and the front surface side of the opening of the recess is provided. The thin lead frame is disposed on the outer side of the thickest lead frame, and the thin lead frame is crossed with the thickest lead frame through the insulating material. Disclosed is a heat dissipating board for mounting electronic components, which is provided.
また、上記課題の解決は、前記交差部では、前記最も厚みの厚いリードフレームと前記厚みの薄いリードフレームとを直交させて配設していることにより、或いは、前記凹部は前記交差部以外にも設けられ、前記交差部以外に設けられる凹部は、前記最も厚みの厚いリードフレームと前記厚みの薄いリードフレームの電子部品実装面において、電子部品が実装される部分以外の部分に前記リードフレームの延伸方向の両側面を挿通するように設けられたものであることにより、或いは、前記配線パターン形状のリードフレームを形成する手段がプレス加工又は打ち抜き加工であり、前記最も厚みの厚いリードフレームと前記厚みの薄いリードフレームは個別に形成され、前記最も厚みの厚いリードフレームは大電流用として用い、前記厚みの薄いリードフレームは、小電流用として用いることにより、或いは、前記配線パターン形状のリードフレームに形成された導体板と前記絶縁材とを一体成型の手段により構成したことにより、更に効果的に達成される。
Further, the solution of the above problem is that, in the intersecting portion, the thickest lead frame and the thin lead frame are arranged so as to be orthogonal to each other, or the recess is provided in a portion other than the intersecting portion. also provided, the recess provided in addition to the intersection, the thickest of the thick lead frame Te electronic component mounting surface smell of a thin lead frame having the thickness, the portion other than the portion electronic parts are mounted read The thickest lead frame is formed by inserting the both side surfaces of the frame in the extending direction, or the means for forming the lead frame having the wiring pattern shape is press work or punching work. And the thin lead frame are formed separately, the thickest lead frame is used for large current, The lead frame can be achieved more effectively by using it for a small current, or by forming the conductor plate formed on the lead frame having the wiring pattern shape and the insulating material by means of integral molding. It
また、上記課題の解決は、前記配線パターン形状のリードフレームと前記絶縁材との間で、前記リードフレームの側面側から前記絶縁材側にかけて係止部を設け、前記絶縁材が樹脂材料であり、前記導体板の素材が銅又はアルミニウムであり、前記導体板の素材が銅の場合には、前記導体板の厚さが７０μｍ以上であることにより、或いは、前記導体板に形成した配線パターン形状のリードフレーム一部は、前記絶縁材の周縁より内側又は外側で、その一部を前記導体板の板面に対して上方又は下方に屈曲した形状を有することにより、或いは、前記電子部品搭載用放熱基板を構成する絶縁材の周縁部分では、前記絶縁材により前記電子部品搭載用放熱基板の部品配置面側又はその裏面側が縁取りして構成されることにより、更に効果的に達成される。 Further, the solution of the above problem is to provide a locking portion between the lead frame having the wiring pattern shape and the insulating material from the side surface side of the lead frame to the insulating material side, and the insulating material is a resin material. When the material of the conductor plate is copper or aluminum and the material of the conductor plate is copper, the thickness of the conductor plate is 70 μm or more, or the wiring pattern shape formed on the conductor plate. A part of the lead frame is inside or outside the peripheral edge of the insulating material , and a part of the lead frame is bent upward or downward with respect to the plate surface of the conductor plate, or for mounting the electronic component. the peripheral portion of the insulating material constituting the heat dissipation substrate, said by the electronic components and parts arranged side or back side of the mounting heat dissipation substrate is constituted by edging by an insulating material, more effectively reach It is.
そのため、上記のような構成を有する電子部品搭載用放熱基板を用いた電動パワーステアリング装置を用いた場合には、上記電子部品搭載用放熱基板を更に一層効果的に用いることが可能である。 Therefore, when the electric power steering device using the electronic component mounting heat dissipation board having the above-described configuration is used, the electronic component mounting heat dissipation board can be used more effectively.
本発明は所定の配線パターン状にプレスで打ち抜かれ又はレーザーで加工切断された金属製（アルミニウム製または銅製）の板材で構成されている。配線パターンは金属板である程度の厚み（銅で３００μｍ以上）があるために当然のことながら配線抵抗は低く、大電流回路に適している。またこの基板に実装された部品の発熱はこの板材の金属板により熱拡散された後、必要に応じて高熱伝導性の複合絶縁材料（ＴＩＭ：Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ）を通して外部熱マスへ放熱されるため放熱性が良好であり、また、高熱伝導性の複合絶縁材料で構成されるため絶縁層は厚くできるので絶縁性が向上し、パターン間の分布容量も低減が可能となる。 The present invention is composed of a metal (aluminum or copper) plate material punched by a press into a predetermined wiring pattern or processed and cut by a laser. Since the wiring pattern is made of a metal plate and has a certain thickness (300 μm or more for copper), the wiring resistance is naturally low and is suitable for a large current circuit. Further, the heat generated by the components mounted on this board is diffused by the metal plate of this plate material, and then radiated to an external heat mass through a high thermal conductivity composite insulating material (TIM: Thermal Interface Material) if necessary. The heat dissipation is good, and since the insulating layer can be made thicker because it is made of a composite insulating material having high thermal conductivity, the insulating property is improved and the distributed capacitance between patterns can be reduced.
さらに金属板はプレス加工等を用いて、リードフレームをプレス加工により、直接回路配線を作成する。配線間の隙間は熱伝導性樹脂で固め全体を固定するので、発熱部品の配置部には別途に段差などを設ける必要はない。金属性の板材の配線パターン上にパワー半導体や電解コンデンサ等の発熱部品を分散配置し、ジャンパーコネクタ等の一般部品も合わせて直接半田接合して回路を構成する。これにより、大電力での動作と放熱性の課題を解決したリードフレーム樹脂基板を構成したことを特徴とする。 Further, the metal plate is subjected to press working or the like, and the lead frame is pressed to directly form circuit wiring. Since the gap between the wirings is fixed with the heat conductive resin and the whole is fixed, it is not necessary to separately provide a step or the like in the arrangement portion of the heat generating component. Heat-generating components such as power semiconductors and electrolytic capacitors are dispersedly arranged on the wiring pattern of a metallic plate material, and general components such as jumper connectors are also directly soldered to form a circuit. This is characterized in that a lead frame resin substrate is formed which solves the problems of high power operation and heat dissipation.
また更にリードフレームを大電流ライン用（フレーム材の厚さが厚い）と小信号ライン用（フレーム材の厚みが薄い）の厚みの異なるフレーム材を組み合わせる構成（例えば２種類の異なる厚さによる構成）とすることにより、フレーム基板の大きさを最適化する。 Further, the lead frame is composed of a combination of frame materials having different thicknesses for a large current line (thick frame material is thick) and a small signal line (thin frame material is thin) (for example, composition having two different thicknesses). ), The size of the frame substrate is optimized.
具体的には、厚みが厚いリードフレーム材の配線間により厚みの薄いリードフレーム材の配線を入れることにより、異なる厚みのリードフレーム材に対し同時にプレス成型を行ない、リードフレーム材の配線密度を高めることが出来る。さらに大電流ラインの一部にクロス配線用の凹部（交差部）を設け、そこの上部に小信号用のクロス配線を行うことで、ワイヤーボンディングによる工程を不要とし、フレーム基板サイズの最適化を実現することが可能である。 Specifically, by inserting the wiring of the thin lead frame material between the wiring of the thick lead frame material, press molding is simultaneously performed on the lead frame material of different thickness, and the wiring density of the lead frame material is increased. You can Furthermore, a recess (intersection) for cross wiring is provided in part of the large current line, and cross wiring for small signals is provided on the upper part of the recess to eliminate the step of wire bonding and optimize the frame board size. It can be realized.
また、上記のように、厚さの厚いリードフレームにより形成される配線パターンと厚さの薄いリードフレームにより形成される配線パターンを基板表裏面上に配置する場合、基板上部から見た場合に、上記厚さの薄いリードフレームにより形成される配線パターンを上記厚さの厚いリードフレームにより形成される配線パターンとは多少シフトして配置し、配線パターンが交差する部分はクロス配線用の凹部（交差部）を設けることで、接触が回避できるため、例えば、基板表裏面上に同様の構成からなるリードフレームを同位相で配置し、立体的な配線を実現することも可能である。 Further, as described above, when arranging the wiring pattern formed by the thick lead frame and the wiring pattern formed by the thin lead frame on the front and back surfaces of the substrate, when viewed from the top of the substrate, The wiring pattern formed by the thin lead frame is arranged so as to be slightly shifted from the wiring pattern formed by the thick lead frame, and the portion where the wiring patterns intersect is a recess for cross wiring (intersection). Since the contact can be avoided by providing the (part), it is possible to realize a three-dimensional wiring by arranging lead frames having the same configuration on the front and back surfaces of the substrate in the same phase, for example.
したがって、本発明によれば、大電流が流れるようなパワー半導体等を用いた回路であっても、大電流動作による配線抵抗の低減と放熱性の向上とを図ることが可能であり、リードフレームを相互に交差して配置できる交差部を設けることで、回路の高密度化を図るとともに、厚さの薄いリードフレームと厚さの厚いリードフレームとを基板面に同位相で配置しても、それぞれの回路が接触しないように３次元的に配線することを可能とし、基板面の離間した位置に実装された電子部品を相互に電気的に接続する場合であっても、上記交差部を用いる事で、ワイヤーボンディングによる接続作業を別途必要とせず、生産リードタイムの短縮を図りトータルコストダウンが可能な電子部品搭載用放熱基板を提供することが可能である。 Therefore, according to the present invention, even in a circuit using a power semiconductor or the like through which a large current flows, it is possible to reduce wiring resistance and improve heat dissipation due to a large current operation. By providing an intersecting portion that can be arranged so as to intersect with each other, it is possible to increase the density of the circuit and to arrange the thin lead frame and the thick lead frame in the same phase on the substrate surface. It is possible to wire three-dimensionally so that the respective circuits do not come into contact with each other, and the above-mentioned crossing portion is used even when electronic components mounted at positions separated from each other on the substrate surface are electrically connected to each other. Therefore, it is possible to provide a heat dissipation board for mounting electronic components, which does not require a connection work by wire bonding and can shorten the production lead time and reduce the total cost.
以下に、本発明の実施形態を、車両に搭載される電動パワーステアリング装置の制御装置に用いた場合を例として説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described as an example in which it is used in a control device for an electric power steering device mounted on a vehicle.
ここで、上記電動パワーステアリング装置は、車両のステアリング機構に電動モータの回転力で操舵補助力（アシスト力）を付与するものであり、モータの駆動力を減速機構を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に操舵補助力を付与するようになっている。そして、このような電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）は、操舵補助力のトルクを正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。 Here, the electric power steering device is for applying a steering assist force (assist force) to the steering mechanism of the vehicle by the rotational force of the electric motor, and the driving force of the motor is supplied to a steering mechanism such as a gear or a belt via a reduction mechanism. A steering assist force is applied to the steering shaft or the rack shaft by the transmission mechanism. Then, such an electric power steering apparatus (EPS) performs feedback control of the motor current in order to accurately generate the torque of the steering assist force.
かかるフィードバック制御は、操舵補助指令値（電流指令値）と電動モータ電流検出値との差が小さくなるように電動モータ印加電圧を調整するものであり、電動モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）制御のデューティ（Ｄｕｔｙ）の調整で行っている。 Such feedback control adjusts the electric motor applied voltage so that the difference between the steering assist command value (current command value) and the electric motor current detection value becomes small, and the electric motor applied voltage is generally adjusted. It is performed by adjusting the duty of the PWM (pulse width modulation) control.
上記の電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図１に示して説明すると、ハンドル１のコラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）２は減速機構３の減速ギア、ユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂ、ピニオンラック機構５、タイロッド６ａ，６ｂを経て、更にハブユニット７ａ，７ｂを介して操向車輪８Ｌ，８Ｒに連結されている。また、コラム軸２には、ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０及び操舵角θを検出する舵角センサ１４が設けられており、ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速機構３の減速ギア（ギア比ｎ）を介してコラム軸２に連結されている。 A general configuration of the above electric power steering apparatus will be described with reference to FIG. 5, via tie rods 6a and 6b, and further via hub units 7a and 7b, they are connected to steering wheels 8L and 8R. Further, the column shaft 2 is provided with a torque sensor 10 for detecting a steering torque of the steering wheel 1 and a steering angle sensor 14 for detecting a steering angle θ, and a motor 20 for assisting the steering force of the steering wheel 1 is provided with a speed reducing mechanism 3. Is connected to the column shaft 2 via the reduction gear (gear ratio n).
そして、上記の電動パワーステアリング装置を制御する制御装置３０であるコントロールユニット（ＥＣＵ）は、マイクロコントロールユニット（ＭＣＵ）を基幹部品として構成され、バッテリ１３から電力が供給されると共に、イグニションキー１１を経てイグニションキー信号が入力される。 The control unit (ECU), which is the control device 30 that controls the electric power steering device, is configured by using the micro control unit (MCU) as a basic component, and is supplied with power from the battery 13 and the ignition key 11 After that, the ignition key signal is input.
