JP2013027897A - 導体部の短絡防止構造 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接の際に発生する溶接スパッタによる導体部の短絡を防止することができる導体部の短絡防止構造を提供する。
【解決手段】モールド本体３には、複数の導体２の一部分を露出させるとともに、複数の導体２の露出部分と溶接される複数の接続導体４ａを有する搭載部品４の少なくとも一部を収容するための部品収容部３ａが形成されている。溶接の際に飛散する溶接スパッタを落下させる開口部３ｃが部品収容部３ａに貫通して形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、溶接する際に発生する溶接スパッタによる導体部の短絡を防止するための導体部の短絡防止構造に関する。

従来の半導体圧力センサのモールドパッケージにおいては、インサート成形により外装樹脂ケースに一体に埋め込み固定された複数のターミナルと、外装樹脂ケース内に接着剤を介して固定された圧力センサセルの複数のリード端子とが重なり合った箇所をレーザ溶接などにより電気的に接続する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００３−３１５１８８号公報

ターミナルとリード端子とが重なり合った箇所をレーザ溶接などによって溶接すると、溶融したターミナルやリード端子の一部が溶接スパッタとなって溶接部周辺に飛散する。この溶接スパッタが隣接するターミナル間や隣接するリード端子間に跨って付着すると、隣接するターミナル間や隣接するリード端子間で短絡してしまうので、ターミナルやリード端子のピッチ間隔を溶接スパッタの大きさ以上の寸法に設定する必要がある。

しかしながら、この溶接スパッタが、隣接するターミナル間の隙間や隣接するリード端子間の隙間から外装樹脂ケース内に入り込むことで外装樹脂ケースの底面に次第に溜まると、隣接するターミナル間や隣接するリード端子間が、溜まった溶接スパッタで短絡する可能性がある。上記特許文献１記載の従来の半導体圧力センサには、溶接スパッタによるターミナルや端子の短絡を防止する対策については講じられていない。

本発明の目的は、溶接の際に発生する溶接スパッタによる導体部の短絡を防止することができる導体部の短絡防止構造を提供することにある。

［１］本発明は、複数の導体を有するモールド本体に形成され、前記複数の導体の一部分を露出させるとともに、前記複数の導体の露出部分と溶接される複数の接続導体を有する搭載部品の少なくとも一部を収容するための部品収容部を備えており、前記部品収容部には、溶接の際に飛散する溶接スパッタを落下させる開口部が貫通して形成されていることを特徴とする導体部の短絡防止構造にある。

［２］上記［１］記載の前記部品収容部を形成する側壁部には、前記複数の導体が前記開口部にわたって連続して形成されていることが好適である。

［３］上記［１］又は［２］記載の前記開口部は、前記部品収容部と同一の形状に貫通して形成されていることが好適である。

［４］上記［１］又は［２］記載の前記開口部は、前記モールド本体の前記複数の導体の露出部分と対応する以外の前記部品収容部に貫通して形成されていることが好適である。

［５］上記［１］〜［４］のいずれかに記載の前記開口部は、前記部品収容部の成形と同時に貫通して形成されていることが好適である。

本発明によれば、溶接の際に発生する溶接スパッタによる導体部の短絡を確実に防止することができる。

本発明の第１の実施の形態に係るモールドパッケージの一例を示す部分断面分解斜視図である。 搭載部品の溶接後における図１のＩＩ−ＩＩ線の矢視断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線の矢視断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るモールドパッケージの一例を示す部分断面分解斜視図である。 搭載部品の溶接後における図４のＶ−Ｖ線の矢視断面図である。 図４のＶＩ−ＶＩ線の矢視断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係るモールドパッケージの一例を示す断面図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、添付図面においては、導体部の短絡防止構造を説明し易くするため、各部材の縦横比等を誇張して示している。

（モールドパッケージの構成）
図１において、全体を示す符号１は、この第１の実施の形態に係る典型的なモールドパッケージを例示している。このモールドパッケージ１は、導体である２本のリードフレーム２，２の長手方向両側部をモールド樹脂によってモールドした矩形枠状のモールド本体３を備えている。このモールド本体３は、モールド樹脂によって４つの側壁部に囲まれた矩形枠部に形成されている。

