JP2014150128A - 電子装置 - Google Patents

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典久 今泉
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Abstract

【課題】基板の一面をモールド樹脂で封止するとともに基板の一面にモールド樹脂より露出する実装部品を搭載してなる電子装置において、サポートピンを用いることなく当該実装部品の振動防止を適切に実現する。
【解決手段】基板10と、基板10の一面11を封止するモールド樹脂20と、基板10の一面11に搭載されモールド樹脂20より露出する実装部品30と、を備え、モールド樹脂20には、表面から基板10の一面11に到達する孔部21が設けられ、実装部品30は、孔部21に挿入されて基板10に接続されており、実装部品30は、孔部21の内壁22に接触することで当該内壁22により変位を規制されている。
【選択図】図1

Description

本発明は、基板の少なくとも一面をモールド樹脂で封止するとともに基板の一面にモールド樹脂より露出する実装部品を搭載してなる電子装置に関する。
従来より、たとえば特許文献1には、基板の一面に実装部品を搭載し、この実装部品の振動防止用のサポートピンを基板にはんだ付けしてなる電子装置が提案されている。
しかしながら、この電子装置では、振動防止用の専用のサポートピンが必要であることに加え、このサポートピンを基板にはんだ付けする必要があり、コストや手間がかかっていた。
特開平6−82323号公報
本発明者は、基板の少なくとも一面をモールド樹脂で封止してなる構成の電子装置において、さらに、モールド樹脂で封止されずにモールド樹脂より露出する実装部品を、基板の一面に搭載してなる電子装置について検討を行った。
この場合、単純には、実装部品は、基板の一面のうちモールド樹脂の外側の部位に設けることになるので、上記特許文献1と同様のサポートピンを用いる必要が生じる。しかも、この場合、実装部品の配置領域については、モールド樹脂の外側であることが必要となり、制約が生じる。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、基板の少なくとも一面をモールド樹脂で封止するとともに基板の一面にモールド樹脂より露出する実装部品を搭載してなる電子装置において、サポートピンを用いることなく当該実装部品の振動防止を適切に実現できるように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)を封止するモールド樹脂(20)と、基板の一面に搭載されモールド樹脂で封止されずにモールド樹脂より露出する実装部品(30、60〜90)と、を備え、
当該モールド樹脂には、表面から基板の一面に到達する孔部(21)が設けられ、実装部品は、孔部に挿入されて基板に接続されており、実装部品は、孔部の内壁(22)に接触することで当該内壁により変位を規制されていることを特徴とする電子装置が提供される。
それによれば、実装部品は、モールド樹脂の孔部に挿入されて基板に接続されるとともに、孔部の内壁に接触することで当該内壁により変位が規制されるから、サポートピンを用いることなく実装部品の振動防止を適切に実現することができる。
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、孔部の内壁の一部は、孔部内に突出する突起(23)を構成しており、実装部品は、突起の先端側に接触していることを特徴とする。
このように、孔部の内壁の一部を突起で構成することにより、実装部品と孔部の内壁との接触が容易となる。
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、孔部の内壁には、凹凸形状をなす孔部側凹凸部(21a、21b)が形成されており、実装部品の外面には、孔部側凹凸部に対応した凹凸形状をなす部品側凹凸部(30a、30b)が形成されており、孔部側凹凸部と部品側凹凸部とが噛み合って接触した状態とされていることを特徴とする。
それによれば、これら孔部側凹凸部と前記部品側凹凸部との噛み合いにより、孔部の内壁による実装部品の変位の規制を有効に行うことができる。
また、請求項4に記載の発明では、請求項1ないし3のいずれか1つに記載の電子装置において、孔部の内壁は、開口部側から基板の一面側に向かって孔径が小さくなるようにテーパ面とされており、このテーパ面である内壁に、実装部品が接触していることを特徴とする。それによれば、実装部品を孔部に挿入しやすいという利点がある。
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。