このように構成される制御装置３０では、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｈと車速センサ１２で検出された車速Ｖｅｌとに基づいてアシスト（操舵補助）指令の電流指令値の演算を行い、電流指令値に補償等を施した電圧制御指令値Ｖｒｅｆによって電動モータ２０に供給する電流を制御する。なお、舵角センサ１４は必須のものではなく、配設されていなくても良く、電動モータに連結されたレゾルバ等の回転位置センサから操舵角を取得することも可能である。 In the control device 30 configured as described above, the current command value of the assist (steering assistance) command is calculated based on the steering torque Th detected by the torque sensor 10 and the vehicle speed Vel detected by the vehicle speed sensor 12, The current supplied to the electric motor 20 is controlled by the voltage control command value Vref obtained by compensating the current command value. The steering angle sensor 14 is not essential and may not be provided, and the steering angle can be acquired from a rotational position sensor such as a resolver connected to an electric motor.
また、上記制御装置３０には、車両の各種情報を授受するＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）５０が接続されており、車速ＶｅｌはＣＡＮ５０から受信することも可能である。また、制御装置３０には、ＣＡＮ５０以外の通信、アナログ／ディジタル信号、電波等を授受する非ＣＡＮ５１も接続されている。 Further, a CAN (Controller Area Network) 50 that sends and receives various vehicle information is connected to the control device 30, and the vehicle speed Vel can be received from the CAN 50. The control device 30 is also connected to a non-CAN 51 that exchanges communication other than the CAN 50, analog / digital signals, radio waves, and the like.
上記のような制御装置３０の上記ＭＣＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと、例えば図２に示されるような構成となっている。 A general function executed by a program inside the MCU of the control device 30 as described above has a configuration as shown in FIG. 2, for example.
図２を参照して制御装置３０のコントロールユニットの機能及び動作を説明すると、トルクセンサ１０からの操舵トルクＴｈ及び車速センサ１２からの車速Ｖｅｌは電流指令値演算部３１に入力され、電流指令値演算部３１は操舵トルクＴｈ及び車速Ｖｅｌに基づいてアシストマップ等を用いて電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する。演算された電流指令値Ｉｒｅｆ１は加算部３２Ａで、特性を改善するための補償部３４からの補償信号ＣＭと加算され、加算された電流指令値Ｉｒｅｆ２が電流制限部３３で最大値を制限され、最大値を制限された電流指令値Ｉｒｅｆｍが減算部３２Ｂに入力され、モータ電流検出値Ｉｍと減算される。 The function and operation of the control unit of the control device 30 will be described with reference to FIG. 2. The steering torque Th from the torque sensor 10 and the vehicle speed Vel from the vehicle speed sensor 12 are input to the current command value calculation unit 31, and the current command value is calculated. The calculator 31 calculates the current command value Iref1 based on the steering torque Th and the vehicle speed Vel using an assist map or the like. The calculated current command value Iref1 is added to the compensation signal CM from the compensating unit 34 for improving the characteristic in the adding unit 32A, and the added current command value Iref2 is limited to the maximum value in the current limiting unit 33. The current command value Irefm with the maximum value limited is input to the subtraction unit 32B and subtracted from the motor current detection value Im.
減算部３２Ｂでの減算結果Ｉ（＝Ｉｒｅｆｍ−Ｉｍ）はＰＩ制御部３５でＰＩ（比例積分）制御され、ＰＩ制御された電圧制御値Ｖｒｅｆが変調信号（キャリア）ＣＦと共にＰＷＭ制御部３６に入力されてデューティを演算され、デューティを演算されたＰＷＭ信号でインバータ３７を介してモータ２０をＰＷＭ駆動する。モータ２０のモータ電流値Ｉｍはモータ電流検出手段３８で検出され、減算部３２Ｂに入力されてフィードバックされる。 The subtraction result I (= Irefm-Im) in the subtraction unit 32B is PI (proportional integration) controlled by the PI control unit 35, and the PI-controlled voltage control value Vref is input to the PWM control unit 36 together with the modulation signal (carrier) CF. Then, the duty is calculated, and the PWM signal for which the duty has been calculated is used to drive the motor 20 in PWM through the inverter 37. The motor current value Im of the motor 20 is detected by the motor current detection means 38, input to the subtraction section 32B and fed back.
補償部３４は、検出若しくは推定されたセルフアライニングトルク（ＳＡＴ）を加算部３４４で慣性補償値３４２と加算し、その加算結果に更に加算部３４５で収れん性制御値３４１を加算し、その加算結果を補償信号ＣＭとして加算部３２Ａに入力し、特性改善する。 The compensator 34 adds the detected or estimated self-aligning torque (SAT) to the inertia compensation value 342 by the adder 344, further adds the convergence control value 341 to the addition result by the adder 345, and adds the result. The result is input to the adder 32A as a compensation signal CM to improve the characteristics.
また、上記モータ２０が３相ブラシレスモータの場合、ＰＷＭ制御部３６及びインバータ３７の詳細は例えば図３に示すような構成となっており、ＰＷＭ制御部３６は、電圧制御値Ｖｒｅｆを所定式に従って３相分のＰＷＭデューティ値Ｄ１〜Ｄ６を演算するデューティ演算部３６Ａと、ＰＷＭデューティ値Ｄ１〜Ｄ６で駆動素子としてのＦＥＴのゲートを駆動すると共に、デッドタイムの補償をしてＯＮ／ＯＦＦするゲート駆動部３６Ｂとで構成されている。デューティ演算部３６Ａには変調信号（キャリア）ＣＦが入力されており、デューティ演算部３６Ａは変調信号ＣＦに同期してＰＷＭデューティ値Ｄ１〜Ｄ６を演算する。 When the motor 20 is a three-phase brushless motor, the details of the PWM control unit 36 and the inverter 37 are as shown in FIG. 3, for example, and the PWM control unit 36 sets the voltage control value Vref according to a predetermined formula. A duty calculation unit 36A that calculates PWM duty values D1 to D6 for three phases, and a gate that drives the gate of the FET as a drive element with the PWM duty values D1 to D6 and that turns on / off by compensating for dead time. And a drive unit 36B. The modulation signal (carrier) CF is input to the duty calculation unit 36A, and the duty calculation unit 36A calculates the PWM duty values D1 to D6 in synchronization with the modulation signal CF.
また、インバータ３７は、Ｕ相の上段ＦＥＴ１及び下段ＦＥＴ４で成る上下アームと、Ｖ相の上段ＦＥＴ２及び下段ＦＥＴ５で成る上下アームと、Ｗ相の上段ＦＥＴ３及び下段ＦＥＴ６で成る上下アームとで成る３相ブリッジで構成されており、上記各ＦＥＴがＰＷＭデューティ値Ｄ１〜Ｄ６でＯＮ／ＯＦＦされることによってモータ２０を駆動する。 Further, the inverter 37 is composed of an upper and lower arm composed of a U-phase upper FET 1 and a lower FET 4, an upper and lower arm composed of a V phase upper FET 2 and a lower FET 5, and an upper arm composed of a W phase upper FET 3 and a lower FET 6. It is composed of a phase bridge, and drives the motor 20 by turning on / off each of the FETs with PWM duty values D1 to D6.
なお、インバータ３７とモータ２０との間には、アシスト制御停止時等に電流の供給を遮断するためのモータ開放スイッチ２３が介挿されている。モータ開放スイッチ２３は、各相に介挿された寄生ダイオード付きのＦＥＴ７〜９で構成されている。 A motor opening switch 23 for cutting off the supply of current when the assist control is stopped is inserted between the inverter 37 and the motor 20. The motor opening switch 23 is composed of FETs 7 to 9 with parasitic diodes inserted in each phase.
そして、上記のように構成される電動パワーステアリング装置において、上記制御装置３０の内部等に設けられる本発明の電子部品搭載用放熱基板は、次のように構成されている。なお、以下の説明では、同一の構成要素については、他の形態を採り得るものについても同一の記号を用い、重複する説明や構成については、一部省略する場合がある。また、図面に示す各構成要素の大きさや比率などは説明の便宜のために実際のものとは異なる場合が有る。 Then, in the electric power steering apparatus configured as described above, the electronic component mounting heat dissipation board of the present invention provided inside the control device 30 or the like is configured as follows. Note that, in the following description, the same constituent elements will be denoted by the same reference symbols even if they can take other forms, and the overlapping description and configuration may be partially omitted. Further, the sizes and ratios of the respective constituent elements shown in the drawings may be different from actual ones for convenience of explanation.
また、本発明は、配線パターン形状のリードフレームに形成した導体板と前記配線パターン形状のリードフレーム間に設けられた絶縁材とにより構成される電子部品搭載用放熱基板を前提としている。そして、上記リードフレームは少なくとも２種類以上の異なる厚さを有しており、上記基板の板面は、最も厚みの厚いリードフレームの板面の表面側又は裏面側と相互に連続する一の面上に一面を設けるように構成されており、上記厚さの異なるリードフレームが、交差部（「クロス配線部」と言う場合もある。）において相互に交差して配置することが可能となっていることを特徴としている。そこで、以下の説明では、最初に、上記のようなリードフレームと絶縁材により構成されているが本発明による交差部が形成されていない電子部品搭載用放熱基板について説明し、続けて上記交差部を備える電子部品搭載用放熱基板についての説明を行う。 Further, the present invention is premised on a heat dissipation board for mounting electronic components, which includes a conductor plate formed on a lead frame having a wiring pattern shape and an insulating material provided between the lead frames having a wiring pattern shape. The lead frame has at least two different thicknesses, and the plate surface of the substrate is one surface continuous with the front surface side or the back surface side of the plate surface of the thickest lead frame. It is configured so that one surface is provided on the upper surface, and the lead frames having different thicknesses can be arranged so as to intersect with each other at an intersecting portion (sometimes referred to as “cross wiring portion”). It is characterized by being. Therefore, in the following description, first, a heat dissipation board for electronic component mounting, which is composed of the lead frame and the insulating material as described above, but does not have the crossing portion according to the present invention, will be described. A description will be given of a heat dissipation board for mounting electronic parts, which includes:
図４は、上述したような本発明による交差部が形成されていない電子部品搭載用放熱基板１００の例を図示したものであり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）同様の基板の側面図である。なお、ここで上記側面図は、上記図４（Ａ）に示す平面図の同図（Ａ）上の図面上の下側の位置から上側の位置を見た場合の図を示している。 4A and 4B show an example of a heat dissipation board 100 for mounting electronic parts according to the present invention, in which an intersection is not formed as described above. FIG. 4A is a plan view and FIG. 4B is the same as FIG. It is a side view of a substrate. Here, the side view shows a view when the upper position is seen from the lower position in the drawing of FIG. 4A of the plan view shown in FIG. 4A.
上記電子部品搭載用放熱基板１００は、例えば、上記図４で示したように、基本的には配線パターン形状に打ち抜き等の手段により形成されたリードフレーム１１０と、このリードフレーム１１０の間に一体成型された絶縁材１３０とにより構成されている。なお、上記図４において白い閉曲線で囲まれた部分がリードフレーム１１０を表しており、図４（Ａ）の灰色の網掛け部分乃至図４（Ｂ）の斜線部分が絶縁材１３０を表している。 For example, as shown in FIG. 4, the heat dissipation substrate 100 for mounting electronic components is integrated with a lead frame 110 basically formed by punching or the like in a wiring pattern shape and between the lead frames 110. It is composed of a molded insulating material 130. In FIG. 4, the portion surrounded by the white closed curve represents the lead frame 110, and the gray shaded portion in FIG. 4A to the shaded portion in FIG. 4B represent the insulating material 130. .
上記電子部品搭載用放熱基板１００のうち、リードフレーム１１０は、導体板により形成されるため、全体としては平板状に形成されており、上面側から見て、電子部品が実装される回路の配線パターン形状に形成されている。そのため、上記リードフレーム１１０の上記電子部品搭載用放熱基板１００の表面側と裏面側との間の側面、言い換えれば、上記リードフレーム１１０の厚さ方向の側面は、基本的には、上記基板電子部品搭載用放熱基板１００の板面に垂直な平面に構成されている。そして、上記導体板の配線パターン形状のリードフレーム１１０への成形手段は、特に限定を設けるものではないが、例えば、プレス加工や打ち抜き加工のようなものを採用することが可能である。 Since the lead frame 110 of the electronic component mounting heat dissipation substrate 100 is formed of a conductor plate, it is formed in a flat plate shape as a whole, and the wiring of the circuit on which the electronic component is mounted is viewed from the upper surface side. It is formed in a pattern shape. Therefore, the side surface of the lead frame 110 between the front surface side and the back surface side of the electronic component mounting heat dissipation board 100, in other words, the side surface in the thickness direction of the lead frame 110 is basically the substrate electronic board. It is configured to be a plane perpendicular to the plate surface of the component mounting heat dissipation board 100. The forming means for forming the wiring pattern of the conductor plate on the lead frame 110 is not particularly limited, but for example, press working or punching can be adopted.
