JP4270065B2 - 樹脂封止基板成形用金型装置 - Google Patents

Description

本発明は、金属薄板よりなる回路パターン基板に実装された電子部品を絶縁性の樹脂層により封止した樹脂封止基板を成形するための樹脂封止基板成形用金型装置に関する。

従来この種の樹脂封止基板としては、例えば特許文献１に記載されたものが公知である。

前記特許文献１に記載された「回路構成電子部品」は、金属薄板を打ち抜いて一体的に形成された回路パターンと接続端子を設け、回路パターン上に電子素子をはんだ付けした後、回路パターンと電子素子を絶縁樹脂により封止した構成となっており、回路基板と回路パターンを別々に設ける必要がない上、電子素子が樹脂により確実に保護できる等の効果を有している。

一方前記樹脂封止基板は、図７に示すように金属薄板を打ち抜くことにより回路パターンや、電子部品を実装するためのランド等が形成された回路パターン基板ａを金型内に装着して、回路パターン基板の表裏面に絶縁樹脂層ｂを形成している。

また回路パターン基板ａの後付け電子部品を実装するランドｃに穿設されたスルーホールｄが絶縁樹脂層ｂで覆わないように、絶縁樹脂層ｂを成形する上型ｅと下型ｆには、図８に示すように先端側が順次小径となったテーパ状の凸部ｇ，ｈが形成されていて、これら凸部ｇ，ｈによりランドｃを上下方向から挟着することにより、ランドｃ側が小径となった図７に示すような凹部ｉ，ｊを絶縁樹脂層ｂに形成している。また、凹部ｉに対して凹部ｊを大径にして、部品の挿入性を良くしている。
特開平５−１６７２３４号公報

しかしこのために、上型ｅの凸部ｇと下型ｆの凸部ｈは、後者が大径となる必要があり、この結果、回路パターン基板ａは、上型ｅと下型ｆに突設された凸部ｇ，ｈにより回路パターン基板ａのランドｂを上下方向から図９に示すように挟着した場合、図９に示すように反りが発生して了い、ランドｃと凸部ｇ，ｈの先端面との間に隙間ｊが発生し、絶縁樹脂層ｂを成形する際この隙間ｊに樹脂の一部が侵入して、ランドｃの表裏面に薄膜状のバリが発生することがある。

特にランドｃの裏面（はんだ面）側にバリが発生すると、後付け電子部品のリードをランドｃにはんだ付けする際、ランドｃにはんだの乗りが悪くなったり、ランドｃよりはんだが剥離して、はんだ不良の原因となる等の問題がある。

本発明はかかる問題を改善するためになされたもので、後付け部品を実装するランドのはんだ面側に樹脂のバリが発生するのを防止することができる樹脂封止基板成形用金型装置を提供することを目的とするものである。

本発明の樹脂封止基板成形用金型装置は、金属薄板を打ち抜くことにより回路パターンや、電子部品を実装するためのランド等が形成された回路パターン基板と、回路パターン基板に実装された電子部品を封止するよう回路パターン基板の表裏面に形成された絶縁樹脂層とからなる樹脂封止基板を成形するための樹脂封止基板成形用金型装置であって、絶縁樹脂層を成形する金型本体の上型と下型にそれぞれ設けられ、かつ絶縁樹脂層を成形する際、回路パターン基板の後付け電子部品実装用ランドを表裏面側より挟着して、絶縁樹脂層にテーパ状の凹部を形成する凸部と、凸部の少なくとも一方に設けて、ランドのはんだ面側にバリが発生するのを防止するバリ防止手段とを具備しており、バリ防止手段を、上型に設けられた凸部の外周に突設され、かつ下型に設けられた凸部との間でランドを強圧することにより、回路パターン基板の変形を矯正する複数のリブにより形成したものである。

前記構成により、回路パターン基板の変形が防止され、後付け電子部品を実装するランドのはんだ面側に薄膜状のバリが発生することがないため、後付け電子部品をフローはんだによりランドにはんだ付けする際、ランドにはんだの乗りが悪くなったり、はんだが剥離することがないためはんだ不良が発生するのを未然に防止でき、これによってフローはんだ付けの信頼性を向上させることができる。

本発明の樹脂封止基板成形用金型装置は、リブの肉厚が後付け電子部品のリードの外径より小さくしたものである。

前記構成により、上型の凸部にリブを突設するだけでバリの発生が防止できるため、金型装置が安価に得られるようになると共に、リブの肉厚を後付け電子部品のリードの外径より小さくすることにより、後付け電子部品をランドに穿設されたスルーホールに挿入する際、リブにより絶縁樹脂層に形成された凹溝内にリードが嵌まり込むことがないため、後付け電子部品の実装作業が容易かつ迅速に行えるようになる。

