(57)【要約】【課題】素子の特性や接続信頼性に悪影響を与えずに、封止樹脂の剥離やクラックの発生を抑制できる電子制御装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】回路基板と、回路基板が搭載されたヒートシンクと、回路基板と電気的に接続されたリードと、回路基板及び回路基板とリードとの接続部を被覆し、リードの一部及びヒートシンクの一部が外部に露出するように、封止樹脂を配置してなる封止樹脂部と、を備える電子制御装置であって、回路基板の表面及びヒートシンクの表面の少なくとも一方の、封止樹脂部と接する部位の少なくとも一部が、粗化処理されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路を構成する素子が実装された回路基板と、
前記回路基板が搭載され、前記素子の熱を放熱する放熱部材と、
前記回路基板と電気的に接続された外部接続端子と、
前記回路基板及び前記回路基板と前記外部接続端子との接続部位を被覆し、前記外部接続端子の一部を外部に露出するように、封止樹脂を配置してなる封止樹脂部と、を備える電子制御装置であって、
前記回路基板の表面及び前記放熱部材の表面の少なくとも一方であって、前記封止樹脂と接する部位の少なくとも一部が、粗化処理されていることを特徴とする電子制御装置。
【請求項２】
前記放熱部材は、その一部が前記封止樹脂部の外部に露出されていることを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。
【請求項３】
前記放熱部材の回路基板搭載面の裏面において、周縁部位が前記封止樹脂によって被覆され、前記周縁部位に囲まれる中央部位が外部に露出されていることを特徴とする請求項２に記載の電子制御装置。
【請求項４】
前記放熱部材の回路基板搭載面の裏面において、前記中央部位の面積が前記周縁部位の面積よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の電子制御装置。
【請求項５】
前記封止樹脂と前記放熱部材の線膨張係数差は、前記回路基板と前記放熱部材、及び、前記回路基板と前記封止樹脂のそれぞれの線膨張係数差よりも小さいことを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の電子制御装置。
【請求項６】
前記粗化処理は、表面粗さが比表面積で１．８以上となるようにされていることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の電子制御装置。
【請求項７】
前記粗化処理は、表面粗さが比表面積で２．３以上となるようにされていることを特徴とする請求項６に記載の電子制御装置。
【請求項８】
前記粗化処理は、表面粗さが比表面積で３．５以下となるようにされていることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の電子制御装置。
【請求項９】
前記回路基板は、セラミック基板からなることを特徴とする請求項１〜８いずれか１項に記載の電子制御装置。
【請求項１０】
少なくとも前記粗化処理された部位が、その構成材料よりも前記封止樹脂との密着力が高い高分子材料によって被覆されていることを特徴とする請求項１〜９いずれか１項に記載の電子制御装置。
【請求項１１】
前記高分子材料は、ポリアミドであることを特徴とする請求項１０に記載の電子制御装置。
【請求項１２】
回路を構成する素子が実装された回路基板と、前記素子の熱を放熱する放熱部材を準備する準備工程と、
前記放熱部材上に前記回路基板を搭載するとともに、前記回路基板と外部接続端子とを電気的に接続する接続工程と、
前記外部接続端子の一部が外部に露出するように、前記回路基板及び前記回路基板と前記外部接続端子との接続部位を封止樹脂によって一体的にモールドするモールド工程と、を含む電子制御装置の製造方法であって、
前記モールド工程の前に、回路基板の表面及び前記放熱部材の表面の少なくとも一方であって、前記モールド工程において前記封止樹脂と接する部位の少なくとも一部を、前記封止樹脂との密着性を向上すべく改質処理することを特徴とする電子制御装置の製造方法。
【請求項１３】
前記モールド工程において、前記放熱部材の一部も外部に露出するように前記封止樹脂によってモールドすることを特徴とする請求項１２に記載の電子制御装置の製造方法。
【請求項１４】
前記改質処理として、前記準備工程において少なくとも粗化処理することを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の電子制御装置の製造方法。
【請求項１５】
前記接続工程後、前記モールド工程の前に、前記モールド工程において前記封止樹脂と接する部位のうち、少なくとも前記粗化処理された表面を洗浄することを特徴とする請求項１４に記載の電子制御装置の製造方法。
【請求項１６】
前記接続工程後、前記モールド工程の前に、前記モールド工程において前記封止樹脂と接する部位のうち、少なくとも前記粗化処理された表面に、その構成材料よりも前記封止樹脂との密着力が高い高分子材料を、前記素子の特性及び接続信頼性に影響を与えない極性の低い溶媒を用いて塗布することを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載の電子制御装置の製造方法。
【請求項１７】
前記高分子材料としてポリアミドを用い、前記溶剤として、ジエチレングリコールジメチルエーテルを用いることを特徴とする請求項１６に記載の電子制御装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子制御装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば車両のエンジンルームやトランスミッションなどの厳しい環境（搭載性、耐熱性、耐オイル性等）に配置され、エンジン、自動変速機等の制御を行う電子制御装置として、例えば特許文献１に示される構造が提案されている。
【０００３】
