JP2011114134A - 回路装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】上面に混成集積回路が組み込まれる回路基板の下面を薄く封止樹脂により被覆する回路基板の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明では、半導体素子等の回路素子が組み込まれた回路基板１２を金型３０の内部に収納させ、２つの樹脂シート４２Ａ、４２Ｂを、回路基板１２と金型３０の内壁下面との間に介在させている。この状態で、金型３０を高温に加熱し、ゲート４４から液状の封止樹脂を注入することで、溶融した樹脂シート４２により回路基板１２の下面を薄く封止樹脂により被覆することができる。更に、２つの樹脂シート４２Ａ、４２Ｂを用いることで、個々の樹脂シートが平面視で小さいものとなり、樹脂シートを輸送する段階等に於ける破損が抑制される。
【選択図】図４

Description

本発明は回路装置の製造方法に関し、特に、比較的大型の回路基板の下面を樹脂封止する回路装置の製造方法に関する。

トランジスタやチップ素子から成る混成集積回路が上面に組み込まれた回路基板を封止する方法としては、ケース材を用いた封止方法と、樹脂により樹脂封止する方法が有る。

ケース材を用いた場合では、中空部を備えた蓋状のケース材を回路基板に嵌合させることで、回路基板の上面に形成された混成集積回路を、ケース材の中空部に収納する。

樹脂封止が採用された場合は、金型を用いた射出成形により回路基板の上面に形成された混成集積回路が被覆される。図８（Ａ）を参照して、樹脂封止された混成集積回路装置１００の構成を説明する。混成集積回路１００では、先ず、アルミニウム等の金属から成る回路基板１０１の上面が全面的に絶縁層１０２により被覆されている。そして、絶縁層１０２の上面に形成された導電パターン１０３に回路素子が接続されて所定の混成集積回路が構成されている。回路基板１０１の上面に配置される素子としては、金属細線１０７により接続された半導体素子１０５Ａとチップ素子１０５Ｂが図示されている。回路基板１０１の周辺部では、パッド状の導電パターン１０３にリード１０４が固着されている。

封止樹脂１０６は熱可塑性樹脂であり、回路基板１０１の上面、側面および下面を被覆している。ここで、回路基板１０１の上面に形成された回路素子から発生した熱を、回路基板１０１を経由して良好に外部に放出させるためには、回路基板１０１の下面を被覆する封止樹脂１０６を薄くすることが有効である。しかしながら、回路基板１０１の下面を被覆する封止樹脂１０６の厚みを例えば０．５ｍｍ程度に薄く設定すると、回路基板１０１の下面が部分的に封止樹脂１０６により被覆されない問題が発生する。この理由は、金型を用いて封止樹脂１０６を射出成形する工程にて、回路基板１０１の下面と金型の内壁下面との間隙が狭くなり、この間隙に十分に封止樹脂が行き渡らなくなるからである。

この問題を回避するための方法を、図８（Ｂ）を参照して説明する（下記特許文献１）。ここでは、支持部材１１０により回路基板１０１を下面から支持した状態でインジェクションモールドを行っている。具体的には、支持部材１１０は熱可塑性樹脂から成り、内側の面は回路基板１０１の下面および側面の一部に当接するサイズである。また、支持部材１１０の外側の面は金型１１２の内壁下面および側面に接触する大きさとなっている。従って、支持部材１１０により支持された状態の回路基板１０１を金型１１２のキャビティ１１４に収納させると、回路基板１０１の下面と金型１１２の内壁下面との間隙に支持部材１１０が配置される。この状態で、熱可塑性樹脂をキャビティ１１４に注入することにより、回路基板１０１の樹脂封止が行われる。この方法によると、回路基板１０１の下面と金型１１２の内壁下面との間隙には支持部材１１０が位置しており、この間隙に液状の熱硬化性樹脂を注入する必要がないので、回路基板１０１の下面が部分的に被覆されないことによるボイドの発生が防止される。また、樹脂封止時の注入圧から金属細線等を保護するために、回路素子が被覆されるように回路基板１０１の上面にポッティング樹脂１２０が形成されている。

特許第３３１６４４９号公報

モールド金型を使用した封止樹脂の形成方法としては、上記したインジェクションモールドの他にもトランスファーモールドがあり、このトランスファーモールドではエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂により、回路基板１０１の上面、側面および下面が被覆される。近年に於いてはインジェクションモールドよりもトランスファーモールドの方が多用されている。その理由は、インジェクションモールドよりもトランスファーモールドの方が、低温且つ低圧にて樹脂封止を行うので、半導体素子等の回路素子に与える悪影響が小さいからである。

トランスファーモールドも、図８（Ｂ）に示したような金型１１２を使用して樹脂封止を行う。従って、回路基板１０１の下面を被覆する封止樹脂を薄くすると、金型１１２の内壁下面と回路基板１０１の下面との間隙に封止樹脂が充填されない恐れがある。また、上記した特許文献１に記載された技術は、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルファイド）等の熱可塑性樹脂を用いたインジェクションモールドにより回路基板１０１を樹脂封止するためのものである。従って、インジェクションモールドに使用される熱可塑性樹脂と、トランスファーモールドに使用される熱硬化性樹脂とは性質が異なるので、インジェクションモールドに関する特許文献１に記載された技術をそのままトランスファーモールドに適用させることは困難である。

