電子回路装置及びその製造方法
【課題】本発明は、薄型化並びに小型化を実現しつつ、基板と樹脂封止体との密着性を向上し、エレクトロマイグレーションに起因する導電体間の短絡を防止することができ、電気的信頼性を向上することができる電子回路装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】電子回路装置において、絶縁基材１１１〜１１３に導電体１１５〜１１８が配設された基板１１と、基板１１上に配設された電子部品と、基板１１及び電子部品を覆う樹脂封止体１７と、基板１１の端面１１Ｃと樹脂封止体１７との間に配設され、基板１１と樹脂封止体１７との密着性に比べて高い密着性を有する樹脂被膜３７とを備える。
【解決手段】電子回路装置において、絶縁基材１１１〜１１３に導電体１１５〜１１８が配設された基板１１と、基板１１上に配設された電子部品と、基板１１及び電子部品を覆う樹脂封止体１７と、基板１１の端面１１Ｃと樹脂封止体１７との間に配設され、基板１１と樹脂封止体１７との密着性に比べて高い密着性を有する樹脂被膜３７とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子回路装置及びその製造方法に関し、特に絶縁基材に導電体が配設された基板を有し、この基板を樹脂封止体により封止する電子回路装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば汎用テレビジョンの電源ユニットには、直流−直流（ＤＣ−ＤＣ）コンバータが組み込まれている。ＤＣ−ＤＣコンバータは、例えば一般家庭用１００Ｖの交流電圧から変換された直流電圧を、更に制御回路ユニット、駆動回路ユニット等に使用される直流電圧に変換する。ＤＣ−ＤＣコンバータは、最終的に１２Ｖや２４Ｖの直流電圧を生成する。
【０００３】
薄型化並びに大画面化の傾向にある液晶テレビジョン、プラズマテレビジョン等の汎用テレビジョンの開発には電源ユニットの薄型化並びに小型化が重要な課題になっている。下記特許文献１には電源ユニットの薄型化並びに小型化に最適な発明が開示されている。
【０００４】
特許文献１に開示された発明は、基板と、この基板に搭載されたシートトランス構造を採用するトランスと、基板及びトランスを被覆する樹脂封止体とを備えた電子回路装置である。基板は絶縁基材に導電体を形成した配線基板（回路基板）である。絶縁基材にはガラスエポキシ樹脂が使用されている。導電体には銅等の電気電導性に優れた例えばＣｕが使用されている。また、樹脂封止体にはエポキシ樹脂が使用され、このエポキシ樹脂はトランスファモールド法を用いて成形されている。このように製作される電子回路装置においては、基板やトランス等の回路素子を１つのパッケージ内に組み込むことができるので、薄型化並びに小型化を実現することができる特徴がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１４１０７７号公報
【特許文献２】特開平５−１９８９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述の特許文献１に開示された電子回路装置においては、以下の点について配慮がなされていなかった。道路脇や電柱等、高温度、高湿度に晒される過酷な外部環境下において使用される電子回路装置の開発に先立ち、電子回路装置に高温高湿バイアス試験（寿命試験）を実施したところ、不具合が発生した。具体的には、電子回路装置の基板と樹脂封止体との界面における密着性が十分ではなく、樹脂封止体の外部から樹脂封止体と基板との界面を通じて樹脂封止体内に水分が浸入し、基板の絶縁基材の表面上に導電性析出物が析出するエレクトロマイグレーションが発生した。絶縁基材と導電体とを交互に複数積層した多層配線構造を有する基板においては、積層された絶縁基材間の導電体にもエレクトロマイグレーションの発生が確認され、絶縁基材間の界面に導電体が析出し、基板の端面を通じて互いに近くに配設された導電体間に短絡が発生した。導電体間に短絡が生じた場合には、電子回路装置は電気的信頼性の劣化に至る。
【０００７】
上記特許文献２には、上下絶縁層の端面に金属膜を形成し、この金属膜を用いて上下絶縁層の界面を封止した厚膜薄膜混成多層回路基板に関する発明が開示されている。絶縁層の密着力に対して金属膜の密着力が大きいので、上下絶縁層の界面の剥離を防止することができ、水分の浸入に起因するエレクトロマイグレーションを防止することができる。
【０００８】
しかしながら、特許文献２に開示された発明においては、水分の浸入に起因するエレクトロマイグレーションを防止することができるものの、数百Ｖ程度の高電圧の通電に伴うエレクトロマイグレーションは発生するので、上下絶縁層の界面に発生する導電性析出物が金属膜に接触した場合、上記のように導電体間に短絡が発生する。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するためになされたものである。従って、本発明は、薄型化並びに小型化を実現しつつ、基板と樹脂封止体との密着性を向上し、エレクトロマイグレーションに起因する導電体間の短絡を防止することができ、電気的信頼性を向上することができる電子回路装置を提供することである。
