回路装置およびその製造方法
【課題】ケース材に積層して配置された複数の回路基板を効率的に樹脂封止することを可能とする回路装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】混成集積回路装置１０には、ケース材１２に重畳した第１回路基板１８および第２回路基板２０が組み込まれている。そして、第１回路基板１８の上面には第１回路素子２２が配置され、第２回路基板２０の上面には第２回路素子が配置されている。更に、ケース材１２の側壁部に開口部１５が設けてあり、この開口部１５によりケース材１２の内部空間と外部とが連通されている。従って、樹脂封止の工程に於いては、この開口部１５を経由してケース材１２の内部空間に封止樹脂１１を外部から注入することができる。
【解決手段】混成集積回路装置１０には、ケース材１２に重畳した第１回路基板１８および第２回路基板２０が組み込まれている。そして、第１回路基板１８の上面には第１回路素子２２が配置され、第２回路基板２０の上面には第２回路素子が配置されている。更に、ケース材１２の側壁部に開口部１５が設けてあり、この開口部１５によりケース材１２の内部空間と外部とが連通されている。従って、樹脂封止の工程に於いては、この開口部１５を経由してケース材１２の内部空間に封止樹脂１１を外部から注入することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回路装置およびその製造方法に関し、特に、回路基板の上面に形成された混成集積回路がケース材により封止される回路装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図９を参照して、ケース材１１１が採用された構成集積回路装置１５０の構成を説明する。混成集積回路装置１５０は、アルミニウム等の金属から成る基板１０１と、基板１０１の上面を被覆するように形成された絶縁層１０２と、絶縁層１０２の上面に形成された導電パターン１０３と、導電パターン１０３に電気的に接続されたトランジスタ等の回路素子１１０を備えている。そして、ケース材１１１および封止樹脂１０８により、回路素子１１０が封止された構成となっている。
【０００３】
具体的には、ケース材１１１は、略額縁形状を有して基板１０１の側面に当接している。更に、基板１０１の上面に封止するための空間を確保するために、ケース材１１１の上端部は、基板１０１の上面よりも上方に位置している。そして、基板１０１の上方にてケース材１１１により囲まれる空間には封止樹脂１０８が充填され、この封止樹脂１０８により半導体素子等の回路素子１１０が被覆されている。この構成により、基板１０１が比較的大きいものであっても、ケース材１１１等により囲まれる空間に封止樹脂１０８を充填させることで、基板１０１の上面を組み込まれた回路素子を樹脂封止することができる。
【特許文献１】特開２００７−０３６０１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した混成集積回路装置１５０では、基板１０１の上面にはＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のパワートランジスタや、このパワートランジスタを駆動させるドライバＩＣが実装されていた。そして、このドライバＩＣを制御するマイコン等の制御素子は、混成集積回路装置１５０が実装される実装基板側に実装されていた。従って、実装基板側に於いて、モーター等の負荷の駆動を制御する回路の実装に必要とされる面積が大きい問題があった。
【０００５】
混成集積回路装置１５０の実装密度を向上させる構成として、ケース材１１１の内部に複数の基板１０１を重畳して設け、各々の基板１０１に回路素子を組み込む構成が考えられる。しかしながら、この様に複数の基板１０１をケース材１１１に組み込むと、ケース材１１１および基板１０１により密閉される空間を樹脂封止することが困難である問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、ケース材に積層して配置された複数の回路基板を効率的に樹脂封止することを可能とする回路装置およびそ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】
【０００７】
本発明の回路装置は、ケース材と、前記ケース材に組み込まれると共に、重畳して配置された第１回路基板および第２回路基板と、前記第１回路基板の主面に固着された第１回路素子と、前記第２回路基板の主面に固着された第２回路素子と、少なくとも前記第１回路基板の前記主面および前記第１回路素子を被覆する封止樹脂と、を具備し、前記封止樹脂が前記ケース材の内部空間に注入されるための開口部を前記ケース材に設けたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の回路装置の製造方法は、主面に第１回路素子が固着された第１回路基板をケース材に組み込む工程と、主面に第２回路素子が固着された第２回路基板を前記ケース材に組み込む工程と、前記ケース材、前記第１回路基板および前記第２回路基板に囲まれる内部空間に封止樹脂を注入して、前記第１回路基板の主面および前記第１回路素子を封止する工程と、を具備し、前記封止する工程では、前記ケース材に設けた開口部から前記内部空間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】
【０００９】
本発明によれば、ケースの内部空間に封止樹脂を注入するための開口部を、ケース材を開口して設けている。このことにより、ケースに組み込まれる第１回路基板や第２回路基板に、樹脂を注入するための開口部を設ける必要がないので、これらの基板の実装密度を下げることなく、樹脂注入のための開口部を形成することができる。
【００１０】
更に、本発明によれば、開口部に面するケース材の内壁を傾斜面としている。このことにより、上方からケース材の開口部に注入された液状の封止樹脂は、傾斜面に沿ってケース材の内部空間にスムーズに充填される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１を参照して、回路装置の一例として混成集積回路装置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る。
【００１２】
図１（Ａ）および図１（Ｂ）を参照して、混成集積回路装置１０には、ケース材１２に第１回路基板１８および第２回路基板２０が重畳して組み込まれている。そして、第１回路基板１８の上面には第１回路素子２２（例えばパワートランジスタ）が配置され、第２回路基板２０の上面には第２回路素子（例えばマイコン）が配置されている。更に、ケース材１２の内部には封止樹脂１１が充填され、この封止樹脂１１により、第１回路基板１８の上面、第１回路素子２２、第２回路基板２０および第２回路素子２４が封止されている。
【００１３】
ケース材１２は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂またはアクリル樹脂等の熱可塑性樹脂を射出成形することにより形成されており、概略的に額縁状の形状を呈している。図１（Ｂ）を参照すると、ケース材１２の上面および下面は開口部と成っており、上面の開口部は第２回路基板２０により塞がれ、下面の開口部は第１回路基板１８により塞がれている。また、ケース材１２の左右端部には、ビス止めのための孔部が設けられている。更に、図１（Ａ）を参照して、ケース材１２は、紙面上にて左右に対向する第１側壁部１２Ａおよび第２側壁部１２Ｂと、紙面上にて上下方向に対向する第３側壁部１２Ｃおよび第４側壁部１２Ｄから主に構成されている。
【００１４】
また、ケース材１２の角部には、製造工程にて封止樹脂１１を内部空間に注入させるための開口部１５が４つ設けられている。これらの開口部１５は、封止樹脂１１を形成する工程に於いて、ケース材１２の内部空間に封止樹脂１１を注入するための経路として機能している。この事項の詳細は後述する。
【００１５】
第１回路基板１８は、ケース材１２の下部の開口部に組み込まれており、アルミニウム（Ａｌ）または銅（Ｃｕ）あるいはこれらの金属を主材料とする合金から構成されている。ここでは、アルミニウムから成る２枚の金属基板が第１回路基板１８として採用されているが、１枚の金属基板から第１回路基板１８が構成されても良い。第１回路基板１８の詳細は、図２（Ｂ）を参照して説明する。
【００１６】
第２回路基板２０は、ケース材１２の上部の開口部に組み込まれており、プリント基板（ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ：ＰＣＢ）が採用される。具体的には、紙フェノール基板、ガラスエポキシ基板等が、第２回路基板２０として採用される。また、第２回路基板２０として、セラミックから成る基板が採用されても良い。更に、第２回路基板２０には、上面のみに導電パターン２１が形成されても良いし、両面に導電パターン２１が設けられても良い。更には、３層以上に積層された導電パターン２１が第２回路基板２０に構成されても良い。
