JP4809717B2 - 樹脂封止型電子部品の製造方法および樹脂封止型電子部品 - Google Patents

Description

本発明は樹脂封止型電子部品の製造方法および樹脂封止型電子部品に関し、より詳細には、コネクタのような内部に空間を有する組立部品を備えた電子部品を、確実に樹脂封止することを可能とし、信頼性の高い電子部品として提供することを可能とする樹脂封止型電子部品の製造方法および樹脂封止型電子部品に関する。

図６はコネクタ付きの電子部品の例を示すもので、金属基体１０に回路基板１２が実装され、回路基板１２にコネクタ２０の接続ピン２２の端部を接続してコネクタ２０が取り付けられている。図６（ｃ）は、電子部品の断面図であり、コネクタ２０の接続ピン２２が中途位置でＬ字形に折曲し、ピンガイド１４によりピン位置を位置決めして回路基板１２に接続されている。図６（ｂ）に示すように、コネクタ２０は本体２０ａを金属基体１０の前部にねじ止めして固定される。金属基体１０の前部にはコネクタ２０と回路基板１２とを接続する接続ピン２２を収容するための凹部１１が形成され、コネクタ２０金属基体１０への取り付け部分は内部空間に形成され、この内部空間に接続ピン２２が配されている。

回路基板１２には種々の電子部品が搭載されており、この製品では電子部品とともに回路基板１２の全体を樹脂１６によって樹脂封止することによって、回路基板１２を塵埃、熱、振動といった外部環境から保護している。図６（ａ）に示すように、平面形状が矩形形成された金属基体１０上に回路基板１２が実装され、樹脂１６は回路基板１２の全面を覆うように樹脂封止している。
特開平１０−７６５２８号公報

上記のように、電子部品が搭載された回路基板１２を樹脂封止する方法として考えられる方法は、ポッティング法を利用して回路基板１２の表面を樹脂により被覆する方法、樹脂封止金型を使用して回路基板１２を樹脂封止する方法である。しかしながら、ポッティング法は、回路基板のような広い樹脂封止領域を有する製品の樹脂封止には非効率であり、また樹脂をポッティングするだけでは複雑な隙間部分に樹脂が入り込みにくく、樹脂封止品中に空気が残留し、外部温度が上昇したりした際に残留空気が膨張して樹脂が損傷するといった問題が生じ、製品の信頼性が不十分になるという問題がある。

また、樹脂封止金型を使用した樹脂封止方法による場合は、被成形品の隙間部分に樹脂が確実に充填され、樹脂封止品中に空気が残留しないという利点があるが、このような樹脂封止を可能にするには十分な樹脂圧を加えて樹脂封止する必要がある。
図７は、上記電子部品を樹脂封止する方法として一般的な方法である。すなわち、金属基体１０に回路基板１２を搭載し、コネクタ２０を取り付けた製品を上型３０と下型３２によりクランプし、ゲート３０ａから上型３０に形成されたキャビティ３０ｂに金型により加熱されて溶融した樹脂１６を充填して樹脂封止する。

しかしながら、この樹脂封止方法では、金属基体１０に取り付けられているコネクタ２０の内部が接続ピン２２が配された内部空間となっているため、大きな樹脂圧を作用させて樹脂封止すると、内部空間内に樹脂１６が浸入し、製品を損傷してしまう。このため、この樹脂封止方法では、十分な樹脂圧を加えて樹脂封止することができず、結果として、樹脂封止品の樹脂中に空気が残留してしまったり、ボイドが生じたりして製品の信頼性が低下するという問題がある。また、樹脂圧はピンガイド１４が受けることになるため、樹脂封止した際にピンガイド１４の近傍で樹脂にクラックが入るといったように的確な樹脂成形ができないという問題があった。

