磁性体基板、及び、電子回路モジュール
【課題】板状に形成された磁性体の上面側に導電性材料からなる板状のリードを設けてなる磁性体基板において、磁性体とリードとの密着性向上を図る。
【解決手段】板状の磁性体４と導電性板材からなるリード２２，２３とを備えて、当該リード２２，２３のうちその厚さ方向に面する上面２４ａ，２５ａが前記磁性体４の上面４ａから露出するように、前記リード２２，２３を前記磁性体４に封止して構成され、前記磁性体４によって覆われた前記リード２２，２３の下面２４ｂ，２５ｂに、当該下面２４ｂ，２５ｂから突出する別個の突出部材３０が固定された磁性体基板２を提供する。
【解決手段】板状の磁性体４と導電性板材からなるリード２２，２３とを備えて、当該リード２２，２３のうちその厚さ方向に面する上面２４ａ，２５ａが前記磁性体４の上面４ａから露出するように、前記リード２２，２３を前記磁性体４に封止して構成され、前記磁性体４によって覆われた前記リード２２，２３の下面２４ｂ，２５ｂに、当該下面２４ｂ，２５ｂから突出する別個の突出部材３０が固定された磁性体基板２を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、磁性体基板、及び、これを備える電子回路モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、板状に形成された磁性体を配線基板として使用する磁性体基板には、例えば特許文献１のように、電気配線をなす端子電極の一部を磁性体内部に埋設して固定したものがある。なお、この種の磁性体基板においては、端子電極の配線パターンを銅箔により構成することが考えられるが、銅箔では磁性体基板を大量生産する際に配線パターンの精度が低下する虞があるため、導電性板材を加工してなるリードフレームを使用することが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１８８０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
端子電極を磁性体内部に埋設する上記従来の磁性体基板では、端子電極を磁性体に固定することができるものの、その厚さ寸法が大きくなってしまうため、磁性体基板の薄型化に限界が生じる、という問題がある。磁性体基板の薄型化を図るためには、例えば、板状とされた磁性体の主面に端子電極等の電気配線全体を露出させることが考えられるが、電気配線をリードフレームに備えるリードにより構成する場合、リードが磁性体の主面から剥離し易い、という問題がある。
【０００５】
なお、リードの密着性向上を図る従来の手法としては、磁性体を成形する前に予めリード表面を凸凹に荒らすこと（例えば、特開２００２−２９９５３８号公報参照）や、リードにディンプル（凹部）を形成すること（例えば、特開２００９−２６０２８２号公報参照）、あるいは、リードにその厚さ方向に貫通するアンカーホールを形成することが考えられる。
しかしながら、板状の磁性体は、磁性粉末を圧縮成形することで得られるため、磁性体を成形する前にリード表面を荒らしても、磁性粉末の圧縮成形時の圧力によってリード表面の状態が変化してしまい、リードと磁性体との密着性を十分に得ることができない。
【０００６】
一方、リードにディンプルやアンカーホールを形成した場合には、リード自体のボリュームが減少してしまうため、磁性体基板の電気配線としての電気抵抗が大きくなってしまう、という問題がある。また、前述のボリューム減少に伴ってリードの熱抵抗が高くなってしまうため、磁性体基板の主面に電源回路用のＩＣ／ＬＳＩやＬＥＤ等のように動作時に熱を生じる電子部品が搭載された場合、この電子部品の熱をリードフレームに効率よく伝達することができず、磁性体基板の放熱性が低下してしまう、という問題も生じる。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みたものであって、リードの電気抵抗の増加や、磁性体基板の放熱性の低下を防ぎつつも、磁性体とリードとの密着性向上を図ることが可能な磁性体基板、及び、これを備える電子回路モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題を解決するために、本発明の磁性体基板は、板状の磁性体と導電性板材からなるリードとを備えて、当該リードのうちその厚さ方向に面する上面が前記磁性体の上面から露出するように、前記リードを前記磁性体に封止して構成されるものであって、前記磁性体によって覆われた前記リードの下面に、当該下面から突出する別個の突出部材が固定されていることを特徴とする。
なお、前記リードは、導電性板材にプレス加工やエッチング加工等を施してなるリードフレームの構成要素であり、その平面視形状や大きさは任意である。
【０００９】
さらに、本発明の電子回路モジュールは、前記磁性体基板と、前記リードに接触するように前記磁性体基板の上面に搭載された電子部品とを備えることを特徴とする。
なお、電子部品の具体例としては、電源回路用のＩＣ／ＬＳＩやＬＥＤ等の各種半導体素子が挙げられる。
【００１０】
上記磁性体基板及び電子回路モジュールによれば、リードの下面に突出部材が固定されていることで、リードと磁性体との実質的な接触面積が拡大すると共に、突出部材が磁性体内部に埋設されることによるアンカー効果が得られるため、磁性体とリードとの密着性向上を図ることができる。
さらに、突出部材がリードと別個に形成されていることで、従来のようにリード自体のボリュームが減少することも無いため、リードが磁性体基板の電気配線として機能する場合にはリードの電気抵抗の増加を防止できる。また、ボリューム減少に伴うリードの熱抵抗の増加も防ぐことができるため、電子部品がリードに接触するように磁性体基板の上面に搭載された場合、この電子部品において発生した熱をリードに効率よく伝達することができる。すなわち、磁性体基板の放熱性低下も防止できる。
【００１１】
