JP2014116513A - 電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板と、基板の一面側に設けられ当該一面側を封止する一面側封止樹脂と、を備える電子装置において、一面側封止樹脂の収縮応力による基板の反りを極力防止する。
【解決手段】基板１０と、基板１０の一面１１側に設けられ当該一面１１側を封止する一面側封止樹脂２０と、を備え、基板１０には、基板１０の一面１１側から他面１２側に貫通するスリット１３が設けられており、基板１０の他面１２側では、一面側封止樹脂２０の一部が、スリット１３を介して基板１０の他面１２側にはみ出すことにより、一面側封止樹脂２０と同一材料よりなる他面側樹脂３０として構成されており、他面側樹脂３０は、基板１０の他面１２に沿った第１の方向Ｘへの基板１０の反りを抑制するため第１の方向Ｘに延びる連続した細長い棒状をなすものとされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板の一面側を樹脂で封止してなる電子装置に関し、特に、基板の反り防止に関する。

従来より、この種の電子装置としては、基板と、基板の一面側に設けられ当該一面側を封止する一面側封止樹脂と、基板当該一面側に接続される半導体チップ等の実装部品を備えたものが提案されている。このような電子装置においては、一面側封止樹脂の成形後に発生する収縮応力により、基板が反りやすく、破断や剥離に至る場合や、搬送や搭載に支障をきたす場合がある。また、線膨張係数差を持つ各構成要素が温度変動環境下にさらされる場合、基板が反って応力がかかることで、実装部品の接続信頼性を損ねる場合がある。

ここで、このような基板の反りによる弊害の対策に関連して、特許文献１に記載の実装技術が提案されている。このものは、基板の一面側にフリップチップを設け、基板の一面とチップとの間に一面側封止樹脂としてのアンダーフィル樹脂を設けたものである。さらに、このものでは、基板に、当該基板の一面側から他面側に貫通する孔を設け、一面側のアンダーフィル樹脂を基板の他面側にはみださせている。

特開２００１−３１９９３９号公報

しかし、上記特許文献１のものでは、基板の他面上にはみ出した樹脂によって基板の反りを抑制できるとされているものの、この基板の他面側の樹脂は、不連続に点在したものである。そのため、一面側封止樹脂の収縮応力や、一面側封止樹脂と他の各構成部材との線膨張係数差により、当該他面側の樹脂の間では、基板に反り応力が発生するため、基板の反り抑制が不十分なものとなる。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、基板と、基板の一面側に設けられ当該一面側を封止する一面側封止樹脂と、を備える電子装置において、一面側封止樹脂の収縮応力や温度変動と各構成部材の線膨張係数差による基板の反りを極力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）側に設けられ当該一面側を封止する一面側封止樹脂（２０）と、を備え、
基板には、当該基板の一面側から他面（１２）側に貫通するスリット（１３）が設けられており、基板の他面側では、一面側封止樹脂の一部が、スリットを介して基板の他面側にはみ出すことにより、一面側封止樹脂と同一材料よりなる他面側樹脂（３０）として構成されており、他面側樹脂は、基板の他面に沿った第１の方向（Ｘ）への基板の反りを抑制するために当該第１の方向に延びる連続した細長い棒状をなすものとされていることを特徴とする。

それによれば、他面側樹脂を、基板の反りを抑制すべき第１の方向に沿って延びる連続した細長い棒状をなすものすることで、当該第１の方向に反って一面側封止樹脂が収縮したときに、当該他面側樹脂も当該第１の方向に沿って収縮する。これにより、基板の両面において第１の方向に沿って連続して収縮応力が加わり、反り応力が基板の両面で釣り合う方向に近づくことになる。よって、本発明によれば、一面側封止樹脂の収縮応力や温度変動と各構成部材の線膨張係数差による基板の反りを極力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、他面側樹脂は、一面側封止樹脂よりも厚いものであることを特徴とする。

それによれば、一面側封止樹脂よりも幅の狭い他面側樹脂を、一面側封止樹脂よりも厚いものとすることで、反り応力が基板の両面で釣り合う方向により近づきやすくなる。

また、請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の電子装置において、他面側樹脂は、第１の方向に加えて第１の方向と交差する基板の他面に沿った第２の方向（Ｙ）にも連続して延びる細長棒状の部分を有するものであり、第１の方向に加えて第２の方向への基板の反りも抑制するものとされていることを特徴とする。それによれば、第１の方向だけでなく、第２の方向への基板の反りも抑制でき、好ましい。

