JP2007013019A - 電子部品実装体の製造方法、電子部品実装体、二次電池の保護回路モジュール及び電池パック - Google Patents
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Abstract
【解決手段】封止樹脂を形成する前に、複数の電子部品12,14,15の近傍に複数のノズル33a,33bを用いてアンダーフィル樹脂16aを同時に塗布した後(B)、硬化させて電子部品12,14,15の周囲にテーパ形状構造物16を形成する(C)。
【選択図】図1
Description
例えば、二次電池の充放電回路、すなわち二次電池と充電器や負荷が接続される外部接続端子との間に、MOSトランジスタからなる電流制御用トランジスタを直列に挿入し、異常充電時に充電制御用の電流制御用トランジスタをオフ状態にして充電を停止し、異常放電時に放電制御用の電流制御用トランジスタをオフ状態にして放電を停止させるように構成された保護回路がある(例えば特許文献1を参照。)。
保護回路において、電池側外部端子44a,44b間に二次電池48が接続され、負荷側外部端子46a,46b間に外部装置50が接続され、電池側外部端子44a、負荷側外部端子46a間はプラス側の充放電回路52aにより接続され、電池側外部端子44b、負荷側外部端子46b間はマイナス側の充放電回路52bにより接続されている。充放電回路52bに電流制御用トランジスタ54と電流制御用トランジスタ56が直列に接続されている。電流制御用トランジスタ54,56は電界効果トランジスタにより構成されている。
電池側外部端子44bと二次電池48の間にPTC素子66が接続されている。
しかし、パッケージ品は、半導体チップとリード端子をボンディングワイヤにより接続しているので、コストが高くなるという問題があった。さらに電流制御用トランジスタ54,56において半導体チップはボンディングワイヤ及びリード端子を介して配線基板に電気的に接続されるのでオン抵抗を低くすることができないという問題があった。
しかし、ボンディングワイヤの材料として高価な金を用いられるので、低コスト化には限界があるという問題があった。さらに電流制御用トランジスタにおいて半導体チップはボンディングワイヤを介して配線基板に電気的に接続されるのでオン抵抗を低くすることができないという問題があった。
半導体部品を配線基板にフェイスダウン実装することにより、ワイヤボンディング技術を用いる場合に比べて低コスト化を実現することができ、半導体部品の実装面積を小さくすることもできる。さらに、電界効果トランジスタのオン抵抗の低減を図ることもできる。
しかし、半導体部品以外の電子部品の実装領域において電子部品の近傍の封止樹脂内に小さな気泡が入り込むことがある。電子部品の近傍の封止樹脂内に入り込んだ気泡は、特に加熱時に気泡が大きくなって外観不良を招いたり、気泡に起因して形成されたボイドによって電子部品実装体の信頼性低下を招いたりするという問題があった。
ここでアンダーフィル樹脂とは、絶縁性材料を主成分とする液状樹脂を意味する。
上記工程において、電子部品の近傍に塗布されたアンダーフィル樹脂は電子部品と配線基板の間に空間に充填され、アンダーフィル樹脂が硬化されると、電子部品の周囲にはみ出したアンダーフィル樹脂がテーパ形状構造物になる。
本発明において、アンダーフィル樹脂を塗布する領域は、電子部品と配線基板の間に空間及び電子部品の周囲に限定されるものではなく、電子部品の上面にもアンダーフィル樹脂を塗布してアンダーフィル樹脂よって電子部品を覆って電子部品の側面にテーパ形状構造物を形成するようにしてもよい。
また、複数のノズルのうち、いずれか又は全部のノズルにおいて、電子部品、電子部品間の領域にアンダーフィル樹脂を塗布して1本のノズルで複数の電子部品にアンダーフィル樹脂を塗布するようにしてもよい。
まず、図4及び図5を参照して保護回路モジュールの一実施例を説明する。
電池側外部端子4a上に、開口部6a内に形成された半田8aを介してニッケル板(金属板)10が配置されている。
保護ICチップ12と絶縁性材料層6の間、及び電界効果トランジスタチップ14と絶縁性材料層6の間に樹脂材料からなるアンダーフィル樹脂(テーパ形状構造物)16がそれぞれ充填されている。アンダーフィル樹脂16としては、例えばエポキシ樹脂系のものやシリコン樹脂系のものを挙げることができる。また、アンダーフィル樹脂はシリカ粒子が入っているものや入っていないものがある。
