(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板と、この上に設けたシート状の熱硬化性樹脂と無機フィラーとを含む伝熱層と、この伝熱層に固着したリードフレームと、このリードフレームの一部を前記伝熱層から略垂直に折り曲げてなる複数本の接続端子と、を有する放熱基板と、
前記放熱基板に、略平行に設置し、前記接続端子の一本以上で接続した第１の回路基板と、
前記放熱基板と、前記第１の回路基板との間に設置し、前記接続端子の残りの１本以上で接続した第２の回路基板と、からなる回路モジュールであって、
前記第２の回路基板と、前記第１の回路基板との間を、折り返し部を有する基板間接続端子を鉛フリー半田で実装することで接続している回路モジュール。
【請求項２】
基板間接続端子は、その一部以上に弾性構造を有している請求項１記載の回路モジュール。
【請求項３】
基板間接続端子に、板状の金属バネ材あるいはリン青銅のいずれか1つ以上を用いている請求項１記載の回路モジュール。
【請求項４】
少なくとも１以上の折り返し部を介して、基板間接続端子の一方以上を回路基板に実装する請求項１記載の回路モジュール。
【請求項５】
金属板と、この上に設けたシート状の熱硬化性樹脂と無機フィラーとを含む伝熱層と、この伝熱層に固定したリードフレームと、からなる放熱基板を用意する工程と、
前記放熱基板に、略平行に複数の回路基板を設置する工程と、
前記複数の回路基板間の電気的接続において、少なくとも一方以上の前記回路基板の接続に、基板間接続端子の一方以上の折り返し部を鉛フリー半田によって接続する工程と、
を有する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、複写機やスキャナーのようなＯＡ機器等の電源回路に用いる、回路モジュールとその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、オフィスの効率化の要求に伴い、複写機やスキャナー等のＯＡ機器は、更なる小型化、高速化が求められている。そしてこの高速化のニーズに対応するため、電源回路自体には更なる大電力化が求められる。
【０００３】
その結果、電源回路に用いる回路モジュールの小型化、高放熱化が求められる。
【０００４】
図１３（Ａ）（Ｂ）は、共に従来の回路モジュールの一例について説明する断面図である。
【０００５】
図１３（Ａ）（Ｂ）において、アルミベース板１の上には、絶縁接着剤２を介してリードフレーム３が固定され、一種の放熱構造を構成している。そしてリードフレーム３の上にはパワー半導体４が実装されている。一方、パワー半導体４を制御する一般電子部品６等は、複数の回路基板５ａ、５ｂに実装された状態で、外装部７に支えられ、半田８によってリードフレーム３の一部に接続されている。
【０００６】
図１３（Ａ）は、予めリードフレーム３に半田８で固定した第１の回路基板５ａの上に、更に第２の回路基板５ｂをセットする様子を示す。図１３（Ｂ）は、第２の回路基板５ｂとリードフレーム３との間を鉛フリー半田８により接続する様子を示す。図１３（Ｂ）に示すように、第２の回路基板５ｂと、リードフレーム３とを鉛フリー半田８によって接続しようとした場合、この鉛フリー半田付け熱が、リードフレーム３を伝って、第１の回路基板５ａとリードフレーム３との鉛フリー半田付け部分（例えば、点線９で示した部分）の半田８を再熔解（再溶解として書かれる場合もある）させてしまい、半田浮き（あるいは半田割れ）等の課題を生じさせてしまう。そしてこの半田浮きは、肉眼で見える場所に設置した回路基板５ｂではなくて、回路基板５ｂの下に影になって隠れて見えない方の回路基板５ａにおいて発生するため、半田浮きの発生の有無の確認は、極めて困難となる。
【０００７】
一方、市場からは回路モジュールの更なる薄型化が求められており、複数の回路基板５ａ、５ｂの隙間は更に狭くする必要があり、その結果、上層の回路基板（例えば回路基板５ｂ）の鉛フリー半田付け時に、下層（あるいは内層、例えば回路基板５ａ）に半田浮きが発生しやすくなる。
【０００８】
こうした半田浮きは、特に鉛フリー半田の、手半田（機械やロボットを使った半田付けも手半田の一種である）で特に発生しやすい。
【０００９】
次に、図１４（Ａ）〜（Ｃ）を用いて、鉛フリー半田を用いた場合の課題について説明する。図１４（Ａ）〜（Ｃ）は、共に鉛フリー半田に特有的に発生する課題について模式的に説明する断面図である。
【００１０】
図１４（Ａ）は、回路基板５ａのランド（図示していない）との界面に発生した課題部分を説明する断面図である。図１４（Ａ）において、課題部分１０ａは、半田浮き（あるいは、フィレット剥離、リフトオフ）と呼ばれることもある。
【００１１】
図１４（Ｂ）は、リードフレーム３との界面に発生した課題部分１０ｂを説明する断面図である。図１４（Ｂ）において、課題部分１０ｂは、半田浮き以外に亀裂や割れと呼ばれることもある。
【００１２】
