(57)【要約】【課題】回路基板の下方の空間をボイド無く樹脂封止することを可能とする回路装置の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の回路装置の製造方法では、回路基板１４の下方で下金型５４にゲート５８を設け、このゲート５８からキャビティ５６に封止樹脂１６を注入している。これにより、ゲート５８から注入される封止樹脂１６は、最初に回路基板１４の下方の矮小な領域に充填され、この後にキャビティ５６の全体に封止樹脂１６が行き渡るので、この領域にボイドが発生することが防止される。【選択図】図２
2013120914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に回路素子が実装された回路基板をモールド金型のキャビティに収納する工程と、
前記キャビティに封止樹脂を注入することにより前記回路基板を前記封止樹脂で被覆する工程と、を有し、
前記被覆する工程では、前記回路基板の下方から前記キャビティに前記封止樹脂を注入することを特徴とする回路装置の製造方法。
【請求項２】
前記被覆する工程では、前記回路基板の下面と前記モールド金型の内壁との距離が所定の長さとされた状態で、前記封止樹脂が前記キャビティに注入されることを特徴とする請求項１に記載の回路装置の製造方法。
【請求項３】
前記封止樹脂が注入されるゲートを、前記回路基板の中心部の下方に配置することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回路装置の製造方法。
【請求項４】
前記キャビティの側方に設けたエアベントから、前記キャビティの内部の空気を外部に放出させることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の回路装置の製造方法。
【請求項５】
前記金型には複数の前記キャビティが設けられ、
前記複数のキャビティの各々で、前記回路基板の下方に対応する領域に前記封止樹脂が注入されるゲートを設けることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか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、上面に回路素子が組み込まれた回路基板を樹脂封止する回路装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トランジスタやチップ素子から成る混成集積回路が上面に組み込まれた回路基板を封止する方法としては、ケース材を用いた封止方法と、樹脂により樹脂封止する方法が有る。
【０００３】
ケース材を用いた場合では、中空部を備えた蓋状のケース材を回路基板に嵌合させることで、回路基板の上面に形成された混成集積回路を、ケース材の中空部に収納する。
【０００４】
樹脂封止が採用された場合は、金型を用いた射出成形により回路基板の上面に形成された混成集積回路が被覆される。図４（Ａ）を参照して、樹脂封止された混成集積回路装置１００の構成を説明する。混成集積回路装置１００では、先ず、アルミニウム等の金属から成る回路基板１０１の上面が全面的に絶縁層１０２により被覆されている。そして、絶縁層１０２の上面に形成された導電パターン１０３に回路素子が接続されて所定の混成集積回路が構成されている。回路基板１０１の上面に配置される素子としては、金属細線１０７により接続された半導体素子１０５Ａとチップ素子１０５Ｂが図示されている。回路基板１０１の端部では、パッド状の導電パターン１０３にリード１０４が固着されている。
【０００５】
封止樹脂１０６は熱可塑性樹脂であり、回路基板１０１の上面、側面および下面を被覆している。ここで、回路基板１０１の上面に形成された回路素子から発生した熱を、回路基板１０１を経由して良好に外部に放出させるためには、回路基板１０１の下面を被覆する封止樹脂１０６を薄くすることが有効である。しかしながら、回路基板１０１の下面を被覆する封止樹脂１０６の厚みを例えば０．５ｍｍ程度に薄く設定すると、回路基板１０１の下面が部分的に封止樹脂１０６により被覆されない問題が発生する。この理由は、金型を用いて封止樹脂１０６を射出成形する工程にて、回路基板１０１の下面と金型の内壁下面との間隙が狭くなり、この間隙に十分に封止樹脂が行き渡らなくなるからである。
【０００６】
