(57)【要約】【課題】簡単な構造で半導体素子の内部圧力の上昇を抑えることができる安価なモジュール電源を提供する。【解決手段】実装部品２が実装されていない空き領域に穴が設けられたプリント基板３と、プリント基板に設けられた穴を覆って空間を形成するコーティング樹脂４と、実装部品、プリント基板およびコーティング樹脂を覆って封止するモールド樹脂１を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装部品が実装されていない空き領域に穴が設けられたプリント基板と、
前記プリント基板に設けられた穴を覆って空間を形成するコーティング樹脂と、
前記実装部品、前記プリント基板および前記コーティング樹脂を覆って封止するモールド樹脂と、
を備えることを特徴とするモジュール電源。
【請求項２】
前記プリント基板には、前記実装部品から空間に至る経路となる部分に、ソルダーレジストが塗布されていることを特徴とする請求項１記載のモジュール電源。
【請求項３】
前記プリント基板上の実装部品から空間に至る経路となる部分を除き、該プリント基板に対するプラズマ処理が施されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のモジュール電源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源を構成する部品をモールド樹脂で封止してモジュール化したモジュール電源に関する。
【背景技術】
【０００２】
部品をモールド樹脂で封止してモジュール化する技術として、例えば、特許文献１は、スイッチング素子としての半導体素子と、半導体素子の一面に密接して一方電極および信号端子が形成された一方電極板と、半導体素子の他面に接触し他方電極が形成された他方電極板と、半導体素子、一方電極板および他方電極板を封止した樹脂モールドとから成る半導体モジュールを開示している。
【０００３】
この半導体モジュールを構成する樹脂モールドには、半導体素子の内部圧力が上昇した場合に、それを外部に逃がす内圧逃がし部が形成されている。この内圧逃がし部は、モールド樹脂と密着性の悪い樹脂ワイヤを半導体素子の周縁からモールド樹脂の外面まで延ばすことにより形成されている。この構造によれば、樹脂ワイヤとモールド樹脂との密着性が悪いので、内部圧力が上昇した場合に、モールド樹脂と樹脂ワイヤとの界面に隙間が生じ、この隙間を通じて内部圧力を外部に逃がすことができる。その結果、モールド樹脂の破壊を抑えることができる。
【０００４】
また、特許文献２は、内部が、ゲル状充填材による充填層と樹脂封止層との２層で封止されたケースの側壁部内側に、樹脂封止層側が密閉され、かつゲル状充填材側に開口する空室を設け、この空室内にゲル状充填材の温度変化に伴う膨張および収縮を吸収しうる空気層を形成した半導体装置を開示している。この半導体装置によれば、ゲル状充填材の熱膨張および収縮をケース内側の空気層によって簡単かつ適切に吸収し、半導体素子を電極に固着するためのはんだ層部分に加わる応力集中が緩和されるので、はんだ層にクラックが発生するのを防止できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２５３５４８号公報
【特許文献２】特開昭６３−１０４４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献１に開示されている半導体モジュールにおいては、モールド樹脂と樹脂ワイヤとの密着性の悪さを利用して内圧逃し部が形成されていることに加え、樹脂ワイヤがモールド樹脂の外面まで延ばされているので、外部からの水の侵入が容易になり、信頼性が低下するという問題がある。
【０００７】
また、特許文献２に開示された半導体装置では、空室を設けるための部品が別途必要になるので、半導体装置自体が高価になるという問題がある。
【０００８】
