(57)【要約】【課題】従来の放熱基板では、ネジ止めによる力が、放熱基板の高強度化に直接的に寄与しなかったため、非常に強い引っ張り力や振動等が加わった場合、部分的に剥離したり脱離したりする可能性があった。【解決手段】金属板１０１と伝熱層１０２と、リードフレーム１０３と接続端子１０４とを有する放熱基板１２０と、この放熱基板１２０の上に設けた樹脂構造体１１３と、この樹脂構造体１１３を固定するネジ１１４等の固定具と、からなる回路モジュール１１６であって、ネジ１１４等による締め付け力が、リードフレーム１０３や接続端子１０４に外部からかかる外力を打ち消す構造とすることで、放熱基板１２０や回路モジュール１１６の高強度化を実現する。【選択図】図１
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【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、この伝熱層に埋め込んだリードフレームと、このリードフレームの一部を前記伝熱層から引き剥がして略垂直に折り曲げてなる接続端子と、を有する放熱基板と、
前記放熱基板の上に設けた樹脂構造体と、
前記樹脂構造体を固定する固定具と、
からなる回路モジュールであって、
前記固定具によって前記樹脂構造体を前記放熱基板に固定することによって、前記リードフレームもしくは前記接続端子の一部以上を補強する構造部を有している回路モジュール。
【請求項２】
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、この伝熱層に埋め込んだリードフレームと、このリードフレームの一部を前記伝熱層から引き剥がして略垂直に折り曲げてなる接続端子と、を有する放熱基板と、
前記放熱基板の上に設けた樹脂構造体と、
前記樹脂構造体を固定する固定具と、
前記放熱基板に略平行に設置した回路基板と、
からなる回路モジュールであって、
前記固定具によって前記樹脂構造体を前記放熱基板に固定することによって、前記リードフレームもしくは前記接続端子の一部以上を補強する構造部を有している回路モジュール。
【請求項３】
リードフレームはベアチップが実装され、
前記ベアチップは、放熱基板と、この放熱基板の上に設けた樹脂構造体とで囲まれた中で樹脂封止されている請求項１もしくは２のいずれか１つに記載の回路モジュール。
【請求項４】
樹脂構造体を固定する固定具によって、回路モジュールを筐体もしくはシャーシに固定する構造部を有する請求項１もしくは２のいずれか１つに記載の回路モジュール。
【請求項５】
金属板の上に、リードフレームの一部を露出するように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で固定する工程と、
前記リードフレームの一部を前記伝熱層から引き剥がして略垂直に折り曲げて接続端子とする工程と、
前記接続端子の一部を保護するように樹脂構造体を取り付ける工程と、
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、マイルドハイブリッドカーを始めとするハイブリッドカーや産業用の機器に使われ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、ブレーキ時の回生電力等を電気二重層キャパシタ等に蓄積することで、低消費電力化を実現するハイブリッドカーや各種産業用の機器が注目されている。
【０００３】
こうした機器においては、１００Ａを超える大電流を高精度に制御するＤＣＤＣコンバータ（ここでＤＣＤＣとは、ＤＣ入力をＤＣ出力にするコンバータの意味である）等の大電流を取り扱う回路モジュールが必要であり、これらに使われるパワー半導体等は、放熱や大電流に対応する放熱基板に実装され、回路モジュールを構成する。ここで回路モジュールとは、電源モジュールやＤＣＤＣコンバータ等を含む、５０Ａ以上の大電流の電圧変換装置である。
【０００４】
そしてパワー半導体や異形部品を制御する半導体チップ等の各種電子部品を高密度実装した回路基板を、パワー半導体等を実装した回路モジュールに、できるだけ隣接して設置する必要がある。これは回路モジュールの小型化と同時に、回路のノイズ対策のためである。
【０００５】