また、突出部材により磁性体とリードとの密着性向上を図れることで、別途接着剤によってリードを磁性体に固定する必要がなくなる。すなわち、磁性体とリードとの間に熱抵抗の高い接着剤が介在しないことで、前述した電子部品において生じた熱をリードから磁性体側に効率よく逃がすこともできる。例えば、磁性体の下面が搭載基板の搭載面に対向するように、電子回路モジュールを搭載基板に搭載した状態では、電子部品において生じた熱を、リード及び磁性体を介して搭載基板に効率よく逃がすことができる。
【００１２】
そして、前記磁性体基板においては、前記突出部材の突出方向の先端部に、当該突出部材の側方に突出すると共に前記リードの下面に対して前記厚さ方向に間隔をあけて位置する係合突起が形成されていることが好ましい。
この構成では、リードの下面と係合突起との間に磁性体が入り込むことで、係合突起によって磁性体とリードとをその厚さ方向に確実に係合させることができる。したがって、磁性体とリードとの密着性をさらに向上させることができる。
【００１３】
さらに、前記磁性体基板においては、前記磁性体内部にコイルが埋設されることで、インダクタとして構成されていてもよい。
この構成では、磁性体基板自体がインダクタとして機能し、磁性体基板を電子部品の電源回路として構成できるため、電子部品と共に別個のインダクタを磁性体基板に搭載する場合と比較して、磁性体基板の小型化を図ることができる。
【００１４】
また、前記磁性体基板においては、前記突出部材が、前記磁性体をなす磁性材料によって構成されていることが好ましい。
この構成では、磁性体がその特性を損なうことを防止できる。例えば、前述したように磁性体基板がインダクタとして機能する場合、コイルによって磁性体に発生する磁束が、磁性体内部に配された突出部材によって乱されたり、磁性体の外部に漏れてしまうことを防止できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、リードフレームのうち磁性体によって覆われるリードの下面に別個の突出部材を固定しておくことで、電気配線をなすリードの電気抵抗の増加や、磁性体基板の放熱性の低下を防ぎつつも、磁性体とリードとの密着性向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子回路モジュールを磁性体基板の上面から見た状態を示す概略平面図である。
【図２】図１に示す電子回路モジュールのＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】図１に示す電子回路モジュールのＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図４】図１〜３に示す電子回路モジュールを製造する方法のうち、加圧成形工程を示す概略断面図である。
【図５】図４に示す加圧成形工程後の状態を磁性体の上面側から見た状態を示す概略平面図である。
【図６】図１〜３に示す電子回路モジュールを製造する方法のうち、キュア工程及び切断工程を実施した後の状態を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図１〜６を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図１〜３に示すように、この実施形態に係る電子回路モジュール１は、磁性体基板２と、磁性体基板２の上面２ａに搭載された半導体素子（電子部品）３とを備えて大略構成されている。
磁性体基板２は、板状に形成されて電気的な絶縁性を有する磁性体４と、磁性体４の表面に配された複数のリード２２，２３と、磁性体４内部に埋設されたコイル５とを備えており、磁性体４及びコイル５によってインダクタが構成されている。この構成において、磁性体４は、コイル５により発生する磁界から大きな磁束密度を得るために用いられており、透磁率の大きな材料を選択することが好ましい。なお、コイル５の両端は、それぞれ磁性体基板２の電気配線をなす別個のリード２２に電気接続されている。
【００１８】
各リード２２，２３は、銅材等の導電性材料を磁性体の厚さ寸法と比較して十分に薄い板状に形成したものである。各リード２２，２３は、磁性体基板２の上面２ａをなす磁性体４の上面４ａ側に配される平板部２４，２５と、平板部２４，２５に対して折り曲げられることで磁性体４の側面４ｃ上に配される延長板部２６，２７とによって大略構成されている。
各リード２２，２３の平板部２４，２５は、磁性体４の上面４ａ側において磁性体４に封止されている。詳細に説明すれば、各リード２２，２３の平板部２４，２５のうちリード２２の厚さ方向に面する上面２４ａ，２５ａが、磁性体４の上面４ａと同一平面をなすように磁性体４の上面４ａから外方に露出し、リード２２，２３の下面２４ｂ，２５ｂ及び側面２４ｃ，２５ｃは磁性体４によって覆われている。
一方、各リード２２，２３の延長板部２６，２７のうち平板部２４，２５側から延びる延出方向の先端部分は、磁性体４の側面４ｃから突出するように折り曲げて配され、半導体素子３やコイル５を外部に接続するための外部端子として機能する。なお、この先端部分は、磁性体４の下面４ｂと同一平面をなすように配されており、これによって、磁性体基板２が表面実装型の基板として構成されている。
【００１９】
これら複数のリード２２，２３は、磁性体基板２の電気配線をなすことを主たる目的とした複数の第一リード２２、及び、半導体素子３において生じた熱を効率よく逃がすことを主たる目的とした第二リード２３の二種類の二種類に大別される。
各第一リード２２は、細長い短冊板状に形成されている。なお、図示例では、一つの第一リード２２が平板部２４の両端に一対の延長板部２６を設けて構成され、残り（二つ）の第一リード２２は平板部２４及び延長板部２６を一つずつ備えて構成されている。また、図示例における各第一リード２２の平板部２４は、平面視で直線形状に形成されているが、半導体素子３やコイル５との電気接続に適する配線パターンをなすように、平面視で直線形状や屈曲形状等の適宜組み合わせた任意の形状を呈していてよい。
【００２０】