【００１０】
更に、本発明は、上記電子回路装置を簡易に製作することができる製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の実施例に係る第１の特徴は、電子回路装置において、絶縁基材に導電体が配設された基板と、基板上に配設された電子部品と、基板及び電子部品を覆う樹脂封止体と、基板の端面と樹脂封止体との間に配設され、基板と樹脂封止体との密着性に比べて高い密着性を有する樹脂被膜とを備える。
【００１２】
第１の特徴に係る電子回路装置において、基板は絶縁基材と導電体とを交互に複数積層した多層構造を有し、樹脂被膜は絶縁基板の端面からそれに積層される他の絶縁基板の端面に渡って配設されていることが好ましい。
【００１３】
第１の特徴に係る電子回路装置において、基板の絶縁基材は熱硬化型樹脂接着剤を含浸させたガラス繊維クロスにより構成され、樹脂被膜は、その一部をガラス繊維クロスに含浸させ、絶縁基板間の界面の一部に含浸領域を構成していることが好ましい。
【００１４】
第１の特徴に係る電子回路装置において、樹脂被膜の絶縁基材の端面上の膜厚寸法に対して、樹脂被膜の絶縁基材の端面から界面の一部に至る含浸寸法が大きいことが好ましい。
【００１５】
第１の特徴に係る電子回路装置において、樹脂封止体はオルソクレゾールノボラックエポキシ樹脂により構成され、樹脂被膜は、ポリイミド樹脂、速硬化型液性エポキシ樹脂、シロキシサン樹脂のいずれか１つにより構成されていることが好ましい。
【００１６】
本発明の実施例に係る第２の特徴は、電子回路装置の製造方法において、絶縁基材に導電体を有し、複数の基板形成領域が規則的に配列された製作用基板を形成する工程と、製作用基板において基板形成領域間の一部に絶縁基材の端面の少なくとも一部が露出するスリットを形成する工程と、製作用基板においてスリット内壁面の絶縁基材の端面に絶縁性を有する樹脂被膜を形成する工程と、製作用基板において基板形成領域間の他の一部を切断し、製作用基板の切断された基板形成領域から複数の基板を形成する工程とを備える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、薄型化並びに小型化を実現しつつ、基板と樹脂封止体との密着性を向上し、エレクトロマイグレーションに起因する導電体間の短絡を防止することができ、電気的信頼性を向上することができる電子回路装置を提供することができる。
【００１８】
更に、本発明によれば、上記電子回路装置を簡易に製作することができる製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例に係る電子回路装置の回路システムブロック図である。
【図２】一実施例に係る電子回路装置の一部樹脂封止体を取り除いた平面図（上面図）である。
【図３】図２に示す電子回路装置の一部樹脂封止体を取り除いた底面図（下面図）である。
【図４】図２及び図３に示す電子回路装置の側面断面図である。
【図５】図２乃至図３に示す電子回路装置の樹脂封止体を含む全体斜視図である。
【図６】図４に示す基板の要部断面図である。
【図７】一実施例に係る電子回路装置の第１のトランスの分解斜視図である。
【図８】一実施例に係る電子回路装置の製造方法を説明する、第１工程における製作用基板の平面図である。
【図９】第２の工程における製作用基板の平面図である。
【図１０】第３の工程における製作用基板の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、図面を参照して、本発明の一実施例を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なる。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
【００２１】
また、以下に示す実施例はこの発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は各構成部品の配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００２２】
本発明の一実施例は、特に外部環境下において使用される電源ユニットに組み込まれる電源モジュール（インテリジェントパワーモジュール：ＩＰＭ）としての電子回路装置に本発明を適用した例を説明するものである。ここでは、電子回路装置はＤＣ−ＤＣコンバータである。
【００２３】
［電子回路装置の電子回路システムブロック構成］
図１に示すように、一実施例に係る電子回路装置１は、ＤＣ−ＤＣコンバータを１つの電源モジュールとして構築されている。この電子回路装置１は、トランジスタ部２、第１のトランス（メイントランス）３、コンデンサ４１、４２、４３（電子部品）、ダイオード（電子部品）５、制御部６、第２のトランス（ドライブ用トランス）７及び温度検出部８の複数の電子部品を少なくとも備えている。また、電子回路装置１においては、入力端子Ｖin+、Ｖin-、出力端子Ｖout+、Ｖout-、直流電圧端子ＤＣＩＮ、切換信号端子ＯＮ／ＯＦＦ、出力電圧調整端子ＴＲＭ、リモートセンシング端子Ｖs+、Ｖs-が配設されている。
