JPH03241861A - 混成集積回路基板の樹脂封止構造及び樹脂封止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、受動及び能動素子並びに外部との電気的接
続を行うためのリード端子等の電子部品が半田搭載され
た混成集積回路基板を、温度、湿度及び外力等の外部環
境からの保護並びに外部との電気絶縁性の保持等を行う
ために、樹脂封止部材により樹脂封止する混成集積回路
基板の樹脂封止構造及び製法に関し、さらに詳細には、
混成集積回路基板が樹脂刺止された混成集積回路部品を
プリント基板等に半田搭載する際に、前記電子部品と混
成集積回路基板との半田付部が再加熱されて、該半田付
部が溶融するとともに体積膨張することにより、該半田
付部と樹脂封止部材との界面に溶融半田が流出して、隣
設された半田付部同士等が電気的に短絡を起こすこと、
また該流出した半田が再硬化することにより該界面の樹
脂封止部材が押圧されてマイクロクラックが発生するこ
とを防止する混成集積回路基板の封止構造及び製法に関
するものである。

（従来の技術） 混成集積回路基板は、該基板の実装面に形成された電極
ランドに受動及び能動部品並びにリード端子等の電子部
品が半田搭載されることにより構成されている。

前記半田付は、古くから使われている低温接合法であり
、現在では特に電子工業における合理的な接合技術とさ
れている。

該基板に搭載される多数の電子部品の機能水準からみた
信頼性は、種々雑多しから広範囲にわたっており、従っ
て混成集積回路としての信頼性保証基準は、該部品中で
最ち信頼性の低い電子部品の機能水車を基準としている
。

一般に、該基板に搭載された電子部品を、温度、湿度及
び外部からの応力等の外部環境からの保護並びに電気絶
縁性の保持等を行うために、該基板を封止する構造がと
られている。

上記の混成集積回路を封止する方法には、大別して樹脂
封止ど気密封止との二種類がある。

なかでも前者の樹脂封止は、後者の気密封止に比較して
簡単容易に電子部品並びに混成集積回路基板を封止でき
るために、現在はとんどの混成集積回路基板の封止保護
が樹脂により行われている。

従来の混成集積回路基板の樹脂封止１造を、第四図を参
照し乍ら説明する。

アルミナ等の材質を有する混成集積回路基板２の部品実
装面には、厚膜スクリーン印刷等により電極ランド３．
３′並びに導体パターン４が形成されている。

該実装面には、電子部品５が熱または紫外線硬化性接着
剤１３を使用して、該部品５より導出された部品リード
６の折曲部と電極ランド３とが当接するように接着固定
される。

また、導電性の良好な材質から成型加工されたリード端
子７ば、前記Ｎ極ランド３′に当接するように搭載され
る。

前記部品リード６とリード端子７とが当接された電極ラ
ンド３．３′には、ペースト状のＳｎ／ｐｂ共品半田等
の第一の半田８．８′が、図示しないデイスペンサによ
り定量突出塗布される。

しかる後、混成集積回路基板２が半田リフローされて、
電子部品５とリード端子７とが半田固定される。

つぎに、該実装面には、熱収縮率の小さい材質を有する
熱硬化性の第一の樹脂封止部材１１が塗布され熱硬化さ
れることにより、電子部品５と部品リード６とが樹脂封
止される。

さらに、第一の樹脂封止部材１１により樹脂封止された
混成集積回路基板２は、対湿性等に優れた材質を有する
第二の樹脂封止部材１２により成型封止される。

上記のようにして、混成集積回路基板２の樹脂封止構造
゛１を有する混成集積回路部品１８が形成される。

前記混成集積回路部品１８のリード端子７の先方折曲部
は、ガラスエポキシ等の材質を有するブノント基板１６
（以下ＰＣＢという）に形成されたスルーホール１４に
挿通されてＰＣＢ　１６に搭載されるとともに、半田槽
（図示省略）に半田フローされ、該リード端子７の先端
部がＰＣＢ　１６に形成された導体ランド１７に、第一
の半田８８′より低い共晶融点を有する第二の半田１５
により半田固定される。

この際、第一の半田８．８′と第二の半田１５との共晶
融点の温度差が小さいために、部品り−ド６と電極ラン
ド３と、並びにリード端子７と電極ランド３′とを半田
固定している半田８．８′が溶融してしまい、第一の樹
脂封止部材１１と電極ランド３．３　　との界面１０．
１０’に流出したり、第一の半田８．８′が再硬化する
のにともない隆起が起こり、半田隆起部９ａ、９ａ′と
半田流出部９ｂ、９ｂ′とが生じる。