図１４（Ｃ）は、  半田付け部の中央付近に発生した課題部分１０ｃを説明する断面図である。図１４（Ｃ）において、課題部分１０ｃは、「引け巣」と呼ばれるものであり、例えばＳｎ−Ａｇ系鉛フリー半田で発生しやすいものであり、半田の凝固過程でＳｎの針状結晶がフィレット表面に露出したり、その界面に隙間が生じる現象である。
【００１３】
図１４（Ａ）（Ｂ）に示す回路基板５ａに発生した課題部分１０ａ、１０ｂのような半田浮きや、課題１０ｃの引け巣は、上層に設置した回路基板（図示していない）の半田付け時に発生しやすい。
【００１４】
例えば課題部分１０ａ、１０ｂで説明した半田浮きとは、半田フィレットと回路基板のランドとの界面の剥離減少であり、リフトオフまたフィレット剥離とも呼ばれるものであり、鉛フリー半田特有の課題として指摘されている。
【００１５】
そして課題部分１０ａ、１０ｂで説明した半田浮きや、課題部分１０ｃで説明した引け巣は、一度半田付けされた部分が、再加熱され、鉛フリー半田が再溶融した場合に発生しやすく、機器の信頼性等に影響を与える課題の１つである。
【００１６】
更に図１４（Ａ）〜（Ｃ）で説明したような、課題部分１０ａ〜１０ｃが発生しやすい第１の回路基板５ａは、第２の基板５ｂに隠れてしまうため、半田浮きや引け巣等の課題部分１０ａ〜１０ｃの発生の有無を光学的（あるいは目視等による検査において）発見することは極めて困難となる。
【００１７】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば特許文献１、非特許文献１が知られている。
【特許文献１】特許第３５４７３３３号公報
【非特許文献１】松下電工技報（Ｆｅｂ．２００３）の第２３頁〜第２９頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかし図１４（Ａ）〜（Ｃ）で示したように、放熱基板の上に、複数の回路基板を積層し、互いに電気接続する場合、上層の回路基板５ｂの半田付け時に、半田付け済みの下層の回路基板５ａにおいて、半田８の再熔解等による鉛フリー半田特有の課題部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃ等が発生する可能性があった。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
そこで本発明は、上記課題を解決するために、金属板と、この上に設けたシート状の熱硬化性樹脂と無機フィラーとを含む伝熱層と、この伝熱層に固着したリードフレームと、このリードフレームの一部を前記伝熱層から略垂直に折り曲げてなる複数本の接続端子と、を有する放熱基板と、前記放熱基板に、略平行に設置し、前記接続端子の一本以上で接続した第１の回路基板と、前記放熱基板と、前記第１の回路基板との間に設置し、前記接続端子の残りの１本以上で接続した第２の回路基板と、からなる回路モジュールであって、前記第２の回路基板と、前記第１の回路基板との間を、折り返し部を有する基板間接続端子を鉛フリー半田で実装することで接続している回路モジュールとする。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように、本発明によれば、複数の回路基板間の接続を、折り返し部を有する基板間接続端子で接続することで、上層部の回路基板の半田付け時に、半田付け済みの下層部の回路基板の半田付け部分の鉛フリー半田が再熔解することがなく、下層部の回路基板等に半田浮き等の課題が発生しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
なお本発明の実施の形態に示された一部の製造工程は、成型金型等を用いて行われる。但し説明するために必要な場合以外は、成形金型は図示していない。また図面は模式図であり、各位置関係を寸法的に正しく示したものではない。
【００２２】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１として、半田浮きの発生を抑制した回路モジュールの構造について、図面を参照しながら説明する。
【００２３】
図１は、シャーシに取り付けた回路モジュールについて説明する断面図である。図１において、１０１はシャーシであり、シャーシ１０１は筐体等も含む。１０２は回路モジュールであり、回路モジュール１０２をネジ等（図示していない）でシャーシ１０１に固定することで、回路モジュール１０２に発生した熱をシャーシ１０１等に放熱する。
【００２４】
１０３は金属板、１０４は伝熱層、１０５ａ、１０５ｂは接続端子であり、シート状の伝熱層１０４に埋め込んだリードフレーム（図示していない）の一部を、伝熱層１０４から略垂直に折り曲げたものである。
【００２５】
