JP2018190767A - 回路基板と回路部品とを備えた回路装置、該回路装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】端子の曲げ加工を不要とし、回路部品と回路基板とを確実に接続する回路装置を提供することを目的とする。【解決手段】回路装置は、絶縁層を介して積層された回路基板と導電板及び回路部品とを備える。絶縁層上に導電性接着剤によって、一部が絶縁層と回路基板の裏面との間に介在している導電経路を形成する。回路部品の第１端子は、導電経路を電気的に接続し、第２端子は、絶縁層に形成された欠落部を通じて、前記導電板と電気的に接続する。導電体パターンは回路基板の裏面に亘って延設され、延設された該導電体パターンと、導電経路とは、互いに重なり合う夫々の面同士で接着されている。【選択図】図２

Description

本発明は、回路基板と回路部品とを備えた回路装置、該回路装置の製造方法に関する。

例えば、ＦＥＴ等の回路部品及びＦＥＴを制御する制御部が実装され、該回路部品及び制御部とを電気的に接続する導電体パターンが形成された回路基板は、電源と負荷とを接続する電力回路に介装され、負荷への電力を給断する。
ＦＥＴは、電力回路を構成する導電板（バスバー）に接続され、電源と負荷との間の電流が流れる端子（ドレイン端子、ソース端子）と、制御部から出力された制御信号が入力される端子（ゲート端子）とを備える。
そして、ゲート端子に入力された制御信号によって、導電板に接続されたドレイン端子とソース端子との間での電流の給断が、制御される（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の回路装置は、制御部が実装された回路基板の裏面に、絶縁層を介して導電板を積層し、回路基板に設けた貫通孔を通じて露出する導電板の上にＦＥＴを載置している。そして、ドレイン端子及びソース端子を、夫々の導電板に接続すると共に、ゲート端子を回路基板の表面上に形成された導電体パターンに接続している。

特開２００３−１６４０４０号公報

ＦＥＴの夫々の端子は、外周器の側面から外側に突設され、面一に並ぶ接続端を有している。特許文献１の回路装置の場合、ドレイン端子及びソース端子の接続は容易だが、ゲート端子と回路基板の表面上の導電体パターンとを接続するには、回路基板の厚み分の段差に対応するため、ゲート端子を曲げる必要があり手間がかかる。また、基板が厚い場合又は外周器からの端子の突出長が短い場合、接続が困難となることもあり得る。

本発明は斯かる事情を鑑みてなされたものであり、端子の曲げ加工を不要とし、回路部品と回路基板とを確実に接続する回路装置を提供することを目的とする。

本開示の一態様に係る回路装置は、導電体パターンが表面に形成された回路基板と、前記回路基板の裏面に、絶縁層を介して積層された導電板と、前記回路基板を表裏に貫通する貫通孔を通じて前記導電板上に載置され、第１端子及び第２端子が設けられた回路部品とを備える回路装置において、前記絶縁層上に導電性接着剤によって形成され、一部が前記絶縁層と前記回路基板の裏面との間に介在している導電経路を備え、前記第１端子は、前記導電経路と電気的に接続され、前記第２端子は、前記絶縁層に形成された欠落部を通じて、前記導電板と電気的に接続され、前記導電体パターンは前記回路基板の裏面に亘って延設され、前記導電経路と接着されている。

本開示の一態様に係る回路装置の製造方法は、導電板上に絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層上に導電性接着剤を塗布し、線状の導電経路を形成する工程と、導電体パターンが表面から裏面に亘って延設されている回路基板を、前記絶縁層上に該回路基板の裏面を向けて接着して積層し、前記回路基板の裏面に延設された前記導電体パターンと前記導電経路の一端部とを重なり合わせて加圧し接着する工程と、前記絶縁層側の前記導電板上での前記回路基板が積層されていない領域に回路部品を載置し、前記回路部品の端子の先端部を前記導電経路の他端部に重ねる工程とを備える。

本開示の一態様によれば、回路部品の第１端子（端子）は絶縁層上の導電経路に接続されているので、回路基板の厚みに対応させるための端子の曲げ加工を不要とすることができる。