また回路モジュールの小型化、軽量化のため、樹脂モールドされた半導体の代わりに、半導体チップ本体（例えば、ベアチップ）を、ボンディングワイヤー等の実装方法を用いて実装することが求められている。
【０００６】
こうした課題に対して、特許文献１では半導体をベアチップ実装することが提案されている。
【０００７】
図９（Ａ）（Ｂ）は、共に従来の放熱基板の一例である半導体モジュールの断面図である。図９（Ａ）は筐体１６に取り付ける前の半導体モジュール１５の断面図、図９（Ｂ）は筐体１６にネジ等で取り付けた後の半導体モジュール１５の断面図に相当する。
【０００８】
図９（Ａ）（Ｂ）において、アルミベース板１の上には、絶縁層２を介して金属箔３が所定パターン状に形成されている。そして金属箔３の上には、ハンダ４等を介して、電力用半導体素子５が固定され、ボンディグワイヤー６によって配線されている。
【０００９】
アルミベース板１は、接着剤７等で端子１０を埋め込んだ枠体１４に開口部１２等で固定しているが、このアルミベース板１を矢印１８ｃに示すように一定量突き出すようにしている。これは筐体１６とアルミベース板１との接触を確実にするためである。
【００１０】
また枠体１４に設けた突出部１３は、アルミベース板１の突き出し量を確保するためである。そして制御回路基板８の上には電子部品９等が実装され、これら全体を封止樹脂１１で保護し、半導体モジュール１５を構成している。
【００１１】
そして半導体モジュール１５は、矢印１８ａや矢印１８ｂに示すように、ネジ１７等で筐体１６に取り付け、更に振動試験等を行った場合、点線１９に示すような部分で、矢印１８ｅ、１８ｄに示すような剥離等の課題が発生する可能性がある。
【００１２】
こうした課題は、アルミベース板１が、矢印１８ｃのように一定量突き出しているためであり、ネジ１７による取付によるものである。なおネジ１７を枠体１４、あるいはアルミベース板１のどちらか一方だけとした場合、ネジ１７による取付での応力は発生しにくいが、車載用製品に要求されるような振動試験（例えば、ＸＹＺ方向に５〜３０Ｇ。Ｇは振動の単位）を行った場合、図９（Ｂ）に示すような課題が発生する可能性がある。
【００１３】
一方、特許文献２では、ベアチップ実装したパワー半導体上に、制御用回路基板を略平行に設置する、別の構造が提案されている。
【００１４】
図１０（Ａ）（Ｂ）は、ベアチップ実装したパワー半導体上に、制御用回路基板を略平行に設置した半導体モジュールの断面図である。図１０（Ａ）（Ｂ）において、パワー半導体２０は、アルミベース板１の上に絶縁接着シート２３で固定されたリードフレーム２１の上に実装されている。またリードフレーム２１の一部は、主端子２２となり、配線基板２４に接続している。
【００１５】
また配線基板２４には、制御回路用部品２５が実装され、主端子２２やボンディングワイヤー６を介して、パワー半導体２０を制御する。また回路基板２４は、外装樹脂モールド２６で保持し、この外装樹脂モールド２６で固定された中に、封止樹脂１１が注入され、電力変換装置２７を構成する。
【００１６】
その後、図１０（Ｂ）に示すようにネジ１７等で、電力変換装置２７を筐体１４に固定する。
【００１７】
図１０（Ｂ）は、電力変換装置２７の課題について説明する断面図であり、ネジ１７等で固定した場合でも、矢印１８に示すように各部位が、振動試験等で剥がれる（あるいは脱離する）可能性があることが判る。
【特許文献１】特許第３８９８１５８号公報
【特許文献２】特許第３５４７３３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかし図９（Ａ）（Ｂ）や図１０（Ａ）（Ｂ）で示した従来の放熱基板の場合、ネジ１７等での固定の力が、枠体１４や外装樹脂モールド２６と、アルミベース板１とで、別々に加わっていたため、これらの界面（あるいは接続面、接着面等）でこれら部材が剥離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、この伝熱層に埋め込んだリードフレームと、このリードフレームの一部を前記伝熱層から引き剥がして略垂直に折り曲げてなる端子と、を有する放熱基板と、前記放熱基板の上に設けた樹脂構造体と、前記樹脂構造体を固定する固定具と、からなる回路モジュールであって、前記固定具によって前記樹脂構造体を前記放熱基板に固定することによって、前記リードフレームもしくは前記端子の一部以上を補強する構造部を有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、樹脂構造体を、ネジ等の固定具によって放熱基板に固定することによって、放熱基板を構成するリードフレームや、リードフレームの一部からなる端子を更に多重に（あるいは二重に）取り付けることになる。
