(57)【要約】【課題】電子回路装置において、熱応力によるモールド樹脂と回路基板、ベース、リードフレームとの界面剥離や樹脂クラックのない、安価な自動車用電子回路装置を得ること。【解決手段】電子回路素子が取り付けられた回路基板を含む電子回路をベースに取り付ける工程と、材質が前記ベースの材質と異なるリード端子をモールド樹脂によるモールド前に、フレームを介して前記ベースと一体に結合する工程と、前記リード端子を前記電子回路へ電気的に接続する工程と、前記ベースに設けられたフランジおよび前記リード端子の一部を除いて前記電子回路、前記リード端子、前記フランジ部を一括してモールド樹脂によりモールドする工程と、前記モールド樹脂によるモールド後に前記フレームを前記リード端子および前記ベースから分離・除去する工程を有する。【選択図】　図１
2004119465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子回路素子が取り付けられた回路基板を含む電子回路組立体をベースに取り付ける工程と、材質が前記ベースの材質と異なるリード端子をモールド樹脂によるモールド前に、フレームを介して前記ベースと一体に結合する工程と、前記リード端子を前記電子回路組立体へ電気的に接続する工程と、前記ベースに設けられたフランジ部および前記リード端子の一部を除いて前記電子回路組立体、前記リード端子、前記フランジ部を一括してモールド樹脂によりモールドする工程と、前記モールド樹脂によるモールド後に前記フレームを前記リード端子および前記ベースから分離・除去する工程を有することを特徴とする電子回路装置の製造方法。
【請求項２】
電子回路素子が取り付けられた回路基板を含む電子回路組立体をベースに取り付ける工程と、モールド樹脂によるモールド前に、材質が前記ベースの材質と異なるリード端子をフレームを介して前記ベースと一体に結合する工程と、前記ベースとは別部材で、その材質が前記ベースの熱膨張係数より大きな熱膨張係数を有するリード端子を前記電子回路組立体へ電気的に接続する工程と、前記ベースに設けられたフランジ部および前記リード端子の一部を除いて前記電子回路組立体、前記リード端子、前記フランジ部を一括してモールド樹脂によりモールドする工程と、前記モールド樹脂によるモールド後に前記フレームを前記リード端子および前記ベースから分離・除去する工程を有することを特徴とする電子回路装置の製造方法。
【請求項３】
電子回路素子が取り付けられた回路基板を含む電子回路組立体を、鉄−ニッケル合金の両面に銅を積層したベースに取り付ける工程と、モールド樹脂によるモールド前に、リード端子をフレームを介して前記ベースと一体に結合する工程と、前記ベースとは別部材で構成され、材質が銅または銅合金製のリード端子を前記電子回路組立体へ電気的に接続する工程と、前記ベースに設けられたフランジ部および前記リード端子の一部を除いて前記電子回路組立体、前記リード端子、前記フランジ部を一括してモールド樹脂によりモールドする工程と、前記モールド樹脂によるモールド後に前記フレームを前記リード端子および前記ベースから分離・除去する工程を有することを特徴とする電子回路装置の製造方法。
【請求項４】
電子回路素子が取り付けられた回路基板を含む電子回路組立体と、前記電子回路組立体が接着されるベースと、前記ベースとは別部材で構成され前記電子回路組立体へ電気的に接続するリード端子とを備え、前記ベースに設けられたフランジ部および前記リード端子の一部を除いて前記電子回路組立体、前記リード端子、前記フランジ部は一括してモールド樹脂によりモールドされていることを特徴とする電子回路装置。
【請求項５】
電子回路素子が取り付けられた回路基板を含む電子回路組立体と、前記電子回路組立体が接着されるベースと、前記ベースとは別部材で構成され、その材質は、前記ベースの熱膨張係数より大きく、前記電子回路組立体へ電気的に接続するリード端子とを備え、前記ベースに設けられたフランジ部および前記リード端子の一部を除いて前記電子回路組立体、前記リード端子、前記フランジ部は一括してモールド樹脂によりモールドされていることを特徴とする電子回路装置。
【請求項６】
電子回路素子が取り付けられた回路基板を含む電子回路組立体と、鉄−ニッケル合金の両面に銅が積層され、前記電子回路組立体が接着されるベースと、前記ベースとは別部材で構成され、その材質が銅または銅合金製であり、前記電子回路組立体へ電気的に接続するリード端子とを備え、前記ベースに設けられたフランジ部および前記リード端子の一部を除いて前記電子回路組立体、前記リード端子、前記フランジ部は一括してモールド樹脂によりモールドされていることを特徴とする電子回路装置。
【請求項７】
電子回路素子が取り付けられた回路基板を含む電子回路組立体と、前記電子回路組立体が接着されるベースと、前記ベースとは別部材で構成され前記電子回路組立体へ電気的に接続するリード端子と、前記ベースに設けられたフランジ部および前記リード端子の一部を除いて前記電子回路組立体、前記リード端子、前記フランジ部を一括してモールドしている封止樹脂と、結合部を備え、前記結合部は前記封止樹脂に埋設される前に前記ベースとフレームを結合し、前記ベースと、前記リード端子をフレームを介して一体に結合するとともに、埋設後にその結合を解除して、フレームを除去し、リード端子と前記フレームと前記ベースとを分離することを特徴とする電子回路装置。
【請求項８】
前記ベースの線膨張係数と前記封止樹脂の線膨張係数が近似し、この封止樹脂の厚さ方向の中心が、前記回路基板の厚さ方向の中心にほぼ一致している請求項４〜７のいずれかに記載の電子回路装置。
【請求項９】
前記鉄−ニッケル合金は、３５から３７％のニッケルを含む金属である請求項６記載の電子回路装置。
【請求項１０】
前記ベースに複数の小孔が設置され、この小孔に前記封止樹脂が充填される請求項４〜７のいずれかに記載の電子回路装置。
【請求項１１】
前記小孔は、前記回路基板を含む面積と、この面積より広い領域とに設置された請求項１０記載の自動車用電子回路装置。
【請求項１２】
前記小孔は、前記回路基板を除いた領域に設置された請求項１０記載の自動車用電子回路装置。
【請求項１３】
前記ベースに前記回路基板面積の４０％以上、８０％以下の面積を有する窓が設置され、この窓に前記封止樹脂が充填される請求項４〜７のいずれかに記載の自動車用電子回路装置。
【請求項１４】
前記接着は、エポキシ系またはシリコーン系のシート状接着剤或いは液状接着剤を用いた請求項４〜７のいずれかに記載の自動車用電子回路装置。
【請求項１５】
前記回路基板は、セラミックまたはガラス・セラミックを主体とした材質である請求項４〜７のいずれかに記載の自動車用電子回路装置。
【請求項１６】
電子回路素子を載置した回路基板を含む電子回路組立体と、この電子回路組立体が接着されるベースと、このベースの一部に設けられたフランジ部と、前記ベースとは異なる材質のリード端子とを備え、前記電子回路組立体と前記リード端子とが電気的に接続され、このリード端子および前記フランジの一部を除いて前記回路基板、前記リード端子、前記フランジが一括してモールド樹脂に埋設される自動車用電子回路装置の製造方法において、前記ベースはインバーの両面に銅を積層した材質であり、かつ前記リード端子は銅または銅合金の材質で構成され、前記モールド樹脂に埋設される前に、前記ベースと前記リード端子とがフレームを介して塑性結合で一体化されるとともに、前記ベースを構成する積層部材の前記銅部分に複数の突起部を形成し、この高さは前記回路基板の被接着面に形成された露出導体パターンと前記銅部分の平面部との絶縁距離が確保できる寸法を有し、埋設後に前記リード端子と前記フレームと前記ベースとが分離されることを特徴とする自動車用電子回路装置の製造方法。
【請求項１７】
前記フレームの一部に、容易に変形し得る応力吸収部分が形成された請求項１６記載の自動車用電子回路装置の製造方法。
【請求項１８】
電子回路素子を載置した回路基板を含む電子回路組立体と、この電子回路組立体が接着されるリードフレームユニットと、このリードフレームユニットの一部に設けられたフランジ部と、前記リードフレームユニットの一部で形成されたリード端子とを備え、前記電子回路組立体と前記リード端子とが電気的に接続され、このリード端子および前記フランジの一部を除いて前記回路基板、前記リード端子、前記フランジが一括してモールド樹脂に埋設され、前記リードフレームユニットは銅または銅合金の材質で構成され、前記回路基板の面積とほぼ等しい面積範囲に、複数の小孔が形成され、この孔径は１．５ｍｍ以上５ｍｍ以下、前記回路基板の面積１０ｃｍ２当り、１．６個以上１９５個以下で、かつ、その中央部に突出する接着部が形成されていることを特徴とする自動車用電子回路装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子回路装置およびその製造方法に関するものであり、例えば、自動車のエンジンルーム、トランスミッション等に装着され、エンジン、自動変速機等の制御を行う電子回路装置等に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の自動変速機の制御を電子回路で行う方式は広く採用されており、その電子回路の実装構造は種々ある。トランスミッション直付けの電子回路装置では、水、油等の浸入で電子回路がダメージを受けないように、装着場所を選定し、また、それらが浸入しないような構造がとられている。
【０００３】
その構造の一例として、金属のベースに電子回路基板を装着し、このベースとカバーとを抵抗溶接、レーザ溶接等により接合し、電子回路装置内部を気密的に封止するとともに、窒素等の不活性ガスを封入する。これはハーメチックシール構造として知られている。
【０００４】
この構造では、電子回路の入出力端子をベースに設けたスルーホールを通して外部に引き出し、スルーホールは、絶縁抵抗の高いガラスで封止される。したがって、ベース、ガラス、端子の線膨張係数を最適に選定する必要がある。
【０００５】
すなわち、数１００℃〜１０００℃の高温でガラスを融解し、常温に戻したときに前記三者の部品間で、お互いに残留圧縮応力が作用するようにする必要があるためである。
【０００６】
これらの材質は限定され、例えば、封止材料にソーダ・バリウムガラスを用いたとき、ベース材質としては鋼板、端子は鉄−ニッケル合金（鉄５０％−ニッケル５０％）の組み合わせとなる。このため、次のような問題点がある。
【０００７】
（１）高温での酸化防止が必要で、ベースは溶融温度の高いニッケルメッキ等が必要となる。
【０００８】
（２）溶接ではカバーの組み合わせ材質が限定され、ベースと同じ鋼板が使用される。電子回路に発熱素子が多い場合には、放熱し易くするためベース材質としてはアルミ、銅等が好適であるが、上記したように鋼板を使用せざるを得ず、鋼板では放熱性が悪い。
【０００９】
（３）抵抗溶接ではベースとカバーとの電気的接触抵抗が均一となるよう、両者の平面度精度を高くする必要がある等、コストアップ要因がある。
【００１０】
（４）レーザ溶接では、前記ベースに施したニッケルメッキの厚さのばらつきが溶接に影響し、また、溶接部分のビードが露出する。それによる錆発生を防止するための保護コーティングが必要である。
【００１１】
（５）外観では確実に溶接の良否判定を行うことが難しく、気密性を確認するためにはヘリウムガスを用いたチェック法、不活性液体中に入れて気泡の発生の有無をチェックするバブルリークチェック法等が必要であった。
【００１２】
上記した諸々の点を改善するために、電子回路素子を搭載した回路基板を熱伝導のよい材質で製作したベースに接着し、このベースの片面を露出しつつ、回路基板およびベースをエポキシ樹脂（モールド樹脂）で封止するパッケージ技術が提案されている。
【００１３】
しかしながら、電子回路素子としてシリコンチップを使用し、回路基板としてこのシリコンチップに近似した線膨張係数を有するガラス・セラミック基板を用い、これらの部材をエポキシ樹脂で封止する構造においては、次のような課題があった。
【００１４】