本発明の第1実施形態にかかる電子装置を示す概略断面図である。 図1に示される電子装置における孔部の開口形状のバリエーションを示す概略平面図である。 図1に示される電子装置における孔部の開口形状のもう一つのバリエーションを示す概略平面図である。 本発明の第2実施形態にかかる電子装置における孔部の開口形状を示す概略平面図である。 本発明の第3実施形態にかかる電子装置を示す概略断面図である。 本発明の第3実施形態にかかる電子装置の他の例を示す概略断面図である。 本発明の第4実施形態にかかる電子装置を示す概略断面図である。 本発明の第5実施形態にかかる電子装置の要部を示す図であり、(a)は概略断面図、(b)は(a)中の実装部品のA矢視図、(c)は(a)中の実装部品のB矢視図である。 本発明の第5実施形態にかかる他の例としての電子装置の要部を示す図であり、(a)は概略断面図、(b)は(a)中の実装部品のC矢視図、(c)は(a)中の実装部品のD矢視図である。 本発明の第6実施形態にかかる電子装置の要部を示す概略断面図である。 本発明の第6実施形態にかかる他の例としての電子装置の要部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の要部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実施形態にかかる電子装置について、図1〜図3を参照して述べる。この半導体装置は、たとえば自動車などの車両に搭載され、車両用の各種電子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、基板10と、基板10の一面11を封止するモールド樹脂20と、基板10の一面11に搭載されモールド樹脂20で封止されずにモールド樹脂20より露出する実装部品30と、を備えて構成されている。
基板10は、本実施形態では、プリント基板等の樹脂よりなる樹脂基板であり、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ある。この基板10は図示しない配線が設けられた配線基板として構成されるもので、単層基板でもよいし多層基板でもよい。
基板10の一面11には、Cuに代表される導体金属等よりなるランド13が、設けられている。このランド13は、部品実装用のものであり、ランド13上には、ICチップやトランジスタ素子等よりなる半導体チップ40や、チップコンデンサや抵抗素子等よりなる受動素子50が、はんだ16等のダイボンド材を介して搭載されている。
そして、モールド樹脂20は、基板10の一面11上に設けられており、これら半導体チップ40および受動素子50、および基板10の一面11を被覆している。このようなモールド樹脂20は、エポキシ樹脂等の通常のモールド材料よりなるものであり、トランスファーモールド法、コンプレッションモールド法あるいはディスペンス法等の方法により形成されている。
なお、基板10の一面11に搭載されてモールド樹脂20で封止される被封止部品としては、半導体チップ40や受動素子50に限定されるものではなく、その他の電子部品等であってもよい。
そして、このモールド樹脂20は、被封止部品40、50を封止するに十分な厚さを持って、基板10の一面11上に配置されている。そして、本実施形態の電子装置S1においては、図1に示されるように、モールド樹脂20には、表面から基板10の一面11に到達する孔部21が設けられている。
つまり、孔部21は、モールド樹脂20の厚さ方向にてモールド樹脂20を貫通する貫通孔として構成されている。このような孔部21は、モールド樹脂20の成形時に金型等によって型成形したり、モールド樹脂20の成形後に切削加工やエッチング加工等を行ったりすることで、形成される。
そして、実装部品30は、この孔部21に挿入されて基板10に接続されている。本実施形態では、この実装部品30は、たとえば電解コンデンサやコイル等のスルーホール実装部品であり、孔部21には挿入されているが、モールド樹脂20からは露出した状態で基板10の一面11に搭載されている。
ここで、基板10のうち孔部21に位置する部位には、実装部品30のピン31が挿入される貫通孔としてのスルーホール14が設けられている。ここで、スルーホール14の内面および縁部には、Cu等の導体金属よりなる電極15が設けられている。そして、スルーホール14に挿入された実装部品30のピン31は、はんだ16を介して電極15と機械的および電気的に接続されている。これにより実装部品30と基板10とがスルーホール14にて接続されている。
また、実装部品30は、孔部21の内壁22に接触することで当該内壁22により変位を規制されている。ここでは、実装部品30は、図1に示されるように、一部が孔部21に挿入されて内壁22に接触し、残部は孔部21より突出している。もちろん、実装部品30のサイズによっては、実装部品30の全体が孔部21に入り込んでいるものであってもよい。
このような実装部品30は、孔部21に介して圧入等の方法により挿入される。そして、実装部品30が内壁22に接触しているので、実装部品30の振動は、基板10の一面11に平行な方向(つまり基板平面方向)に対して孔部21の範囲内に規制される。また、圧入によって実装部品30が内壁22に締め付けられている状態とすれば、基板10厚さ方向における実装部品30の変位も規制可能となり、望ましい。