本発明は上記した問題点を鑑みて成されたものであり、上面に混成集積回路が組み込まれる回路基板の下面を薄く封止樹脂により被覆する回路基板の製造方法を提供することにある。

本発明の回路装置の製造方法は、導電パターンおよび回路素子から成る混成集積回路が設けられた回路基板を用意する工程と、前記回路基板をモールド金型のキャビティに収納し、前記キャビティに封止樹脂を注入することで、前記混成集積回路および前記回路基板を前記封止樹脂により封止する工程と、を備え、前記封止する工程では、熱硬化性樹脂を含む複数の樹脂シートを、前記回路基板と前記回路基板が当接する前記モールド金型の内面との間に介在させ、溶融した前記複数の樹脂シートにより前記回路基板の下面を被覆することを特徴とする。

本発明によれば、熱硬化性樹脂を含む薄い樹脂シートを、回路基板の下面とモールド金型の内壁下面との間隙に介在させた状態で、トランスファーモールドを行っている。従って、回路基板の下面とモールド金型の内壁下面との間隙に、溶融して加熱硬化した樹脂シートが充填されるので、加熱硬化された樹脂シートにより回路基板の下面を薄く被覆することができる。

また、上記した方法であると、回路基板１０１の平面視での大きさが例えば６０ｍｍ×４０ｍｍ以上に大きい場合、同等程度の大きさの樹脂シートが必要となる。しかしながら、回路基板１０１と大きさが同等の一枚の樹脂シートを用いた場合、加熱溶融前の粉末状の樹脂をプレス加工した樹脂シートは脆いため、樹脂シートを搬送する段階等にて樹脂シートにクラックが発生する問題が予測される。

この問題に際して、本発明では、分割された複数の樹脂シートを用いて、回路基板の下面を被覆している。この様にすることで、薄く且つ脆い樹脂シートの面積が、回路基板の半分以下に小さくなるので、搬送工程等により樹脂シートが破損してしまうことが抑制され、破損して廃棄される樹脂シートが低減する分コストが削減される。

更に本発明は、モールドに使用される金型の形状を変更しないため、既存の金型をそのまま使用することができるので、本発明を採用することによるコスト増加は小さい。

本発明の回路装置の製造方法により製造される混成集積回路装置を示す図であり、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）および（Ｃ）は断面図である。 本発明の回路装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は断面図であり、（Ｃ）は樹脂シートを製造する工程を詳細に示す断面図である。 本発明の回路装置の製造方法を示す斜視図である。 本発明の回路装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）および（Ｃ）は断面図である。 本発明の回路装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）および（Ｃ）は拡大された断面図である。 本発明の回路装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）および（Ｂ）は断面図である。 本発明の回路装置の製造方法を示す断面図である。 従来の混成集積回路装置を示す図であり、（Ａ）および（Ｂ）は断面図である。

図１を参照して、本発明の回路装置の製造方法により製造される混成集積回路装置１０の構成を説明する。図１（Ａ）は混成集積回路装置１０の斜視図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＸ−Ｘ’線に於ける断面図であり、図１（Ｃ）は封止樹脂１４の構成を詳細に説明するための断面図である。

図１（Ａ）および図１（Ｂ）を参照して、混成集積回路装置１０では、回路基板１２の上面に、導電パターン１６と回路素子から成る混成集積回路が構築され、この回路と接続されたリード１７が外部に導出している。更に、回路基板１２の上面に構築された混成集積回路、回路基板１２の上面、側面および下面は封止樹脂１４により一体的に被覆されている。

回路基板１２は、アルミニウムや銅等の金属から成る基板である。回路基板１２の材料としてアルミニウムが採用されると、回路基板１２の上面および下面は陽極酸化膜（アルマイト膜）により被覆される。回路基板１２の具体的な大きさは、例えば縦×横×厚さ＝６１ｍｍ×４２．５ｍｍ×１．５ｍｍ程度である。ここで、回路基板１２の材料として金属以外が採用されても良く、例えば、セラミックや樹脂材料が回路基板１２の材料として採用されても良い。

回路基板１２の側面は、ここでは上面に対して垂直な面を呈しているが、上面に対して傾斜した傾斜面でも良い。回路基板１２の側面が傾斜面から成る場合は、回路基板の上面から連続して下方に傾斜する第１傾斜面と、回路基板の下面から連続して上方に傾斜する第２傾斜面が設けられる。

絶縁層１８は、回路基板１２の表面全域を覆うように形成されている。絶縁層１８は、フィラーが高充填されたエポキシ樹脂から成る。フィラーが充填されることにより、絶縁層１８の熱抵抗が低減されているので、内蔵される回路素子から発生した熱は、絶縁層１８を経由して良好に回路基板１２に伝導される。

導電パターン１６は厚みが５０μｍ程度の銅等の金属膜から成り、所定の電気回路が実現されるように絶縁層１８の表面に形成される。また、リード１７が導出する辺に、導電パターン１６からなるパッドが形成される。