そこで、本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、上述した電気製品のようにコネクタ等の内部に空間が形成されて取り付けられる組立部品を備えた電子部品を樹脂封止金型を用いて樹脂封止する際に、被成形品を損傷することなく、十分な樹脂圧を作用させて樹脂封止することを可能とし、信頼性の高い樹脂封止型の電気製品として提供することができる樹脂封止型電子部品の製造方法および樹脂封止型電子部品を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、回路基板との取り付け位置に内部空間を形成して組立部品が取り付けられた電子部品を、樹脂封止金型によりクランプし、前記回路基板を樹脂封止して製造する樹脂封止型電子部品の製造方法において、前記内部空間に樹脂を充填し、樹脂を硬化させることにより、前記回路基板と組立部品の取り付け部分を前記樹脂封止金型を用いる樹脂封止工程における樹脂圧に対する耐久構造とする工程と、該耐久構造に形成した電子部品を前記樹脂封止金型によりクランプして前記回路基板を樹脂封止する工程とを有することを特徴とする。

また、前記電子部品は、前記回路基板が金属基体に支持され、前記組立部品としてのコネクタの接続ピンと前記回路基板との取り付け部分がコネクタの接続ピンを収容する内部空間に形成された製品であり、前記内部空間に樹脂を充填し、樹脂を硬化させて前記取付部分を耐久構造とした後、樹脂封止金型を用いて前記回路基板を樹脂封止することにより、樹脂封止金型を用いる樹脂封止工程においてコネクタと回路基板との取り付け部分を損傷させることなく、確実に回路基板を樹脂封止することができる。
また、前記内部空間を充填する樹脂として、液状樹脂を用いること、また、前記内部空間に液状樹脂を注入する際に、前記内部空間に連通させて前記回路基板に設けた連通孔から液状樹脂を注入する方法が好適に利用できる。

また、金属基体に電子部品を搭載した回路基板が支持され、金属基体とコネクタとの取り付け部分がコネクタの接続ピンを収容する内部空間に形成され、前記回路基板が回路部品とともに樹脂封止されて形成された樹脂封止型電子部品であって、前記金属基体には、前記コネクタの取り付け位置に前記接続ピンを収容する凹部が形成され、該凹部の開口部を覆うように前記接続ピンを前記回路基板に位置合わせして接続するためのピンガイドが設けられ、前記凹部と、前記ピンガイドと、前記コネクタの仕切り部とで囲まれた内部空間に樹脂が充填され、前記回路基板と組立部品の取り付け部分が樹脂封止金型を用いる樹脂封止工程における樹脂圧に対する耐久構造に形成された電子部品は、回路基板とコネクタとの取り付け部分が樹脂封止金型を用いる樹脂封止工程において樹脂によって保持され、保形性および信頼性の高い樹脂封止型電子部品として提供される。

また、前記金属基体の前記内部空間に充填された樹脂と接する内面に、樹脂を前記金属基体に対して抜け止めする抜け止め手段が設けられていることにより、樹脂封止金型を用いる樹脂封止工程において、前記内部空間に充填された樹脂を抜け止めして確実な樹脂封止を可能にする。
また、前記コネクタの前記金属基体に取り付けられるフランジ部の前記内部空間に充填された樹脂と接触する面に、該コネクタを樹脂から抜け止めする逆止テーパ面が形成されていること、また、前記コネクタの前記金属基体に取り付けられるフランジ部の前記内部空間に充填された樹脂と接触する面に、アンカー作用により前記コネクタを樹脂から抜け止めするアンカー溝が形成されていることにより、コネクタが樹脂に確実に連結され、外部から作用する振動等に対して樹脂封止型電子部品の耐久性が向上する。

また、前記樹脂封止型電子部品の製造方法において、回路基板と組立部品との取り付け位置に形成された内部空間に樹脂が充填され、前記回路基板と組立部品の取り付け部分が樹脂封止金型を用いる樹脂封止工程における樹脂圧に対する耐久構造に形成された被成形品を樹脂封止する樹脂封止金型であって、前記被成形品を収容する収容凹部が形成されるとともに、前記回路基板を樹脂封止するキャビティが形成されていることを特徴とする。この樹脂封止金型を使用することにより、前記被成形品を好適に樹脂封止することができる。

