JP3123917B2 - 混成集積回路装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、混成集積回路装置
に関し、特にネジ止め周辺のケース材強度を向上させる
構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、混成集積回路装置は、半導体素
子等が固着され所定の回路を達成した基板と、この基板
と箱状を成すケース材とを有し、この箱を成す空間に
は、樹脂が注入されている。例えば特願平５−２８２５
０６号等がその一例であり、図３および図４は、その平
面図および断面図でありる。

【０００３】まず半導体チップ等の能動素子や抵抗等の
受動素子が固着されて成る領域１０、リードが固着され
ている領域１１，１２の２領域に樹脂を充填するため
に、注入領域は、３つ形成されている。またリードは一
側辺にのみ設けられても良くその場合は、領域１１また
は１２のいずれかが領域１０となり、注入領域は２つと
なる。

【０００４】図５は、ケース材１３と混成集積回路基板
との当接構造を説明するものであり、通常２枚基板と言
われる。前記回路素子が実装された第１の基板１４の下
に、表面に絶縁樹脂が被着された第２の基板１５が当接
され、図５のように当接固着されている。これは第２の
基板と当接するシャーシーや放熱手段と混成集積回路基
板との絶縁性を高めるために設けられている。図６およ
び図７も当接構造を説明するものであるがここでは説明
を省略する。

【０００５】図３に戻ると、符号１０，１１，１２で示
したところが注入領域で、前記ケース材１３は、第１の
基板１４を横断する区画壁２０，２１と、基板の周辺と
当接する２２，２３，２４および２５で３つの樹脂注入
領域を作っている。具体的には、リードの配置領域に該
当する２つの注入領域は、区画壁２０，２２，２４，２
５および２１，２３，２４，２５で成り、能動素子や受
動素子の配置領域に該当する注入領域は、区画壁２０，
２１，２４，２５で成る。

【０００６】そしてこれらの区画壁および混成集積回路
基板１４，１５で成る樹脂注入空間には、歪みが半導体
素子等に加わらないようにシリコーンゲルが必要により
充填され、その上にハッチングしたエポキシ樹脂が充填
されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図４に示した部分は、
図３のＡ−Ａ線の断面図であり、ネジ止め穴３０の部分
を説明したものである。図からも明らかなように肉厚部
３１，３１を有し、あたかもネジ穴を有した円柱形状の
もので、符号３２で示した所のケースの厚みに比べ、厚
く形成されている。一般的にはこの所をボスと称してい
る。

【０００８】つまり図４のボス３３の横および縦方向に
厚みのあるものである。従って金型でモールド成型し、
固化した場合、樹脂の収縮により記号Ｓで示すようなヒ
ケが発生する。図３では、×印で示した領域である。こ
のヒケのある面にスペーサ等を介してプリント基板等が
ネジで堅く固定されるため、ヒケの部分だけ接触面積が
少なくなる分、この面に加わる圧力は大きくなる。更に
は図３のメッシュで示した部分は、ウェルドと称する樹
脂流れの合流点で、この合流点が固まって形成される接
合部は、機械的強度が弱く、ネジ止め等の外部圧力が加
わると、クラックが発生しやすい問題があった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題に鑑
みて成され、第１に、一方の面に於けるネジ穴肉厚部に
対応する面には、ネジ穴を囲むように実質９０度に落ち
る凹み部を有することで解決するものである。ヒケは、
モールド条件等でその大小が異なり、外観的にも問題が
あったが、ヒケを発生する部分に凹み部を設けているた
めに、従来によるヒケは発生しなくなる。また課題の欄
で説明したヒケは、周囲からその中央部に向かってなだ
らかに凹んでおり、本発明は実質９０度に落ちる凹み部
を形成している。原理は明確に解明されていないが、例
えば、鉛筆を直角に立てて上から圧力を加えるものと、
鉛筆を斜めに立てて上から圧力を加えるものでは、直角
に立てた方がその強度があるのと同じ様な原理ではない
かと推察する。つまり直角に落ちている方が、その面に
加わる圧力に対する強度は向上し、ヒケの強度の弱い部
分に加わりにくいため、クラックの発生を防止できる。