特許文献１（特に図８参照）に示される電子制御装置（樹脂モールドモジュール）は、はんだや導電性接着剤などの導電性材料を介して電子部品が実装された回路基板（配線基板）と外部接続端子（端子）とが、ワイヤを介して電気的に接続された状態で、外部接続端子の一部を除いて、回路基板及び外部接続端子が一括して封止樹脂（封止材）によりモールドされた所謂フルモールド構造となっている。そして、電子部品と配線基板の表面が、封止樹脂及び導電性材料よりも低弾性率を有する絶縁性材料で被覆されている。この絶縁性材料によって、封止樹脂の剥離やクラックの発生を抑制するようにしている。
【特許文献１】特開２００６−４１０７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、絶縁性材料を電子部品や配線基板の表面を絶縁性材料で被覆するに当たっては、ポリアミドやポリイミドなどの絶縁性材料を溶剤で希釈し、ディスペンサー等で塗布することとなるが、溶剤として用いる溶媒の種類によっては素子の特性や接続信頼性に悪影響を与えることがある。例えば、ポリアミドを希釈する溶剤としては一般的に極性の高い溶媒が用いられるが、このような溶媒は、導電性材料としての導電性接着剤（例えば銀ペースト）に含まれる樹脂成分（例えば有機バインダー）を膨潤させ、溶解するので、接続抵抗が上昇する恐れがある。また、導電性材料としてのはんだは溶媒に侵されないが、例えばタンタルコンデンサなどの素子を保護する樹脂（パッケージ）を膨潤させ、溶解するので、素子の特性に悪影響を与える恐れがある。
【０００５】
また、例えば回路基板は一般的に反りを有しているので、溶剤で希釈された絶縁性材料を回路基板表面に塗布した際に、回路基板表面の凸部分において絶縁性材料のひけが生じ、被覆されない部分が生じることがある。すなわち、絶縁性材料によって、封止樹脂の剥離やクラックの発生を抑制する効果が十分に発揮されない恐れがある。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑み、素子の特性や接続信頼性に悪影響を与えずに、封止樹脂の剥離やクラックの発生を抑制できる電子制御装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、回路を構成する素子が実装された回路基板と、回路基板が搭載され、素子の熱を放熱する放熱部材と、回路基板と電気的に接続された外部接続端子と、回路基板及び回路基板と外部接続端子との接続部位を被覆し、外部接続端子の一部を外部に露出するように、封止樹脂を配置してなる封止樹脂部と、を備える電子制御装置であって、回路基板の表面及び放熱部材の表面の少なくとも一方の、封止樹脂と接する部位の少なくとも一部が、粗化処理されていることを特徴とする。
【０００８】
このように本発明によれば、回路基板の表面及び放熱部材の表面の少なくとも一方であって、封止樹脂と接する部位の少なくとも一部が粗化処理され、封止樹脂との接触面積が向上されている。また、粗化状態（表面粗さ）によっては、アンカー効果も期待できる。したがって、素子の特性や接続信頼性に悪影響を与えずに、封止樹脂の剥離やクラックの発生を抑制することができる。また、回路基板が放熱部材上に搭載されているので、放熱性を向上することができる。
【０００９】
請求項１に記載の発明は、フルモールド構造の電子制御装置にも適用される。フルモールド構造の場合、外部接続端子の一部や、例えば外部接続端子とともにリードフレームの一部として構成され、回路基板が搭載された放熱部材の一部であって、電子制御装置を他部材に固定するためのフランジのみが、封止樹脂部の外部に露出される。したがって、放熱性が低い。熱伝導率の高い材料からなるリードフレーム（外部接続端子）を用いることで放熱性を向上することもできるが、このような材料は一般的にコストが高い。
【００１０】
そこで、請求項１に記載の発明においては、請求項２に記載のように、放熱部材の一部が封止樹脂部の外部に露出された構成とすることが好ましい。このような構成（所謂ハーフモールド構造）とすると、素子の熱を放熱部材から封止樹脂部の外部に直接放熱することができるので、熱伝導性に優れたコストの高い材料を用いなくとも、放熱性を向上することができる。
【００１１】
なお、ハーフモールド構造の場合、放熱部材の一部が封止樹脂部から外部に露出され、放熱部材と封止樹脂との接触面の一部も外部に露出されるので、フルモールド構造に比べて封止樹脂部による放熱部材の保持力が小さい。したがって、封止樹脂の剥離やクラックが生じやすくなることが考えられる。封止樹脂のクラックや剥離を防ぐために、封止樹脂、放熱部材、及び回路基板の構成材料として、線膨張係数が互いに近い値のものを選択することも考えられるが、このような線膨張係数の合わせこみは、コストの大幅な増加を招くこととなる。これに対し、請求項２に記載の発明においては、粗化処理によって封止樹脂との密着力を高めているので、封止樹脂の剥離やクラックの発生が抑制され、放熱性が向上された電子制御装置を安価で構成することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明においては、請求項３に記載のように、放熱部材の回路基板搭載面の裏面において、周縁部位が封止樹脂によって被覆され、周縁部位に囲まれる中央部位が外部に露出された構成とすると良い。これによれば、周縁部位に配置された封止樹脂によって放熱部材の保持力が高まり、ハーフモールド構造において、少なくとも放熱部材に対する封止樹脂の耐剥離性を向上することができる。特に請求項４に記載のように、放熱部材の回路基板搭載面の裏面において、中央部位の面積が周縁部位の面積よりも大きい構成とすると、放熱性を極端に損なうことなく、耐剥離性を向上することができる。
【００１３】
ハーフモールド構造においては、放熱部材と封止樹脂との接触面の一部も外部に露出されるので、外部に露出された接触面を始点として剥離が生じやすい。すなわち、封止樹脂と放熱部材との間で剥離が生じやすい。そこで、請求項１〜４いずれか１項に記載の発明においては、請求項５に記載のように、封止樹脂と放熱部材の線膨張係数差が、回路基板と放熱部材、及び、回路基板と封止樹脂のそれぞれの線膨張係数差よりも小さくされた構成とすると、耐剥離性を向上することができる。
【００１４】
