(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース材と、
前記ケース材に組み込まれると共に、表面に第１導電パターンが形成された第１回路基板と、
前記第１回路基板と重畳して前記ケース材に組み込まれると共に、表面に第２導電パターンが形成された第２回路基板と、
前記第１回路基板に実装されて前記第１導電パターンに電気的に接続された第１回路素子と、
前記第２回路基板に実装されて前記第２導電パターンに電気的に接続された第２回路素子と、
前記第２回路素子が封止されるように前記第２回路基板の表面に形成された封止樹脂と、
一端が前記第１回路基板の表面の前記第１導電パターンに接続され、前記第２回路基板に設けられた貫通孔を貫通して他端が外部に導出されるリードと、
前記第１回路基板、前記第２回路基板および前記ケース材に囲まれる中空部と、を備え、
前記リードには、前記第２回路基板の上面に実装された前記第２回路素子と電気的に接続される第１リードと、前記第２回路基板に実装された前記第２回路素子とは電気的に接続されない第２リードが含まれ、
前記第１リードと前記第２回路基板の前記貫通孔との間隙に半田が充填されると共に、前記第２リードと前記貫通孔との間隙にも半田が充填されることを特徴とする回路装置。
【請求項２】
前記第２回路基板の前記貫通孔の周辺部には、前記第２導電パターンから成るパッドが設けられることを特徴とする請求項１に記載の回路装置。
【請求項３】
表面に第１導電パターンおよび第１回路素子が組み込まれると共に、前記第１導電パターンから成るパッドにリードが固着された第１回路基板を、ケース材に組み込む工程と、
表面に第２導電パターンおよび第２回路素子が組み込まれると共に貫通孔が形成された第２回路基板を、前記リードを前記貫通孔に貫通させて前記ケース材に組み込み、前記第１回路基板、前記第２回路基板および前記ケース材に囲まれる中空部を形成する工程と、
前記第２導電パターンおよび前記第２回路素子が被覆されるように、前記第２回路基板の表面に封止樹脂を形成する工程と、を具備し、
前記リードには、前記第２回路基板の上面に実装された前記第２回路素子と電気的に接続される第１リードと、前記第２回路基板に実装された前記第２回路素子とは電気的に接続されない第２リードが含まれ、
前記第１リードが貫通する貫通孔および前記第２リードが貫通する貫通孔の両方に接合材を塗布して、前記貫通孔を塞ぐことを特徴とする回路装置の製造方法。
【請求項４】
前記封止樹脂を形成する工程では、前記封止樹脂は、液状または半固形状の状態で前記第２回路基板の表面に塗布した後に硬化されることを特徴とする請求項３に記載の回路装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回路装置およびその製造方法に関し、特に、回路基板の上面に形成された混成集積回路がケース材により封止される構成の回路装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１０を参照して、ケース材１１１が採用された構成集積回路装置１５０の構成を説明する。混成集積回路装置１５０は、アルミニウム等の金属から成る基板１０１と、基板１０１の上面を被覆するように形成された絶縁層１０２と、絶縁層１０２の上面に形成された導電パターン１０３と、導電パターン１０３に電気的に接続されたトランジスタ等の回路素子１１０を備えている。そして、ケース材１１１および封止樹脂１０８により、回路素子１１０が封止された構成となっている。
【０００３】
具体的には、ケース材１１１は、略額縁形状を有して基板１０１の側面に当接している。更に、基板１０１の上面に封止するための空間を確保するために、ケース材１１１の上端部は、基板１０１の上面よりも上方に位置している。そして、基板１０１の上方にてケース材１１１により囲まれる空間には封止樹脂１０８が充填され、この封止樹脂１０８により半導体素子等の回路素子１１０が被覆されている。この構成により、基板１０１が比較的大きいものであっても、ケース材１１１等により囲まれる空間に封止樹脂１０８を充填させることで、基板１０１の上面を組み込まれた回路素子を樹脂封止することができる。
【特許文献１】特開２００７−０３６０１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した混成集積回路装置１５０では、基板１０１の上面にはＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のパワートランジスタや、このパワートランジスタを駆動させるドライバＩＣが実装されていた。そして、このドライバＩＣを制御するマイコン等の制御素子は、混成集積回路装置１５０が実装される実装基板側に実装されていた。従って、実装基板側に於いて、モーター等の負荷の駆動を制御する回路の実装に必要とされる面積が大きい問題があった。
【０００５】
混成集積回路装置１５０の実装密度を向上させる構成として、ケース材１１１の内部に複数の基板１０１を重畳して設け、各々の基板１０１に回路素子を組み込む構成が考えられる。しかしながら、この様に複数の基板１０１をケース材１１１の内部に設け、各々の基板の上面に配置された回路素子を個別に樹脂封止することは困難であった。
【０００６】