【００２１】
この結果、樹脂構造体が、回路モジュールにおける端子の根本部分（つまりリードフレームから折り曲げた部分、あるいは伝熱層から引き剥がした部分）の一部以上を、樹脂構造体によって強固に固定する。この結果、放熱基板の根本部（特には端子の根本部となるリードフレーム）とこれを固定する伝熱層との間は、伝熱層とリードフレームとの接着力（物理的、化学的等）と、樹脂構造体による物理的な固定力との、ダブル効果（あるいは相乗効果）によって、その機械的強度を高める。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
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。
【００２３】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１として放熱基板の高強度化に用いる樹脂構造体の構造について図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図１は、樹脂構造体で補強した回路モジュールの断面図である。図１において、１０１は金属板、１０２は伝熱層、１０３はリードフレーム、１０４は接続端子、１０５は固定部、１０６はベアチップ、１０７はボンディングワイヤー、１０８は封止材、１０９は発熱部品、１１０は回路基板、１１１は電子部品、１１２は孔、１１３は樹脂構造体、１１４はネジ、１１５は矢印、１１６は回路モジュール、１１７は点線、１１８は筐体である。ここで筐体１１８は、シャーシ等も含む。
【００２５】
図１において、ベアチップ１０６は発熱を伴う半導体等であり、例えばトランジスタやＦＥＴ、ＬＥＤ（発光ダイオード）や、半導体レーザー等である。これらの発熱を伴う半導体部品は、ベアチップ１０６として、リードフレーム１０３の上にハンダやダイボンド用伝熱性接着剤で固定する。また発熱部品１０９としては、発熱を伴う電子部品であり、例えば樹脂モールドしたトランジスタやＦＥＴ、ＬＥＤ（発光ダイオード）や、半導体レーザー等である。また発熱部品１０９としては、パワー系の半導体以外に、トランスやチョークコイル等の大型（あるいは複雑な形状を有する、あるいは異形を有する）としても良い。
【００２６】
なお封止材１０８には、シリコン系やエポキシ系、ポリウレタン系等の市販品を使うことができる。リードフレーム１０３にパワー半導体等をベアチップ１０６等の状態で実装した後、封止材１０８で覆うことで、信頼性を高める。
【００２７】
また回路基板１１０は、例えばガラス繊維をエポキシ樹脂で含浸してなるガラスエポキシ基板であり、その表層や内層には銅箔パターンが形成したものを用いる（銅箔パターンや層間接続部分は図示していない）。また回路基板１１０の上に実装する電子部品１１１としては、例えば、チップ部品や制御用の半導体素子（例えば信号処理用、あるいはロジック用）等であり、発熱しにくいあるいは熱の影響を受けやすい部品である。これは電子部品１１１を、放熱基板１２０側ではなくて、回路基板１１０側に実装することで、ベアチップ１０６や発熱部品１０９から一定距離だけ離すことができ、熱の影響を防止する。
【００２８】
なおベアチップ１０６は、ハンダやダイボンド接着剤を固定部１０５とすることで、リードフレーム１０３の上に固定している。
【００２９】
図１に示すように、樹脂構造体１１３は、ネジ１１４によって金属板１０１に固定している。なおネジ１１４によって樹脂構造体１１３を、筐体１１８に固定することで、リードフレーム１０３や接続端子１０４を補強している。
【００３０】
なおリードフレーム１０３は、シート状の伝熱層１０２によって金属板１０１の上に固定している。またシート状の伝熱層１０２に固定したリードフレーム１０３の一部を、伝熱層１０２から引き剥がして、略垂直に折り曲げることで接続端子１０４とする。
