JP2011142366A - 電子制御装置 - Google Patents

電子制御装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2011142366A
JP2011142366A JP2011096729A JP2011096729A JP2011142366A JP 2011142366 A JP2011142366 A JP 2011142366A JP 2011096729 A JP2011096729 A JP 2011096729A JP 2011096729 A JP2011096729 A JP 2011096729A JP 2011142366 A JP2011142366 A JP 2011142366A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit board
mold resin
stress
reinforcing material
electronic control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2011096729A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5691794B2 (ja
Inventor
Atsushi Kashiwazaki
篤志 柏崎
Yasumitsu Tanaka
泰充 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2011096729A priority Critical patent/JP5691794B2/ja
Publication of JP2011142366A publication Critical patent/JP2011142366A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5691794B2 publication Critical patent/JP5691794B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32151Disposition the layer 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
    • H01L2224/32221Disposition the layer 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
    • H01L2224/32225Disposition the layer 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
    • 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
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001Core members of the connector
    • H01L2224/45099Material
    • H01L2224/451Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45117Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/45124Aluminium (Al) as principal constituent
    • 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
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting 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
    • H01L2224/48221Connecting 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
    • H01L2224/48225Connecting 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
    • H01L2224/48227Connecting 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 connecting the wire to a bond pad of the item
    • 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
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151Die mounting substrate
    • H01L2924/1515Shape
    • H01L2924/15158Shape the die mounting substrate being other than a cuboid
    • H01L2924/15159Side view
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/191Disposition
    • H01L2924/19101Disposition of discrete passive components
    • H01L2924/19105Disposition of discrete passive components in a side-by-side arrangement on a common die mounting substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/191Disposition
    • H01L2924/19101Disposition of discrete passive components
    • H01L2924/19106Disposition of discrete passive components in a mirrored arrangement on two different side of a common die mounting substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/191Disposition
    • H01L2924/19101Disposition of discrete passive components
    • H01L2924/19107Disposition of discrete passive components off-chip wires

Landscapes

  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

【課題】回路基板の外縁部とモールド樹脂との界面剥離が生じないようにすることができる構造を提供する。
【解決手段】回路基板10の一面11の外縁部11aに、回路基板10がモールド樹脂40から受ける応力を緩和するための応力緩衝部として、回路基板10よりも弾性率が低い導電性接着剤50を設ける。この導電性接着剤50には、密着補強材60をコーティングする。そして、回路基板10がモールド樹脂40から剥離応力を受けたときには、導電性接着剤50および密着補強材60が剥離応力を受けて変形する。これにより、回路基板10に対する剥離応力が低減される。
【選択図】図6