本発明の目的は、ケース材に積層して配置された複数の回路基板を効率的に樹脂封止することを可能とする回路装置およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の回路装置は、ケース材と、前記ケース材に組み込まれると共に、表面に第１導電パターンが形成された第１回路基板と、前記第１回路基板と重畳して前記ケース材に組み込まれると共に、表面に第２導電パターンが形成された第２回路基板と、前記第１回路基板に実装されて前記第１導電パターンに電気的に接続された第１回路素子と、前記第２回路基板に実装されて前記第２導電パターンに電気的に接続された第２回路素子と、前記第２回路素子が封止されるように前記第２回路基板の表面に形成された封止樹脂と、一端が前記第１回路基板の表面の前記第１導電パターンに接続され、前記第２回路基板に設けられた貫通孔を貫通して他端が外部に導出されるリードと、前記第１回路基板、前記第２回路基板および前記ケース材に囲まれる中空部と、を備え、前記リードには、前記第２回路基板の上面に実装された前記第２回路素子と電気的に接続される第１リードと、前記第２回路基板に実装された前記第２回路素子とは電気的に接続されない第２リードが含まれ、前記第１リードと前記第２回路基板の前記貫通孔との間隙に半田が充填されると共に、前記第２リードと前記貫通孔との間隙にも半田が充填されることを特徴とする。
【０００８】
本発明の回路装置の製造方法は、表面に第１導電パターンおよび第１回路素子が組み込まれると共に、前記第１導電パターンから成るパッドにリードが固着された第１回路基板を、ケース材に組み込む工程と、表面に第２導電パターンおよび第２回路素子が組み込まれると共に貫通孔が形成された第２回路基板を、前記リードを前記貫通孔に貫通させて前記ケース材に組み込み、前記第１回路基板、前記第２回路基板および前記ケース材に囲まれる中空部を形成する工程と、前記第２導電パターンおよび前記第２回路素子が被覆されるように、前記第２回路基板の表面に封止樹脂を形成する工程と、を具備し、前記リードには、前記第２回路基板の上面に実装された前記第２回路素子と電気的に接続される第１リードと、前記第２回路基板に実装された前記第２回路素子とは電気的に接続されない第２リードが含まれ、前記第１リードが貫通する貫通孔および前記第２リードが貫通する貫通孔の両方に接合材を塗布して、前記貫通孔を塞ぐことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、ケース材の内部に第1回路基板および第２回路基板を設け、第１回路基板に一端が固着されたリードを、第２回路基板に設けた貫通孔を通過させて外部に導出させている。更に、リードには、第２回路基板に固着された第２回路素子と接続される第１リードと、接続されない第２リードが含まれる。そして、本発明では、第１リードと貫通孔との間隙に接合材を充填させると共に、第２リードと貫通孔との間にも接合材を充填させている。この様にすることにより、半固形状または液状の封止樹脂を第２回路基板の上面に塗布しても、液状の封止樹脂が貫通孔を経由して漏れてしまう不具合が防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１を参照して、回路装置の一例として混成集積回路装置１０の構成を説明する。図１（Ａ）は混成集積回路装置１０の断面図であり、図１（Ｂ）は第１リード２８Ａが第２回路基板２０を貫通する箇所を示す斜視図であり、図１（Ｃ）は第２リード２８Ｂが第２回路基板２０を貫通する箇所を示す斜視図である。
【００１１】
図１（Ａ）を参照して、混成集積回路装置１０には、ケース材１２に第１回路基板１８および第２回路基板２０が重畳して組み込まれた構成となっている。そして、第１回路基板１８の上面には第１回路素子２２（例えばパワートランジスタ）が配置され、第２回路基板２０の上面には第２回路素子（例えばマイコン）が配置されている。更に、第１回路基板１８のパッド３８Ａに固着されたリード２８は、第２回路基板２０を貫通して外部に導出される構成となっている。
【００１２】
ケース材１２は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂またはアクリル樹脂等の熱可塑性樹脂を射出成形することにより形成されており、概略的に額縁状の形状を呈している。図１（Ａ）を参照すると、ケース材１２の上面および下面は開口部と成っており、上面の開口部は第２回路基板２０により塞がれ、下面の開口部は第１回路基板１８により塞がれている。また、ケース材１２の左右端部には、ビス止めのための孔部が設けられている。
【００１３】
第１回路基板１８は、ケース材１２の下部の開口部に組み込まれており、アルミニウム（Ａｌ）または銅（Ｃｕ）あるいはこれらの金属を主材料とする合金から構成されている。ここでは、アルミニウムから成る２枚の金属基板から第１回路基板１８が構成されているが、１枚の金属基板から第１回路基板１８が構成されても良い。第１回路基板１８の詳細は、図３を参照して説明する。
【００１４】
第２回路基板２０は、ケース材１２の上部の開口部に組み込まれており、プリント基板（ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｂｏａｒｄ：ＰＣＢ）が採用される。具体的には、紙フェノール基板、ガラスエポキシ基板等が、第２回路基板２０として採用される。また、第２回路基板２０として、セラミックから成る基板が採用されても良い。更に、第２回路基板２０には、上面のみに第２導電パターン２１が形成されても良いし、両面に第２導電パターン２１が設けられても良い。更には、３層以上に積層された第２導電パターン２１が第２回路基板２０に構成されても良い。第２回路基板２０には、リード２８を貫通させるための貫通孔が設けられる。
