JP2016048739A - 電子部品装置の製造方法および電子部品装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造する際の作業能率が良好で、しかも、充填する樹脂の量を少なめに抑えることができ、電解コンデンサやコネクタなどの覆ってはいけない部分がある電子部品を搭載している場合でも適用可能な電子部品装置の製造方法および電子部品装置を提供する。【解決手段】電子部品２（２ａ、２ｂなど）が実装された基板１などからなる電子装置を射出成形により封止する電子部品装置１０の製造方法であって、内部に仕切壁部１１ａが形成されたケース１１の、仕切壁部１１ａにより仕切られた下部空間１３Ｂに電子装置を配設し、この電子装置が収容されたケース１１を金型１５のキャビティ１６に配置し、ケース１１における電子装置が収容された下部空間１３Ｂに熱可塑性の樹脂１２を充填して封止する。【選択図】図８

Description

本発明は電子部品装置の製造方法および電子部品装置に関し、特に、電子部品をケース内に収納して樹脂で覆う電子部品装置の製造方法および電子部品装置に関する。

従来、電子部品を装着した基板などを、振動や結露から保護するために封止する方法としては、いわゆるポッティングにより行うことが一般的である。これは、図１１、図１２に示すように、各種の電子部品２が実装されるなどして装着された基板１を、図１３、図１４に示すように、底面部３ａを有するケース３内に収納し、図１５、図１６に示すように、エポキシ樹脂やウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂４をケース３内に充填し、そのまま、硬化炉などに数時間や半日入れて固化させることで覆うものである。なお、図１２は電子部品２が実装された基板１を裏面側から見た斜視図で、図１２などにおける２ｃは基板１の裏面に装着された実装部品２ｃである。

電子部品２が電解コンデンサ２ａやコネクタ２ｂなど、一部を露出させる必要がある（覆ってはならない箇所がある）場合には、熱硬化性樹脂４の充填高さが、前記露出必要領域の高さ以下になるように、ポッティングしている。このように熱硬化性樹脂４をケース３内にポッティングして、基板１や各種の電子部品２を覆った構成が、特許文献１、２等に開示されている。

特開平５−１４２５２２号公報 特開２０００−１８３５６７号公報

しかしながら、このようにポッティングして基板１などを覆う方法では、硬化炉に入れた状態で熱硬化性樹脂が固化するまで、数時間から半日かかるため、作業能率が極めて悪いという短所を有している。

これに対処する方法として、電子部品が装着された基板をケースの中に入れた状態で金型内のキャビティに収納し、射出成形により、ケース内に樹脂を充填することが考えられる。この場合には、樹脂が固化する時間が短いため、射出成形により短時間で製造することができる。

しかし、この方法を用いる場合には、ケース内の空間の全てに樹脂をすることとなるため、多量の樹脂が必要となってしまう。また、電解コンデンサやコネクタなどの覆ってはいけない場所も封止してしまうこととなるため、電解コンデンサやコネクタなどの覆ってはいけない部分がある電子部品を搭載している場合にはこの方法を適用できなくなる。

