パワー回路実装ユニット

【課題】高放熱性を確保した上で基板サイズを小型化し、製造工程を簡略化するとともに搭載回路の動作信頼性を高める。
【解決手段】ケース１６に一体成型されたコネクタ１１のリードフレーム２３にベアチップのままパワー回路部品１３を搭載する構成であるため、パワー回路部品１３に特別な放熱用ヒートシンク等は不要であり、このためパワー回路部品１３が基板１２上で大面積を占有することはなく、基板１２自体の小型化が可能であり、またコネクタ１１がケース１６に一体成型されるため、従来のように基板上の貫通スルーホールにコネクタのリード端子を通し、半田槽に流すことにより半田付けする必要はなく、コネクタ１１の取り付けが非常に簡単であり、またコネクタ１１にもリード間ピッチがさほど要求されないため、基板１２上にデッドスペースが生ずることはない。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野］本発明は、高放熱性を確保した上で基板サイズを小型化し、製造工程が簡単で高信頼性を有するパワー回路実装ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】パワーＦＥＴ等のパワー回路部品を搭載した電子機器は、パワー回路部品が発する大量の熱を如何に放熱するかが非常に重要な課題であり、放熱特性に優れた大型パッケージのパワー回路部品を採用したり、放熱特性を改善するため放熱用ヒートシンクをパワー回路部品に組み付けるなどの対策を講ずることが多い。図４は、従来のパワー回路実装ユニットの一例を示す平面図であり、図５は、図４に示したパワー回路実装ユニットの一部切截正面図、図６は、図４に示したパワー回路実装ユニットの側面図である。
【０００３】図４ないし図６に図示したパワー回路実装ユニット１０は、リード端子１ａが櫛歯状に延びるリードタイプのコネクタ１を基板２に組み付けたものであり、基板２上には、コネクタ１の外にパワー回路部品３や放熱用のヒートシンク４、さらには小電流用の電子部品５等が配設される。基板２はケース６内に収容され、基板固定用の螺子７により四隅をケース６の底面に固定される。すなわち、上記パワー回路実装ユニット１０を組み立てる場合、まず、ガラスエポキシ基板等からなる部品実装用の基板２上に大電流用の幅広の導電パターン８を配線し、一方また放熱性に優れた大型パッケージからなるＦＥＴ等のパワー回路部品３に、放熱用のヒートシンク４を取り付ける。次に、予めリフロー工程により電子部品５を半田付けしておいた基板２に、外部接続用のコネクタ１を搭載し、これを半田槽に流して半田付けする。こうして電子部品５とコネクタ１を実装した基板２を、基板固定用の螺子７により四隅をケース６の底面に固定し、最後にケース６の開口部に蓋（図示せず）をして基板２を密閉する。こうして完成したパワー回路実装ユニット１０は、コネクタ１の外面に二列に配列されたピンコンタクト９を介して外部の電子回路部品等に接続される。すなわち、コネクタ１に外部ハーネスのメス側コネクタを挿入することで、パワー回路実装ユニット１０と外部の電子回路部品とが電気的に接続される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のパワー回路実装ユニット１０は、以下に列挙するような課題を抱えるものであった。まず、使用するパワー回路部品３として放熱特性を考慮した大型パッケージのものを採用するだけでなく、より放熱特性を高めるため、基板２に搭載する前に放熱用のヒートシンク４を取り付けて基板２に実装しており、このため基板２の大型化が避けられず、当然のことながらパワー回路部品３に放熱用ヒートシンク４を取り付ける前工程が必要になるなど、製造工程が複雑化するといった課題があった。また、基板２を貫通するスルーホールにコネクタ１のリード端子１ａを通し、半田槽に流すことにより半田付けしていたため、ある程度のリード間ピッチが不可欠であり、しかもスルーホールは２列配置であるため、基板２上にデッドスペースが生じてしまい、基板２自体も大型化せざるを得ない等の課題があった。さらにまた、基板２上に大電流用の幅広の導電パターン８を配線するため、基板２のサイズはさらに大型化してしまい、またこうした大電流通電用の導電パターン８からの熱的なストレスが基板２に加わりやすく、回路動作の信頼性を損ないやすい等の課題があった。