半導体素子２０Ａおよびチップ素子２０Ｂの回路素子は、半田等の接合材を介して、導電パターン１６の所定の箇所に固着されている。半導体素子２０Ａとしては、トランジスタ、ＬＳＩチップ、ダイオード等が採用される。ここでは、半導体素子２０Ａと導電パターン１６とは、金属細線２２を介して接続される。チップ素子２０Ｂとしては、チップ抵抗やチップコンデンサ等が採用される。チップ素子２０Ｂの両端の電極は、半田等の接合材を介して導電パターン１６に固着されている。

リード１７は、回路基板１２の周辺部に設けられたパッドに固着され、入力信号や出力信号が通過する外部接続端子として機能している。図１（Ｂ）を参照すると、回路基板１２の対向する２つの辺に沿って多数個のリード１７が設けられている。ここで、リード１７は回路基板１２の４辺から導出させることも可能であり、１つの辺から導出させることも可能である。

封止樹脂１４は、熱硬化性樹脂を用いるトランスファーモールドにより形成される。図１（Ｂ）では、封止樹脂１４により、導電パターン１６、半導体素子２０Ａ、チップ素子２０Ｂ、金属細線２２が封止されている。そして、回路基板１２の上面、側面および下面が封止樹脂１４により被覆されている。封止樹脂１４を構成する熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック・ビフェニール、ジシクロペンタジエン等が採用される。また、封止樹脂１４には、熱抵抗の低減等を目的としてフィラーが混入されている。例えば、封止樹脂１４に混入されるフィラーの割合は、７０重量％以上９０重量％以下である。フィラーの種類としては、結晶シリカと破砕シリカの混合物が採用されているが、溶融シリカ、アルミナまたは窒化ケイ素が採用されても良い。更に、混入されるフィラーの平均粒径は、例えば、２０μｍ以上３０μｍ以下である。

図１（Ｃ）を参照して、封止樹脂１４に関して更に説明する。封止樹脂１４は、第１封止樹脂１４Ａと、第２封止樹脂１４Ｂとから成る。紙面では、第１封止樹脂１４Ａと第２封止樹脂１４Ｂとの境界が描かれているが、実際の回路装置では両者は一体化している。詳細は下記するが、第１封止樹脂１４Ａは金型のキャビティに液状の樹脂を注入することで形成され、第２封止樹脂１４Ｂは回路基板１２の下面に配置された樹脂シートを溶融することで形成される。回路基板１２の下面を被覆する第２封止樹脂１４Ｂの厚みＴ１は、例えば０．５ｍｍ以下であり非常に薄い。薄い第２封止樹脂１４Ｂは熱抵抗も小さくなるので、半導体素子等の回路素子から放出された熱は、回路基板１２および第２封止樹脂１４Ｂを経由して良好に外部に放出される。

本実施の形態では、第２封止樹脂１４Ｂに含まれるフィラーは、第１封止樹脂１４Ａに含まれるフィラーよりも均一に分散した状態となっている。具体的には、第１封止樹脂１４Ａは、金型のキャビティに液状の樹脂を注入することにより形成される。従って、液状の熱硬化性樹脂の流動が阻まれる領域では、フィラーが滞留して比較的密な状態となる。例えば、チップ素子２０Ｂや半導体素子２０Ａが配置された領域Ａ１では、液状の封止樹脂の流動がこれらの素子により阻まれて、フィラーが密な状態となる。一方、半導体素子等の回路素子が配置されていない領域Ａ２では、封止樹脂の流動が良好であるので、領域Ａ１よりも比較的疎にフィラーが配置される。

一方、回路基板１２の下面を被覆する第２封止樹脂１４Ｂは、射出成形により形成されるのではなく、回路基板１２の下面に配置された樹脂シートを溶融して加熱硬化することで形成される。従って、第２封止樹脂１４Ｂは樹脂封止の工程にて基本的には流動しないので、第２封止樹脂１４Ｂ全域にわたり比較的均一にフィラーが充填される。このことにより、第２封止樹脂１４Ｂの熱抵抗が全体にわたり均一となるので、回路基板１２下面からの放熱が全体的に良好となる。

更にまた、本形態では、後述するように２枚の樹脂シート４２Ａ、４２Ｂ（図３参照）を回路基板１２の下方に配置することにより、第２封止樹脂１４Ｂを構成している。２枚の樹脂シート４２Ａ、４２Ｂは、樹脂封止の工程にて溶融されるので、両者は結果的には一体化した第２封止樹脂１４Ｂとなる。

図１（Ｃ）を参照すると、回路基板１２の下面全面が第２封止樹脂１４Ｂにより被覆されているが、回路基板１２の下面および側面の下部が第２封止樹脂１４Ｂにより被覆されても良い。更には、回路基板１２の下面の中心部付近が第２封止樹脂１４Ｂにより被覆され、回路基板１２の上面、側面及び下面の周辺部が第１封止樹脂１４Ａにより被覆されても良い。