一方、第二リード２３は、半導体素子３との接触面積が大きくなるように第一リード２２よりも幅広の板状に形成され、その平板部２５が半導体素子３を搭載するためのダイパッドとして構成されている。なお、この第二リード２３は、第一リード２２と同様に半導体素子３と電気接続されてもよいが、電気接続されなくてもよい。また、図示例の第二リード２３は、その平板部２５の両端に一対の延長板部２７を設けて構成されているが、例えば一部の第一リード２２と同様に、平板部２５の一端に一つの延長板部２７のみを設けて構成されてもよい。
半導体素子３は、インダクタと共に電源回路を構成するＬＳＩやＩＣ等であり、前述した複数のリード２２，２３に接触するように磁性体基板２の上面２ａに搭載されている。
【００２１】
そして、第二リード２３の平板部２５の下面２５ｂには、下面２５ｂから第二リード２３の厚さ方向に突出する別個の突出部材３０が固定されている。
突出部材３０は、磁性体４と同じ磁性材料によって構成され、突出部材３０の突出方向の先端部には、突出部材３０の側方に突出する係合突起３１が形成されている。この係合突起３１は、第二リード２３の平板部２５の下面２５ｂに対して第二リード２３の厚さ方向に間隔をあけて位置している。なお、係合突起３１は、突出部材３０の周方向の一部にのみ形成されてもよいが、例えば突出部材３０の周方向全体にわたって環状に形成されてもよい。また、係合突起３１は、例えば突出部材３０の周方向に複数配列されてもよい。
【００２２】
また、突出部材３０は、第二リード２３の下面２５ｂに対する接触面積が広くなるように、その突出方向の基端部が幅広に形成されている。そして、突出部材３０は、第二リード２３の平板部２５の下面２５ｂの中心に配され、さらに、平面視でコイル５の中心軸と重なるように位置している。この突出部材３０と第二リード２３との固定は、接着剤や半田によって行われてもよいし、超音波溶接等の各種溶接よって行われてもよい。
なお、図示例において、第二リード２３の平板部２５の下面２５ｂには突出部材３０が一つだけ固定されているが、例えば複数固定されていてもよい。また、ここでは、第二リード２３の平板部２５の下面２５ｂに突出部材３０を固定することについてのみ説明したが、各第一リード２２の平板部２４の下面２４ｂにも同様の突出部材３０が固定されている。
【００２３】
次に、上記構成の電子回路モジュール１を製造する方法について説明する。
電子回路モジュール１の製造に際しては、はじめに、図５に示すように、銅材等からなる導電性板材にプレス加工やエッチング加工等を施したリードフレーム２０を用意する（準備工程）。
リードフレーム２０は、互いに間隔をあけて平行に配された一対の連結部２１と、一対の連結部２１の一方から他方に向けて延びるように、各連結部２１から一体に突出する複数のリード２２とを備えている。なお、図示例において、一対の連結部２１は、互いに繋がっていないように見えるが、実際には各連結部２１の長手方向（紙面上下方向）の端部等において一体に連結されている。
このリードフレームにおいて、複数のリード２２，２３のうち一つの第一リード２２及び第二リード２３は一対の連結部２１の両方に繋がっており、これら一つの第一リード２２及び第二リード２３の延在方向の中間部分が平板部２４，２５となっている。一方、残り（二つ）の第一リード２２は一方の連結部２１のみに繋がっており、これら第一リード２２の延在方向の先端部分が平板部２４となっている。
【００２４】
上記準備工程後には、各リード２２，２３の平板部２４，２５の下面２４ｂ，２５ｂに突出部材３０を固定し（固定工程）、次いで、図４に示すように、鉄等の磁性微粒子を樹脂（バインダ）によりコーティングしてなる磁性粉末１４を圧縮して板状の磁性体４に成形する加圧成形工程を実施する。
この工程においては、はじめに、リードフレーム２０を上下逆さまにした状態で圧縮成形用金型Ｍの載置面Ｍ１に配置する。また、リードフレーム２０のうち各リード２２，２３の平板部２４，２５を圧縮成形用金型ＭのキャビティＣ内に収容し、リードフレーム２０の残部（各リード２２，２３の延長板部２６，２７及び連結部２１）をキャビティＣの外側に固定する。
【００２５】
次いで、磁性粉末１４によって各リード２２，２３の平板部２４，２５の下面２４ｂ，２５ｂ及び側面２４ｃ，２５ｃを覆うように、かつ、突出部材３０を埋設するように、磁性粉末１４をキャビティＣ内に充填し、リードフレーム２０と磁性粉末１４とがリードフレーム２０の厚さ方向に重ねられた状態とする。また、磁性粉末１４の充填と同時あるいは前後においてコイル５を磁性粉末１４内に埋め込む。そして、この状態において磁性粉末１４をリードフレーム２０の厚さ方向から圧縮することにより、磁性粉末１４が板状の磁性体４に成形されることになる。
なお、上記加圧成形工程が終了した状態においては、図５に示すように、各リード２２，２３の平板部２４，２５が磁性体４の上面４ａ側に固定され、各リード２２，２３の延長板部２６，２７が磁性体４の側面４ｃから突出するように配されている。
【００２６】
そして、上記加圧成形工程後には、磁性体４を加熱することで磁性粉末１４の樹脂を完全に一体化し（キュア工程）、次いで、リードフレーム２０から連結部２１を切り落とすことで複数のリード２２，２３を電気的に分離する（切断工程）。
さらに、図６に示すように、磁性体４の側面４ｃから突出する各リード２２，２３の延長板部２６，２７を磁性体４の側面４ｃに這わせるように折り曲げ、さらに、各延長板部２６，２７の先端部分を磁性体４の側面４ｃから突出するように折り曲げる（リードフォーミング工程）ことで、磁性体基板２が製造されることになる。
最後に、この磁性体基板２の上面２ａに半導体素子３を搭載することで、図１〜３に示す電子回路モジュール１の製造が完了する。なお、半導体素子３の搭載は、磁性体基板２の製造完了後に限らず、少なくともキュア工程よりも後に実施することが可能である。
【００２７】
以上説明したように、本実施形態に係る電子回路モジュール１及びこれに備える磁性体基板２によれば、各リード２２，２３の平板部２４，２５の下面２４ｂ，２５ｂに突出部材３０が固定されていることで、磁性体４と各リード２２，２３との実質的な接触面積が拡大すると共に、突出部材３０が磁性体４内部に埋設されることによるアンカー効果が得られるため、磁性体４とリード２２，２３との密着性向上を図ることができる。
