(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面上に少なくともトランスが搭載されるとともに他方の面上に所定の電子部品が搭載された絶縁基板と、前記絶縁基板の一方の面上の少なくともトランスと前記絶縁基板の他方の面上の所定の電子部品を封止するパッケージ部とを有するモールド型コンバータであって、
前記パッケージ部は、線膨張係数が１０〜１２×１０-6・Ｋ-1で、かつ、熱硬化性の低応力化エポキシ樹脂からなるモールド樹脂から構成され、
前記トランスは、一次巻線側及び二次巻線側の磁心の間に所定のギャップが設けられるとともに、少なくとも当該磁心のギャップの間に線膨張係数が１０〜１２×１０-6・Ｋ-1の熱硬化性樹脂が充填されて当該トランスの構成部材が予め固着されているものであることを特徴とするモールド型コンバータ。
【請求項２】
前記トランスは、少なくとも前記磁心間のギャップの空間に、前記パッケージ部を構成する前記モールド樹脂と異なる熱硬化性樹脂が充填されていることを特徴とする請求項１記載のモールド型コンバータ。
【請求項３】
前記トランスは、少なくとも前記磁心間のギャップの空間に当該パッケージ部を構成する前記モールド樹脂が充填されていることを特徴とする請求項１記載のモールド型コンバータ。
【請求項４】
前記絶縁基板は、線膨張係数が７〜１２×１０-6・Ｋ-1であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のモールド型コンバータ。
【請求項５】
前記トランスのボビンの角部分が曲面又は面取り形状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のモールド型コンバータ。
【請求項６】
一方の面上に少なくともトランスが搭載されるとともに他方の面上に所定の電子部品が搭載された絶縁基板に対し、前記絶縁基板の一方の面上の少なくともトランスと前記絶縁基板の他方の面上の所定の電子部品をモールド樹脂によって封止してパッケージ部を形成する工程を有するモールド型コンバータの製造方法であって、
前記パッケージ部のモールド樹脂として、線膨張係数が１０〜１２×１０-6・Ｋ-1で、かつ、熱硬化性の低応力化エポキシ樹脂からなるものを用い、
前記トランスとして、一次巻線側及び二次巻線側の磁心の間に所定のギャップが設けられるとともに、少なくとも当該磁心のギャップの間に線膨張係数が１０〜１２×１０-6・Ｋ-1の熱硬化性樹脂が充填されて当該トランスの構成部材が予め固着されているものを用いることを特徴とするモールド型コンバータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電子機器の負荷部分に対して安定したＤＣ電源を供給するための小型かつ薄型のモールド型コンバータのパッケージ構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化に伴い、電子機器の構成要素である電子部品も小型かつ薄型であることが要求されるようになってきている。
このため、従来、モールド型コンバータにおいては、基板上にトランス等の電子部品を表面実装するなど、種々の小型化及び薄型化のための改良が試みられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のモールド型コンバータにおいては、十分に小型化及び薄型化は達成されていない。
その一方、モールド型コンバータにおいては、樹脂封止工程の際にモールド樹脂が膨張、収縮することによってトランスのＬ値（自己インダクタンス値）が変動してしまうため、特性を安定させることが困難であるという問題があった。
【０００４】
本発明は、このような従来の技術の課題を解決するためになされたもので、安定した特性を有し、ばらつきの小さい小型かつ薄型のモールド型コンバータを提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた請求項１記載の発明は、一方の面上に少なくともトランスが搭載されるとともに他方の面上に所定の電子部品が搭載された絶縁基板と、前記絶縁基板の一方の面上の少なくともトランスと前記絶縁基板の他方の面上の所定の電子部品を封止するパッケージ部とを有するモールド型コンバータであって、前記パッケージ部は、線膨張係数が１０〜１２×１０-6・Ｋ-1で、かつ、熱硬化性の低応力化エポキシ樹脂からなるモールド樹脂から構成され、前記トランスは、一次巻線側及び二次巻線