本発明によれば、回路基板に組立部品を取り付けた際に形成される内部空間をあらかじめ樹脂によって充填し、樹脂を硬化させることにより、回路基板と組立部品との取り付け部分が樹脂封止工程での樹脂圧に対する耐久構造として形成され、被成形品を樹脂封止金型によりクランプして樹脂圧を作用させて樹脂封止した際に被成形品が損傷を受けることがなく、これによって確実に回路基板を樹脂封止することができ、信頼性の高い樹脂封止型電子部品として提供することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る樹脂封止型電子部品の製造方法の適用例として、図５に示す、金属基体１０に回路基板１２を搭載し、金属基体１０に組立部品としてのコネクタ２０を取り付けた電子部品を被成形品として樹脂封止する方法を示す。
図１（ａ）は、金属基体１０の前面にコネクタ２０を取り付け、金属基体１０の上面に、ピンガイド１４により接続ピン２２を位置決めして、接続ピン２２と回路基板１２とを接続して回路基板１２を搭載した状態を示す。コネクタ２０が取り付けられる金属基体１０の前部には接続ピン２２を収容するための凹部１１が形成され、ピンガイド１４は凹部１１の回路基板１２の取り付け側の開口部を塞ぐように取り付けられている。

図１（ｂ）は、次に、コネクタ２０の仕切り部２０ｂと金属基体１０に設けられた凹部壁１１ａとで囲まれた内部領域Ａ１を樹脂１８ａによって充填した状態を示す。
図２に、内部領域Ａ１を樹脂１８ａによって充填する方法を示す。すなわち、図２（ａ）に示すように、回路基板１２およびピンガイド１４にコネクタ２０の取り付け部分の内部空間に連通する連通孔１２ａを設け、この連通孔１２ａから内部空間に樹脂１８ａを注入する。連通孔１２ａはピンガイド１４の配置とコネクタ２０の取り付け部分の内部空間の配置を考慮して適宜位置に形成する。

コネクタ２０の内部領域Ａ１を樹脂１８ａによって充填するには、図２（ｂ）に示すように、回路基板１２の面が鉛直向きとなるように製品を立て、連通孔１２ａからコネクタ２０の内部に液状の樹脂１８ａを注入して、樹脂１８ａを熱硬化させればよい。
本実施形態の電子部品は、ピンガイド１４がＬ字形に屈曲しているから、この工程では、樹脂が入りにくいピンガイド１４の起立部分の裏面とコネクタ２０の仕切り部２０ｂとの間の内部領域Ａ１を樹脂１８ａによって充填している。
樹脂１８ａにはエポキシ樹脂等の熱硬化性の液状樹脂を使用し、所定量の樹脂１８ａを注入した後、加熱して樹脂１８ａを硬化させる。液状樹脂を使用することにより接続ピン２２が多数本配されている内部領域を確実に樹脂によって封止することができる。

図１（ｃ）は内部領域Ａ１に注入した樹脂１８ａを熱硬化させた後、内部空間の残りの内部領域Ａ２を樹脂１８ｂによって充填した状態を示す。内部領域Ａ２についても、熱硬化性の液状の樹脂１８ａを連通孔１２ａから注入し、樹脂１８ｂを熱硬化させて内部領域Ａ２を樹脂１８ｂによって充填する。内部領域Ａ２に樹脂１８ｂを注入する際には、製品を横置きにして行う。内部領域Ａ１がすでに樹脂１８ａによって充填されているから、製品を横置きにした状態で連通孔１２ａから樹脂１８ｂを注入することで内部領域Ａ２に樹脂が充填される。こうして、金属基体１０と回路基板１２とコネクタ２０とによって囲まれた内部空間が樹脂１８によって充填される。

