JP5108457B2

JP5108457B2 - 樹脂封止型電子部品装置

Info

Publication number: JP5108457B2
Application number: JP2007286285A
Authority: JP
Inventors: 充裕高田; 繁竹内; 保良本多
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Asmo Co Ltd
Priority date: 2007-11-02
Filing date: 2007-11-02
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2027-11-02
Also published as: JP2009117469A

Description

本発明は、樹脂封止型電子部品装置に係り、特に、電子部品が実装された回路基板をリードフレーム上に載置した状態で、この電子部品、回路基板、及びリードフレームをモールド成形してモールド樹脂と一体化した樹脂封止型電子部品装置に関する。

この種の樹脂封止型電子部品装置においては、回路基板、リードフレーム、及びモールド樹脂の各線膨張係数が異なることに起因して、回路基板とモールド樹脂とが剥離することが想定される。ここで、回路基板とモールド樹脂とが剥離すると、例えば、これらの剥離した部分に外部から水が浸入して内部に腐食が生じたり、ボンディングワイヤによる電気的接続部に接続不良が生じたりする恐れがある。従って、回路基板とモールド樹脂との剥離を抑制することが重要な課題とされている。

従来、回路基板とモールド樹脂との剥離を抑制する技術としては、例えば、回路基板に凹部や貫通孔を設け、この凹部や貫通孔にモールド樹脂の一部を充填し、モールド樹脂の一部と凹部や貫通孔とを噛み合った状態とすることなどが知られている。

例えば、特許文献１に記載の例では、回路基板に凹部が形成され、この凹部にモールド樹脂の一部が充填されており、特許文献２に記載の例では、回路基板に貫通孔が形成され、この貫通孔にモールド樹脂の一部が充填されている。
特開２００４−１３４８２１号公報特開２０００−２２０４６号公報

しかしながら、例えば、特許文献１に記載の例のように、回路基板に単に凹部を設けただけでは、モールド樹脂の一部と凹部との噛み合う力が不十分で、モールド樹脂に応力が作用した場合に、回路基板とモールド樹脂との剥離を十分に抑制できない虞がある。また、特許文献２に記載の例のように、回路基板に外部へ通ずる貫通孔を設けた場合、貫通孔を介して装置内部に水が浸入する虞がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、装置内部への水の浸入を抑制しつつ、回路基板とモールド樹脂との剥離を抑制することができる樹脂封止型電子部品装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の樹脂封止型電子部品装置は、電子部品が実装された樹脂製の回路基板と、前記回路基板が載置されたリードフレームと、前記電子部品、前記回路基板、及び前記リードフレームを一体に封止するモールド樹脂と、を備えた樹脂封止型電子部品装置において、前記回路基板には、該回路基板の板厚方向に沿って貫通する樹脂充填部が形成され、前記樹脂充填部における貫通方向の中間部には、前記リードフレームに前記回路基板が載置される面に沿って拡がる形状、又は、前記リードフレームに前記回路基板が載置される面に対して傾斜する方向に拡がる形状とされると共に、前記リードフレーム側を向く面である段差部が形成され、前記樹脂充填部は、前記段差部に対する前記リードフレーム側の方が、前記段差部に対する前記リードフレーム側と反対側よりも拡径されており、前記モールド樹脂の一部は、前記樹脂充填部に充填されている、ことを特徴とする。

請求項１に記載の樹脂封止型電子部品装置では、例えば、電子部品が回路基板に実装されると共に、この回路基板がリードフレームに載置された状態で、これらが金型内にセットされる。そして、金型内に樹脂が充填されると、この樹脂が硬化されてモールド樹脂が形成され、このモールド樹脂によって、電子部品、回路基板、及びリードフレームが一体に封止される。また、回路基板には、板厚方向に沿って樹脂充填部が形成されているので、モールド樹脂の一部は樹脂充填部に充填された状態となる。

