(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱素子（１０）が搭載されたヒートシンク（２０）とリードフレーム（３０）とを備える装置部（４０）を、成形型（１００）内に配置し、前記成形型内に樹脂（５０）を充填することにより、前記ヒートシンクの端部が前記樹脂から露出した状態で前記装置部を前記樹脂にて包み込むように封止する電子装置の製造方法において、
前記成形型として、その内部に前記装置部を封止するために前記樹脂が充填される空間部（１１０）と、前記ヒートシンクのうち前記樹脂から露出する端部（２１）の外側に隣り合って位置し前記樹脂が溜まる溜まり部（１２０）と、前記空間部と前記溜まり部とを連通する連通部（１３０）とを有するものを用意し、
前記成形型内に前記装置部を配置し、前記樹脂を充填し前記樹脂を硬化させる工程と、
次に、前記リードフレームのガイドフレーム（３３）を切断するとともに、前記成形型の前記連通部により形成された連結樹脂部（５３）を切断する工程とを備え、
前記成形型として、前記連結樹脂部のうち前記ヒートシンクにおける前記発熱素子の搭載面と直交方向の寸法である厚さが最大厚さとなっている部位（５３ａ）に対応する前記連通部の部分の前記連結樹脂部の切断方向と直交方向における幅（ｔ）が、０．０５ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下であるものを用いることを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項２】
前記樹脂（５０）としてエポキシ系樹脂を用いることを特徴とする請求項１に記載の電子装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発熱素子が搭載されたヒートシンクとリードフレームとを備える装置部を、ヒートシンクの端部が露出した状態で樹脂にて包み込むように封止してなる電子装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の一般的な電子装置の概略断面構成を図８に示す。パワーＩＣ等の発熱素子１０が搭載されたヒートシンク２０とリードフレーム３０とを備える装置部４０が、ヒートシンク２０の端部２１が露出した状態で樹脂５０にて包み込むように封止されている。ここで、発熱素子１０とリードフレーム３０のリード部（インナーリード）３４とは、ＡｌやＡｕ等のワイヤ６０にて電気的に接続されている。
【０００３】
ヒートシンク２０の端部２１は、放熱部材を取り付けるために樹脂５０から露出しており、図８では、当該端部２１には、放熱フィン（放熱部材）７０がネジ７１等により取り付けられ、ヒートシンク２０の放熱性を向上させている。
【０００４】
この電子装置は一般に図９に示す方法にて製造される。樹脂充填用の成形型９００の内部に、装置部４０を配置する。このとき、リードフレーム３０には、後に分断されるガイドフレーム３３が、装置部４０におけるヒートシンク２０の端部２１外周に存在する。
【０００５】
そして、成形型９００内に樹脂５０を充填して硬化させることにより、装置部４０が樹脂５０にて封止されるとともに、ヒートシンク２０の端部２１は樹脂５０から露出した状態となる。このように、樹脂成形した後、リードフレーム３０におけるガイドフレーム３３を切断するとともにアウターリードを所定長さに切断することにより、電子装置ができあがる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記図９に示した従来の製造方法においては、樹脂成形した際、ガイドフレーム３３とヒートシンク２０の端部２１の隙間に、薄い樹脂５０の膜（樹脂薄膜５１）が形成される。そして、ガイドフレーム３３の切断時には、このガイドフレーム切断部に位置する樹脂薄膜５１も切断されることになるが、薄いため、たわんでうまく切れず、ヒートシンク２０の端部２１にてバリとして残りやすい。
【０００７】
このような問題に対して、本発明者は、ガイドフレーム切断部に位置する樹脂薄膜の厚さを厚くすることで、その剛性を高め、切断しやすくすれば良いと考えた。そして、検討した結果、図１〜図３に示すような構成の成形型１００を用いることとした。
【０００８】
ここで、図１は、装置部４０と樹脂５０とを含めた成形型１００の概略断面図である。また、図２は図１の上方から見た概略平面図であり、主として樹脂５０を含めた装置部４０の形状を示すものである。つまり、図２では、樹脂５０の形状によって成形型１００内部の型形状を示している。