電子部品15と絶縁材料層6の間、及び電子部品15を実装するための半田8dの近傍を含む電子部品15の周囲に、アンダーフィル樹脂16からなるフィレット形状(テーパ形状)の構造物(テーパ形状構造物)が形成されている。
配線基板2の裏面2b上に絶縁性材料層22が形成されている。絶縁性材料層22には負荷側外部端子20aに対応して開口部22aと、テスト用端子20bに対応して開口部22bが形成されている。
さらに、保護ICチップ12及び電界効果トランジスタチップ14は配線基板2の一表面2a側にフェイスダウン実装されているので、ワイヤボンディング技術を用いる場合に比べて低コスト化を実現することができ、保護ICチップ12及び電界効果トランジスタチップ14の実装面積を小さくすることができる。
さらに、電界効果トランジスタチップ14はフェイスダウン実装されているので、電界効果トランジスタチップ14のオン抵抗の低減を図ることができる。
また、この実施例では負荷側外部端子4aを3個備えているが、本発明の保護回路モジュールはこれに限定されるものではなく、負荷側外部端子の個数は2個であってもよいし、4個以上であってもよい。
絶縁性部材からなる筐体28の内部に、保護回路モジュール1と、二次電池30と、ニッケル配線26が配置されている。保護回路モジュール1は裏面、すなわち、負荷側外部端子及びテスト用端子の表面に形成された金メッキ層が形成されている面を外側にし、ニッケル板10及び封止樹脂18が形成されている面を内側にして配置されている。筐体28には負荷側外部端子及びテスト用端子の表面に形成された金メッキ層に対応して開口部28aが形成されている。
保護回路モジュール1によれば、保護回路モジュールの小型化及び低コスト化を実現できるので、電池パックの小型化及び低コスト化を実現できる。
図1、図2及び図3において、図4と同じ機能を果たす部分には同じ符号を付す。
保護ICチップ12、電界効果トランジスタチップ14、電子部品15の実装領域の近傍に塗布されたアンダーフィル樹脂16aは、保護ICチップ12、電界効果トランジスタチップ14、電子部品15の下の領域及び周囲に流れ込む。
これに対し、上記の製造方法の実施例によれば、集合基板32の裏面32bにメッキ線は形成されておらず、集合基板32の表面32aに形成されたメッキ線を切断することにより、保護回路モジュールを切り出す前にテストを行なうことができる。
そして、集合基板の状態でテスターを用いて複数の配線基板領域で一括テストを行なうようにすれば、個片化された保護回路モジュールを1個ずつテストする場合に比べて保護回路モジュールの電気的テストが容易になり、テスト工程の時間を短縮でき、テストのコストダウン、ひいては保護回路モジュールの製造コストの低減の効果も得られる。
また、上記の製造方法の実施例では、配線基板領域34の長手方向に切れ込みを形成しているが、メッキ線を切断するための切れ込みはどのような方向に形成してもよい。また、切れ込みは互いに交差する2方向以上で形成してもよい。
2本のノズル33a,33bは1つのアンダーフィル樹脂供給部33cに接続されている。アンダーフィル樹脂供給部33cにピストン33dが接続されており、ピストン33dを移動させることによりノズル33a,33bから同時にアンダーフィル樹脂を吐出することができる。これにより、1つの駆動系で複数個所にアンダーフィル樹脂を同時に塗布することができ、複数の駆動系を用いる場合に比べて製造コストを低減することができる。
また、ノズル33a,33bはノズル径が異なっており、互いに異なる量のアンダーフィル樹脂を吐出する。これにより、アンダーフィル樹脂を塗布する領域によって塗布量を異ならせることができ、電子部品の大きさや、1箇所の塗布領域でアンダーフィル樹脂を充填する電子部品数に応じて適切な量のアンダーフィル樹脂を塗布することができる。
図9を参照してノズル33aを例に挙げて説明する。
先端部分まで均一な厚みで形成されているノズル33eの場合、先端部に汚れなどの付着物35が付着すると、吐出されるアンダーフィル樹脂16aの液滴が付着物35側に大きく移動する((C),(D)を参照。)。
