JP2010267976A

JP2010267976A - 電子部品搭載構造及び車載用センサー

Info

Publication number: JP2010267976A
Application number: JP2010132538A
Authority: JP
Inventors: 晃 ▲高▼島; Akira Takashima
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-06-10
Filing date: 2010-06-10
Publication date: 2010-11-25
Anticipated expiration: 2028-05-19
Also published as: JP5430499B2

Abstract

【課題】使用条件、気象条件の厳しい環境で使用される車載用センサーなどにおいて、リードフレームを導通パターン及び電子部品の搭載電極として、モールド樹脂と一体に成形する電子部品搭載構造で、高低温の温度サイクルを繰り返すため、成形樹脂の熱膨張収縮による寸法変化から、繰り返し発生する応力により接合部が劣化し、電子部品との境界等で発生する亀裂を、部品点数や、製造工数を増やすこと無しに、高い信頼性を得る電子部品を提供する。
【解決手段】リードフレーム１を導通パターン及び電子部品搭載電極（電子部品搭載面１２）として、モールド樹脂４と一体に成形する電子部品搭載構造において、リードフレーム１にべンディング部１１を設け、電子部品２の接合箇所３に加わる応力をベンディング部１１が変形して吸収することで、著しく低減することが出来る。
【選択図】図５

Description

この発明は、汎用の基板上の電子部品搭載ではなく、回路の導通部分及び電子部品搭載電極をリードフレームによって構成し、前記リードフレームを一体成形により構成するモールド成形部品に用いられる電子部品搭載構造に関し、例えば自動車のエンジン制御システムに用いられる車載用回転センサー等使用条件、気候条件が厳しい環境で使用されるものに適用される。

この種の車載用回転センサーは、特許文献１に記載されているように、リードフレームに回転検出素子（ホールＩＣ）及びその制御用電子部品が設けられ、これに対向して磁石が配置され、それらが、一体モールド成形により構成されており、回転の状態をリード線で外部へ出力する。そのモールド樹脂は、前記制御用電子部品及びモールド樹脂自身が熱膨張しても支障のない弾性樹脂から成る構成を採用している。以上のように、リードフレームを導通パターンとして一体成形する部品に、電子部品を接合する構造が示されている。

特開２００１−１４１７３８号公報

リードフレームを導通パターンとして一体成形する部品に、制御用の電子部品を接合する構造では、成形樹脂の熱膨張収縮による寸法変化から、電子部品との接合部分に直接的に応力が発生するため、接合部材に半田等を用いた場合、車載用センサー等に用いられると、高低温の温度サイクルを伴うため、繰り返し発生する応力により接合部が劣化し、電子部品との境界等で亀裂が発生進行し信頼性が得られないことが発生する。
一般的に知られている電子部品の材料であるセラミックは、約１×１０⁻⁵（１／degＣ）前後である。代表的な例を上げると、チップセラミックコンデンサＢａＴｉＯ_３では１.１０×１０⁻⁵（１／degＣ）、チップ抵抗アルミナでは０.７２×１０⁻⁵（１／degＣ）である。一方、リードフレームの材料である黄銅の線膨張係数は、１.７０×１０⁻⁵（１／degＣ）である。また、エンジニアリングプラスティックの代表的な材料ＰＰＳでは、温度により異なるが２×１０⁻⁵（１／degＣ）で、樹脂の流れ方向によってはそれ以上となる。以上のように、リードフレーム、エンジニアリングプラスティックは、電子部品の略２倍の線膨張係数を有している。
従来、前記接合部の劣化を抑制するためには、接合部材の増量や、接合部材自体の強度を向上させる手段が用いられている。しかしながら逆に、それら接合部の強度を増加させると、線膨張係数の違いにより電子部品自体を破壊することに繋がりかねないという問題があり、相反する事象を溝足させる必要があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、接合材料や、その量、あるいは製造条件等で信頼性が影響されることなく、接合箇所の信頼性を向上し、製品の使用可能温度範囲及び製品寿命を向上させるものである。

この発明における電子部品搭載構造では、リードフレームの回転センサーなどの検出素子と電子部品を繋ぐ部分または、電子部品とコネクタとを繋ぐ部分の少なくともどちらか一方にベンディング部を設けている。このため、電子部品の接合箇所に加わる応力をリードフレームに設けたベンディング部分が変形することで、著しく低減することが出来る。