【０００９】
なお、図２中、各部の位置関係を識別するために、樹脂５０はピッチの広い斜線ハッチング、ガイドフレーム３３を含むリードフレーム３０はピッチの狭い斜線ハッチング、発熱素子１０は破線にて示し、ワイヤ６０は一部省略してある。また、図２中の、Ａ−Ａ一点鎖線に沿った断面が上記図１である。さらに、図３は、図２中のＢ−Ｂ一点鎖線に沿った概略断面図である。
【００１０】
図１〜図３に示すように、成形型１００の内部には、上記従来と同様、装置部４０を封止するために樹脂５０が充填される空間部１１０が設けられている。ここで、この成形型１００の内部において、ヒートシンク２０のうち樹脂４０から露出する端部２１の外側に、樹脂４０が溜まる空間としての溜まり部１２０が該端部２１に隣り合って位置するとともに、図２および図３に示すように、空間部１１０と溜まり部１２０とを連通する連通部１３０が設けられている。
【００１１】
具体的に、溜まり部１２０は、ヒートシンク２０の端部２１とガイドフレーム３３との隙間を従来よりも大きくした空間である。そして、連通部１３０は、溜まり部１２０の両端部にて溜まり部１２０と空間部１１０とを連通しており、空間部１１０からの樹脂５０が、連通部１３０を介して溜まり部１２０内へ回り込んでくるようになっている。
【００１２】
このような成形型１００内に装置部４０を配置し、樹脂５０を充填する。それにより、樹脂５０は、空間部１１０に形成されて装置部４０を封止する装置封止部５１と、溜まり部１２０に形成された溜まり樹脂部５２と、ガイドフレーム切断部（図１および図３中の破線Ｓ、図２中のＣ−Ｃ一点鎖線）に位置し、これら装置封止部５１と溜まり樹脂部５２とを連結する連結樹脂部５３とよりなる。ここで、図２中の太い破線５０ａは、樹脂５０の外形を示す線であり、この樹脂の外形５０ａと成形型１００との間には、成形型１００の上型と下型との隙間交差により発生する樹脂のはみ出し部５０ｂが一般的に存在する。
【００１３】
そして、ガイドフレーム３３の切断時には、不要な樹脂である溜まり樹脂部５２を除去すべく、図１および図３中の破線Ｓに沿って連結樹脂部５３が切断されることとなる。ここで、溜まり部１２０に樹脂５０が多く溜まることにより、連結樹脂部５３は適切に分断可能な程度に十分に厚くなっているため、従来のように、ヒートシンク２０の端部２１に樹脂５０のバリが発生しにくくなると考えられる。
【００１４】
しかしながら、更に検討を進めたところ、次のような問題が発生した。図４は、上記図２中のＣ−Ｃ一点鎖線（切断線）に沿って連結樹脂部５３を切断したときの断面を示す図であり、当該断面にのみハッチングを施してある。
【００１５】
図４に示すように、白抜き矢印方向に切断が行われ、符号５３で示す範囲の切断面が連結樹脂部５３の切断面となる。ここで、連結樹脂部５３のうち成形型１００の連通部１３０により形成される両端部（図３において連結樹脂部５３として示されている部分）５３ａは、該両端部５３ａの間の中間部５３ｂに比べて、切断方向の厚さが厚い厚肉部となっており、かつ、切断方向と直交方向への幅ｔ（図２も参照）は比較的薄くなっている。
【００１６】
これは、上記したように成形型１００において、空間部１１０からの樹脂５０を溜まり部１２０内へ回り込ませるべく連通部１３０（図２および図３参照）の通路面積を確保しているためである。それゆえ、連結樹脂部５３のうち連通部１３０により形成される両端部５３ａは、中間部５３ｂに比べて切断方向に細長形状となっている。
【００１７】
このような連結樹脂部５３の両端部において、上記図２、図４に示す幅ｔが小さいと、連結樹脂部５３を切断する時に、この両端部５３ａにて連結樹脂部５３がたわんで切断されにくい。また、上記幅ｔが大きすぎると、切断時の大きな応力により、装置部４０側の樹脂５０（装置封止部５１）に欠けが発生し、そこからクラックや剥がれが発生して、水分の侵入等を引き起こすなどの問題が発生する。
【００１８】