ここで、導体とは、電気信号又は電力を伝える導電性の部材であり、例えば基板上の配線、端子や電極などを含む。モールド樹脂としては、例えば絶縁性及び耐湿性に優れるポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂等が用いられる。

このリードフレーム２は、図１に示すように、導電性金属板を打ち抜いて形成された細長い板材からなる。２本のリードフレーム２，２は、同一面上に並列に配されている。リードフレーム２のインナーリード２ａは、モールド本体３の枠部開口に沿って連続的に配されるとともに、モールド本体３の２つの対向側壁部に埋め込まれている。リードフレーム２のアウターリード２ｂは、モールド本体３の２つの対向側壁部の外面から延出されている。

このモールド本体３の矩形枠部内には、図１に示すように、２本のインナーリード２ａ，２ａの露出面上に電子部品４を搭載収容する部品収容部３ａが形成されている。この部品収容部３ａは、図示例に限定されるものではないが、上面が開放されたリードフレーム方向に長い長方形状を有しており、電子部品４を収容するのに必要な深さに設定されている。

一方、電子部品４のインナーリード２ａと対応する箇所には、図１に示すように、クランク形状に折曲された導体である端子４ａが形成されている。この電子部品４の一例としては、例えば車室内の湿度を検出する湿度センサが挙げられる。この湿度センサは２つの端子４ａ，４ａを備えている。この端子４ａの材質としては、例えばアルミニウムや銅等の導電性を有する金属材料などが用いられる。端子４ａの表面には、例えば錫、ニッケル、金や銀等の金属材料によりメッキ処理が施されてもよい。

このモールドパッケージ１は、図１及び図２に示すように、電子部品４の端子４ａとリードフレーム２のインナーリード２ａとが重なり合った溶接部位５をレーザ溶接により接合した状態で、電子部品４がモールド本体３の部品収容部３ａ内に収容される。これにより、電子部品４とリードフレーム２とが電気的に接続される。

この端子４ａとインナーリード２ａとをレーザ溶接した後、モールド本体３の内部には図示しない非導電性材料からなる熱硬化性樹脂材料からなる封止剤が充填されることで、電子部品４は封止剤によりモールド本体３内に封止されてもよい。なお、封止剤に代えて、図示しない蓋体によりモールド本体３の部品収容部３ａが閉塞される構成でも構わない。

（導体部の短絡防止構造）
ところで、端子４ａとインナーリード２ａとが重なり合った溶接部位５をレーザ溶接により溶接すると、その溶接部位５から発生する溶接スパッタがモールド本体３の部品収容部３ａ内に飛散する。この溶接スパッタが、隣接する端子４ａ間やインナーリード２ａ間に跨って付着すると、端子４ａやインナーリード２ａが短絡してしまう。

一方、レーザを照射した際の溶接スパッタが、モールド本体３の部品収容部３ａ内に飛散して入り込んで、その部品収容部３ａの底面に残留すると、隣接する端子４ａ間やインナーリード部２ａ間が、溜まった溶接スパッタで短絡してしまう。

そこで、この第１の実施の形態にあっては、図３に示すように、モールド本体３の部品収容部３ａにおけるリードフレーム２の配置位置が所定のピッチ（間隔）Ｐに設定されることを１つの主要な構成としている。

図示例によれば、部品収容部３ａを形成する対向側壁部には、リードフレーム２のインナーリード２ａが開口部３ｃに連続的に形成されている。そのインナーリード２ａは、０．３ｍｍ以上のピッチＰをもって同一面上に並列に配されている。溶接の際に発生する溶接スパッタの大きさとしては、直径が０．２ｍｍ〜０．８ｍｍ程度の範囲内であるのが一般的である。従って、インナーリード２ａのピッチＰは、溶接スパッタの大きさよりも大きく設定されている。

この第１の実施の形態のもう一つの主要な構成は、モールド本体３の内部に溶接スパッタを落下させる落下空間を形成する貫通部３ｂが部品収容部３ａに貫通して形成されていることにある。この貫通部３ｂの出口には、外部へ開口する開口部３ｃが形成されている。