この発明によれば電子部品の接合箇所に発生する応力を小さく出来るため、従来品より接合材料の組成や、材料の量に左右されることなく、また、構成部品及び製造工数を増加させること無しに、著しく製品の信頼性を向上させることができる。

実施の形態１の電子部品搭載構造を示す図で、上面図、電子部品搭載方向（断面Ｂ−Ｂ）断面図、及び側面から見た（Ａ−Ａ断面）断面構成をそれぞれ示す図である。実施の形態２の電子部品搭載構造を示す図で、上面図、電子部品搭載方向（断面Ｂ−Ｂ）断面図、及び側面から見た（Ａ−Ａ断面）断面構成をそれぞれ示す図である。実施の形態３の電子部品搭載構造を示す図で、上面図、電子部品搭載方向（断面Ｂ−Ｂ）断面図、及び側面から見た（Ａ−Ａ断面）断面構成をそれぞれ示す図である。図３に示す実施の形態３のブランキング部を示す斜視図である。実施の形態４の電子部品搭載構造を示す図で、上面図、電子部品搭載方向（断面Ｂ−Ｂ）断面図、及び側面から見た（Ａ−Ａ断面）断面構成をそれぞれ示す図である。実施の形態５の電子部品搭載構造を示す図で、上面図、電子部品搭載方向（断面Ｂ−Ｂ）断面図、及び側面から見た（Ａ−Ａ断面）断面構成をそれぞれ示す図である。実施の形態６の電子部品搭載構造を示す図で、上面図、電子部品搭載方向（断面Ｂ−Ｂ）断面図、及び側面から見た（Ａ−Ａ断面）断面構成をそれぞれ示す図である。製造工程を説明する図で、図８（ａ）は、回転センサーなどのリードフレーム一体成形部品の全体構造を示す図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）の図中央部分に示す電子部品の接合箇所を拡大して示す図である。この発明の電子部品搭載構造の製造工程を断面図で示す図である。

以下、この発明の実施の形態について図を参照しながら説明する。
実施の形態１．
図１は実施の形態１の電子部品搭載構造を示す図で、上面図、電子部品搭載方向（断面Ｂ−Ｂ）断面図、及び側面から見た（Ａ−Ａ断面）断面構成をそれぞれ示す図である。
回路の導通部分であり、かつ電子部品搭載の電極となるリードフレーム１と電子部品２及び接合部材３そして、リードフレーム１を一体に成形する樹脂モールド４から構成される。
リードフレーム１の中央部は、導通パターン及び電子部品２の搭載電極となる電子部品搭載面１２を形成している。
この実施の形態１では、リードフレーム１の回転センサーなどの検出素子と電子部品２を繋ぐ部分（図の右側）及び電子部品２とコネクタとを繋ぐ部分（図の左側）の両方にベンディング部１１を設けている。このベンディング部１１はリードフレーム１の配置方向（検出素子と電子部品、コネクタを繋ぐ方向）とほぼ直交する方向で設けられており、電子部品の搭載面１２に対してＵ字型に略垂直方向に形成されている。
また、電子部品２が搭載される部分にモールド樹脂開口部４１を設けている。

この実施の形態１の構造では、電子部品２の接合箇所３に加わる応力をリードフレーム１に設けたベンディング部１１が変形して吸収することで、著しく低減することが出来る。
また、更にリードフレーム１の電子部品接合箇所の対向する間の樹脂をなくし、ベンディング部１１を解放することで、リードフレーム間の距離は、前述する部材の構造により、リードフレーム一体成形部品の熱膨張収縮の影響を受けにくくなり、電子部品自体の熱膨張収縮が発生するだけに近い状態となるため、接合部への局所的な応力発生を低減できる。
モールド樹脂４とリードフレーム１の構造は、リードフレーム１の導通パターン部分は、モールド樹脂に埋没してある部分等によリモールド樹脂の膨張収縮に連動することとなるが、リードフレーム１のベンディング部１１及びそこから、電子部品搭載面１２に及ぶ部分にはモールド樹脂に埋没している箇所がないため、物理的に接合されていない。よって、モールド樹脂４がリードフレーム１の膨張収縮を拘束しないこととなる。