【００３１】
なおネジ１１４は、ボルト、ナット、ピン、金具等の固定手段（あるいは固定具）も含むものであって、ネジ１１４はこれら固定具の総称である。
【００３２】
図１における点線１１７で示した部分が、ネジ１１４等による固定具によって樹脂構造体１１３を放熱基板に固定することによって、リードフレーム１０３もしくは（更には）接続端子１０４の一部以上を補強する構造部であり、この構造部については図２（Ａ）（Ｂ）を用いて更に詳しく説明する。
【００３３】
図２（Ａ）（Ｂ）は、樹脂構造体１１３が、リードフレーム１０３や接続端子１０４の一部以上を補強する構造部の一例を示す断面図である。
【００３４】
図２（Ａ）は、樹脂構造体１１３が、リードフレーム１０３や、リードフレーム１０３の一部を折り曲げてなる接続端子１０４の根本を補強する様子を説明する断面図である。
【００３５】
図２（Ａ）に示すように、樹脂構造体１１３を、ネジ１１４等で金属板１０１、更には筐体１１８に固定することで、矢印１１５ａに示すような固定力が、リードフレーム１０３に発生する。この結果、引っ張り力（矢印１１５ｂ）が発生した場合でも、矢印１１５ａに示す固定力が、この引っ張り力（矢印１１５ｂ）を打ち消す。
【００３６】
図２（Ｂ）は、ネジ１１４部分での断面図である。図２（Ｂ）に示すように、ネジ１１４と、リードフレーム１０３を絶縁することで、ネジ１１４によるノイズ等の影響を防止する。なお図２（Ｂ）における点線１１７は、伝熱層１０２の影に隠れたリードフレーム１０３の位置を示す。
【００３７】
図２（Ｂ）に示すように、樹脂構造体１１３を、ネジ１１４等で金属板１０１、更には筐体１１８に固定することで、矢印１１５ａに示すような固定力が、リードフレーム１０３に発生する。この結果、引っ張り力（矢印１１５ｂ）が発生した場合でも、矢印１１５ａに示す固定力が、この引っ張り力（矢印１１５ｂ）を打ち消す。
【００３８】
以上のように、金属板１０１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１０２と、この伝熱層１０２に埋め込んだリードフレーム１０３と、このリードフレーム１０３の一部を前記伝熱層１０２から引き剥がして略垂直に折り曲げてなる接続端子１０４と、を有する放熱基板と、前記放熱基板の上に設けた樹脂構造体１１３と、前記樹脂構造体１１３を固定するネジ１１４等の固定具と、からなる回路モジュール１１６であって、前記ネジ１１４等の固定具によって前記樹脂構造体１１３を前記放熱基板に固定することによって、前記リードフレーム１０３もしくは前記接続端子１０４の一部以上を補強する構造部を有している回路モジュール１１６とすることで、回路モジュール１１６の高強度化を実現する。
【００３９】
（実施の形態２）
実施の形態２で説明する回路モジュール１１６は、放熱基板の上に、樹脂構造体１１３を介して回路基板１１０を固定したものである。なお放熱基板自体も、回路モジュール１１６の一種である。これはベアチップ１０６や発熱部品１０９を実装することで回路モジュールとして機能するためである。
【００４０】
次に図３から図５を用いて、回路モジュール１１６の製造方法の一例について説明する。
【００４１】
図３（Ａ）（Ｂ）は共にリードフレーム１０３と伝熱層１０２と金属板１０１とからなる放熱板の製造方法の一例を示す断面図である。
【００４２】
図３（Ａ）において、１１９は伝熱材であり、伝熱材１１９は熱硬化性樹脂と無機フィラーとからなる。１２０は放熱基板であり、放熱基板１２０は、少なくとも金属板１０１と、この上に設けたシート状の熱可塑性樹脂と無機フィラーとを含む伝熱層１０２と、この伝熱層１０２に埋め込んだリードフレーム１０３と、このリードフレーム１０３の一部を伝熱層１０２から引き剥がして略垂直に折り曲げてなる接続端子１０４と、から構成している。
【００４３】
まず図３（Ａ）に示すように、金属板１０１の上に、伝熱材１１９を介して、所定形状に加工したリードフレーム１０３をセットする。その後、矢印１１５に示すようにプレスや金型（共に図示していない）によって、伝熱材１１９をシート状に成形すると共に、リードフレーム１０３の一部以上を埋め込むようにする。その後、図３（Ｂ）に示すように伝熱材１１９を硬化し、伝熱層１０２とする。
