JP3819787B2 - 混成集積回路装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はケース材を使用する混成集積回路装置およびその製造方法に関し、特に、基板とケース材を接着させる樹脂として熱可塑性樹脂を用いることを特徴とする混成集積回路装置およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０を参照して、従来の混成集積回路装置３０の構成を説明する。図１０（Ａ）は混成集積回路装置３０の斜視図であり、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）のＸ−Ｘ‘線に於ける断面図である。
【０００３】
図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）を参照して、従来の混成集積回路装置３０は次のような構成を有する。矩形の基板４１と、基板４１の表面に設けられた導電パターン４３と、導電パターン４３上に固着された回路素子４２と、回路素子４２と導電パターン４３とを電気的に接続する金属細線と、導電パターン４３と電気的に接続されたリード３２とで、混成集積回路装置３０は構成されている。そして、混成集積回路装置３０は基板３６の裏面を除いて、全体がケース材３１で封止されている。
【０００４】
次に、ケース材３１に基板３１を填め込む工程を説明する。先ず、基板の４１周辺部に熱硬化性樹脂を塗布する。そして、基板４１を嵌合部３１Ａに填め込む。このとき、作業性の向上のために、嵌合部３１Ａのサイズは、基板４１よりも若干大きめに形成してある。
【０００５】
ケース材３１で封止された混成集積回路装置３０は、その後に、熱硬化性樹脂を硬化させるアフターキュアの工程等を経て製品として完成する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような混成集積回路装置の製造方法は以下に示すような問題を有していた。
【０００７】
即ち、ケース材に塗布された熱硬化性樹脂を硬化させるために、数時間の硬化時間を要する乾燥炉等を用いたアフターキュアの工程が必要であったため、連続したラインにて混成集積回路装置を製造することができない問題があった。
【０００８】
本発明は、上記した問題を鑑みて成されたものである。従って、本発明の第１の目的は、ケース材に塗布する樹脂として、熱可塑性樹脂を用いて混成集積回路装置を構成することである。本発明第２の目的は、連続したラインにて混成集積回路装置を製造する混成集積回路装置の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１に、表面に所定の電気回路が構成された基板と、前記基板の周辺部に対応する部分に嵌合部を有するケース材と、前記基板の周辺部に塗布され、前記基板と前記ケース材とを接合させる樹脂とを有する混成集積回路装置に於いて、前記樹脂として熱可塑性樹脂を採用し、前記基板の側面に対応する前記嵌合部の側面部に凸部を設け、前記凸部が前記基板の側面に当接して前記基板側面に押圧力を加えることにより、前記熱可塑性樹脂が軟化する温度下で使用されるに際して、前記基板がケース材から離脱するのを防止することを特徴とする。
【００１０】
本発明は、第２に、前記側面部に、複数個の前記凸部を設けたことを特徴とする。
【００１１】
本発明は、第３に、対向する前記凸部の端部の間の長さは、対応する前記基板の長さよりも短いことを特徴とする。
【００１２】
本発明は、第４に、対向する前記嵌合部の側面部の間の長さを、対応する前記基板の長さよりも長くすることで、前記基板の側面と前記嵌合部の側面部との間に、間隙部を形成し、前記間隙部に前記熱可塑性樹脂が充填されることを特徴とする。
【００１３】
本発明は、第５に、前記ケース材には、前記基板の表面に当接する当接部が設けられ、前記当接部に塗布された熱可塑性樹脂により、前記基板の表面と前記当接部との接合部にフィレットを形成することを特徴とする。
【００１４】
本発明は、第６に、前記凸部を有する前記嵌合部の側面部は、他の前記嵌合部の側面部と独立して設け、前記基板の側面を前記凸部に当接させることで前記側面部を外側に湾曲させ、湾曲した前記側面部の曲げ応力により、前記基板の側面に前記凸部を介して押圧力を加えて、前記基板と前記ケース材との接合を強化させることを特徴とする。
【００１５】
本発明は、第７に、表面に所定の電気回路が形成された基板の周辺部に樹脂を塗布する工程と、前記電気回路を封止するケース材の嵌合部に前記基板の前記周辺部を填め込む工程と、前記樹脂を硬化させて前記基板と前記ケース材とを結合させる工程とを有する混成集積回路装置の製造方法に於いて、前記樹脂として熱可塑性樹脂を採用し、前記基板を填め込む工程では、前記基板の側面に対応する前記嵌合部の側面部に凸部を設け、前記基板の側面を前記凸部に当接させることにより、前記基板と前記ケース材との結合を強化し、連続したラインで前記熱可塑性樹脂を硬化させることを特徴とする。
【００１６】
本発明は、第８に、対向する前記嵌合部に設けられた前記凸部の端部の間の長さは、対応する前記基板の長さよりも短く形成され、前記基板を前記嵌合部に填め込むことにより前記凸部の端部付近は削剥されて、削剥された前記凸部が前記基板の側面に当接することにより、前記基板と前記ケース材との結合が強化されることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（混成集積回路装置１０を説明する第１の実施の形態）
図１を参照して、本発明の混成集積回路装置１０の構成を説明する。図１（Ａ）は本発明の混成集積回路装置１０の斜視図である。図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＸ−Ｘ‘線に於ける断面図である。図１（Ｃ）は本発明の混成集積回路装置１０を基板が露出する面を上側にした斜視図である。
【００１８】
図１（Ａ）および図１（Ｂ）を参照して、混成集積回路装置１０は、次のような構成を有している。即ち、矩形の基板２１と、基板２１の表面に設けられた導電パターン２３と、導電パターン２３上に固着された回路素子２２と、回路素子２２と導電パターン２３とを電気的に接続する金属細線と、導電パターン２３と電気的に接続されたリード１２と、基板２１の表面に形成された電気回路を封止するケース材１１とで、混成集積回路装置１０は構成されている。このような各構成要素を以下にて説明する。