請求項１〜５いずれか１項に記載の発明においては、請求項６に記載のように、表面粗さが比表面積で１．８以上となるように粗化処理された構成とすると良く、より好ましくは請求項７に記載のように、表面粗さが比表面積で２．３以上となるように粗化処理された構成とすると良い。表面粗さが比表面積で１．８未満においては、比表面積に対する密着力の変化量が大きく、比表面積のばらつきによって封止樹脂の剥離やクラックの発生にもばらつきが生じる。これに対し、表面粗さが比表面積で１．８以上とすると、品質を安定化させることができる。また、封止樹脂との密着力を効果的に高めることができる。このことは、本発明者によって確認されている。
【００１５】
なお、表面粗さが比表面積で３．５を超えると、比表面積に対する密着力の変化が殆ど無くなり、比表面積を大きくするほど加工コストが増大する。また、比表面積を大きくしすぎると、回路基板や放熱部材の強度が低下することも考えられる。したがって、請求項６又は請求項７に記載の発明においては、請求項８に記載のように、表面粗さが比表面積で３．５以下となるように粗化処理された構成とすると良い。
【００１６】
請求項１〜８いずれか１項に記載の発明においては、請求項９に記載のように、回路基板として、セラミック基板を採用することが好ましい。これによれば、樹脂基板（例えば１Ｗ／ｍＫ程度）に比べて熱伝導率が高い（例えば１０Ｗ／ｍＫ以上）ので、放熱性を向上することができる。また、樹脂基板に比べて耐熱性が高いので、温度負荷の大きい環境下での信頼性を向上することができる。
【００１７】
請求項１〜９いずれか１項に記載の発明においては、請求項１０に記載のように、少なくとも粗化処理された部位が、その構成材料よりも封止樹脂との密着力が高い高分子材料によって被覆された構成としても良い。これによれば、粗化処理された部位が封止樹脂と直接的に接触しないものの、封止樹脂との密着力が高い高分子材料（所謂カップリング材）による効果と、高分子材料を塗布する際に、粗化処理された部位が高分子材料のひけを抑制する効果とによって、封止樹脂の剥離やクラックの発生が抑制された構成とすることができる。なお、高分子材料の塗布に当たっては、後述するように、素子の特性や接続信頼性に悪影響を与えない極性の低い溶媒を選択して高分子材料を希釈するので、高分子材料によって被覆された構成でありながら、素子の特性や接続信頼性の低下を抑制することができる。特に請求項１１に記載のように、高分子材料としてポリアミドを用いると、封止樹脂の剥離やクラックの発生が効果的に抑制された電子制御装置を安価で構成することができる。
【００１８】
次に、上記目的を達成するために請求項１２に記載の発明は、回路を構成する素子が実装された回路基板と素子の熱を放熱する放熱部材を準備する準備工程と、放熱部材上に回路基板を搭載するとともに、回路基板と外部接続端子とを電気的に接続する接続工程と、外部接続端子の一部が外部に露出するように、回路基板及び回路基板と外部接続端子との接続部位を封止樹脂によって一体的にモールドするモールド工程と、を含む電子制御装置の製造方法であって、モールド工程の前に、回路基板の表面及び放熱部材の表面の少なくとも一方の、モールド工程において封止樹脂と接する部位の少なくとも一部を、封止樹脂との密着性を向上すべく改質処理することを特徴とする。
【００１９】
このように本発明によれば、モールド工程の前に、回路基板の表面及び放熱部材の表面の少なくとも一方に、封止樹脂との密着性を向上すべく改質処理を行うので、請求項１に記載の発明のように、素子の特性や接続信頼性に悪影響を与えずに、封止樹脂の剥離やクラックの発生が抑制され、放熱性が向上された電子制御装置を構成することができる。
【００２０】
請求項１２に記載の発明は、フルモールド構造の電子制御装置の製造にも適用できるが、請求項１３に記載のように、モールド工程において、放熱部材の一部も外部に露出するように封止樹脂によってモールドすることで、ハーフモールド構造の電子制御装置を製造することができる。
【００２１】
なお、請求項１２又は請求項１３に記載の発明においては、例えば請求項１４に記載のように、改質処理として、準備工程において少なくとも粗化処理することが好ましい。このような粗化処理としては、サンドブラスト処理、エッチング処理などがある。また、粗化処理以外にも、加工材料に応じて封止樹脂との密着性を高める公知の表面改質処理を採用することができる。例えば、ＵＶオゾン処理、コロナ処理、プラズマ処理（粗化処理以外）、電子線処理などによる、表面の活性化を採用することもできる。
【００２２】
請求項１４に記載の発明においては、請求項１５に記載のように、接続工程後、モールド工程の前に、モールド工程において封止樹脂と接する部位のうち、少なくとも粗化処理された表面を洗浄することが好ましい。このようにモールド工程の直前に、粗化処理された表面に付着した不要な異物（前工程の接着剤など）を洗浄によって除去すると、封止樹脂との密着性をより向上することができる。
【００２３】
また、請求項１４又は請求項１５に記載の発明においては、請求項１６に記載のように、接続工程後、モールド工程の前に、モールド工程において封止樹脂と接する部位のうち、少なくとも粗化処理された表面に、その構成材料よりも封止樹脂との密着力が高い高分子材料を、素子の特性及び接続信頼性に影響を与えない極性の低い溶媒を用いて塗布することが好ましい。これよれば、素子の特性や接続信頼性に悪影響を与えることなく、封止樹脂との密着性をより向上することができる。また、高分子材料を希釈する溶剤によって、粗化処理された表面に付着した不要な異物（前工程の接着剤など）を溶解することも可能であり、これによって封止樹脂との密着性をより向上することができる。なお、素子の特性及び接続信頼性に影響を与えない極性の低い溶媒とは、素子を保護する樹脂（パッケージ）を膨潤・溶解せず、導電性材料としての導電性接着剤（例えば銀ペースト）に含まれる樹脂成分を膨潤・溶解しない極性の低い溶媒である。具体的には、請求項１７に記載のように、高分子材料としてポリアミドを用い、溶剤としてジエチレングリコールジメチルエーテルを用いると良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る電子制御装置の概略構成を示す、ヒートシンク側から見た平面図である。図２は、図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。図１においては、便宜上、封止樹脂部に埋設された部分を破線で示している。なお、本実施形態に係る電子制御装置は、車載用の電子制御装置として好適である。具体的には、自動変速機の電子制御装置として、自動変速機の内部に配置されたバルブボディ内に、ソレノイドバルブや各種センサ等ともに一体化されたモジュールとして取り付けられる。
