JP2010040583A - 電子回路装置 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性を確保しながら放熱性能の向上を図る。
【解決手段】電子部品２１ａ，２１ｂ，２１ｃを実装した回路基板２２の裏面にベース２６を接着すると共にベース２６の下面に放熱板２８を接着して、樹脂封止部３０により回路基板２２とベース２６と放熱板２８の上下面を覆うと共に樹脂封止部３０の下面側に千鳥足状に配列する円形の複数の開口部３０ａを形成する。これにより、電子部品２１ａ，２１ｂ，２１ｃの発熱を回路基板２２とベース２６と放熱板２８とを順に介して複数の開口部３０ａから効率良く放熱することができると共に樹脂封止部３０の開口部３０ａが形成されていない部位で放熱板２８を保持して放熱板２８と樹脂封止部３０との界面剥離が生じるのを抑制することができる。この結果、信頼性を確保しながら放熱性能の向上を図ることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、電子部品が回路基板上に実装されてなる電子回路装置に関する。

従来、この種の電子回路装置としては、素子が実装された回路基板と、回路基板の下面に接着されたベース部材と、回路基板に形成された配線パターンと電気的に接続されたリード端子とを備え、ベース部材の下面が露出するように樹脂モールドされてなるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、下面にベース部材が露出するよう樹脂モールドするから、素子の発熱をベース部材を介して下面から放熱することができるとしている。

また、電子部品が実装された回路基板に接着されたベース部材を、回路基板と電気的に接続するリード端子と同一のリードフレームユニットにより形成して、ベース部材の上下面を覆うと共にパッケージ側面からベース部材が外部に露出するよう樹脂封止するものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００８−８４９７８号公報 特開２００７−４３１９６号公報

しかしながら、前者の電子回路装置では、ベース部材の下面が大きく露出されているため、放熱性には優れるものの、ベース部材と樹脂の線膨張係数の差によって生じる熱応力により樹脂の界面剥離を引き起こす場合も考えられ、信頼性は低下する。一方、後者の電子回路装置では、ベース部材の下面も樹脂により封止するから、上述した界面剥離などの不具合の発生は抑制することができるものの、ベース部材はリード端子と同じ厚みの部材となるから、側面からだけでは十分な放熱性能を得られない場合がある。ベース部材をリード端子と別材料により構成してベース部材の厚みや面積を大きくすることも考えられるが、ベース部材をパッケージ側面から外部へ露出する必要からベース部材の厚みや面積の拡大も限られるし、ベース部材の厚みや面積の拡大により装置全体が大型化してしまう。

本発明の電子回路装置は、信頼性を確保しながら放熱性能の向上を図ることを主目的とする。

本発明の電子回路装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の電子回路装置は、
電子部品が回路基板上に実装されてなる電子回路装置であって、
前記回路基板と電気的に接続された外部接続端子と、
前記回路基板の裏面に接合されたベース部材と、
樹脂を用いて前記回路基板を封止すると共に一部が側面から露出した状態で前記ベース部材と前記外部接続端子とを封止する樹脂部と、
を備え、
前記樹脂部は、下面側には複数の開口部が形成されてなる
ことを特徴とする。

この本発明の電子回路装置では、樹脂を用いて電子部品が実装された回路基板を封止すると共に一部が側面から露出した状態で回路基板の裏面に接合されたベース部材と回路基板と電気的に接続された外部接続端子とを封止する樹脂部を設け、樹脂部に、下面側には複数の開口部を形成する。これにより、電子部品の発熱をベース部材を介して樹脂部の複数の開口部から効率よく放熱することができる。また、ベース部材の下面を樹脂部における複数の開口部が形成されていない部分で覆うから、ベース部材の下面を完全に露出するものに比して樹脂の界面剥離などの不具合の発生を抑制することができる。これらの結果、信頼性を確保しながら放熱性能の向上を図ることができる。