【００１７】
第１回路素子２２は、第１回路基板１８の上面に形成された導電パターン３８に電気的に接続される素子である。第１回路素子２２としては、例えば１アンペア以上の電流のスイッチングを行うパワートランジスタが採用される。ここで、パワートランジスタとしては、バイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ（Ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＦＥＴ）または絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ ｇａｔｅ ｂｉｐｏｌａｒ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＩＧＢＴ）が採用される。更に、第１回路素子２２としては、トランジスタ以外の素子も全般的に採用可能であり、例えばＬＳＩやダイオード等の能動素子や、チップコンデンサやチップ抵抗等の受動素子が採用される。
【００１８】
また、第１回路素子２２がパワートランジスタ等の半導体素子である場合は、その裏面が半田等の導電性接着材を介して固着される。更には、第１回路素子２２と導電パターン３８との間に、銅などの金属から成るヒートシンクが設けられても良い。そして、第１回路素子２２の上面に形成された電極は、金属細線４２を経由して導電パターン３８に接続される。
【００１９】
更に、第１回路素子２２としては、整流回路を構成するダイオード、平滑回路を構成するコイルやコンデンサ、上記したパワートランジスタの制御電極に制御信号を印加するドライバＩＣ、サーミスタ等が採用される。
【００２０】
第２回路素子２４は第２回路基板２０の表面に形成された導電パターン２１に電気的に接続される素子であり、一般的には上記した第１回路素子２２よりも動作温度が低い回路素子が採用される。具体例としては、例えば、マイクロコンピュータ（マイコン）やアルミ電解コンデンサ等が、第２回路素子２４として第２回路基板２０に実装される。更に、第２回路素子２４としては、第１回路素子２２と同様に、能動素子および受動素子が全般的に採用される。また、第２回路素子２４としては、水晶発振器や半導体メモリが採用されても良い。
【００２１】
また、図１（Ｂ）を参照すると、マイコンであるＬＳＩは樹脂封止されたパッケージの状態で第２回路基板２０の上面に実装されている。しかしながら、マイコンは、ベアチップの状態で第２回路基板２０の表面に形成された導電パターン２１に固着されても良い。
【００２２】
封止樹脂１１は、各回路基板に固着された回路素子が被覆されるようにケース材１２の内部に充填されている。具体的には、封止樹脂１１は、ケース材１２の各側壁部、第１回路基板１８および第２回路基板２０に囲まれる内部空間に充填される。更に、第２回路基板２０の上面および第２回路素子２４が被覆されるように封止樹脂１１は形成されている。封止樹脂１１は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やシリカ（ＳｉＯ２）等のフィラーが混入されたエポキシ樹脂等の樹脂材料から成る。この様に、第１回路素子２２および第２回路素子２４を封止樹脂１１で被覆することにより、これらの素子の耐湿性および耐振動性が向上される。
【００２３】
図１（Ａ）を参照して、ケース材１２の手前側の開口部は、全面的に封止樹脂１１により覆われており、この封止樹脂１１の表面から外部に第１リード２８および第２リード３０が導出している。第１リード２８および第２リード３０の詳細は図２（Ａ）を参照して説明する。第１リード２８および第２リード３０は、混成集積回路装置１０の内部に設けられた回路と外部とを接続させる接続手段として機能する。更には、図１（Ｂ）を参照して、上記した第１リード２８は、第１回路基板１８に実装された第１回路素子２２と、第２回路基板２０に実装された第２回路素子２４とを電気的に接続させる接続手段としても機能する。また、ケース材１２に設けた開口部１５も封止樹脂１１により被覆されており、図１（Ａ）では開口部１５の外縁が点線にて示されている。
【００２４】
本実施の形態では、ケース材１２の内部空間に樹脂を注入させるための開口部１５をケース材１２に設けている。具体的には、第１回路基板１８および第２回路基板２０を一体的に樹脂封止するために、封止樹脂１１は、第１回路基板１８および第２回路基板をケース材１２に接着させて組み込んだ後に形成される。従って、封止樹脂１１をケース材１２の内部空間に注入するための開口部を確保する必要がある。また、この開口部を第１回路基板１８や第２回路基板２０を部分的に除去して設けると、これらの回路基板の面積が狭くなって多数の回路素子を実装させることが困難になる。
【００２５】
このことから、本実施の形態では、封止樹脂１１を注入するための開口部をケース材１２に設けている。具体的には、図１（Ａ）を参照すると、ケース材１２の第１側壁部１２Ａを部分的に外側に突出されることで、第２回路基板２０の側方に開口部１５が形成されている。この様にケース材１２により開口部１５を設けることで、第１回路基板１８や第２回路基板２０の面積を狭める必要がないので、装置全体の実装密度が低下されない。
【００２６】
更に、図１（Ｂ）を参照して、開口部１５に面する第１側壁部１２Ａの内壁は、上方よりも下方が内側に位置する傾斜面と成っている。この構成により、樹脂封止の工程に於いて、開口部１５の上方から注入された封止樹脂１１は傾斜面１７に沿って内側に流動され、最終的にはケース材１２の内部空間は封止樹脂１１により充填される。この構成は、開口部１５に面する第２側壁部１２Ｂに関しても同様である。また、本実施の形態では、複数の開口部１５をケース材１２に設けているので、１つの開口部１５からケース材１２の内部空間に封止樹脂１１を注入したら、他の開口部１５から内部空間の空気が放出される。従って、ケース材１２の内部空間への樹脂注入が容易に行われる。
【００２７】
図２を参照して、上述した混成集積回路装置１０の構成を更に説明する。図２（Ａ）はリードの構成を示す混成集積回路装置１０の断面図であり、図２（Ｂ）は第１回路基板１８の構成を説明するための断面図である。
【００２８】
図２（Ａ）を参照して、混成集積回路装置１０には、第１リード２８と第２リード３０が設けられている。
【００２９】
第１リード２８は、第１回路基板１８の上面に形成された導電パターン３８から成るパッドに下端が固着されている。パッド状の導電パターン３８と第１リード２８の下端とは、半田等の導電性接着材を介して接着される。そして、第１リード２８は、封止樹脂１１および第２回路基板２０を貫通して、上端が外部に導出されている。ここで、第１リード２８は、第１リード２８が第２回路基板２０を貫通する箇所に於いて、第２回路基板２０の上面に固着された第２回路素子に接続される場合と、接続されない場合とがある。第１リード２８が第２回路素子２４に接続される場合としては、第１リード２８を経由して、第２回路基板２０に実装された第２回路素子２４と、第１回路基板１８に実装された第１回路素子２２とを電気的に接続する場合がある。また、第１リード２８と第２回路素子２４とが接続されない場合としては、例えば、外部から供給される電源電流が第１リード２８を通過する場合または、第１回路基板１８に設けられたインバーター回路により変換された電流が第１リード２８を通過して外部に供給される場合が考えられる。
【００３０】
第２リード３０は、第２回路基板２０の上面に設けられた導電パターン２１に下端が接続され、上端が封止樹脂１１を貫通して上方に突出している。第２リード３０の下端付近は、第２回路基板２０を貫通して設けた孔部に挿入されて固定されており、第２回路基板２０に実装された第２回路素子２４に入出力される電気信号を通過させる働きを有する。ここで、第２回路基板２０の上面に形成された導電パターン２１と第２リード３０とは、半田等の導電性接着材を介して接続される。
【００３１】
図２（Ｂ）を参照して、本形態では、実装基板３２と絶縁基板３４とを積層させて、第１回路基板１８が構成されている。
【００３２】
実装基板３２は、厚みが１．０ｍｍ〜２．０ｍｍ程度のアルミニウム（Ａｌ）を主材料とする金属製の基板であり、上面及び下面は陽極酸化膜（Ａｌ２０３から成る膜）により被覆されている。実装基板３２の上面は、フィラーが高充填されたエポキシ樹脂等の樹脂材料から成る絶縁層３６により被覆されている。絶縁層３６の厚みは例えば５０μｍ程度である。更に、絶縁層３６の上面には厚みが５０μｍ程度の銅から成る導電パターン３８が形成され、この導電パターン３８に第１回路素子２２が実装される。