ここで、樹脂充填部は、回路基板の板厚方向中間部に段差部を有する構成とされているので、この樹脂充填部に充填されたモールド樹脂の一部は段差部と回路基板の板厚方向に噛み合った状態とされる。しかも、段差部は、リードフレーム側を向いて形成されているので、モールド樹脂の回路基板に対するリードフレームと反対側への変形が規制される。これにより、回路基板とモールド樹脂との密着性を向上させることができるので、モールド樹脂に応力が作用した場合でも、回路基板とモールド樹脂とが剥離することを抑制することができる。

しかも、回路基板はリードフレーム上に載置されているので、上述の樹脂充填部は、リードフレームよって外部に対し閉止された状態となる。これにより、樹脂封止型電子部品装置が例えば被水環境下で使用された場合でも、樹脂充填部を介して装置内部に水が浸入することを抑制することができる。

このように、請求項１に記載の樹脂封止型電子部品装置によれば、装置内部への水の浸入を抑制しつつ、回路基板とモールド樹脂との剥離を抑制することができる。

なお、請求項１に記載の樹脂封止型電子部品装置において、回路基板は、樹脂製とされているので、例えば、回路基板を樹脂成形等により製造することができ、樹脂充填部に段差部を形成することは容易である。

請求項２に記載の樹脂封止型電子部品装置は、請求項１に記載の樹脂封止型電子部品装置において、前記樹脂充填部は、前記回路基板の板厚方向に沿って貫通され、前記リードフレームには、前記回路基板側に開口される共に前記樹脂充填部と連通された凹部が形成され、前記モールド樹脂の一部は、前記樹脂充填部及び前記凹部に充填されている、ことを特徴とする。

請求項２に記載の樹脂封止型電子部品装置によれば、モールド樹脂の一部が、上述の樹脂充填部に加えて、リードフレームに形成された凹部にも充填されるので、モールド樹脂がリードフレームにも接続され、回路基板とモールド樹脂との密着性をより向上することができる。これにより、回路基板とモールド樹脂とが剥離することをより抑制することができる。しかも、凹部、すなわち、袋状の穴部とすることにより、この凹部を介して装置内部に水が浸入することも抑制することができる。

請求項３に記載の樹脂封止型電子部品装置は、請求項１又は請求項２に記載の樹脂封止型電子部品装置において、前記凹部には、前記回路基板側に向かうに従って縮径するテーパ面が形成されている、ことを特徴とする。

請求項３に記載の樹脂封止型電子部品装置によれば、凹部に形成されたテーパ面にモールド樹脂の一部が噛み合うので、これにより、回路基板とモールド樹脂とが剥離することをより一層抑制することができる。

請求項４に記載の樹脂封止型電子部品装置は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の樹脂封止型電子部品装置において、前記回路基板には、前記電子部品が実装された実装面に前記実装面と交差する係止面が形成され、前記モールド樹脂には、前記係止面と係止された被係止面が形成されている、ことを特徴とする。

請求項４に記載の樹脂封止型電子部品装置によれば、回路基板の実装面に形成されて実装面と交差する係止面と、モールド樹脂に形成された被係止面とが係止されることで、モールド樹脂の回路基板に対する実装面と平行な方向への変形を規制することができる。これにより、回路基板とモールド樹脂とが剥離することをさらにより一層抑制することができる。

以下、図面に基づき、本発明の一実施形態について説明する。

図１には、本発明の一実施形態に係る樹脂封止型半導体装置１０の全体構成が側面断面図にて示されている。この図に示される樹脂封止型半導体装置１０は、例えば、自動車に搭載されたモータを駆動するための制御装置であって、このモータに一体的に取り付けられるものである。

この樹脂封止型半導体装置１０には、回路基板１２が備えられている。回路基板１２は、樹脂製とされており、その表面には半導体素子等の電子部品１４やチップ抵抗などの電気部品１６が実装されている。この電子部品１４及び電気部品１６は、ボンディングワイヤ１７により回路基板１２と電気的に接続されている。

