JP3545019B2

JP3545019B2 - 電子製品の封止ケース

Info

Publication number: JP3545019B2
Application number: JP27581493A
Authority: JP
Inventors: 一弘前野
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1993-11-04
Filing date: 1993-11-04
Publication date: 2004-07-21
Anticipated expiration: 2019-07-21
Also published as: JPH07130916A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、接着剤を用いて配線基板又は放熱板に接着される、電子製品の封止ケースに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、配線基板にパワーデバイスを搭載したパワーモジュールでは、該デバイスの発熱が大きい為、熱応力が発生する。これにより、前記デバイスがベアチップの場合、その表面を硬質材料で封止すると、該ベアチップと前記配線基板との接続に主に用いられるボンディングワイヤが断線したり、ベアチップ自身が破壊したりする事がある。これを防止する為、封止材料にはシリコンゲルに代表される、軟質樹脂が多く用いられる。そして、これらの軟質樹脂を用いる場合、予め前記配線基板の外周部に、封止ケースを接着しておき、その中に該軟質樹脂を流し込む、所謂ポッティング型の封止構造を採ることになる。
【０００３】
図１１は、この様なポッティング型の封止構造を採るモジュールにおける、従来の封止ケ−スの接着の一例を示す図である。
同図（ａ）に示す配線基板３上には、配線パターン４が形成され、図示しないベアチップ、チップ抵抗、チップコンデンサ等の部品が実装されている。さらに、前記配線基板３上に封止ケ−ス１ｉをマウントする際には、該配線基板３上のマウントされる位置に、例えばペースト状接着剤５が、予め、図示しないディスペンサ等で塗布されている。
【０００４】
その後、同図（ｂ）に示す様に、前記封止ケース１ｉは、図示しないマウンタ等で、前記配線基板３上の前記位置にマウント、圧着される。
尚、封止ケース１ｉは、前述の配線基板３の代わりに、例えば放熱板の様な金属板に接着される事もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上の様に、従来の封止ケース１ｉの接着方法は、予め接着剤５が供給された、例えば配線基板３上に、該封止ケ−ス１ｉをマウント、圧着する事で行われるが、この際、余剰な接着剤５が図１１（ｃ）に示す同図（ｂ）のＣ−Ｃ’断面図の様に、封止ケ−ス１ｉの周囲からはみ出す。その結果、図１２（ａ）に示す様に、隣接するベアチップ１０やボンディングワイヤ９を覆ったり、図１２（ｂ）に示す様に、隣接する端子接合用ランド１１を覆ったり、或いは図１２（ｃ）に示す様に、隣接する電子部品１２を覆ったりする。
【０００６】
接着剤５が、隣接するベアチップ１０を覆うと、接着剤５中に含まれる不純物で汚染され、故障の原因となったり、ベアチップ１０上面に設けてあるパッドから配線基板３上の配線パターン４に接続されたボンディングワイヤ９が、接着剤５の熱応力で断線することがあった。又、接着剤５が、端子接合用ランド１１を覆うと、リード端子の接合ができなくなる問題があった。さらに、接着剤５が電子部品１２を覆うと、接着剤５の熱応力により、電子部品１２と配線基板３との接続部を破壊したり、時には電子部品１２自体を破壊するという問題があった。
【０００７】
上記諸問題は、接着剤で接着する封止ケースの周囲に、接着剤で覆われてはまずい部品やランド等を近接させない配置をする事で、解決できる。
しかし、近年の電子製品の小型軽量化への進展に伴い、配線基板についても高集積化、及び高密度化が要求されている。従って、配線基板の配線幅や配線間隔の狭ピッチ化は勿論、実装部品間の間隔や、ベアチップと配線基板との接続間隔といった、実装間隔も縮小する必要があるが、前述の方法では、達成できなくなる。
【０００８】
一方、上記諸問題を解決する他の方法として、接着剤の量を減らす事が挙げられる。しかし、この方法では未充填部分が発生し易いという問題がある。未充填部分が発生すると、接着強度が低下したり、後にポッティング封止材料を封止ケース内に充填した際、漏洩する危険がある。