【００４４】
次に図３（Ｂ）の矢印１１５に示すように、リードフレーム１０３の一部を折り曲げる。この際、リードフレーム１０３の一部を、伝熱層１０２から引き剥がすようにすることで、金属板１０１との間での沿面距離を確保し、放熱基板１２０とする。
【００４５】
図４は、放熱基板１２０に、樹脂構造体１１３を取り付ける様子を説明する断面図である。図４において、放熱基板１２０を構成するリードフレーム１０３の一部は、伝熱層１０２から引き剥がし、開口部１２１を設ける。この開口部１２１によって、金属板１０１とリードフレーム１０３（あるいはリードフレーム１０３の一部である接続端子１０４）との間の沿面距離を確保の効果を得る。
【００４６】
図４において、樹脂構造体１１３には、接続端子１０４を挿入するための孔１１２ａと、ネジ１１４を挿入するための孔１１２ｂを設けている。なお孔１１２ａ、１１２ｂは必ずしも隣接して設ける必要は無く、最適な位置に設ければよい。また孔１１２ａ、１１２ｂは、必ずしもネジ１１４や接続端子１０４を挿入する必要はない。このように孔１１２ａ、１１２ｂの数や位置に余裕を持たせるように設計しておく。こうして１つの樹脂構造体１１３でも、複数種類の回路モジュール１１６に対応させることで、樹脂構造体１１３のコストダウンを行う。
【００４７】
なお図４の矢印１１５ａは、リードフレーム１０３の一部を略垂直に折り曲げて、接続端子１０４とする様子を示す。矢印１１５ｂは、樹脂構造体１１３への、ネジ１１４の挿入方向や、接続端子１０４の挿入方向を示す。
【００４８】
図４の矢印１１５ｃは、樹脂構造体１１３の一部に、積極的に設けた段差を示す。図４の矢印１１５ｃに示すような段差を局所的に設けることで、ネジ１１４の締め付け力が樹脂構造体１１３に均等にかけられる。なお締め付け力を効果的に活かす為には、段差等の位置や形状（なお段差は、孔１１２ａ、１１２ｂ等の壁の肉厚の薄い／厚いとしても良い。これは応力設計上、同様な効果が得られるためである）。こうした段差等（段差は、樹脂構造体１１３の肉厚や梁の構造も含む。これは応力設計上、同様な効果が得られるためである）の設計には、コンピュータ（例えば有限要素法等のシミュレーション）を使って最適化設計する。
【００４９】
図５は、放熱基板１２０に樹脂構造体１１３を組み合わせ、回路モジュール１１６とすることで、リードフレーム１０３や接続端子１０４等の強度を高める様子を説明する断面図である。図５に示すように、ネジ１１４等の固定具の締め付けによって、樹脂構造体１１３に矢印１１５ａに示す力が発生し、矢印１１５ｂに示す接続端子１０４等の引っ張り力等を打ち消す。
【００５０】
なお実施の形態１や実施の形態２において、リードフレーム１０３はベアチップ１０６が実装され、前記ベアチップ１０６は、放熱基板１２０と、この放熱基板１２０の上に設けた樹脂構造体１１３とで囲まれた中で、封止材１０８によって樹脂封止されている回路モジュール１１６とすることで、その信頼性を高める。
【００５１】
なお樹脂構造体１１３を固定するネジ１１４等の固定具によって、回路モジュール１１６を筐体１１８（なお筐体１１８はシャーシ等も含む）に固定する構造部を有するものとすることで、回路モジュール１１６と筐体１１８との取付強度を高めると共に、回路モジュール１１６自体の高強度化を実現する。
【００５２】
以上のように、金属板１０１の上に、リードフレーム１０３の一部を露出するように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１０２で固定する工程と、前記リードフレーム１０３の一部を前記伝熱層１０２から引き剥がして略垂直に折り曲げて接続端子１０４とする工程と、前記接続端子１０４の一部（特に根本付近を保護する。なお根本付近とは略垂直に折り曲げた部分から半径１０ｍｍ以下とする）を保護するように樹脂構造体１１３を取り付ける工程と、を有する回路モジュール１１６の製造方法によって、耐久性や強度に優れた回路モジュール１１６を安定して製造できる。
【００５３】
（実施の形態３）
実施の形態３では、図６〜８を用いて、回路基板１１０と組み合わせてなる回路モジュール１１６について説明する。