また、上記成形をエッチングによって行うことも可能ではあるが、上記本発明の電子部品搭載用放熱基板では、基本的には、上記導体板の板厚を厚くすることで、当該導体板により形成されるリードフレーム１１０の厚さを増加させ、配線抵抗の減少を図っている。そのため、上記エッチングにより加工を行う場合であっても、材質が銅である場合には、少なくとも７０μｍ程度の厚さ以上に形成することによって、従来のエッチングにより回路パターンを形成した基板よりも放熱特性が改善される。また更に、上記エッチングによる加工を行わず、打ち抜き加工等により上記配線パターン形状のリードフレーム１１０を形成する場合には、特に大電流を流すことが想定される際には、上記導体板の板厚としては、例えば、銅を使用した場合には、少なくとも３００μｍ以上であることが更に望ましい。 Further, although it is also possible to perform the molding by etching, in the electronic component mounting heat dissipation board of the present invention, basically, by forming a thick plate of the conductor plate, it is formed by the conductor plate. The thickness of the lead frame 110 is increased to reduce the wiring resistance. Therefore, even when processing is performed by the above-mentioned etching, when the material is copper, by forming it to a thickness of at least about 70 μm or more, it is possible to obtain heat radiation characteristics that are higher than those of a substrate on which a circuit pattern is formed by conventional etching. Is improved. Furthermore, when the lead frame 110 having the wiring pattern shape is formed by punching or the like without performing the etching process, the thickness of the conductor plate is particularly large when a large current is expected to flow. For example, when copper is used, the thickness is more preferably at least 300 μm or more.
また、上記本発明の電子部品搭載用放熱基板では、上記導体板の板厚は任意に設定することが可能であるため、高電流を使用する電子部品に対しては、基板表面上の面積ではなく上記基板の板厚を増加させることによる体積の増加によって、配線抵抗を減少させると共に放熱性をも改善させる対応が可能である。したがって、その結果として、部品の実装密度を向上させることが可能である。 Further, in the electronic component mounting heat dissipation board of the present invention, since the plate thickness of the conductor plate can be set arbitrarily, for an electronic component using a high current, in the area on the substrate surface Without increasing the plate thickness of the substrate, it is possible to reduce the wiring resistance and improve the heat dissipation by increasing the volume. Therefore, as a result, it is possible to improve the mounting density of components.
そして更に、本発明では、上記導体板として、少なくとも２種類以上の相互に異なる厚さのものを用いるなどして、少なくとも２種類以上の相互に異なる厚さを有する配線パターン形状のリードフレーム１１０を形成している。そして、これら相互に異なる厚さを有するリードフレームは、相互に混在して配置することも可能である。 Further, in the present invention, as the conductor plate, at least two kinds or more having mutually different thicknesses are used to form the lead frame 110 having a wiring pattern shape having at least two kinds or more mutually different thicknesses. Is forming. The lead frames having different thicknesses may be mixed and arranged.
したがって、上記のように板厚の異なるリードフレームを混在させて用いる構成を採用することにより、上記本発明の電子部品搭載用放熱基板では、実装される電子部品に通電される電流量に応じたリードフレームを高密度に配置することが可能であり、使用材料や寸法の縮小等を通じて関連コストの削減を図ることも可能である。 Therefore, by adopting the configuration in which the lead frames having different plate thicknesses are mixed and used as described above, the heat dissipation board for mounting electronic parts of the present invention is adapted to the amount of current supplied to the electronic parts to be mounted. It is possible to arrange the lead frames at a high density, and it is also possible to reduce related costs by reducing the materials used and dimensions.
すなわち、リードフレームを上述のように、例えば、抜き加工で行う場合には、ブランキングと呼ばれる、プレス加工でリードフレーム配線部の輪郭形状を作る作業を行う。そして上記ブランキングの際には材料は最終成形品よりも大きくしたものが用いられ、その大きくした部分は，さん（ｂｒｉｄｇｅ）と呼ばれ、上記さんには「送りさん幅」と「縁さん幅」とが有る。そして、一般的に上記さん幅の必要最小幅は、板厚をｔ（ｍｍ）とした場合には、「送りさん幅」は１.０ｔ〜１.５ｔｍｍ程度であり、「縁さん幅」は１.５×「送りさん幅」となっており、上記さん幅を小さくし過ぎるとプレス金型を抜く際に支障が生ずる場合が有ったり、パンチ、ダイの摩耗が早まったりバリ発生の原因になったりする場合が有るといわれている。 That is, as described above, for example, when the lead frame is formed by punching, a work called blanking is performed to form the contour shape of the lead frame wiring portion by pressing. When blanking, the material used is larger than the final molded product, and the enlarged part is called a "bridge". ” And generally, the minimum required width of the above-mentioned width is about 1.0 t to 1.5 tmm when the plate thickness is t (mm), and the "edge width" is It is 1.5 x "feed width". If the above width is made too small, it may cause troubles when removing the press die, cause rapid wear of punches and dies, and cause burrs. It is said that there are cases where it becomes.
そこで上記本発明の電子部品搭載用放熱基板の例では、図５（Ａ）に示したように、上記基板に使用するリードフレームとして、大電流用と小電流（小信号）用のものに同じ板厚のものを用いることに代えて、図５（Ｂ）に示したように、上記各電流に対応する複数の厚みを有するリードフレームを用いており、これを混在させることも可能な構成としている。なおここで、上記図５（Ａ）は大電流用（１１０Ｈ）と小電流（小信号）（１１１Ｌ）用のものとして同一の厚さを有するリードフレームにより構成した場合の電子部品搭載用放熱基板を上記リードフレームの延伸方向から見た断面図を示したものであり、図５（Ｂ）は異なる厚さを有するリードフレームにより構成される本発明の電子部品搭載用放熱基板の上記リードフレームの延伸方向から見た断面図を示したものである。 Therefore, in the example of the heat dissipation board for mounting electronic components of the present invention, as shown in FIG. 5A, the lead frame used for the board is the same as that for large current and small current (small signal). As shown in FIG. 5B, a lead frame having a plurality of thicknesses corresponding to the respective currents is used instead of using a plate having a thickness, and it is possible to mix these lead frames. There is. Here, FIG. 5A shows a heat dissipation board for mounting electronic parts when it is configured by a lead frame having the same thickness for a large current (110H) and a small current (small signal) (111L). 5B is a cross-sectional view of the lead frame as seen from the extending direction thereof, and FIG. 5B is a cross-sectional view of the lead frame of the electronic component mounting heat dissipation board of the present invention configured by lead frames having different thicknesses. It is a cross-sectional view seen from the stretching direction.
図５（Ａ）で示したように、２つの大電流用のライン１１０Ｈ（幅はそれぞれ、Ｗ４、Ｗ６）と小信号用のライン１１１Ｌ（幅Ｗ５）とに、同一の厚さを有するリードフレーム１１０を用いた場合には、上記リードフレーム間の間隔は、上記リードフレーム１１０の厚みｔ（ここではｔ＝Ａ）に応じた送りさん幅γが必要とされる。そのため、例えば、図５（Ａ）に示した例では、上記複数のリードフレーム１１０の幅と上記送りさん幅（絶縁材が充填される部分）の配列の合計は概ねα（α≒２γ+Ｗ４+Ｗ５+Ｗ６）となる。 As shown in FIG. 5A, the lead frame having the same thickness on the two large current lines 110H (widths W4 and W6, respectively) and the small signal line 111L (width W5). When 110 is used, the spacing between the lead frames is required to have a feed width γ corresponding to the thickness t of the lead frame 110 (here, t = A). Therefore, for example, in the example shown in FIG. 5A, the total of the widths of the lead frames 110 and the feed width (the portion filled with the insulating material) is approximately α (α≈2γ + W4). + W5 + W6).
その一方、図５（Ｂ）で示したように、２つの大電流用のライン１１０Ｈ（幅はそれぞれ、Ｗ１、Ｗ３）と小信号用のライン１１０Ｌ（幅Ｗ２）とに、異なる厚さ（大電流用のラインの厚さｔ＝Ａ、小電流用のラインの厚さｔ＝Ｂ）を有するリードフレーム１１０を用いた場合には、上記複数のリードフレーム間の相互間隔は、上記大電流ライン１１０Ｈの間に小電流ライン１１０Ｌを配置することができる為に、上記複数のリードフレーム１１０の幅と上記送りさん幅（絶縁材が充填される部分）の配列の合計は概ねβ（β≒γ+Ｗ１+Ｗ３）となる。 On the other hand, as shown in FIG. 5B, the two large current lines 110H (widths W1 and W3, respectively) and the small signal line 110L (width W2) have different thicknesses (large widths). When a lead frame 110 having a current line thickness t = A and a small current line thickness t = B) is used, the mutual spacing between the plurality of lead frames is equal to the large current line. Since the small current line 110L can be arranged between 110H, the total of the widths of the lead frames 110 and the feed width (the portion filled with the insulating material) is approximately β (β≈γ). + W1 + W3).
そのため、上記のように構成する結果、上記複数のリードフレーム１１０と絶縁材とにより形成される幅を比較すると、α＞βとなり、上記小信号用のライン１１０Ｌの厚みを大電流用のライン１１０Ｈよりも薄くすることにより、配線密度を高くすることが可能であり、上記小電流ラインのためのリードフレーム１１０Ｌは、より板厚の薄い導体板を使用することができる為、使用材料等の節約によるコストの削減等も図ることが可能である。 Therefore, as a result of the above configuration, when the widths formed by the plurality of lead frames 110 and the insulating material are compared, α> β, and the thickness of the small signal line 110L is increased to the large current line 110H. Since the wiring density can be increased by making the lead frame 110L for the small current line thinner, it is possible to use a conductor plate having a smaller thickness, so that the material used can be saved. It is also possible to reduce the cost, etc.
そのため、例えば、リードフレームを作成するための導体板として、板厚ｔがｔ＝Ａ（但し、Ａ＝１.０ｍｍ）とｔ＝Ｂ（但し、Ｂ＝０．２５ｍｍ）を用いた場合に、大電流用のライン１１０Ｈを上記板厚がＡのもので加工し、小信号用のライン１１０Ｌを上記板厚がＢのもので加工して、これらを組み合わせて本発明の電子部品搭載用放熱基板に用いることにより、上記基板の小型化を図ることが可能である。 Therefore, for example, when a conductor plate for making a lead frame has a plate thickness t of t = A (however, A = 1.0 mm) and t = B (however, B = 0.25 mm), The large current line 110H is processed with the plate thickness A, the small signal line 110L is processed with the plate thickness B, and these are combined to combine the heat dissipation board for mounting electronic parts of the present invention. It is possible to reduce the size of the substrate by using the above.
なお、上記リードフレームを形成する導体板の素材は、上記の様な銅やアルミニウム等の比較的安価な金属の良導体などで形成されコストの低減等を図ることが可能であるが、上記導体板はリードフレーム１１０を形成し、電子部品をはんだ付け等で実装するものであるから、熱伝導性が高いと同時に上記電子部品の実装に当たり適合性の良いものであることが望ましい。 The material of the conductor plate forming the lead frame is formed of a good conductor of a relatively inexpensive metal such as copper or aluminum as described above, and the cost can be reduced. Since the lead frame 110 is formed and electronic components are mounted by soldering or the like, it is desirable that the thermal conductivity be high and the electronic components should be suitable for mounting.
次に、上記電子部品搭載用放熱基板１００の例のうち、絶縁材１３０は、上記導体板により形成される配線パターン形状のリードフレーム１１０間の隙間の空間を埋めるように構成されており、上記リードフレーム間の隙間に充填することで上記リードフレームを相互に接着し、全体の構造を基本的には平板状に安定的に保持するようになっている。 Next, in the example of the electronic component mounting heat dissipation substrate 100, the insulating material 130 is configured to fill the space in the gap between the lead patterns 110 having the wiring pattern formed by the conductor plate. By filling the gaps between the lead frames, the lead frames are adhered to each other, and the overall structure is basically stably held in a flat plate shape.
そして、上記図４に示した電子部品搭載用放熱基板１００のように、上記導体板から形成される上記リードフレーム１１０の板厚が相互に異なる場合には、上記リードフレーム１１０の電子部品を実装する側を上記図４（Ａ）の紙面に垂直な手前の方向（図４（Ｂ）の場合には上記図の上側方向）を上面側とした場合には、上記リードフレーム１１０Ｈと１１０Ｌの上面側の板面と上記絶縁材１３０の上面側の板面とは、同一の平面を構成するように形成されている。 When the lead frames 110 formed of the conductor plates have different plate thicknesses, as in the electronic component mounting heat dissipation board 100 shown in FIG. 4, the electronic components of the lead frame 110 are mounted. When the side to be processed is the upper side in the front direction (the upper direction in the case of FIG. 4B) perpendicular to the paper surface of FIG. 4A, the upper surfaces of the lead frames 110H and 110L. The plate surface on the side and the plate surface on the upper surface side of the insulating material 130 are formed so as to form the same plane.