【００２４】
トランジスタ部２は、第１の絶縁ゲート型トランジスタ（以下、単にＩＧＦＥＴ（insulated gate field effect transistor）という。）２１と、第２のＩＧＦＥＴ２２と、ダイオード２３及び２４とを備えている。ここで、ＩＧＦＥＴとは、ＭＯＳＦＥＴ（metal oxide semiconductor field effect transistor）、ＭＩＳＦＥＴ（metal insulated semiconductor field effect transistor）のいずれも含む意味において使用される。なお、トランジスタ部２においては、同等の機能を有していれば、ＩＧＦＥＴに限定されるものではなく、例えばＩＧＢＴ（insulated gate bipolar transistor）、バイポーラトランジスタ等を使用することができる。
【００２５】
第１のＩＧＦＥＴ２１の主電極の一端は入力端子Ｖin+に接続され、主電極の他端は第２のＩＧＦＥＴ２２の主電極の一端に接続され、ゲート電極は第２のトランス７に接続されている。第１のＩＧＦＥＴ２１の主電極の一端と他端との間には逆バイアス方向にダイオード２３が設けられている。第２のＩＧＦＥＴ２２の主電極の他端は入力端子Ｖin-に接続され、ゲート電極は第２のトランス７に接続されている。第２のＩＧＦＥＴ２２の主電極の一端と他端との間には逆バイアス方向にダイオード２４が設けられている。また、入力端子Ｖin+とＶin-との間にはコンデンサ４２が挿入されている。
【００２６】
第１のトランス３は、一次側巻線（コイル）３１、二次側巻線（コイル）３２及びコア３３を備えている。一次側巻線３１の一端はトランジスタ部２の出力つまり第１のＩＧＦＥＴ２１の主電極の他端及び第２のＩＧＦＥＴ２２の主電極の一端に接続され、他端はコンデンサ４１を電気的に直列に介在させて入力端子Ｖin-に接続されている。二次側巻線３２の一端はダイオード５を電気的に直列に介在させて出力端子Ｖout+に接続され、他端は出力端子Ｖout-に接続されている。
【００２７】
出力端子Ｖout+とＶout-との間には、コンデンサ４３、温度検出部８のそれぞれが電気的に並列に挿入されている。温度検出部８は、電子回路装置１の温度を検出し、その検出結果を制御部６に出力する。制御部６においては、温度検出部８からの検出結果に基づき予め設定された温度上昇が検出された場合には、第２のトランス７を介してトランジスタ部２の動作を停止させる制御、すなわちこの電子回路システムの動作を停止させる制御を行うことができる。
【００２８】
制御部６は、図示しないが、制御用ＩＣとフォトカプラとを少なくとも備えている。この制御部６は、切換信号端子ＯＮ／ＯＦＦから入力される切換信号に基づき、この電子回路装置１のＤＣ−ＤＣコンバータの動作の制御を行う。
【００２９】
［電子回路装置の動作］
図１に示す一実施例に係る電子回路装置１において、まず入力端子Ｖin+、Ｖin-間に変換前の直流電圧が与えられ、更に直流電圧端子ＤＣＩＮには直流電圧例えば１２Ｖが供給され、切換信号端子ＯＮ／ＯＦＦには電子回路装置１の切換信号（起動信号）が与えられる。切換信号端子ＯＮ／ＯＦＦにＯＮ信号が与えられると、制御部６は、第２のトランス７を介してトランジスタ部２の第１のＩＧＦＥＴ２１のＯＮ動作を行い、第２のＩＧＦＥＴ２２のＯＦＦ動作を行う。第１のＩＧＦＥＴ２１のＯＮ動作が行われると、トランジスタ部２（第１のＩＧＦＥＴ２１の主電極の他端）から第１のトランス３の一次側巻線３１に直流電流が流れる。この一次側巻線３１に直流電流が流れると、電磁誘導作用によって二次側巻線３２に直流電流が発生する。この直流電圧は出力端子Ｖout+、Ｖout-間に変換後の直流電圧として出力される。
【００３０】
一実施例に係る電子回路装置１においては、変換前の直流電圧は例えば３８５Ｖであり、変換後の直流電圧は例えば１２Ｖ又は２４Ｖである。
【００３１】
［電子回路装置の基本デバイス構造］
一実施例に係る電子回路装置１の基本的なデバイス断面構造は図２乃至図５に示す通りである。電子回路装置１は、第１の表面１１Ａ及びそれに対向する第２の表面１１Ｂを有する基板（回路基板）１１と、基板１１に第１の表面１１Ａから第２の表面１１Ｂに渡って配設された磁性体と、この磁性体の底面（図４中、下側表面であって、電子回路装置１の実装面側）に向かい合わせて配設され、金属製板材により構成された応力緩衝体９１と、基板１１、磁性体及び応力緩衝体９１の少なくとも磁性体側を被覆する樹脂封止体１７とを備えている。
【００３２】
一実施例において、電子回路装置１の磁性体は、前述の第１のトランス３又は第２のトランス７を構築する強磁性体である。この第１のトランス３（及び第２のトランス７）の詳細な構造は後述する。また、一実施例において、磁性体は第１のトランス３及び第２のトランス７を構築するが、これに限定されるものではなく、磁性体はリアクタンス、インダクタ等を構築してもよい。
