JP2015076548A - 電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】平面方向の体格が大型化することを抑制できる電子装置を提供する。【解決手段】第１基板１０の一面１１に第１電子部品３０を搭載すると共に、第１電子部品３０および第１基板１０の一面１１をモールド樹脂６０で封止する。また、第１基板１０の他面１２に第２基板２０の他面２２を接合することにより、第１、第２基板１０、２０を電気的に接続する。そして、第２基板２０の一面２１に第１電子部品３０と異なる第２電子部品５０を搭載する。【選択図】図１

Description

本発明は、第１基板の一面に電子部品が搭載されると共に当該一面および電子部品がモールド樹脂で封止され、第１基板のうち一面と反対側の他面に第２基板が接合された電子装置に関するものである。

従来より、この種の電子装置として、次のようなものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

すなわち、この電子装置は、配線パターンが形成された配線基板等の第１、第２基板が接合され、第１、第２基板が電気的に接続されている。そして、第１基板のうち第２基板側と反対側の一面には、複数の電子部品が搭載されている。

特開２００７−２４３２２３号公報

ところで、上記のような電子装置では、複数の電子部品の１つとして耐環境性（耐腐食性）の低い半導体素子等の電子部品を搭載する場合、当該電子部品の耐環境性を向上させるためにモールド樹脂によって耐環境性の低い電子部品を封止する場合がある。

しかしながら、複数の電子部品として耐環境性の低い電子部品と共に電解コンデンサ等の外部圧力に対する耐性が低い電子部品を搭載する場合には、モールド樹脂を形成する際の成形圧によって外部圧力に対する耐性が低い電子部品が破壊されてしまう可能性がある。このため、耐環境性の低い電子部品および外部圧力に対する耐性が低い電子部品を搭載した電子装置とする場合、第１基板の一面に各電子部品を離間して配置し、耐環境性の低い電子部品のみをモールド樹脂によって封止することが考えられる。

しかしながら、このような電子装置では、平面方向の体格が大型化するという問題がある。

本発明は上記点に鑑みて、平面方向の体格が大型化することを抑制できる電子装置を提供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、一面（１１）および一面と反対側の他面（１２）を有する第１基板（１０）と、第１基板の一面に搭載される第１電子部品（３０）と、第１電子部品および第１基板の一面を封止するモールド樹脂（６０）と、一面（２１）および当該一面と反対側の他面（２２）を有し、当該他面が第１基板の他面と対向していると共に第１基板の他面と接合されることで第１基板と電気的に接合され、一面がモールド樹脂から露出している第２基板（２０）とを備え、第２基板の一面には、第１電子部品と異なる第２電子部品（５０）が搭載されていることを特徴としている。

これによれば、第１基板の一面のうちモールド樹脂に封止されない部分に第２電子部品を搭載する場合と比較して、平面方向の体格が大型化することを抑制できる。

この場合、請求項２に記載の発明のように、第２電子部品は、第１電子部品より外部圧力に対する耐性が低いものを用いることができる。

また、請求項３に記載の発明のように、第１電子部品は、半導体素子であり、第２電子部品は、電解コンデンサであり、第２基板の一面のうち第１電子部品と対向する部分に搭載されているものとすることができる。

これによれば、半導体素子の近傍にπ型やＴ型フィルターを構成する電解コンデンサを配置することができるため、半導体素子にノイズが印加されることを抑制できる。

また、請求項４に記載の発明のように、第１電子部品は、発熱素子であり、第２基板には、第１電子部品と対向する部分に、当該第２基板を構成する樹脂材料よりも熱伝導率が高い金属体（８０）が配置されているものとすることができる。

これによれば、金属体を介して発熱素子で発生する熱を放出できる。このため、発熱素子の放熱性を向上でき、発熱素子に動作不良が発生することを抑制できる。

なお、この欄および特許請求の範囲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ものである。

本発明の第１実施形態における電子装置の断面図である。 図１に示す電子装置の概略回路図である。 本発明の第２実施形態における電子装置の断面図である。 本発明の第２実施形態の変形例における電子装置の断面図である。 本発明の第３実施形態における電子装置の断面図である。 本発明の第４実施形態における電子装置の断面図である。 本発明の第５実施形態における電子装置の断面図である。

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、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。なお、本実施形態の電子装置は、例えば、自動車等の車両に搭載され、車両用の各種電子装置を駆動するために適用されると好適である。