すなわち、回路基板やベースを埋設するエポキシ樹脂のモールド工程（トランスファモールド工程）時に、そのモールド樹脂（エポキシ樹脂）を、硬化工程を経て型から取出した後の冷却中に、エポキシ樹脂の硬化収縮と基板やベースに対する線膨張係数差とによって、エポキシ樹脂と回路基板やベースとの境界面で剥離、または樹脂クラックが生じやすい。
【００１５】
モールド成形時におけるエポキシ樹脂等価線膨張係数がベースのそれより大きく、かつ回路基板の線膨張係数もベースよりさらに小さい。そのために、回路基板に密着したエポキシ樹脂の収縮応力によって回路基板とベースとが反り、密着されていないエポキシ樹脂の部分、または密着力の弱い部分に引張り応力が働き、境界面で剥離が発生するのである。
【００１６】
なお、エポキシ樹脂等価線膨張係数は、そのモールド樹脂が型内で硬化するときの化学的収縮と、型から取り出されて室温に冷却される過程における、成形温度〜ガラス転移温度Ｔｇまでの線膨張係数α２と、ガラス転移温度Ｔｇ〜室温までの線膨張係数α１とを合成したものであり、常温の線膨張係数に比べて約４倍の値である。
【００１７】
この剥離をなくすために、例えば、ベースの端面部分に密着性のよい皮膜処理を形成すると、境界面付近のエポキシ樹脂にクラックが発生するという問題があった。
【００１８】
その対策として、硬化収縮が少なく、かつ、線膨張係数の小さいエポキシ樹脂を使用するか、あるいは、ベースの端面に線膨張係数差を吸収する柔軟な樹脂コーティング処理を施すことが考えられる。しかしながら、いずれもコストアップが避けられず、安価な構造が望まれていた。
【００１９】
なお、従来の公知技術には、例えば特開平７−２４０４９３号公報のように半導体素子をリードフレームに搭載してこれらの部品をモールド樹脂中に埋設してパッケージ化したものや、特開平１−２０５５５６号公報のようにＩＣチップとそのマウント部材および放熱板をパッケージ化したものがある。これらの従来技術は、電子回路基板やそのベースまでをもモールド樹脂でパッケージしようとするものではない。
【００２０】
また、特開平６−６１３７２号、特開平９−３０７０２６号公報のように、基板に半導体素子を搭載して樹脂封止するものがあるが、はるかに面積の大きい電子回路基板やベースまでも一つのモールド樹脂で封止実装してしまうという技術へ適用するには、非常に大きな課題がある。
【００２１】
【特許文献１】特開平７−２４０４９３号公報
【特許文献２】特開平１−２０５５５６号公報
【特許文献３】特開平６−０６１３７２号公報
【特許文献３】特開平９−３０７０２６号公報
【発明が解決しようとする課題】
上記したように回路基板やベースの面積の大きさが原因で、それを包むエポキシ樹脂（モールド樹脂）の収縮応力が大きくなる。それにより回路基板やエポキシ樹脂間の境界面で剥離、もしくは樹脂クラックが発生するといった課題が新たに生じた。また、使用環境条件、特に温度変化の繰り返しによる熱応力でも、前記同様の剥離と樹脂クラックが発生する問題があった。
【００２２】
本発明の目的は、電子回路基板やベースまでをもモールド樹脂によりパッケージ化する場合に、熱応力によるモールド樹脂と回路基板，ベースとの剥離や樹脂クラックのない、安価な電子回路装置を提供しようとするものである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、材質がベースの材質と異なるリード端子をモールド樹脂によるモールド前に、フレームを介して前記ベースと一体に結合し、ベースに設けられたフランジおよびリード端子の一部を除いて電子回路、リード端子、フランジ部を一括してモールド樹脂によりモールドし、モールド樹脂によるモールド後にフレームをリード端子およびベースから分離・除去する電子回路装置の製造方法である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の電子回路装置組立体の一実施例を図１〜図２９によって説明する。
【００２５】
図１は自動車用電子回路装置（コントロールユニット）１の平面図、図２および図３は、図１のＩ−Ｉ線およびＩＩ−ＩＩ線に沿う一部断面図である。
【００２６】
フランジ部２ｄを有するベース２に、回路素子６および回路基板７からなる電子回路組立体５が搭載されている。この搭載は、回路基板７をベース２の上面に接着することで行われる。
【００２７】
櫛形に配列されたリード端子３ａは、外部の接続対象物（図示せず）と電気的に接続する場合には、外部対象物のハーネス・コネクタに嵌合、またはハーネス端子に溶接等で接続される。
【００２８】
電子回路組立体５とリード端子３ａとは、熱圧着、超音波等のワイヤボンディング法でアルミ細線９を介して電気的に接続されている。
【００２９】
電子回路組立体５をベース２上面に接着し、電子回路組立体５とリード端子３ａとをアルミ細線９で接続した後、これらの部品、回路素子６、回路基板７、ベース２、リード端子３ａを一括してモールド樹脂（以下、封止樹脂と称する）４中にリード端子３ａの一部やフランジ部２ｄの一部を除いて埋設する。
【００３０】
封止樹脂４は、トランスファモールド成形によって製作する。トランスファモールド成形は、一般に封止樹脂としてエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を使用する方法で、粉末を圧縮成形したタブレット状のエポキシ樹脂を、所定の温度、圧力を印加することにより融解させ、これを型内に流動および固化させるものである。この製法は、ＬＳＩ（大規模集積回路）等のチップのパッケージとして広く採用されているものである。
【００３１】
封止樹脂４は、低線膨張係数を有する樹脂とし、内部部品を全体的に包む。封止樹脂４は、内部部品との密着力を常に所定値に保持するためおよびはんだ付け部や半導体チップと回路基板との細線ワイヤボンディング接続部等が、熱応力によっての剥れたり断線が生じないようにするために、最適な物性値が選定される。
【００３２】
自動車用の電子回路装置は、使用時の熱応力繰返しに起因する剥離により、封止樹脂４とリード端子３ａ、ベース２とのそれぞれの密着界面からの水、油等の浸入が懸念される。その点については、リード端子３ａおよびベース２と封止樹脂４との線膨張係数差を極力小さくし、それら部材間での熱応力を低減することで解決可能である。
【００３３】
リード端子３ａは熱伝導の良い銅、または銅系の合金材が選定される。回路基板７はセラミック、ガラス・セラミック等の比較的線膨張係数の小さい材質が選定され、所定の回路パターンが形成されている。回路基板７が接着されるベース２は、線膨張係数が回路基板７および封止樹脂４に近いものを選定する。したがって、リード端子３ａの線膨張係数はベース２のそれよりも大きい。
【００３４】
インバー、または、アンバーとも称される鉄６４％−ニッケル３６％の合金の両面に銅を積層した材料、いわゆるクラッド材をベース２として選定し、両金属の厚さ比率を変え、所望の合成された線膨張係数を得る。ちなみに材料単独での線膨張係数は、インバーは約１ｐｐｍ／℃、銅は１６．５ｐｐｍ／℃である。
【００３５】
したがってクラッド材の線膨張係数を小さくするには、銅の厚さを薄くインバーの厚さを厚くすることになる。このため実施例では、例えば回路基板７の線膨張係数を６ｐｐｍ／℃、封止樹脂４の線膨張係数（ガラス転移点Ｔｇ以下）が９ｐｐｍ／℃の場合、クラッド材の線膨張係数を９．３ｐｐｍ／℃としている。この線膨張係数を得るクラッド材の一例として、ベース２の厚さが０．６４ｍｍのときには、銅とインバーの厚さは各々０．１５６ｍｍ、０．３２８ｍｍである。
【００３６】
回路基板７および封止樹脂４の線膨張係数に近い値のクラッド材の線膨張係数を９．３ｐｐｍ／℃に選定すると、お互いの線膨張係数差が小さくなり、使用環境条件とくに温度変化の繰り返しによる熱応力が低減し、封止樹脂４のクラックや部材との密着界面剥離に対する抗力が増大する。
【００３７】
クラッド材は柔らかい銅と硬いインバーとを積層しているため、材料相互の硬さの差が大きく、プレスの打ち抜き加工性が悪い問題がある。一般にプレスの打ち抜き加工においては、その加工面は、だれ面、せん断面、破断面が形成されて所定の形状ができる。ところがクラッド材を打ち抜くときは、硬度差が大きく、かつ厚さの異なる薄板を重ねて同時に打ち抜く状態と等価で、だれ面、せん断面、破断面が曖昧となり、打ち抜き端面で板間の結合部が剥離しやすい。
【００３８】
例えば、インバーの硬さとしてはＨｖ（ヴィッカース硬さ）２００、銅はＨｖ１００程度であるが、リード端子３ａは幅細部分が多数並ぶ形状で、高精度で打ち抜き加工することが困難となる。
【００３９】
この対策として、本実施例では単純な形状で高精度を要しないベース２の部分をクラッド材とし、高精度を要するリード端子３ａを銅または銅合金材とし、両者を塑性結合する。
【００４０】
ベース２とリード端子部分３ａを分離せず、同一の銅合金材でプレス加工するものが一般的な構造である。しかし、その線膨張係数は１７ｐｐｍ／℃前後で、回路基板７および封止樹脂４に比して大きく、この構造では使用時の熱応力繰り返しによる樹脂クラック、樹脂との密着界面剥離が発生しやすい。
【００４１】
特にベース２は広い面積であり、封止樹脂４との密着界面に働く熱応力が大きい。一方、リード端子３ａは小面積であり、また片側が露出しているため、熱応力は問題とならないレベルである。
【００４２】
図３は本実施例の電子回路装置の要部拡大断面図である。
【００４３】
ベース２の上面には、回路基板７が接着剤８によって接着される。全面を接着する構造では、接着剤８と部材との界面を隙間なく接着することが困難で、接着剤８の硬化時に界面に空気層が形成されたり、微小な気泡が多数接着剤中に残ったりする。
【００４４】
このため、トランスファモールド工程の熱により気泡が膨張して潰れ、接着部と封止樹脂４との密着界面付近で界面剥離する問題が発生しやすい。この問題を解決する接着方法の一例は後述する。
【００４５】
回路基板７には、図示しない配線パターンが形成され、また、回路基板７上に回路素子６とボンディングパッド１０がはんだ、または銀ペースト材（銀入りエポキシ接着剤）で接合されている。ボンディングパッド１０とリード端子３ａとの間は、熱圧着、超音波等のワイヤボンディング法によりアルミ材の細線９が電気的に接続されている。
【００４６】
回路基板７の材質は、回路素子６の大部分を占めるシリコンチップに近い線膨張係数を有し、かつ、封止樹脂４との線膨張係数差が小さいものがよい。回路規模が大きくなると小型化するには多層の回路基板が好ましく、セラミックやガラス・セラミック基板が好適である。放熱性を重視する場合には、熱伝導率の大きいセラミック基板がよい。
【００４７】
図４はベース２とリードフレーム３とを結合し、両者を一体化した形状を示すものである。ベース２は、回路基板７が接着される基板接着部２′、フランジ部２ｄ、係合部２ｅ、位置決め孔２ｆ、多数の小孔２ｇ、堰きとめ部２ｈ、突起２ｉ、基板位置決め孔２ｊ、溝２ｋを有した形状である。
【００４８】
リードフレーム３は、リード端子３ａ、ボンディングパッド部３ｂ、端子間つなぎ部３ｃ、フレーム部３ｄ、つなぎ部３ｅ、係合部３ｆ、送り孔３ｇからなり、これらを各々プレス加工で製作する。そして両係合部２ｅ、３ｆで塑性結合し、ベース２と一体化する。結合方法については後述する。
【００４９】
アルミ材の細線９をワイヤボンディング接続するためのボンディングパッド部３ｂには、その表面が酸化されないようにニッケルメッキ、銀メッキ等が部分的に施される。フランジ部２ｄは相手部材に固定するために設けられ、位置決め孔２ｆは、組立時の治具に位置決めするために各々設けたものである。
【００５０】
突起２ｉは方向性を決めるもので、中心に対して非対称形状であり、ベース２の裏表と上下とを一定方向に規制し、製作誤差で生じるトランスファモールド型との嵌合誤差を少なくする目的で設けている。
【００５１】
また、回路基板７を接着し、所定の工程を経て電子回路組立体５のワイヤボンディング作業が終了した状態の組立体を、この型にセットする際、逆方向には挿入できないようにする目的も兼ねている。この突起２ｉは、リードフレーム３とベース２との結合体が対称形状の場合、表裏と上下とが識別できる形状、位置を任意に選定すればよい。
