JP2002261198A - 自動車用電子回路装置及びそのパッケージ製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】放熱性、防水性に優れ、熱応力による封止樹脂
と部材との剥離やクラックのない、安価な自動車用電子
回路装置の構造を提供する。 【解決手段】電子回路素子５を載置した回路基板６から
なる電子回路４と、電子回路４を搭載するリードフレー
ム２と、リードフレーム２の一部に設けられたフランジ
部２ｃと、リード２ａとを備える。電子回路４とリード
２ａとが電気的に接続される。このリード及びフランジ
の一部を除いて回路基板,リードフレーム,リード,フラ
ンジが一括してモールド樹脂に埋設される。リードフレ
ーム２の中央付近の上面に回路基板の中央部のみを支持
する突起７が形成され、突起７に回路基板６の中央部裏
面が接着される。リードフレーム２には、樹脂流通孔２
ｈが複数設けてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用の電子回
路装置のパッケージ構造及びその製造方法に係る。例え
ば自動車のエンジンルーム、トランスミッション等に装
着され、エンジン、自動変速機等の制御を行う電子回路
装置などに好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、自動車の自動変速機の制御を電
子回路で行う方式は広く採用されている。その電子回路
の実装構造は各種ある。トランスミッション直付けの電
子回路装置では、水、油等の浸入で電子回路がダメージ
を受けないように、装着場所の選定し、また、それらが
浸入しないような構造がとられている。

【０００３】その構造の一例として、金属のベースに電
子回路基板を装着し、このベースとカバーを抵抗溶接、
レーザ溶接する等して電子回路装置内部を気密的に封止
するとともに、窒素等の不活性ガスを封入する、いわゆ
るハーメチックシール構造が知られている。

【０００４】この構造では、電子回路の入出力端子をベ
ースに設けたスルーホールを通して外部に引き出し、ス
ルーホールは、絶縁抵抗の高いガラスで封止される。し
たがって、ベース、ガラス、端子の線膨張係数を最適に
選定する必要がある。すなわち数１００℃〜１０００℃
の高温でガラスを融解し、常温に戻したときに前記三者
の部品間で、お互いに残留圧縮応力が作用するようにす
る必要があるためである。

【０００５】これらの材質は限定され、例えば封止材料
にソーダ・バリウムガラスを用いたとき、ベース材質と
しては鋼板、端子は鉄ニッケル合金(鉄５０％−ニッケ
ル５０％)の組み合わせとなる。

【０００６】このため高温での酸化防止が必要で、ベ
ースは溶融温度の高いニッケルメッキ等が必要となる。
また前記溶接ではカバーの組み合わせ材質が限定さ
れ、ベースと同じ鋼板が使用される。電子回路に発熱素
子が多い場合には、放熱し易くするためベース材質とし
てはアルミ、銅等が好適であるが、上記したように鋼板
を使用せざるを得ず、鋼板では放熱性が悪い。

【０００７】さらには抵抗溶接ではベースとカバーと
の電気的接触抵抗が均一となるよう、両者の平面度精度
を高くする必要がある等、コストアップ要因がある。

【０００８】レーザ溶接では、前記ベースに施したニ
ッケルメッキの厚さのばらつきが溶接に影響し、溶接部
分のビードが露出する。それによる錆発生を防止するた
めの保護コーティングが必要である。外観では確実に
溶接の良否判定を行うことが難しく、気密性を確認する
ためにはヘリウムガスを用いたチェック法、不活性液体
中に入れて気泡の発生有無をチェックするバブルリーク
チェック法等が必要であった。

【０００９】上記した諸々の点を改善するために、電子
回路素子を搭載した回路基板を熱伝導のよい材質で製作
したベースに接着し、このベースの片面を露出しつつ、
回路基板及びベースをエポキシ樹脂（モールド樹脂）で
封止するパッケージ技術が提案されている。

【００１０】しかしながら、この場合、例えば電子回路
素子としてシリコンチップを使用し、回路基板として前
記シリコンチップに近似した線膨張係数を有するガラス
・セラミック基板を用い、これらの部材をエポキシ樹脂
で封止する構造においては、次のような課題があった。

【００１１】すなわち、前記回路基板やベースを埋設す
るエポキシ樹脂のモールド工程（トランスファモールド
工程）時に、そのモールド樹脂（エポキシ樹脂）を硬化
工程を経て型から取出した後の冷却中に、エポキシ樹脂
の硬化収縮と前記基板やベースに対する線膨張係数差と
によって、エポキシ樹脂と基板やベースとの境界面で剥
離、または樹脂クラックが生じる。