図１（ｄ）は、コネクタ２０と金属基体１０の凹部壁１１ａによって囲まれた内部空間を樹脂１８によって充填した後、樹脂封止金型を用いて電子部品を樹脂封止した後の状態を示す。樹脂封止金型を用いて樹脂封止することにより、回路基板１２の全面が樹脂１６によって被覆され、回路基板１２が外部から封止される。
図３は、樹脂封止金型を用いて電子部品を樹脂封止している状態を示す。本実施形態においても、図７に示した従来方法と同様に電子部品を上型３０と下型３２とによりクランプし、上型３０に設けられたキャビティ３０ｂにゲート３０ａから樹脂１６を充填して樹脂封止する。本実施形態では上型３０に回路基板１２を樹脂封止するキャビティ３０ｂを設けている。また、下型３２には被成形品の形状に合わせて被成形品を収容する収容凹部が設けられる。なお、下型３２にキャビティを設け、上型３０に被成形品を収容する収容凹部を設けてもよい。

上型３０と下型３２により被成形品をクランプしてゲート３０ａからキャビティ３０ｂに樹脂を充填して樹脂封止する方法は、通常の樹脂封止金型を用いたトランスファーモールド方法によるものであり、説明は省略する。たとえば、本実施形態においても、被成形品を上型３０と下型３２によりクランプした際にキャビティ３０ｂに閉じ込められた空気を逃がすために金属基体１０をクランプするクランプ位置にエアベントを設けるといった方法がとられる。

本実施形態の電子部品の製造方法によれば、電子部品のコネクタ２０の仕切り部２０ｂと金属基体１０の凹部壁１１ａによって囲まれた内部空間を、あらかじめ樹脂１８ａ、１８ｂによって充填し、硬化樹脂によって内部空間を充実させた領域として形成した後、上型３０と下型３２とにより電子部品をクランプし、キャビティ３０ｂに所要の樹脂圧を作用させて樹脂１６を充填することによって回路基板１２を樹脂封止するから、回路基板１２と接続ピン２２との接続部、ピンガイド１４等を損傷させることなく確実に樹脂封止することができる。
すなわち、本発明方法は、１次モールド工程として、金属基体１０と回路基板１２とコネクタ２０との取り付け部分に形成される内部空間を樹脂によって充填して樹脂硬化させ、次いで、樹脂封止金型を用いて樹脂封止する２次モールド工程においては、１次モールドされた被成形品を樹脂封止することで、被成形品を損傷させずに樹脂封止することを可能にしたものである。

樹脂封止金型を使用して樹脂圧を作用させるようにして樹脂封止することにより、回路基板１２に半導体装置や抵抗等の種々の回路部品が搭載されている場合でも、部品間の隙間部分に確実に樹脂１６を充填することができ、封止樹脂中にボイドを発生させたり、空気を残留させたりすることなく確実に樹脂封止することができる。また、所定の樹脂圧を加えて樹脂成形することによって、樹脂成形部も外形寸法を精度良く仕上げることができる。
また、樹脂封止金型を使用する樹脂封止の際に使用する樹脂と内部空間を充填した樹脂１８ａ、１８ｂとを同種の樹脂材とすることにより、樹脂間での熱膨張度をマッチングさせ樹脂封止品の全体としての信頼性を向上させることができる。

図４は、樹脂封止金型を用いて１次モールドした被成形品を樹脂封止する際に、コネクタ２０の仕切り部２０ｂと凹部壁１１ａによって囲まれた内部空間に充填された樹脂に樹脂圧が作用した際に、内部空間に充填された樹脂１８が抜けないようにする抜け止め手段を設けた例を示す。図４（ａ）は、電子部品の内部空間に充填された樹脂１８（図は説明上、中間状態まで樹脂が充填された状態を示す）に接する金属基体１０の内面、具体的には金属基体１０とコネクタ２０との連接部の近傍の金属基体１０の内面に係止溝１０ａを設けた例、図４（ｂ）は、金属基体１０の内面に硬化樹脂の抜き方向に逆止状となるテーパ面１０ｂを設けた例を示す。この他に、金属基体１０の樹脂１８に接する内面に複数の凹溝を設け、凹溝のアンカー作用によって樹脂１８に樹脂圧が作用した際に樹脂１８を金属基体１０に対して抜け止めするようにすることもできる。

