JP6777063B2 - 電子装置およびその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、電子装置およびその製造方法に関するものである。
リードフレーム等の支持部材にはんだ等を介してＩＣチップ等の電子部品を搭載するとともに、支持部材および電子部品を樹脂封止した構成の電子装置について、封止体の気密性を維持するために、樹脂部材と他の部材との密着性を向上させる方法が提案されている。例えば特許文献１では、リードフレームに電子部品を搭載する前に、リードフレームにレーザを照射して粗面化することにより、リードフレームと樹脂部材との密着性を向上させている。
特許第５９８３７００号公報
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、支持部材に搭載されるはんだ、電子部品、ワイヤ等の部材には、樹脂部材との密着性を向上させるための処理が施されておらず、樹脂部材とこれらの部材との密着性については改善の余地がある。
本発明は上記点に鑑みて、搭載部材と樹脂部材との密着性を向上させることができる電子装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、支持部材（２）と、支持部材に搭載された搭載部材（３、４、５）と、を備え、支持部材と搭載部材とが樹脂部材（６）によって封止された構成の電子装置（１）であって、支持部材の表面には、レーザ照射痕（２３）が形成されており、搭載部材の表面には、支持部材の材料が堆積して凹凸部（７）が形成されている。
電子装置を製造する際に、支持部材に搭載部材を搭載した後に、支持部材にレーザを照射することで、レーザ照射によって飛散した支持部材の材料が搭載部材の上に堆積し、搭載部材の表面に凹凸部が形成される。この凹凸部により、搭載部材と樹脂部材との密着性が向上する。
また、請求項４に記載の発明では、支持部材（２）と、支持部材に搭載された搭載部材（３、４、５）と、を備え、支持部材と搭載部材とが樹脂部材（６）によって封止された構成の電子装置（１）の製造方法であって、支持部材の表面に搭載部材を搭載することと、搭載部材を搭載することの後、表層部が金属で構成されたターゲット材（２１、２２、２４、８）にレーザを照射することにより、ターゲット材の材料を飛散させて搭載部材の表面に堆積させ、搭載部材の表面に凹凸部（７）を形成することと、凹凸部を形成することの後、支持部材および搭載部材を樹脂部材によって封止することと、を備える。
このように、支持部材に搭載部材を搭載した後に、ターゲット材にレーザを照射することで、レーザ照射によって飛散したターゲット材の材料が搭載部材の上に堆積し、搭載部材の表面に凹凸部が形成される。この凹凸部により、搭載部材と樹脂部材との密着性が向上する。
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。
第１実施形態における電子装置の断面図である。 第１実施形態における電子装置の平面図である。 第１実施形態における電子装置の製造工程を示す断面図である。 図３に続く製造工程を示す断面図である。 図３に続く製造工程を示す平面図である。 図４および図５に続く製造工程を示す断面図である。 第２実施形態における電子装置の製造工程を示す断面図である。 図７に続く製造工程を示す断面図である。 第３実施形態における電子装置の製造工程を示す断面図である。 他の実施形態における電子装置の断面図である。 他の実施形態における電子装置の断面図である。 他の実施形態における電子装置の断面図である。 他の実施形態における電子装置のリード近傍の断面図である。
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
（第１実施形態）
第１実施形態について説明する。図１に示すように、本実施形態の電子装置１は、支持部材２と、電子部品３と、支持部材２に搭載された搭載部材としての接合層４と、ボンディングワイヤ５と、樹脂部材６とを備えている。なお、図示及び説明の便宜のため、電子装置１に通常設けられる、保護膜、配線部等の細部については、各図において図示及び説明が省略されている。
支持部材２は、電子部品３を支持する部材である。本実施形態の支持部材２は、銅、銅合金、４２アロイ等の基板にニッケル、スズ、アルミニウム、鉄等がめっきされた構成のリードフレームとされている。このリードフレームは、板状のアイランド２１と、リード２２とを備えており、支持部材２は、アイランド２１にて電子部品３と接合されている。本実施形態では、電子部品３は矩形板状のＩＣチップとされている。
