(57)【要約】【課題】スペーサの位置合わせを容易に行うことができる回路モジュールを提供する。【解決手段】回路モジュール１０は、スイッチング素子１１と、スイッチング素子１１の上面１０ａにスペーサ１２を介して積層されスイッチング素子１１に対し電気的に接続する信号線１８を有するドライバ基板１３と、を備えている。スペーサ１２には、積層方向に沿って延びる貫通孔１６が形成されており、信号線１８は、貫通孔１６内を通ってスイッチング素子１１に電気的に接続されている。このように、回路モジュール１０では、スペーサ１２の貫通孔１６に信号線１８を挿通させることでスペーサ１２の位置を合わせることができ、例えばスペーサ１２やスイッチング素子１１の大きさが変わっても、その都度に治具でスペーサ１２の位置合わせを行う必要性を低減できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品と、
前記電子部品の表面にスペーサを介して積層され、前記電子部品に対し電気的に接続する信号線を有する回路基板と、を備え、
前記スペーサには、前記電子部品及び前記回路基板の積層方向に沿って延びる貫通孔が形成されており、
前記信号線は、前記貫通孔内を通って前記電子部品に電気的に接続されていることを特徴とする回路モジュール。
【請求項２】
前記回路基板の前記電子部品側の主面には、前記信号線を内蔵する接続部が前記電子部品側に突出するように設けられており、
前記接続部は、前記貫通孔に嵌められていると共に、前記電子部品の前記表面に設けられた信号パッドに電気的に接続されていることを特徴とする請求項１記載の回路モジュール。
【請求項３】
前記スペーサは、前記電子部品の前記表面に設けられた電極パッドに電気的に接続されており、
前記スペーサには、バスバーが設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の回路モジュール。
【請求項４】
前記電子部品は、半導体素子、基板又はバスバーであることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項記載の回路モジュール。
【請求項５】
前記回路基板とは別の他の回路基板を備え、
前記電子部品は、前記他の回路基板における一方の主面上に設けられており、
前記他の回路基板における他方の主面側には、当該他の回路基板を冷却するための冷却部が設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項記載の回路モジュール。
【請求項６】
電子部品と、前記電子部品上に積層され積層方向に沿って延びる貫通孔を有するスペーサと、前記スペーサ上に積層され前記電子部品に電気的に接続される信号線を有する回路基板と、を備えた回路モジュールを製造する製造方法であって、
前記電子部品の表面に前記スペーサを介して前記回路基板を積層する積層工程と、
前記信号線を前記貫通孔内を通して前記電子部品に電気的に接続する接続工程と、を含むことを特徴とする回路モジュールの製造方法。
【請求項７】
前記回路基板の前記電子部品側の主面には、前記信号線を内蔵する接続部が前記電子部品側に突出するように設けられており、
前記接続工程では、前記接続部を、前記貫通孔に嵌めると共に前記電子部品の前記表面に設けられた信号パッドに電気的に接続することを特徴とする請求項６記載の回路モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路モジュール及び回路モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回路モジュールに関する技術として、例えば特許文献１に記載された半導体装置が知られている。この半導体装置では、ＭＯＳトランジスタ又はバイポーラトランジスタ等の半導体素子が半導体層の活性領域に配置されている。また、この半導体装置においては、半導体素子が配置されない非活性領域が活性領域に囲まれ、当該非活性領域上のコンタクトホールを介して半導体層に放熱用電極が形成され、これにより、半導体素子が自己加熱により熱破壊することが防止されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１８２１２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述したように回路モジュールでは、例えばドライバを内蔵する構造とすると、スイッチング素子等の電子部品のすぐ近くに回路基板を設置することが望まれるため、電子部品の表面にスペーサを介して回路基板が積層される場合がある。