１０６は第１の回路基板、１０７は第２の回路基板である。なお第１、第２の回路基板１０６、１０７としては、市販のガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸してなるプリント配線板を用いることができる。１０８は鉛フリー半田、１０９は基板間接続端子であり、基板間接続端子１０９の一部以上には放熱構造を設けている。基板間接続端子１０９の一部以上に放熱構造（例えば、図１のＵ字部分、あるいは後述する図８に示すＵ字部分）を設けることで、予め第２の回路基板１０７に基板間接続端子１０９の一端を鉛フリー半田１０８によって固定した後であっても、この基板間接続端子１０９の残りの一端を第１の回路基板１０６に半田付けすることができ、この半田付けにおいて第２の回路基板１０７と基板間接続端子１０９との間に半田浮きは発生しない。これは基板間接続端子１０９の一部以上に、折り返し部（例えば後述する図８に示す折り返し部１２１）を設けることによって、半田浮きを発生させるだけの熱量が伝わらないためである。
【００２６】
また接続端子１０５ａは第１の回路基板１０６に接続され、接続端子１０５ｂは第２の回路基板１０７にと、別々に接続されている。そして同じ１本の接続端子１０５ａ、１０５ｂによって、第１の回路基板１０６と第２の回路基板１０７との間を電気的に接続することは無い。これは半田浮き（例えば図１４（Ａ）（Ｂ））を防ぐためである。
【００２７】
１１０は異形部品であり、例えばトランスやチョークコイル等である。１１１は点線、１１２は開口部であり、例えば第１の回路基板１０６に点線１１１で示すような開口部１１２を設けることで、異形部品１１０の低背化実装を実現する。
【００２８】
また図１に示す回路モジュール１０２では、一枚の大きな回路基板の代わりに、第１、第２の回路基板１０６、１０７等のように複数枚の回路基板を厚み方向に基板間接続端子１０９を用いて、積層、接続している。これは図１に示すように、複数枚の回路基板を厚み方向に、基板間接続端子１０９を用いて積層、接続することで回路モジュール１０２の小型化やノイズ対策を行うためである。
【００２９】
そして図１に示すように第１や第２の回路基板１０６、１０７に実装した各種電子部品（例えば、信号処理用の半導体素子やチップ部品等。共に図１において図示していない）の実装位置を最適化する。例えばＥＳＬ（等価直列インダクタンス）が課題となる電子部品の場合、第２の回路基板１０７側に実装することで、第１の回路基板１０６に実装した場合に比べ、低インダクタンスが得られるため、動作の安定化（例えば、電気信号の綺麗さ）が可能となる。
【００３０】
また温度上昇が課題となる電子部品等は、第１の回路基板１０６側に実装することで、伝熱層１０４上のリードフレームに直接固定した発熱部品（図示していない）からの熱的影響を抑えられる。また第２の回路基板１０７を、一種のノイズ遮断壁として用いることで、第１の回路基板１０６に対するノイズの影響を抑える。
【００３１】
以上のように、金属板１０３と、この金属板１０３上に設けたシート状の熱硬化性樹脂と無機フィラーとを含む伝熱層１０４と、この伝熱層１０４に固着したリードフレーム（図示していない）と、このリードフレームの一部を前記伝熱層１０４から略垂直に折り曲げてなる複数本の接続端子１０５ａ、１０５ｂと、を有する放熱基板（例えば後述する図２における放熱基板１１３）と、前記放熱基板に、略平行に設置し、前記接続端子１０５ａの一部（例えば１本以上）で接続した第１の回路基板１０６と、前記放熱基板と、前記第１の回路基板１０６との間に設置し、接続端子１０５ｂ（例えば、第１の回路基板１０６には接続していない接続端子１０５ｂ）で接続した第２の回路基板１０７と、からなる回路モジュール１０２であって、前記第２の回路基板１０７と、前記第１の回路基板１０６との間は、折り返し部を有する基板間接続端子１０９を鉛フリー半田１０８で実装することで接続している回路モジュール１０２とすることで、半田浮き等の発生を抑制できる信頼性の高い回路モジュール１０２を提供する。
【００３２】
このように図１では、第１の回路基板１０６（例えば、表層側となって外部に露出する回路基板）と、第２の回路基板１０７（例えば、内層側となって影に隠れる回路基板）との間を、その一部に放熱構造を有する基板間接続端子１０９を用いることによって、第１の回路基板１０６の半田付けの熱は、基板間接続端子１０９に設けた折り返し部（例えば、後述する図８の折り返し部１２１）によって断熱（あるいは温度低下）することができ、第２の回路基板１０７における鉛フリー半田１０８を再熔解することがなく、半田浮きの発生を防止する。この結果、第１の回路基板１０６と第２の回路基板１０７との間の距離を更に狭めることができ、回路モジュール１０２の小型化、薄型化、低背化を実現する。
【００３３】
（実施の形態２）
実施の形態２では、図２〜図７を用いて、実施の形態１で説明した回路モジュール１０２の組立方法の一例を説明すると共に、基板間接続端子１０９を用いることで、半田の再熔解による半田浮き（あるいは半田割れ）の防止メカニズムについて説明する。
【００３４】
図２は、放熱基板をネジ等によって、シャーシ１０１に取り付ける様子を説明する断面図である。図２において、１１３は放熱基板、１１４は矢印、１１５はネジである。
【００３５】