【００２５】
図１及び図２に示すように、電子制御装置１００は、回路基板１１０と、回路基板１１０が搭載されたヒートシンク１２０と、回路基板１１０と電気的に接続されたリード１３０と、回路基板１１０及び回路基板１１０とリード１３０との接続部を被覆し、ヒートシンク１２０の一部及びリード１３０の一部を外部に露出するように、封止樹脂を配置してなる封止樹脂部１４０と、を含んでいる。
【００２６】
回路基板１１０は、セラミックや樹脂などの基材に配線パターン（図示略）を配置してなる配線基板１１１に対し、配線パターンとともに回路を構成するマイコン、ＩＣ、抵抗、コンデンサなどの素子１１２を実装してなるものである。配線基板１１１の構成は、特に限定されるものではない。例えば樹脂基板を採用することも可能であるが、本実施形態においては、アルミナを基材とする平面正方形（一辺３５ｍｍ）のセラミック多層基板（広義にはセラミック基板）を採用している。セラミック多層基板は、一般的な樹脂基板の熱伝導率（例えば１Ｗ／ｍＫ程度）に比べて熱伝導率が高い（例えば１０Ｗ／ｍＫ以上）ので、放熱性を向上することができる。また、一般的な樹脂基板の線膨張係数（例えば９〜１７ｐｐｍ／℃）よりも線膨張係数が小さく（例えば５〜７ｐｐｍ／℃）、素子１１２の線膨張係数（例えば３〜１０ｐｐｍ／℃）との差を樹脂基板よりも小さくすることが可能であるので、回路基板１１０に対する素子１１２の接続信頼性を向上することができる。さらに、樹脂基板に比べて耐熱性が高く、温度負荷の大きい環境下での信頼性を向上することができる。
【００２７】
配線基板１１１に対する素子１１２の実装方法も特に限定されるものではない。素子１１２を配線基板１１１のランド（図示略）と電気的且つ機械的に接続する導電性材料としては、はんだや銀ペーストなどの導電性接着剤を用いることができる。本実施形態に示す素子１１２は、配線基板１１１の表面に設けられたランドに対し、はんだ（例えば、銀：３％、銅：０．５％、錫：９６．５％の鉛フリーはんだ）を介して接続されている。導電性材料としてはんだを用いると、銀ペーストなどの導電性接着剤よりも放熱性の点で有利である。これに対し、導電性接着剤を用いると、はんだのように洗浄が不要であるので、製造工程を簡素化し、コストを低減することができる。
【００２８】
素子１１２は、回路基板１１０の一面側にのみ実装され、回路基板１１０は、素子１１２の実装されない下面を接着層１５０との接触面としてヒートシンク１２０に接着固定されている。接着層１５０を構成する接着剤としては、回路基板１１０をヒートシンク１２０に接着固定でき、使用環境下で要求される特性（例えば耐熱性）をもつものであれば採用することができる。好ましくは、耐熱性を有し、熱伝導率が高く、回路基板１１０を所定位置に保持しつつ、応力を緩和（素子１１２の接合部の接続信頼性を向上）できる適度な弾性率を有するものを採用すると良い。本実施形態においては、熱伝導率２．０〜２．５Ｗ／ｍＫ、室温の弾性率が５〜２０ＭＰaのシリコン系の接着剤を採用している。なお、本実施形態においては、回路基板１１０の接着層１５０との接触面に素子１１２が実装されない例を示したが、接着層１５０との接触面に厚膜抵抗体を設けた構成としても良いし、ヒートシンク１２０に凹部を設けることで、マイコンなどの素子１１２が実装された構成としても良い。
【００２９】
ヒートシンク１２０は、配線基板１１１に実装された素子１１２の熱を電子制御装置１００の外部に放熱するためのものであり、特許請求の範囲に記載の放熱部材に相当する。具体的には、回路基板１１０が接着固定されるように平板状であって、回路基板１１０よりも放熱性に優れるものであれば採用することができる。好ましくは、より放熱性に優れる（熱伝導率が高い）もの、線膨張係数が回路基板１１０及び封止樹脂部１４０と近いもの、弾性率が小さいものを採用すると良い。本実施形態においては、熱伝導率が６０〜７０Ｗ／ｍＫ、線膨張係数が約１２ｐｐｍ／℃、弾性率が２１０ＧＰａ程度の鉄を採用している。このように、線膨張係数が、回路基板１１０（約７ｐｐｍ／℃）と封止樹脂部１４０（約１１ｐｐｍ／℃）に近いものを採用すると、温度変化に伴い、線膨張係数差に基づいて生じる応力を低減し、封止樹脂部１４０を構成する封止樹脂の剥離やクラックの発生を低減することができる。また、ヒートシンク１２０の一部（本実施形態においては、回路基板１１０との対向面の裏面）が封止樹脂部１４０の外部に露出されているので、熱伝導率がそれほど高くなく、安価な材料である鉄を採用することができる。
【００３０】
ヒートシンク１２０の大きさや形状は特に限定されるものではない。回路基板１１０の厚さ方向に対して垂直な方向において、回路基板１１０と面積が等しくても良いし、異なる（大きい或いは小さい）ものでも良い。形状も回路基板１１０と同じでも良いし、異なるものでも良い。本実施形態においては、ヒートシンク１２０上に回路基板１１０の下面が完全に配置されるように、回路基板１１０よりも大きな平面正方形（一辺４０ｍｍ）とされている。このような構成とすると、ヒートシンク１２０を基準として、回路基板１１０をヒートシンク１２０上に位置決め配置しやすい。また、回路基板１１０からの熱を効率よく放熱することができる。
【００３１】
リード１３０は、回路基板１１０に構成された回路と外部（例えば外部ＥＣＵ）とを電気的に接続するものであり、特許請求の範囲に記載の外部接続端子に相当する。本実施形態に係るリード１３０は、図１及び図２に示すように、ワイヤ１３１（例えばアルミニウムワイヤ）によって、回路基板１１０に形成された配線パターンの端部のパッド（図示略）と電気的に接続されている。なお、リード１３０は、ワイヤ１３１を用いずに、例えばはんだバンプなどで回路基板１１０と電気的に接続されても良い。