【００５２】
なお、端子間つなぎ部３ｃ、フレーム部３ｄ、フランジ部２ｄ、堰きとめ部２ｈとで閉ループ構成になっている理由は、この部分をトランスファモールド成形型で上下から締め付けることにより、封止樹脂４でトランスファモールド成形した際、型内でエポキシ樹脂が融解して液状になったとき、この閉ループ部の外側に洩れないようにするためである。
【００５３】
嵌合するリード端子３ａの幅細部分とモールド型との間には、僅かではあるが嵌合隙間ができるため、この部分で液状のエポキシ樹脂が外部に洩れる。しかし閉ループ構成となっているため、そのループ内で硬化後に薄いバリとして残ることになる。
【００５４】
そしてトランスファモールド成形後、バリを除去し、リードフレーム３の端子間つなぎ部３ｃ、フレーム部３ｄ、つなぎ部３ｅ、係合部３ｆ、２ｅ、堰きとめ部２ｈを切断し、複数の独立したリード端子３ａを形成するとともに、ベース２のフランジ部２ｄを所定の形状に窓抜き加工、および折り曲げ加工することにより、コントロールユニット１が完成する。
【００５５】
図５はベース２とリードフレーム３とを結合した部分の詳細図、図６は図５のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面を示すものである。
【００５６】
ベース２に設けた係合部２ｅは凹状で、リードフレーム３の凸状係合部３ｆに嵌合されている。凸状係合部３ｆの一部には平面方向に係止できるよう、傾斜部を設けた形状を図７に、傾斜部を有しない形状を図８に各々示す。そしてプレス荷重の印加により、係合部３ｆを厚さ方向に表裏両面から潰し、凹所１３を形成して材料の塑性流動により結合する。各係合部の凹凸形状をお互い逆に設置しても同じ結合効果は得られる。
【００５７】
図７の場合には、凹所１３が形成されていなくとも凸状係合部３ｆが平面方向に係止できる形状であるが、結合作業時には板厚方向からしか凹状係合部２ｅに挿入できない。図８の場合には、これと同一方向および平面方向どちらからでも挿入できる利点がある。
【００５８】
これは自動で挿入する場合、自動機設計の自由度が増す点で有利である。凹所１３の形成時には、塑性流動によって凸状係合部３ｆが凹状係合部２ｅの傾斜部に沿って広がり、結合後の平面方向係止力は得られる。ただし、凹所１３形成時のプレス荷重は、図７に比べて大きくする必要がある。
【００５９】
インバー２ａの硬さはリードフレーム３より硬いので、リードフレーム３に形成した凸状係合部３ｆを潰しても問題ない。しかしながら、とくにリードフレーム３の材質が比較的硬い銅合金で、インバー２ａの厚さが薄く、銅２ｂ、２ｃが厚い場合には、凹状係合部２ｅをベース２に形成すると、係合部が外側に開いてしまう問題が生じる。したがって、銅とインバーのクラッド材の厚さ比率、リードフレーム３の材質硬度に応じ、凹部１３をリードフレーム３か、ベース２の何れかに形成することである。
【００６０】
本実施例ではこれを考慮し、リードフレーム３は、クラッド材のインバー部分２ａより硬度の低い材料を選定している。一例として、Ｈｖ１２０の銅合金である。
【００６１】
ベース２のクラッド材はインバー２ａ、銅２ｂ、２ｃからなり、周知のように所定の温度と圧力を印加して積層形成し、金属材料間の拡散により強固に結合されているものである。リードフレーム３の凸状係合部３ｆを潰して凹所１３を上下に形成することにより、材料は塑性流動を起し、平面方向の嵌合隙間が埋められ、ベース２とリードフレーム３とが一体化結合される。
【００６２】
凹所１３を形成する方法の一例を図９に示す。
【００６３】
下型１１、上型１２は、段付き形状を有している。上下方向から荷重を印加すると、リードフレーム３の凸状係合部分３ｆが潰され、凹所１３が形成される。所定の荷重が印加されたとき、型１１，１２の段付き部分がリードフレーム３の上下面、およびベース２の上下面に当接するプレス条件に設定しておく。当接しないと、銅部分２ｂ、２ｃが嵌合部近傍で局部的に厚さ方向に盛り上り、厚さ方向のゆがみが生じる恐れがある。
【００６４】
上下型１１、１２でベース２とリードフレーム３を上下方向から挟んでおいて、パンチを上下方向からスライドさせ、凹所１３を形成する型構造でもよい。なお、前記凹所１３は円形状であるが、角形状、あるいは傾斜部に沿った台形状等、任意の形状を採り得る。
【００６５】
図面では材料の厚さを同一で表しているが、ベース２とリードフレーム３のいずれかを厚くしてもよい。放熱性を高める必要がある場合には、ベース２を厚くするのが効果的である。また、リード端子３ａをコネクタ接続する場合には、相手側雌端子の適合厚さに合わせることができる。
【００６６】
図１０はリードフレーム３の形状、図１１はベース２の形状をそれぞれ示しており、各々プレスの打ち抜き加工で製作する。リードフレーム３は、リード端子３ａ、ボンディングパッド部３ｂ、端子間つなぎ部３ｃ、フレーム部３ｄ、つなぎ部３ｅ、係合部３ｆ、送り孔３ｇを有している。
【００６７】
点線で結んだ部分は、連続してプレス加工するための空き部分である。ボンディングパッド部３ｂには、酸化防止のためニッケルメッキ、銀メッキ等が必要であるが、プレス加工前の材料状態で帯状に部分的に施しておいてもよいし、プレス加工後に部分メッキしてもよい。
【００６８】
ベース２は、基板接着部２′、フランジ２ｄ、係合部２ｅ、位置決め孔２ｆ、多数の小孔２ｇ、堰きとめ部２ｈ、突起２ｉ、基板位置決め孔２ｊ、溝２ｋを有している。リードフレーム３と同様に、連続してプレス加工するための空き部分を設ける形状にしてもよい。
【００６９】
このように、ベースとリード端子とを異種材料で製作した後、両者を塑性結合で一体化したため、回路基板や封止樹脂の物性値、放熱性の要求レベルや相手側コネクタ端子に応じて、ベースとリード端子の材料を最適な線膨張係数、熱伝導率および厚さで選定できることになる。したがって同一の銅合金材でベースとリードフレームを構成する従来のものでは実現し得なかった、大きな効果である。
【００７０】
塑性結合の他、溶接、厚さ方向にベースとリード端子とを重ねて鋲で加締める構造も考えられるが、前者では溶接時の熱によって変形したり、後者では厚さ方向寸法が厚くなる問題がある。
【００７１】
図１２はベース２の他の形状を示し、回路基板７の面積よりやや狭い範囲と、回路基板７の外形より外側に多数の小孔２ｇを設置している。
【００７２】
図１３はベース２のさらに別の形状を示し、回路基板７の面積よりやや狭い範囲に大きい窓２ｍを、回路基板７の外形より外側に多数の小孔２ｇを各々設置している。
【００７３】
図１４は図２に相当する図１を縦方向に断面した拡大図で、ベース２の形状を図１１に示すような場合で小孔２ｇに封止樹脂４が充填された状況を示すもの、図１５は同じく図１２の形状の断面拡大図、図１６は同じく図１３の形状の断面拡大図である。
【００７４】
図１４では、回路基板７の外形より外側にのみ小孔２ｇを設けた場合であり、図１５は回路基板７の外形内、および外側に小孔２ｇを設けた場合を示す。
【００７５】
図１６は、高発熱素子６′をはんだ、または銀ペースト材でベース２に接合し、その位置を避けるよう回路基板７に窓を設けた構造である。
【００７６】
クラッド材は前述したように、銅と鉄ニッケル合金で構成されているため、銅のみ、または銅合金より熱伝導率が小さい欠点がある。銅のみの場合の熱伝導率３９６Ｗ／（ｍ・Ｋ）に対し、本実施例のクラッド材で、線膨張係数が９．３ｐｐｍ／℃の場合、熱伝導率は平面方向で２２５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、厚さ方向で２５Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。
【００７７】
高発熱素子６′を回路基板７に搭載した場合には、所定の温度上昇値以下を確保できないことがあるが、これを解決するためには、図１６のような構造が効果的である。高発熱素子６′の熱をベース２に直接逃し、フランジ部２ｄを介して相手部材へ放熱するものである。
【００７８】
高発熱素子６′を回路基板７に搭載するか否かは、素子の発熱密度（発熱量／素子体積）により選定する。なお前記窓を設置せず、回路基板７を小さくして高発熱素子６′をベース２に接合してもよい。
【００７９】
使用時の温度変化と部材間の線膨張係数差に起因する熱応力繰返しにより、封止樹脂４・回路基板７間、封止樹脂４・リード端子３ａ間、封止樹脂４・ベース２間それぞれの密着界面に剥離が生じると、その部分からの水、油等の浸入が懸念される。
【００８０】
エポキシ樹脂は周知のように部材との接着力を有しているが、部材の線膨張係数差が適切でないと熱応力繰り返しによって、前記剥離が発生しやすい。小孔２ｇの作用効果について、以下述べる。
【００８１】
剥離は回路基板７の外側、もしくはベース２の外側の形状急変部分から発生しやすい。すなわち回路基板７の四隅部分や、図１、図２、図１４−１６に示すベース２のａ部分が起点となって進展する。
【００８２】
本実施例の構造ではベース２に多数の小孔２ｇを設け、その部分に封止樹脂４が充填されるようにしている。この小孔２ｇの存在により、ベース２の剛性を下げるとともに、局部的な剥離が生じようとした場合には、隣の小孔部分の樹脂が防波堤のような作用をし、剥離発生および進展を抑止する効果がある。
【００８３】
図１１では、回路基板７の外側に２４個の小孔２ｇを設け、その付近の剥離応力を低減するようにした。図１２では、回路基板７の全面積およびこれより広い領域に小孔２ｇを１６１個設けている。したがってこの形状では、回路基板７の面積相当領域を含むベース２が低い剛性で構成されることとなる。
【００８４】
剛性が低いことは、封止樹脂４との線膨張係数差による熱応力を吸収しやすく、かつ多数個分散して小孔２ｇが設けられているため、部材との密着界面での剥離防止効果が非常に大きくなる利点がある。小孔２ｇの大きさ、形状、個数は任意の値を採り得るが、例えば、下記の点を考慮して最適値を選定する。
【００８５】
▲１▼板厚以下の孔径は、プレスの打抜き加工性が悪い。
【００８６】
▲２▼孔数が多いと、プレス型の価格が高くなる。
【００８７】
▲３▼孔全体の面積が広いほど、放熱性が低下するとともにベースの剛性が低くなり、接着作業時の扱いで変形しやすく、また平面精度が悪くなる。
【００８８】
▲４▼孔形状は、型の製作性、保守等を考慮し、角形より円形が好適である。
【００８９】
図１３で示したベース２の形状では、大きい窓２ｍを設けているため、ベース２の中央部は非常に低剛性となり、熱応力の低減効果がある。ただし、ベース２の面積が減少するため、熱伝導性が低下し放熱性が悪化するので、規定の温度上昇値以下が得られる場合に採用する。
【００９０】
窓２ｍの面積は極力広い方が、熱応力低減効果は大きいが、この放熱性悪化と接着面積との兼ね合いで、ある範囲の面積を選定するのがよい。この形状では、回路基板７の面積の４０％と８０％で、熱応力による封止樹脂４と部材（回路基板、ベース）との界面剥離は、下記条件の熱衝撃試験で発生しなかった。
【００９１】
熱衝撃試験条件
サンプル数：窓面積４０％、８０％各５個
温度：−４０℃〜１３０℃（空気中）各１時間
サイクル数：１５００サイクル
仕様：形状…図１、図２，図１８
回路基板７の線膨張係数…６ｐｐｍ／℃
封止樹脂４の線膨張係数…９ｐｐｍ／℃（ガラス転移温度１２０℃以下）
ベース２の線膨張係数…９．３ｐｐｍ／℃
接着剤８の線膨張係数…６０ｐｐｍ／℃（ガラス転移温度１４０℃以下）
回路基板７の弾性率…２７０ＧＰａ
封止樹脂４の弾性率…３ＧＰａ（ガラス転移温度１２０℃以下）
ベース２の弾性率…１２０ＧＰａ
接着剤８の弾性率…０．３ＧＰａ（ガラス転移温度１４０℃以下）
一般に熱衝撃試験条件で、１０００サイクルを満足できれば、この種の電子回路装置をエンジンに装着した使用環境の場合、自動車の走行距離１５万〜２０万ｋｍ相当とされており、窓２ｍの面積は好適である。
【００９２】
図１８は温度変化による熱応力を最小とするための最適な寸法設定の説明図で、封止樹脂４の全体厚さＴ１を上下方向の厚さＴ２、Ｔ３に二分したとき、回路基板７の厚さ中心線がこの二分線に一致するようにしたものである。この効果について以下説明する。