Description

本発明は、ベース部材の上に回路基板を接着固定し、ベース部材のうち回路基板が接着固定された面とは反対側の面が露出するようにモールド樹脂で封止した電子制御装置に関する。
近年、自動車のパワートレイン制御に対しては、快適な走行と低燃費とを両立するため複雑な制御を実現する高機能化が求められている。また、各種電子制御装置の増加に伴い、ワイヤハーネスの増大や搭載スペースの確保が深刻な問題となってきている。このため、制御対象となる機械機能部品内部に電子制御装置を組み込んで一体化したモジュールが求められている。
例えば、トランスミッション内部の油圧回路を構成するバルブボディ上にソレノイドや各種センサと共に電子制御装置を組み込み、機械機能部品と電子制御装置とを一体化したモジュールとして製造することが試みられている。このような電子制御装置として、回路基板をモールド樹脂で封止したものが特許文献1、2で提案されている。
特許文献1では、電子部品が搭載された回路基板を、鉄(Fe)−ニッケル(Ni)合金の両面に銅(Cu)を積層したベース部材に接着し、外部接続端子の一部とベース部材に設けられたフランジ部とを除いて、モールド樹脂により成型した電子制御装置が提案されている。
また、特許文献2では、両面に電子部品が搭載された回路基板を、アルミニウム(Al)とシリコンカーバイト(SiC)との混合粉末を焼結させたベース部材に接着し、外部接続端子の一部とベース部材の一部とを除いて、モールド樹脂により成型した電子制御装置が提案されている。この装置では、ベース部材のうち回路基板が接着される面とは反対側の面を外部に露出するハーフモールドと呼ばれる構造とすることによって、電子部品の放熱性を高めている。
特許文献1、2に記載されているように、電子回路組立体をモールド成型する技術は、ICパッケージに代表されるように古くから確立された技術である。しかしながら、トランスミッションの制御回路のような大型なものは、モールド樹脂と基板やベース部材といった内容物との熱収縮量の差による応力が非常に大きく、密着境界面における剥離が課題となる。該応力は、成型品の外縁部分から中央部分側に発生する。
そこで、特許文献1では、モールド樹脂をベース部材の裏側まで回りこませるフルモールドと呼ばれる構造が示されている。この構造により、ベース部材とモールド樹脂との線膨張係数差による反りを抑制すると共に、ベース部材をFe−Ni合金の両面にCuを積層したものとする。これにより、ベース部材の線膨張係数をモールド樹脂に合わせ、剥離応力を低減している。
また、特許文献2では、電子部品を両面に配置することによって、回路基板を極力小型化して、応力の低減を図る構造が示されている。また、ベース部材をAlとSiCとの混合粉末を焼結させたものにすることによって、モールド樹脂との線膨張係数差を合わせると共に、低弾性率化を図っている。
特許文献3では、上記のように材質や構造を工夫して回路基板やベース部材とモールド樹脂との剥離を抑制するものとは別に、大型のモールド成型品については、一般的にポリアミドイミド等の密着補強材で回路基板をコーティングする技術が提案されている。これによると、モールド樹脂より低弾性率で密着性を有する密着補強材で回路基板が被覆されるため、モールド樹脂密着界面の剪断応力が低減され、回路基板に対するモールド樹脂の剥離が発生し難くなる効果がある。
特開2004−119465号公報 特開2008−84978号公報 特開2006−41071号公報
しかしながら、特許文献1で提案されたフルモールド構造では、ベース部材において回路基板が接着された側とは反対側にもモールド樹脂が存在することになる。このため、電子部品で発生した熱はベース部材に設けられモールド樹脂から露出したフランジ部のみを介して外部に放出されることになり、放熱性が低下するという問題がある。
また、特許文献2で提案されたハーフモールド構造では、ベース部材の一部がモールド樹脂から露出しているので放熱性は改善されるが、ベース部材の一方の面はモールド樹脂で覆われ他方の面は覆われていない。すなわち、ベース部材の一方の面側でモールド樹脂の収縮があったとしても、他方の面ではモールド樹脂が設けられていないため、全体の収縮量の均衡を図ることが難しくなる。このため、成型品全体の反りを抑えることが難しく、モールド樹脂界面における密着信頼性が低下するという問題がある。
そして、特許文献1、2で提案されたいずれの構造においても、モールド樹脂とベース部材との線膨張係数をそれぞれ8〜10ppm/℃程度で合わせることはできる。しかし、回路基板の基材に用いられるセラミックスの線膨張係数は5〜7ppm/℃程度であり、モールド樹脂やベース部材の線膨張係数を回路基板に合わせることまでは難しい。
さらに、回路基板としてのセラミック基板は、材料を焼成した後にV溝で割ることで得られるが、該セラミック基板の端部は非常に鋭利な角度になり、応力が集中しやすくなってしまう。また、セラミック基板は250GPa程度の高い弾性率であることから、基板端部に非常に大きな応力が発生してしまう。
そこで、特許文献3で提案された密着補強材を用いる場合、フィレットや毛細管現象によって回路基板上の部品周辺等の凹凸部に密着補強剤が入り込み、密着補強材を厚くすることができるので、低弾性による応力緩和効果も期待できると考えられる。しかし、密着補強材は、噴霧等によって回路基板に均一にコーティングされるように粘度が低くされているため、基板端部のような平坦な箇所では薄くなってしまう。このため、モールド樹脂と回路基板との密着力向上は期待できても、低弾性による応力緩和には限界がある。
特に、モールド樹脂に発生する剥離応力は回路基板の外縁側から中央側に向かって生じると共に、回路基板において該回路基板の中心から離れた場所ほど大きくなる。したがって、上述のように、種々の部品を一つにまとめることで回路規模が大きくなって回路基板が大型化した場合には、回路基板の外縁部に加わる剥離応力も大きくなってしまう。このため、ベース部材の材質をモールド樹脂に合わせたり、密着補強材によってモールド樹脂と回路基板との密着力を向上させたとしても、回路基板端部における界面剥離を回避することができない。
このようなモールド樹脂と回路基板との剥離は、回路基板に対するモールド樹脂の位置をずらすことになり、回路基板に実装された電子部品のボンディングワイヤを切断するなどして電気的不具合を生じさせる原因になる。
本発明は、上記点に鑑み、放熱性を確保すべくハーフモールド構造とした電子制御装置において、回路基板の外縁部とモールド樹脂との界面剥離が生じないようにすることができる構造を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、ヒートシンクとして機能するベース部材(20)と、一面(11)および該一面(11)の反対側の他面(12)を有し、一面(11)に電子部品(13)が搭載され、他面(12)にベース部材(20)が接着された回路基板(10)と、少なくとも、ベース部材(20)の回路基板(10)が接着された側の面と、回路基板(10)を封止したモールド樹脂(40)とを備えた電子制御装置であって、回路基板(10)の一面(11)の少なくとも、外縁部(11a)には、一面(11)の外縁部(11a)における回路基板(10)の上の部位とモールド樹脂(40)との接合部分の応力を、一面(11)の外縁部(11a)にモールド樹脂(40)が設けられたときの一面(11)の外縁部(11a)における回路基板(10)の上の部位とモールド樹脂(40)との接合部分の応力よりも低くする応力緩衝部(50〜52、60)が備えられており、応力緩衝部(50〜52、60)は、回路基板(10)よりも弾性率が低いものであり、回路基板(10)の一面(11)上のみに備えられていることを特徴とする。
これによると、応力緩衝部(50〜52、60)は回路基板(10)よりも弾性率が低い、すなわち軟らかいため、回路基板(10)よりも変形しやすく、モールド樹脂(40)から受ける応力を低減することができる。このため、回路基板(10)の一面(11)の外縁部(11a)とモールド樹脂(40)との界面にモールド樹脂(40)に剥離応力が加わったとしても、応力緩衝部(50〜52、60)により剥離応力を低減できる。
そして、モールド樹脂(40)に発生する剥離応力は回路基板(10)の外縁側から中央側に向かって生じる。このため、回路基板(10)において剥離応力が最も生じやすい回路基板(10)の一面(11)の外縁部(11a)の界面剥離を防止することができる。
以上により、回路基板(10)の一面(11)の外縁部(11a)とモールド樹脂との界面剥離が生じないようにすることができる。
また、電子制御装置はハーフモールド構造であるので、電子部品(13)の放熱性を向上させることができる。
請求項2に記載の発明では、応力緩衝部(50〜52、60)は、モールド樹脂(40)よりも弾性率が低いものであることを特徴とする。
これによると、応力緩衝部(50〜52、60)はモールド樹脂(40)よりも軟らかいため、モールド樹脂(40)よりも変形させやすくすることができる。したがって、モールド樹脂(40)の応力を緩和しやすくすることができ、回路基板(10)からのモールド樹脂(40)の剥離を防止することができる。
請求項3に記載の発明では、応力緩衝部(50〜52、60)は、回路基板(10)の一面(11)の外縁部(11a)のうち、一面(11)の中心から最も離れた場所に配置されていることを特徴とする。
これにより、回路基板(10)の一面(11)において回路基板(10)の中心から最も離れた場所に生じると共に最も大きい剥離応力を緩和することができる。したがって、回路基板(10)の一面(11)の外縁部(11a)とモールド樹脂との界面剥離をより効果的に防止することができる。
請求項4に記載の発明では、応力緩衝部は、導電性接着剤(50)であることを特徴とする。これにより、印刷の方法により回路基板(10)に応力緩衝部(50〜52、60)を設けることができる。この場合、回路基板(10)の一面(11)に実装する電子部品(13)のための導電性接着剤を回路基板(10)の一面(11)に印刷する工程で応力緩衝部としての導電性接着剤(50)を形成することができる。
請求項5に記載の発明では、応力緩衝部は、絶縁性樹脂であることを特徴とする。この絶縁性樹脂については、印刷の方法によって回路基板(10)の一面(11)に設けることができる。