【０００５】本発明は、上記課題を解決したものであり、高放熱性を確保した上で基板サイズを小型化し、製造工程を簡略化するとともに高信頼性を有するパワー回路実装ユニットを提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段］上記目的を達成するため、本発明は、コネクタが一体成型されたケースと、該ケース内に組み付けた基板と、該基板を前記コネクタに接続するコネクタ接続線と、前記基板に搭載した電子部品と、前記コネクタのリードフレームにベアチップのまま実装したパワー回路部品と、該パワー回路部品を前記基板と前記リードフレームにそれぞれ接続するパワー回路部品接続線とを具備することを特徴とするものである。
【０００７】また、本発明は、前記コネクタが、パワー回路実装用のリードフレームとコネクタ接続用端子をモールド材にてインサートモールドし、前記ケースに一体成型してなること、前記リードフレームが、電流容量が大きく放熱性に優れる金属導体からなること、前記基板が、予め電子部品がリフロー半田付けにより実装されており、接着樹脂材により前記ケース内に接着固定した後、前記パワー回路部品と前記コネクタとに接続すること、前記コネクタ接続線と前記パワー回路部品接続線が、ともに同一工程において接続されるボンディングワイヤであること等を特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について図１ないし図３を参照して説明する。図１は、本発明のパワー回路実装ユニットの一実施形態を示す平面図、図２は、図１に示したパワー回路実装ユニットの一部切截正面図、図３は、図１に示したパワー回路実装ユニットの側面図である。
【０００９】図１ないし図３に示すパワー回路実装ユニット２０は、コネクタ１１が一体成型されたケース１６と、ケース１６内に組み付けたガラスエポキシ基板等の基板１２と、基板１２をコネクタ１１に接続するコネクタ接続線２１と、基板１２に搭載した電子部品１５と、コネクタ１１のリードフレーム２３にベアチップのまま実装したパワー回路部品１３と、パワー回路部品１３を基板１２とリードフレーム２３にそれぞれ接続するパワー回路部品接続線２２等から構成される。コネクタ１１は、パワー回路実装用のリードフレーム２３とコネクタ接続用端子２４をモールド用樹脂材でインサートモールドし、ケース１６に一体成型したものである。なお、リードフレーム２３は、電流容量が大きく放熱性に優れる金属導体等からなり、ヒートシンクに頼らず十分な放熱効果を挙げるため、パワー回路部品１３はベアチップのままＡｇペースト等の熱伝導性に優れる接着樹脂材によりリードフレーム２３上に接着固定される。
【００１０】パワー回路実装ユニット２０の組み立てにさいしては、まず、パワーＦＥＴ等のパワー回路部品１３をベアチップのままリードフレーム２３上に搭載する。次に、予め小電流用の電子部品１５がリフロー半田付けにより実装済みの基板１２を、シリコンゴム材等からなる接着樹脂材によりケース１６内の所定位置に接着固定する。さらに、基板１２とコネクタ１１をアルミニウム製ボンディングワイヤからなるコネクタ接続線２１で電気的に接続し、かつまた基板１２とパワー回路部品１３との間及びパワー回路部品１３とリードフレーム２３をそれぞれアルミニウム製ボンディングワイヤからなるパワー回路部品接続線２２で電気的に接続する。最後に、ケース１６の上面開口部を蓋（図示せず）で覆い、パワー回路実装ユニット２０からなる電子機器の組み立てを終える。かくして電子機器として完成したパワー回路実装ユニット２０は、コネクタ１１のピンコンタクト１９に外部ハーネスのメス側コネクタを挿入することで、外部の電子回路部品等に接続される。
【００１１】このように、上記パワー回路実装ユニット２０は、ケース１６に一体成型されたコネクタ１１のリードフレーム２３にベアチップのままパワー回路部品１３を搭載する構成であるため、リードフレーム２３がパワー回路部品１３のための放熱手段として機能し、従ってパワー回路部品１３に特別な放熱用ヒートシンク等は不要であり、このためパワー回路部品１３が基板１２上で大面積を占有することはなく、基板１２自体の小型化が可能であり、またコネクタ１１がケース１６に一体成型されるため、従来のように基板２を貫通するスルーホールにコネクタ１のリード端子１ａを通し、半田槽に流すことにより半田付けする必要はなく、コネクタ１１の取り付けが非常に簡単であり、またコネクタ１１にもリード間ピッチがさほど要求されないため、基板１２上にデッドスペースが生ずることはない。