その一方、上記リードフレーム１１０の電子部品を実装する側とは裏面側の板面については、上記のようにリードフレーム１１０の厚さが異なることから、上記リードフレーム１１０により構成される裏面相互間では同一の平面を構成できない。そこで、前記導体板により形成されるリードフレーム１１０の前記部品配置面の裏面の板面と前記絶縁材１３０の部品配置面側の裏面側の板面とについては、前記リードフレームのうち最も厚みを有するリードフレームの前記部品配置面の裏面の板面に合わせて、前記絶縁材１３０の充填を行い、上記板厚の最も厚いリードフレームの裏面側の板面と前記絶縁材１３０により形成される裏面側の板面とが同一面上に形成されるようになっている。すなわち、上記リードフレーム１１０により形成される板面と上記リードフレーム間に設けられる絶縁材１３０とにより形成される板面とは、上記リードフレーム１１０のうち最も厚みの大きなリードフレームに合わせて、上記リードフレーム１１０の板面の表面側と裏面側とで相互に連続する一の面を構成するようになっている。その結果、上記複数の厚みを有するリードフレーム１１０を用いた場合の上記電子部品搭載用放熱基板の裏面は、上記最も厚みの厚いリードフレーム１１０の部品配置面の裏面と上記絶縁材１３０とにより平面状に構成されることになる。なお、上記図４（Ｂ）では、上記リードフレーム１１０のうち厚みの薄いリードフレームは、上記最も厚みの厚いリードフレームの板面の表面側と相互に連続する一の面上である表側の面に一面を設けるように構成されているが、これに限らず、上記最も厚みの厚いリードフレーム１１０の板面の裏面側と相互に連続する一の面上に一面を設けるように構成されても良い。 On the other hand, since the thickness of the lead frame 110 is different between the plate surface of the lead frame 110 on the side where the electronic components are mounted and the back surface side, as described above, there is a gap between the back surfaces formed by the lead frame 110. Cannot form the same plane. Therefore, regarding the plate surface of the back surface of the component placement surface of the lead frame 110 formed of the conductor plate and the plate surface of the back surface of the insulating material 130 on the component placement surface side, the thickness of the lead frame is the largest The insulating material 130 is filled in conformity with the plate surface of the back surface of the component placement surface of the lead frame, and the back surface formed by the insulating material 130 and the back surface of the lead frame having the thickest plate thickness. The side plate surface is formed on the same surface. That is, the plate surface formed by the lead frame 110 and the plate surface formed by the insulating material 130 provided between the lead frames 110 are aligned with the thickest lead frame of the lead frame 110. The front surface side and the back surface side of the plate surface of the lead frame 110 form one surface that is continuous with each other. As a result, the back surface of the electronic component mounting heat dissipation board in the case of using the lead frame 110 having the plurality of thicknesses is flat by the back surface of the component placement surface of the lead frame 110 having the largest thickness and the insulating material 130. Will be configured into a shape. In FIG. 4 (B), the thin lead frame of the lead frame 110 is the front surface which is one surface continuous with the surface side of the plate surface of the thickest lead frame. However, the present invention is not limited to this, and the one surface may be provided on one surface that is continuous with the back surface side of the plate surface of the thickest lead frame 110. good.
また、上記絶縁材１３０は、放熱性のポリカーボネートやエンジニアリングプラスチック等の複合絶縁樹脂材等を素材として成形されるが、これらに限られるものではなく、絶縁性や放熱性、さらに、リードフレーム１１０を構成する導体板の素材との接着性や適合性等を考慮して選択することが可能である。 Further, the insulating material 130 is formed by using a composite insulating resin material such as heat-dissipating polycarbonate or engineering plastic as a material, but the material is not limited to these, and insulation, heat dissipation, and lead frame 110 It can be selected in consideration of the adhesiveness and compatibility with the material of the conductor plate to be formed.
また、本発明では、上記のように、上記絶縁材１３０を上記導体板による配線パターン形状のリードフレーム１１０間の空間及びその周囲に充填する構造となっている。そのため、上記絶縁材１３０により、上記電子部品搭載用放熱基板１００全体の剛性を向上させることが可能であり、上記リードフレーム１１０と共に、上記のように実装される電子部品ＥＣからの熱を効果的に放熱することが可能である。 Further, in the present invention, as described above, the insulating material 130 is filled in the space between the lead patterns 110 having the wiring pattern shape of the conductor plate and the periphery thereof. Therefore, it is possible to improve the rigidity of the entire electronic component mounting heat dissipation board 100 by the insulating material 130, and effectively heat the electronic components EC mounted as described above together with the lead frame 110. It is possible to radiate heat.
そして、上記電子部品搭載用放熱基板１００では、上記配線パターン状に形成されたリードフレーム１１０と上記絶縁材１３０とを例えばインサート成形等の手法により一体化して形成し、上記電子部品搭載用放熱基板１００を構成する事が可能である。 In the electronic component mounting heat dissipation substrate 100, the lead frame 110 formed in the wiring pattern shape and the insulating material 130 are integrally formed by a method such as insert molding, and the electronic component mounting heat dissipation substrate 100 is formed. It is possible to configure 100.
そしてその際、上記のように厚さの異なるリードフレーム１１０（例えば、１１０Ｈと１１０Ｌ）を用いる場合には、上記のように相互に厚さの異なるリードフレーム１１０を相互に混在して上記基板１００を構成することも可能である。したがって、厚さの厚い上記リードフレーム１１０Ｈと厚さの薄い上記リードフレーム１１０Ｌとを交互に配置したり、或いは、厚さの厚い上記リードフレーム１１０Ｈの間に厚さの薄い上記リードフレーム１１０Ｌを複数配置したりするなど、回路構成等や発熱領域の分散等を考慮した配置が可能である。 At this time, when the lead frames 110 having different thicknesses (for example, 110H and 110L) are used as described above, the lead frames 110 having different thicknesses are mixed with each other as described above and the substrate 100 is mixed. Can also be configured. Therefore, the thick lead frames 110H and the thin lead frames 110L are alternately arranged, or a plurality of thin lead frames 110L are provided between the thick lead frames 110H. For example, the arrangement can be made in consideration of the circuit configuration and the distribution of heat generation areas.
そのため、上記電子部品搭載用放熱基板１００では、上記電子回路の配線パターン形状のリードフレーム１１０をプレス成型等により形成することができるためタクト削減によるコスト削減が図れる。また、同様の理由によりターミナル等の実装が不要となるため、部品削減によるコストダウン等も図ることが可能である。また、本実施形態では、トランスファ成形は用いられないが、本発明では上記トランスファ成形によるものと比較して、高温対策が必要な電解コンデサやチョークコイルを同列に配置可能である点や、高価なセラミック基板が不要となるという利点がある。 Therefore, in the electronic component mounting heat dissipation substrate 100, the lead frame 110 having the wiring pattern shape of the electronic circuit can be formed by press molding or the like, so that the cost can be reduced by reducing the tact time. Further, since it is not necessary to mount terminals and the like for the same reason, it is possible to reduce costs by reducing parts. Further, in the present embodiment, transfer molding is not used, but in the present invention, as compared with the transfer molding described above, it is possible to arrange electrolytic capacitors and choke coils requiring high temperature countermeasures in the same row, and it is expensive. There is an advantage that a ceramic substrate is unnecessary.
次に、図６（Ａ）は上記のようにして形成された上記電子部品搭載用放熱基板１００の上面側に電子部品ＥＣ等を実装した例を図示した平面図であり、図６（Ｂ）は（Ａ）同様の基板の側面図である。ここで上記電子部品搭載用放熱基板１００の上面側に実装される上記電子部品ＥＣ等には、電流制御用のＦＥＴ等の半導体スイッチング素子や、制御電流検出用のシャント抵抗や、リップル吸収用の大容量コンデンサ等の発熱性の部品が含まれており、その他に、必要に応じて、上記リードフレーム間等を接続する、銅やアルミニウム等の金属板などからなるバスバーｂｂも含まれる。また、上記電子部品ＥＣはパッケージされたものに限らず、ベアチップ実装により実装されるものであっても良い。 Next, FIG. 6A is a plan view showing an example in which electronic components EC and the like are mounted on the upper surface side of the electronic component mounting heat dissipation board 100 formed as described above, and FIG. FIG. 6A is a side view of a substrate similar to FIG. Here, the electronic components EC and the like mounted on the upper surface side of the electronic component mounting heat dissipation board 100 include semiconductor switching elements such as FETs for current control, shunt resistors for detecting control currents, and ripple absorbing components. A heat-generating component such as a large-capacity capacitor is included, and in addition, a bus bar bb made of a metal plate such as copper or aluminum for connecting the lead frames and the like is also included as necessary. The electronic component EC is not limited to the packaged one, but may be mounted by bare chip mounting.
そして、上記図６に示したように、上記電子部品搭載用放熱基板１００では、上記電子回路の配線パターン形状に形成したリードフレーム１１０にリフロー工程などにより直接上記電子部品ＥＣを配置して、実装することが可能である。 Then, as shown in FIG. 6, in the electronic component mounting heat dissipation substrate 100, the electronic component EC is directly arranged on the lead frame 110 formed in the wiring pattern shape of the electronic circuit by a reflow process or the like and mounted. It is possible to
また、上記絶縁材１３０とリードフレーム１１０との構成は、上記のようにリードフレーム１１０Ｈや１１０Ｌの間に絶縁材１３０を設ける構成に限られず、図７（Ａ）、（Ｂ）及び次に示すような、上記リードフレーム１１０の電子部品配置面側の電子部品が実装される箇所以外の部分に、上記リードフレームの延伸方向の両側面を挿通するように凹部１１３を設けて、上記凹部１１３をも上記絶縁体１３０により被覆する構成を採用することも可能である。 Further, the structure of the insulating material 130 and the lead frame 110 is not limited to the structure of providing the insulating material 130 between the lead frames 110H and 110L as described above, and is shown in FIGS. 7 (A), (B) and the following. Such a recess 113 is provided in a portion of the lead frame 110 other than the portion where the electronic component is mounted on the side where the electronic component is disposed so as to pass through both side faces of the lead frame in the extending direction. It is also possible to adopt a configuration in which the insulator 130 is used for coating.
なおここで、上記図７（Ａ）はリードフレーム１１０に凹部１１３を設けた場合の構成例を示す斜視図であり、図７（Ｂ）は上記図７（Ａ）のＸ―Ｘ線を垂直に通る面Ｓで切った断面を同図中の矢印の方向から見た断面図である。また、上記図７では、電子部品搭載用放熱基板全体を示さず、リードフレーム１１０と絶縁材１３０との一部の例についてのみ示している。 Here, FIG. 7A is a perspective view showing a configuration example in which the recess 113 is provided in the lead frame 110, and FIG. 7B is a vertical view taken along line XX of FIG. 7A. FIG. 3 is a cross-sectional view of a cross section cut along a plane S passing through in a direction of an arrow in FIG. Further, FIG. 7 does not show the entire electronic component mounting heat dissipation board, but shows only an example of a part of the lead frame 110 and the insulating material 130.
上記図７に記載する構成例では、リードフレーム１１０（１１０Ｈでも１１０Ｌでも構わない）の電子部品ＥＣを実装する部品配置面の板面（上記図７（Ａ）の斜視図に示す上側の面）のうち、上記電子部品ＥＣを配置しない部分には、上記図７（Ｂ）に示したように、上記部品配置面の板面に表面側凹部１１３（ｕ）を設けて、上記表面側凹部１１３（ｕ）に絶縁材１３０を充填することにより、上記表面側凹部１１３（ｕ）を上記絶縁材１３０により被覆する構成を採用している。 In the configuration example described in FIG. 7, the plate surface of the component placement surface on which the electronic component EC of the lead frame 110 (110H or 110L is acceptable) is mounted (the upper surface shown in the perspective view of FIG. 7A). 7B, a front surface side recess 113 (u) is provided in the plate surface of the component mounting surface in a portion where the electronic component EC is not arranged, and the front surface side recess 113 is formed. By filling the insulating material 130 in (u), the surface side recess 113 (u) is covered with the insulating material 130.
そして、上記表面側凹部１１３（ｕ）を被覆する上記絶縁材１３０の表面は、上記リードフレーム１１０の部品配置面（ここでは上面）の板面と上記絶縁材１３０の上記部品配置面側の表面とで連続した一つの面を形成するように構成されている。 The surface of the insulating material 130 that covers the surface-side concave portion 113 (u) is the plate surface of the component placement surface (here, the upper surface) of the lead frame 110 and the surface of the insulating material 130 on the component placement surface side. And are formed so as to form one continuous surface.