こうした本発明の電子回路装置において、前記樹脂部は、上面側には面の一部に樹脂を削減した樹脂削減部が形成されてなるものとすることもできる。こうすれば、上面側に形成する封止樹脂と下面側に形成する封止樹脂との配分バランスをより良好なものとすることができ、装置の信頼性を更に向上させることができる。この態様の本発明の電子回路装置において、前記樹脂削減部は、上面の中央部に形成されてなるものとすることもできる。こうすれば、樹脂のバランスをさらに良好なものとすることができる。この場合、前記樹脂削減部は、略長方形状の領域に形成されてなるものとすることもできる。また、これらの場合、前記回路基板上に外周部よりも中央部に高さの低い電子部品が配置されてなるものとすることもできる。こうすれば、中央部における樹脂削減部の形成をより容易なものとすることができる。

また、本発明の電子回路装置において、前記複数の開口部は、千鳥足状に配置されてなるものとすることもできるし、前記樹脂部が四隅から中央部に向かってリブを形成するよう配置されてなるものとすることもできる。こうすれば、樹脂部の下面側の強度を良好なものとすることができ、装置の信頼性をさらに向上させることができる。

さらに、自動変速機を制御する電子制御ユニットとして該自動変速機に組み込まれた上述した各態様のいずれかの本発明の電子回路装置において、前記電子回路装置は、少なくとも下面が前記自動変速機のオイルパン内に貯留されているオイルに浸漬されるよう配置されてなるものとすることもできる。こうすれば、電子部品の発熱を自動変速機のオイルパン内のオイルとの熱交換により樹脂部の複数の開口部から効率よく放熱することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての電子回路装置２０が組み込まれたオートマチックトランスミッション１０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、実施例の電子回路装置２０を上面側から見た外観を示す外観図であり、図３は、実施例の電子回路装置２０を下面側から見た外観を示す外観図であり、図４は、図２の電子回路装置２０のＡ−Ａ断面を示す断面図である。

オートマチックトランスミッション１０は、車載用の有段変速機として構成されており、図１に示すように、下部にはオートマチックトランスミッション１０が備える図示しないクラッチやブレーキを駆動するための油圧回路を構成するバルブボディ１２が配置されると共にバルブボディ１２の下方にＡＴ用オイルを貯留するオイルパン１４が配置されており、オイルパン１４内のＡＴ用オイルをストレーナ１６が備えるフィルタ１６ａで濾過してバルブボディ１２に供給することにより油圧回路（ソレノイドバルブ）の油圧として用いたり、オートマチックトランスミッション１０の機械部分（ギヤ機構）に供給してこれを潤滑したりする。

オートマチックトランスミッション１０のバルブボディ１２とストレーナ１６との間をなす部位には、バルブボディ１２の下面に固定されると共にストレーナ１６のケースの一部を構成するユニット台１８が配設されており、ユニット台１８は、実施例の電子回路装置２０や他の電子回路装置２０Ｂがねじ１８ａにより固定されて電子制御装置（ＥＣＵ）モジュールを構成している。このユニット台１８の電子回路装置２０や電子回路装置２０Ｂが取り付けられる部位には、電子回路装置２０，２０Ｂがストレーナ１６内のＡＴ用オイルに曝されるように開口部１８ｂが形成されており、ＡＴ用オイルとの熱交換により電子回路装置２０，２０Ｂで発生した熱が放熱されるようになっている。

実施例の電子回路装置２０は、オートマチックトランスミッション１０を制御するＡＴ用の電子制御ユニットとして構成されており、車速を検出する車速センサからの車速信号やシフトレバーの操作ポジションを検出するシフトポジションセンサからのシフトポジション信号などの制御に必要な信号を入力すると共に入力した信号に応じてバルブボディ１２内に配置されたソレノイドバルブに駆動信号を出力する。

実施例の電子回路装置２０は、図２〜図４に示すように、回路基板２２と、この回路基板２２と電気的に接続されたリード端子２４と、回路基板２２の裏面に接着されると共に側方に延伸したベース２６と、ベース２６の下面に接着された放熱板２８と、を備え、リード端子２４の先端部とベース２６の先端部のみがパッケージ側面から外部に露出した状態で回路基板２２とリード端子２４とベース２６と放熱板２８とが樹脂により封止された樹脂封止部３０が形成されている。

回路基板２２は、基材に形成された配線パターンと共に電子回路を形成するための複数の電子部品２１ａ，２１ｂ，２１ｃ（図４参照）が実装されたものであり、耐熱性と熱伝導性に優れ、線膨張係数が比較的小さい材料（例えば、セラミック基板など）により形成されている。