なお、混成集積回路基板２に搭載された電子部品５等は
、半田付の際の加熱上限があるために、共晶融点の高い
第一の半田８．８′を使用することが制限されるため、
該第一の半田８．８′と第二の半田１５との共晶融点の
温度差を大きくとることが困難である。

また、第一の半ＦＥ８．８’の代替えとして、半導体ペ
アチップを混成集積回路基板上に搭載する際に適用され
るワイヤーボンディング手法を使用することにより、混
成集積回路基板２の導体バタンと電子部品とを電気的に
接続することも行われている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来の混成集積回路基板２の樹脂封
止構造ｌによれば、第一の半田８．８′と第二の半田１
５との共晶融点の温度差が小さいために、混成集積回路
部品１８をＰＣＢ　ｌ　６に搭載する際に、部品リード
６と電極ランド３と、並びにリード端子７と電極ランド
３′とを半田固定している第一の半田８．８′が溶融す
るとと６に体積膨張し、混成集積回路基板２と第一の樹
脂封止部材１１との界面１０．１０′に流出してしまい
、該第一の半田８．８′が再硬化する際に半田隆起部９
ａ、９ａ゛が生じるために、第一の樹脂封止部材１１が
押圧されて、該第一の樹脂封止部材１１にマイクロクラ
ック等が発生するという問題点があった。

また、前記第一の半田８．８　が溶融するとと６に熱膨
張し、該界面１０．１０’に流出することにより、該第
一の半田８．８　が再硬化する際に、半田流出部９ｂ、
９ｂ′が生じて、電極ランド３．３′と導体パターン４
とが電気的に短絡するという問題点があった。

まｔ：、第一の半田８，８′による半田付部の代わりに
、ワイヤーボンディングによる手法（以下半導体封止法
という）を適用した場合には、工程が煩雑になるととも
に大がかり且つ高価なワイヤーボンディング装置が必要
とされるという問題点があった。

また、前記半導体封止法を適用した場合にＩｉ、半田付
用に作成された各種電子部品を使用することがてきない
という問題点があった。

従って上記の問題点を整理してみると１表１に示すよう
になる。

ことを防止するとともに、該第一の半田が再硬化するに
ともない第一の樹脂封止部材にマイクロクラックを生じ
ることを防止し、さらに煩雑な工程並びに大がかりな装
置を使用することなく樹脂封止することのできる混成集
積回路基板の樹脂封止構造及び樹脂封止方法を提供する
ものである。

本発明は、上記事情に濫みてなされたものであり、混成
集積回路基板がＰＣＢに搭載される際に再加熱されて、
電子部品等の半田付部の第一の半田が溶融するとともに
熱膨張して、該混成集積回路基板と第一の樹脂封止部材
との界面に流出することにより電極ランド同士等が電気
的に短絡する（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、少なくとも一方の面に半田
付により電子部品が搭載された混成集積回路基板の、電
子部品搭載面に第一の樹脂封止部材を塗布し、該第一の
樹脂封止部材が塗布された混成集積回路基板を第二の樹
脂封止部材により成型封止するように構成された混成集
積回路基板の樹脂封止構造において、前記第一の樹脂封
止部材を熱硬化させた際に該第一の樹脂封止部材内に微
小空泡が生ずるように微小なフィラーを第一の樹脂封止
部材に含有させることにより、上記目的を達成するもの
である。

また１本発明の樹脂封止方法は、微小なフィラ−が含有
された第一の樹脂封止部材を熱硬化させることにより該
第一の樹脂封止部材内に微小空砲を密形成する封止方法
により、上記目的を達成するものである。

（作用） 本発明においては、粉末樹脂と微小フィラーとを溶媒成
分とともに混練することにより生成される第一の樹脂封
止部材を電子部品が搭載された混成集積回路基板に塗布
し、該第一の樹脂封止部材を熱硬化するにともない該第
一の樹脂封止部材内に微小空泡が密形成され、混成集積
回路基板をＰＣＢに半田実装する際に、溶融するととも
に熱膨張した半田が該微小空泡に浸透回避することがで
きるため、前記第一の樹脂封止部材にマイクロクラック
が発生することや、該混成集積回路基板面上に形成され
た電極ランド同士等が電気的に短絡する恐れ、をなくす
ることができる。

（実施例） 本発明の実施例を、図面に基いて詳細に説明する。

第一図は本発明に係わる混成集積回路基板の樹脂封止構
造の実施例を示す斜視図、第二図（ａ）から（ｃ）は混
成集積回路基板を樹脂封止する工程を示す側面図、第三
図は本実施例に係わる混成集積回路基板の樹脂封止構造
の主要部を示す側部拡大図が示されている。