【００１９】
基板２１としては、金属基板、セラミック基板、樹脂から成る基板等を採用できる。そして、この基板２１の上に、例えばＣｕより成る導電パターン２３が形成され、トランジスタやＩＣ等の能動素子、チップ抵抗、チップコンデンサ等の受動素子が半田等を介して実装され、所定の電気回路が構成されている。ここで一部半田を採用せず、銀ペースト等で電気的に接続されても良い。また、半導体素子がフェイスアップで実装される場合は、ボンディングにより金属細線を介して接続されている。更には、リード１２が半田を介して導電パターン２３と接続されておりケース材１１から外部に露出されている。
【００２０】
ケース材１１は、樹脂等から形成されており、基板２１の表面に形成された電気回路を封止する働きを有する。そして、基板２１の側面および周辺部に対応する部分には嵌合部１２が設けられている。嵌合部１２の、基板２１の側面に対応する側面部１４には、内側に突出した凸部１３が設けられている。ケース材１１の詳細な形状については、図２を参照して後述する。
【００２１】
熱可塑性樹脂１１Ｂ（図示せず）は、ケース材１１と基板２１とを接合させる接着剤の如き作用を有している。
【００２２】
図１（Ｃ）を参照して、嵌合部１２は、ケース材１１が基板２１に接合する面の周辺部に渡って設けられている。更に、基板２１の長手方向の辺に対応する嵌合部１２には、複数個の側面部１４が設けられている。ここでは、基板２１の短手方向の辺に対応する嵌合部１２に、４個の対向した側面部が設けられている。
【００２３】
図２を参照して、ケース材１１の形状を詳細に説明する。ケース材１１の基板２１の周辺部に対応する部分には、嵌合部１２が設けられている。ここで、嵌合部１２とは、基板２１とケース材１１とが嵌合する部分を指す。更に、嵌合部１２は、基板の裏面に当接する当接部１５と、基板の側面に当接する側面部１４とから構成されている。
【００２４】
側面部１４は、基板２１からリード１２が導出される辺以外の嵌合部１２に設けられている。図２では、ケース材１１の手前の辺以外の嵌合部１２に、側面部１４は設けられている。基板２１の短手方向に対応する側面部１４には、凸部１３が設けられている。そして、ケース材１１に基板２１を嵌合させると、基板２１の短手方向の側面には、凸部１３が当接する。凸部１３が、基板２１の側面に押圧力を加えることにより、基板２１とケース材１１との接合は向上されている。
【００２５】
凸部１３が設けられた側面部１４は、他の側面部とは連続せずに、独立して設けられている。ここでは、基板の短手方向に対向する４つの側面部１４に凸部が設けられている。そして、側面部１４は、他の側面とは独立して設けられており、当接部１５から垂直方向に延在する形となっている。従って、基板２１をケース材１１に嵌合させると、基板２１の短手方向の側面が凸部１３に当接する。このことにより、側面部１４は外側に湾曲するので曲げ応力が発生する。側面部が外側に湾曲することにより発生する曲げ応力により、基板２１の側面に押圧力を加えることができる。従って、基板２１とケース材１１との接合は、更に強化される。なお、ここでは凸部１３を有する側面部１４は、対向して４個が形成されているが、この個数は、基板２１の大きさ等に対応させて任意に調整することができる。
【００２６】
更に、凸部１３が設けられた辺に於いては、両端付近に側面部１４が設けられており、中央部付近には側面部１４が設けられていない。これは、ケース材１１の外形表面部にヒケが発生するのを防止するためである。
【００２７】
更にまた、図２では、基板の２１の側面に対応する側面部１４は平坦に形成されているが、側面部１４に凹凸部を形成することができる。このように、側面部１４に凹凸部を形成することにより、凹凸部と基板２１の側面との間隙に熱可塑性樹脂が充填されるので、基板２１とケース材１１との接合を更に向上させることができる。
【００２８】
図３を参照して、基板２１、側面部１４および凸部１３の長さの相関関係を説明する。図３（Ａ）は基板２１の平面図であり、図３（Ｂ）はケース材１１の裏面の平面図である。
【００２９】
基板２１の長手方向の長さをＬ１、基板２１の長手方向に対応するケース材１１の対向する側面部１４間の長さをＬ２とする。そして、側面部１４に設けられた凸部１３の端部間の長さをＬ３とした場合、Ｌ１、Ｌ２およびＬ３の間には次のような関係がある。
Ｌ２＞Ｌ１＞Ｌ３
即ち、凸部１３の端部間の長さが最も短く形成され、側面部１４間の長さは最も長く形成されている。そして、基板２１の長手方向の長さは、それらの中間の長さである。従って、基板２１をケース材１１に嵌合させると、基板２１の長手方向の側面に凸部１３が当接する。そして、基板２１の長手方向の側面と側面部１４との間には、間隙部が形成される。この間隙部には、熱可塑性樹脂が充填されるので、ケース材１１と基板２１との接合を強化することができる。
【００３０】
図４を参照して、凸部１３が設けられていない部分の混成集積回路装置１０の断面について説明する。図４（Ａ）は、凸部１３が設けられていない部分の長手方向の混成集積回路装置１０の断面図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の嵌合部１２付近の断面図である。
【００３１】
図４（Ａ）を参照して、基板の２１の長手方向に対応する側面部１４間の長さは、上述したように、基板２１の長手方向の長さよりも大きく形成してある。
【００３２】
図４（Ｂ）を参照して、凸部１３が設けられていない側面部１４に於いては、側面部１４と基板２１の側面との間に、間隙部１６が形成される。そして、間隙部１６には、熱可塑性樹脂１１Ｂが充填される。このことにより、基板２１と側面部１４との接合が強化される。更に、嵌合部１２の端部と基板２１が接合する部分には、熱可塑性樹脂１１Ｂよりなるフィレット１７が形成されている。このフィレット１７により、基板２１とケース材１１との接合は強化される。
【００３３】
