TWI402952B - 電路裝置及其製造方法 - Google Patents

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Hideyuki Sakamoto
Hidefumi Saito
Yasuhiro Koike
Masao Tsukizawa
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Sanyo Electric Co
Sanyo Semiconductor Co Ltd
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Description

電路裝置及其製造方法
本發明係關於一種電路裝置及其製造方法，特別是關於一種藉由盒(case)材將形成在電路基板上面的混合積體電路予以密封而構成之電路裝置及其製造方法。
參照第11圖，說明採用了盒材111的混合積體電路裝置150的構成。混合積體電路裝置150係具備：基板101，係由鋁等金屬所構成；絕緣層102，係形成為披覆基板101的上表面；導電圖案103，係形成在絕緣層102的上表面；以及電晶體等電路元件110，係電性連接於導電圖案103。並且，構成為藉由盒材111及密封樹脂108將電路元件110予以密封。
具體而言，盒材111係具有大略框形狀且抵接基板101的側面。並且，為了確保用以密封基板101的上表面的空間，盒材111的上端部係位在基板101上表面的更上方處。並且，在基板101上方之由盒材111所包圍的空間係填充有密封樹脂108，藉由該密封樹脂108將半導體元件等電路元件110予以披覆。藉由此構成，即使基板101為比較大的基板，藉由將密封樹脂108填充至由盒材111等所包圍的空間，仍能夠將組入至基板101上表面的電路元件予以樹脂密封。
(專利文獻1)日本特開2007-036014號公報
上述的混合積體電路裝置150中，在基板101的上表面係安裝有IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor；絕緣閘極雙極性電晶體)等功率電晶體(power transistor)與驅動該功率電晶體的驅動器IC。並且，控制該驅動器IC的微電腦等的控制端子係安裝在安裝有混合積體電路裝置150的安裝基板側。因此，於安裝基板側，有控制馬達等負載的驅動的電路之安裝所需要的面積較大之問題。
就使混合積體電路150之安裝密度提升之構成而言，考慮有一種在盒材111內部重疊設置複數個基板101且在各個基板101組裝電路元件之構成。然而，難以如上所述將複數個基板101設置在盒材111內部，並將配置在各個基板上表面的電路元件個別地進行樹脂密封。
本發明之目的係在於提供一種經由引腳將內建之電路元件予以電性連接，藉此同時達成高功能化及小型化之電路裝置及其製造方法。
本發明的電路裝置係具備：盒材；第1電路基板，係組入前述盒材，並且在表面形成有第1導電圖案；第2電路基板，係與前述第1電路基板重疊並組入至前述盒材，並且在表面形成有第2導電圖案；第1電路元件，係安裝在前述第1電路基板並與前述第1導電圖案電性連接；第2電路元件，係安裝在前述第2電路基板並與前述第2導電圖案電性連接；以及引腳，係固著在前述第1電路基板 或前述第2電路基板之任一者；其中，前述引腳係包含：第1引腳，係僅連接在安裝於前述第1電路基板之前述第1電路元件；第2引腳，係僅連接在安裝於前述第2電路基板之前述第2電路元件；及第3引腳，係連接在安裝於前述第1電路基板之前述第1電路元件及安裝於前述第2電路基板之前述第2電路元件之兩方。
本發明的電路裝置係具備：盒材：第1電路基板，係組入前述盒材，並且在表面形成有第1導電圖案；第2電路基板，係與前述第1電路基板重疊並組入至前述盒材，並且在表面形成有第2導電圖案；第1電路元件，係安裝在前述第1電路基板並與前述第1導電圖案電性連接；第2電路元件，係安裝在前述第2電路基板並與前述第2導電圖案電性連接；密封樹脂，係以密封前述第2電路元件之方式形成在前述第2電路基板之表面；以及引腳，一端連接在前述第1電路基板表面的前述第1導電圖案，並貫穿設於前述第2電路基板之貫穿孔而使另一端導出至外部；其中，前述引腳係包含：第1引腳，係與安裝於前述第2電路基板上表面的前述第2電路元件電性連接；及第2引腳，係未與安裝於前述第2電路基板之前述第2電路元件電性連接；在前述第1引腳與前述第2電路基板之前述貫穿孔的間隙填充有接合材，且在前述第2引腳與前述貫穿孔的間隙亦填充有接合材。
本發明之電路裝置之製造方法係具備：將在表面組入有第1導電圖案及第1電路元件、且在由前述第1導電圖 案所構成之銲墊固著有引腳之第1電路基板組入盒材的步驟；將在表面組入有第2導電圖案及第2電路元件、且形成有貫穿孔之第2電路基板以使前述引腳貫穿前述貫穿孔之方式組入前述盒材的步驟；及以披覆前述第2導電圖案及前述第2電路元件之方式，將密封樹脂形成在前述第2電路基板表面的步驟；其中，前述引腳係包含：第1引腳，係與安裝於前述第2電路基板上表面的前述第2電路元件電性連接；及第2引腳，係未與安裝於前述第2電路基板之前述第2電路元件電性連接；而在使前述引腳固著之步驟中，係將接合材塗布在前述第1引腳所貫穿之貫穿孔及前述第2引腳所貫穿之貫穿孔的兩方，以塞住前述貫穿孔。
