JP5035356B2

JP5035356B2 - 樹脂封止型電子装置およびその製造方法

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Publication number: JP5035356B2
Application number: JP2010014663A
Authority: JP
Inventors: 正太郎宮脇; 克彦河島; 篤志柏崎; 聖吉水
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Filing date: 2010-01-26
Publication date: 2012-09-26
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Description

本発明は、電子回路を構成した基板がヒートシンク上に搭載され、該基板がヒートシンクに固定されたリードフレームと共にモールド樹脂で樹脂封止されてなる、樹脂封止型電子装置およびその製造方法に関する。

電子回路を構成した基板がヒートシンク上に搭載され、該ヒートシンクに固定されたリードフレームと共にモールド樹脂で樹脂封止されてなる樹脂封止型電子装置が、例えば、特許第３２０１２７７号公報（特許文献１）、特許平１０−５６１２６号公報（特許文献２）、特開２０００−２６９４１５号公報（特許文献３）に開示されている。

図１３は、上記樹脂封止型電子装置の一例で、配線基板に電子部品を集積して搭載したハイブリッドＩＣ（以下ＨＩＣ）基板が樹脂封止された樹脂封止型電子装置について、その一般的な製造方法を示したフロー図である。

ＨＩＣ基板を用いた樹脂封止型電子装置の製造では、最初に、図１３のステップＳ１〜Ｓ４に示すように、ヒートシンクにシリコン系接着剤を印刷した後、電子回路の構成が終了したＨＩＣ基板を載せて、接着剤を硬化させる。次に、ステップＳ５，Ｓ６に示すように、ヒートシンクとリードフレームをかしめにより固定する。尚、半導体チップや小さな回路基板の場合には、リードフレームの一部に基板の台座部を形成して該台座部をヒートシンクとして用いる樹脂封止型電子装置も多いが、大きなＨＩＣ基板の場合には、図のようにヒートシンクとリードフレームを別体として構成するのが一般的である。ヒートシンクとリードフレームの固定には、上記のかしめ以外に、溶接や接着テープ等も用いられている。

次に、ステップＳ７に示すように、ポリイミド系樹脂の前駆体で、ポリアミド系樹脂からなるコーティング材を、ＨＩＣ基板に塗布する。このコーティング材は、ＨＩＣ基板とモールド樹脂との熱膨張差による熱応力を緩和して剥離を防止するためのもので、ボンディング用の電極パッドを取り囲むようにして、ＨＩＣ基板の外周に塗布する。次に、ステップＳ８に示すように、ワイヤボンディングを実施して、ＨＩＣ基板の電極パッドとリードフレームを電気接続する。尚、図示は省略したが、上記剥離防止のために、ステップＳ８のワイヤボンディング工程後、低粘度にした上記コーティング材を、さらにＨＩＣ基板の全面に塗布する。

次に、ステップＳ９に示すように、トランスファ成形で、ヒートシンクとリードフレームを部分的に露出するようにして、ＨＩＣ基板をモールド樹脂で樹脂封止する。

次に、ステップＳ１０に示すように、リードフレームの連結部を切断する。以上で、ＨＩＣ基板がヒートシンク上に搭載され、該ＨＩＣ基板がヒートシンクに固定されたリードフレームと共にモールド樹脂で樹脂封止されてなる、樹脂封止型電子装置が製造される。

特許第３２０１２７７号公報特許平１０−５６１２６号公報特開２０００−２６９４１５号公報

図１３に示した樹脂封止型電子装置の製造方法は、大きなＨＩＣ基板にも適用可能である反面、ヒートシンクとリードフレームを別体としたことやモールド樹脂との熱膨張差に起因する熱応力緩和のためのコーティング材を必要とする点で、半導体チップや小さな回路基板を用いる小型の樹脂封止型電子装置に較べて、製造工程が複雑であり、製造コストも増大する。

そこで本発明は、電子回路を構成した基板がヒートシンク上に搭載され、該ヒートシンクに固定されたリードフレームと共にモールド樹脂で樹脂封止されてなる樹脂封止型電子装置およびその製造方法であって、特にＨＩＣ基板のような大きな基板を用いる樹脂封止型電子装置であっても高い信頼性を確保することができ、かつ安価に製造することのできる樹脂封止型電子装置およびその製造方法を提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、電子回路を構成した基板が、ヒートシンクの上に搭載され、該ヒートシンクに固定されたリードフレームと共にモールド樹脂で樹脂封止されてなる樹脂封止型電子装置であって、前記基板の上に、ポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなるコーティング層が形成されると共に、前記リードフレームの固定端子部が、前記コーティング層と同じポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなる接着層によって、前記ヒートシンクに固定され、前記基板が、前記コーティング層と同じポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなる接着層によって、前記ヒートシンクの上に搭載されてなることを特徴としている。

上記樹脂封止型電子装置は、ヒートシンクとリードフレームを別体として構成しており、リードフレームの一部に基板の台座部を形成して該台座部をヒートシンクとして用いる構成とは異なっている。従って、上記樹脂封止型電子装置の構成においては、各基板に適した大きさや厚さのヒートシンクを採用することができ、例えば配線基板に電子部品を集積して搭載したＨＩＣ基板のような大きな基板の場合にも適用可能である。

上記樹脂封止型電子装置の構成において、ヒートシンクとリードフレームの固定には、従来のかしめ、溶接、接着テープ等と異なり、基板上に形成されるコーティング層と同じポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなる接着層が採用されている。この基板上に形成されるコーティング層は、基板とモールド樹脂との熱膨張差による熱応力を緩和して剥離を防止するためのものであるが、このコーティング層は、樹脂モールド前に前駆体であるポリアミド系樹脂の状態で基板に塗布され、樹脂モールド時の加熱によってイミド化し、ポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂となる。このポリアミド系樹脂が加熱によってイミド化する際には、接着力が生じる。そこで、上記樹脂封止型電子装置においては、該接着力を利用し、コーティング層と同じポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなる接着層によって、リードフレームをヒートシンクに固定している。