図２において、放熱基板１１３は、金属板１０３と、この金属板１０３上に設けたシート状の熱硬化性樹脂と無機フィラーとを含む伝熱層１０４と、この伝熱層１０４に埋め込んだリードフレーム（図示していない）と、このリードフレームの一部を前記伝熱層１０４から略垂直に折り曲げてなる接続端子１０５ａ、１０５ｂとから構成している。
【００３６】
そしてこの放熱基板１１３の表面に、異形部品１１０やパワー半導体等の発熱部品（図示していない）を実装する。その後、図２の矢印１１４に示すように、ネジ１１５等を用いてシャーシ１０１等に固定する。なお図２において、金属板１０３やシャーシ１０１に、ネジ１１５の挿入用の孔等は図示していない。
【００３７】
なお図２において、ネジ１１５は、放熱基板１１３側から挿入するように図示しているが、挿入方向はこれに限定する必要は無く、図２の矢印１１４の逆方向（シャーシ１０１側から）、ネジ１１５を挿入しても良い。
【００３８】
図３は、シャーシ１０１の上に取り付けた放熱基板１１３について説明する断面図である。図３において、１１６は孔である。また取付用のネジ１１５等は図示していない。
【００３９】
図３に示すように、接続端子１０５ａ、１０５ｂに第２の回路基板１０７をセットする（なお第２の回路基板１０７において、接続端子１０５ａ、１０５ｂ等を挿入する貫通孔は図示していない）。図３の点線１１１は第２の回路基板１０７のセット位置を示すものであり、第２の回路基板１０７を、矢印１１４ａに示すように挿入した後、更にこの上に折り返し部を有する基板間接続端子１０９を矢印１１４ｂに示すように孔１１６に（なお図１、図２、図4、図５等において孔１１６は図示していない）挿入し、これらを鉛フリー半田１０８によって半田付けする。
【００４０】
更に基板間接続端子１０９の第２の回路基板１０７への鉛フリー半田１０８による実装は、第２の回路基板１０７を固定した上から、手半田（あるいはロボット半田等）によって半田付けすることができ（例えば図１が、半田付けの後に相当する）、複雑な形状の基板間接続端子に対しても対応できる。また半田付け面が上面になるため、半田付け部分を外観検査することも容易とする。
【００４１】
図４は、放熱基板１１３の上に第２の回路基板１０７や基板間接続端子１０９を鉛フリー半田１０８で固定した後の様子を説明する断面図である。図４において、第２の回路基板１０７と、接続端子１０５ｂとは鉛フリー半田１０８によって接続している。このように、第２の回路基板１０７の同じ面（露出面）で、基板間接続端子１０９と、接続端子１０５ｂの両方を一度に半田付けすることで、作業性を高め、半田付け部分の外観検査も容易とする。
【００４２】
その後、第２の回路基板１０７を、矢印１１４に示すように、放熱基板１１３にセットし、半田付けする。
【００４３】
図５は、放熱基板１１３の上に、第２の回路基板１０７を鉛フリー半田１０８で実装した上に、第１の回路基板１０６をセットした様子を説明する断面図である。図５において、接続端子１０５ａや基板間接続端子１０９は、第２の回路基板１０７に設けた貫通孔（図示していない）に挿入している。その後、これらを互いに鉛フリー半田１０８で接続することで、図１の状態となる。なお基板間接続端子１０９には、放熱構造部（後述する図８で、弾性部１２０について説明する）を設けているため、基板間接続端子１０９と第２の回路基板１０７とを半田付けした場合であっても、この半田付けの加熱温度によって、第２の回路基板１０７と基板間接続端子１０９との間を接続する鉛フリー半田１０８は再熔解しないため、半田浮き等は発生しない。
【００４４】
次に図６（Ａ）（Ｂ）、図７（Ａ）（Ｂ）を用いて、放熱基板１１３の製造方法の一例について説明する。
【００４５】
図６（Ａ）（Ｂ）は、共に放熱基板１１３の製造方法の一例について説明する断面図である。
【００４６】
図６（Ａ）（Ｂ）において、１１７はリードフレーム、１１８は伝熱材である。
【００４７】
リードフレーム１１７としては、銅やアルミニウムのような熱伝導性の高い金属板からなる部材を用いることが望ましい。またリードフレーム１１７の厚みは０．２ｍｍ以上（望ましくは０．３ｍｍ以上）が望ましい。リードフレーム１１７の厚みが０．２ｍｍ未満の場合、接続端子１０５ａ、１０５ｂ等の強度が低下し、作業中に曲がったり変形したりする可能性がある。
【００４８】
またリードフレー１１７の厚みは、５．０ｍｍ以下（望ましくは３．０ｍｍ以下）が望ましい。リードフレーム１１７の厚みが５．０ｍｍを超えた場合、接続端子１０５ａ、１０５ｂやリードフレーム１１７のファインパターン化に影響を与える可能性がある。
【００４９】
なおリードフレーム１１７の一部以上を、伝熱層１０４に埋め込むことで、肉厚の（例えば、０．２ｍｍ以上、望ましくは０．３ｍｍ以上）リードフレーム１１７を用いた場合でも、その厚みが放熱基板１１３の表面に段差として表れない。
【００５０】
このように表面の段差発生を防止することによって、表面実装部品の半田付け性を高められる。また段差によって起因する半田内部等の応力発生を抑えることも期待できる。
