(57)【要約】【課題】はんだ厚さを規定しつつ、はんだの寿命低下を抑制できる構造体を提供すること。【解決手段】電子装置１００は、ヒートシンク１０と回路部品２０とがはんだ３０を介して接合されている。また、電子装置１００は、はんだ３０の濡れ広がりを抑制する環状のソルダーレジスト４０と、モールド樹脂５０とを有している。ソルダーレジスト４０は、ヒートシンク１０と回路部品２０の対向領域に配置されヒートシンク１０と回路部品２０の両方に接してはんだ３０の厚さを規定している規定部と、対向領域外に配置されヒートシンク１０のみに接している対向外部４２とが一体的に設けられて環状をなしている。モールド樹脂５０は、ヒートシンク１０、回路部品２０、ソルダーレジスト４０に加えて、はんだ３０に接触した状態ではんだ３０を封止している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材（１０）と第２部材（２０）とがはんだ（３０）を介して実装された構造体であって、
前記はんだを囲い、前記はんだの濡れ広がりを抑制する環状の抑制部材（４０，４０ａ〜４０ｈ）と、
前記第１部材、前記第２部材、前記抑制部材を封止している封止樹脂（５０）と、を有しており、
前記抑制部材は、前記第１部材と前記第２部材の対向領域に配置され前記第１部材と前記第２部材の両方に接して前記はんだの厚さを規定している規定部（４１，４１ａ〜４１ｈ）と、前記第１部材と前記第２部材との対向領域外に配置され前記第１部材と前記第２部材の一方のみに接している対向外部（４２，４２ａ〜４２ｈ）とが一体的に設けられて環状をなしており、
前記封止樹脂は、前記第１部材、前記第２部材、前記抑制部材に加えて、前記はんだに接触した状態で前記はんだを封止していることを特徴とする構造体。
【請求項２】
前記第２部材は、発熱部材（２３）を含んでおり、
前記第１部材は、前記発熱部材から発せられた熱を放熱する放熱部材であり、前記第２部材との対向面の反対面が前記封止樹脂から露出していることを特徴とする請求項１に記載の構造体。
【請求項３】
回路基板を備えており、
前記第２部材は、前記第１部材との対向面の反対面が前記回路基板に実装された回路素子であり、
前記封止樹脂は、前記回路基板における前記第２部材が実装された実装面を封止していることを特徴とする請求項１又は２に記載の構造体。
【請求項４】
前記規定部は、前記第１部材と前記第２部材の対向領域における複数個所に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項５】
前記抑制部材は、矩形状をなしていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項６】
前記抑制部材は、円形状をなしていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１部材と第２部材とがはんだを介して実装された構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記構成の構造体の一例として特許文献１に開示された電子装置がある。電子装置は、モールドパッケージと基板とがはんだを介して実装されている。基板は、一面にソルダーレジスト、ヒートシンク接続ランドを有している。電子装置は、ヒートシンク接続ランドにおける周辺部に、ソルダーレジストがオーバーラップしており、ヒートシンク接続ランドにおけるソルダーレジストよりも内側の部位に、はんだが存在している。そして、電子装置は、オーバーラップしたソルダーレジストを介して、モールドパッケージとヒートシンク接続ランドとが接触することで、モールドパッケージと基板との間におけるはんだの厚さが規定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１２５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、電子装置は、はんだの寿命を向上させるために、封止樹脂で覆うことが考えられる。しかしながら、電子装置は、はんだとソルダーレジストとの間に空隙ができてしまうことがありうる。また、電子装置は、はんだの全周に亘ってソルダーレジストが形成されているため、空隙に封止樹脂が充填されにくい。このため、電子装置は、封止樹脂内に空隙ができてしまい、はんだの寿命が低下するという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、はんだ厚さを規定しつつ、はんだの寿命低下を抑制できる構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明は、