接合層４は、支持部材２と電子部品３とを接合するものである。本実施形態の接合層４ははんだで構成されており、接合層４の外周部には、フィレットが形成されている。
電子部品３は、接合層４によってアイランド２１の表面に固定されるとともに、アルミニウム、金、銅等で構成されるボンディングワイヤ５によってリード２２に接続されている。
樹脂部材６は、合成樹脂成形体であって、エポキシ樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂等の熱硬化性もしくは熱可塑性合成樹脂によって形成されている。アイランド２１と、リード２２の一部と、電子部品３と、接合層４と、ボンディングワイヤ５は、樹脂部材６によって封止されている。
図２に示すように、アイランド２１の上面には、レーザ照射によりレーザ照射痕２３が形成されている。なお、図２では、リード２２、ボンディングワイヤ５、樹脂部材６、後述する凹凸部７の図示を省略している。
レーザ照射痕２３は、外径が５〜３００μｍ程度のクレーター状の凹凸部であって、アイランド２１の上面にパルス発振のレーザービームを照射することによって形成されている。なお、一つの略円形状のレーザ照射痕２３は、一回のパルス発振のレーザービーム照射に対応する。
また、図１に示すように、アイランド２１および接合層４の表面には、凹凸部７が形成されている。凹凸部７は、レーザ照射により飛散したアイランド２１の材料が堆積して形成されたものであり、例えばアイランド２１の表層部がニッケルで構成される場合には、アイランド２１および接合層４の表面にニッケルで構成された凹凸部７が形成される。凹凸部７の凹凸は、レーザ照射痕２３の凹凸よりも小さい。具体的には、凹凸部７の凹凸の高さは、例えば２ｎｍ以上１μｍ以下とされる。
図２に示すように、電子部品３はアイランド２１の中央部に接合されており、レーザ照射痕２３は、電子部品３および接合層４の周囲に形成されている。具体的には、複数のレーザ照射痕２３は、電子部品３および接合層４に沿って矩形状に並ぶように形成されており、この矩形の角部では、他の部分に比べてレーザ照射痕２３が密に形成されている。
電子装置１の製造方法について説明する。図３に示す工程では、支持部材２および電子部品３を用意する。そして、塗布等によりアイランド２１の上面に接合層４を形成し、接合層４によって電子部品３をアイランド２１に固定する。また、ワイヤボンディングを行い、電子部品３とリード２２をボンディングワイヤ５で接続する。なお、図３では、リード２２およびボンディングワイヤ５の図示を省略している。
図４に示す工程では、矢印で示すように、ターゲット材としてのアイランド２１の上面に、この面の法線方向からレーザを照射する。具体的には、図５の矢印で示すように、電子部品３および接合層４を囲む矩形に沿って、パルス発振のレーザービームを走査しつつ複数回照射することで、略円形状のレーザ照射痕２３が複数形成される。このとき、矩形の角部では、他の部分に比べて密にレーザを照射する。
このレーザ照射によって、アイランド２１の材料が蒸発、アブレーション等により飛散する。そして、飛散した材料がアイランド２１の表面と接合層４のフィレット部の表面に堆積することで、図６に示すように、アイランド２１および接合層４の表面に凹凸部７が形成される。
その後、アイランド２１、電子部品３、接合層４、ボンディングワイヤ５と、リード２２の一部とをトランスファーモールド等を用いて樹脂部材６により封止する。そして、アイランド２１とリード２２とを切り離すタイバーカット等を行うことで、図１に示すような電子装置１が製造される。
このとき、アイランド２１の表面にレーザ照射痕２３による凹凸が形成され、また、アイランド２１および接合層４の表面に凹凸部７が形成されているため、アイランド２１および接合層４と樹脂部材６とが、アンカー効果により良好に密着する。なお、電子部品３の角部近傍は、熱応力等の内部応力が発生しやすく、樹脂部材６が剥離しやすい部分であるが、上記のようにレーザを照射することで、この部分におけるアイランド２１と樹脂部材６との密着性がさらに向上する。
