JP2014112590A

JP2014112590A - 電子装置

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Publication number: JP2014112590A
Application number: JP2012266326A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Takenaka; 正幸竹中; Norihisa Imaizumi; 典久今泉; Kengo Oka; 賢吾岡; Yuki Sanada; 祐紀眞田; Shinya Uchibori; 慎也内堀
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-12-05
Filing date: 2012-12-05
Publication date: 2014-06-19
Anticipated expiration: 2032-12-05
Also published as: JP5994613B2

Abstract

【課題】樹脂基板上に搭載された電子部品をモールド樹脂で封止してなる電子装置において、電子装置を外部の部材に固定するときに発生する応力によって、基板にダメージが生じるのを防止する。
【解決手段】樹脂よりなる基板１０と、基板１０の一面１１側に搭載された電子部品２０、３０と、基板１０の一面１１側に設けられ、電子部品２０、３０を封止するモールド樹脂４０と、を備え、モールド樹脂４０の端部のうちの一部は、外方に突出し、筺体１００に固定される固定部４１として構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂等よりなる基板上に搭載された電子部品をモールド樹脂で封止してなる電子装置に関し、特に電子装置の外部への固定部構造に関する。

従来より、この種の電子装置としては、樹脂等よりなる基板と、基板の一面側に搭載された電子部品と、基板の一面側に設けられ電子部品を封止するモールド樹脂と、を備えるものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

そして、このような電子装置においては、従来では、当該電子装置を外部の部材に固定するために、基板の一部に貫通孔を開け、その貫通孔を介して外部の部材にネジ固定するようにしている。

特開平１１−１６３０４３号公報

しかしながら、上記従来のものでは、基板に設けた貫通孔を介してネジ締めする際に発生する応力により、基板にダメージが発生し、機能不良が生じる懸念がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、基板上に搭載された電子部品をモールド樹脂で封止してなる電子装置において、電子装置を外部の部材に固定するときに発生する応力によって、基板にダメージが生じるのを防止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、基板（１０）と、基板の一面（１１）側に搭載された電子部品（２０、３０）と、基板の一面側に設けられ、電子部品を封止するモールド樹脂（４０）と、を備え、モールド樹脂の端部のうちの一部は、外方に突出し、外部の部材（１００）に固定される固定部（４１）として構成されていることを特徴とする。

それによれば、基板ではなく、モールド樹脂の一部を固定部としているので、電子部品を封止するモールド樹脂を固定部に兼用することができるとともに、電子装置を外部の部材に固定するときに発生する応力によって、基板にダメージが生じるのを防止することができる。

また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の電子装置において、基板には、切り欠き（１５）もしくは貫通孔が設けられ、固定部は、これら切り欠き（１５）もしくは貫通孔に位置することにより、基板を介することなく外部の部材に固定されるようになっていることを特徴とする。

それによれば、固定部を切り欠きもしくは貫通孔に位置させることで、固定部を基板の端部より外側にはみ出させない構成とすることが可能である。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した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一例である。

（ａ）は本発明の第1実施形態にかかる電子装置を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ概略断面図である。（ａ）は本発明の第２実施形態にかかる電子装置を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）中のＢ―Ｂ概略断面図である。（ａ）は本発明の第３実施形態にかかる電子装置を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）中のＣ―Ｃ概略断面図である。（ａ）は本発明の第４実施形態にかかる電子装置を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）中の基板の平面形状を示す概略平面図、（ｃ）は（ａ）中のＤ―Ｄ概略断面図である。本発明の第５実施形態にかかる電子装置を示す概略平面図である。（ａ）は本発明の第６実施形態にかかる電子装置を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）中のＥ−Ｅ概略断面図である。

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、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態にかかる電子装置Ｓ１について図１を参照して述べる。なお、図１（ａ）では、筐体１００については、接続端子１０１および突起部１０２のみを示し、他の部位は図示を省略してある。この電子装置Ｓ１は、たとえば自動車などの車両に搭載され、車両用の各装置を駆動するための装置として適用されるものである。

本実施形態の電子装置Ｓ１は、大きくは、樹脂よりなる基板１０と、基板１０の一面１１側に搭載された電子部品２０、３０と、基板１０の一面１１側に設けられ、電子部品２０、３０を封止するモールド樹脂４０と、を備えて構成されたものである。

基板１０は、一面１１と他面１２とが表裏の板面の関係にある板状をなすもので、ここでは典型的な矩形板状をなす。具体的に、基板１０は、エポキシ樹脂等の樹脂をベースとした配線基板であり、たとえば、貫通基板やビルドアップ基板として構成されるものである。