このように、上記樹脂封止型電子装置においては、ヒートシンクとリードフレームを固定するための接着層として、基板上に形成されるコーティング層と同じ材料を用いることで、材料費を低減し、コストダウンを図ることができる。また、上記ポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなるコーティング層と接着層の形成は、後述するように前駆体であるポリアミド系樹脂の一つの塗布工程で実施可能であり、これによっても製造コストが低減する。

以上のようにして、上記樹脂封止型電子装置は、電子回路を構成した基板がヒートシンク上に搭載され、該ヒートシンクに固定されたリードフレームと共にモールド樹脂で樹脂封止されてなる樹脂封止型電子装置であって、特にＨＩＣ基板のような大きな基板を用いる樹脂封止型電子装置であっても高い信頼性を確保することができ、かつ安価に製造することのできる樹脂封止型電子装置とすることができる。また、ヒートシンクの上に基板を搭載する接着層についても、上記のようにコーティング層と同じポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂を用いている。したがって、さらなる製造コストの低減が可能である。

上記樹脂封止型電子装置は、請求項２に記載のように、前記基板が、配線基板に電子部品を集積して搭載したハイブリッドＩＣ（ＨＩＣ）基板である場合に好適である。ＨＩＣ基板は、前述したように一般的に大きな基板となり、ヒートシンクとリードフレームを別体として構成することが一般的に必要で、また、モールド樹脂との熱膨張差による熱応力を緩和して剥離を防止するためのコーティング層も一般的に必要になるためである。尚、前記板配線基板は、例えば請求項３に記載のように、アルミナからなる構成であってよい。

また、請求項４に記載のように、前記基板が、シリコン基板であってもよい。この場合、上記樹脂封止型電子装置は、ＩＣチップが樹脂封止された構成となる。

上記樹脂封止型電子装置において、前記リードフレームを固定する前記接着層の厚さは、請求項５に記載のように、１７μｍ以上、４１μｍ以下であることが好ましい。接着層の厚さが１７μｍより小さい場合には、接着強度が低いため剥がれが起き易く、接着層の厚さが４１μｍより大きい場合には、接着強度が飽和する。特に請求項６に記載のように、前記接着層の厚さは、２９μｍ以上、４１μｍ以下が好適で、この場合には安定した接着強度を得ることができる。

上記樹脂封止型電子装置における前記コーティング層は、請求項７に記載のように、前記基板の外周に形成されてなることが好ましい。モールド樹脂との熱膨張差による熱応力は、基板の外周で最も大きくここでの剥離が起き易いため、熱応力の緩和と剥離防止のためには、コーティング層を基板の外周に形成すると効果的である。尚、請求項８に記載のように、前記コーティング層を前記基板の全面に形成すれば、より効果的である。

上記樹脂封止型電子装置は、例えば請求項９に記載のように、前記固定端子部に、貫通穴が形成され、前記リードフレームを固定する前記接着層が、前記貫通穴を通って該貫通穴の周りにおける前記ヒートシンクと反対側の前記固定端子部の上面を覆っている構成とすることができる。この固定端子部の上面を覆う接着層があることによって、ヒートシンクへのリードフレームの固定が、貫通穴が無い場合に較べてより強固なものとなる。

上記樹脂封止型電子装置は、例えば請求項１０に記載のように、前記リードフレームの入出力リード端子部が、前記コーティング層と同じポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなる接着層によって、前記ヒートシンクに固定されてなる構成としてもよい。ポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなる接着層は、絶縁性を有しており、該接着層で入出力リード端子部をヒートシンクに固定することで、絶縁性が確保された状態で入出力リード端子部の固定強度が増し、入出力リード端子部からの放熱性も向上させることができる。

請求項１１〜１３に記載の発明は、上記した樹脂封止型電子装置の製造方法に関する発明である。

請求項１１に記載の発明は、電子回路を構成した基板が、ヒートシンクの上に搭載され、該ヒートシンクに固定されたリードフレームと共にモールド樹脂で樹脂封止されてなり、前記基板の上に、ポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなるコーティング層が形成されると共に、前記リードフレームの固定端子部が、前記コーティング層と同じポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなる接着層によって、前記ヒートシンクに固定されてなる樹脂封止型電子装置の製造方法であって、前記ヒートシンクの上に前記基板を搭載する基板搭載工程と、前記基板搭載工程後において、前記ポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂の前駆体を、前記基板および前記ヒートシンクの所定位置にそれぞれ塗布する前駆体塗布工程と、前記前駆体塗布工程後において、前記ヒートシンクに塗布された前記前駆体を加熱してイミド化させ、前記固定端子部を前記ヒートシンクに固定する前駆体加熱工程と、前記ヒートシンクの上に搭載された前記基板を、該ヒートシンクに固定された前記リードフレームと共に、モールド樹脂で樹脂封止する樹脂モールド工程とを有してなることを特徴としている。

上記製造方法によれば、同じポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなる前記コーティング層と前記接着層の形成を、前駆体（例えばポリアミド系樹脂）の一つの塗布工程（すなわち、上記前駆体塗布工程）で実施することができる。従って、同じ材料を用いて材料費が低減されるだけでなく、製造工程も簡略化され、これによっても製造コストを低減することが可能である。