【００１２】これは、モールド成形時におけるエポキシ
樹脂等価線膨張係数（エポキシ樹脂等価線膨張係数は、
そのモールド樹脂が型から取り出されて室温に冷却され
るまでの成形温度時の樹脂の化学的収縮と、成形温度〜
ガラス転移温度Ｔｇまでの線膨張係数α１と、ガラス転
移温度Ｔｇ〜室温までの線膨張係数α２とを合成したも
のであり、常温の線膨張係数に比べて約４倍の値であ
る）がベースのそれより大きく、かつ基板の線膨張係数
もベースよりさらに小さいため、基板に密着したエポキ
シ樹脂の収縮応力によって基板とベースとが反り、密着
されていないエポキシ樹脂の部分、または密着力の弱い
部分に引張り応力が働き、境界面で剥離が発生するもの
である。

【００１３】この剥離をなくすために、例えばベースの
端面部分に密着性のよい皮膜処理を形成すると、境界面
付近のエポキシ樹脂にクラックが発生してしまう問題が
あった。

【００１４】その対策として、硬化収縮が少なく、かつ
線膨張係数の小さいエポキシ樹脂を使用する、あるいは
前記ベースの端面に線膨張係数差を吸収する柔軟な樹脂
コーティング処理を施す、等が考えられる。しかしなが
らいずれもコストアップが避けられず、安価な構造が望
まれていた。

【００１５】なお、従来の公知技術には、例えば特開平
７−２４０４９３号公報のように半導体素子をリードフ
レームに搭載してこれらの部品をモールド樹脂中に埋設
してパッケージ化したものや、特開平１−２０５５５６
号公報のようにＩＣチップとそのマウント部材および放
熱板をパッケージ化したものがある。これらの従来技術
は、電子回路基板やそのベースまでをもモールド樹脂で
パッケージしようとするものではない。ＩＣパッケージ
や半導体素子よりもはるかに面積の大きい電子回路基板
やベースまでも一つのモールド樹脂で実装してしまうと
いう技術は、新たな試みである。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】そして、その新たな実
装技術を実現するにあたって、上記したように回路基板
やベースの面積の大きさ故にそれを包むエポキシ樹脂
（モールド樹脂）の収縮応力が大きくなり、それにより
回路基板やエポキシ樹脂間の境界面で剥離が発生すると
いった課題が新たに生じた。

【００１７】本発明の目的は、上記したような新たな実
装技術、すなわち電子回路基板やそのリードフレーム
（ベース）までをもモールド樹脂によりパッケージ化す
る場合に、上記課題を低コストでしようとするものであ
る。そして、放熱性、防水性に優れ、しかも熱応力によ
るモールド樹脂と回路基板,ベースとの剥離やクラック
のない、安価な自動車用電子回路装置を提供しようとす
るものである。

【００１８】さらに、前記自動車用電子回路装置のパッ
ケージを歩留まり良く製造できるパッケージ構造及び製
造方法を提供しようとするものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、基本的には次のように構成する。

【００２０】すなわち、本発明のパッケージ構造は、電
子回路素子を載置した回路基板からなる電子回路と、前
記電子回路を搭載するリードフレームと、前記リードフ
レームの一部に設けられたフランジ部と、リードとを備
え、前記電子回路とリードとが電気的に接続され、この
リード及び前記フランジの一部を除いて前記回路基板,
リードフレーム,リード,フランジが一括してモールド樹
脂に埋設され、かつ前記リードフレームには、中央付近
の上面に前記回路基板より小面積で該回路基板の中央部
を支持する突起が形成されており、この突起の周辺に複
数の樹脂流通孔が設けられ、前記突起に前記回路基板の
中央部裏面が接着されていることを特徴とする。

【００２１】また、その製造方法として、前記回路基板
が前記リードフレームに突起を介して支持された状態
で、これらの部品がモールド成形に供せられ、モールド
成形の型は、樹脂を注入するためのランナゲート部とは
反対側に、モールド成形時に余分の樹脂を受け入れるよ
うにしたオーバーフローキャビティを設置し、前記型内
およびオーバーフローキャビティに樹脂を流しつつモー
ルド成形を行うことを特徴とする。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図１〜図１７に
示す。図１は本実施例に係る自動車用電子回路装置（コ
ントロールユニット）１の平面図、図２及び図３はその
見る方向を変えた一部断面側面図である。

【００２３】フランジ部２ｃを有するリードフレーム２
に、回路素子５および回路基板６からなる電子回路４が
搭載されている。この搭載は、回路基板６をリードフレ
ーム２上に接着することで行われる。その接着態様につ
いては後述する。

【００２４】２ａはリードフレーム２の一部を切り離し
て形成されたリード（端子）である。リード２ａと外部
の接続対象物（図示せず）を電気的に接続する場合に
は、リード２ａが外部対象物のハーネス・コネクタ、ま
たはハーネス端子に溶接等で接続される。