【００３３】
一実施例において、応力緩衝体９１は、樹脂封止体１７の熱収縮によって磁性体に及ぼす応力を減少することができる機能を有し、更に磁性体（第１のトランス３及び第２のトランス７）から発生する熱を樹脂封止体１７の外部に放出する機能を有する。
【００３４】
［基板（回路基板）の構成］
図２乃至図４及び図６、特に図６に示すように、電子回路装置１の基板１１には、一実施例において、第１の絶縁基材１１１、１１２、第２の絶縁基材と第１の導電体１１５、１１６、第２の導電体１１７、１１８とを交互に積層した多層配線基板（多層回路基板）が使用されている。基板１１の第１の表面１１Ａ（図４中及び図６中、上側表面）となる第１の絶縁基材１１１の表面上には第１の導電体１１５が配設されている。基板１１の第１の表面１１Ａとは対向する第２の表面１１Ｂ（図４中及び図６中、下側表面又は裏面）となる第１の絶縁基材１１２の表面上（裏面上）には第１の導電体１１６が配設されている。第２の絶縁基材１１３は第１の絶縁基材１１１と１１２との間に配設されている。この第２の絶縁基材１１３の第１の表面１１Ａ側の表面上には第２の導電体１１７が配設され、第２の絶縁基材１１３の第２の表面１１Ａ側の表面上（裏面上）には第２の導電体１１８が配設されている。
【００３５】
第１の導電体１１５、１１６はいずれも電子部品を基板１１に実装しかつ電気的に接続するための端子、電子部品間や電子部品と後述するリード１８０等との間を電気的に接続する配線等として機能する。第２の導電体１１７、１１８はいずれも第１の導電体１１５と１１６との間を電気的に接続する機能を有する。
【００３６】
第１の導電体１１５、１１６、第２の導電体１１７、１１８にはここでは同一導電性材料が使用されている。例えば、これらの導電体にはＣｕ、Ｃｕ合金、Ａｕ等の導電性に優れた金属箔又は金属膜が使用されている。第１の導電体１１５、１１６、第２の導電体１１７、１１８において、例えばＣｕ箔により構成される場合、その膜厚は例えば２０μｍ−８０μｍに設定されている。また、特に、第１の導電体１１５、１１６においては、ボンダビリティを向上するために、上記金属箔又は金属膜の表面上に例えばＮｉめっき膜を形成した複合膜を使用することができる。
【００３７】
第１の絶縁基材１１１、１１２は、少なくとも電気的絶縁機能を有し、かつ接着機能を有する。一実施例において、第１の絶縁基材１１１、１１２には、積層のときに硬化されておらず、積層後に硬化される、例えば熱硬化型樹脂接着剤を含浸させたガラス繊維クロス、いわゆるプリプレグが使用されている。ガラス繊維クロスには、例えばＳｉＯ2を主成分とし、Ａｌ2Ｏ3、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｒ2Ｏ、Ｂ2Ｏ3等の少なくともいずれかが添加された３μm−１０μm径を有する単糸を数十本から数百本程度束ね、これを平織りしたものである。熱硬化型樹脂接着剤には例えばエポキシ樹脂が使用されている。第１の絶縁基材１１１、１１２の膜厚は例えば１８０μｍ−２２０μｍに設定されている。
【００３８】
第２の絶縁基材１１３は、同様に、少なくとも電気的絶縁機能を有し、かつ接着機能を有する。第２の絶縁基材１１３は、一実施例において、表面上に第２の導電体１１７、裏面上に第２の導電体１１８をそれぞれ接着し、このときに硬化されているので、積層のときには既に硬化されている。第２の絶縁基材１１３には、第１の絶縁基材１１１及び１１２と同様に、例えば熱硬化型樹脂接着剤を含浸させたガラス繊維クロスが使用されている。第２の絶縁基材１１３の膜厚は例えば５０μｍ−７０μｍに設定されている。
【００３９】
なお、特に符号を付けて説明しないが、第１の導電体１１５、第２の導電体１１７、１１８、第１の導電体１１６のそれぞれの間の電気的接続は、第１の絶縁基材１１１、第２の絶縁基材１１３、第１の絶縁基材１１２のそれぞれに配設された接続孔内に埋設された接続孔配線（スルーホール配線又はビア配線）を通じて行われている。この接続孔配線には、電気導電性に優れ、半導体製造過程において製作し易い、例えばＣｕ、Ｃｕ合金、Ａｕ等の金属材料が使用されている。また、一実施例において、基板１１は、第１の絶縁基材１１１、第２の絶縁基材１１３、第１の絶縁基材１１２の３層の絶縁基材と、第１の導電体１１５、第２の導電体１１７、１１８、第１の導電体１１８の４層の導電体とを備えているが、これらの積層数に限定されるものではない。すなわち、基板１１は、１層、２層若しくは４層以上の層数を有する絶縁基材と、１層乃至３層若しくは５層以上の層数を有する導電体とを備えた、単層配線基板又は多層配線基板であってもよい。
【００４０】