【００３３】
また、上記した絶縁層３６を部分的に除去して露出部１３が設けられており、この露出部１３から露出する実装基板３２と導電パターン３８とが、金属細線４２を経由して接続されている。この様に、露出部１３を介して実装基板３２と導電パターン３８とを接続することにより、実装基板３２の電位を固定電位（接地電位や電源電位）にすることが可能となり、実装基板３２により外部からのノイズが遮蔽されるシールド効果をより大きくすることができる。更には、導電パターン３８の一部と実装基板３２との電位が同一に成るので、両者の間に発生する寄生容量を低減させることも可能となる。
【００３４】
上記構成の実装基板３２の裏面は、シリコン樹脂から成る接着剤を介して、絶縁基板３４の上面に貼着される。
【００３５】
絶縁基板３４は、実装基板３２と同様にアルミニウム等の金属から成り、平面的な大きさが実装基板３２よりも大きく形成されている。従って、絶縁基板３４の端部と、実装基板３２の端部とは離間して配置されている。また、ポリイミド樹脂等の樹脂材料から成る絶縁層４０により、絶縁基板の上面は被覆されている。更に、絶縁基板３４の下面は、ケース材１２の側壁の下端と同一平面上に位置している。
【００３６】
以上のように、実装基板３２と絶縁基板３４とを積層させて第１回路基板１８を構成することで、第１回路基板１８の放熱性と耐圧性とを高いレベルで両立させることができる。具体的には、上述したように、実装基板３２は導電パターン３８と接続されて例えば接地電位に接続されているので、実装基板３２の裏面を外部に露出させるとショートを引き起こす恐れがある。このショートを防止するために絶縁基板３４が設けられている。絶縁基板３４の上面と実装基板３２の下面とは、絶縁基板３４の上面に設けた絶縁層４０により絶縁されている。更に、実装基板３２の側面および絶縁基板３４の側面は、各々の基板を構成するアルミニウム等の金属材料が露出する面であるが、絶縁基板３４の端部（側面）と実装基板３２の端部（側面）とを離間させることで、お互いの基板の側面がショートすることが防止されている。
【００３７】
更に、実装基板３２および絶縁基板３４の両方が放熱性に優れるアルミニウム等の金属から成るので、第１回路素子２２から発生した熱は、実装基板３２および絶縁基板３４を経由して良好に外部に放出される。
【００３８】
図３（Ａ）を参照して、混成集積回路装置１０の他の形態を説明する。ここでは、第２回路基板２０の上面および下面の両方に第２回路素子２４が実装される。この様に、第２回路基板２０の下面にも第２回路素子２４を設けることで、より多数の回路素子を混成集積回路装置１０に内蔵されることができる。
【００３９】
図３（Ｂ）を参照して、更なる他の形態の混成集積回路装置１０の構成を説明する。この図に示す混成集積回路装置１０では、ケース材１２の内部空間は一体的に樹脂封止されずに、樹脂封止されない空間である中空部２６がケース材１２の内部に形成されている。具体的には、ケース材１２の内部空間に於いて、第１回路基板１８の上面および第１回路素子２２は、第１封止樹脂１４により封止されている。一方、第２回路基板２０の上面および第２回路素子２４は、第１封止樹脂１４とは別体の第２封止樹脂１６により被覆されている。ここで、第１回路基板１８の上面を被覆する第１封止樹脂１４は、ケース材１２に設けた開口部１５を経由して内部に供給される。また、第１封止樹脂１４および第２封止樹脂１６の組成は、上記した封止樹脂１１と同様でよい。
【００４０】
ケース材１２の内部空間に、樹脂封止されない中空部２６を設けることにより、第１回路基板１８の上面に載置された第１回路素子２２と、第２回路基板２０に載置された第２回路素子２４とを熱的に分離して熱干渉を抑制することができる。例えば、第１回路素子２２がパワートランジスタであり、第２回路素子２４がマイコンである場合、係る構成にすることにより、パワートランジスタから発生した熱がマイコンに伝導して、過熱されたマイコンが誤作動することが防止される。
【００４１】
図４を参照して、次に、上記した混成集積回路装置１０に構築される回路の一例を説明する。ここでは、複数のパワートランジスタから成るスイッチング回路４５を含むインバーター回路が第１回路基板１８に形成され、このインバーター回路を制御する制御回路が構成された第２回路素子２４（マイコン）が第２回路基板２０に実装されている。より具体的には、第１回路基板１８には、整流回路４１、平滑回路４３、スイッチング回路４５およびドライバＩＣ４４が組み込まれている。
【００４２】
混成集積回路装置１０に組み込まれた各回路の動作は次の通りである。先ず、第２回路基板２０に実装された第２回路素子２４（マイコン）には、回転速度に応じた周波数の基準信号が入力され、それぞれ１２０度の位相差を有する３つのパルス幅変調された正弦波の制御信号が生成される。第２回路素子２４にて生成された制御信号は、第１リード２８（図２（Ａ）参照）を経由して、第１回路基板１８のドライバＩＣ４４に入力される。
【００４３】
第１回路基板１８に入力された制御信号は、ドライバＩＣ４４にて所定の電圧に昇圧された後に、スイッチング回路４５を構成しているパワートランジスタ（例えばＩＧＢＴ）の制御電極に印加される。
【００４４】
一方、外部から入力された交流電力は、整流回路４１により直流電力に変換された後に、平滑回路４３により電圧を一定にされ、スイッチング回路４５に入力される。
【００４５】
そして、スイッチング回路４５からは、それぞれ１２０度の位相差を有する３相のパルス幅変調された正弦波電圧（Ｕ、Ｖ、Ｗ）が生成されてモーター４６に供給される。結果的に、モーター４６には、正弦波に近似した負荷電流が流れ、所定の回転数にてモーター４６が回転する。
【００４６】
次に、図５を参照して、上記した構成の混成集積回路装置１０が組み込まれた空調機（エア・コンディショナー）の室外機４８の構成を説明する。
【００４７】
室外機４８は、筐体５０の内部に、凝縮機５４と、ファン５６と、圧縮機５２と、混成集積回路装置１０が主に内蔵されて構成されている。
【００４８】
圧縮機５２は、モーターの駆動力を用いて、アンモニア等の冷媒を圧縮させる機能を有する。そして、圧縮機５２により圧縮された冷媒は凝縮機５４に送られ、ファン５６が風を凝縮機５４に吹き付けることにより、凝縮機５４内部の冷媒に含まれる熱が外部に放出される。更に、この冷媒は膨張された後に、室内にある蒸発器に送られて、室内の空気を冷却させる。
【００４９】
本形態の混成集積回路装置１０は、圧縮機５２またはファン５６を駆動させるモーターの回転を制御する働きを有し、室外機４８の内部に設けられた実装基板６０に固着されている。
【００５０】
図５（Ｂ）に混成集積回路装置１０が取り付けられる構造を示す。ここでは、第１リード２８および第２リード３０が、実装基板６０に差込実装されている。そして、パワートランジスタが実装される第１回路基板１８の裏面は、ヒートシンク５８の平滑面に当接している。混成集積回路装置１０のヒートシンク５８への取り付けは、混成集積回路装置１０のケース材１２をヒートシンク５８にビス止めすることにより行うことができる。ここで、ヒートシンク５８は、銅やアルミニウム等の金属を一体的に成型したものであり、混成集積回路装置１０と当接する面は平滑面と成っており、その反対面は凹凸面と成っている。係る構成により、パワートランジスタである第１回路素子２２から発生した熱は、第１回路基板１８およびヒートシンク５８を経由して室外機４８の内部空間に伝導され、最終的にはファンの５６の送風作用により室外機４８の外部に放出される。
【００５１】
次に、図６から図８を参照して、図１に構成を示した混成集積回路装置１０の製造方法を説明する。
【００５２】
図６（Ａ）を参照して、先ず、上面に所定の混成集積回路が組み込まれた第１回路基板１８を、ケース材１２に組み込む。
【００５３】
第１回路基板１８の上面には、予め所定の形状の導電パターン３８が組み込まれており、導電パターン３８の所定の箇所には、パワートランジスタ等の第１回路素子２２が実装されて電気的に接続されている。更に、パッド状の導電パターン３８には、半田等の導電性接着材を介して、第１リード２８が固着されている。ここで、第１リード２８は、複数の第１リード２８が連結されているリードフレームの状態で、導電パターン３８に固着されても良い。また、ケース材１２には、上述した構成の開口部１５が設けられている。
【００５４】
この様な構成の第１回路基板１８は、ケース材１２の下部の開口部に組み込まれる。第１回路基板１８の詳細は上述したとおりであり、図２（Ｂ）に示すように２枚の金属から成る基板を組みあわせて構成されている。しかしながら、１枚の金属基板から第１回路基板１８が形成されても良い。
【００５５】