側の磁心の間に所定のギャップが設けられるとともに、少なくとも当該磁心のギャップの間に線膨張係数が１０〜１２×１０-6・Ｋ-1の熱硬化性樹脂が充填されて当該トランスの構成部材が予め固着されているものであることを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記トランスは、少なくとも前記磁心間のギャップの空間に、前記パッケージ部を構成する前記モールド樹脂と異なる熱硬化性樹脂が充填されていることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記トランスは、少なくとも前記磁心間のギャップの空間に当該パッケージ部を構成する前記モールド樹脂が充填されていることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項記載の発明において、前記絶縁基板は、線膨張係数が７〜１２×１０-6・Ｋ-1であることを特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項記載の発明において、前記トランスのボビンの角部分が曲面又は面取り形状に形成されていることを特徴とする。
請求項６記載の発明は、一方の面上に少なくともトランスが搭載されるとともに他方の面上に所定の電子部品が搭載された絶縁基板に対し、前記絶縁基板の一方の面上の少なくともトランスと前記絶縁基板の他方の面上の所定の電子部品をモールド樹脂によって封止してパッケージ部を形成する工程を有するモールド型コンバータの製造方法であって、前記パッケージ部のモールド樹脂として、線膨張係数が１０〜１２×１０-6・Ｋ-1で、かつ、熱硬化性の低応力化エポキシ樹脂からなるものを用い、前記トランスとして、一次巻線側及び二次巻線側の磁心の間に所定のギャップが設けられるとともに、少なくとも当該磁心のギャップの間に線膨張係数が１０〜１２×１０-6・Ｋ-1の熱硬化性樹脂が充填されて当該トランスの構成部材が予め固着されているものを用いることを特徴とする。
【０００６】
本発明の場合、絶縁基板の一方の面上の少なくともトランスと絶縁基板の他方の面上の所定の電子部品を封止するパッケージ部のモールド樹脂が、線膨張係数が１０〜１２×１０-6・Ｋ-1で、かつ、熱硬化性の低応力化エポキシ樹脂からなることから、樹脂封止工程におけるモールド樹脂の膨張及び収縮量が小さく、トランスのＬ値の変動を抑えることができるので、安定した特性を有するモールド型コンバータを得ることが可能になる。
しかも、本発明によれば、少なくともトランスの磁心間のギャップの間に線膨張係数が１０〜１２×１０-6・Ｋ-1の熱硬化樹脂が充填されて構成部材が予め固着されているため、樹脂封止工程の際にボイド等が発生することなく、容易かつ確実に封止を行うことができるため、安定した特性を有するモールド型コンバータを提供することができる。
また、本発明において、トランスの磁心のギャップ間等を充填する樹脂として封止用のモールド樹脂と異なる種々のものを用いれば、トランスの選択範囲を拡げることが可能になる。
さらに、本発明において、トランスのボビンの角部分を曲面又は面取り形状に形成すれば、樹脂封止の際にトランスのボビンの角部分の近傍において樹脂を円滑に流動させることができるため、成形不良を低減することが可能になる。
また、トランスのボビンの角部分が鋭角の場合はモールドクラックの起点になりやすいが、本発明のようにボビンの角部分を曲面又は面取り形状にすることでクラックを防止することができ、より薄い樹脂モールドが可能になるため、パッケージの薄型化を図ることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るモールド型コンバータの好ましい実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１（ａ）は、本実施の形態のモールド型コンバータの構成を示す平面図、図１（ｂ）は、同実施の形態の内部構成を示す正面断面図、図１（ｃ）は、同実施の形態の構成を示す下面図である。
【０００８】
図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、本実施の形態のモールド型コンバータ１は、所定のＤＣ−ＤＣコンバータ回路の配線パターン（図示せず）が形成された長方形状の絶縁基板２を有し、この絶縁基板２の両面に種々の電子部品４、５が表面実装されている。そして、この絶縁基板２上の各電子部品４、５は、後述するモールド樹脂成形によるパッケージ部３によって封止されている。