【００９３】
使用時の温度変化による熱応力は、各部材の線膨張係数差に応じて発生する。
回路基板７の線膨張係数が６ｐｐｍ／℃、封止樹脂４の線膨張係数が９ｐｐｍ／℃、ベース２の線膨張係数が９．３ｐｐｍ／℃の実施例において、前記寸法に設定すると、封止樹脂４とベース２の各々の線膨張係数がほぼ等しいため、低温時には封止樹脂４の収縮によって封止樹脂４の上側表面が凹、下側表面も凹となるような反りが生じる。
【００９４】
この反り量は上下樹脂とも等しい値であり、回路基板７の厚さ中心が前記位置に設定されていると、回路基板７自身には反りの発生はない。すなわち回路基板７の上下面には、封止樹脂４の収縮応力のみ作用し、反りをお互いにキャンセルするためである。
【００９５】
例えば、封止樹脂４全体の厚さ中心より回路基板７の厚さ中心が下側にずれ、図１９で示す寸法設定のときにはＴ２がＴ３より大きく、低温時には全体が上側凹、下側凸方向の反りが発生する。
【００９６】
厚さ方向に二分すると、回路基板７の上面が封止樹脂４厚さのほぼ中心位置である。上側樹脂の線膨張係数をαＡとし、回路基板７とベース２と下側樹脂の合成線膨張係数をαＢとすると、αＢよりαＡが大きいため、低温時には封止樹脂４の収縮により全体が上側凹方向、下側凸方向の反りが生じる。
【００９７】
回路基板７やベース２も僅かではあるが反りが発生する。高温時にはこの反りがなくなるが、再び低温時には同様の反りが発生する。これらの温度変化したがって反り変化が繰り返されると、回路基板７の上面コーナ部分と封止樹脂４との間に局部的な剥離応力が働き、これを起点として剥離が進展する。
【００９８】
図１８の寸法設定では、温度変化があっても回路基板７やベース２の反りが発生しないので、封止樹脂４との間の剥離応力は生じにくい。回路基板７と封止樹脂４との間には、両者の線膨張係数差によって平面方向のせん断応力が作用するが、回路基板７とベース２の反りがなく、この応力による剥離力が小さいためである。
【００９９】
全面を接着する構造では、接着剤と部材との界面を隙間なく接着することが難しく、接着剤の硬化時に界面に空気層が形成されたり、微小な気泡が多数接着剤中に残ったりしやすい。このため、トランスファモールド工程の熱により気泡が膨張して潰れ、接着部と封止樹脂４との密着界面付近で界面剥離する問題が発生しやすかった。
【０１００】
しかしながら、接着作業工程において、数十μｍ厚さの印刷マスクを使用し、接着剤８の印刷を行った後、その印刷面中央部に×印状、円形状等の接着剤滴下を加えれば、電子回路組立体５を載せた際、回路基板７の中央部分から外側に向って接着剤中の気泡が排出されやすく、前記問題を軽減できる。
【０１０１】
接着作業においては接着治具を使用するが、ベース２に設けた位置決め孔２ｆ、基板位置決め孔２ｊ、溝２ｋに接着用治具のピンが挿入され、回路基板７は正確に位置決めされる。
【０１０２】
前述の接着方法の他、接着剤８を例えば数十μｍ厚さのエポキシ系シート状接着剤とし、回路基板７の上面から荷重を加え、所定の温度と時間を印加する方法により、前記の問題点を解決する方法もある。
【０１０３】
この方法では先ず、ベース２とリードフレーム３とを結合した組立体を受け治具に載置する。シート状接着剤をベース２の上面に置き、その上に回路基板７を載せる。そして押圧治具で回路基板７の上面に荷重を印加する。この状態で所定の温度と時間をかけ、シート状接着剤を融解、硬化して接着工程が終了する。
【０１０４】
回路基板７の材質は、セラミック、ガラス・セラミックであり、ヤング率が高くて硬いため、荷重を印加した際に割れやすい。シート状接着剤はこの点を考慮して、低い荷重で融解、硬化できる低弾性率を有したものを選定する。
【０１０５】
また、回路基板７に形成されている導体パターンに傷がついたり、保護用のガラス膜が割れたりしないよう、凹凸吸収材として、例えばポリエステル樹脂フィルムを回路基板７の表面に載せておくとか、押圧治具の表面に、弾力性のある高耐熱性の樹脂をコーティングしておく等の配慮が必要である。
【０１０６】
また、ベース２の反りが大きいと、前記接着工程で荷重を印加した際に、反りが矯正されたまま接着硬化し、荷重を除去した状態では矯正による反りを元に戻す応力が接着部分に作用することになる。
【０１０７】
したがって、その応力で接着界面が剥れる問題が発生する。接着終了後の室温状態で剥れが生じていなくとも、とくに電子回路素子６をはんだ接合する工程では、２００数十℃のはんだリフロー炉を通すため、接着強度の低下も加わって剥れが発生しやすい。
【０１０８】
これを防止するには、ポリエステル樹脂フィルムを接着治具上に載置し、ベース２の下面に当たるようにしておく。これにより前記反りの矯正量を減らすものである。しかしながらあまり反りが大きいと、その防止効果がなくなるので、所定値以下の反りとなるようにベース２の製作精度管理を行う必要がある。
【０１０９】
ここでシート状接着剤の選定例について説明する。
【０１１０】
エポキシ系の接着剤を主体とした厚さが５０〜２００μｍのもので、回路基板７より若干狭い面積寸法とする。一般にこの種のシート状接着剤は、数十μｍ厚のポリエステル樹脂フィルムでシート状接着剤の両面を挟む構造である。このフィルムの片面を剥し、その面をベース２に載せ、反対面のフィルムを介して上面からローラで押圧するか、プレス機で押圧して仮接着する。
【０１１１】
この際、完全硬化条件として、例えば１５０℃で１時間のものであれば、５０℃の雰囲気で数秒押圧して仮接着し、反対面のフィルムを剥して回路基板７を載せ、一次接着として１５０℃で３分間加熱、加圧した後、加圧なし１５０℃で１時間の本硬化を行う。また、仮接着せず一次接着工程に移ってもよい。
【０１１２】
回路基板７の外側に複数の小孔２ｇを設ける図１１の形状例では、前述の印刷接着剤を使用する接着方式でよいが、回路基板７の全面積を含む広い領域に小孔２ｇを設ける図１２の形状例では、この接着方式を採用することが難しい。理由は、多数の小孔２ｇを逃げた部分の形状で、接着剤の印刷ができるようなマスクを製作することが困難なためである。
【０１１３】
図１２の形状の場合には、シート状接着剤を使用する接着方式の採用で対応できる。シート状接着剤では、多数の小孔をプレス加工で形成することが可能であるからである。なお、この接着方式は図１１図の形状にも採用できる。
【０１１４】
図２０〜図２３は、接着方法および接着剤の平面形状を示す図面である。
【０１１５】
図２０は液状接着剤を印刷するためのマスク形状を示す平面図である。これは図１６に示した高発熱素子６′をプレート２に接合する場合の例で、図２１はプレート２に接着剤８を印刷した状態を示すものである。
【０１１６】
マスク２０は、数十μｍ厚さのステンレス鋼鈑、銅合金板等の金属材料で製作し、島２０ａとマスク２０とを繋ぐブリッジ２０ｃ、接着剤８を印刷するための窓２０ｂ（斜線部）を有する形状である。島２０ａは、高発熱素子６′の搭載部分で、接着剤８の外側は回路基板７の外形より僅かに狭い領域の寸法としている。
【０１１７】
ブリッジ２０ｃの部分には接着剤８が印刷されないが、その幅は数百μｍ程度であり、接着剤８の粘度が低いため、ある程度の時間が経過すれば、両脇の部分から流動するので問題ない。
【０１１８】
図２２、図２３は接着剤８に接着シートを使用した場合の形状を示す。図２１に相当する場合には図２２の形状で製作し、多数の小孔２ｇを回路基板７の下側に設置した場合には、図２３の形状で製作する。
【０１１９】
回路基板７の下側に小孔２ｇを設置しない場合には、シート状接着剤、液状接着剤のいずれを使用してもよいが、設置する場合にはマスクで印刷することは困難である。すなわち小孔２ｇに相当する部分には小島を多数設け、これらをブリッジで繋ぐマスク形状となるため、接着剤の印刷される領域が狭く、また小孔２ｇの側壁に接着剤が流れないようにすることが難しいためである。
【０１２０】
したがってこの場合には、シート状接着剤が好適である。シート状接着剤は既述したように、数十μｍ厚のポリエステル樹脂フィルムでシート状接着剤の両面を挟む構造のため、プレス加工により多数の小孔を明けることは容易である。
【０１２１】
接着剤８はエポキシ系接着剤として説明したが、シリコーン系接着剤でもよい。エポキシ封止樹脂４とシリコーン系接着剤とは接着性が悪いとされており、回路基板７の接着時に発生するベーパが部材に残存すると、封止樹脂４と各部材との間の接着力低下が懸念される。
【０１２２】
しかしながら、接着硬化時に槽の排気を十分に行い、ベーパが残存しないよう配慮することで回避可能である。シリコーン系接着剤は、エポキシ系接着剤より弾性率が小さい物性値を有し、回路基板７とベース２との線膨張係数差による熱応力を吸収できる利点がある。
【０１２３】
図２４は、回路基板７の所定配線パターンにペーストはんだを印刷した後、回路素子６、ボンディングパッド１０等の部品を搭載し、リフロー炉ではんだを溶融させ、室温で固化させて電気的接合を行った電子回路組立体５を、ベース２とリードフレーム３との結合体に接着した完成状態を示す。
【０１２４】
図２５はワイヤボンディング作業の治具と図２４のＩＶ−　ＩＶ線に沿う断面を示す断面図である。はんだ接合工程が終了し、ベース２とリードフレーム３との結合体に電子回路組立体５が接着された状態の組立体を、ワイヤボンディング治具１６の下治具１６ａに載せる。
【０１２５】
次いで上治具１６ｂによりベース２とリードフレーム３を押さえ、図示しないクランプ治具を用いて両者が上下方向と平面方向に動かないように固定する。ワイヤボンデング作業は熱圧着、超音波等、任意の方式を採用し、アルミ材の細線９により回路基板７のボンディングパッド１０とリード端子３ａとの間を電気的に接続する。
【０１２６】
図２６は図２４のＰ部分（結合部）詳細を示す平面図、図２７は図１２のベース２に設置した小孔２ｇと、その具体的寸法を示す平面図、図２８は高発熱素子６′をベース２に接合する場合の小孔２ｇの設置状況と、その具体的寸法を示す平面図である。図２９は図２７、２８における小孔２ｇの具体的寸法を示す平面図である。
【０１２７】
なお、ベース２に多数の小孔２ｇを設置した形状例で説明したが、使用環境温度範囲が比較的狭く、熱応力が小さい場合には小孔２ｇをなくしてもよい。このときには、接着剤８の印刷マスク、またはシート状接着剤の製作が容易となる。
【０１２８】
図３０〜図５１は、本発明の電子回路装置の他の実施例を示す図である。図３０は自動車用電子回路装置（コントロールユニット）１の平面図、図３１および図３２はそれぞれＶ−Ｖ線、ＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図で、その見る方向を変えた一部断面側面図である。
【０１２９】
フランジ部２ｄを有するベース２に、回路素子６および回路基板７からなる電子回路組立体５が搭載されている。この搭載は、回路基板７をベース２上に接着することで行われる。
【０１３０】
リード端子３ａは、外部の接続対象物（図示せず）とを電気的に接続するのに使用し、リード端子３ａが外部対象物のハーネス・コネクタに嵌合、またはハーネス端子に溶接等で接続される。
【０１３１】
電子回路組立体５とリード端子３ａとは、熱圧着、超音波等のワイヤボンディング法でアルミ細線９を介して電気的に接続されている。電子回路組立体５をベース２上に接着し、電子回路組立体５とリード端子３ａとをアルミ細線９で接続した後、回路素子６、回路基板７、ベース２、リード端子３ａなどの部品を一括してモールド樹脂（以下、封止樹脂と称する）４中にリード端子３ａの一部やフランジ２ｄの一部を除いて埋設する。
【０１３２】
封止樹脂４は、トランスファモールド成形によって製作する。トランスファモールド成形は、一般に封止樹脂としてエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を使用する方法で、粉末を圧縮成形したタブレット状のエポキシ樹脂を、所定の温度、圧力を印加することにより融解させ、これを型内に流動および固化させるものである。この製法は、ＬＳＩ（大規模集積回路）等のチップのパッケージとして広く採用されているものである。