【００５１】
また表面の段差発生を防止することによって、リードフレーム１１７の上へのソルダーレジスト（図示していない）の印刷性を高める（なおソルダーレジストの形成の有無は用途に応じて選択することができる。そのため用途に応じてはソルダーレジストの形成を不要としても良い）。
【００５２】
次に伝熱材１１８について説明する。伝熱材１１８は、例えば、樹脂とフィラーとからなるものとすることで、その熱伝導性を高めることができる。そして樹脂として熱硬化性の樹脂を用いることで、その信頼性を高める。
【００５３】
ここで無機フィラーとしては、例えば略球形状で、その直径は０．１μｍ以上１００μｍ以下が適当である（０．１μｍ未満の場合、樹脂への分散が難しくなる。また１００μｍを超えると伝熱層１０４の厚みが厚くなり熱拡散性に影響を与える）。本実施の形態では、無機フィラーは、平均粒径３μｍと平均粒径１２μｍの２種類のアルミナを混合したものを用いている。この大小２種類の粒径のアルミナを用いることによって、大きな粒径のアルミナの隙間に小さな粒径のアルミナを充填できるので、アルミナを９０重量％近くまで高濃度に充填できるものである。この結果、これら伝熱層１０４の熱伝導率は５Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度となる。
【００５４】
なお無機フィラーとしてはアルミナ、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、及び窒化アルミニウム、酸化亜鉛、シリカ、酸化チタン、酸化錫、ジルコン珪酸塩からなる群から選択される少なくとも一種以上を含んでいるものとすることが、熱伝導性やコスト面から望ましい。
【００５５】
なお熱硬化性樹脂を使う場合は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シアネート樹脂、ポリイミド樹脂、アラミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂の群から選ばれた少なくとも１種類の熱硬化性樹脂を含んでいるものが望ましい。これはこれらの樹脂が耐熱性や電気絶縁性に優れているからである。
【００５６】
なおアルミナ粉等の無機フィラーの粒径や、熱硬化性樹脂はこれらに限定する必要は無く、熱伝導性の高いものを選べば良い。
【００５７】
まず図６（Ａ）に示すように、金属板１０３の上に、伝熱材１１８と、リードフレーム１１７をセットし、プレスや金型（共に図示していない）を用いて、矢印１１４に示すように、これらを加圧加熱し、一体化する。こうして伝熱材１１８を、シート状の伝熱層１０４とする。
【００５８】
こうして図６（Ｂ）に示すように、金属板１０３と、この金属板１０３の上に設けたシート状の熱硬化性樹脂と無機フィラーとを含む伝熱層１０４と、この伝熱層１０４に固定したリードフレーム１１７と、からなる放熱基板１１３を用意する。
【００５９】
図７（Ａ）（Ｂ）は、共にリードフレーム１１７の一部を、伝熱層１０４から折り曲げて、接続端子１０５とする様子を説明する断面図である。
【００６０】
図７（Ａ）に示すように、リードフレーム１１７の一部を、伝熱層１０４から略垂直になるように折り曲げ、接続端子１０５とする。この場合、必要に応じて一部のリードフレーム１１７を伝熱層１０４から引き剥がして接続端子１０５とすることで、金属板１０３と接続端子１０５との間の沿面距離（図７（Ａ）では、開口部１１２として図示）を確保する。特に一次側回路にはこうした沿面距離の確保が効果的となる。
【００６１】
こうして図７（Ｂ）に示すような、放熱基板１１３を作成する。なお図７（Ｂ）における点線１１１は、各々の接続端子１０５ａ、１０５ｂに設けた段差の位置を示すものであり、この段差によって、この上に固定する第１、第２の回路基板１０６、１０７（共に図示していない）等の違いを区別する。なお同じ１つの接続端子１０５ａを共通的に用いて、第１の回路基板１０６と第２の回路基板１０７とを上下に隣接した状態で接続することは望ましくない。これは図１３（Ｂ）の点線９や図１４（Ａ）〜（Ｃ）で課題１０ａ〜１０ｃとして示したような半田浮き等が発生する可能性が考えられるためである。なお同じ接続端子１０５ａ、１０５ｂであっても、隣接していない場合（例えば、１つのリードフレームパターンであっても、別々の位置に立ち上げたもの）には、半田浮き等の課題は発生しない。これは途中の伝熱層１０３等によって半田付け時の熱が放熱されるからである。
【００６２】
また図１等に示すように、第１の回路基板１０６と第２の回路基板１０７との間は、放熱構造を有する基板間接続端子１０９で接続することが望ましい。これは、予め第２の回路基板１０７と基板間接続端子１０９とを鉛フリー半田１０８で実装していた状態に対して、更に第２の回路基板１０７を鉛フリー半田１０８で実装しても、先に半田付けした部分が、再熔解しないためである。これは基板間接続端子１０９に設けた放熱構造によって、後に半田付けした場合であっても、この半田付けの熱が、先に半田付けした部分まで伝わる間に冷却されるためである。