請求項１２に記載の発明は、電子回路を構成した基板が、ヒートシンクの上に搭載され、該ヒートシンクに固定されたリードフレームと共にモールド樹脂で樹脂封止されてなり、前記基板の上に、ポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなるコーティング層が形成されると共に、前記リードフレームの固定端子部が、前記コーティング層と同じポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなる接着層によって、前記ヒートシンクに固定され、前記コーティング層が、前記基板の全面に形成されてなる樹脂封止型電子装置の製造方法であって、前記ヒートシンクの上に前記基板を搭載する基板搭載工程と、前記基板搭載工程後において、前記ポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂の前駆体を、前記基板の外周および前記ヒートシンクにおける前記固定端子部の固定位置にそれぞれ塗布する第１前駆体塗布工程と、前記第１前駆体塗布工程後において、前記ヒートシンクに塗布された前記前駆体を加熱してイミド化させ、前記固定端子部を前記ヒートシンクに固定する前駆体加熱工程と、前記前駆体加熱工程後において、前記ポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂の前駆体を、前記基板の全面に塗布する第２前駆体塗布工程と、前記ヒートシンクの上に搭載された前記基板を、該ヒートシンクに固定された前記リードフレームと共に、モールド樹脂で樹脂封止する樹脂モールド工程とを有してなることを特徴としている。

基板の全面にコーティング層を形成して熱応力の緩和と剥離防止をより確実にする場合には、上記製造方法のように、第１前駆体塗布工程において基板の外周およびヒートシンクにおける固定端子部の固定位置にそれぞれ前駆体を塗布し、前駆体加熱工程において前駆体を一旦加熱してリードフレームをヒートシンクに固定し、ワイヤボンディングが終わった後で、第２前駆体塗布工程において低粘度にした前駆体を基板の全面に塗布する。この場合にも、第１前駆体塗布工程において、前記コーティング層と前記接着層の形成を、前駆体の一つの塗布工程で実施しているため、製造コストの低減が可能である。

請求項１３に記載の発明は、電子回路を構成した基板が、ヒートシンクの上に搭載され、該ヒートシンクに固定されたリードフレームと共にモールド樹脂で樹脂封止されてなり、前記基板の上に、ポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなるコーティング層が形成されると共に、前記リードフレームの固定端子部が、前記コーティング層と同じポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなる接着層によって、前記ヒートシンクに固定され、前記基板が、前記コーティング層と同じポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなる接着層によって、前記ヒートシンクの上に搭載されてなる樹脂封止型電子装置の製造方法であって、前記ポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂の前駆体を、前記ヒートシンクにおける前記基板の搭載位置と前記固定端子部の固定位置に塗布する第１前駆体塗布工程と、前記ヒートシンクに塗布された前駆体の上に、前記基板と前記固定端子部をそれぞれ積層し、該前駆体を加熱してイミド化させ、前記ヒートシンクの上に前記基板を搭載すると共に前記固定端子部を前記ヒートシンクに固定する前駆体加熱工程と、前記前駆体加熱工程後において、前記ポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂の前駆体を、前記基板の所定位置に塗布する第２前駆体塗布工程と、前記ヒートシンクの上に搭載された前記基板を、該ヒートシンクに固定された前記リードフレームと共に、モールド樹脂で樹脂封止する樹脂モールド工程とを有してなることを特徴としている。

ヒートシンクの上に基板を搭載する際の接着層についてもポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂を採用する場合、上記製造方法のように、第１前駆体塗布工程においてヒートシンクにおける基板の搭載位置と固定端子部の固定位置にそれぞれ前駆体を塗布し、前駆体加熱工程において前駆体を一旦加熱してヒートシンクの上に基板を搭載（固定）すると共にリードフレームをヒートシンクに固定し、その後に第２前駆体塗布工程において前駆体を基板の所定位置に塗布する。この場合にも、第１前駆体塗布工程において、ヒートシンクと基板およびヒートシンクとリードフレームの各接着層の形成を、前駆体の一つの塗布工程で実施しているため、製造コストの低減が可能である。

本発明の一例である樹脂封止型電子装置１００を示した図で、（ａ）は、モールド樹脂４０で樹脂封止する前の樹脂封止型電子装置１００の上面図であり、（ｂ）は、モールド樹脂４０で樹脂封止した後、リードフレーム３０の外枠を切断した後の樹脂封止型電子装置１００の断面図である。図１に示す樹脂封止型電子装置１００の製造方法を示したフロー図である。別の樹脂封止型電子装置の例で、樹脂封止型電子装置１１０の断面を模式的に示した図である。接着層６０ｂの厚さと高温引張強度の関係を示した図である。図１に示した樹脂封止型電子装置１００の変形例で、モールド樹脂４０で樹脂封止する前の樹脂封止型電子装置１０１の上面図である。図５に示す樹脂封止型電子装置１０１の製造方法を示したフロー図である。別の変形例で、モールド樹脂４０で樹脂封止する前の樹脂封止型電子装置１０２の上面図である。別の変形例で、（ａ）は、モールド樹脂４０で樹脂封止する前の樹脂封止型電子装置１０３の上面図であり、（ｂ）は、モールド樹脂４０で樹脂封止した後、リードフレーム３０の外枠を切断した後の樹脂封止型電子装置１０３の断面図である。別の変形例で、モールド樹脂４０で樹脂封止する前の樹脂封止型電子装置１０４の上面図である。多連のリードフレーム３２を用いて図９の樹脂封止型電子装置１０４を製造する場合の例を示す図である。別の変形例で、モールド樹脂４０で樹脂封止した後、リードフレーム３０の外枠を切断した後の樹脂封止型電子装置１０５の断面図である。図１１に示す樹脂封止型電子装置１０５の製造方法を示したフロー図である。配線基板に電子部品を集積して搭載したハイブリッドＩＣ（以下ＨＩＣ）基板が樹脂封止された従来の樹脂封止型電子装置について、その一般的な製造方法を示したフロー図である。