そこで、本発明は上記問題に鑑み、発熱素子が搭載されたヒートシンクとリードフレームとを備える装置部を、ヒートシンクの端部が露出した状態で樹脂にて包み込むように封止する電子装置の製造方法において、リードフレームの切断時に、不要な樹脂部を適切に同時に切断できるようにすることを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、発熱素子（１０）が搭載されたヒートシンク（２０）とリードフレーム（３０）とを備える装置部（４０）を、成形型（１００）内に配置し、成形型内に樹脂（５０）を充填することにより、ヒートシンクの端部が樹脂から露出した状態で装置部を樹脂にて包み込むように封止する電子装置の製造方法において、まず、成形型として、その内部に装置部を封止するために樹脂が充填される空間部（１１０）と、ヒートシンクのうち樹脂から露出する端部（２１）の外側に隣り合って位置し樹脂が溜まる溜まり部（１２０）と、空間部と溜まり部とを連通する連通部（１３０）とを有するものを用意する。
【００２０】
次に、成形型（１００）内に装置部（４０）を配置し、樹脂（５０）を充填し樹脂を硬化させる工程を行い、次に、リードフレーム（３０）のガイドフレーム（３３）を切断するとともに、成形型の連通部（１３０）により形成された連結樹脂部（５３ａ）を切断する工程とを行うが、ここにおいて、成形型として、連結樹脂部のうちヒートシンクにおける発熱素子の搭載面と直交方向の寸法である厚さが最大厚さとなっている部位（５３ａ）に対応する連通部の部分の連結樹脂部の切断方向と直交方向における幅（ｔ）が、０．０５ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下であるものを用いることを特徴としている。
【００２１】
本発明の製造方法によれば、上記幅（ｔ）を、０．０５ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下とすることにより、連結樹脂部のうち成形型の連通部により形成される最大厚さ部分（厚肉部）の幅も、０．０５ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下となる。
【００２２】
連結樹脂部の厚肉部の幅が、上記範囲であれば、リードフレームの切断時に、当該厚肉部がたわんで切断されにくかったり、樹脂に欠けが発生したりするのを防止できる。よって、本発明によれば、リードフレームの切断時に、不要な樹脂部を適切に同時に切断できる。
【００２３】
ここで、請求項２に記載の発明のように、樹脂（５０）としてはエポキシ系樹脂を用いることができる。
【００２４】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。本実施形態に係る電子装置およびその製造方法に用いられる成形型は、上記図１〜図４に示した構成を基本としている。そのため、図１〜図４に基づいて上記と重複する場合もあるが、ここでは、本実施形態の特徴を中心に説明することとする。
【００２６】
図１および図２に示すように、電子装置において、装置部４０は、パワーＩＣ等の発熱素子１０が搭載されたＣｕ等よりなるヒートシンク２０と、Ｃｕ等よりなるリードフレーム３０と、発熱素子１０とリードフレーム３０のリード部（インナーリード）３４とを結線して電気的に接続するＡｌやＡｕ等のワイヤ６０とを備える。
【００２７】
そして、装置部４０は、ヒートシンク２０におけるチップ搭載面の端部２１と該搭載面の裏面とが露出した状態で、樹脂（モールド樹脂）５０にて包み込むように封止されている。ここで、樹脂５０としては、熱等により硬化可能な樹脂、好適にはエポキシ系樹脂を用いることができる。
【００２８】
また、ヒートシンク２０の端部２１を露出させることで、上記図８と同様に、この端部２１にＥＣＵ基板の放熱フィンや取付ケース（図示せず）にネジ締め固定できるようになっている。なお、図２中、ヒートシンク２０の端部２１には、固定用ネジが挿入される丸穴２２が設けられている。
【００２９】
この電子装置は、ヒートシンク２０上に導電性接着剤や半田等を用いて発熱素子１０を搭載し、ワイヤボンディング等により、発熱素子１０とリードフレーム３０とをワイヤ６０で接続して装置部４０を形成した後、この装置部４０を、図１に示すように、成形型１００内に配置する。
【００３０】
ここで、樹脂成形に用いられるリードフレーム３０のより詳細な平面構成の一例を図５に示し、本例のリードフレーム３０の多連状態を図５に示しておくが、本実施形態に用いるリードフレーム３０は、これら図５、図６に示す例に限定されない。これら図５および図６中、一点鎖線領域が樹脂５０で封止される（モールドさせる）領域である。
【００３１】
