(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（２）の一面に、ワイヤ（６）を介して実装された半導体素子（３）、および導電性接着剤（５）を介して実装された表面実装部品（４）を搭載するとともに、前記半導体素子及び前記ワイヤを樹脂製のコート材（７）にて被覆してなる回路基板（１）を有し、この回路基板をケース（１０）内に収納するとともに、前記回路基板と前記ケースとの間を熱硬化性樹脂（１１）で充填し固着するようにした混成集積回路装置において、
前記表面実装部品とは非接触の状態で且つ前記表面実装部品の周囲を取り囲むように、前記基板の一面から突出した樹脂よりなるダム部（８）が形成され、このダム部によって前記熱硬化性樹脂から前記表面実装部品に加わる応力を受け止めるようになっており、
前記ダム部と前記表面実装部品との間には、前記熱硬化性樹脂が前記ダム部と前記表面実装部品との間に入り込むのを防止するためにシリコンゲル（９）が充填されていることを特徴とする混成集積回路装置。
【請求項２】
前記ダム部（８）は、前記基板（２）の一面において前記表面実装部品（４）の全周囲を取り囲むように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の混成集積回路装置。
【請求項３】
前記ダム部（８）は前記コート材（７）と同一の樹脂より形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の混成集積回路装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子のワイヤボンド実装部分を樹脂で被覆すると共にＳＭＤ部品（表面実装部品）を導電性接着剤により実装してなる回路基板を、ケース内に樹脂で封止して成る混成集積回路装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、混成集積回路基板上に搭載される半導体素子等は、ワイヤーボンディング等により形成されたワイヤを介してベアチップ実装される傾向にあり、さらにこの実装部は樹脂のコート材で被覆される。このワイヤーボンディングを行うにあたっては、はんだはフラックス等で基板を汚染する恐れがあるため敬遠され、チップコンデンサやチップ抵抗等のＳＭＤ部品（表面実装部品）は、Ａｇペースト等の導電性接着剤で実装されるようになってきた。
【０００３】
そして、コート材で被覆された実装部と導電性接着剤により実装されたＳＭＤ部品とを有する混成集積回路基板は、樹脂のコート材で被覆されたケース内に収納され、該回路基板と該ケースとの間をパッケージ材としての熱硬化性樹脂（例えばエポキシ樹脂等）で充填し固着することにより、パッケージ化される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＳＭＤ部品をはんだで実装した場合、はんだはせん断強度が高く、パッケージ材の熱硬化性樹脂からの応力に対しても問題は生じなかったが、ＳＭＤ部品をはんだの代わりにＡｇペースト等の導電性接着剤で実装した場合は、該熱硬化性樹脂からの応力（外力）に対して無視できず、ＳＭＤ部品の接着部分が破壊する恐れがある。
【０００５】
この問題につき図４を用いて具体的に述べる。図４は、従来の混成集積回路基板におけるＳＭＤ部品の実装構造を示す断面図であり、ＳＭＤ部品Ｊ１が基板Ｊ２上に導電性接着剤Ｊ３を介して固着、搭載されている。ＳＭＤ部品Ｊ１の周囲は結露防止用のシリコンゲルＪ４を介してパッケージ材としての熱硬化性樹脂Ｊ５によって被覆されている。
【０００６】
ここで、回路基板の周囲温度が変化する等の場合、熱硬化性樹脂Ｊ５が温度によって変形（膨張、収縮）する。すると、図中の白抜き矢印に示す様に、この変形により熱硬化性樹脂Ｊ５からの応力が生じ、ＳＭＤ部品Ｊ１の接着部分すなわち導電性接着剤Ｊ３にせん断応力が加わるため、ＳＭＤ部品Ｊ１の接着部分の破壊が起こりうるのである。
【０００７】
