JPH09234757A - モールド成型品および混成集積回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ネジ止め穴の周囲に形成される成型品には、
樹脂成型の際にウェルドが発生する。このウェルドは、
樹脂の合流部分であり、ネジ止め圧力が大きくなると、
このウェルドにクラックが発生することがある。 【解決手段】 ケース材１３の両端には、区画壁２４，
２５が設けられ、これと一体でネジ止め穴３０が設けら
れる。このネジ止め穴の周囲に凹み部Ｈまたは凸部を設
けることで、金型に流れる樹脂流れはバランスをくずし
ウェルドをＷで示すような位置にずらし、ウェルドライ
ンの長さを長くする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ネジ止め穴を有す
る成型品に関し、特にネジ止め周辺のケース材強度を向
上させる構造または中に半導体装置がモールドされた成
型品のネジ止め穴近傍の強度を向上させるための構造に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、混成集積回路装置は、半導体素
子等が固着され所定の回路を達成した基板と、この基板
と箱状を成すケース材とを有し、この箱を成す空間に
は、樹脂が注入されている。例えば特願平５−２８２５
０６号等がその一例であり、図３および図４は、その平
面図および断面図である。

【０００３】まず半導体チップ等の能動素子や抵抗等の
受動素子が固着されて成る領域１０、リードが固着され
ている領域１１，１２の２領域に樹脂を充填するため
に、注入領域は、３つ形成されている。またリードは一
側辺にのみ設けられても良くその場合は、領域１１また
は１２のいずれかが領域１０となり、注入領域は２つと
なる。

【０００４】図５は、ケース材１３と混成集積回路基板
との当接構造を説明するものであり、通常２枚基板と言
われる。前記回路素子が実装された第１の基板１４の下
に、表面に絶縁樹脂が被着された第２の基板１５が当接
され、図５のように当接固着されている。これは第２の
基板と当接するシャーシーや放熱手段と混成集積回路基
板との絶縁性を高めるために設けられている。図６およ
び図７も当接構造を説明するものである。つまり前記第
１の基板１４が第２の基板１５まで拡大され、基板１枚
がケース材１３に当接するものである。また第１の基板
１４の大きさは図５と同様なサイズで、図６と同様に１
枚の基板がケース材に当接するものである。

【０００５】図３に戻ると、符号１０，１１，１２で示
したところが半導体素子封止の為の注入領域で、前記ケ
ース材１３は、第１の基板１４を横断する区画壁２０，
２１と、基板の周辺と当接する２２，２３，２４および
２５で３つの樹脂注入領域を作っている。具体的には、
リードの配置領域に該当する２つの注入領域は、区画壁
２０，２２，２４，２５および２１，２３，２４，２５
で成り、能動素子や受動素子の配置領域に該当する注入
領域は、区画壁２０，２１，２４，２５で成る。

【０００６】そしてこれらの区画壁および混成集積回路
基板１４，１５で成る樹脂注入空間には、歪みが半導体
素子等に加わらないようにシリコーンゲルが必要により
充填され、その上にエポキシ樹脂が充填されている。図
４に示した部分は、図３のＡ−Ａ線の断面図であり、ネ
ジ止め穴３０の部分を説明したものである。図からも明
らかなように肉厚部３１，３１を有し、あたかもネジ穴
を有した円柱形状のもので、符号３２で示した所のケー
スの厚みに比べ、厚く形成されている。一般的にはこの
所をボスと称している。

【０００７】つまり図４のボス３３は、ネジ止めの際の
力による強度を向上させるために横および縦方向に厚み
のあるものである。一方、このケース材は生産性を考慮
されて金型でモールド成型されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図３に於いて、成型を
行う際、樹脂の注入口が右（または左）にある場合、左
（または右）のネジ止め穴の近傍では、矢印に示す樹脂
流れが発生する。例えば左のネジ止め穴の近傍に示すよ
うに樹脂の流れが発生して樹脂モールドされ、記号Ｓで
示した近傍に樹脂流れの合わさり部分が形成され、いわ
ゆるウェルド（メッシュで示した部分）が発生する。

