JP2003017635A - 電子モジュールの製造方法 - Google Patents

電子モジュールの製造方法

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JP2003017635A
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electronic module
electronic
manufacturing
metal
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Takehide Yokozuka
剛秀 横塚
Masahide Harada
正英 原田
Takehiko Hasebe
健彦 長谷部
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation

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  • Structure Of Printed Boards (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Casings For Electric Apparatus (AREA)
  • Insulated Metal Substrates For Printed Circuits (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子モジュールの放熱効率を低コストに向上
させる。 【解決手段】 基材である金属板上に絶縁層が設けられ
ているメタルコア基板とそのメタルコア基板上に搭載さ
れている電子部品とを備えた電子装置の製造プロセス
に、金属板を電子部品が搭載されている面の方向に折り
曲げるステップを含めることにより、金属板を筐体の一
部として使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品が搭載さ
れている基板を備えた電子モジュールに関する技術であ
る。
【0002】
【従来の技術】電子部品を搭載した基板が筐体に格納さ
れた電子モジュール、特に自動車の制御モジュール等で
は、湿度、酸素、オイルミスト等の環境の影響あるいは
衝撃力などの外力により電子部品そのものや電子部品と
基板の接続部等に腐食や断線が生じやすく、そのような
環境の影響や外力を緩和する必要があった。
【0003】従来、そのような緩和手段として、電子部
品を内部が空洞な金属筐体に接着剤で接着することによ
り搭載し、その搭載した基板の搭載面をゲル状の樹脂で
覆うか、あるいは金属筐体全体を固形の樹脂等で覆うこ
とが行われてきた。例えば、特開平11−289036
号公報には、放熱板を筐体の底として用い、その筐体の
底である放熱板と電子部品を搭載した基板を接着剤で接
着することが記載されている。
【0004】また、特開平11−289036号には、
電子部品を搭載する基板の一つとして、メタルコア基板
を用いることが記載されている。このメタルコア基板と
は、金属板を基材とし、その金属板の片面もしくは両面
に樹脂などの絶縁層や配線層が形成されている基板のこ
とをいい、熱伝導が良いため、電子部品の放熱特性を向
上させることが知られている。
【0005】なお、このようなメタルコア基板の他の例
としては、他に特開平7−326690号公報に、メタ
ルコア基板の半導体チップ(アウターリードを備えたQ
FP)が接着搭載される部分を凹状にすることにより、
放熱性を向上させることが記載されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
では、電子部品が搭載されたメタルコア基板を接着剤で
筐体に搭載しているので、接着剤や筐体の材料や加工に
多くの時間や費用がかかっている。
【0007】また、従来の構造は、電子部品が搭載され
ている基板と筐体との間に熱伝導率の低い接着剤が介在
しているため、熱抵抗が大きくなっている。
【0008】つまり、本発明の目的は、低コストで放熱
性の高い電子モジュールの製造方法を提供することにあ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の態様の一つに、
基材である金属板上に絶縁層が設けられているメタルコ
ア基板とメタルコア基板上に搭載されている電子部品と
を備えた電子モジュールの製造方法として、金属板を電
子部品が搭載されている面の方向に折り曲げるステップ
を含めるものがある。
【0010】本発明では、基板として金属板を含むメタ
ルコア基板を使用しているので、自由度の高い折り曲げ
が可能で、他のプリント板やシリコン基板等を折り曲げ
た場合と比較して耐久性の高い電子モジュール構造にす
ることができる。また、本発明では、基板自体が筐体の
側面を構成するようになっているので、接着剤等の筐体
と基板を接合するための工程を削減することができるの
で、電子モジュールの製造工程及びコストを抑えること
ができるようになる。
【0011】また、メタルコア基板の金属板と電子部品
を金属等の高熱伝導材で接続させると、金属板自体が冷
却部材として機能するので、電子モジュールの入出力特
性を安定させることができる。
【0012】また、これらの折り曲げを、金属板に付け
られたザグリを用いてなすようにすると、弱い圧力で折