図５を参照して、凸部１３が設けられた部分の混成集積回路装置１０の断面について説明する。図５（Ａ）は、凸部１３が設けられた部分の長手方向の混成集積回路装置１０の断面図である。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の嵌合部１２付近の断面図である。
【００３４】
図５（Ｂ）を参照して、凸部１３が設けらた側面部１４に於いては、凸部１３が基板２１の側面に当接している。上述したように、基板２１を嵌合部１２に填め込むことによって、側面部１４は外側（図面では右側）に湾曲されている。従って、湾曲した側面部１４の曲げ応力により、凸部１３を介して基板２１の側面部１４に押圧力が加わっている。このことから、基板２１とケース材１１との接合は強化される。更に、図４（Ｂ）と同じように、嵌合部１２の端部と基板２１が接合する部分には、熱可塑性樹脂１１Ｂよりなるフィレット１７が形成されている。このフィレット１７により、基板２１とケース材１１との接合は更に強化される。
【００３５】
図６を参照して、嵌合部１２に側面部１４が設けられていない部分の混成集積回路装置１０の断面について説明する。図６（Ａ）は、嵌合部１２に側面部１４が設けられていない部分の混成集積回路装置１０の断面図である。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の嵌合部１２付近の断面図である。ここで、嵌合部１２に側面部１４が設けられていない部分とは、図２を参照して、基板２１を嵌合させた際にリード１２が導出される辺の嵌合部や、凸部１３が設けられている辺に於いて側面部１４が設けられていない嵌合部のことをいう。
【００３６】
図６（Ａ）を参照して、この断面に於いては、基板２１の表面にケース材１１の表面に当接部１５が当接している。
【００３７】
図６（Ｂ）を参照して、当接部１５の端部が基板２１に当接する部分には、熱可塑性樹脂１１Ｂよりなるフィレット１７が両側に形成されている。このフィレット１７により、基板２１とケース材１１との接合は強化される。
【００３８】
上記したような半導体装置１０の構成により、以下に示すような効果を奏することができる。
【００３９】
第１に、ケース材１１と基板２１とは、熱可塑性樹脂１１Ｂによって接合される。更に、基板２１の側面は、ケース材１１の側面部に設けられた凸部１３によって押圧されている。このことから、外気温の上昇等の原因により、熱可塑性樹脂１１Ｂが軟化しても、基板２１には押圧力が加わっている。従って、基板２１がケース材１１から離脱するのを防止することができる。
【００４０】
第２に、基板２１と、ケース材１１との接合部に、熱可塑性樹脂１１Ｂから成るフィレットが形成される。このことから、基板２１とケース材１１との接合が、更に向上される。
【００４１】
第３に、ケース材１１の側面部は、凹凸が形成されているので、基板２１とケース材１１との接合が、更に向上される。
（混成集積回路装置１０の製造方法を説明する第２の実施の形態）
図７から図９を参照して、混成集積回路装置１０の製造方法を説明する。本実施の形態では、次のような工程により混成集積回路装置１０を製造する。即ち、表面に所定の電気回路が形成された基板２１の周辺部に熱可塑性樹脂１１Ｂを塗布する工程と、電気回路を封止するケース材１１の嵌合部に基板２１の周辺部を填め込む工程と、熱可塑性樹脂１１Ｂを硬化させて基板２１とケース材１１とを結合させる工程等で混成集積回路装置１０は製造される。このような各工程を以下にて説明する。
【００４２】
第１工程：図７参照
本工程は、基板２１の表面に回路素子等からなる電気回路を形成し、この基板２１の表面を封止するケース材１１を用意する工程である。
【００４３】
図７（Ａ）を参照して、基板２１の表面に導電パターン２３を形成する。ここで、基板が金属基板である場合は、導電パターン２３を形成する前の工程で、金属基板の表面を絶縁処理する。そして、半田等の接続手段を介して回路素子２２を導電パターン２３上に固着する。ここで、回路素子２２としては、受動素子および能動素子を全般的に採用できる。更には、樹脂封止された回路装置等を回路素子２３として採用しても良い。以上により、表面に所定の電気回路が構成された基板２１が用意される。
【００４４】
図２（Ｂ）を参照して、ケース材１１の説明を行う。ケース材１１は、樹脂等から形成されており、基板２１の表面に形成された電気回路を封止する働きを有する。そして、基板２１の側面および周辺部に対応する部分には嵌合部１２が設けられている。この嵌合部１２と基板の側面および周辺部が嵌合して、ケース材１１と基板２１は接合されている。
【００４５】
嵌合部１２は、ケース材１１が基板２１に接合する面の周辺部に渡って設けられている。そして、対向する嵌合部１２の長さは、基板２１の対応する辺の長さよりも長く形成されている。即ち、嵌合部１２のサイズは、基板２１よりも大きく形成されている。そして、基板の短手方向の辺に対応する嵌合部１２には、他の側面とは独立した側面部１４が設けられている。更に、側面部１４には、基板の測面に当接する凸部１３が設けられている。対向する凸部１３の端部間の長さは、対応する基板の長さよりも小さく形成されている。
【００４６】
第２工程：図８参照
本工程は、表面に所定の電気回路が形成された基板２１の周辺部に熱可塑性樹脂１１Ｂを塗布し、電気回路を封止するケース材１１の嵌合部に基板２１の周辺部を填め込む工程である。
【００４７】
図８（Ａ）を参照して、表面に所定の電気回路が形成された基板２１の周辺部に熱可塑性樹脂１１Ｂを塗布する。そして、ケース材１１の嵌合部１２に基板２１を填め込むようにして、基板２１とケース材１１とを接合させる。
【００４８】
図８（Ｂ）を参照して、前述したように、対向する凸部１３の端部間の長さは、対応する基板２１の長さよりも小さく形成されている。従って、本工程に於いては、基板２１の側面は、凸部１３の端部付近を削剥しつつ嵌合部１２に填め込まれる。従って、凸部１３と基板２１との側面は強固に接合される。更に、この工程により、側面部１４は外側に湾曲される。従って、湾曲した側面部１４の曲げ応力により、基板２１の側面部に圧力を加えることができる。このことから、熱可塑性樹脂１１Ｂが軟化する温度下に於いても、基板２１がケース材１１から離脱するのを防止することができる。