【０００９】一方ネジ止めの際に、図４の上面、つまり
符号１３の引き出し線の始点が有る面は、スペーサ等を
介してプリント基板等がネジで堅く固定されるため、こ
の固定の際に加わる外力により、図３のメッシュで示し
たウェルドと称する接合部から、機械的強度の弱さのた
め、クラックが発生しやすい問題があった。また図８
は、ＴＲ４０がタブ４１に固着され、タブと一体のコレ
クタリード、エミッタリードおよびベースリードの一部
も含めモールドされた半導体装置で、この場合も、矢印
のような樹脂の流れによりメッシュで示すウェルドが発
生する場合があり、ネジ止めの際にクラックが発生する
問題があった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題に鑑
みて成され、第１に、一側面（図１では、左ネジ止め穴
の左隣の直線、左側面に該当する部分）と垂直な前記ネ
ジ止め穴の口が設けられた側面（図２の上面）における
前記ネジ止め穴の近傍に凹部または凸部を設けて解決す
るものである。

【００１１】つまりネジ止め穴に水平に設けられた中心
線を中心にして、上下対象に成らないように凹部または
凸部を設けることで、樹脂の流れＫ、Ｌは、不均一にな
りウェルドの位置が、図３に示す位置Ｓからずれる。こ
こでは、中心線に対して下側に凹み部Ｈを形成している
ので、樹脂流れＬの方が早くなる。従って図１で示した
メッシュ部分のように、上方にウェルドが移動する。従
ってウェルドの部分が上に移動する分、表面に生じるウ
ェルドのラインは長くなり、従来と同じ加圧で考えれば
単位長さ当たり加わるネジ止め外力は、従来よりも減少
し、その分ウェルドを介したクラックの発生を防止でき
る。

【００１２】第２に、ケース材は、一方の面から混成集
積回路基板が当接する他方の面に渡りネジ穴を有し、こ
のネジ穴全周に渡り肉厚を有して成るボスが一体で形成
され、前記一方の面に於けるネジ穴肉厚部に対応する面
に凹み部または凸部を設け、前記ネジ穴とこれに近接し
た側面との間に生じるウェルドを前記ネジ穴と前記側面
の最短距離を結んだ位置からずらすことで解決するもの
である。

【００１３】このボスの部分は、ネジ止めの際に外力が
加わるための肉厚部であり、従ってウェルドの部分が移
動する分、表面に生じるウェルドのラインは長くなり、
従来と同じ外力で考えれば単位長さ当たり加わるネジ止
め外力は、従来よりも減少し、その分ウェルドを介した
クラックの発生を防止できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図１
および図２を参照しながら説明する。また図５乃至図７
は、ケース材と混成集積回路基板の当接関係を示すもの
である。まず図５乃至図７に示した混成集積回路基板に
ついて説明する。つまり絶縁処理した第１の基板１４
は、表面に導電手段が形成される。この導電手段には、
配線パターン、ランド、パッドおよびボンデンィングエ
リア等が考えられる。このランドには、半導体チップや
半導体ＩＣが半田付けされ、配線パターンには、抵抗等
が印刷により、また部品であってはチップ抵抗やチップ
コンデンサが半田で固着されている。ここでは図面の都
合上、省略した。

【００１５】前述の第１の基板１４は、セラミック基
板、絶縁樹脂基板例えばプリント基板、表面を絶縁処理
した金属基板あるいはガラス基板等でもよい。ここでは
表面を陽極酸化し酸化アルミニウムが被着されたＡｌ金
属基板１４を採用し、導電手段は、ポリイミド等の接着
用樹脂層を介してホットプレスにより被着されている。
当然前記半導体素子は、ベアチップが主で、ダイオード
チップ，トランジスタチップおよびＬＳＩチップ等であ
り、その他にチップ抵抗、トランスやチップコンデンサ
等の部品も必要により混成集積回路基板に実装される。

【００１６】チップと導電路（ボンデイングエリア）
は、必要によっては金属細線がワイヤーボンドされ所定
の回路が達成されている。またこの第１の基板１４の少
なくとも一側辺には、前記回路から延在されたリード接
続用パッドが複数個配列され、これらとリードが電気的
に接続されている。ここでは図１からも判るように、リ
ードの顔が出る領域として１１，１２が該当し、相対向
する側辺にリードが接続され、ほぼＬ字型になって紙面
に対して手前方向に伸びている。