【００５４】
実施の形態３では、金属板１０１と、この金属板１０１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１０２と、この伝熱層１０２に埋め込んだリードフレーム１０３と、このリードフレーム１０３の一部を前記伝熱層１０２から引き剥がして略垂直に折り曲げてなる接続端子１０４と、を有する放熱基板と、前記放熱基板の上に設けた樹脂構造体１１３と、前記樹脂構造体１１３を固定するネジ１１４等の固定具と、前記放熱基板に略平行に設置した回路基板１１０と、からなる回路モジュール１１６であって、ネジ１１４等の固定具によって前記樹脂構造体１１３を前記放熱基板に固定することによって、前記リードフレーム１０３もしくは（あるいは、更には）前記接続端子１０４の一部以上を補強する構造部を有している回路モジュール１１６について説明する。
【００５５】
図６は、放熱基板１２０と、樹脂構造体１１３と、回路基板１１０とをネジ１１４等の固定具によって一体化し、回路モジュール１１６とする様子を説明する断面図である。
【００５６】
図６において、放熱基板１２０の上には、ベアチップ１０６や発熱部品１０９が実装されている。またベアチップ１０６は、ボンディングワイヤー１０７等で互いに接続され、封止材１０８で覆われている。図６における放熱基板１２０に、ベアチップ１０６や発熱部品１０９を実装しているのは、放熱基板１２０の上に、樹脂構造体１１３を介して回路基板１１０を取り付けた後では、これらの実装に対応できないためである。
【００５７】
図６における矢印１１５は、ネジ１１４や接続端子１０４が、樹脂構造体１１３に形成した孔１１２に挿入される様子を示す。なおネジ１１４は、放熱基板１２０を介して、筐体１１８に取り付けても良い。こうすることで、放熱基板１２０と樹脂構造体１１３と回路基板１１０との固定のみならず、回路モジュール１１６全体と筐体１１８との固定を行うことができ、コストダウンや強度アップが可能となる。
【００５８】
なお図６に示すように、ベアチップ１０６や回路モジュール１１６を実装した後、封止材１０８でこれらを保護することが望ましい。図６に示すように、樹脂構造体１１３は、ネジ１１４等を用いて、放熱基板１２０にしっかりと固定されているため、樹脂構造体１１３を例えば、額縁状とすることで、この樹脂構造体１１３で囲った部分に封止材１０８を注入しても、その隙間から封止材１０８が流れ出ることが無い。その結果、粘度の低く流動性の高い封止材１０８を選ぶことができ、ベアチップ１０６等を封止する場合にも、封止材１０８の中に泡（例えば、空気の気泡）が残りにくいため、その封止性を高める。
【００５９】
図７は、放熱基板１２０と、樹脂構造体１１３と、回路基板１１０とをネジ１１４等の固定具によって一体化し、回路モジュール１１６とする様子を説明する断面図である。図６との違いは、封止樹脂１０８は部分的に形成していることである。このように粘度の比較的高い封止樹脂１０８を用いることで、ベアチップ１０６付近（ボンディングワイヤー１０７も含む）を封止樹脂１０８で保護する。
【００６０】
その後、図７の矢印１１５ａ、１１５ｂに示すように、ネジ１１４や接続端子１０４を樹脂構造体１１３に挿入し、固定する。この結果、図１に示すような回路モジュール１１６とする。
【００６１】
図８は、放熱基板１２０と、樹脂構造体１１３と、回路基板１１０とをネジ１１４等の固定具によって一体化し、回路モジュール１１６とした後、これを筐体１１８に取り付ける様子を説明する断面図である。
【００６２】
図８に示すように、予めネジ１１４や接着剤等(図示していない)を用いて、放熱基板１２０と、樹脂構造体１１３と、回路基板１１０とを一体化し、回路モジュール１１６を作成しておく。その後、この回路モジュール１１６を、ネジ１１４等を用いて、図１に示すような回路モジュール１１６とする。
【００６３】
また樹脂構造体１１３に設けた孔１１２に、接続端子１０４を挿入することで、接続端子１０４の一部に曲がりや歪み等が残っていても、接続端子１０４の曲がりや歪みを矯正する（あるいは調芯する）効果を得る。その結果、回路基板１１０に形成した孔１１２への挿入性を高める。
【００６４】