本発明はこの様な諸問題を解決するものであり、電子製品の高集積化、及び高密度化を達成した上で、信頼性の高い、接着剤による封止ケースの接着を達成する事を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為に本発明では、凹型溝を封止ケースの、配線基板との接着面に設け、凹型溝から外気へ繋がり、且つ接着面とは離間した空気抜け穴を設けた事を特徴とするものである。
更に、本発明の好適な形態として、前記凹型溝を前記接着面の全周に設けている。
【００１０】
更に、本発明の他の好適な形態として、前記凹型溝を前記接着面の少なくとも一か所以上に部分的に設けている。
【００１１】
更に、本発明の他の好適な形態として、前記接着面に前記凹型溝を封止ケースの厚さ方向に２つ設け、該２つの凹型溝間の距離は、該封止ケースの厚さのほぼ等しくなる様に設けている。
更に、本発明の他の好適な形態として、前記凹型溝の断面形状を、凹型曲面にしている。
【００１２】
更に、本発明の他の好適な形態として、前記凹型溝の断面形状を、台形型にしている。
更に、本発明の他の好適な形態として、前記凹型溝の断面形状を、三角形型にしている。
更に、本発明の他の好適な形態として、前記凹型溝から、外気へ繋がる、空気抜け穴を設けている。
【００１３】
【作用】
前記構成により、封止ケースが、例えば配線基板上にマウント、圧着された時、余剰な接着剤を前記凹型溝に逃がす様にしたので、該封止ケースの周囲にはみ出す接着剤の量を大幅に抑えられるか、或いは無くする事が可能となる。
又、前記凹型溝から外気に繋がる、空気抜け穴を設けた場合には、前記マウント、圧着時に、該凹型溝内の空気を、該空気抜け穴から速やかに、且つ効率良く排出できる様にしたので、該空気による未充填部分の発生を大幅に抑えられるか、或いは無くする事が可能となる。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
図１（ａ）において、封止ケース１ａは、例えば平面が長方形で中空の、四角柱形状であり、配線基板との接着面には、凹型溝２ａが、全周に渡って設けてある。又、前記凹型溝２ａの断面形状は、例えば図１（ｂ）に示す様な凹型曲面で、該凹型溝２ａの幅を前記封止ケース１ａの厚さにほぼ等しくしている。
【００１５】
図１（ｃ）において、配線基板３は、例えばＰＣＢ又はセラミック基板であり、その表面（両面基板の場合は、裏面、多層基板の場合には、内層にも形成される）には所定の回路を構成する配線パターン４が形成されている。そして、図中には特に示さないが、前記配線基板３上にはベアチップ、チップ抵抗、チップコンデンサ等の部品が実装されている。さらに、前記配線基板３上に前記封止ケース１ａをマウントする際には、前記配線基板３上のマウントされる位置に、例えばペースト状接着剤５が、予め、図示しないディスペンサ等で塗布されている。
【００１６】
その後、図２（ａ）に示す様に、前記封止ケース１ａは、図示しないマウンタ等で、前記配線基板３上の前記位置にマウント、圧着される。その結果、前記接着剤５は、該封止ケース１ａと該配線基板３間を押し広げられるが、余剰な接着剤５は、該封止ケース１ａに設けた前記凹型溝２ａに逃げる為、図２（ｂ）に示す様に、該封止ケース１ａの周囲にはみ出す量は大幅に抑えられるか、或いは無くせる。
【００１７】
尚、本実施例で前記凹型溝２ａの幅を、前記封止ケース１ａの厚さにほぼ等しくしているが、これは、例えば該凹型溝２ａの幅が、該封止ケース１ａの厚さよりも小さい場合、該封止ケース１ａの接着面に平面を有することになり、該平面が該接着面において、該封止ケースの両側面に接する端部にあると、該封止ケースが該配線基板にマウント、圧着された際、該配線基板と該接着面の平面部分との間の接着剤が押し広げられ、余剰の接着剤が該接着面の中心側の凹型溝に逃げる一方で、該接着面の外側の該封止ケース側部にもはみ出してしまい、凹型溝を設けても接着剤のはみ出し防止作用が充分得られないからである。従って、前記平面の位置が前記接着面において、前記封止ケースの両側面に接する端部にあっても、その幅が接着剤のはみ出しが起こる程の幅を持っていなければ、限定はされない。さらに、例え前記はみ出しがあったとしても、前記配線基板のレイアウト上、許容出来る範囲の僅かなものであれば、限定はされない。これらの限定されない内容は、以降の実施例についても、同様である。
【００１８】
ところで、本実施例に示した凹型溝２ａの様な加工は、封止ケースを成形するのに用いられる金型を所定の形状にすれば、容易且つ安価に製造することが可能である。
次に、図３に本発明の他の実施例における、封止ケース１ｂの接着面側の斜視図を示す。
【００１９】
