JP2013188997A

JP2013188997A - 樹脂封止部品の製造方法

Info

Publication number: JP2013188997A
Application number: JP2012058834A
Authority: JP
Inventors: Hideki Toshima; 秀樹戸嶋; Satoru Sasaki; 悟佐々木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2013-09-26

Abstract

【課題】樹脂が漏れることを防止できる樹脂封止部品の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、部品２の被モールド部２ｂがモールド型５のキャビティＣａ内に配置された状態でキャビティＣａ内に樹脂を供給することにより部品２の一部が樹脂封止されると共に部品２の露出部２ａが樹脂から露出される樹脂封止部品の製造方法であって、モールド型５が型閉じされた状態で、部品２の露出部２ａとモールド型５との間に位置する変形部４の変形により、部品の露出部２ａとモールド型５との間隙が塞がれることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、一部が樹脂封止された樹脂封止部品の製造方法に関する。

近年、電力変換モジュールその他の部品について、高信頼性維持及び異物侵入防止の観点から、樹脂による封止（パッケージング）を行う樹脂封止部品の製造が多く行われている。樹脂封止部品では、外部と接続する端子などを一部露出させた状態で樹脂封止されることが一般的である。このような樹脂封止部品は、樹脂封止を行う部品に合わせたモールド型を用意し、部品を配置して型内に樹脂を流し込んだ後、熱や圧力などによって樹脂成形することで製造される（例えば、特許文献１参照）。

ここで、図７を参照して、従来の樹脂封止部品の製造方法について説明する。図７（ａ）は、従来の製造方法により製造された樹脂封止部品を示す斜視図である。図７（ｂ）は、従来の製造方法におけるモールド型への樹脂供給を示す断面図である。図７（ｃ）は、図７（ｂ）のVIIｃ−VIIｃ線に沿った端面図である。

図７（ａ）に示されるように、従来の製造方法により製造された樹脂封止部品１００は、長方形板状の部品１０１とブロック状の樹脂部１０２とから構成されている。部品１０１は、例えば回路基板であり、外部に接続する接続端子として機能する露出部１０１ａと、樹脂部１０２にモールドされた被モールド部１０１ｂとに分けられる。

図７（ｂ）及び図７（ｃ）に示されるように、樹脂封止部品１００は、モールド型１０３を用いて製造される。モールド型１０３は、上型１０３Ａ及び下型１０３Ｂからなる一対の金型であり、上型１０３Ａ及び下型１０３Ｂに挟み込まれる形で長方形板状の部品１０１が配置される。

部品１０１のうち被モールド部１０１ｂはモールド型１０３のキャビティＣａ内に配置され、露出部１０１ａはキャビティＣａ外のクランプ部Ｃｌにおいて保持される。なお、図７（ｃ）では、後述する余裕しろＳを大きめに図示しているが、実際にはモールド型１０３が十分に閉じられることで、露出部１０１ａの上面の一部及び下面の一部がクランプ部Ｃｌの内面に押圧されて挟持される。この状態でキャビティＣａ内に樹脂Ｐが供給され、キャビティＣａ内に充填した樹脂Ｐが冷却により固化することで、ブロック状の樹脂部１０２が形成される。

特開平１１−１５０２１６号公報

ところで、前述した従来の製造方法においては、部品１０１の寸法にばらつきが生じるため、設計上、モールド型１０３のクランプ部Ｃｌに余裕しろ（間隙）Ｓを設ける必要がある（図７（ｂ）及び図７（ｃ）参照）。しかしながら、この場合、キャビティＣａ内に供給された樹脂が余裕しろＳを通じて漏れ出すという問題が生じていた。余裕しろＳから漏れ出した樹脂は、露出部１０１ａに付着してバリを発生させる可能性がある。

そこで、本発明は、樹脂が漏れることを防止できる樹脂封止部品の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、部品の一部がモールド型のキャビティ内に配置された状態でキャビティ内に樹脂を供給することにより部品の一部が樹脂封止されると共に部品の残部が樹脂から露出される樹脂封止部品の製造方法であって、モールド型が型閉じされた状態で、部品の残部とモールド型との間に位置する変形部の変形により、部品の残部とモールド型との間隙が塞がれることを特徴とする。

上記樹脂封止部品の製造方法によれば、変形部の変形により部品の残部（露出部）とモールド型との間隙が塞がれるので、キャビティ内の樹脂が間隙を通じて漏れることを防止することができる。しかも、上記樹脂封止部品の製造方法では、部品そのものは変形しないので、セラミック基板などの割れやすい部品に対しても効果的に適用することができる。その結果、上記樹脂封止部品の製造方法によれば、キャビティからの樹脂漏れによりバリが形成されることが避けられるので、バリ取り等の作業コストが削減されると共に外観の良好な樹脂封止部品を得ることができる。