請求項6に記載の発明では、応力緩衝部は、モールド樹脂(40)と回路基板(10)とを密着させるための密着補強材(60)でコーティングされていることを特徴とする。これにより、回路基板(10)とモールド樹脂(40)との密着信頼性を向上させることができる。
請求項7に記載の発明では、応力緩衝部(50〜52、60)は、ワイヤによって形成されたボンディング部(51)に回路基板(10)よりも弾性率が低い密着補強材(60)がコーティングされたものであることを特徴とする。
これにより、ボンディング部(51)の凹凸部分や隙間に密着補強材(60)がフィレットを形成したり膜を張ったりするため、密着補強材(60)を厚く設けることができる。このため、密着補強材(60)の低弾性によってモールド樹脂(40)の剥離応力を緩和することができ、モールド樹脂(40)と回路基板(10)との密着信頼性を向上させることができる。
このボンディング部(51)については、電子部品(13)のワイヤボンディングの工程で形成することができ、ボンディング部(51)の形成のための新たな工程を不要とすることができる。
請求項8に記載の発明では、応力緩衝部(50〜52、60)は、ワイヤ(52)に回路基板(10)よりも弾性率が低い密着補強材(60)がコーティングされたものであることを特徴とする。
これにより、ワイヤ(52)の周囲やワイヤ(52)と回路基板(10)との間の隙間に密着補強材(60)が入り込むことで密着補強材(60)を厚く設けることができる。したがって、請求項7と同様に、モールド樹脂(40)の剥離応力を緩和することができ、モールド樹脂(40)と回路基板(10)との密着信頼性を向上させることができる。
請求項9に記載の発明では、応力緩衝部(50〜52、60)は、ダミー部品に回路基板(10)よりも弾性率が低い密着補強材(60)がコーティングされたものであることを特徴とする。
これにより、ダミー部品の周囲やダミー部品と回路基板(10)との間の隙間に密着補強材(60)が入り込むことで密着補強材(60)を厚く設けることができる。したがって、請求項7や請求項8と同様に、モールド樹脂(40)の剥離応力を緩和することができ、モールド樹脂(40)と回路基板(10)との密着信頼性を向上させることができる。
請求項10に記載の発明では、応力緩衝部はモールド樹脂(40)と回路基板(10)とを密着させるための密着補強材(60)であり、回路基板(10)は、該回路基板(10)の一面(11)の外縁部(11a)に凹部(11b)を備え、密着補強材(60)は、凹部(11b)に埋め尽くされていることを特徴とする。
これにより、凹部(11b)によって密着補強材(60)に厚みを持たせることができ、剥離応力を緩和させやすくすることができる。回路基板(10)としては、一定の薄さの基板を積層した積層基板の最上層の外縁部に凹部(11b)となる孔を設けることで容易に実現できる。
請求項11に記載の発明では、応力緩衝部(50〜52、60)は、回路基板(10)の一面(11)の外縁部(11a)にL字状に配置されていることを特徴とする。これにより、回路基板(10)のうち回路基板(10)の中心から最も遠い角部で剥離応力を緩和することができる。
請求項12に記載の発明では、応力緩衝部(50〜52、60)は、回路基板(10)の一面(11)の外縁部(11a)を一周して囲むように配置されていることを特徴とする。これにより、回路基板(10)の一面(11)の外縁部(11a)全体で剥離応力を緩和することができる。
請求項13に記載の発明では、応力緩衝部(50〜52、60)は、回路基板(10)の一面(11)の外縁部(11a)に断続的に配置されていることを特徴とする。これにより、印刷の方法で応力緩衝部(50〜52、60)を形成することができる。
請求項14に記載の発明では、応力緩衝部(50〜52、60)は、回路基板(10)の一面(11)の外縁部(11a)それぞれにドット状に配置されていることを特徴とする。これにより、回路基板(10)のうち回路基板(10)の中心から最も遠い位置で剥離応力を緩和することができる。
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
本発明の第1実施形態に係る電子制御装置の平面図である。 図1のA−A断面図である。 回路基板の一面の平面図である。 回路基板の他面の平面図である。 リードフレームの平面図である。 図2のB部拡大図である。 本発明の第2実施形態に係る電子制御装置の一部の拡大断面図である。 本発明の第3実施形態に係る電子制御装置の一部の拡大断面図である。 本発明の第4実施形態に係る電子制御装置の一部の拡大断面図である。 本発明の第5実施形態に係る電子制御装置の回路基板の平面図である。 本発明の第5実施形態に係る電子制御装置の一部の拡大断面図である。 図10に示された回路基板の一面の四隅の一つを拡大した平面図である。 図12のC−C断面図である。 本発明の第6実施形態に係る電子制御装置の一部の拡大断面図である。 本発明の第7実施形態に係る回路基板の平面図である。 図15のD−D断面図である。 本発明の第8実施形態に係る電子制御装置の一部の拡大断面図である。 本発明の第9実施形態に係る電子制御装置の一部の拡大断面図である。 他の実施形態において、応力緩衝部のレイアウトの一例を示した図である。 他の実施形態において、フルモールド構造の電子制御装置の断面図である。 他の実施形態において、回路基板の一面の平面図である。
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について図を参照して説明する。本実施形態で示される電子制御装置は、例えば車載用の電子制御装置として用いられるものである。具体的には、自動変速機の電子制御装置として、自動変速機の内部に配置されたバルブボディ内に、ソレノイドや各種センサ等ともに一体化されたモジュールとして取り付けられる。
図1は、本実施形態に係る電子制御装置の平面図である。また、図2は、図1のA−A断面図である。なお、図1では、モールド樹脂40の一部を除去して図示している。以下、図1および図2を参照して、電子制御装置1の構成について説明する。
図1に示されるように、電子制御装置は、四角形板状をなすモールドパッケージである。そして、図1および図2に示されるように、電子制御装置1は、回路基板10と、ベース部材20と、リード端子30と、モールド樹脂40とを備えて構成されている。
回路基板10は、一面11および該一面11の反対側の他面12を有する板状の配線基板である。回路基板10の構成材料としては、セラミックスが用いられる。具体的には、回路基板10として、35mm×45mmの平面四角形のセラミック基板が6層積層されたセラミック多層基板が採用される。
このように、回路基板10としてのセラミック多層基板は、例えば10W/mK以上の熱伝導率を持つ。この値は、樹脂基板が持つ例えば1W/mK程度の熱伝導率に比べて大きいので、樹脂基板よりも放熱性を向上することができる。
また、回路基板10の一面11、他面12、および内部には図示しない配線パターンが設けられている。そして、回路基板10の一面11には複数の電子部品13が搭載されている。
図3は、回路基板10の一面11の平面図である。この図に示されるように、回路基板10の一面11には、電子部品13として、電源IC13a、ドライバIC13b、マイコン13c、受動部品13d等が実装されている。電源IC13aはバッテリ電源から電子制御回路用の電源を生成、供給するものであり、ドライバIC13bはソレノイドを駆動するものである。また、マイコン13cは各種演算を行うものであり、受動部品13dは回路の一部を構成するセラミックチップ抵抗やセラミック積層コンデンサ等である。
上記の電子部品13のうち、発熱量が大きい発熱素子としての電源IC13aおよびドライバIC13bの各電極は、金ワイヤ等のワイヤ14によって回路基板10の電極に電気的に接続されている。これら電源IC13aおよびドライバIC13bはベアチップの状態となっており、銀ペースト等の導電性接着剤15によって回路基板10の一面11に接着固定されている。
また、電子部品13のうち電源IC13aやドライバIC13bのようにワイヤ14で電気的に接続されるもの以外は、導電性接着剤15によって、該電子部品13の各電極と回路基板10の電極とが電気的に接続されている。
さらに、回路基板10の一面11の外縁部11aには、回路基板10がモールド樹脂40から受ける応力を緩和するための応力緩衝部として導電性接着剤50が設けられている。この導電性接着剤50については後で詳しく説明する。
そして、回路基板10の一面11は、モールド樹脂40との密着力が高い密着補強材60によって被覆されている。この密着補強材60は、モールド樹脂40と回路基板10とを密着させる機能を果たすものであり、回路基板10と密着補強材60との密着性が良く、密着補強材60とモールド樹脂40との密着性が良いものである。このため、密着補強材60によって回路基板10とモールド樹脂40との密着性が向上する。なお、図2の断面図および図3の平面図では密着補強材60を省略してある。該密着補強材60は図6に描かれている。
また、電子部品13や応力緩衝部としての導電性接着剤50が密着補強材60によって被覆されることで、モールド樹脂40に対する耐剥離性を向上することができる。密着補強材60としては、例えばポリアミドイミドが用いられる。密着補強材60の弾性率は1〜5GPaであり、回路基板10に比べで弾性率が十分低く、モールド樹脂40から受ける応力を緩和する効果もある。
図4は、回路基板10の他面12の平面図である。この図に示されるように、回路基板10の他面12には、印刷によって厚膜抵抗体16が形成されている。この厚膜抵抗体16は回路基板10内に設けられた配線パターンにそれぞれ接続されている。そして、厚膜抵抗体16はUV硬化樹脂等の絶縁膜17によって被覆されている。
上記構成を有する回路基板10の線膨張係数は例えば5〜7ppm/℃であり、線膨張係数が例えば9〜17ppm/℃の一般的な樹脂基板よりも線膨張係数が小さい。また、電子部品13の線膨張係数は例えば3〜9ppm/℃であり、該電子部品13の線膨張係数と回路基板10の線膨張係数との差が小さいので、回路基板10に対する電子部品13の接続信頼性を向上することができる。さらに、セラミック基板である回路基板10は樹脂基板に比べて耐熱性が高く、温度負荷が大きい環境下での信頼性を向上することができる。