電子部品２０、３０は、基板１０に実装されるものであれば、表面実装部品でもスルーホール実装部品でもよいが、ここでは、半導体素子２０と受動部品３０とよりなる。半導体素子２０は、マイコンや制御素子等であり、はんだ等のダイボンド材およびボンディングワイヤ２１により基板１０に接続されている。また、受動部品３０は、チップ抵抗、チップコンデンサ、水晶振動子等であり、これもはんだ等のダイボンド材により基板１０に接続されている。

モールド樹脂４０は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂等よりなる。ここでは、基板１０の一面１１側はモールド樹脂４０で封止されているが、基板１０の他面１２側は、モールド樹脂４０で封止されずに露出しており、本電子装置Ｓ１は、いわゆるハーフモールド構造をなしている。

また、モールド樹脂４０の端部のうちの一部は、残部よりも外方に突出し、外部の部材としての筐体１００に固定される固定部４１として構成されている。ここでは、モールド樹脂４０は、基板１０よりも一回り小さい矩形板状をなすが、固定部４１は、基板１０の長辺方向にて対向する両辺の一部が、外方に突出して基板１０の端部よりもはみ出した形状をなすものとされている。

また、図１（ｂ）に示されるように、本実施形態では、この固定部４１は、モールド樹脂４０における固定部４１以外の残部よりも樹脂厚さが薄いものとされている。このような固定部４１を一体に有するモールド樹脂４０は、金型を用いたトランスファーモールド法やコンプレッションモールド法により形成されている。

ここで、筐体１００は、電子装置Ｓ１と組み付けられて電子装置Ｓ１と電気的に接続されるもので、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の樹脂をベースとするものである。

この筐体１００には、電子装置Ｓ１との電気的接続を行う導電性の接続端子１０１が、一体に設けられている。この接続端子１０１は、電子装置Ｓ１側に位置する筐体１００の表面（つまり、装置組み付け面）側に突出する棒状をなし、たとえば銅合金にＳｎめっき、Ｎｉめっきが形成されたものである。

また、筐体１００の装置組み付け面には、当該筺体１００を構成する樹脂よりなる突起部１０２が筺体１００と一体に設けられている。この突起部１０２は、筺体１００の装置組み付け面の一部を柱状に突出させたものであり、筺体１００の一部として構成されている。

そして、電子装置Ｓ１は、基板１０の他面１２側を筐体１００の装置組み付け面に対向させた状態で筐体１００に搭載されている。ここで、基板１０の一面１１の周辺部は、図１に示されるように、モールド樹脂４０より露出しており、この基板１０の一面１１の周辺部には、他面１２まで貫通するスルーホール１３が設けられている。

そして、筺体１００の接続端子１０１は、このスルーホール１３に挿入されている。スルーホール１３には、はんだ１４が充填されており、このはんだ１４を介して、接続端子１０１と基板１０の図示しない配線部とは、電気的および機械的に接続されている。これによって、電子部品２０、３０および基板１０と接続端子１０１とは、電気的に接続されている。

一方、電子装置Ｓ１において、モールド樹脂４０の固定部４１は、基板１０の端部よりも外側に突出していることにより、基板１０を介することなく筺体１００に接触して固定されている。具体的に、本実施形態では、固定部４１には、基板１０の厚さ方向に貫通する貫通孔４１ａが設けられており、この貫通孔４１ａに対して、筺体１００の突起部１０２が挿入されている。

そして、図１に示されるように、貫通孔４１ａからはみ出した突起部１０２の先端部が、熱かしめにより潰された形となっており、突起部１０２は貫通孔４１ａから抜けないようになっている。これにより、固定部４１と突起部１０２とが固定され、電子装置Ｓ１と筺体１００とが固定されている。

なお、筺体１００における接続端子１０１および突起部１０２と、電子装置Ｓ１における基板１０のスルーホール１３および固定部４１の貫通孔４１ａとは、予め対応する位置関係となるように形成されていることはもちろんである。

このような電子装置Ｓ１は、一面１１上に電子部品２０、３０が実装された基板１０を、トランスファーモールド法やコンプレッションモールド法によってモールド樹脂４０で封止することにより製造される。そして、スルーホール１３に接続端子１０１を挿入するとともに、固定部４１の貫通孔４１ａに突起部１０２を挿入しつつ、電子装置Ｓ１を、筺体１００の装置取り付け面上に搭載する。