次に、図６（Ｂ）を参照して、所定の第２回路素子２４が組み込まれた第２回路基板２０をケース材１２に組み込む。第２回路基板２０の上面には所定形状の導電パターン２１が形成され、この導電パターン２１には、例えばマイコンである第２回路素子２４が固着されている。また、第２回路素子２４と接続された第２リード３０が第２回路基板２０の上面に固着されている。
【００５６】
更に、第２回路基板２０の第１リード２８に対応する箇所には、ドリル加工やレーザー照射加工により第２回路基板２０を開口して貫通孔が設けられており、この貫通孔を第１リード２８が貫通している。なお、第２回路基板２０に設けた貫通孔と第１リード２８との間隙は、半田等の接合材により埋め込まれる。
【００５７】
図７に、本工程が終了した後のケース材１２の斜視図を示す。この図を参照して、ケース材１２は、第１側壁部１２Ａ、第２側壁部１２Ｂ、第３側壁部１２Ｃおよび第４側壁部１２Ｄから構成されている。そして、第１側壁部１２Ａおよび第２側壁部１２Ｂを部分的に側方（外側）に膨らませることにより、開口部１５が形成されている。この開口部１５により、ケース材１２の内部空間と外部とが連通され、後の工程にて封止樹脂が開口部１５を経由して内部空間に供給される。
【００５８】
この様にケース材１２の側壁部を外側に膨らませて開口部１５を設けることにより、第２回路基板２０を変形させて開口部を設ける必要がない。従って、第２回路基板２０を四角形形状のまま面積を狭めずに使用することができるので、第２回路基板２０の実装密度が向上される。
【００５９】
更にここでは、第１側壁部１２Ａに２つの開口部１５を設け、第１側壁部１２Ａに対向する第２側壁部１２Ｂにも２つの開口部１５を設け、合計で４つの開口部１５を設けている。しかしながら、ケース材１２に形成される開口部１５の数は４つ以外でも良く、１つでも良いし、５個以上でも良い。
【００６０】
図８を参照して次に、第１回路基板１８の上面および第２回路基板２０の上面が被覆されるように封止樹脂１１を形成する。
【００６１】
図８（Ａ）を参照して、本工程ではケース材１２に設けた開口部１５からケース材１２の内部空間に封止樹脂１１を注入する。先ず、ケース材１２の内部空間に位置する第１回路基板１８の上面および第１回路素子２２を樹脂封止する。本工程にて使用される封止樹脂１１は、粒状のアルミナ等のフィラーが充填された熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂である。そして、ノズル６２から供給される封止樹脂１１は、液状または半固形状の状態であり、充填された後に加熱硬化される。
【００６２】
ここでは、紙面上にて左側の第２側壁部１２Ｂに設けた開口部１５を経由して、ケース材１２の内部空間に、ノズル６２から封止樹脂１１が供給されている。また、紙面上にて右側に位置する第１側壁部１２Ａにも開口部１５が設けられており、ノズル６２から供給された封止樹脂１１に応じた量の内部空間の空気が、第１側壁部１２Ａに設けた開口部１５を経由して外部に放出される。
【００６３】
ノズル６２による封止樹脂１１の供給を続けると、ケース材１２の内部空間（ケース材１２、第１回路基板１８、第２回路基板２０により囲まれる空間）が封止樹脂１１により充填される。
【００６４】
図８（Ｂ）を参照して、更に封止樹脂１１の供給を続行させると、第２回路基板２０の上面および第２回路素子２４が被覆される。従って、本工程では、第１回路基板１８の上面、第１回路素子２２、第２回路基板２０の上面および第２回路素子２４が、封止樹脂１１により一体的に封止される。
【００６５】
更に、本工程に於いては、図８（Ａ）を参照して、ノズル６２から供給された液状の封止樹脂１１は、先ず、第２側壁部１２Ｂの内壁に設けられた傾斜面１７に接触する。そして、流動性に優れた封止樹脂１１は、傾斜面１７に沿ってケース材１２の内部空間に進入する。結果的に、開口部１５を経由して注入された封止樹脂１１は、ケース材１２の内部空間に隙間無く充填される。
【００６６】
上記工程により、図１に構造を示した混成集積回路装置１０が製造される。
【００６７】
ここで、第１回路基板１８の上面と第２回路基板２０の上面とは、個別に樹脂封止されても良い。即ち、図３（Ｂ）に示すように、第１回路基板１８の上面を第１封止樹脂１４により封止し、第２回路基板２０の上面および第２回路素子２４を第２封止樹脂１６により封止しても良い。この場合に於いても、第１封止樹脂１４は開口部１５から供給される。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の回路装置の一実施例である混成集積回路装置を示す図であり、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は断面図である。
【図２】本発明の回路装置の一実施例である混成集積回路装置を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は断面図である。
【図３】本発明の回路装置の一実施例である混成集積回路装置を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は断面図である。
【図４】本発明の回路装置の一実施例である混成集積回路装置に組み込まれる回路を示すブロック図である。
【図５】（Ａ）は本発明の回路装置の一実施例である混成集積回路装置が組み込まれた室外機を示す図であり、（Ｂ）は混成集積回路装置が取り付けられる箇所の断面図である。
【図６】本発明の回路装置の一実施例である混成集積回路装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は断面図である。
【図７】本発明の回路装置の一実施例である混成集積回路装置の製造方法を示す斜視図である。
【図８】本発明の回路装置の一実施例である混成集積回路装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は断面図である。
【図９】背景技術の混成集積回路装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０ 混成集積回路装置
１１ 封止樹脂
１２ ケース材
１２Ａ 第１側壁部
１２Ｂ 第２側壁部
１２Ｃ 第３側壁部
１２Ｄ 第４側壁部
１３ 露出部
１４ 第１封止樹脂
１５ 開口部
１６ 第２封止樹脂
１７ 傾斜面
１８ 第１回路基板
２０ 第２回路基板
２１ 導電パターン
２２ 第１回路素子
２４ 第２回路素子
２６ 中空部
２８ 第１リード
３０ 第２リード
３２ 実装基板
３４ 絶縁基板
３６ 絶縁層
３８ 導電パターン
４０ 絶縁層
４１ 整流回路
４２ 金属細線
４３ 平滑回路
４４ ドライバＩＣ
４５ スイッチング回路
４６ モーター
４８ 室外機
５０ 筐体
５２ 圧縮機
５４ 凝縮機
５６ ファン
５８ ヒートシンク
６０ 実装基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は回路装置およびその製造方法に関し、特に、回路基板の上面に形成された混成集積回路がケース材により封止される回路装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図９を参照して、ケース材１１１が採用された構成集積回路装置１５０の構成を説明する。混成集積回路装置１５０は、アルミニウム等の金属から成る基板１０１と、基板１０１の上面を被覆するように形成された絶縁層１０２と、絶縁層１０２の上面に形成された導電パターン１０３と、導電パターン１０３に電気的に接続されたトランジスタ等の回路素子１１０を備えている。そして、ケース材１１１および封止樹脂１０８により、回路素子１１０が封止された構成となっている。
【０００３】
具体的には、ケース材１１１は、略額縁形状を有して基板１０１の側面に当接している。更に、基板１０１の上面に封止するための空間を確保するために、ケース材１１１の上端部は、基板１０１の上面よりも上方に位置している。そして、基板１０１の上方にてケース材１１１により囲まれる空間には封止樹脂１０８が充填され、この封止樹脂１０８により半導体素子等の回路素子１１０が被覆されている。この構成により、基板１０１が比較的大きいものであっても、ケース材１１１等により囲まれる空間に封止樹脂１０８を充填させることで、基板１０１の上面を組み込まれた回路素子を樹脂封止することができる。
【特許文献１】特開２００７−０３６０１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した混成集積回路装置１５０では、基板１０１の上面にはＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のパワートランジスタや、このパワートランジスタを駆動させるドライバＩＣが実装されていた。そして、このドライバＩＣを制御するマイコン等の制御素子は、混成集積回路装置１５０が実装される実装基板側に実装されていた。従って、実装基板側に於いて、モーター等の負荷の駆動を制御する回路の実装に必要とされる面積が大きい問題があった。