在本發明中，由於固著在重疊配置於電路裝置內部之電路基板的引腳具有各種作用，因此可有效率地將配置於第1電路基板之第1電路元件與配置於第2電路基板之第2電路元件予以連接。具體而言，引腳一般具有連接形成於基板上之電性電路與外部的功能，但在本發明中，除了上述功能之外，亦具有將配置於第1電路基板之第1電路元件與配置於第2電路基板之第2電路元件予以連接的功能。因此，可經由引腳將配置於第1電路基板之第1電路元件與配置於第2電路基板之第2電路元件予以連接在任意之部位，因而可使複雑之控制電路內建在電路裝置。
在本發明中，係將第1電路基板及第2電路基板設置在盒材之內部，並使一端固著於第1電路基板之引腳通過 設於第2電路基板的貫穿孔並導出至外部。再者，引腳係包含：第1引腳，係與固著於第2電路基板之第2電路元件連接；及第2引腳，係未與固著於第2電路基板之第2電路元件連接。而且，在本發明中，在第1引腳與貫穿孔的間隙填充有接合材，且在第2引腳與貫穿孔之間亦填充有接合材。藉由以上方式，即使將半固形狀或液體之密封樹脂塗布在第2電路基板之上表面，亦可防止液狀之密封樹脂經由貫穿孔而漏出之缺失。
參照第1圖，以其作為電路裝置的一例來說明混合積體電路裝置10的構成。第1圖(A)係混合積體電路裝置10的剖面圖，第1圖(B)係表示引腳28A貫穿第2電路基板之部位的斜視圖，第1圖(C)係表示引腳28B貫穿第2電路基板20之部位的斜視圖。
參照第1圖(A)，於混合積體電路裝置10係構成為：第1電路基板18及第2電路基板20係重疊地組入至盒材12。並且，於第1電路基板18的上表面係配置有第1電路元件22(例如功率電晶體)，於第2電路基板20的上表面係配置有第2電路元件24(例如微電腦)。並且，於第1電路基板18固著有引腳28A、28B，在第2電路基板20固著有引腳30。
盒材12係藉由將聚苯硫醚(Polyphenylenesulfide, PPS)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT, polybutylene terephthalate)、聚乙烯對苯二甲酸酯(polyethylene terephthalate, PET)等熱可塑性樹脂予以射出成形而形成，概略上呈框狀的形狀。參照第1圖(A)，盒材12的上面及底面係形成為開口部，上面的開口部係由第2電路基板20所閉塞，底面的開口係由第1電路基板18所閉塞。此外，於盒材12的左右端部係設有固定螺絲釘用的孔部。
再者，亦可於盒材12之側壁部形成開口而設置開口部，經由該開口部使盒材12之中空部26與外部連通。藉由以上方式，可使因第1電路元件22之發熱而加熱之中空部26的內部空氣經由開口部散出至外部。因此，從第1電路元件22產生之熱會有效率地散出至外部，以防止第1電路元件22之加熱。
第1電路基板18係組入至盒材12的底部的開口部，且由鋁(Al)或銅(Cu)或以該等金屬為主的材料之合金所構成。在此，雖然採用鋁所構成之2片金屬基板作為第1電路基板18，但第1電路基板18亦可由1片金屬基板來構成。第1電路基板18的詳細構成係參照第3圖進行說明。
第2電路基板20係組入至盒材12上部的開口部，且採用印刷電路基板(printed circuit board:PCB)。具體而言，係採用酚醛紙基板、玻璃環氧基板等作為第2電路基板20。此外，亦可採用由陶瓷構成的基板作為第2電路基板20。並且，於第2電路基板20，可僅在上表面形成第2導電圖案21，亦可在兩面皆設置第2導電圖案21。再者，亦可於第2基板電路20構成為層疊有3層以上的第2導電圖案21。在第2電路基板20設置有供引腳28A、28B貫穿 之貫穿孔。
第1電路元件22係為電性連接於形成在第1電路基板18的上表面之第1導電圖案38之元件。作為第1電路元件22者，係採用進行例如1安培(Ampere)以上的電流的切換(switching)之功率電晶體。在此，作為功率電晶體者，係採用雙極性電晶體(Bipolar Transistor)、場效應電晶體(Field Effect Transistor:FET)或絕緣閘極雙極性電晶體(Insulated Gate Bipolar Transistor:IGBT)。並且，就第1電路元件22而言，電晶體以外的元件亦普遍能夠採用，例如採用LSI與二極體等主動元件、晶片電容器與晶片電阻等被動元件。
再者，當第1電路元件22為功率電晶體等半導體元件時，其背面係經介銲料等導電性接著材而被固著。並且，於第1電路元件22與第1導電圖案38之間，亦可設置由銅等金屬所構成的散熱器(heat sink)。此外，形成在第1電路元件22上表面之電極係經由金屬細線而連接至第1導電圖案38。
並且，就第1電路元件22而言，採用構成整流電路的二極體、構成平滑電路的線圈與電容器、對上述功率電晶體的控制電極施加控制信號的驅動器IC、熱敏電阻器等。