実施の形態１に係る回路装置の側断面図である。 実施の形態１に係る回路装置の平面図である。 実施の形態１に係る回路装置の模式的な回路図である。 回路装置の製造方法の説明図である。 実施の形態２に係る回路装置の模式的な側断面図である。

［本発明の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列挙して説明する。また、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

（１）本開示の一態様に係る回路装置は、導電体パターンが表面に形成された回路基板と、前記回路基板の裏面に、絶縁層を介して積層された導電板と、前記回路基板を表裏に貫通する貫通孔を通じて前記導電板上に載置され、第１端子及び第２端子が設けられた回路部品とを備える回路装置において、前記絶縁層上に導電性接着剤によって形成され、一部が前記絶縁層と前記回路基板の裏面との間に介在している導電経路を備え、前記第１端子は、前記導電経路と電気的に接続され、前記第２端子は、前記絶縁層に形成された欠落部を通じて、前記導電板と電気的に接続され、前記導電体パターンは前記回路基板の裏面に亘って延設され、前記導電経路と接着されている。

本態様にあっては、回路部品の第１端子は絶縁層上の導電経路に接続されているので、回路基板の厚みに対応させるための端子の曲げ加工を不要とすることができる。
導電経路の一部は、絶縁層と回路基板の裏面との間に介在して、絶縁層、導電経路及び回路基板の順で積層構造が形成される。導電体パターンは、回路基板の裏面に亘って延設され、導電経路と導電体パターンとの互いに重なり合う夫々の面同士で接着されているので、確実に電気的に接続することができる。また、導電経路は、導電性接着剤で形成されているので、導電経路と導電体パターンを容易に接着することができる。

（２）前記導電性接着剤は、熱硬化性導電ペーストである構成が好ましい。

本態様にあっては、導電性接着剤は熱硬化性導電ペーストであるため、絶縁層に熱硬化性導電ペーストを塗布又は印刷し、加熱することによって、導電性の良い導電経路を容易に形成することができる。

（３）前記導電経路は、線状に形成され、前記導電経路の線幅は、前記第１端子側の一端側よりも、前記絶縁層と前記回路基板の裏面との間に介在している他端側が広くしてある構成が好ましい。

本態様にあっては、導電経路は線状をなし、回路基板の裏面に重なる導電経路の線幅は、ゲート端子側の線幅より広く形成してあるので、裏面に亘って延設された導電体パターンと導電経路との夫々の面同士を、確実に重なり合わせることができる。

（４）前記回路基板には、該回路基板を表裏に貫通するスルーホールが設けられており、前記導電体パターンは、前記スルーホールを通じて、前記回路基板の裏面に亘って延設されている構成が好ましい。

本態様にあっては、回路基板に設けられたスルーホールを通じて、表面に形成された導電体パターンを簡易に回路基板の裏面に亘って延設することができる。

（５）前記回路部品は、半導体スイッチであり、前記第１端子は、前記半導体スイッチをオン又はオフするための制御信号が入力される制御信号入力端子である構成が好ましい。

本態様にあっては、第１端子を制御信号入力端子とすることによって、半導体スイッチと回路基板との間で、半導体スイッチに入力される制御信号のための経路を形成することができる。

（６）本開示の一態様に係る回路装置の製造方法は、導電板上に絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層上に導電性接着剤を塗布し、線状の導電経路を形成する工程と、導電体パターンが表面から裏面に亘って延設されている回路基板を、前記絶縁層上に該回路基板の裏面を向けて接着して積層し、前記回路基板の裏面に延設された前記導電体パターンと前記導電経路の一端部とを重なり合わせて加圧し接着する工程と、前記絶縁層側の前記導電板上での前記回路基板が積層されていない領域に回路部品を載置し、前記回路部品の端子の先端部を前記導電経路の他端部に重ねる工程とを備える。