【００１７】また絶縁性の前記第１の基板１４の下層
に、放熱性やシャーシーとの取りつけによる絶縁破壊を
考慮して、第２の基板１５が接着されていている。回路
によっては、半導体チップに大電流が流れ、これにより
発生する熱を外部に放出するために金属基板を採用して
いる。また基板１４に直接シャーシーを取りつけた際、
基板１４を介して大電圧が印加されて内部の半導体チッ
プ等が破壊する問題があり、そのため本願は、Ａｌ基板
を陽極酸化して絶縁処理し、第１の基板同様にポリイミ
ド樹脂を被着したものを第２の基板１５としている。

【００１８】これは、第１の基板１４のアース配線と第
１の基板１４の間に絶縁膜がサンドイッチされた構造で
容量が形成されるが、エッチング等でＡｌ基板を露出さ
せ、基板とアース配線を同電位として容量を無くしてい
る。つまりシャーシにノイズが加わると基板１４、アー
ス配線を介して半導体チップ等にノイズがのるためであ
る。

【００１９】この破壊を考えなければ、図６や図７のよ
うな混成集積回路基板１４の配置でも良い。また図２の
ボス３３を見ても判るように、基板の裏面まで延在され
ている。つまり図５の第２の基板１５や図６の第１の基
板１４は、このボスの部分がくり抜かれ、このくりぬき
部分を介して基板裏面とボスの裏面が面位置にほぼ成る
ように顔を出している。

【００２０】次に図１と図２を参照してケース材１３を
説明する。ここでは図５の構成で説明する。主に半導体
チップや回路素子が搭載されている領域、リードが固着
されている２領域の３領域に樹脂を充填するために、前
記ケース材１３は、第１の基板１４を横断する区画壁２
０，２１、第１の基板１４の上下側辺と当接する区画壁
２２，２３、および第２の基板１５の左右側辺と当接す
る区画壁２４，２５で樹脂の箱状注入空間を作ってい
る。まず区画壁２０，２１は、半導体チップの搭載領域
とリードの固着領域を分離するものであり、リードが上
下の側辺に延在されているために２つの区画壁が設けら
れている。しかし、仮にリードが一側辺にしか無い場合
は、どちらか一方の区画壁が省略され、この省略された
領域が素子の配置領域となる。またシリコーンゲルが充
填されない場合は、エポキシ樹脂が全体に注入されるた
めに、必ずしも３または２領域と限らず、区画壁２０，
２１が省かれ１領域となる場合もある。

【００２１】また上下の側面にリードが延在される場合
は、１１，１２が塞がれ、そのかわりリードの顔を出す
領域を設ける必要があるために、区画壁２２，２３の一
部がくり抜かれ、この区画壁から外部にリードが延在さ
れている。従って半導体チップの搭載領域上の箱状樹脂
注入空間は、区画壁２０，２１，２４，２５で成り、別
のリードの箱状樹脂注入空間は、区画壁２１，２３，２
４，２５で成っている。半導体チップ搭載上の空間は、
素子への歪みや金属細線への歪みを考えて、シリコンゲ
ルが紙面に対して手前から注入され、続いてポリイミド
等の固化される樹脂が注入されている。またリードの樹
脂注入空間は、シリコーンゲルが省略されてエポキシ樹
脂のみ注入されている。前述のように、シリコーンゲル
は、半導体チップ等に接続されている金属細線等への歪
みを防止するものであり、必ず注入しなければならない
ものではない。

【００２２】また本装置は、プリント基板等の外部基板
に実装されるため、リードは、前述したようにＬ字型を
しており注入樹脂から露出している。このリードとプリ
ント基板に設けられた電極とが、区画壁２４，２５にあ
るネジ止め穴を介して強固に取り付けられている。ここ
では放熱を考慮して第２の基板に放熱板やシャーシーが
取り付けられることもある。

【００２３】図２に示した部分は、図１のＡ−Ａ線の断
面図であり、ネジ止め穴３０の部分を説明したものであ
る。図からも明らかなように肉厚部３１，３１を有し、
あたかもネジ穴を有した円柱形状のもので、符号３２で
示した所のケースの厚みに比べ、厚く形成されている。
一般的にはこの所をボス３３と称している。つまり図２
のボス３３は、横および縦方向に厚みのあるものであ
る。