り曲げが可能となる。
【0013】これらのザグリを、エッチングにより形成
するようにすることにより、配線パターンを形成する工
程の一部にも組み込むことができるようになるので、ザ
グリを形成するためのコストを低減することができるよ
うになる。
【0014】また、これらザグリや折り曲げを、電子部
品が搭載されている面が方形となるようになすと、電子
部品と金属板側面の距離を一定にすることができるよう
になる。
【0015】また、折り曲げはプレス加工ですると、容
易に大量生産できるようになる。
【0016】また、本発明の電子モジュールをECUと
して使用する場合に、電子部品が搭載された面をエンジ
ン等の高発熱部に相対するよう配置すると、ECUの入
出力特性が安定するので、自動車の制御不良の発生を抑
制することができるようになる。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明を実施する場合の一態様
を、図1〜5に従い説明する。
【0018】図1は本発明の電子モジュールの一態様と
してECUを示す斜視図である。
【0019】凹状の基材101の上に導電層と絶縁層で形
成した回路102と、その回路の上にその回路と導通して
いる半導体部品103を有する構成である。
【0020】図2は図1のECUを簡略的に表現した電
子モジュールの断面図である。
【0021】凹状の基材201の上に絶縁層202と配線層20
6と絶縁層202とが交互に積層され、その最上層の配線層
206上にソルダーレジスト203が端子の接合部となる部分
を除いて形成されており、その端子の接合部となる領域
には半田205を介して電子部品204が配線層206と電気的
に接続される構成となっている。
【0022】図3は、電子モジュールの断面図を用いた
製造フロー図である。
【0023】(a)まず、基材として板厚0.5mmの
42アロイ(Fe−42%Ni)合金の金属板を用意し、エッ
チングを行うことによりスルーホールを形成するととも
に、このエッチング工程を利用して、ザグリを加工す
る。このザグリ加工した金属板の上面図を図4に示す。
【0024】このように、スルーホールを形成する等の
他のエッチング工程を利用してエッチングをしておくこ
とにより、ザグリに対する特別の工程増をせずにザグリ
を設けることができる。
【0025】このエッチング形成後、金属板の表面にC
uめっきを施す。このめっき処理をすることにより腐食
を防止することができるようになる。
【0026】なお、基材の金属板としては、Siチップを
メタルコア基板に接続する場合には、はんだ接続部の耐
熱疲労性を考慮すると、熱膨張係数が小さい(5×10
−6程度)の42アロイが好ましい。
【0027】また、搭載する電子部品の特性やその他の
設計基準により、アルミや銅など、様々な金属、非金属
を用いることももちろん可能である。 (b)次に、金属板201を黒化還元処理を行なう。その
後、絶縁層202と配線層206になる樹脂付き銅箔板を基材
となる金属板201にプレス圧着し、圧着した銅箔を配線
パターンに従ってエッチングすることにより配線層206
を形成する。 (c)(b)を繰り返すことにより、配線の積層体を作
り上げる。 (d)次に、電子部品を搭載する領域以外は、配線層20
6の銅箔と絶縁層202を除去して露出させる。なお、配線
層の除去は通常のエッチングにより行ない、絶縁層の除
去は硫酸による融解により行う。なお、金属板の露出方
法には、あらかじめ基板相当部分の大きさに加工した銅
箔付き樹脂板を基材金属板に圧着する方法もあり、この
方法によれば、除去にかかる工程を減らすことができ
る。さらに、この金属板の露出は必須な工程ではなく、
金属板上に絶縁層や配線層を残していてもよいが、削除
した方が外部への放熱特性が向上するので、電子モジュ
ールの入出力特性が向上する。
【0028】次に、スルーホールなどを炭酸レーザー加
工などにより形成し、デスミア処理後、銅めっきを施す
ことにより、基板部分の配線を完成させる。
【0029】その次に、はんだ付け用金属層をニッケル
めっきおよび金めっきにより形成し、はんだダムとして
ソルダーレジスト203を形成する。 (e)電子部品205をマウントして半田205で接合する。 (f)金属板201を金属ケースとして使用するため、金
属板に設けたザグリを支点として搭載面側に金属板201
を折り曲げ塑性加工を行う。
【0030】その後、必要であれば基板部分を覆うよう
に樹脂又はシリコーンゲル207で充填するとECU内部
の電子部品や接合等の電子モジュール自体の動作安定性
が向上する。
【0031】空洞部に樹脂やシリコーンゲルを充填した
ECUの断面図を図5に示す。
【0032】また、本発明の他の態様として他の電子モ
ジュールの断面図を図6に示す。
【0033】この図6と図1とで異なるのは、金属板2
01を基材の金属板の折り曲げ加工の回数を増やして、
該金属板が側面だけなく、上面も覆っている点である。
この折り曲げ前の金属板の上面図(展開図)を図7に示
す。このようにザグリを付けておくことにより、折り曲
げ加工が容易になる。
【0034】図8に、本発明の一態様である電子モジュ
ールの製法をあらわす図を示す。
【0035】電子モジュールの金属板201を、プレス機
の治具801を用いたプレス加工を行うことにより加圧成
型し、金属板802を形成する。なお、図示していない