本態様にあっては、導電性接着剤を用いることによって、導電性接着剤を絶縁層に塗布するという簡易な製造方法で、本開示の一態様に係る回路装置を製造することができる。

［本発明の実施形態の詳細］
本開示の実施態様に係る回路基板と回路部品とを備えた回路装置、該回路装置の製造方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

（実施形態１）
図１は、実施の形態１に係る回路装置の側断面図である。図２は、実施の形態１に係る回路装置の平面図である。回路装置１は、回路部品としてのＦＥＴ１０並びに導電板としてのドレイン端子用バスバー５０及びソース端子用バスバー５１を備える。ＦＥＴ１０は、ｎチャネル型ＦＥＴ、ｐチャネル型ＦＥＴのいずれでもよい。なお、回路部品は、ＦＥＴ１０に限定されずＩＧＢＴ、バイポーラトランジスタ等の半導体スイッチ、レギュレータ等の電圧変換器又は交流直流変換器であってもよい。以下では、ｎチャネル型ＦＥＴである場合について説明する。

回路基板２０の表面には、制御部２３を含む複数の回路部品（図示せず）が実装されており、これらを接続する導電体パターン（ランド）２２が形成されている。導電体パターン２２は、例えば、銅箔等の導電体を回路基板２０に印刷することによって、形成される。制御部２３は、マイコン又は制御ＩＣ等によって構成され、制御部２３が備える端子からパルス信号等のＦＥＴ１０を制御する制御信号を出力する。

回路基板２０の裏面には、ドレイン端子用バスバー５０及びソース端子用バスバー５１が、夫々の端縁を対向し間隔を開けて並設され、絶縁層４０を介して積層されている。ソース端子用バスバー５１及びドレイン端子用バスバー５０は、モータ駆動電流等の大電流を流すのに好適な銅等の導電性の良い金属製の板である。

絶縁層４０は、例えば絶縁性の樹脂材料のコーティング又は絶縁フィルムの貼付によって、形成されている。絶縁層４０には、ソース端子用バスバー５１及びドレイン端子用バスバー５０の一部を露出させる欠落部４１が、並設されたドレイン端子用バスバー５０とソース端子用バスバー５１とを跨いで設けられている。

回路基板２０には、表面から裏面に貫通する貫通孔２４が形成されている。回路基板２０とドレイン端子用バスバー５０及びソース端子用バスバー５１とは、貫通孔２４と欠落部４１を位置合わせして積層され、貫通孔２４及び欠落部４１を介して、ドレイン端子用バスバー５０とソース端子用バスバー５１の対向部分は、露出している。

ＦＥＴ１０は、ゲート端子１１、ドレイン端子１２、ソース端子１３を備えている。ゲート端子１１及びソース端子１３は、ＦＥＴ１０の外周器の一側面に並設され外側に向かって突設している。ドレイン端子１２は、一側面の反対側に位置する他側面から外側に向かって突設している。夫々の端子（１１、１２、１３）は、外周器の底面に向かって屈曲して延設され、面一に並ぶ先端部を有する。また、該先端部と外周器の底面とは、面一に形成されている。ＦＥＴ１０は、貫通孔２４を通じて、該貫通孔２４から露出したソース端子用バスバー５１及びドレイン端子用バスバー５０上に、夫々の端縁の対向部間に架け渡すように載置されている。

ドレイン端子１２は、絶縁層４０に形成された欠落部４１を通じて、欠落部４１から露出したドレイン端子用バスバー５０に電気的に接続されている。ソース端子１３は、絶縁層４０に形成された欠落部４１を通じて、欠落部４１から露出したソース端子用バスバー５１に電気的に接続されている。ゲート端子１１は、絶縁層４０上に設けられた導電経路３０と電気的に接続されている。