【００１５】
第２回路基板２０に実装される第２回路素子２４としては、第１回路基板１８に実装される第１回路素子２２よりも発熱量が小さいマイコン等が実装される。従って、第２回路基板２０としては、熱伝導性に劣るが安価なプリント基板を採用することができる。また、プリント基板は設計変更や製造に係るコストが安いので、第２回路素子２４として採用されるマイコン等の仕様が変更されても、第２回路基板２０の導電パターンの形状を変更することで容易に対応することができる。更にまた、エポキシ樹脂等の絶縁材料から成る第２回路基板２０は、金属から成る第１回路基板１８よりも熱伝導率が低い。従って、第２回路基板２０により熱の伝導が抑制されることにより、パワートランジスタである第１回路素子２２から発生した熱が、マイコンである第２回路素子２４に伝導することが抑制される。
【００１６】
第１回路素子２２は、第１回路基板１８の上面に形成された第１導電パターン３８に電気的に接続される素子である。第１回路素子２２としては、例えば１アンペア以上の電流のスイッチングを行うパワートランジスタが採用される。ここで、パワートランジスタとしては、バイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ（Ｆｉｅｌｄ  ｅｆｆｅｃｔ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＦＥＴ）または絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  ｇａｔｅ  ｂｉｐｏｌａｒ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＩＧＢＴ）が採用される。更に、第１回路素子２２としては、トランジスタ以外の素子も全般的に採用可能であり、例えばＬＳＩやダイオード等の能動素子や、チップコンデンサやチップ抵抗等の受動素子が採用される。
【００１７】
また、第１回路素子２２がパワートランジスタ等の半導体素子である場合は、その裏面が半田等の導電性接着材を介して固着される。更には、第１回路素子２２と第１導電パターン３８との間に、銅などの金属から成るヒートシンクが設けられても良い。そして、第１回路素子２２の上面に形成された電極は、金属細線４２を経由して第１導電パターン３８に接続される。
【００１８】
更に、第１回路素子２２としては、整流回路を構成するダイオード、平滑回路を構成するコイルやコンデンサ、上記したパワートランジスタの制御電極に制御信号を印加するドライバＩＣ、サーミスタ等が採用される。
【００１９】
第２回路素子２４は第２回路基板２０の表面に形成された第２導電パターン２１に電気的に接続される素子であり、一般的には上記した第１回路素子よりも動作温度が低い回路素子が採用される。具体例としては、例えば、マイクロコンピュータ（マイコン）やアルミ電解コンデンサ等が、第２回路素子２４として第２回路基板２０に実装される。更に、第２回路素子２４としては、第１回路素子２２と同様に、能動素子および受動素子が全般的に採用される。また、第２回路素子２４としては、水晶発振器や半導体メモリが採用されても良い。更に、第２回路素子２４は、第２回路基板２０の上面のみに固着されても良いし、下面のみに固着されても良いし、両面に固着されても良い。
【００２０】
また、図１（Ｂ）を参照すると、マイコンとしてのＬＳＩは樹脂封止されたパッケージの状態で第２回路基板２０の上面に実装されている。しかしながら、マイコンは、ベアチップの状態で第２回路基板２０の表面に形成された第２導電パターン２１に固着されても良い。
【００２１】
第１封止樹脂１４は、第１回路素子２２および第１回路基板１８の上面全域が覆われるように形成されている。第１封止樹脂１４は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やシリカ（ＳｉＯ２）等のフィラーが混入されたエポキシ樹脂等の樹脂材料から成る。この様に、第１回路素子２２が第１封止樹脂１４により封止されることで、第１回路素子２２の耐湿性が向上される。更には、第１回路素子２２と第１導電パターン３８との接続箇所（半田等の接合材から成る）が、第１封止樹脂１４により被覆されるので、この接続箇所の耐振動性が向上される。更に、フィラーが混入された樹脂から成る第１封止樹脂１４は、光を透過させない遮光性の性質を有する。従って、遮光性の第１封止樹脂１４により第１回路基板１８の上面に形成された第１導電パターン３８および第１回路素子２２を被覆することで、第１導電パターン３８の形状および第１回路素子２２の位置を隠蔽することもできる。ここで、図１（Ｂ）を参照すると、第１回路素子２２およびその接続に使用される金属細線４２が被覆されるように第１封止樹脂１４が形成されている。しかしながら、第１封止樹脂１４により第１回路素子２２が完全に被覆される必要はない。即ち、第１回路素子２２と第１導電パターン３８との接続部が第１封止樹脂１４により被覆されて、第１回路素子２２の上端部が第１封止樹脂１４の上面から上方に突出しても良い。
【００２２】
更に、第１封止樹脂１４は、ケース材１２の側壁の内部、第１回路基板１８および第２回路基板２０に囲まれる空間に形成されるが、この空間に完全に充填される程度には形成されていない。従って、ケース材１２の内部空間には、第１封止樹脂１４が充填されていない中空部２６が設けられている。また、第１回路素子２２は、ケース材１２の内部空間により封止されているので、第１封止樹脂１４を省いて混成集積回路装置１０が構成されても良い。
【００２３】