リード端子２４は、例えば、熱圧着方式や超音波方式などによるワイヤボンディングによって回路基板２２の配線パターンと電気的に接続されている。このリード端子２４は、電気伝導性および熱伝導性の優れた材料（例えば、銅や銅合金など）により形成されている。

ベース２６は、回路基板２２よりも長手方向（図２〜図４の左右方向）が長い長方形状の平板として形成されており、回路基板２２と熱伝達が可能に接着剤（例えば、シリコーン系の接着剤）を用いて回路基板２２の裏面に接着されている。ベース２６の両端部には、前述した固定用のユニット台１８にねじ１８ａにより取り付けることができるようねじを挿入可能な凹部２６ａが形成されている。ベース２６は、実施例では、リード端子２４と一体化した１枚のリードフレーム２３から成形されている。このリードフレーム２３の一例を図５に示す。なお、リードフレーム２３は、例えば、長方形状の平板をプレス加工することにより成形することができる。

放熱板２８は、回路基板２２と略同形の長方形状の平板として熱伝導性に優れた材料（例えば、銅クロム材）により形成されており、ベース２６の回路基板２２が接着された面とは反対側の面と熱伝達が可能に接着剤（例えば、シリコーン系の接着剤）を用いて面接着されている。なお、実施例では、放熱板２８とベース２６とを接着剤により接着するものとしたが、これに限られず、ろう付けや溶接など周知の如何なる接合方法を用いるものとしてもよいことは勿論である。

樹脂封止部３０は、基本的には、リード端子２４の先端部とベース２６の先端部のみをパッケージ側面から外部に露出して回路基板２２とリード端子２４とベース２６と放熱板２８とを上下面を覆うように樹脂により封止するものとして形成されており、例えば、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を加熱加圧して溶融し、溶融した樹脂を型内に注入して加圧することにより成形するトランスファーモールド成形により形成されている。このトランスファーモールド成形は、一度に複数の成形が可能であり、量産性に優れている。また、樹脂封止部３０は、下面側には円形の開口部３０ａが千鳥足状の配列により形成されており、複数の開口部３０ａから放熱板２８が露出されている。前述したように、実施例の電子回路装置２０は、その下面がストレーナ１６内のＡＴ用オイルに浸積されるから、電子部品２１ａ，２１ｂ，２１ｃの発熱は回路基板２２，ベース２６，放熱板２８を介して開口部３０ａからＡＴ用オイルとの熱交換により放熱されることになる。また、樹脂封止部３０は、上面側には面の中央部に凹部３０ｂが形成されており、実施例では、図４に示すように、回路基板２２上に実装する各電子部品２１ａ，２１ｂ，２１ｃのうち中央部に配置した電子部品２１ａ，２１ｂが周辺部に配置した電子部品２１ｃよりも背が低いことから、各電子部品２１ａ，２１ｂ，２１ｃの背の高さに合わせて略長方形状に窪みが生じるよう形成するものとした。この上面側の凹部３０ｂの深さや形状としては、下面側に形成した複数の開口部３０ａに応じて封止樹脂部３０と他の部材との間に作用する熱応力が抑制されるように上面側の樹脂と下面側の樹脂との配分が量的および位置的にバランスするよう設定されている。

こうして構成された実施例の電子回路装置２０では、例えば、回路基板２２に必要な電子部品２１ａ，２１ｂ，２１ｃを実装し、リード端子２４とベース２６とが一体化したリードフレーム２３を形成し、接着剤を用いて回路基板２２の裏面にリードフレーム２３ごとベース２６を接着すると共にベース２６の裏面に放熱板２８を接着し、回路基板２２の配線パターンとリードフレーム２３のリード端子２４を形成する部分とをワイヤボンディングにより電気的に接続し、これを型内に設置すると共に溶融樹脂を注入することにより樹脂モールドして下面に円形の複数の開口部３０ａを有すると共に上面の中央部に凹部３０ｂを有する樹脂封止部３０を形成し、最後にリードフレーム２３のうちリード端子２４を形成する部分とベース２６を形成する部分以外の不要部分を切り捨てることにより製造することができる。こうした実施例の電子回路装置２０では、基本的には、上面側と共に下面側も樹脂封止部３０によって覆うものとし放熱板２８の下面側からの放熱を樹脂封止部３０に千鳥足状に配設した円形の複数の開口部３０ａを介して行なうことにより、樹脂封止部３０のうち複数の開口部３０ａが形成されていない部位で放熱板２８を保持し、放熱板２８の下面を全面に亘って露出するものに比して放熱性能を確保しながらも放熱板２８と樹脂封止部３０との界面剥離が生じるのを抑制している。そして、複数の開口部３０ａの形成に伴って樹脂封止部３０の上面側に凹部３０ｂを形成することにより、樹脂封止部３０の上面側と下面側との樹脂の配分をバランスさせている。