リードフレーム１８は、例えば銅合金等で構成された板が機械加工されることにより構成されたものであり、回路基板１２が載置された本体部２０と、外部の装置と接続される端子部２２とを有して構成されている。端子部２２は、同じくボンディングワイヤ１７により回路基板１２や電子部品１４等と電気的に接続されている。

そして、上述の電子部品１４や電気部品１６、回路基板１２、及び、リードフレーム１８は、その全体がモールド成形されることによってモールド樹脂２４により封止されている。なお、リードフレーム１８の端子部２２は、モールド樹脂２４の外部に突出されて外部の装置と接続可能となっており、リードフレーム１８の本体部２０の基板載置面２０Ａと反対側の面は、ヒートシンク面２０Ｂとして構成されて外部に露出されている。

ここで、図２には、図１の要部拡大図が示されており、図３には、図２に示される回路基板１２をリードフレーム１８側から見た斜視図が示されている。これらの図に示されるように、回路基板１２には、板厚方向に沿って樹脂充填部３０が貫通形成されている。この樹脂充填部３０は、回路基板１２の板厚方向中間部にリードフレーム１８側を向く段差部３２を有して構成されている。そして、モールド樹脂２４の一部２６は、この樹脂充填部３０に充填されている。

次に、本発明の一実施形態に係る樹脂封止型半導体装置１０の作用及び効果について説明する。

本発明の一実施形態に係る樹脂封止型半導体装置１０では、例えば、電子部品１４及び電気部品１６が回路基板１２に実装されると共に、この回路基板１２がリードフレーム１８に載置された状態で、これらが金型内にセットされる。そして、金型内に樹脂が充填されると、この樹脂が硬化されてモールド樹脂２４が形成され、このモールド樹脂２４によって、電子部品１４、回路基板１２、及びリードフレーム１８が一体に封止される。また、回路基板１２には、板厚方向に樹脂充填部３０が貫通形成されているので、モールド樹脂２４の一部２６は樹脂充填部３０に充填された状態となる。

ここで、樹脂充填部３０は、回路基板１２の板厚方向中間部に段差部３２を有する構成とされているので、この樹脂充填部３０に充填されたモールド樹脂２４の一部２６は段差部３２と回路基板１２の板厚方向に噛み合った状態とされる。しかも、段差部３２は、リードフレーム１８側を向いて形成されているので、モールド樹脂２４の回路基板１２に対するリードフレーム１８と反対側への変形が規制される。これにより、回路基板１２とモールド樹脂２４との密着性を向上させることができるので、モールド樹脂２４に応力Ｓが作用した場合でも、回路基板１２とモールド樹脂２４とが剥離することを抑制することができる。

なお、図１０には、比較例に係る樹脂封止型半導体装置１００が示されている。この比較例に係る樹脂封止型半導体装置１００のように、回路基板１２に樹脂充填部３０が設けられていない場合には、モールド樹脂２４に応力Ｓが作用した場合に、回路基板１２とモールド樹脂２４とが剥離されて剥離部１０２が生じることがある。

これに対し、図２に示されるように、本発明の一実施形態に係る樹脂封止型半導体装置１０によれば、上述のように、回路基板１２には、段差部３２を有する樹脂充填部３０が形成され、この樹脂充填部３０には、モールド樹脂２４の一部２６が充填されているので、回路基板１２とモールド樹脂２４とが剥離することを抑制することができる。

しかも、回路基板１２はリードフレーム１８上に載置されているので、上述の樹脂充填部３０は、リードフレーム１８よって外部に対し閉止された状態となる。これにより、樹脂封止型半導体装置１０が例えば被水環境下で使用された場合でも、樹脂充填部３０を介して装置内部に水が浸入することを抑制することができる。