更に、この中空部２６は、ケース材１２、第１回路基板１８および第２回路基板２０により密閉されても良いし、外部と連通されても良い。中空部２６が外部と連通される場合は、ケース材１２の側壁部、ケース材１２と第２回路基板２０との間等に、中空部２６と外部とを連通させる連通孔が設けられても良い。
【００２４】
第２封止樹脂１６（封止樹脂）は、第２回路素子２４および第２回路基板２０の上面全域が被覆されるように形成され、第１封止樹脂１４と同様にフィラーが混入された樹脂材料から成る。第２回路素子２４および第２回路基板２０を第２封止樹脂１６により被覆することにより、第２回路素子２４の耐湿性および耐振動性が向上されると共に、第２回路基板２０の上面に設けた第２導電パターン２１の形状および第２回路素子２４の配置が隠蔽される。ここで、第２封止樹脂１６は、必ずしも第２回路素子２４が完全に覆われるように形成される必要はなく、第２回路素子２４と第２導電パターン２１との接続部が被覆され、第２回路素子２４の上部が第２封止樹脂１６の上面から上方に突出されるように形成されても良い。
【００２５】
リード２８は、第１回路基板１８の上面に形成された第１導電パターン３８から成るパッド３８Ａに下端が固着されている。パッド３８Ａとリード２８の下端とは、半田等の導電性接着材を介して接着される。そして、リード２８は、第１封止樹脂１４、第２回路基板２０および第２封止樹脂１６を貫通して、上端が外部に導出されている。ここで、リード２８は、リード２８が第２回路基板２０を貫通する箇所に於いて、第２回路基板２０の上面に固着された第２回路素子２４に接続される場合と、接続されない場合とがある。リード２８が第２回路素子２４に接続される場合としては、リード２８を経由して、第２回路基板２０に実装された第２回路素子２４と、第１回路基板１８に実装された第１回路素子２２とを電気的に接続する場合がある。また、リード２８と第２回路素子２４とが接続されない場合としては、例えば、第１回路基板１８に設けられたインバーター回路に外部から電源電流が供給される場合、または、第１回路基板１８に設けられたインバーター回路により変換された電流がリード２８を通過して外部に供給される場合が考えられる。
【００２６】
以下の説明では、第２回路基板２０に実装された第２回路素子２４と電気的に接続されるリード２８を第１リード２８Ａと称し、第２回路素子２４と電気的に接続されないリード２８を第２リード２８Ｂと称する。
【００２７】
リード３０は、第２回路基板２０の上面に設けられた第２導電パターン２１に下端が接続され、上端が第２封止樹脂１６を貫通して上方に突出している。リード３０の下端付近は、第２回路基板２０を貫通して設けた孔部に挿入されて固定されており、第２回路基板２０に実装された第２回路素子２４に入出力される電気信号を通過させる働きを有する。ここで、第２回路基板２０の上面に形成された第２導電パターン２１とリード３０とは、半田等の導電性接着材を介して接続される。
【００２８】
図１（Ｂ）に、第１リード２８Ａが第２回路基板２０を貫通する箇所の斜視図を示す。第２回路基板２０を部分的に貫通して貫通孔１５が設けられており、この貫通孔１５を取り囲むように円環状の導電パターンから成るパッド２１Ａが形成されている。更に、貫通孔１５の内壁を被覆する金属膜が、パッド２１Ａと連続してメッキ膜により形成されても良い。更には、パッド２１Ａと同様の形状の導電パターンが第２回路基板２０の下面に形成されても良い。
【００２９】
貫通孔１５と第１リード２８Ａとの間隙には、導電性の接合材１７が充填されており、この接合材１７を介して第１リード２８Ａは、パッド２１Ａと電気的に接続されている。更にパッド２１Ａは、第２導電パターン２１から成る配線２１Ｂを経由して、第２回路基板２０の上面に載置された第２回路素子２４と電気的に接続されている。
【００３０】
ここで、接合材１７としては、銀等の導電性材料から成る粉末が混入された樹脂から構成される導電性ペーストや半田（ロウ材）等の導電性接合材が採用される。
【００３１】
図１（Ｃ）に、第２リード２８Ｂが第２回路基板２０を貫通する箇所の斜視図を示す。ここでは、第２回路基板２０の上面にて貫通孔１５を取り囲むように円環状のパッド２１Ａが設けられており、貫通孔１５の内壁はパッド２１Ａと連続した金属膜により被覆されている。ここでは、パッド２１Ａからは、図１（Ｂ）に示したような配線２１Ｂは存在せず、パッド２１Ａは周囲の他の第２導電パターン２１から独立して形成されている。このことから、第２リード２８Ｂは、第２回路基板２０に載置された第２回路素子２４とは電気的に接続されない。
【００３２】
本実施の形態では、第２リード２８Ｂと貫通孔１５との間にも、第１リード２８Ａの場合と同じように、接合材１７が充填されている。ここで、接合材１７としては、導電性ペーストまたは半田等の導電性接合材が採用できる。更には、第２リード２８Ｂは、パッド２１Ａと導通される必要がないので、接合材１７としては、樹脂材料から成る絶縁性接合材が採用されても良い。後に詳細は説明するが、第２リード２８Ｂと貫通孔１５との間に接合材１７が充填される目的は、貫通孔１５を閉塞させるためである。
【００３３】