就安裝在第2電路基板20之第2電路元件24而言，係安裝發熱量比安裝在第1電路基板18之第1電路元件22小的微電腦(控制元件)等。因此，就第2電路基板20而言，可採用熱傳導性雖差但廉價之印刷基板。再者，由 於印刷基板在設計變更或製造上的成本較低，因此即使變更採用作為第2電路元件24之微電腦等的規格，亦可藉由變更第2電路基板20之導電圖案的形狀而容易地對應。此外，由環氧樹脂等絕緣材料所構成之第2電路基板20的熱傳導率係比由金屬所構成之第1電路基板18的熱傳導率低。因此，藉由以第2電路基板20來抑制熱之傳導，而抑制從屬於功率電晶體之第1電路元件22產生之熱傳導至屬於微電腦之第2電路元件24。
第2電路元件24係電性連接於形成在第2電路基板20表面之第2導電圖案21之元件，一般係採用動作溫度比上述第1電路元件低的的電路元件。就其具體例而言，例如，將微電腦或鋁質電解電容器等作為第2電路元件24而安裝至第2電路基板20。並且，就第2電路元件24而言，與第1電路元件22相同地，普遍能夠採用主動元件及被動元件。此外，就第2電路元件24而言，亦可採用晶體振盪器(crystal oscillator)與半導體記憶體。並且，第2電路元件24可僅固著在第2電路基板20的上表面，亦可僅固在底面，亦可固著在兩面。
參照第1圖(A)，作為微電腦的LSI係以經樹脂密封的狀態安裝至第2電路基板20的上表面。但微電腦亦能以裸晶片的狀態固著於形成在第2電路基板20的表面之第2導電圖案21。
第1密封樹脂14係形成為覆蓋第1電路元件22及第1電路基板18上表面的整個區域。第1密封樹脂14係由 混入有氧化鋁(Al2 O3 )或二氧化矽(SiO2 )等填料(filler)的環氧樹脂等樹脂材料所構成。如此，以第1密封樹脂14將第1電路元件22予以密封，藉此，提升第1電路元件22的耐濕性。並且，由於第1電路元件22與第1導電圖案38的連接部位(由銲料等接合材所形成)係由第1密封樹脂14所披覆，因此可提升該連接部位的耐振動性。並且，由混入有填料的樹脂所構成的第1密封樹脂14係具有不使光穿透的遮光性性質。因此，藉由以具有遮光性的第1密封樹脂14將形成在第1電路基板18的上表面之第1導電圖案38及第1電路元件22予以披覆，亦能夠隱蔽第1導電圖案38的形狀及第1電路元件22的位置。在此，參照第1圖(A)，第1密封樹脂14係形成為披覆第1電路元件22及使用於其連接的金屬細線42。但並非必須以第1密封樹脂14完全地披覆第1電路元件22。亦即，第1電路元件22與第1導電圖案38的連接部亦可由第1密封樹脂14所披覆，而使第1電路元件22的上端部從第1密封樹脂14的上表面往上方突出。
並且，第1密封樹脂14係形成於由盒材12的側壁的內部、第1電路基板18及第2電路基板20所包圍的空間，但並未形成至完全填充該空間之程度。因此，在盒材12的內部空間係設置有未填充第1密封樹脂14之中空部26。並且，第1電路元件22係由盒材12的內部空間所密封，因此亦可省略第1密封樹脂14而構成混合積體電路裝置10。
並且，該中空部26可由盒材12、第1電路基板18及第2電路基板20所密閉，亦可與外部連通。當將中空部26與外部連通時，亦可在盒材12的側壁部、盒材12與第2電路基板20之間等設置使中空部26與外部連通之連通孔。
第2密封樹脂16(密封樹脂)係形成為披覆第2電路元件24及第2電路基板20上表面的整個區域，且與第1密封樹脂14同樣地由混入有填料的樹脂材料或聚胺酯樹脂(polyurethane resin)所構成。藉由以第2密封樹脂16將第2電路元件24及第2電路基板20予以披覆，可提升第2電路元件24的耐濕性及耐振動性，並且將設置在第2電路基板20上表面之第2導電圖案21的形狀及第2電路元件24的配置予以隱蔽。在此，第2密封樹脂16並非必須形成為完全地披覆第2電路元件24，亦可形成為將第2電路元件24與第2導電圖案21的連接部予以披覆，而使第2電路元件24的上部從第2密封樹脂16的上表面往上方突出。
在此，上述第1密封樹脂14及第2密封樹脂16並非必要。再者，亦能以密封樹脂來填充由盒材12，第1電路基板18及第2電路基板20所覆蓋之內部空間。
引腳28A、28B之下端係固著在第1電路基板18的上表面。參照第1圖(A)，引腳28A之下端係固著於形成在第1電路基板18上表面之銲墊(pad)38A。引腳28B之下端係固著於形成在第1電路基板18上表面之銲墊38B之上表 面。引腳28A與引腳28B之下端雖皆固著在第1電路基板18之上表面，但功能並不相同。
引腳28A(第1引腳)係連接於配置在第1電路基板18上表面之第1電路元件22(例如功率電晶體)的引腳。亦即，在引腳28A有供給至功率電晶體之電性信號、或由功率電晶體所切換之電性信號通過。引腳28A係必須連接第1電路元件22與位於外部之負載等，因此其上端係貫穿第2密封樹脂16而導出至外部。