本発明は上記課題を解決するもので、製造する際の作業能率が良好で、しかも、充填する樹脂の量を少なめに抑えることができ、電解コンデンサやコネクタなどの覆ってはいけない部分がある電子部品を搭載している場合でも適用可能な電子部品装置の製造方法および電子部品装置を提供することを目的とするものである。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を行った結果、本発明に到達した。
すなわち本発明の要旨は、下記の通りである。
（１）電子装置を射出成形により封止する電子部品装置の製造方法であって、内部に仕切壁部が形成されたケースの、前記仕切壁部により仕切られた一方の空間に電子装置を配設し、この電子装置が収容されたケースを金型のキャビティに配置し、ケースにおける電子装置が収容された前記一方の空間に樹脂を充填して封止することを特徴とする電子部品装置の製造方法。
（２）前記電子装置は、電子部品が装着された基板であることを特徴とする（１）の電子部品装置の製造方法。
（３）少なくとも一部の電子部品が、樹脂で覆うことなく露出させる必要がある露出部を有する露出電子部品であり、仕切壁部に前記露出電子部品の露出部を通過させる開口部が形成され、基板を仕切壁部より一方の空間に配設するとともに前記露出電子部品の露出部を仕切壁部の開口部を通して他方の空間に突出させた状態で、金型のキャビティに配置し、仕切壁部により仕切られたケースの一方の空間に樹脂を充填して封止することを特徴とする（２）の電子部品装置の製造方法。
（４）前記仕切壁部によりケースの厚み方向の中途位置で仕切り、基板を仕切壁部より一方の空間としての下部空間に配設し、露出部品の露出部を仕切壁部の開口部を通して他方の空間としての上部空間に突出させた状態で金型のキャビティに配置し、仕切壁部により仕切られたケースの下部空間に樹脂を充填して封止することを特徴とする（３）の電子部品装置の製造方法。
（５）前記基板は、ケースの仕切壁部から隙間を有する状態でキャビティに配設され、
基板の両面を封止する状態で樹脂封止することを特徴とする（２）〜（４）の電子部品装置の製造方法。
（６）前記基板に封止樹脂を厚み方向に通す貫通孔が形成されていることを特徴とする（２）〜（５）の電子部品装置の製造方法。
（７）前記ケースは底面部を有しない無底形状であることを特徴とする（１）〜（６）の電子部品装置の製造方法。
（８）前記ケース内に充填する樹脂が熱可塑性のホットメルト樹脂であることを特徴とする（１）〜（７）に記載の電子部品装置の製造方法。
（９）ケースの内部に仕切壁部が形成され、仕切壁部で仕切られた一方の空間に電子装置が配設された状態で樹脂が封止されてなる電子部品装置。
（１０）前記電子装置は、電子部品が装着された基板であることを特徴とする（９）の電子部品装置。
（１１）少なくとも一部の電子部品が、その一部を露出させる必要がある露出部を有する露出電子部品であり、仕切壁部に露出電子部品の露出部を通過させる開口部が形成されてこの開口部を通して露出電子部品の露出部が突出され、露出部が配設されていない領域に樹脂が封入されていることを特徴とする（１０）の電子部品装置。
（１２）前記基板は、ケースの仕切壁部から隙間を有する状態で配設され、基板の両面が樹脂封止されてなることを特徴とする（１０）または（１１）の電子部品装置。
（１３）前記基板に封止樹脂を厚み方向に通す貫通孔が形成されていることを特徴とする（１０）〜（１２）の電子部品装置。
（１４）前記ケースは底面部を有しない無底形状であることを特徴とする（９）〜（１３）の電子部品装置。
（１５）前記ケース内に充填された樹脂が熱可塑性のホットメルト樹脂であることを特徴とする（９）〜（１４）の電子部品装置。

本発明によれば、射出成形により電子部品装置を製造することで、電子部品装置を短時間で製造することができ、作業能率が向上する。また、ケースとして仕切壁部により内部空間が仕切られたものを用いて、ケースにおける前記仕切壁部により仕切られた一方の空間に電子装置を配設し、この電子装置が収容されたケースの一方の空間に樹脂を充填して封止することで、少量の樹脂により電子装置を覆うことができ、製造コストを低減することができる。

また、前記電子装置が、電子部品が装着された基板であり、少なくとも一部の電子部品が、その一部を露出させる必要がある露出部を有する露出電子部品であった場合でも、前記露出電子部品の露出部を仕切壁部の開口部を通して仕切壁部から突出させた状態で、露出部が配設されていない一方の空間（領域）を樹脂封止することで、支障なく露出電子部品を配設することができる。