また、基板１２とコネクタ１１との接続ならびに基板１２とパワー回路部品１３及びリードフレーム２３との接続が、例えばアルミワイヤ等によるワイヤボンディングにより行えるため、このワイヤボンディングを同一工程において実施し、基板１２の小型化及び工程単純化が可能である。さらにまた、パワー回路部品１３を放熱性に優れたリードフレーム２３に実装するため、その他の電子回路部品を実装する部分の基板１２を小型化することができ、従来のパワー回路実装ユニット１０のように、基板２上に大電流通電用の幅広の導電パターン８を配線する必要がなく、大電流通電用の導電パターン８が基板２に熱的なストレスを及ぼすこともないため、搭載回路の動作信頼性を確実に保証することができる。
【００１２】また、コネクタ１１は、パワー回路実装用のリードフレーム２３とコネクタ接続用端子２４をモールド材にてインサートモールドしたから、パワー回路実装用のリードフレーム２３とコネクタ接続用端子２４とをコネクタに内挿した状態でケース１６に一体化することができ、これにより基板２を貫通するスルーホールにコネクタ１のリード端子１ａを通し、半田槽に流すことにより半田付けするといった面倒な工程は不要であり、コネクタ１１とケース１６の一体化とパワー回路実装用リードフレーム２３とコネクタ接続用端子２４の固定とを同時に図り、製造工程の削減が可能である。
【００１３】また、リードフレーム２３は、電流容量が大きく放熱性に優れる金属導体からなるため、基板１２に熱的なストレスを与えたり周囲の回路を動作不安定にすることなく、金属導体からなるリードフレーム２３を介してパワー回路部品１３に大電流を流すことができ、幅広の導電パターン８を必要とした従来装置と異なり、基板１２自体を小型化することができる。
【００１４】さらに、基板１２は、予め電子部品１５がリフロー半田付けにより実装されており、接着樹脂材によりケース１６内に接着固定した後、パワー回路部品１３とコネクタ１１とに接続するため、電子部品１５をリフロー半田付けにより実装した基板１２とリードフレーム２３にベアチップのままパワー回路部品１３を実装したケース１６とを用意し、ケース１６内に接着樹脂材により基板１２を接着固定する第１工程と、ワイヤボンディング等によりパワー回路部品１３とコネクタ１１をそれぞれ基板１２に接続する第２工程を踏むことで、パワー回路実装ユニット２０を簡単かつ効率よく製造することができる。
【００１５】さらにまた、コネクタ接続線２１とパワー回路部品接続線２２は、ともに同一工程において接続されるボンディングワイヤであるため、基板１２とコネクタ１１との接続ならびに基板１２とパワー回路部品１３との接続が、同じ一回のボンディング工程におけるワイヤボンディングにより可能であり、製造工程の短縮が可能である
【００１６】
【発明の効果］以上説明した通り、本発明のパワー回路実装ユニットは、コネクタが一体成型されたケースと、該ケース内に組み付けた基板と、該基板を前記コネクタに接続するコネクタ接続線と、前記基板に搭載した電子部品と、前記コネクタのリードフレームにベアチップのまま実装したパワー回路部品と、該パワー回路部品を前記基板と前記リードフレームにそれぞれ接続するパワー回路部品接続線とを具備する構成であるから、ケースに一体成型されたコネクタのリードフレームにベアチップのままパワー回路部品を搭載したことで、リードフレームがパワー回路部品のための放熱手段として機能し、従ってパワー回路部品に特別な放熱用ヒートシンクは不要であり、このためパワー回路部品が基板上で大面積を占有することはなく、基板自体の小型化が可能であり、またコネクタがケースに一体成型されるため、従来のように基板を貫通するスルーホールにコネクタのリード端子を通し、半田槽に流すことにより半田付けする必要はなく、コネクタの取り付けが非常に簡単であり、またコネクタにもリード間ピッチがさほど要求されないため、基板上にデッドスペースが生ずることはなく、さらにまた、基板とコネクタとの接続ならびに基板とパワー回路部品との接続が、例えばアルミワイヤ等によるワイヤボンディングにより行えるため、このワイヤボンディングを同一工程において実施し、基板の小型化及び工程単純化が可能であり、さらにまたパワー回路部品を放熱性に優れたリードフレームに実装するため、その他の電子回路部品を実装する部分の基板を小型化することができ、従来のパワー回路実装ユニットのように、基板上に大電流通電用の幅広の導電パターンを配線する必要がなく、大電流通電用の導電パターンが基板に熱的なストレスを及ぼすこともないため、搭載回路の動作信頼性を確実に保証することができる等の優れた効果を奏する。
