JP6810601B2 - 電子装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子装置及び電子装置の製造方法に関する。

従来の樹脂ポッティング製品等の半導体装置等の電子装置は、基板とケースを接着剤等により接合したものに樹脂を流し込んだ後で、当該樹脂を加熱して硬化させている。このような樹脂ポッティング製品は、基板と、基板に設けられた電子素子と、電子素子を封入する樹脂からなる封止部と、電子素子に接続されて封止部から突出した端子と、封止部の側面を覆うケースと、を有している（例えば、特開２０１５−２２０２９５号公報参照）。このような電子装置においてケースを利用しないことが検討されている。このようなケースを利用しない場合には、封止部が外部に露出することになるので、外部に露出した部分においてバリの発生による外観不良（当該外観不良は品質問題にもなる。）やバリの落下による品質問題が生じることが懸念される。

特開２０１５−２２０２９５号公報

このような点に鑑み、本発明は、外部に露出した部分において外観不良や品質問題が生じることを低減できる電子装置及び電子装置の製造方法を提供する。

本発明の第一の態様による電子装置は、
基板と、
前記基板に設けられた電子素子と、
前記電子素子を封入する樹脂材料からなる封止部と、
を備え、
前記封止部が、周縁領域よりも凹んだ封止凹部と、前記封止凹部の外周縁に設けられ、おもて面側に突出する突出部とを有し、
少なくとも前記突出部が外部に露出していてもよい。

本発明の第一の態様による電子装置において、
前記突出部のおもて面側の面は平坦になっていてもよい。

本発明の第一の態様による電子装置において、
前記突出部は、前記封止凹部の外周縁を取り囲むようにして設けられてもよい。

本発明の第一の態様による電子装置において、
前記封止凹部に、締結部材を挿入するための挿入部が設けられてもよい。

本発明の第一の態様による電子装置において、
前記封止部の側面全体及びおもて面全体が外部に露出していてもよい。

本発明の第一の態様による電子装置は、
前記電子素子に接続され、前記封止部のおもて面から外部に突出している端子をさらに備えてもよい。

本発明の第一の態様による電子装置の製造方法は、
電子素子が配置された基板を金型に載置する工程と、
庇部を有する金型内に樹脂を流し込む工程と、
を備え、
前記樹脂を流し込む工程において、前記樹脂は前記庇部の底面よりも低い位置まで流し込まれ、前記庇部に前記樹脂が付着することでおもて面側に突出する突出部が形成され、
少なくとも前記突出部は外部に露出している電子装置を製造してもよい。

本発明では、外部に露出した凹部を有しているが、この凹部の外周縁に突出部が設けられている。このような突出部を設けることで、凹部と周縁領域との間にバリが形成されることを未然に防止できる。このため、外部に露出した凹部を用いた場合であっても外観不良や品質問題が生じることを低減できる。

図１は、本発明の実施の形態による電子装置の平面図である。 図２は、本発明の実施の形態による電子装置の側方断面図である。 図３は、本発明の実施の形態による電子装置が製造される際の態様を示した側方断面図である。 図４は、本発明の実施の形態による電子装置と締結部材を拡大して示した側方断面図である。 図５は、本発明の実施の形態の変形例１において、電子装置が製造される際の態様を示した側方断面図である。 図６は、本発明の実施の形態の変形例２において、電子装置が製造される際の態様を示した側方断面図である。 図７は、本発明の実施の形態において、庇部によって突出部が形成される態様を示した側方断面図である。 図８は、本発明の実施の形態で用いられる突出部の変形例１を示した平面図である。 図９は、本発明の実施の形態で用いられる突出部の変形例２を示した平面図である。

実施の形態
《構成》
図２に示すように、本実施の形態の電子装置は、基板１０と、基板１０に後述する導体層１３を介して配置された半導体素子等の電子素子８０と、電子素子８０を封入する樹脂材料からなる封止部２０と、を有してもよい。図１に示すように、封止部２０はネジ等の締結部材９０を挿入するための挿入部２２を有してもよい。挿入部２２は周縁領域よりも凹んだ封止凹部２５に設けられてもよい。挿入部２２は、金属製の材料からなり、その中心に締結部材９０が挿入される挿入穴２２ａが設けられていてもよい。この挿入部２２には、締結部材９０と螺合するネジが切られていてもよい。封止凹部２５の外周縁に、おもて面側に突出する突出部３０が設けられてもよい。本実施の形態において、「おもて面側」は図２の上方側を意味し、「裏面側」は図２の下方側を意味する。