図２から図７を参照して、上記した構成の混成集積回路装置の製造方法を説明する。

図２を参照して、回路基板１２の下面を被覆する第２封止樹脂１４Ｂ（図１（Ｃ）参照）の材料となる樹脂シート４２を製造する。図２（Ａ）は本工程で製造される樹脂シート４２を示す斜視図であり、図２（Ｂ）は樹脂シート４２の断面図であり、図２（Ｃ）は樹脂シート４２の製造方法を示す断面図である。

図２（Ａ）を参照して、本実施の形態の樹脂シート４２は、熱硬化性樹脂を主成分とする粒状の粉末樹脂を加圧加工して成形されたものであり、シート状を呈している。樹脂シート４２は、上面に混成集積回路が組み込まれた回路基板の下面を被覆する封止樹脂を構成する。

樹脂シート４２の平面的な大きさ（Ｌ１×Ｌ２）は、樹脂シート４２が使用される回路装置の種類により異なる。例えば、図１に示されるような混成集積回路装置１０の樹脂封止に適用され、樹脂封止時に回路基板１２の下面に２枚の樹脂シート４２が配置される場合は（図３参照）、回路基板１２の半分程度の大きさとなる。

樹脂シート４２の厚みＬ３は、例えば０．７ｍｍ以上０．９ｍｍ以下である。樹脂シート４２の厚みを０．９ｍｍ以下とすることで、図１（Ｃ）に示すように、溶融した樹脂シート４２から成る第２封止樹脂１４Ｂにより、回路基板１２の裏面を薄く樹脂封止することができる。一方、樹脂シート４２の厚みを０．７ｍｍ以上とすることで、樹脂シート４２の剛性が一定以上に確保され、輸送段階における樹脂シート４２の割れ等が抑制される。

更に、樹脂シート４２の厚みＬ３は、溶融した樹脂シート４２から成る封止樹脂が回路基板やアイランドを被覆する厚みよりも厚く設定される。具体的には、図５（Ａ）を参照して、回路基板１２の下面と下金型３４との間に配置される樹脂シート４２Ａの厚みＴ２は、上記したとおりであり、例えば０．７ｍｍ以上０．９ｍｍ以下である。一方、図５（Ｃ）を参照して、軟化して溶融した後の樹脂シート４２Ａの厚さＴ３は例えば０．４ｍｍ以上０．６ｍｍ以下であり、溶融する前の樹脂シート４２よりも薄くなっている。この様にすることで、回路基板１２の下面に押圧された状態で樹脂シート４２が溶融されるので、溶融した樹脂シート４２によりボイド無く回路基板１２の下面が被覆される。

図２（Ｂ）は、樹脂シート４２の一部を拡大して示す断面図である。この図を参照して、樹脂シート４２は、多数の粒状の粉末樹脂１５から構成されている。この粉末樹脂１５は、フィラー等の添加剤が添加されたエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂から成り、各粉末樹脂１５の直径は例えば１．０ｍｍ以下である。即ち、粉末樹脂１５は、網目の大きさが１．０ｍｍ×１．０ｍｍのふるいを通過するものが採用される。

更に、樹脂シート４２では、粉末樹脂１５の充填率（樹脂シート４２全体の容積に対して粉末樹脂１５が占める割合）は９９％以上である。樹脂封止工程でキャビティに注入されるペレットの充填率が９５％程度であることを考慮すると、本実施の形態の樹脂シート４２における粉末樹脂１５の充填率は非常に高い。この様に樹脂シート４２の充填率を高くすることにより、樹脂シート４２を溶融して形成される封止樹脂にボイドが形成されることが抑制される。

図２（Ｃ）の断面図を参照して、上記した樹脂シート４２の製造方法を説明する。先ず、粉末状の粉末樹脂１５を用意する。具体的には、粉末状の熱硬化性樹脂、フィラーや離型剤等の材料を所定量計量した後に、混合機によりこれらの材料を混合する。更に、混合された材料を加熱して一体の状態にした後に破砕することにより、粉末状の樹脂材料が形成される。この後に、網の目が１．０ｍｍ×１．０ｍｍのふるいを通過する樹脂材料を粉末樹脂１５として採用している。ここで、粉末樹脂１５を構成する熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック・ビフェニール、ジシクロペンタジエン等が採用される。更に、粉末樹脂１５に混入されるフィラーの割合は、７０重量％以上９０重量％以下である。そして、フィラーの種類としては、結晶シリカと破砕シリカの混合物が採用されているが、溶融シリカ、アルミナまたは窒化ケイ素が採用されても良い。更に、混入されるフィラーの平均粒径は、例えば、２０μｍ以上３０μｍ以下である。

上記構成の粉末樹脂１５は、金型を使用して加圧成型（打錠加工）することにより、シート状に成形される。具体的には、ステンレス等の金属から成る上金型１９および下金型２６から構成される金型を用いて打錠加工を行っている。下金型２６は、上面が平坦面である台座２３と、台座２３の上面に載置された枠状の枠金型２１から構成されている。また、上金型１９は上下方向に可動であり、枠金型２１の開口部と嵌合する形状を呈している。枠金型２１の開口部の平面的なサイズは、成形される樹脂シート４２のサイズと同等である。