実施の形態２．
図２は、実施の形態２の電子部品搭載構造を示す図で、上面図、電子部品搭載方向（断面Ｂ−Ｂ）断面図、及び側面から見た（Ａ−Ａ断面）断面構成をそれぞれ示す図である。
回路の導通部分であり、かつ電子部品搭載の電極となるリードフレーム１と電子部品２及び接合部材３そして、リードフレーム１を一体に成形する樹脂モールド４から構成される。このベンディング部１１はリードフレーム１の配置方向（検出素子と電子部品、コネクタを繋ぐ方向）とほぼ直行する方向で設けられており、電子部品の搭載面１２に対して平行に略Ｕ字型に形成されている。
また、電子部品２が搭載される部分にモールド樹脂開口部４１を設けている。
この実施の形態２の構造では、実施の形態１と同様に電子部品２の接合箇所３に加わる応力をリードフレーム１に設けたベンディング部１１が変形して吸収することで、著しく低減することが出来る。

実施の形態３．
図３は、実施の形態３の電子部品搭載構造を示す図で、上面図、電子部品搭載方向（断面Ｂ−Ｂ）断面図、及び側面から見た（Ａ−Ａ断面）断面構成をそれぞれ示す図である。
なお、図４にブランキング部の形状を説明する図として斜視図を示す。
この実施の形態３が実施の形態１（図１のもの）と異なるのは、リードフレーム１の配置方向（検出素子と電子部品、コネクタを繋ぐ方向）とほぼ直交する方向で設けられたベンディング部１１の一部にブランキング部１３を設けていることである。このブランキング部１３の構造を図４の斜視図でわかり易く示している。
このように実施の形態３では、実施の形態１で示したもの以上にべンディング部の曲げが小さな力で変形することが可能なため、更に接合部分への発生応力が小さくなる。
なお、この実施の態様３を示す図３では、ブランキング部１３をリードフレーム１のベンディング部１１のほぼ中央に１箇所ずつ設けているが、複数個のブランキング部分を設けるようにしても良い。また、ブランキング部１１に替えて肉薄部を形成するようにしてもほぼ同様の効果を得ることができる。

実施の形態４．
図５は、実施の形態４の電子部品搭載構造を示す図で、上面図、電子部品搭載方向（断面Ｂ−Ｂ）断面図、及び側面から見た（Ａ−Ａ断面）断面構成をそれぞれ示す図である。
この実施の形態４が実施の形態２（図２のもの）と異なるのは、リードフレーム１の配置方向（検出素子と電子部品、コネクタを繋ぐ方向）とほぼ直交する方向で設けられたベンディング部１１の一部にブランキング部１３を設けていることである。
このように実施の形態４では、実施の形態２で示したもの以上にべンディング部の曲げが小さな力で変形することが可能なため、更に接合部分への発生応力が小さくなる。
なお、この実施の態様４を示す図５では、ブランキング部１３をリードフレーム１のベンディング部１１のほぼ中央に１箇所ずつ設けているが、複数個のブランキング部分を設けるようにしても良い。また、ブランキング部１１に替えて肉薄部を形成するようにしてもほぼ同様の効果を得ることができる。

実施の形態５．
図６は、実施の形態５の電子部品搭載構造を示す図で、上面図、電子部品搭載方向（断面Ｂ−Ｂ）断面図、及び側面から見た（Ａ−Ａ断面）断面構成をそれぞれ示す図である。
この実施の形態５の構造は、実施の形態１（図１のもの）と殆どの構成は同じであるが、ベンディング部１１の形状が異なる。
実施の形態５では図６に示すように、略Ｓ字状に形成したベンディング部を有している。このような構成にすることにより、ベンディング部の数が増えるので、実施の形態１のものよりべンディング部の曲げが小さな力で変形することが可能なため、更に接合部分への発生応力が小さくなる。

実施の形態６．
図７は、実施の形態６の電子部品搭載構造を示す図で、上面図、電子部品搭載方向（断面Ｂ−Ｂ）断面図、及び側面から見た（Ａ−Ａ断面）断面構成をそれぞれ示す図である。
この実施の形態６の構造は、実施の形態５（図６のもの）と殆どの構成は同じであるが、リードフレーム１の電子部品搭載面１２に溝部１５を設けている点で異なる。
この溝部１５を設けることで、電子部品搭載面１２の剛性が向上することと、半田のような接合工程で溶融する材料に対して流れ止めの効果を持つ。