この場合、電子部品に対しスペーサを治具によって精度よく位置合わせする必要があることから、スペーサや電子部品の大きさが変わると、その都度、スペーサ等の大きさに応じた治具が要される。そのため、スペーサの位置合わせを行うことが困難となるおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、スペーサの位置合わせを容易に行うことができる回路モジュール及び回路モジュールの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る回路モジュールは、電子部品と、電子部品の表面にスペーサを介して積層され、電子部品に対し電気的に接続する信号線を有する回路基板と、を備え、スペーサには、電子部品及び回路基板の積層方向に沿って延びる貫通孔が形成されており、信号線は、貫通孔内を通って電子部品に電気的に接続されていることを特徴とする。
【０００７】
この回路モジュールでは、スペーサの貫通孔に信号線を挿通させることでスペーサの位置を合わせることができ、例えばスペーサや電子部品の大きさが変わっても、その都度に治具でスペーサの位置合わせを行う必要性を低減することができる。すなわち、スペーサの位置合わせを容易に行うことが可能となる。
【０００８】
また、回路基板の電子部品側の主面には、信号線を内蔵する接続部が電子部品側に突出するように設けられており、接続部は、貫通孔に嵌められていると共に、電子部品の表面に設けられた信号パッドに電気的に接続されていることが好ましい。これにより、接続部を貫通孔に嵌めて信号パッドに電気的に接続することで、信号線を電子部品に電気的に接続する同時に、スペーサの位置合わせを行うことが可能となる。
【０００９】
また、スペーサは、電子部品の表面に設けられた電極パッドに電気的に接続されており、スペーサには、バスバーが設けられていることが好ましい。このように電子部品の電極パッド上にスペーサを電気的に接続して搭載する場合、スペーサを所定の場所に設置する必要性が高いことから、スペーサの位置合わせを容易に行うという上記作用効果は特に有効である。なお、スペーサに設けられたバスバーは、例えば上アームの素子とすると出力バスバーを構成し、下アームの素子とするとＮバスバーを構成する。
【００１０】
また、上記作用効果を好適に奏する構成として、具体的には、電子部品は、半導体素子、基板又はバスバーである構成が挙げられる。
【００１１】
また、回路基板とは別の他の回路基板を備え、電子部品は、他の回路基板における一方の主面上に設けられており、他の回路基板における他方の主面側には、当該他の回路基板を冷却するための冷却部が設けられていることが好ましい。これにより、電子部品を好適に放熱し冷却することができる。
【００１２】
また、本発明に係る回路モジュールの製造方法は、電子部品と、電子部品上に積層され積層方向に沿って延びる貫通孔を有するスペーサと、スペーサ上に積層され電子部品に電気的に接続される信号線を有する回路基板と、を備えた回路モジュールを製造する製造方法であって、電子部品の表面にスペーサを介して回路基板を積層する積層工程と、信号線を貫通孔内を通して電子部品に電気的に接続する接続工程と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
この回路モジュールの製造方法においても、例えばスペーサや電子部品の大きさが変わっても、その都度に治具でスペーサの位置合わせを行う必要性を低減することができる。すなわち、スペーサの位置合わせを容易に行うことが可能となる。
【００１４】
このとき、回路基板の電子部品側の主面には、信号線を内蔵する接続部が電子部品側に突出するように設けられており、接続工程では、接続部を、貫通孔に嵌めると共に電子部品の表面に設けられた信号パッドに電気的に接続することが好ましい。このように、接続部を貫通孔に嵌めて信号パッドに電気的に接続することで、信号線を電子部品に電気的に接続する同時に、スペーサの位置合わせを行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、スペーサの位置合わせを容易に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る回路モジュールを示す概略分解斜視図である。