ここで、実装部品30と孔部21の内壁22との接触箇所は、図2(a)、図3(b)に示されるように、孔部21への挿入方向(つまり孔部21の深さ方向)を軸として、実装部品30の全周に接触する場合でもよいし、図2(b)、図3(a)に示されるように実装部品30表面の軸回りの一部に接触する場合でもよい。後者の場合には、上記変位規制の点から2箇所以上の接触が望ましい。
また、図2では、円筒形状の実装部品30を、(a)開口形状が円形(つまり丸孔)の孔部21と(b)開口形状が四角形(つまり角孔)の孔部21とに挿入した状態を示している。一方、図3では、角筒形状の実装部品30を(a)開口形状が円形の孔部21と(b)開口形状が四角形の孔部21とに挿入した状態を示している。
しかし、実装部品30と孔部21の内壁22とが接触して実装部品30の変位が規制されるならば、実装部品30および孔部21の形状やサイズ、また、当該両者30、22の接触形態については、図2、図3以外のバリエーションも適宜可能であることはもちろんである。
このような本実施形態の電子装置S1の製造方法は次のとおりである。まず、上記スルーホール14を有する基板10を用意する(基板用意工程)。スルーホール14はエッチングやプレス等により、スルーホール14の電極15はメッキ等により形成される。そして、この基板10の一面11に上記した被封止部品40、50を搭載し、基板10と接続する(被封止部品搭載工程)。
そして、このものについて、被封止部品40、50を封止するように基板10の一面11にモールド樹脂20を形成する(モールド工程)。また、このモールド樹脂20に対して孔部21を形成する(孔部形成工程)。ここで、孔部21は、上記したように型成形や切削、エッチング等により形成する。
続いて、孔部21に実装部品30を圧入等により挿入して、実装部品30を孔部21の内壁22に接触させるとともに、実装部品30のピン31をスルーホール14に挿入する(実装部品挿入工程)。その後は、基板10の他面12側から、スルーホール14内にはんだ16を注入して、はんだ付けすることにより、実装部品30を基板10に接続する(実装部品接続工程)。こうして、本実施形態の電子装置S1ができあがる。
ところで、本実施形態によれば、実装部品30は、モールド樹脂20の孔部21に挿入されてモールド樹脂20より露出した状態で基板10に接続されるとともに、孔部21の内壁22に接触することで内壁22により変位が規制されるから、従来のようなサポートピンを用いることなく実装部品30の振動防止を適切に実現することができる。
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態にかかる電子装置について、図4を参照して、上記第1実施形態との相違点を中心に述べる。
図4に示されるように、本実施形態では、孔部21の内壁22の一部が、孔部21内に突出する突起23を構成している。そして、実装部品30は、この突起23の先端側に接触している。つまり、実装部品30と孔部21の内壁22との接触は、この突起23において行われている。
これにより、本実施形態においても、孔部21の内壁22に接触することで、内壁22により実装部品30の変位が規制され、実装部品30の振動を防止することができる。また、このような突起23を構成した場合、実装部品30と孔部21の内壁22との接触が、実装部品30の全周接触ではなく、部分的接触となる。
ここで、上記図2(b)および図3(a)に示されるように孔部21の内壁22に突起を設けない構成でも、当該部分的接触が実現されるが、この場合、当該部分的接触を実現するためには、実装部品30のサイズと孔部21の開口サイズとを精度良く形成することが必要となる。
これに対して、本実施形態では、実装部品30を孔部21に圧入するときに、この突起23の先端側を実装部品30で潰しながら圧入することができる。そのため、上記部分的接触を実現するにあたって、当該圧入を容易に行えるから、実装部品30のサイズと孔部21の開口サイズとの高精度な制御を不要にできる。
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態にかかる電子装置について、図5、図6を参照して、上記第1実施形態との相違点を中心に述べる。
図5に示される例では、孔部21の内壁22には、凹形状をなす孔部側凹部21aが形成されており、実装部品30の外面には、孔部側凹部21aに対応した凸形状をなす部品側凸部30aが形成されている。そして、これら孔部側凹部21aと部品側凸部30aとが噛み合って接触した状態とされている。
また、図6に示される例では、孔部21の内壁22には、凸形状をなす孔部側凸部21bが形成されており、実装部品30の外面には、孔部側凸部21bに対応した凹形状をなす部品側凹部30bが形成されている。そして、これら孔部側凸部21bと部品側凹部30bとが噛み合って接触した状態とされている。
これら図5および図6に示されるように、本実施形態では、孔部21の内壁22には、凹凸形状をなす孔部側凹凸部としての孔部側凹部21aまたは孔部側凸部21bが、形成されており、一方、実装部品30の外面には、孔部側凹凸部21a、21bに対応した凹凸形状をなす部品側凹凸部としての部品側凸部30aまたは部品側凹部30bが、形成されている。