另一方面，引腳28B(第3引腳)係連接於配置在第1電路基板18上表面之第1電路元件22及配置在第2電路基板20上表面之兩方。亦即，在第2引腳28B通過有在第2電路元件24(例如微電腦)產生且供給至第1電路元件22(例如功率電晶體)之控制信號。引腳28B之目的若只是用來連接第1電路元件22與第2電路元件24，則其上端無須導出至外部。在此，引腳28B之上端的末端係終止在第2密封樹脂16之內部。然而，在引腳28B與第1電路元件22及第2電路元件24連接且與外部之負載等連接時，引腳28B之上端亦可從第2密封樹脂16朝上方突出。
引腳30(第2引腳)之下端係連接於設置在第2電路基板20的上表面之第2導電圖案21，其上端係貫穿第2密封樹脂16而朝上方突出。亦即，引腳30係連接於配置在第2電路基板20上表面之第2電路元件24與外部用的引腳。引腳30的下端附近係插入固定於貫穿第2電路基板20而設置的孔部。在此，形成在第2電路基板20上表面 之第2導電圖案21與引腳30係經介銲料等導電性接著材而連接。
第1圖(B)係顯示引腳28A貫穿第2電路基板20之部位的斜視圖。如上所述，引腳28A係為僅連接在配置於第1電路基板18上表面之第1電路元件22、但未連接在配置於第2電路基板20之第2電路元件24的引腳。因此，引腳28A係僅貫穿第2電路基板20之貫穿孔15即可，無須連接在形成於第2電路基板20上表面的第2導電案21。然而，在本實施形態中，為了防止在製造步驟中以液狀塗布之第2密封樹脂16經由貫穿孔15漏出，而在引腳28A與貫穿孔15之間填充由銲料所構成之接合材17。再者，為了要使屬於銲料之接合材17的塗布容易，在貫穿孔15之周邊部形成有銲墊21A，而且貫穿孔15之內壁係由銅等金屬膜所披覆。此外，圓環狀之銲墊21A係獨立於周圍之其他第2導電圖案21之外而形成。
第1圖(C)係顯示引腳28B貫穿第2電路基板20之部位的斜視圖。引腳28B貫穿第2電路基板20之部位的詳細情形，基本上係與引腳28A之情形相同，不同點在於銲墊21A係經由配線21B連接在第2電路元件24。在此，接合材17亦具有連接引腳28B與銲墊21A(第2導電圖案21)且將兩者予以電性連接的功能。
在本實施形態中，參照第1圖(B)，使接合材17填充在引腳28A與貫穿孔15之間隙。藉此，防止在製造步驟之途中階段之樹脂漏出。一般而言，載置於第2電路基板20 上表面的電路元件與引腳28A並不需要導通，因此在貫穿孔15與引腳28A之間無須填充接合材17。如此，僅以供引腳貫穿為目的而形成之貫穿孔係稱為「穿通孔」。然而，若設成不將引腳28A與貫穿孔15之側壁的間隙塞住之狀態時，在以第2密封樹脂16披覆第2電路基板20上表面的步驟中，會產生樹脂從該間隙漏出之問題。亦即，在該步驟中，雖將半固形狀或液狀之第2密封樹脂16全面地塗布在第2電路基板20上表面後予以加熱硬化，但半固形狀或液狀之第2密封樹脂16會從引腳28A與貫穿孔15之間隙漏出至中空部26。
為了避免該問題，在本實施形態中，使接合材17填充在引腳28A與貫穿孔15之側壁的間隙。藉由以上方式，將接合材17填充在所有之引腳28A、28B與貫穿孔15的間隙，以防止上述之樹脂漏出，因而防止樹脂材料侵入中空部26。
再者，在上述混合積體電路裝置10中，藉由設置中空部26，以抑制安裝於第1電路基板18之第1電路元件22與安裝於第2電路基板20之第2電路元件24的熱干涉。以下說明此事項。
具體而言，在本實施形態中，係設置2片重疊的電路基板(第1電路基板18及第2電路基板20)，並將電路元件組入至各自的電路基板，藉此，使由功率電晶體所構成的功率塊件及控制該功率塊件的控制塊件內建於屬於1個封裝件(package)的混合積體電路裝置10。並且，為了使 耐濕性與耐振動性提升，必須以密封樹脂將安裝於各電路基板的電路元件予以密封。參照第1圖(A)，以披覆配置在第1電路基板18的第1電路元件22之方式將第1密封樹脂14形成於盒材12的內部，並且以披覆被固著在第2電路基板20上表面的第2電路元件24之方式來形成第2密封樹脂16。
然而，例如，若考慮採用功率電晶體作為第1電路元件22、採用微電腦作為第2電路元件時的情形，會有微電腦因功率電晶體產生的熱而誤動作之虞。具體而言，於混合積體電路裝置10的動作時，係以使裝置外部的溫度Tc成為100℃以下的方式進行補償，且以使內建於裝置的第1電路元件22的溫度(Tj)成為150℃以下的方式進行補償。另一方面，屬於第2電路元件24的微電腦之動作溫度的上限係比IGBT等功率電晶體還低，例如為85℃以下。因此，若以完全地填充盒材12的內部空間之方式來形成第1密封樹脂14，則第1電路元件22產生的熱會經由第1密封樹脂14而傳導至屬於微電腦的第2電路元件24。以結果而言，屬於微電腦的第2電路元件24會被加熱至85℃以上，有其動作變得不穩定之虞。
因此在本形態中，並未以密封第1電路元件22的第1密封樹脂14完全地填充盒材12的內部，而是在盒材12的內部設置有屬於未填充第1密封樹脂14的未填充區域之中空部26。並且，於該中空部26存在空氣。因此，即使屬於功率電晶體的第1電路元件22產生的熱傳導至第1密封 樹脂14，也會因利用由熱阻高的空氣所構成的中空部26來阻礙熱的傳導，因而抑制該熱往第2電路元件24(微電腦)之傳導。因此，抑制屬於微電腦的第2電路元件24的溫度被加熱至動作溫度的上限(例如85℃)以上的情形，而使微電腦在穩定狀態下動作。