該実施例では、封止ケース１ｂの形状は、例えば図１の実施例同様、平面が長方形で中空の、四角柱形状であり、その中空長方形の接着面のうち、相対する２辺にのみ部分的に凹型溝２ｂを設けている。そして、前記凹型溝２ｂ部分においては、該凹型溝２ｂの幅を前記封止ケース１ｂの厚さにほぼ等しくしている。他の２辺は、平面接着面６を有する。
【００２０】
封止ケースが接着される配線基板が、例えば中空長方形の接着形状を有する場合で、該接着形状の４辺中、相対する２辺のみで、接着剤のはみ出しを防止したい時、前記実施例の様に、その２辺のみに部分的に凹型溝２ｂを設ければ、必要な部分のみはみ出しを防止できる。
尚、接着形状及び、凹型溝を部分的に設ける位置は、前記実施例に限定されるものではなく、種々の接着形状の、特に接着剤のはみ出しを防止したい箇所に自由に設けることが出来、同様の効果が得られる。
【００２１】
図４及び図５には、さらに他の実施例における、封止ケース１ｃ及び１ｄの、各凹型溝２ｃ及び２ｄの、一部断面図を示す。
図４では、断面形状が台形の凹型溝２ｃを、設けてある。
図５では、断面形状が三角形の凹型溝２ｄを、設けてある。
両凹型溝２ｃ、２ｄ共、図１の実施例に示した凹型溝２ａ、或いは図２の実施例に示した凹型溝２ｂと同様の位置に設けても、同様の作用が得られる。
【００２２】
又、凹型溝の断面形状は、未充填部分が発生し易い形状でなければ、前記実施例に限定されるものではない。
図６には、さらに他の実施例における、封止ケース１ｅの凹型溝２ｅの一部断面図を示す。
本実施例では、凹型溝２ｅが封止ケース１ｅの配線基板との接着面において、該封止ケース１ｅの厚さ方向に２本設けてある。又、両凹型溝２ｅの位置は、前記接着面において、該両凹型溝２ｅの溝幅を含む該両凹型溝２ｅ間の距離が、前記封止ケース１ｅの厚さにほぼ等しくなる様に配してある。
【００２３】
尚、凹型溝の本数は、接着剤はみ出し防止作用が得られるものであれば、前記実施例に限定されない。又、凹型溝の断面形状も、前記実施例に限定されず、例えば図４及び図５に示した様な形状であっても良い。
図７には、さらに他の実施例における、封止ケース１ｆの凹型溝２ｆの一部断面図を示す。
【００２４】
本実施例においては、凹型溝２ｆの例えば底部から、封止ケース１ｆの例えば外側面に繋がる空気抜け穴７ａを設けてある。前記封止ケース１ｆを、例えば配線基板にマウント、圧着する際、前記空気抜け穴７ａの無い実施例においても、接着剤は問題ない程度に凹型溝へ十分流入できるが、本実施例においては、これにより更に、前記凹型溝２ｆ中の空気が、前記空気抜け穴７ａを通して、効率良く速やかに、外気に排出される。従って、前記凹型溝２ｆ内の空気の滞留による未接着部分の発生を、大幅に抑えられるか、或いは無くする事ができる。
【００２５】
又、前記空気抜け穴７ａを設ける位置及び間隔は、空気が効率良く排出できれば必要な箇所に適宜設けても良い。
尚、図７に示す実施例では、前記空気抜け穴７ａを前記封止ケース１ｆの外側面に導いているが、外気に導かれていれば、特に該実施例に限定されるものではない。例えば、図８に示す様に、封止ケース１ｇの上部面に導いても良いし、図９に示す様に、封止ケース１ｈの内側面に導いても良い。両実施例では、空気抜け穴７ｂ及び７ｃが、封止完了後は、外観上見えなくなるので、美観の点で好ましい。
【００２６】
又、例えば空気抜け穴７ａ、７ｂ或いは７ｃに繋がる凹型溝２ｆは、図７、図８及び図９に示した様な凹型曲面に限定されるものではなく、図４及び図５に示す様な他の形状の凹型溝であっても良く、その本数も図６に示す様な複数の凹型溝であっても良い。
ところで、例えばパワーモジュールの様な製品では、その封止構造は、封止ケースを、金属板に代表される放熱板に接着する事がある。この場合においても、各請求項記載の発明の実施により、同様の作用が得られる。即ち、図１０に示す様に、金属板上８に予め接合された、例えば配線基板３と、該金属板８上に接着する、例えば封止ケース１ａとの間隔Ｌを近接させれるので、モジュールの小型、軽量化が図れると同時に、未充填部分の無い、確実且つ安定した高品質の接着が得られる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明によれば、封止ケースの接合面に凹型溝を設け、例えば配線基板上にマウント、圧着された時、余剰な接着剤を該凹型溝に逃がす様にしたので、該封止ケースの周囲にはみ出す量は大幅に抑えられるか、或いは無くせる。その結果、前記封止ケースの近接した周囲に、ベアチップ、電子部品、或いは端子接続用ランド等を配置できる様になる為、高密度実装が可能となり、電子製品の小型、軽量化が図れる。
【００２８】