【００１０】第２に、ケース材の平面を、実質方形形状
と、中にネジ穴を有した円柱状のボスが、前記ケース材
の相対向する側辺にそれぞれ設けられることで解決する
もので、ケース材の両端でネジ止めが可能であり、しか
もケース材にヒケのない強度のあるものが実現でき、締
め付け強度を上げたネジ止めが可能となる。第３に、一
方の面に於けるネジ穴肉厚部に対応する面において、ケ
ース材をモールド加工の際にネジ穴周囲に生じるウェル
ドの発生箇所に凹み部を設けることで解決するものであ
る。

【００１１】ウェルドの発生箇所は、機械的に弱いた
め、ネジ止めの際にこの部分に圧力が集中すれば、クラ
ックが発生しやすい。しかし、この部分（特に集中する
表面）を凹ませることで、ネジ止めの際にスペーサ等と
接触しないため、ネジ止めで加わる圧力が加わりにくく
なる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図１
および図２を参照しながら説明する。また図５乃至図７
は、ケース材と混成集積回路基板の当接関係を示すもの
である。まず混成集積回路基板について説明する。つま
り絶縁処理した第１の基板１４は、表面に導電手段が形
成され、この導電手段には、配線パターン、ランド、パ
ッドおよびボンデンィングエリア等が考えられる。この
ランドには、半導体チップや半導体ＩＣが半田付けさ
れ、配線パターンには、抵抗等が印刷により、また部品
であってはチップ抵抗やチップコンデンサが半田で固着
されている。ここでは図面の都合上、省略した。

【００１３】前述の第１の基板１４は、セラミック基
板、絶縁樹脂基板例えばプリント基板、表面を絶縁処理
した金属基板あるいはガラス基板等でもよい。ここでは
表面を陽極酸化し酸化アルミニウムが被着されたＡｌ金
属基板１４を採用し、導電手段は、ポリイミド等の接着
用樹脂層を介してホットプレスにより被着されている。
当然前記半導体素子は、ベアチップが主で、ダイオード
チップ，トランジスタチップおよびＬＳＩチップ等であ
り、その他に抵抗、トランスやコンデンサ等の部品も必
要により混成集積回路基板に実装される。

【００１４】チップと導電路（ボンデイングエリア）
は、必要によっては金属細線がワイヤーボンドされ所定
の回路が達成されている。またこの第１の基板１４の少
なくとも一側辺には、前記回路から延在されたリード接
続用パッドが複数個配列され、これらとリードが電気的
に接続されている。ここでは図１からも判るように、リ
ードの顔が出る領域として１１，１２が該当し、相対向
する側辺にリードが接続されている。このリードは、ほ
ぼＬ字型になっていている。

【００１５】また絶縁性の前記第１の基板１４の下層
に、放熱性やシャーシーとの取りつけによる絶縁破壊を
考慮して、第２の基板１５が接着されていている。つま
り回路によっては、半導体チップに大電流が流れ、これ
により発生する熱を外部に放出するために金属基板を採
用している。また基板１４に直接シャーシーを取りつけ
た際、基板１４を介して大電圧が印加されて内部の半導
体チップ等が破壊する問題があり、そのため本願は、Ａ
ｌ基板を陽極酸化して絶縁処理し、第１の基板同様にポ
リイミド樹脂を被着したものを第２の基板１５としてい
る。これは、第１の基板１４のアース配線と第１の基板
１４の間に絶縁膜がサンドイッチされており、エッチン
グ等でＡｌ基板を露出させ、基板とアース配線を同電位
として容量を無くしているが、シャーシにノイズが加わ
ると基板１４、アース配線を介して半導体チップ等にノ
イズがのるためである。

【００１６】この破壊を考えなければ、図６や図７のよ
うな混成集積回路基板１４の配置でも良い。図２のボス
３３を見ても判るように、基板の裏面まで延在されてい
る。つまり図５の第２の基板１５や図６の第１の基板１
４は、このボスの部分がくり抜かれ、このくりぬき部分
を介して基板裏面と面位置に顔を出している。次に図１
と図２を参照してケース材１３を説明する。ここでは図
５の構成で説明する。主に半導体チップや回路素子が搭
載されている領域、リードが固着されている領域の３領
域に樹脂を充填するために、前記ケース材１３は、第１
の基板１４を横断する区画壁２０，２１、第１の基板１
４の上下側辺と当接する区画壁２２，２３、および第２
の基板１５の左右側辺と当接する区画壁２４，２５で樹
脂の箱状注入空間を作っている。まず区画壁２０，２１
は、半導体チップの搭載領域とリードの固着領域を分離
するものであり、リードが左右の側辺に延在されている
ために２つの区画壁が設けられている。しかし、仮にリ
ードが一側辺にしか無い場合は、どちらか一方の区画壁
が省略される。またシリコーンゲルが充填されない場合
は、エポキシ樹脂が全体に注入されるために、必ずしも
３または２領域と限らず、区画壁２０，２１が省かれ１
領域となる場合もある。