【００２５】電子回路４とリード２ａとは、熱圧着，超
音波等のワイヤボンディング法でアルミ細線８を介して
電気的に接続されている。

【００２６】電子回路４をリードフレーム２上に搭載
し、電子回路４とリード２ａとを接続した後、これらの
部品（回路素子５，回路基板６，リードフレーム２，リ
ード２ａ）を一括してモールド樹脂（以下、封止樹脂と
称する）３中にリード２ａの一部やフランジ２ｃの一部
を除いて埋設する。

【００２７】封止樹脂３は、トランスファモールド成形
によって製作する。トランスファモールド成形は、一般
に封止樹脂としてエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を使用
する方法で、粉末を圧縮成形したタブレット状のエポキ
シ樹脂を、型内で所定の温度、圧力を印加することによ
り融解および固化させるものである。ＬＳＩ(大規模集
積回路)等のチップのパッケージとして広く採用されて
いる。

【００２８】封止樹脂３は、とくに低線膨張係数の樹脂
とし、内部部品を全体的に包む。また、樹脂３は、内部
部品との密着力を常に保持するため、また、はんだ付け
部や半導体チップと基板との細線ワイヤボンディング接
続部等に熱応力によっての剥れ及び断線が生じないよう
にするため、最適な物性値が選定される。

【００２９】自動車用の電子回路装置は、使用時の熱応
力繰返しにより、樹脂３とリード２ａ，リードフレーム
２とのそれぞれの密着界面からの水，油等の浸入が懸念
される。その点については、リード２ａおよびリードフ
レーム２と封止樹脂３との線膨張係数差を極力小さく
し、それら部材間での熱応力を低減したり、リード２ａ
およびリードフレーム２に特殊な表面処理（例えばアル
ミキレート処理）を施し、樹脂と部材との境界部分で共
有結合させる手法により解決可能である。

【００３０】リード２ａおよびリードフレーム２は熱伝
導の良い銅、または銅系の合金材が選定される。回路基
板６はセラミック、ガラス・セラミック、エポキシ・ガ
ラス板等、適宜の材質が選定され、所定の回路パターン
が形成されている。

【００３１】図４は本実施例に係る電子回路装置の要部
断面図であり、図３に対応するものである。

【００３２】図４に示すように、リードフレーム２の中
央付近の上面には、回路基板６より小面積で該回路基板
６の中央部のみを支持する突起７が形成され、突起７に
回路基板６の中央部裏面が接着される基板支持構造をな
している。

【００３３】回路基板６には、図示されない配線パター
ンが形成され、また、基板上に回路素子５とボンディン
グパッド９がはんだ接続されている。

【００３４】リードフレーム２には、中央付近に回路基
板６の中央を接着剤１０を介して支持する突起７を設け
るほかに、基板６の四隅を支持する突起１１が配設され
ている。これらの突起７及び１１は、リードフレーム２
をプレス加工することで形成される。

【００３５】実施例では、突起１１を４個設けている
が、回路基板６の大きさ、形状、回路パターンのレイア
ウト等により、任意の個数を選定できる。この突起１１
を設けないと、中央付近のみの接着領域では、基板６の
平面度誤差やリードフレーム２と平面と突起７の上面と
の平行度誤差等により、基板６が傾いて接着されてしま
うことになる。

【００３６】ボンディングパッド９とリード２ａには、
熱圧着，超音波等のワイヤボンディング法によりアルミ
の細線８が接続されている。

【００３７】リードフレーム２の具体的仕様を例示すれ
ば、それは熱伝導率の高いリン青銅の板を選定して、プ
レス加工し、図４を参照すれば、厚さ（ｔ）は０.６４
ｍｍ、突起７の外径（ｄ）は５ｍｍ、高さ（ｈ）１.４
４ｍｍである。線膨張係数は、１７.５ｐｐｍである。
また、突起７の存在により形成された回路基板６・リー
ドフレーム２間の間隙（ｇ）は、０．８ｍｍである。ち
なみに、封止樹脂３に混入される充填剤の平均粒径は、
３０μｍ（０．０３ｍｍ）である。したがって、この隙
間には充填剤を含む封止樹脂３が充分に流入可能な空間
を確保している。

【００３８】図５は、従来一般的とされた方式により回
路基板６をリードフレーム２に接着した構造の、有限要
素法による解析用２次元数値モデルである。Ｏは、基板
６およびリードフレーム２の中心位置である。

【００３９】従来は一般的に回路基板６の裏面全体をリ
ードフレーム２に接着剤１０を用いて接着する構造がと
られていた。この接着構造で回路基板６全体を封止樹脂
３中に埋設してしまうと、接着剤１０の硬化時に微小な
気泡が多数接着剤中に残り、トランスファモールド工程
の熱により気泡が膨張しそれが潰れ、リードフレーム２
や回路基板６の接着部と封止樹脂３との密着界面付近で
界面剥離する問題が発生しやすかった。