図示例によれば、部品収容部３ａ及び貫通部３ｂとは同一の形状及び同一の大きさを有しており、開口部３ｃは、貫通部３ｂの落下空間の周面に一致している。この貫通部３ｂ及び開口部３ｃは、モールド樹脂によってリードフレーム２をモールドする際に、モールド本体３と同時に貫通して形成される。

従って、レーザを照射した際の溶接スパッタが部品収容部３ａの内部に飛散しても、溶接スパッタを貫通部３ｂの開口部３ｃから外部へ落下させることが可能となる。

（第１の実施の形態の効果）
この第１の実施の形態に係る導体部の短絡防止構造によれば、上記効果に加えて、以下の効果が得られる。
（１）溶接スパッタが部品収容部３ａの内部に残留することを防止することができる。溶接スパッタの堆積により、インナーリード２ａや端子４ａには短絡が生じない。
（２）リードフレーム２に対して電子部品４を溶接により電気的に接続する構成となっているので、これらの熱膨張差は、はんだを用いて取り付ける場合と比べて小さくなる。その結果、電子部品４の耐熱性を向上させることができるようになり、熱膨張の差に起因する熱歪により、電子部品４が故障することを防止することができる。
（３）レーザ溶接を用いて、重なり合う導体部を電気的に接続する構成となっており、欧州のＲｏＨＳ指令により指定された鉛等の有害物質が含まれないので、製品の使用を制限されることはない。

［第２の実施の形態］
図４〜図６を参照すると、図４〜図６には第２の実施の形態における導体部の短絡防止構造の要部が例示されている。なお、これらの図において上記第１の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。従って、これらの部材に関する詳細な説明は省略する。

この第２の実施の形態において上記第１の実施の形態と異なるところは、溶接スパッタ落下用の貫通部３ｂと開口部３ｃとを、部品収容部３ａの内部に延在するインナーリード２ａと対応する部位以外の部品収容部３ａに貫通形成した点にある。

図４〜図６において、モールド本体３の内部に連続的に配されたインナーリード２ａと対応する部位には底壁３ｄが形成されている。図示例では、この底壁３ｄは、２本のインナーリード２ａ，２ａのそれぞれと対応する部位にあって、モールド本体３の対向側壁部にわたって連続的に配されている。この底壁３ｄの存在により、モールド本体３の内部に溶接スパッタを落下させるための落下空間が３つに区画されている。

インナーリード２ａと対応する部位以外の部品収容部３ａの内部には、図４〜図６に示すように、３つに区画された貫通部３ｂが設けられており、その貫通部３ｂの出口が開口部３ｃを介して開放されている。この貫通部３ｂと開口部３ｃとは、モールド樹脂によってリードフレーム２の長手方向両側部をモールドする際に、モールド本体３と同時に貫通形成される。

（第２の実施の形態の効果）
この第２の実施の形態にあっても、上記第１の実施の形態と同様に、溶接スパッタがモールド本体３の部品収容部３ａ内に飛散し、端子４ａやインナーリード２ａと接触して短絡したり、あるいは溶接スパッタが部品収容部３ａの底面に堆積することで短絡したりすることを確実に防止することができる。

［第３の実施の形態］
図７を参照すると、同図には第３の実施の形態における導体部の短絡防止構造の要部が例示されている。この導体部の短絡防止構造においては、電子部品４の少なくとも一部をモールド本体３の部品収容部３ａの内部に収容した点が上記第１及び第２の実施の形態とは異なっている。なお、同図において上記第１の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付しており、これらの部材に関する詳細な説明は省略する。

モールド本体３の部品収容部３ａは、図７に示すように、電子部品４の端子４ａを収容するための導体収容部として形成されている。その導体収容部内には、クランク状に折曲形成された端子４ａの先端部分が収容されている。図示例によると、端子４ａとインナーリード２ａとが重なり合った溶接部位５をレーザ溶接により接合した状態で、電子部品４の一部がモールド本体３の上面から浮いた状態で配されている。

この端子４ａが、導体収容部として形成された部品収容部３ａ内にインナーリード２ａと溶接可能に収容される構成となっているならば、部品収容部３ａの形状、大きさや深さなどについては、特に制限されるものではない。なお、モールド本体３の貫通部３ｂと開口部３ｃとは、上記第２の実施の形態と同様に、部品収容部３ａ内に延在するインナーリード２ａと対応する部位以外の部品収容部３ａに貫通形成した構成であってもよいことは勿論である。