上記樹脂封止部品の製造方法において、変形部は、変形部は、加熱により変形可能な熱可塑性を有しており、キャビティ内に供給される樹脂の熱により変形する態様であってもよい。
この場合、キャビティ内への樹脂供給により変形部を変形させることができるので、変形部の変形のためにモールド型に圧力を加える必要がなく、製造工程の簡素化及び短時間化が図られる。

上記樹脂封止部品の製造方法において、部品は回路基板であり、変形部は回路基板に設けられたハンダからなる態様であってもよい。
この場合、回路基板に対する電子部品のハンダ付けと同時にハンダ製の変形部を設けることができるので、追加工程なく変形部を設けることができ、製造工程の簡素化及び短時間化に有利である。

本発明は、樹脂が漏れることを防止できる樹脂封止部品の製造方法を提供する。

（ａ）は、本実施形態に係る製造方法により製造された樹脂封止部品を示す斜視図である。（ｂ）は、本実施形態に係る製造方法におけるモールド型への樹脂供給を示す断面図である。（ｃ）は、図１（ｂ）のIｃ−Iｃ線に沿った端面図である。モールド型を示す斜視図である。（ａ）は、変形部が設けられる前の部品を示す斜視図である。（ｂ）は、変形部が設けられた部品を示す斜視図である。部品配置工程を説明するため斜視図である。（ａ）は、樹脂供給工程を説明するための斜視図である。（ｂ）は、製造された樹脂封止部品を示す斜視図である。他の実施形態に係る樹脂封止部品の製造方法を説明するための斜視図である。（ａ）は、従来の製造方法により製造された樹脂封止部品を示す斜視図である。（ｂ）は、従来の製造方法におけるモールド型への樹脂供給を示す断面図である。（ｃ）は、図７（ｂ）のVIIｃ−VIIｃ線に沿った端面図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図面における寸法、形状、構成要素間の大小関係は実際の製品と必ずしも同一ではない。

［樹脂封止部品］
図１（ａ）に示されるように、本実施形態に係る樹脂封止部品１は、長方形板状の部品２と、ブロック状の樹脂部３と、ロの字状の変形部４とを備えている。本実施形態に係る樹脂封止部品１は、例えば電力変換モジュールであり、部品２は半導体素子が配置されるセラミック製の回路基板が一例として挙げられる

部品２は、樹脂部３から露出した露出部２ａと樹脂部３にモールドされた被モールド部２ｂとに分けられる。露出部２ａは、長方形板状の部品２の両端に位置する部位であり、電気的に外部と接続する接続端子として機能する。被モールド部２ｂは、部品２のうち露出部２ａ以外の部位であり、回路基板である部品２の中央部分に位置する。部品２では、被モールド部２ｂ上にコンデンサやトランジスタ等の電子部品が配置される。

変形部４は、部品２の両端の露出部２ａにそれぞれ設けられたロの字状の部材である。変形部４は、加熱により変形可能な材料から形成されており、本実施形態においてはハンダから形成されている。露出部２ａを囲むように設けられたロの字状の変形部４は、部品２の両端よりやや内側（被モールド部２ｂ側）の位置にそれぞれ設けられている。

［樹脂封止部品の製造方法］
図１（ｂ）、図１（ｃ）、及び図２に示されるように、本実施形態に係る樹脂封止部品の製造方法では、モールド型５を用いて樹脂封止部品１が製造される。モールド型５は、上型５Ａ及び下型５Ｂからなる一対の金型である。まず、モールド型５の構成について説明する。

モールド型５内には、上型５Ａ及び下型５Ｂを閉じた状態で、キャビティＣａ及びクランプ部Ｃｌが形成される。キャビティＣａは、熱可塑性の樹脂Ｐを供給することで樹脂部３を形成するための領域であり、キャビティ面１０ａ及び側面１０ｂによって画成される。キャビティ面１０ａ及び側面１０ｂは、上型５Ａ及び下型５Ｂのそれぞれに形成されている。

クランプ部Ｃｌは、部品２の露出部２ａが保持される領域である。クランプ部Ｃｌの領域は、クランプ面１１ａ及び側面１１ｂによって画成されており、部品２の両端の露出部２ａに対応して一対設けられている。

このような構成を有するモールド型５において、被モールド部２ｂがキャビティＣａ内に位置すると共に、両端の露出部２ａが一対のクランプ部Ｃｌにそれぞれ位置するように部品２が配置される。このとき、両端の露出部２ａに設けられた変形部４は、クランプ部Ｃｌ内に位置する。クランプ部Ｃｌには、部品２の寸法にばらつきがあることを考慮した余裕しろ（間隙）Ｓが設けられている。