【００１７】また上下の側面にリードが延在される場合
は、１１，１２が塞がれ、そのかわりリードの顔を出す
領域である区画壁２２，２３の一部がくり抜かれてい
る。従って半導体チップの搭載領域上の箱状樹脂注入空
間は、区画壁２０，２２，２４，２５で成り、別のリー
ドの箱状樹脂注入空間は、区画壁２１，２３，２４，２
５で成っている。半導体チップ搭載上の空間は、素子へ
の歪みや金属細線への歪みを考えて、シリコンゲルが紙
面に対して手前から注入され、続いてポリイミド等の固
化される樹脂が注入されている。またリードの樹脂注入
空間は、シリコーンゲルが省略されてエポキシ樹脂のみ
注入されている。前述のように、シリコーンゲルは、半
導体チップ等に接続されている金属細線等への歪みを防
止するものであり、必ず注入しなければならないもので
はない。

【００１８】また本装置は、プリント基板等の外部基板
に実装されるため、リードは、Ｌ字型をしており注入樹
脂から露出している。このリードとプリント基板に設け
られた電極とが、区画壁２４，２５にあるネジ止め穴を
介して強固に取り付けられている。ここでは放熱を考慮
して第２の基板に放熱板やシャーシーが取り付けられる
こともある。

【００１９】図２に示した部分は、図１のＡ−Ａ線の断
面図であり、ネジ止め穴３０の部分を説明したものであ
る。図からも明らかなように肉厚部３１，３１を有し、
あたかもネジ穴を有した円柱形状のもので、符号３２で
示した所のケースの厚みに比べ、厚く形成されている。
一般的にはこの所をボス３３と称している。つまり図２
のボス３３は、横および縦方向に厚みのあるものであ
る。従って金型でモールド成型し、固化した場合、樹脂
の収縮により図４の記号Ｓで示すようなヒケが発生す
る。

【００２０】本発明は、このヒケを防止するもので、ス
ペーサが当接される面の肉厚部分に凹み部Ｈを設けるこ
とにある。図１のネジ穴を示す実線３０の円とこの周り
を囲む点線の円の間が肉厚部３１であり、これがボス３
３である。このちょうど肉厚部の中央に、ネジ穴を囲む
ように設けられ、実質９０度に落ちた凹み部が設けられ
ている。この凹み部Ｈは、右と左で形状が異なるが、一
度に２種類を図示したいために書いただけで、実際は左
右共に同じものである。また凹み部は、全てを囲んでも
良い。

【００２１】つまり、ヒケを発生する部分に凹み部を設
けているために、従来によるヒケは発生しなくなる。ま
た課題の欄で説明したヒケは、周囲からその中央部に向
かってなだらかに凹んでおり、本発明は実質９０度に落
ちる凹み部を形成している。例えば、鉛筆を直角に立て
て上から圧力を加えるものと、鉛筆を斜めに立てて上か
ら圧力を加えるものでは、直角に立てた方がその強度が
あるのと同じ様な原理ではないかと推察する。つまり直
角に落ちている方が、その面に加わる圧力に対する強度
は向上し、クラックの発生を防止できる。

【００２２】ここでボスの位置は、左右に２つ有るが、
特にこだわらない。例えば基板の中央に１個でも良い
し、左右どちらかでも良いし、その数もこだわらない。
しかし一般的には、混成集積回路装置の回転移動等の防
止のために左右２個または左右２個ずつ４個である。更
には次の特徴も有する。金型成型を考えた際、例えば樹
脂注入口は図１の右側面（紙面に対して垂直な面）のほ
ぼ中央に１ヶ所以上、ここでは２ヶ所（Ｅで示した位
置）に設けられている。従って樹脂の流れは、矢印のよ
うに左のボスを回り込み、記号Ｈの引き出し線の付け根
近傍に、流れがぶつかった部分、ウェルドを生ずる。こ
のウェルドの部分は、この凹みにより、ウェルド部分の
一表面が図２のように凹むため、直接力が加わらなくな
る。従ってヒケの発生する部分と共にウェルドの部分が
表面部分で取り除け、スペーサはケースとフラットに接
続できると共に、ネジ止めの際に加わる圧力も、この凹
み部分には加わらないため、クラックが防止できる。