【０００５】
混成集積回路装置１５０の実装密度を向上させる構成として、ケース材１１１の内部に複数の基板１０１を重畳して設け、各々の基板１０１に回路素子を組み込む構成が考えられる。しかしながら、この様に複数の基板１０１をケース材１１１に組み込むと、ケース材１１１および基板１０１により密閉される空間を樹脂封止することが困難である問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、ケース材に積層して配置された複数の回路基板を効率的に樹脂封止することを可能とする回路装置およびそ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】
【０００７】
本発明の回路装置は、ケース材と、前記ケース材に組み込まれると共に、重畳して配置された第１回路基板および第２回路基板と、前記第１回路基板の主面に固着された第１回路素子と、前記第２回路基板の主面に固着された第２回路素子と、少なくとも前記第１回路基板の前記主面および前記第１回路素子を被覆する封止樹脂と、を具備し、前記封止樹脂が前記ケース材の内部空間に注入されるための開口部を前記ケース材に設けたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の回路装置の製造方法は、主面に第１回路素子が固着された第１回路基板をケース材に組み込む工程と、主面に第２回路素子が固着された第２回路基板を前記ケース材に組み込む工程と、前記ケース材、前記第１回路基板および前記第２回路基板に囲まれる内部空間に封止樹脂を注入して、前記第１回路基板の主面および前記第１回路素子を封止する工程と、を具備し、前記封止する工程では、前記ケース材に設けた開口部から前記内部空間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】
【０００９】
本発明によれば、ケースの内部空間に封止樹脂を注入するための開口部を、ケース材を開口して設けている。このことにより、ケースに組み込まれる第１回路基板や第２回路基板に、樹脂を注入するための開口部を設ける必要がないので、これらの基板の実装密度を下げることなく、樹脂注入のための開口部を形成することができる。
【００１０】
更に、本発明によれば、開口部に面するケース材の内壁を傾斜面としている。このことにより、上方からケース材の開口部に注入された液状の封止樹脂は、傾斜面に沿ってケース材の内部空間にスムーズに充填される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１を参照して、回路装置の一例として混成集積回路装置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る。
【００１２】
図１（Ａ）および図１（Ｂ）を参照して、混成集積回路装置１０には、ケース材１２に第１回路基板１８および第２回路基板２０が重畳して組み込まれている。そして、第１回路基板１８の上面には第１回路素子２２（例えばパワートランジスタ）が配置され、第２回路基板２０の上面には第２回路素子（例えばマイコン）が配置されている。更に、ケース材１２の内部には封止樹脂１１が充填され、この封止樹脂１１により、第１回路基板１８の上面、第１回路素子２２、第２回路基板２０および第２回路素子２４が封止されている。
【００１３】
ケース材１２は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂またはアクリル樹脂等の熱可塑性樹脂を射出成形することにより形成されており、概略的に額縁状の形状を呈している。図１（Ｂ）を参照すると、ケース材１２の上面および下面は開口部と成っており、上面の開口部は第２回路基板２０により塞がれ、下面の開口部は第１回路基板１８により塞がれている。また、ケース材１２の左右端部には、ビス止めのための孔部が設けられている。更に、図１（Ａ）を参照して、ケース材１２は、紙面上にて左右に対向する第１側壁部１２Ａおよび第２側壁部１２Ｂと、紙面上にて上下方向に対向する第３側壁部１２Ｃおよび第４側壁部１２Ｄから主に構成されている。
【００１４】
また、ケース材１２の角部には、製造工程にて封止樹脂１１を内部空間に注入させるための開口部１５が４つ設けられている。これらの開口部１５は、封止樹脂１１を形成する工程に於いて、ケース材１２の内部空間に封止樹脂１１を注入するための経路として機能している。この事項の詳細は後述する。
【００１５】
第１回路基板１８は、ケース材１２の下部の開口部に組み込まれており、アルミニウム（Ａｌ）または銅（Ｃｕ）あるいはこれらの金属を主材料とする合金から構成されている。ここでは、アルミニウムから成る２枚の金属基板が第１回路基板１８として採用されているが、１枚の金属基板から第１回路基板１８が構成されても良い。第１回路基板１８の詳細は、図２（Ｂ）を参照して説明する。
【００１６】
第２回路基板２０は、ケース材１２の上部の開口部に組み込まれており、プリント基板（ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ：ＰＣＢ）が採用される。具体的には、紙フェノール基板、ガラスエポキシ基板等が、第２回路基板２０として採用される。また、第２回路基板２０として、セラミックから成る基板が採用されても良い。更に、第２回路基板２０には、上面のみに導電パターン２１が形成されても良いし、両面に導電パターン２１が設けられても良い。更には、３層以上に積層された導電パターン２１が第２回路基板２０に構成されても良い。
【００１７】
第１回路素子２２は、第１回路基板１８の上面に形成された導電パターン３８に電気的に接続される素子である。第１回路素子２２としては、例えば１アンペア以上の電流のスイッチングを行うパワートランジスタが採用される。ここで、パワートランジスタとしては、バイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ（Ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＦＥＴ）または絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ ｇａｔｅ ｂｉｐｏｌａｒ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＩＧＢＴ）が採用される。更に、第１回路素子２２としては、トランジスタ以外の素子も全般的に採用可能であり、例えばＬＳＩやダイオード等の能動素子や、チップコンデンサやチップ抵抗等の受動素子が採用される。
【００１８】
また、第１回路素子２２がパワートランジスタ等の半導体素子である場合は、その裏面が半田等の導電性接着材を介して固着される。更には、第１回路素子２２と導電パターン３８との間に、銅などの金属から成るヒートシンクが設けられても良い。そして、第１回路素子２２の上面に形成された電極は、金属細線４２を経由して導電パターン３８に接続される。
【００１９】
更に、第１回路素子２２としては、整流回路を構成するダイオード、平滑回路を構成するコイルやコンデンサ、上記したパワートランジスタの制御電極に制御信号を印加するドライバＩＣ、サーミスタ等が採用される。
【００２０】
第２回路素子２４は第２回路基板２０の表面に形成された導電パターン２１に電気的に接続される素子であり、一般的には上記した第１回路素子２２よりも動作温度が低い回路素子が採用される。具体例としては、例えば、マイクロコンピュータ（マイコン）やアルミ電解コンデンサ等が、第２回路素子２４として第２回路基板２０に実装される。更に、第２回路素子２４としては、第１回路素子２２と同様に、能動素子および受動素子が全般的に採用される。また、第２回路素子２４としては、水晶発振器や半導体メモリが採用されても良い。
【００２１】
また、図１（Ｂ）を参照すると、マイコンであるＬＳＩは樹脂封止されたパッケージの状態で第２回路基板２０の上面に実装されている。しかしながら、マイコンは、ベアチップの状態で第２回路基板２０の表面に形成された導電パターン２１に固着されても良い。
【００２２】
封止樹脂１１は、各回路基板に固着された回路素子が被覆されるようにケース材１２の内部に充填されている。具体的には、封止樹脂１１は、ケース材１２の各側壁部、第１回路基板１８および第２回路基板２０に囲まれる内部空間に充填される。更に、第２回路基板２０の上面および第２回路素子２４が被覆されるように封止樹脂１１は形成されている。封止樹脂１１は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やシリカ（ＳｉＯ２）等のフィラーが混入されたエポキシ樹脂等の樹脂材料から成る。この様に、第１回路素子２２および第２回路素子２４を封止樹脂１１で被覆することにより、これらの素子の耐湿性および耐振動性が向上される。