參照第2圖(A)及第2圖(B)，進一步說明混合積體電路裝置10的外觀。第2圖(A)係顯示混合積體電路裝置10之外觀的斜視圖，第2圖(B)係第2圖(A)之B-B'線的剖面圖。
參照第2圖(A)及第2圖(B)，盒材12之前側的開口部係全面性地由第2密封樹脂16所覆蓋，引腳28A及引腳30係從該第2密封樹脂16的表面導出至外部。引腳28A及引腳30的詳細構成係如上述之說明。引腳28A及引腳30係作為使設置在混合積體電路裝置10內部之電路與外部連接之連接手段而發揮功能。
參照第2圖(A)，區域11係配置有引腳28B之區域。亦即，在區域11中，雖設置有第2圖(B)所示之引腳28B，但引腳28B之上端的末端係位在第2密封樹脂16之內部並未導出至外部。如上所述，引腳28B係用以連接安裝於第1電路基板18之第1電路元件22、與安裝於第2電路基板20之第2電路元件24的引腳。因此，藉由使該引腳28B不導出至外部，即可防止引腳28B之短路。
參照第3圖說明第1電路基板18之構成。在本形態中，使安裝基板32與絕緣基板34層疊而構成第1電路基 板18。
安裝基板32係為以厚度1.0mm至2.0mm左右的鋁(Al)為主材料之金屬製基板，且上表面及底面係由陽極氧化膜(由Al2 O3 所構成之膜)所披覆。安裝基板32的上表面係由填充有多量之填料的環氧樹脂等樹脂材料所形成的絕緣膜36所披覆。絕緣層36的厚度係為例如50μm左右。並且，於絕緣層36的上表面係形成由厚度50μm左右的銅所形成的第1導電圖案38，於該第1導電圖案38安裝第1電路元件22。
此外，將上述絕緣層36予以局部性去除而設置露出部13，自該露出部13露出的安裝基板32與第1導電圖案38係經由金屬細線42而連接。如此，隔介露出部13而將安裝基板32與第1導電圖案38予以連接，藉此便能夠將安裝基板32的電位設定成固定電位(接地電位或電源電位)，能夠使藉由安裝基板32遮蔽來自外部的雜訊之屏蔽(shield)效果更為增強。並且，由於導電圖案38的一部分與安裝基板32的電位成為相同，因此亦能夠使產生於兩者間的寄生電容減少。
上述構成的安裝基板32的背面係經介由矽樹脂所構成的接著劑而貼著於絕緣基板34的上表面。
絕緣基板34係與安裝基板32同樣地由鋁等金屬所構成，且係形成為在平面上的大小比安裝基板32還大。因此，絕緣基板24的端部與安裝基板32的端部係隔開配置。此外，絕緣基板的上表面係由聚醯亞胺樹脂等樹脂材料所 構成的絕緣層40所披覆。並且，絕緣基板34的底面係位在與盒材12的側壁的下端相同的平面上。
如上所述，藉由使安裝基板32與絕緣基板34層疊而構成第1電路基板18，即能夠使第1電路基板18同時具有較高的程度的散熱性與耐壓性。具體而言，如上所述，由於安裝基板32係與第1導電圖案38連接而連接於例如接地電位，因此當使安裝基板32的背面露出於外部時會有引起短路之虞。為了防止該短路而設置有絕緣基板34。絕緣基板34的上表面與安裝基板32的底面係藉由設置在絕緣基板34上表面之絕緣層40而絕緣。並且，雖然安裝基板32的側面及絕緣基板34的側面係為構成各基板的鋁等金屬材料露出之面，但藉由使絕緣基板34的端部(側面)與安裝基板的端部(側面)隔開，而防止彼此之基板的側面發生短路。
並且，由於安裝基板32及絕緣基板34兩方係由具有優異散熱性的鋁等金屬所構成，因此第1電路元件22產生的熱係經由安裝基板32及絕緣基板34而良好地散出至外部。
參照第4圖，說明混合積體電路裝置10的其他形態。在此，係於第2電路基板20的上表面及底面兩方安裝第2電路元件24。並且，以披覆該等第2電路元件24及第2電路基板20上表面及底面兩方之方式來形成第2密封樹脂16。
如此，藉由於第2電路基板20的底面亦設置第2電路 元件24，能夠將更多數個電路元件內建於混合積體電路裝置10。並且，設置在第2電路基板20背面之第2電路元件24係由第2密封樹脂16所密封，藉此，提升該等元件的耐濕性及耐振動性。
參照第5圖，接著，說明構築於上述混合積體電路裝置10的電路的一例。在此，含有由複數個功率電晶體所構成的切換電路45之變流器(inverter)電路係形成於第1電路基板18，構成控制該變流器電路的控制電路之第2電路元件24(微電腦)係安裝於第2電路基板20。更具體而言，於第1電路基板18係組入有整流電路41、平滑電路43、切換電路45及驅動器IC44。
組入至混合積體電路裝置10的各電路的動作係如下所述。首先，於安裝在第2電路基板20的第2電路元件24(微電腦)係輸入有與旋轉速度對應之頻率的基準信號，並產生分別具有120度的相位差的3個經脈衝寬度調變的正弦波之控制信號。第2電路元件24所產生的控制信號係經由引腳28B(參照第1圖(A))而輸入至第1電路基板18。
輸入至第1電路基板18的控制信號係在由驅動器IC44升壓至預定電壓後，施加至構成切換電路45的功率電晶體(例如IGBT)的控制電極。
另一方面，自外部輸入的交流電力係在由整流電路41轉換成直流電力後，藉由平滑電路43使電壓成為一定，並輸入至切換電路45。