【００６３】
（実施の形態３）
実施の形態３では、基板間接続端子１０９の一例について説明する。図８（Ａ）（Ｂ）は、共に基板間接続端子１０９の断面図の一例を示す。図８（Ａ）（Ｂ）において、１１９ａ、１１９ｂは共に挿入部であり、回路基板１０６、１０７に形成した孔１１６（例えば図３の孔１１６）等への挿入部になる。また１２０は弾性部、１２１は折り返し部である。
【００６４】
そしてこの挿入部１１９ａ、１１９ｂや折り返し部１２１を鉛フリー半田１０８によって半田付けする部分（あるいは実装部）とすることで、基板間接続端子１０９による応力緩和、あるいは放熱が可能となる。
【００６５】
更に回路基板１０６、１０７（図示していない）に、基板間接続端子１０９の一部を挿入する（あるいは後述する図９（Ｂ）に示すように弾性部１２０を回路基板に直接、押し付けるようにする）ことで、回路基板１０６、１０７への外力の影響（例えば、表面の銅箔の剥がれ防止）等を抑える。この場合において、折り返し部１２１や弾性部１２０が、共に応力緩和及び放熱の両方の効果を発揮する。
【００６６】
図８（Ａ）は、基板間接続端子１０９を構成する金属片の一部をＵ字型（あるいはＵ字が横に寝た形）としたもの、図８（Ｂ）は、基板間接続端子１０９を構成する金属片の一部にスリットを入れて、そのスリットの両側を開いたもの（例えば、漢字の「人の字」としたもの）である。
【００６７】
図８（Ａ）（Ｂ）において、矢印１１４ａは、基板間接続端子１０９（例えば、折り返し部１２１や弾性部１２０等）が弾性変形可能なことを、矢印１１４ｂは基板間接続端子１０９（例えば、弾性部１２０）において、放熱性（空冷、熱輻射等も含む）を有していることを示す。
【００６８】
なお図８（Ａ）（Ｂ）に示すように、基板間接続端子１０９の一部以上に弾性構造を有する弾性部１２０を設けることが望ましい。例えば図８（Ａ）（Ｂ）において、放熱構造は、Ｕ字型（あるいは人の字型）とすることで、弾性部１２０としている。こうして、複数の回路基板１０６、１０７の間の応力（例えば、回路基板１０６、１０７同士の歪みや平行度のバラツキによる応力発生）を弾性部でも吸収する。
【００６９】
なお図８（Ａ）（Ｂ）において、挿入部１１９ａ、１１９ｂは、下層側の回路基板（例えば、図１の第２の回路基板１０７）や、上層側の回路基板（例えば、図１の第１の回路基板１０６）に形成した孔への挿入部分としても良い。こうすることで、基板間接続端子１０９の位置決め精度を高める。
【００７０】
なお基板間接続端子１０９に、リン青銅等の弾性を有する金属バネ材（あるいは接点材料、あるいは金属薄板等）を用いることが望ましい。これは複数の基板間に発生した応力を、基板間接続端子１０９で吸収することができ、基板間接続端子１０９と第１、第２の回路基板１０６、１０７との間の鉛フリー半田１０８部分に発生する応力を低減するためである。
【００７１】
なお基板間接続端子１０９の弾性が低すぎると、回路基板１０６、１０７への挿入性等に影響を与えることがある。またこの弾性が高すぎると、回路基板１０６、１０７への応力発生の原因になる可能性がある。発明者らの実験では、回路基板１０６、１０７の間隔が３ｍｍの場合、間隔を０．３ｍｍ縮める（つまり間隔の１０％の変形）時における力は、１ｇｆ（１グラムフォース。フォースはｆｏｒｃｅ）以上、２５０ｇｆ以下（望ましくは１００ｇｆ以下）であった。それよりバネが強い場合、回路基板に影響を与える可能性がある。なおバネの強さが１ｇｆ未満の場合、基板間接続端子１０９が変形しやすい場合がある。ここで１ｇｆとは、１ｇの質量の重さを基本とする重量系の力の単位である。
【００７２】
なおこれらバネの強さは、本数や位置等で最適化することができることは言うまでもない。
【００７３】
図９（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ折り返し部１２１を一方以上の端部に有する基板間接続端子の正面図と、側面図と、実装後の断面図である。  図９（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、基板間接続端子１０９の一方以上の端部に、折り返し部１２１を設けることで、この折り返し部分を、放熱部や弾性部とすることが出来る。
【００７４】
図９（Ａ）の矢印１１４ａに示すように、挿入部１１９ｂを他の部分より細くすることで、孔１１６への挿入性を高め、更に挿入部１１９ｂを介した熱伝導（あるいは伝熱）を低減させる。
【００７５】
図９（Ｂ）は、側面図であり、基板間接続端子１０９の一方以上の端部に、折り返し部１２１を設ける様子を示す。図９（Ｂ）の矢印１１４ｂに示すように、挿入部１１９ｂを、折り返し部１２１側の挿入部１１９ａのセンターより外側（例えば弾性部１２０側）にずらしておくことで、図９（Ｃ）に示すように挿入部１１９ｂにかかった外力を、弾性部１２０を介して回路基板１０７側に逃がすことが出来る。
