JP2015002245A - モールドパッケージを備えた電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】よりモールド樹脂の熱膨張・収縮に起因する応力の影響を低減できるモールドパッケージを備えた電子装置を提供する。
【解決手段】パッケージ部品２０を更に覆う第２の樹脂４０の上面４０ｂに、溝部４０ｄを形成する。溝部４０ｄは、第１の樹脂２１の外縁から所定距離離れた位置において、例えば、第１の樹脂２１の外縁を囲む四角形状で形成されるようにする。第２の樹脂４０のうち、パッケージ部品２０に応力を加える部分は、溝部４０ｄの内側の部分のみとなり、溝部４０ｄよりも外側の部分からはパッケージ部品２０に応力が加えられない。したがって、第２の樹脂４０のサイズに関係なく、第２の樹脂４０の熱膨張・収縮に起因する応力のうちパッケージ部品２０に加わる応力を低減することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板の一面側に電子部品を搭載すると共に、その一面側をモールド樹脂で封止するようにしたモールドパッケージを備えた電子装置に関するものである。

従来、特許文献１において、リードフレームに素子が形成された半導体チップを搭載し、半導体チップおよびリードフレームの一部をモールド樹脂にて封止した電子装置が提案されている。この電子装置では、半導体チップの直上において、モールド樹脂の厚みを薄くすることで、電子装置を使用する際におけるモールド樹脂の熱膨張・収縮（冷熱変化）に起因する応力が半導体チップに加わることを低減している。

特開昭６３−２３３５５２号公報

しかしながら、モールド樹脂のサイズが大きくなることで熱膨張・収縮量が増加すると、それに起因して発生する応力が大きくなり、保護したい素子の直上においてモールド樹脂の厚みを薄くするだけでは応力低減に限界がある。

本発明は上記点に鑑みて、よりモールド樹脂の熱膨張・収縮に起因する応力の影響を低減できるモールドパッケージを備えた電子装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１ないし５に記載の発明では、一面（１１）および一面の反対面となる他面（１２）とを有する基板（１０）と、基板の一面側に実装され、基板の一面に対向する下面（２１ａ）、該下面の反対面となる上面（２１ｂ）、および、下面および上面を連結する側面（２１ｃ）を有する第１の樹脂（２１）によって封止されたパッケージ部品（２０）と、パッケージ部品が実装された基板の一面側を封止する第２の樹脂（４０）と、を有してなるモールドパッケージを備えた電子装置であって、第２の樹脂には、第１の樹脂の上面よりも基板側まで至る深さとされ、かつ、第１の樹脂を挟んだ両側に位置する溝部（４０ｄ）が形成されていることを特徴としている。

このように構成されたモールドパッケージでは、第２の樹脂の熱膨張・収縮に起因する応力がパッケージ部品に加わることを抑制できる。すなわち、第２の樹脂のうち、パッケージ部品に応力を加える部分は、溝部の内側の部分のみとなり、溝部よりも外側の部分からはパッケージ部品に応力が加えられない。したがって、第２の樹脂のサイズに関係なく、第２の樹脂の熱膨張・収縮に起因する応力のうちパッケージ部品に加わる応力を低減することが可能となる。

請求項５に記載の発明では、第１の樹脂を上面形状が長辺および短辺を有する長方形で構成し、溝部は、第１の樹脂の長手方向両側に配置された両辺のうち、第２の樹脂の中央寄りの辺を構成する部分の方が第２の樹脂の端部よりの辺を構成する部分よりも深くされていることを特徴としている。

このように、溝部の深さを変化させるようにしても良い。特に、熱膨張・収縮量はモールド中央、つまり第２の樹脂の中央位置の方が端部よりも大きくなる。このため、溝部のうち第２の樹脂の中央位置寄りの辺を端部寄りの辺よりも深くすることで、より第２の樹脂の熱膨張・収縮に起因する応力のうちパッケージ部品に加わる応力を低減することが可能となる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。

本発明の第１実施形態にかかる電子装置に備えられるモールドパッケージの断面図である。 図１に示すモールドパッケージに備えられたパッケージ部品２０の近傍を基板１０の一面１１に対する法線方向から見たときの上面図である。 本発明の第２実施形態で説明するモールドパッケージに備えられたパッケージ部品２０の近傍を基板１０の一面１１に対する法線方向から見たときの上面図である。 本発明の第３実施形態で説明するモールドパッケージに備えられたパッケージ部品２０の近傍を基板１０の一面１１に対する法線方向から見たときの上面図である。 本発明の第４実施形態で説明するモールドパッケージに備えられたパッケージ部品２０の近傍を基板１０の一面１１に対する法線方向から見たときの上面図である。 本発明の第５実施形態にかかる電子装置に備えられるモールドパッケージの断面図である。 本発明の第６実施形態にかかる電子装置に備えられるモールドパッケージの断面図である。 第６実施形態の他の例として説明する電子装置に備えられるモールドパッケージの断面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態にかかる電子装置に備えられるモールドパッケージについて、図１を参照して述べる。このモールドパッケージは、たとえば自動車などの車両に搭載され、車両用の各種電子装置を駆動するための装置として適用されるものである。