本発明は上記問題に鑑み、パッケージ材である熱硬化性樹脂からＳＭＤ部品の接着部分に対して加わるせん断応力を抑制することを目的とする。
【０００８】
【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記載の発明では、一面上に、樹脂製のコート材（７）で被覆された半導体素子（３）の実装部と、導電性接着剤（５）により実装された表面実装部品（４）とを有する回路基板が、熱硬化性樹脂（１１）を用いてパッケージ化された混成集積回路装置において、該表面実装部品とは非接触の状態で且つ該表面実装部品の周囲を取り囲むように、該基板の一面から突出した樹脂よりなるダム部（８）を形成し、このダム部によって該熱硬化性樹脂から該表面実装部品に加わる応力を受け止めるようにしたことを特徴としている。
【０００９】
表面実装部品（４）の周囲を取り囲むダム部（８）は該表面実装部品とは非接触の状態にあるから、上記応力は該ダム部によっていったん受け止められ該表面実装部品に直接伝わらず、該ダム部自体の膨張等の該表面実装部品への影響も少ない。従って、本発明によれば、パッケージ材である熱硬化性樹脂から表面実装部品の接着部分に対して加わるせん断応力を抑制することができる。また、請求項１記載の発明では、ダム部と表面実装部品との間には、熱硬化性樹脂がダム部と表面実装部品との間に入り込むのを防止するためにシリコンゲルが充填されていることを特徴としている。このことにより、熱硬化性樹脂がダム部と表面実装部品との間に入り込むのを防止でき、熱硬化性樹脂の変形による応力の影響をより低減することができる。
【００１０】
また、ダム部（８）は表面実装部品（４）の周囲において少なくとも応力のかかりやすい部位にあれば良いが、請求項２記載の発明のように、ダム部（８）を基板（２）の一面において表面実装部品（４）の全周囲を取り囲むように形成したものとすれば、装置構成等の面から応力の大小を考慮する必要なく、確実に請求項１の発明の効果を奏することができる。
【００１１】
また、ダム部（８）を構成する樹脂はどのような樹脂でもよいが、請求項３記載の発明のように、該ダム部をコート材（７）と同一の樹脂より形成することで、材料の兼用化や製造工程の簡素化が図れ、コスト的に有利である。
【００１２】
なお、上記した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１３】
【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。図１は本実施形態に係る混成集積回路装置１００の概略断面を示すもので、ＳＩＰ（シングルインラインパッケージ）の形態に適用したものとして述べる。
回路基板１は、一面に図示しない回路パターン（基板上電極）が形成されたセラミックまたは樹脂（ガラスエポキシ等）等からなる基板２を有し、この基板２の前記一面上に、半導体素子３やＳＭＤ部品（表面実装部品、本例ではチップコンデンサ）４が実装され、混成集積回路を構成している。
【００１４】
基板２の一面上に実装された半導体素子３は、Ａｇペースト等の導電性接着剤５を介して接着されており、基板２の一面に形成された上記回路パターンと、ワイヤボンディング等により形成された金やアルミ等のワイヤ６により電気的に接続され回路を構成している。
基板２の一面上に実装されたＳＭＤ部品４も、半導体素子３と同様に、導電性接着剤５によって接着され、上記回路パターンと電気的に接続されている。
【００１５】
ワイヤ６にて電気的に接続された半導体素子３には、半導体素子３およびワイヤ６を外力から保護する目的から、エポキシ樹脂等の樹脂コート材７により半導体素子３およびワイヤ６を完全に覆っている。
なお、導電性接着剤５で実装されているＳＭＤ部品４は、図１では１個であるが複数個あってもよい。ここで、ＳＭＤ部品４およびその周囲の拡大構造を図２に示す。図２において、（ａ）は上記拡大構造を基板２の一面の上方からみたもの、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ断面図である。なお、図２（ａ）中のハッチングは便宜上施したもので断面を示すものではない。