本実施の形態では、図１（Ｃ）を参照して、第２リード２８Ｂと貫通孔１５との間隙に接合材１７を充填させている。このことにより、製造工程の途中段階に於ける樹脂漏れが防止される。一般的には、第２回路基板２０の上面に載置された回路素子と第２リード２８Ｂとは導通される必要はないので、貫通孔１５と第２リード２８Ｂとの間には接合材１７は充填される必要はない。この様に、リードを貫通させることのみを目的に形成される貫通孔は、「抜き孔」と称されている。しかしながら、第２リード２８Ｂと貫通孔１５の側壁との間隙を塞がずにそのままの状態にしておくと、第２回路基板２０の上面を第２封止樹脂１６により被覆する工程にて、この間隙から樹脂が漏れる問題が発生する。即ち、この工程では、半固形状または液状の第２封止樹脂１６を第２回路基板２０の上面に全面的に塗布した後に加熱硬化するが、第２リード２８Ｂと貫通孔１５との間隙から、半固形状または液状の第２封止樹脂１６が、中空部２６に漏出してしまう。
【００３４】
この問題を回避するために、本実施の形態では、第２リード２８Ｂと貫通孔１５の側壁との間隙に接合材１７を充填させている。この様にすることで、全てのリード２８と貫通孔１５との間隙に接合材１７が充填されて、上記した樹脂漏れが防止されるので、樹脂材料の中空部２６への侵入が防止される。
【００３５】
更に、上記した混成集積回路装置１０では、中空部２６を設けることにより、第１回路基板１８に実装された第１回路素子２２と、第２回路基板２０に実装された第２回路素子２４との熱干渉を抑制している。この事項を以下にて説明する。
【００３６】
具体的には、本実施の形態では、２枚の重畳した回路基板（第１回路基板１８および第２回路基板２０）を設けて、それぞれの回路基板に回路素子を組み込むことで、パワートランジスタから構成されるパワーブロックと、このパワーブロックを制御する制御ブロックとを、１つのパッケージである混成集積回路装置１０に内蔵させている。そして、耐湿性や耐振動性を向上させるためには、各回路基板に実装された回路素子を封止樹脂で封止する必要がある。例えば、図１（Ａ）を参照すると、第１回路基板１８に配置された第１回路素子２２が被覆される様にケース材１２の内部に第１封止樹脂１４が形成され、更に、第２回路基板２０の上面に固着された第２回路素子２４が被覆されるように第２封止樹脂１６が形成されている。
【００３７】
しかしながら、例えば、第１回路素子２２としてパワートランジスタが採用され、第２回路素子としてマイコンが採用された場合を考えると、パワートランジスタから発生した熱によりマイコンが誤動作してしまう恐れがある。具体的には、混成集積回路装置１０の動作時に於いて、装置外部の温度Ｔｃは１００℃以下となるように補償されており、装置に内蔵される第１回路素子２２の温度（Ｔｊ）は１５０℃以下となるように補償されている。一方、第２回路素子２４であるマイコンの動作温度の上限は、ＩＧＢＴ等のパワートランジスタよりも低く、例えば８５℃以下である。従って、ケース材１２の内部空間が完全に充填されるように第１封止樹脂１４を形成すると、第１回路素子２２から発生した熱が、第１封止樹脂１４を経由して、マイコンである第２回路素子２４に伝導する。結果的に、マイコンである第２回路素子２４が８５℃以上に加熱され、その動作が不安定になる恐れがある。
【００３８】
そこで本形態では、第１回路素子２２を封止する第１封止樹脂１４でケース材１２の内部を完全に充填せずに、第１封止樹脂１４が充填されない未充填領域である中空部２６をケース材１２の内部に設けている。そして、この中空部２６には空気が存在する。従って、パワートランジスタである第１回路素子２２から発生した熱が第１封止樹脂１４に伝導しても、熱抵抗が高い空気から成る中空部２６により熱の伝導が阻まれるので、この熱の第２回路素子２４（マイコン）への伝導は抑制される。このことから、マイコンである第２回路素子２４の温度が、動作温度の上限（例えば８５度）以上に加熱されることが抑止され、安置した状態でマイコンが動作する。
【００３９】
図２を参照して、混成集積回路装置１０の外観を更に説明する。図２（Ａ）は混成集積回路装置１０の外観を示す斜視図であり、図２（Ｂ）は図２（Ｂ）のＢ−Ｂ’線に於ける断面図である。
【００４０】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）を参照して、ケース材１２の手前側の開口部は、全面的に第２封止樹脂１６により覆われており、この第２封止樹脂１６の表面から外部にリード２８およびリード３０が導出している。リード２８およびリード３０の詳細は上記した通りである。リード２８およびリード３０は、混成集積回路装置１０の内部に設けられた回路と外部とを接続させる接続手段として機能する。
【００４１】
図３を参照して、第１回路基板１８の構成を説明する。本形態では、実装基板３２と絶縁基板３４とを積層させて、第１回路基板１８が構成されている。
【００４２】
実装基板３２は、厚みが１．０ｍｍ〜２．０ｍｍ程度のアルミニウム（Ａｌ）を主材料とする金属製の基板であり、上面及び下面は陽極酸化膜（Ａｌ２０３から成る膜）により被覆されている。実装基板３２の上面は、フィラーが高充填されたエポキシ樹脂等の樹脂材料から成る絶縁層３６により被覆されている。絶縁層３６の厚みは例えば５０μｍ程度である。更に、絶縁層３６の上面には厚みが５０μｍ程度の銅から成る第１導電パターン３８が形成され、この第１導電パターン３８に第１回路素子２２が実装される。
【００４３】
また、上記した絶縁層３６を部分的に除去して露出部１３が設けられており、この露出部１３から露出する実装基板３２と第１導電パターン３８とが、金属細線４２を経由して接続されている。この様に、露出部１３を介して実装基板３２と第１導電パターン３８とを接続することにより、実装基板３２の電位を固定電位（接地電位や電源電位）にすることが可能となり、実装基板３２により外部からのノイズが遮蔽されるシールド効果をより大きくすることができる。更には、第１導電パターン３８の一部と実装基板３２との電位が同一に成るので、両者の間に発生する寄生容量を低減させることも可能となる。