（第３の実施の形態の効果）
この第３の実施の形態にあっても、上記第１の実施の形態と同様の効果が得られる。それに加えて、モールド本体３の部品収容部３ａが、電子部品４の少なくとも端子４ａを収容するための導体収容部として形成された構成であっても、本発明の導体部の短絡防止構造を適用することができる。

［変形例］
本発明における導体部の短絡防止構造の代表的な構成例を上記実施の形態、及び図示例を挙げて説明したが、上記実施の形態、及び図示例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。本発明の技術思想の範囲内において種々の構成が可能であり、次に示すような変形例も可能である。

（１）上記実施の形態、及び図示例では、２本のリードフレーム２を備えており、単一の電子部品４を収容可能なモールドパッケージ１として例示したが、これに限定されるものではないことは勿論である。本発明に係る導体部の短絡防止構造によれば、搭載する電子部品４の種類に応じて、電子部品４の収容個数やリードフレーム２の本数などは任意に変更可能である。モールドパッケージ１としては、例えばＳＯＰタイプ、ＱＦＰタイプやＱＦＪタイプ等の各種のパッケージ形態であってもよい。
（２）上記実施の形態、及び図示例では、１本のリードフレーム２のインナーリード２ａを同一線上に連続的に配していたが、これに限定されるものではなく、例えば電子部品４の種類に応じてインナーリード２ａを同一線上に対向配置することで１本のリードフレーム２を２つに分離してもよい。搭載する電子部品４の機能に応じて相手方のリードフレーム２の本数、配置位置や配置形状などを適宜に選択すればよく、特に限定されるものではない。
（３）上記実施の形態、及び図示例では、電子部品４として湿度センサを例示したが、これに限定されるものではなく、様々なセンサ素子に適用可能であることは勿論である。電子部品４の使用目的に応じて、例えばチップトランジスタ、チップダイオード、チップ抵抗、チップコンデンサ、コネクタや回路基板等の各種の搭載部品にも適用可能である。
（４）上記第３の実施の形態では、モールド本体３の上面に電子部品４を横に配置した状態を例示したが、例えばモールド本体３の上面あるいは部品収容部（導体収容部）３ａの上側に電子部品４を縦に配置してもよく、電子部品４の配置位置は任意に変更可能である。端子４ａの形状にあっても、電子部品４の配置位置に応じて任意に変更可能であり、例えばＬ字状に折曲形成された端子であっても構わない。従って、溶接方法により実装することが可能なものであれば、搭載部品や実装基板などの各種の導体部接続構造にも適用可能であり、これらの材質、形状、機能や構造などは特に限定されるものではない。
（５）上記導体部の短絡防止構造は、レーザ溶接以外に、アーク溶接又は抵抗溶接など各種の溶接方法にも適用可能である。

以上の説明からも明らかなように、上記実施の形態、変形例、及び図示例の中で説明した特徴の組合せの全てが本発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

１…モールドパッケージ、２…リードフレーム、２ａ…インナーリード、２ｂ…アウターリード、３…モールド本体、３ａ…部品収容部、３ｂ…貫通部、３ｃ…開口部、３ｄ…底壁、４…電子部品、４ａ…端子、５…溶接部位

Claims (5)

1. 複数の導体を有するモールド本体に形成され、前記複数の導体の一部分を露出させるとともに、前記複数の導体の露出部分と溶接される複数の接続導体を有する搭載部品の少なくとも一部を収容するための部品収容部を備えており、
   前記部品収容部には、溶接の際に飛散する溶接スパッタを落下させる開口部が貫通して形成されていることを特徴とする導体部の短絡防止構造。
2. 前記部品収容部を形成する側壁部には、前記複数の導体が前記開口部にわたって連続して形成されていることを特徴とする請求項１記載の導体部の短絡防止構造。
3. 前記開口部は、前記部品収容部と同一の形状に貫通して形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の導体部の短絡防止構造。
4. 前記開口部は、前記モールド本体の前記複数の導体の露出部分と対応する以外の前記部品収容部に貫通して形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の導体部の短絡防止構造。
5. 前記開口部は、前記部品収容部の成形と同時に貫通して形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の導体部の短絡防止構造。

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