本発明の課題は、簡単な構造で半導体素子の内部圧力の上昇を抑えることができる安価なモジュール電源を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明は、内部圧力を外部に放出するのではなく、内部に閉じ込める構造を有する。すなわち、本発明は、実装部品が実装されていない空き領域に穴が設けられたプリント基板と、プリント基板に設けられた穴を覆って空間を形成するコーティング樹脂と、実装部品、プリント基板およびコーティング樹脂を覆って封止するモールド樹脂を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、内部圧力をモールド樹脂の内部に形成された空間に逃がすことができるので、簡単な構造で内部圧力の上昇を抑えることができる。また、空間は、本来的に使用される部材を用いて形成されるので、新たな部品は不要であり、モジュール電源を安価に構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例１に係るモジュール電源の要部の構造を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の実施例１に係るモジュール電源の構造を詳細に示す斜視図である。
【図３】本発明の実施例１に係るモジュール電源の電気的な構成を概略的に示す回路図である。
【図４】本発明の実施例１に係るモジュール電源においてプリント基板にプラズマ処理を行う方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
本発明の実施例１に係るモジュール電源は、モールド樹脂による封止の内部で発生した内部圧力を外部に放出するのではなく、モールド樹脂の内部に閉じ込めるようにしたものである。
【００１４】
図１は、本発明の実施例１に係るモジュール電源の要部の構造を概略的に示す断面図である。このモジュール電源は、実装部品２が実装されたプリント基板３の空き領域に予め穴（貫通孔）を設けておき、その穴に蓋を被せるように両面からコーティング樹脂４で覆って空間５を形成し、これら実装部品２、プリント基板３およびコーティング樹脂４をモールド樹脂１で封止することにより構成されている。
【００１５】
なお、プリント基板３に設ける穴としては、貫通孔の代わりに凹部を設けるように構成することもできる。この場合、コーティング樹脂４は、凹部に蓋をするように片面のみに形成される。
【００１６】
コーティング樹脂４としては、モールド樹脂１およびプリント基板３と密着性が悪く、かつこれらと熱膨張係数が異なり、さらにチクソ性が高い材料、例えばラバーが用いられる。
【００１７】
これにより、モールド樹脂１の硬化収縮時に、プリント基板３とコーディング樹脂４との界面に生じる隙間が内部圧力を空間５に逃がす経路となり、モールド樹脂１が内部圧力によって破壊されるのを防止できる。また、コーティング樹脂４はチクソ性が高いので、プリント基板３に設けられた穴を覆う際に、穴の内部に垂れることはなく、空間５を維持することができる。
【００１８】
以上の構成により、例えば逆接続などのような通常は起こらない事象を試験するアブノーマル試験（通電試験）時に実装部品２の破壊が起きても、その破壊による内部圧力の上昇でモールド樹脂１が破壊されるのを防止できるので、モジュール電源の安全性（１次側と２次側の間の絶縁耐圧）を確保することができる。
【００１９】
また、プリント基板３およびコーディング樹脂４は、モジュール電源を構成するために元々必要な材料であり、これらを使用して空間５が形成されるため、新たな部品は不要である。その結果、モジュール電源を安価に作製することができる。
【００２０】
この実施例１に係るモジュール電源について、さらに詳細に説明する。図２は、図１に示した電源モジュールの構造を詳細に示す斜視図である。このモジュール電源では、プリント基板３上に複数の実装部品２が配置されるとともに、プリント基板３に設けられた開口部にシートトランス７が埋設されて構成されている。
【００２１】
実装部品２は、例えばＩＣ、フォトカプラ、チップコンデンサ、チップ抵抗またはダイオードなどを含む。シートトランス７は、積層基板８とフェライトコア９から成り、フェライトコア９の周辺には、応力緩和のためのラバーが塗布されている。なお、シートトランス７およびその封止の詳細については、例えば、本出願人が先に出願して既に公開されている特開２０１０−１４１０７７号公報を参照されたい。
【００２２】
また、プリント基板３とリード端子１０は、はんだによって電気的に接続されており、リード端子１０の一部を除く全体がモールド樹脂１で封止されてモジュール電源が成形されている。モジュール電源には、１次側（Ｐ）と２次側（Ｓ）とが存在し、これらは実装部品２の１つであるフォトカプラによって電気的に接続されている。