以上説明したように、本実施形態では、アイランド２１の上面に接合層４を形成した後にアイランド２１にレーザを照射することで、レーザ照射によって飛散したアイランド２１の材料が接合層４上に堆積し、接合層４の表面に凹凸部７が形成される。これにより、接合層４と樹脂部材６との密着性が向上する。そして、樹脂部材６の剥離を抑制し、電子装置１の信頼性を高めることができる。
（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してレーザを照射する方向を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
本実施形態では、凹凸部７を形成する際に、支持部材２の上面の法線に対して傾斜した方向からレーザを照射する。具体的には、アイランド２１に接合層４を形成し、電子部品３を固定した後、図７に示すように、アイランド２１を水平面に対して傾斜させて、鉛直方向上側からレーザを照射する。
接合層４としてはんだを用いると、接合層４の外周部にフィレットが形成されることがあるが、このようにレーザを照射することで、図８に示すように、フィレット部の表面に垂直な方向からアイランド２１の材料を堆積させることができる。これにより、フィレット部に、凹凸部７が形成されやすくなる。
（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してレーザを照射する対象を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
本実施形態では、支持部材２とは別の部材にレーザを照射する。具体的には、支持部材２に接合層４を形成し、電子部品３を固定した後、図９に示すように、接合層４の近傍に少なくとも表層部がニッケル等の金属で構成されたターゲット材８を配置して、ターゲット材８にレーザを照射する。そして、これにより飛散したターゲット材８の材料をアイランド２１および接合層４の表面に堆積させて凹凸部７を形成する。
このような方法によっても、アイランド２１および接合層４と樹脂部材６との密着性を向上させることができる。
（他の実施形態）
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
例えば、支持部材２として、表層部および内部がニッケル、スズ、アルミニウム、鉄等で構成されたリードフレームを用いてもよい。また、支持部材２としてプリント基板を用い、図１０に示すように、支持部材２に形成された電極２４に電子部品３を搭載してもよい。この場合、電極２４にニッケルめっき等を施し、電極２４上に接合層４によって電子部品３を固定した後にターゲット材としての電極２４にレーザを照射することで、電極２４および接合層４の表面に凹凸部７が形成され、接合層４と樹脂部材６との密着性が向上する。
また、電子部品３がチップコンデンサ、チップ抵抗等であってもよい。また、支持部材２に搭載される搭載部材がヒートシンク等の金属部材であってもよい。また、接合層４が、ろう材、銀ペースト等の接着剤で構成されていてもよい。
電子部品３がチップコンデンサであり、図１１に示すようにアイランド２１上の電極２５に電子部品３を搭載する場合には、電子部品３を搭載した後にアイランド２１にレーザを照射することで、アイランド２１、電極２５、接合層４の表面に凹凸部７が形成される。これにより、アイランド２１、電極２５、接合層４と樹脂部材６との密着性が向上する。
また、電子部品３がチップコンデンサである場合には、支持部材２を水平面上に置いて鉛直方向上側からレーザを照射すると、アイランド２１のうち電子部品３によって隠れる部分に凹凸部７が形成されにくい。これに対して、上記第２実施形態のようにレーザを照射する方向を調整することで、このような部分にも凹凸部７を良好に形成し、アイランド２１と樹脂部材６との密着性をさらに向上させることができる。
また、図１ではアイランド２１の全体が樹脂部材６で封止されているが、アイランド２１のうち電子部品３とは反対側の面が樹脂部材６から露出していてもよい。また、電子部品３が２つの支持部材２に挟まれていてもよい。
また、レーザ照射により飛散したアイランド２１の材料を搭載部材としての電子部品３の上に堆積させて、図１２に示すように電子部品３の表面の一部に凹凸部７を形成してもよく、電子部品３の表面の全体に凹凸部７を形成してもよい。これにより、電子部品３と樹脂部材６との密着性が向上する。