導電経路３０は、ゲート端子１１の接続位置から、回路基板２０の裏面が重なる位置までに亘って、絶縁層４０上に設けられている。図２に示す如く、導電経路３０は線状に形成され、導電経路３０の線幅は、ゲート端子１１側の一端側よりも、回路基板２０の裏面と重なっている他端側が、広くしてある。
回路基板２０側の導電経路３０は、絶縁層４０と回路基板２０との間に介在している。また、回路基板２０の表面に形成されている導電体パターン２２は、裏面側に重なる導電経路３０の位置で回路基板２０に形成されたスルーホール２１を通じて、裏面に亘って延設されている。
絶縁層４０と回路基板２０との間に介在している導電経路３０と、裏面に延設された導電体パターン２２とは、互いに重なり合う夫々の面同士で接着され、電気的に接続されている。絶縁層４０、導電経路３０及び導電体パターン２２の順で積層構造が形成されている。

導電経路３０は、熱硬化性導電ペーストによって形成されている。熱硬化性導電ペーストは、例えば、ポリエステル、エポキシ樹脂又は耐熱性ウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂に、微細な金属の粒子等の導電性フィラーを分散させ混ぜ合わせた導電性接着剤である。熱硬化性導電ペーストは、絶縁層４０上に塗布又は印刷され、１００〜２００℃程度の温度で１５〜３０分程度加熱することによって硬化し導電性が向上する。なお、導電性接着剤は、熱硬化性導電ペーストに限らず、低温硬化形導電性接着剤、一液式導電性接着剤であってもよい。

ゲート端子１１側の導電経路３０上には、ゲート端子１１の先端部が重ねられ、例えば、はんだ印刷等によって、ゲート端子１１と導電経路３０とは電気的に接続されている。ＦＥＴ１０のゲート端子１１と制御部２３とは、導電経路３０及び導電体パターン２２を介して、電気的に接続されている。

以上のように構成された回路装置１においては、制御部２３から出力された制御信号が、導電体パターン２２及び導電経路３０を経てゲート端子１１からＦＥＴ１０に入力され、ＦＥＴ１０の制御が行われる。

ＦＥＴ１０は、貫通孔２４及び欠落部４１を通じてソース端子用バスバー５１及びドレイン端子用バスバー５０上に載置される。そして、ゲート端子１１の先端部は、絶縁層４０上に熱硬化性導電ペーストで薄膜状に形成された導電経路３０上に重ねられ、はんだ印刷等によって導電経路３０と電気的に接続してある。
ＦＥＴ１０とゲート端子１１の先端部との間には、回路基板２０の厚み分の段差が存在しないため、ゲート端子１１の曲げ加工を不要とすることができる。端子長さが短いＦＥＴ１０であっても使用可能となり、端子による配線損失を小さくできる。また、回路基板２０の厚みが大きい場合であっても、ＦＥＴ１０のゲート端子１１と回路基板２０とを電気的に接続することができる。

導電経路３０を絶縁層４０と回路基板２０との間に介在させることによって、回路基板２０の表面に形成され、裏面に亘って延設された導電体パターン２２と、導電経路３０とは、互いに重なり合う夫々の面同士で接着され、電気的に接続してある。
ゲート端子１１と、回路基板２０の表面に形成された導電体パターン２２とを接続させるためのリード線や接続片等の中継部品を不要とし、ゲート端子１１と導電体パターン２２とを確実に電気的に接続できる。
また、導電経路３０は線状をなし、回路基板２０の裏面に重なる導電経路３０の線幅は、ゲート端子１１側の線幅より広く形成してある。従って、裏面に亘って延設された導電体パターン２２と導電経路３０との夫々の面同士を、確実に重なり合わせることができる。

図３は、実施の形態１に係る回路装置１の模式的な回路図である。回路装置１は、例えば、車両（図示せず）に搭載され、車載電源９０と車載負荷９１との間で電力の給断に使用される。
ＦＥＴ１０のドレイン端子１２は、ドレイン端子用バスバー５０を介して車載電源９０の正極に電気的に接続されている。ＦＥＴ１０のソース端子１３は、ソース端子用バスバー５１を介して車載負荷９１に電気的に接続されている。ＦＥＴ１０のゲート端子１１は、導電経路３０及び導電体パターン２２を介して制御部２３と電気的に接続されている。
従って、制御部２３から制御信号が出力されＦＥＴ１０がオンの場合、車載電源９０からの電流は、ドレイン端子用バスバー５０、ＦＥＴ１０、ソース端子用バスバー５１の順に流れ、車載負荷９１に対し電力が供給される。ＦＥＴ１０がオフの場合、車載電源９０と車載負荷９１との間の電流の流れは、遮断される。