そして、これら孔部側凹凸部21a、21bと部品側凹凸部30a、30bとが噛み合って接触した状態とされている。そのため、本実施形態によれば、これらの噛み合いにより、孔部21の内壁22による実装部品30の変位の規制をより有効に行うことが可能とされる。
図5、図6に示される本実施形態の構成は、孔部21に実装部品30を圧入することで、上記両凹凸部21a、21b、30a、30bを強制的に嵌合させる方法、いわゆるスナップフィットと同様の方法により形成される。
なお、このような実装部品30と孔部21の内壁22との噛み合い箇所、すなわち嵌合部は、孔部21の内壁22および実装部品30の全周に設けられていてもよいし、孔部21の内壁22および実装部品30周りの一部に設けられていてもよい。
ここで、孔部側凹凸部21a、21bは上記した型成形、切削、エッチング等により形成される。また、部品側凹凸部30a、30bは、たとえば実装部品30の外表面を構成する樹脂やセラミックの部分に、形成すればよい。
また、本第3実施形態は、上記第2実施形態とも組み合わせが可能である。この場合、たとえば、上記両凹凸部21a、21b、30a、30bによる実装部品30と孔部21の内壁22との嵌合部以外の部位にて、更に孔部21の内壁22に上記同様の突起23を設け、この突起23を実装部品30に接触させた構成とすればよい。
(第4実施形態)
本発明の第4実施形態にかかる電子装置について、図7を参照して、上記第1実施形態との相違点を中心に述べる。
図7に示されるように、本実施形態では、孔部21の内壁22は、当該孔部21の開口部側から基板10の一面11側に向かって孔径が小さくなるようにテーパ面とされている。そして、孔部21に挿入された実装部品30は、このテーパ面である内壁22に接触している。
本実施形態によれば、孔部21の内壁22を上記テーパ状とすることにより、実装部品30を孔部21に挿入しやすいという利点がある。なお、このテーパ面としての内壁22においても、上記第2実施形態のような突起23を設けたり、上記第3実施形態のような孔部側凹凸部21a、21bを設け且つ実装部品30側に部品側凹凸部30a、30bを設けたりしてもよい。それによれば、これら突起23や両凹凸部21a、21b、30a、30bによる上記同様の効果が更に期待できる。
また、上記第1〜第4の各実施形態においては、実装部品30は、電解コンデンサやコイル等のスルーホール実装部品であり、基板10のスルーホール14に接続されるピン31を有するものであった。これに対して、以下の第5〜第7の各実施形態は、実装部品30として当該スルーホール実装部品以外の実装部品60、70、80、90を採用した例を示すものである。
(第5実施形態)
本発明の第5実施形態にかかる電子装置について、図8、図9を参照して、上記第1実施形態との相違点を中心に述べる。なお、図8(a)、図9(a)では、基板10のスルーホール14は示してあるが、このスルーホール14に設けられた電極15については図示を省略してある。また、図8(a)、図9(a)では、コネクタ60は孔部21に挿入前の状態として示されている。
本実施形態では、実装部品として外部との電気的接続を行うコネクタ60を採用している。このコネクタ60は、基板10のスルーホール14に接続される複数の基板接続用ピン61と、外部と接続される複数の外部接続用ピン62とを備えている。なお、これら各ピン61、62は、樹脂よりなるコネクタ60の本体にインサート成形により一体化されている。
ここで、図8に示される例では、複数の基板接続用ピン61毎に、当該ピン61の根元側を封止するコネクタ本体の樹脂が分かれて形成されている。そのため、モールド樹脂20の孔部21として、この分かれたコネクタ本体部分に対応した開口形状のものが、複数の基板接続用ピン61毎に独立して設けられている。
一方、図9に示される例では、複数の基板接続用ピン61の根元側は、図8とは逆に分かれることなく一括してコネクタ本体の樹脂により封止されている。そのため、モールド樹脂20の孔部21として、当該ピン61の根元側の封止部分に対応した開口形状のものが、複数の基板接続用ピン61が一括して挿入される共通の1個の孔として設けられている。
これら図8、図9においては、コネクタ60は、孔部21に挿入され、基板接続用ピン61がスルーホール14にてはんだ付けされることによって、基板10に接続されるようになっている。そして、コネクタ60の本体が孔部21の内壁22に接触することで当該内壁22により、コネクタ60の変位が規制されるようになっている。
(第6実施形態)
本発明の第6実施形態にかかる電子装置について、図10、図11を参照して、上記第1実施形態との相違点を中心に述べる。なお、図10、図11では、基板10のスルーホール14は示してあるが、このスルーホール14に設けられた電極15およびはんだ16については図示を省略してある。
本実施形態では、実装部品として外部との電気的接続を行う配線部材70、80を採用している。図10に示される例では、配線部材70は、Cu等よりなる電線71を樹脂よりなる配線被覆72で被覆してなるものである。