本発明は、電子回路を構成した基板が、ヒートシンクの上に搭載され、該ヒートシンクに固定されたリードフレームと共にモールド樹脂で樹脂封止されてなる樹脂封止型電子装置、およびその製造方法に関する。以下、本発明を実施するための形態を、図に基づいて説明する。

図１は、本発明の一例である樹脂封止型電子装置１００を示した図で、図１（ａ）は、モールド樹脂４０で樹脂封止する前の樹脂封止型電子装置１００の上面図であり、図１（ｂ）は、モールド樹脂４０で樹脂封止した後、リードフレーム３０の外枠を切断した後の樹脂封止型電子装置１００の断面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）における一点鎖線Ａ−Ａでの断面に対応している。

また、図２は、図１に示す樹脂封止型電子装置１００の製造方法を示したフロー図である。尚、図２のフロー図中にあるステップにおいて、図１３で説明した従来の樹脂封止型電子装置についてのフロー図中にある各ステップＳ１〜Ｓ１０と同じものについては、同じ符号を付した。

図１に示す樹脂封止型電子装置１００においては、電子回路を構成した基板１０が、ヒートシンク２０の上に搭載され、該基板１０が、ヒートシンク２０に固定されたリードフレーム３０と共にモールド樹脂４０で樹脂封止されている。

樹脂封止型電子装置１００のヒートシンク２０は、一般的に、銅等の金属材料が用いられる。また、本発明に係る樹脂封止型電子装置においては、後述するようにヒートシンク２０とリードフレーム３０の固定にかしめや溶接を用いないため、ヒートシンク２０として、材料加工が高コストで、かしめや溶接に適さない材料であってもよい。例えば、ヒートシンク２０として、炭化珪素（ＳｉＣ）、カーボン、アルミニウム（Ａｌ）とＳｉＣの焼結体等である。また、モールド樹脂４０としては、一般的に、エポキシ系樹脂が用いられる。

樹脂封止型電子装置１００における基板１０は、アルミナからなる配線基板１１に電子部品１２を集積して搭載した、ハイブリッドＩＣ基板（ＨＩＣ基板）である。図１（ｂ）に示すように、ヒートシンク２０への基板１０の搭載には、シリコン系接着剤からなる接着層５０が用いられている。

樹脂封止型電子装置１００における基板１０の上には、ポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなるコーティング層６０ａが形成されると共に、リードフレーム３０の固定端子部３０ａが、コーティング層６０ａと同じポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなる接着層６０ｂによって、ヒートシンク２０に固定されている。また、図１（ａ）に示すように、配線基板１１上に形成されたボンディング用の電極パッド１３とリードフレーム３０の入出力リード端子部３０ｂとが、ボンディングワイヤ７０で電気接続されている。

図１に示す樹脂封止型電子装置１００は、ヒートシンク２０とリードフレーム３０を別体として構成しており、リードフレームの一部に基板１０の台座部を形成して該台座部をヒートシンクとして用いる構成とは異なっている。従って、上記樹脂封止型電子装置１００の構成においては、各基板１０に適した大きさや厚さのヒートシンク２０を採用することができ、例示した配線基板１１に電子部品１２を集積して搭載したＨＩＣ基板のような大きな基板１０の場合にも適用可能である。

樹脂封止型電子装置１００の構成において、ヒートシンク２０とリードフレーム３０の固定には、従来のかしめ、溶接、接着テープ等と異なり、基板１０上に形成されるコーティング層６０ａと同じポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなる接着層６０ｂが採用されている。この基板１０上に形成されるコーティング層６０ａは、基板１０とモールド樹脂４０との熱膨張差による熱応力を緩和して剥離を防止するためのものであるが、このコーティング層６０ａは、後述するように樹脂モールド前に前駆体であるポリアミド系樹脂の状態で基板１０に塗布され、樹脂モールド時の加熱によってイミド化し、ポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂となる。このポリアミド系樹脂が加熱によってイミド化する際には、接着力が生じる。そこで、上記樹脂封止型電子装置１００においては、該接着力を利用し、コーティング層６０ａと同じポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなる接着層６０ｂによって、リードフレーム３０をヒートシンク２０に固定している。

このように、樹脂封止型電子装置１００においては、ヒートシンク２０とリードフレーム３０を固定するための接着層６０ｂとして、基板１０上に形成されるコーティング層６０ａと同じ材料を用いることで、材料費を低減し、コストダウンを図ることができる。また、上記ポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなるコーティング層６０ａと接着層６０ｂの形成は、後述するように前駆体であるポリアミド系樹脂の一つの塗布工程で実施可能であり、これによっても製造コストが低減する。

以上のようにして、図１に示す樹脂封止型電子装置１００は、電子回路を構成した基板１０がヒートシンク２０上に搭載され、該ヒートシンク２０に固定されたリードフレーム３０と共にモールド樹脂４０で樹脂封止されてなる樹脂封止型電子装置であって、特にＨＩＣ基板のような大きな基板１０を用いる樹脂封止型電子装置であっても高い信頼性を確保することができ、かつ安価に製造することができる。

尚、上記した本発明に係る樹脂封止型電子装置の構成は、図１で例示したＨＩＣ基板を用いる樹脂封止型電子装置に限らず、後述するように、シリコン基板を用いる樹脂封止型電子装置にも適用可能である。しかしながら、上記構成はＨＩＣ基板を用いる樹脂封止型電子装置に対して特に好適である。何故なら、ＨＩＣ基板は前述したように一般的に大きな基板となり、ヒートシンクとリードフレームを別体として構成することが一般的に必要で、また、モールド樹脂との熱膨張差による熱応力を緩和して剥離を防止するためのコーティング層も一般的に必要になるためである。