また、同様に、上記図７に記載する構成例では、上記リードフレーム１１０の電子部品ＥＣを実装する部品配置面の裏面の板面（上記図７（Ａ）の斜視図に示す下側の面）であって、上記部品配置面のうち上記電子部品ＥＣを配置しない部分の裏面に当たる部分には、上記図７（Ｂ）に示したように、上記部品配置面の裏面の板面に裏面側凹部１１３（ｄ）を設けて上記絶縁材１３０により被覆し、併せて、上記裏面側凹部１１３（ｄ）を被覆する上記絶縁材１３０の表面は、上記リードフレーム１１０の部品配置面の裏面の板面と上記絶縁材１３０の上記部品配置面側の裏面側の表面とで連続した一つの面を形成するように構成されている。なお、ここで、上記のような凹部１１３の形成方法については特に限定を設けるものではないが、上記リードフレーム１１０を成形する際に、連続プレス等の手段により同時に成形することが可能である。 Similarly, in the configuration example described in FIG. 7, a plate surface (a lower surface shown in the perspective view of FIG. 7A) of the back surface of the component placement surface of the lead frame 110 on which the electronic component EC is mounted is arranged. ), And the portion of the component placement surface that corresponds to the back surface of the portion where the electronic component EC is not placed, as shown in FIG. The surface of the insulating material 130 which covers the back surface side recess 113 (d) by providing the recess 113 (d) and covering the same with the insulating material 130 is a plate on the back surface of the component placement surface of the lead frame 110. The surface and the surface on the back surface side of the insulating material 130 on the component arrangement surface side are configured to form one continuous surface. The method of forming the recess 113 as described above is not particularly limited, but when the lead frame 110 is formed, it can be formed simultaneously by means such as a continuous press.
そのため、上記図７に記載する構成例では、上記絶縁材１３０は上記リードフレーム１１０間の側面に充填されてこれと接合されるのみならず、上記リードフレーム１１０の延伸方向（例えば上記図７（Ａ）に記載のＸ−Ｘ線に沿った方向）に垂直な方向で、上記リードフレーム１１０の両側面から上記絶縁材１３０を連通させることが可能なため、上記リードフレーム１１０の上面乃至下面側においても上記リードフレーム１１０と接触して接合されることが可能となっている。そして上記絶縁材１３０は、上記凹部１１３に充填されるものを含めて、上記のようにリードフレーム１１０の部品配置面の板面とその裏面側とで同一の平面を構成するように形成されている。 Therefore, in the configuration example described in FIG. 7, the insulating material 130 is not only filled in the side surfaces between the lead frames 110 and joined thereto, but also in the extending direction of the lead frame 110 (for example, in FIG. Since it is possible to communicate the insulating material 130 from both side surfaces of the lead frame 110 in a direction perpendicular to the direction (along line XX) described in A), the upper surface or the lower surface side of the lead frame 110. Also in this case, the lead frame 110 can be contacted and joined. The insulating material 130, including the material filled in the recess 113, is formed so that the plate surface of the component placement surface of the lead frame 110 and the back surface thereof form the same plane as described above. There is.
したがって、本発明に係る上記図７に示したような構成例では、上記のようにリードフレーム１１０と絶縁材１３０との接触面が拡大される結果として、上記リードフレーム１１０と絶縁材１３０との接合強度の向上を図ることが可能である。 Therefore, in the configuration example as shown in FIG. 7 according to the present invention, the contact surface between the lead frame 110 and the insulating material 130 is enlarged as described above, and as a result, the lead frame 110 and the insulating material 130 are separated from each other. It is possible to improve the bonding strength.
また更に、本発明に係る上記図７に示したような構成例では、上記のようにリードフレーム１１０の部品配置面の板面と上記絶縁材１３０の表面とが上記凹部１１３に充填されるものを含めて同一の平面を構成するように形成されていることから、上記各種の電子部品ＥＣを実装するに当たり、ディップ（Ｄｉｐ）式半田供給ではなく、メタルマスクによる半田供給が可能となり半田付け範囲の制御を容易に行うことが可能となる。 Furthermore, in the configuration example as shown in FIG. 7 according to the present invention, the plate surface of the component placement surface of the lead frame 110 and the surface of the insulating material 130 are filled in the recess 113 as described above. Since it is formed so as to form the same plane including the above, when mounting the above-mentioned various electronic components EC, solder supply by a metal mask is possible instead of dip solder supply Can be easily controlled.
なお、上記凹部１１３の構成例はその一例を示したものであるため、上記基板により形成する電子回路に応じて、適切な配置を行うことが可能である。そのため、上記凹部１１３の形態や配置は上記電子回路に応じて、上記図７に示したような構成例に限らず、一部の電子部品近傍に配したり、表面側凹部１１３（ｕ）又は裏面側凹部１１３（ｄ）のみを配したり、或いは、上記凹部１１３の輪郭等の構成も曲線等により形成されるものであっても構わない。また、上記凹部１１３の凹面の深さは上記リードフレーム１１０との接着性や放熱性等を考慮して定めることが可能である。また、上記凹部１１３は、厚みの薄いリードフレーム１１０Ｌが上記最も厚みの厚いリードフレーム１１０Ｈの板面の表面側又は裏面側とで相互に連続する面を構成している側に設けることも可能である。 Since the configuration example of the recess 113 is an example, it is possible to perform an appropriate arrangement according to the electronic circuit formed by the substrate. Therefore, the form and arrangement of the recess 113 are not limited to the configuration example shown in FIG. 7 according to the electronic circuit, but may be arranged in the vicinity of a part of the electronic component, or the front side recess 113 (u) or Only the back surface side recess 113 (d) may be provided, or the configuration of the contour and the like of the recess 113 may be formed by a curved line or the like. Further, the depth of the concave surface of the concave portion 113 can be determined in consideration of the adhesiveness with the lead frame 110, the heat radiation property, and the like. Further, the recess 113 can be provided on the side where the thin lead frame 110L forms a continuous surface with the front surface side or the back surface side of the plate surface of the thickest lead frame 110H. is there.
次に上記のような２種類以上の厚みの異なるリードフレームと絶縁材とからなる電子部品搭載用放熱基板に交差部を設ける場合の構成について説明する。 Next, a description will be given of a configuration in the case where the crossing portion is provided on the heat dissipation board for mounting electronic components, which is composed of two or more types of lead frames and insulating materials having different thicknesses as described above.
上記交差部は、上述した最も厚みの厚いリードフレーム１１０Ｈと、上記最も厚みの厚いリードフレーム１１０Ｈよりも厚みの薄いリードフレーム１１０Ｌとを交差させる箇所であり、このような交差部を設けることにより、上記リードフレームによる電子部品搭載用放熱基板において、ワイヤーボンディングによる工程を不要とし、基板サイズの最適化を実現し、併せて、上記最も厚みの厚いリードフレーム１１０Ｈにより形成される配線パターンと厚みの薄いリードフレーム１１０Ｌにより形成される配線パターンとを同一面上に構成できるようにするために形成される。 The intersecting portion is a portion where the thickest lead frame 110H and the lead frame 110L that is thinner than the thickest lead frame 110H intersect each other. By providing such an intersecting portion, In the heat dissipation board for mounting electronic parts by the lead frame, the step of wire bonding is not required, the board size is optimized, and the wiring pattern formed by the thickest lead frame 110H and the thin thickness It is formed so that the wiring pattern formed by the lead frame 110L can be formed on the same surface.
すなわち、上述したようなリードフレーム１１０と絶縁材１３０により構成される電子部品搭載用放熱基板において、交差部を形成していない場合の別の構成例を図８を用いて説明すると、次のようになる。ここで、上記図８は、交差部を形成していないリードフレームによる電子部品搭載用放熱基板２００を図示したものであり、図８（Ａ）は、上記リードフレームによる電子部品搭載用放熱基板２００に上記図３に示したような３相からなるインバータ回路部分にＦＥＴや電解コンデンサ等の電子部品ＥＣを実装した場合の基板の状態を透視して示した斜視図であり、図８（Ｂ）は、上記図８（Ａ）に示した３相からなるインバータ回路のうち、１相部分を拡大して基板面を透視して示した平面図である。 That is, in the heat dissipation board for mounting electronic parts configured by the lead frame 110 and the insulating material 130 as described above, another configuration example in the case where the intersection is not formed will be described with reference to FIG. become. Here, FIG. 8 shows a heat dissipation board 200 for mounting electronic parts by a lead frame having no crossing portion, and FIG. 8A shows a heat dissipation board 200 for mounting electronic parts by the lead frame. FIG. 8B is a perspective view showing a state of a substrate when an electronic component EC such as a FET or an electrolytic capacitor is mounted on the inverter circuit portion composed of three phases as shown in FIG. FIG. 9 is a plan view showing a one-phase portion of the three-phase inverter circuit shown in FIG.
また、図８（Ｃ）は、上記図８（Ｂ）と同一の部分において上記電子部品ＥＣを実装していない基板面の状態を示した平面図であり、同図中の白抜きの表示部分はリードフレーム１１０の露出部分、網みかけ表示部分は絶縁材１３０、点線部分は上記リードフレーム１１０のうち電子部品ＥＣ実装面（図中白抜きの部分）以外の部分に上述した凹部１１３を形成して絶縁材１３０を充填した結果として基板面から隠れている部分を示したものである。また、図８（Ｄ）は、上記図８（Ｃ）の基板の基板面に電子部品ＥＣを実装した場合の状態を上記図８（Ｂ）に示したように、基板面を透視しない状態で示した平面図である。 Further, FIG. 8C is a plan view showing a state of the board surface on which the electronic component EC is not mounted in the same portion as FIG. 8B, and a white display portion in FIG. Is the exposed portion of the lead frame 110, the shaded portion is the insulating material 130, and the dotted line portion is the recess 113 formed in the portion of the lead frame 110 other than the electronic component EC mounting surface (the white portion in the drawing). 3 shows a portion hidden from the substrate surface as a result of filling the insulating material 130. In addition, FIG. 8D shows a state in which the electronic component EC is mounted on the substrate surface of the substrate of FIG. 8C, as shown in FIG. It is the top view shown.
なお、上記図８中で、ＦＥＴ（Ｈｉｇｈ）は上述したインバータ３７の上段ＦＥＴの一つ、ＦＥＴ（Ｌｏｗ）は同じく下段ＦＥＴの１つ、Ｍｏｔｏｒ Ｒｅｌａｙは同じくＦＥＴによるモータ開放スイッチの一つを示し、Ｓｈｕｎｔはモータ電流検出用のシャント抵抗を示しており、また、ＷＢ配線はワイヤーボンディング配線を示している。 In FIG. 8, FET (High) is one of the upper FETs of the inverter 37, FET (Low) is one of the lower FETs, and Motor Relay is one of the motor opening switches of the FETs. , Shunt indicates a shunt resistor for detecting a motor current, and WB wiring indicates a wire bonding wiring.
上述した図８に示したような電子部品搭載用放熱基板２００等のようにリードフレームによる基板に交差部を形成していない場合には、離間して配置した電子部品相互間や他のリードフレーム１１０との相互接続を行おうとする場合には、図８（Ｂ）や図８（Ｄ）に示したように、ワイヤーボンディング配線による接続を行う必要があった。そのため、上述したように、このような場合には、リフロー工程により上記電子部品搭載用放熱基板へバスバー等を含む電子部品ＥＣを一括して実装してからそのまま使用することが困難となり、余分なワイヤーボンド工程等を別途行う必要があることから生産リードタイムの増加や高コストになるという課題があった。また、このようにリードフレーム１１０を相互に交差して配置することが困難な場合には、配線パターンを形成する場合にも困難が生じ、電子部品搭載用放熱基板のサイズを従来よりも小型化することに関しても制限があった。 In the case where a cross section is not formed on the board by the lead frame like the heat dissipation board 200 for mounting electronic parts as shown in FIG. 8 described above, the electronic parts arranged apart from each other or other lead frames are arranged. When attempting to make an interconnection with 110, it was necessary to make a connection by wire bonding wiring, as shown in FIGS. 8B and 8D. Therefore, as described above, in such a case, it becomes difficult to collectively mount the electronic components EC including the bus bar and the like on the electronic component mounting heat dissipation board by the reflow process, and then to use the components as they are. Since it is necessary to separately perform the wire bonding process and the like, there are problems that the production lead time is increased and the cost is increased. Further, when it is difficult to dispose the lead frames 110 intersecting each other as described above, it is difficult to form a wiring pattern, and the size of the heat dissipation board for mounting electronic components is made smaller than that of the conventional one. There were also restrictions on what to do.
