(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面が開口した略箱型で、複数の配線導体が配設された絶縁性樹脂成形部と、該絶縁性樹脂成形部の外側を一体的に覆う導電性樹脂成形部とからなる外筐と、該外筐の内部の略中央部に位置する前記配線導体の各一端に設けられた電極部に突起電極が接合された半導体素子と、該半導体素子の背面に接着されたヒートシンクと、前記半導体素子の周囲に充填された封止樹脂とからなることを特徴とする電子回路装置。
【請求項２】
配線導体の各他端は、外筐の端部付近に導出され、コネクタピンを構成していることを特徴とする請求項１記載の電子回路装置。
【請求項３】
外筐は、半導体素子装着部とコネクタピン導出部とを仕切り半導体素子の周囲に充填された封止樹脂のコネクタピン導出部側への流出を防止する導電性樹脂成形部からなる仕切壁が設けられていることを特徴とする請求項２記載の電子回路装置。
【請求項４】
ヒートシンクは金属からなり、半導体素子及び仕切壁に導電性接着剤で接合されていることを特徴とする請求項３記載の電子回路装置。
【請求項５】
ヒートシンクは、半導体素子が接着される面とは反対側の面に複数の溝が形設されていることを特徴とする請求項１または請求項４記載の電子回路装置。
【請求項６】
銅板に配線パターンを形成し、所定の形状に折曲加工する工程と、加工された配線導体を配置した絶縁性樹脂成形部を形成する工程と、絶縁性樹脂成形部の外側に導電性樹脂成形部を一体的に形成して外筐を構成する工程と、突起電極を有する半導体素子の背面にヒートシンクを導電性接着剤で接着する工程と、前記外筐の半導体素子装着部に所定量の封止樹脂を注入し、前記半導体素子をその封止樹脂中に押し込み、前記突起電極を前記配線導体の電極部に超音波溶接する工程とからなることを特徴とする電子回路装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂成形品からなる外筐に半導体素子を内蔵した電子回路装置、特に電力用の電子回路装置およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電気製品の軽薄短小化は時代の流れとなっており、この動向に対応して電気製品の電源回路も小型軽量化、高放熱化、低ノイズ化等が求められている。
図４は、この種の電源回路等に用いられる電力用の電子回路装置を示したもので、高放熱を確保するために、アルミ基板１２の上に絶縁性の樹脂接着剤１３により接着された銅箔をエッチングして配線導体（独立した導体ランドも含む）６を形成した、いわゆる金属基板が使用されている。放熱を必要とする半導体素子１は、回路形成面とは反対側の面が、配線導体６の一つに、空気の泡のないクリーム半田１４により接合され、回路形成面の電極とアルミ基板１２上の他の配線導体６との間がアルミ線１５のワイヤボンディングで接続される。そして、半導体素子１を外界からシールしかつアルミ線１５を機械的に保護するために、絶縁性の封止樹脂５で被覆する。さらに、別の配線導体６上にクリーム半田１４等を用いてピン９ａを有するコネクタ９や、半導体素子１の装着部を覆うシールドケース１６を接合する。このようにして、放熱性と電磁シールド性を持たせたコネクタ付き電子回路装置が構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の構成では、半導体素子１の電極数が多くなると、アルミ線１５を引き出す配線導体６を確保するためのスペースが大きくなるという問題があった。
【０００４】
また、アルミ基板１２に配線導体６を接着する樹脂接着剤１３は剛性が小さいため、半導体素子１と配線導体６とを接続する超音波によるワイヤボンディングの際、配線導体６と樹脂接着剤１３との間で超音波エネルギーが逃げてしまい、接合不良が発生し易い。
【０００５】
また、半導体素子１とアルミ線１５を保護するための封止樹脂５は、液体の状態で塗布するが、粘度のばらつきにより広がる面積が異なり、他の部品を接合する電極に被って、半田付け不良が発生するという問題もあった。
【０００６】
