JPH067579B2 - 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

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封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、種々雑多しかも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
最も信頼性の低い電子部品の機能水準を基準としてい
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
封止と気密封止との二種類がある。

中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、現在ほ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構造を、第五図を参
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は、前記電極ランド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共晶半田等
の第一の半田８，８′が、図示しないディスペンサによ
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、フェノール等の熱収縮率の小さ
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、対湿性等に優れたエポキシ樹脂
等の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プリント基板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ＰＣＢ１６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、該リード端子の先端部
がＰＣＢ１６に形成された導体ランド１７に、第一の半
田８，８′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１０，１
０′に流出したり、第一の半田８，８′が硬化するのに
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、第一の半田８，８′の代替えとして、半導体ベア
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の導体パター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１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ＰＣＢ１６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
ともに体積膨張し、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９ａ，
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′が溶融するとともに体積
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９
ｂ，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。

また、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、半田付用に作成された各種電子部品を使用するこ
とがで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、表１に示すよう
になる。

本発明は、上記事情に鑑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、該第一の半田８，８′が熱硬化するにとも
ない第一の樹脂封止部材にマイクロクラックを生じた
り、電極ランド同士等が電気的に短絡したりすることを
防止し、また煩雑な工程並びに大がかりな装置を使用し
て樹脂封止する必要のない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。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明の混成集積回路基板
の樹脂封止構造は、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
板の封止構造において、前記基板の半田付部の少なくと
も一箇所にワックスを滴載するとともに、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、本発明の樹脂封止方法は、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生させ、この微小
空泡によりワックスが滴載された基板の半田付部に空洞
部を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、混成集積回路基板上に形成された電
極ランドと電子部品の部品リードとの半田付部等の半田
上に、熱可塑性のワックスを滴載するとともに、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使用して、該混成
集積回路基板を樹脂封止し、該第一の樹脂封止部材を熱
硬化する際に、該第一の樹脂封止部材内に微小空泡が密
生して、この微小空泡に該ワックスが浸透することによ
り、該ワックスが滴載された半田付部に空洞部が形成さ
れ、該空洞部に溶融するとともに熱膨張した半田を回避
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、代二図（ａ）から（ｅ）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（ａ）から（ｄ）は混成集積回路基板を樹脂封止する
ことからＰＣＢに搭載するまでの主要工程を示す側部拡
大図、第四図はワックスが溶融するとともに微小空泡に
浸透していく状態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２
３，２３′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、図示しないディスペンサによ
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。

前記半田付部には、第二図（ｂ）及び第三図（ａ）に示
すように、温槽（図示省略）により加温された熱可塑性
を有するワックス３９が、ディスペンサ（図示省略）を
使用することにより滴載され、常温放置されて固化す
る。

つぎに、第二図（ｃ）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
フェノール等の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２７，２
７′が樹脂封止される。

前記第一の樹脂封止部材３３は、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３
２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、第二図（ｄ）に示
すように熱硬化される。

上記熱硬化される際、第三図（ｂ）並びに第四図に示す
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に多数の微小空泡３１，３１′が密形成さ
れるとともに、前記ワックス３９，３９′が、熱軟化し
て流動性を帯びることにより該微小空泡３１，３１′に
浸透する。

ワックス３９，３９′が微小空泡３１，３１′に浸透吸
収されることにより、該微小空泡３１，３１′はワック
ス浸透微小空泡４０，４０′となり前記ワックス３９が
占有していた部位には、空洞部３０，３０′が形成され
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（ｅ）及び第三図（ｃ）に示すように、リード端子２
７，２７′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
（ｄ）に示すように、ガラスエポキシ等の材質を有する
ＰＣＢ３５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′が、ＰＣＢ３５に形成された導体パターン３
６ａ，３６ｂに半田固定される。

この際、半田槽（図示省略）からの熱が、リード端子２
７，２７′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２８，２
８′は、熱硬化された第一の樹脂封止部材３３との界面
に沿って前記空洞部３０，３０′に集束して隆起部２
９，２９′を形成する。

しかる後、前記第一の半田２８，２８′は、空洞部３
０，３０′内において隆起部２９，２９′が形成された
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、空洞部３０，３０′
に集束して隆起部２９，２９′を形成するため、該第一
の半田２８，２８′が常温硬化後、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すること
ができる。

また、溶融するとともに体積膨張した第一の半田２８，
２８′が、回避する空洞がないことにより、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することにより、電極
ランド２３，２３′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
る空洞部３０，３０′を有しているため、該第一の半田
２８，２８′と第二の半田３８，３８′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れ少し
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、熱可塑性のワックス３９を前記半田付部に滴載す
ることと、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とを併用することに
より、煩雑な工程並びに大がかりな装置を必要とするこ
となく、混成集積回路基板２２を樹脂封止することがで
きる。

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、空洞部に集束し
て隆起部となるため、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ことを
防止できるという優れた効果を有する。

(Ｂ)また、溶融するとともに体積膨張した半田が回避す
る空洞が存在することより、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ことが
ないため、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。

(Ｃ)また、第一の半田が熱膨張しても回避できる空洞部
を有しているため、該第一の半田と第二の半田との共晶
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
なるという優れた効果を有する。

(Ｄ)さらに、熱可塑性のワックスを前記半田付部に滴載
することと、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と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、煩雑
な工程並びに大がかりな装置が不要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（ｅ）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（ａ）から（ｄ）は混成集積回路基板を樹脂封止
することからＰＣＢに搭載するまでの主要工程を示す側
部拡大図、 第四図はワックスが溶融するとともに微小空泡に浸透し
ていく状態を示す側部拡大図、 第五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、 ２９，２９′・・・隆起部、 ３０，３０′・・・空洞部、 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、 ３９，３９′・・・ワックス、 ４０，４０′・・・ワックス浸透微小空泡。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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封
   止構造において、前記基板の半田付部の少なくとも一箇
   所にワックスを滴載するとともに、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封
   止構造。
2. 【請求項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
   内に微小空泡を密生させ、この微小空泡によりワックス
   が滴載された基板の半田付部に空洞部を形成するように
   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。