そして、この配線部材70は、モールド樹脂20の孔部21に挿入され、配線被覆72より突出する電線71が、基板10のスルーホール14にはんだ付けされて接続されている。また、配線部材70のうち配線被覆72が孔部21の内壁22に接触することにより、配線部材70の変位が内壁22によって規制されている。
一方、図11に示される例では、配線部材80は、ケーブルやバスバー等の金属よりなる棒状のものであり、スルーホール14に接続される先端側が段差を有して細くなっているものである。
この場合、この配線部材80は、モールド樹脂20の孔部21に挿入され、細い部分である先端側が、基板10のスルーホール14にはんだ付けされて接続されている。そして、配線部材80のうち太い部分が孔部21の内壁22に接触することにより、配線部材80の変位が内壁22によって規制されている。
(第7実施形態)
本発明の第5実施形態にかかる電子装置について、図12を参照して、上記第1実施形態との相違点を中心に述べる。
本実施形態では、モールド樹脂20より露出する実装部品として、ICチップやミニモールドIC等の表面実装部品90を採用している。この場合、孔部21にて露出する基板10の一面11には、上記スルーホール14は不要であり、電極15は表面実装部品90に対応した形態で基板10の一面11に設けられている。
この場合、電極15上にはんだ16を設け、その上に孔部21を介して表面実装部品90を搭載し、はんだ付けを行うことにより、本実施形態の電子装置が形成される。こうして、本実施形態においても、表面実装部品90は孔部21に挿入されて基板10に接続され、孔部21の内壁22に接触することで当該内壁22により変位を規制されている。
ところで、第5〜第7の各実施形態では、上記第1実施形態に対して実装部品を変更した点を中心に述べたが、第5〜第7の各実施形態は、実装部品を変更しただけのものであるから、上記第1実施形態以外にも、上記第2〜第4の各実施形態とも組み合わせて適用が可能であることはもちろんである。
(他の実施形態)
なお、基板10の材質は特に限定するものではなく、上記した樹脂基板以外にも、可能ならばセラミック基板、あるいは金属基板等であってもよい。
また、1個の基板10に対して、モールド樹脂20で封止されない実装部品30、60〜90が複数個搭載されていてもよく、この場合には、各実装部品について上記各実施形態に示した孔部21への挿入形態を採用すればよい。
また、上記各実施形態では、モールド樹脂20は基板10の一面11のみを封止するハーフモールド構造であったが、基板10の一面11に加えて更に基板10の他面12も、モールド樹脂20で封止する構造であってもよい。この場合、たとえば基板10の他面12にも電子部品等を搭載し、この他面12側の電子部品をモールド樹脂20で封止するような構成とされる。
さらに、基板10の他面12側もモールド樹脂20封止した場合、当該他面12側にも実装部品30、60〜90を搭載してもよい。この場合、当該他面12側のモールド樹脂20にも上記孔部21を設け、この孔部21に実装部品30、60〜90を挿入して振動防止を行うようにすればよい。
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
20 モールド樹脂
21 孔部
22 孔部の内壁
30 実装部品
60 実装部品としてのコネクタ
70 実装部品としての配線部材
80 実装部品としての配線部材
90 実装部品としての表面実装部品

Claims (4)

  1. 基板(10)と、
    前記基板の一面(11)を封止するモールド樹脂(20)と、
    前記基板の一面に搭載され前記モールド樹脂で封止されずに前記モールド樹脂より露出する実装部品(30、60〜90)と、を備え、
    前記モールド樹脂には、表面から前記基板の一面に到達する孔部(21)が設けられ、
    前記実装部品は、前記孔部に挿入されて前記基板に接続されており、
    前記実装部品は、前記孔部の内壁(22)に接触することで当該内壁により変位を規制されていることを特徴とする電子装置。
  2. 前記孔部の内壁の一部は、前記孔部内に突出する突起(23)を構成しており、
    前記実装部品は、前記突起の先端側に接触していることを特徴とする請求項1に記載の電子装置。
  3. 前記孔部の内壁には、凹凸形状をなす孔部側凹凸部(21a、21b)が形成されており、
    前記実装部品の外面には、前記孔部側凹凸部に対応した凹凸形状をなす部品側凹凸部(30a、30b)が形成されており、
    前記孔部側凹凸部と前記部品側凹凸部とが噛み合って接触した状態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。
  4. 前記孔部の内壁は、開口部側から前記基板の一面側に向かって孔径が小さくなるようにテーパ面とされており、
    このテーパ面である前記内壁に、前記実装部品が接触し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つに記載の電子装置。
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