その後、固定部４１における突起部１０２の熱かしめを行い、スルーホール１３における接続端子１０１のはんだ付けを行う。これにより、図１に示されるように電子装置Ｓ１が筺体１００に組み付け、固定された組み付け構造体ができあがる。

ところで、本実施形態によれば、従来のような基板１０ではなく、モールド樹脂４０の一部を固定部４１としているので、電子部品２０、３０を封止するモールド樹脂４０を固定部４１に兼用することができる。

それとともに、基板１０にて固定を行うものではないため、電子装置Ｓ１を筺体１００に固定するときに基板１０に過大な応力が発生するのを防止できる。具体的には、上記熱かしめによって基板１０に応力が発生するのを抑制できる。そのため、本実施形態によれば、電子装置Ｓ１を筺体１００に固定するときに発生する応力によって、基板１０にダメージが生じるのを防止できる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態にかかる電子装置Ｓ２について、図２を参照して述べる。本実施形態は、上記第１実施形態に比べて、固定部４１における筺体１００との固定方法が相違するものであり、ここでは、その相違点を中心に述べることとする。

上記第１実施形態では、筺体１００の一部として、樹脂よりなる突起部１０２を設け、この突起部１０２と固定部４１との熱かしめによる固定であったが、本実施形態は、ネジ結合による固定を提供する。

図２に示されるように、本実施形態では、固定部４１に設けた貫通孔４１ａに金属製のネジ２００を挿入してネジ締めすることにより、固定部４１を筺体１００に固定するものである。この場合、好ましくは、図２に示されるように、樹脂のクリープ対策のため、固定部４１と筐体１００にはカラー２１０を付けることが望ましい。

このカラー２１０は、ステンレス等の金属製円筒状のものであり、内面には、雄ネジであるネジに対応した雌ネジが形成されている。このカラー２１０は、筐体１００にインサート成形されて筐体１００と一体化されたものである。

そして、電子装置Ｓ２の搭載時には、固定部４１の貫通孔４１ａにカラー２１０を圧入等により固定する。その後、ネジ２００とカラー２１０とをネジ結合することで、固定部４１が筐体１００に固定される。

本実施形態によれば、上記ネジ結合によって基板１０に応力が発生するのを抑制でき、電子装置Ｓ２を筺体１００に固定するときに発生する応力によって、基板１０にダメージが生じるのを防止できる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態にかかる電子装置Ｓ３について、図３を参照して述べる。本実施形態は、上記第１および第２の各実施形態に比べて、固定部４１における筺体１００との固定方法が相違するものであり、ここでは、その相違点を中心に述べることとする。

上記第１実施形態では熱かしめ、上記第２実施形態ではネジ結合であったが、本実施形態では、接着による固定を提供するものである。図３に示されるように、本実施形態では、固定部４１と筺体１００の装置取り付け面との間に、接着剤３００を介在させることで、接着を行っている。この接着剤３００は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等、あるいはその他の接着材料よりなる。

本実施形態によれば、上記接着剤３００の硬化等によって基板１０に応力が発生するのを抑制でき、電子装置Ｓ３を筺体１００に固定するときに発生する応力によって、基板１０にダメージが生じるのを防止できる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態にかかる電子装置Ｓ４について、図４を参照して述べる。本実施形態は、上記第１実施形態に比べて、モールド樹脂４０の固定部４１の配置形態が相違するものであり、ここでは、その相違点を中心に述べることとする。

上記第１実施形態では、固定部４１は、基板１０の端部よりも外側に突出していたが、本実施形態では、固定部４１を基板１０の端部と同一か、もしくは内側に位置させるのに適した構成を提供するものである。

図４に示されるように、本実施形態では、基板１０には、基板１０端部に切り欠き１５を設け、固定部４１を、この切り欠き１５に位置させている。ここでは、固定部４１の突出先端部は、基板１０の端部と同一平面上にあるが、基板１０の端部よりも引っ込んでいてもよいし、多少突出していてもよい。

これにより、固定部４１は、基板１０を介することなく筺体１００に接触し、上記第１実施形態と同様、筺体１００の突起部１０２との熱かしめにより、固定部４１と筺体１００との固定が行われている。

なお、本実施形態において、上記切り欠き１５の代わりに基板１０の端部寄りの部位に設けた貫通孔であってもよい。この場合も、固定部４１を当該貫通孔に位置させることで、筺体１００の突起部１０２との熱かしめが可能である。さらには、本実施形態に用いられる固定方法としては、熱かしめ以外にも、上記第２実施形態に示したネジ結合や上記第３実施形態に示した接着であってもよいことはもちろんである。