【００３２】
封止樹脂部１４０は、少なくとも、回路基板１１０、及び、回路基板１１０とリード１３０との接続部位を被覆・保護するものである。本実施形態においては、回路基板１１０、ヒートシンク１２０の一部、及びリード１３０の一部を一体的に被覆している。そして、ヒートシンク１２０の一部、より詳しくは回路基板１１０との対向面と側面が封止樹脂部１４０によって保持され、回路基板１１０との対向面の裏面全てが封止樹脂部１４０の外部に露出されたハーフモールド構造となっている。このような構造とすると、ヒートシンク１２０から、封止樹脂部１４０を介さずに直接外部へ放熱できるので、放熱性をより向上することができる。
【００３３】
封止樹脂部１４０の構成材料としては、使用環境下において、回路基板１１０、及び、回路基板１１０とリード１３０との接続部位を被覆・保護できるものであれば採用することができる。例えば線膨張係数が８〜１２ｐｐｍ／℃、室温の弾性率が１２〜２５ＧＰaの熱硬化性樹脂を採用することができ、本実施形態においては線膨張係数が約１１ｐｐｍ／℃のエポキシ系樹脂を採用している。また、回路基板１１０の厚さ方向に対して垂直な方向において、一辺５０ｍｍの平面正方形とされている。
【００３４】
次に、このように構成される電子制御装置１００の特徴部分の構造及び効果について説明する。図３は、図１において、特徴部分を示す拡大断面図である。図３においては、便宜上、回路基板表面のソルダレジストを省略して図示している。
【００３５】
本実施形態に係る電子制御装置１００は、図３に示すように、回路基板１１０（配線基板１１１）の表面及びヒートシンク１２０の表面のうち、封止樹脂部１４０と接する部位全面が粗化処理されて、多数の凹凸部１１３，１２１が形成されている。なお、図３に示す符号１１４は、配線基板１１１に形成されたパッドである。
【００３６】
このように、配線基板１１１及びヒートシンク１２０において、封止樹脂部１４０と接する部位が粗化処理されて凹凸部１１３，１２１が形成された構成とすると、配線基板１１１と封止樹脂部１４０との接触面積、ヒートシンク１２０と封止樹脂部１４０との接触面積をそれぞれ向上することができる。すなわち、単位面積当たりの表面積（比表面積）をそれぞれ大きくすることができる。また、凹凸部１１３，１２１の粗化状態（表面粗さ）によっては、封止樹脂部１４０に対するアンカー効果を期待することができる。したがって、これらの効果によって配線基板１１１に対する封止樹脂部１４０の密着力（配線基板１１１と封止樹脂部１４０との密着性）、ヒートシンク１２０に対する封止樹脂部１４０の密着力（ヒートシンク１２０と封止樹脂部１４０との密着性）を高めることができるので、従来のように密着力を高めるに当たって素子１１２の特性や接続信頼性に悪影響を与える心配をせずに、封止樹脂部１４０を構成する封止樹脂の剥離やクラックの発生を抑制することができる。なお、本実施形態においては、配線基板１１１及びヒートシンク１２０において、封止樹脂部１４０と接する部位が粗化処理されて凹凸部１１３，１２１がそれぞれ形成された例を示した。しかしながら、配線基板１１１及びヒートシンク１２０の少なくとも一方であって、封止樹脂部１４０と接する部位の少なくとも一部が粗化処理された構成とすれば、粗化処理されない構成に比べて封止樹脂部１４０との密着性を高め、封止樹脂部１４０を構成する封止樹脂の剥離やクラックの発生を抑制することができる。
【００３７】
また、本実施形態においては、図３に示すように、ヒートシンク１２０における、封止樹脂部１４０との接触部位だけでなく、接着層１５０との接触部位にも凹凸部１２１が形成されている。このような構成とすると、ヒートシンク１２０と接着層１５０との間の接着性を高めることができるので、ヒートシンク１２０の一部が封止樹脂部１４０の外部に露出されたハーフモールド構造において、封止樹脂部１４０とともにヒートシンク１２０の保持力を高めることができる。なお、ヒートシンク１２０のうち、封止樹脂部１４０の外部に露出する部位に凹凸部１２１が形成された構成としても良く、このような構成を採用すると、比表面積の増加によって放熱性を多少なりとも向上することができる。
【００３８】
なお、このような凹凸部１１３，１２１は、サンドブラスト処理、エッチング処理（電解エッチング、化学エッチング）などの公知の粗化処理を、粗化される材料に応じて適宜選択することで形成することができる。以下に、凹凸部１１３，１２１を有する電子制御装置１００の製造方法の一例を示す。
【００３９】
先ず、回路基板１１０とヒートシンク１２０を準備する。本実施形態においては、この準備工程において、回路基板１１０及びヒートシンク１２０の表面を例えばエッチング処理によって粗化し、凹凸部１１３，１２１をそれぞれ形成する。なお、回路基板１１０の表面粗化は、配線基板１１１を構成する基材、素子１１２が実装される前の配線基板１１１、及び回路基板１１０のいずれに対してなされても良い。しかしながら、基材に形成する場合、凹凸部１１３上に配置された絶縁膜（例えばソルダレジスト）などによって凹凸が緩和されることも考えられるので、好ましくは、配線基板１１１又は回路基板１１０に粗化処理を実施し、回路基板１１０の状態でその最表面に凹凸部１１３が形成された状態とすると良い。
【００４０】
準備工程終了後、ヒートシンク１２０上に回路基板１１０を接着固定する（すなわち、回路基板１１０とヒートシンク１２０とを熱的に接続する）とともに、回路基板１１０とリード１３０とを電気的に接続する。この接続工程においては、回路基板１１０及びヒートシンク１２０の固定と、回路基板１１０及びリード１３０の接続のいずれを先に実施しても良い。本実施形態においては、回路基板１１０をヒートシンク１２０に接着固定したのち、回路基板１１０とリード１３０とを接続する。
【００４１】