樹脂シート４２の製造方法は次の通りである。先ず、上記した組成の粉末樹脂１５は、枠金型２１の開口部に所定量収納されて平坦化される。次に、上金型１９を下降させて所定の圧力を粉末樹脂１５に対して与えることにより、粉末樹脂１５を一体化させて図２（Ａ）に示す形状を備えた樹脂シート４２が成形される。ここで、上金型１９が樹脂粉末に与える圧力は、例えば３８Ｋｇ／ｍｍ^２以上である。圧力をこの値以上とすることにより、充填率が９９％以上の密な樹脂シート４２が得られる。また、本工程は、金型を加熱することなく、常温の雰囲気下で行われる。

本形態では、複数の樹脂シート４２Ａを用いて大型の回路基板１２の下面を被覆しているので、上記した樹脂シート４２を製造するプレス機として安価なものが使用可能である。具体的には、樹脂シート４２は、３８Ｋｇ／ｍｍ^２以上の非常に高い加圧力が必要とされる。また、このプレス機の価格は、備える最大加圧能力に正比例するのではなく、ある値以上になると急激に設備費用が上昇する。従って、大型の回路基板の下面を被覆するために、面積が広い樹脂シート４２を製造しようとすると、非常に高い加圧能力を備えた非常に高価なプレス機が必要とされ、コスト高を招く。この様なことを抑制するために、本形態では、回路基板１２の面積の半分程度以下の樹脂シート４２Ａ、４２Ａを複数個用いている。この様にすることで、樹脂シート４２を製造するプレス機に要求される加圧能力が半分以下になり、安価なプレス機を使用することができる。

図３および図４を参照して、次に、上面に混成集積回路が組み込まれた回路基板１２を金型３０のキャビティ３６の内部に収納する。図３は回路基板１２と樹脂シート４２Ａ、４２Ｂが配置される状態を示す斜視図であり、図４（Ａ）は本工程を示す平面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＢ−Ｂ’線に於ける断面図であり、図４（Ｃ）は図４（Ａ）のＣ−Ｃ’線における断面図である。なお、図３では、回路基板１２の上面に形成される導電パターンや回路素子が省かれている。

図３を参照して、本工程では、回路基板１２の下面と下金型３４の内壁上面との間に、上記した構成の複数の樹脂シート４２Ａ、４２Ｂを配置している。

回路基板１２は四角形形状を備え、大きさの一例はＬ１１×Ｌ１２＝６１ｍｍ×４２．５ｍｍである。本形態では、この様な比較的大型の回路基板１２の下面を、封止樹脂により０．５ｍｍ以下程度に薄く被覆する。

本工程では、回路基板１２の下面と下金型３４の内壁との間に、２つの樹脂シート４２Ａ、４２Ｂを配置している。樹脂シート４２Ａと樹脂シート４２Ｂとは、同等の大きさを備えている。樹脂シート４２ＡはＬ１３×Ｌ１５＝３０．５ｍｍ×４２．５ｍｍの四角形形状であり、その厚みは上記したように０．７ｍｍ以上０．９ｍｍ以下である。また、樹脂シート４２Ｂの大きさは、樹脂シート４２Ａと同様であり、Ｌ１４×Ｌ１６＝３０．５ｍｍ×４２．５ｍｍであり厚みは０．７ｍｍ以上０．９ｍｍ以下である。即ち、ここでは、個々の樹脂シート４２Ａ、４２Ｂの平面視での大きさは回路基板１２の半分以下である。そして、回路基板１２の下面は、隙間無く隣設された樹脂シート４２Ａ、４２Ｂにより覆われている。

また、ここでは２枚の樹脂シート４２Ａ、４２Ｂが使用されたが、更に多数個の樹脂シート４２がマトリックス状に配置されて用いられても良い。更に、上記説明では、樹脂シート４２Ａと樹脂シート４２Ｂの平面視での大きさは同等であったが、これらの大きさを互いに異ならせても良い。更にまた、上記では、樹脂シート４２Ａ、４２Ｂの形状は三角形状等の他の多角形形状でも良いし、円形形状等でも良い。

更に、上記説明では、樹脂シート４２Ａと樹脂シート４２Ｂとを加算した大きさは、回路基板１２と同等であったが、これを異ならせても良い。具体的には、樹脂シート４２Ａと樹脂シート４２Ｂとを加算した大きさを、回路基板１２よりも小さくしても良いし大きくしても良い。更に、上記説明では、樹脂シート４２Ａと樹脂シート４２Ｂとは、平面視で密着するように配置されたが、両者は若干離間して配置されても良い。

本形態では、面積が大きい回路基板１２の下面を被覆するために、複数の樹脂シート４２Ａ、４２Ｂを用いている。上記したように、回路基板１２と同等に大きい樹脂シートを用いることも可能であるが、この様にすると、脆くて薄い樹脂シートが輸送の工程等にて割れて破損してしまう場合が多くなり、コスト高を招く。本形態では、複数の樹脂シート４２Ａ、４２Ｂにて大型の回路基板１２の下面を被覆するので、個々の樹脂シート４２Ａ、４２Ｂの平面視でのサイズが小さくなる。従って、樹脂シート４２Ａの輸送段階に於けるクラックの発生が低減される。更に、樹脂シート４２Ａにクラックが発生したとしても、個々の樹脂シート４２Ａは小さいので、クラックの発生により破棄される樹脂シート４２Ａの量が少なくなる。これらのことにより、製造コストが低減される。