再者，自切換電路45產生分別具有120度的相位差之 3相的經脈衝寬度調變的正弦波電壓(U、V、W)並予以供給至馬達46。結果，於馬達46流通近似正弦波的負載電流，使馬達46以預定的旋轉速度旋轉。
在此，就通過第1圖(B)所示之引腳28A的信號而言，例如有由切換電路45所產生的正弦波電壓(輸出信號)。再者，該輸出信號亦可輸入至安裝在第2電路基板20之第2電路元件24(微電腦)。藉由以上方式，即可檢測出組入於馬達46之轉子(rotor)的位置。此時，參照第1圖(A)，引腳28A係與安裝在第2電路基板20之第2電路元件24連接。而且，從外部輸入至整流電路41的交流電力亦屬於通過引腳28A之信號。
再者，就通過第1圖(C)所示之引腳28B的信號而言，有從第2電路元件24(微電腦)輸入至第1電路元件(在此為驅動器IC)的控制信號。而且，就通過引腳30的信號而言，有從外部輸入至第2電路元件24的基準信號。
參照第6圖，說明混合積體電路裝置10之其他構造。第6圖所示之混合積體電路裝置10的構成，基本上係與上述相同，但設置於盒材12之連通孔15、19之構成係不同。第6圖(A)係混合積體電路裝置10的剖面圖，第6圖(B)係從下方觀看混合積體電路裝置10的平面圖。
參照第6圖(A)，配置有功率電晶體之第1電路基板18，係形成為比配置有微電腦等控制元件的第2電路基板20小。再者，盒材12係形成為可收納較大之第2電路基板20的尺寸，因此將第1電路基板18配置於盒材12之中 央部時，第1電路基板18之周邊部會產生空出的空間。在此，於第1電路基板18之周邊部的盒材12之底部設置有連通口15。藉由以上方式，在裝置內部之中空部26形成高溫的空氣係經由連通口15散出至外部。同時，未加熱之空氣係經由連通口15而導入至中空部26。再者，使盒材12之側壁部局部地形成開口而設有連通口19，該連通口19亦具有與連通口15同樣之功能。
參照第6圖(B)，在盒材12中將支持部23設置成框狀，並藉由支持部23將第1電路基板18支持在盒材12之中央部附近。再者，於盒材12之背面，在第1電路基板18之周圍設置有連通口15。
再者，參照第6圖(A)，來自形成於第1電路元件22之上表面的切換電路的輸出信號，亦可經由固著於第1電路基板18上表面的引腳及固著於第2電路基板之引腳雙方而輸出至外部。此外，亦可經由該等雙方之引腳，將電源電力等大電流輸入至裝置內部。具體而言，在第1電路基板18上表面固接有引腳28B，該引腳28B係與構成切換電路之第1電路元件22連接。再者，引腳28B上端係貫穿第2電路基板20，並與形成在第2電路基板20上表面的導電圖案連接。此外，引腳28B上端部並未導出至外部。
在第2電路基板20之上表面，固著有形成為比引腳28B粗的引腳25，該引腳25係經由形成在第2電路基板20上表面的導電圖案而與引腳28B連接。藉由以上構成，來自配置於第1電路基板18上表面的第1電路元件22之 輸出會經由引腳28B及引腳25導出至外部。
再者，控制信號或感測器之輸入等小信號亦可經由安裝在第2電路基板20上表面的插入式連接器而進行輸出輸入。
接著，參照第7圖，說明組入有上述構成的混合積體電路裝置10之空調機(air conditioner)的室外機48的構成。
室外機48係主要為將冷凝機54、風扇56、壓縮機52、及混合積體電路裝置10內建於框體50內部而構成。
壓縮機52係具有使用馬達的驅動力使氨等冷媒壓縮之功能。並且，經壓縮機52壓縮的冷媒係送至冷凝機54，風扇56將風吹到冷凝機54，藉此，冷凝機54內部的冷媒所含有的熱係散出至外部。並且，該冷媒在膨脹後送至位於室內的蒸發器，使室內的空氣冷卻。
本形態的混合積體電路裝置10係具有控制馬達之旋轉以驅動壓縮機52或風扇56之功能，且固著於設置在室外機48內部的安裝基板60。
於第7圖(B)顯示裝設有混合積體電路裝置10之構造。在此，引腳28A及引腳30係插入並安裝至安裝基板60。並且，安裝有功率電晶體的第1電路基板18的背面係抵接散熱器58的平滑面。將混合積體電路裝置10裝設至散熱器58時，係能夠藉由螺絲釘將混合積體電路裝置10的盒材12固定至散熱器58。在此，散熱器58係將銅或鋁等金屬一體成型者，且與混合積體電路裝置10抵接之面係 形成為平滑面，該相反之面係形成為凹凸面。藉由上述構成，從屬於功率電晶體的第1電路元件22產生的熱係經由第1電路基板18及散熱器58而傳導至室外機48的內部空間，最後則藉由風扇56的送風作用而散出至室外機48的外部。
接著，參照第8圖至第10圖，說明第1圖所示構成的混合積體電路裝置10之製造方法。
參照第8圖(A)，首先將於上表面組入有預定之混合積體電路的第1電路基板18，組入於盒材12。
在第1電路基板18之上表面，組入有預定形狀入第1導電圖案38，在第1導電圖案38之預定部位，安裝並電性連接有功率電晶體等第1電路元件22。再者，在銲墊狀之第1導電圖案38，經介銲料等導電性接著材固著有引腳28A。在此，引腳28A亦可在連結有複數條引腳28A之導線架(lead frame)的狀態下固著於第1導電圖案38。