【００２４】本発明の特徴は、図１の左側（または右
側）にあるネジ止め穴３０の周りを流れる樹脂流れＫ、
Ｌのバランスを崩し、ウェルドを図３から図１のように
ずらすことにある。つまり左のネジ穴にある中心線に対
して樹脂流れＫ、Ｌがバランス良く流れていれば、ネジ
穴外周と左側面との最短距離を結んだラインにウェルド
が発生する。

【００２５】ここでウェルドについて説明すれば、（昭
和５９年２月１０日発行、発行元三光出版社「プラスチ
ック成形技能検定の解説」から引用）、ウェルドライン
（またはウェルドマーク）とは、成型品表面に生じた材
料の融着不良を言う。これは成型品にインサートや穴の
ある場合や、多点ゲートを取らねばならない場合など
は、必ず発生するもので論理的除去方法は無いが重要な
不良である。根本原因は、ノズルにより射出された材料
がキャビティ内のすみずみまで充填される間に、特に先
端部の冷却固化が進行して、その合流部分にウェルドが
発生するものである。

【００２６】つまり目視できるもの、できないものの程
度の差はあるがウェルドは必ず発生するものである。前
述したように先端部の合流点であり、図３のように合流
部分の面積が小さければその分樹脂の接合力が小さく、
この部分に集中的に外力が加われば、この部分からクラ
ックが発生する。しかし凹み部（または凸部）を中心線
に対して非対称に設ければ、樹脂の流れＫ、Ｌのバラン
スが崩れ、図１の場合Ｌの方の樹脂流れが速くなり、ウ
ェルドＷが上方にずれる。その結果ウェルドラインは、
前記最短距離を結んだラインからずれその長さが長くな
る。従って合流部分の面積が大きくなりその分合流部分
の接合力が大きくなり、この部分に加わる外力が従来と
同じであると仮定すれば、この部分からのクラックの発
生を抑制できる。

【００２７】図８は、ディスクリートＴＲのモールドパ
ッケージを説明したもので、従来の技術の欄で説明した
ものである。つまりここでも樹脂流れＫ、Ｌのバランス
を崩すように、図面では示していないが、凹み部や凸部
を設けることでウェルドの位置は、前記最短距離を結ん
だラインからずれその長さが長くなる。従って合流部分
の面積が大きくなりその分合流部分の接合力が大きくな
り、この部分に加わる外力が従来と同じであると仮定す
れば、この部分からのクラックの発生を抑制できる。

【００２８】図１や図８の説明からも明らかなように、
外形が実質直方体の形状の成型品で、その４側面のひと
つと近接し、この側面と延在方向が同一に延在され、開
口部が上面と底面にあるネジ穴が設けられる製品であれ
ば同様の効果を発生するものである。つまり凹み部また
は凸部を設け、Ｋ、Ｌのバランスを崩すことでウェルド
ラインの位置を従来のものより長くすることにその特徴
を有する。

【００２９】図１に戻り、図１のネジ穴を示す実線３０
の円とこの周りを囲む点線の円の間が肉厚部３１であ
り、これがボス３３である。このちょうど肉厚部の中央
に、ネジ穴の一領域に、実質９０度に落ちた凹み部（ま
たは凸部）が設けられている。この凹み部Ｈは、中心線
に対して上下対象に設けられていない。従ってボスを含
むケース材の樹脂流れＫ、Ｌは、バランスをくずし、ウ
ェルドが移動するため、ウェルドの合流点の接合面積が
拡大し、ここに加わる単位長さ当たりの外力が同じであ
れば、クラックの発生率が減少することになる。

【００３０】以上で本混成集積回路装置は、プリント基
板の電極や実装相手の端子と当接され、しかもプリント
基板のスルーホールにリードが挿入される。リードは半
田により固定されるが、ネジ穴とプリント基板のネジ穴
を一致させ、このネジ孔を介してネジが取り付けられ
る。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、第１
に、一側面（図１では、左ネジ止め穴の左隣の直線、左
側面に該当する部分）と垂直で、前記ネジ止め穴の口が
設けられた側面（図２の上面）における前記ネジ止め穴
の近傍に凹部または凸部を設け、更には、ネジ止め穴に
水平に設けられた中心線を中心にして、上下対象に成ら
ないように凹部または凸部を設けることで、樹脂の流れ
Ｋ、Ｌは、不均一になりウェルドの位置が、図３に示す
位置Ｓからずれる。