ベース部材20は、ヒートシンクとして機能するものであり、いわゆる放熱板である。また、ベース部材20は、電子制御装置1が取り付けられるエンジンやトランスミッション等の部材に固定される固定部である。
このようなベース部材20にはフランジ部21が連結固定されている。フランジ部21とベース部材20との連結部はモールド樹脂40に覆われており、フランジ部21の一部がモールド樹脂から外部に露出している。そして、フランジ部21のうちモールド樹脂40から露出した部分に、他部材にねじで固定するためのねじ穴22が設けられている。
さらに、フランジ部21のうちねじ穴22とモールド樹脂40との間には応力緩和部23が設けられている。この応力緩和部23は、フランジ部21を他部材に固定する際の応力伝達時に弾性変形することで、モールド樹脂40への応力の伝達を低減する役割を果たすものである。
具体的には、フランジ部21には2つの撓み可能なビームが互いに離間して設けられ、各ビームの先端付近に連結部24がそれぞれ設けられている。この連結部24がベース部材20に固定されることで、フランジ部21とベース部材20とが一体化されている。また、連結部24を含む各ビームの一部がモールド樹脂40によってそれぞれ封止され、残りの部分が外部に露出している。これにより、図1に示されるように、モールド樹脂40とフランジ部21との間でスリットが構成された状態となっている。
そして、各ビームのうち、スリットが構成された部位が応力緩和部23である。このように、フランジ部21に応力緩和部23を設けた構成とすると、電子制御装置1の他部材への固定時に生じる応力を該応力緩和部23によって緩和することができる。このため、モールド樹脂40への応力の伝達が抑制され、モールド樹脂40に生じるクラックや剥離を低減することが可能となる。
ベース部材20の構成材料として、アルミニウムと炭化シリコンの焼結体が用いられている。これにより、ベース部材20の線膨張係数が8〜13ppm/℃、弾性率が100〜130MPa、熱伝導率が150〜200W/mKである。
また、ベース部材20の大きさや形状は特に限定されるものではない。回路基板10の一面11と面積が等しくても良いし、大きい或いは小さいものでも良い。ベース部材20のうち回路基板10に対向する面の形状についても回路基板10の一面11と同じ形状でも良いし、異なるものでも良い。本実施形態では、ベース部材20は平面長方形である。また、ベース部材20のうち回路基板10に対向する面のサイズは、ベース部材20が回路基板10に対向配置されると、回路基板10がベース部材20の面内に完全に収められるように、回路基板10の一面11よりも大きく設定されている。これにより、ベース部材20を基準として、回路基板10をベース部材20上に位置決め配置しやすくなる。また、回路基板10からの熱を効率よく放熱することが可能となる。
このようなベース部材20の上に接着剤25を介して回路基板10の他面12が接着固定されている。接着剤25としては、回路基板10をベース部材20に接着固定でき、使用環境下で要求される耐熱性等の特性を持つものが好ましい。例えば、耐熱性を有し、熱伝導率が高く、回路基板10を所定位置に保持しつつ、回路基板10との接続部に生じる応力を緩和して接続信頼性を向上できる適度な弾性率を有するものを採用すると良い。本実施形態では、熱伝導率が2.0〜2.5W/mK、室温の弾性率が5〜20MPaのシリコーン系の接着剤25を採用している。回路基板10とベース部材20との間に接着剤25が配置された状態では、回路基板10の他面12とベース部材20との対向面間の間隔、すなわち接着剤25の厚さは、0.2mm以下となっている。
リード端子30は、回路基板10に構成された回路と外部とを電気的に接続するものである。このリード端子30は例えばアルミニウムワイヤ等のワイヤ31を介して回路基板10に設けられた電極に電気的に接続されている。なお、ワイヤ31を用いずに、リード端子30と回路基板10の回路とを電気的に接続する構成としても良い。
上記のフランジ部21とリード端子30とは同一材料から構成されている。具体的には、フランジ部21およびリード端子30は、図5に示されるリードフレーム26の一部として構成されたものである。このリードフレーム26は例えば銅合金からなり、フランジ部21とリード端子30とが一体化されたものである。
別工程で用意されたベース部材20に上記リードフレーム26のフランジ部21のうちの連結部24を加圧による金属の塑性変形によって連結し、リードフレーム26自身をベース部材20に固定する。このようにしてリードフレーム26とベース部材20とを一体化させたものに対し、回路基板10の設置、リード端子30と回路基板10の回路との電気的接続、モールド樹脂40による樹脂封止を行う。この後、リードフレーム26のうち、フランジ部21とリード端子30を除く不要部分を抜き打ちにより除去することでフランジ部21とリード端子30とが構成される。このような構成とすると、材料費や加工費等のコストを低減することができる。
モールド樹脂40は、回路基板10、および回路基板10とリード端子30との接続部位を保護するものである。すなわち、モールド樹脂40は、回路基板10、ベース部材20のうち回路基板10が接着固定される面とは反対側の面およびフランジ部21を除いた部分、リード端子30のうちワイヤ31と回路基板10の電極との接合部位を被覆している。
言い換えると、ベース部材20のうち回路基板10が接着固定される面とは反対側の面、フランジ部21、およびリード端子30の一部がモールド樹脂40から外部に露出した構成となっている。このようにベース部材20の一部がモールド樹脂40から露出した構成とすることで、ベース部材20からモールド樹脂40を介さずに外部に直接放熱できる面積が大きくなるため、放熱性をより向上することができる。
上述のように、回路基板10の一面11には電子部品13等を被覆保護する密着補強材60が設けられているので、回路基板10の一面11側においてはモールド樹脂40は密着補強材60の上に形成されている。これにより、回路基板10の一面11側においては、回路基板10とモールド樹脂40との密着力および密着信頼性を向上することができる。
モールド樹脂40の構成材料としては、使用環境下において、回路基板10、および回路基板10とリード端子30との接続部位を保護できるものが好ましい。例えば、線膨張係数が8〜10ppm/℃、室温の弾性率が12〜25GPaのエポキシ樹脂を採用することができる。本実施形態では、ベース部材20およびモールド樹脂40の線膨張係数を9ppm/℃にそれぞれ合わせることによって、密着信頼性を向上させている。
次に、上記構成のうち、回路基板10の一面11の外縁部11aに設けられた導電性接着剤50について、図6を参照して説明する。図6は、図2に示される断面のB部拡大図である。なお、図6では、リード端子30およびワイヤ31を省略してある。
導電性接着剤50は、回路基板10がモールド樹脂40から受ける線膨張係数の差に基づく応力を緩和させる役割を果たすものである。このため、導電性接着剤50は、少なくとも回路基板10よりも弾性率が低いものが用いられる。
導電性接着剤50として、例えばAgペーストが用いられる。Agペーストの弾性率は1〜10GPa程度であり、セラミック基板である回路基板10の弾性率が270GPa程度であるので、回路基板10よりも十分に軟らかい材質であると言える。また、モールド樹脂40の弾性率は15GPa程度である。したがって、導電性接着剤50はモールド樹脂40よりも弾性率が低いものである。
この導電性接着剤50自身の高さは、例えば50μm程度である。上述のように、この導電性接着剤50に密着補強材60がコーティングされることで、導電性接着剤50と密着補強材60とを合わせた高さが50〜100μmになっている。
密着補強材60としては、例えばポリアミドイミドが採用される。このポリアミドイミドの弾性率は1〜10GPa程度であり、導電性接着剤50と同様に、回路基板10やモールド樹脂40に対して十分軟らかいものである。密着補強材60は厚さが例えば20μm程度であるので、密着補強材60のみでの応力緩和機能は低いが、導電性接着剤50をコーティングしているためにフィレットを形成して密着補強材60が厚くなるため、密着補強材60も応力緩衝部として機能する。
すなわち、導電性接着剤50および密着補強材60は、回路基板10の一面11において外縁部11aよりも内側における回路基板10の上の密着補強材60とモールド樹脂40との接合部分の弾性率よりも、一面11の外縁部11aにおける回路基板10の上の密着補強材60とモールド樹脂40との接合部分の弾性率を低くする役割を果たす。
本実施形態では、図3に示されるように、導電性接着剤50は、回路基板10の一面11の外縁部11aのうち四隅それぞれにL字状に配置されている。回路基板10の一面11の四隅は、該一面11の中心から最も離れた場所に該当し、この場所に導電性接着剤50を配置している。これは、モールド樹脂40に生じる剥離応力は、回路基板10の中心から離れるほど大きくなるためである。
本実施形態では、導電性接着剤50が密着補強材60により覆われている。このため、図3に示されるように、回路基板10の一面11の最外縁部において密着補強材60がフィレットを形成している。したがって、回路基板10の中心から最も離れた一面11の最端部に応力緩和のための密着補強材60を位置させることが可能となっている。もちろん、導電性接着剤50そのものを一面11の最端部に位置させても良い。
また、導電性接着剤50は、回路基板10の一面11の最端部から0.3mmの距離をおいて配置され、幅は0.7mmになっている。一面11の一辺における長さは15mmである。導電性接着剤50はL字状になっているので、全体で30mm程度の長さになっている。このような導電性接着剤50は、電子部品13を回路基板10に接着している導電性接着剤50を印刷する工程において、同様の方法で形成される。
上記のように、回路基板10の一面11に応力緩衝部としての導電性接着剤50および密着補強材60が配置されていることにより、回路基板10に対するモールド樹脂40の剥離応力を緩和できる作用について説明する。
まず、電子制御装置1の温度が高くなると、モールド樹脂40や回路基板10等は各々の線膨張係数に従って伸び縮みする。上述のように、モールド樹脂40の線膨張係数と回路基板10の線膨張係数との差が大きいため、軟らかい材質のモールド樹脂40は硬い材質の回路基板10よりも変形しやすく、モールド樹脂40には回路基板10の外縁側から中央側に向かう剥離応力が発生する。