本発明の樹脂封止基板整形用金型装置によれば、後付け電子部品を実装するランドのはんだ面側に薄膜状のバリが発生することがないことから、後付け電子部品をフローはんだによりランドにはんだ付けする際、ランドにはんだの乗りが悪くなったり、はんだが剥離することがないためはんだ不良が発生するのを未然に防止でき、これによってフローはんだ付けの信頼性を向上させることができる。

本発明の実施の形態を、図面を参照して詳述する。

図１は樹脂封止基板を成形する樹脂封止基板成形用金型装置の上型を示す斜視図、図２は樹脂封止基板成形用金型装置の断面図、図３は樹脂封止基板成形用金型装置に設けられた凸部の斜視図、図４は樹脂封止基板成形用金型装置により成形された樹脂封止基板の断面図、図５及び図６は凸部の変形例を示す説明図である。

樹脂封止基板成形用金型装置の金型本体１は、上型２と下型３より形成されていて、上型２と下型３の間に樹脂封止基板を構成する回路パターン基板４を挟着した状態で、回路パターン基板４の表裏面に絶縁樹脂層５を成形するようになっている。

金型本体１の上型２と下型３には、絶縁樹脂層５を成形する扁平な凹状のキャビティ２ａ，３ａが回路パターン基板４と当接する面に形成されており、これらキャビティ２ａ，３ａ内には、回路パターン基板４に実装された電子部品（図示せず）を封止する絶縁樹脂層５を成形するための別のキャビティ２ｂ（下型３側は図示せず）が形成されている。

回路パターン基板４に実装された電子部品を封止する絶縁樹脂層５を成形するキャビティ２ｂは、図１に示すように電子部品の外形よりやや大きい角形の凹部よりなり、上型２と下型３の間に回路パターン基板４を位置決めして装着した際、回路パターン基板４に実装された電子部品が各キャビティ２ｂ内に精度よく位置決めされるようになっている。

上型２及び下型３に形成されたキャビティ２ａ，３ａ内には、絶縁樹脂層５にテーパ状の凹部５ａ，５ｂを成形するための凸部２ｃ，３ｃと、タイバーの周囲に凹部（ともに図示せず）を形成するための凸部２ｄ（下型側は図示せず）が形成されている。

回路パターン基板４には、絶縁樹脂層４を成形する前に電子部品を実装するランド（図示せず）と、絶縁樹脂層５の成形後に後付けで実装する後付け電子部品（図示せず）をはんだ付けするランド４ａが形成されていて、これらランド４ａの上下面に、前記凹部５ａ，５ｂが形成されるようになっている。

各凹部５ａ，５ｂを成形する凸部２ｃ，３ｃは、先端側が順次小径となるテーパ状となっていて、絶縁樹脂層５を成形する際、回路パターン基板４のランド４ａを図２に示すように上下方向から挟着するようになっている。

また上型２側に形成された凸部２ｃの先端部の径は、下型３に形成された凸部３ｃの先端部の径より十分に小径となっていて、上型２の凸部２ｃの外周面には、バリ防止手段６が形成されている。

バリ防止手段６は、回路パターン基板４が上下方向に変形しているため絶縁樹脂層５を成形した際、回路パターン基板４の裏面側（はんだ面側）の凹部５ｂにバリが発生するのを防止するためのもので、上型２側の凸部２ｃと下型３側の凸部３ｃの間に挟着されたランド４ａの変形を強制的に抑制する複数、例えば４個のリブ６ａよりなる。

各リブ６ａは凸部２ｃの外周面に十字方向に突設されていて、各リブ６ａの先端間の径は、下型３側の凸部３ｃの小径部の径とほぼ同じとなっている。

上型２の凸部２ｃにリブ６ａを突設することにより、凸部２ｃにより成形された絶縁樹脂層５の凹部５ａには、内周面に図４に示すような十字状の凹溝５ｃが形成されるが、この凹溝５ｃの幅が大きいと、凹部５ａ内に後付け電子部品のリードを挿入した際、凹溝５ｃ内にリードが入ってしまい、リードをランド４ａに穿設されたスルーホール４ｂに挿入する際の障害となる。

これを防止するため、リブ６ａの板厚は、リードの外径より小さくして、凹部５ａの内周面に成形された凹溝５ｃにリードが入り込まないようにしている。

また上型２に形成された扁平なキャビティ２ａの隅部には、キャビティ２ａ内に溶融樹脂を注入するための例えば０．５ｍｍ角程度の第１ゲート７が形成されていると共に、第１ゲート７と離れた位置の隅部には、余剰となった樹脂が流入する第２ゲート８が１個所ないし複数個所形成されている。