【図２】図１のII−II線に沿っての一部断面図である。
【図３】図１の回路モジュールが構成する回路の一例を示す回路図である。
【図４】（ａ）は変形例に係るスイッチング素子及びスペーサを示す概略分解斜視図、（ｂ）は他の変形例に係るスイッチング素子及びスペーサを示す概略分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。
【００１８】
図１は本発明の一実施形態に係る回路モジュールを示す概略分解斜視図、図２は図１のII−II線に沿っての一部断面図、図３は図１の回路モジュールが構成する回路の一例を示す回路図である。図１，２に示すように、本実施形態の回路モジュール１０は、自動車等の車両に搭載されるものであり、例えばインバータ回路又はコンバータ回路の一部を構成する。ここでの回路モジュール１０は、ドライバ内蔵の構造を前提としており、図３に示す回路を構成する。
【００１９】
この回路モジュール１０は、スイッチング素子（電子部品，半導体素子）１１と、スペーサ１２と、ドライバ基板（回路基板）１３と、を備え、これらがこの順に積層されて構成されている。スイッチング素子１１は、直方体外形のチップ状を呈しており、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）素子が用いられている。このスイッチング素子１１は、上面（表面）１１ａにおける中央部の矩形領域に設けられた信号パッド１４と、上面１１ａにおける信号パッド１４の周囲の矩形環状領域に設けられたエミッタ側としての電極パッド１５と、を有している。
【００２０】
スペーサ１２は、直方体外形を呈しており、例えば導電材料で形成されている。スペーサ１２の外形は、積層方向（図示上下方向）から見て、電極パッド１５の外形と一致するように形成されている。スペーサ１２には、積層方向に延びる貫通孔１６が形成されている。換言すると、スペーサ１２は、上面１２ａの中央部から積層方向に沿って真っ直ぐ延びて下面１２ｂに至る貫通孔１６を有している。貫通孔１６は、積層方向から見て、信号パッド１４よりも大きい断面矩形状とされている。また、スペーサ１２の側面には、バスバー１７が突設されている。バスバー１７は、回路モジュール１０が例えば上アーム２の素子としたとき出力バスバー４を構成し、例えば下アーム３の素子としたときＮバスバー５を構成する（図３参照）。
【００２１】
このスペーサ１２は、その下面１２ｂが電極パッド１５と一致するようスイッチング素子１１の上面１１ａに積層され、その貫通孔１６から信号パッド１４が露出する状態となっている。このとき、スペーサ１２の下面１２ｂが半田２１ｘを介して電極パッド１５に電気的に接続され、これにより、スペーサ１２がスイッチング素子１１に固定されている。
【００２２】
ドライバ基板１３は、矩形板状を呈しており、信号線１８を複数（ここでは、４つ）有している。信号線１８は、例えばゲート駆動信号を伝送するためのものであり、ドライバ基板１３の上面１３ａ上にて中央部に向かって延在するように設けられている。また、ドライバ基板１３の下面（スイッチング素子１１側の主面）１３ｂにおいて中央部には、信号線１８を内蔵する突起部（突起構造）としての接続部１９が設けられている。なお、ドライバ基板１３の主面は、ドライバ基板１３の厚さ方向に沿う方向を法線方向とする表面であって、当該厚さ方向に沿う側面に交差（直交）する面である。
【００２３】
接続部１９は、スペーサ１２の貫通孔１６と対応する外形形状を呈している。ここでの接続部１９は、貫通孔１６内に嵌合されて保持されるように、積層方向から見て貫通孔１６と略等しい矩形外形形状を有している。また、接続部１９は、スペーサ１２の上下厚さと同程度だけ下方へ突出している。これにより、信号線１８は、接続部１９内において下方に向かって延びることになる。
【００２４】
このドライバ基板１３は、その接続部１９がスペーサ１２の貫通孔１６内に挿通されて嵌められると共に、スペーサ１２の上面１２ａに積層されている。そして、接続部１９の先端が信号パッド１４に電気的に接続され、信号線１８がスイッチング素子１１に電気的に接続されている。