【００１６】
本実施形態においては、基板２の一面から突出したダム部８が、ＳＭＤ部品４とは離間配置され（即ち、非接触の状態で）且つＳＭＤ部品４の全周囲を取り囲むように形成された独自の構成としている。このダム部８は、樹脂コート材７と同一の樹脂より形成されている。なお、ダム部８はＳＭＤ部品４が複数個の場合は、各ＳＭＤ部品４毎に設けられる。
【００１７】
また、図１及び図２（ｂ）に示す様に、ダム部８とＳＭＤ部品４との隙間には、シリコンゲル９が充填されている。このシリコンゲル９は、回路形成（実装）されている部分の結露防止及び外部応力緩和を目的としたもので、図１に示す様に、樹脂コート材７により被覆された半導体素子３およびワイヤ６と、ダム部８およびＳＭＤ部品４とを包み込むように、基板２の一面を被覆している。
【００１８】
基板２の一面上においてかかる実装構成を有する回路基板１は、樹脂や金属等から成形されたケース１０内に収納されている。回路基板１とケース１０との間には、本発明でいう熱硬化性樹脂（例えばエポキシ樹脂等）であるパッケージ材１１が充填され、これにより回路基板１はケース１０に固定されている。
また、回路基板１におけるケース１０の開口部１０ａ側の端部には、図１では図示しないが、回路基板１に対して外部から信号を入出力するための複数のリードピン１２（図３参照）が接続されている。
【００１９】
かかる構成を有する混成集積回路装置１００の製造方法について、図３を参照して述べる。図３（ａ）及び（ｂ）は本製造方法を示す工程説明図である。
まず、用意された基板２の一面の所定部位に、導電性接着剤５を印刷等により塗布し、この塗布部分に半導体素子３やＳＭＤ部品４を搭載し、固定する。そして、半導体素子３と基板２の一面との間でワイヤボンディングを行い、ワイヤ６を形成する。
【００２０】
次に、ディスペンサや注射器及び印刷等を用いて、樹脂コート材７を構成する樹脂をワイヤボンド実装部の上及びＳＭＤ部品４の全周囲に配置する。その後、この樹脂に対して加熱硬化処理を行うことにより、樹脂コート材７及びダム部８が形成される。続いて、シリコンゲル９を、基板２の一面に塗布もしくはディップし、これを硬化することにより形成し、回路基板１を形成する。
【００２１】
次に、図３（ａ）に示す様に、この回路基板１に、上記した複数のリードピン１２を基板２の平面方向に一列に複数個配置する。そして、図３（ａ）及び（ｂ）に示す様に、リードピン１２が組付けられた回路基板１を、ケース１０内に挿入し、熱硬化性のエポキシ樹脂等のパッケージ材１１を、ケース１０内に注入、硬化することによって回路基板１とケース１０との間に充填する。
【００２２】
こうして、ＳＩＰタイプの上記混成集積回路装置１００が完成する。ここで、各リードピン１２を図示しない配線基板に接続することにより、該配線基板に本ＳＩＰを搭載するようになっている。
ところで、混成集積回路装置１００の周囲温度が変化する等の場合、熱硬化性樹脂であるパッケージ材１１が温度によって変形（膨張、収縮）する。すると、パッケージ材１１は、ケース１０内を流動するため、図１中の白抜き矢印に示す様に、各方向に応力が生じる。この応力のうち基板２の一面と垂直な方向以外の応力は、上記のように、従来においては、せん断応力によるＳＭＤ部品の接着部分の破壊を引き起こす。
【００２３】
しかしながら、本実施形態では、ＳＭＤ部品４の全周囲にダム部８を設け且つこのダム部８はＳＭＤ部品４とは非接触の状態にあるため、上記破壊のもととなるパッケージ材１１からの応力は、ダム部８によっていったん受け止められＳＭＤ部品４に直接伝わらず、また、ダム部８自体の熱膨張等による応力もＳＭＤ部品４へ影響しない。従って、パッケージ材１１からＳＭＤ部品４の接着部分に対して加わるせん断応力を抑制することができる。
【００２４】
また、ダム部８とＳＭＤ部品４との間には、シリコンゲル９が充填されず、熱硬化樹脂であるパッケージ材１１が入り込んだ形となっていても、ダム部の無い従来構成に比べて、上記のせん断応力を抑制することができる。