【００７６】
図９（Ｃ）は、基板間接続端子１０９を第１、第２の回路基板１０６、１０７間の接続に用いた様子を説明する断面図である。図９（Ｃ）に示すように、折り返し部１２１の一面（あるいは一方向）だけを用いて、選択的に鉛フリー半田１０８で実装することで、弾性部１２０のみならず、折り返し部１２１を、弾性構造部や放熱構造部として機能させることが出来る。また外力は、弾性部１２０を介して回路基板１０７等に直接伝えることができ、回路基板１０７の配線パターン（図示していない）への影響を抑える。
【００７７】
図１０（Ａ）〜（Ｅ）は、共に基板間接続端子１０９の形状を工夫した様子を示す斜視図である。なお図１０（Ａ）〜（Ｅ）において、構造を説明しやすいように、折り返し部１２１は図示していない。図１０（Ａ）に示すように、弾性部１２０を三次元的としても良い。そして弾性部１２０の上下両端に、幅の異なる挿入部１１９ａ、１１９ｂとしても良い。こうすることで、回路基板１０６、１０７への挿入性を高める。
【００７８】
なお基板間接続端子１０９の上層側の回路基板への挿入部１１９の幅を狭くする（例えば、図９（Ａ）に示す矢印１１４ａで示す分だけ狭くする）、あるいは先端を尖らせる（あるいは丸める）等の加工を行っておくことで、挿入性を高めると共に、挿入部１１９ａと挿入部１１９ｂとの間での熱伝導を抑制する。これは基板間接続端子１０９の一部を、細くすることで熱伝導を妨げられるためである。
【００７９】
図１０（Ｂ）〜（Ｅ）は、共に基板間接続端子１０９が外力（例えば、複数の回路基板１０６、１０７間の捩れ、傾きや角度バラツキ等）を吸収するように弾性部１２０等が変形する様子を説明する斜視図である。図１０（Ｂ）〜（Ｅ）に示す矢印１１４は、回路基板１０６、１０７のズレ等によって発生する外力である。こうした矢印１１４で示す外力に対して、基板間接続端子１０９は、それ自体を変形させることで、吸収することができる。
【００８０】
図１１（Ａ）〜（Ｃ）は、共に複数の回路基板１０６、１０７のズレ等を示す斜視図である。図１１（Ａ）〜（Ｃ）において、矢印１１４ａは、複数の回路基板１０６、１０７間の捩れ（例えば角度の捩れ）、矢印１１４ｂは、間隔のバラツキ等である。こうした寸法バラツキは、点線１１１の場所等に挿入した（一箇所に限定する必要はなく、複数個所に基板間接続端子１０９を実装しても良いことは言うまでもない）基板間接続端子１０９によって、吸収される様子を示す。
【００８１】
次に図１２を用いて、基板間接続端子１０９の放熱構造による半田浮きの低減について説明する。
【００８２】
図１２（Ａ）〜（Ｃ）は、共に弾性部１２０を有する基板間接続端子１０９によって、半田浮きの発生を抑制する効果を説明する断面図である。図１２（Ａ）〜（Ｃ）において、矢印１１４ｂは、半田付けの熱が弾性部１２０（図８〜図１０等で弾性部１２０は図示）や折り返し部１２１（折り返し部１２１は図８、図９で図示。折り返し部１２１は、図１０（Ａ）〜（Ｅ）において省略）によって放熱（あるいは放冷、冷却も含む）される様子を示す。この結果、鉛フリー半田１０８において、半田浮き等の課題発生を抑制する。
【００８３】
以上のように、基板間接続端子１０９は、その一部以上に弾性構造（弾性部１２０と兼用することで、小型化が可能となる）を有する回路モジュール１０２とすることで、機器の加熱（例えば電源ＯＮ）／冷却時（例えば電源ＯＦＦ）、更には環境温度等に発生する応力歪等を吸収でき、機器の信頼性を高められる。
【００８４】
また基板間接続端子１０９に、板状の金属バネ材、あるいはリン青銅等の材料を、1つ以上用いることで、基板間接続端子１０９の高精度化、高信頼性化が可能となり、回路モジュール１０２の信頼性を高められる。
【００８５】
またリードフレーム１１７は、その一部が外部に露出するように伝熱層１０４に埋め込んでいる回路モジュール１０２とすることで、肉厚のリードフレーム１１７を用いることができる。
【００８６】
またこうした回路モジュール１０２は、例えば金属板１０３と、この上に設けたシート状の熱硬化性樹脂と無機フィラーとを含む伝熱層１０４と、この伝熱層１０４に固定したリードフレーム１１７と、からなる放熱基板１１３を用意する工程と、前記放熱基板１１３に、略平行に複数の回路基板１０６、１０７を設置する工程と、前記複数の回路基板１０６、１０７の間の電気的接続において、少なくとも一方以上の前記回路基板の接続に、基板間接続端子１０９の一方以上の折り返し部１２１を鉛フリー半田１０８によって接続する（あるいは実装する）工程と、を有する製造方法によって製造することができる。
【００８７】
なお、鉛フリー半田１０８としては、例えばＳｎ−Ａｇ系鉛フリー半田、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系鉛フリー半田、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ系鉛フリー半田等の中から選ぶことができる。また他の鉛フリー半田を用いても良い。これは本発明によって、半田浮きや引け巣の半田に起因する課題発生を防止できるからである。