（製造工程）
図４は、実施の形態１に係る回路装置の製造方法の説明図である。実施の形態１に係る回路装置１の製造方法について、図４に基づき、以下に説明する。なお、ドレイン端子用バスバー５０及びソース端子用バスバー５１と、絶縁層４０とは、互いに逆向きのハッチングを施してあり、重なる部分（クロスハッチング部）が、分かるようにしてある。

まず、ドレイン端子用バスバー５０及びソース端子用バスバー５１を、夫々の端縁を対向させ、端縁間の間隔を開けて並設する（図４Ａ参照）。

次に、欠落部４１が設けられた絶縁フィルムからなる絶縁層４０を用意する（図４Ｂ参照）。該欠落部４１にドレイン端子用バスバー５０とソース端子用バスバー５１との対向部を合わせて、絶縁層４０をドレイン端子用バスバー５０及びソース端子用バスバー５１に貼り付ける（図４Ｃ参照）。絶縁層４０を貼り付けるにあたって、欠落部４１から、ドレイン端子用バスバー５０及びソース端子用バスバー５１が露出するように、貼り付ける位置を設定する。絶縁フィルムの貼り付けは、絶縁フィルムに塗布された接着剤によって行われる。接着剤は、例えば加熱又は加圧で接着力を発現する。
欠落部４１は、矩形の幅広部と幅狭部とを有し、幅広部と幅狭部は、連続している。幅広部の一部はドレイン端子用バスバー５０側に位置し、幅広部の残部及び幅狭部はソース端子用バスバー５１側に位置している。

次に、導電経路３０を絶縁層４０上に形成する（図４Ｄ参照）。導電経路３０は、絶縁層４０上に、接着性を有する熱硬化性導電ペーストを、印刷することによって形成される。熱硬化性導電ペーストの印刷は、欠落部４１の幅狭部と幅広部との夫々の端縁によって囲まれた領域から、ドレイン端子用バスバー５０とは反対方向に向かって、適宜長さで行われる。導電経路３０は、線状をなし、欠落部４１側の一端の線幅よりも、他端の線幅は、広くしてある。印刷はスクリーン印刷を含む。また、マスク等を用いて、熱硬化性導電ペーストを絶縁層４０に塗布してもよい。

次に、欠落部４１を含む大きさの貫通孔２４が形成されている回路基板２０を用意する（図４Ｅ参照）。そして、回路基板２０の裏面を、絶縁層４０が形成されている側のドレイン端子用バスバー５０及びソース端子用バスバー５１の面に重ね固定する（図４Ｆ参照）。なお、回路基板２０は、ドットが施してあり、クロスハッチング部は省略してある。
固定は、例えば、回路基板２０の裏面に接着材を塗布して行われる。重ねるにあたって、ドレイン端子用バスバー５０及びソース端子用バスバー５１が、貫通孔２４及び欠落部４１から露出するように貫通孔２４と欠落部４１との位置合わせを行う。また、導電経路３０の一部が、貫通孔２４から露出するように位置合わせを行う。更に、回路基板２０の裏面に延設された導電体パターン２２の部分と、線幅が広く形成されている導電経路３０の一部とが、互いに接触して重なり合うように位置合わせを行い、圧接する。

次に、熱硬化性導電ペーストによって形成された導電経路３０に熱を加えることによって、導電経路３０は硬化し、裏面に延設された導電体パターン２２と導電経路３０とは接着され、電気的に接続される。