【００２８】
さらに、突出部材３０がリード２２，２３と別個に形成されていることで、従来のようにリード２２，２３自体のボリュームが減少することも無いため、リード２２，２３（特に第一リード２２）が磁性体基板２の電気配線をなす場合、リード２２，２３の電気抵抗の増加を防止できる。また、ボリューム減少に伴うリード２２，２３の熱抵抗の増加も防ぐことができるため、半導体素子３がリード２２，２３に接触するように磁性体基板２の上面２ａに搭載されていることで、半導体素子３において発生した熱をリード２２，２３に効率よく伝達することができる。すなわち、磁性体基板２の放熱性低下を防止することができる。
【００２９】
また、突出部材３０により磁性体４とリード２２，２３との密着性向上を図れることで、別途接着剤によってリード２２，２３を磁性体４に固定する必要がなくなる。すなわち、磁性体４とリード２２，２３との間に熱抵抗の高い接着剤が介在しないことで、半導体素子３において生じた熱をリード２２，２３から磁性体４側に効率よく逃がすこともできる。例えば、磁性体４の下面４ｂが搭載基板の搭載面に対向するように、電子回路モジュール１を搭載基板に搭載した状態では、半導体素子３において生じた熱を、リード２２，２３及び磁性体４を介して搭載基板に効率よく逃がすことができる。なお、本実施形態では、第二リード２３を幅広に形成することで、第二リード２３と半導体素子３との接触面積増加が図られているため、半導体素子３の熱を特に効率よく逃がすことができる。
【００３０】
また、突出部材３０の先端部に係合突起３１が形成されていることで、リード２２，２３の下面２４ｂ，２５ｂと係合突起３１との間に磁性体４が入り込むため、係合突起３１によって磁性体４とリード２２，２３とをその厚さ方向に確実に係合させることができる。したがって、磁性体４とリード２２，２３との密着性をさらに向上できる。
さらに、磁性体基板２がインダクタとして構成されていることで、磁性体基板２を半導体素子３と共に電源回路として構成できるため、半導体素子３と共に別個のインダクタを磁性体基板２に搭載する場合と比較して、磁性体基板２の小型化を図ることができる。
また、突出部材３０が磁性体と同じ磁性材料によって構成されていることで、磁性体４がその特性を損なうことを防止できる。すなわち、インダクタとして機能する本実施形態の磁性体基板２では、コイル５によって磁性体４に発生する磁束が、磁性体４内部に配された突出部材３０によって乱されたり、磁性体４の外部に漏れてしまうことを防止することができる。
【００３１】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、突出部材３０には係合突起３１が特に形成されていなくてもよい。この場合でも上記実施形態と同様に、突出部材３０により磁性体４と各リード２２，２３との実質的な接触面積が拡大され、また、アンカー効果も得られるため、磁性体４とリード２２，２３との密着性向上を図ることは可能である。
【００３２】
また、各リード２２，２３の平板部２４，２５は、その上面２４ａ，２５ａのみが露出するように側面２４ｃ，２５ｃが磁性体４によって覆われているが、少なくとも平板部２４，２５の下面２４ｂ，２５ｂが磁性体４によって覆われていればよい。すなわち、各リード２２，２３の平板部２４，２５は、磁性体４の上面４ａと同一平面をなすように配されることに限らず、例えば磁性体４の上面４ａから突出するように配されてもよい。
さらに、各リード２２，２３の延長板部２６，２７の先端部分は、磁性体４の側面４ｃから突出するように配されるとしたが、少なくとも外部に接続されるように配されていればよく、例えば磁性体４の下面４ｂに配されていてもよい。また、リード２２，２３は磁性体４の側面４ｃに配されていなくてもよく、例えば磁性体４の上面４ａ側のみに配されていてもよい。
【００３３】
また、磁性体基板２の上面２ａには、インダクタである磁性体基板２と共に電源回路を構成する半導体素子３が搭載されるとしたが、少なくとも各種電子回路を構成する電子部品が搭載されていればよく、例えばＬＥＤ素子等の他の半導体素子３が搭載されても構わない。
さらに、磁性体基板２の上面２ａには、半導体素子３が１つだけ搭載されることに限らず、例えば複数搭載されてもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１ 電子回路モジュール
２ 磁性体基板
２ａ 上面
３ 半導体素子（電子部品）
４ 磁性体
４ａ 上面
５ コイル
２２ 第一リード（リード）
２３ 第二リード（リード）
２４，２５ 平板部
２４ａ，２５ａ 上面
２４ｂ，２５ｂ 下面
２４ｃ，２５ｃ 側面
３０ 突出部材
３１ 係合突起
【技術分野】
【０００１】
この発明は、磁性体基板、及び、これを備える電子回路モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、板状に形成された磁性体を配線基板として使用する磁性体基板には、例えば特許文献１のように、電気配線をなす端子電極の一部を磁性体内部に埋設して固定したものがある。なお、この種の磁性体基板においては、端子電極の配線パターンを銅箔により構成することが考えられるが、銅箔では磁性体基板を大量生産する際に配線パターンの精度が低下する虞があるため、導電性板材を加工してなるリードフレームを使用することが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１８８０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
端子電極を磁性体内部に埋設する上記従来の磁性体基板では、端子電極を磁性体に固定することができるものの、その厚さ寸法が大きくなってしまうため、磁性体基板の薄型化に限界が生じる、という問題がある。磁性体基板の薄型化を図るためには、例えば、板状とされた磁性体の主面に端子電極等の電気配線全体を露出させることが考えられるが、電気配線をリードフレームに備えるリードにより構成する場合、リードが磁性体の主面から剥離し易い、という問題がある。