【０００９】
本実施の形態の場合、絶縁基板２としては、膨張、収縮応力の観点から、その線膨張係数が７〜１２×１０-6・Ｋ-1のものを用いることが好ましい。
【００１０】
このような絶縁基板２としては、例えば、Ａｌ2Ｏ3等のセラミックスからなる基板又はガラス−エポキシ樹脂を積層した基板が用いられる。
【００１１】
なお、絶縁基板２の寸法は、縦約３０ｍｍ、横約２０ｍｍ、厚さ約１ｍｍである。
【００１２】
図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、絶縁基板２の一方の面（図１（ｂ）中の下側面）に、小型のトランス６と、種々の電子部品（コイル、ＩＣチップ、抵抗器、コンデンサ等）５が、例えば、はんだ付け等によって固定されている。
【００１３】
また、絶縁基板２の他方の面（図１（ｂ）中の上側面）にも、ＤＣ−ＤＣコンバータを構成する種々の電子部品４が、例えばはんだ付け等によって固定されている。
【００１４】
図２は、リードフレームに固定された状態の絶縁基板を示す平面図である。
本実施の形態の場合、電子部品４、５を搭載した絶縁基板２は、リードフレーム７に固定された状態でモールド樹脂によって封止される。
【００１５】
このリードフレーム７は、例えば、銅合金や鉄−ニッケル合金（例えば４２アロイ等）等の金属材料からなるもので、図２に示すように、長方形状の外枠部７ａと、この外枠部７ａの内側に設けられた複数の接続部７ｂ、７ｃとから構成される。
【００１６】
ここで、リードフレーム７の接続部７ｂは、外枠部７ａに対してその長手方向に延びるように一体的に形成される。本実施の形態の場合は、リードフレーム７に固定される４つの絶縁基板２に対してその両側に一対の接続部７ｂが設けられるようになっている。この場合、各接続部７ｂの先端部が絶縁基板２の幅より若干短い間隔をおいて対向するように配置されている。
【００１７】
本実施の形態においては、図２に示すように、絶縁基板２の対向する長縁部をリードフレーム７の接続部７ｂの先端部に載置してはんだ付けした後に、例えば公知のトランスファーモールド法によってパッケージ部３を成形する。
【００１８】
すなわち、絶縁基板２が固定されたリードフレーム７を金型（図示せず）のキャビティに配置し、金型を閉じてタブレット状の樹脂を金型のポット内に投入する。ここで、金型は１６０〜１８０℃程度の高温に保たれており、上記投入された樹脂は金型に接触した面から溶融を開始する。
【００１９】
そして、トランスファー成型機に取り付けたプランジャ（図示せず）を降下させることによって、溶融状態の樹脂を金型のポットからキャビティ内に流入させる。
さらに、所定時間が経過し、樹脂が硬化した時点で、金型を開いて成形品を取り出す。
【００２０】
その後、リードフレーム７の接続部７ｃを切断し、この切断した後の接続部７ｂを折り曲げ加工によってガルウイング形状に形成し、表面実装に適した形状の端子部８を得る。このような方法により、縦約３７ｍｍ、横約２８ｍｍ、高さ約８ｍｍの表面実装型のモールド型コンバータ１を得ることができる。
【００２１】
図３は、本実施の形態におけるパッケージ部３の寸法関係を示すための概略構成図である。
本発明において薄型のモールド型コンバータ１を得るためには、パッケージ部３の厚さをできるだけ薄くする必要がある。
そこで、本実施の形態においては、絶縁基板２のそれぞれの面に実装された電子部品４、５のうち最も高さの高いものの上側の樹脂部分の厚さが所定の値より小さくなるようにパッケージ部３を形成するようにしている。
その一方で、パッケージ部３の厚さが薄すぎると、耐電圧が低下するため問題が生ずる。
【００２２】
これらの点を考慮すると、本実施の形態の場合、例えば絶縁基板２の一方の面に実装された電子部品４のうち最も高さの高いＩＣチップ４Ａの表面の樹脂部分の厚さＤ1を、０.４〜１ｍｍとなるように構成することが好ましく、より好ましくは０.４５〜０.５ｍｍである。
【００２３】
また、同様に、絶縁基板２の他方の面に実装されたトランス６の表面の樹脂部分の厚さＤ2を、０.４〜１ｍｍとなるように構成することが好ましく、より好ましくは０.４５〜０.５ｍｍである。
【００２４】
図４（ａ）は、本実施の形態におけるトランスの外観構成を示す正面図、図４（ｂ）は、同トランスの外観構成を示す側面図である。
また、図５（ａ）は、一般的なトランスのコアの構成を示す正面図、図５（ｂ）は、本実施の形態のトランスのコアの構成を示す正面図、図５（ｃ）は、図５（ｂ）の一点鎖線で示される部分Ａの拡大図である。
