JP2019214127A - 電子部品モジュールの外装樹脂成形方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】樹脂材料が放熱板を覆う厚みや領域を安定させる成形方法。【解決手段】金属板１２の第１面１２Ａの外周を保持する保持部１５Ａと、保持部１５Ａの外周に配置される第１結合部１５Ｂと、保持部１５Ａの内側で保持部１５Ａに連結されて実装部品１３を覆う外装形状に相当する外装対応部１５Ｃと、外装対応部１５Ｃに圧力を加える可動の加圧部１５Ｄと、を有する第１金型１５と、保持部１５Ａに金属板１２を介在して対向する位置で金属板１２の第２面１２Ｂを押圧する壁状の突起部１６Ｃが設けられて第２面１２Ｂに対面する押圧部１６Ａと、押圧部１６Ａの外周に位置して押圧部１６Ａに連結される第２結合部１６Ｂと、を有する第２金型１６と、を用いた成形を行う。【選択図】図２

Description

本発明は、各種電子部品の製造工程で使用される電子部品モジュールの外装樹脂成形方法に関するものである。
以下、従来の成形方法について図面を用いて説明する。図９は従来の成形方法の第１工程を示した断面図、図１０は従来の成形方法の第２工程を示した断面図であり、先ず第１工程で第１金型１と第２金型２との間に形成された空間３に、電子部品４とリード５とが実装された放熱板６が配置される。その後に第２工程で、未硬化状態の樹脂材料７がプランジャ８によって押圧されることによって空間３へ樹脂材料７が充填される。これにより、電子部品４とリード５と放熱板６とが、樹脂材料７によって封止される。
ここで、第１金型１および第２金型２と放熱板６とは、第２金型に形成された突起９と放熱板６に形成された凹部１０とが互いに組み合うことによって、特に樹脂材料７が放熱板６を覆う領域と放熱板６が樹脂材料７から露出する領域とが規定されていた。
凹部と突起部との双方の寸法精度および組み合い状態によって、成形の精度が変化する。
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば特許文献１が知られている。
実願昭５４−８９１８４号のマイクロフィルム
しかしながら、従来の成形方法では、第２金型に形成された突起９と放熱板６に形成された凹部１０との組み合い状態は、突起９と凹部１０と双方の寸法精度によって変化することとなる。この結果として、樹脂材料７が放熱板６を覆う厚みや領域と放熱板６が樹脂材料７から露出する領域との面積の変動が大きくなることや、放熱板６に多くの樹脂成形バリ（図示せず）が発生するおそれがあるとの課題を有するものであった。
そこで本発明は、樹脂材料７が放熱板６を覆う厚みや領域を安定させることを目的とするものである。
そして、この目的を達成するために本発明は、
第１面と前記第１面と反対面の第２面とを有する金属板と、
前記第１面に配置された実装部品と、
前記金属板の一部と前記実装部品をと封止する外装樹脂と、
を有する電子部品モジュールの、外装樹脂成形方法で、
前記第１面の外周を保持する保持部と、
前記保持部の外周に位置して前記保持部に連結される第１結合部と、
前記保持部の内側で前記保持部に連結されて前記実装部品を覆う外装形状に相当する外装対応部と、
前記外装対応部に圧力を加える可動の加圧部と、
を有する第１金型と、
前記保持部に前記金属板を介在して対向する位置で前記第２面を押圧する壁状の突起部が設けられて前記第２面に対面する押圧部と、前記押圧部の外周に位置して前記押圧部に連結される第２結合部と、を有する第２金型と、
が第１設定温度に設定されて前記第１金型と前記第２金型とが対向配置される第１工程と、
前記第１工程の後に、前記加圧部に樹脂材料を配置する第２工程と、
前記第２工程の後に、前記保持部へ前記実装部品が実装された前記金属板を配置する第３工程と、
前記第３工程の後に、前記第１結合部と前記第２結合部とを互いに押圧させて前記第１金型と前記第２金型とを組み合わせる第４工程と、