【００２５】
また、回路モジュール１０は、回路板２０（他の回路基板）を備えている。回路板２０は、スイッチング素子１１のコレクタ側としての下面１１ｂに対し、半田２１ｙを介して電気的に接続されて固定されている。つまり、スイッチング素子１１は、回路板２０の上面（一方の主面）２０ａ上に設けられている。この回路板２０は、回路モジュール１０においていわゆる熱マスを構成し、例えばＤＢＣ基板やＤＢＡ基板等のセラミック基板が用いられている。回路板２０の下面（他方の主面）２０ｂには、当該回路板２０を冷却するための冷却部２２が電気絶縁体を介して接続されている。なお、回路板２０の主面は、回路板２の厚さ方向に沿う方向を法線方向とする表面であって、当該厚さ方向に沿う側面に交差（直交）する面である。
【００２６】
また、回路板２０の側面には、バスバー２３が突設されている。バスバー２３は、回路モジュール１０が例えば上アーム２の素子としたときＰバスバー６を構成し、例えば下アーム３の素子としたとき出力バスバー４を構成する（図３参照）。
【００２７】
このような回路モジュール１０を製造する場合において、ドライバ基板１３をスイッチング素子１１の上部にスペーサ１２を介して設置する際には、まず、信号パッド１４上にスペーサ１２の貫通孔１６が位置するように（貫通孔１６内で信号パッド１４が露出するように）スペーサ１２の位置を合わせた後、スイッチング素子１１の上面１１ａの電極パッド１５に半田２１ｘを介して当該スペーサ１２を接合する。
【００２８】
これと共に、ドライバ基板１３の接続部１９をスペーサ１２の貫通孔１６に挿入して嵌め込み、ドライバ基板１３をスペーサ１２に装着する。そしてこの状態で、接続部１９を信号パッド１４にリフローより接合する。以上により、スイッチング素子１１、スペーサ１２及びドライバ基板１３が、互いに位置合わせされつつ電気的に接続されて固定されることとなる。
【００２９】
ところで、従来、スイッチング素子１１上（特に電極パッド１５上）にスペーサ１２を搭載する場合、決めた場所にずれ無くスペーサ１２設置する必要があるため、通常、位置合わせ用の専用治具を使って調整する必要がある。よって、例えば走行（インバータ）と昇圧（コンバータ）との違いや、小容量と中容量と大容量との違いのようにスイッチング素子１１のサイズが変わる組み合わせでは、スイッチング素子１１やスペーサ１２のサイズが様々に異なるため、治具も別に用意して位置合わせを行う必要がある。
【００３０】
これに対し、本実施形態では、上述したように、信号線１８が内蔵された接続部１９をスペーサ１２の貫通孔１６に挿通させることでスペーサ１２の位置が合わせられる。よって、治具によりスペーサ１２の位置合わせを行う必要性を低減することができ、スペーサ１２の位置合わせを容易に行うことが可能となる。その結果、例えば回路モジュール１０では、スイッチング素子１１とスペーサ１２とドライバ基板１３との間の位置ずれを好適に防止することができる。また、スペーサ１２に貫通孔１６を設けるだけで位置合わせを容易に行うことができるため、スペーサ１２の構成を簡素化することが可能となる。
【００３１】
また、従来技術によれば、位置合わせ（位置決め）は、ドライバ基板１３の信号線１８の接合の際と、治具設置の際の２回実施することが一般的である。例えば、スイッチング素子１１の位置を先に決めて接合した後、スイッチング素子１１の認識マークを使ってスペーサ１２の位置決めを実施する。それとは別で、もう一度スイッチング素子１１上の認識マークを使って、信号線１８を接続するための位置合わせを実施する。
【００３２】
これに対し、本実施形態では、上述したように、接続部１９を貫通孔１６に嵌めて信号パッド１４に電気的に接続することで、信号線１８及びスイッチング素子１１を電気的に接続する同時に、スペーサ１２の位置合わせを行う（スペーサ１２をスイッチング素子１１上の決めた位置に到着させる）ことが可能となる。つまり、１回の位置合わせのみで、信号線１８及びスペーサ１２の位置合わせを同時に行うことができる。
【００３３】
図４は、変形例に係るスイッチング素子及びスペーサを示す概略分解斜視図である。図４に例示するように、スイッチング素子１１及びスペーサ１２のサイズが変わっても、信号パッド１４のサイズは変わらない。そのため、本実施形態では、接続部１９のサイズも変わらず、ひいては貫通孔１６のサイズも変わらない。すなわち、本実施形態では、位置合わせにおける汎用性を高めることが可能となる。