アルミナ等の材質を有する混成集積回路基板２２の部品
実装面には、電子部品等が面実装される電極ランド２３
．２３’と導体パターン（図示省略）とが厚膜スクリー
ン印刷等により形成されている。

該実装面には、受動及び能動部品等の電子部品２５．２
５″が熱または紫外線硬化性接着剤２４を使用して、該
電子部品２５．２５′より導出された部品リード２６の
先方折曲部と電極ランド２３とが当接するように、該基
板２２の実装面に接着固定される。

また、導電性の良好な材質より成型加工されたリード端
子２７．２７’は前記電極ランド２３゛に当接するよう
に搭載される。

前記部品リード２６の折曲部と電極ランド２３との当接
部並びにリード端子２７．２７′と電極ランド２３′と
の当接部には、ペースト状のＳｎ／Ｐｂ共晶半田等の第
一の半田２８．２８′が。

図示しないデイスペンサにより定量突出塗布される。

しかる後、混成集積回路基板２２が半田リフローされて
、該混成集積回路基板２２に電子部品２５．２５　とリ
ード端子２７．２７”とが該第一の半田２８．２８’に
より半田固定される。

つぎに、半田固定される際に付着した半田フラックス等
が、洗浄器（図示省略〉により洗浄されることにより除
去されて、第二図（ａ）に示すように混成集積回路基板
２２が形成される。

つぎに、第二図（ｂ）に示すように、混成集積回路基板
２２の部品実装面には、熱硬化の際に熱収縮率の小さい
第一の樹脂封止部材３３が塗布されて、電子部品２５．
２５’及び一部のリード端子２７．２７′が樹脂封止さ
れる。

前記第一の樹脂封止部材３３は、フェノール系の粉末樹
脂と例えば平均粒径が４０μ以下のフィラー３２とを、
前記フィラー３２を溶解しない溶媒成分とともに混練す
ることにより生成される熱硬化性の材質を有するもので
ある。

前記第一の樹脂封止部材３３は、図示しないバッチ加熱
炉により所定の硬化時間加熱されて熱硬化する。

上記熱硬化される際、第一図および第三図に示すように
微小なフィラー３２を含有している第一の樹脂封止部材
３３に、多数の微小空ｆｆ１３１．３１　が密形成され
る。

熱硬化された第一の樹脂封止部材３３に密形成された微
小空ｉ３１．３１’は、１０μ程度の空径を有してあり
、該第一の樹脂封止部材３３の容積に対して微小空？！
ｌ！３１．３１’の占める割合は３５％程度である。

つぎに、第一の樹脂封止部材３３により電子部品２５．
２５′が樹脂封止された混成集積回路基板２２は、第二
図（Ｃ）に示すように、リード端子２７．２７′の先方
部を露出して、対湿性等に優れたエポキシ樹脂等の材質
を有する第二の樹脂封止部材３４により成型封止される
。

上記のようにして混成集積回路基板２２が樹脂封止され
た樹脂封止構造２０を有する混成集積回路部品２１が形
成される。

さらに、混成集積回路部品２１は、第一図及び第三図に
示すように、ガラスエポキシ等の材質を有するＰＣＢ３
５の実装面に形成された導体パターン３６ａ、３６ｂの
スルーホール３７に挿通されることにより載置される。

前記混成集積回路部品２１が載置されたＰＣＢ３５は、
図示しない半田槽等に半田フローされて、リード端子２
７．２７′の先部２７ａ、２７ａが、ＰＣＢ３５に形成
された導体パターン３６ａ。

３６ｂに半田３８．３８’を使用して半田固定される。

この際、半田槽（図示省略）がらの熱が、リド端子２７
．２７′を介して混成集積回路基板２２に伝熱されて、
部品リード２６の折曲部と電極ランド２３と、並びにリ
ード端子２７．２７’と電極ランド２３′との半田付部
が加熱されることにより、該半田付部の半田２８．２８
′が溶融するとともに熱膨張する。

前記溶融するとともに熱膨張した第一の半田２８．２８
′は、第三図に拡大示するように前記微小空泡３１．　
３１　　に浸透回避することにより半田浸透空泡部３１
．３１’を形成する。

しかる後、前記熱膨張した第一の半田２８．２８′は、
該半田浸透空泡部３１．３１′に浸透したまま常温硬化
する。

上記のようにして、混成集積回路基板２２が樹脂封止さ
れた樹脂封止構造２０を有する混成集積回路部品２１が
、ＰＣＢ３５に実装されたことになる。

従って、本発明に係わる実施例よれば、混成集積回路部
品２１をＰＣＢ３５に搭載する際に、溶融するとともに
体積膨張した半田２８．２８′が、第一の樹脂封止部材
３３に密形成された微小空泡３１．３１′に浸透回避す
るため、該第一の半田２８．２８′が常温再硬化後、第
一の樹脂封止部材３３にマイクロクラック等が生じるこ
とを防止できる。