なお、上記実施形態においては、コネクタ２０の仕切り部２０ｂと金属基体１０の凹部壁１１ａによって囲まれた内部空間に液状の樹脂を注入して内部空間を樹脂によって充填する方法を示したが、被成形品の内部空間に充填できる樹脂であれば液状の樹脂のかわりに、粉末状樹脂、顆粒状樹脂を使用することができる。また、連通孔１２ａに挿入可能であればミニタブレットを使用することもできる。これらの樹脂を使用する場合は、樹脂材を入れた後、樹脂材を加熱溶融して内部空間に樹脂が充填されるようにすればよい。また、樹脂材は熱硬化形樹脂の他に紫外線硬化形樹脂を使用することもできる。

また、上記実施形態では、コネクタ２０の金属基体１０への取り付け部分の内部空間を樹脂によって充填する際に、２工程にわけて樹脂を注入した。これは、電子部品の内部空間に空気溜りが生じたりしないようにして確実に樹脂が充填できるようにするためである。コネクタ２０の取り付け部分の内部空間が樹脂によって確実に充填される方法であれば、１回の工程で樹脂を注入してももちろんかまわない。また、組立部品によって内部空間の形態が複雑になる場合には樹脂の注入、熱硬化工程をさらに多数回としてもよい。
また、上記実施形態では、回路基板１２とピンガイド１４を貫通するように連通孔１２ａを設けたが、図５に示すように、コネクタ２０の仕切り部２０ｂに連通孔２０ｃを設けて、この連通孔２０ｃからコネクタ２０の取り付け部分の内部空間に液状樹脂を注入する方法も可能である。

図５（ａ）に示すコネクタ２０は、コネクタ２０の金属基体１０への取り付け側のフランジ部２１の内面２１ａを、コネクタ２０が樹脂１８から抜け止めされる逆止テーパ面に形成した例である。このようにコネクタ２０と樹脂１８との連結部の形態を、樹脂１８に対してコネクタ２０を抜け止め形状にすると、コネクタ２０が確実に電子部品に取り付けられ電子部品の信頼性を向上させることができる。図５（ｂ）は、コネクタ２０と樹脂１８との接合性を向上させるため、樹脂１８に接触するコネクタ２０のフランジ部２１の内面にアンカー溝２１ｂを設け、樹脂１８とコネクタ２０との密着性を向上させた例である。このように、コネクタ２０の樹脂１８への取り付け強度を増大させることにより、電子部品に外部から振動が作用したような場合の耐久性が向上し、常時、振動が作用するような部位に取り付けられる電子部品の信頼性を向上させることができる。

本発明に係る樹脂封止型電子部品の製造工程を示す説明図である。 コネクタの取り付け部分の内部空間に樹脂を充填する方法を示す説明図である。 樹脂封止金型を用いて電子部品を樹脂封止している状態の断面図である。 金属基体に設けられた樹脂の抜け止め手段の構成例を示す断面図である。 コネクタの他の構成を示す断面図（ａ）、および正面図（ｂ）である。 樹脂封止型の電子部品の例を示す平面図（ａ）、正面図（ｂ）、断面図（ｃ）である。 樹脂封止金型を用いて電子部品を樹脂封止している状態の断面図である。

符号の説明

１０ 金属基体
１１ 凹部
１１ａ 凹部壁
１２ 回路基板
１２ａ 連通孔
１４ ピンガイド
１６ 樹脂
１８ａ、１８ｂ 樹脂
２０ コネクタ
２０ａ 本体
２０ｂ 仕切り部
２０ｃ 連通孔
２１ フランジ部
２１ａ 逆止テーパ面
２１ｂ 係止溝
２２ 接続ピン
３０ 上型
３０ａ ゲート
３０ｂ キャビティ
３２ 下型