【０１３３】
封止樹脂４は、低線膨張係数を有する樹脂であり、内部部品を全体的に包む。
封止樹脂４は、内部部品との密着力を常に所定値に保持するためと、はんだ付け部や半導体チップと回路基板との細線ワイヤボンディング接続部等に、熱応力によっての剥れおよび断線が生じないようにするために、最適な物性値が選定される。
【０１３４】
自動車用の電子回路装置は、使用時の熱応力繰返しにより、封止樹脂４とリード端子３ａ、ベース２とのそれぞれの密着界面からの水、油等の浸入が懸念される。
【０１３５】
その点については、リード端子３ａおよびベース２と封止樹脂４との線膨張係数差を極力小さくし、それら部材間での熱応力を低減したり、リード端子３ａおよびベース２に特殊な表面処理、例えば、アルミキレート処理を施し、樹脂と部材との境界部分で共有結合させる手法により解決可能である。
【０１３６】
リード端子３ａは、熱伝導の良い銅、または銅系の合金材が選定される。回路基板７はセラミック、ガラス・セラミック等の比較的線膨張係数の小さい材質が選定され、所定の回路パターンが形成されている。回路基板７が接着されるベース２は、線膨張係数が回路基板７および封止樹脂４に近いものを選定する。
【０１３７】
例えば、インバー（鉄６４％−ニッケル３６％の合金）の両面に銅を積層した材料、いわゆるクラッド材を選定したもので、両金属の厚さ比率を変え、所望の合成された線膨張係数を得る。ちなみに材料単独での線膨張係数は、インバーは約１ｐｐｍ／℃、銅は１６．５ｐｐｍ／℃である。
【０１３８】
線膨張係数を小さくする場合には、銅の厚さを薄くインバーの厚さを厚くすることになる。このためこの実施例では、例えば、回路基板７の線膨張係数を７ｐｐｍ／℃、封止樹脂４の線膨張係数を８ｐｐｍ／℃とすると、クラッド材の線膨張係数を６．７ｐｐｍ／℃としている。
【０１３９】
この線膨張係数を得るクラッド材の一例として、ベース２の厚さが０．６４ｍｍの場合には、銅とインバーの厚さは各々０．１２８ｍｍ、０．３８４ｍｍである。
【０１４０】
回路基板７および封止樹脂４の線膨張係数に近い値のクラッド材の線膨張係数を６．７ｐｐｍ／℃に選定すると、お互いの線膨張係数差が小さくなり、使用環境条件とくに温度変化の繰り返しによる熱応力が低減し、封止樹脂４のクラックや部材との密着界面剥離に対する抗力が増大する。
【０１４１】
クラッド材は柔らかい銅と硬いインバーとを積層しているため、材料相互の硬さの差が大きく、プレスの打ち抜き加工性が悪い問題がある。一般にプレスの打ち抜き加工においては、その加工面は、だれ面、せん断面、破断面が形成されて所定の形状ができる。
【０１４２】
しかし、クラッド材を打ち抜くときは、硬度差が大きく、かつ厚さの異なる薄板を重ねて同時に打ち抜く状態と等価で、前記だれ面、せん断面、破断面が曖昧となり、抜き端面で板間の結合部が剥離しやすい問題が生じる。
【０１４３】
例えばインバーの硬さとしてはＨｖ（ヴィッカース硬さ）２００、銅はＨｖ１００程度であるが、前記リード端子３ａは幅細部分が多数並ぶ形状であり、高精度で打ち抜き加工することが困難となる。
【０１４４】
この対策として、本実施例では単純な形状で高精度を要しないベース２の部分をクラッド材とし、高精度を要するリード端子３ａを銅または銅合金材とし、両者を塑性結合するものである。
【０１４５】
ベース部分２とリード端子部分３ａを、同一の銅合金材で一体にプレス加工するのが、一般的なリードフレームの構造である。しかし、その線膨張係数は１７ｐｐｍ／℃前後で、回路基板７および封止樹脂４に比して大きい。
【０１４６】
そのために、使用時の熱応力繰り返しによる樹脂クラック、樹脂との密着界面剥離が発生しやすい。とくにベース部分２は広い面積で、封止樹脂４との密着界面に働く熱応力が大きい。リード端子３ａは小面積であり、問題とならないレベルである。
【０１４７】
図３２は電子回路装置の要部断面図であり、ベース部分２の上面には、回路基板７が接着剤８で接着される。全面を接着する構造では、接着剤と部材との界面を隙間なく接着することが困難で、接着剤の硬化時に界面に空気層が形成されたり、微小な気泡が多数接着剤中に残ったりする。
【０１４８】
このため、トランスファモールド工程の熱により気泡が膨張して潰れ、接着部と封止樹脂４との密着界面付近で界面剥離する問題が発生しやすい。この問題を解決する接着方法の一例は後述する。
【０１４９】
回路基板７には、図示されない配線パターンが形成され、また、基板上に回路素子６とボンディングパッド１０がはんだ接続されている。ボンディングパッド１０とリード端子３ａには、熱圧着、超音波等のワイヤボンディング法によりアルミ材の細線９が各々電気的に接続されている。
【０１５０】
回路基板７の材質は、回路素子６の大部分を占めるシリコンチップに近い線膨張係数を有したもので、かつ封止樹脂４との線膨張係数差が小さいものがよい。
回路規模が大きくなると小型化するには多層の回路基板が好ましく、セラミックやガラス・セラミック基板が好適である。放熱性を重視する場合には、熱伝導率の大きいセラミック基板がよい。
【０１５１】
図３３はベース２とリードフレーム３とを結合し、一体化した形状を示すものである。ベース２は、基板接着部２′、フランジ部２ｄ、係合部２ｅ、位置決め孔部２ｆ、突起部２ｎを有した形状である。
【０１５２】
リードフレーム３は、リード端子３ａ、ボンディングパッド部３ｂ、つなぎ部３ｃ、フレーム部３ｄ、係合部３ｆ、応力吸収部３ｓ、切り欠き３ｐからなり、これらを各々プレス加工で製作する。そして両係合部２ｅ、３ｆで塑性結合し、一体化する。結合方法、応力吸収部３ｓの効果、別の形状例については後述する。
【０１５３】
アルミ材の細線９をワイヤボンディング接続するためのボンディングパッド部３ｂには、その表面が酸化されないようにニッケルメッキ、銀メッキ等が部分的に施される。フランジ部２ｄは相手部材に固定するためであり、４個の孔２ｆは組立時の治具に位置決めするために設けたものである。
【０１５４】
切り欠き３ｐは方向性を決めるもので、製作誤差で生じるトランスファモールド型との嵌合誤差を少なくする目的で設けている。また、回路基板７を接着し、所定の工程を経て電子回路組立体５のワイヤボンディング作業が終了した状態の組立体を、この型にセットする際、逆方向にならないようにする目的も兼ねている。この切り欠き３ｐは、リードフレーム３が対称形状の場合、表裏が識別できる任意の形状、位置を選定すればよい。
【０１５５】
なお、つなぎ部３ｃとフレーム部３ｄとフランジ部２ｄとで閉ループ構成になっている理由は、この部分をトランスファモールド成形型で上下から締め付けることにより、封止樹脂４でトランスファモールド成形した際、型内でエポキシ樹脂が融解して液状になったとき、この閉ループ部の外側に洩れないようにするためである。
【０１５６】
嵌合するリード端子３ａの幅細部分とモールド型との間には、嵌合隙間ができるため、この部分で液状のエポキシ樹脂が外部に洩れるが、閉ループ構成となっていることにより、そのループ内で硬化後に薄いバリとして残る。
【０１５７】
そしてこの成形後、バリを除去し、リードフレーム３のつなぎ部３ｃ、フレーム部３ｄを切断し、複数の独立したリード端子３ａを形成するとともに、ベース２のフランジ部２ｄを所定の形状に窓抜き加工、および折り曲げ加工することにより、コントロールユニット１が完成する。
【０１５８】
図３４はベース２とリードフレーム３とを結合した部分の１例の詳細図、図３５は図３４のＶＩＩ−　ＶＩＩ線断面を示すものである。
【０１５９】
ベース２に設けた係合部２ｅは凹状で、リードフレーム３の凸状係合部３ｆと嵌合している。これら凹状、凸状の一部には平面方向に係止できるよう、各々傾斜部を設けている。
【０１６０】
そしてプレス荷重の印加により、係合部３ｆを厚さ方向に潰し、凹所１３を形成して材料の塑性流動により結合する。各係合部の凹凸形状をお互い逆に設置しても同じ結合効果は得られる。
【０１６１】
インバー２ａの硬さはリードフレーム３より硬いので、リードフレーム３に形成した凸部を潰しても問題ない。しかしながら、とくにリードフレーム３の材質が比較的硬い銅合金で、インバー２ａの厚さが薄く、銅２ｂ、２ｃが厚い場合には、凹部をベース２に形成すると、係合部が外側に開いてしまう問題が生じる。
【０１６２】
したがって、銅とインバーのクラッド材の厚さ比率、リードフレーム３の材質硬度に応じ、凹部１３をリードフレーム３か、ベース２の何れかに形成することが必要である。
【０１６３】
この実施例ではこれを考慮し、リードフレーム３は、クラッド材のインバー部分２ａより硬度の低い材料を選定している。一例として、Ｈｖ（ヴィッカース硬さ）１５０の銅合金である。
【０１６４】
ベース２のクラッド材はインバー２ａ、銅２ｂ、２ｃからなり、周知のように所定の温度と圧力を印加して積層形成したもので、金属材料間の拡散で強固に結合されている。
【０１６５】
リードフレーム３の凸部を潰して凹所１３を上下に形成することにより、材料は塑性流動を起し、平面方向の嵌合隙間が埋められ、ベース２とリードフレーム３とが結合される。
【０１６６】
凹所１３を形成する方法の一例を図４１に示す。下型１１、上型１２は、段付き形状を有している。上下方向から荷重を印加すると、リードフレーム３の凸状係合部分３ｆが潰され、凹所１３が形成される。
【０１６７】
所定の荷重が印加されたとき、型１１，１２の段付き部分がリードフレーム３の上下面、およびベース２の上下面に当接するプレス条件に設定しておく。当接しないと、銅部分２ｂ、２ｃが嵌合部近傍で局部的に厚さ方向に盛り上り、厚さ方向のゆがみが生じる恐れがある。なお、この凹所１３は角形状であるが、円形状、あるいは傾斜部に沿った台形状等、任意の形状を採り得る。
【０１６８】
図面では材料の厚さを同一で表しているが、ベース２とリードフレーム３のいずれかを厚くしてもよい。放熱性を高める必要がある場合には、ベース２を厚くするのが効果的である。また、リード端子３ａをコネクタ接続する場合には、相手側雌端子の適合厚さに合わせることができる。
【０１６９】
図３７はパッケージする前のリードフレーム３の形状、図３８はパッケージする前のベース２の形状を示す平面図であり、各々プレスの打ち抜き加工で製作する。
【０１７０】
リードフレーム３は、リード端子３ａ、ボンディングパッド部３ｂ、つなぎ部３ｃ、フレーム部３ｄ、応力吸収部３ｓ、切り欠き３ｐ、係合部３ｆを有している。点線で結んだ部分は、連続してプレス加工するための空き部分である。
【０１７１】
ボンディングパッド部３ｂには、酸化防止のためニッケルメッキ、銀メッキ等が必要であるが、プレス加工前の材料状態で、帯状に部分的に施しておいてもよいし、プレス加工後に部分メッキしてもよい。
【０１７２】
ベース２は、電子回路組立体５が搭載、固定される基板接着部２′、リードフレーム３との係合部２ｅ、フランジ２ｄ、位置決め孔２ｆ、突起部２ｎを有している。リードフレーム３と同様に、連続してプレス加工するための空き部分を設ける形状にしてもよい。
【０１７３】
このように、ベース２とリード端子３ａとを異種材料で製作した後、両者を塑性結合で一体化したため、回路基板７や封止樹脂４の物性値、放熱性の要求レベルや相手側コネクタ端子に応じて、ベース２とリード端子３ａの材料を最適な線膨張係数、熱伝導率および厚さで選定できることになる。これは同一の銅合金材でリードフレームを構成する従来のものでは達し得なかった、大きな効果である。
【０１７４】
次に前述の応力吸収部３ｓの作用について説明する。
【０１７５】
ベース２とリードフレーム３とを結合したベースリードフレーム組立体は、後述のはんだリフロー炉を通す際、２００数十℃の高温に数分間曝される。リードフレーム３は銅または銅合金で、その線膨張係数は約１７ｐｐｍ／℃、ベース２の線膨張係数は６．７ｐｐｍ／℃であり、両者の線膨張係数差と温度差に応じた熱応力が結合部に作用する。
【０１７６】
室温で結合した状態では、ベース２とリードフレーム３とが同一平面に形成されているが、リードフレーム３の線膨張係数がベース２より大きいので、リードフレーム３が外側に伸びようとする。