【００２５】
図４（ａ）（ｂ）に示すように、本実施の形態に使用されるトランス６は、従来例と同様に、磁性体からなる一対のコア（磁心）９、１０と、ボビン１１とから構成されている。
【００２６】
また、図５（ｂ）に示すように、各コア９、１０の巻回部９ａ、１０ａには、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路を構成する一次巻線１２及び二次巻線１３が巻き付けられている。
【００２７】
ところで、上述した樹脂モールドの際には、トランス６のコア９、１０に対して収縮させるように力が作用するとともに、トランス６のコア９、１０の巻回部９ａ、１０ａ間の隙間（図示せず）及び空間部１４、１５に樹脂が流れ込むことによってコア９、１０が膨張及び収縮し、トランス６のＬ値が変化してしまう。
【００２８】
そこで、本実施の形態においては、封止用のモールド樹脂として、絶縁基板２の線膨張係数と近い線膨張係数の樹脂を用いるようにしている。
【００２９】
この場合、好ましいモールド樹脂の線膨張係数は、１０〜１２×１０-6・Ｋ-1である。
【００３０】
線膨張係数が１０×１０-6・Ｋ-1より小さい樹脂は現在の技術では実現が困難であり、他方、モールド樹脂の線膨張係数が１２×１０-6・Ｋ-1より大きいと、本発明の効果を十分に達成することができなくなるという不都合がある。
【００３１】
このような樹脂としては、例えば、低応力化エポキシ樹脂があげられる。なお、樹脂中にフィラー（例えばシリカ等）が８０〜９０％含有する高充填タイプの樹脂を使用するとよい。
【００３２】
また、モールド樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）は、半導体部品の保存温度及び製造技術上の観点から、１５５〜１８５℃であることが好ましい。
【００３３】
本実施の形態に使用されるトランス６は、その大きさが、縦約１１ｍｍ、横約１１ｍｍ、高さ約４ｍｍであって、他の電子部品５に比べて大きいため、モールド成形時の樹脂の流動を阻害する原因となりかねない。
【００３４】
そこで、本実施の形態においては、ボビン１１の各角部分１１ａが曲面又は面取り形状に形成するようにしている。
【００３５】
この場合、各角部分１１ａの曲面の半径又は面取りの大きさは、０．２〜２ｍｍであることが好ましく、より好ましくは０．５〜１ｍｍである。
【００３６】
各角部分１１ａの曲面の半径又は面取りの大きさが０．２ｍｍより小さいと、モールド成形時の樹脂の流動が阻害されやすくなるとともに角部分１１ａが起点となってモールドクラックの原因となる場合があるという不都合がある。一方、各角部分１１ａの曲面の半径又は面取りの大きさが２ｍｍより大きいと、トランスの小型化を阻害するという不都合がある。
【００３７】
ところで、図５（ａ）に示すように、この種のトランス６の場合、コア９、１０の巻回部９ａ、１０ａの対向する面は接触しているのが一般的であるが、そのような構成のトランス６を使用すると、樹脂封止の際に上述した樹脂の膨張等によってコア９、１０の巻回部９ａ、１０ａの対向する面に隙間が生じ、Ｌ値が大きく変化して使用不可能になる。
【００３８】
そこで、図５（ｂ）（ｃ）に示すように、本実施の形態においては、コア９、１０の巻回部９ａ、１０ａの対向する面９０、１００の間に予め所定のギャップＧを形成するようにしている。
【００３９】
そして、そのギャップ量が熱応力等によって変化しないように、本実施の形態においては、モールド成形時にコア９、１０の巻回部９ａ、１０ａの対向する面９０、１００のギャップＧにモールド樹脂を充填するようにする。
【００４０】
ここで、Ｌ値の変化を最小限に抑えるためには、ギャップＧの大きさが０．１〜１ｍｍであることが好ましく、より好ましくは、０．５〜１ｍｍである。
【００４１】
このような構成を有する本実施の形態によれば、パッケージ部３を構成するモールド樹脂の線膨張係数が１２×１０-6・Ｋ-1以下であることから、樹脂封止工程におけるモールド樹脂の膨張及び収縮量が小さく、Ｌ値の変動を抑えることができるので、安定した特性を有するモールド型コンバータ１を得ることができる。
【００４２】
特に本実施の形態においては、トランス６のコア９、１０の巻回部９ａ、１０ａの間に所定のギャップＧが設けられていることから樹脂封止の際に磁心間の距離の変化が小さく、これによりＬ値の変動を最小限に抑えることができるため、より安定した特性を有するモールド型コンバータ１を得ることができる。