【００４４】
上記構成の実装基板３２の裏面は、シリコン樹脂から成る接着剤を介して、絶縁基板３４の上面に貼着される。
【００４５】
絶縁基板３４は、実装基板３２と同様にアルミニウム等の金属から成り、平面的な大きさが実装基板３２よりも大きく形成されている。従って、絶縁基板３４の端部と、実装基板３２の端部とは離間して配置されている。また、ポリイミド樹脂等の樹脂材料から成る絶縁層４０により、絶縁基板３４の上面は被覆されている。更に、絶縁基板３４の下面は、ケース材１２の側壁の下端と同一平面上に位置している。
【００４６】
以上のように、実装基板３２と絶縁基板３４とを積層させて第１回路基板１８を構成することで、第１回路基板１８の放熱性と耐圧性とを高いレベルで両立させることができる。具体的には、上述したように、実装基板３２は第１導電パターン３８と接続されて例えば接地電位に接続されているので、実装基板３２の裏面を外部に露出させるとショートを引き起こす恐れがある。このショートを防止するために絶縁基板３４が設けられている。絶縁基板３４の上面と実装基板３２の下面とは、絶縁基板３４の上面に設けた絶縁層４０により絶縁されている。更に、実装基板３２の側面および絶縁基板３４の側面は、各々の基板を構成するアルミニウム等の金属材料が露出する面であるが、絶縁基板３４の端部（側面）と実装基板３２の端部（側面）とを離間させることで、お互いの基板の側面がショートすることが防止されている。
【００４７】
更に、実装基板３２および絶縁基板３４の両方が放熱性に優れるアルミニウム等の金属から成るので、第１回路素子２２から発生した熱は、実装基板３２および絶縁基板３４を経由して良好に外部に放出される。
【００４８】
図４を参照して、混成集積回路装置１０の他の形態を説明する。ここでは、第２回路基板２０の上面および下面の両方に第２回路素子２４が実装される。そして、これらの第２回路素子２４および第２回路基板２０の上面および下面の両方が被覆されるように、第２封止樹脂１６が形成されている。
【００４９】
この様に、第２回路基板２０の下面にも第２回路素子２４を設けることで、より多数の回路素子を混成集積回路装置１０に内蔵されることができる。更に、第２回路基板２０の裏面に設けられた第２回路素子２４が第２封止樹脂１６により封止されることにより、これらの素子の耐湿性および耐振動性が向上される。
【００５０】
図５を参照して、次に、上記した混成集積回路装置１０に構築される回路の一例を説明する。ここでは、複数のパワートランジスタから成るスイッチング回路４５を含むインバーター回路が第１回路基板１８に形成され、このインバーター回路を制御する制御回路が構成された第２回路素子２４（マイコン）が第２回路基板２０に実装されている。より具体的には、第１回路基板１８には、整流回路４１、平滑回路４３、スイッチング回路４５およびドライバＩＣ４４が組み込まれている。
【００５１】
混成集積回路装置１０に組み込まれた各回路の動作は次の通りである。先ず、第２回路基板２０に実装された第２回路素子２４（マイコン）には、回転速度に応じた周波数の基準信号が入力され、それぞれ１２０度の位相差を有する３つのパルス幅変調された正弦波の制御信号が生成される。第２回路素子２４にて生成された制御信号は、リード２８（図２（Ａ）参照）を経由して、第１回路基板１８に入力される。
【００５２】
第１回路基板１８に入力された制御信号は、ドライバＩＣ４４にて所定の電圧に昇圧された後に、スイッチング回路４５を構成しているパワートランジスタ（例えばＩＧＢＴ）の制御電極に印加される。
【００５３】
一方、外部から入力された交流電力は、整流回路４１により直流電力に変換された後に、平滑回路４３により電圧を一定にされ、スイッチング回路４５に入力される。
【００５４】
そして、スイッチング回路４５からは、それぞれ１２０度の位相差を有する３相のパルス幅変調された正弦波電圧（Ｕ、Ｖ、Ｗ）が生成されてモーター４６に供給される。結果的に、モーター４６には、正弦波に近似した負荷電流が流れ、所定の回転数にてモーター４６が回転する。
【００５５】
ここで、図１（Ｂ）に示した第１リード２８Ａを通過する信号としては、例えば、第２回路素子２４（マイコン）からドライバＩＣ４４に供給される制御信号が該当する。更に、図１（Ｃ）に示した第２リード２８Ｂを通過する信号としては、外部から整流回路４１（インバータ回路）に入力される電源電流や、スイッチング回路４５にて変換された交流電流が該当する。
【００５６】
次に、図６を参照して、上記した構成の混成集積回路装置１０が組み込まれた空調機（エア・コンディショナー）の室外機４８の構成を説明する。
【００５７】
室外機４８は、筐体５０の内部に、凝縮機５４と、ファン５６と、圧縮機５２と、混成集積回路装置１０が主に内蔵されて構成されている。
【００５８】
圧縮機５２は、モーターの駆動力を用いて、アンモニア等の冷媒を圧縮させる機能を有する。そして、圧縮機５２により圧縮された冷媒は凝縮機５４に送られ、ファン５６が風を凝縮機５４に吹き付けることにより、凝縮機５４内部の冷媒に含まれる熱が外部に放出される。更に、この冷媒は膨張された後に、室内にある蒸発器に送られて、室内の空気を冷却させる。
【００５９】
本形態の混成集積回路装置１０は、圧縮機５２またはファン５６を駆動させるモーターの回転を制御する働きを有し、室外機４８の内部に設けられた実装基板６０に固着されている。
【００６０】