Claims (8)

1. 金属基体に回路基板が支持され、前記金属基体にコネクタが取り付けられた電子部品を、樹脂封止金型によりクランプし、前記回路基板を樹脂封止して製造する樹脂封止型電子部品の製造方法において、
   前記金属基体には、前記コネクタの取り付け位置に該コネクタの接続ピンを収容する凹部が形成され、該凹部の開口部を覆うように前記接続ピンを前記回路基板に位置合わせして接続するためのピンガイドが設けられ、
   前記金属基体の凹部壁と、前記ピンガイドと、前記コネクタの仕切り部とで囲まれた内部空間に樹脂を充填し、樹脂を硬化させることにより、前記回路基板と前記コネクタの接続ピンの取り付け部分を前記樹脂封止金型を用いる樹脂封止工程における樹脂圧に対する耐久構造とする工程と、
   該耐久構造に形成した電子部品を前記樹脂封止金型によりクランプして前記回路基板を樹脂封止する工程とを有することを特徴とする樹脂封止型電子部品の製造方法。
2. 前記内部空間を充填する樹脂として、液状樹脂を用いることを特徴とする請求項１記載の樹脂封止型電子部品の製造方法。
3. 前記内部空間に液状樹脂を注入する際に、前記内部空間に連通させて前記回路基板に設けた連通孔から液状樹脂を注入することを特徴とする請求項２記載の樹脂封止型電子部品の製造方法。
4. 金属基体に電子部品を搭載した回路基板が支持され、金属基体とコネクタとの取り付け部分がコネクタの接続ピンを収容する内部空間に形成され、前記回路基板が回路部品とともに樹脂封止されて形成された樹脂封止型電子部品であって、
   前記金属基体には、前記コネクタの取り付け位置に前記接続ピンを収容する凹部が形成され、該凹部の開口部を覆うように前記接続ピンを前記回路基板に位置合わせして接続するためのピンガイドが設けられ、
   前記金属基体の凹部壁と、前記ピンガイドと、前記コネクタの仕切り部とで囲まれた内部空間に樹脂が充填され、前記回路基板と前記コネクタの接続ピンの取り付け部分が樹脂封止金型を用いる樹脂封止工程における樹脂圧に対する耐久構造に形成されていることを特徴とする樹脂封止型電子部品。
5. 前記金属基体の前記内部空間に充填された樹脂と接する内面に、樹脂を前記金属基体に対して抜け止めする抜け止め手段が設けられていることを特徴とする請求項４記載の樹脂封止型電子部品。
6. 前記コネクタの前記金属基体に取り付けられるフランジ部の前記内部空間に充填された樹脂と接触する面に、該コネクタを樹脂から抜け止めする逆止テーパ面が形成されていることを特徴とする請求項４または５記載の樹脂封止型電子部品。
7. 前記コネクタの前記金属基体に取り付けられるフランジ部の前記内部空間に充填された樹脂と接触する面に、アンカー作用により前記コネクタを樹脂から抜け止めするアンカー溝が形成されていることを特徴とする請求項４または５記載の樹脂封止型電子部品。
8. 回路基板が搭載され、コネクタが取り付けられる金属基体には、前記コネクタの取り付け位置に該コネクタの接続ピンを収容する凹部が形成され、該凹部の開口部を覆うように前記接続ピンを前記回路基板に位置合わせして接続するためのピンガイドが設けられ、
   前記金属基体の凹部壁と、前記ピンガイドと、前記コネクタの仕切り部とで囲まれた内部空間に樹脂が充填され、前記回路基板と前記コネクタの接続ピンの取り付け部分が樹脂封止金型を用いる樹脂封止工程における樹脂圧に対する耐久構造に形成された被成形品をクランプして、樹脂封止する樹脂封止金型であって、
   前記被成形品を収容する収容凹部が形成されるとともに、前記回路基板を樹脂封止するキャビティが形成されていることを特徴とする樹脂封止金型。