本実施の形態では、電子装置の一例としては半導体装置を挙げることができ、電子素子８０の一例として半導体素子を挙げることができる。しかしながら、これに限られるものではなく、必ずしも「半導体」を用いる必要はない。

図２に示すように、基板１０は、金属板１１と、金属板１１に設けられた絶縁層１２と、絶縁層１２に設けられた導体層１３とを有してもよい。また、導体層１３が絶縁層１２上でパターニングされることで回路が形成されてもよい。金属板１１は放熱板として機能してもよい。金属板１１及び導体層１３は例えば銅からなっていてもよい。

図４に示すように、挿入部２２の深さＤは締結部材９０の長さＨに対応した長さになっていてもよい。締結部材９０の長さＨに対応するとは、挿入部２２の深さＤは締結部材９０の長さＨよりも所定の長さだけ短くなっており（例えば、０．７×Ｈ≦Ｄ≦０．９Ｈとなっており）、締結部材９０を挿入部２２に挿入して電子装置を所定位置に固定する際に、何ら支障のない長さになっていることを意味している。

封止部２０の少なくとも突出部３０がケースに覆われておらず、外部に露出していてもよい。また、封止部２０の側面全体及びおもて面全体がケースに覆われておらず、外部に露出していてもよい。外部に露出するというのは、電子装置を取り囲む枠体がないことを意味しており、いわゆるケースレスであることを意味している。本実施の形態の図面に示す態様では、ケースレスの態様となっている。

図２に示すように、電子素子８０に接続され、封止部２０のおもて面から外部に突出している端子７０が設けられてもよい。また、この端子７０は曲げられることなく直線状になってもよい。このような端子７０が設けられる場合には、圧力がかかり難いポッティングによって封止をすることが一般的である。

封止凹部２５は封止部２０の一側面全体にわたって設けられてもよいが（図９の右側側面参照）、一側面の一部のみに設けられてもよい。一側面の一部のみに封止凹部２５が設けられる場合には、当該側面の中心（図１のような平面図における「辺」に沿った方向の中心）を含むようにして設けられてもよい。また、図９の右側側面で示されるように、封止凹部２５が一側面の全体に設けられている場合には、突出部３０も当該一側面に沿って設けられてもよい。

封止部２０が平面で見たときに略矩形となる場合には、各辺に対応して封止凹部２５が設けられてもよいし、対向する一対の辺に封止凹部２５が設けられてもよい。封止部２０が平面で見たときに略長方形となる場合には、一対の短辺に封止凹部２５が設けられてもよいし（図１参照）、一対の長辺に封止凹部２５が設けられてもよい。なお、「平面で見たときに略矩形」とは、平面で見たときに対向する辺が平行になっている態様を意味し、平面図において角部が丸まっている態様も含まれている。「平面で見たときに略長方形」とは、平面で見たときに対向する辺が平行になり、かつ短辺と長辺が存在している態様を意味し、平面図において角部が丸まっている態様も含まれている。

突出部３０のおもて面側の面は平坦になっていてもよい。突出部３０は、封止凹部２５の外周縁を連続的又は断続的に取り囲むようにして設けられてもよい。なお、図１に示す態様では、突出部３０が封止凹部２５の外周縁を連続的に取り囲む態様が示されているが、これに限られることはなく、図８に示すように、突出部３０が封止凹部２５の外周縁を断続的に取り囲む態様が採用されてもよい。

突出部３０の形状は封止凹部２５の周縁形状に対応した形状であってもよい。つまり、平面視したときの封止凹部２５の周縁形状が略矩形となっていれば、平面視したときの突出部３０の形状も略矩形となってもよい（図９の右側側面参照）。また、平面視したときの封止凹部２５の周縁形状が略半円形状となっていれば、平面視したときの突出部３０の形状も略半円形状となっていてもよい（図１参照）。

突出部３０は、封止凹部２５と連続的に設けられてもよい。つまり、間隙が形成されることなく、封止凹部２５に隣接するようにして突出部３０が設けられてもよい（図２参照）。

図３に示すように、金型１００は、裏面側金型１１０と、この裏面側金型１１０のおもて面に載置されるおもて面側金型１２０とを有してもよい。裏面側金型１１０とおもて面側金型１２０とは、締結部材１６０によって連結されてもよい。おもて面側金型１２０は電子装置の封止凹部２５に対応する凸部１２５を有してもよい。