【００２３】更に本発明は、ヒケの部分を全く考えず、
ウェルドの発生する表面に凹み部を設けても効果があ
る。図３のメッシュで示した所を実質取り除くか、一部
分を取り除くように凹み部を設けても良い。ウェルドの
発生箇所は、ネジ止めの際にこの部分に圧力が集中すれ
ば、クラックが発生しやすい。しかし、この部分を凹ま
せることで、ネジ止めの際にスペーサ等と接触しないた
め、ネジ止めで加わる圧力が加わりにくくなる。

【００２４】以上で本混成集積回路装置は、プリント基
板の電極や実装相手の端子と当接され、しかもプリント
基板のスルーホールにリードを挿入する。リードは半田
により固定されるが、ネジ穴とプリント基板のネジ穴を
一致させ、このネジ孔を介してネジが取り付けられる。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、第１
に、一方の面に於けるネジ穴肉厚部に対応する面に、ネ
ジ穴を囲むように実質９０度に落ちる凹み部設けると、
ヒケが発生する部分に凹み部を設けているために、従来
によるヒケの発生は抑制できる。しかも凹みは、実質９
０度に落ちるているので、その面に加わる圧力に対する
強度は向上し、強度の弱いヒケの部分に加わりにくいた
め、クラックの発生を防止できる。

【００２６】第２に、ケース材の平面を、実質方形形状
とし、中にネジ穴を有した円柱状のボスが、前記ケース
材の相対向する側辺にそれぞれ設けられると、ケース材
の両端でネジ止めが可能であり、しかもケース材にヒケ
のない強度のあるものが実現でき、締め付け強度を上げ
たネジ止めが可能となる。第３に、一方の面（記号Ｈが
示されている面）に於いて、ネジ穴肉厚部に対応する面
において、ケース材をモールド加工の際に生じるウェル
ドの発生箇所に凹み部を設けることで、ネジ止めの際に
スペーサ等と接触しないため、ネジ止めで加わる圧力が
加わりにくくなる。従ってウェルド表面に発生するクラ
ックを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態であるケース材を説明した
平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線の断面図である。

【図３】従来のケース材を説明した平面図である。

【図４】図３のＡ−Ａ線の断面図である。

【図５】混成集積回路基板とケース材の当接関係を説明
する図である。

【図６】混成集積回路基板とケース材の当接関係を説明
する図である。

【図７】混成集積回路基板とケース材の当接関係を説明
する図である。

【符号の説明】

１３ ケース材 １４ 第１の基板 １５ 第２の基板 ３０ ネジ穴 ３１ 肉厚部 ３３ ボス Ｈ 凹み部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくともその表面が絶縁性を有する混
   成集積回路基板と、この混成集積回路基板に設けられた
   導電パターンと、この導電パターンと電気的に接続され
   た受動素子または能動素子から成る回路素子と、前記混
   成集積回路基板の一側辺に延在された導電パターンと電
   気的に接続されたリードと、この回路素子が実装された
   混成集積回路基板周囲と当接固着されるケース材とを有
   する混成集積回路装置に於いて、前記ケース材は、一方の面から混成集積回路基板が当接
   する他方の面に渡りネジ穴を有し、このネジ穴周囲に渡
   り肉厚を有して成るボスが一体で形成され、前記一方の
   面に於けるネジ穴肉厚部に対応する面において、前記ケ
   ース材をモールド加工の際にネジ穴周囲に生じるウェル
   ドの発生箇所に実質９０度に落ちる凹み部を設けたこと
   を特徴とする混成集積回路装置。
2. 【請求項２】前記凹み部は前記ウェルドの発生箇所を含
   むヒケの発生箇所に設けられることを特徴とする請求項
   １に記載の混成集積回路装置。