これに対し、先端近傍の形状がテーパ形状に形成されているノズル33aの場合、先端部に付着物35が付着しても、アンダーフィル樹脂16aの液滴の移動量はノズル33eに比べて小さい((A),(B)を参照。)。これにより、アンダーフィル樹脂の塗布の正確性を向上させることができる。
また、互いにノズル径が異なっている、すなわち吐出量が互いに異なるノズル33a,33bを用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、吐出量が同じである複数本のノズルを用いてもよい。
また、1本のノズル33aで保護ICチップ12及び電子部品15にアンダーフィル樹脂16を充填しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、電子部品ごとにノズルを配置してもよいし、1本のノズルで3つ以上の電子部品にアンダーフィル樹脂を充填してもよい。
電子部品用電極4dの形成領域上に電子部品15が実装されている。電子部品15は略直方体の本体15bの両端部に電極15a,15aを備えている。電子部品15として、例えばPTC素子などのサーミスタ素子や、抵抗器、コンデンサなどを挙げることができる。電子部品15は、開口部6d内に形成された半田8dにより、電子部品15の電極15aと電子部品用電極4dが接続されて配線基板2に実装されている。
アンダーフィル樹脂16により、電子部品15の近傍の封止樹脂18内に小さな気泡が入り込むことを防止することができ、気泡による外観不良や、加熱時に気泡が大きくなってボイドが発生することによって起こる信頼性不良を防止することができる。
2 配線基板
2a 配線基板の一表面
2b 配線基板の裏面
4a 電池側外部端子
4b 保護ICチップ用電極
4c 電界効果トランジスタチップ用電極
6 絶縁性材料層
6a,6b,6c 開口部
8a,8b,8c 半田
10 ニッケル板(金属板)
12 保護ICチップ(半導体部品)
12a,14a 外部接続端子
14 電界効果トランジスタチップ(半導体部品)
15 電子部品
15a 電子部品の電極
16,16a アンダーフィル樹脂
18 封止樹脂
20a 負荷側外部端子
20b テスト用端子
22 絶縁性材料層
22a,22b 開口部
24a,24b 金メッキ層
26 ニッケル配線(配線部材)
28 筐体
30 二次電池
30a,30b 電極
33a,33b ノズル
Claims (8)
- 配線基板上に複数の電子部品が実装され、電子部品の実装領域が封止樹脂で覆われている電子部品実装体の製造方法において、
封止樹脂を形成する前に、複数の電子部品の近傍に複数のノズルを用いてアンダーフィル樹脂を同時に塗布した後、硬化させて電子部品の周囲にテーパ形状構造物を形成する工程を含むことを特徴とする電子部品実装体の製造方法。 - 前記複数のノズルとして、同じアンダーフィル樹脂供給部に接続されているものを用いる請求項1に記載の電子部品実装体の製造方法。
- 前記複数のノズルとして、ノズル径が異なる2種類以上のものを用いる請求項1又は2に記載の電子部品実装体の製造方法。
- 前記ノズルとして、ノズルの先端近傍の形状が先端側ほど細くテーパ形状に形成されているものを用いる請求項1、2又は3に記載の電子部品実装体の製造方法。
- 前記封止樹脂で覆われている全ての電子部品の周囲にそれぞれ上記テーパ形状構造物を形成する請求項1から4のいずれかに記載の電子部品実装体の製造方法。
- 請求項1から5のいずれかに記載の製造方法を含んで形成された電子部品実装体。
- 請求項6に記載の電子部品実装体であって、配線基板の一表面に1又は複数の電子部品実装領域と、一平面に配列された複数個の外部接続端子をもつ電子部品である半導体部品が実装される1又は複数の半導体部品実装領域と、複数の電池側外部端子をもち、前記配線基板の裏面に複数の負荷側外部端子をもち、前記半導体部品は前記配線基板の前記一表面にベアチップ状態でフェイスダウン実装されている二次電池の保護回路モジュール。
- 請求項7に記載の保護回路モジュールと、二次電池と、前記保護回路モジュールと前記二次電池を電気的に接続するための配線部材と、前記保護回路モジュール、前記二次電池及び前記配線部材を収容するための筐体を備えた電池パック。
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