以上説明した実施例の電子回路装置２０によれば、電子部品２１ａ，２１ｂ，２１ｃを実装した回路基板２２の裏面にベース２６を接着すると共にベース２６の下面に放熱板２８を接着して、樹脂封止部３０により回路基板２２とベース２６と放熱板２８とを上下面を覆うと共に樹脂封止部３０の下面側に千鳥足状に配列する円形の複数の開口部３０ａを形成するから、電子部品２１ａ，２１ｂ，２１ｃの発熱を回路基板２２とベース２６と放熱板２８とを順に介して複数の開口部３０ａから効率良く放熱することができると共に樹脂封止部３０のうち複数の開口部３０ａが形成されていない部位で放熱板２８を保持することにより放熱板２８と樹脂封止部３０との界面剥離が生じるのを抑制することができる。この結果、信頼性を確保しながら放熱性能の向上を図ることができる。しかも、複数の開口部３０ａの形成に伴って樹脂封止部３０の上面側に凹部３０ｂを形成するから、樹脂封止部３０の上面側と下面側との樹脂の配分バランスを良好なものとすることができ、樹脂封止部３０と他の部材（回路基板２２やベース２６，放熱板２８）との間で作用する熱応力をより低減させることができる。また、円形の複数の開口部３０ａを千鳥足状に配列したから、樹脂封止部３０の下面側の開口部３０ａが形成されていない部位での強度を確保して回路基板２２やベース２６，放熱板２８にそりが生じるのを抑制することができる。もとより、回路基板２２の裏面に接着されたベース２６をパッケージ側面から外部へ露出するから、電子部品２１ａ，２１ｂ，２１ｃの発熱を回路基板２２，ベース２６を介して側面から外部へ放熱することができ、放熱性能をさらに向上させることができる。

実施例の電子回路装置２０では、樹脂封止部３０の下面側に複数の開口部３０ａを千鳥足状に配設するものとしたが、これに限定されるものではなく、樹脂封止部の下面に複数の開口部が配設されているものであれば、例えば、図６の変形例の電子回路装置１２０に示すように、中央部に略長方形状の島部１３２が形成されると共に四隅と島部１３２とが４本のリブ１３４で連結されるよう４つの開口部１３０ａを形成するなどとするものとしてもよい。これにより、島部１３２と４本のリブ１３４とによって放熱板２８を保持するから、回路基板２２やベース２６，放熱板２８にそりが生じるのを抑制することができるなど、熱応力に対する信頼性を高めることができる。

実施例の電子回路装置２０では、ベース２６をリード端子２４と同一のリードフレーム２３を用いて形成するものとしたが、これに限定されるものではなく、ベース２６をリード端子２４と別個に形成するものとしてもよい。この場合、ベース２６を、リード端子２４と同一材料を用いて形成するものとしてもよいし、異なる材料を用いて形成するものとしても構わない。

実施例の電子回路装置２０では、ベース２６の裏面に放熱板２８を備えて電子部品２１ａ，２１ｂ，２１ｃの発熱を回路基板２２，ベース２６，放熱板２８を介して複数の開口部３０ａから放熱するものとしたが、放熱板２８を備えないものとしてもよい。この場合、樹脂封止部３０の複数の開口部３０ａからはベース２６の下面の一部が露出された状態となり、電子部品２１ａ，２１ｂ，２１ｃの発熱は回路基板２２，ベース２６を介して側面から外部へ放熱されると共に下面の複数の開口部３０ａから放熱されることになる。