図４に、樹脂シート４２Ａ、４２Ｂおよび回路基板１２を金型３０に配置した後の状態を示す。

図４（Ａ）および図Ｂ（Ｂ）を参照して、アルミニウム等の金属から成る矩形形状の回路基板１２の上面には、エッチングにより所定形状とされた導電パターン１６が形成されている。そして、導電パターン１６の所定位置に、半導体素子２０Ａおよびチップ素子２０Ｂを固着して混成集積回路が形成されている。また、回路基板１２の上下側辺に沿って、パッド状の導電パターンに複数個のリード１７が固着されている。

図４（Ｂ）を参照して、ここでは、樹脂シート４２Ａ、４２Ｂを下金型３４の内壁上面に載置した後に、この樹脂シート４２Ａ、４２Ｂの上面に回路基板１２を載置している。そして、上金型３２と下金型３４とを当接させることで、キャビティ３６の内部に、回路基板１２および樹脂シート４２Ａ、４２Ｂが収納される。また、回路基板１２の両側辺から導出するリード１７は、上金型３２と下金型３４に狭持されて固定されている。この様に上下金型によりリード１７が狭持されることにより、キャビティ３６の内部における回路基板１２の上下方向および左右方向の位置が固定されている。更には、樹脂シート４２Ａ、４２Ｂも、下金型３４の内壁上面と回路基板１２の下面に押圧された状態で、その位置が固定される。

尚、この工程の初期段階に於いては、樹脂シート４２Ａ、４２Ｂは、粒状の熱硬化性樹脂が加圧加工された固体の状態である。また、金型３０には不図示のヒータが装備されており、樹脂シート４２が溶融して加熱硬化する温度（例えば１７０℃以上）に金型３０は加熱されている。この金型３０の加熱は、樹脂シート４２を載置する前から開始しても良いし、樹脂シート４２を載置して後から開始しても良い。従って、高温の金型３０に収納された樹脂シート４２Ａ、４２Ｂは徐々に融解する。

図４（Ａ）を参照して、金型３０の構成を説明する。金型３０は、キャビティ３６にランナー３８を経由して複数のポッドが連通した構成と成っている。ここでは、１つのキャビティ３６に、ランナー３８を経由して３つのポッド４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃが直列に連通している。ポッド４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃは、円柱状の熱硬化性樹脂から成るペレットが収納される空間である。キャビティ３６は、回路基板１２が配置されると共に、回路基板１２を封止する封止樹脂が注入される空間である。ランナー３８は、ペレットが溶融された液状の封止樹脂がポッドからキャビティ３６のゲート４４に輸送される経路である。封止樹脂の注入口であるゲート４４に対向するキャビティ３６の側壁にはエアベント４６が２つ設けられている。エアベント４６は、ゲート４４から封止樹脂がキャビティ３６に注入されたときに、キャビティ３６の空気を外部に逃がす経路である。

図４（Ｃ）を参照すると、下金型３４の一部を空洞化させることでポッド４０Ａが設けられており、この構成はポッド４０Ｂ、４０Ｃも同様である。ここで、ポッド４０Ａ等は上金型３２に設けられても良い。

また、図４（Ｂ）および図４（Ｃ）を参照して、上記したように、回路基板１２の下面と下金型３４の内壁との間には、２つの樹脂シート４２Ａ、４２Ｂが配置されている。図では両者の間には間隙が存在しているが、樹脂シート４２Ａと樹脂シート４２Ｂとは互いに密着して配置されても良い。

図５を参照して、次に、樹脂シート４２を溶融させて回路基板１２の下面を薄く封止樹脂により被覆する。図５（Ａ）は本工程を示す断面図であり、図５（Ｂ）は樹脂シート４２が溶融する前の状態を示す拡大断面図であり、図５（Ｃ）は樹脂シート４２が溶融した後の状態を示す拡大断面図である。

ここで、回路基板１２の下面を被覆する樹脂シート４２に関して更に説明する。樹脂シート４２は、溶融して加熱硬化されることで、回路基板１２を被覆する封止樹脂の一部を成すものである。樹脂シート４２の組成としては、金型のキャビティ３６に注入される封止樹脂と同様でも良いし、異なっても良い。また、樹脂シート４２は極めて高い圧力にて常温で加圧成形されるので、充填率（樹脂シート４２の全体に対して樹脂粉等の構成要素が占める体積割合）は９９％程度であり、後に説明するタブレットよりも高い。従って、樹脂シート４２に含まれる空気は極めて少量であるので、この樹脂シート４２を被覆する封止樹脂にボイドが発生することが抑止される。