図１に示すように、本実施形態のモールドパッケージは、基板１０、第１の樹脂２１で封止されたパッケージ部品２０、電子部品３０、第２の樹脂４０などを有した構成とされている。

基板１０は、パッケージ部品２０および電子部品３０が実装されると共に第２の樹脂４０にて覆われる一面１１と、その反対面となる他面１２とを有する板状部材をなすものである。本実施形態では、基板１０は、例えば上面形状が矩形状の板状部材とされている。具体的には、基板１０は、エポキシ樹脂等の樹脂をベースとしたプリント基板や、セラミックをベースとしたセラミック基板などによって構成されている。

基板１０の一面１１には、パッケージ部品２０および電子部品３０と接続するためのＣｕ等の金属よりなる導体１３が設けられている。そして、パッケージ部品２０および電子部品３０は、はんだや導電性接着剤等の接合部材５０を介して導体１３と電気的および機械的に接合されている。

パッケージ部品２０は、各構成要素２２〜２５が第１の樹脂２１でモールドされたＱＦＰ（Quad Flat Package）やＳＯＰ（Small Outline Package）等により構成されている。第１の樹脂２１としては、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂等の樹脂モールドに用いられる材料が用いられている。

具体的には、図１に示されるように、パッケージ部品２０は、アイランド２２上に半導体素子２３が搭載、固定され、半導体素子２３とリード２４とをボンディングワイヤ２５により接続してなる。半導体素子２３としては、マイコンや制御素子もしくはＩＧＢＴ（（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）等のパワー素子等を用いている。これらの構成要素２２〜２５が第１の樹脂２１で封止されており、第１の樹脂２１がパッケージ本体を区画、形成している。

ここで、第１の樹脂２１は、基板１０の一面１１に対向する下面２１ａ、下面２１ａとは反対側の上面２１ｂ、および、これら上下面２１ａ、２１ｂの外縁において上下面２１ａ、２１ｂの間を連結する側面２１ｃを有する板状とされている。典型的には、第１の樹脂２１は、基板１０の一面１１に対する法線方向から見た上面形状が矩形形状で構成されるが、他の多角形などであっても構わない。このようなパッケージ部品２０は、例えば、金型を用いたトランスファーモールド法やコンプレッションモールド法により形成される。

本実施形態の場合、パッケージ部品２０は、基板１０の一面１１上において、下面２１ｂが基板１０の一面１１から離間するようにして搭載されている。そして、パッケージ部品２０における第１の樹脂２１の下面２１ａと基板１０の一面１１との間の隙間にも第２の樹脂４０が入り込んだ状態となっている。

また、パッケージ部品２０において、リード２４の一部がアウターリードとして第１の樹脂２１の側面２１ｃより突出している。そして、このリード２４のアウターリードは、曲げられて基板１０の一面１１側に延びており、接合部材５０を介して基板１０の一面１１上の導体１３に接合されている。

電子部品３０は、チップ抵抗、チップコンデンサ、コイル、発信子（水晶振動子）等の受動部品、あるいは、ベアチップ等により構成されている。また、電子部品３０は、はんだ等の接合部材５０を介して基板１０の一面１１上の導体１３に接合されることで、基板１０と電気的に接続されている。

また、第２の樹脂４０は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂等より構成されるもので、金型を用いたトランスファーモールド法やコンプレッションモールド法により形成されている。本実施形態の場合、基板１０の一面１１側を第２の樹脂４０で封止しつつ、基板１０の他面１２側を第２の樹脂４０で封止せずに露出させた、いわゆるハーフモールド構造とされている。そして、この第２の樹脂４０により、第１の樹脂２１における上下面２１ｂ、２１ｂおよび側面２１ｃを被覆している。この第２の樹脂４０も、基板１０の一面１１と接する面を下面４０ａ、下面と反対側の上面４０ｂ、および、これら上下面４０ａ、４０ｂの外縁において上下面４０ａ、４０ｂの間を連結する側面４０ｃを有する板状とされている。典型的には、第２の樹脂４０は、上面形状が矩形形状で構成されるが、他の多角形などであっても構わない。