第２ゲート８は、例えば０．３×０．２ｍｍ角程度の小さな孔等により形成されていて、余剰となった樹脂を流入させることにより、余剰となった樹脂が型締めの弱い個所にバリとなって発生するのを防止している。

次に前記構成された樹脂封止基板成形用金型装置の作用を説明する。

予め電子部品を実装した回路パターン基板４を金型本体１の上型２と下型３の間に装着して、上型２と下型３を型締め手段（図示せず）により型締めし、絶縁樹脂層５の成形に供するが、絶縁樹脂層５の成形方法としては、溶融樹脂を高圧に加圧した状態で第１ゲート７よりキャビティ２ａ，３ａ内に射出して成形する射出成形方法か、低圧成形の何れの方法でもよい。

低圧成形方法は、絶縁樹脂層５を成形する樹脂に熱硬化性樹脂を使用し、キャビティ２ａ，３ｂ内に熱硬化性樹脂を注入したら、熱及び圧力を加えた状態で熱硬化樹脂が硬化するまで放置し、硬化後上型２及び下型３の間より取り出すようにしたもので、この方法では長時間圧力を加えた状態で放置するため、余剰となった樹脂が型締めの弱い個所から洩れ出してバリの発生原因となることが多いため、余剰となった樹脂を逃すための第２ゲート８を設けることが特に有効である。

上型２と下型３の型締めが完了したら、第１ゲート７より上型２と下型３のキャビティ２ａ、３ａ内に溶融樹脂を注入して絶縁樹脂層５の成形を行うが、回路パターン基板４に実装された電子部品はキャビティ２ｂ内に流入した樹脂により周囲が覆われて封止され、回路パターン基板４の表裏面は、扁平なキャビティ２ａ、３ａに流入した樹脂により覆われて絶縁樹脂層５が形成される。

また後付け電子部品を実装するスルーホール４ｂが穿設されたランド４ａの上下面には、上型２及び下型３に設けられた凸部２ａ及び３ａにより凹部５ａ，５ｂが成形されるが、上側２側の凸部２ａには、外周面に複数のリブ６ａよりなるバリ防止手段６が突設されていて、上型２と下型３を型締めした際に、リブ６ａの先端が下型３の凸部３ａ上面に回路パターン基板４のランド４ａを強く且つ広く押し付けるため、回路パターン基板４の特にランド４a部分に上下方向の変形が抑制されて、ランド４ａの下面が下型３の凸部３ａに密着されてこれによって両者の間に隙間が発生することがないため、はんだ面側のランド４ａに薄膜状のバリが発生するのを確実に防止できるようになる。

以上のようにして回路パターン基板４の表裏面に絶縁樹脂層４を成形したら、上型２と下型３を分離して、上型２と下型３の間から樹脂封止基板を取り出すもので、得られた樹脂封止基板は、後付け電子部品実装側の絶縁樹脂層５に、図４に示すようにスルーホール４ｂ側が小径となったテーパ状の凹部５ａが、そしてはんだ面側に、スルーホール４ｂ側が小径となったテーパ状の凹部５ｂが形成されるようになる。

また後付け電子部品実装面側の絶縁樹脂層５に形成された凹部５ａの小径側の直径を、後付け電子部品のリードの外径のほぼ２倍程度に設定し、凹部５ａの内周面の傾斜角を垂線に対しほぼ５度に設定しておくことにより、回路パターン基板４を上型２と下型３の間に装着した際、両者の間に多少の位置ずれがあっても、絶縁樹脂層５がスルーホール４ｂを覆うことがない上、スルーホール４ｂの周囲に形成される棚状部４ｃの幅がリードの直径の１／２以下となるため、凹部５ａよりスルーホール４ｂへ後付け電子部品のリードを挿入する際、リードの先端が棚状部４ｃに突き当たることがないことから、後付け電子部品の実装作業が能率よく行えるようになる。

さらに樹脂封止基板のはんだ面に形成された絶縁樹脂層５の凹部５ｂの内周面の傾斜角を、垂線に対してほぼ４５度に設定することにより、フローはんだ工程で樹脂封止基板のはんだ面にはんだ噴流を吹きつけた際、はんだ噴流がスルーホール４ｂへ十分に達するようになるため、はんだ付け不良が発生することがなくなり、これによってフローはんだ付けの信頼性を向上させることができるようになる。

一方図５及び図６はバリ防止手段６の変形例を示すもので、次にこれらを説明する。

樹脂封止基板の絶縁樹脂層５を成形する金型装置の金型本体１は、通常成形面の表面が鏡面加工されていて、精度の高い平滑面となっているのに対し、回路パターン基板４は、金属薄板を打ち抜き加工した後、表面に錫メッキを施してある。