【００４９】
図８（Ｃ）を参照して、ケース材１１の嵌合部１２と、基板２１とが接合する部分には、熱可塑性樹脂１１Ｂから成るフィレット１７が形成される。このフィレット１７は、基板２１を嵌合部１２に填め込むことにより形成され、基板２１と嵌合部１２が当接する部分に形成される。熱可塑性樹脂１１Ｂから成るフィレット１７が形成されることにより、基板２１とケース材１１との接合部分は増大することになる。
【００５０】
熱可塑性樹脂１１Ｂは、熱硬化性樹脂と比較すると、硬化するまでに係る時間が非常に短い。具体的には、基板２１をケース材１１に接合させてから、冷却フィン（図示せず）を用いて混成集積回路装置を冷却させることにより、熱可塑性樹脂１１Ｂは、数秒間で硬化する。従って、乾燥炉等にて樹脂を硬化させるアフターキュアの工程を省いて、次の工程を行うことができる。
【００５１】
図９を参照して、従来の混成集積回路装置の製造方法と、本発明の混成集積回路装置の製造方法との比較を行う。図９（Ａ）は従来の混成集積回路装置の製造方法を示すフローチャートであり、図９（Ｂ）は本発明の混成集積回路装置の製造方法を示すフローチャートである。
【００５２】
図９（Ａ）を参照して、従来の混成集積回路装置の製造方法は、基板に回路を形成する工程と、熱硬化性樹脂を塗布する工程と、ケース材に基板を嵌合させる工程と、熱硬化性樹脂を硬化させる工程と、リードをカットする工程等とを有している。この中でも、熱硬化性樹脂を硬化させる工程は、熱硬化性樹脂を硬化させるのに、数時間を要していた。従って、連続したライン（インライン）で混成集積回路装置を製造することが難しかった。
【００５３】
図９（Ｂ）を参照して、本発明の混成集積回路装置の製造方法は、図９（Ａ）と比較すると、樹脂を硬化する工程を省いたものと成っている。これは、従来の熱硬化性樹脂に替えて熱可塑性樹脂を採用したのが原因である。つまり、熱可塑性樹脂は、熱硬化性樹脂と比較すると硬化するまでの時間が非常に短いので、乾燥炉等にて樹脂を硬化させるアフターキュアの工程を必要としない。具体的には、熱可塑性樹脂は、冷却させることにより、塗布されてから数秒間で硬化させることができる。このことから、混成集積回路装置を製造する工程をインラインで連続して行うことができる。
【００５４】
上記したような混成集積回路装置１０の製造方法により、以下に示すような効果を奏することができる。
【００５５】
即ち、硬化するまでの所要時間が非常に短い熱可塑性樹脂１１Ｂを使用して、基板２１とケース材１１とを接合させるので、両者の接合に係る時間を短縮化することができる。従って、連続したライン（インライン）で混成集積回路装置１０を製造することができる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明では、以下に示すような効果を奏することができる。
【００５７】
第１に、ケース材１１と基板２１とは、基板２１の周辺部に塗布された熱可塑性樹脂１１Ｂによって接合させる。更に、基板２１の側面は凸部１３により押圧されている。このことから、混成集積回路装置１０の温度が上昇して、熱可塑性樹脂１１Ｂが軟化しても、基板２１には凸部１３により押圧力が加わっている。従って、ケース材１１と基板２１が分離することを防止することができる。
【００５８】
第２に、基板２１とケース材１１との接合部に、熱可塑性樹脂１１Ｂから成るフィレットが形成される。このことから、基板２１とケース材１１との接合が、更に向上される。
【００５９】
第３に、硬化するまでの所要時間が非常に短い熱可塑性樹脂１１Ｂを使用して、基板２１とケース材１１とを接合させるので、両者の接合に係る時間を短縮化することができる。従って、連続したライン（インライン）で混成集積回路装置１０を製造することができる。従って生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の混成集積回路装置の斜視図（Ａ）、断面図（Ｂ）、斜視図（Ｃ）である。
【図２】本発明の混成集積回路装置に使用するケース材の斜視図である。
【図３】本発明の混成集積回路装置に使用する基板の平面図（Ａ）、ケース材の平面図（Ｂ）である。
【図４】本発明の混成集積回路装置の断面図（Ａ）、断面図（Ｂ）である。
【図５】本発明の混成集積回路装置の断面図（Ａ）、断面図（Ｂ）である。
【図６】本発明の混成集積回路装置の断面図（Ａ）、断面図（Ｂ）である。
【図７】本発明の混成集積回路装置の製造方法を説明する断面図（Ａ）、斜視図（Ｂ）である。
【図８】本発明の混成集積回路装置の製造方法を説明する断面図（Ａ）、断面図（Ｂ）、断面図（Ｃ）である。
【図９】従来の混成集積回路装置の製造方法を示すフローチャート（Ａ）、本発明の混成集積回路装置の製造方法を示すフローチャート（Ｂ）である。
【図１０】従来の混成集積回路装置を説明する斜視図（Ａ）、断面図（Ｂ）である。
【発明の属する技術分野】
本発明はケース材を使用する混成集積回路装置およびその製造方法に関し、特に、基板とケース材を接着させる樹脂として熱可塑性樹脂を用いることを特徴とする混成集積回路装置およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０を参照して、従来の混成集積回路装置３０の構成を説明する。図１０（Ａ）は混成集積回路装置３０の斜視図であり、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）のＸ−Ｘ‘線に於ける断面図である。
【０００３】
図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）を参照して、従来の混成集積回路装置３０は次のような構成を有する。矩形の基板４１と、基板４１の表面に設けられた導電パターン４３と、導電パターン４３上に固着された回路素子４２と、回路素子４２と導電パターン４３とを電気的に接続する金属細線と、導電パターン４３と電気的に接続されたリード３２とで、混成集積回路装置３０は構成されている。そして、混成集積回路装置３０は基板３６の裏面を除いて、全体がケース材３１で封止されている。
【０００４】