さらに、第２の樹脂４０の上面４０ｂから下面に向けて溝部４０ｄが形成されている。この溝部４０ｄは、パッケージ部品２０における第１の樹脂２１の上面２１ｂよりも基板１０側まで至る深さとされ、第１の樹脂２１やリード２４には到達しないように形成されている。本実施形態では、図２に示すように、溝部４０ｄは、第１の樹脂２１の外縁から所定距離離れた位置において、第１の樹脂２１の外縁を囲む四角形状で形成されている。

以上のような構造により、本実施形態にかかる電子装置に備えられるモールドパッケージが構成されている。このように構成されたモールドパッケージでは、第２の樹脂４０の熱膨張・収縮に起因する応力がパッケージ部品２０に加わることを抑制できる。すなわち、第２の樹脂４０のうち、パッケージ部品２０に応力を加える部分は、溝部４０ｄの内側の部分のみとなり、溝部４０ｄよりも外側の部分からはパッケージ部品２０に応力が加えられない。したがって、第２の樹脂４０のサイズに関係なく、第２の樹脂４０の熱膨張・収縮に起因する応力のうちパッケージ部品２０に加わる応力を低減することが可能となる。これにより、パッケージ部品２０に加わる応力によって、パッケージ部品２０の端子となるアウターリードと導体１３との間に接続不良が発生することを抑制できる。

なお、溝部４０ｄについては、第２の樹脂４０を熱硬化させた後にドリル加工やレーザ加工を行うことによって形成しても良いし、第２の樹脂４０の成形を行う際の成形型に溝部４０ｄを対応する凸部を形成しておくことで成形時に形成されるようにしても良い。いずれの場合であっても、第２の樹脂４０の熱膨張・収縮に起因する応力のうちパッケージ部品２０に加わる応力を低減できる。さらに、成形型に溝部４０ｄと対応する凸部を形成しておく場合には、第２の樹脂４０の硬化時に既に溝部４０ｄが形成されているため、硬化収縮に起因する応力がパッケージ部品２０に加わることも低減できる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して溝部４０ｄの形状を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図３に示すように、パッケージ部品２０における第１の樹脂２１の上面形状が矩形形状、具体的には長方形状とされており、その第１の樹脂２１の長手方向両側において、第１の樹脂２１を間に挟むように溝部４０ｄを形成している。溝部４０ｄの長さは、上面形状が長方形状とされた第１の樹脂２１の短辺の長さよりも長くされている。

このように、溝部４０ｄを第１の樹脂２１の長手方向両側にのみ配置する構成としても良い。すなわち、第１の樹脂２１の長手方向の方が第２の樹脂４０の熱膨張・収縮に起因する応力を受ける長さが長いため、より熱膨張・収縮による応力を多く受け得る方向において、その応力がパッケージ部品２０に加わることを低減できる。これにより、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態も、第１実施形態に対して溝部４０ｄの形状を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図４に示すように、パッケージ部品２０における第１の樹脂２１の上面形状が矩形形状、具体的には長方形状とされており、その第１の樹脂２１の長手方向両側および短手方向両側において、第１の樹脂２１を間に挟むように溝部４０ｄを形成している。すなわち、本実施形態では、第１実施形態に対して第１の樹脂２１の四隅において溝部４０ｄを分断した形状としている。第１の樹脂２１の長手方向両側に位置する溝部４０ｄの長さは、上面形状が長方形状とされた第１の樹脂２１の短辺よりも長くされている。第１の樹脂２１の短手方向両側に位置する溝部４０ｄの長さも、上面形状が長方形状とされた第１の樹脂２１の長辺よりも長くされている。

このように、溝部４０ｄを第１の樹脂２１の長手方向両側および短手方向両側に配置する構成としても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態も、第１実施形態に対して溝部４０ｄの形状を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図５に示すように、パッケージ部品２０における第１の樹脂２１の上面形状が矩形形状、具体的には長方形状とされており、その第１の樹脂２１を囲むように矩形形状の溝部４０ｄを形成し、かつ、溝部４０ｄを矩形形状の各辺において分断している。

このように、溝部４０ｄを各辺において分断した構成としても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について説明する。本実施形態は、第１〜第４実施形態に対して溝部４０ｄの形状を変更したものであり、その他に関しては第１〜第４実施形態と同様であるため、第１〜第４実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

本実施形態でも、パッケージ部品２０における第１の樹脂２１の上面形状が矩形形状、具体的には長方形状としており、少なくともその長手方向両側において、第１の樹脂２１を間に挟むように溝部４０ｄを形成している。そして、図６に示すように、溝部４０ｄの深さを変化させており、第１の樹脂２１の長手方向両側に位置する溝部４０ｄのうち第２の樹脂４０の中央寄りの辺を構成する部分の方が第２の樹脂４０の端部寄りの辺を構成する部分よりも、深くなるようにしている。