この剥離応力は、回路基板10の一面11において該回路基板10の中心から最も離れた場所ほど大きい。したがって、回路基板10の一面11の外縁部11aに大きな剥離応力が加わる。
しかしながら、回路基板10の一面11の外縁部11aには回路基板10よりも弾性率が低い導電性接着剤50および密着補強材60が配置されている。これら導電性接着剤50および密着補強材60は、一面11の外縁部11aにおける回路基板10の上の部位とモールド樹脂40との接合部分の応力を、一面11の外縁部11aにモールド樹脂40が設けられたときの該接合部分の応力よりも低くする役割を果たす。このため、導電性接着剤50および密着補強材60が剥離応力を受けて変形することにより、回路基板10に対する剥離応力が低減される。
発明者らは、応力緩衝部としての導電性接着剤50および密着補強材60が設けられた電子制御装置1と導電性接着剤50および密着補強材60が設けられていない電子制御装置とを用意した。そして、各電子制御装置を−40℃に冷却した後に150℃に加熱し、再び−40℃に冷却するという工程を4000回繰り返した。そして、非破壊で各電子制御装置のSAT(超音波探傷画像)を取得した。
その結果、導電性接着剤50および密着補強材60が設けられていない電子制御装置については、回路基板10とモールド樹脂40との剥離が生じていた。しかし、導電性接着剤50および密着補強材60が設けられた電子制御装置1については、回路基板10とモールド樹脂40との剥離は生じていなかった。この結果から、導電性接着剤50および密着補強材60によって剥離応力が緩和されたことがわかる。
以上のように、回路基板10とモールド樹脂40との界面において、回路基板10からモールド樹脂40を剥離する応力が発生したとしても、導電性接着剤50および密着補強材60によって回路基板10とモールド樹脂40との界面剥離を防止することができる。
この場合、導電性接着剤50および密着補強材60は、回路基板10だけでなくモールド樹脂40よりも低弾性であるので、モールド樹脂40よりも変形しやすくなっている。このため、モールド樹脂40の剥離応力を緩和しやすくすることができる。
また、回路基板10の一面11のうち最も大きな剥離応力を受ける最端部に応力緩衝部としての導電性接着剤50および密着補強材60を配置している。したがって、回路基板10とモールド樹脂40との界面剥離をより効果的に防止することが可能となる。
以上により、回路基板10とモールド樹脂40との界面剥離が生じないようにすることができ、回路基板10からのモールド樹脂40の剥離を防止することができる。
もちろん、導電性接着剤50および密着補強材60によって剥離応力を緩和できることに加え、密着補強材60による回路基板10とモールド樹脂40との密着信頼性も向上させることができる。
また、電子制御装置1はハーフモールド構造であり、ベース部材20がモールド樹脂40から露出した構造になっている。これにより、電子部品13の放熱性を向上させることができる。
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、導電性接着剤50および密着補強材60が特許請求の範囲の応力緩衝部に対応する。
(第2実施形態)
本実施形態では、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図7は、本実施形態に係る電子制御装置1の一部の拡大断面図であり、図2のB部拡大図に相当する図である。
図7に示されるように、導電性接着剤50は、回路基板10の側面18にも形成されている。具体的には、導電性接着剤50は、回路基板10の一面11と該一面11に隣接する側面18とによって構成された角部を完全に覆っている。そして、導電性接着剤50に密着補強材60がコーティングされている。
モールド樹脂40に発生した剥離応力は、回路基板10の側面18を巻き込みながら回路基板10の中心に向かって生じる。これに対し、上述のように、回路基板10の角部を導電性接着剤50および密着補強材60で完全に覆っているため、回路基板10の側面18に加わる剥離応力も緩和することができる。したがって、回路基板10の側面18における応力緩和および密着信頼性を向上させることができる。
(第3実施形態)
本実施形態では、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図8は、本実施形態に係る電子制御装置1の一部の拡大断面図であり、図2のB部拡大図に相当する図である。この図に示されるように、導電性接着剤50は2列に形成されている。そして、各導電性接着剤50が密着補強材60でコーティングされている。
このように、導電性接着剤50が複数の列で設けられていると、各導電性接着剤50の間に密着補強材60が溜まりやすくなる。したがって、密着補強材60を厚くすることができ、応力緩和の効果を高めることができる。
もちろん、導電性接着剤50は2列ではなく、回路基板10の一面11の外縁部11aにおけるスペースが許す限り、3列以上になっていても良い。
(第4実施形態)
本実施形態では、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図9は、本実施形態に係る電子制御装置1の一部の拡大断面図であり、図2のB部拡大図に相当する図である。この図に示されるように、回路基板10には、回路基板10の一面11の外縁部11aにおいて、平面部および側面部によって構成された階段状の段差部19が備えられている。そして、応力緩衝部としての導電性接着剤50が回路基板10の段差部19に設けられ、密着補強材60によってコーティングされている。
セラミック多層基板である回路基板10は厚さ0.2mm×6シートからなる。したがって、段差部19の寸法としては、上層2枚、中層2枚、下層2枚に分けて、上層を下層より1.0mm内側、中層を下層より0.5mm内側とすることで、踏みしろ0.5mm、高さ0.4mmの階段を形成できる。
このように、回路基板10の端部が階段状の段差部19とされていることで、回路基板10の端部に集中する剥離応力を分散させることが可能となる。このような場所に応力緩衝部としての導電性接着剤50および密着補強材60を配置することで、効果的に剥離応力を緩和することができる。
なお、図9に示される段差部19の段差は2段であるが、段差数は1段でも良いし、3段以上であっても良い。
(第5実施形態)
本実施形態では、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図10は、本実施形態に係る回路基板10の平面図である。また、図11は、本実施形態に係る電子制御装置1の一部の拡大断面図であり、図2のB部拡大図に相当する図である。
図10に示されるように、回路基板10の一面11の外縁部11aに複数のボンディング部51が配置されている。このボンディング部51は、回路基板10の一面11に実装された電源IC13a、ドライバIC13b等と回路基板10の電極との電気的接続に用いられるものと同じAuボンディングワイヤによって形成されたものである。このボンディング部51は、電源IC13a、ドライバIC13b等に対するボンディング工程で形成される。このように、既存工程を流用することで、新規工程を追加する必要がない。
また、図11に示されるように、ボンディング部51は密着補強材60によって覆われている。本実施形態では、密着補強材60は回路基板10の一面11の外縁部11aのみに各ボンディング部51を覆うように形成されている。これにより、ボンディング部51に密着補強材60がコーティングされたものの最大の高さが例えば100μm程度になっている。
本実施形態では、大きな剥離応力が集中する外縁部11aのみに密着補強材60を設けているが、もちろん、上記各実施形態のように密着補強材60を回路基板10の一面11全体にコーティングしても良い。
図12は、回路基板10の一面11の四隅のうちの一つを拡大した平面図である。この図に示されるように、各ボンディング部51は回路基板10にL字状に配置されている。
図13は、図12のC−C断面図である。この図に示されるように、ボンディング部51の凹凸部で密着補強材60がフィレットや膜を形成している。また、毛細管現象によってボンディング部51に設けられた隙間に密着補強材60が入り込んでいる。さらに、各ボンディング部51の間に密着補強材60が溜まっている。このように、ボンディング部51によってできた段差や隙間に密着補強材60が溜まることにより、密着補強材60が厚く形成されている。
これにより、密着補強材60の低弾性によって回路基板10の外縁部11aにかかるモールド樹脂40の剥離応力を緩和することができる。もちろん、密着補強材60によって回路基板10とモールド樹脂40との密着信頼性を向上することもできる。
(第6実施形態)
本実施形態では、第5実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図14は、本実施形態に係る電子制御装置1の一部の拡大断面図であり、図2のB部拡大図に相当する図である。この図に示されるように、回路基板10には、上述の階段状の段差部19が備えられている。そして、ボンディング部51が回路基板10の段差部19に配置され、ボンディング部51および段差部19が密着補強材60によって覆われている。
これによると、毛細管現象によりボンディング部51の隙間や凹凸に密着補強材60が入り込むので、密着補強材60が厚くなる。したがって、密着補強材60の低弾性によって剥離耐性がさらに向上する。
(第7実施形態)
本実施形態では、第5実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図15は、本実施形態に係る回路基板10の平面図である。この図に示されるように、回路基板10の一面11の外縁部11aにAl等のワイヤ52が配置されている。このワイヤ52は、回路基板10の各辺に沿って直線状に張られている。1本のワイヤ52の長さが例えば15mmであり、2本のワイヤ52がL字状に配置されている。
ワイヤ52としては、回路基板10の電極とリード端子30とを電気的に接続するアルミ線と同じものが用いられている。ワイヤ52の径は例えば250μmである。