本実施形態に係る樹脂封止部品の製造方法では、まず樹脂封止される部品２を準備する部品準備工程が行われる。図３（ａ）は、変形部４を設ける前の部品２を示す斜視図である。図３（ｂ）は、変形部４が設けられた部品２を示す斜視図である。

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示されるように、部品準備工程では、基板である部品２上にコンデンサやトランジスタ等の電子部品６をハンダ付けすると共に、ハンダによって変形部４を形成する。ロの字状の変形部４は、両端の露出部２ａに相当する位置にそれぞれ設けられる。変形部４を形成するハンダは、樹脂部３を形成する樹脂の供給温度（例えば２００度）より低い温度で変形可能な熱可塑性を有するハンダである。

図４は、部品配置工程を説明するための斜視図である。図４に示されるように、部品配置工程では、部品準備工程で変形部４が設けられた部品２がモールド型５の上型５Ａ及び下型５Ｂの間に配置される。部品２は、中央の被モールド部２ｂがキャビティＣａに位置すると共に両端の露出部２ａがそれぞれクランプ部Ｃｌに位置するように配置される。このとき、部品２に設けられた二つの変形部４は、クランプ部Ｃｌのクランプ面１１ａとそれぞれ対向するように配置される。

また、図４に、クランプ部Ｃｌの幅Ｗ１及び長方形板状の部品２の幅Ｗ２を示す。セラミック製の回路基板である部品２は、少しの変形で割れるおそれがあるため、クランプ部Ｃｌの幅Ｗ１は部品２の幅Ｗ２として許容される最大値よりも大きくなるように形成されている。なお、二つのクランプ部Ｃｌの幅や深さは等しい。

図５（ａ）は、樹脂供給工程を説明するための斜視図である。図５（ｂ）は、製造された樹脂封止部品を示す斜視図である。図５（ａ）に示されるように、樹脂供給工程は、モールド型５の上型５Ａ及び下型５Ｂが型閉じされた状態で行われる。型閉じされた状態では、二つの変形部４がクランプ部Ｃｌ内でクランプ面１１ａ及び側面１１ｂに押圧された状況となる（図１（ｃ）参照）。このように変形部４がクランプ面１１ａに押圧されることにより部品２がモールド型５内に保持される。

樹脂供給工程では、型閉じされたモールド型５のキャビティＣａ内に、高温で溶解された熱可塑性の樹脂Ｐが供給される（図１（ｃ）参照）。このとき、樹脂Ｐの熱により変形部４が加熱されることで、ハンダ製の変形部４が変形可能となる。

型閉じにより押圧されて状況の変形部４は、モールド型５の内面（クランプ面１１ａ及び側面１１ｂ）に沿って、部品２とモールド型５の内面との間隙を塞ぐように変形する。これにより、変形部４を介して部品２とモールド型５の内面との密着性が高まる一方、キャビティＣａは変形部４によって閉塞される。なお、変形した変形部４がキャビティＣａ内に入り込むことを避けるため、変形部４はキャビティＣａから少し離れて位置するように設けられることが好ましい。

樹脂供給工程で供給された樹脂Ｐが冷却されて固化することにより、部品２の被モールド部２ｂをモールドする樹脂部３が形成される。その後、所定の処理を経て図５（ｂ）に示す樹脂封止部品１が得られる。

以上説明した本実施形態に係る樹脂封止部品の製造方法によれば、変形部４の変形により部品２の露出部２ｂとモールド型５の内面との間隙が塞がれるので、キャビティＣａ内の樹脂Ｐが間隙を通じて漏れることを防止することができる。しかも、この樹脂封止部品の製造方法では、部品２そのものは変形しないので、セラミック基板などの割れやすい部品に対しても効果的に適用することができる。その結果、この樹脂封止部品の製造方法によれば、キャビティＣａからの樹脂漏れによりバリが形成されることが避けられるので、バリ取り等の作業コストが削減され、外観の良好な樹脂封止部品１を得ることができる。

また、この樹脂封止部品の製造方法では、変形部４がキャビティＣａ内に供給される樹脂Ｐの温度より低い温度で変形可能なハンダから形成されることで、キャビティＣａ内への樹脂供給により変形部４を変形させることができるので、変形部４を変形させるためにモールド型５に更なる圧力を加える必要がなく、製造工程の簡素化及び短時間化が図られる。

更に、この樹脂封止部品の製造方法では、回路基板である部品２への電子部品のハンダ付けと同時にハンダ製の変形部４を設けることができるので、追加工程なく変形部４が設けられ、製造工程の簡素化及び短時間化に有利である。

本発明は、上述した実施形態に限られない。図６は、他の実施形態に係る樹脂封止部品の製造方法を示す斜視図である。図６に示されるように、他の実施形態に係る製造方法では、二つの部品２，２０を一つのモールド型２２で樹脂封止する。部品２は、上述した実施形態の部品と同一の部品であり、詳細な説明を省略する。部品２０は、部品２と同様の構成を有する部品であり、厚み及び幅のみが異なる。