接続工程終了後、後述するモールド工程を実施しても良いが、好ましくはモールド工程の前に、モールド工程において封止樹脂と接する部位のうち、少なくとも粗化処理された表面（凹凸部１１３、１２１）を洗浄すると良い。このような洗浄としては、プラズマ処理による洗浄、ＵＶオゾン法による洗浄などを、素子１１２の特性や接続信頼性を低下させない範囲で、粗化処理された材料に応じて適宜選択して実施することができる。本実施形態においては、プラズマ洗浄を実施する。このようにモールド工程の直前に、粗化処理された表面に付着した不要な異物（例えば接着層１５０を構成する接着剤の揮発成分）を洗浄によって除去すると、例えば異物によって埋められた凹部が回復し、凹凸部１１３，１２１と封止樹脂部１４０との密着性をより向上することができる。
【００４２】
そして、接続工程（又は洗浄）終了後、リード１３０の一部とともにヒートシンク１２０の一部が外部に露出するように、回路基板１１０及び回路基板１１０とリード１３０との接続部位を封止樹脂によって一体的にモールド（トランスファーモールド）する。そして、封止樹脂を硬化させることで、封止樹脂部１４０によるハーフモールド構造の電子制御装置１００が形成される。
【００４３】
次に、本発明者は、粗化処理による密着力向上について確認を行った。図４は、温度と温度変化によって配線基板１１１に生じる応力との関係を示す図である。図５は、表面粗さと密着力との関係を示す図である。
【００４４】
本発明者は、上述した電子制御装置１００において、−４０℃〜１５０℃の冷熱試験を実施し、そのときに配線基板１１１の厚さ方向に対して垂直な方向における角部に生じる応力を測定した。その結果、図４に示すように、配線基板１１１の角部には、最大で約５０ＭＰａの引っ張り応力が−４０℃で生じることが明らかとなった。
【００４５】
また、本発明者は、最大応力の生じた−４０℃において、上述した電子制御装置１００に対し、凹凸部１１３，１２１の比表面積と密着力との関係について確認を行った。なお、比較対象として、凹凸部１１３，１２１がない（粗化処理されていない）以外は上述した電子制御装置１００と同一構成における密着力についても確認を行った。粗化処理されていない配線基板１１１の比表面積は約１．６であり、このときの密着力は約２０ＭＰａ（図５中の白丸）であった。また、粗化処理していないヒートシンク１２０の比表面積も約１．６であり、このときの密着力は約１６ＭＰａであった。これに対し、ヒートシンク１２０の表面を化学エッチングによって粗化処理したところ、図５に示すように、比表面積の増加とともに密着力の向上が確認できた。なお、配線基板１１１についても、粗化処理することによって、ヒートシンク１２０と同様の効果を示すものと考えられる。このように、回路基板１１０及びヒートシンク１２０の少なくとも一方であって、封止樹脂部１４０との接触部位の少なくとも一部が粗化処理された構成とすれば、封止樹脂部１４０との密着性が高まることが明らかとなった。
【００４６】
なお、図５に示すように、表面粗さが比表面積で１．８未満においては、比表面積に対する密着力の変化量が大きいので、粗化程度のばらつき（比表面積のばらつき）によって封止樹脂部１４０を構成する封止樹脂の剥離やクラックの発生にばらつきが生じることが考えられる。このようなばらつきは、品質管理の点で好ましいものではない。これに対し、表面粗さが比表面積で１．８以上となるように粗化処理すると、比表面積が１．８未満と比べて比表面積に対する密着力の変化量（傾き）が小さいので、品質を安定化させることができる。また、比表面積の増加にともなって密着力が増加するので、封止樹脂部１４０との密着性をより高めることができる。より好ましくは、表面粗さが比表面積で２．３以上となるように粗化処理すると、密着力が４０ＭＰａ以上となり、冷熱試験時に配線基板１１１に生じる最大応力に近い値（最大応力に対して８０％以上）となるので、封止樹脂部１４０を構成する封止樹脂の剥離やクラックの発生をより効果的に抑制することができる。なお、ヒートシンク１２０の凹凸部１２１の比表面積を約２．３（密着力を約４０ＭＰａ）とすることで、−４０℃〜１５０℃の冷熱を３０００サイクルかけても、封止樹脂部１４０に剥離やクラックが生じないことが、本発明者によって確認されている。また、図５に示すように、表面粗さが比表面積で３．５を超えると、比表面積に対する密着力の変化が殆ど無くなり（ほぼ飽和状態となり）、比表面積を大きくするほど加工コストが増大する。また、比表面積を大きくしすぎると、回路基板１１０やヒートシンク１２０の強度が低下することも考えられる。したがって、表面粗さが比表面積で３．５を超えないように（３．５以下となるように）粗化処理すると良い。
【００４７】
本実施形態に係る電子制御装置１００のように、回路基板１１０の表面及びヒートシンク１２０の表面の少なくとも一方であって、封止樹脂部１４０を構成する封止樹脂と接する部位の少なくとも一部が粗化処理された構成とすると、素子１１２の特性や接続信頼性に悪影響を与えずに、封止樹脂の剥離やクラックの発生を抑制することができる。
【００４８】
また、回路基板１１０がヒートシンク１２０に接着固定された構成とすると、放熱性を向上することができる。特に、本実施形態に示したように、ヒートシンク１２０の一部が、封止樹脂部１４０の外部に露出されたハーフモールド構造とすると、放熱性をより向上することができる。したがって、熱伝導性に優れたコストの高い材料を用いなくとも良いので、電子制御装置１００のコストを低減することができる。
【００４９】
ハーフモールド構造は、ヒートシンク１２０が封止樹脂部１４０に完全に埋設されたフルモールド構造に比べて、封止樹脂部１４０によるヒートシンク１２０の保持力が小さく、ヒートシンク１２０と封止樹脂部１４０の接触面の一部も外部に露出されるので、封止樹脂の剥離やクラックが生じやすくなることが考えられる。しかしながら、本実施形態に示すように粗化処理された構成とすると、封止樹脂の剥離やクラックの発生が抑制され、放熱性が向上された電子制御装置１００を安価で構成することができる。より好ましくは、本実施形態に示したように、封止樹脂部１４０とヒートシンク１２０の線膨張係数差が、回路基板１１０とヒートシンク１２０、及び、回路基板１１０と封止樹脂部１４０のそれぞれの線膨張係数差よりも小さくされた構成とすると、封止樹脂の剥離を効果的に抑制（耐剥離性をより向上）することができる。
【００５０】
なお、本実施形態においては、回路基板１１０及びヒートシンク１２０の準備工程において粗化処理する例を示した。しかしながら、粗化処理は、モールド工程を実施するまでに実行されれば良い。