この問題を回避するための方法を、図４（Ｂ）を参照して説明する（下記特許文献１）。ここでは、支持部材１１０により回路基板１０１を下面から支持した状態でインジェクションモールドを行っている。具体的には、支持部材１１０は熱可塑性樹脂から成り、内側の面は回路基板１０１の下面および側面の一部に当接するサイズである。また、支持部材１１０の外側の面は金型１１２の内壁下面および側面に接触する大きさとなっている。従って、支持部材１１０により支持された状態の回路基板１０１を金型１１２のキャビティ１１４に収納させると、回路基板１０１の下面と金型１１２の内壁下面との間隙に支持部材１１０が位置する。この状態で、熱可塑性樹脂をキャビティ１１４に注入することにより、回路基板１０１の樹脂封止が行われる。この方法によると、回路基板１０１の下面と金型１１２の内壁下面との間隙には支持部材１１０が位置しており、この間隙に液状の熱硬化性樹脂を注入する必要がないので、回路基板１０１の下面が部分的に被覆されないことによるボイドの発生が防止される。また、樹脂封止時の注入圧から金属細線等を保護するために、回路素子が被覆されるように回路基板１０１の上面にポッティング樹脂１２０が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３３１６４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図４（Ｂ）を参照して、支持部材１１０を排除して通常のトランスファーモールドを行う場合、封止樹脂がキャビティ１１４に注入されるゲートは、回路基板１０１の側方に設けられる。従って、回路基板１０１の側方からキャビティ１１４に注入された封止樹脂は、回路基板１０１の上方に優先的に流動してしまい、回路基板１０１の下方の空間をボイド無く樹脂封止することが困難な問題があった。
【０００９】
本発明は上記した問題点を鑑みて成されたものであり、本発明の目的は、回路基板の下方の空間をボイド無く樹脂封止することを可能とする回路装置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】
【００１０】
本発明の回路装置の製造方法は、上面に回路素子が実装された回路基板をモールド金型のキャビティに収納する工程と、前記キャビティに封止樹脂を注入することにより前記回路基板を前記封止樹脂で被覆する工程と、を有し、前記被覆する工程では、前記回路基板の下方から前記キャビティに前記封止樹脂を注入することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、回路基板の下方からキャビティに封止樹脂を注入するので、回路基板の下面とモールド金型との間隙が薄い場合であっても、この間隙に確実に封止樹脂を充填させてボイドの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の製造方法で製造される回路装置を示す図であり、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）および（Ｃ）は断面図である。
【図２】本発明の回路装置の製造方法を示す断面図である。
【図３】本発明の回路装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は使用されるモールド金型を示す平面図であり、（Ｂ）はその断面図である。
【図４】背景技術の回路装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は製造される混成集積回路装置を示す断面図であり、（Ｂ）は樹脂封止工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１を参照して、本形態が適用される混成集積回路装置１０の構成を説明する。図１（Ａ）は混成集積回路装置１０の斜視図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ’線に於ける断面図であり、（Ｃ）はＣ−Ｃ’線に於ける断面図である。
【００１４】
混成集積回路装置１０は、回路基板１４の上面に、導電パターン２２と回路素子から成る混成集積回路が組み込まれ、この回路と電気的に接続されたリード２４が外部に導出している。更に、回路基板１４の上面に構築された混成集積回路、回路基板１４の上面、側面および下面は、熱硬化性樹脂から成る封止樹脂１６により一体的に被覆されている。
【００１５】