しかし、本実施形態のように、ダム部８とＳＭＤ部品４との間にシリコンゲル９を充填した構成であると、熱硬化性樹脂であるパッケージ材１１がダム部８とＳＭＤ部品４との間に入り込むのを防止でき、もし、パッケージ材１１が入り込んだ場合に、その入り込んだパッケージ材１１の変形によるＳＭＤ部品４への応力の影響を低減でき、好ましい。
【００２５】
また、ダム部８は基板２の一面においてＳＭＤ部品４の全周囲を取り囲むように形成されているが、ＳＭＤ部品４の周囲において少なくとも応力のかかりやすい部位にあれば良く、ＳＭＤ部品４の周囲においてダム部が一部存在しない構成であってもよい。しかし、本実施形態のように、ダム部８をＳＭＤ部品４の全周囲を取り囲むように形成すれば、装置構成等の面から応力の大小を考慮する必要がなく、確実に上記のせん断応力抑制効果を発揮できる。
【００２６】
また、ダム部８を構成する樹脂はコート材７と同一の樹脂でなくともよく、異種の樹脂であってもよいが、本実施形態のように、コート材７と同一の樹脂より形成することで、材料の兼用化や製造工程の簡素化が図れ、コスト的に有利である。
このように、ダム部８の形成上の制約としては、上述のように、ダム部８とＳＭＤ部品４とが非接触状態にあること、及び、ダム部８とＳＭＤ部品４との間を十分シリコンゲル９で埋めていることが条件である。また、ダム部８の高さは、シリコンゲル９の粘度及び製造方法等によって異なり、ダム部８を形成した後（樹脂の硬化後）、上記制約条件を満足していれば良く、特に制約しない。
【００２７】
ところで、本実施形態の樹脂ダム８のように、混成集積回路装置において、回路基板上に壁体を有するものとしては、特開平６−１３４９９号公報に記載のものがある。
しかし、本実施形態が、壁体である樹脂ダム８によってＳＭＤ部品４を単品毎に覆い、パッケージ材１１の樹脂による応力を緩和してＳＭＤ部品の接着部分のせん断破壊を抑制するものであるのに対し、上記従来公報では、集積回路素子搭載領域の全体を壁体で囲み、囲んだ領域内部に充填されたシリコンゲルが壁体外部の外部リード固着領域に付着するのを防止することによって、外部リード用パッドの剥離防止を行うものであり、明らかに本実施形態とは構成及び作用効果が異なるものである。
【００２８】
すなわち、上記従来公報の構成としたところで、集積回路素子搭載領域に銀ペースト等により搭載される素子には、パッケージ材としての熱硬化性樹脂からの応力が伝わり、素子の接着部分にせん断応力がかかる。
さらに言うならば、上記従来公報では、チップコンデンサなどのＳＭＤ部品は、半田固着されたものであり、本発明のＳＭＤ部品のように、導電性接着剤で接着された構成に特有の上記課題は発生しない。
【００２９】
なお、本発明は上記実施形態に示したＳＩＰに限定されるものではなく、例えば、ＤＩＰ等のパッケージ形態であってもよい。要するに、本発明は、半導体素子のワイヤボンド実装部分を樹脂で被覆すると共にＳＭＤ部品（表面実装部品）を導電性接着剤により実装してなる回路基板を、ケース内に樹脂で封止して成る混成集積回路装置に、適用可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る混成集積回路装置の概略断面である。
【図２】図１におけるＳＭＤ部品およびその周囲の拡大構造を示す図である。
【図３】上記実施形態に係る混成集積回路装置の製造方法を示す工程説明図である。
【図４】従来の混成集積回路基板におけるＳＭＤ部品実装構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１…回路基板、２…基板、３…半導体素子、４…ＳＭＤ部品、
５…導電性接着剤、６…ワイヤ、７…樹脂コート材、８…ダム部、
９…シリコンゲル、１０…ケース、１１…パッケージ材。
【図１】
0003975596.tif 000002
【図２】
0003975596.tif 000003
【図３】
0003975596.tif 000004
【図４】
0003975596.tif 000005