図１に示されるように、電子装置は、第１、第２基板１０、２０と、電子部品３０〜５０と、第１基板１０の一面１１側を封止するモールド樹脂６０とを備えている。

第１、第２基板１０、２０は、それぞれ一面１１、２１と、当該一面１１、２１の反対面となる他面１２、２２とを有する板状部材とされ、本実施形態では平面形状が矩形状とされている。

本実施形態の第１、第２基板１０、２０は、エポキシモールド樹脂等の樹脂材料をベースとした貫通基板やビルドアップ基板等の配線基板によって構成されている。そして、第１、第２基板１０、２０には、内層配線もしくは表層配線等によって構成される図示しない配線パターンが形成されている。また、第１、第２基板１０、２０には、各一面１１、２１にランド１３、２３が形成されていると共に、他面１２、２２にランド１４、２４が形成されている。なお、ランド１３、１４、２３、２４は、配線パターンと接続されているか、もしくは配線パターンの一部によって構成されている。

そして、第１、第２基板１０、２０は、互いの他面１２、２２が対向するように配置され、各他面１２、２２に形成されたランド１４、２４の間に導電性接着剤やはんだ等の導電性部材７０が配置されて電気的に接合されている。なお、図１では、特に図示していないが、第１基板１０と第２基板２０との間に、エポキシ樹脂や、エポキシ樹脂にガラスフィラーを含有させたアンダーフィル等が充填されていてもよい。

電子部品３０、４０は、モールド樹脂６０に封止できる表面実装部品やスルーホール実装部品等である。例えば、電子部品３０としては、マイコンや制御素子もしくはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）等の耐環境性が低い半導体素子が挙げられる。また、電子部品４０としては、チップ抵抗、チップコンデンサ、水晶振動子等が挙げられ、モールド樹脂６０に封止でき、電子部品３０より耐環境性が高いものが挙げられる。なお、本実施形態では、電子部品３０が本発明の第１電子部品に相当している。

そして、電子部品３０、４０は、はんだ等のダイボンド材１５やボンディングワイヤ１６により、第１基板１０のランド１３に接続されている。また、本実施形態では、電子部品４０は、電子部品３０より耐環境性が高いものであり、はんだ等のダイボンド材２５により、第２基板２０のランド２３にも接続されている。

電子部品５０は、モールド樹脂６０に封止できない表面実装部品やスルーホール実装部品等である。例えば、このような電子部品５０としては、電解コンデンサやインダクタ等が挙げられ、本実施形態では、電解コンデンサが用いられている。

なお、モールド樹脂６０に封止できない電子部品５０とは、外部圧力に対する耐性が低く、モールド樹脂６０を形成する際の成形圧によって破壊される可能性があるものや、部品高さが高すぎてモールド樹脂６０に封止できないものである。また、本実施形態では、電子部品５０が本発明の第２電子部品に相当している。

そして、電子部品５０は、ダイボンド材２５により、第２基板２０のランド２３に接続されている。本実施形態では、電子部品（電解コンデンサ）５０は、第２基板２０の一面２１のうち電子部品（半導体素子）３０と対向する部分に搭載されている。

モールド樹脂６０は、第１基板１０の一面１１および電子部品３０、４０を封止するように形成されている。つまり、第１基板１０と第２基板２０との間、および第２基板２０の一面２１はモールド樹脂６０から露出している。

このようなモールド樹脂６０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るものであり、エポキシモールド樹脂等の熱硬化性モールド樹脂等より構成されている。

以上説明したように、本実施形態の電子部品では、モールド樹脂６０に封止できない電子部品５０は、第２基板２０の一面２１に搭載されている。このため、電子部品５０を第１基板１０の一面１１のうちモールド樹脂６０から露出する部分に搭載する場合と比較して、平面方向の体格が大型化することを抑制できる。

また、第２基板２０の一面２１のうち電子部品５０が搭載されない領域には、電子部品３０より耐環境性が高い電子部品４０が搭載されている。このため、第２基板２０のうち電子部品５０が搭載されない領域を有効利用できる。

さらに、本実施形態では、電子部品（電解コンデンサ）５０は、第２基板２０の一面２１のうち電子部品（半導体素子）３０と対向する部分に搭載されている。つまり、電子部品５０が電子部品３０に近接して配置されている。このため、電子部品５０がノイズの影響を受けることを抑制できる。

すなわち、上記電子装置は、図２に示されるように、電子部品３０がＰＮＰ型バイポーラトランジスタであり、電子部品４０がチップ抵抗である場合、エミッタ端子が電子部品５０と接続される。この場合、電子部品３０の近傍にπ型やＴ型フィルターを構成する電子部品（電解コンデンサ）５０を配置することができるため、電子部品３０にノイズが印加されることを抑制できる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して第２基板２０の構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