次に、貫通孔２４及び欠落部４１から露出するドレイン端子用バスバー５０及びソース端子用バスバー５１に架け渡して、ＦＥＴ１０を載置する。（図４Ｇ参照）
この際、外周器の一側面から突設しているソース端子１３の先端部をソース端子用バスバー５１上に、他側面から突設しているドレイン端子１２の先端部をドレイン端子用バスバー５０上の夫々に重ねる。また、外周器の一側面から突設しているゲート端子１２の先端部を、貫通孔２４とから露出している導電経路３０上に重ねる。
そして、ゲート端子１１の先端部を導電経路３０に、ドレイン端子１２をドレイン端子用バスバー５０に、ソース端子１３をソース端子用バスバー５１に、はんだ印刷等によって電気的に接続する。

（実施の形態２）
実施の形態２に係る回路装置１は、導電体パターン２２の延設態様が異なること以外は、実施の形態１に係る回路装置１と同様の構成を有する。図５は、実施の形態２に係る回路装置１の模式的な側断面図である。実施の形態１と共通する構成要素には、図１と同一の参照符号を付して説明を省略する。

実施の形態２に係る導電体パターン２２は、表面から回路基板２０の表面と裏面との間の側面を介して、裏面に亘って延設されている。そして、裏面に延設された導電体パターン２２の一部と、絶縁層４０と回路基板２０との間に介在する導電経路３０とは、互いに重なり合う夫々の面同士で接着され、電気的に接続されている。
従って、回路基板２０のスルーホール２１を不要とすることができる。また、導電体パターン２２の導電経路３０側の端部を、回路基板２０の裏面と面一となるまで側面上に延設し、該端部と導電経路３０とを接着してもよい。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 回路装置
１０ ＦＥＴ（回路部品）
１１ ゲート端子（第１端子）
１２ ドレイン端子（第２端子）
１３ ソース端子
２０ 回路基板
２１ スルーホール
２２ 導電体パターン
２３ 制御部
２４ 貫通孔
３０ 導電経路
４０ 絶縁層
４１ 欠落部
５０ ドレイン端子用バスバー（導電板）
５１ ソース端子用バスバー（導電板）
９０ 車載電源
９１ 車載負荷

Claims (6)

1. 導電体パターンが表面に形成された回路基板と、
   前記回路基板の裏面に、絶縁層を介して積層された導電板と、
   前記回路基板を表裏に貫通する貫通孔を通じて前記導電板上に載置され、第１端子及び第２端子が設けられた回路部品と
   を備える回路装置において、
   前記絶縁層上に導電性接着剤によって形成され、一部が前記絶縁層と前記回路基板の裏面との間に介在している導電経路を備え、
   前記第１端子は、前記導電経路と電気的に接続され、
   前記第２端子は、前記絶縁層に形成された欠落部を通じて、前記導電板と電気的に接続され、
   前記導電体パターンは前記回路基板の裏面に亘って延設され、前記導電経路と接着されている
   回路装置。
2. 前記導電性接着剤は、熱硬化性導電ペーストである
   請求項１に記載の回路装置。
3. 前記導電経路は、線状に形成され、前記導電経路の線幅は、前記第１端子側の一端側よりも、前記絶縁層と前記回路基板の裏面との間に介在している他端側が広くしてある
   請求項１又は請求項２に記載の回路装置。
4. 前記回路基板には、該回路基板を表裏に貫通するスルーホールが設けられており、
   前記導電体パターンは、前記スルーホールを通じて、前記回路基板の裏面に亘って延設されている
   請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の回路装置。
5. 前記回路部品は、半導体スイッチであり、
   前記第１端子は、前記半導体スイッチをオン又はオフするための制御信号が入力される制御信号入力端子である
   請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の回路装置。
6. 導電板上に絶縁層を形成する工程と、
   前記絶縁層上に導電性接着剤を塗布し、線状の導電経路を形成する工程と、
   導電体パターンが表面から裏面に亘って延設されている回路基板を、前記絶縁層上に該回路基板の裏面を向けて接着して積層し、前記回路基板の裏面に延設された前記導電体パターンと前記導電経路の一端部とを重なり合わせて加圧し接着する工程と、
   前記絶縁層側の前記導電板上での前記回路基板が積層されていない領域に回路部品を載置し、前記回路部品の端子の先端部を前記導電経路の他端部に重ねる工程と
   を備える回路装置の製造方法。

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