次に、ケース材３１に基板３１を填め込む工程を説明する。先ず、基板の４１周辺部に熱硬化性樹脂を塗布する。そして、基板４１を嵌合部３１Ａに填め込む。このとき、作業性の向上のために、嵌合部３１Ａのサイズは、基板４１よりも若干大きめに形成してある。
【０００５】
ケース材３１で封止された混成集積回路装置３０は、その後に、熱硬化性樹脂を硬化させるアフターキュアの工程等を経て製品として完成する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような混成集積回路装置の製造方法は以下に示すような問題を有していた。
【０００７】
即ち、ケース材に塗布された熱硬化性樹脂を硬化させるために、数時間の硬化時間を要する乾燥炉等を用いたアフターキュアの工程が必要であったため、連続したラインにて混成集積回路装置を製造することができない問題があった。
【０００８】
本発明は、上記した問題を鑑みて成されたものである。従って、本発明の第１の目的は、ケース材に塗布する樹脂として、熱可塑性樹脂を用いて混成集積回路装置を構成することである。本発明第２の目的は、連続したラインにて混成集積回路装置を製造する混成集積回路装置の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１に、表面に所定の電気回路が構成された基板と、前記基板の周辺部に対応する部分に嵌合部を有するケース材と、前記基板の周辺部に塗布され、前記基板と前記ケース材とを接合させる樹脂とを有する混成集積回路装置に於いて、前記樹脂として熱可塑性樹脂を採用し、前記基板の側面に対応する前記嵌合部の側面部に凸部を設け、前記凸部が前記基板の側面に当接して前記基板側面に押圧力を加えることにより、前記熱可塑性樹脂が軟化する温度下で使用されるに際して、前記基板がケース材から離脱するのを防止することを特徴とする。
【００１０】
本発明は、第２に、前記側面部に、複数個の前記凸部を設けたことを特徴とする。
【００１１】
本発明は、第３に、対向する前記凸部の端部の間の長さは、対応する前記基板の長さよりも短いことを特徴とする。
【００１２】
本発明は、第４に、対向する前記嵌合部の側面部の間の長さを、対応する前記基板の長さよりも長くすることで、前記基板の側面と前記嵌合部の側面部との間に、間隙部を形成し、前記間隙部に前記熱可塑性樹脂が充填されることを特徴とする。
【００１３】
本発明は、第５に、前記ケース材には、前記基板の表面に当接する当接部が設けられ、前記当接部に塗布された熱可塑性樹脂により、前記基板の表面と前記当接部との接合部にフィレットを形成することを特徴とする。
【００１４】
本発明は、第６に、前記凸部を有する前記嵌合部の側面部は、他の前記嵌合部の側面部と独立して設け、前記基板の側面を前記凸部に当接させることで前記側面部を外側に湾曲させ、湾曲した前記側面部の曲げ応力により、前記基板の側面に前記凸部を介して押圧力を加えて、前記基板と前記ケース材との接合を強化させることを特徴とする。
【００１５】
本発明は、第７に、表面に所定の電気回路が形成された基板の周辺部に樹脂を塗布する工程と、前記電気回路を封止するケース材の嵌合部に前記基板の前記周辺部を填め込む工程と、前記樹脂を硬化させて前記基板と前記ケース材とを結合させる工程とを有する混成集積回路装置の製造方法に於いて、前記樹脂として熱可塑性樹脂を採用し、前記基板を填め込む工程では、前記基板の側面に対応する前記嵌合部の側面部に凸部を設け、前記基板の側面を前記凸部に当接させることにより、前記基板と前記ケース材との結合を強化し、連続したラインで前記熱可塑性樹脂を硬化させることを特徴とする。
【００１６】
本発明は、第８に、対向する前記嵌合部に設けられた前記凸部の端部の間の長さは、対応する前記基板の長さよりも短く形成され、前記基板を前記嵌合部に填め込むことにより前記凸部の端部付近は削剥されて、削剥された前記凸部が前記基板の側面に当接することにより、前記基板と前記ケース材との結合が強化されることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（混成集積回路装置１０を説明する第１の実施の形態）
図１を参照して、本発明の混成集積回路装置１０の構成を説明する。図１（Ａ）は本発明の混成集積回路装置１０の斜視図である。図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＸ−Ｘ‘線に於ける断面図である。図１（Ｃ）は本発明の混成集積回路装置１０を基板が露出する面を上側にした斜視図である。
【００１８】
図１（Ａ）および図１（Ｂ）を参照して、混成集積回路装置１０は、次のような構成を有している。即ち、矩形の基板２１と、基板２１の表面に設けられた導電パターン２３と、導電パターン２３上に固着された回路素子２２と、回路素子２２と導電パターン２３とを電気的に接続する金属細線と、導電パターン２３と電気的に接続されたリード１２と、基板２１の表面に形成された電気回路を封止するケース材１１とで、混成集積回路装置１０は構成されている。このような各構成要素を以下にて説明する。
【００１９】
基板２１としては、金属基板、セラミック基板、樹脂から成る基板等を採用できる。そして、この基板２１の上に、例えばＣｕより成る導電パターン２３が形成され、トランジスタやＩＣ等の能動素子、チップ抵抗、チップコンデンサ等の受動素子が半田等を介して実装され、所定の電気回路が構成されている。ここで一部半田を採用せず、銀ペースト等で電気的に接続されても良い。また、半導体素子がフェイスアップで実装される場合は、ボンディングにより金属細線を介して接続されている。更には、リード１２が半田を介して導電パターン２３と接続されておりケース材１１から外部に露出されている。
【００２０】
ケース材１１は、樹脂等から形成されており、基板２１の表面に形成された電気回路を封止する働きを有する。そして、基板２１の側面および周辺部に対応する部分には嵌合部１２が設けられている。嵌合部１２の、基板２１の側面に対応する側面部１４には、内側に突出した凸部１３が設けられている。ケース材１１の詳細な形状については、図２を参照して後述する。
【００２１】
熱可塑性樹脂１１Ｂ（図示せず）は、ケース材１１と基板２１とを接合させる接着剤の如き作用を有している。
【００２２】