前記第４工程の後に、前記加圧部により前記樹脂材料を押圧して圧力を加え、前記樹脂材料を前記外装対応部と前記金属板との間に充填する第５工程と、
前記第５工程の後に、所定時間の経過後に前記第１金型と前記第２金型との組み合わせを解除する第６工程と、
前記第６工程の後に、前記電子部品モジュールを前記第１金型および第２金型から取り出す第７工程と、
を有する、ことを特徴としたものである。
本発明によれば、第２金型の押圧部に設けられた壁状の突起部が金属板の第２面を、金属板を介在したうえで保持部に対向する位置で押圧する。第２金型の押圧部、特に突起部によって金属板が押圧された状態で、樹脂材料が充填される。この結果、突起部は金属板の第２面を大きな圧力で確実に押圧することができるので、樹脂材料が充填されるときに樹脂材料が放熱板を覆う厚みや領域と、放熱板が樹脂材料から露出する領域との面積の変動が抑制されさらに、金属板に発生する樹脂成形バリが抑制される。
本発明の実施の形態における外装樹脂成形方法を示すフローチャート 本発明の実施の形態における外装樹脂成形方法の第１工程概略断面図 本発明の実施の形態における外装樹脂成形方法の第２工程概略断面図 本発明の実施の形態における外装樹脂成形方法の第３工程概略断面図 本発明の実施の形態における外装樹脂成形方法の第４工程概略断面図 本発明の実施の形態における外装樹脂成形方法の第５工程概略断面図 本発明の実施の形態における外装樹脂成形方法の第６工程と第７工程概略断面図 本発明の実施の形態における外装樹脂成形方法の他の第２工程概略断面図 （ａ）本発明の実施の形態における外装樹脂成形方法での金属板の第１の正面図、（ｂ）本発明の実施の形態における外装樹脂成形方法での金属板の第２の正面図 従来の成形方法の第１工程を示した断面図 従来の成形方法の第２工程を示した断面図
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態における外装樹脂成形方法を示すフローチャート、図２は本発明の実施の形態における外装樹脂成形方法の第１工程概略断面図、図３は本発明の実施の形態における外装樹脂成形方法の第２工程概略断面図、図４は本発明の実施の形態における外装樹脂成形方法の第３工程概略断面図、図５は本発明の実施の形態における外装樹脂成形方法の第４工程概略断面図、図６は本発明の実施の形態における外装樹脂成形方法
の第５工程概略断面図、図７は本発明の実施の形態における外装樹脂成形方法の第６工程と第７工程概略断面図である。
図７に示す電子部品モジュール１１は、図４から図７に示す金属板１２と実装部品１３と外装樹脂１４とを有する。金属板１２は第１面１２Ａと第１面の反対面の第２面１２Ｂとを有し、実装部品１３は金属板１２の第１面１２Ａに配置されている。外装樹脂１４は金属板１２の一部と実装部品１３とを封止する。
図２から図７で示した工程では、第１金型１５と第２金型１６とが用いられる。第１金型１５は、保持部１５Ａと第１結合部１５Ｂと外装対応部１５Ｃと加圧部１５Ｄとを有する。保持部１５Ａは、成形時に金属板１２の第１面１２Ａを保持する。第１結合部１５Ｂは保持部１５Ａの外周に位置して保持部１５Ａに連結されている。外装対応部１５Ｃは保持部１５Ａの内側で保持部１５Ａに連結されて実装部品１３を覆う外装に相当する形状を有する。加圧部１５Ｄは、外装対応部１５Ｃに圧力を加えるために可動状態で配置されている。
第２金型１６は、押圧部１６Ａと第２結合部１６Ｂとを有する。押圧部１６Ａは金属板１２の第２面１２Ｂに対面して位置する。そして押圧部１６Ａの保持部１５Ａに金属板１２を介在して対向する位置で金属板１２の第２面１２Ｂを押圧する壁状の突起部１６Ｃが設けられている。第２結合部１６Ｂは、押圧部１６Ａの外周に位置して押圧部１６Ａに連結されている。
電子部品モジュール１１の外装樹脂１４の成形についての工程は以下に示す第１工程から第７工程までを有する。先ず、図２に示す第１工程が実施される。第１工程では、第１金型１５と第２金型１６とが対向に配置されて、第１金型１５と第２金型１６とが第１設定温度に設定される。