図３（Ｂ）を参照して、樹脂シート４２Ａの厚みＴ２は、製造される混成集積回路装置１０にて回路基板１２の下面を被覆する封止樹脂の厚み（図１（Ｃ）に示したＴ１）よりも厚く形成されている。具体的には、図１（Ｃ）に示した封止樹脂の厚みＴ１が０．５ｍｍ程度の場合は、樹脂シート４２の厚さＴ２は０．７ｍｍ以上０．９ｍｍ以下に設定される。一方、上記したように、キャビティ３６の内部に於ける回路基板１２の位置は、金型によりリード１７が狭持されることで固定される。従って、リード１７の形状および位置は、回路基板１２の下面と下金型３４の内壁上面との距離が、Ｔ１（図１（Ｃ）参照）と成るように設定されている。このことから、下金型３４に樹脂シート４２Ａと回路基板１２とを重畳して載置して、金型３０によりリード１７を狭持すると、上方から下方に押し曲げる応力によりリード１７が弾性変形し、結果的に回路基板１２の下面により樹脂シート４２Ａが下金型３４に押しつけられて固定される。この図では、金型により狭持されることで、弾性変形したリード１７の状態を示している。

金型３０は上記したように加熱されているので、時間の経過と共に樹脂シート４２Ａは溶融して軟化し、液状又は半固形状の樹脂シート４２により回路基板１２の下面は被覆される。また、回路基板１２の下方には、２つの樹脂シート４２Ａ、４２Ｂが配置されているが、本工程にて加熱溶融されることで両者は一体化した封止樹脂となる。

図５（Ｃ）を参照して、上記したようにリード１７は弾性変形した状態で金型に狭持されているので、樹脂シート４２Ａが軟化して支持力を失うと、リード１７の形状が元に戻り、回路基板１２が下方に沈み込む。そして、回路基板１２の沈み込みと共に、軟化した樹脂シート４２Ａの一部分は回路基板１２の下方から側方へ移動し、回路基板１２の側面の下端付近を被覆する。この様に、沈み込んだ回路基板１２の下面を被覆する樹脂シート４２の厚みＴ３は、例えば０．５ｍｍ程度であり、図１（Ｃ）に示す封止樹脂の厚みＴ１と同等である。

図６（Ａ）を参照して、次に、キャビティ３６に封止樹脂を注入する。具体的には、下金型３４に設けたポッド４０Ａに、タブレット４８を投入して加熱溶融した後に、プランジャー５０にてタブレット４８を加圧する。タブレット４８は、上記した樹脂シート４２と同様の組成であり、フィラー等の添加物が混入された粉状の熱硬化性樹脂を筒状に加圧成型したものである。上記したように、金型は高温に加熱されているので、ポッド４０Ａにタブレット４８を投入すると、タブレット４８は徐々に溶融する。溶融して液状または半固形状の状態となった封止樹脂がランナー３８は、流通してゲート４４を通過した後に、キャビティ３６に供給される。以下の説明では、ゲート４４から供給される封止樹脂を第１封止樹脂１４Ａと称し、溶融した樹脂シート４２から成る封止樹脂を第２封止樹脂１４Ｂと称する。

また、図４（Ａ）に示したように、金型には複数個のポッド４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃが設けられており、これら全てのポッドに対して、同時にタブレット４８が投入されプランジャー５０により加圧される。そして、ポッド４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃからランナー３８を経由して第１封止樹脂１４Ａがキャビティ３６に供給される。ゲート４４から第１封止樹脂１４Ａが注入されるに伴い、キャビティ３６内部の空気は、エアベント４６から外部に放出される。また、回路基板１２の上面に配置された導電パターンおよび回路素子は、第１封止樹脂１４Ａにより被覆される。

図６（Ｂ）を参照して、注入された液状の第１封止樹脂１４Ａは、キャビティ３６に充填される。ここで、金型の温度は、第１封止樹脂１４Ａが加熱硬化する温度よりも高温となっているので、キャビティ３６に充填された第１封止樹脂１４Ａは時間の経過と共に重合して硬化する。図に示すように、樹脂シート４２から成る第２封止樹脂１４Ｂにより回路基板１２の下面と側面の下部が被覆されている場合は、回路基板１２の上面および側面の上部が第１封止樹脂１４Ａにより被覆される。一方、第２封止樹脂１４Ｂにより回路基板１２の下面のみが被覆される場合は、回路基板１２の上面と側面が全面的に第１封止樹脂１４Ａにより被覆される。また、第２封止樹脂１４Ｂにより回路基板１２の中心部付近のみが部分的に被覆される場合は、回路基板１２の上面、側面および下面の周辺部が第１封止樹脂１４Ａにより被覆される。

金型にて加熱することにより、第１封止樹脂１４Ａおよび第２封止樹脂１４Ｂの両方が十分に重合して加熱硬化したら、上金型３２と下金型３４とを離間させ、成型品である混成集積回路装置を取り出す。その後に、エアベント４６およびランナー３８に充填された部分の封止樹脂１４を、封止樹脂１４本体から分離する。

図６（Ｂ）を参照すると、第１封止樹脂１４Ａと第２封止樹脂との境界が示されている。しかしながら、回路基板１２の下面に充填された第２封止樹脂１４Ｂと、ゲート４４から注入される第１封止樹脂１４Ａとは、液状または半固形状の状態で混合されるので、両者は一体化して形成されている。ここで、第１封止樹脂１４Ａおよび第２封止樹脂１４Ｂが、溶融されてから硬化するまでに必要とされる時間は１０秒〜２０秒程度である。