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。

本発明の第１実施形態にかかる電子装置を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ概略断面図、（ｃ）は下面図である。 第１実施形態にかかる電子装置の製造方法における樹脂成形工程を示す概略断面図である。 本発明の第２実施形態にかかる電子装置を示す上面図であり、（ａ）は第１の例を示す図、（ｂ）は第２の例を示す図、（ｃ）は第３の例を示す図である。 本発明の第３実施形態にかかる電子装置の樹脂成形前の基板を示す上面図である。 本発明の第４実施形態にかかる樹脂成形後の多連基板を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）中のＢ−Ｂ概略断面図、（ｃ）は多連基板を分割してなる１個の基板の概略断面図である。 本発明の第５実施形態にかかる電子装置を示す下面図である。 本発明の第６実施形態にかかる電子装置を示す図であり、（ａ）は電子装置の概略断面図、（ｂ）は筺体の概略斜視図、（ｃ）は電子装置を筺体に搭載した状態を示す概略断面図である。 本発明の第７実施形態にかかる電子装置を示す図であり、（ａ）は電子装置の概略断面図、（ｂ）は筺体の概略斜視図、（ｃ）は電子装置を筺体に搭載した状態を示す概略断面図である。 本発明の第８実施形態にかかる電子装置の製造方法における樹脂成形工程を示す概略断面図である。 本発明の第９実施形態にかかる電子装置の製造方法における樹脂成形工程を示す概略断面図であり、（ａ）は第１の例を示す図、（ｂ）は第２の例を示す図である。 本発明の他の実施形態にかかる電子装置を示す概略断面図である。

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実施形態に係る電子装置について、図１を参照して述べる。本実施形態の電子装置は、大きくは、基板１０と、基板１０の一面１１側に設けられ当該一面１１側を封止する一面側封止樹脂２０と、を備えるものである。

基板１０としては、プリント基板等の樹脂をベースとする配線基板等が挙げられる。この基板１０の表裏の板面の一方を一面１１、他方を他面１２としている。ここで、基板１０の一面１１上には、たとえばＩＣチップやトランジスタ等の図示しない電子部品が実装されており、これら電子部品は、一面側封止樹脂２０により封止されている。

ここでは、基板１０は、長方形板状をなしており、この長辺方向を第１の方向Ｘと定義する。そして、この基板１０には、当該基板１０の一面１１側から他面１２側まで基板厚さ方向に貫通するスリット１３が設けられている。このスリットは、第１の方向Ｘに沿って連続して延びる細長の開口形状をなす。

そして、基板１０の他面１２側では、一面側封止樹脂２０の一部が、スリット１３を介して基板１０の他面１２側にはみ出すことにより、一面側封止樹脂２０と同一材料よりなる他面側樹脂３０として構成されている。ここで、両樹脂２０、３０は、エポキシ樹脂等の通常のモールド材料よりなる。

この他面側樹脂３０は、基板１０の他面１２に沿った第１の方向Ｘへの基板１０の反りを抑制するために当該第１の方向Ｘに延びる連続した細長い棒状をなすものとされている。つまり、他面側樹脂３０は、スリット１３の開口形状に対応した形状をなすとともに当該スリットよりも一回り大きな平面サイズを有するものである。ここでは、スリット１３および他面側樹脂３０は、基板１０の対向する両長辺の中央付近に配置されている。

このような本電子装置は、基板１０に対して、エッチングや切削等の穴あけ加工によりスリット１３を設けるとともに、必要に応じて電子部品等を実装した後、図２に示されるように、樹脂成型用の金型１００を用いて樹脂成形を行うことにより製造される。

図２に示されるように、金型１００は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等の各種成型法で用いられるものであり、上型１１０と下型１２０とを合致させることで、上下型１１０、１２０間にキャビティ１３０を形成するものである。キャビティ１３０は一面側封止樹脂２０の外形に対応した空間形状を有する。

また、基板１０の他面１２側に位置する下型１２０には、スリット１３に対応する位置に凹部１４０が設けられている。この凹部１４０は、他面側樹脂３０の外形に対応する空間形状を有するものである。

そして、図２に示されるように、基板１０を金型１００に設置した状態で、キャビティ１３０内に図示しないゲートより樹脂を注入する。注入された樹脂は、キャビティ１３０を充填して一面側封止樹脂２０を形成するとともに、スリット１３から凹部１４０にはみ出し、凹部１４０を充填する。