なお、以上の各実施の形態の説明では、リードフレームの両側（回転センサーなどの検出素子と電子部品を繋ぐ部分または、電子部品とコネクタとを繋ぐ部分の双方）にベンディング部を設けた例を説明したが、いずれか一方に設けることで、同様の効果が得られる。

製造工程説明（実施の形態５に対応）
以下に、この電子部品搭載構造の製造工程手順について説明する。
図８（ａ）は、回転センサーなどのリードフレーム一体成形部品の全体構造を示す図であり、リードフレーム１により、図左側のコネクタと図右側の機能部品であるＩＣとを電気的に接続する回路部分の機能を担う部品の一例である。図中央部分に示す電子部品の接合箇所を拡大して図８（ｂ）に示す。以下、図９にて製造工程を順に説明する。

図９（ａ）には、リードフレーム１のプレス加工後の板厚方向の図を示している。
国９（ｂ）はリードフレームモールド成形加工時の上記リードフレーム１及び、成形金型（上型３０、下型３１）の構造を示す。
図９（ｃ）は成形樹脂４充填完了状態におけるリードフレーム１の状態を示す。図６に示す実施の形態５に示すリードフレーム１のベンディング部１１（略Ｓ字形状）がこの工程で成形される。また、金型が閉じている状態にて、ベンディング部１１周りには樹脂が回り込まないため、ベンディング部１１周りを拘束する樹脂の無い構造を確保できる。
図９（ｄ）は上記までの、リードフレーム１のベンディング部１１及び、成形樹脂部分４の完成後、対向する電子部品搭載面の間の樹脂をプレス加工にて除去する例を説明している。この工程は予めリードフレーム１を加工しておくか、上記成形加工時に多段工程にて実施も可能であり、あくまでも一例である。
図９（ｅ）は電子部品の接合部３を印刷によりリードフレームに塗布する工程を説明している。この図９（ｅ）は半田材のマスク印刷の説明であるが、接合材料が導電性接着剤の場合は、ディスペンサーによる塗布等の可能であり、上記の限りではない。
図９（ｆ）は上記工程完了後、リフロー炉あるいは、接着剤キュア炉で接合材料に適合したプロセスを経て電子部品２が接合された状態を示す。
以上のように、従来に対して特別な構造や、工程は勿論追加部品無しに、著しく接合部分の信頼性を向上する電子部品搭載構造を得ることが可能となる。

この発明における構造は、電子部品２の接合箇所３に加わる応力をリードフレーム１に設けたベンディング部分１１が変形することで、著しく低減することが出来る。更にベンディング部１１のブランキング部１３を設けることで、小さな荷重でも上記ベンディング部１１の変形が追従することで、接合部３に発生する応力を低減することが出来る。
また、更に電子部品接合箇所の対向するリードフレーム１の間の樹脂をなくし、ベンディング部１１を解放することで、リードフレーム１間の距離は、前述する部材の構造により、リードフレーム一体成形部品の熱膨張収縮の影響を受けにくくなり、電子部品自体の熱膨張収縮が発生するだけに近い状態となるため、接合部への局所的な応力発生を低減できる。

１リードフレーム、２電子部品、３接合部材、４モールド樹脂、１１ベンディング部、１２電子部品搭載面、１３ブランキング部、１５溝部、４１モールド樹脂開口部。

Claims

回路の導通パターンであると共に、電子部品の電極となる搭載面を有するリードフレームを備え、前記電子部品は接合部材によって前記搭載面に接合され、前記電子部品及び前記搭載面付近の前記リードフレームが露出する開口部を形成するように、前記リードフレームをモールド樹脂で一体成形した電子部品搭載構造において、前記開口部内の前記リードフレームに、前記電子部品と前記搭載面との接合部に加わる応力を吸収するためのべンディング部を設けたことを特徴とする電子部品搭載構造。
前記ベンディング部の形状は、略Ｕ字型であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品搭載構造。
前記ベンディング部の形状は、略Ｓ字型であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品搭載構造。
前記ベンディング部は、前記搭載面に対して略垂直方向に配置されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電子部品搭載構造。
前記ベンディング部は、前記搭載面に対して略平行方向に設けることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電子部品搭載構造。
前記搭載面に溝部を設けることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電子部品搭載構造。
請求項１から６までのいずれか一項に記載の電子部品搭載構造を有することを特徴とする車載用センサー。