第１部材（１０）と第２部材（２０）とがはんだ（３０）を介して実装された構造体であって、
はんだを囲い、はんだの濡れ広がりを抑制する環状の抑制部材（４０，４０ａ〜４０ｈ）と、
第１部材、第２部材、抑制部材を封止している封止樹脂（５０）と、を有しており、
抑制部材は、第１部材と第２部材の対向領域に配置され第１部材と第２部材の両方に接してはんだの厚さを規定している規定部（４１，４１ａ〜４１ｈ）と、第１部材と第２部材との対向領域外に配置され第１部材と第２部材の一方のみに接している対向外部（４２，４２ａ〜４２ｈ）とが一体的に設けられて環状をなしており、
封止樹脂は、第１部材、第２部材、抑制部材に加えて、はんだに接触した状態ではんだを封止していることを特徴とする。
【０００７】
このように、本発明は、抑制部材が規定部を含んでいるので、はんだ厚さを規定できる。また、本発明は、抑制部材が対向外部を含んでいる。この対向外部は、第１部材と第２部材との対向領域外に配置され第１部材と第２部材の一方のみに接している。このため、本発明は、はんだに達するように封止樹脂を配置しやすい。よって、本発明は、封止樹脂ではんだを封止できる。従って、本発明は、封止樹脂に空隙ができることを抑制でき、はんだの寿命低下を抑制できる。
【０００８】
なお、特許請求の範囲、及びこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として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ものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態における電子装置の概略構成を示す平面図である。
【図２】図１のII-II線に沿う断面図である。
【図３】図１のIII-III線に沿う図である。
【図４】図２のIV-IV線に沿う図である。
【図５】変形例１における電子装置の概略構成を示す断面図である。
【図６】変形例２における電子装置の概略構成を示す断面図である。
【図７】変形例３における電子装置の概略構成を示す断面図である。
【図８】変形例４における電子装置の概略構成を示す断面図である。
【図９】変形例５における電子装置の概略構成を示す断面図である。
【図１０】変形例６における電子装置の概略構成を示す断面図である。
【図１１】変形例７における電子装置の概略構成を示す断面図である。
【図１２】変形例８における電子装置の概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下において、図面を参照しながら、発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。
【００１１】
本実施形態では、構造体として電子装置１００を採用する。電子装置１００は、図１〜図４に示すように、ヒートシンク１０と回路部品２０とがはんだ３０を介して実装されている。電子装置１００は、ヒートシンク１０と回路部品２０とがはんだ３０を介して接合されているとも言える。電子装置１００は、はんだ３０を囲い、はんだ３０の濡れ広がりを抑制する環状のソルダーレジスト４０を有している。また、電子装置１００は、ヒートシンク１０と、回路部品２０と、ソルダーレジスト４０を封止しているモールド樹脂５０とを有している。なお、図１は、ヒートシンク１０に隠れているソルダーレジスト４０を破線で示している。
【００１２】
さらに、本実施形態では、図２、図３に示すように、回路基板６０と、回路基板６０と回路部品２０とを接合している接合材７０を有した電子装置１００を採用している。回路基板６０は、絶縁基材に、導体を主成分とする配線が形成された基板である。また、回路基板６０は、絶縁基材としてエポキシ樹脂やガラスエポキシ樹脂等の樹脂を主成分として構成されたプリント基板や、絶縁基材としてセラミックスを主成分として構成されたセラミック基板などを採用できる。
【００１３】
回路基板６０は、一面に、配線の一部であるランド６１が形成されている。回路基板６０の一面は、実装面に相当する。接合材７０は、はんだなどの導電性の部材を主成分として構成されている。接合材７０は、ランド６１と回路部品２０の裏面電極２３とを電気的及び機械的に接続している。このように、回路基板６０の一面には、接合材７０を介して、回路部品２０が実装されている。後程説明するが、回路部品２０は、抵抗体２４が形成されており、ヒートシンク１０との対向面の反対面が回路基板６０に実装された回路素子と言える。なお、回路基板６０は、回路部品２０に加えて、一面に複数の電子部品が実装されていてもよい。また、電子装置１００は、回路基板６０や接合材７０を有していなくもよい。