図１（Ｃ）を参照して、嵌合部１２は、ケース材１１が基板２１に接合する面の周辺部に渡って設けられている。更に、基板２１の長手方向の辺に対応する嵌合部１２には、複数個の側面部１４が設けられている。ここでは、基板２１の短手方向の辺に対応する嵌合部１２に、４個の対向した側面部が設けられている。
【００２３】
図２を参照して、ケース材１１の形状を詳細に説明する。ケース材１１の基板２１の周辺部に対応する部分には、嵌合部１２が設けられている。ここで、嵌合部１２とは、基板２１とケース材１１とが嵌合する部分を指す。更に、嵌合部１２は、基板の裏面に当接する当接部１５と、基板の側面に当接する側面部１４とから構成されている。
【００２４】
側面部１４は、基板２１からリード１２が導出される辺以外の嵌合部１２に設けられている。図２では、ケース材１１の手前の辺以外の嵌合部１２に、側面部１４は設けられている。基板２１の短手方向に対応する側面部１４には、凸部１３が設けられている。そして、ケース材１１に基板２１を嵌合させると、基板２１の短手方向の側面には、凸部１３が当接する。凸部１３が、基板２１の側面に押圧力を加えることにより、基板２１とケース材１１との接合は向上されている。
【００２５】
凸部１３が設けられた側面部１４は、他の側面部とは連続せずに、独立して設けられている。ここでは、基板の短手方向に対向する４つの側面部１４に凸部が設けられている。そして、側面部１４は、他の側面とは独立して設けられており、当接部１５から垂直方向に延在する形となっている。従って、基板２１をケース材１１に嵌合させると、基板２１の短手方向の側面が凸部１３に当接する。このことにより、側面部１４は外側に湾曲するので曲げ応力が発生する。側面部が外側に湾曲することにより発生する曲げ応力により、基板２１の側面に押圧力を加えることができる。従って、基板２１とケース材１１との接合は、更に強化される。なお、ここでは凸部１３を有する側面部１４は、対向して４個が形成されているが、この個数は、基板２１の大きさ等に対応させて任意に調整することができる。
【００２６】
更に、凸部１３が設けられた辺に於いては、両端付近に側面部１４が設けられており、中央部付近には側面部１４が設けられていない。これは、ケース材１１の外形表面部にヒケが発生するのを防止するためである。
【００２７】
更にまた、図２では、基板の２１の側面に対応する側面部１４は平坦に形成されているが、側面部１４に凹凸部を形成することができる。このように、側面部１４に凹凸部を形成することにより、凹凸部と基板２１の側面との間隙に熱可塑性樹脂が充填されるので、基板２１とケース材１１との接合を更に向上させることができる。
【００２８】
図３を参照して、基板２１、側面部１４および凸部１３の長さの相関関係を説明する。図３（Ａ）は基板２１の平面図であり、図３（Ｂ）はケース材１１の裏面の平面図である。
【００２９】
基板２１の長手方向の長さをＬ１、基板２１の長手方向に対応するケース材１１の対向する側面部１４間の長さをＬ２とする。そして、側面部１４に設けられた凸部１３の端部間の長さをＬ３とした場合、Ｌ１、Ｌ２およびＬ３の間には次のような関係がある。
Ｌ２＞Ｌ１＞Ｌ３
即ち、凸部１３の端部間の長さが最も短く形成され、側面部１４間の長さは最も長く形成されている。そして、基板２１の長手方向の長さは、それらの中間の長さである。従って、基板２１をケース材１１に嵌合させると、基板２１の長手方向の側面に凸部１３が当接する。そして、基板２１の長手方向の側面と側面部１４との間には、間隙部が形成される。この間隙部には、熱可塑性樹脂が充填されるので、ケース材１１と基板２１との接合を強化することができる。
【００３０】
図４を参照して、凸部１３が設けられていない部分の混成集積回路装置１０の断面について説明する。図４（Ａ）は、凸部１３が設けられていない部分の長手方向の混成集積回路装置１０の断面図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の嵌合部１２付近の断面図である。
【００３１】
図４（Ａ）を参照して、基板の２１の長手方向に対応する側面部１４間の長さは、上述したように、基板２１の長手方向の長さよりも大きく形成してある。
【００３２】
図４（Ｂ）を参照して、凸部１３が設けられていない側面部１４に於いては、側面部１４と基板２１の側面との間に、間隙部１６が形成される。そして、間隙部１６には、熱可塑性樹脂１１Ｂが充填される。このことにより、基板２１と側面部１４との接合が強化される。更に、嵌合部１２の端部と基板２１が接合する部分には、熱可塑性樹脂１１Ｂよりなるフィレット１７が形成されている。このフィレット１７により、基板２１とケース材１１との接合は強化される。
【００３３】
図５を参照して、凸部１３が設けられた部分の混成集積回路装置１０の断面について説明する。図５（Ａ）は、凸部１３が設けられた部分の長手方向の混成集積回路装置１０の断面図である。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の嵌合部１２付近の断面図である。
【００３４】
図５（Ｂ）を参照して、凸部１３が設けらた側面部１４に於いては、凸部１３が基板２１の側面に当接している。上述したように、基板２１を嵌合部１２に填め込むことによって、側面部１４は外側（図面では右側）に湾曲されている。従って、湾曲した側面部１４の曲げ応力により、凸部１３を介して基板２１の側面部１４に押圧力が加わっている。このことから、基板２１とケース材１１との接合は強化される。更に、図４（Ｂ）と同じように、嵌合部１２の端部と基板２１が接合する部分には、熱可塑性樹脂１１Ｂよりなるフィレット１７が形成されている。このフィレット１７により、基板２１とケース材１１との接合は更に強化される。
【００３５】
図６を参照して、嵌合部１２に側面部１４が設けられていない部分の混成集積回路装置１０の断面について説明する。図６（Ａ）は、嵌合部１２に側面部１４が設けられていない部分の混成集積回路装置１０の断面図である。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の嵌合部１２付近の断面図である。ここで、嵌合部１２に側面部１４が設けられていない部分とは、図２を参照して、基板２１を嵌合させた際にリード１２が導出される辺の嵌合部や、凸部１３が設けられている辺に於いて側面部１４が設けられていない嵌合部のことをいう。