【００４０】特に封止樹脂３の硬化後、パッケージ（モ
ールド樹脂）３を型から取出して常温まで冷却する過程
において、エポキシ樹脂等価線膨張係数がリードフレー
ム２のそれより大きく、かつ回路基板６の線膨張係数も
リードフレームよりさらに小さいため、基板に密着した
エポキシ樹脂の収縮応力が基板６やリードフレーム２に
作用し、これが上記気泡の膨張と相俟って、エポキシ樹
脂と基板，リードフレームの密着力の弱い部分に引張り
応力が働き、境界面で剥離が発生する。

【００４１】特に基板６と封止樹脂３との線膨張係数差
による熱応力（剥離せん断応力）集中が、形状の急変す
る基板６の四隅付近に生じ、この部分で剥離が発生する
ものである。この部分で剥離が起きると、使用時の温度
変化により更に剥離が進展する。剥離が遂には封止樹脂
３のクラック、そして回路素子５の電気的接続部である
はんだ付け部、ワイヤボンディング部の断線に至る。

【００４２】ここで、基板と樹脂との界面剥離メカニズ
ムについてより詳細に説明する。

【００４３】トランスファモールド成形された封止樹脂
３とリードフレーム２とは一体化されているが、電子部
品５、基板６、リード２ａ等との材料物性値の組み合わ
せ、とくに線膨張係数の差により、封止樹脂３には反り
が生じる。

【００４４】この反りは、図４の例では、封止樹脂３を
型から取出して冷却したとき、下側が凸方向に発生す
る。その理由は、一般にエポキシ樹脂の融解温度は１５
０〜２００℃、ガラス転移温度Ｔｇは１５０℃前後であ
り、型内で硬化する際の収縮があることと、融解温度〜
Ｔｇ間の線膨張係数がＴｇ以下に比べて大きく（約４
倍）、エポキシ樹脂等価線膨張係数が基板６の線膨張係
数より大きいためである。

【００４５】例えば基板６がガラス・セラミックで、そ
の線膨張係数を５.２ｐｐｍ、リードフレーム２の線膨
張係数を１７.５ｐｐｍ、封止樹脂３のみかけの線膨張
係数（すなわち、前記収縮率と、溶解温度〜ガラス転移
温度Ｔｇ間の線膨張係数と、ガラス転移温度Ｔｇ〜室温
までの線膨張係数とを合成したエポキシ樹脂等価線膨張
係数）を３０ｐｐｍとすると、それぞれの線膨張係数差
により、封止樹脂３に大きな収縮応力が生じる。また、
基板６の上面には回路素子５を搭載するスペースが必要
なため、基板６の位置は封止樹脂３の高さ方向において
中央或いはそれより下側に配置される。このため樹脂３
の厚さは、基板上部の方が下部より厚く、その結果、樹
脂３の収縮による引張り力も基板６の上部の方が大きく
なり、下側が凸となる。それによって基板６とリードフ
レーム２は、密着したまま下側に凸となるものである。

【００４６】このような反りにより、基板６と封止樹脂
３との線膨張係数差による熱応力（剥離せん断応力）集
中が基板６の四隅付近に生じるものである。

【００４７】なお、封止樹脂３の厚さの上下比率、寸法
形状等が異なるときには、反りは下側に凹となる場合も
ある。

【００４８】したがって、本構造においては接着界面の
剥離が発生、進展しない構造とすることが非常に重要な
課題である。

【００４９】基板６の材質は、回路素子５の大部分を占
めるシリコンチップに近い線膨張係数を有したもので、
かつ封止樹脂３との線膨張係数差が少ないものが好まし
く、回路規模が大きくなると、小型化するには多層の回
路基板が好ましく、例えば積層ガラス・セラミック基
板、もしくはセラミック基板が好適である。しかしなが
ら前記接着構造では、既述したように基板の部分的な剥
離を防止することが困難であった。

【００５０】本実施例では、上記問題について次のよう
にして対処し得る。以下、本発明による界面剥離防止メ
カニズムを図６を参照して説明する。

【００５１】図６は本発明の接着構造の、有限要素法に
よる解析用２次元数値モデルを示す。図５と同じくＯ
は、基板６およびリードフレーム２の中心位置である。

【００５２】本発明では、回路基板６及びリードフレー
ム２全体を封止樹脂３で包み込むが、リードフレーム２
は、回路基板６のうち熱応力が非常に小さい中央付近の
一部のみを突起７を介して接着する。したがって、接着
剤１０の硬化時に微小な気泡が多数接着剤中に残り、ト
ランスファモールド工程の熱により気泡が膨張しても、
それは熱応力の小さい個所で生じているもので問題がな
く、また、封止樹脂３は、リードフレーム２・基板６間
にも介在することで基板下側と基板上側の肉厚のバラン
スがとれ、それにより基板６の四隅付近の樹脂による熱
応力集中を緩和し、これらが相俟って、封止樹脂３と基
板６の四隅との剥離ひいては封止樹脂３のクラック発生
をなくすことができる。