次に第１工程の後に、図３に示す第２工程が実行される。第２工程では、第１金型１５の加圧部１５Ｄに樹脂材料１７が配置される。
次に第２工程の後に、図４に示す第３工程が実行される。第３工程では、第１金型１５の保持部１５Ａへ実装部品１３が既に実装された状態の金属板１２が配置される。
次に第３工程の後に、図５に示す第４工程が実行される。第４工程では、第１結合部１５Ｂと第２結合部１６Ｂとが互いに押圧されることによって、第１金型１５と第２金型１６とが組み合わせられる。
次に第４工程の後に、図６に示す第５工程が実行される。第５工程では、加圧部１５Ｄによって樹脂材料１７が押圧され、樹脂材料１７に圧力が加えられる。これにより、樹脂材料１７が外装対応部１５Ｃと金属板１２と間の間に充填される。
次に第５工程の後に、図７に示す第６工程が実行される。第６工程では、樹脂材料１７が充填されてから所定時間が経過した後に、第１金型１５と第２金型１６とが組み合わせられた状態から解除される。
次に第６工程の後に、同じく図７に示す第７工程が実行される。第７工程では、電子部品モジュール１１が第１金型１５および第２金型１６から取り出される。
以上の成形工程により、第２金型１６の押圧部１６Ａに設けられた壁状の突起部１６Ｃが金属板１２の第２面１２Ｂを、金属板１２を介在したうえで保持部１５Ａに対向する位
置で局部的に押圧する。そして、第２金型１６の押圧部１６Ａ、特に突起部１６Ｃによって金属板１２が押圧された状態で、樹脂材料１７が充填される。この結果、突起部１６Ｃは金属板１２の第２面１２Ｂを大きな圧力で確実に押圧することができるので、樹脂材料１７が充填されるときに樹脂材料１７が金属板１２を覆う厚みや領域と、金属板１２が樹脂材料１７から露出する領域との面積の変動が抑制されさらに、金属板１２の特に第２面１２Ｂに発生する樹脂成形バリが抑制される。
以下で、電子部品モジュールの外装樹脂成形方法の詳細について説明する。先に述べたように第１工程で、第１金型１５と第２金型１６とが対向に配置される。ここでは、第１金型１５と第２金型１６とは、組み合わせられていない状態となっている。そして第１金型１５と第２金型１６とが第１設定温度に設定される。ここで第１設定温度は、後の工程で樹脂材料１７に圧力を加えて第１金型１５と第２金型１６との間で任意の形状に成形する際の適切な温度としても、あるいは上記の適切な温度よりも高い温度であっても、さらにあるいは上記の適切な温度よりも低い温度であってもよい。言い換えると、樹脂材料１７に圧力を加え任意の形状に成形する際に適切な温度を円滑に得られるように第１工程では、第１設定温度が設定されていればよい。
また、先に述べたように第２工程では、第１金型１５の加圧部１５Ｄに樹脂材料１７が配置される。第１金型１５の加圧部１５Ｄは図２に示すように、外装対応部１５Ｃに隣接した位置に可動状態で配置され、加圧部１５Ｄと外装対応部１５Ｃとによって外装樹脂１４の成形後の外形が概ね決定されてよい。第１金型１５は、保持部１５Ａと第１結合部１５Ｂと外装対応部１５Ｃとが単一の金属体で形成されている。
この一方で、図８の本発明の実施の形態における外装樹脂成形方法の他の第２工程概略断面図に示すように、第１金型１５の加圧部１５Ｄは外装対応部１５Ｃに対してゲート連結部１５Ｅを介して配置されたうえで、加圧部１５Ｄに樹脂材料１７が配置されてもよい。この場合、外装樹脂１４の成形後の外形は概ね外装対応部１５Ｃの形状のみによって決定される。ここでは突起部１６Ｃの対向領域において、ゲート連結部１５Ｅが存在するために保持部１５Ａが一部で欠落する場合がある。しかしながら、ゲート連結部１５Ｅは非常に小さな径を有する空間であるため、突起部１６Ｃと保持部１５Ａとによって得られる押圧力の低下は殆ど生じることは無い。