また、前記仕切壁部によりケースの厚み方向の中途位置で仕切り、基板を仕切壁部より一方の空間としての下部空間に配設し、露出部品の露出部を仕切壁部の開口部を通して他方の空間としての上部空間に突出させた状態で金型のキャビティに配置し、仕切壁部により仕切られたケースの下部空間に樹脂を充填して封止することにより、樹脂が開口部を通して上部空間に流入することを比較的容易かつ良好に防止できる。

また、前記基板に封止樹脂を厚み方向に通す貫通孔を形成することで、基板の両面を良好に封止することが可能となる。また、前記ケースとして、底面部を有しない無底形状のものを用いることで、封止樹脂を露出させることができる。したがって、封止樹脂として熱伝導性の高いものを用いることで放熱性能を高めることができる。また、前記ケース内に充填する樹脂として熱可塑性のホットメルト樹脂を用いることで、低圧で樹脂封止できるので、電子部品が圧力で損傷することを防止することが可能となる。

本発明の実施の形態に係る電子部品装置の斜視図である。 同電子部品装置の斜視断面図である。 同電子部品装置の裏面側より見た斜視図である。 同電子部品装置のケースの斜視図である。 同電子部品装置のケースの断面図（図４のＢ−Ｂ線矢視断面図）である。 同電子部品装置のケースに基板を収容した状態を裏面側より見た斜視図である。 同電子部品装置のケースに樹脂を充填する前の状態（金型に基板などを配置した状態）を示す斜視断面図である。 同電子部品装置のケースに樹脂を充填した状態を示す斜視断面図である。 本発明の他の実施の形態に係る電子部品装置の斜視図である。 同他の電子部品装置の斜視断面図である。 電子部品を実装した基板の斜視図である。 同基板の裏面側より見た斜視図である。 同基板を従来の電子部品装置のケースに収納した状態を示す斜視図である。 同基板を従来の電子部品装置のケースに収納した状態を示す断面図（図１３のＡ−Ａ線矢視断面図）である。 同従来の電子部品装置の斜視図である。 同従来の電子部品装置の斜視断面図である。

以下、本発明の実施の形態に係る電子部品装置およびその製造方法を図面に基づき説明する。なお、図１５、図１６などに示す従来の電子部品装置において説明した、電子部品を実装した基板などの構成要素には同じ符号を付す。

図１〜図３などにおける１０は、本発明の実施の形態に係る電子部品装置である。図１〜図３に示すように、電子部品装置１０は、ケース１１の内部（この実施の形態ではケース１１内の下部空間）に、各種の電子部品２を装着した基板１（電子装置１４の一例、図１１、図１２なども参照）が収納された状態で熱可塑性を有する樹脂１２が射出成形により充填されて封止された構造とされている。前記電子部品２としては、基板１の表面側に電解コンデンサ２ａやコネクタ２ｂが装着され、基板１の裏面側にチップ部品などからなる各種の実装部品２ｃが装着されている。なお、電解コンデンサ２ａやコネクタ２ｂの上部は、樹脂１２で覆うことなく露出させる必要がある露出部とされ、電解コンデンサ２ａやコネクタ２ｂはこのように露出部を有する露出電子部品である。一方、実装部品２ｃはその周囲を樹脂１２で覆っても差支えない非露出電子部品である。

ここで、図４、図５に示すように、本発明の実施の形態に係るケース１１は、内部に仕切壁部１１ａが形成され、仕切壁部１１ａで仕切られた一方の空間（この実施の形態では下部空間）に電子装置１４（電子部品２が装着された基板１）が配設された状態で熱可塑性の樹脂１２が封止されている。具体的には、ケース１１は、平面視矩形状の側壁部１１ｂを有する一方で底面部を有しない無底形状であるとともに、この実施の形態では、厚み方向の中間部（中途位置）に中敷きや上げ底とも称せられる仕切壁部１１ａが側壁部１１ｂの内面から横方向に延びた状態で一体形成されている。なお、この実施の形態では、ケース１１も樹脂製とされている（１次成形品とされている）が、これに限るものではない。