【００２３】
図１（Ａ）を参照して、ケース材１２の手前側の開口部は、全面的に封止樹脂１１により覆われており、この封止樹脂１１の表面から外部に第１リード２８および第２リード３０が導出している。第１リード２８および第２リード３０の詳細は図２（Ａ）を参照して説明する。第１リード２８および第２リード３０は、混成集積回路装置１０の内部に設けられた回路と外部とを接続させる接続手段として機能する。更には、図１（Ｂ）を参照して、上記した第１リード２８は、第１回路基板１８に実装された第１回路素子２２と、第２回路基板２０に実装された第２回路素子２４とを電気的に接続させる接続手段としても機能する。また、ケース材１２に設けた開口部１５も封止樹脂１１により被覆されており、図１（Ａ）では開口部１５の外縁が点線にて示されている。
【００２４】
本実施の形態では、ケース材１２の内部空間に樹脂を注入させるための開口部１５をケース材１２に設けている。具体的には、第１回路基板１８および第２回路基板２０を一体的に樹脂封止するために、封止樹脂１１は、第１回路基板１８および第２回路基板をケース材１２に接着させて組み込んだ後に形成される。従って、封止樹脂１１をケース材１２の内部空間に注入するための開口部を確保する必要がある。また、この開口部を第１回路基板１８や第２回路基板２０を部分的に除去して設けると、これらの回路基板の面積が狭くなって多数の回路素子を実装させることが困難になる。
【００２５】
このことから、本実施の形態では、封止樹脂１１を注入するための開口部をケース材１２に設けている。具体的には、図１（Ａ）を参照すると、ケース材１２の第１側壁部１２Ａを部分的に外側に突出されることで、第２回路基板２０の側方に開口部１５が形成されている。この様にケース材１２により開口部１５を設けることで、第１回路基板１８や第２回路基板２０の面積を狭める必要がないので、装置全体の実装密度が低下されない。
【００２６】
更に、図１（Ｂ）を参照して、開口部１５に面する第１側壁部１２Ａの内壁は、上方よりも下方が内側に位置する傾斜面と成っている。この構成により、樹脂封止の工程に於いて、開口部１５の上方から注入された封止樹脂１１は傾斜面１７に沿って内側に流動され、最終的にはケース材１２の内部空間は封止樹脂１１により充填される。この構成は、開口部１５に面する第２側壁部１２Ｂに関しても同様である。また、本実施の形態では、複数の開口部１５をケース材１２に設けているので、１つの開口部１５からケース材１２の内部空間に封止樹脂１１を注入したら、他の開口部１５から内部空間の空気が放出される。従って、ケース材１２の内部空間への樹脂注入が容易に行われる。
【００２７】
図２を参照して、上述した混成集積回路装置１０の構成を更に説明する。図２（Ａ）はリードの構成を示す混成集積回路装置１０の断面図であり、図２（Ｂ）は第１回路基板１８の構成を説明するための断面図である。
【００２８】
図２（Ａ）を参照して、混成集積回路装置１０には、第１リード２８と第２リード３０が設けられている。
【００２９】
第１リード２８は、第１回路基板１８の上面に形成された導電パターン３８から成るパッドに下端が固着されている。パッド状の導電パターン３８と第１リード２８の下端とは、半田等の導電性接着材を介して接着される。そして、第１リード２８は、封止樹脂１１および第２回路基板２０を貫通して、上端が外部に導出されている。ここで、第１リード２８は、第１リード２８が第２回路基板２０を貫通する箇所に於いて、第２回路基板２０の上面に固着された第２回路素子に接続される場合と、接続されない場合とがある。第１リード２８が第２回路素子２４に接続される場合としては、第１リード２８を経由して、第２回路基板２０に実装された第２回路素子２４と、第１回路基板１８に実装された第１回路素子２２とを電気的に接続する場合がある。また、第１リード２８と第２回路素子２４とが接続されない場合としては、例えば、外部から供給される電源電流が第１リード２８を通過する場合または、第１回路基板１８に設けられたインバーター回路により変換された電流が第１リード２８を通過して外部に供給される場合が考えられる。
【００３０】
第２リード３０は、第２回路基板２０の上面に設けられた導電パターン２１に下端が接続され、上端が封止樹脂１１を貫通して上方に突出している。第２リード３０の下端付近は、第２回路基板２０を貫通して設けた孔部に挿入されて固定されており、第２回路基板２０に実装された第２回路素子２４に入出力される電気信号を通過させる働きを有する。ここで、第２回路基板２０の上面に形成された導電パターン２１と第２リード３０とは、半田等の導電性接着材を介して接続される。
【００３１】
図２（Ｂ）を参照して、本形態では、実装基板３２と絶縁基板３４とを積層させて、第１回路基板１８が構成されている。
【００３２】
実装基板３２は、厚みが１．０ｍｍ〜２．０ｍｍ程度のアルミニウム（Ａｌ）を主材料とする金属製の基板であり、上面及び下面は陽極酸化膜（Ａｌ２０３から成る膜）により被覆されている。実装基板３２の上面は、フィラーが高充填されたエポキシ樹脂等の樹脂材料から成る絶縁層３６により被覆されている。絶縁層３６の厚みは例えば５０μｍ程度である。更に、絶縁層３６の上面には厚みが５０μｍ程度の銅から成る導電パターン３８が形成され、この導電パターン３８に第１回路素子２２が実装される。
【００３３】
また、上記した絶縁層３６を部分的に除去して露出部１３が設けられており、この露出部１３から露出する実装基板３２と導電パターン３８とが、金属細線４２を経由して接続されている。この様に、露出部１３を介して実装基板３２と導電パターン３８とを接続することにより、実装基板３２の電位を固定電位（接地電位や電源電位）にすることが可能となり、実装基板３２により外部からのノイズが遮蔽されるシールド効果をより大きくすることができる。更には、導電パターン３８の一部と実装基板３２との電位が同一に成るので、両者の間に発生する寄生容量を低減させることも可能となる。
【００３４】
上記構成の実装基板３２の裏面は、シリコン樹脂から成る接着剤を介して、絶縁基板３４の上面に貼着される。
【００３５】
絶縁基板３４は、実装基板３２と同様にアルミニウム等の金属から成り、平面的な大きさが実装基板３２よりも大きく形成されている。従って、絶縁基板３４の端部と、実装基板３２の端部とは離間して配置されている。また、ポリイミド樹脂等の樹脂材料から成る絶縁層４０により、絶縁基板の上面は被覆されている。更に、絶縁基板３４の下面は、ケース材１２の側壁の下端と同一平面上に位置している。
【００３６】
以上のように、実装基板３２と絶縁基板３４とを積層させて第１回路基板１８を構成することで、第１回路基板１８の放熱性と耐圧性とを高いレベルで両立させることができる。具体的には、上述したように、実装基板３２は導電パターン３８と接続されて例えば接地電位に接続されているので、実装基板３２の裏面を外部に露出させるとショートを引き起こす恐れがある。このショートを防止するために絶縁基板３４が設けられている。絶縁基板３４の上面と実装基板３２の下面とは、絶縁基板３４の上面に設けた絶縁層４０により絶縁されている。更に、実装基板３２の側面および絶縁基板３４の側面は、各々の基板を構成するアルミニウム等の金属材料が露出する面であるが、絶縁基板３４の端部（側面）と実装基板３２の端部（側面）とを離間させることで、お互いの基板の側面がショートすることが防止されている。
【００３７】
更に、実装基板３２および絶縁基板３４の両方が放熱性に優れるアルミニウム等の金属から成るので、第１回路素子２２から発生した熱は、実装基板３２および絶縁基板３４を経由して良好に外部に放出される。
【００３８】
図３（Ａ）を参照して、混成集積回路装置１０の他の形態を説明する。ここでは、第２回路基板２０の上面および下面の両方に第２回路素子２４が実装される。この様に、第２回路基板２０の下面にも第２回路素子２４を設けることで、より多数の回路素子を混成集積回路装置１０に内蔵されることができる。
【００３９】
図３（Ｂ）を参照して、更なる他の形態の混成集積回路装置１０の構成を説明する。この図に示す混成集積回路装置１０では、ケース材１２の内部空間は一体的に樹脂封止されずに、樹脂封止されない空間である中空部２６がケース材１２の内部に形成されている。具体的には、ケース材１２の内部空間に於いて、第１回路基板１８の上面および第１回路素子２２は、第１封止樹脂１４により封止されている。一方、第２回路基板２０の上面および第２回路素子２４は、第１封止樹脂１４とは別体の第２封止樹脂１６により被覆されている。ここで、第１回路基板１８の上面を被覆する第１封止樹脂１４は、ケース材１２に設けた開口部１５を経由して内部に供給される。また、第１封止樹脂１４および第２封止樹脂１６の組成は、上記した封止樹脂１１と同様でよい。
【００４０】