次に、図１に示す樹脂封止型電子装置１００の製造方法について、図２のフロー図により説明する。

図１の樹脂封止型電子装置１００の製造では、最初に、ヒートシンク２０の上に基板１０を搭載する、基板搭載工程を実施する。すなわち、図２のステップＳ１〜Ｓ４に示すように、ヒートシンク２０における配線基板１１の貼り合わせ位置にシリコン系接着剤を印刷した後、電子回路の構成が終了したＨＩＣ基板１０を載せて、接着剤を硬化させる。この工程は、図１３で説明した従来の樹脂封止型電子装置についてのステップＳ１〜Ｓ４で示した工程と同じである。

次に、上記基板搭載工程後において、図２のステップＳ１１に示す前駆体塗布工程を実施する。すなわち、図１の樹脂封止型電子装置１００におけるコーティング層６０ａおよび接着層６０ｂとなるポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂の前駆体であるポリアミド系樹脂を、基板１０（配線基板１１）およびヒートシンク２０の所定位置にそれぞれ塗布する。

次に、上記前駆体塗布工程後において、図２のステップＳ１２に示すように、予め準備したリードフレーム３０を前駆体が塗布されたヒートシンク２０の所定位置に重ね合わせた後、図２のステップＳ１３に示す前駆体加熱工程を実施する。すなわち、ヒートシンク２０に塗布された上記ポリアミド系樹脂からなる前駆体を加熱して、イミド化させる。この前駆体のイミド化時には接着力が生じるため、図１に示す接着層６０ｂとなって、リードフレーム３０の固定端子部３０ａをヒートシンク２０に固定することができる。また、基板１０に塗布された上記前駆体も同時に硬化して、図１に示すコーティング層６０ａとなる。

次に、図２のステップＳ８に示すように、ワイヤボンディングを実施して、基板１０（配線基板１１）の電極パッド１３とリードフレーム３０の入出力リード端子部３０ｂをボンディングワイヤ７０で電気接続する。

次に、図２のステップＳ９に示す樹脂モールド工程を実施する。すなわち、トランスファ成形で、ヒートシンク２０とリードフレーム３０を部分的に露出するようにして、図１に示すヒートシンク２０の上に搭載された基板１０を、該ヒートシンク２０に固定されたリードフレーム３０と共に、モールド樹脂４０で樹脂封止する。

次に、図２のステップＳ１０に示すように、リードフレーム３０の連結部を切断する。

尚、上記ステップＳ８〜Ｓ１０の工程は、図１３で説明した従来の樹脂封止型電子装置についての工程と同じである。

以上の工程で、図１に示す樹脂封止型電子装置１００を製造することができる。

前述したように、上記製造方法によれば、同じポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなるコーティング層６０ａと接着層６０ｂの形成を、前駆体（例えばポリアミド系樹脂）の一つの塗布工程（すなわち、上記前駆体塗布工程）で実施することができる。従って、同じ材料を用いて材料費が低減されるだけでなく、製造工程も簡略化され、これによっても製造コストを低減することが可能である。

図３は、別の樹脂封止型電子装置の例で、樹脂封止型電子装置１１０の断面を模式的に示した図である。尚、図３に示す樹脂封止型電子装置１１０において、図１に示した樹脂封止型電子装置１００と同様の部分については、同じ符号を付した。

図１の樹脂封止型電子装置１００における基板１０は、配線基板１１に電子部品１２を集積して搭載したＨＩＣ基板であった。これに対して、図３の樹脂封止型電子装置１１０における基板１４は、シリコン基板からなる。従って、図３に示す樹脂封止型電子装置１１０は、ＩＣチップがモールド樹脂４０で樹脂封止された構成となっている。

図３の樹脂封止型電子装置１１０においては、電子回路を構成したシリコン基板からなる基板１４が、接着層５０を介して、ヒートシンク２１に直接貼り合わされている。また、図１の樹脂封止型電子装置１００と同様に、リードフレーム３１の固定端子部３１ａが、基板１４の上に形成された剥離防止用のコーティング層６０ａと同じポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなる接着層６０ｂによって、ヒートシンク２１に固定されている。従って、図３の樹脂封止型電子装置１１０についても、同じポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなる材料をコーティング層６０ａおよび接着層６０ｂとして用いており、材料費の低減と製造工程の簡略化が可能である。

図４は、接着層６０ｂの厚さと高温引張強度の関係を示した図である。図４の結果は、前駆体の粘度を変えて異なる厚さのポリイミド系樹脂からなる接着層６０ｂを形成し、高温での引張強度を評価したものである。図４に示されるように、ポリイミド系樹脂からなる接着層６０ｂは、厚くなるに従って高温引張強度が上昇し、３０μｍ付近から高温引張強度が徐々に飽和する。

図４の評価結果からわかるように、上記した樹脂封止型電子装置１００，１１０における接着層６０ｂの厚さは、図４に示す１７μｍ以上、４１μ以下であることが好ましい。接着層６０ｂの厚さが１７μｍより小さい場合には、接着強度が低いため剥がれが起き易く、接着層６０ｂの厚さが４１μｍより大きい場合には、接着強度が飽和する。特に、接着層６０ｂの厚さは、２９μｍ以上、４１μ以下が好適で、この場合には安定した接着強度を得ることができる。

図５は、図１に示した樹脂封止型電子装置１００の変形例で、モールド樹脂４０で樹脂封止する前の樹脂封止型電子装置１０１の上面図である。また、図６は、図５に示す樹脂封止型電子装置１０１の製造方法を示したフロー図である。

図１の樹脂封止型電子装置１００においては、モールド樹脂４０との熱膨張差による熱応力を緩和して剥離を防止するためのコーティング層６０ａが、基板１０の外周に形成されていた。これに対して、図５の樹脂封止型電子装置１０１におけるコーティング層６０ａは、基板１０の全面に形成されている。