【００１７】また、コネクタは、パワー回路実装用のリードフレームとコネクタ接続用端子をモールド材にてインサートモールドしたから、パワー回路実装用のリードフレームとコネクタ接続用端子とをコネクタに内挿した状態でケースに一体化することができ、これにより基板を貫通するスルーホールにコネクタのリード端子を通し、半田槽に流すことにより半田付けするといった面倒な工程は不要であり、コネクタとケースの一体化とパワー回路実装用リードフレームとコネクタ接続用端子の固定とを同時に図り、製造工程の削減が可能である等の効果を奏する。
【００１８】また、リードフレームは、電流容量が大きく放熱性に優れる金属導体からなるため、基板に熱的なストレスを与えたり周囲の回路を動作不安定にすることなく、金属導体からなるリードフレームを介してパワー回路部品に大電流を流すことができ、幅広の導電パターンを必要とした従来装置と異なり、基板自体を小型化することができる等の効果を奏する。
【００１９】さらに、基板は、予め電子部品がリフロー半田付けにより実装されており、接着樹脂材により前記ケース内に接着固定した後、前記パワー回路部品と前記コネクタとに接続するため、電子部品をリフロー半田付けにより実装した基板とリードフレームにベアチップのままパワー回路部品を実装したケースとを用意し、ケース内に接着樹脂材により基板を接着固定する第１工程と、ワイヤボンディング等によりパワー回路部品と前記コネクタをそれぞれ基板に接続する第２工程を踏むことで、パワー回路実装ユニットを簡単かつ効率よく製造することができる等の効果を奏する。
【００２０】さらにまた、コネクタ接続線とパワー回路部品接続線は、ともに同一工程において接続されるボンディングワイヤであるため、基板とコネクタとの接続ならびに基板とパワー回路部品との接続が、同じ一回のボンディング工程におけるワイヤボンディングにより可能であり、製造工程の短縮が可能である等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のパワー回路実装ユニットの一実施形態を示す平面図である。
【図２】図１に示したパワー回路実装ユニットの一部切截正面図である。
【図３】図１に示したパワー回路実装ユニットの側面図である。
【図４】従来のパワー回路実装ユニットの一例を示す平面図である。
【図５】図４に示したパワー回路実装ユニットの一部切截正面図である。
【図６】図４に示したパワー回路実装ユニットの側面図である。
【符号の説明】
１１コネクタ
１２基板
１３パワー回路部品
１５電子部品
１６ケース
１９ピンコンタクト
２０パワー回路実装ユニット
２１コネクタ接続線
２２パワー回路部品接続線
２３リードフレーム
２４コネクタ接続用端子

【特許請求の範囲】
【請求項１】コネクタが一体成型されたケースと、該ケース内に組み付けた基板と、該基板を前記コネクタに接続するコネクタ接続線と、前記基板に搭載した電子部品と、前記コネクタのリードフレームにベアチップのまま実装したパワー回路部品と、該パワー回路部品を前記基板と前記リードフレームにそれぞれ接続するパワー回路部品接続線とを具備することを特徴とするパワー回路実装ユニット。
【請求項２】前記コネクタは、パワー回路実装用のリードフレームとコネクタ接続用端子をモールド材にてインサートモールドし、前記ケースに一体成型してなることを特徴とする請求項１記載のパワー回路実装ユニット。
【請求項３】前記リードフレームは、電流容量が大きく放熱性に優れる金属導体からなることを特徴とする請求項１記載のパワー回路実装ユニット。
【請求項４】前記基板は、予め電子部品がリフロー半田付けにより実装されており、接着樹脂材により前記ケース内に接着固定した後、前記パワー回路部品と前記コネクタとに接続することを特徴とする請求項１記載のパワー回路実装ユニット。
【請求項５】前記コネクタ接続線と前記パワー回路部品接続線は、ともに同一工程において接続されるボンディングワイヤであることを特徴とする請求項１記載のパワー回路実装ユニット。

【図１】