また、図16は、図15のD−D断面図である。この図に示されるように、毛細管現象によりワイヤ52と回路基板10との間に密着補強材60が入り込んでいる。また、ワイヤ52の側面と回路基板10との間で、フィレットを形成している。これにより、密着補強材60が厚くなり、モールド樹脂40の剥離応力を緩和する効果を高めることができる。もちろん、モールド樹脂40と回路基板10との密着信頼性も向上する。
また、ワイヤ14を複数本平行に配置しても良い。この場合、第3実施形態と同様に、各ワイヤ52の隙間に密着補強材60が毛細管現象で浸透するため、回路基板10の外縁部11aにより多くの密着補強材60を配することが可能になる。これにより、より高い応力緩和効果が得られる。
(第8実施形態)
本実施形態では、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図17は、本実施形態に係る電子制御装置1の一部の拡大断面図であり、図2のB部拡大図に相当する図である。この図に示されるように、回路基板10には、該回路基板10の一面11の外縁部11aに凹部11bが設けられている。そして、密着補強材60は、この凹部11bに埋め尽くされている。これにより、凹部11b内に配置された密着補強材60が厚くなるため、該密着補強材60によってモールド樹脂40の剥離応力を緩和することが可能となる。
凹部11bは、セラミック積層基板としての回路基板10をくり抜くことで設けることができる。凹部11bの深さは例えば200μmである。ここで、6層のセラミックシートの積層基板を用いる場合には、最上層の一層をくり抜くことで、凹部11bを形成することができる。
(第9実施形態)
本実施形態では、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図18は、本実施形態に係る電子制御装置1の一部の拡大断面図であり、図2のB部拡大図に相当する図である。この図に示されるように、回路基板10には、上述の階段状の段差部19が設けられている。そして、密着補強材60は、段差部19の平面部および側面部によって構成された凹状の角部を覆っている。
このように、密着補強材60が段差部19に配置されると、段差部19の凹状の角部に密着補強材60が溜まってフィレットが形成される。したがって、密着補強材60が厚くなる。このため、厚くなった密着補強材60によってモールド樹脂40の剥離応力が緩和される。
また、回路基板10の端部に段差部19が設けられていることで、回路基板10の端部に集中するモールド樹脂40の剥離応力を分散させることができる。したがって、密着補強材60による応力緩和と回路基板10の段差部19による応力分散とによって効果的に剥離応力を緩和することができる。
(他の実施形態)
第1〜第4実施形態では、導電性接着剤50は回路基板10およびモールド樹脂40よりも弾性率が低いものが用いられていたが、導電性接着剤50は少なくとも回路基板10よりも弾性率が低いものでも良い。すなわち、導電性接着剤50が少なくとも回路基板10よりも軟らかければ、モールド樹脂40から受ける剥離応力が低減されるからである。
第1〜第4実施形態では、導電性接着剤50の上に密着補強材60をコーティングしたものが示されているが、密着補強材60は必須ではなく、導電性接着剤50のみを配置しても良い。この場合、導電性接着剤50が、回路基板10の一面11において外縁部11aよりも内側における回路基板10とモールド樹脂40との接合部分の弾性率よりも、一面11の外縁部11aにおける回路基板10とモールド樹脂40との接合部分の弾性率を低くする役割を果たす。
第1〜第4実施形態では、応力緩衝部として導電性接着剤50を用いているが、導電性接着剤50の他に絶縁性樹脂を用いても良い。絶縁性樹脂としては、厚膜抵抗体16を被覆保護する絶縁膜17と同じ材質のものを用いることができる。例えば、UV硬化樹脂等のいわゆるレジストを用いることができる。この絶縁性樹脂は、印刷の方法によって回路基板10に設けることができる。この場合、第1〜第4実施形態と同様に、絶縁性樹脂に密着補強材60をコーティングしても良い。
第1〜第4実施形態では、回路基板10の一面11全体に密着補強材60を設けているが、第5実施形態のように外縁部11aのみに設けても良い。
第8実施形態では、密着補強材60を溜めるための凹部11bを回路基板10に設けたものが示されているが、回路基板10の外縁部11aに導電性接着剤や絶縁性の樹脂をプリントしてダムを形成し、このダムの中に密着補強材60を溜めるようにしても良い。
上記各実施形態では、ベース部材20の構成材料として、アルミニウムと炭化シリコンの焼結体を用いる場合について説明した。しかしながら、鉄ニッケル合金を銅で挟んでなる積層体、および銅と酸化第一銅の焼結体のいずれかをベース部材20として採用することもできる。例えば、鉄ニッケル合金を銅で挟んでなる積層体の場合、線膨張係数が4〜13ppm/℃、弾性率が100〜150MPa、熱伝導率が板厚方向で15〜50W/mK、面方向で90〜320W/mKである。銅と酸化第一銅の焼結体の場合、膨張係数が9〜17.8ppm/℃、弾性率が50〜120MPa、熱伝導率が120〜380W/mKである。したがって、ベース部材20とモールド樹脂40との線膨張係数差を合わせることと、放熱性を確保することができる。
また、上記各実施形態では、ベース部材20のフランジ部21が、ベース部材20の他の部位とは別部材として構成される例を示した。しかしながら、フランジ部21はベース部材20と同一材料によって一体的に構成されたものでも良い。
上記各実施形態では、応力緩衝部としての導電性接着剤50やボンディング部51、ワイヤ52等を用いていたが、応力緩衝部としてダミー部品に密着補強材60をコーティングしたものでも良い。ダミー部品は凹凸や隙間を持っているため、毛細管現象によって密着補強材60が該凹凸や隙間に入り込み、密着補強材60を厚くすることができる。
ダミー部品としては、チップ部品のサイズでいう「1005」や「0603」と同サイズのチップ状の弾性体が好ましい。このダミー部品は電子部品実装工程で回路基板10に設けられる。一方、ダミー部品としては電気回路に実際に組み込まれた電子部品13の一つでも良い。
上記各実施形態では、回路基板10に応力緩衝部としての導電性接着剤50等を配置しているが、ベース部材20の外縁部に配置しても良い。この場合にも、ベース部材20とモールド樹脂40との密着信頼性を向上させることができる。
上記各実施形態では、応力緩衝部としての導電性接着剤50やボンディング部51、ワイヤ52等をL字状に配置していたが、他の配置であっても良い。図19は、応力緩衝部のレイアウトの一例を示した図である。図19では、導電性接着剤50を配置した例について説明する。
図19(a)に示されるように、導電性接着剤50を回路基板10の一面11の外縁部11aを一周して囲むように配置することができる。これにより、回路基板10の全周で剥離応力を緩和することができる。
図19(b)および図19(c)に示されるように、導電性接着剤50を回路基板10の一面11の外縁部11aに断続的に配置することができる。図19(b)では導電性接着剤50は破線状、図19(c)では点線状に配置されている。このような断続的な導電性接着剤50の形成は印刷の方法により可能である。
また、図19(d)に示されるように、導電性接着剤50を回路基板10の一面11の外縁部11aそれぞれにドット状に配置することもできる。特に、回路基板10の一面11の中心から最も遠い場所である四隅に配置すると効果的である。
さらに、図19(d)に示されるドット状の導電性接着剤50を図19(a)〜図19(c)に示される導電性接着剤50の各レイアウトに組み合わせても良い。もちろん、図19に示されるレイアウトは導電性接着剤50に限らず、ボンディング部51の配置やワイヤ52の配置にも適用できる。
各実施形態を組み合わせることもできる。例えば、第7実施形態において、回路基板10に段差部19を設け、該段差部19にワイヤ52を配置して密着補強材60でコーティングしても良い。
さらに、各実施形態においては、ベース部材20の一面をモールド樹脂40から露出したハーフモールド構造となっているが、図20に示されるように、ベース部材20の回路基板10と接着された面の反対側もモールドする、つまりベース部材20をすべてモールドするフルモールド構造においても適応できる。この場合には、放熱性が低下するが、ベース部材20の両面がモールド樹脂40で覆われることによって、全体の収縮量の均衡が図りやすくなり、成型品全体の反りを抑えることができ、モールド樹脂40界面の応力が低下する。その上で、少なくとも回路基板10の一面11の外縁部11aに応力緩衝部としての導電性接着剤50を配することによって、例えば□60mmを超えるような大型のモールド製品を実現させることができる。
また、応力緩衝部としての導電性接着剤50は、回路基板10の一面11の外縁部11aだけでなく、図21に示されるように、応力が大きい箇所に配置することもできる。図21では、電子部品13の上に導電性接着剤50を設けたものについて示してある。ここで、応力が大きい箇所の例としては、(1)大きな部品(大きいため、モールド樹脂40との熱収縮量の違いにより応力が大きくなる)、(2)モールド樹脂40と線膨張係数の差が大きくモールド樹脂40と熱収縮量の差が大きい部品、の上面外縁部や角部が該当する。
応力緩衝部としては、導電性接着剤50以外にも、密着補強材60として使われるポリアミドイミドの希釈率を下げた粘度の高いものを用いることもできる。この場合、導電性接着剤50と異なり絶縁材料なので、回路基板10の一面11の外縁部11a(電子部品13が搭載されていない基板外周部:一般的には、回路基板10の端部から0.5〜2mm程度の領域)だけでなく、電子部品13の搭載領域に渡って塗布(配置)することができる。(モールド樹脂40の剥離応力は、回路基板10の一面11の中心から遠いほど大きくなるので)この場合には、応力緩衝部を配置しない領域が小さくなる(応力緩衝部をより広範囲に配置できる)ので、モールド樹脂40の剥離より低減させることができる。
10 回路基板
11 回路基板の一面
11a 回路基板の一面の外縁部
11b 凹部
12 回路基板の他面
13 電子部品
18 回路基板の側面
19 段差部
20 ベース部材
40 モールド樹脂
50 導電性接着剤
51 ボンディング部
52 ワイヤ
60 密着補強材