モールド樹脂４０との熱膨張差による熱応力は、基板１０の外周で最も大きくここでの剥離が起き易いため、熱応力の緩和と剥離防止のためには、図１に示した樹脂封止型電子装置１００のように、コーティング層６０ａを基板１０の外周に形成すると効果的である。さらに、図５の樹脂封止型電子装置１０１のように、コーティング層６０ａを基板１０の全面に形成すれば、より効果的である。

図５に示す樹脂封止型電子装置１０１は、図６のフロー図に従って製造する。図６のフロー図は、図１の樹脂封止型電子装置１００の製造方法を示した図２のフロー図と較べて、ステップＳ８のワイヤボンディング工程の後に、ステップＳ２１の第２前駆体塗布工程とステップＳ２２の第２前駆体加熱工程によるイミド化が追加されている点が異なっている。

すなわち、図５の樹脂封止型電子装置１０１の製造では、図１の樹脂封止型電子装置１００の製造と同様に、図６のフロー図におけるステップＳ１からステップＳ１１までを実施し、第１前駆体塗布工程として、ポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂の前駆体であるポリアミド系樹脂を、基板１０の外周およびヒートシンク２０における固定端子部３０ａの固定位置にそれぞれ塗布する。次に、上記第１前駆体塗布工程後において、ステップＳ１２でリードフレーム３０を重ね合わせた後、ステップＳ１３で第１前駆体加熱工程を実施し、前駆体をイミド化させてリードフレーム３０をヒートシンク２０に固定する。次に、ステップＳ８でワイヤボンディングを実施して、基板１０の電極パッド１３とリードフレーム３０の入出力リード端子部３０ｂを電気接続する。

次に、図５の樹脂封止型電子装置１０１の製造では、上記ステップＳ８のワイヤボンディング工程の後で、ステップＳ２１の第２前駆体塗布工程とステップＳ２２の第２前駆体加熱工程を実施する。すなわち、ステップＳ２１の第２前駆体塗布工程において、第１前駆体塗布工程において用いたポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂の前駆体を低粘度にして基板１０の全面に塗布し、ステップＳ２２の第２前駆体加熱工程において、これらをイミド化する。

その後、ステップＳ９の樹脂モールド工程を実施し、トランスファ成形で基板１０をリードフレーム３０と共にモールド樹脂４０で樹脂封止した後、ステップＳ１０のリードフレーム切断工程を実施して、図５の樹脂封止型電子装置１０１が製造される。

図５の樹脂封止型電子装置１０１のように、基板１０の全面にコーティング層６０ａを形成して熱応力の緩和と剥離防止をより確実にする場合には、上記製造方法のように、第１前駆体塗布工程において基板１０の外周およびヒートシンク２０における固定端子部３０ａの固定位置にそれぞれ前駆体を塗布し、前駆体加熱工程において前駆体を一旦加熱してリードフレーム３０をヒートシンク２０に固定し、ワイヤボンディングが終わった後で、第２前駆体塗布工程において低粘度にした前駆体を基板１０の全面に塗布する。この場合にも、第１前駆体塗布工程において、前記コーティング層と前記接着層の形成を、前駆体の一つの塗布工程で実施しているため、製造コストの低減が可能である。

図７は、別の変形例で、モールド樹脂４０で樹脂封止する前の樹脂封止型電子装置１０２の上面図である。

図１の樹脂封止型電子装置１００においては、ヒートシンク２０とリードフレーム３０を固定するポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなる接着層６０ｂが、リードフレーム３０の個々の固定端子部３０ａに対応するように分離して形成されていた。これに対して、図７の樹脂封止型電子装置１０２における接着層６０ｂは、リードフレーム３０の複数の固定端子部３０ａに亘って連続して形成されている。図７の樹脂封止型電子装置１０２における接着層６０ｂの形成状態は、図１の樹脂封止型電子装置１００における接着層６０ｂの形成状態に較べて、前駆体の塗布が容易である。一方、樹脂封止の際にヒートシンク２０を型で押える場合には、図１の樹脂封止型電子装置１００のように接着層６０ｂを個々の固定端子部３０ａに対応するように分離して形成することで、型押さえとの干渉防止が容易となる。

図８は、別の変形例で、図８（ａ）は、モールド樹脂４０で樹脂封止する前の樹脂封止型電子装置１０３の上面図であり、図８（ｂ）は、モールド樹脂４０で樹脂封止した後、リードフレーム３０の外枠を切断した後の樹脂封止型電子装置１０３の断面図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）における一点鎖線Ｂ−Ｂでの断面に対応している。

図１の樹脂封止型電子装置１００においては、ポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなる接着層６０ｂがリードフレーム３０の固定端子部３０ａとヒートシンク２０の間に挿まれて、リードフレーム３０がヒートシンク２０に固定されていた。これに対して、図８の樹脂封止型電子装置１０３においては、リードフレーム３０の固定端子部３０ａに貫通穴３０ｃが形成され、接着層６０ｂが、貫通穴３０ｃを通って該貫通穴３０ｃの周りにおけるヒートシンク２０と反対側の固定端子部３０ａの上面を覆っている。このような接着層６０ｂの形態は、ヒートシンク２０にポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂の前駆体であるポリアミド系樹脂を塗布した後、該前駆体の上にリードフレーム３０の固定端子部３０ａを押し付けて、該前駆体が貫通穴３０ｃから固定端子部３０ａの上面にはみ出すようにすることで実現できる。この固定端子部３０ａの上面を覆う接着層６０ｂがあることによって、ヒートシンク２０へのリードフレーム３０の固定が、固定端子部３０ａに貫通穴３０ｃが無い図１の樹脂封止型電子装置１００に較べて、より強固なものとなる。