このように構成される基板１１には、図２、図３、図４及び図６に示すように、側面１１Ｃの実質的に全域に、基板１１と樹脂封止体１７との密着性に比べて高い密着性を有し、かつ絶縁性を有する樹脂被膜３７が配設されている。ここで、実質的に全域とは、後の製造方法において説明する製作用基板１１００に配設した連結部１１０３を少なくとも除く、基板１１の周囲のほぼ全域並びに基板１１の厚さ方向のほぼ全域という意味で使用されている。結果的に、樹脂被膜３７は、基板１１の第１の絶縁基材１１１の端面から第２の絶縁基材１１３の端面に渡って、更に第２の絶縁基材１１３の端面から第１の絶縁基材１１２の端面に渡って配設されている。基板１１の側面１１Ｃにおいて、第１の絶縁基材１１１と第２の絶縁基材１１３との界面並びに第２の絶縁基材１１３と第１の絶縁基材１１２との界面は樹脂被膜３７によって覆われる。また、樹脂被膜３７は、特に基板１１の側面１１Ｃから離間距離を十分に確保することができない領域には積極的に配設されている。
【００４１】
更に、基板１１の第１の絶縁基材１１１、１１２、第２の絶縁基材１１３のそれぞれの樹脂被膜３７が配設された端面から内部に向かって、特にそれぞれの界面の端面から内部に至る一部には、樹脂被膜３７の一部をこれら絶縁基材に含浸させた含浸領域３７Ａが配設されている。ここでは、前述のように、第１の絶縁基材１１１、１１２、第２の絶縁基材１１３のそれぞれにはガラス繊維クロスが使用されているので、含浸領域３７Ａはガラス繊維クロスに樹脂被膜３７の一部の樹脂を含浸させることにより構成されている。
【００４２】
一実施例において、樹脂被膜３７には、基板１１の特に第１の絶縁基材１１１、１１２、第２の絶縁基材１１３のそれぞれと樹脂封止体１７との密着性を高め、かつ各層の絶縁基材間の接合を主目的として、少なくとも絶縁基材間の界面の一部に含浸させることができる、ポリイミド系樹脂が使用されている。このポリイミド系樹脂は、各層の絶縁基材の端面に塗布した後、例えば１５０℃の温度において１時間の加熱を行い、ポリアミド酸形態として形成される。ポリイミド系樹脂は、絶縁材料として使用する場合、例えば２５０℃〜３５０℃の高温度において２時間〜６時間の加熱を行い硬化させ、ポリイミド形態として形成されるが、ここでは低温度において短時間の加熱を行い、粘度が低い性質を利用して含浸効果が優先されている。
【００４３】
図６において、樹脂被膜３７の基板１１の側面１１Ｃからそれに垂直方向の膜厚ｔ１は例えば１μｍ−５μｍの範囲内に設定されている。このとき、含浸領域３７Ａの基板１１の側面１１Ｃからそれに垂直方向の含浸寸法（含浸幅）ｔ２を、樹脂被膜３７の膜厚ｔ１に比べて大きく、例えば２０μｍ−５０μｍの範囲内に設定することができる。
【００４４】
また、同様の趣旨から、樹脂被膜３７には、例えば耐熱性を有する速硬化型液性エポキシ樹脂を使用することができる。このとき、樹脂被膜３７の膜厚ｔ１は例えば５μｍ−２０μｍの範囲内に設定され、含浸領域３７Ａの含浸寸法ｔ２を例えば１０μｍ−３０μｍの範囲内に設定することができる。更に、樹脂被膜３７にはシロキサン樹脂を使用することができる。なお、後述する樹脂封止体１７にはエポキシ系樹脂が使用されるが、このエポキシ系樹脂はオルソクレゾールノボラックエポキシ系樹脂であり、このエポキシ系樹脂には離型剤が含まれるので、基板１１との間の密着性が弱く、実効的な含浸効果を期待することができない。
【００４５】
基板１１は、一実施例において、必ずしもこの数値に限定されるものではないが、長辺を例えば６０ｍｍ−６２ｍｍに設定し、短辺を例えば４２ｍｍ−４４ｍｍに設定した長方形の平面形状を有する。図４及び図６に示す基板１１の厚さは例えば０．８ｍｍ−１．６ｍｍに設定されている。
【００４６】
［電子部品の構成］
図２及び図４に示すように、基板１１の第１の表面１１Ａ上には、電子部品として、前述の図１において説明したトランジスタ部２、第１のトランス（磁性体）３、コンデンサ４２、４３、ダイオード５、制御部６、第２のトランス（磁性体）７及び温度検出部８等が実装されている。図３及び図４に示すように、基板１１の第２の表面１１Ｂには、前述の図１において説明した電子部品として、例えばコンデンサ４１等が実装されている。
【００４７】
図１、図２及び図４に示すように、トランジスタ部２は、第１のＩＧＦＥＴ２１及びダイオード２３を有する半導体チップを樹脂封止体により封止した半導体装置と、同様に第２のＩＧＦＥＴ２２及びダイオード２４を有する半導体チップを樹脂封止体により封止した半導体装置とを備え、構築されている。トランジスタ部２は、第１の表面１１Ａにおいて、図２中、周辺領域の右下側に配設されている。
【００４８】
コンデンサ４２は例えばコンデンサ本体を樹脂封止体により封止して構成されている。樹脂封止体には一実施例においてガラスエポキシ樹脂を実用的に使用することができる。コンデンサ４２は、目的とする容量値によりその搭載個数は限定されるものではないが、基板１１の第１の表面１１Ａにおいて、図２中、周辺領域の右下側に４個配設されている。コンデンサ４３は例えばコンデンサ本体を樹脂封止体により封止して構成されている。コンデンサ４３は、同様に目的とする容量値によりその搭載個数は限定されるものではないが、基板１１の第１の表面１１Ａにおいて、図２中、周辺領域の左下側に６個配設されている。
【００４９】
また、コンデンサ４１は、前述のコンデンサ４２及び４３と同様に、例えばコンデンサ本体を樹脂封止体により封止して構成されている。コンデンサ４１は、目的とする容量値によりその搭載個数は限定されるものではないが、基板１１の第２の表面１１Ｂにおいて、図３中、周辺領域の左下側に４個配設されている。このコンデンサ４１はコンデンサ４２の配置位置に対向する位置に配置されている。