このように、溝部４０ｄを各辺の深さを変化させるようにしても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。特に、熱膨張・収縮量はモールド中央、つまり第２の樹脂４０の中央位置の方が端部よりも大きくなる。このため、溝部４０ｄのうち第２の樹脂４０の中央位置寄りの辺を端部寄りの辺よりも深くすることで、より第２の樹脂４０の熱膨張・収縮に起因する応力のうちパッケージ部品２０に加わる応力を低減することが可能となる。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態について説明する。本実施形態は、第１〜第５実施形態に対して溝部４０ｄのみを形成する場合よりも、更に上記効果が得られるようにする構造に変更したものであり、その他に関しては第１〜第５実施形態と同様であるため、第１〜第５実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図７に示すように、溝部４０ｄの内側において第２の樹脂４０を除去してザグリ４０ｅを形成している。本実施形態の場合、ザグリ４０ｅの深さは第２の樹脂４０のうち第１の樹脂２１の上面２１ｂよりも上方に位置している部分の厚みよりも浅くされており、第１の樹脂２１の上面２１ｂが第２の樹脂４０によって覆われた状態になっている。

このように、溝部４０ｄの内側において、第２の樹脂４０を除去してザグリ４０ｅを形成するようにしても良い。このような構成とすれば、より第２の樹脂４０の熱膨張・収縮に起因する応力のうちパッケージ部品２０に加わる応力を低減することが可能となる。

なお、ここでは第１の樹脂２１の上面２１ｂが第２の樹脂４０によって覆われるようにしているが、図８に示すように上面２１ｂが露出した状態になっていても良い。この場合でも、第１の樹脂２１によってパッケージ部品２０の各構成要素２２〜２５が覆われた状態になっていることから、これら各構成要素２２〜２５が露出してしまうことはない。

（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

例えば、上記各実施形態では、電子装置に備えられるモールドパッケージとして、基板１０の一面１１上にパッケージ部品２０および電子部品３０を実装したのち、これらを第２の樹脂４０で樹脂封止する形態が適用されたハーフモールドタイプのものを挙げた。しかしながら、ハーフモールドのモールドパッケージに限るものではない。また、パッケージ部品２０としてＱＦＰやＳＯＰを例に挙げたが、ＱＦＮ（Quad Flat Non-lead）、ＢＧＡ（Ball Grid array）、ＣＳＰ（Chip size package）なども、本発明にかかる電子装置に備えられるパッケージ部品２０として適用することが可能である。また、基板１０、パッケージ部品２０、電子部品３０および第２の樹脂４０にて構成されるモールドパッケージを例に挙げたが、これを更にケースなどに収容した構成としても良い。

１０ 基板
１１ 一面
１２ 他面
２０ パッケージ部品
２１ 第１の樹脂
２１ａ 下面
２１ｂ 上面
４０ 第２の樹脂
４０ｄ 溝部
４０ｅ ザグリ
５０ 接合部材

Claims (5)

1. 一面（１１）および前記一面の反対面となる他面（１２）とを有する基板（１０）と、
   前記基板の一面側に実装され、前記一面に対向する下面（２１ａ）、該下面の反対面となる上面（２１ｂ）、および、前記下面および上面を連結する側面（２１ｃ）を有する第１の樹脂（２１）によって封止されたパッケージ部品（２０）と、
   前記パッケージ部品が実装された前記基板の一面側を封止する第２の樹脂（４０）と、を有してなるモールドパッケージを備えた電子装置であって、
   前記第２の樹脂には、前記第１の樹脂の上面よりも前記基板側まで至る深さとされ、かつ、前記第１の樹脂を挟んだ両側に位置する溝部（４０ｄ）が形成されていることを特徴とするモールドパッケージを備えた電子装置。
2. 前記第１の樹脂は、前記基板の一面の法線方向から見た上面形状が長辺および短辺を有する長方形で構成され、
   前記溝部は、前記第２の樹脂のうち少なくとも前記第１の樹脂の長手方向両側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のモールドパッケージを備えた電子装置。
3. 前記溝部は、前記第２の樹脂のうち前記第１の樹脂の短手方向両側にも配置されていることを特徴とする請求項２に記載のモールドパッケージを備えた電子装置。
4. 前記溝部は、前記第１の樹脂の外縁を囲む四角形状であることを特徴とする請求項２または３に記載のモールドパッケージを備えた電子装置。
5. 前記溝部は、前記第１の樹脂の長手方向両側に配置された両辺のうち、前記第２の樹脂の中央寄りの辺を構成する部分の方が前記第２の樹脂の端部よりの辺を構成する部分よりも深くされていることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１つに記載の電子装置。

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