【００１４】
ヒートシンク１０は、第１部材に相当する。ヒートシンク１０は、銅やアルミニウムなどの金属を主成分として構成されている。ヒートシンク１０は、例えば直方体形状のブロック体である。ヒートシンク１０は、回路部品２０から発せられた熱を放熱する放熱部材である。ヒートシンク１０は、回路部品２０と対向して配置されている。ヒートシンク１０は、一部が露出した状態でモールド樹脂５０に覆われている。詳述すると、ヒートシンク１０は、回路部品２０との対向面の反対面がモールド樹脂５０から露出している。
【００１５】
なお、ヒートシンク１０は、回路部品２０との対向面の面積が、回路部品２０におけるヒートシンク１０との対向面の面積よりも広い。以下においては、ヒートシンク１０における回路部品２０との対向面を単にヒートシンク１０の対向面と記載し、回路部品２０におけるヒートシンク１０との対向面を単に回路部品２０の対向面とも記載する。
【００１６】
回路部品２０は、第２部材に相当する。回路部品２０は、アルミナ基板２１と、アルミナ基板２１の一面に形成された表面電極２２と、一面の反対面に形成された裏面電極２３及び抵抗体２４を含んで構成されている。アルミナ基板２１は、例えば直方体形状をなしている。アルミナ基板２１は、一面がヒートシンク１０と対向しており、反対面が回路基板６０と対向している。また、回路部品２０は、発熱部材としての抵抗体２４を含んでいるとも言える。アルミナ基板２１は、抵抗体２４が発した熱が伝達される。よって、回路部品２０から発せられた熱とは、抵抗体２４からアルミナ基板２１に伝達された熱とも言える。抵抗体２４が発した熱は、アルミナ基板２１及びはんだ３０を介してヒートシンク１０に伝達される。なお、抵抗体２４は、厚膜抵抗とも言える。
【００１７】
はんだ３０は、表面電極２２とヒートシンク１０との対向領域に設けられており、表面電極２２とヒートシンク１０とを接合している。はんだ３０は、周知のリフロー工程によって形成される。はんだ３０は、リフロー工程時に、ヒートシンク１０の対向面に沿って濡れ広がる可能性がある。しかしながら、本実施形態では、ソルダーレジスト４０によって濡れ広がりを抑制できる。
【００１８】
ソルダーレジスト４０は、抑制部材に相当する。本実施形態では、ヒートシンク１０の対向面にソルダーレジスト４０が形成されている例を採用する。ソルダーレジスト４０は、図１に示すように、はんだ３０を囲い、はんだ３０の濡れ広がりを抑制するために環状に形成されている。ソルダーレジスト４０は、規定部４１と対向外部４２とが一体的に設けられて環状をなしている。
【００１９】
規定部４１は、図４に示すように、ヒートシンク１０と回路部品２０の対向領域に配置されている。詳述すると、規定部４１は、ヒートシンク１０と回路部品２０との対向領域の一部に配置されている。つまり、規定部４１は、ソルダーレジスト４０におけるヒートシンク１０と回路部品２０の対向領域に配置された部位である。規定部４１は、図２に示すように、ヒートシンク１０と回路部品２０の両方に接してはんだ３０の厚さを規定している。詳述すると、規定部４１は、リフロー時に回路部品２０とヒートシンク１０とを平行に保つことで、はんだ３０の厚さを規定している。なお、規定部４１の厚みは、はんだ３０の厚みと、表面電極２２の厚みとを加算した厚みに相当する。規定部４１は、例えば、対向外部４２よりも厚く形成されている。このため、規定部４１は、ソルダーレジスト４０における盛り上がった部位とも言える。
【００２０】
規定部４１は、図４に示すように、ヒートシンク１０と回路部品２０の対向領域における複数個所に配置すると好ましい。このようにすることで、規定部４１は、リフロー時に回路部品２０とヒートシンク１０とを平行に保ちやすくなる。さらに、電子装置１００は、例えば、回路部品２０上にヒートシンク１０を置いた状態で、回路部品２０とヒートシンク１０とが平行となる三か所以上に規定部４１が設けられていると平行を保ちやすく、はんだ３０の厚みを規定しやすい。
【００２１】
対向外部４２は、例えば、図３に示すように、ヒートシンク１０と回路部品２０との対向領域外に配置されヒートシンク１０のみに接している。よって、対向外部４２は、回路部品２０と接していない。このため、電子装置１００は、ソルダーレジスト４０と回路部品２０との間に隙間ｘが形成される。この隙間ｘは、モールド樹脂５０がはんだ３０に達するようにするための開口部とも言える。また、隙間ｘは、はんだ３０と表面電極２２との接合界面にモールド樹脂５０を形成するための形成穴とも言える。さらに、隙間ｘは、モールド樹脂５０を形成する封止工程時に、モールド樹脂５０の構成材料が通る樹脂流路とも言える。ソルダーレジスト４０は、回路部品２０とヒートシンク１０とを平行に保つことができ、且つ、できるだけ隙間ｘが大きい方が、はんだ３０に達するようにモールド樹脂５０を形成しやすい。