が、金属板201の端部をねじ切りし、別途用意する蓋を
留める構造にしてある。このように構成することによ
り、電子モジュールの筐体を容易に作成することができ
るようになるとともに、基板自体の冷却効果を向上でき
るので、電子モジュールの入出力特性を向上させること
ができる。
【0036】次に、図9にプレス機の治具801とは異な
る冶具で加工した場合の電子モジュールの製法を示す。
図8との違いは、治具901のうち図8で角になっていた
部位を曲面に形成している点である。この冶具を用いて
いると、電子部品の搭載面に対してほぼ垂直になるよう
側面が形成される構造ではなく、外側にある一定の角度
を持たせた構造にでき、電子モジュール全体としての耐
久性を向上することができる。また、冶具の先端を他の
部位よりも細くしてあるので、冶具の金属板に対するア
ライメントを正確にとることができる。
【0037】次に、本発明をさらに用いた別の態様につ
いて図10を用いて説明する。
【0038】図2と異なるのは、金属板201と電子部品2
04をはんだにより直接接続する構成となっている点であ
る。つまり、電子部品204の下部に位置する絶縁層202、
ソルダーレジスト203及び配線層206をエッチングで除去
し、その除去した部分に金属材料1002(はんだ)を形成
している(例えば、はんだを塗布するか、薄膜形成装置
(スパッタリング装置、CVD装置、真空蒸着装置等)
で形成する)点である。このように筐体となる金属板20
1と発熱源となる電子部品204との間を高い熱伝導率を有
する金属1001(めっき、又はめっきとはんだの積層金
属)を設けるようにすると、金属板の冷却効果を直接発
熱源に向けることができるので、電子モジュールとして
の入出力特性が安定するようになる。
【0039】
【発明の効果】本発明によれば、電子モジュールの放熱
効率を低コストに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ECUの斜視図
【図2】電子モジュールの断面図
【図3】電子モジュールの製造フロー図
【図4】ザグリ加工した金属板の上面(展開)図
【図5】空洞部に保護剤を充填した電子モジュールの断
面図
【図6】電子モジュールの断面図
【図7】折り曲げ前の金属板の上面(展開)図
【図8】電子モジュールの製法を示す図
【図9】電子モジュールの製法を示す図
【図10】電子モジュールの断面図
【符号の説明】
101…金属板 102…配線層、絶縁層、ソルダ-レジスト 103…電子部品 201…金属板 202…絶縁層 203…ソルダーレジスト 204…電子部品 205…はんだ 206…配線層 207…保護剤 1001…金属材料(はんだ) 1002…金属材料(めっき)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H05K 5/02 H05K 7/20 B 7/20 H01L 23/36 C (72)発明者 長谷部 健彦 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 AB12 CA02 ED06 ED07 EE15 FA09 GA24 GA53 GB97 5E315 AA09 BB05 DD21 DD25 GG01 5E322 AA03 AB11 FA05 5E338 AA05 AA11 BB51 BB54 BB65 BB75 EE02 5F036 AA01 BB08 BC35

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基材である金属板上に絶縁層が設けられて
    いるメタルコア基板と、そのメタルコア基板上に搭載さ
    れている電子部品と、を備えた電子モジュールの製造方
    法であって、 前記金属板を、前記電子部品が搭載されている面の方向
    に折り曲げるステップを有することを特徴とする電子モ
    ジュールの製造方法。
  2. 【請求項2】請求項1において、 前記折り曲げは、前記電子部品が搭載されている面が方
    形となるようになされることを特徴とする電子モジュー
    ルの製造方法。
  3. 【請求項3】請求項1又は2において、 前記折り曲げは、前記金属板に付けられたザグリを用い
    てなされることを特徴とする電子モジュールの製造方
    法。
  4. 【請求項4】基材である金属板上に絶縁層が設けられて
    いるメタルコア基板と、そのメタルコア基板上に搭載さ
    れている電子部品と、を備えた電子モジュールの製造方
    法であって、 前記金属板にザグリを付けるステップを有することを特
    徴とする電子装置の製造方法。
  5. 【請求項5】請求項4において、 前記ザグリを付けるステップは、エッチングによりなさ
    れることを特徴とする電子モジュールの製造方法。
  6. 【請求項6】請求項5において、 前記ザグリは、少なくとも前記電子部品が搭載されてい
    る領域を囲む領域に対してなされることを特徴とする電
    子モジュールの製造方法。
  7. 【請求項7】請求項1から6において、 前記金属板は、前記電子部品の長手方向及び短手方向に
    突出する部分を有することを特徴とする電子モジュール
    の製造方法。
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