【００５３】図７は、図５の従来構造と図６の本実施例
に係る構造において、基板６の接着部の剥離せん断応力
を、有限要素法を用いてシミュレーション解析した結果
の比較図であり、基板６と接着剤１０との夫々の界面Ａ
−Ａ’，Ｂ−Ｂ’のせん断応力分布を比較したものであ
る。

【００５４】図７における横軸の原点（ｙ＝０）は、点
Ａ、Ｂに対応している。これらの応力は原点に近づくに
従い増加する分布を示しているため、点Ａ，Ｂを起点と
して界面の剥離を引き起こそうとする作用を持つが、本
実施例の構造では、常に従来構造の応力より著しく小さ
いことが分かる。

【００５５】本実施例では、上記のような効果を奏する
ほかに、次のような効果も奏し得る。

【００５６】すなわち、回路機能によっては高発熱素子
が使用されるが、回路素子５のうち高発熱素子について
は、図４に示すように基板中央すなわち突起７がある位
置に相当する箇所に配置すれば、突起７を介しての放熱
効果も高めることができる。

【００５７】なお、電子回路４で発生する熱の一部は、
基板６に実装された回路素子５の表面から封止樹脂３の
熱伝導で上部に放熱され、他の一部は、基板６の下側封
止樹脂３を介し、リードフレーム２の平面方向にフラン
ジ部２ｃを経由して、フランジと結合される外部の相手
部材（電子回路装置の取付け位置）に逃げる。

【００５８】さらに、図１５に示すように、突起７の上
部に、基板６を介して回路素子５の高発熱素子を配置す
るほかに、基板６のうち突起７上の箇所を熱伝導の良い
部材、いわゆるサーマルビア３０を貫通して設け、この
サーマルビアを介して高発熱素子５と突起７とを接触さ
せ、リードフレーム２に熱が伝導するようにすれば、回
路素子５の温度上昇を低減することができる。

【００５９】図８は、リード２を切り離す前のリードフ
レーム２の詳細を示すものである。

【００６０】回路搭載部２′、リード２ａ、ボンディン
グ部２ｂ、フランジ部２ｃ、孔部２ｄ、つなぎ部２ｅ、
フレーム部２ｆ、切り欠き２ｇ、樹脂流通溝２h、突起
１１をプレス成形する。突起１１は複数であり、突起１
１の周辺に設けられている。

【００６１】アルミの細線８をワイヤボンディング接続
するための表面部分（ボンディングパッド）２ｂには、
表面が酸化されないようにニッケルメッキ、銀メッキ等
が部分的に施される。フランジ部２ｃは相手部材に固定
するためのもの、孔２ｄは組立時の治具を位置決めする
ために設けたものである。

【００６２】切り欠き２ｇは方向性を決めるもので、製
作誤差で生じるトランスファモールド成形時の型合わせ
誤差を少なくする目的で設けている。また、この型に図
１１で示すサブアッセンブリをセットする際、逆方向に
ならないようにする目的も兼ねている。この切り欠き２
ｇは、リードフレーム２が対称形状の場合、表裏が識別
できる任意の形状、位置を選定すればよい。

【００６３】なお、つなぎ部２ｅとフレーム部２ｆとフ
ランジ部２ｃとで閉ループ構成となっている理由は、こ
の部分をトランスファモールド成形型で上下間を締め付
けることにより、型内でエポキシ樹脂が融解して液状に
なった際でも、この閉ループ部により液状樹脂が外側に
洩れないようにするためである。

【００６４】嵌合するリード２ａの幅とモールド型との
間には、製作誤差による隙間ができるため、この部分で
液状のエポキシ樹脂が外部に洩れるが、閉ループ構成と
なっていることにより、そのループ内で硬化後に薄いバ
リとして残り、そしてこのバリは後工程で除去される。

【００６５】図９は、電子回路４を構成した基板６をリ
ードフレーム２に載置し、この電子回路４を基板６介し
て突起７に接着したサブアッセンブリ状態を示すもので
ある。

【００６６】接着剤１０は、熱伝導の良いエポキシ樹
脂、アクリル樹脂等の材質で、突起７の上部に塗布した
後、基板６を載置する。基板６は、接着剤１０の硬化の
加熱工程で液状化した際、自重で突起７の端面に接す
る。接着剤１０は、基板６とボス７とが隙間なく結合で
きるよう、最適な粘度を有したものが選定される。