図６（Ｂ）に混成集積回路装置１０が取り付けられる構造を示す。ここでは、リード２８およびリード３０が、実装基板６０に差込実装されている。そして、パワートランジスタが実装される第１回路基板１８の裏面は、ヒートシンク５８の平滑面に当接している。混成集積回路装置１０のヒートシンク５８への取り付けは、混成集積回路装置１０のケース材１２をヒートシンク５８にビス止めすることにより行うことができる。ここで、ヒートシンク５８は、銅やアルミニウム等の金属を一体的に成型したものであり、混成集積回路装置１０と当接する面は平滑面と成っており、その反対面は凹凸面と成っている。係る構成により、パワートランジスタである第１回路素子２２から発生した熱は、第１回路基板１８およびヒートシンク５８を経由して室外機４８の内部空間に伝導され、最終的にはファンの５６の送風作用により室外機４８の外部に放出される。
【００６１】
次に、図７から図９を参照して、図１に構成を示した混成集積回路装置１０の製造方法を説明する。
【００６２】
図７（Ａ）を参照して、先ず、上面に所定の混成集積回路が組み込まれた第１回路基板１８を、ケース材１２に組み込む。
【００６３】
第１回路基板１８の上面には、予め所定の形状の第１導電パターン３８が組み込まれており、第１導電パターン３８の所定の箇所には、パワートランジスタ等の第１回路素子２２が実装されて電気的に接続されている。更に、パッド状の第１導電パターン３８には、半田等の導電性接着材を介して、リード２８が固着されている。ここで、リード２８は、複数のリード２８が連結されているリードフレームの状態で、第１導電パターン３８に固着されても良い。
【００６４】
この様な構成の第１回路基板１８は、ケース材１２の下部の開口部を塞ぐように、ケース材１２に組み込まれる。第１回路基板１８の詳細は上述したとおりであり、図３に示すように２枚の金属から成る基板を組みあわせて構成されている。しかしながら、１枚の金属基板から第１回路基板１８が形成されても良い。
【００６５】
図７（Ｂ）を参照して、次に、第１回路素子２２および第１回路基板１８の上面が被覆されるように、第１封止樹脂１４を形成する。具体的には、第１回路素子２２が封止されて第１回路基板１８の上面が被覆されるように、液状または半固形状の第１封止樹脂１４をケース材１２の内部に供給する。第１封止樹脂１４は、フィラーが混入された樹脂材料から成る。第１封止樹脂１４を構成する樹脂材料が熱硬化性樹脂である場合は、第１回路基板１８の上面に塗布された第１封止樹脂１４を加熱して硬化させる処理が必要になる。
【００６６】
図８（Ａ）、図８（Ｂ）および図８（Ｃ）を参照して、次に、所定の第２回路素子２４が組み込まれた第２回路基板２０をケース材１２に組み込む。
【００６７】
図８（Ａ）を参照して、第２回路基板２０の上面には所定形状の第２導電パターン２１が形成され、この第２導電パターン２１の所定の箇所には、例えばマイコンである第２回路素子２４が固着されている。
【００６８】
更に、第２回路基板２０のリード２８に対応する箇所には、ドリル加工やレーザー照射加工により第２回路基板２０を開口して設けた貫通孔１５が設けられている。また、貫通孔１５の周辺には第２導電パターン２１の一部から成るパッド２１Ａが形成されている。
【００６９】
この様な構成の第２回路基板２０を、ケース材１２の上部の開口部を塞ぐように、ケース材１２に組み込む。第２回路基板２０の下面の周辺部とケース材１２とは、絶縁性の接着材を介して接着される。更に本工程では、第２回路基板２０をケース材１２に組み込むときには、同時に第２回路基板２０に設けた貫通孔１５にリード２８を貫通させている。
【００７０】
上記リード２８としては、第２回路基板２０に固着された第２回路素子２４と電気的に接続される第１リード２８Ａ（図８（Ｂ）参照）と、第２回路素子２４とは接続されないリードである第２リード（図８（Ｃ）参照）に分類できる。
【００７１】
図８（Ｂ）を参照して、本工程では、貫通孔１５の側壁と第１リード２８Ａとの間隙に、接合材１７を充填させている。この接合材１７としては、導電性ペーストや半田等の導電性接着材が採用される。接合材１７の具体的な形成方法は、第２回路基板２０の各貫通孔１５に予め接合材１７を塗布した後に、リード２８を各貫通孔１５に貫通させる。または、リード２８を貫通孔１５に貫通させた後に、各貫通孔１５とリード２８との間隙に接合材１７を充填させる。ここで、接合材１７が半田から成る場合は、半田クリームを貫通孔１５に塗布した後に、半田クリームを加熱溶融して半田とする工程が必要となる。
【００７２】
この様な構成は、図８（Ｃ）に示す第２リード２８Ｂも同様であり、第２リード２８Ｂと貫通孔１５との間に接合材１７が充填されている。ここで、第１リード２８Ａに適用される接合材１７と、第２リード２８Ｂに適用される接合材１７とを、同じ材料（例えば半田）にすると、各貫通孔１５への接合材１７の供給を一括して行える利点がある。
【００７３】
上記したように本形態では、第１リード２８Ａと第２リード２８Ｂの両方に対して、これらのリードが挿入される貫通孔１５の間隙に接合材１７を充填させている。具体的には、第１リード２８Ａは、第２回路基板２０の上面に配置された第２回路素子２４と電気的に接続される必要があるので、半田等から成る接合材１７を経由してパッド２１Ａと接続される。ここで、パッド２１Ａは配線２１Ｂを経由して第２回路素子２４と接続されている。一方、図８（Ｃ）を参照して、第２リード２８Ｂは、第２回路基板２０上の素子とは接続される必要はないので、装置内部の電気的接続のみを考慮したら、第２リード２８Ｂが挿入される貫通孔１５には接合材１７は充填される必要はない。しかしながら、本実施の形態では、後の工程に於ける貫通孔１５を経由した樹脂漏れを防止するために、第２リード２８Ｂが通過する貫通孔１５にも接合材１７を充填している。