更にこの樹脂構造体１１３を用いて回路モジュール１１６本体の強度アップできる分、金属板１０１の薄層化や軽量化が可能となる。なお樹脂構造体１１３は、耐熱性の高い樹脂で作成することで、その熱に対する信頼性を高める。なお樹脂を用いるのは、所定の形状への成形性（射出成形等を含む）や、軽量化のためであり、セラミック等に比べて、樹脂が加工性や材料費の面からも安価である。
【００６５】
なお樹脂構造体１１３は、樹脂単体で作成する必要はなく、金属部品等と組み合わせたものとすることでその強度アップが可能となる。また樹脂構造体１１３を複数の部品に分けても良い。こうして複数個の部品からなる樹脂構造体１１３を用意し、これを組み合わせて、一つの樹脂構造体１１３としても良い。こうすることで樹脂構造体１１３の汎用化が可能である。
【００６６】
更に樹脂構造体１１３の取り付け方を工夫することで、放熱基板１２０におけるリードフレーム１０３の引張り強度以外に、押し付け強度や捻り強度、あるいは耐振動性等における高強度化（あるいは補強）が可能となる。またこの補強効果の分だけ、伝熱層１０２における無機フィラー等の充填率を高め、放熱基板１６の放熱性を改善する。
【００６７】
なお樹脂構造体１１３による押付け部分の構造や取り付け方等は、その用途に応じて最適な形状に設計する。
【００６８】
なお回路基板１１０は多層回路基板としても良く、また回路基板１１０に形成する孔１１２はスルーホール（スルーホールメッキも含む）としても良い。
【００６９】
なお回路基板１１０に設けた孔１１２と、その下に挿入した樹脂構造体１１３の間に僅かな隙間（望ましくは０．３ｍｍ以上。０．３ｍｍ未満の場合、樹脂構造体１１３の寸法バラツキや、回路基板１１０の歪みの影響を受ける可能性がある）を設けることが望ましい。
【００７０】
これは回路基板１１０と接続端子１０４とを、半田（図示していない）によって接続した場合、余分な半田が下部に垂れたり、流れたりする場合があるためであり、こうした場合であっても、回路基板１１０と、樹脂構造体１１３との間に隙間を形成することで、半田の流れを制御し、目視検査できる。
【００７１】
（実施の形態４）
次に実施の形態４として、放熱基板１２０等に用いる部材について説明する。
【００７２】
リードフレーム１０３としては、銅やアルミニウムのような熱伝導性の高い部材を用いることが望ましい。またリードフレーム１０３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１０３の厚みが０．２ｍｍ未満の場合、接続端子１０４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。
【００７３】
またリードフレーム１０３の厚みは、１０．０ｍｍ以下（望ましくは５．０ｍｍ以下）が望ましい。リードフレーム１０３の厚みが１０．０ｍｍを超えた場合、接続端子１０４のファインパターン化に影響を与える可能性がある。
【００７４】
なおリードフレーム１０３の一部以上を、伝熱層１０２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１０３を用いた場合でも、その厚みが放熱基板１２０の表面に段差として表れないため、リードフレーム１０３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。
【００７５】
次に伝熱層１０２について説明する。伝熱層１０２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。
【００７６】
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１０２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１０２の熱伝導率は５Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度となる。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