【００２２】
モールド樹脂５０は、封止樹脂に相当する。モールド樹脂５０は、ヒートシンク１０、回路部品２０、ソルダーレジスト４０を封止している。つまり、モールド樹脂５０は、これらに接した状態で、これらを覆っている。また、モールド樹脂５０は、これらに加えて、はんだ３０に接した状態で、はんだ３０を封止している（言い換えると、覆っている）。詳述すると、モールド樹脂５０は、はんだ３０と表面電極２２との界面も覆っている。また、モールド樹脂５０は、はんだ３０と表面電極２２との界面と、対向外部４２と、アルミナ基板２１で囲まれた空間にも設けられている。さらに、モールド樹脂５０は、回路基板６０の実装面に接した状態で、実装面を封止している。モールド樹脂５０は、封止工程において、例えばコンプレッションモールド法により形成される。
【００２３】
なお、電子装置１００は、ヒートシンク１０の一部がモールド樹脂５０から露出している。例えば、ヒートシンク１０は、回路部品２０との対向面の反対面がモールド樹脂５０から露出している。
【００２４】
以上のように、電子装置１００は、ソルダーレジスト４０が規定部４１を含んでいるので、はんだ３０の厚さを規定できる。また、電子装置１００は、ソルダーレジスト４０が対向外部４２を含んでいる。この対向外部４２は、ヒートシンク１０と回路部品２０との対向領域外に配置されヒートシンク１０のみに接している。これによって、電子装置１００は、図３に示すように、回路部品２０を対向外部４２との間に隙間ｘが形成される。電子装置１００は、隙間ｘが形成されているため、封止工程時に、モールド樹脂５０の構成材料が隙間ｘからはんだ３０に達しやすい。このため、電子装置１００は、はんだ３０に達するようにモールド樹脂５０を配置しやすい。
【００２５】
よって、電子装置１００は、モールド樹脂５０ではんだ３０を封止できる。従って、電子装置１００は、モールド樹脂５０に空隙ができることを抑制でき、はんだ３０の寿命低下を抑制できる。つまり、電子装置１００は、はんだ３０や、ヒートシンク１０とはんだ３０との接合部や、回路部品２０とはんだ３０との接合部にクラックが入ることを抑制できる。言い換えると、電子装置１００は、ソルダーレジスト４０によりはんだ３０の厚さを確保し、且つ、はんだ３０の側部へのモールド樹脂５０の充填性を確保することで、冷熱時のはんだ３０の歪みを低減できる。また、電子装置１００は、はんだ３０の接続信頼性が低下することを抑制できると言える。さらに、電子装置１００は、基板リフロー時における、ヒートシンク１０下におけるはんだ３０の接続信頼性（寿命）を確保できる。なお、回路部品２０とはんだ３０との接合部は、詳述すると、表面電極２２とはんだ３０との接合部である。
【００２６】
本実施形態では、対向外部４２がヒートシンク１０のみに接している例を採用した。しかしながら、本発明は、これに限定されない。ヒートシンク１０の対向面よりも回路部品２０の対向面の方が広い場合、対向外部４２は、回路部品２０のみに接していてもよい。
【００２７】
また、本実施形態では、第１部材としてヒートシンク１０を採用するとともに、第２部材として回路部品２０を採用した。しかしながら、本発明は、これに限定されない。なお、回路部品２０は、ＭＯＳ、ＩＧＢＴ、逆導通型ＩＧＢＴなどのパワー半導体素子を用いてもよい。
【００２８】
また、本実施形態では、抑制部材としてソルダーレジスト４０を採用した。しかしながら、本発明は、これに限定されない。抑制部材は、はんだの濡れ広がりを抑制できるものであればよく、非導電性の樹脂などを採用できる。
【００２９】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかしながら、本発明は、上記実施形態に何ら制限されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。以下に、本発明の変形例１〜８に関して説明する。上記実施形態及び変形例１〜８は、夫々単独で実施することも可能であるが、適宜組み合わせて実施することも可能である。本発明は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、種々の組み合わせによって実施可能である。
【００３０】
（変形例１）