上述構成之第1電路基板18係以閉塞盒材12底部之開口部的方式組入盒材12。第1電路基板18之詳細係如上所述，如第3圖所示，組合由2片金屬所構成之基板而構成。然而，亦可由1片金屬基板來形成第1電路基板18。
參照第8圖(B)，接著以披覆第1電路元件22及第1電路基板18上表面的方式形成第1密封樹脂14。具體而言，以密封第1電路元件22且披覆第1電路基板18上表面的方式，將液狀或半固形狀之第1密封樹脂14供給至盒材12之內部。第1密封樹脂14係由混入有填料之樹脂材 料所構成。構成第1密封樹脂14之樹脂材料為熱硬化性樹脂時，必須進行將塗布在第1電路基板18上表面的第1密封樹脂14予以加熱並使之硬化的處理。
參照第9圖(A)及第9圖(B)，接著將組入有預定之第2電路元件24的第2電路基板20，組入於盒材12。
參照第9圖(A)，在第2電路基板20之上表面形成有預定形狀之第2導電圖案21，在該第2導電圖案21之預定部位，固著有例如屬於微電腦之第2電路元件24。
再者，在第2電路基板20之對應引腳28A的部位，藉由鑽孔加工或雷射照射加工而設置有將第2電路基板20予以開口而設之貫穿孔15。此外，在貫穿孔15之周邊形成有由第2導電圖案21之一部分所構成的銲墊21A。
以塞住盒材12之上部之開口部的方式將上述構成之第2電路基板20組入盒材12。第2電路基板20下表面的周邊部與盒材12係透過絕緣性之接著材而接著。再者，在本步驟中，將第2電路基板20組入盒材12時，同時使引腳28A貫穿設置於第2電路基板20之貫穿孔15。
參照第9圖(B)，在本步驟中，使接合材17填充在貫穿孔15之側壁與引腳28A之間隙。就該接合材17而言，係採用導電性漿料或銲料等導電性接著材。接合材17之具體形成方法係為，在將接合材17預先塗布在第2電路基板20之各貫穿孔15後，使引腳28A貫穿於各貫穿孔15。或者，亦可在引腳28A貫穿於貫穿孔15後，使接合材17填充在各貫穿孔15與引腳28A之間隙。在此，接合材17由 銲料所構成時，必須要有在將銲料膏塗布在貫穿孔15後將銲料膏予以加熱溶融而作成銲料之步驟。
在本步驟中，對於第1圖所示之引腳28B亦同樣地進行接合材17之供給。
參照第10圖，接著以密封第2電路元件24及第2電路基板20上表面的方式形成第2密封樹脂16。在此，將預定量之第2密封樹脂16從噴嘴62之下端供給至由第2電路基板20之上表面及盒材12之側壁內側所包圍之空間，並且依需要施以加熱等熱硬化處理。第2密封樹脂16係由混入有粒狀之氧化鋁等填料的熱可塑性樹脂或熱硬化性樹脂所構成。
從噴嘴62供給至第2電路基板20上表面的第2密封樹脂16係呈液狀或半固形之狀態。因此，在貫穿第2電路基板20所設置之貫穿孔15與引腳28A之間有間隙時，會有第2密封樹脂16經由該間隙而進入中空部26之虞。另一方面，中空部26係作為用以抑制由第1電路元件22所產生的熱傳導至第2電路元件24之層而發揮功能。由此，以第2密封樹脂16填充該中空部26時，即會有以下疑虞：由第1電路元件22所產生的熱會經由所填充之第2密封樹脂16傳導至第2電路元件24，使動作溫度低之第2電路元件24的動作不穩定化。
然而，在本實施形態中，如第9圖(B)所示，係使接合材17填充在第2電路基板20之各貫穿孔15內部。藉由以上方式，防止第2密封樹脂16經由貫穿孔15漏出至中空 部26。
藉由以上步驟，製造第1圖所示之構成的混合積體電路裝置10。
10、150‧‧‧混合積體電路裝置
11‧‧‧區域
12、111‧‧‧盒材
12‧‧‧露出部
14‧‧‧第1密封樹脂
15‧‧‧貫穿孔
16‧‧‧第2密封樹脂
17‧‧‧接合材
18‧‧‧第1電路基板
19‧‧‧連通口
20‧‧‧第2電路基板
21‧‧‧第2導電圖案
21A、38A、38B‧‧‧銲墊
21B‧‧‧配線
22‧‧‧第1電路元件
23‧‧‧支持部
24‧‧‧第2電路元件
25、28A、28B、30‧‧‧引腳
26‧‧‧中空部
32‧‧‧安裝基板
34‧‧‧絕緣基板
36、102‧‧‧絕緣層
38‧‧‧第1導電圖案
40‧‧‧絕緣層
41‧‧‧整流電路
42‧‧‧金屬細線
43‧‧‧平滑電路
44‧‧‧驅動器IC
45‧‧‧切換電路
46‧‧‧馬達
48‧‧‧室外機
50‧‧‧框體
52‧‧‧壓縮機
54‧‧‧冷凝機
56‧‧‧風扇
58‧‧‧散熱器
60‧‧‧安裝基板
101‧‧‧基板
103‧‧‧導電圖案
108‧‧‧密封樹脂
110‧‧‧電路元件
第1圖係顯示屬於本發明的電路裝置的一實施例之混合積體電路裝置的圖，(A)為剖面圖，(B)及(C)為斜視圖。
第2圖係顯示屬於本發明的電路裝置的一實施例之混合積體電路裝置的圖，(A)為斜視圖，(B)為剖面圖。
第3圖係顯示屬於本發明的電路裝置的一實施例之混合積體電路裝置之一部分的剖面圖。
第4圖係顯示屬於本發明的電路裝置的一實施例之混合積體電路裝置的剖面圖。
第5圖係顯示組入至屬於本發明的電路裝置的一實施例之混合積體電路裝置的電路的方塊圖。
第6圖(A)係顯示屬於本發明的電路裝置的一實施例之混合積體電路裝置的剖面圖，第6圖(B)係從下方觀看混合積體電路裝置的平面圖。