図５に示すリードフレーム３０はＣｕ板よりなるもので、ヒートシンク２０をかしめ固定するための取付穴３２を有する取付部３１と、最後に切断除去されるガイドフレーム３３と、発熱素子１０にワイヤボンディングされて接続されるリード部３４とを有した形状となっている。また、リードフレーム３０の適所には、樹脂５０に噛み合って密着性を高めるための穴や凹部が形成されている。
【００３２】
また、図５において、最終的には、リードフレーム３０は、一点鎖線に示すように樹脂５０にて封止され、樹脂５０の外形に沿ってガイドフレーム３３およびタイバー３６が分断される。ここで、リードフレーム３０のリード部３４は、樹脂５０で封止されて、樹脂５０の内部のインナーリードと外部のアウターリードとに分かれる。
【００３３】
また、図５の下側に位置するガイドフレーム３３部分には、ヒートシンク２０の端部２１と対向して隣り合う位置に、ヒートシンク２０から離れるように凹んだ凹部３５が形成されている。この凹部３５に対応した位置に、成形型１００の溜まり部１２０が形成される。
【００３４】
また、図６に示すように、本例のリードフレーム３０はリール状であり、一度に複数個の電子装置を製造可能となっている。ここで、リードフレーム３０とヒートシンク２０とは、別体で成形型１００内へ配置しても良いが、この図５、図６に示すリードフレーム３０では、かしめ固定にてリードフレーム３０とヒートシンク２０とを一体化した後、配置することができる。
【００３５】
具体的には、ヒートシンク２０に形成された図示しない突起を、リードフレーム３０の取付穴３２に挿入し、当該突起先端をかしめて潰すことにより、ヒートシンク２０とリードフレーム３０とが固定される。
【００３６】
本実施形態の成形型１００は、例えば、リードフレーム３０を挟んで上型と下型とに分割可能なものである。成形型１００の内部には、図１〜図３に示すように、装置部４０を封止するために樹脂５０が充填される空間部１１０と、ヒートシンク２０の端部２１の外側に隣り合って位置し樹脂５０が溜まる空間としての溜まり部１２０と、空間部１１０と溜まり部１２０とを連通する連通部１３０とを有する。
【００３７】
このようにして、装置部４０を成形型１００内に配置した後、成形型１００内に流動状態にある樹脂５０を注入する。すると、成形型１００内では、空間部１１０から連通部１３０を介して溜まり部１２０に樹脂５０が充填される。この後、樹脂５０を硬化することにより、図１〜図３に示す形で、装置部４０が樹脂封止される。
【００３８】
この図１〜図３に示す樹脂封止状態では、形成された樹脂５０は、空間部１１０により形成された装置封止部５１と、溜まり部１２０により形成された溜まり樹脂部５２と、これら装置封止部５１と溜まり樹脂部５２との境界部分として両部５１、５２を連結する連結樹脂部５３とよりなる。
【００３９】
こうして、樹脂封止を行った後、刃具等を用いてリードフレーム３０のガイドフレーム３３およびタイバー３６を切断し、除去する。この切断においては同時に、図１および図３中の破線で示す切断線Ｓ（図２中のＣ−Ｃ一点鎖線にも相当）に沿って、連結樹脂部５３も切断される。そして、溜まり樹脂部５２を除去する。こうして、本実施形態の電子装置（樹脂封止型電子装置）が完成する。
【００４０】
ここで、本実施形態においても、連結樹脂部５３の切断面は上記図４に示すとおりである。つまり、連結樹脂部５３のうち成形型１００の連通部１３０により形成される両端部５３ａは、中間部５３ｂに比べて、切断方向の厚さが厚い厚肉部となっており、かつ、切断方向と直交方向への幅ｔは比較的薄くなっている。
【００４１】
本実施形態では、この厚肉部である連結樹脂部５３の両端部５３ａの幅ｔを、０．０５ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下とするように、成形型１００を工夫している。
【００４２】
この連結樹脂部５３の両端部５３ａの形状は、成形型１００の連通部１３０の型形状により規定されるものであり、連結樹脂部５３の両端部５３ａの幅ｔは、連通部１３０の幅でもある。つまり、本実施形態では、成形型１００として、連結樹脂部５３（両端部５３ａ）の切断方向と直交方向における連通部１３０の幅ｔが、０．０５ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下であるものを用いることを特徴としている。
【００４３】