又、同時に、前記凹型溝に空気逃げ穴を設けたので、該凹型溝から空気が効率良く排出され、接着剤層中に未充填部分が発生するのを、大幅に抑えるか、或いは無くする事ができる。その結果、確実かつ安定した高品質の接着が得られ、電子製品の信頼性が飛躍的に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を説明する図であり、同図（ａ）は配線基板に接着する前の封止ケース１ａの接着面側の斜視図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ’線の一部断面図、同図（ｃ）は封止ケースを接着する前の配線基板３の斜視図である。
【図２】図１の実施例を引き続き説明する図であり、同図（ａ）は封止ケース１ａを配線基板３に圧着、マウントした状態の斜視図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ’線の一部断面図である。
【図３】本発明の他の実施例における、封止ケース１ｂの接着面側の斜視図である。
【図４】本発明のさらに他の実施例における、封止ケース１ｃに設けた凹型溝２ｃ部分の一部断面図である。
【図５】本発明のさらに他の実施例における、封止ケース１ｄに設けた凹型溝２ｄ部分の一部断面図である。
【図６】本発明のさらに他の実施例における、封止ケース１ｅに設けた凹型溝２ｅ部分の一部断面図である。
【図７】本発明のさらに他の実施例における、封止ケース１ｆに設けた凹型溝２ｆ及び空気抜け穴７ａ部分の一部断面図である。
【図８】本発明のさらに他の実施例における、封止ケース１ｇに設けた凹型溝２ｆ及び空気抜け穴７ｂ部分の一部断面図である。
【図９】本発明のさらに他の実施例における、封止ケース１ｈに設けた凹型溝２ｆ及び空気抜け穴７ｃ部分の一部断面図である。
【図１０】本発明のパワーモジュールでの実施例における、封止ケース１ａを金属板８に接着した状態の断面図である。
【図１１】従来の、封止ケース１ｉの接着の一例を示す図であり、同図（ａ）は、接着する前の封止ケース１ｉ、及び配線基板３の斜視図、同図（ｂ）は封止ケース１ｉを配線基板３にマウント、圧着した状態の斜視図、同図（ｃ）は、同図（ｂ）のＣ−Ｃ’線の一部断面図である。
【図１２】従来の、封止ケース１ｉを接着する際に起こる問題点の例を示す図であり、同図（ａ）は、はみ出した接着剤５が隣接するベアチップ１０やボンディングワイヤ９を覆った状態の斜視図、同図（ｂ）は、はみ出した接着剤５が隣接する端子接続用ランド１１を覆った状態の斜視図、同図（ｃ）は、はみ出した接着剤５が隣接する電子部品１２を覆った状態の斜視図である。
【符合の説明】
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈ，１ｉ…封止ケース、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ…凹型溝、３…配線基板、４…配線パターン、５…接着剤、６…平面接着面、７ａ，７ｂ，７ｃ…空気抜け穴、８…金属板（放熱板）、９…ボンディングワイヤ、１０…ベアチップ、１１…端子接合用ランド、１２…電子部品、Ｌ…封止ケースと配線基板間の距離

Claims

配線基板上又は放熱板上に接着剤により接着して封止する封止ケースであって、該封止ケースの該配線基板又は該放熱板との接着面に凹型溝を設けたことを特徴とする封止ケースにおいて、前記凹型溝から外気へ繋がり、且つ前記接着面とは離間した空気抜け穴を設けたことを特徴とする封止ケース。
前記配線基板又は前記放熱板との接着面の全周に凹型溝を設けたことを特徴とする、請求項１記載の封止ケース。
前記配線基板又は前記放熱板との接着面の少なくとも一か所以上に部分的に凹型溝を設けたことを特徴とする、請求項１記載の封止ケース。
配線基板上又は放熱板上に接着剤により接着して封止する封止ケースにおいて、前記配線基板又は前記放熱板との接着面において前記凹型溝を前記封止ケースの厚さ方向に２つ設け、該２つの凹型溝間の距離は該封止ケースの厚さにほぼ等しいことを特徴とする封止ケース。
前記配線基板又は前記放熱板との接着面の全周に凹型溝を設けたことを特徴とする、請求項４記載の封止ケース。
前記配線基板又は前記放熱板との接着面の少なくとも一か所以上に部分的に凹型溝を設けたことを特徴とする、請求項４記載の封止ケース。
前記凹型溝の断面形状を、凹型曲面にしたことを特徴とする、請求項１、又は２、又は３、又は４、又は５、又は６記載の封止ケース。
前記凹型溝の断面形状を、台形型にしたことを特徴とする、請求項１、又は２、又は３、又は４、又は５、又は６記載の封止ケース。
前記凹型溝の断面形状を、三角形型にしたことを特徴とする、請求項１、又は２、又は３、又は４、又は５、又は６記載の封止ケース。
前記凹型溝から外気へ繋がる、空気抜け穴を設けたことを特徴とする、請求項４、又は５、又は６記載の封止ケース。