【００５１】
また、本実施形態においては、ヒートシンク１２０の一部が封止樹脂部１４０の外部に露出されたハーフモールド構造の一例として、回路基板１１０との対向面と側面（対向面とその裏面除く面）が封止樹脂部１４０によって保持され、回路基板１１０との対向面の裏面全てが封止樹脂部１４０の外部に露出される例を示した。しかしながら、ハーフモールド構造は、上記例に限定されるものではない。例えば、ヒートシンク１２０を保持できる範囲で、側面の一部が露出された構成としても良い。このような構成とすると、放熱性をより向上することができる。また、図６に示すように、ヒートシンク１２０の、回路基板１１０との対向面の裏面において、周縁部位１２２が封止樹脂部１４０によってモールドされ、周縁部位１２２に囲まれる中央部位１２３が外部に露出された構成としても良い。このような構成とすると、回路基板１１０との対向面の裏面の周縁部位１２２を被覆する封止樹脂部１４０によって、ヒートシンク１２０が上下左右から挟まれた形となり、ヒートシンク１２０の保持力を高めることができる。また、ヒートシンク１２０と封止樹脂部１４０との接触面積も増やすことができる。したがって、ヒートシンク１２０に対する封止樹脂部１４０の耐剥離性を向上することができる。図６は、変形例を示す断面図であり、図２に対応している。
【００５２】
なお、図６に例示する構成においては、封止樹脂部１４０によって被覆される周縁部位１２２を大きくするほど、ヒートシンク１２０に対する封止樹脂部１４０の耐剥離性が向上するが、その反面放熱性が損なわれることとなる。そこで、図７に示すように、外部に露出される中央部位１２３の面積を封止樹脂部１４０によって被覆される周縁部位１２２の面積よりも大きい構成とすると良い。このような構成とすると、放熱性を極端に損なうことなく、耐剥離性を向上することができる。図７は、図６に示すヒートシンク１２０の、回路基板１１０との対向面の裏面の模式的な平面図である。
【００５３】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を、図８に基づいて説明する。図８は、第２実施形態に係る電子制御装置において、特徴部分を示す拡大断面図であり、第１実施形態に示した図３に対応している。
【００５４】
第２実施形態に係る電子制御装置は、第１実施形態に示した電子制御装置１００と共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。なお、第１実施形態に示した要素と同一の要素には、同一の符号を付与するものとする。
【００５５】
第１実施形態においては、粗化処理された回路基板１１０（及び／又はヒートシンク１２０）の表面部位と封止樹脂部１４０とが直接的に接触する構成例を示した。これに対し、本実施形態においては、密着性を高めるためのカップリング材を介在させて、間接的に接触するように構成されている点を特徴とする。このカップリング材が、特許請求の範囲に記載の高分子膜に相当する。なお、本実施形態においては、カップリング材以外の構成を、第１実施形態（図１〜図３参照）に示した構成と同じとしている。
【００５６】
具体的には、図８に示すように、第１実施形態に示した電子制御装置１００において、粗化処理されて表面に凹凸部１１３，１２１がそれぞれ形成された回路基板１１０とヒートシンク１２０に対し、封止樹脂部１４０との接触部位と封止樹脂部１４０と間に、カップリング材からなるカップリング層１６０が配置され、回路基板１１０と封止樹脂部１４０、ヒートシンク１２０と封止樹脂部１４０とがそれぞれ間接的に密着した構成となっている。
【００５７】
カップリング層１６０を構成するカップリング材としては、凹凸部１１３，１２１の形成された回路基板１１０やヒートシンク１２０よりも封止樹脂との密着力が高いもの、すなわちカップリング層１６０を介在させることによって、回路基板１１０と封止樹脂部１４０との密着性、ヒートシンク１２０と封止樹脂部１４０との密着性を向上できるものであれば採用することができる。例えば、回路基板１１０、ヒートシンク１２０、及び封止樹脂部１４０よりも弾性率の低いものや、化学的結合を形成することによって密着性を高めるものを採用することができる。本実施形態においては、安価であるポリアミドをカップリング材として用いている。それ以外にも、ポリイミドやポリアミドイミドなどを採用することができる。
【００５８】
カップリング層１６０は、カップリング材を溶剤で希釈して所望の粘度とし、凹凸部１１３，１２１の形成された回路基板１１０やヒートシンク１２０の表面にディスペンサーなどで塗布することで形成することができる。ここで、カップリング材を希釈する溶剤には注意が必要である。溶剤として用いる溶媒の種類によっては、素子１１２の特性や接続信頼性に悪影響を与えることがある。例えば、ポリアミドを希釈する溶剤としては一般的に極性の高い溶媒が用いられるが、このような溶媒は、導電性材料としての導電性接着剤（例えば銀ペースト）に含まれる樹脂成分（例えば有機バインダー）を膨潤させ、溶解するので、素子１１２の接続抵抗が上昇する恐れがある。また、導電性材料としてのはんだは溶媒に侵されないが、例えばタンタルコンデンサなどの素子１１２を保護する樹脂（パッケージ）を膨潤させ、溶解するので、素子１１２の特性に悪影響を与える恐れがある。
【００５９】
そこで、本実施形態においては、素子１１２の特性及び接続信頼性に影響を与えないような極性の低い溶媒を用いてカップリング材を塗布するようにしている。これよれば、素子１１２の特性や接続信頼性に悪影響を与えることなく、回路基板１１０と封止樹脂部１４０との密着性、ヒートシンク１２０と封止樹脂部１４０との密着性を向上することができる。なお、本実施形態においては、溶剤としてジエチレングリコールジメチルエーテルを用いている。
【００６０】