モールド型２２は、部品２，２０の被モールド部２ｂ，２０ｂを一体にモールドするためのキャビティＣｂを有している。キャビティＣｂの領域を画成するキャビティ面を２３ａ、側面を２３ｂとして示す。

また、モールド型２２は、部品２，２０をそれぞれ保持するためのクランプ部Ｃｍ，Ｃｎを有している。クランプ部Ｃｍは、部品２の両端に位置する露出部２ａを保持する一対の領域であり、クランプ面２４ａ及び側面２４ｂによって画成される。クランプ部Ｃｍの幅Ｗ１は、設計条件を考慮して部品２の幅Ｗ１より大きく形成されている。一方、クランプ部Ｃｎは、部品２０の両端に位置する露出部２０ａを保持する一対の領域であり、クランプ面２５ａ及び側面２５ｂによって画成される。クランプ部Ｃｎの幅Ｗ３も、設計条件を考慮して部品２０の幅Ｗ４より大きく形成されている。

このように、複数の部品２，２０を一つのモールド型２２で製造する場合、各部品２，２０はそれぞれ独立に移動可能であり、それぞれをモールド型２２にセットした場合に位置ずれ（設計上の寸法のばらつき）が大きくなる。特に、各部品２，２０の構造（厚み）が大きく異なるような場合、従来の製造方法では各部品をモールド型にセットした後に型に加える圧力を調整して、部品とモールド型の内面との間隙がなくなる圧力条件を見いだす必要があった。樹脂漏れを防ぐためには各部品の周辺に均等に圧力を加える必要があり、圧力条件は部品の構造が異なるほど複雑になっていた。

これに対して、本発明に係る樹脂封止部品の製造方法によれば、各部品２，２０に変形部４，２１を設けることで、部品２，２０とモールド型２２の内面（２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂ）を変形により塞ぐことができるので、圧力条件を見出すことなく、樹脂漏れを適切に防止することができる。

その他、本発明に係る樹脂封止部品の製造方法において、樹脂封止部品は電力変換モジュールである場合に限られず、様々な各種部品を採用することができる。一部が露出して残りが樹脂封止されている樹脂封止部品であれば、本発明に係る製造方法を適用可能である。

また、樹脂封止が行われる部品についても、セラミック製の回路基板に限ることなく、樹脂製や銅製その他の材料からなる回路基板であってもよく、回路基板以外の部品であってもよい。また、モールド型は、部品全体を収容する構成ではなく、部品の露出部がモールド型の外に突出して状態で樹脂封止される態様であってもよい。

また、変形部は、必ずしも部品側に設けられる必要はなく、モールド型に対して設けられていてもよい。変形部の材料も必ずしもハンダである必要はなく、熱可塑性の樹脂や熱で変形可能な金属であってもよい。

また、変形部は、熱によらず圧力により変形可能な材料から形成されていてもよい。この場合、適切な圧力をモールド型に加えることで、変形部を変形させてキャビティを閉塞する。更に、変形部の位置や形状は一例であり、変形により適切に部品とモールド型の内面との間隙を塞いでキャビティからの樹脂漏れを防ぐことができる態様であればよい。

１，１００…樹脂封止部品２，２０，１０１…部品２ａ，２１ａ，１０１ａ…露出部（樹脂の残部）２ｂ，２１ｂ，１０１ｂ…被モールド部（樹脂の一部）３，２２，１０２…樹脂部４，２１…変形部５，２２，１０３…モールド型６…電子部品１０ａ，２３ａ…キャビティ面１０ｂ，２３ｂ…側面１１ａ，２４ａ、２５ａ…クランプ面１１ｂ，２４ｂ、２５ｂ…側面Ｃａ，Ｃｂ…キャビティＣｌ，Ｃｍ，Ｃｎ…クランプ部Ｐ…樹脂

Claims

部品の一部がモールド型のキャビティ内に配置された状態で前記キャビティ内に樹脂を供給することにより前記部品の一部が樹脂封止されると共に前記部品の残部が樹脂から露出される樹脂封止部品の製造方法であって、
前記モールド型が型閉じされた状態で、前記部品の残部と前記モールド型との間に位置する変形部の変形により、前記部品の残部と前記モールド型との間隙が塞がれることを特徴とする樹脂封止部品の製造方法。
前記変形部は、加熱により変形可能な熱可塑性を有しており、前記キャビティ内に供給される樹脂の熱によって変形する、請求項１に記載の樹脂封止部品の製造方法。
前記部品は回路基板であり、前記変形部は前記回路基板に設けられたハンダからなる、請求項２に記載の樹脂封止部品の製造方法。