【００６７】図１０は前記サブアッセンブリの平面図、
図１１はその断面図で、ワイヤボンディング作業する治
具の状態を示す図である。

【００６８】前記接着作業が終了した後、リードフレー
ム２のリード２ａの上下部を上治具１２、下治具１３で
挟み込むとともに、基板６の下部を吸着治具１４で真空
吸着し、サブアッセンブリが動かないように保持する。
そしてアルミ細線８を熱圧着、超音波等のワイヤボンデ
ィング法により電子回路４とリード２ａとを電気的に接
続する。

【００６９】ワイヤボンディング作業が終了した後、図
１０の点線で示す部分の封止樹脂３でトランスファモー
ルド成形する。この成形後、リードフレーム２のつなぎ
部２ｅ、フレーム部２ｆを切断し、複数の独立したリー
ド２ａを形成するとともに、フランジ部２ｃを所定の形
状に窓抜き加工、および折り曲げ加工することにより、
コントロールユニット１が完成する。

【００７０】図１２は、本実施例に係る電子回路装置を
外部の相手部材に装着する構造を示す部分平面図、図１
３はその断面図、図１４はその部分断面図である。

【００７１】本実施例では、一例として電子回路装置を
自動車のトランスミッションに取り付けるものを例示し
ており、電子回路装置１を取り付ける場合には、以下に
述べるようにブラケットでフランジ部２ｃを押えて固定
する。

【００７２】１５は第一のブラケット、１６は第二のブ
ラケット、１７は座金、１８はボルトである。第一のブ
ラケット１５には、図示していないセンサ、コネクタ、
ワイヤハーネス等の部品が搭載される。第一のブラケッ
ト１５の一部に舌片１５ａを複数設け、第二のブラケッ
ト１６の小孔１６ａに挿入して先端部を折り曲げ、両者
を一体化している。

【００７３】フランジ部２ｃは、第一，第二のブラケッ
ト１５，１６間に挟まれる。ボルト１８はフランジ部２
ｃを回避して、ブラケット１５，１６を通して締め付け
られる。これによって、フランジ部２ｃはブラケット１
５，１６により挟持され、座金１７、第二のブラケット
１６、第一のブラケット１５とともに相手部材、例えば
トランミッションのボディに共締めされる形となる。

【００７４】このような取り付け構造によれば、次のよ
うな点を改善できる。

【００７５】すなわち、フランジ部２ｃにボルト固定用
の孔を設ける構造では、フランジ部２ｃの面積をその分
大きくしなければならず、それによってリードフレーム
２の外側を大きくする必要があり、トランスファモール
ド成形で製品を一度に多数個取りする場合に、その取り
数が少なくなる欠点がある。最小限のフランジ大きさと
し、後述するように、これをブラケットで固定する方式
により、この欠点をなくすことができる。

【００７６】さらに、既述したように封止樹脂３は、モ
ールド成形時に熱収縮応力により下側などの凸状態にな
ることもある。相手部材が平面状態のとき、例えば下側
に凸状態で封止樹脂３の下面が直接この面に接したま
ま、リードフレーム２のフランジ部２ｃを固定すると、
封止樹脂３の中央部が相手部材に拘束される。それによ
り、封止樹脂３の反りを矯正するような形となるため、
封止樹脂３とリードフレーム２との接着界面に過大な応
力が働き、両者間が剥離する恐れがある。

【００７７】前記した構造によれば、ブラケット１５が
スペーサとしての機能もなすことで、相手部材と封止樹
脂３下面との間に隙間を設け、リードフレーム２の最外
形付近に設けたフランジ部２ｃのみを押えるようにでき
る。したがって、上記したような過大な応力は回避でき
剥離の不具合は生じない。また、第一のブラケット１５
と第二のブラケット１６により、リードフレーム２のフ
ランジ部２ｃを挟み、舌片１５ａを折り曲げて一体化し
たため、相手部材に装着する際、取扱いが容易となる利
点も有する。

【００７８】次に本実施例に係る自動車用電子回路装置
のパッケージ製造方法について説明する。

【００７９】図１６は封止樹脂３をトランスファモール
ド成形する際の説明用の平面図、図１７はその断面図で
ある。

【００８０】図１７において、２０は成形用下型、３０
はその上型である。封止樹脂３を成形するための下側キ
ャビティ２１と、上側キャビティ３１を夫々下型２０、
上型３０に形成している。

【００８１】３ａはエポキシ樹脂を注入するためのラン
ナゲート部、３ｂはこのランナゲート部３ａとは反対側
に設けたオーバーフローキャビティで、夫々上型３０に
彫り込んで形成し、型分割面は、リードフレーム２の上
面としている。オーバーフローキャビティ３ｂは、封止
樹脂３のモールド成形時に余分の樹脂を受け入れるよう
にしたものである。