この凹部１４０に充填された樹脂が他面側樹脂３０として形成される。つまり、この凹部１４０の形状により、他面側樹脂３０の形状およびサイズが規定されるようになっている。こうして、両面１１、１２に樹脂２０、３０が形成された基板１０を、金型１００から取り出し、本電子装置ができあがる。

ところで、本実施形態によれば、他面側樹脂３０を、基板１０の反りを抑制すべき第１の方向Ｘに沿って延びる連続した細長い棒状をなすものすることで、当該第１の方向Ｘに反って一面側封止樹脂２０が収縮したときに、他面側樹脂３０も第１の方向Ｘに沿って収縮する。

これにより、基板１０の両面１１、１２において第１の方向Ｘに沿って連続して収縮応力が加わり、反り応力が基板１０の両面１１、１２で釣り合う方向に近づくことになる。よって、本実施形態によれば、一面側封止樹脂２０の収縮応力による基板１０の反りを極力防止することができる。

ここで、両樹脂２０、３０の幅Ｌ１、Ｌ２、厚さｔ１、ｔ２が図１（ｂ）に示されている。幅Ｌ１、Ｌ２とは第１の方向Ｘと直交方向の寸法であり、厚さｔ１、ｔ２とはそれぞれ基板１０の一面１１上、他面１２上の高さである。他面側樹脂３０の厚さｔ２や幅Ｌ２は、抑制したい基板１０の反り量に応じて、任意に変更すればよい。

典型的には、他面側樹脂３０はスリット１３から押し出されるものであるため、他面側樹脂３０の幅Ｌ２は、一面側封止樹脂２０の幅Ｌ１よりも大幅に小さいため、基板１０の両面１１、１２で反り応力を近づくようにするためには、細い方の他面側樹脂３０を一面側封止樹脂２０よりも厚いものとすることが望ましい。

たとえば、図１に示されるように、基板１０の中央長手方向に１本の他面側樹脂３０を形成する場合において、シミュレーションを行った。ここで、樹脂２０、３０はエポキシ樹脂、基板１０はプリント基板とし、他面側樹脂３０が存在しない時の基板１０の反り量を１とした。

このシミュレーションの結果、他面側樹脂３０の幅Ｌ２と一面側封止樹脂２０の幅Ｌ１との比Ｌ２／Ｌ１＝１／１０のとき、他面側樹脂３０の厚さｔ２＝一面側封止樹脂２０の厚さｔ１で反り量を２／３、ｔ２＝２×ｔ１で反り量を１／４程度まで低減できることが確認された。

このように、一面側封止樹脂２０よりも幅の狭い他面側樹脂３０を、一面側封止樹脂２０よりも厚いものとすることで、反り応力が基板１０の両面１１、１２で釣り合う方向に近づくため、反り防止の効果が大きくなる。なお、成型収縮に対する反りに限らず、温度変動による反りについても同様に効果を言及できる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態では、図３に示されるように、他面側樹脂３０の平面配置パターンのバリエーションを提供する。

図３（ａ）に示される第１の例では、他面側樹脂３０は、長方形板状をなす基板１０の両対角線方向に連続して延びるＸ字状をなす。この場合、図示しないけれども、基板１０のスリット１３は、このＸ字状の他面側樹脂３０に対応した形状であることはもちろんである。

この第１の例では、一方の対角線方向を第１の方向Ｘ、他方の対角線方向を第２の方向Ｙとすると、他面側樹脂３０は、第１の方向Ｘに加えて第１の方向Ｘと交差する基板１０の他面１２に沿った第２の方向Ｙにも連続して延びる細長棒状の部分を有するものとして構成されている。そして、本例によれば、第１の方向Ｘに加えて第２の方向Ｙへの基板１０の反りが抑制される。つまり、両対角線方向への基板１０の反りが防止されるようになっている。

また、図３（ｂ）に示される第２の例では、他面側樹脂３０を複数本、ここでは第１の方向Ｘに沿って３本、平行に配置している。この場合、図示しないけれども、基板１０のスリット１３は、３本の他面側樹脂３０に対応して細長い形状のものが設けられていることはもちろんである。そして、上記図１のような１本の他面側樹脂３０に比べて、第１の方向Ｘへの基板１０の反りの抑制レベルが大きくなるという利点がある。