本工程では、樹脂シート４２を溶融させた第２封止樹脂１４Ｂを、ゲート４４から注入される第１封止樹脂１４Ａよりも先に加熱硬化させている。この様にすることで、回路基板１２の大部分を被覆する第１封止樹脂１４Ａの硬化収縮により、第１封止樹脂１４Ａと第２封止樹脂１４Ｂとの境界部分に加圧力を加え、この部分の耐湿性を確保することができる。一方、第２封止樹脂１４Ｂが第１封止樹脂１４Ａよりも後に硬化収縮してしまうと、第２封止樹脂１４Ｂに作用する硬化収縮により、前記境界部分にクラックが発生して耐湿性が劣化してしまう恐れがある。

第２封止樹脂１４Ｂを第１封止樹脂１４Ａよりも先に硬化させる方法としては、これらの樹脂を加熱する時間を調整する方法と、樹脂の組成を調整する方法がある。

上記した実施の形態では、第２封止樹脂１４Ｂと成る樹脂シート４２を先にキャビティ３６の内部にて加熱し、その後に、第１封止樹脂１４Ａとなるタブレット４８をポッド４０Ａに投入している。このことにより、第２封止樹脂１４Ｂが第１封止樹脂１４Ａよりも早期に熱硬化する。

また、樹脂の組成を調整する場合は、樹脂シート４２に含まれる熱硬化性樹脂として、タブレット４８に含まれる熱硬化性樹脂よりも、加熱硬化に必要とされる時間が短いものを採用する。この場合は、樹脂シート４２とタブレット４８とが加熱され始めるタイミングを同時にしても良い。

図７を参照して、回路基板１２を樹脂封止する他の方法を説明する。ここでは、回路基板１２の右側の周辺部のみに沿ってリード１７が固着される回路装置を樹脂封止する方法を説明する。同図を参照して、紙面上にて右側の側面に沿ってリード１７が固着されているので、図４（Ｂ）を参照して上記したように、両側に導出するリード１７を金型３０により狭持することで回路基板１２の位置を固定することは困難である。

ここでは、上金型３２の内壁に当接ピン５２を設け、この当接ピン５２にて回路基板１２の上面の左端付近を下方に押圧することにより、回路基板１２の位置を固定している。この当接ピン５２は、上金型３２の内壁に固定されても良いし、上下方向に移動する可動式でもよい。このことにより、回路基板１２の下方に載置された樹脂シート４２Ａ、４２Ｂは、リード１７および当接ピン５２の押圧力により固定されている。尚、回路基板１２を固定する方法以外は、図２から図６を参照した製造方法と同一である。

１０ 混成集積回路装置
１２ 回路基板
１４ 封止樹脂
１４Ａ 第１封止樹脂
１４Ｂ 第２封止樹脂
１５ 粉末樹脂
１６ 導電パターン
１７ リード
１８ 絶縁層
１９ 上金型
２０Ａ 半導体素子
２０Ｂ チップ素子
２１ 枠金型
２２ 金属細線
２３ 台座
２６ 下金型
３０ 金型
３２ 上金型
３４ 下金型
３６ キャビティ
３８ ランナー
４０、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃポッド
４２、４２Ａ、４２Ｂ 樹脂シート
４４ ゲート
４６ エアベント
４８ タブレット
５０ プランジャー
５２ 当接ピン

Claims (7)

1. 導電パターンおよび回路素子から成る混成集積回路が設けられた回路基板を用意する工程と、
   前記回路基板をモールド金型のキャビティに収納し、前記キャビティに封止樹脂を注入することで、前記混成集積回路および前記回路基板を前記封止樹脂により封止する工程と、を備え、
   前記封止する工程では、熱硬化性樹脂を含む複数の樹脂シートを、前記回路基板と前記回路基板が当接する前記モールド金型の内面との間に介在させ、溶融した前記複数の樹脂シートにより前記回路基板の下面を被覆することを特徴とする回路装置の製造方法。
2. 前記樹脂シートの厚さは、前記回路基板の下面を被覆する前記封止樹脂よりも厚く形成されることを特徴とする請求項１に記載の回路装置の製造方法。
3. 前記樹脂シートは、加熱硬化する前の粉体の熱硬化性樹脂を加圧して成形されることを特徴とする請求項２に記載の回路装置の製造方法。
4. 前記封止する工程では、前記回路基板の下面全域を前記複数の樹脂シートにより被覆するように配置することを特徴とする請求項に３に記載の回路装置の製造方法。
5. 前記複数の樹脂シートの全体としての面積は、前記回路基板よりも広いことを特徴とする請求項４に記載の回路装置の製造方法。
6. 各々の前記樹脂シート面積は、前記回路基板の半分以下であることを特徴とする請求項５に記載の回路装置の製造方法。
7. 前記樹脂シートは、熱硬化される前の状態で用意され、前記封止樹脂で封止される際に、前記キャビティに注入される前記封止樹脂と一体で、加熱硬化されることを特徴とする請求項６に記載の海路装置の製造方法。

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