【００５０】
ダイオード５は例えばダイオード本体具体的にはダイオードチップ（半導体素子）を樹脂封止体により封止して構成されている。ダイオード５は、目的とする整流特性によりその搭載個数は限定されるものではないが、基板１１の第１の表面１１Ａにおいて、図２中、周辺領域の左上側に１個配設されている。
【００５１】
制御部６は、トランジスタ、論理回路、抵抗、容量等、少なくともトランジスタ部２の制御を行う回路を有する半導体チップを樹脂封止体により封止した半導体装置（制御用ＩＣ）６１と、フォトカプラ６２及び６３とを備え、構築されている。制御部６の半導体装置６１は、基板１１の第１の表面１１Ａにおいて、図２中、周辺領域の右上側に配設されている。フォトカプラ６２及び６３は、基板１１の第１の表面１１Ａにおいて、図２中、左上側に配設されている。
【００５２】
温度検出部８は、基板１１の第１の表面１１Ａにおいて、図２中、周辺領域の左上側であって、ダイオード５とフォトカプラ６２及び６３との間に配設されている。この温度検出部８はダイオード５を配設した領域から離間した位置に配設され、温度検出部８自体の熱による破損や誤動作を防止するようになっている。
【００５３】
［磁性体（第１のトランス及び第２のトランス）の構成］
一実施例に係る電子回路装置１において、第１のトランス３並びに第２のトランス７は磁性体詳細には強磁性体により構築されている。第１のトランス３は、図２、図３、図４及び図７に示すように、基板１１の第１の表面１１Ａの中央領域において、開口１５内に挿入されて配設されている。開口１５は、一実施例において、基板１１の第１の表面１１Ａからそれに対向する第２の表面１１Ｂに貫通する貫通穴として構成されている。
【００５４】
図７に示すように、一実施例において第１のトランス３にはシートトランス構造が採用されている。詳細な断面構造の説明は省略するが、第１のトランス３は、一次側巻線３１及び二次側巻線３２を有し、中央部分に貫通穴を有するトランス基板１２と、トランス基板１２の表面１２Ａ（第１のトランス３の表面３Ａ側）、それに対向する裏面１２Ｂ（表面３Ｂ側）及び側面１２Ｃの一部に沿って配設され中央部分の貫通穴１２５にもトロイダルコアの磁心として配設されたコア３３とを備えている。
【００５５】
トランス基板１２は、例えばガラスエポキシ樹脂により構成された絶縁基材１２１と、一次側巻線３１及び二次側巻線３２を構築する例えば導電体１２２とを備えている。この導電体１２２には例えばＣｕ、Ｃｕ合金、Ａｕ等の導電性に優れた材料が使用されている。特に、絶縁基板１２１には、前述の基板１１と同様に熱硬化型樹脂接着剤を含浸させたガラス繊維クロスにより構成することが好ましい。
【００５６】
コア３３は、例えば金属酸化物をセラミックとして燒結したフェライト磁性材により形成された強磁性体である。金属酸化物には、例えば酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ2）を主成分とし、マンガン（Ｍｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）等の金属化合物を混合したものを実用的に使用することができる。また、コア３３は他にアモルファス磁性材料により形成してもよい。コア３３は、磁心３３１Ｃを一体に構成しかつ突出させ、この磁心３３１Ｃを中心としてトランス基板１２の両方の側面１２Ｃに沿って突出し、トランス基板１２の裏面１２Ｂ側に配設された第１のコア（下部コア材）３３１と、第１のコア３３１の磁心３３１Ｃ及び突出した両側に磁気的に接続され、トランス基板１２の表面１２Ａ側に配設された第２のコア（上部コア材）３３２とを備えている。第１のコア３３１の断面形状はE型形状であり、第２のコア３３２の断面形状が板材であってＩ型形状であることから、コア３３はＥ−Ｉ型コア形状を有する。図７中、第１のコア３３１の底面は磁性体の表面３Ｂになり、第２のコア３３２の上面は磁性体の表面３Ａになる。なお、コア３３はＥ−Ｅ型コア形状であってもよい。
【００５７】
第２のトランス７は、第１のトランス３に対して誘導起電力並びに全体のサイズを小さく設定しているが、第１のトランス３の構造と同様にシートトランス構造により構成されている。また、第１のトランス３の基板１１への実装方法と同様に、第２のトランス７は、基板１１に配設された開口１６に挿入された状態において実装されている。
【００５８】
第２のトランス７のコア７３の表面７Ａは第１のトランス３のコア３３の表面３Ａに対応する（双方の表面は同等の方向に存在する表面である）。また、コア７３の表面７Ａに対向する裏面７Ｂはコア３３の表面３Ｂに対応する（双方の表面は同等の方向に存在する表面である）。
【００５９】
［硬化型応力緩和材の構造及び特性］