【００３４】
その結果、従来、前述のように、スイッチング素子１１のサイズが変わったらスペーサ１２が変わって治具も変わっていたのに対し、本実施形態では、スペーサ１２のサイズが変わっても、貫通孔１６のサイズは変わらずにドライバ基板１３の接続部１９も変わらないことから、１つ（１タイプ）の接続部１９のみで対応可能となる。
【００３５】
また、本実施形態では、上述したように、スペーサ１２がスイッチング素子１１の電極パッド１５に電気的に接続されており、スペーサ１２には、バスバー１７が設けられている。このようにスイッチング素子１１の電極パッド１５上にスペーサ１２を電気的に接続して搭載する場合、スペーサ１２を所定の場所に設置する必要性が高いことから、スペーサ１２の位置合わせを容易に行うという上記作用効果は特に有効である。また、スペーサ１２に設けられたバスバー１７は、上アームの素子とすると出力バスバーを構成することができ、下アームの素子とするとＮバスバーを構成することができる。
【００３６】
また、本実施形態では、上述したように、スイッチング素子１１が回路板２０の上面２０ａ上に設けられており、回路板２０の下面２０ｂ側に冷却部２２が設けられている。この場合、スペーサ１２の位置合わせを容易に行う上記作用効果に加え、スイッチング素子１１を好適に放熱し冷却するという作用効果が奏される。
【００３７】
なお、スイッチング素子１１のすぐ近くにドライバ基板１３が設置される場合、ドライバ基板１３はスイッチング素子１１の上部に設置されるため、ドライバ基板１３の駆動信号を垂直に信号パッド１４に繋ぐルートを確保する構成が必要となる。この点、本実施形態では、ドライバ基板１３の下面１３ｂの接続部１９によって信号線１８をスイッチング素子１１に接合することができる。
【００３８】
ちなみに、スイッチング素子１１とドライバ基板１３とを接続する場合、テープボンドやワイヤボンド等による電流経路を用いると、スイッチング素子１１の上面１１ａの中央部を避けて通す必要がある。そのため、信号パッド１４が上面１１ａに中央配置されたスイッチング素子１１に対しては、テープボンドやワイヤボンドによる電流経路よりも、スペーサ１２及びバスバー１７による本実施形態の電流経路が好ましい。
【００３９】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用してもよい。
【００４０】
例えば、上記実施形態は、電子部品としてスイッチング素子１１を備えているが、これに限定されるものではない。電子部品は、例えば他の半導体素子であってもよいし、回路基板等の基板であってもよいし、バスバーであってもよい。
【００４１】
また、上記実施形態では、積層方向から見て、貫通孔１６を断面矩形状とし、接続部１９を矩形外形形状としているが、接続部１９が貫通孔１６内で保持されて位置決め可能であれば、貫通孔１６及び接続部１９の形状は限定されるものではない。例えば、断面円形の貫通孔１６に対し、円形外形形状又は多角形外形形状の接続部１９を嵌合する場合や、断面多角形の貫通孔１６に対し、円形外形形状又は多角形外形形状の接続部１９を嵌合する場合がある。
【００４２】
また、上記実施形態では、回路板２０の上面２０ａを一方の主面とし、下面２０ｂを他方の主面としたが、下面２０ｂを一方の主面とし、上面２０ａを他方の主面としてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１０…回路モジュール、１１…スイッチング素子（電子部品，半導体素子）、１１ａ…表面、１２…スペーサ、１３…ドライバ基板（回路基板）、１３ｂ…下面（回路基板の電子部品側の主面）、１４…信号パッド、１５…電極パッド、１６…貫通孔、１７…バスバー、１８…信号線、１９…接続部、２０…回路板（他の回路基板）、２０ａ…上面（一方の主面）、２０ｂ…下面（他方の主面）、２２…冷却部。
【図１】
2013065616.tif 000003
【図２】
2013065616.tif 000004
【図３】
2013065616.tif 000005
【図４】
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