さらに、半導体素子１はシールドケース１６で覆われているが、コネクタ９の部分は露出されているため、コネクタ部分より電磁ノイズが入り込み、半導体素子１が誤動作するという問題もあった。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するもので、半導体素子と配線導体との信頼性の高い電気的接続を得るとともに、その電気的接続のためのスペースを小さくして小型化を図り、また、封止樹脂を適切な範囲に塗布するとともに、確実な電磁シールド効果を得る構造を備えた電子回路装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の電子回路装置は、一面が開口した略箱型で、複数の配線導体が配設された絶縁性樹脂成形部と、該絶縁性樹脂成形部の外側を一体的に覆う導電性樹脂成形部とからなる外筐と、該外筐の内部の略中央部に位置する前記配線導体の各一端に設けられた電極部に突起電極が接合された半導体素子と、該半導体素子の背面に接着されたヒートシンクと、前記半導体素子の周囲に充填された封止樹脂とからなることを特徴とするものである。
【０００９】
また、配線導体の各他端は、外筐の端部付近に導出されて、コネクタピンを構成している。
【００１０】
また、外筐は、半導体素子装着部とコネクタピン導出部とを仕切り半導体素子の周囲に充填された封止樹脂のコネクタピン導出部側への流出を防止する導電性樹脂成形部からなる仕切壁が設けられている。
【００１１】
また、ヒートシンクは金属からなり、半導体素子及び仕切壁に導電性接着剤で接合されており、半導体素子が接着される面とは反対側の面には複数の溝が形設されている。
【００１２】
さらに、本発明の電子回路装置の製造方法は、銅板に配線パターンを形成し、所定の形状に折曲加工する工程と、加工された配線導体を配置した絶縁性樹脂成形部を形成する工程と、絶縁性樹脂成形部の外側に導電性樹脂成形部を一体的に形成して外筐を構成する工程と、突起電極を有する半導体素子の背面にヒートシンクを導電性接着剤で接着する工程と、前記外筐の半導体素子装着部に所定量の封止樹脂を注入し、前記半導体素子をその封止樹脂中に押し込み、前記突起電極を前記配線導体の電極部に超音波溶接する工程とからなることを特徴とするものである。
【００１３】
上記構成の電子回路装置及びその製造方法によれば、剛性の大きい樹脂成形品からなる外筐に確実に固定された配線導体に、突起電極を有する半導体素子をフェースダウン方式で超音波溶接により接合するので、超音波エネルギーを効率よく吸収して、確実な接合が達成されるとともに、電極接合に要するスペースが小さくて済む。また、外筐の外部が導電部で覆われ、かつ半導体素子の背面には金属からなるヒートシンクが接着されて外筐の開口部の大部分を覆っているので確実な電磁シールド効果を得ることができる。さらに、半導体素子の装着部の周囲には仕切壁が設けられているので、半導体素子の周囲に充填される封止樹脂はコネクタピン側へ流出することはない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施の形態における電子回路装置の構成を示したもので、１は半導体素子、２は半導体素子１の電極パッド部に設けた突起電極（バンプ）、３は導電性接着剤、４はアルミニウムからなるヒートシンクで、半導体素子１と導電性接着剤３により接着され、その反対側の面には複数の溝４ａが形設されている。５は半導体素子１の周囲に充填された封止樹脂である。
【００１６】
６は配線導体であり、絶縁性樹脂成形部７に配設されている。８は絶縁性樹脂成形部７の外側に一体的に形成された導電性樹脂成形部である。絶縁性樹脂成形部７及び導電性樹脂成形部８は、一面が開口した略箱型の外筐を構成している。外筐の内部の中央部に配線導体６の各一端部を位置させ、半導体素子１の突起電極２を接合する電極部６ａを形成している。配線導体６の各他端部は、外筐の端部付近に導出し、コネクタピン６ｂを形成している。半導体素子装着部とコネクタピン導出部との間には、導電性樹脂成形部からなる仕切壁８ａを設けており、これにより半導体素子１の周囲に充填する封止樹脂５がコネクタピン６ｂ側へ流出するのを防止するようにしている。なお、仕切壁８ａとヒートシンク４との間は導電性接着剤３でつながれており、電気的に導通している。
【００１７】
次に、本実施の形態における電子回路装置の製造方法を、図２を参照して説明する。まず工程(1)として、銅板あるいは銅箔をエッチングまたはプレス加工して配線導体６の回路パターンを形成する。工程(2)では、回路パターンが形成された配線導体６を所定の形状に折曲加工する。なお、１０は配線導体６がばらばらに分解しないように互いにつないでおくつなぎ部で、後で切断する。