仕切壁部１１ａには、露出電子部品である電解コンデンサ２ａやコネクタ２ｂの露出部（電解コンデンサ２ａの上部やコネクタ２ｂのソケット接続部）を通過させる開口部１１ｃが形成されている。そして、この開口部１１ｃを通して電解コンデンサ２ａやコネクタ２ｂの露出部が基板１よりも上方に突出され、ケース１１における仕切壁部１１ａよりも上方の上部空間（他方の空間（領域））１３Ａには、樹脂１２が充填されておらず、前記露出部が露出されている。一方、ケース１１における仕切壁部１１ａよりも下方の下部空間（一方の空間（領域））１３Ｂには、樹脂１２が封入されている。すなわち、基板１の表面部および裏面部の両面が樹脂１２で覆われている（樹脂封止されている）とともに、各種の実装電子部品２ｃが周囲から樹脂１２で覆われている。なお、図示しないが、ケース１１の側壁部１１ｂの内面や後述する開口部１１ｃに臨む箇所には、基板１を係止する係止用爪部（図示せず）や位置規制用凸部１１ｄ等が形成されており、ケース１１の仕切壁部１１ａから下方に隙間を開けた状態（この隙間には樹脂１２が充填されている）で基板１が配設されている。なお、ケース１１の側壁部１１ｂと基板１との間にも隙間が設けられ、樹脂１２が充填されている。

この電子部品装置１０は、射出成形により、以下のようにして製造される。まず、射出成形する前に、予め、電子装置１４としての、各種の電子部品２が装着された基板１を、ケース１１の一方の空間である下部空間１３Ｂに、ケース１１の係止用爪部や係止用凸部１１ｄ等により係止させたり位置規制させたりして保持させる（図６参照）。そして、図７に示すように、基板１などを収容したケース１１を、金型１５のキャビティ１６に配置し、図８に示すように、ケースの下部空間に、下方から熱可塑性の樹脂１２を充填して封止する。なお、図７、図８における１７は、樹脂１２をキャビティ１６内に充填するゲートである。そして、樹脂１２が固化した状態で、離型して電子部品装置１０を取り出す。

この場合に、ケース１１には仕切壁部１１ａが形成されているので、樹脂１２は下部空間１３Ｂのみに充填され、樹脂１２により基板１の両面と非露出電子部品である実装電子部品２ｃなどが覆われる一方、樹脂１２は上部空間１３Ａには充填されず、開口部１１ｃを通して上方に突出された電解コンデンサ２ａやコネクタ２ｂの露出部は上部空間１３Ａに露出した状態に維持される。

上記のように、射出成形により電子部品装置１０を製造することで、電子部品装置１０を短時間で製造することができ、作業能率が向上する。また、ケース１１として仕切壁部１１ａにより内部空間が仕切られたものを用いて、ケース１１における仕切壁部１１ａにより仕切られた一方の空間としての下部空間１３Ｂに電子装置１４としての基板１（電子部品２（２ａ、２ｂ、２ｃ）を装着した基板１）を配設し、この電子装置１４が収容されたケース１１の一方の空間としての下部空間１３Ｂに樹脂１２を充填して封止することで、ケース１１内の全ての領域に樹脂１２を充填する場合と比較して、少量の樹脂１２により電子装置１４（詳しくは、電子装置１４の露出部を除く部分）を覆うことができ、製造コストを低減することができる。

また、露出電子部品としての電解コンデンサ２ａやコネクタ２ｂの露出部を仕切壁部１１ａの開口部１１ｃを通して仕切壁部１１ａから上部空間１３Ａに突出させた状態で、露出部が配設されていない下部空間１３Ｂを樹脂封止しているため、露出電子部品としての電解コンデンサ２ａやコネクタ２ｂの露出部を支障なく露出させることができて、各種の露出電子部品の機能を阻害することなく良好に配設することができる。また、例えば、基板や金型を上下逆に配設して製造すると、開口部と、露出電子部品の露出部表面との間の隙間を通して、充填すべきでない空間側に樹脂が流れ落ちて充填される恐れがあるが、上記のように下部空間１３、すなわち下方から充填することで、下部空間１３に樹脂１２が充填されて内部圧力が上昇した段階で樹脂１２の充填を停止することで、樹脂１２が上部空間１３Ａにあまり流入しない状態で良好に充填作業を行うことができて、信頼性も向上する。