図２乃至図４に示すように、一実施例に係る電子回路装置１においては、第１のトランス３のコア３３の側面周囲、つまりトランス基板１２の２つの長辺及び２つの短辺に沿う４つの側面１２Ｃに対応しそれぞれに平行な４つの側面にのみその全域に少なくとも硬化型応力緩和材３５が配設されている。ここでは、図４に示すように、コア３３の上面３Ａ並びに下面３Ｂには硬化型応力緩和材３５は配設されていない。硬化型応力緩和材３５の膜厚はコア３３の側面から離れるに従って薄く設定されている。コア３３の側面から最も離れた位置（終端）の硬化型応力緩和材３５の膜厚は実質的にゼロである。第１のトランス３のコア３３の側面に配設された硬化型応力緩和材３５は、第１のトランス３とそれを実装する基板１１との接続領域まで引き延ばされ、この接続領域における応力の減少に寄与する。
【００６０】
一実施例において、硬化型応力緩和材３５には、例えば白色半流動性を有する加熱硬化型接着性液状シリコーンゴム（熱硬化型シリコーン樹脂）が使用されている。この加熱硬化型接着性液状シリコーンゴムは、硬化前、白色半流動性を有し、例えば２３℃の温度において約３．５Ｐａ・ｓ−４．５Ｐａ・ｓの粘度を有する。加熱硬化型接着性液状シリコーンゴムは、コーティング技術、ポッティング技術等を用いて塗布した後、例えば１５０℃、１時間の熱処理を行い硬化される。硬化後において、加熱硬化型接着性液状シリコーンゴムは、白色ゴム状に変化し、例えば２０−２２の硬さ（タイプＡ）を有し、例えば２．０×１０-4／℃−２．２×１０-4／Ｋの線膨張係数を有する。
【００６１】
なお、硬化型応力緩和材３５は熱硬化型シリコーン樹脂に限定されない。第１のトランス３のコア３３に樹脂封止体１７の収縮により発生する応力を減少する材料であれば、紫外線硬化型シリコーン樹脂（ゴム）若しくは室温硬化型シリコーン樹脂（ゴム）、又は熱硬化型、紫外線硬化型、室温硬化型のいずれかのエポキシ樹脂を、硬化型応力緩和材３５として使用することができる。硬化型でない例えばゲル状の樹脂はトランスファモールド法を用いた樹脂封止体１７の製造工程において流出してしまい、コア３３の側面にゲル状の樹脂を確実に付着させることは難しい。
【００６２】
［リードの構造］
図２乃至図５に示すように、基板１１の長辺に沿った一側面（図２中及び図３中下側側面、図５中左側側面）にはリード（外部端子）１８０−１８９が配列され、一側面に対向する他の一側面（図２中及び図３中上側側面、図５中右側側面）にはリード１９０−１９３が配列されている。これらのリード１８０−１９３において、樹脂封止体１７内の部分はインナー部であり、樹脂封止体１７外に突出した部分はアウター部である。
【００６３】
リード１８０は直流電圧端子ＤＣＩＮとして使用される。リード１８１は切換信号端子ＯＮ／ＯＦＦとして使用される。リード１８２は入力端子Ｖin+として使用される。リード１８３は入力端子Ｖin-として使用される。リード１８４は出力端子Ｖout-として使用される。リード１８５は負極のリモートセンシング端子Ｖs-として使用される。リード１８６は空き端子ＮＣである。リード１８７は出力電圧調整端子ＴＲＭとして使用される。リード１８８は正極のリモートセンシング端子Ｖs+として使用される。リード１８９は出力端子Ｖout-として使用される。空き端子ＮＣとして使用されるリード１８６は一実施例において放熱経路としての機能を有する。
【００６４】
また、リード１９０−１９３は空き端子ＮＣである。この空き端子ＮＣとして使用されるリード１９０−１９３は同様に放熱経路としての機能を有する。
【００６５】
リード１８０−１９３は電気伝導性に優れた例えばＣｕ又はＣｕ合金により構成されている。この導電性材料は、熱抵抗も小さく、熱伝導性にも優れている。リード１８０−１９３の厚さは例えば０．３ｍｍ−０．５ｍｍに設定されている。
【００６６】
リード１８０−１９３は符号は付けないが基板１１に配設された端子に接着層を介して電気的かつ機械的に接続されている。この接着層には、熱抵抗が小さく、熱伝導性に優れた例えば半田、ペースト等を使用することができる。半田としては例えばＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田を実用的に使用することができる。また、ペーストには例えば導電性ペーストとして用いられるＡｇペーストを実用的に使用することができる。
【００６７】
［応力緩衝体の構造］
図３乃至図５に示すように、応力緩衝体９１は、その表面９１Ａ（図４中、上側表面）に接着層４を介在して第１のトランス３のコア３３の第１のコア３３１の下面３Ｂを接着し、第１のトランス３に取り付けられている。この応力緩衝体９１は、例えば製造過程においてトランスファモールド法を用いて電子回路装置１の樹脂封止体１７を成形した直後の温度収縮に伴い第１のトランス３のコア（磁性体）３３に与える応力を、応力緩衝体９１の剛性によって減少する機能を有する。すなわち、応力緩衝体９１は、樹脂封止体１７の熱収縮に伴う圧縮応力に反発する機能を有し、実効的にコア３３に加わる応力を減少する。また、応力緩衝体９１は、電子回路装置１の製品として完成した後の実稼働における温度上昇並びに温度下降の温度サイクルによって生じると樹脂封止体１７の熱膨張並びに熱収縮に伴うコア３３に与える応力を減少する機能を有する。
【００６８】