【００３２】従ってウェルドの部分が上に移動する分、
表面に生じるウェルドのラインは長くなり、単位長さ当
たり加わるネジ止め外力は、従来よりも減少し、その分
ウェルドを介したクラックの発生を防止できる。図１や
図７の説明からも明らかなように、外形が実質直方体の
形状の成型品で、その４側面のひとつと近接し、この側
面と延在方向が同一に延在され、開口部が上面と底面に
あるネジ穴が設けられる製品であれば同様の効果を発生
するものである。 従ってネジ止めの際にクラックの抑
制が可能となり、またその分ウェルドの強度が増すため
にネジ止め強さを強くできる。

【００３３】第２に、ネジ穴全周に渡り肉厚を有して成
るボスが一体で形成され、一方の面に於けるネジ穴肉厚
部に対応する面に凹み部（または凸部）を設け、前記ネ
ジ穴とこれに近接した側面との間に生じるウェルドを前
記ネジ穴と前記側面の最短距離を結んだ位置からずら
し、その結果、ウェルドの部分が移動する分、表面に生
じるウェルドのラインを長くし、ウェルドの当接面積を
大きくする。従って当接部分の接合力は増加し、ネジ止
め外力が従来と同等で有れば、単位長さ当たりの外力は
従来よりも減少し、その分ウェルドを介したクラックの
発生を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態であるケース材を説明した
平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線の断面図である。

【図３】従来のケース材を説明した平面図である。

【図４】図３のＡ−Ａ線の断面図である。

【図５】混成集積回路基板とケース材の当接関係を説明
する図である。

【図６】混成集積回路基板とケース材の当接関係を説明
する図である。

【図７】混成集積回路基板とケース材の当接関係を説明
する図である。

【図８】ネジ穴を有するモールド成型品を説明する図で
ある。

【符号の説明】

１３ ケース材 １４ 第１の基板 １５ 第２の基板 ３０ ネジ穴 ３１ 肉厚部 ３３ ボス Ｈ 凹み部 Ｗ ウェルドライン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ネジ止め穴のネジ挿入方向が一側面に対
   して平行な方向に延在し、且つ前記ネジ止め穴が前記一
   側面より内側に設けられ、中に半導体素子が装着された
   もの、または半導体素子が装着された混成集積回路基板
   のケース材のモールド成型品であり、ネジ止め穴のネジ
   挿入方向が一側面に対して平行な方向に延在して成り、
   且つ前記ネジ止め穴が前記一側面より内側に設けられた
   もので、このネジ止め穴と前記一側面との間に有る樹脂
   は、前記ネジ止め穴と前記一側面との近接した位置に２
   方向から向って流れて成型されるモールド成型品に於い
   て、 前記一側面と垂直な前記ネジ止め穴の口が設けられた側
   面における前記ネジ止め穴の近傍に凹部または凸部が設
   けられることを特徴としたモールド成型品。
2. 【請求項２】 少なくともその表面が絶縁性を有する混
   成集積回路基板と、この混成集積回路基板に設けられた
   導電パターンと、この導電パターンと電気的に接続され
   た受動素子または能動素子から成る回路素子と、前記混
   成集積回路基板の一側辺に延在された導電パターンと電
   気的に接続されたリードと、この回路素子が実装された
   混成集積回路基板周囲と当接固着されるケース材とを有
   する混成集積回路装置に於いて、 前記ケース材は、一方の面から混成集積回路基板が当接
   する他方の面に渡りネジ穴を有し、このネジ穴全周に渡
   り肉厚を有して成るボスが一体で形成され、前記一方の
   面に於けるネジ穴肉厚部に対応する面に凹み部または凸
   部を設け、前記ネジ穴とこれに近接した側面との間に生
   じるウェルドを前記ネジ穴と前記側面の最短距離を結ん
   だ位置からずらすことを特徴とする混成集積回路装置。