図３に示されるように、本実施形態では、第２基板２０は、電子部品３０と対向する部分に貫通孔２０ａが形成されている。そして、当該貫通孔２０ａに第２基板２０を主として構成する樹脂材料よりも熱伝導率（放熱性）の高い銅等の金属体８０が圧入されている。つまり、本実施形態の第２基板２０は、金属インレイ基板とされている。なお、本実施形態では、電子部品３０は、半導体素子としての発熱素子が用いられている。

また、第１基板１０には、他面１２に複数のランド１４が形成されているが、複数のランド１４のうちの少なくとも１部は、他面１２のうち電子部品３０と対向する部分に形成されている。同様に、第２基板２０の他面２２に形成れている複数のランド２４は、少なくとも一部が他面２２のうち電子部品３０と対向する部分に形成されている。

このような電子装置では、金属体８０を介して電子部品（発熱素子）３０で発生する熱を放出できる。このため、電子部品３０の放熱性を向上でき、電子部品３０に動作不良が発生することを抑制できる。

さらに、第１、第２基板１０、２０の他面１２、２２に形成されているランド１４、２４は、少なくとも一部が電子部品３０と対向する部分に形成されている。このため、電子部品３０から発生する熱を効率的に金属体８０に伝達できる。

（第２実施形態の変形例）
上記第２実施形態において、図４に示されるように、金属体８０を第２基板２０に形成された配線パターンと適宜接続し、金属体８０を電子部品５０と接続されるランドとして機能させてもよい。つまり、ダイボンド材２５を介して電子部品５０と金属体８０とを電気的に接続するようにしてもよい。これによれば、電子部品（電解コンデンサ）５０を電子部品（半導体素子）３０に近接して配置でき、上記第１実施形態のように、ノイズの低減を図ることができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、第２実施形態に対して金属体８０を第２基板２０の一面２１に搭載したものであり、その他に関しては第２実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

図５に示されるように、本実施形態では、第２基板２０は、貫通孔２０ａが形成されておらず、一面２１に形成されたランド２３に金属体８０が接続されている。なお、金属体８０は、第２基板２０の一面２１のうち電子部品３０と対向する部分に搭載されている。

このような電子装置としても、金属体８０を介して電子部品３０で発生する熱を放出できるため、上記第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して電子部品５０の構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

図６に示されるように、本実施形態では、電子部品５０として、金属板５１および発熱素子５２が封止されたモールドパッケージが用いられる。具体的には、電子部品５０は、金属板５１の一面５１ａ上に発熱素子５２が搭載され、発熱素子５２は当該発熱素子５２の周囲に配置されたリード５３とボンディングワイヤ５４を介して電気的に接続されている。そして、金属板５１の他面５１ｂおよびリード５３のうちボンディングワイヤ５４との接続部分と反対側の部分（アウターリード部）が露出するように、金属板５１、発熱素子５２およびリード５３のうちボンディングワイヤ５４との接続部分（インナーリード部）がモールド樹脂５５により封止されている。

そして、電子部品５０は、金属板５１が発熱素子５２を挟んで第２基板２０と反対側に位置するように、リード５３が第２基板２０のランド２３とダイボンド材２５を介して接続されている。

このように、電子部品５０としてモールドパッケージを用いた場合においても、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、このような電子装置は、金属板５１の他面５１ｂが金属筐体等に接触するように配置されて用いられる。つまり、金属板５１の他面５１ｂを露出させる必要があるため、上記電子部品５０はモールド樹脂６０に封止できないものとなる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して第１基板１０と第２基板２０との接続構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

図７に示されるように、本実施形態では、第１基板１０には、ランド１４の代わりに、厚さ方向に貫通するスルーホール１７ａにメッキ膜１７ｂが配置されたスルーホール電極１７が形成されている。同様に、第２基板２０には、ランド２４の代わりに、厚さ方向に貫通するスルーホール２６ａにメッキ膜２６ｂが配置されたスルーホール電極２６が形成されている。

なお、メッキ膜１７ｂ、２６ｂは、第１、第２基板１０、２０に形成された配線パターンと接続されているか、もしくは配線パターンの一部によって構成されている。

そして、第１、第２基板１０、２０は、金属棒状の端子９０を介して電気的に接続されている。具体的には、端子９０は、両端部が先端に向かって径が小さくなる先細り形状とされており、各端部がそれぞれスルーホール電極１７、２６に圧入されている。これにより、第１、第２基板１０、２０が電気的に接続されている。