【０００５】
なお、リードの密着性向上を図る従来の手法としては、磁性体を成形する前に予めリード表面を凸凹に荒らすこと（例えば、特開２００２−２９９５３８号公報参照）や、リードにディンプル（凹部）を形成すること（例えば、特開２００９−２６０２８２号公報参照）、あるいは、リードにその厚さ方向に貫通するアンカーホールを形成することが考えられる。
しかしながら、板状の磁性体は、磁性粉末を圧縮成形することで得られるため、磁性体を成形する前にリード表面を荒らしても、磁性粉末の圧縮成形時の圧力によってリード表面の状態が変化してしまい、リードと磁性体との密着性を十分に得ることができない。
【０００６】
一方、リードにディンプルやアンカーホールを形成した場合には、リード自体のボリュームが減少してしまうため、磁性体基板の電気配線としての電気抵抗が大きくなってしまう、という問題がある。また、前述のボリューム減少に伴ってリードの熱抵抗が高くなってしまうため、磁性体基板の主面に電源回路用のＩＣ／ＬＳＩやＬＥＤ等のように動作時に熱を生じる電子部品が搭載された場合、この電子部品の熱をリードフレームに効率よく伝達することができず、磁性体基板の放熱性が低下してしまう、という問題も生じる。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みたものであって、リードの電気抵抗の増加や、磁性体基板の放熱性の低下を防ぎつつも、磁性体とリードとの密着性向上を図ることが可能な磁性体基板、及び、これを備える電子回路モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題を解決するために、本発明の磁性体基板は、板状の磁性体と導電性板材からなるリードとを備えて、当該リードのうちその厚さ方向に面する上面が前記磁性体の上面から露出するように、前記リードを前記磁性体に封止して構成されるものであって、前記磁性体によって覆われた前記リードの下面に、当該下面から突出する別個の突出部材が固定されていることを特徴とする。
なお、前記リードは、導電性板材にプレス加工やエッチング加工等を施してなるリードフレームの構成要素であり、その平面視形状や大きさは任意である。
【０００９】
さらに、本発明の電子回路モジュールは、前記磁性体基板と、前記リードに接触するように前記磁性体基板の上面に搭載された電子部品とを備えることを特徴とする。
なお、電子部品の具体例としては、電源回路用のＩＣ／ＬＳＩやＬＥＤ等の各種半導体素子が挙げられる。
【００１０】
上記磁性体基板及び電子回路モジュールによれば、リードの下面に突出部材が固定されていることで、リードと磁性体との実質的な接触面積が拡大すると共に、突出部材が磁性体内部に埋設されることによるアンカー効果が得られるため、磁性体とリードとの密着性向上を図ることができる。
さらに、突出部材がリードと別個に形成されていることで、従来のようにリード自体のボリュームが減少することも無いため、リードが磁性体基板の電気配線として機能する場合にはリードの電気抵抗の増加を防止できる。また、ボリューム減少に伴うリードの熱抵抗の増加も防ぐことができるため、電子部品がリードに接触するように磁性体基板の上面に搭載された場合、この電子部品において発生した熱をリードに効率よく伝達することができる。すなわち、磁性体基板の放熱性低下も防止できる。
【００１１】
また、突出部材により磁性体とリードとの密着性向上を図れることで、別途接着剤によってリードを磁性体に固定する必要がなくなる。すなわち、磁性体とリードとの間に熱抵抗の高い接着剤が介在しないことで、前述した電子部品において生じた熱をリードから磁性体側に効率よく逃がすこともできる。例えば、磁性体の下面が搭載基板の搭載面に対向するように、電子回路モジュールを搭載基板に搭載した状態では、電子部品において生じた熱を、リード及び磁性体を介して搭載基板に効率よく逃がすことができる。
【００１２】
そして、前記磁性体基板においては、前記突出部材の突出方向の先端部に、当該突出部材の側方に突出すると共に前記リードの下面に対して前記厚さ方向に間隔をあけて位置する係合突起が形成されていることが好ましい。
この構成では、リードの下面と係合突起との間に磁性体が入り込むことで、係合突起によって磁性体とリードとをその厚さ方向に確実に係合させることができる。したがって、磁性体とリードとの密着性をさらに向上させることができる。
【００１３】
さらに、前記磁性体基板においては、前記磁性体内部にコイルが埋設されることで、インダクタとして構成されていてもよい。
この構成では、磁性体基板自体がインダクタとして機能し、磁性体基板を電子部品の電源回路として構成できるため、電子部品と共に別個のインダクタを磁性体基板に搭載する場合と比較して、磁性体基板の小型化を図ることができる。
【００１４】
また、前記磁性体基板においては、前記突出部材が、前記磁性体をなす磁性材料によって構成されていることが好ましい。
この構成では、磁性体がその特性を損なうことを防止できる。例えば、前述したように磁性体基板がインダクタとして機能する場合、コイルによって磁性体に発生する磁束が、磁性体内部に配された突出部材によって乱されたり、磁性体の外部に漏れてしまうことを防止できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、リードフレームのうち磁性体によって覆われるリードの下面に別個の突出部材を固定しておくことで、電気配線をなすリードの電気抵抗の増加や、磁性体基板の放熱性の低下を防ぎつつも、磁性体とリードとの密着性向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子回路モジュールを磁性体基板の上面から見た状態を示す概略平面図である。