このため金型本体１の表面に対して回路パターン基板４表面の面粗度が大きいことから、絶縁樹脂層５を成形した際、回路パターン基板４の変形によりはんだ面側のランド４ａにバリが発生すると、このバリは面粗度の大きいランド４ａ側に付着して、後付け電子部品をフローはんだによりはんだ付けする際の障害となる。

そこで図５に示す変形例では、下型３側の凸部３ｃの先端面に、ランド４ａの面粗さより面粗度が大きい粗面６ｂを形成している。

これによって絶縁樹脂層５を成形する際、回路パターン基板４の変形によりランド４ａの表面にバリが発生しても、このバリは面粗度が大きい凸部３ｃの粗面６ｂ側に付着して離型時ランド４ａの表面から剥離されるため、フローはんだの際に障害となるバリがランド４ａ側に発生するのを確実に防止できるようになる。

また図６に示す変形例では、離型時下型３側の凸部３ｃを回転させて、ランド４ａの表面に発生したバリを掻き落とすことにより、ランド４ａにバリが発生するのを防止するようにしている。

すなわち下型３側の凸部３ｃの基部外周には雄螺旋部６ｃが形成されていて、この雄螺旋部６ｃは、凹孔６ｄの内周面に形成された雌螺旋部６ｅに螺合されており、凸部３ｃは凹孔６ｄ内に設けられた圧縮ばね６ｆにより常時上方へ付勢された構成となっている。

前記構成により、上型２と下型３を型締めした際、凸部３ｃがはんだ面側のランド４ａに押圧された雄螺旋部６ｃが凹孔６ｄ内に没入された状態で絶縁樹脂層５が成形され、成形後上型２と下型３を離間させると、圧縮ばね６ｆにより付勢された凸部３ｃが上昇する際、雌螺旋部６ｅにより凸部３ｃが回転されて、凸部３ｃの先端でランド４ａの表面に発生したバリを掻き落とすため、ランド４ａの表面にバリが発生するのを確実に防止できるようになる。

本発明の樹脂封止基板成形用金型装置は、後付け電子部品を実装するランドのはんだ面側に薄膜状のバリが発生することがないため、金属薄板よりなる回路パターン基板に実装された電子部品を絶縁性の樹脂層により封止した樹脂封止基板を成形するための樹脂封止基板成形用金型装置等に最適である。

本発明の実施の形態になる樹脂封止基板用金型装置の上型を示す斜視図。 本発明の実施の形態になる樹脂封止基板用金型装置の凸部付近の断面図。 本発明の実施の形態になる樹脂封止基板用金型装置に設けられた凸部の斜視図。 本発明の実施の形態になる樹脂封止基板用金型装置により成形された樹脂封止基板の断面図。 本発明の実施の形態になる樹脂封止基板用金型装置に設けられた凸部の変形例を示す斜視図。 本発明の実施の形態になる樹脂封止基板用金型装置に設けられた凸部の変形例を示す断面図。 従来の樹脂封止基板の断面図。 従来の樹脂封止基板成形用金型装置の断面図。 従来の樹脂封止基板成形用金型装置により樹脂封止基板を成形する際の断面図。

符号の説明

１ 金型本体
２ 上型
２ａ キャビテイ
２ｃ 凸部
３ 下型
３ａ キャビテイ
３ｃ 凸部
４ 回路パターン基板
４ａ ランド
４ｂ スルーホール
５ 絶縁樹脂層
５ａ 凹部
５ｂ 凹部
６ バリ防止手段
６ａ リブ
６ｂ 粗面
６ｃ 雄螺旋部
６ｄ 凹孔
６ｅ 雌螺旋部
６ｆ 圧縮ばね

Claims (2)

1. 金属薄板を打ち抜くことにより回路パターンや、電子部品を実装するためのランド等が形成された回路パターン基板と、前記回路パターン基板に実装された電子部品を封止するよう前記回路パターン基板の表裏面に形成された絶縁樹脂層とからなる樹脂封止基板を成形するための樹脂封止基板成形用金型装置であって、前記絶縁樹脂層を成形する金型本体の上型と下型にそれぞれ設けられ、かつ前記絶縁樹脂層を成形する際、前記回路パターン基板の後付け電子部品実装用ランドを表裏面側より挟着して、前記絶縁樹脂層にテーパ状の凹部を形成する凸部と、前記凸部の少なくとも一方に設けて、前記ランドのはんだ面側にバリが発生するのを防止するバリ防止手段とを具備しており、前記バリ防止手段を、前記上型に設けられた前記凸部の外周に突設され、かつ前記下型に設けられた前記凸部との間で前記ランドを強圧することにより、前記回路パターン基板の変形を矯正する複数のリブにより形成することを特徴とする樹脂封止基板成形用金型装置。
2. 前記リブの肉厚が後付け電子部品のリードの外径より小さいことを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止基板成形用金型装置。

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