このように端子９０を介して第１、第２基板１０、２０を電気的に接続した電子装置としても、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（他の実施形態）
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。

例えば、上記第１実施形態において、電子部品５０が第２基板２０の一面２１のうち電子部品３０と対向する部分に搭載されていなくてもよい。

また、上記第５実施形態では、端子９０の各端部がスルーホール電極１７、２６に圧入されている例について説明したが、次のようにしてもよい。すなわち、端子９０として各端部に弾性変形可能なプレスフィット部が形成されたものを用い、スルーホール電極１７、２６にプレスフィット部をプレスフィット接続させるようにしてもよい。

さらに、上記各実施形態を組み合わせた電子装置とすることもできる。例えば、上記第４実施液体を上記第２、第３実施形態に組み合わせ、電子部品５０としてのモールドパッケージを第２基板２０の一面２１に搭載してもよい。また、第５実施形態を第２〜第４実施形態に組み合わせ、端子９０を介して第１、第２基板１０、２０を電気的に接続するようにしてもよい。

１０ 第１基板
１１ 一面
１２ 他面
２０ 第２基板
２１ 一面
２２ 他面
３０ 第１電子部品
５０ 第２電子部品
６０ モールド樹脂

Claims (10)

1. 一面（１１）および前記一面と反対側の他面（１２）を有する第１基板（１０）と、
   前記第１基板の一面に搭載される第１電子部品（３０）と、
   前記第１電子部品および前記第１基板の一面を封止するモールド樹脂（６０）と、
   一面（２１）および当該一面と反対側の他面（２２）を有し、当該他面が前記第１基板の他面と対向していると共に前記第１基板の他面と接合されることで前記第１基板と電気的に接合され、前記一面が前記モールド樹脂から露出している第２基板（２０）と、を備え、
   前記第２基板の一面には、前記第１電子部品と異なる第２電子部品（５０）が搭載されていることを特徴とする電子装置。
2. 前記第２電子部品は、前記第１電子部品より外部圧力に対する耐性が低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. 前記第１電子部品は、半導体素子であり、
   前記第２電子部品は、電解コンデンサであり、前記第２基板の一面のうち前記第１電子部品と対向する部分に搭載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. 前記第１電子部品は、発熱素子であり、
   前記第２基板には、前記第１電子部品と対向する部分に、当該第２基板を構成する樹脂材料よりも熱伝導率が高い金属体（８０）が配置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。
5. 前記第２基板は、前記第１電子部品と対向する部分に貫通孔（２０ａ）が形成され、前記貫通孔に前記金属体が配置されていることを特徴とする請求項４に記載の電子装置。
6. 前記第２電子部品は、ダイボンド材（２５）を介して前記金属体と電気的に接続されていることを特徴とする請求項５に記載の電子装置。
7. 前記第２基板は、当該第２基板の一面に前記金属体が搭載されていることを特徴とする請求項４に記載の電子装置。
8. 前記第２電子部品は、一面（５１ａ）および前記一面と反対側の他面（５１ｂ）を有する金属板（５１）と、前記金属板の一面上に搭載される発熱素子（５２）と、前記発熱素子の周囲に配置されて前記発熱素子と電気的に接続されるリード（５３）と、前記金属板の他面および前記リードのうち前記発熱素子と接続される部分と反対側の部分を露出させつつ、前記金属板、前記発熱素子、前記リードのうち前記発熱素子と接続される部分を封止するモールド樹脂（５５）と、を有するモールドパッケージであり、前記半導体素子を挟んで前記金属板が前記第２基板と反対側に位置していることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の電子装置。
9. 前記第１基板と前記第２基板とは、前記第１基板と前記第２基板との間に配置された導電性部材（７０）を介して電気的に接続されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の電子装置。
10. 前記第１基板は、前記第１基板の厚さ方向に貫通するスルーホール（１７ａ）にメッキ膜（１７ｂ）が形成されたスルーホール電極（１７）が形成され、
    前記第２基板は、前記第２基板の厚さ方向に貫通するスルーホール（２６ａ）にメッキ膜（２６ｂ）が形成されたスルーホール電極（２６）が形成され、
    前記第１基板と前記第２基板とは、金属棒状の端子の一端部が前記第１基板のスルーホール電極に接触すると共に他端部が前記第２基板のスルーホール電極に接触することにより、電気的に接続されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の電子装置。
    
    

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