【図２】図１に示す電子回路モジュールのＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】図１に示す電子回路モジュールのＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図４】図１〜３に示す電子回路モジュールを製造する方法のうち、加圧成形工程を示す概略断面図である。
【図５】図４に示す加圧成形工程後の状態を磁性体の上面側から見た状態を示す概略平面図である。
【図６】図１〜３に示す電子回路モジュールを製造する方法のうち、キュア工程及び切断工程を実施した後の状態を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図１〜６を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図１〜３に示すように、この実施形態に係る電子回路モジュール１は、磁性体基板２と、磁性体基板２の上面２ａに搭載された半導体素子（電子部品）３とを備えて大略構成されている。
磁性体基板２は、板状に形成されて電気的な絶縁性を有する磁性体４と、磁性体４の表面に配された複数のリード２２，２３と、磁性体４内部に埋設されたコイル５とを備えており、磁性体４及びコイル５によってインダクタが構成されている。この構成において、磁性体４は、コイル５により発生する磁界から大きな磁束密度を得るために用いられており、透磁率の大きな材料を選択することが好ましい。なお、コイル５の両端は、それぞれ磁性体基板２の電気配線をなす別個のリード２２に電気接続されている。
【００１８】
各リード２２，２３は、銅材等の導電性材料を磁性体の厚さ寸法と比較して十分に薄い板状に形成したものである。各リード２２，２３は、磁性体基板２の上面２ａをなす磁性体４の上面４ａ側に配される平板部２４，２５と、平板部２４，２５に対して折り曲げられることで磁性体４の側面４ｃ上に配される延長板部２６，２７とによって大略構成されている。
各リード２２，２３の平板部２４，２５は、磁性体４の上面４ａ側において磁性体４に封止されている。詳細に説明すれば、各リード２２，２３の平板部２４，２５のうちリード２２の厚さ方向に面する上面２４ａ，２５ａが、磁性体４の上面４ａと同一平面をなすように磁性体４の上面４ａから外方に露出し、リード２２，２３の下面２４ｂ，２５ｂ及び側面２４ｃ，２５ｃは磁性体４によって覆われている。
一方、各リード２２，２３の延長板部２６，２７のうち平板部２４，２５側から延びる延出方向の先端部分は、磁性体４の側面４ｃから突出するように折り曲げて配され、半導体素子３やコイル５を外部に接続するための外部端子として機能する。なお、この先端部分は、磁性体４の下面４ｂと同一平面をなすように配されており、これによって、磁性体基板２が表面実装型の基板として構成されている。
【００１９】
これら複数のリード２２，２３は、磁性体基板２の電気配線をなすことを主たる目的とした複数の第一リード２２、及び、半導体素子３において生じた熱を効率よく逃がすことを主たる目的とした第二リード２３の二種類の二種類に大別される。
各第一リード２２は、細長い短冊板状に形成されている。なお、図示例では、一つの第一リード２２が平板部２４の両端に一対の延長板部２６を設けて構成され、残り（二つ）の第一リード２２は平板部２４及び延長板部２６を一つずつ備えて構成されている。また、図示例における各第一リード２２の平板部２４は、平面視で直線形状に形成されているが、半導体素子３やコイル５との電気接続に適する配線パターンをなすように、平面視で直線形状や屈曲形状等の適宜組み合わせた任意の形状を呈していてよい。
【００２０】
一方、第二リード２３は、半導体素子３との接触面積が大きくなるように第一リード２２よりも幅広の板状に形成され、その平板部２５が半導体素子３を搭載するためのダイパッドとして構成されている。なお、この第二リード２３は、第一リード２２と同様に半導体素子３と電気接続されてもよいが、電気接続されなくてもよい。また、図示例の第二リード２３は、その平板部２５の両端に一対の延長板部２７を設けて構成されているが、例えば一部の第一リード２２と同様に、平板部２５の一端に一つの延長板部２７のみを設けて構成されてもよい。
半導体素子３は、インダクタと共に電源回路を構成するＬＳＩやＩＣ等であり、前述した複数のリード２２，２３に接触するように磁性体基板２の上面２ａに搭載されている。
【００２１】
そして、第二リード２３の平板部２５の下面２５ｂには、下面２５ｂから第二リード２３の厚さ方向に突出する別個の突出部材３０が固定されている。
突出部材３０は、磁性体４と同じ磁性材料によって構成され、突出部材３０の突出方向の先端部には、突出部材３０の側方に突出する係合突起３１が形成されている。この係合突起３１は、第二リード２３の平板部２５の下面２５ｂに対して第二リード２３の厚さ方向に間隔をあけて位置している。なお、係合突起３１は、突出部材３０の周方向の一部にのみ形成されてもよいが、例えば突出部材３０の周方向全体にわたって環状に形成されてもよい。また、係合突起３１は、例えば突出部材３０の周方向に複数配列されてもよい。
【００２２】
また、突出部材３０は、第二リード２３の下面２５ｂに対する接触面積が広くなるように、その突出方向の基端部が幅広に形成されている。そして、突出部材３０は、第二リード２３の平板部２５の下面２５ｂの中心に配され、さらに、平面視でコイル５の中心軸と重なるように位置している。この突出部材３０と第二リード２３との固定は、接着剤や半田によって行われてもよいし、超音波溶接等の各種溶接よって行われてもよい。
なお、図示例において、第二リード２３の平板部２５の下面２５ｂには突出部材３０が一つだけ固定されているが、例えば複数固定されていてもよい。また、ここでは、第二リード２３の平板部２５の下面２５ｂに突出部材３０を固定することについてのみ説明したが、各第一リード２２の平板部２４の下面２４ｂにも同様の突出部材３０が固定されている。
【００２３】
次に、上記構成の電子回路モジュール１を製造する方法について説明する。
電子回路モジュール１の製造に際しては、はじめに、図５に示すように、銅材等からなる導電性板材にプレス加工やエッチング加工等を施したリードフレーム２０を用意する（準備工程）。