【００３６】
図６（Ａ）を参照して、この断面に於いては、基板２１の表面にケース材１１の表面に当接部１５が当接している。
【００３７】
図６（Ｂ）を参照して、当接部１５の端部が基板２１に当接する部分には、熱可塑性樹脂１１Ｂよりなるフィレット１７が両側に形成されている。このフィレット１７により、基板２１とケース材１１との接合は強化される。
【００３８】
上記したような半導体装置１０の構成により、以下に示すような効果を奏することができる。
【００３９】
第１に、ケース材１１と基板２１とは、熱可塑性樹脂１１Ｂによって接合される。更に、基板２１の側面は、ケース材１１の側面部に設けられた凸部１３によって押圧されている。このことから、外気温の上昇等の原因により、熱可塑性樹脂１１Ｂが軟化しても、基板２１には押圧力が加わっている。従って、基板２１がケース材１１から離脱するのを防止することができる。
【００４０】
第２に、基板２１と、ケース材１１との接合部に、熱可塑性樹脂１１Ｂから成るフィレットが形成される。このことから、基板２１とケース材１１との接合が、更に向上される。
【００４１】
第３に、ケース材１１の側面部は、凹凸が形成されているので、基板２１とケース材１１との接合が、更に向上される。
（混成集積回路装置１０の製造方法を説明する第２の実施の形態）
図７から図９を参照して、混成集積回路装置１０の製造方法を説明する。本実施の形態では、次のような工程により混成集積回路装置１０を製造する。即ち、表面に所定の電気回路が形成された基板２１の周辺部に熱可塑性樹脂１１Ｂを塗布する工程と、電気回路を封止するケース材１１の嵌合部に基板２１の周辺部を填め込む工程と、熱可塑性樹脂１１Ｂを硬化させて基板２１とケース材１１とを結合させる工程等で混成集積回路装置１０は製造される。このような各工程を以下にて説明する。
【００４２】
第１工程：図７参照
本工程は、基板２１の表面に回路素子等からなる電気回路を形成し、この基板２１の表面を封止するケース材１１を用意する工程である。
【００４３】
図７（Ａ）を参照して、基板２１の表面に導電パターン２３を形成する。ここで、基板が金属基板である場合は、導電パターン２３を形成する前の工程で、金属基板の表面を絶縁処理する。そして、半田等の接続手段を介して回路素子２２を導電パターン２３上に固着する。ここで、回路素子２２としては、受動素子および能動素子を全般的に採用できる。更には、樹脂封止された回路装置等を回路素子２３として採用しても良い。以上により、表面に所定の電気回路が構成された基板２１が用意される。
【００４４】
図２（Ｂ）を参照して、ケース材１１の説明を行う。ケース材１１は、樹脂等から形成されており、基板２１の表面に形成された電気回路を封止する働きを有する。そして、基板２１の側面および周辺部に対応する部分には嵌合部１２が設けられている。この嵌合部１２と基板の側面および周辺部が嵌合して、ケース材１１と基板２１は接合されている。
【００４５】
嵌合部１２は、ケース材１１が基板２１に接合する面の周辺部に渡って設けられている。そして、対向する嵌合部１２の長さは、基板２１の対応する辺の長さよりも長く形成されている。即ち、嵌合部１２のサイズは、基板２１よりも大きく形成されている。そして、基板の短手方向の辺に対応する嵌合部１２には、他の側面とは独立した側面部１４が設けられている。更に、側面部１４には、基板の測面に当接する凸部１３が設けられている。対向する凸部１３の端部間の長さは、対応する基板の長さよりも小さく形成されている。
【００４６】
第２工程：図８参照
本工程は、表面に所定の電気回路が形成された基板２１の周辺部に熱可塑性樹脂１１Ｂを塗布し、電気回路を封止するケース材１１の嵌合部に基板２１の周辺部を填め込む工程である。
【００４７】
図８（Ａ）を参照して、表面に所定の電気回路が形成された基板２１の周辺部に熱可塑性樹脂１１Ｂを塗布する。そして、ケース材１１の嵌合部１２に基板２１を填め込むようにして、基板２１とケース材１１とを接合させる。
【００４８】
図８（Ｂ）を参照して、前述したように、対向する凸部１３の端部間の長さは、対応する基板２１の長さよりも小さく形成されている。従って、本工程に於いては、基板２１の側面は、凸部１３の端部付近を削剥しつつ嵌合部１２に填め込まれる。従って、凸部１３と基板２１との側面は強固に接合される。更に、この工程により、側面部１４は外側に湾曲される。従って、湾曲した側面部１４の曲げ応力により、基板２１の側面部に圧力を加えることができる。このことから、熱可塑性樹脂１１Ｂが軟化する温度下に於いても、基板２１がケース材１１から離脱するのを防止することができる。
【００４９】
図８（Ｃ）を参照して、ケース材１１の嵌合部１２と、基板２１とが接合する部分には、熱可塑性樹脂１１Ｂから成るフィレット１７が形成される。このフィレット１７は、基板２１を嵌合部１２に填め込むことにより形成され、基板２１と嵌合部１２が当接する部分に形成される。熱可塑性樹脂１１Ｂから成るフィレット１７が形成されることにより、基板２１とケース材１１との接合部分は増大することになる。
【００５０】
熱可塑性樹脂１１Ｂは、熱硬化性樹脂と比較すると、硬化するまでに係る時間が非常に短い。具体的には、基板２１をケース材１１に接合させてから、冷却フィン（図示せず）を用いて混成集積回路装置を冷却させることにより、熱可塑性樹脂１１Ｂは、数秒間で硬化する。従って、乾燥炉等にて樹脂を硬化させるアフターキュアの工程を省いて、次の工程を行うことができる。
【００５１】
図９を参照して、従来の混成集積回路装置の製造方法と、本発明の混成集積回路装置の製造方法との比較を行う。図９（Ａ）は従来の混成集積回路装置の製造方法を示すフローチャートであり、図９（Ｂ）は本発明の混成集積回路装置の製造方法を示すフローチャートである。
【００５２】
図９（Ａ）を参照して、従来の混成集積回路装置の製造方法は、基板に回路を形成する工程と、熱硬化性樹脂を塗布する工程と、ケース材に基板を嵌合させる工程と、熱硬化性樹脂を硬化させる工程と、リードをカットする工程等とを有している。この中でも、熱硬化性樹脂を硬化させる工程は、熱硬化性樹脂を硬化させるのに、数時間を要していた。従って、連続したライン（インライン）で混成集積回路装置を製造することが難しかった。