また、本実施形態に示すように、カップリング層１６０を形成する場合、カップリング材を希釈する溶剤によって、粗化処理された表面に付着した不要な異物（例えば接着層１５０を構成する接着剤の揮発成分）を洗浄によって除去することもできる。この除去により、例えば異物によって埋められた凹部が回復し、凹凸部１１３，１２１と封止樹脂部１４０との密着性をより向上することができる。なお、カップリング層１６０の形成は、粗化処理後であって、モールド工程までの間に実施すれば良いが、第１実施形態に示した洗浄工程のように、モールド工程直前の実施が密着性を高める上でより効果的である。本実施形態においては、この点を考慮して、カップリング層１６０の形成を、第１実施形態に示した接続工程とモールド工程の間に実施するようにしている。
【００６１】
また、例えば回路基板１１０は一般的に反りを有している。したがって、カップリング層１６０を形成するに当たり、回路基板１１０やヒートシンク１２０の表面が粗化処理されていないと、例えば溶剤で希釈されたカップリング材を回路基板１１０に塗布した際に、回路基板１１０表面の反りによる凸部分においてカップリング材のひけが生じる。すなわち、本来必要とする場所にカップリング層１６０が形成されず、部分的に密着性の低い部位ができるので、当該部位を始点として、封止樹脂部１４０に剥離やクラックが発生することが考えられる。これに対し、本実施形態においては、回路基板１１０やヒートシンク１２０の表面が粗化処理されており、粗化処理によって形成された凹凸部１１３，１２１にカップリング材を塗布する。したがって、カップリング材のひけを凹凸部１１３，１２１によって抑制し、所望の部位にカップリング層１６０を形成することができる。すなわち、密着力の高いカップリング材の効果と相俟って、電子制御装置１００を、封止樹脂部１４０の剥離やクラックの発生が抑制された構成とすることができる。
【００６２】
このように、本実施形態に係る電子制御装置１００によれば、回路基板１１０やヒートシンク１２０の粗化処理された部位が封止樹脂部１４０と直接的に接触しないものの、封止樹脂との密着力が高いカップリング材による効果と、粗化処理された部位によるカップリング材塗布時のひけを抑制する効果とによって、封止樹脂部１４０の剥離やクラックの発生が抑制された電子制御装置とすることができる。
【００６３】
また、塗布時において、カップリング材の溶剤として、素子１１２の特性や接続信頼性に悪影響を与えない極性の低い溶媒を選択するので、カップリング層１６０を形成する構成でありながら、素子１１２の特性や接続信頼性の低下を抑制することができる。
【００６４】
なお、本実施形態においては、回路基板１１０とヒートシンク１２０の両方に凹凸部１１３，１２１が形成され、封止樹脂部１４０に対応する凹凸部１１３，１２１の部位に、カップリング層１６０が形成される例を示した。しかしながら、カップリング層１６０は、少なくとも粗化処理された部位に対して形成されれば良く、上記例に限定されるものではない。
【００６５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【００６６】
本実施形態においては、回路基板１１０と封止樹脂部１４０との密着性、ヒートシンク１２０と封止樹脂部１４０との密着性をそれぞれ高めるために、回路基板１１０トヒートシンク１２０の表面を粗化処理して凹凸部１１３，１２１の形成された構成とする例を示した。しかしながら、粗化処理以外にも、回路基板１１０やヒートシンク１２０の封止樹脂部１４０と接触する表面部位を改質する改質処理を実施することで、回路基板１１０と封止樹脂部１４０との密着性、ヒートシンク１２０と封止樹脂部１４０との密着性を高めても良い。このような、改質処理としては、上述した粗化処理のように物理的（機械的）に密着性を向上する処理と化学的に密着力を向上する処理があり、このような公知の表面改質処理を、加工材料に応じて適宜選択して用いれば良い。化学的に密着力を向上する処理としては、例えばＵＶオゾン処理、コロナ処理、プラズマ処理（粗化処理以外）、電子線処理などがあり、この処理によって加工表面を活性化し、封止樹脂部１４０との接触界面の分子間力を高めて、封止樹脂部１４０との密着性を向上することもできる。
【００６７】
また、本実施形態においては、電子制御装置１００として、ヒートシンク１２０の一部が封止樹脂部１４０の外部に露出されたハーフモールド構造の例を示した。しかしながら、ヒートシンク１２０が封止樹脂部１４０内に埋設されたフルモールド構造においても上述した構成を適用することができる。そして、フルモールド構造においても、素子１１２の特性や接続信頼性に悪影響を与えずに、封止樹脂部１４０の剥離やクラックの発生が抑制された構成とすることができる。また、回路基板１１０がヒートシンク１２０上に搭載されているので、放熱性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】第１実施形態に係る電子制御装置の概略構成を示す平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】図１において、特徴部分を示す拡大断面図である。
【図４】温度と温度変化によって回路基板に生じる応力との関係を示す図である。
【図５】表面粗さと密着力との関係を示す図である。
【図６】変形例を示す断面図である。
【図７】図６に示すヒートシンクの、回路基板との対向面の裏面の模式的な平面図である。
【図８】第２実施形態に係る電子制御装置のうち、特徴部分を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１００・・・電子制御装置
１１０・・・回路基板
１１１・・・配線基板
１１２・・・素子
１１３・・・凹凸部
１２０・・・ヒートシンク（放熱部材）
１２１・・・凹凸部
１４０・・・封止樹脂部
１６０・・・カップリング層
【図１】
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【図２】
2008172172.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008172172.tif 000006
【図５】
2008172172.tif 000007
【図６】
2008172172.tif 000008
【図７】
2008172172.tif 000009
【図８】
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