回路基板１４は、アルミニウムや銅等の金属から成る基板であり、具体的な大きさは、例えば縦×横×厚さ＝６１ｍｍ×４２ｍｍ×１ｍｍ程度である。ここで、回路基板１４の材料として金属以外が採用されても良く、例えば、セラミックや樹脂材料が回路基板１４の材料として採用されても良い。
【００１６】
絶縁層２６は、フィラーが高充填されたエポキシ樹脂から成り、回路基板１４の表面全域を覆うように形成されている。
【００１７】
導電パターン２２は厚みが５０μｍ程度の銅等の金属膜から成り、所定の電気回路が実現されるように絶縁層２６の表面に形成される。また、リード２４が導出する辺に、導電パターン２２からなるパッドが形成される。
【００１８】
半導体素子２８およびチップ素子３０（回路素子）は、半田等の接合材を介して、導電パターン２２の所定の箇所に固着されている。半導体素子２８としては、トランジスタ、ＬＳＩチップ、ダイオード等が採用される。ここでは、半導体素子２８と導電パターン２２とは、金属細線３４を経由して接続される。チップ素子３０としては、チップ抵抗やチップコンデンサ等が採用され、両端の電極は半田等の接合材を介して導電パターン２２に固着されている。また、半導体素子２８が、多量の熱を放出するパワー系の素子である場合は、厚さが数ミリ程度の金属片から成るヒートシンクを介して回路基板１４の上面に固着される。
【００１９】
リード２４は、回路基板１４の周辺部に設けられたパッドに固着され、入力信号や出力信号が通過する外部接続端子として機能している。図１（Ｂ）を参照すると、回路基板１４の対向する２つの辺に沿って多数個のリード２４が設けられているが、１つの側辺または４つの側辺に沿ってリード２４が配置されても良い。
【００２０】
封止樹脂１６は、熱硬化性樹脂を用いるトランスファーモールドにより形成される。図１（Ｂ）では、封止樹脂１６により、導電パターン２２、半導体素子２８、チップ素子３０、金属細線３４が封止されている。更に、回路基板１４の上面、側面および下面が封止樹脂１６により被覆されている。
【００２１】
更に、図１（Ａ）を参照して、紙面上にて左右方向に対向する封止樹脂１６の側面中間部に固定部１９が設けられている。固定部１９は、平面視で封止樹脂１６の側面を略半円状に内側に窪ませた部位であり、この部分にビス等の固定手段が配置されることで、封止樹脂１６の下面がヒートシンク等の放熱体に当接される。
【００２２】
図１（Ｂ）を参照して、回路基板１４の下面を被覆する封止樹脂１６の厚みＬ１は、例えば０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下である。回路基板１４の下面を被覆する封止樹脂１６をこの様に薄くすることにより、封止樹脂１６の熱抵抗が低減され、半導体素子２８から発生した熱が、回路基板１４および封止樹脂１６を経由して良好に外部に放出される。
【００２３】
課題欄にて説明したように、通常のトランスファーモールドにより回路基板１４の下面を被覆することは容易では無いが、本願発明では、後述するようにトランスファーモールドの工程において回路基板１４の下方から封止樹脂を注入することにより、回路基板１４の下面を薄く且つボイドが無い状態で被覆している。
【００２４】
図２および図３を参照して、次に、上記した構成の混成集積回路装置の製造方法を説明する。図２はトランスファーモールドを行う工程を示す断面図であり、図３はトランスファーモールドで用いられる金型を示す平面図である。
【００２５】
本工程では、先ず、トランスファーモールドに用いられる上金型５２および下金型５４から成る金型５０を用意する。
【００２６】
金型５０は、上金型５２と下金型５４から成り、両者を当接させることでキャビティ５６が形成される。上金型５２にはイジェクトピン６２が配置されており、キャビティ５６に樹脂が注入される際にはイジェクトピン６２の下面は上金型５２の内壁と同一平面上に配置されている。そして、キャビティ５６の内部で硬化した後に、イジェクトピン６２を下方に移動させることで、封止樹脂が離型される。
【００２７】
一方、下金型５４には、キャビティ５６の下方に対応する部分に、ゲート５８およびポッド６１が配置されている。ゲート５８の位置としては回路基板１４の中心の下方が好適であり、これによりキャビティ５６の全体に満遍なく封止樹脂１６を行き渡らせることができる。また、ここでは１つのみのゲート５８が設けられているが、回路基板１４の下方に複数のゲート５８が設けられても良い。ポッド６１はゲート５８の下方に配置され、その内部には固化された熱硬化性樹脂から成るタブレット５９が配置され、このタブレット５９はプランジャー６３により上方に押圧される構成となっている。