図９は、別の変形例で、モールド樹脂４０で樹脂封止する前の樹脂封止型電子装置１０４の上面図である。

図１の樹脂封止型電子装置１００においては、リードフレーム３０の固定端子部３０ａだけが、ポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなる接着層６０ｂによってヒートシンク２０に接着固定されていた。これに対して、図９の樹脂封止型電子装置１０４においては、リードフレーム３０の固定端子部３０ａだけでなく、リードフレーム３０の入出力リード端子部３０ｂについても、同じポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなる接着層６０ｂによって、ヒートシンク２２に固定されている。

ポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなる接着層６０ｂは、絶縁性を有している。従って、図９に示す樹脂封止型電子装置１０４のように、該接着層６０ｂで入出力リード端子部３０ｂをヒートシンク２２に固定することで、絶縁性が確保された状態で入出力リード端子部３０ｂの固定強度が増し、入出力リード端子部３０ｂからの放熱性も向上させることができる。

図１０は、多連のリードフレーム３２を用いて図９の樹脂封止型電子装置１０４を製造する場合の例を示す図である。上記した樹脂封止型電子装置１０１〜１０４は、１個取りのリードフレーム３０を用いて製造する場合に限らず、図１０に示すように、多連のリードフレーム３２を用いても同じように製造することができる。尚、図１０のリードフレーム３２は紙面の横方向に多連になっているが、紙面の縦方向、あるいは縦横の両方向に多連のリードフレームであっても同じように製造できることは、言うまでもない。

図１１は、別の変形例で、モールド樹脂４０で樹脂封止した後、リードフレーム３０の外枠を切断した後の樹脂封止型電子装置１０５の断面図である。また、図１２は、図１１に示す樹脂封止型電子装置１０５の製造方法を示したフロー図である。

図１の樹脂封止型電子装置１００においては、ヒートシンク２０への基板１０の搭載に、シリコン系接着剤からなる接着層５０が用いられていた。これに対して、図１１の樹脂封止型電子装置１０５においては、基板１０が、コーティング層６０ａと同じポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなる接着層６０ｃによって、ヒートシンク２０の上に搭載されている。

ヒートシンク２０の上に基板１０を搭載する際には、図１の樹脂封止型電子装置１００のように、熱伝導率が良く印刷塗布が可能なシリコン系接着剤からなる接着層５０が、一般的に用いられている。しかしながら基板１０の発熱量が小さく熱伝導率が問題とならない場合には、図１１の樹脂封止型電子装置１０５のように、ヒートシンク２０の上に基板１０を搭載する際の接着層についても、上記のようにコーティング層６０ａと同じポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなる接着層６０ｃを採用することで、さらなる製造コストの低減が可能である。

図１１に示す樹脂封止型電子装置１０５は、図１２のフロー図に従って製造する。

樹脂封止型電子装置１０５の製造では、図１２のフロー図に示すように、最初にステップＳ３１の第１前駆体塗布工程を実施する。すなわち、ステップＳ１で準備したヒートシンク２０に対して、ポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂の前駆体であるポリアミド系樹脂を、基板１０の搭載位置とリードフレーム３０の固定端子部３０ａの固定位置にそれぞれ塗布する。

次に、ヒートシンク２０に塗布された前駆体の上に、ステップＳ３で準備した基板１０とステップＳ１２で準備したリードフレーム３０の固定端子部３０ａをそれぞれ積層し、ステップＳ３２の第１前駆体加熱工程で、該前駆体を加熱してイミド化させる。これによって、ヒートシンク２０の上に基板１０を搭載すると共に、リードフレーム３０の固定端子部３０ａをヒートシンク２０に固定する。

次に、上記前駆体加熱工程後において、ステップＳ４１の第２前駆体塗布工程を実施し、第１前駆体塗布工程と同じポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂の前駆体を、基板１０のコーティング層６０ａを形成する所定の位置に塗布する。その後、ステップＳ４２の第２前駆体加熱工程で、基板１０上の前駆体をイミド化させる。

その後のステップＳ８のワイヤボンディング工程、ステップＳ９のトランスファ成形で基板１０をリードフレーム３０と共にモールド樹脂４０で樹脂封止した後、ステップによる樹脂モールド工程、およびＳ１０のリードフレーム切断工程は、図２のフロー図に示す樹脂封止型電子装置１００の製造方法と同じである。

以上の工程で、図１１に示す樹脂封止型電子装置１０５を製造することができる。

図１１に示す樹脂封止型電子装置１０５のように、ヒートシンク２０の上に基板１０を搭載する際の接着層６０ｃについてもポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂を採用する場合、上記製造方法のように、第１前駆体塗布工程においてヒートシンク２０における基板１０の搭載位置とリードフレーム３０の固定端子部３０ａの固定位置にそれぞれ前駆体を塗布し、前駆体加熱工程において前駆体を一旦加熱してヒートシンク２０の上に基板１０を搭載（固定）すると共にリードフレーム３０をヒートシンク２０に固定し、その後に第２前駆体塗布工程において前駆体を基板１０の所定位置に塗布してコーティング層６０ａとする。この場合にも、第１前駆体塗布工程において、ヒートシンク２０と基板１０およびヒートシンク２０とリードフレーム３０の各接着層６０ｃ，６０ｂの形成を、前駆体の一つの塗布工程で実施しているため、製造コストの低減が可能である。

以上のようにして、上記した樹脂封止型電子装置およびその製造方法は、電子回路を構成した基板がヒートシンク上に搭載され、該ヒートシンクに固定されたリードフレームと共にモールド樹脂で樹脂封止されてなる樹脂封止型電子装置およびその製造方法であって、特にＨＩＣ基板のような大きな基板を用いる樹脂封止型電子装置であっても高い信頼性を確保することができ、かつ安価に製造することのできる樹脂封止型電子装置およびその製造方法となっている。