また、図３（ｃ）に示される第３の例では、上記第１の例と同様、他面側樹脂３０は、第１の方向Ｘに加えて第１の方向Ｘと交差する基板１０の他面１２に沿った第２の方向Ｙにも連続して延びる細長棒状の部分を有するものとして構成されている。

ここでは、第１の方向Ｘは、上記図１と同様、基板１０の長辺方向であり、第２の方向Ｙは基板１０の短辺方向であり、他面側樹脂３０全体として魚の骨形状となっている。この場合も、図示しないスリット１３が他面側樹脂３０に対応した形状で設けられている。そして、本例によれば、第１の方向Ｘに加えて第２の方向Ｙへの基板１０の反りが抑制されるため、長辺方向および短辺方向への反り防止が期待できる。

なお、他面側樹脂３０の本数や配置パターンは、抑制したい反り方向や反り量に合わせて、種々の変更が可能であり、上記図３の各例に限定されるものではない。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について図４を参照して述べる。上記各実施形態では、スリット１３は、他面側樹脂３０の形状に応じて連続した細長形状とされていたが、図４に示されるように、不連続なもの、つまり、複数個のスリット１３が他面側樹脂３０の形状に対応して配置されたものであってもよい。

この場合でも、上記図２に示される樹脂形成工程時に、基板１０の他面１２のうち隣り合うスリット１３の間で他面側樹脂３０がつながるように、樹脂のはみ出しを行えば、上記同様の連続した細長い形状の他面側樹脂３０が形成される。なお、図４には、できあがり後の他面側樹脂３０を破線にて示してある。

また、本実施形態によれば、スリット１３を不連続的に配置することにより、基板１０の配線領域がスリット１３によって分断されるのを、極力回避することが可能になるという利点もある。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について図５を参照して述べる。本実施形態は、多連基板１への応用例を示すものである。この多連基板１は、最終的には、図５（ａ）、（ｂ）中の一点鎖線に示されるダイシングラインＤＬにてカットされ、個片化されて図５（ｃ）に示される１個の基板１０となるものである。

この場合、多連基板１には、ダイシングラインＤＬに対応した部位にスリット１３を設けておき、その後、この多連基板１に対して上記図２と同様の樹脂成形工程を行い、一面側封止樹脂２０および他面側樹脂３０を形成する。その後は、ダイシングラインＤＬにて、樹脂とともに多連基板１をカットして１個の基板１０単位に分割する。

本実施形態によれば、多連基板１の反りを防止できるが、ダイシングラインＤＬにて他面側樹脂３０を形成するので、個々の基板１０単位においても基板の反りを抑制できる。また、分割後においては、図５（ｃ）に示されるように、１個の基板１０の端部を樹脂で覆う構成となるので、樹脂と基板１０との剥離防止の点で好ましい。なお、多連基板１のスリット１３は、多連基板１がスリット１３によって分離しないものであれば、図５の例に限定されるものではない。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について図６を参照して述べる。図６に示されるように、他面側樹脂３０の一部の幅を変えることにより、電子装置を筺体等に搭載するときの位置決め部３１として構成してもよい。

図６では、位置決め部３１は、他面側樹脂３０の一部を突出させた突出部として構成されているが、当該一部を凹ませた、すなわち幅を細くした凹部として位置決め部３１を構成するようにしてもよい。その他、位置決め部３１としては、形状変更が視認できるものであればよく、任意の形状が可能である。

なお、位置決め部３１を形成することは、たとえばスリット１３の形状を変更したり、上記図２に示した下型１２０の凹部１４０の形状を変更したりすれば、実現できることは言うまでもない。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態について図７を参照して述べる。上記各実施形態に示した電子装置は、ハーフモールド構造であり、基板１０の他面１２側にて筺体等に搭載されるものである。

本実施形態では、図７に示されるように、他面側樹脂３０を筺体２００に搭載する際の固定に使用するようにしたものである。具体的には、図７に示されるように、筺体２００に他面側樹脂３０に対応した形状の溝２０１を設ける。そして、この溝２０１に対して当該溝２０１の一端側から他面側樹脂３０を嵌め込み、溝２０１内を他面側樹脂３０が滑るように移動させることで、固定を完了させる。

ここでは、図７に示されるように、他面側樹脂３０の断面形状は基板１０の他面１２から離れる方向に拡がる台形をなし、溝２０１もそれに対応する断面台形とすることで、両者の固定を強固にしている。なお、これら他面側樹脂３０および溝２０１の断面形状は、適宜変更可能である。