リードフレーム２０は、互いに間隔をあけて平行に配された一対の連結部２１と、一対の連結部２１の一方から他方に向けて延びるように、各連結部２１から一体に突出する複数のリード２２とを備えている。なお、図示例において、一対の連結部２１は、互いに繋がっていないように見えるが、実際には各連結部２１の長手方向（紙面上下方向）の端部等において一体に連結されている。
このリードフレームにおいて、複数のリード２２，２３のうち一つの第一リード２２及び第二リード２３は一対の連結部２１の両方に繋がっており、これら一つの第一リード２２及び第二リード２３の延在方向の中間部分が平板部２４，２５となっている。一方、残り（二つ）の第一リード２２は一方の連結部２１のみに繋がっており、これら第一リード２２の延在方向の先端部分が平板部２４となっている。
【００２４】
上記準備工程後には、各リード２２，２３の平板部２４，２５の下面２４ｂ，２５ｂに突出部材３０を固定し（固定工程）、次いで、図４に示すように、鉄等の磁性微粒子を樹脂（バインダ）によりコーティングしてなる磁性粉末１４を圧縮して板状の磁性体４に成形する加圧成形工程を実施する。
この工程においては、はじめに、リードフレーム２０を上下逆さまにした状態で圧縮成形用金型Ｍの載置面Ｍ１に配置する。また、リードフレーム２０のうち各リード２２，２３の平板部２４，２５を圧縮成形用金型ＭのキャビティＣ内に収容し、リードフレーム２０の残部（各リード２２，２３の延長板部２６，２７及び連結部２１）をキャビティＣの外側に固定する。
【００２５】
次いで、磁性粉末１４によって各リード２２，２３の平板部２４，２５の下面２４ｂ，２５ｂ及び側面２４ｃ，２５ｃを覆うように、かつ、突出部材３０を埋設するように、磁性粉末１４をキャビティＣ内に充填し、リードフレーム２０と磁性粉末１４とがリードフレーム２０の厚さ方向に重ねられた状態とする。また、磁性粉末１４の充填と同時あるいは前後においてコイル５を磁性粉末１４内に埋め込む。そして、この状態において磁性粉末１４をリードフレーム２０の厚さ方向から圧縮することにより、磁性粉末１４が板状の磁性体４に成形されることになる。
なお、上記加圧成形工程が終了した状態においては、図５に示すように、各リード２２，２３の平板部２４，２５が磁性体４の上面４ａ側に固定され、各リード２２，２３の延長板部２６，２７が磁性体４の側面４ｃから突出するように配されている。
【００２６】
そして、上記加圧成形工程後には、磁性体４を加熱することで磁性粉末１４の樹脂を完全に一体化し（キュア工程）、次いで、リードフレーム２０から連結部２１を切り落とすことで複数のリード２２，２３を電気的に分離する（切断工程）。
さらに、図６に示すように、磁性体４の側面４ｃから突出する各リード２２，２３の延長板部２６，２７を磁性体４の側面４ｃに這わせるように折り曲げ、さらに、各延長板部２６，２７の先端部分を磁性体４の側面４ｃから突出するように折り曲げる（リードフォーミング工程）ことで、磁性体基板２が製造されることになる。
最後に、この磁性体基板２の上面２ａに半導体素子３を搭載することで、図１〜３に示す電子回路モジュール１の製造が完了する。なお、半導体素子３の搭載は、磁性体基板２の製造完了後に限らず、少なくともキュア工程よりも後に実施することが可能である。
【００２７】
以上説明したように、本実施形態に係る電子回路モジュール１及びこれに備える磁性体基板２によれば、各リード２２，２３の平板部２４，２５の下面２４ｂ，２５ｂに突出部材３０が固定されていることで、磁性体４と各リード２２，２３との実質的な接触面積が拡大すると共に、突出部材３０が磁性体４内部に埋設されることによるアンカー効果が得られるため、磁性体４とリード２２，２３との密着性向上を図ることができる。
【００２８】
さらに、突出部材３０がリード２２，２３と別個に形成されていることで、従来のようにリード２２，２３自体のボリュームが減少することも無いため、リード２２，２３（特に第一リード２２）が磁性体基板２の電気配線をなす場合、リード２２，２３の電気抵抗の増加を防止できる。また、ボリューム減少に伴うリード２２，２３の熱抵抗の増加も防ぐことができるため、半導体素子３がリード２２，２３に接触するように磁性体基板２の上面２ａに搭載されていることで、半導体素子３において発生した熱をリード２２，２３に効率よく伝達することができる。すなわち、磁性体基板２の放熱性低下を防止することができる。
【００２９】
また、突出部材３０により磁性体４とリード２２，２３との密着性向上を図れることで、別途接着剤によってリード２２，２３を磁性体４に固定する必要がなくなる。すなわち、磁性体４とリード２２，２３との間に熱抵抗の高い接着剤が介在しないことで、半導体素子３において生じた熱をリード２２，２３から磁性体４側に効率よく逃がすこともできる。例えば、磁性体４の下面４ｂが搭載基板の搭載面に対向するように、電子回路モジュール１を搭載基板に搭載した状態では、半導体素子３において生じた熱を、リード２２，２３及び磁性体４を介して搭載基板に効率よく逃がすことができる。なお、本実施形態では、第二リード２３を幅広に形成することで、第二リード２３と半導体素子３との接触面積増加が図られているため、半導体素子３の熱を特に効率よく逃がすことができる。
【００３０】
また、突出部材３０の先端部に係合突起３１が形成されていることで、リード２２，２３の下面２４ｂ，２５ｂと係合突起３１との間に磁性体４が入り込むため、係合突起３１によって磁性体４とリード２２，２３とをその厚さ方向に確実に係合させることができる。したがって、磁性体４とリード２２，２３との密着性をさらに向上できる。
さらに、磁性体基板２がインダクタとして構成されていることで、磁性体基板２を半導体素子３と共に電源回路として構成できるため、半導体素子３と共に別個のインダクタを磁性体基板２に搭載する場合と比較して、磁性体基板２の小型化を図ることができる。