【００８８】
更に折り返し部１２１に適度の弾性（あるいはバネ性）を持たせることで、第２の回路基板１０７に形成した孔１１６への挿入時の落下防止効果が得られる。このように適度の弾性を折り返し部１２１に持たせる（コンピュータシミュレーションによって設計することは本目的に対して有用である）等によって落下防止構造とすることで、基板間接続端子１０９の半田付けコストを低減できる。
【００８９】
なお落下防止構造としては、適度の弾性を設けた折り返し部１２１とし、更に必要に応じて釣り針の先端部の返し（「あぐ」や「あご」と呼ばれることもある）のような構造部を設けても良い。
【００９０】
このように折り返し部分１２１を落下防止構造とすることで、基板間接続端子１０９を挿入した面を下に向けて、その反対側の面に実装した面実装部品（各種チップ部品、あるいはＳＭＤ部品）と、基板間接続端子１０９と、をリフロー半田で一度に半田付けすることができ、半田付け回数の削減効果が得られる。
【００９１】
このように、基板間接続端子１０９の回路基板１０６、１０７への半田付けは、手半田（ロボット半田も含む）のみならず、リフロー半田、フロー半田等色々な方法を選ぶことができ、色々なニーズに対応できる。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
以上のように、本発明にかかる回路モジュールとその製造方法とこれに用いる基板間接続端子によって、放熱基板の高強度化が可能になるため、放熱基板の上に、複数の回路基板を略平行になるように互いに一定距離離しながら積層した場合での、半田浮き等の発生を防止でき、各種機器の小型化、高信頼性化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】シャーシに取り付けた回路モジュールについて説明する断面図
【図２】放熱基板をネジ等によって、シャーシに取り付ける様子を説明する断面図
【図３】シャーシの上に取り付けた放熱基板について説明する断面図
【図４】放熱基板の上に第２の回路基板を半田で固定した後の様子を説明する断面図
【図５】放熱基板の上に、第２の回路基板を鉛フリー半田で実装した上に、第１の回路基板をセットした様子を説明する断面図
【図６】（Ａ）（Ｂ）は、共に放熱基板の製造方法の一例について説明する断面図
【図７】（Ａ）（Ｂ）は、共にリードフレームの一部を、伝熱層から折り曲げて、接続端子とする様子を説明する断面図
【図８】（Ａ）（Ｂ）は、共に基板間接続端子の断面図
【図９】（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ折り返し部を一方以上の端部に有する基板間接続端子の正面図、側面図、実装後の断面図
【図１０】（Ａ）〜（Ｅ）は、共に基板間接続端子の形状を工夫した様子を示す斜視図
【図１１】（Ａ）（Ｂ）は、共には複数の回路基板のズレ等を示す斜視図、（Ｃ）は上面図
【図１２】（Ａ）〜（Ｃ）は、共に放熱構造部を有する基板間接続端子によって、半田浮きの発生を抑制する効果を説明する断面図
【図１３】（Ａ）（Ｂ）は、共に従来の回路モジュールの一例について説明する断面図
【図１４】（Ａ）〜（Ｃ）は、共に鉛フリー半田に特有的に発生する課題について模式的に説明する断面図
【符号の説明】
【００９４】
１０１  シャーシ
１０２  回路モジュール
１０３  金属板
１０４  伝熱層
１０５ａ、１０５ｂ  接続端子
１０６  第１の回路基板
１０７  第２の回路基板
１０８  鉛フリー半田
１０９  基板間接続端子
１１０  異形部品
１１１  点線
１１２  開口部
１１３  放熱基板
１１４  矢印
１１５  ネジ
１１６  孔
１１７  リードフレーム
１１８  伝熱材
１１９ａ、１１９ｂ  挿入部
１２０  弾性部
１２１  折り返し部
【図１】
0005109771.tif 000002
【図２】
0005109771.tif 000003
【図３】
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【図４】
0005109771.tif 000005
【図５】
0005109771.tif 000006
【図６】
0005109771.tif 000007
【図７】
0005109771.tif 000008
【図８】
0005109771.tif 000009
【図９】
0005109771.tif 000010
【図１０】
0005109771.tif 000011
【図１１】
0005109771.tif 000012
【図１２】
0005109771.tif 000013
【図１３】
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【図１４】
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