【００４３】
さらに、本実施の形態にあっては、トランス６のボビン１１の角部分１１ａが曲面又は面取り形状に形成されていることから、樹脂封止の際にトランス６のボビンの角部分１１ａの近傍において樹脂を円滑に流動させることができ、これにより成形不良を低減することができる。
【００４４】
また、本実施の形態によれば、ボビン１１の角部分１１ａを曲面又は面取り形状にすることでモールドクラックを防止することができ、より薄い樹脂モールドが可能になるため、パッケージ部３の薄型化を図ることができる。
【００４５】
図６（ａ）は、本発明の他の実施の形態におけるトランスの外観構成を示す正面図、図６（ｂ）は、同トランスの内部構成を示す断面図である。
図６（ａ）（ｂ）に示すように、本実施の形態においては、トランス６のコア９、１０の巻回部９ａ、１０ａの間及び空間部１４、１５に所定の熱硬化性樹脂２０が充填され、これによりトランス６を構成する各部材が予め固着されるようになっている。
【００４６】
トランス６を固着するための熱硬化性樹脂２０としては、封止用のモールド樹脂と同様の理由から、線膨張係数が１０〜１２×１０-6・Ｋ-1のものを用いることが好ましい。
【００４７】
このような熱硬化性樹脂２０としては、例えば、上述したモールド成形に用いられた低応力化エポキシ樹脂のほか、種々のものを用いることができる。
【００４８】
このような構成を有する本実施の形態によれば、トランス６の間隔の狭い部分（例えば、コア９、１０の巻回部９ａ、１０ａ間のギャップＧ）に予め熱硬化樹脂２０が充填されているため、樹脂封止工程の際にコア９、１０内にボイド等を発生させずに容易かつ確実に樹脂封止を行うことができ、これにより一層安定した特性を有するモールド型コンバータ１を提供することができる。
【００４９】
また、本実施の形態によれば、トランス６のコア９、１０の巻回部９ａ、１０ａのギャップＧ及び空間部１４、１５を充填する樹脂としてモールド樹脂と異なる種々のものを用いることができるため、トランス６の選択範囲を拡げることができるというメリットもある。
【００５０】
なお、本発明は上述の実施の形態に限られることなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、上述の実施の形態においては、トランスファー成形によってパッケージ部を形成するようにしたが、本発明はこれに限られず、例えば、射出成形によってパッケージ部を形成するようにしてもよい。
【００５１】
また、絶縁基板の角部分を曲面又は面取り形状に形成することもできる。その場合には、樹脂封止工程におけるモールド樹脂の流動性を向上させることができ、より一層成形不良を少なくことが可能になる。
【００５２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、安定した特性を有し、ばらつきの小さい小型かつ薄型のモールド型コンバータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）：本発明に係るモールド型コンバータの実施の形態の構成を示す平面図  （ｂ）：同実施の形態の内部構成を示す正面断面図  （ｃ）：同実施の形態の構成を示す下面図
【図２】同実施の形態においてリードフレームに固定された状態の絶縁基板を示す平面図
【図３】同実施の形態におけるパッケージ部の寸法関係を示すための概略構成図
【図４】（ａ）：本実施の形態におけるトランスの外観構成を示す正面図  （ｂ）：同トランスの外観構成を示す側面図
【図５】（ａ）：一般的なトランスのコアの構成を示す正面図  （ｂ）：本実施の形態のトランスのコアの構成を示す正面図  （ｃ）：図５（ｂ）の一点鎖線で示される部分Ａの拡大図
【図６】（ａ）：本発明の他の実施の形態におけるトランスの外観構成を示す正面図  （ｂ）：同トランスの内部構成を示す部分断面図
【符号の説明】
１……ＤＣ−ＤＣコンバータ
２……絶縁基板
３……パッケージ部
４、５……電子部品
６……トランス
７……リードフレーム
９、１０……コア（磁心）
１１……ボビン
１２……一次巻線
１３……二次巻線
１４、１５……空間部
２０……熱硬化性樹脂
【図１】
0004148573.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】
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