そこで、本発明では次の図９及び図１０に示すように、リードフレーム基板３００に交差部（クロス配線部）ＣＷを設けて、これらの課題と制限の解消を図っている。ここで、上記図９は上記クロス配線部ＣＷを説明する図であり、図９（Ａ）は図５（Ｂ）の場合と同様に異なる厚さを有するリードフレームによる電子部品搭載用放熱基板を上記リードフレームの延伸方向から見た図を示したもの、図９（Ｂ）は大電流用の厚さの厚いリードフレーム１１０Ｈの板面に上記最も厚みの厚いリードフレーム１１０Ｈの延伸方向の両側面を挿通するような凹部１１５を設けて、上記凹部１１５に絶縁材１３０を充填した例を図示したものである。また、図９（Ｃ）は上述した図８（Ｃ）と同様に３相からなるインバータ回路のうち、１相部分を拡大して基板面を透視して示した平面図であって、ここでは電子部品搭載用放熱基板３００にクロス配線部ＣＷを形成した上で、上記基板面に電子部品ＥＣを実装した例を示しており、図９（Ｄ）は上記図９（Ｃ）に表示したクロス配線部ＣＷをＸ−Ｘ線の部分で見た断面図を示したものであり、図９（Ｅ）は図９（Ｄ）部分を斜視図で示したものである。なお、上記図９（Ｅ）ではリードフレーム１１０Ｈの延伸方向の両側面に充填されている絶縁材１３０については表示を省略して示している。 Therefore, in the present invention, as shown in FIGS. 9 and 10, the lead frame substrate 300 is provided with an intersecting portion (cross wiring portion) CW to solve these problems and restrictions. Here, FIG. 9 is a view for explaining the cross wiring portion CW, and FIG. 9A shows a heat dissipation board for mounting electronic parts by a lead frame having a different thickness as in the case of FIG. 5B. FIG. 9B is a view of the lead frame as viewed from the extending direction. FIG. 9B shows both side surfaces of the thick lead frame 110H for large current on the plate surface in the extending direction. In the figure, an example is shown in which a recess 115 is formed so as to pass through, and the recess 115 is filled with an insulating material 130. Further, FIG. 9C is a plan view showing a one-phase portion of the three-phase inverter circuit in an enlarged manner as shown in FIG. FIG. 9D shows an example in which a cross wiring portion CW is formed on the electronic component mounting heat dissipation substrate 300 and then the electronic component EC is mounted on the substrate surface. FIG. 9D shows the cross shown in FIG. 9C. 9C is a cross-sectional view of the wiring portion CW taken along line XX, and FIG. 9E is a perspective view of FIG. 9D. In FIG. 9 (E), the insulating material 130 filled on both side surfaces of the lead frame 110H in the extending direction is not shown.
また、図１０はクロス配線部ＣＷを有する電子部品搭載用放熱基板３００の例を異なる表示で図示したものであり、図１０（Ａ）は図９（Ｃ）の場合と同様に３相からなるインバータ回路のうち、１相部分を拡大して基板面を示した平面図であって、図中の白抜きの表示部分はリードフレーム１１０が基板面に露出した部分を示し、網かけの表示部分は絶縁材１３０を示し、点線部分は上記リードフレーム１１０に凹部（１１３，１１５）が形成されて絶縁材１３０が充填されている部分を示している。また、図１０（Ｂ）は上記図１０（Ａ）に示す基板に電子部品ＥＣを実装した状態を基板面を透視して示した図であり、図１０（Ｃ）はクロス配線部ＣＷを含む図１０（Ｂ）で示したＫの領域周辺を拡大して示した斜視図であり、ここでは見やすくするために絶縁材１３０を省略して示している。 Further, FIG. 10 shows an example of an electronic component mounting heat dissipation board 300 having a cross wiring portion CW in a different display, and FIG. 10A is composed of three phases as in the case of FIG. 9C. FIG. 3 is a plan view showing a substrate surface by enlarging a one-phase portion of the inverter circuit, in which a white display portion shows a portion where the lead frame 110 is exposed on the substrate surface, and a shaded display portion. Indicates an insulating material 130, and a dotted line portion indicates a portion where the recesses (113, 115) are formed in the lead frame 110 and the insulating material 130 is filled. 10B is a diagram showing a state in which the electronic component EC is mounted on the substrate shown in FIG. 10A as seen through the substrate surface, and FIG. 10C includes a cross wiring portion CW. FIG. 11 is an enlarged perspective view showing the vicinity of the region K shown in FIG. 10B, and the insulating material 130 is omitted here for the sake of clarity.
本発明では、上記図９（Ａ）で示したように、厚さの異なるリードフレーム１１０を大電流用の厚さの厚いリードフレーム１１０Ｈと小電流用の厚さの薄いリードフレーム１１０Ｌとして用いている。そこで、本発明による上記交差部（クロス配線部）ＣＷでは、上記厚さの異なるリードフレーム（１１０Ｈ、１１０Ｌ）を交差させるために、図９（Ｂ）に示すように、上記厚さの厚いリードフレーム１１０Ｈに、上記リードフレーム１１０Ｈの延伸方向の両側面を挿通するような凹部１１５を設けて、上記凹部１１５に上記絶縁材１３０を充填し、そこに、上記厚さの薄いリードフレーム１１０Ｌを交差させることができるように構成されている。 In the present invention, as shown in FIG. 9A, the lead frames 110 having different thicknesses are used as a lead frame 110H having a large thickness for a large current and a lead frame 110L having a small thickness for a small current. There is. Therefore, in the crossing portion (cross wiring portion) CW according to the present invention, in order to cross the lead frames (110H, 110L) having different thicknesses, as shown in FIG. A recess 115 is formed in the frame 110H so as to pass through both side surfaces of the lead frame 110H in the extending direction, the recess 115 is filled with the insulating material 130, and the thin lead frame 110L is crossed there. It is configured to be able to.
そして、図９（Ｃ）はそのように構成された凹部１１５にクロス配線部ＣＷを形成した例を示したものである。上記クロス配線部ＣＷは、図９（Ｄ）、（Ｅ）に示したように、上記最も厚さの厚いリードフレーム１１０Ｈの延伸方向の両側面を挿通するような凹部１１５を設けて、上記凹部１１５に上記絶縁材１３０を充填し、上記凹部１１５の開口部の表面側である上記最も厚みの厚いリードフレーム１１０Ｈの外側寄りに、上記厚みの薄いリードフレーム１１０Ｌを上記側面の方から組み合わせるように配設し、上記厚みの薄いリードフレーム１１０Ｌを上記絶縁材１３０を介して上記最も厚みの厚いリードフレーム１１０Ｈに対して、交差して上部（上記図９（Ｄ）、（Ｅ）では上方）に配設するように構成されている。 Then, FIG. 9C shows an example in which the cross wiring portion CW is formed in the recess 115 having such a configuration. As shown in FIGS. 9 (D) and 9 (E), the cross wiring portion CW is provided with recesses 115 that penetrate both side surfaces of the thickest lead frame 110H in the extending direction. 115 is filled with the insulating material 130, and the thin lead frame 110L is combined with the thin side lead frame 110L from the side surface on the outer side of the thickest lead frame 110H on the surface side of the opening of the recess 115. The lead frame 110L having the thin thickness is disposed above the lead frame 110L having the thickest through the insulating material 130 so as to cross the lead frame 110L (upper in FIGS. 9D and 9E). It is configured to be arranged.
また、図１０（Ａ）はこのようなクロス配線部ＣＷを電子部品搭載用放熱基板３００の上面から見たものである。上記図１０（Ａ）で示すように、上記厚さの異なるリードフレーム（１１０Ｈ、１１０Ｌ）は、基本的には何れも上記電子部品搭載用放熱基板３００の一方の側から他方の側の方向（ここでは図面上で上下の方向）へ延伸して設けられているが、クロス配線部ＣＷでは、図１０（Ｃ）に斜視図で示したように、厚さの薄いリードフレーム１１０Ｌが厚さの厚いリードフレーム１１０Ｈの上側を交差して通るように形成されている。 Further, FIG. 10A shows such a cross wiring portion CW viewed from the upper surface of the electronic component mounting heat dissipation board 300. As shown in FIG. 10A, the lead frames (110H, 110L) having different thicknesses are basically in the direction from one side to the other side of the electronic component mounting heat dissipation board 300 ( Although it is provided here by extending in the vertical direction in the drawing), in the cross wiring portion CW, as shown in the perspective view of FIG. It is formed so as to cross and pass over the thick lead frame 110H.
そのため、上記リードフレームによる電子部品搭載用放熱基板３００にクロス配線部ＣＷを設けた場合には、図１０（Ｂ）に示したように、電子部品搭載用放熱基板３００上に電子部品ＥＣを実装した場合には、上述した図８（Ｂ）、（Ｄ）に記載したように、ワイヤーボンディング配線（ＷＢ配線）を用いなくとも電子部品ＥＣ相互間や電子部品ＥＣと上記電子部品ＥＣが実装されたリードフレームと異なるリードフレームとの相互接続が可能になっている。 Therefore, when the cross wiring portion CW is provided on the heat dissipation board 300 for mounting electronic parts by the lead frame, as shown in FIG. 10B, the electronic parts EC are mounted on the heat dissipation board 300 for mounting electronic parts. In this case, as described above with reference to FIGS. 8B and 8D, the electronic components EC are mutually mounted or the electronic component EC and the electronic component EC are mounted without using the wire bonding wiring (WB wiring). It is possible to connect different lead frames to different lead frames.
そのため、上記クロス配線部ＣＷを設けた場合には、上記クロス配線の効果により電子部品ＥＣの実装密度が向上し、小型化が可能になる他、ワイヤーボンディング等の配線・製造工程が不要となり、リフロー工程のみで製作が可能なので製作リードタイム短縮とコストダウンが可能であり、配線が交差する部分で接触が生ずることを防げる結果、上記最も厚みの厚いリードフレーム１１０Ｈにより形成される配線パターンと厚みの薄いリードフレーム１１０Ｌにより形成される配線パターンとを同一面上に構成することが可能である。 Therefore, when the cross wiring portion CW is provided, the mounting density of the electronic components EC is improved by the effect of the cross wiring, the size can be reduced, and wiring / manufacturing steps such as wire bonding are not required. Since it can be manufactured only by the reflow process, the manufacturing lead time can be shortened and the cost can be reduced. As a result, it is possible to prevent the contact at the intersection of the wirings. As a result, the wiring pattern and the thickness formed by the thickest lead frame 110H can be obtained. The wiring pattern formed by the thin lead frame 110L can be formed on the same surface.
なお、上記クロス配線部ＣＷでは、厚さの厚いリードフレーム１１０Ｈと厚さの薄いリードフレーム１１０Ｌとは略９０度で交差（すなわち直交して交差）しているが、交差角度は上記９０度に限らず、基板上に形成される配線パターン形状等に応じて任意の交差角度により形成することが可能である。 In the cross wiring portion CW, the thick lead frame 110H and the thin lead frame 110L intersect at approximately 90 degrees (that is, intersect at right angles), but the cross angle is 90 degrees. Not limited to this, it is possible to form at any crossing angle according to the wiring pattern shape and the like formed on the substrate.
また、上記の例では、電子部品搭載用放熱基板３００の上面側にクロス配線部ＣＷが形成されているが、必要に応じて裏面側に形成することも可能である。そのため、裏面側に形成する場合には、上述したと同様に、上記厚さの厚いリードフレーム１１０Ｈの裏面側に凹部１１５を形成し、そこに厚さの薄いリードフレーム１１０Ｌを交差させて両者の間を絶縁材１３０で充填することになる。したがって、基板表裏面上に同様の構成からなるリードフレームを同位相で配置し、立体的な配線を実現することも可能である。 Further, in the above example, the cross wiring portion CW is formed on the upper surface side of the electronic component mounting heat dissipation board 300, but it may be formed on the back surface side as necessary. Therefore, when forming on the back surface side, in the same manner as described above, the recess 115 is formed on the back surface side of the thick lead frame 110H, and the thin lead frame 110L is made to intersect therewith to form the recessed portion of both. The space is filled with the insulating material 130. Therefore, it is possible to arrange lead frames having the same structure on the front and back surfaces of the substrate in the same phase to realize three-dimensional wiring.
また、上記の構成例は、本発明による電子部品搭載用放熱基板の実施形態の一例を示したものであり、本発明の趣旨の範囲で種々の形態の変更も可能である。 Further, the above configuration example shows an example of the embodiment of the heat dissipation board for mounting electronic parts according to the present invention, and various modifications can be made within the scope of the present invention.
そのため、例えば、図１１（Ａ）に断面図を示したように、上記配線パターン形状のリードフレーム１１０と上記絶縁材１３０との間で、上記リードフレーム１１０の側面側から上記絶縁材１３０側にかけて係止部１１７を設ける構成として、上記配線パターン形状のリードフレーム１１０をプレス加工で量産することを前提とした形状とする事も可能である。 Therefore, for example, as shown in the cross-sectional view of FIG. 11A, between the lead frame 110 having the wiring pattern shape and the insulating material 130, from the side surface side of the lead frame 110 to the insulating material 130 side. As a configuration in which the locking portion 117 is provided, the lead frame 110 having the wiring pattern shape may be shaped on the premise that it is mass-produced by press working.