【００７４】
図８（Ａ）を参照して、この様にすることで、第２回路基板２０に設けた全ての貫通孔１５が接合材１７により塞がれることとなる。
【００７５】
図９を参照して、次に、第２回路素子２４および第２回路基板２０の上面が封止されるように、第２封止樹脂１６を形成する。ここでは、第２回路基板２０の上面およびケース材１２の側壁の内側により囲まれる空間に、ノズル６２の下端から所定の量の第２封止樹脂１６を供給し、必要に応じて加熱等の硬化処理を施す。第２封止樹脂１６は、粒状のアルミナ等のフィラーが混入された熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂から成る。
【００７６】
ノズル６２から第２回路基板２０の上面に供給される第２封止樹脂１６は、液状または半固形の状態である。従って、第２回路基板２０を貫通して設けた貫通孔１５とリード２８との間に隙間があると、この隙間を経由して第２封止樹脂１６が中空部２６に進入してしまう恐れがある。中空部２６は第１回路素子２２から発生した熱が第２回路素子２４に伝導することを抑止するための層として機能している。このことから、この中空部２６が第２封止樹脂１６により充填されてしまうと、充填された第２封止樹脂１６を経由して第１回路素子２２から発生した熱が第２回路素子２４に伝導してしまい、動作温度が低い第２回路素子２４の動作が不安定化してしまう恐れがある。
【００７７】
しかしながら、本実施の形態では、図８（Ｂ）や図８（Ｃ）に示したように、第２回路基板２０の各貫通孔１５の内部に接合材１７を充填させている。このことにより、貫通孔１５を経由した第２封止樹脂１６の中空部２６への漏れが防止されている。
【００７８】
上記工程により、図１に構造を示した混成集積回路装置１０が製造される。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の回路装置の一実施例である混成集積回路装置を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）および（Ｃ）は斜視図である。
【図２】本発明の回路装置の一実施例である混成集積回路装置を示す図であり、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は断面図である。
【図３】本発明の回路装置の一実施例である混成集積回路装置の一部を示す断面図である。
【図４】本発明の回路装置の一実施例である混成集積回路装置を示す断面図である。
【図５】本発明の回路装置の一実施例である混成集積回路装置に組み込まれる回路を示すブロック図である。
【図６】（Ａ）は本発明の回路装置の一実施例である混成集積回路装置が組み込まれた室外機を示す図であり、（Ｂ）は混成集積回路装置が取り付けられる箇所の断面図である。
【図７】本発明の回路装置の一実施例である混成集積回路装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は断面図である。
【図８】本発明の回路装置の一実施例である混成集積回路装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）および（Ｃ）は斜視図である。
【図９】本発明の回路装置の一実施例である混成集積回路装置の製造方法を示す断面図である。
【図１０】背景技術の混成集積回路装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８０】
１０        混成集積回路装置
１２        ケース材
１３        露出部
１４        第１封止樹脂
１５        貫通孔
１６        第２封止樹脂
１７        接合材
１８        第１回路基板
２０        第２回路基板
２１        第２導電パターン
２１Ａ      パッド
２１Ｂ      配線
２２        第１回路素子
２４        第２回路素子
２６        中空部
２８        リード
２８Ａ      第１リード
２８Ｂ      第２リード
３０        リード
３２        実装基板
３４        絶縁基板
３６        絶縁層
３８        第１導電パターン
３８Ａ      パッド
４０        絶縁層
４１        整流回路
４２        金属細線
４３        平滑回路
４４        ドライバＩＣ
４５        スイッチング回路
４６        モーター
４８        室外機
５０        筐体
５２        圧縮機
５４        凝縮機
５６        ファン
５８        ヒートシンク
６０        実装基板
６２        ノズル
【図１】
0005147344.tif 000002
【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】
0005147344.tif 000007
【図７】
0005147344.tif 000008
【図８】
0005147344.tif 000009
【図９】
0005147344.tif 000010
【図１０】
0005147344.tif 000011