おもて面側金型１２０は、挿入部２２の頂部と当接する位置に設けられたパッキン等の弾性体１４０を有してもよい。おもて面側金型１２０を裏面側金型１１０に対して締結部材１６０で締め付ける際に、弾性体１４０が挿入部２２の頂部に対して押し付けられ、その結果、金属板１１が裏面側金型１１０に対して押し付けられることになる。

おもて面側金型１２０には、樹脂をポッティングするための開口部１５０が設けられてもよい。金型１００内に基板１０、電子素子８０、挿入部２２、端子７０等が載置された後で、おもて面側金型１２０の開口部１５０から樹脂がポッティングされることで、樹脂封止が行われることになる。なお、本実施の形態では、後述するように、樹脂は庇部１３０の底面よりも低い位置まで流し込まれることになる（図３及び図７の点線参照）。

そして、突出部３０は、おもて面側金型１２０の開口部１５０の周縁外方に庇部１３０を設けることで形成される（図３参照）。つまり、このような庇部１３０を設けることで、樹脂と庇部１３０との間に生じる表面張力により、おもて面側に樹脂が突出し、その結果として突出部３０が形成されることになる（図７参照）。

おもて面側金型１２０の凸部１２５は階段形状となり、その結果として、封止凹部２５は階段形状となっていてもよい。一例としては、図５に示されるように、おもて面側金型１２０の凸部１２５は、第一凸部１２５ａと、第一凸部１２５ａからさらに裏面側に突出した第二凸部１２５ｂとを有してもよい。その結果、封止凹部２５は、第一封止凹部２５ａと、当該第一封止凹部２５ａよりも外周側に位置し、第一封止凹部２５ａよりもさらに凹んだ第二封止凹部２５ｂとを有してもよい。

また、図６に示すように、封止凹部２５が設けられていなくてもよい。この場合でも、金型１００の庇部１３０は設けられており、この庇部１３０の底面よりも低い位置まで封止部２０の材料となる樹脂が流しこまれ、表面張力によって、庇部１３０に樹脂が付着することになる（図７参照）。このため、この場合には、封止凹部２５は有さないものの突出部３０を有する電子装置が提供されることになる。

《作用・効果》
次に、上述した構成からなる本実施の形態による作用・効果について説明する。「作用・効果」で記載するあらゆる構成も採用することができる。

本実施の形態において、封止凹部２５の外周縁に突出部３０が設けられている態様を採用することで、封止凹部２５と周縁領域との間にバリが形成されることを未然に防止できる。このため、外部に露出した封止凹部２５を用いた場合であっても外観不良や品質問題が生じることを低減できる。

この点について説明する。封止凹部２５を設けた場合、おもて面側金型１２０の内周縁部において樹脂が表面張力で持ち上げられる結果（樹脂がおもて面側金型１２０の内周縁部の内周面に沿って上方に持ち上がる結果）、封止凹部２５の周縁内方で意図しない突起（バリ）が生じてしまうことがある。このような突起が発生した場合であって、外部に当該突起が露出している場合には、外観不良となり製品としての品質問題となったり、当該突起が意図せずに欠けてしまって封止部２０に大きな欠損が生じたりすることがある。これに対して、封止凹部２５の外周縁に意図的に突出部３０を形成することで、意図しない突起（バリ）が生成され難くなる。このため、外観不良や品質問題が生じることを低減できる。

突出部３０のおもて面側の面が平坦になっている態様を採用することで、突出部３０において意図しないバリが生じることを防止できる。このため、より確実に、外観不良や品質問題が生じることを低減できる。つまり、突出部３０が凹凸形状になっている場合には当該凹凸に起因してバリが生じる可能性があるが、おもて面側金型１２０の凸部１２５の底面を平坦な形状にすることで突出部３０のおもて面側の面が平坦なものにし、その結果、突出部３０において意図しないバリが生じることを防止できる。

なお、突出部３０が封止凹部２５の外周縁を断続的に取り囲む場合には、突出部３０が設けられていな箇所で突起（バリ）が生成される可能性があるが、突出部３０が封止凹部２５の外周縁を連続的に取り囲む場合には、このような可能性も低減できる点で有益である。

突出部３０の横幅はバリの厚みよりも厚ければよいが、突出部３０の横幅は２．０ｍｍ以上、より好ましくは２．５ｍｍ以上としてもよい。このような横幅を持たせることで、断面が矩形上となった突出部３０に厚みを持たせることができ、突出部３０の強度を増すことができる。この結果、突出部３０が意図せずに欠けたりすることを低減できる。