このように、本発明の一実施形態に係る樹脂封止型半導体装置１０によれば、装置内部への水の浸入を抑制しつつ、回路基板１２とモールド樹脂２４との剥離を抑制することができる。これにより、応力が集中して剥離する虞がある部分へ応力緩和剤を塗布する必要性を無くすることができるのでコストの増加を抑制することができると共に、内部に腐食が生じたり、ボンディングワイヤ１７による電気的接続部に接続不良が生じたりすることを抑制することができる。

なお、本発明の一実施形態に係る樹脂封止型半導体装置１０において、回路基板１２は、樹脂製とされているので、例えば、回路基板１２を樹脂成形等により製造することができ、樹脂充填部３０に段差部３２を形成することは容易である。これにより、コストの増加を抑制することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能であることは勿論である。

例えば、上記実施形態では、モールド樹脂２４の一部２６が回路基板１２の樹脂充填部３０にのみ充填される構成とされていたが、次のように構成されていても良い。

ここで、図４には、本発明の一実施形態に係る樹脂封止型半導体装置１０の変形例が要部拡大断面図にて示されており、図５には、図４に示される回路基板１２及びリードフレーム１８を回路基板１２の実装面１２Ａ側から見た斜視図が示されている。

これらの図に示されるように、この変形例において、リードフレーム１８には、回路基板１２側に開口される共に樹脂充填部３０と連通された凹部３４が形成されている。凹部３４は、段付き状に構成されており、底部側の周壁面は、回路基板１２側に向かうに従って縮径するテーパ面３４Ａとされている。そして、モールド樹脂２４の一部２６は、樹脂充填部３０及び凹部３４に充填されている。

この構成によれば、モールド樹脂２４の一部２６が、上述の樹脂充填部３０に加えて、リードフレーム１８に形成された凹部３４にも充填されるので、モールド樹脂２４がリードフレーム１８にも接続され、回路基板１２とモールド樹脂２４との密着性をより向上することができる。これにより、回路基板１２とモールド樹脂２４とが剥離することをより抑制することができる。

しかも、凹部３４に形成されたテーパ面３４Ａにモールド樹脂２４の一部２６が噛み合うので、これにより、回路基板１２とモールド樹脂２４とが剥離することをより一層抑制することができる。また、凹部３４、すなわち、袋状の穴部とすることにより、この凹部３４を介して装置内部に水が浸入することも抑制することができる。

なお、この変形例では、図４に示されるように、回路基板１２の実装面１２Ａに溝部３６が凹設されており、モールド樹脂２４の他の一部２８は、この溝部３６に充填されている。そして、これにより、溝部３６の両側の係止面３６Ａは、モールド樹脂２４の他の一部２８の両側の被係止面２８Ａと係止されている。

この構成によれば、回路基板１２の実装面１２Ａに形成され実装面１２Ａと直交する係止面３６Ａと、モールド樹脂２４に形成された被係止面２８Ａとが係止されることで、モールド樹脂２４の回路基板１２に対する実装面１２Ａと平行な方向への変形を規制することができる。これにより、回路基板１２とモールド樹脂２４とが剥離することをさらにより一層抑制することができる。

また、上記実施形態において、樹脂充填部３０の段差部３２は、リードフレーム１８側を向くように回路基板１２の実装面１２Ａと平行に形成されていたが、図６に示されるように、リードフレーム１８側を向くように回路基板１２の実装面１２Ａに対して傾斜して形成されていても良い。

このように構成されていても、モールド樹脂２４の回路基板１２に対するリードフレーム１８と反対側への変形を規制することができ、回路基板１２とモールド樹脂２４とが剥離することを抑制することができる。

また、上記実施形態において、凹部３４は、段付き状に構成されていたが、図７に示されるように、その周壁面全体が回路基板１２側に向かうに従って縮径するテーパ面３４Ａとして構成されていても良い。

このように構成されていても、凹部３４に形成されたテーパ面３４Ａにモールド樹脂２４の一部２６が噛み合うので、回路基板１２とモールド樹脂２４とが剥離することをより一層抑制することができる。