ケース材１２の内部空間に、樹脂封止されない中空部２６を設けることにより、第１回路基板１８の上面に載置された第１回路素子２２と、第２回路基板２０に載置された第２回路素子２４とを熱的に分離して熱干渉を抑制することができる。例えば、第１回路素子２２がパワートランジスタであり、第２回路素子２４がマイコンである場合、係る構成にすることにより、パワートランジスタから発生した熱がマイコンに伝導して、過熱されたマイコンが誤作動することが防止される。
【００４１】
図４を参照して、次に、上記した混成集積回路装置１０に構築される回路の一例を説明する。ここでは、複数のパワートランジスタから成るスイッチング回路４５を含むインバーター回路が第１回路基板１８に形成され、このインバーター回路を制御する制御回路が構成された第２回路素子２４（マイコン）が第２回路基板２０に実装されている。より具体的には、第１回路基板１８には、整流回路４１、平滑回路４３、スイッチング回路４５およびドライバＩＣ４４が組み込まれている。
【００４２】
混成集積回路装置１０に組み込まれた各回路の動作は次の通りである。先ず、第２回路基板２０に実装された第２回路素子２４（マイコン）には、回転速度に応じた周波数の基準信号が入力され、それぞれ１２０度の位相差を有する３つのパルス幅変調された正弦波の制御信号が生成される。第２回路素子２４にて生成された制御信号は、第１リード２８（図２（Ａ）参照）を経由して、第１回路基板１８のドライバＩＣ４４に入力される。
【００４３】
第１回路基板１８に入力された制御信号は、ドライバＩＣ４４にて所定の電圧に昇圧された後に、スイッチング回路４５を構成しているパワートランジスタ（例えばＩＧＢＴ）の制御電極に印加される。
【００４４】
一方、外部から入力された交流電力は、整流回路４１により直流電力に変換された後に、平滑回路４３により電圧を一定にされ、スイッチング回路４５に入力される。
【００４５】
そして、スイッチング回路４５からは、それぞれ１２０度の位相差を有する３相のパルス幅変調された正弦波電圧（Ｕ、Ｖ、Ｗ）が生成されてモーター４６に供給される。結果的に、モーター４６には、正弦波に近似した負荷電流が流れ、所定の回転数にてモーター４６が回転する。
【００４６】
次に、図５を参照して、上記した構成の混成集積回路装置１０が組み込まれた空調機（エア・コンディショナー）の室外機４８の構成を説明する。
【００４７】
室外機４８は、筐体５０の内部に、凝縮機５４と、ファン５６と、圧縮機５２と、混成集積回路装置１０が主に内蔵されて構成されている。
【００４８】
圧縮機５２は、モーターの駆動力を用いて、アンモニア等の冷媒を圧縮させる機能を有する。そして、圧縮機５２により圧縮された冷媒は凝縮機５４に送られ、ファン５６が風を凝縮機５４に吹き付けることにより、凝縮機５４内部の冷媒に含まれる熱が外部に放出される。更に、この冷媒は膨張された後に、室内にある蒸発器に送られて、室内の空気を冷却させる。
【００４９】
本形態の混成集積回路装置１０は、圧縮機５２またはファン５６を駆動させるモーターの回転を制御する働きを有し、室外機４８の内部に設けられた実装基板６０に固着されている。
【００５０】
図５（Ｂ）に混成集積回路装置１０が取り付けられる構造を示す。ここでは、第１リード２８および第２リード３０が、実装基板６０に差込実装されている。そして、パワートランジスタが実装される第１回路基板１８の裏面は、ヒートシンク５８の平滑面に当接している。混成集積回路装置１０のヒートシンク５８への取り付けは、混成集積回路装置１０のケース材１２をヒートシンク５８にビス止めすることにより行うことができる。ここで、ヒートシンク５８は、銅やアルミニウム等の金属を一体的に成型したものであり、混成集積回路装置１０と当接する面は平滑面と成っており、その反対面は凹凸面と成っている。係る構成により、パワートランジスタである第１回路素子２２から発生した熱は、第１回路基板１８およびヒートシンク５８を経由して室外機４８の内部空間に伝導され、最終的にはファンの５６の送風作用により室外機４８の外部に放出される。
【００５１】
次に、図６から図８を参照して、図１に構成を示した混成集積回路装置１０の製造方法を説明する。
【００５２】
図６（Ａ）を参照して、先ず、上面に所定の混成集積回路が組み込まれた第１回路基板１８を、ケース材１２に組み込む。
【００５３】
第１回路基板１８の上面には、予め所定の形状の導電パターン３８が組み込まれており、導電パターン３８の所定の箇所には、パワートランジスタ等の第１回路素子２２が実装されて電気的に接続されている。更に、パッド状の導電パターン３８には、半田等の導電性接着材を介して、第１リード２８が固着されている。ここで、第１リード２８は、複数の第１リード２８が連結されているリードフレームの状態で、導電パターン３８に固着されても良い。また、ケース材１２には、上述した構成の開口部１５が設けられている。
【００５４】
この様な構成の第１回路基板１８は、ケース材１２の下部の開口部に組み込まれる。第１回路基板１８の詳細は上述したとおりであり、図２（Ｂ）に示すように２枚の金属から成る基板を組みあわせて構成されている。しかしながら、１枚の金属基板から第１回路基板１８が形成されても良い。
【００５５】
次に、図６（Ｂ）を参照して、所定の第２回路素子２４が組み込まれた第２回路基板２０をケース材１２に組み込む。第２回路基板２０の上面には所定形状の導電パターン２１が形成され、この導電パターン２１には、例えばマイコンである第２回路素子２４が固着されている。また、第２回路素子２４と接続された第２リード３０が第２回路基板２０の上面に固着されている。
【００５６】
更に、第２回路基板２０の第１リード２８に対応する箇所には、ドリル加工やレーザー照射加工により第２回路基板２０を開口して貫通孔が設けられており、この貫通孔を第１リード２８が貫通している。なお、第２回路基板２０に設けた貫通孔と第１リード２８との間隙は、半田等の接合材により埋め込まれる。
【００５７】
図７に、本工程が終了した後のケース材１２の斜視図を示す。この図を参照して、ケース材１２は、第１側壁部１２Ａ、第２側壁部１２Ｂ、第３側壁部１２Ｃおよび第４側壁部１２Ｄから構成されている。そして、第１側壁部１２Ａおよび第２側壁部１２Ｂを部分的に側方（外側）に膨らませることにより、開口部１５が形成されている。この開口部１５により、ケース材１２の内部空間と外部とが連通され、後の工程にて封止樹脂が開口部１５を経由して内部空間に供給される。
【００５８】
この様にケース材１２の側壁部を外側に膨らませて開口部１５を設けることにより、第２回路基板２０を変形させて開口部を設ける必要がない。従って、第２回路基板２０を四角形形状のまま面積を狭めずに使用することができるので、第２回路基板２０の実装密度が向上される。
【００５９】
更にここでは、第１側壁部１２Ａに２つの開口部１５を設け、第１側壁部１２Ａに対向する第２側壁部１２Ｂにも２つの開口部１５を設け、合計で４つの開口部１５を設けている。しかしながら、ケース材１２に形成される開口部１５の数は４つ以外でも良く、１つでも良いし、５個以上でも良い。
【００６０】
図８を参照して次に、第１回路基板１８の上面および第２回路基板２０の上面が被覆されるように封止樹脂１１を形成する。
【００６１】
図８（Ａ）を参照して、本工程ではケース材１２に設けた開口部１５からケース材１２の内部空間に封止樹脂１１を注入する。先ず、ケース材１２の内部空間に位置する第１回路基板１８の上面および第１回路素子２２を樹脂封止する。本工程にて使用される封止樹脂１１は、粒状のアルミナ等のフィラーが充填された熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂である。そして、ノズル６２から供給される封止樹脂１１は、液状または半固形状の状態であり、充填された後に加熱硬化される。
【００６２】
ここでは、紙面上にて左側の第２側壁部１２Ｂに設けた開口部１５を経由して、ケース材１２の内部空間に、ノズル６２から封止樹脂１１が供給されている。また、紙面上にて右側に位置する第１側壁部１２Ａにも開口部１５が設けられており、ノズル６２から供給された封止樹脂１１に応じた量の内部空間の空気が、第１側壁部１２Ａに設けた開口部１５を経由して外部に放出される。
【００６３】
ノズル６２による封止樹脂１１の供給を続けると、ケース材１２の内部空間（ケース材１２、第１回路基板１８、第２回路基板２０により囲まれる空間）が封止樹脂１１により充填される。
【００６４】
図８（Ｂ）を参照して、更に封止樹脂１１の供給を続行させると、第２回路基板２０の上面および第２回路素子２４が被覆される。従って、本工程では、第１回路基板１８の上面、第１回路素子２２、第２回路基板２０の上面および第２回路素子２４が、封止樹脂１１により一体的に封止される。
【００６５】