実施例の電子回路装置２０では、樹脂封止部３０の上面の中央部に略長方形状の凹部３０ｂを形成するものとしたが、これに限定されるものではなく、回路基板２２に実装する電子部品２１ａ，２１ｂ，２１ｃの配置にもよるが、周辺部に形成するものとしても構わない。また、凹部の形状も長方形状にするものに限られず、円形状や楕円形状にするものなど如何なる形状としても差し支えない。ただし、樹脂形成のバランスを考えると、装置の中心線に対して対称となる形状とすることが望ましい。さらに、こうした凹部３０ｂを形成しないものとしても構わない。

実施例の電子回路装置２０では、車載されたオートマチックトランスミッション（ＡＴ）１０を制御するＡＴ用の電子制御ユニットとして構成するものとしたが、これに限定されるものではなく、他の車載用の機器（内燃機関や電動モータなど）を制御する電子制御ユニットとして構成するものとしてもよいし、車載用以外の他の如何なる機器を処理する電子回路装置として構成するものとしても構わない。

ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、回路基板２２が「回路基板」に相当し、リード端子２４が「外部接続端子」に相当し、ベース２６が「ベース部材」に相当し、樹脂封止部３０が「樹脂部」に相当し、凹部３０ｂが「樹脂削減部」に相当する。また、放熱板２８が「ヒートシンク」に相当する。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、電子回路の製造産業に利用可能である。

本発明の一実施例としての電子回路装置２０が組み込まれたオートマチックトランスミッション１０の構成の概略を示す構成図である。 実施例の電子回路装置２０を上面側から見た外観を示す外観図である。 実施例の電子回路装置２０を下面側から見た外観を示す外観図である。 図２の電子回路装置２０のＡ−Ａ断面を示す断面図である。 リードフレーム２３の外観を示す外観図である。 変形例の電子回路装置１２０を下面側から見た外観を示す外観図である。

符号の説明

１０ オートマチックトランスミッション、１２ バルブボディ、１４ オイルパン、１６ ストレーナ、１６ａ フィルタ、１８ ユニット台、１８ａ ねじ、１８ｂ 開口部、２０，２０Ｂ，１２０ 電子回路装置、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ 電子部品、２２ 回路基板、２３ リードフレーム、２４ リード端子、２６ ベース、２８ 放熱板、２６ａ 凹部、３０ 樹脂封止部、３０ａ，１３０ａ 開口部、３０ｂ 凹部、１３２ 島部、１３４ リブ。

Claims (9)

1. 電子部品が回路基板上に実装されてなる電子回路装置であって、
   前記回路基板と電気的に接続された外部接続端子と、
   前記回路基板の裏面に接合されたベース部材と、
   樹脂を用いて前記回路基板を封止すると共に一部が側面から露出した状態で前記ベース部材と前記外部接続端子とを封止する樹脂部と、
   を備え、
   前記樹脂部は、下面側には複数の開口部が形成されてなる
   ことを特徴とする電子回路装置。
2. 前記樹脂部は、上面側には面の一部に樹脂を削減した樹脂削減部が形成されてなる請求項１記載の電子回路装置。
3. 前記樹脂削減部は、上面の中央部に形成されてなる請求項２記載の電子回路装置。
4. 前記樹脂削減部は、略長方形状の領域に形成されてなる請求項３記載の電子回路装置。
5. 前記回路基板上に外周部よりも中央部に高さの低い電子部品が配置されてなる請求項３または４記載の電子回路装置。
6. 前記複数の開口部は、千鳥足状に配置されてなる請求項１ないし５いずれか１項に記載の電子回路装置。
7. 前記複数の開口部は、前記樹脂部が四隅から中央部に向かってリブを形成するよう配置されてなる請求項１ないし５いずれか１項に記載の電子回路装置。
8. 請求項１ないし７いずれか１項に記載の電子回路装置であって、
   前記ベース部材の下面にヒートシンクが接合され、
   前記樹脂部は、前記複数の開口部だけから前記ヒートシンクが露出するよう封止してなる
   電子回路装置。
9. 自動変速機を制御する電子制御ユニットとして該自動変速機に組み込まれた請求項１ないし８いずれか１項に記載の電子回路装置であって、
   前記電子回路装置は、少なくとも下面が前記自動変速機のオイルパン内に貯留されているオイルに浸漬されるよう配置されてなる
   電子回路装置。

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