【００８２】成形方法について以下説明する。図１０、
１１で示したワイヤボンディング作業が終了した後、こ
のアッセンブリ部品を所定の温度に設定された下型２０
に挿入する。次いで所定の温度に設定された上型３０を
載せ、型締め保持する。

【００８３】ランナゲート部３ａには、融解された液状
のエポキシ樹脂が流入し、上下キャビティ２１、２２に
充満した後、オーバーフローキャビティ３ｂに流入し、
この部分に充満する。充満したエポキシ樹脂は徐々に粘
度が上がり、所定の時間が経過した後、固化して封止樹
脂３が形成される。

【００８４】一般にこの種の樹脂成形では、樹脂内部に
空洞いわゆるボイドが生じやすい。とくに本発明の構
造、すなわちリードフレーム２の中央付近に突起７を設
け、その上部に基板６の中央付近を接着固定したことを
特徴とする構造においては、基板６の下側とリードフレ
ーム２の上側との間に介在する樹脂３Ｂが、下側キャビ
ティ２１の樹脂３Ａと上側キャビティ３１の樹脂３Ｃに
比べて流動性が悪く、ボイドが発生しやすい。この理由
を以下説明する。

【００８５】図１７において、ランナゲート部３ｂから
流入する樹脂は、樹脂３Ａ、樹脂３Ｂ、樹脂３Ｃに分れ
てオーバーフローキャビティ３ｂ側に向かって流動す
る。３者の樹脂が同一の流動抵抗を持っていれば、ボイ
ドは発生しにくい。ボイドが発生するのは、３者の樹脂
の流動抵抗が異なるからである。樹脂３Ａはリードフレ
ーム２の下側で、流動を阻害する部品がないが、樹脂３
Ｂは基板６とリードフレーム２との間の狭い部分のた
め、樹脂３Ａに比較して流動抵抗が大きい。樹脂３Ｃは
基板６の回路素子５が搭載される部分であり、流動性が
悪くなる要因はあるが、回路素子５は基板６の上面全体
に搭載されている訳ではなく、高さもまちまちであり、
樹脂３Ｂに比べると流動抵抗は小さい。実施例では、樹
脂３Ａと３Ｃとは、ほぼ同じ流動抵抗であった。

【００８６】ここで例えば樹脂３Ａ、３Ｃの流動抵抗は
バランスしているが、樹脂３Ｂの流動抵抗が大きく、オ
ーバーフローキャビティ３ｂがないと仮定した場合に
は、樹脂３Ｂが遅れて流入するため、樹脂３Ａ、３Ｃが
樹脂３Ｂの周囲を取り囲むことになり、内部の空気の逃
げ場がなく、ボイドとして封止樹脂３の内部に残ること
となる。

【００８７】この残存ボイドが大きいと、エポキシ樹脂
充填完了時点の加圧力により、基板６が樹脂３Ｃで押さ
れ、クラックや変形が生じたりする。また、クラックが
生じない程度のボイドであっても、発生部位によっては
使用時の温度変化で封止樹脂３に微小クラックが生じ、
最悪の場合には回路素子、素子結合部のはんだ、ワイヤ
ボンディング接続部等の断線に進展する場合があり、ボ
イド発生を防止することは、非常に重要な課題である。

【００８８】前記樹脂の流動バランスをよくするには、
樹脂３Ｂの厚さを厚くすればよいが、全体の封止樹脂３
が厚くなり、このため基板６の下側の樹脂３Ｂとリード
フレーム２の上側との間の熱抵抗が増加し、電子回路４
の放熱効果が悪くなる問題が生じる。したがって樹脂３
Ｂは極力薄い方が、放熱性の点からは好ましい。

【００８９】この問題をなくするため、本発明では図
４、図８、図９、図１５で示したように、リードフレー
ム２に複数の窓２ｈを設けている。ランナゲート３ａか
らエポキシ樹脂が流入すると、樹脂３Ａが形成される
際、同時に窓２ｈに向かって流れる分が樹脂３Ｂに加わ
り、実質的に樹脂３Ｂの流動抵抗が小さくなるように作
用する。したがって樹脂３Ａ、３Ｂ、３Ｃの流動バラン
スがよくなり、ボイド発生が防止できるものである。

【００９０】しかしながら流動抵抗を３者完全に一致さ
せることは実用上困難であり、オーバーフローキャビテ
ィ３ｂでその補正を行う。すなわち、エポキシ樹脂がま
だ固まらない液の状態で、残留空気とエポキシ樹脂とを
オーバーフローキャビティ３ｂに流入させ、充満した後
にエポキシ樹脂が固化するようにしたものである。