【００２３】
図３は、モジュール電源の電気的な構成を概略的に示す回路図である。このモジュール電源は、実装部品２としてのスイッチング回路２１、ＰＷＭ制御回路２２、整流平滑回路２３、電圧検出回路２４、シートトランス７およびフォトカプラＰＣを備えている。また、このモジュール電源は、入力端子Ｖin+およびＶin-、出力端子Ｖout+およびＶoutならびに直流電圧端子Ｖs+およびＶs-を備えている。
【００２４】
スイッチング回路２１は、図示は省略するが、２個のトランジスタから構成されており、入力端子Ｖin+およびＶin-から供給される直流電圧を、ＰＷＭ制御回路２２から送られてくるＰＷＭ制御信号に応じたパルス幅でオン／オフさせてシートトランス７の１次巻線に供給する。これによりシートトランス７の２次巻線には交流電圧が発生され、出力端子Ｖout+およびＶout-を介して外部に出力される。また、シートトランス７の３次巻線にも交流電圧が発生され、整流平滑回路２３に供給される。
【００２５】
整流平滑回路２３は、シートトランス７の３次巻線からの交流電圧を整流および平滑して直流電圧を生成し、１次側の各回路に電源として供給する。電圧検出回路２４は、出力端子Ｖout+およびＶout-を介して外部に出力された交流電圧がダイオードＤｏ、コンデンサＣｏおよびコイルＬｏからなる整流回路で直流に変換され、コンデンサＣＬを介して負荷ＲＬに供給される直流電圧を、直流電圧端子Ｖs+およびＶs-から入力し、その電圧値を検出する。
【００２６】
この電圧検出回路２４で検出された電圧値は、フォトカプラＰＣを介してＰＷＭ制御回路２２に送られる。ＰＷＭ制御回路２２は、フォトカプラＰＣから送られてくる電圧値に応じたデューティでオン／オフするＰＷＭ制御信号を生成し、上述したように、スイッチング回路２１に送る。
【００２７】
上記のように構成されるモジュール電源では、上述したように、アブノーマル試験時に実装部品２が破損した場合であっても、１次側と２次側との間の絶縁耐圧を保証する必要があるが、モールド樹脂１が破損すると、絶縁耐圧を保証できなくなる可能性がある。そこで、実施例１に係るモジュール電源では、アブノーマル試験時に内部の実装部品２が破損した場合に生じる内部圧力を空間５に逃がす構造を有している。
【００２８】
空間５は、プリント基板３の空き領域に予め穴を設け、この穴に蓋を被せるように両面からチクソ性の高いコーティング樹脂４で覆うことにより形成されるので、モールド樹脂１がプリント基板３の穴の内部に垂れることなく、空間５を維持したままで、モールド樹脂１で封止されたモジュール電源を成形できる。
【００２９】
コーティング樹脂４としては、上述したように、ラバーなどといったモールド樹脂１およびプリント基板３と密着性が悪く、かつこれらと熱膨張係数の異なるものが好ましい。なお、コーティング樹脂４は、フェライトコア９に塗布することにより、モールド時にフェライトコア９に加わる応力を緩和する材料として使用することができる。
【００３０】
次に、実施例１の変形例について説明する。この変形例に係るモジュール電源においては、図４に示すように、内部圧力を空間５に導く経路は、プリント基板３の一部（経路となる部分）にソルダーレジストを塗布して、モールド樹脂１との密着性を悪くすることにより形成されている。
【００３１】
この際、プラズマ処理によってモールド樹脂１との密着性を改善する場合は、経路となる部分をマスクし、選択的にプラズマ処理されないようにする。これにより、内部圧力を空間５に導く良好な経路を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、様々な部品をモールド樹脂で封止してモジュール化する種々の装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１  モールド樹脂
２  実装部品
３  プリント基板
４  コーティング樹脂
５  空間
７  シートトランス
８  積層基板
９  フェライトコア
１０  リード端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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