（第７実施形態）
本発明の第７実施形態について図８を参照して述べる。本実施形態は、上記第６実施形態と同様、他面側樹脂３０を筺体２００の溝２０１に嵌め込むことで、筺体２００に電子装置を搭載固定するものである。

ここで、本実施形態では、図８に示されるように、他面側樹脂３０の厚さを変えることで、電子装置の筺体２００からの高さｄを任意に調整することができる。この他面側樹脂３０の厚さは、上記図２に示した下型１２０の凹部１４０の形状により容易に規定することができる。

（第８実施形態）
本発明の第８実施形態について図９を参照して述べる。本実施形態は、上記図２に示した樹脂成形工程に用いる金型２００を一部変形したものである。

金型２００に基板１０を設置するとき、基板１０の他面１２と下型１２０とは、当該下型１２０の凹部１４０以外では隙間なく接触していることが必要である。仮に凹部１４０以外に隙間があると、スリット１３から基板１０の他面１２にはみ出した樹脂が、その隙間に入り込み、樹脂バリとなる。

特に、元々、基板１０に反りが生じている場合には、基板１０の他面１２と下型１２０との間に上記隙間が生じやすい。そこで、本実施形態では、図９に示されるように、下型１２０に吸着孔１５０を設け、そこからポンプ等で吸引するものとしている。

そうすることで、基板１０に反りが生じていても、吸着孔１５０からの吸着力により、基板１０を下型１２０に隙間なく接触させことができ、上記樹脂バリを発生させることなく、他面側樹脂３０を成形することが可能になる。

（第９実施形態）
本発明の第９実施形態について図１０を参照して述べる。本実施形態も、上記図２に示した樹脂成形工程に用いる金型２００を一部変形したものであり、上記第８実施形態と同様、基板１０を下型１２０に隙間なく接触させ、上記樹脂バリの発生を防止するものである。

図１０（ａ）に示される第１の例では、基板１０の他面１２のうち下型１２０との接触部に低弾性の樹脂等よりなる緩衝部材３００を設けておき、基板１０を金型１００に設置する際に、この緩衝部材３００を介して基板１０を下型１２０に接触させる。

図１０（ｂ）に示される第２の例では、下型１２０のうち基板１０の他面１２との接触部に緩衝部材３００を設けておき、基板１０を金型１００に設置する際に、この緩衝部材３００を介して基板１０を下型１２０に接触させる。

この図１０の両例によれば、緩衝部材３００を介して基板１０と下型１２０とを接触させることにより、基板１０の他面１２と下型１２０との密着性を高め、上記樹脂バリを防ぐことができる。

（他の実施形態）
ここで、一面側封止樹脂２０の封止形態は、上記図１１に示されるようなものであってもよい。電子装置としては、ハーフモールド構造を基本とするものであるから、一面側封止樹脂２０は、基板１０よりも一回り大きく基板１０の側面まで封止しているものであってもよい。

また、基板１０としては、プリント基板等の樹脂基板に限定するものではなく、たとえばセラミック基板でもよい。

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
１１ 基板の一面
１２ 基板の他面
１３ スリット
２０ 一面側封止樹脂
３０ 他面側樹脂
Ｘ 第１の方向

Claims (3)

1. 基板（１０）と、
   前記基板の一面（１１）側に設けられ当該一面側を封止する一面側封止樹脂（２０）と、を備え、
   前記基板には、当該基板の一面側から他面（１２）側に貫通するスリット（１３）が設けられており、
   前記基板の他面側では、前記一面側封止樹脂の一部が、前記スリットを介して前記基板の他面側にはみ出すことにより、前記一面側封止樹脂と同一材料よりなる他面側樹脂（３０）として構成されており、
   前記他面側樹脂は、前記基板の他面に沿った第１の方向（Ｘ）への前記基板の反りを抑制するために当該第１の方向に延びる連続した細長い棒状をなすものとされていることを特徴とする電子装置。
2. 前記他面側樹脂は、前記一面側封止樹脂よりも厚いものであることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
3. 前記他面側樹脂は、前記第１の方向に加えて前記第１の方向と交差する前記基板の他面に沿った第２の方向（Ｙ）にも連続して延びる細長棒状の部分を有するものであり、前記第１の方向に加えて前記第２の方向への前記基板の反りも抑制するものとされていることを特徴とする請求項１または２に記載の電子装置。

Images