また、先に述べたように第３工程では、電子部品モジュール１１として外装樹脂１４を有する以前の状態である、実装部品１３が実装された状態の金属板１２が第１金型１５の保持部によって保持される。特に金属板１２の外周が全周にわたって第１金型１５の保持部１５Ａによって保持される。また、実装部品１３は金属板１２に直接にはんだ（図示せず）などによって溶接によって実装されても、あるいは、金属板１２と実装部品１３との間に絶縁層（図示せず）が設けられたうえで実装部品１３が金属板１２に実装されてもよい。本実施例では、成形工程に関する説明を主として行うため、絶縁層（図示せず）については図面においても省略している。
また、先に述べたように第４工程では、第１結合部１５Ｂと第２結合部１６Ｂとが互いに押圧されることによって、第１金型１５と第２金型１６とが組み合わせられる。つまり、第１金型１５、第２金型１６が閉められる。この状態は言い換えると、金属板１２の第２面１２Ｂの外周や外周に沿った部分が全周にわたって第１金型１５の保持部１５Ａと第２金型１６の押圧部１６Ａに設けられた壁状の突起部１６Ｃとによって挟み込まれた状態ともなる。そして、保持部１５Ａと突起部１６Ｃとによって金属板１２が挟み込まれた状態で押圧力を安定させるために、壁状の突起部１６Ｃは金属板１２を介在して保持部１５Ａに対向する位置で閉じた壁状として形成されている。
また、壁状の突起部１６Ｃは必ず金属板１２の外周形状に対応する必要はない。図９（ａ）は本発明の実施の形態における外装樹脂成形方法での金属板の第１の正面図、図９（ｂ）は本発明の実施の形態における外装樹脂成形方法での金属板の第２の正面図であり、これらの正面図は、金属板１２の第２面１２Ｂ側からの上面視での正面図である。外装対応部１５Ｃは第２面１２Ｂの反対面である第１面１２Ａ側に存在し、外装対応部１５Ｃの外形状は概ね外装樹脂１４の上面視における外形状に相当する。
ここで特に重要なのは、第２金型１６の突起部１６Ｃが第２面１２Ｂで接触する接触部１８の軌跡は、外装対応部１５Ｃの外側で、かつ、金属板１２の外周縁よりも内側に存在することである。これは金属板１２の外周縁が切欠部１２Ｃを有し、金属板１２が異形状であっても同様である。これにより、接触部１８の第１面１２Ａ側には、保持部１５Ａが必ず存在するので、突起部１６Ｃは確実に大きな力で金属板１２を押圧固定することができる。また、上記の接触部１８の位置に関する条件が満たされるならば、接触部１８は矩形状や方形状である必要もなく、接触部１８が閉じた曲線であればよい。
また同時に、突起部１６Ｃに接触する金属板１２の部位は第４工程以前では平坦な状態としていることが望ましい。さらに、突起部１６Ｃの頂部は同一平面に位置し、何れの部分においても突起部１６Ｃは金属板１２を均一な力によって押圧することが望ましい。そして第４工程では突起部１６Ｃに接触する金属板１２の部位が、保持部１５Ａと突起部１６Ｃとによって局部的に挟み込まれ、金属板１２の突起部１６Ｃに対向する限定した領域で変形する。これにより、第１金型１５と第２金型１６とによる保持力が大きな状態となる。第２金型１６は、押圧部１６Ａと第２結合部１６Ｂ突起部１６Ｃとが単一の金属体で形成されている。また、金属板１２の変形が限定した領域で生じるため、実装部品１３の実装領域に応力は発生し難い。この結果として、実装部品１３の実装信頼性も維持される。
そして、先に述べた第５工程では加圧部１５Ｄによって樹脂材料１７が押圧され、樹脂材料１７に圧力が加えられ、粘度が低下して流動性が高くなった状態の樹脂材料１７が外装対応部１５Ｃの内側、いわゆるキャビティへ充填される。ここで、第４工程の説明で述べたように、金属板１２は保持部１５Ａと突起部１６Ｃとによって局部的に挟み込まれ、特に金属板１２は外周で限定した領域で変形するので、流動性が高くなった状態の樹脂材料１７は仮に保持部１５Ａと金属板１２の第１面１２Ａとの間を通って金属板１２の第２面１２Ｂへと浸入しても、第２面１２Ｂにおける突起部１６Ｃとの接触面よりも内周側へとは浸入が困難となる。このため、金属板１２の第２面１２Ｂには成形後の樹脂バリなどが生じ難くなる。そして、電子部品モジュール１１として完成した状態では、金属板１２の第２面１２Ｂが放熱部として機能する場合に、金属板１２の適切な露出面積が得られる。その結果として、電子部品モジュール１１の適切な放熱特性が得られる。