【０１７７】
しかし結合部で規制されているため、その部分には応力が働くことになり、これが過大な場合には、ベース２が捩られるような力が作用する。回路基板７とベース２との線膨張係数差は小さいため、その熱応力による反り発生は少ないが、捩れによる力が加わると、接着部分で剥れが生じやすくなる。
【０１７８】
この熱応力を吸収するのが応力吸収部３ｓである。応力吸収部３ｓ他のフレーム部分より幅細に形成し、リードフレーム３に捩れを生じさせ、その伸びによるベース２の変形（捩れ）を防止するものである。リードフレーム３に捩れが発生しても、室温では元に戻るため実害はないが、ベース２の捩れは防止する必要がある。
【０１７９】
応力吸収部分３ｓの形状を示している図３７の点線で囲んだＰ部分は、図３９、図４０のように種々の形状をとり得る。図３９は、幅細部分Ｓａ、溝Ｓｂを設けた形状である。
【０１８０】
図４０は、傾斜した幅細部分Ｓｃを設けた形状である。リードフレーム３の材質、板厚、大きさ等を考慮し、適した形状を選定する。図示形状に限定するものではなく、任意の形状を決定し得る。
【０１８１】
図４１は、結合部を示す他の具体例の詳細図で、図３４に対応するものである。リードフレーム３の係合部３ｆを凹状、ベース２の係合部２ｅを凸状とし、この凸部分を潰して凹み部１３を形成し、両者を塑性結合する。
【０１８２】
リードフレーム３の材質が比較的硬い銅合金で、インバー２ａの厚さが薄く、銅２ｂ、２ｃが厚い場合に、この構造が好適で、銅２ｂ、２ｃに凹み部１３を形成する。
【０１８３】
図４２は回路基板７を接着する治具の一例を示す平面図、図４３はそのＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。
【０１８４】
全面を接着する構造では、接着剤と部材との界面を隙間なく接着することが難しく、接着剤の硬化時に界面に空気層が形成されたり、微小な気泡が多数接着剤中に残ったりしやすい。このため、トランスファモールド工程の熱により気泡が膨張して潰れ、接着部と封止樹脂４との密着界面付近で界面剥離する問題が発生しやすかった。
【０１８５】
しかしながら、接着作業工程で、接着剤８を例えば数十μｍ厚さのエポキシ接着剤シートとし、回路基板７の上面から押圧荷重を加え、所定の温度と時間を印加する方法により、前記の問題点は解決できる。
【０１８６】
まず接着治具２０の上面に、ベース２とリードフレーム３とを結合した組立体を載置する。接着シート８′をベース２に置き、その上に回路基板７を載せる。
そして治具２１で回路基板７の上面に荷重を印加する。この状態で所定の温度と時間をかけ、接着シート８′を融解、硬化して接着工程が終了する。
【０１８７】
回路基板７の材質は、ガラスセラミック、セラミックのため、ヤング率が高く荷重を印加した際、割れやすいので、接着シート８′はこの点を考慮して、低い荷重で融解、硬化できる物性値を有したものを選定する。
【０１８８】
また、回路基板７に形成されている導体パターンに傷がついたり、保護用のガラス膜が割れたりしないよう、凹凸吸収材として、例えばポリエステル樹脂フィルムを回路基板７の表面に載せておくとか、治具２１の表面に、弾力性のある高耐熱性の樹脂をコーティングしておく等の配慮が必要である。
【０１８９】
また、ベース２の反りが大きいと、前記接着工程で荷重を印加した際に、反りが矯正されたまま接着硬化し、荷重を除去した状態では矯正による反りを元に戻す応力が接着部分に作用することになる。
【０１９０】
したがって、その応力で接着界面が剥れる問題が発生する。接着終了後の室温状態で剥れが生じていなくとも、とくに後述の電子回路素子６等をはんだ接合する工程では、２００数十℃のはんだリフロー炉を通すため、接着強度の低下も加わって剥れが発生しやすい。
【０１９１】
これを防止するには、ポリエステル樹脂フィルムを接着治具２０上に載置し、ベース２の下面に当たるようにしておく。これにより前記反りの矯正量を減らすものである。しかしながらあまり反りが大きいと、その防止効果がなくなるので、所定値以下の反りとなるように製作時の管理を行う必要がある。
【０１９２】
ここで接着シート８′の選定例について説明する。
【０１９３】
エポキシ系の接着剤を主体とし、厚さが５０〜２００μｍのもので、回路基板７より若干狭い面積寸法とする。一般にこの種の接着シート材料は、数十μｍ厚のポリエステル樹脂フィルムでシート状接着剤の両面を挟む構造である。
【０１９４】
このフィルムの片面を剥し、この面をベース２に載せ、反対面のフィルムを介して上面からローラで押圧するか、プレス機で押圧して仮接着する。この際、完全硬化条件として、例えば１５０℃で１時間のものであれば、５０℃の雰囲気で数秒押圧して仮接着した後、一次接着として１５０℃で３分間加熱、加圧し、１５０℃で１時間の本硬化を行う。また、仮接着せず一次接着工程に移ってもよい。
【０１９５】
液状の接着剤では既に述べたように、硬化時に界面に空気層が形成されたり、微小な気泡が多数接着剤中に残ったりするが、圧力を印加しながら高温度でシート状の接着剤を硬化させると、この問題は解決できる。
【０１９６】
図４４はベース２に設けた突起部２ｎを含む接着部の詳細断面図である。
【０１９７】
本実施例の構造では、回路基板７を多層のセラミックまたはガラス・セラミック基板としており、裏面（下面）にも回路パターン、印刷抵抗体が形成されている。
【０１９８】
周知のように印刷後の抵抗値は数十％の誤差が生じるので、この抵抗値を所定の精度内に収めるためにトリミング作業を施す。この作業を行うには、各抵抗体に対して独立した導体パターンを形成しておき、これらのパターン間の抵抗値を測定しながら、レーザ光の熱を利用してトリミングする。
【０１９９】
トリミング作業が終了した後、トリミング用のパターンを露出してその他の部分に保護膜を形成する。この保護膜としてはエポキシ樹脂が使用されている。前記トリミング用のパターンを露出している理由は、完成後の状態で抵抗値を測定できるようにし、メーカでの品質管理や、納入先の受け入れ検査でのロット管理等に利用するためである。
【０２００】
また、保護膜を低融点ガラスとした場合には、抵抗印刷を行なって焼成した後、トリミング用のパターンを除いた裏面の所定領域に、連続して保護膜を施すことが行われる。そして前記トリミング作業は、低融点ガラスと抵抗とをレーザ光の熱で同時に融かしながら、同様にトリミング用のパターンを利用して行われる。
【０２０１】
トリミング用のパターンが露出しているため、ベース２に接着する際には、露出面がベース２に接触しないようにするとともに、所定の絶縁距離を確保する必要がある。図４４において、トリミング用パターン７ａは、回路基板７の裏面に形成されている。突起部２ｎはベース２のクラッド材の銅部分２ｂに形成され、絶縁距離を確保するために設けられている。
【０２０２】
図４５は突起部２ｎの詳細を示す図で、２ｕは、くぼみ部分、２ｖは、突起部２ｎに対向してベース２の反対面に形成されたくぼみ部分、Ｈ２はベース２の上面から突起部２ｎまでの高さ寸法である。これらを形成する方法について、図４６、４７で説明する。
【０２０３】
下型４０にベース２を載置し、上型４１で矢印方向にプレスする。上型４１には凹部が、下型には凸部がそれぞれ設けられている。このため、プレス荷重によって下側銅部分２ｃに凹み部分所２ｖが形成されると同時に、上側銅部分２ｂが塑性流動し、突起部２ｎが形成される。
【０２０４】
突起部２ｎの高さＨ２は、接着シート８′に回路基板７が載置され、一次接着工程で加熱、加圧されたとき、トリミング用パターン７ａがベース２に接触せず所定の絶縁距離を確保できる寸法、例えば５０μｍ前後を選定する。また、この突起部２ｇの直径は１ｍｍ前後である。
【０２０５】
図３３に示したように、突起部２ｎは４箇所設置されており、回路基板７の端部付近に位置している。この端部付近は、回路基板７の裏面パターンが形成されていない部分である。保護膜の厚さは部位によってばらつきが大きく、これを含めた部分に突起部２ｎが位置すると、所定距離のばらつきも大きくなる欠点がある。
【０２０６】
接着工程を終了した後、回路基板７の所定配線パターンにペーストはんだを印刷し、回路素子６、ボンディングパッド１０等の部品を搭載し、リフロー炉ではんだを溶融、室温で固化させて電気的接合を行う。図４８に、その完成状態を示す。
【０２０７】
図４９はワイヤボンディング作業の治具を示す平面図、図５０はそのＩＸ−　ＩＸ線に沿う断面図である。
【０２０８】
はんだ接合工程が終了した組立体を、ボンディング治具１６の下治具１６ａに載せる。次いで上治具１６ｂによりベース２とリードフレーム３を押さえ、図示しないクランプ治具を用いて両者が上下方向と平面方向に動かないように固定する。
【０２０９】
ワイヤボンデング作業は熱圧着、超音波等、任意の方式を採用し、アルミ材の細線９により回路基板７のボンディングパッド１０とリード端子３ａとの間を電気的に接続する。
【０２１０】
図５１は結合部の詳細と応力吸収部分とを示す平面図である。この実施例によれば、熱応力によるモールド樹脂と回路基板、ベース、リードフレームとの界面剥離や樹脂クラックのない、安価な自動車用電子回路装置を実現できる。
【０２１１】
本発明の電子回路装置の他の実施例を図５２〜図６５によって説明する。
【０２１２】
図５２は自動車用電子回路装置（コントロールユニット）１の平面図、図５３および図５４は図５２のＸ−Ｘ線およびＸＩ−ＸＩ線に沿ってその見る方向を変えた一部断面側面図である。
【０２１３】
フランジ部２ｄを有するリードフレームユニット２３に、回路素子６および回路基板７からなる電子回路組立体５が搭載されている。リードフレームユニット２３は、電子回路組立体５が取り付けられるベース２と、リード端子３ａを支持するリードフレーム３からなっている。この搭載は、回路基板７をリードフレームユニット２３上に接着することで行われる。回路基板７は、ベース２の中央部を部分的に盛り上げた領域に、その部分のみを接着する構造である。この構造については後述する。
【０２１４】
リード端子３ａは、外部の接続対象物（図示せず）とを電気的に接続する場合には、リード端子３ａが外部対象物のハーネス・コネクタに嵌合、またはハーネス端子に溶接等で接続される。
【０２１５】
電子回路組立体５とリード端子３ａとは、熱圧着、超音波等のワイヤボンディング法でアルミ細線９を介して電気的に接続されている。
【０２１６】
電子回路組立体５をリードフレームユニット２３上に接着し、電子回路組立体５とリード端子３ａとをアルミ細線９で接続した後、これらの部品（回路素子６、回路基板７、リードフレームユニット２３、リード端子３ａ）を一括してモールド樹脂（以下、封止樹脂と称する）４中にリード端子３ａの一部やフランジ２ｄの一部を除いて埋設する。
【０２１７】
封止樹脂４は、トランスファモールド成形によって製作する。トランスファモールド成形は、一般に封止樹脂としてエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を使用する方法で、粉末を圧縮成形したタブレット状のエポキシ樹脂を、所定の温度、圧力を印加することによって融解させ、これを型内に流動および固化させるものである。この製法は、ＬＳＩ（大規模集積回路）等のチップのパッケージとして広く採用されている。
【０２１８】
封止樹脂４は、所定の線膨張係数を有する樹脂であり、内部部品を全体的に包む。封止樹脂４は、内部部品との密着力を常に所定値に保持するため、また、はんだ付け部や半導体チップと回路基板７との細線ワイヤボンディング接続部等に、熱応力によっての剥れおよび断線が生じないようにするため、最適な物性値が選定される。
【０２１９】
自動車用の電子回路装置は、使用時の熱応力繰返しにより、封止樹脂４とリード端子３ａ、リードフレームユニット２３とのそれぞれの密着界面からの水、油等の浸入が懸念される。その点については、リード端子３ａおよびリードフレームユニット２３と封止樹脂４との線膨張係数差を極力小さくし、それら部材間での熱応力を低減したり、リード端子３ａおよびリードフレームユニット２３に特殊な表面処理（例えばアルミキレート処理）を施し、樹脂と部材との境界部分で共有結合させる手法により解決可能である。