Claims (14)

  1. ヒートシンクとして機能するベース部材(20)と、
    一面(11)および該一面(11)の反対側の他面(12)を有し、前記一面(11)に電子部品(13)が搭載され、前記他面(12)に前記ベース部材(20)が接着された回路基板(10)と、
    少なくとも、前記ベース部材(20)の前記回路基板(10)が接着された側の面と、前記回路基板(10)を封止したモールド樹脂(40)とを備えた電子制御装置であって、
    前記回路基板(10)の一面(11)の少なくとも、外縁部(11a)には、前記一面(11)の外縁部(11a)における前記回路基板(10)の上の部位と前記モールド樹脂(40)との接合部分の応力を、前記一面(11)の外縁部(11a)に前記モールド樹脂(40)が設けられたときの前記一面(11)の外縁部(11a)における前記回路基板(10)の上の部位と前記モールド樹脂(40)との接合部分の応力よりも低くする応力緩衝部(50〜52、60)が備えられており、
    前記応力緩衝部(50〜52、60)は、前記回路基板(10)よりも弾性率が低いものであり、前記回路基板(10)の一面(11)上のみに備えられていることを特徴とする電子制御装置。
  2. 前記応力緩衝部(50〜52、60)は、前記モールド樹脂(40)よりも弾性率が低いものであることを特徴とする請求項1に記載の電子制御装置。
  3. 前記応力緩衝部(50〜52、60)は、前記回路基板(10)の一面(11)の外縁部(11a)のうち、前記一面(11)の中心から最も離れた場所に配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の電子制御装置。
  4. 前記応力緩衝部は、導電性接着剤(50)であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の電子制御装置。
  5. 前記応力緩衝部は、絶縁性樹脂であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の電子制御装置。
  6. 前記応力緩衝部は、前記モールド樹脂(40)と前記回路基板(10)とを密着させるための密着補強材(60)でコーティングされていることを特徴とする請求項4または5に記載の電子制御装置。
  7. 前記応力緩衝部(50〜52、60)は、ワイヤによって形成されたボンディング部(51)に前記回路基板(10)よりも弾性率が低い密着補強材(60)がコーティングされたものであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の電子制御装置。
  8. 前記応力緩衝部(50〜52、60)は、ワイヤ(52)に前記回路基板(10)よりも弾性率が低い密着補強材(60)がコーティングされたものであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の電子制御装置。
  9. 前記応力緩衝部(50〜52、60)は、ダミー部品に前記回路基板(10)よりも弾性率が低い密着補強材(60)がコーティングされたものであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の電子制御装置。
  10. 前記応力緩衝部は前記モールド樹脂(40)と前記回路基板(10)とを密着させるための密着補強材(60)であり、
    前記回路基板(10)は、該回路基板(10)の一面(11)の外縁部(11a)に凹部(11b)を備え、
    前記密着補強材(60)は、前記凹部(11b)に埋め尽くされていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の電子制御装置。
  11. 前記応力緩衝部(50〜52、60)は、前記回路基板(10)の一面(11)の外縁部(11a)にL字状に配置されていることを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1つに記載の電子制御装置。
  12. 前記応力緩衝部(50〜52、60)は、前記回路基板(10)の一面(11)の外縁部(11a)を一周して囲むように配置されていることを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1つに記載の電子制御装置。
  13. 前記応力緩衝部(50〜52、60)は、前記回路基板(10)の一面(11)の外縁部(11a)に断続的に配置されていることを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1つに記載の電子制御装置。
  14. 前記応力緩衝部(50〜52、60)は、前記回路基板(10)の一面(11)の外縁部(11a)それぞれにドット状に配置されていることを特徴とする請求項1ないし13のいずれか1つに記載の電子制御装置。
JP2011096729A 2008-10-20 2011-04-25 電子制御装置 Active JP5691794B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011096729A JP5691794B2 (ja) 2008-10-20 2011-04-25 電子制御装置