また、特に金属板１２は外周で限定した領域で変形し、実装部品１３が実装された領域での金属板１２の変形は小さく、成形時に応力を蓄えたままで外装樹脂１４が成形された状態となり難くなる。この結果、電子部品モジュール１１全体としての信頼性も向上する。
そして、先に述べた第６工程では、例えば樹脂材料１７に熱硬化性樹脂が用いられるときには、第５工程で充填された樹脂材料１７が、第１金型１５、第２金型１６が閉められた状態で所定時間である樹脂材料１７の硬化時間の間、圧力が継続して加えられた後、第１金型１５、第２金型１６が開かれる。ここで、上記の硬化時間は完全硬化に至る時間でなくてもよい。
そして、第７工程で樹脂によって封止された状態の電子部品モジュール１１が、第１金
型１５、もしくは第２金型１６から取り出される。
本発明の外装樹脂成形方法は、樹脂材料が放熱板を覆う厚みや領域を安定させることができるという効果を有し、各種電子部品の製造工程において有用である。
１１ 電子部品モジュール
１２ 金属板
１２Ａ 第１面
１２Ｂ 第２面
１２Ｃ 切欠部
１３ 実装部品
１４ 外装樹脂
１５ 第１金型
１５Ａ 保持部
１５Ｂ 第１結合部
１５Ｃ 外装対応部
１５Ｄ 加圧部
１５Ｅ ゲート連結部
１６ 第２金型
１６Ａ 押圧部
１６Ｂ 第２結合部
１６Ｃ 突起部
１７ 樹脂材料
１８ 接触部

Claims (3)

  1. 第１面と前記第１面と反対面の第２面とを有する金属板と、
    前記第１面に配置された実装部品と、
    前記金属板の一部と前記実装部品をと封止する外装樹脂と、
    を有する電子部品モジュールの外装樹脂成形方法で、
    前記第１面の外周を保持する保持部と、
    前記保持部の外周に位置して前記保持部に連結される第１結合部と、
    前記保持部の内側で前記保持部に連結されて前記実装部品を覆う外装形状に相当する外装対応部と、
    前記外装対応部に圧力を加える可動の加圧部と、
    を有する第１金型と、
    前記保持部に前記金属板を介在して対向する位置で前記第２面を押圧する壁状の突起部が設けられて前記第２面に対面する押圧部と、前記押圧部の外周に位置して前記押圧部に連結される第２結合部と、を有する第２金型と、
    が第１設定温度に設定されて前記第１金型と前記第２金型とが対向配置される第１工程と、
    前記第１工程の後に、前記加圧部に樹脂材料を配置する第２工程と、
    前記第２工程の後に、前記保持部へ前記実装部品が実装された前記金属板を配置する第３工程と、
    前記第３工程の後に、前記第１結合部と前記第２結合部とを互いに押圧させて前記第１金型と前記第２金型とを組み合わせる第４工程と、
    前記第４工程の後に、前記加圧部により前記樹脂材料を押圧して圧力を加え、前記樹脂材料を前記外装対応部と前記金属板との間に充填する第５工程と、
    前記第５工程の後に、所定時間の経過後に前記第１金型と前記第２金型との組み合わせを解除する第６工程と、
    前記第６工程の後に、前記電子部品モジュールを前記第１金型および第２金型から取り出す第７工程と、
    を有する、
    電子部品モジュールの外装樹脂成形方法。
  2. 前記突起部は前記保持部に前記金属板を介在して対向する位置で前記第２面を前記第２面の外周に沿って押圧する、
    請求項１に記載の電子部品モジュールの外装樹脂成形方法。
  3. 前記突起部は閉じた壁状で、前記保持部に前記金属板を介在して対向する位置で前記第２面を前記第２面の外周に沿って押圧する、
    請求項２に記載の電子部品モジュールの外装樹脂成形方法。
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