【００２８】
また、本工程においては、金型５０はタブレット５９が溶融される温度以上に過熱されている。
【００２９】
具体的な封止方法は、先ず、半導体素子等の回路素子が配置された回路基板１４を下金型５４に配置し、下金型５４に上金型５２を当接させることで形成されるキャビティ５６の内部に回路基板１４を収納する。また、回路基板１４の両側辺に固定されたリード２４が上金型５２および下金型５４で挟持されることにより、キャビティ５６の内部に於ける回路基板１４の位置が固定される。
【００３０】
ここで、本工程においては、回路基板１４の下方に設けたゲート５８から液状の封止樹脂１６を注入するので、何ら対策を施さなければ、この注入圧により回路基板１４が上方に移動してしまう恐れがある。本形態では、上金型５２および下金型５４で、リード２４を狭持することにより、回路基板１４のキャビティ５６の内部に於ける位置を固定している。従って、ゲート５８から封止樹脂１６が注入されることにより、回路基板１４を上方に持ち上げるような圧力が作用したとしても、回路基板１４の過度の移動は抑制されている。また、回路基板１４の移動を確実に防止するために、上金型５２の内壁から回路基板１４の上面に当接する当接ピンを設けても良い。
【００３１】
次に、ポッド６１に投入されたタブレット５９を加熱することより、液状または半固形の封止樹脂１６とする。その後、プランジャー６３を上昇させることにより、ゲート５８を経由して封止樹脂１６をキャビティ５６に注入する。
【００３２】
ゲート５８から注入された封止樹脂１６は、先ず、紙面上左右方向に分岐した後に回路基板１４の周辺部に向かって流動し、回路基板１４と下金型５４内壁との間の間隙に充填される。次に、封止樹脂１６の側方の領域に封止樹脂１６が充填され、その後、回路基板１４の上方に領域に封止樹脂１６が充填され回路素子も被覆される。
【００３３】
金型５０の左右両端部にエアベントが設けられており、封止樹脂１６の注入に伴い、キャビティ５６の内部の空気はエアベントを介して外部に放出される。
【００３４】
キャビティ５６に充分に封止樹脂１６が充填された後は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂から成る封止樹脂１６を充分に加熱硬化させた後に、上金型５２と下金型５４とを離型する。更に、イジェクトピン６２を下方に降下させることにより、封止樹脂１６の上面を下方に押圧し、封止樹脂１６を上金型５２の内壁から分離させる。
【００３５】
本工程では、回路基板１４の下方の領域で下金型５４にゲート５８を設け、このゲート５８からキャビティ５６に封止樹脂１６を注入している。従って、回路基板１４と下金型５４との間隙が非常に狭い場合であっても、ゲート５８から注入された封止樹脂１６は、最初にこの間隙に注入されるので、回路基板１４の下方の領域に封止樹脂１６が良好に充填されボイドの発生が抑制されている。
【００３６】
図３（Ａ）を参照して、上記工程で用いる金型５０の構成を更に説明する。金型５０には複数のキャビティ５６が設けられ、ここでは、一例として、２列×４行で８個のキャビティ５６が金型５０に設けられており、各キャビティ５６に回路基板１４が収納されており、各回路基板１４の下方にゲート５８が設けられている。
【００３７】
図３（Ｂ）を参照して、本工程では、各キャビティ５６の下方に、封止樹脂を供給するポッド６１およびゲート５８が設けられている。このようにすることで、各キャビティ５６に所定量の封止樹脂を充分に供給することが可能となる。
【００３８】
上記工程が終了した後は、リード２４を所定の形状や長さに成形する工程、内蔵される混成集積回路装置の特性を検査する工程を経て、図１に示す混成集積回路装置１０が製造される。
【符号の説明】
【００３９】
１０   混成集積回路装置
１４   回路基板
１６   封止樹脂
１９   固定部
２２   導電パターン
２４   リード
２６   絶縁層
２８   半導体素子
３０   チップ素子
３４   金属細線
５０   金型
５２   上金型
５４   下金型
５６   キャビティ
５８   ゲート
５９   タブレット
６１   ポッド
６２   イジェクトピン
６３   プランジャー
【図１】
2013120914.tif 000003
【図２】
2013120914.tif 000004
【図３】
2013120914.tif 000005
【図４】
2013120914.tif 000006