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008269457 2008-10-20
JP2008269457 2008-10-20
JP2011096729A JP5691794B2 (ja) 2008-10-20 2011-04-25 電子制御装置

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009132257A Division JP4941509B2 (ja) 2008-10-20 2009-06-01 電子制御装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011142366A true JP2011142366A (ja) 2011-07-21
JP5691794B2 JP5691794B2 (ja) 2015-04-01

Family

ID=44457949

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011096729A Active JP5691794B2 (ja) 2008-10-20 2011-04-25 電子制御装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5691794B2 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017520111A (ja) * 2014-06-18 2017-07-20 ヘレウス ドイチェラント ゲーエムベーハー ウント カンパニー カーゲー 少なくとも1つの半導体部品を覆う封止化合物を含む半導体モジュール
CN109651931A (zh) * 2019-01-18 2019-04-19 中国工程物理研究院化工材料研究所 一种提升pbx带孔板承载能力的局部涂覆结构及涂覆方法
JPWO2021229673A1 (ja) * 2020-05-12 2021-11-18

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5471369A (en) * 1977-11-17 1979-06-07 Mitsubishi Electric Corp Method of packing resin of electronic parts
JPH0279047U (ja) * 1988-12-06 1990-06-18
JPH0727166U (ja) * 1993-10-15 1995-05-19 サンケン電気株式会社 樹脂封止型回路装置
JPH09116050A (ja) * 1995-10-24 1997-05-02 Oki Electric Ind Co Ltd 樹脂封止半導体装置
JPH1140710A (ja) * 1997-07-22 1999-02-12 Denso Corp 半導体装置
JPH11340374A (ja) * 1998-05-28 1999-12-10 Hitachi Ltd 半導体装置
JP2002076197A (ja) * 2000-08-24 2002-03-15 Toshiba Corp 半導体装置用基板及び半導体装置
JP2006179538A (ja) * 2004-12-21 2006-07-06 Hitachi Ltd 半導体パワーモジュール
JP2008177461A (ja) * 2007-01-22 2008-07-31 Denso Corp 電子装置およびその製造方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5471369A (en) * 1977-11-17 1979-06-07 Mitsubishi Electric Corp Method of packing resin of electronic parts
JPH0279047U (ja) * 1988-12-06 1990-06-18
JPH0727166U (ja) * 1993-10-15 1995-05-19 サンケン電気株式会社 樹脂封止型回路装置
JPH09116050A (ja) * 1995-10-24 1997-05-02 Oki Electric Ind Co Ltd 樹脂封止半導体装置
JPH1140710A (ja) * 1997-07-22 1999-02-12 Denso Corp 半導体装置
JPH11340374A (ja) * 1998-05-28 1999-12-10 Hitachi Ltd 半導体装置
JP2002076197A (ja) * 2000-08-24 2002-03-15 Toshiba Corp 半導体装置用基板及び半導体装置
JP2006179538A (ja) * 2004-12-21 2006-07-06 Hitachi Ltd 半導体パワーモジュール
JP2008177461A (ja) * 2007-01-22 2008-07-31 Denso Corp 電子装置およびその製造方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017520111A (ja) * 2014-06-18 2017-07-20 ヘレウス ドイチェラント ゲーエムベーハー ウント カンパニー カーゲー 少なくとも1つの半導体部品を覆う封止化合物を含む半導体モジュール
US10593608B2 (en) 2014-06-18 2020-03-17 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Semiconductor module comprising an encapsulating compound that covers at least one semiconductor component
CN109651931A (zh) * 2019-01-18 2019-04-19 中国工程物理研究院化工材料研究所 一种提升pbx带孔板承载能力的局部涂覆结构及涂覆方法
CN109651931B (zh) * 2019-01-18 2024-02-13 中国工程物理研究院化工材料研究所 一种提升pbx带孔板承载能力的局部涂覆结构及涂覆方法
JPWO2021229673A1 (ja) * 2020-05-12 2021-11-18
WO2021229673A1 (ja) * 2020-05-12 2021-11-18 三菱電機株式会社 電力用半導体装置
JP7086324B2 (ja) 2020-05-12 2022-06-17 三菱電機株式会社 電力用半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP5691794B2 (ja) 2015-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4941509B2 (ja) 電子制御装置
JP4821537B2 (ja) 電子制御装置
JP4058642B2 (ja) 半導体装置
JP6309112B2 (ja) パワーモジュール
JP2007158279A (ja) 半導体装置及びそれを用いた電子制御装置
JP2006203086A (ja) 電子部品パッケージ及びその製造方法
JP4967701B2 (ja) 電力半導体装置
JP5691794B2 (ja) 電子制御装置
JP2009164564A (ja) 電子装置およびその製造方法
JP5556007B2 (ja) 電子装置
JP5358515B2 (ja) 半導体装置及びそれを用いた電子制御装置
JP5239736B2 (ja) 電子装置
JP2011003818A (ja) モールドパッケージ
JP2009021338A (ja) 配線基板およびその製造方法
JP2008187144A (ja) 回路装置およびその製造方法
JP2004266271A (ja) 電子部品の実装体及びその製造方法
JP2904154B2 (ja) 半導体素子を含む電子回路装置
JP2013012720A (ja) 電子装置
JP4652428B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2010219093A (ja) 電子回路装置
JP2011029518A (ja) フレキシブルプリント配線板、半導体装置及びその製造方法
JPH03161957A (ja) 半導体装置
JP4416269B2 (ja) 電子装置
JP2008171976A (ja) 接合構造体の製造方法
JP2018098236A (ja) 電子回路モジュール及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110426

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130225

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130827

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131017

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140318

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140516

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150106

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150119

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5691794

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250