本発明のリードフレームは、基本的には厚さ方向の側面の上記絶縁材１３０側は板面に垂直な平面を有しているが、上記係止部１１７を設ける場合には、これを変形した構成を採用することが可能であり、上記変形例では、上記リードフレーム１１０の係止部１１７の外形形状は全て直線を組み合わせる事を特徴して、側面縁部の全域にわたりテーパー形状から始まり中心部の突出し部まで直線形状で終わることを特徴としている。これにより上記配線パターン形状のリードフレーム１１０の表面積を増加させられるので、伝熱および放熱面の拡大が可能であり、上記絶縁材１３０との係止面積も増加が可能で、結合がより密になる効果がある。そのため、これにより結合強度と放熱性をさらに向上させることも可能である。 In the lead frame of the present invention, basically, the side surface in the thickness direction on the side of the insulating material 130 has a flat surface perpendicular to the plate surface, but when the locking portion 117 is provided, it is modified. It is possible to adopt the above configuration, and in the above modification, the outer shape of the locking portion 117 of the lead frame 110 is a combination of straight lines, and the entire shape of the side edge portion starts from the tapered shape and is centered. The feature is that even the protruding part of the part ends in a linear shape. As a result, the surface area of the lead frame 110 having the wiring pattern shape can be increased, so that the heat transfer and heat dissipation surface can be expanded, the locking area with the insulating material 130 can also be increased, and the connection can be made more closely. There is an effect. Therefore, it is possible to further improve the bonding strength and heat dissipation.
また、上記係止部１１７については、更に上記図１１（Ｂ）から（Ｉ）及び次に記載するような形態を採ることも可能である。なお、上記図１１（Ｂ）から（Ｄ）は上記リードフレームの係止部１１７を上記リードフレームの板面の両側の側面が見えるように断面図で表したものであり、上記図１１（Ｅ）から（Ｈ）は同じく、上記リードフレームの板面の片側の側面が見えるように断面図で表したものであり、上記図１１（Ｉ）は上記リードフレームの板面の側面側を平面図で表したものである。 Further, with respect to the locking portion 117, it is also possible to take the forms described in FIGS. 11 (B) to 11 (I) and the following. Note that FIGS. 11B to 11D are cross-sectional views showing the locking portion 117 of the lead frame so that the side surfaces on both sides of the plate surface of the lead frame can be seen. Similarly, (H) is a cross-sectional view so that one side surface of the plate surface of the lead frame can be seen, and FIG. 11 (I) is a plan view of the side surface side of the plate surface of the lead frame. It is represented by.
上記のうち図１１（Ｂ）及び図１１（Ｃ）に記載した例は、上記リードフレーム１１０の延伸方向に対する側面の表面側と裏面側から前記側面の中央部側にかけて上記絶縁材１３０側に突出して形成される斜面により形成され、上記斜面は断面が三角形状であるものであって、上記斜面の結合部に断面が円形状や楕円形状等の係止形状を前記斜面から滑らかに形成したものである。すなわち、例えば、上記のうち図１１（Ｂ）に記載した例は、上記配線パターン形状のリードフレーム１１０の前記絶縁材１３０側の側面に上記絶縁材１３０と係合する係止部１１７を設ける構成として、上記配線パターン形状のリードフレーム１１０をプレス加工で量産することを前提とした形状としたものである。そして、上記リードフレーム１１０の係止部１１７の外形形状はヘチマ形状をしており複数の曲線を組み合わせた事を特徴しており、側面縁部の全域にわたりヘチマ形状の曲面形状により、係止部１１７の周辺に絶縁材１３０がスムーズに行き渡ることにより絶縁材１３０と係止部の結合がより強固になる事を特徴としている。また、上記のうち図１１（Ｃ）に記載した例では、リードフレーム１１０の係止部外形形状はダルマ形状をしており複数の曲線を組み合わせた事を特徴しており、上記の場合と同様に、側面縁部の全域にわたりダルマ形状の曲面形状により、係止部１１７の周辺に絶縁材１３０がスムーズに行き渡ることにより絶縁材１３０と係止部の結合がより強固になる事を特徴としている。そのため、上記図１１（Ｂ）や図１１（Ｃ）に記載した例では、上記のようにヘチマ形状やダルマ形状を採用することにより、配線パターン形状のリードフレーム１１０の表面積を増加させられるので、伝熱および放熱面の拡大が可能であり、上記絶縁材１３０との係止面積の増加とヘチマ形状の中心部の窪み部がリードフレーム１１０と絶縁材１３０の結合を密になるように働いている。 Of the above, the examples shown in FIGS. 11 (B) and 11 (C) include those protruding toward the insulating material 130 side from the front surface side and the back surface side of the lead frame 110 to the extending direction to the central portion side of the side surface. Formed by a slanted surface formed in a triangular shape, and the slanted surface is formed with a locking shape such as a circular shape or an elliptical shape in a smooth shape at the connecting portion of the slanted surface from the slanted surface. Is. That is, for example, in the example shown in FIG. 11B among the above, the locking portion 117 that engages with the insulating material 130 is provided on the side surface of the lead frame 110 having the wiring pattern shape on the insulating material 130 side. As a result, the lead frame 110 having the wiring pattern shape is formed on the premise that it is mass-produced by press working. The outer shape of the locking portion 117 of the lead frame 110 is a loofah shape and is characterized by combining a plurality of curved lines. The locking portion 117 has a curved shape of the loofah shape over the entire side edge portion. It is characterized in that the insulating material 130 is smoothly spread around the periphery of 117, so that the coupling between the insulating material 130 and the locking portion becomes stronger. In addition, in the example described in FIG. 11C among the above, the outer shape of the engaging portion of the lead frame 110 is a dulma shape, and a plurality of curves are combined, which is similar to the above case. In addition, due to the Dharma-shaped curved surface over the entire side edge portion, the insulating material 130 smoothly spreads around the locking portion 117, so that the coupling between the insulating material 130 and the locking portion becomes stronger. . Therefore, in the example described in FIG. 11B or FIG. 11C, the surface area of the lead frame 110 having the wiring pattern shape can be increased by adopting the loofah shape or the dulma shape as described above. The heat transfer and heat dissipation surfaces can be expanded, and the increase in the area of engagement with the insulating material 130 and the recessed portion at the center of the loofah shape work so that the lead frame 110 and the insulating material 130 are tightly coupled. There is.
また、上記のうち図１１（Ｄ）に記載した例は、前記リードフレームの一方の板面から他の一方の板面にかけて形成された斜面と他の一方の板面と平行に形成された係止片（階段状の段差で形成された突き出し部）とから上記係止部１１７を形成したものである。すなわち、上記の例も上述のもの等と同様に、配線パターン形状のリードフレーム１１０をプレス加工で量産することを前提とした形状としたものであり、リードフレームの係止部外形形状は全て直線を組み合わせる事を特徴として、側面縁部のほぼ中央からのびた階段状の段差で構成された突き出し部まで直線形状で終わることを特徴としている。 In addition, in the example shown in FIG. 11D among the above, the slope formed from one plate surface of the lead frame to the other plate surface of the lead frame and the parallel surface of the other plate surface are formed. The locking portion 117 is formed from a stop piece (a protruding portion formed by a stepped step). That is, similar to the above-mentioned example, the above-mentioned example is also based on the premise that the lead frame 110 having a wiring pattern shape is mass-produced by press working, and the outer shape of the locking portion of the lead frame is all linear. The feature is that the protrusions formed by the step-like steps extending from almost the center of the side edge end in a straight line shape.
また、上記のうち図１１（Ｅ）と（Ｆ）に記載した例は、前記リードフレームの延伸方向に対する側面の表面側と裏面側に前記絶縁材との間に段差を設けることにより係止部を形成したものである。上記係止部の段差の深さ（すなわち、前記リードフレームの側面部から前記段差の形状により前記リードフレームの板面の中央方向まで絶縁材が延伸して形成される長さ）は、前記リードフレームの側面の表面側と裏面側とで異なるものとしても良く、例えば、前記係止部の段差の深さは、図１１（Ｆ）に示したように、前記リードフレームの側面の裏面側が大きいものであるように構成するものであっても良い。 In addition, among the examples shown in FIGS. 11 (E) and (F), the locking portion is formed by providing a step between the insulating material on the front surface side and the back surface side of the side surface with respect to the extending direction of the lead frame. Is formed. The depth of the step of the engaging portion (that is, the length formed by extending the insulating material from the side surface of the lead frame to the central direction of the plate surface of the lead frame due to the shape of the step) is the lead. The front surface side and the back surface side of the frame may be different, and, for example, the depth of the step of the locking portion is large on the back surface side of the side surface of the lead frame, as shown in FIG. It may be configured to be one.
また、上記のうち図１１（Ｇ）と（Ｈ）に記載した例は、前記係止部１１７を、前記リードフレームの延伸方向に対する側面の表面側と裏面側から前記側面の中央部側にかけて前記絶縁材側に突出して形成される斜面により形成したものであり、上記図１１（Ｇ）では、前記斜面の断面が三角形状であるものを表示し、上記図１１（Ｈ）では、前記斜面の表面側と裏面側からの基点部を上記表面側と裏面側とで上記リードフレームの板面の垂直線上の位置からずらして形成したものである。 In addition, in the example described in FIGS. 11G and 11H among the above, the locking portion 117 is provided from the front surface side and the back surface side of the side surface with respect to the extending direction of the lead frame to the central portion side of the side surface. It is formed by a slope formed to project to the insulating material side. In FIG. 11 (G), the slope of the slope is triangular, and in FIG. 11 (H), a slope is formed. A base point portion from the front surface side and the back surface side is formed by being shifted from the position on the vertical line of the plate surface of the lead frame on the front surface side and the back surface side.
以上のように、上記図１１（Ａ）から（Ｈ）までに記載したような係止部１１７は、上記のようにプレス加工などによる成形が容易であり、係止面積の増加による放熱性や機械的な結合強度の増加が図れると共に、上記のようなリードフレーム１１０と絶縁材１３０の境界面にダルマ状の形状やヘチマ状の形状又は上記階段状の段差部などを形成することにより、基板に生ずる結露などによる湿気進入の抑制効果なども持たせることが可能である。 As described above, the locking portion 117 as described in FIGS. 11A to 11H is easy to form by pressing as described above, and the heat dissipation property due to the increase in the locking area and By increasing the mechanical coupling strength and forming a dharma-like shape, a loofah-like shape, or the above-mentioned stepped step portion on the boundary surface between the lead frame 110 and the insulating material 130 as described above, the substrate It is also possible to have an effect of suppressing moisture intrusion due to dew condensation, etc.
また、上記のうち図１１（Ｉ）に記載した例は、前記係止部１１７を、前記リードフレーム１１０の側面に、前記リードフレームの板面に沿って凹部を形成することによって設けたものであり、上記図１１（Ｉ）に示した例では、前記凹部は、前記凹部の解放端側よりも奥側（すなわち前記リードフレームの板面の内側方向）で広く形成されている。そのため、このように係止部をいわば鍵穴状に形成した場合、上記係止部１１７が上記リードフレームの板面を上面から見た場合に板面の側面に沿って形成されているため、プレス加工などによる成形が容易であり、上記のように係止面積の増加による放熱性や機械的な結合強度の増加を図ることが可能である。 In addition, in the example described in FIG. 11 (I) among the above, the locking portion 117 is provided by forming a recess on the side surface of the lead frame 110 along the plate surface of the lead frame. In the example shown in FIG. 11 (I), the recess is formed wider on the inner side (that is, the inner side of the plate surface of the lead frame) than the open end side of the recess. Therefore, when the locking portion is formed in a so-called keyhole shape in this way, the locking portion 117 is formed along the side surface of the plate surface when the plate surface of the lead frame is viewed from the top. It is easy to form by processing or the like, and as described above, it is possible to increase heat dissipation and mechanical coupling strength by increasing the locking area.
なお、上記記載のものは係止部１１７の一例を示したものであり、上記記載の係止部１１７のパラメータ（例えば、上記段差の深さ等）を適宜変更することにより、上記リードフレーム１１０により構成しようとする回路の特性などに合わせて調整することが可能である。 Note that the above description is an example of the locking portion 117, and the lead frame 110 can be obtained by appropriately changing the parameters (for example, the depth of the step) of the locking portion 117 described above. Can be adjusted according to the characteristics of the circuit to be constructed.