また、突出部材３０が磁性体と同じ磁性材料によって構成されていることで、磁性体４がその特性を損なうことを防止できる。すなわち、インダクタとして機能する本実施形態の磁性体基板２では、コイル５によって磁性体４に発生する磁束が、磁性体４内部に配された突出部材３０によって乱されたり、磁性体４の外部に漏れてしまうことを防止することができる。
【００３１】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、突出部材３０には係合突起３１が特に形成されていなくてもよい。この場合でも上記実施形態と同様に、突出部材３０により磁性体４と各リード２２，２３との実質的な接触面積が拡大され、また、アンカー効果も得られるため、磁性体４とリード２２，２３との密着性向上を図ることは可能である。
【００３２】
また、各リード２２，２３の平板部２４，２５は、その上面２４ａ，２５ａのみが露出するように側面２４ｃ，２５ｃが磁性体４によって覆われているが、少なくとも平板部２４，２５の下面２４ｂ，２５ｂが磁性体４によって覆われていればよい。すなわち、各リード２２，２３の平板部２４，２５は、磁性体４の上面４ａと同一平面をなすように配されることに限らず、例えば磁性体４の上面４ａから突出するように配されてもよい。
さらに、各リード２２，２３の延長板部２６，２７の先端部分は、磁性体４の側面４ｃから突出するように配されるとしたが、少なくとも外部に接続されるように配されていればよく、例えば磁性体４の下面４ｂに配されていてもよい。また、リード２２，２３は磁性体４の側面４ｃに配されていなくてもよく、例えば磁性体４の上面４ａ側のみに配されていてもよい。
【００３３】
また、磁性体基板２の上面２ａには、インダクタである磁性体基板２と共に電源回路を構成する半導体素子３が搭載されるとしたが、少なくとも各種電子回路を構成する電子部品が搭載されていればよく、例えばＬＥＤ素子等の他の半導体素子３が搭載されても構わない。
さらに、磁性体基板２の上面２ａには、半導体素子３が１つだけ搭載されることに限らず、例えば複数搭載されてもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１ 電子回路モジュール
２ 磁性体基板
２ａ 上面
３ 半導体素子（電子部品）
４ 磁性体
４ａ 上面
５ コイル
２２ 第一リード（リード）
２３ 第二リード（リード）
２４，２５ 平板部
２４ａ，２５ａ 上面
２４ｂ，２５ｂ 下面
２４ｃ，２５ｃ 側面
３０ 突出部材
３１ 係合突起
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の磁性体と導電性板材からなるリードとを備えて、当該リードのうちその厚さ方向に面する上面が前記磁性体の上面から露出するように、前記リードを前記磁性体に封止してなる磁性体基板であって、
前記磁性体によって覆われた前記リードの下面に、当該下面から突出する別個の突出部材が固定されていることを特徴とする磁性体基板。
【請求項２】
前記突出部材の突出方向の先端部に、当該突出部材の側方に突出すると共に前記リードの下面に対して前記厚さ方向に間隔をあけて位置する係合突起が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の磁性体基板。
【請求項３】
前記磁性体内部にコイルが埋設されることで、インダクタとして構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の磁性体基板。
【請求項４】
前記突出部材が、前記磁性体をなす磁性材料によって構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の磁性体基板。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の磁性体基板と、前記リードに接触するように前記磁性体基板の上面に搭載された電子部品とを備えることを特徴とする電子回路モジュール。
【請求項１】
板状の磁性体と導電性板材からなるリードとを備えて、当該リードのうちその厚さ方向に面する上面が前記磁性体の上面から露出するように、前記リードを前記磁性体に封止してなる磁性体基板であって、
前記磁性体によって覆われた前記リードの下面に、当該下面から突出する別個の突出部材が固定されていることを特徴とする磁性体基板。
【請求項２】
前記突出部材の突出方向の先端部に、当該突出部材の側方に突出すると共に前記リードの下面に対して前記厚さ方向に間隔をあけて位置する係合突起が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の磁性体基板。
【請求項３】
前記磁性体内部にコイルが埋設されることで、インダクタとして構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の磁性体基板。
【請求項４】
前記突出部材が、前記磁性体をなす磁性材料によって構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の磁性体基板。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の磁性体基板と、前記リードに接触するように前記磁性体基板の上面に搭載された電子部品とを備えることを特徴とする電子回路モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−２２２６１６（Ｐ２０１１−２２２６１６Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８７６５１（Ｐ２０１０−８７６５１）
【出願日】平成２２年４月６日（２０１０．４．６）
【出願人】（０００００２０３７）新電元工業株式会社 (776)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月６日（２０１０．４．６）
【出願人】（０００００２０３７）新電元工業株式会社 (776)
【Ｆターム（参考）】
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