なお、この実施の形態では、露出電子部品としての電解コンデンサ２ａやコネクタ２ｂを一例として挙げているがこれに限るものではなく、ヒートシンクなどの他の部品でもよいことはもちろんである。また、ケース１１の開口部１１ｃと、露出電子部品の露出部表面との間の隙間を極めて狭くしたり、密接させる構造としたりすることで、上記実施の形態とは上下逆向きに配設するなどして、下部空間に相当する箇所に樹脂１２を上方などから充填することも可能であるが、この場合には、隙間が小さいと製造誤差などにより露出部を通せないおそれがあるため、この点につき、適宜寸法などの調整が必要である。また、Ｏリングやパッキンで露出部品と仕切壁の隙間を無くしたり、シーリング材で露出部品と仕切壁の隙間を埋めたりして、樹脂１２が上部空間１３Ａに流入しないようにして、基板や金型を上下逆にして製造しても良い。

また、上記構成のように、電子部品装置１０においてケース１２が底面部を有しない無底形状であるので、封止した樹脂１２が底面部から露出している。したがって、封止する樹脂１２として熱伝導性の高いものを用いることで基板１の下面やこの箇所に装着した実装電子部品２ｃからの放熱性能を、ケース１２が底面部を有する場合と比較して、高めることができる利点がある。

なお、ケース１１としては、封止する樹脂１２に対して熱膨張率の差が少なく、界面で離反することを最小限に抑えるために樹脂の成形体（１次成形体）で構成することが好ましい。このケース１１を成形するために用いる樹脂としては、ポリアミド（ＰＡ）、ＡＢＳ樹脂、ポリエステル、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、フッ素樹脂等、あらゆる熱可塑性樹脂が挙げられる。

また、封止するための樹脂１２は、熱可塑性樹脂であり、いわゆるホットメルト樹脂とも称せられるものを用いると好適である。前記熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、共重合ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂等が挙げられる。これらは、低圧で射出成形できることが好ましく、２００℃において、せん断速度が１０００（１／ｓ）の時の溶融粘度が８５０ｄＰａ・ｓ未満かつショアＤ硬度が６０度未満である熱可塑性樹脂であることが好ましい。なお、ここで低圧で射出成形ができるとは、１０ＭＰａ未満の射出圧力で流動が可能なことを言う。このような低圧で射出成形できるホットメルト樹脂などの低圧成形樹脂によれば、比較的低い圧力で充填できるため、充填時の圧力によって、各種の電子部品２を損傷することを防止でき、信頼性も向上する。

また、ケース１１を成形するために用いる樹脂と、樹脂封止する樹脂１２とは、それらの密着性、封止性向上のため、同一樹脂または同系統の樹脂を組み合わせて用いることが好ましく、例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）からなるケースを用いた場合、樹脂封止する樹脂１２は共重合ポリエステル樹脂とすることが好ましい。

また、図９、図１０に示すように、基板１に封止する樹脂１２を厚み方向に通す貫通孔１８を形成してもよい。この場合には、樹脂１２を充填する際に、下方から流入する樹脂１２が貫通孔１８を通して基板１の表面側に流入しやすくなり、基板１の両面を極めて良好に封止することが可能となり、信頼性が向上する。

また、上記実施の形態ではケース１１に収容する電子装置１４が、電子部品２を装着した基板１である場合を述べたが、これに限るものではなく、電子装置１４が、電子部品などを単に組み付けた板状体などである場合でも適用可能である。