また、本発明では、図１１（Ｊ）や図１１（Ｋ）に記載したように、上記リードフレーム１１０の板面の延伸方向に対する側面から内側寄りに形成された、前記リードフレーム１１０の表面と裏面とを貫通する樹脂封止形状Ｒｓを設けることも可能である。ここで、上記図１１（Ｊ）の上側の図は上記リードフレーム１１０の板面の平面図であり、上記図１１（Ｊ）の下側の図は、上記平面図のＸ−Ｘ線部分での断面図を示し、上記図１１（Ｋ）の上側の図は上記リードフレームの板面の平面図であり、上記図１１（Ｋ）の下側の図は、上記平面図のＹ−Ｙ線部分での断面図を示している。上記樹脂封止形状Ｒｓは、上述のようにリードフレームの表面と裏面とを貫通するように形成された穴であり、上記図１１（Ｊ）、（Ｋ）のように長方形状のものであっても或いは円形状のもの等であって良く、特に大きさや形状に限定を設けるものではない。本発明では、上記のような樹脂封止形状Ｒｓを設けることにより、上記リードフレーム１１０と上記絶縁材１３０を構成する樹脂等との接合強度を向上させることが可能であるが、特に本発明により上記リードフレーム１１０に構成される凹部（１１３、１１５）や上記係止部１１７と組み合わせる事により更に効果的に用いることが可能である。すなわち、例えば、図１１（Ｋ）の例は、上述の図１１（Ｅ）や（Ｆ）の例で示した段差状の係止部の内側に上記樹脂封止形状Ｒｓを形成した例であるが、上記のような構成を併用することにより、更に効果的に上記リードフレームと上記絶縁材との機械的結合強度を向上させることが可能である。 In addition, in the present invention, as described in FIG. 11 (J) and FIG. 11 (K), the surface of the lead frame 110, which is formed inward from the side surface with respect to the extending direction of the plate surface of the lead frame 110, It is also possible to provide a resin sealing shape Rs penetrating the back surface. Here, the upper part of FIG. 11 (J) is a plan view of the plate surface of the lead frame 110, and the lower part of FIG. 11 (J) is a line XX of the plan view. 11K is a plan view of the plate surface of the lead frame, and the bottom view of FIG. 11K is the YY line of the plan view. The sectional view in a part is shown. The resin sealing shape Rs is a hole formed so as to penetrate the front surface and the back surface of the lead frame as described above, and has a rectangular shape as shown in FIGS. 11 (J) and 11 (K). Alternatively, it may be circular or the like, and the size and shape are not particularly limited. In the present invention, by providing the resin sealing shape Rs as described above, it is possible to improve the bonding strength between the lead frame 110 and the resin or the like that constitutes the insulating material 130. In particular, according to the present invention. It can be used more effectively by combining with the concave portions (113, 115) formed in the lead frame 110 and the locking portion 117. That is, for example, the example of FIG. 11K is an example in which the resin sealing shape Rs is formed inside the stepped locking portion shown in the examples of FIGS. 11E and 11F described above. However, it is possible to more effectively improve the mechanical coupling strength between the lead frame and the insulating material by using the above-mentioned configuration together.
また、本発明では、例えば、図１２に斜視図で示したように、上記の導体板により形成される配線パターン形状のリードフレーム１１０の一部を、上記絶縁体１３０の内周側や外周側で、前記導体板の板面に対して上方又は下方の任意の方向に屈曲させて形成することも可能である。そのため、このように形成した場合には、上記電子部品搭載用放熱基板の外部に存在する接続端子や他の基板等との接続を容易化することが可能である。 Further, in the present invention, for example, as shown in the perspective view of FIG. 12, a part of the lead frame 110 having a wiring pattern formed by the conductor plate is provided on the inner peripheral side or the outer peripheral side of the insulator 130. It is also possible to form the conductor plate by bending it in any direction above or below the plate surface. Therefore, when formed in this way, it is possible to facilitate the connection with the connection terminals existing outside the electronic component mounting heat dissipation substrate and other substrates.
また、本発明の対象となる電子部品搭載用放熱基板では、例えば、図１３に記載したように、上記電子部品搭載用放熱基板を構成する絶縁体１３０の周縁部分では、上記絶縁体１３０により上記電子部品搭載用放熱基板の部品配置面側又はその裏面側が縁取りして構成されるようにしても良い。ここで、上記図１３は、本発明の対象となる電子部品搭載用放熱基板（ここでは上記クロス配線部ＣＷを含まない例を示す）の外縁に、縁取り部を設けた電子部品搭載用放熱基板４００の例を示したものであり、図１３（Ａ）はその平面図であり、図１３（Ｂ）は上記基板４００と同様の基板の側面図である。なお、上記基板４００では、上記リードフレーム１１０として大電流用の厚みを有するもの１１０Ｈと、小電流用（小信号用）の厚みを有するもの１１０Ｌと、これらの中間程度の電流が通電する中電流用の厚みを有するもの１１０Ｍの３種類を含んだものを表示している。 Further, in the heat dissipation board for mounting electronic parts which is the subject of the present invention, for example, as shown in FIG. 13, in the peripheral portion of the insulator 130 which constitutes the heat dissipation board for mounting electronic parts, the insulator 130 causes The electronic component mounting heat dissipation board may be configured by edging the component placement side or the back side thereof. Here, FIG. 13 is a heat dissipation board for electronic parts mounting in which an edge portion is provided on the outer edge of the heat dissipation board for electronic parts mounting (here, an example not including the cross wiring part CW) as an object of the present invention. 13 shows an example of 400, FIG. 13 (A) is a plan view thereof, and FIG. 13 (B) is a side view of a substrate similar to the substrate 400. In the substrate 400, the lead frame 110 having a large current thickness 110H, the small current (small signal) thickness 110L, and a medium current that is an intermediate current between these The thing including three kinds of thing with thickness for 110M is displayed.
上記図１３に記載した電子部品搭載用放熱基板４００は、上記本発明を構成する絶縁材１３０の周縁部分に、前記絶縁体１３０により上記電子部品搭載用放熱基板４００の上面側に閉曲線状に構成された縁取り部１５０を形成したものである。なお、ここでは上記閉曲線状の縁取り部１５０は、上記絶縁体１３０の外縁の輪郭に合わせて長方形状に形成しているが、上記輪郭は、選択する基板の形態に合わせて、任意に選択して構成することも可能である。 The heat dissipation board 400 for mounting electronic parts shown in FIG. 13 is formed in a closed curve shape on the upper surface side of the heat dissipation board 400 for mounting electronic parts by the insulator 130 at the peripheral portion of the insulating material 130 constituting the present invention. The edging portion 150 is formed. Although the closed-curved edging portion 150 is formed in a rectangular shape in accordance with the contour of the outer edge of the insulator 130 here, the contour is arbitrarily selected according to the form of the substrate to be selected. It is also possible to configure it.
本発明の上記の構成例では、上記のように縁取り部１５０を構成して設けることにより、上記リードフレーム１１０と絶縁材１３０との接合部分の剥離を一層生じないようにすると共に、上記電子部品搭載用放熱基板４００の剛性を一層向上させることが可能である。 In the above-described configuration example of the present invention, the edging portion 150 is configured and provided as described above, so that peeling of the joint portion between the lead frame 110 and the insulating material 130 is further prevented, and the electronic component is also provided. It is possible to further improve the rigidity of the mounting heat dissipation board 400.
そのため、本発明では上記のような構成によっても、本発明の目的を効果的に達成することが可能であり、これらの構成を有する電子部品搭載用放熱基板に上記クロス配線部（交差部）ＣＷを加えた電子部品搭載用放熱基板を電動パワーステアリング装置に用いることにより、効果的な放熱を行うことにより駆動制御の性能の向上が図れると共に、基板への部品実装密度を高め、部品実装のためのコストを低減することも可能である。 Therefore, in the present invention, the object of the present invention can be effectively achieved even with the above-described configurations, and the cross wiring portion (intersection portion) CW is formed on the heat dissipation board for mounting electronic components having these configurations. By using the heat dissipation board for mounting electronic parts that has been added to the electric power steering device, it is possible to improve drive control performance by effectively dissipating heat, and to increase the density of parts mounted on the board for mounting parts. It is also possible to reduce the cost.
１ ハンドル
２ コラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）
３ 減速機構
４ａ ４ｂ ユニバーサルジョイント
５ ピニオンラック機構
６ａ ６ｂ タイロッド
７ａ ７ｂ ハブユニット
８Ｌ ８Ｒ 操向車輪
１０ トルクセンサ
１１ イグニションキー
１２ 車速センサ
１３ バッテリ
１４ 舵角センサ
２０ 電動モータ
３０ 制御装置（コントロールユニット、ＥＣＵ）
１００ ２００ ３００ ４００ 電子部品搭載用放熱基板
１１０ リードフレーム
１１０Ｈ リードフレーム（大電流用）
１１０Ｌ リードフレーム（小電流用）
１１３ １１５ 凹部
１１７ 係止部
１３０ 絶縁材
１５０ 縁取り部
ＥＣ （ＦＥＴ等を含む）電子部品
ＣＷ クロス配線部（交差部）
Ｓｈｕｎｔ シャント抵抗
ＷＢ回線 ワイヤーボンディング回線
Ｍｏｔｏｒ Ｒｅｌａｙ モータ開放スイッチ
1 handle 2 column shaft (steering shaft, handle shaft)
3 Reduction Mechanism 4a 4b Universal Joint 5 Pinion Rack Mechanism 6a 6b Tie Rod 7a 7b Hub Unit 8L 8R Steering Wheel 10 Torque Sensor 11 Ignition Key 12 Vehicle Speed Sensor 13 Battery 14 Steering Angle Sensor 20 Electric Motor 30 Control Device (Control Unit, ECU)
100 200 300 400 Heat dissipation board for mounting electronic components 110 Lead frame 110H Lead frame (for large current)
110L lead frame (for small current)
113 115 recessed part 117 locking part 130 insulating material 150 edging part EC (including FET etc.) electronic component CW cross wiring part (intersection part)
Shunt shunt resistor WB line Wire bonding line Motor Relay Motor open switch
Claims (9)
前記リードフレームは、少なくとも２種類以上の異なる厚さを有しており、
前記リードフレームにより形成される板面と前記リードフレーム間に設けられる絶縁材とにより形成される板面とは、前記リードフレームのうち最も厚みの厚いリードフレームに合わせて、前記リードフレームの板面の表面側と裏面側とで相互に連続する一の面を構成し、
前記リードフレームのうち厚みの薄いリードフレームは、前記最も厚みの厚いリードフレームの板面の表面側又は裏面側と相互に連続する一の面上に一面を設けるように構成されており、
前記最も厚みの厚いリードフレームと前記厚みの薄いリードフレームとは、交差部において交差して配置することが可能であり、
前記交差部では、前記最も厚みの厚いリードフレームの板面の表面側又は裏面側若しくはその双方に、前記最も厚みの厚いリードフレームの延伸方向の両側面を挿通するような凹部を設けて、前記凹部に前記絶縁材を充填し、前記凹部の開口部の表面側である前記最も厚みの厚いリードフレームの外側寄りに、前記厚みの薄いリードフレームを配設し、前記厚みの薄いリードフレームを前記絶縁材を介して前記最も厚みの厚いリードフレームに対して交差して配設していることを特徴とする電子部品搭載用放熱基板。 A heat dissipation board for mounting electronic components, comprising a conductor plate formed on a lead frame having a wiring pattern shape and an insulating material provided between the lead frames having a wiring pattern shape,
The lead frame has at least two different thicknesses,
The plate surface formed by the lead frame and the plate surface formed by the insulating material provided between the lead frames are the plate surface of the lead frame in accordance with the thickest lead frame among the lead frames. The front side and the back side of the above form one continuous surface,
The thin lead frame of the lead frame is configured to provide one surface on one surface mutually continuous with the front surface side or the back surface side of the plate surface of the thickest lead frame,
The thickest lead frame and the thinnest lead frame can be arranged so as to intersect at an intersection,
In the intersecting portion, a recess is provided on the front surface side or the back surface side of the plate surface of the thickest lead frame, or both of them, so as to insert both side surfaces in the extending direction of the thickest lead frame, The recess is filled with the insulating material, the thin lead frame is disposed on the outer surface of the thickest lead frame on the surface side of the opening of the recess, and the thin lead frame is A heat dissipation board for mounting electronic parts, characterized in that the heat dissipation board is arranged so as to intersect the thickest lead frame via an insulating material.
前記交差部以外に設けられる凹部は、前記最も厚みの厚いリードフレームと前記厚みの薄いリードフレームの電子部品実装面において、電子部品が実装される部分以外の部分に前記リードフレームの延伸方向の両側面を挿通するように設けられたものである請求項１又は２に記載の電子部品搭載用放熱基板。 The recess is provided in a place other than the intersection,
Said recess provided in the other cross section, the thickest of the thick lead frame Te electronic component mounting surface smell of a thin lead frame having the thickness, the stretching direction of the lead frame to the portion other than the portion where electronic parts are mounted The heat dissipating board for mounting electronic components according to claim 1 or 2, wherein the heat dissipating board is provided so as to pass through both side surfaces of the.
前記絶縁材が樹脂材料であり、
前記導体板の素材が銅又はアルミニウムであり、
前記導体板の素材が銅の場合には、前記導体板の厚さが７０μｍ以上である請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電子部品搭載用放熱基板。 Between the lead frame having the wiring pattern shape and the insulating material, a locking portion is provided from the side surface side of the lead frame to the insulating material side.
The insulating material is a resin material,
Material of the conductor plate is a copper or aluminum,
The heat dissipation board for electronic component mounting according to any one of claims 1 to 5, wherein when the material of the conductor plate is copper, the thickness of the conductor plate is 70 µm or more.
An electric power steering apparatus using the heat dissipation board for mounting electronic parts according to claim 1.
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