一方、伝熱層１０２の放熱性を更に高めるには、無機フィラーの含有率を増加させることが必要となるが、この結果、伝熱層１０２における熱硬化性樹脂の含有率を減らす可能性がある。そして伝熱層１０２における熱硬化性樹脂の含有率を減らした場合、伝熱層１０２と、リードフレーム１０３との間の接着力が低下する可能性がある。その結果、放熱基板１２０における伝熱層１０２とリードフレーム１０３の界面が剥離してしまう可能性が考えられる。
【００８０】
こうした場合は、図１〜図８に示すように、リードフレーム１０３（特に、接続端子１０４の根本付近のリードフレーム１０３と伝熱層１０２の界面部分）を、ネジ１１４等で強固に樹脂構造体１１３によって伝熱層１０２側に物理的に押し付けるような構造とすることで、その部分の物理的強度を高められ、放熱基板１２０における伝熱層１０２とリードフレーム１０３との界面での剥離を防止する。あるいはその分、伝熱層１０２の熱伝導率を高める。
【００８１】
なお樹脂構造体１１３を用いることで（更に樹脂構造体１１３をネジ１１４等で固定することで）放熱基板１２０や回路モジュール１１６全体を、構造的に一種のラーメン構造（ラーメンは、ドイツ語で枠の意味）とすることになり、その高強度化（耐振動性の向上も含む）が可能となる。また樹脂構造体１１３は、容易に取替え可能なため、リペーアーやメンテナンス、交換等が容易になるため、実用性を高める。
【００８２】
なお接続端子１０４の根本の一部以上を、樹脂構造体１１３によって伝熱層１０２に固定する。ここで接続端子１０４の根本とは、リードフレーム１０３から略垂直に折り曲げた部分から、半径１０ｍｍ以内とする。これは半径１０ｍｍを超えると、根本から離れるため、接続端子１０４による押付け効果や固定強度が低下する場合がある。また接続端子１０４の先端部を、尖らせる（あるいはコーナーやテーパーを形成する）ことで、樹脂構造体１１３に形成した孔１１２等への挿入性を高める。
【００８３】
またベアチップ１０６や発熱部品１０９と、これらを制御する電子部品１１１や回路基板１１０とを一定距離離すことによって、互いの熱的、あるいは電磁的影響（例えばノイズ）を抑えられ、設計の自由度を高める。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
以上のように、本発明にかかる放熱基板とこれを用いた垂直多連基板及びこれらの製造方法によって、放熱基板の高強度化が可能になるため、各種機器の小型化、高信頼性、車載化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】樹脂構造体で補強した回路モジュールの断面図
【図２】（Ａ）（Ｂ）は、樹脂構造体が、リードフレームや接続端子の一部以上を補強する構造部の一例を示す断面図
【図３】（Ａ）（Ｂ）は共にリードフレームと伝熱層と金属板とからなる放熱板の製造方法の一例を示す断面図
【図４】放熱基板に、樹脂構造体を取り付ける様子を説明する断面図
【図５】放熱基板に樹脂構造体を組み合わせ、回路モジュールとすることで、リードフレームや接続端子等の強度を高める様子を説明する断面図
【図６】放熱基板と、樹脂構造体と、回路基板とをネジ等の固定具によって一体化し、回路モジュールとする様子を説明する断面図
【図７】放熱基板と、樹脂構造体と、回路基板とをネジ等の固定具によって一体化し、回路モジュールをする様子を説明する断面図
【図８】放熱基板と、樹脂構造体と、回路基板とをネジ等の固定具によって一体化し、回路モジュールとした後、これを筐体に取り付ける様子を説明する断面図
【図９】（Ａ）（Ｂ）は、共に従来の放熱基板の一例である半導体モジュールの断面図
【図１０】（Ａ）（Ｂ）は、ベアチップ実装したパワー半導体上に、制御用回路基板を略平行に設置した半導体モジュールの断面図
【符号の説明】
【００８６】
１０１  金属板
１０２  伝熱層
１０３  リードフレーム
１０４  接続端子
１０５  固定部
１０６  ベアチップ
１０７  ボンディングワイヤー
１０８  封止材
１０９  発熱部品
１１０  回路基板
１１１  電子部品
１１２  孔
１１３  樹脂構造体
１１４  ネジ
１１５  矢印
１１６  回路モジュール
１１７  点線
１１８  筐体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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