また、上記実施形態において、樹脂充填部３０は、孔状に形成されていたが、例えば、図８に示されるように、周壁面の一部が外部に開放する切欠状に形成されていても良い。

また、樹脂充填部３０は、図９に示されるように、袋状に形成されていても良い。なお、この図９に示される変形例では、回路基板１２が板厚方向に第一基板１２Ａ、第二基板１２Ｂ、第三基板１２Ｃに分割されており、第一基板１２Ａには、第一孔部３０Ａが板厚方向に貫通形成されており、第二基板１２Ｂには、第一孔部３０Ａよりも大径の第二孔部３０Ｂが板厚方向に貫通形成されている。そして、この第一基板１２Ａ、第二基板１２Ｂ、第三基板１２Ｃを板厚方向に重ねて固めることで（所謂、ビルドアップ基板）、上述の樹脂充填部３０が袋状とされている。

本発明の一実施形態に係る樹脂封止型電子部品装置の全体構成を示す側面断面図である。図１の要部拡大図である。図２に示される回路基板をリードフレーム側から見た斜視図である。本発明の一実施形態に係る樹脂封止型電子部品装置の変形例を示す要部拡大断面図である。図４に示される回路基板及びリードフレームを回路基板の実装面側から見た斜視図である。本発明の一実施形態に係る樹脂封止型電子部品装置の変形例を示す要部拡大断面図である。本発明の一実施形態に係る樹脂封止型電子部品装置の変形例を示す要部拡大断面図である。本発明の一実施形態に係る樹脂封止型電子部品装置の変形例を示す要部拡大斜視図である。本発明の一実施形態に係る樹脂封止型電子部品装置の変形例を示す要部拡大斜視図である。比較例に係る樹脂封止型電子部品装置の全体構成を示す要部拡大断面図である。

符号の説明

１０…樹脂封止型半導体装置、１２…回路基板、１４…電子部品、１８…リードフレーム、２４…モールド樹脂、２６…モールド樹脂の一部、２８…モールド樹脂の他の一部、２８Ａ…被係止面、３０…樹脂充填部、３２…段差部、３４Ａ…テーパ面、３４…凹部、３６Ａ…係止面、３６…溝部

Claims

電子部品が実装された樹脂製の回路基板と、
前記回路基板が載置されたリードフレームと、
前記電子部品、前記回路基板、及び前記リードフレームを一体に封止するモールド樹脂と、
を備えた樹脂封止型電子部品装置において、
前記回路基板には、該回路基板の板厚方向に沿って貫通する樹脂充填部が形成され、
前記樹脂充填部における貫通方向の中間部には、前記リードフレームに前記回路基板が載置される面に沿って拡がる形状、又は、前記リードフレームに前記回路基板が載置される面に対して傾斜する方向に拡がる形状とされると共に、前記リードフレーム側を向く面である段差部が形成され、
前記樹脂充填部は、前記段差部に対する前記リードフレーム側の方が、前記段差部に対する前記リードフレーム側と反対側よりも拡径されており、
前記モールド樹脂の一部は、前記樹脂充填部に充填されている、
ことを特徴とする樹脂封止型電子部品装置。
前記樹脂充填部は、前記回路基板の板厚方向に沿って貫通され、
前記リードフレームには、前記回路基板側に開口される共に前記樹脂充填部と連通された凹部が形成され、
前記モールド樹脂の一部は、前記樹脂充填部及び前記凹部に充填されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型電子部品装置。
前記凹部には、前記回路基板側に向かうに従って縮径するテーパ面が形成されている、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の樹脂封止型電子部品装置。
前記回路基板には、前記電子部品が実装された実装面に前記実装面と交差する係止面が形成され、
前記モールド樹脂には、前記係止面と係止された被係止面が形成されている、
ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の樹脂封止型電子部品装置。