【００５３】
図９（Ｂ）を参照して、本発明の混成集積回路装置の製造方法は、図９（Ａ）と比較すると、樹脂を硬化する工程を省いたものと成っている。これは、従来の熱硬化性樹脂に替えて熱可塑性樹脂を採用したのが原因である。つまり、熱可塑性樹脂は、熱硬化性樹脂と比較すると硬化するまでの時間が非常に短いので、乾燥炉等にて樹脂を硬化させるアフターキュアの工程を必要としない。具体的には、熱可塑性樹脂は、冷却させることにより、塗布されてから数秒間で硬化させることができる。このことから、混成集積回路装置を製造する工程をインラインで連続して行うことができる。
【００５４】
上記したような混成集積回路装置１０の製造方法により、以下に示すような効果を奏することができる。
【００５５】
即ち、硬化するまでの所要時間が非常に短い熱可塑性樹脂１１Ｂを使用して、基板２１とケース材１１とを接合させるので、両者の接合に係る時間を短縮化することができる。従って、連続したライン（インライン）で混成集積回路装置１０を製造することができる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明では、以下に示すような効果を奏することができる。
【００５７】
第１に、ケース材１１と基板２１とは、基板２１の周辺部に塗布された熱可塑性樹脂１１Ｂによって接合させる。更に、基板２１の側面は凸部１３により押圧されている。このことから、混成集積回路装置１０の温度が上昇して、熱可塑性樹脂１１Ｂが軟化しても、基板２１には凸部１３により押圧力が加わっている。従って、ケース材１１と基板２１が分離することを防止することができる。
【００５８】
第２に、基板２１とケース材１１との接合部に、熱可塑性樹脂１１Ｂから成るフィレットが形成される。このことから、基板２１とケース材１１との接合が、更に向上される。
【００５９】
第３に、硬化するまでの所要時間が非常に短い熱可塑性樹脂１１Ｂを使用して、基板２１とケース材１１とを接合させるので、両者の接合に係る時間を短縮化することができる。従って、連続したライン（インライン）で混成集積回路装置１０を製造することができる。従って生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の混成集積回路装置の斜視図（Ａ）、断面図（Ｂ）、斜視図（Ｃ）である。
【図２】本発明の混成集積回路装置に使用するケース材の斜視図である。
【図３】本発明の混成集積回路装置に使用する基板の平面図（Ａ）、ケース材の平面図（Ｂ）である。
【図４】本発明の混成集積回路装置の断面図（Ａ）、断面図（Ｂ）である。
【図５】本発明の混成集積回路装置の断面図（Ａ）、断面図（Ｂ）である。
【図６】本発明の混成集積回路装置の断面図（Ａ）、断面図（Ｂ）である。
【図７】本発明の混成集積回路装置の製造方法を説明する断面図（Ａ）、斜視図（Ｂ）である。
【図８】本発明の混成集積回路装置の製造方法を説明する断面図（Ａ）、断面図（Ｂ）、断面図（Ｃ）である。
【図９】従来の混成集積回路装置の製造方法を示すフローチャート（Ａ）、本発明の混成集積回路装置の製造方法を示すフローチャート（Ｂ）である。
【図１０】従来の混成集積回路装置を説明する斜視図（Ａ）、断面図（Ｂ）である。
Claims (8)
- 表面に所定の電気回路が構成された基板と、
前記基板の周辺部に対応する部分に嵌合部を有するケース材と、
前記基板の周辺部に塗布され、前記基板と前記ケース材とを接合させる樹脂とを有する混成集積回路装置に於いて、
前記樹脂として熱可塑性樹脂を採用し、
前記基板の側面に対応する前記嵌合部の側面部に凸部を設け、前記凸部が前記基板の側面に当接して前記基板側面に押圧力を加えることにより、
前記熱可塑性樹脂が軟化する温度下で使用されるに際して、
前記基板がケース材から離脱するのを防止することを特徴とする混成集積回路装置。 - 前記側面部に、複数個の前記凸部を設けたことを特徴とする請求項１記載の混成集積回路装置。
- 対向する前記凸部の端部の間の長さは、対応する前記基板の長さよりも短いことを特徴とする請求項１記載の混成集積回路装置。
- 対向する前記嵌合部の側面部の間の長さを、対応する前記基板の長さよりも長くすることで、前記基板の側面と前記嵌合部の側面部との間に、間隙部を形成し、前記間隙部に前記熱可塑性樹脂が充填されることを特徴とする請求項１記載の混成集積回路装置。
- 前記ケース材には、前記基板の表面に当接する当接部が設けられ、前記当接部に塗布された熱可塑性樹脂により、前記基板の表面と前記当接部との接合部にフィレットを形成することを特徴とする請求項１記載の混成集積回路装置。
- 前記凸部を有する前記嵌合部の側面部は、他の前記嵌合部の側面部と独立して設け、前記基板の側面を前記凸部に当接させることで前記側面部を外側に湾曲させ、湾曲した前記側面部の曲げ応力により、前記基板の側面に前記凸部を介して押圧力を加えて、前記基板と前記ケース材との接合を強化させることを特徴とする請求項１記載の混成集積回路装置。
- 表面に所定の電気回路が形成された基板の周辺部に樹脂を塗布する工程と、
前記電気回路を封止するケース材の嵌合部に前記基板の前記周辺部を填め込む工程と、
前記樹脂を硬化させて前記基板と前記ケース材とを結合させる工程とを有する混成集積回路装置の製造方法に於いて、
前記樹脂として熱可塑性樹脂を採用し、
前記基板を填め込む工程では、前記基板の側面に対応する前記嵌合部の側面部に凸部を設け、前記基板の側面を前記凸部に当接させることにより、前記基板と前記ケース材との結合を強化し、
連続したラインで前記熱可塑性樹脂を硬化させることを特徴とする混成集積回路装置の製造方法。 - 対向する前記嵌合部に設けられた前記凸部の端部の間の長さは、対応する前記基板の長さよりも短く形成され、前記基板を前記嵌合部に填め込むことにより前記凸部の端部付近は削剥されて、削剥された前記凸部が前記基板の側面に当接することにより、前記基板と前記ケース材との結合が強化されることを特徴とする請求項７記載の混成集積回路装置の製造方法。
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