また、溶融するとともに体積膨張した第一の半田２８．
２８’が回避する微小空泡３１．３１’が存在すること
により、該第一の半田２８．２８゛が混成集積回路基板
２２と第一の樹脂封止部材３３との界面に沿って流出し
て、電極ランド２３２３′同士等が電気的に短絡するこ
とを防止できる。

また、第一の半田２８．２８′が熱膨張しても回避でき
る微小空泡３１．３１′を有しているため、該第一の半
田２８．２８’と第二の半田３８３８゛との共晶融点の
温度差を、電子部品２５等の加熱上限を考慮し乍ら少し
でも大きく設定するという労力を費やすことが不要とな
る。

また、粉末樹脂とフィラー３２とを溶媒成分とともに混
練した第一の樹脂封止部材３３を使用することにより、
混成集積回路基板２２を樹脂封止することができるため
、煩雑な工程並びに大がかりな装置が不要となる。

なお、本発明は混成集積回路基板を樹脂封止することに
限ることなく、電子部品等が搭載されたＰＣＢ基板を樹
脂封止してもよい。

（発明の効果） 本発明に係わる混成集積回路基板の樹脂封止構造は、上
記のように構成されているため、以下に記載するような
効果を有する。

＋Ａ）混成集積回路部品をＰＣＢに搭載する際に、溶融
するとともに体積膨張した第一の半田が、第一の樹脂封
止部材に密形成された微小空泡に浸透回避して半田浸透
空砲部となるため、該第一の半田が常温硬化後に、第一
の樹脂封止部材にマイクロクラック等が生じる恐れをな
くし、信頼性の高い混成集積回路部品を提供できるとい
う優れた効果を有する。

（Ｂｌまた、第一の樹脂封止部材が、溶融するとともに
体積膨張した半田を回避できる微小空泡を有しているた
め、混成集積回路基板と第一の樹脂封止部材との界面に
沿って該半田が流出する恐れがなくなり、混成集積回路
基板の電極ランド同士等が電気的に短絡することを防止
できるという優れた効果を有する。

（Ｃ１また、第一の半田が熱膨張しても回避できる微小
空泡を有しているため、該第一の半田と第の半田との共
晶融点の温度差を電子部品等の加熱上限を考慮し乍ら少
しでも大きく設定するという労力を費やすことが不要に
なり、設計の困難さを軽減できるという優れた効果を有
する。

（Ｄ）さらに、粉末樹脂とフィラーとを溶媒成分ととも
に混練した第一の樹脂封止部材を使用することにより混
成集積回路基板を樹脂封止することができるため、半導
体封止性において必要とされた煩雑な工程並びに大がか
りな装置が不要になるとともに、樹脂封止工程が簡単容
易になるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第一図は本発明に係わる混成集積回路基板の樹脂封止構
造の実施例を示す斜視図、 第二図（ａ）から（ｃ）は混成集積回路基板を樹脂封止
する工程を示す側面図、 第三図は本実施例に係わる混成集積回路基板の樹脂封止
構造の主要部を示す側部拡大図第四図は従来の混成集積
回路部品の樹脂封止構造の主要部を示す断面図である。 ２０・・・樹脂封止構造、 ２１・・・混成集積回路部品、 ２２・・・混成集積回路基板、 ２８．２８’・・・第一の半田、 ３０．３０′・・・半田浸透空泡部、 ３１．３１′・・・微小空泡、 ３２・・・フィラー ３３・・・第一の樹脂封止部材、 ３４・・・第二の樹脂封止部材。 ３５・・・ＰＣＢ、 ３８．３８″・・・第二の半田。 第　　１ 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも一方の面に半田付により電子部品が搭
   載された混成集積回路基板の電子部品搭載面に第一の樹
   脂封止部材を塗布し、該第一の樹脂封止部材が塗布され
   た混成集積回路基板を第二の樹脂封止部材により成型封
   止するように構成された混成集積回路基板の樹脂封止構
   造において、前記第一の樹脂封止部材を熱硬化させた際
   に該第一の樹脂封止部材内に微小空泡が生ずるように微
   小なフィラーを第一の樹脂封止部材に含有させたことを
   特徴とする混成集積回路基板の樹脂封止構造。
2. （２）微小なフィラーが含有された第一の樹脂封止部材
   を熱硬化させることにより該第一の樹脂封止部材内に微
   小空泡を密形成するようにしたことを特徴とする請求項
   １記載の混成集積回路基板の封止方法。