１ 基板
２ 電子部品
２ａ 電解コンデンサ（露出電子部品）
２ｂ コネクタ（露出電子部品）
２ｃ 実装電子部品（非露出電子部品）
１０ 電子部品装置
１１ ケース
１１ａ 仕切壁部
１１ｂ 側壁部
１１ｃ 開口部
１２ 樹脂（封止用の熱可塑性樹脂）
１３Ａ 上部空間（他方の空間（領域））
１３Ｂ 下部空間（一方の空間（領域））
１４ 電子装置
１５ 金型
１６ キャビティ
１７ ゲート
１８ 貫通孔

Claims (15)

1. 電子装置を射出成形により封止する電子部品装置の製造方法であって、
   内部に仕切壁部が形成されたケースの、前記仕切壁部により仕切られた一方の空間に電子装置を配設し、
   この電子装置が収容されたケースを金型のキャビティに配置し、
   ケースにおける電子装置が収容された前記一方の空間に樹脂を充填して封止することを特徴とする電子部品装置の製造方法。
2. 前記電子装置は、電子部品が装着された基板であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品装置の製造方法。
3. 少なくとも一部の電子部品が、樹脂で覆うことなく露出させる必要がある露出部を有する露出電子部品であり、
   仕切壁部に前記露出電子部品の露出部を通過させる開口部が形成され、
   基板を仕切壁部より一方の空間に配設するとともに前記露出電子部品の露出部を仕切壁部の開口部を通して他方の空間に突出させた状態で、金型のキャビティに配置し、
   仕切壁部により仕切られたケースの一方の空間に樹脂を充填して封止することを特徴とする請求項２に記載の電子部品装置の製造方法。
4. 前記仕切壁部によりケースの厚み方向の中途位置で仕切り、基板を仕切壁部より一方の空間としての下部空間に配設し、露出部品の露出部を仕切壁部の開口部を通して他方の空間としての上部空間に突出させた状態で金型のキャビティに配置し、仕切壁部により仕切られたケースの下部空間に樹脂を充填して封止することを特徴とする請求項３に記載の電子部品装置の製造方法。
5. 前記基板は、ケースの仕切壁部から隙間を有する状態でキャビティに配設され、
   基板の両面を封止する状態で樹脂封止することを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の電子部品装置の製造方法。
6. 前記基板に封止樹脂を厚み方向に通す貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項２〜５の何れか１項に記載の電子部品装置の製造方法。
7. 前記ケースは底面部を有しない無底形状であることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の電子部品装置の製造方法。
8. 前記ケース内に充填する樹脂が熱可塑性のホットメルト樹脂であることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の電子部品装置の製造方法。
9. ケースの内部に仕切壁部が形成され、仕切壁部で仕切られた一方の空間に電子装置が配設された状態で樹脂が封止されてなる電子部品装置。
10. 前記電子装置は、電子部品が装着された基板であることを特徴とする請求項９に記載の電子部品装置。
11. 少なくとも一部の電子部品が、その一部を露出させる必要がある露出部を有する露出電子部品であり、
    仕切壁部に露出電子部品の露出部を通過させる開口部が形成されてこの開口部を通して露出電子部品の露出部が突出され、
    露出部が配設されていない領域に樹脂が封入されていることを特徴とする請求項１０に記載の電子部品装置。
12. 前記基板は、ケースの仕切壁部から隙間を有する状態で配設され、
    基板の両面が樹脂封止されてなることを特徴とする請求項１０または１１に記載の電子部品装置。
13. 前記基板に封止樹脂を厚み方向に通す貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１０〜１２の何れか１項に記載の電子部品装置。
14. 前記ケースは底面部を有しない無底形状であることを特徴とする請求項９〜１３の何れか１項に記載の電子部品装置。
15. 前記ケース内に充填された樹脂が熱可塑性のホットメルト樹脂であることを特徴とする請求項９〜１４の何れか１項に記載の電子部品装置。

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