それによれば、成形型１００の連通部１３０の幅ｔを０．０５ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下とすることにより、連結樹脂部５３のうち成形型１００の連通部１３０により形成される比較的厚い部分（厚肉部）すなわち上記両端部５３ａの幅ｔ（図４参照）も０．０５ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下となる。
【００４４】
厚肉部である連結樹脂部５３の両端部５３ａの幅ｔが、この範囲であれば、リードフレーム３０の切断時に、当該両端部５３ａがたわんで切断されにくかったり、樹脂５０に欠けが発生したりするのを防止できる。こうして、本実施形態によれば、リードフレーム３０の切断時に、不要な樹脂部を適切に同時に切断できる。
【００４５】
成形型１００の連通部１３０の幅ｔを上記範囲にすることは、次に述べるような本発明者の検討結果を根拠とするものである。図４に示す連結樹脂部５３の切断面において、例えば、中間部５３ｂの長さ（幅）は７ｍｍ程度、厚さは０．２ｍｍ〜０．３ｍｍ程度にでき、幅ｔを持つ両端部５３ａの厚さは０．５ｍｍ程度にできる。
【００４６】
ここで、成形型１００における連通部１３０の幅ｔを変えることで、連結樹脂部５３の両端部５３ａの幅ｔを変えて、連結樹脂部５３の切断状況を調べた。その結果を図７に示す。図７では、幅ｔ（単位：ｍｍ）を横軸に、切断状況として不良発生率（％）を縦軸にとってある。
【００４７】
不良発生率は、一定の幅ｔについて多数作製されたサンプルを、それぞれ切断したときに、うまく切断されずにバリが残ったり、装置部４０側の樹脂５０（装置封止部５１）に欠けが生じたりといった不良の発生数をパーセンテージで示したものである。
【００４８】
ここで、装置封止部５１の欠けは、その大きさが切断部から０．６ｍｍ以上のものを不良とみなした。当該欠けが０．６ｍｍ以上であると、外観上の問題があるとともに信頼性を確保できにくく、０．６ｍｍより小さければ実用上問題はないとすることができる。
【００４９】
図７に示すように、上記幅ｔが０．０５ｍｍよりも小さいと不良が発生し、さらに小さくなるほど不良が発生しやすくなる。これは、幅ｔが０．０５ｍｍよりも小さいと、リードフレーム３０の切断を行う際に、連結樹脂部５３の両端部（厚肉部）５３ａの剛性が無くなり、切断する際にたわんでしまって切断されず、バリとして残るためである。
【００５０】
一方、図７に示すように、上記幅ｔが０．１５ｍｍよりも大きいと不良が発生し、さらに大きくなるほど不良が発生しやすくなる。これは、幅ｔが０．１５ｍｍよりも大きいと連結樹脂部５３の両端部５３ａの剛性が強すぎて、切断時に、装置封止部５１が根こそぎ持って行かれることで、大きな欠けが発生しやすくなるためである。
【００５１】
よって、図７に示す結果から、連結樹脂部５３の両端部５３ａの幅ｔすなわち成形型１００の連通部１３０の幅ｔを、０．０５ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下とすることが導かれる。
【００５２】
なお、本発明は、上記実施形態の電子装置に限定されることなく、発熱素子が搭載されたヒートシンクとリードフレームとを備える装置部を、ヒートシンクの端部が露出した状態で樹脂にて包み込むように封止してなる樹脂封止型電子装置であれば、適用可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る電子装置および成形型の概略断面図である。
【図２】図１に示す電子装置の概略平面図である。
【図３】図２中のＢ−Ｂ線に沿った概略断面図である。
【図４】図２中のＣ−Ｃ線に沿って連結樹脂部を切断したときの断面を示す図である。
【図５】上記実施形態の製造方法に用いられるリードフレームの具体的な平面図である。
【図６】図５に示すリードフレームの多連状態を示す平面図である。
【図７】連結樹脂部の両端部の幅ｔと連結樹脂部の切断状況との関係を示す図である。
【図８】一般的な電子装置の概略断面図である。
【図９】一般的な電子装置の製造方法を示す図である。
【符号の説明】
１０…発熱素子、２０…ヒートシンク、２１…ヒートシンクの端部、
３０…リードフレーム、３３…ガイドフレーム、４０…装置部、
５０…樹脂、５３…連結樹脂部、１００…成形型、１１０…空間部、
１２０…溜まり部、１３０…連通部、
ｔ…連結樹脂部の切断方向と直交方向における連通部の幅。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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