ソルダーレジスト４０ａは、図５に示すような規定部４１ａと対向外部４２ａとを含むものである。ソルダーレジスト４０ａは、規定部４１ａがヒートシンク１０と回路部品２０とに接している面積がソルダーレジスト４０よりも広い。つまり、ソルダーレジスト４０ａは、ソルダーレジスト４０よりもはんだ３０の厚みを規定する面積が広い。よって、変形例１の電子装置は、電子装置１００よりもはんだ３０の厚みを確保しやすい。なお、図５は、図４に相当する図面であり、はんだ３０を省略している。
【００３１】
（変形例２）
ソルダーレジスト４０ｂは、図６に示すような規定部４１ｂと対向外部４２ｂとを含むものである。ソルダーレジスト４０ｂは、規定部４１ｂがヒートシンク１０と回路部品２０とに接している面積がソルダーレジスト４０よりも広い。つまり、ソルダーレジスト４０ｂは、ソルダーレジスト４０よりもはんだ３０の厚みを規定する面積が広い。よって、変形例２の電子装置は、電子装置１００よりもはんだ３０の厚みを確保しやすい。なお、図６は、図４に相当する図面であり、はんだ３０を省略している。
【００３２】
（変形例３）
ソルダーレジスト４０ｃは、図７に示すような規定部４１ｃと対向外部４２ｃとを含むものである。ソルダーレジスト４０ｃは、規定部４１ｃがヒートシンク１０と回路部品２０とに接している面積がソルダーレジスト４０よりも広い。つまり、ソルダーレジスト４０ｃは、ソルダーレジスト４０よりもはんだ３０の厚みを規定する面積が広い。よって、変形例３の電子装置は、電子装置１００よりもはんだ３０の厚みを確保しやすい。また、変形例３の電子装置は、電子装置１００よりも安定性を向上できる。なお、図７は、図４に相当する図面であり、はんだ３０を省略している。
【００３３】
（変形例４）
ソルダーレジスト４０ｄは、図８に示すような規定部４１ｄと対向外部４２ｄとを含むものである。ソルダーレジスト４０ｄは、電子装置１００よりもはんだ３０の量を減らすことができる。なお、図８は、図４に相当する図面であり、はんだ３０を省略している。
【００３４】
（変形例５）
ソルダーレジスト４０ｅは、図９に示すような規定部４１ｅと対向外部４２ｅとを含むものである。ソルダーレジスト４０ｅは、電子装置１００よりもはんだ３０の量を減らすことができる。なお、図９は、図４に相当する図面であり、はんだ３０を省略している。
【００３５】
（変形例６）
ソルダーレジスト４０ｆは、図１０に示すような規定部４１ｆと対向外部４２ｆとを含むものである。ソルダーレジスト４０ｆは、電子装置１００よりもはんだ３０の量を減らすことができる。なお、図１０は、図４に相当する図面であり、はんだ３０を省略している。
【００３６】
（変形例７）
ソルダーレジスト４０ｇは、図１１に示すような規定部４１ｇと対向外部４２ｇとを含むものである。つまり、ソルダーレジスト４０ｇは、円形状をなしている。このため、変形例７の電子装置は、ヒートシンク１０に対してソルダーレジスト４０ｇを形成する際のマスクの設計が、ソルダーレジスト４０の場合よりも容易である。つまり、変形例７の電子装置は、電子装置１００よりも容易に製造できる。なお、図１１は、図４に相当する図面であり、はんだ３０を省略している。
【００３７】
（変形例８）
ソルダーレジスト４０ｈは、図１２に示すような規定部４１ｈと対向外部４２ｈとを含むものである。つまり、ソルダーレジスト４０ｈは、矩形状をなしている。このため、変形例８の電子装置は、ヒートシンク１０に対してソルダーレジスト４０ｈを形成する際のマスクの設計が、ソルダーレジスト４０の場合よりも容易である。つまり、変形例８の電子装置は、電子装置１００よりも容易に製造できる。なお、図１２は、図４に相当する図面であり、はんだ３０を省略している。
【符号の説明】
【００３８】
１０  ヒートシンク、２０  回路部品、２１  アルミナ基板、２２  表面電極、２３  裏面電極、２４  抵抗体、３０  はんだ、４０  ソルダーレジスト、４１  規定部、４２  対向外部、５０  モールド樹脂、６０  回路基板、６１  ランド、７０  接合材、１００  電子装置
【図１】
2017017287.tif 000003
【図２】
2017017287.tif 000004
【図３】
2017017287.tif 000005
【図４】
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【図５】
2017017287.tif 000007
【図６】
2017017287.tif 000008
【図７】
2017017287.tif 000009
【図８】
2017017287.tif 000010
【図９】
2017017287.tif 000011
【図１０】
2017017287.tif 000012
【図１１】
2017017287.tif 000013
【図１２】
2017017287.tif 000014