このような本実施形態によれば、固定部４１を切り欠き１５もしくは貫通孔に位置させることで、固定部４１を、基板１０の端部より外側に極力、はみ出させない構成とすることが可能となる。そのため、電子装置Ｓ４の小型化を図る等の点で有利である。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態にかかる電子装置Ｓ５について、図５を参照して述べる。本実施形態は、上記第１実施形態に比べて、モールド樹脂４０の固定部４１の数を多くしたところが相違するものである。

上記第１実施形態では、固定部４１は、モールド樹脂４０のうち矩形板状の基板１０の長辺方向にて対向する両辺に設けられた一対のものであったが、本実施形態では、図５に示されるように、さらに基板１０の短辺方向にて対向する両辺にも、固定部４１を設けている。

これにより、本実施形態では、上記第１実施形態の２箇所の固定部４１による固定に対して、４箇所の固定部４１による固定となり、より確実な筐体１００への固定が実現でき、耐振動性を向上する等の点で望ましい。なお、本実施形態においても、固定方法は、上記した熱かしめ、ネジ結合、接着のどれでもよい。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態にかかる電子装置Ｓ６について、図６を参照して述べる。本実施形態は、上記第１〜第５の各実施形態に比べて、電子装置Ｓ６の基板１０と筺体１００の接続端子１０１との電気的接続構成を変更したところが相違するものである。

上記各実施形態では、接続端子１０１は、基板１０のスルーホール１３に挿入されて、はんだ付けされることで、基板１０と接続端子１０１とが、電気的および機械的に接続されているものであった。

それに対して、本実施形態では、図６に示されるように、基板１０の他面１２側に導電性のランド１６を設け、このランド１６と接続端子１０１とが圧接により電気的に接続されたものである。この圧接を構成する圧力は、固定部４１と筺体１００の突起部１０２との固定力によるものである。

（他の実施形態）
なお、上記各実施形態の電子装置では、基板の一面側をモールド樹脂で封止し、他面側はモールド樹脂より露出させるハーフモールド構造であり、基板の他面側を筐体に対向させた状態で電子装置を筐体に固定していた。

これに対して、基板と筐体との電気的接続が確保できるならば、モールド樹脂で封止されている基板の一面側を筐体に対向させた状態で電子装置を筐体に固定してもよい。たとえば、図１において、電子装置Ｓ１をひっくり返して、接続端子を基板の一面側から基板の穴に挿入するようにしてもよい。

また、電子装置としては、ハーフモールド構造でなくてもよく、基板と筐体との電気的接続が確保できるならば、基板の他面側もモールド樹脂で封止された構造であってもよい。

また、基板１０としては、樹脂よりなる基板以外にも、セラミック等よりなる基板であってもよい。

また、筐体１００は、電子装置を搭載できるものであればよく、樹脂をベースとするものに限定されるものではなく、可能ならば、たとえばセラミックや金属等をベースとするものであってもよい。

また、固定部４１が複数個ある場合には、各固定部４１と筺体１００との固定方法は、すべての固定部４１が同じであること以外にも、各固定部４１毎に異なる固定方法を採用してもよい。たとえば、ある固定部４１では上記熱かしめを行い、他の固定部４１では上記ネジ結合を行うというものでもよい。

また、電子装置の基板１０と筺体１００との電気的接続構成については、上記した接続端子１０１を介した接続に限定されるものではなく、その他、種々の構成が適用できることはもちろんである。

また、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能であり、また、上記各実施形態は、上記の図示例に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。

１０基板
２０電子部品としての半導体素子
３０電子部品としての受動部品
４０モールド樹脂
４１固定部
１００外部の部材としての筺体

Claims

基板（１０）と、
前記基板の一面（１１）側に搭載された電子部品（２０、３０）と、
前記基板の一面側に設けられ、前記電子部品を封止するモールド樹脂（４０）と、を備え、
前記モールド樹脂の端部のうちの一部は、外方に突出し、外部の部材（１００）に固定される固定部（４１）として構成されていることを特徴とする電子装置。
前記基板には、切り欠き（１５）もしくは貫通孔が設けられ、
前記固定部は、これら切り欠き（１５）もしくは貫通孔に位置することにより、前記基板を介することなく前記外部の部材に固定されるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
前記固定部は、前記基板の端部よりも外側に突出していることにより、前記基板を介することなく前記外部の部材に固定されるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。