【００１８】
工程(3)では、折曲加工された配線導体６を一次成形金型を用いて絶縁性樹脂で成形し、絶縁性樹脂成形部７を形成する。ここで、各配線導体６は絶縁性樹脂成形部７により固着されたので、工程(4)として、つなぎ部１０を切断する。さらに、工程(5)として、絶縁性樹脂成形部７の外部を一体的に覆って電磁シールドを形成するとともにコネクタ９部を形成するために、二次成形金型を用いて導電性樹脂による導電性樹脂成形部８を形成する。この導電性樹脂成形部８は配線導体６とは接触しない。次いで、工程(6)では、半導体素子１の装着部に液状の封止樹脂５を所定量注入する。
【００１９】
一方、工程(7)として、実装する半導体素子１を用意し、工程(8)で、半導体素子１の電極パッド部に突起電極（バンプ）２を形成する。さらに、工程(9)として、半導体素子１の回路形成面とは反対側の面（背面という）にアルミニウム製のヒートシンク４を導電性接着剤３で接着する。接着する際は、接着剤中の気泡が問題となるため、減圧雰囲気中で脱泡し、接着及び硬化を実施する。
【００２０】
次に、工程(10)として、工程(6)で外筐に注入した封止樹脂５の中に、ヒートシンク４の部分を超音波ヘッドが吸着した半導体素子１を位置合わせして押し込み、超音波を印加しながら突起電極２と配線導体６の電極部６ａとを圧接する。このとき、液状の封止樹脂５は押し込まれた半導体素子１により排除され、突起電極２と配線導体６間の樹脂も排除されて、金属間結合が実現する。封止樹脂５は加熱硬化される。最後に、ヒートシンク４と仕切壁８ａとの間の導通を確保するため導電性接着剤３が塗布、硬化され、図１に示す電子回路装置が完成する。
【００２１】
先にも説明したように、半導体素子１の突起電極２と配線導体６との接合には超音波溶接が適用される。したがって、配線導体６が剛性の大きい支持体にしっかり固定されていなければならない。特に、超音波の印加によって突起電極２が微細振動をするが、それにつれて同一方向に配線導体６が振動しては超音波エネルギーの損失が生ずることになる。
【００２２】
樹脂成形品に組み込まれた配線導体６は、機械的に堅固に固着されてはいるが、さらに、図３に示したように、超音波の印加方向１１に対して直角方向に、配線導体６に凸部１２や凹部１３、曲げ部１４等を形成しておくことにより、配線導体６は絶縁性樹脂成形部７に、より堅固に固着されることになる。
【００２３】
また、超音波ヘッドが吸着するヒートシンク４に形成した、放熱面積を広くするための複数の溝４ａも、超音波の印加方向１１に対して直角方向に形成することにより、ヘッドとの滑りをなくし、接合部に対して超音波エネルギーを効率よく伝達することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、剛性の大きい樹脂成形品からなる外筐に確実に固定された配線導体に、突起電極を有する半導体素子をフェースダウン方式で超音波溶接により接合するので、超音波エネルギーを効率よく伝達して確実な接合を達成することができ、しかも、電極接合に要するスペースが小さくて済むので、小型化を図ることができる。また、外筐の外部が導電部で覆われ、かつ半導体素子の背面には金属からなるヒートシンクが接着されて外筐の開口部の大部分を覆っているので確実な電磁シールド効果を得ることができる。さらに、半導体素子の装着部の周囲には仕切壁が設けられているので、半導体素子の周囲に充填される封止樹脂はコネクタピン側へ流出することはないなど、種々の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における電子回路装置の断面図及び平面図
【図２】本発明の一実施の形態における電子回路装置の製造方法を示す工程断面図
【図３】本発明の樹脂成形品に組み込まれて堅固に固着される配線導体の形状例を示す図
【図４】従来の電子回路装置の断面図
【符号の説明】
１  半導体素子
２  突起電極
３  導電性接着剤
４  ヒートシンク
５  封止樹脂
６  配線導体
６ａ  電極部
６ｂ  コネクタピン
７  絶縁性樹脂成形部
８  導電性樹脂成形部
８ａ  仕切壁
９  コネクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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