また、封止凹部２５を適宜設ける態様を採用した場合には、設計の自由度を高めることができる。一例として、封止凹部２５に挿入部２２を設ける態様を採用し、挿入部２２の深さＤを締結部材９０の長さＨに対応した長さにした場合には（図４参照）、封止凹部２５の厚みを、締結部材９０の長さ及び挿入部２２の長さに対応した厚みに容易に調整できる。このため、種類や形態の異なる電子装置であっても、封止凹部２５の厚みを略同じ値、例えば平均値Ｄ０の±５％以内の値：Ｄ０×（１±０．０５）とすることで、同じ締結部材９０を利用することができるようになる。この結果、部品の統一化を図ることができ、また製造コストを下げたり部品混入のリスクを低減したりすることもできるようになる。

また、封止凹部２５の外周縁に隣接して（連続して）突出部３０が設けられている態様を採用することで、凸部１２５の下方を樹脂で確実に満たして封止凹部２５を所望の厚みにしつつ、突出部３０によって突起（バリ）が生成される可能性を低減できる点で有益である。

《製造方法》
次に、上述した構成からなる本実施の形態による電子装置を製造する工程（電子装置の製造方法）について、主に図３を用いて説明する。重複する記載となるので明記はしないが、「構成」及び「作用・効果」で記載したあらゆる態様を適用することができる。

電子素子８０及び端子７０が配置された基板１０を、裏面側金型１１０に載置する（基板載置工程）。

次に、締結部材９０を挿入するための挿入部２２を載置する（挿入部載置工程）。なお、挿入部２２を載置する工程を、電子素子８０及び／又は端子７０を導体層１３に載置する工程と同時又はそれよりも前に行ってもよい。

次に、裏面側金型１１０におもて面側金型１２０を載置し、締結部材１６０によって裏面側金型１１０におもて面側金型１２０を固定する。このように締結部材１６０によって裏面側金型１１０におもて面側金型１２０を固定することで、おもて面側金型１２０の凸部１２５の底面で挿入部２２の頂部が押圧され、基板１０の周縁側の一部が挿入部２２の底面で押圧され、その結果、基板１０が裏面側金型１１０に押圧されることになる。

次に、おもて面金型１２０と裏面側金型１１０との間に、例えばポッティングによって樹脂を流し込む（樹脂流入工程）。なお、ポッティングによって樹脂を流し込むのに先立ち予熱部（予熱プレート）によって金型１００が暖められ、樹脂を流し込む間も予熱部（予熱プレート）によって金型１００が暖められた状態になってもよい。このような予熱を行うことで、樹脂が封止凹部２５の外周縁に回り込むことを促進することができる点で有益である。

樹脂流入工程において、樹脂は凸部１２５の底面よりも高い位置であって、庇部１３０の底面よりも低い位置まで流し込まれる。この際、表面張力によって、庇部１３０に樹脂が付着する程度の高さまで樹脂が流し込まれる（図７参照）。

次に、所定の温度で樹脂を硬化させて封止部２０を形成する（硬化工程）。このように樹脂が硬化することで、庇部１３０に付着していた樹脂が突出部３０を構成することになる。

次に、金型１００を取り外すことで、封止部２０の側面全体及びおもて面全体が外部に露出したケースレスの電子装置が製造されることになる。

上述した実施の形態の記載及び図面の開示は、特許請求の範囲に記載された発明を説明するための一例に過ぎず、上述した実施の形態の記載又は図面の開示によって特許請求の範囲に記載された発明が限定されることはない。また、出願当初の請求項の記載はあくまでも一例であり、明細書、図面等の記載に基づき、請求項の記載を適宜変更することもできる。

１０ 基板
２０ 封止部
２２ 挿入部
２５ 封止凹部
３０ 突出部
７０ 端子
８０ 電子素子
９０ 締結部材
１２５ 凸部
１３０ 庇部
Ｄ 挿入部の深さ
Ｈ 締結部材の長さ

Claims (1)

1. 電子素子が配置された基板を金型に載置する工程と、
   庇部を有する金型内に樹脂を流し込む工程と、
   を備え、
   前記樹脂を流し込む工程において、前記樹脂は前記庇部の底面よりも低い位置まで流し込まれ、前記庇部に前記樹脂が付着することでおもて面側に突出する突出部が形成され、
   少なくとも前記突出部は外部に露出している電子装置を製造する電子装置の製造方法。