第7圖(A)係顯示組入有屬於本發明的電路裝置的一實施例之混合積體電路裝置的室外機的圖，第7圖(B)係安裝有混合積體電路裝置的裝設部位的剖面圖。
第8圖係顯示屬於本發明之電路裝置的一實施例之混合積體電路裝置之製造方法的圖，(A)為剖面圖，(B)為剖面圖。
第9圖係顯示屬於本發明之電路裝置的一實施例之混 合積體電路裝置之製造方法的圖，(A)為剖面圖，(B)為斜視圖。
第10圖係顯示屬於本發明之電路裝置的一實施例之混合積體電路裝置之製造方法的剖面圖。
第11圖係顯示習知技術之混合積體電路裝置之剖面圖。
10‧‧‧混合積體電路裝置
12‧‧‧盒材
15‧‧‧貫穿孔
16‧‧‧第2密封樹脂
17‧‧‧接合材
18‧‧‧第1電路基板
20‧‧‧第2電路基板
21‧‧‧第2導電圖案
21A、38A、38B‧‧‧銲墊
21B‧‧‧配線
22‧‧‧第1電路元件
24‧‧‧第2電路元件
26‧‧‧中空部
28A、28B、30‧‧‧引腳
38‧‧‧第1導電圖案

Claims (9)

  1. 一種電路裝置，係具備：盒材；第1電路基板，係組入前述盒材，並且在表面形成有第1導電圖案；第2電路基板，係與前述第1電路基板重疊並組入至前述盒材，並且在表面形成有第2導電圖案；第1電路元件，係安裝在前述第1電路基板並與前述第1導電圖案電性連接；第2電路元件，係安裝在前述第2電路基板並與前述第2導電圖案電性連接；中空部，設置在前述第1電路基板與前述第2電路基板之間；以及引腳，係固著在前述第1電路基板或前述第2電路基板之任一者；其中，前述引腳係包含：連接在安裝於前述第1電路基板之前述第1電路元件及安裝於前述第2電路基板之前述第2電路元件之兩方的引腳。
  2. 如申請專利範圍第1項之電路裝置，其中，前述引腳係包含：第1引腳，係僅連接在安裝於前述第1電路基板之前述第1電路元件；第2引腳，係僅連接在安裝於前述第2電路基板之前述第2電路元件；以及第3引腳，係連接在安裝於前述第1電路基板之前述第1電路元件及安裝於前述第2電路基板之前述第2電路元件之兩 方。
  3. 如申請專利範圍第2項之電路裝置，其中，具備以披覆前述第2電路元件之方式形成在前述第2電路基板上面的密封樹脂，前述第1引腳及前述第2引腳之端部係貫穿前述密封樹脂而導出至外部，而前述第3引腳之端部係位在前述密封樹脂之內部。
  4. 如申請專利範圍第2項之電路裝置，其中，安裝於前述第1電路基板之前述第1電路元件係包含功率電晶體，安裝於前述第2電路基板之前述第2電路元件係包含產生用以控制前述功率電晶體之控制信號的控制元件，前述控制信號係經由前述第3引腳供給至前述功率電晶體。
  5. 一種電路裝置，係具備：盒材；第1電路基板，係組入前述盒材，並且在表面形成有第1導電圖案；第2電路基板，係與前述第1電路基板重疊並組入至前述盒材，並且在表面形成有第2導電圖案；第1電路元件，係安裝在前述第1電路基板並與前述第1導電圖案電性連接；第2電路元件，係安裝在前述第2電路基板並與前述第2導電圖案電性連接；密封樹脂，係以密封前述第2電路元件之方式形成 在前述第2電路基板之表面；中空部，設置在前述第1電路基板與前述第2電路基板之間；以及引腳，一端連接在前述第1電路基板表面的前述第1導電圖案，並貫穿設於前述第2電路基板之貫穿孔而使另一端導出至外部；其中，前述引腳係包含：第1引腳，係與安裝於前述第2電路基板上表面的前述第2電路元件電性連接；第2引腳，係未與安裝於前述第2電路基板之前述第2電路元件電性連接；在前述第1引腳與前述第2電路基板之前述貫穿孔的間隙填充有接合材，且在前述第2引腳與前述貫穿孔的間隙亦填充有接合材。
  6. 如申請專利範圍第5項之電路裝置，其中，填充在前述第1引腳與前述貫穿孔的間隙及前述第2引腳與前述貫穿孔的間隙之前述接合材皆係為銲料。
  7. 如申請專利範圍第5項之電路裝置，其中，在前述第2電路基板之前述貫穿孔的周邊部設置有由前述第2導電圖案所構成之銲墊。
  8. 一種電路裝置之製造方法，係具備：將在表面組入有第1導電圖案及第1電路元件、並且在由前述第1導電圖案所構成之銲墊固著有引腳之第1電路基板組入盒材的步驟；將在表面組入有第2導電圖案及第2電路元件、且形成有貫穿孔之第2電路基板以使前述引腳貫穿前述 貫穿孔之方式組入前述盒材的步驟；以及以披覆前述第2導電圖案及前述第2電路元件之方式，將密封樹脂形成在前述第2電路基板之表面的步驟；其中，在前述第1電路基板與前述第2電路基板之間形成有中空部；前述引腳係包含：第1引腳，係與安裝於前述第2電路基板上表面的前述第2電路元件電性連接；及第2引腳，係未與安裝於前述第2電路基板之前述第2電路元件電性連接；而在使前述引腳固著之步驟中，係將接合材塗布在前述第1引腳所貫穿之貫穿孔及前述第2引腳所貫穿之貫穿孔的兩方，以塞住前述貫穿孔。
  9. 如申請專利範圍第8項之電路裝置之製造方法，其中，在形成前述密封樹脂之步驟中，前述密封樹脂係在液狀或半固形狀之狀態下塗布於前述第2電路基板之表面後被硬化。
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