１００〜１０５，１１０樹脂封止型電子装置
１０，１４基板
２０〜２２ヒートシンク
３０〜３２リードフレーム
３０ａ，３１ａ固定端子部
４０モールド樹脂
６０ａコーティング層
６０ｂ接着層
６０ｃ接着層

Claims

電子回路を構成した基板が、ヒートシンクの上に搭載され、該ヒートシンクに固定されたリードフレームと共にモールド樹脂で樹脂封止されてなる樹脂封止型電子装置であって、
前記基板の上に、ポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなるコーティング層が形成されると共に、
前記リードフレームの固定端子部が、前記コーティング層と同じポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなる接着層によって、前記ヒートシンクに固定され、
前記基板が、前記コーティング層と同じポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなる接着層によって、前記ヒートシンクの上に搭載されてなることを特徴とする樹脂封止型電子装置。
前記基板が、配線基板に電子部品を集積して搭載したハイブリッドＩＣ基板であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型電子装置。
前記配線基板が、アルミナからなることを特徴とする請求項２に記載の樹脂封止型電子装置。
前記基板が、シリコン基板であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型電子装置。
前記リードフレームを固定する前記接着層の厚さが、１７μｍ以上、４１μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の樹脂封止型電子装置。
前記リードフレームを固定する前記接着層の厚さが、２９μｍ以上、４１μｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の樹脂封止型電子装置。
前記コーティング層が、前記基板の外周に形成されてなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の樹脂封止型電子装置。
前記コーティング層が、前記基板の全面に形成されてなることを特徴とする請求項７に記載の樹脂封止型電子装置。
前記固定端子部に、貫通穴が形成され、
前記リードフレームを固定する前記接着層が、前記貫通穴を通って該貫通穴の周りにおける前記ヒートシンクと反対側の前記固定端子部の上面を覆っていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の樹脂封止型電子装置。
前記リードフレームの入出力リード端子部が、前記コーティング層と同じポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなる接着層によって、前記ヒートシンクに固定されてなることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の樹脂封止型電子装置。
電子回路を構成した基板が、ヒートシンクの上に搭載され、該ヒートシンクに固定されたリードフレームと共にモールド樹脂で樹脂封止されてなり、
前記基板の上に、ポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなるコーティング層が形成されると共に、
前記リードフレームの固定端子部が、前記コーティング層と同じポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなる接着層によって、前記ヒートシンクに固定されてなる樹脂封止型電子装置の製造方法であって、
前記ヒートシンクの上に前記基板を搭載する基板搭載工程と、
前記基板搭載工程後において、前記ポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂の前駆体を、前記基板および前記ヒートシンクの所定位置にそれぞれ塗布する前駆体塗布工程と、
前記前駆体塗布工程後において、前記ヒートシンクに塗布された前記前駆体を加熱してイミド化させ、前記固定端子部を前記ヒートシンクに固定する前駆体加熱工程と、
前記ヒートシンクの上に搭載された前記基板を、該ヒートシンクに固定された前記リードフレームと共に、モールド樹脂で樹脂封止する樹脂モールド工程とを有してなることを特徴とする樹脂封止型電子装置の製造方法。
電子回路を構成した基板が、ヒートシンクの上に搭載され、該ヒートシンクに固定されたリードフレームと共にモールド樹脂で樹脂封止されてなり、
前記基板の上に、ポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなるコーティング層が形成されると共に、
前記リードフレームの固定端子部が、前記コーティング層と同じポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなる接着層によって、前記ヒートシンクに固定され、
前記コーティング層が、前記基板の全面に形成されてなる樹脂封止型電子装置の製造方法であって、
前記ヒートシンクの上に前記基板を搭載する基板搭載工程と、
前記基板搭載工程後において、前記ポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂の前駆体を、前記基板の外周および前記ヒートシンクにおける前記固定端子部の固定位置にそれぞれ塗布する第１前駆体塗布工程と、
前記第１前駆体塗布工程後において、前記ヒートシンクに塗布された前記前駆体を加熱してイミド化させ、前記固定端子部を前記ヒートシンクに固定する前駆体加熱工程と、
前記前駆体加熱工程後において、前記ポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂の前駆体を、前記基板の全面に塗布する第２前駆体塗布工程と、
前記ヒートシンクの上に搭載された前記基板を、該ヒートシンクに固定された前記リードフレームと共に、モールド樹脂で樹脂封止する樹脂モールド工程とを有してなることを特徴とする樹脂封止型電子装置の製造方法。
電子回路を構成した基板が、ヒートシンクの上に搭載され、該ヒートシンクに固定されたリードフレームと共にモールド樹脂で樹脂封止されてなり、
前記基板の上に、ポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなるコーティング層が形成されると共に、
前記リードフレームの固定端子部が、前記コーティング層と同じポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなる接着層によって、前記ヒートシンクに固定され、
前記基板が、前記コーティング層と同じポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなる接着層によって、前記ヒートシンクの上に搭載されてなる樹脂封止型電子装置の製造方法であって、
前記ポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂の前駆体を、前記ヒートシンクにおける前記基板の搭載位置と前記固定端子部の固定位置に塗布する第１前駆体塗布工程と、
前記ヒートシンクに塗布された前駆体の上に、前記基板と前記固定端子部をそれぞれ積層し、該前駆体を加熱してイミド化させ、前記ヒートシンクの上に前記基板を搭載すると共に前記固定端子部を前記ヒートシンクに固定する前駆体加熱工程と、
前記前駆体加熱工程後において、前記ポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂の前駆体を、前記基板の所定位置に塗布する第２前駆体塗布工程と、
前記ヒートシンクの上に搭載された前記基板を、該ヒートシンクに固定された前記リードフレームと共に、モールド樹脂で樹脂封止する樹脂モールド工程とを有してなることを特徴とする樹脂封止型電子装置の製造方法。