【００９１】放熱性の点では、窓２ｈの面積は狭い方が
よいが、ボイド発生防止の点からその形状、大きさ、個
数、オーバフローキャビティ３ｂの大きさ、深さ等は流
動解析や実験により最適な仕様を決定する。また、説明
ではランナゲート部３ａとオーバーフローキャビティ３
ｂを上型３０に設けたが、下型２０に設けてもよく、さ
らには両者を夫々互い違いに上下型２０、３０に設けて
もよい。

【００９２】

【発明の効果】本発明によれば、電子回路装置におい
て、リードフレームの中央付近に突起を設け、この突起
に電子回路基板を接着する構造としたため、基板と封止
樹脂との界面剥離やクラック発生を防止できる。そのた
め、電子回路基板やそのリードフレームまでをもモール
ド樹脂によりパッケージ化することを低コストで実現で
きた。さらに、放熱性、防水性に優れに優れた自動車用
電子回路装置を提供することができる。

【００９３】さらには、上記構造のパッケージ製造にお
いて、ボイド発生のないパッケージを製造することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る自動車用電子回路装置
の一部を断面して示す平面図。

【図２】その縦断面図。

【図３】その横断面図。

【図４】本実施例の要部断面図。

【図５】基板をリードフレームに接着する構造の２次元
数値モデル。

【図６】本発明の基板、リードフレーム接着構造の２次
元数値モデル。

【図７】従来構造と本発明構造において、基板接着部の
剥離せん断応力を、有限要素法を用いてシミュレーショ
ン解析した結果を示す説明図。

【図８】リードフレームの詳細を示す平面図。

【図９】電子回路を構成した基板をリードフレームに接
着したサブアッセンブリ状態を示す断面図。

【図１０】上記サブアッセンブリの平面図。

【図１１】上記サブアッセンブリをワイヤボンディング
作業する状態を示す図。

【図１２】上記電子回路装置を外部の相手部材に装着す
る構造を示す部分平面図。

【図１３】その側面断面図。

【図１４】その部分断面図。

【図１５】本発明の他の実施例を示す要部断面図。

【図１６】本発明品をトランスファモールド成形する際
の説明用平面図。

【図１７】図１６の断面図。

【符号の説明】

１…コントロールユニット（電子回路装置）、２…リー
ドフレーム、２ａ…リード、２ｃ…フランジ部、３…封
止樹脂、４…電子回路、６…基板、７…突起。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐伯 準一 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 Ｆターム(参考） 4E360 CA02 EA03 EA27 EC16 ED07 ED22 ED28 EE02 EE04 EE11 EE12 GA12 GA13 GA24 GA29 GB97 GC04 GC06 GC08 GC11 4M109 AA01 BA03 CA21 DB04 FA03 FA04 GA02 GA05 5F036 AA01 BB08 BE01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子回路素子を載置した回路基板からな
   る電子回路と、前記電子回路を搭載するリードフレーム
   と、前記リードフレームの一部に設けられたフランジ部
   と、リードとを備え、 前記電子回路とリードとが電気的に接続され、このリー
   ド及び前記フランジの一部を除いて前記回路基板,リー
   ドフレーム,リード,フランジが一括してモールド樹脂に
   埋設され、かつ前記リードフレームには、中央付近の上
   面に前記回路基板より小面積で該回路基板の中央部を支
   持する突起が形成されており、この突起の周辺に複数の
   樹脂流通孔が設けられ、前記突起に前記回路基板の中央
   部裏面が接着されていることを特徴とする自動車用電子
   回路装置。
2. 【請求項２】 前記リードフレームには、中央部の突起
   の他に前記回路基板の隅部を支える突起が形成され、こ
   れらの突起及び前記樹脂流通孔がプレス成形されている
   請求項記載の自動車用電子回路装置。
3. 【請求項３】 少なくとも、電子回路素子を載置した回
   路基板と、この回路基板を支持するリードフレームと、
   リードとを、そのリードの一部を残して一括してモール
   ド樹脂中に埋設するパッケージ製造方法であって、 前記リードフレームには、中央付近の上面に前記回路基
   板より小面積で該回路基板の中央部を支持する突起が形
   成され、前記突起に前記回路基板の中央部裏面が接着さ
   れた状態で、これらの部品がモールド成形に供せられ、 前記モールド成形の型は、樹脂を注入するためのランナ
   ゲート部とは反対側に、モールド成形時に余分の樹脂を
   受け入れるようにしたオーバーフローキャビティを設置
   し、前記型内およびオーバーフローキャビティに樹脂を
   流しつつモールド成形を行うことを特徴とする自動車用
   電子回路装置のパッケージ製造方法。
4. 【請求項４】 前記リードフレームの前記突起周辺に樹
   脂流通孔を設けて、前記モールド成形を行うようにした
   請求項３記載の自動車用電子回路装置のパッケージ製造
   方法。