更に、本工程に於いては、図８（Ａ）を参照して、ノズル６２から供給された液状の封止樹脂１１は、先ず、第２側壁部１２Ｂの内壁に設けられた傾斜面１７に接触する。そして、流動性に優れた封止樹脂１１は、傾斜面１７に沿ってケース材１２の内部空間に進入する。結果的に、開口部１５を経由して注入された封止樹脂１１は、ケース材１２の内部空間に隙間無く充填される。
【００６６】
上記工程により、図１に構造を示した混成集積回路装置１０が製造される。
【００６７】
ここで、第１回路基板１８の上面と第２回路基板２０の上面とは、個別に樹脂封止されても良い。即ち、図３（Ｂ）に示すように、第１回路基板１８の上面を第１封止樹脂１４により封止し、第２回路基板２０の上面および第２回路素子２４を第２封止樹脂１６により封止しても良い。この場合に於いても、第１封止樹脂１４は開口部１５から供給される。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の回路装置の一実施例である混成集積回路装置を示す図であり、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は断面図である。
【図２】本発明の回路装置の一実施例である混成集積回路装置を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は断面図である。
【図３】本発明の回路装置の一実施例である混成集積回路装置を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は断面図である。
【図４】本発明の回路装置の一実施例である混成集積回路装置に組み込まれる回路を示すブロック図である。
【図５】（Ａ）は本発明の回路装置の一実施例である混成集積回路装置が組み込まれた室外機を示す図であり、（Ｂ）は混成集積回路装置が取り付けられる箇所の断面図である。
【図６】本発明の回路装置の一実施例である混成集積回路装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は断面図である。
【図７】本発明の回路装置の一実施例である混成集積回路装置の製造方法を示す斜視図である。
【図８】本発明の回路装置の一実施例である混成集積回路装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は断面図である。
【図９】背景技術の混成集積回路装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０ 混成集積回路装置
１１ 封止樹脂
１２ ケース材
１２Ａ 第１側壁部
１２Ｂ 第２側壁部
１２Ｃ 第３側壁部
１２Ｄ 第４側壁部
１３ 露出部
１４ 第１封止樹脂
１５ 開口部
１６ 第２封止樹脂
１７ 傾斜面
１８ 第１回路基板
２０ 第２回路基板
２１ 導電パターン
２２ 第１回路素子
２４ 第２回路素子
２６ 中空部
２８ 第１リード
３０ 第２リード
３２ 実装基板
３４ 絶縁基板
３６ 絶縁層
３８ 導電パターン
４０ 絶縁層
４１ 整流回路
４２ 金属細線
４３ 平滑回路
４４ ドライバＩＣ
４５ スイッチング回路
４６ モーター
４８ 室外機
５０ 筐体
５２ 圧縮機
５４ 凝縮機
５６ ファン
５８ ヒートシンク
６０ 実装基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース材と、
前記ケース材に組み込まれると共に、重畳して配置された第１回路基板および第２回路基板と、
前記第１回路基板の主面に固着された第１回路素子と、
前記第２回路基板の主面に固着された第２回路素子と、
少なくとも前記第１回路基板の前記主面および前記第１回路素子を被覆する封止樹脂と、を具備し、
前記封止樹脂が前記ケース材の内部空間に注入されるための開口部を前記ケース材に設けたことを特徴とする回路装置。
【請求項２】
前記開口部に面する前記ケース材の側壁は傾斜面であることを特徴とする請求項１記載の回路装置。
【請求項３】
前記封止樹脂は、前記内部空間に充填されると共に、前記第２回路基板の主面および前記第２回路素子も被覆する様に形成されることを特徴とする請求項１記載の回路装置。
【請求項４】
前記ケース材の前記内部空間には、前記封止樹脂により充填されない中空部が設けられることを特徴とする請求項１記載の回路装置。
【請求項５】
主面に第１回路素子が固着された第１回路基板をケース材に組み込む工程と、
主面に第２回路素子が固着された第２回路基板を前記ケース材に組み込む工程と、
前記ケース材、前記第１回路基板および前記第２回路基板に囲まれる内部空間に封止樹脂を注入して、前記第１回路基板の主面および前記第１回路素子を封止する工程と、を具備し、
前記封止する工程では、前記ケース材に設けた開口部から前記内部空間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６】
前記封止する工程では、前記ケース材の前記内部空間を前記封止樹脂により充填すると共に、前記第２回路基板の上面および前記第２回路素子を前記封止樹脂により一体的に被覆することを特徴とする請求項５記載の回路装置の製造方法。
【請求項７】
前記封止する工程では、前記第１回路基板の上面および前記第１回路素子を前記封止樹脂により被覆すると共に、前記ケース材の前記内部空間に前記封止樹脂が充填されない中空部を形成することを特徴とする請求項５記載の回路装置の製造方法。
【請求項８】
前記封止する工程では、前記ケース材の内壁に設けた傾斜部に上方から、液状または半固形状の前記封止樹脂を注入することを特徴とする請求項５記載の回路装置の製造方法。
【請求項１】
ケース材と、
前記ケース材に組み込まれると共に、重畳して配置された第１回路基板および第２回路基板と、
前記第１回路基板の主面に固着された第１回路素子と、
前記第２回路基板の主面に固着された第２回路素子と、
少なくとも前記第１回路基板の前記主面および前記第１回路素子を被覆する封止樹脂と、を具備し、
前記封止樹脂が前記ケース材の内部空間に注入されるための開口部を前記ケース材に設けたことを特徴とする回路装置。
【請求項２】
前記開口部に面する前記ケース材の側壁は傾斜面であることを特徴とする請求項１記載の回路装置。
【請求項３】
前記封止樹脂は、前記内部空間に充填されると共に、前記第２回路基板の主面および前記第２回路素子も被覆する様に形成されることを特徴とする請求項１記載の回路装置。
【請求項４】
前記ケース材の前記内部空間には、前記封止樹脂により充填されない中空部が設けられることを特徴とする請求項１記載の回路装置。
【請求項５】
主面に第１回路素子が固着された第１回路基板をケース材に組み込む工程と、
主面に第２回路素子が固着された第２回路基板を前記ケース材に組み込む工程と、
前記ケース材、前記第１回路基板および前記第２回路基板に囲まれる内部空間に封止樹脂を注入して、前記第１回路基板の主面および前記第１回路素子を封止する工程と、を具備し、
前記封止する工程では、前記ケース材に設けた開口部から前記内部空間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６】
前記封止する工程では、前記ケース材の前記内部空間を前記封止樹脂により充填すると共に、前記第２回路基板の上面および前記第２回路素子を前記封止樹脂により一体的に被覆することを特徴とする請求項５記載の回路装置の製造方法。
【請求項７】
前記封止する工程では、前記第１回路基板の上面および前記第１回路素子を前記封止樹脂により被覆すると共に、前記ケース材の前記内部空間に前記封止樹脂が充填されない中空部を形成することを特徴とする請求項５記載の回路装置の製造方法。
【請求項８】
前記封止する工程では、前記ケース材の内壁に設けた傾斜部に上方から、液状または半固形状の前記封止樹脂を注入することを特徴とする請求項５記載の回路装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−８１３２８（Ｐ２００９−８１３２８Ａ）
【公開日】平成２１年４月１６日（２００９．４．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２５０４８６（Ｐ２００７−２５０４８６）
【出願日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（５０６２２７８８４）三洋半導体株式会社 (1,155)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月１６日（２００９．４．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（５０６２２７８８４）三洋半導体株式会社 (1,155)
【Ｆターム（参考）】
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