【０２２０】
リードフレームユニット２３およびリード端子３ａは熱伝導の良い銅、または銅系の合金材が選定される。回路基板７はセラミック、ガラス・セラミック等の比較的線膨張係数の小さい材質が選定され、所定の回路パターンが形成されている。
【０２２１】
リードフレームユニット２３を構成するベース２，リードフレーム３、リード端子部分３ａを、同一の銅合金材で一体にプレス加工するのが一般的な構造であるが、その線膨張係数は１７ｐｐｍ／℃前後で、回路基板７および封止樹脂４に比して大きく、使用時の熱応力繰り返しによる樹脂クラック、樹脂との密着界面剥離が発生しやすい。
【０２２２】
特に、リードフレームユニット２３は広い面積で、封止樹脂４との密着界面に働く熱応力が大きい。リード端子部分２ａは小面積であり、本願の実施例構造では問題とならないレベルである。
【０２２３】
図５４は電子回路装置の要部断面図であり、リードフレームユニット２３の上面には、回路基板７が接着剤８で接着される。回路基板７は、リードフレームユニット２３の中央部を部分的に盛り上げた領域に、その部分のみを接着する構造である。一般には基板をリードフレームユニット２３に接着する場合、全面接着する構造であるが、この実施例では部分的に接着する。
【０２２４】
全面を接着する構造では、接着剤と部材との界面を隙間なく接着することが難しく、接着剤の硬化時に界面に空気層が形成されたり、微小な気泡が多数接着剤中に残ったりする。このため、トランスファモールド工程の熱により気泡が膨張して潰れ、接着部と封止樹脂４との密着界面付近で剥離が発生しやすい。
【０２２５】
この構造ではリードフレームユニット２３に多数の小孔２ｇを設け、その部分に封止樹脂４が充填されるようにしている。この小孔２ｇの存在により、回路基板７の面積相当部分のリードフレームユニット２３が低い剛性で構成されることとなる。
【０２２６】
剛性が低いことは、封止樹脂４との線膨張係数差による熱応力を吸収しやすく、かつ多数個分散して小孔２ｇが設けられているため、部材との密着界面での剥離防止効果が非常に大きくなる利点がある。
【０２２７】
さらに、小孔部分２ｇに封止樹脂４が充填されると、局部的な剥離が生じた場合には、隣の小孔部分の樹脂が防波堤のような作用をし、剥離進展が抑止される。なお、小孔２ｇの一部は、後述する回路基板７の接着工程と、アルミ材細線８のワイヤボンディング工程での治具が挿入される孔を兼ねている。
【０２２８】
回路基板７には、図示されない配線パターンが形成され、また、基板上に回路素子６とボンディングパッド１０がはんだ接続されている。ボンディングパッド１０とリード端子３ａには、熱圧着、超音波等のワイヤボンディング法によりアルミ材の細線８が各々接続されている。
【０２２９】
回路基板７の材質は、回路素子６の大部分を占めるシリコンチップに近い線膨張係数を有したもので、かつ封止樹脂４との線膨張係数差が小さいものがよい。
回路規模が大きくなると小型化するには多層の回路基板が好ましく、セラミックやガラス・セラミック基板が好適である。放熱性を重視する場合には、熱伝導率の大きいセラミック基板がよい。
【０２３０】
図５５はリードフレームユニット２３の形状を示す平面図である。リードフレームユニット２３は、基板接着部２′、リード端子３ａ、ボンディングパッド部３ｂ、つなぎ部３ｃ、フランジ部２ｄ、フレーム部３ｄ、切り欠き３ｐ、位置決め孔部２ｆ、多数の小孔２ｇを有している。小孔２ｇは、ほぼ回路基板７の面積相当に分散して設け、前記した界面剥離防止効果を達している。
【０２３１】
アルミ材の細線９をワイヤボンディング接続するためのボンディングパッド部３ｂには、その表面が酸化されないようにニッケルメッキ、銀メッキ等が部分的に施される。フランジ部２ｄは相手部材に固定するため、位置決め孔２ｇは組立時の治具を位置決めするために設けたものである。
【０２３２】
切り欠き２ｆは方向性を決めるもので、製作誤差で生じるトランスファモールド型との嵌合誤差を少なくする目的で設けている。また、回路基板７を接着し、ワイヤボンディング作業が終了した状態の組立体を、この型にセットする際、上下が逆方向にならないようにする目的も兼ねている。この切り欠き３ｐは、リードフレームユニット２３が対称形状の場合、表裏が識別できる任意の形状、位置を選定すればよい。
【０２３３】
なお、つなぎ部３ｃとフレーム部３ｄとフランジ部２ｄとで閉ループ構成になっている理由は、この部分をトランスファモールド成形型で上下から締め付けることにより、封止樹脂４をトランスファモールド成形した際、型内でエポキシ樹脂が融解して液状になったとき、この閉ループ部の外側に洩れないようにするためである。
【０２３４】
嵌合するリード端子３ａの細幅部分とモールド型との間には、嵌合隙間ができるため、この部分で液状のエポキシ樹脂が外部に洩れるが、閉ループ構成となっていることにより、そのループ内で硬化後に薄いバリとして残る。
【０２３５】
そして、この成形後、リードフレームユニット２３のつなぎ部２ｃ、フレーム部２ｄを切断し、複数の独立したリード端子３ａを形成するとともに、フランジ部２ｄを所定の形状に窓抜き加工、および折り曲げ加工することにより、コントロールユニット１が完成する。
【０２３６】
図５６はリードフレームユニット２３に設けた基板接着部２ｗの詳細を示す平面図で、図５７はそのＸＩＩ−　ＸＩＩ線に沿う断面図である。
【０２３７】
蝶形の窓２ｐ、細幅小窓２ｑ、傾斜部２ｒ、水平方向に伸びる接着領域２ｓが形成されている。傾斜部２ｒは、蝶形の窓２ｐと細幅小窓２ｑとの間を狭く形成しているため、剛性が低く一種の板ばねのように作用する。これは接着剤８で回路基板７が接着され、封止樹脂４でモールドされた後の使用状態において、お互いの部材の線膨張係数差に起因する熱応力による接着剥れを防止する効果を目的としたものである。
【０２３８】
図５８は回路基板７を接着する治具の一例を示す平面図、図５９はそのＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図である。
【０２３９】
リードフレームユニット２３を接着治具１５の上に位置させ、これを離すと位置決め孔２ｆにピン１５ａが貫通する。次いでリードフレームユニット２３に多数設けられた小孔２ｇの一部に、ピン１５ｂが貫通し、そして接着治具１５の上面に、リードフレームユニット２３の下面が接する。
【０２４０】
ここで、ピン１５ａは２本設置しているが、位置決め孔２ｆの４箇所全部に貫通するよう、４本設置してもよい。
【０２４１】
その後接着剤７をリードフレームユニット２３の接着領域２ｓに塗布する。そして回路基板７を載せると、ピン１５ｂの頭部に接して止まる。このピン１５ｂは、回路基板７の四隅部分に位置するよう、実施例では４本設置している。接着剤８を塗布する作業は、接着治具１５に搭載する前に実施しておいてもよい。
【０２４２】
回路基板７の上面の一部に荷重を印加し、同時に平面方向に往復微動を行うことにより、接着剤８を回路基板７および接着領域２ｓとなじませるのが効果的である。なお、回路基板７の平面方向位置決めは図示していないが、小孔２ｇに貫通する任意形状のピンを設けることにより容易に構成できる。
【０２４３】
接着治具１５には、ピン１５ａ、１５ｂを多数設置し、同時に多数の回路基板７を接着できるように準備する。所定の温度と時間を加えることにより、接着剤７の硬化が完了する。
【０２４４】
図６０はワイヤボンディング作業の治具を示す平面図、図６１はそのＸＩＶ−　ＸＩＶ線に沿う断面図である。
【０２４５】
接着硬化工程が終了した組立体を、ボンディング治具１６の下治具１６ａに載せる。まずリードフレームユニット２３の位置決め孔２ｆにピン１６ｃが貫通すると、リードフレームユニット２３の下面が下治具１６ａの上面に当接する。次いで上治具１６ｂでリードフレームユニット２３とリード端子部３ａを押さえ、図示しないクランプ治具を用いて両者が上下方向と平面方向に動かないように固定する。
【０２４６】
その後、回路基板７の下面にピン１６ｄの頭部が接するように、ピン１６ｄを押し上げる。ロック機構を組み合わせることにより、その位置でピン１６ｄを静止きせることは容易である。（図示せず）ピン１６ｄは、回路基板７の四隅４箇所と、ボンディングパッド９付近の下面２箇所、合計６本設置している。
【０２４７】
ワイヤボンディング作業では、細線９が貫通したボンディング用のキャピラリにより、数百グラムの荷重で回路基板７が押圧されるが、ピン１６ｄで支持しているため押圧荷重で回路基板７が変形するのを防止できる。
【０２４８】
ワイヤボンデング作業は熱圧着、超音波等、任意の方式を採用し、アルミ材の細線９で回路基板７のボンディングパッド１０とリード端子３ａとの間を電気的に接続する。
【０２４９】
前記した接着作業、ワイヤボンディング作業において、治具を簡単にするために、例えば回路基板７の四隅部分が支持できるよう、リードフレームユニット２３の上面に小さな突起を設けることが考えられる。
【０２５０】
しかしながら後述するように、熱応力の繰り返しで突起付近の封止樹脂４とリードフレームユニット２３との界面での剥離が大きく進展することが判明した。
したがって支持部は設けずに、前述したような治具を使用することが、剥離防止の点から必要である。図６２はリードフレームユニット２３の小孔２ｇの詳細図である。
【０２５１】
図６３は、リードフレームユニット２３の小孔２ｇの設置部分を、これとは異なる形状の孔として熱衝撃試験を実施し、界面剥離発生の進展度合を本願構造と比較した結果のグラフである。剥離部位は、図５４に示されている。また、それぞれのリードフレーム形状を図６４に、基板四隅支持部の寸法を図６５に示す。
サンプルの仕様は表１に示す。
【０２５２】
【表１】
2004119465.tif 000003
剥離の確認は超音波探査撮像装置を用いる方法で行った。この方法は測定対象物を水中に浸漬しておき、超音波探査子で測定したい部位に焦点を合わせて超音波を当て、部材の物性値とその反射波が帰ってくる時間とから所定の信号処理を行い、剥離有無を判定するものである。
【０２５３】
剥離があるときと、ないときとで反射波が帰ってくる時間に差が生じ、対象物の投影面全面を走査することにより、剥離のない部分とある部分とをカラー表示で区別するものである。
【０２５４】
剥離面積率は、基板の面積に対する剥離面積の％比率で、サンプル各３個の平均値を表示した。
【０２５５】
剥離部位は、全て図５４に示すように回路基板７の下側封止樹脂４とリードフレームユニット２３の上面との界面であった。
【０２５６】
本実施例の構造によるサンプルＡのものは、剥離進展が非常に少ない結果であった。その他の仕様は、初期には剥離がないものの、サイクル数が増加するにしたがって剥離が生じ、徐々にこれが拡大進展した。とくにサンプルＤでは、短いサイクル数で１００％の剥離となった。
【０２５７】
サンプルＤはスリットを多数設置しているため、剛性はサンプルＣより低いにもかかわらず、急激に剥離進展する理由は、界面応力の最大となる中央部分にスリットがあり、この舌片状部分で剥離が生じると、熱応力の繰り返しによりこれを起点に進展するものと考えられる。
【０２５８】
サンプルＢでは、１０００サイクル時点で剥離面積が２０％程度で、本願の小孔の５％より悪いものの、実用的には許容できるレベルである。このことから、小孔を多数設置することにより、剥離防止効果のあることが分る。
【０２５９】
サンプルＣでは、２００サイクル以上から急激に剥離が進展し、約５００サイクルで１００％の剥離となった。大きい孔が２個で、サンプルＡより剛性が高いため、短サイクルではある程度密着が維持されるものの、剥離が発生するとこれを起点として進展するものと考えられる。
【０２６０】
サンプルＥでは、基板四隅支持部２０の付近に剥離が集中したが、５０サイクル以上での進展度合は緩やかな変化であった。このサンプルは小孔を多数設けているにもかかわらず、基板支持部２０の存在により剥離が進展するものである。
この理由について以下説明する。
【０２６１】