また、電子部品３の角部近傍にのみレーザを照射し、他の部分にはレーザを照射しなくてもよい。これにより、内部応力の発生しやすい部分の密着性を向上させつつ工程コストを低減することができる。また、アイランド２１の上面のうち、接合層４から露出した部分の全体にレーザを照射してもよい。この場合に、内部応力を考慮して、電子部品３の近傍に対し、他の部分に比べて密にレーザを照射してもよい。
また、レーザの一部が電子部品３、接合層４に照射されてもよい。なお、電子部品３へのレーザ照射により電子部品３と樹脂部材６との密着性が向上するが、電子部品３の損傷や特性の変化等のおそれがある。したがって、電子部品３にレーザを照射する際には、電子部品３への影響を考慮してレーザの強度、照射場所等を調整することが望ましい。
また、支持部材２に搭載される搭載部材としてのボンディングワイヤ５の表面に凹凸部７を形成してもよい。具体的には、図１３に示すように、リード２２にボンディングワイヤ５を接続した後に、ターゲット材としてのリード２２にレーザを照射し、飛散したリード２２の材料をリード２２およびボンディングワイヤ５の表面に堆積させて凹凸部７を形成してもよい。これにより、リード２２およびボンディングワイヤ５と樹脂部材６との密着性が向上する。
ボンディングワイヤ５の表面に凹凸部７を形成する場合に、レーザの一部がボンディングワイヤ５に照射されてもよい。なお、これによりボンディングワイヤ５と樹脂部材６との密着性がさらに向上するが、細線であるボンディングワイヤ５にレーザを照射すると、ボンディングワイヤ５の断線のおそれがある。したがって、ボンディングワイヤ５にレーザを照射する際には、ボンディングワイヤ５への影響を考慮してレーザの強度等を調整することが望ましい。
ボンディングワイヤ５に凹凸部７を形成する場合には、支持部材２を水平面上に置いて鉛直方向上側からレーザを照射すると、リード２２のうちボンディングワイヤ５によって隠れる部分に凹凸部７が形成されにくい。これに対して、上記第２実施形態のようにレーザを照射する方向を調整することで、このような部分にも凹凸部７を良好に形成し、リード２２と樹脂部材６との密着性をさらに向上させることができる。
１ 電子装置
２ 支持部材
３ 電子部品
４ 接合層
５ ボンディングワイヤ
６ 樹脂部材
７ 凹凸部
８ ターゲット材

Claims (9)

  1. 支持部材（２）と、前記支持部材に搭載された搭載部材（３、４、５）と、を備え、前記支持部材と前記搭載部材とが樹脂部材（６）によって封止された構成の電子装置（１）であって、
    前記支持部材の表面には、レーザ照射痕（２３）が形成されており、
    前記搭載部材の表面には、前記支持部材の材料が堆積して凹凸部（７）が形成されている電子装置。
  2. 前記支持部材の表層部は、ニッケルで構成されている請求項１に記載の電子装置。
  3. 前記搭載部材は、前記支持部材と他の部材とを接合するはんだで構成された接合層（４）である請求項１または２に記載の電子装置。
  4. 支持部材（２）と、前記支持部材に搭載された搭載部材（３、４、５）と、を備え、前記支持部材と前記搭載部材とが樹脂部材（６）によって封止された構成の電子装置（１）の製造方法であって、
    前記支持部材の表面に前記搭載部材を搭載することと、
    前記搭載部材を搭載することの後、表層部が金属で構成されたターゲット材（２１、２２、２４、８）にレーザを照射することにより、前記ターゲット材の材料を飛散させて前記搭載部材の表面に堆積させ、前記搭載部材の表面に凹凸部（７）を形成することと、
    前記凹凸部を形成することの後、前記支持部材および前記搭載部材を前記樹脂部材によって封止することと、を備える電子装置の製造方法。
  5. 前記ターゲット材は、前記支持部材に含まれる請求項４に記載の電子装置の製造方法。
  6. 前記支持部材の表層部は、ニッケルで構成されている請求項５に記載の電子装置の製造方法。
  7. 前記支持部材は、板状とされており、
    前記凹凸部を形成することでは、前記支持部材の上面の法線に対して傾斜した方向からレーザを照射する請求項５または６に記載の電子装置の製造方法。
  8. 前記ターゲット材は、前記支持部材とは別の部材である請求項４に記載の電子装置の製造方法。
  9. 前記搭載部材は、前記支持部材と他の部材とを接合するはんだで構成された接合層（４）である請求項４ないし８のいずれか１つに記載の電子装置の製造方法。
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