基板支持部２０はリードフレームユニット２３の一部をプレスの絞り加工で形成したが、その周囲の平面部分と合わせ、局部的に剛性の高い領域ができるため、封止樹脂４との界面に働く熱応力変化を吸収できず、剥離が発生するものと考えられる。サイクル数が増えても剥離進展度合が少ない理由は、剥離に伴って応力が開放されるためと、多数の小孔の存在によるリードフレームユニット２３の低剛性の影響である。
【０２６２】
前記小孔２ｇの径は小さく、かつ多いほど熱応力分散は期待できるが、トランスファモールド成形時の封止樹脂４が流動する際、小孔２ｇに存在している空気を押しのけ、樹脂充填に切り替わるときに空気の排出がスムーズに行われない問題がある。
【０２６３】
この排出が不完全の場合には、空気薄膜がリードフレームユニット２３の付近に形成されると、初期的な剥離として現われる。また、隣りあった孔との距離が、リードフレームユニット２３の厚さより短いと、プレスの加工性が悪いため、孔径と個数には限度がある。
【０２６４】
実験結果では、孔径１．５ｍｍ、個数３１４のときは、５個成形して全数初期剥離は生じなかった。また、孔径１ｍｍ、個数４７３のときは、５個中２個初期剥離が生じた。この結果から孔径は１．５ｍｍ以上、個数は３１４以下、さらにサンプルＢの結果と合わせると、孔径５ｍｍ以下、個数は２６以上が最適条件と考えられる。
【０２６５】
本実験結果は、回路基板７の大きさが３５ｍｍｍ×４６ｍｍのときであり、これを基板面積１０ｃｍ２当りの個数で換算すると、下記で表される。
【０２６６】
2004119465.tif 000004
【０２６７】
したがって、封止樹脂４の大きさ、回路基板７の大きさが変わる場合には、リードフレームユニット２３に設置する小孔２ｇの大きさと個数は、前記換算値を適用して決定すれば、界面剥離の発生しないエポキシ樹脂封止パッケージを構成できる。
【０２６８】
【発明の効果】
本発明によれば、熱応力によるモールド樹脂と回路基板、ベース、リードフレームとの界面剥離や樹脂クラックのない、安価な自動車用電子回路装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例を示す自動車用電子回路装置の一部を断面して示す平面図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ線に沿う一部縦断面側面図である。
【図３】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う一部横断面側面図である。
【図４】リードフレームとベースとを一体化した形状を示す平面図である。
【図５】図４の結合部を示す詳細図である。
【図６】図５のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図７】リードフレームの他の係合部形状を示す図である。
【図８】リードフレームの他の係合部形状を示す図である。
【図９】結合のための凹所を形成する方法を示す断面図である。
【図１０】リードフレームの形状を示す平面図である。
【図１１】ベースの形状を示す平面図である。
【図１２】ベースの他の形状を示す平面図である。
【図１３】ベースの他の形状を示す平面図である。
【図１４】小孔に封止樹脂が充填されている状況を示す要部断面図である。
【図１５】小孔に封止樹脂が充填されている状況を示す他の要部断面図である。
【図１６】ベースに高発熱素子を接合した形状を示す要部断面図である。
【図１７】窓に封止樹脂が充填されている状況を示す要部断面図である。
【図１８】温度変化による熱応力を最小とするための最適な寸法設定説明図である。
【図１９】温度変化による熱応力が大きくなる場合の寸法設定説明図である。
【図２０】液状接着剤を印刷するためのマスク形状を示す平面図である。
【図２１】プレートに接着剤を印刷した状態を示す平面図である。
【図２２】小孔のないシート状接着剤の形状を示す平面図である。
【図２３】小孔があるシート状接着剤の形状を示す平面図である。
【図２４】ベースとリードフレームとを結合した状態を示す平面図である。
【図２５】図２４のＩＶ−ＩＶ線に沿うワイヤボンディング作業前の状態を示す断面図である。
【図２６】図２４のＰ部詳細図である。
【図２７】ベースに設置した小孔と、その具体的寸法を示す平面図である。
【図２８】高発熱素子をプレートに接合する場合の小孔の設置状況と、その具体的寸法を示す平面図である。
【図２９】図２７、図２８における小孔の具体的寸法を示す平面図である。
【図３０】本発明の自動車用電子回路装置の一部を断面して示す平面図である。
【図３１】図３０のＶ−Ｖ線に沿う一部縦断面側面図である。
【図３２】図３０のＶＩ−ＶＩ線に沿う一部横断面側面図である。
【図３３】リードフレームとベースとを一体化した形状を示す平面図である。
【図３４】図３３の結合部を示す詳細図である。
【図３５】図３４のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図３６】結合のための凹所を形成する方法を示す断面図である。
【図３７】リードフレームの１形状を示す平面図である。
【図３８】ベースの１形状を示す平面図である。
【図３９】リードフレームの応力吸収部の１例を示す平面図である。
【図４０】リードフレームの応力吸収部の１例を示す平面図である。
【図４１】結合部の１例を示す詳細図である。
【図４２】回路基板を接着する治具と、接着作業を示す平面図である。
【図４３】図４２のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。
【図４４】ベースに設けた突起部を含む接着部の詳細断面図である。
【図４５】突起部の詳細を示す断面図である。
【図４６】突起部を形成する方法を示す断面図である。
【図４７】突起部を形成するときのプレス加工状態を示す断面図である。
【図４８】ワイヤボンディング作業前の状態を示す平面図である。
【図４９】ワイヤボンディング作業の治具と、作業状態を示す平面図である。
【図５０】図４９のＩＸ−ＩＸ線断面図である。
【図５１】結合部の詳細と、応力吸収部の具体的寸法を示す平面図である。
【図５２】本発明の他の実施例の自動車用電子回路装置の一部を断面して示す平面図である。
【図５３】図５２のＸ−Ｘ線に沿う一部縦断面側面図である。
【図５４】図５２のＸＩ−ＸＩ線に沿う一部横断面側面図である。
【図５５】リードフレームの形状を示す平面図である。
【図５６】リードフレームに設けた接着部の詳細を示す平面図である。
【図５７】図５６のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う断面図である。
【図５８】回路基板を接着する治具の一例を示す平面図である。
【図５９】回路基板を接着する治具と、接着作業の実施例を示す平面図である。
【図６０】ワイヤボンディング作業の治具を示す平面図である。
【図６１】図６０のＸＩＶ−　ＸＩＶ線に沿う断面図である。
【図６２】リードフレームの小孔の具体的寸法を示す詳細図である。
【図６３】熱衝撃試験を実施し、界面剥離の進展度合を測定した結果を示すグラフである。
【図６４】熱衝撃試験を実施したサンプルのリードフレーム形状を示す平面図である。
【図６５】サンプルＤ、Ｅの基板四隅支持部の寸法を示す図である。
【符号の説明】
１…電子回路装置、２…ベース、２‘…基板接着部、２ｄ…フランジ部、２ｅ…ベースの係合部、２ｆ…位置決め孔、２ｇ…小孔、２ｈ…堰きとめ部、２ｉ…突起部、２ｊ…基板位置決め孔、２ｋ…溝、２ｍ…窓、２ｎ…突起部、２ｐ…窓、２…ｑ細幅小窓、２ｒ…傾斜部、２ｓ…水平方向に伸びる接着領域、２ｗ…接着部、３…リードフレーム、３ａ…リード端子、３ｂ…ボンディングパッド部、３ｃ…端子間つなぎ部、３ｄ…フレーム部、３ｅ…つなぎ部、３ｆ…リードフレームの係合部、３ｇ…送り孔、３ｓ…応力吸収部、４…封止樹脂、５…電子回路組立体、６…回路素子、７…回路基板、７ａ…トリミング用パターン、８…接着剤、８′…接着シート、９…アルミ細線、２３…リードフレームユニット。
【図１】
2004119465.tif 000005
【図２】
2004119465.tif 000006
【図３】
2004119465.tif 000007
【図４】
2004119465.tif 000008
【図５】
2004119465.tif 000009
【図６】
2004119465.tif 000010
【図７】
2004119465.tif 000011
【図８】
2004119465.tif 000012
【図９】
2004119465.tif 000013
【図１０】
2004119465.tif 000014
【図１１】
2004119465.tif 000015
【図１２】
2004119465.tif 000016
【図１３】
2004119465.tif 000017
【図１４】
2004119465.tif 000018
【図１５】
2004119465.tif 000019
【図１６】
2004119465.tif 000020
【図１７】
2004119465.tif 000021
【図１８】
2004119465.tif 000022
【図１９】
2004119465.tif 000023
【図２０】
2004119465.tif 000024
【図２１】
2004119465.tif 000025
【図２２】
2004119465.tif 000026
【図２３】
2004119465.tif 000027
【図２４】
2004119465.tif 000028
【図２５】
2004119465.tif 000029
【図２６】
2004119465.tif 000030
【図２７】
2004119465.tif 000031
【図２８】
2004119465.tif 000032
【図２９】
2004119465.tif 000033
【図３０】
2004119465.tif 000034
【図３１】
2004119465.tif 000035
【図３２】
2004119465.tif 000036
【図３３】
2004119465.tif 000037
【図３４】
2004119465.tif 000038
【図３５】
2004119465.tif 000039
【図３６】
2004119465.tif 000040
【図３７】
2004119465.tif 000041
【図３８】
2004119465.tif 000042
【図３９】
2004119465.tif 000043
【図４０】
2004119465.tif 000044
【図４１】
2004119465.tif 000045
【図４２】
2004119465.tif 000046
【図４３】
2004119465.tif 000047
【図４４】
2004119465.tif 000048
【図４５】
2004119465.tif 000049
【図４６】
2004119465.tif 000050
【図４７】
2004119465.tif 000051
【図４８】
2004119465.tif 000052
【図４９】
2004119465.tif 000053
【図５０】
2004119465.tif 000054
【図５１】
2004119465.tif 000055
【図５２】
2004119465.tif 000056
【図５３】
2004119465.tif 000057
【図５４】
2004119465.tif 000058
【図５５】
2004119465.tif 000059
【図５６】
2004119465.tif 000060
【図５７】
2004119465.tif 000061
【図５８】
2004119465.tif 000062
【図５９】
2004119465.tif 000063
【図６０】
2004119465.tif 000064
【図６１】
2004119465.tif 000065
【図６２】
2004119465.tif 000066
【図６３】
2004119465.tif 000067
【図６４】
2004119465.tif 000068
【図６５】
2004119465.tif 000069