このようなコア３３に与える応力を極力減少し、かつ電子回路装置１の薄型化並びに小型化を図るために、応力緩衝体９１は、表面９１Ａのサイズをそれに対向するコア３３の下面３Ｂのサイズに比べて出来る限り大きく設定している。応力緩衝体９１のサイズが大きい方が樹脂封止体１７の割合に対する応力緩衝体９１の割合が多くなるので、応力緩衝体９１によってコア３３に加わる応力を確実に減少することができる。また、換言すれば、樹脂封止体１７の割合が少なくなるので、応力の発生要因そのものを減少することができる。また、応力緩衝体９１は、特に薄型化される樹脂封止体１７の機械的強度を向上することができる。
【００６９】
応力緩衝体９１は金属製板材により構成され、この金属製板材には、樹脂封止体１７に比べて高い適度な剛性を有し、樹脂封止体１７に比べて遙かに熱伝導性に優れ、更にコア３３の線膨張係数に近い、例えばＣｕ（線膨張係数：１．７×１０-6）板又はＣｕ合金板を使用することが好ましい。このＣｕ板又はＣｕ合金板は、そのまま（無垢状態）でも使用可能であるが、表面に例えばＮｉ膜等のめっき膜を形成してもよい。
【００７０】
図４に示すように、接着層４は、第１のトランス３と応力緩衝体９１とを機械的に装着する機能に加えて、双方の間を電気的に絶縁する機能を備えている。この接着層４には、一実施例において、例えばガラス繊維クロスに熱硬化型接着剤を含浸させたプリプレグが使用される。なお、ガラス繊維クロスに熱硬化型接着剤を含浸させたプリプレグに代えて、接着層４には例えば熱硬化性接着剤を両面に塗布したガラス繊維クロスを使用することができる。
【００７１】
［樹脂封止体の構造］
図２乃至図５に示すように、一実施例に係る電子回路装置１においては、前述のように複数の電子部品を実装した基板１１が樹脂封止体１７により気密封止されている。樹脂封止体１７はトランスファモールド法により成形されている。一実施例に係る電子回路装置１は、ＤＣ−ＤＣコンバータを１つの部品としてフルモールド化されたものである。前述のように、樹脂封止体１７には離型剤が含まれるオルソクレゾールノボラックエポキシ系樹脂が使用されている。
【００７２】
一実施例に係る電子回路装置１においては、基板１１の側面１２Ｃに前述のように樹脂被膜３７が配設されているので、基板１１の側面１２Ｃと樹脂封止体１７との密着性が改善されている。更に、基板１１の第１の絶縁基材１１１と第２の絶縁基材１１３との界面及び第２の絶縁基材１１３と第２の絶縁基材１１２との界面の一部に、樹脂被膜３７の一部を含浸させた含浸領域３７Ａが生成されているので、界面における接着力が改善されている。この一実施例に係る電子回路装置１においては、高温高湿バイアス試験を実施し、試験開始から１５００時間を経過しても、電気的信頼性を損なう結果は得られなかった。試験条件は、温度８５℃、湿度８５％、印加される直流電圧５００Ｖである。すなわち、基板１１と樹脂封止体１７との密着性の劣化に基づく水分の浸入、基板１１の上下絶縁基材間の界面の水分の浸入等によって生成されたエレクトロマイグレーションに起因する短絡経路の発生がみられず、近接した導電体間や上下導電体間に短絡が発生することを防止することができた。
【００７３】
［基板の製造方法］
前述の基板１２は以下の製造方法を用いて製作されている。
【００７４】
まず最初に、図８に示すように、複数の基板１１を一度に製作するための製作用基板１１００が製作される。製作用基板１１００は、前述の図６に示すように、下層から上層に向かって、第１の絶縁基材１１２、第２の絶縁基材１１３、第１の絶縁基材１１１のそれぞれを順次積層して形成されたものである。第１の絶縁基材１１１の表面上には第１の導電体１１５が接着され、第２の絶縁基材１１３の両面上には第２の導電体１１７及び１１８が接着され、第１の絶縁基材１１２の表面上には第１の導電体１１６が接着されている。
【００７５】
この製作個数に限定されるものではないが、一実施例において、製作用基板１１００には、一方向に５個の基板形成領域１１０１が配列されている。１つの基板形成領域１１０１は１つの基板１１に相当し、最終的には１つの製作用基板１１００から合計５個の基板１１が製作される。
【００７６】
図９に示すように、製作用基板１１００のそれぞれの基板形成領域１１０１に第１のトランス３を挿入する開口１５、第２のトランス７を挿入する開口１６が形成されるとともに、基板形成領域１１０１間の周囲の一部を連結部１１０３として残して周囲の他部にスリット１１０２が形成される。
【００７７】
スリット１１０２は、ここでは製作用基板１１００の表面からそれに対向する裏面に貫通するスリットであり、主に側面１１Ｃを露出させここに樹脂被膜３７を形成するために製作される。スリット１１０２は、各層の導電体から基板形成領域１１０１間までの離間寸法を十分に確保することができない領域、つまり上下に積層される導電体間の短絡経路が短い領域に配設されている。スリット１１０２の形成方法は特に限定されるものではないが、ここではスリット１１０２はルータを用いた機械加工によって形成されている。また、ここでは、スリット１１０２、開口１５、１６のそれぞれを形成する工程は同一製造工程であるが、別の製造工程を用いて双方を形成することができる。
【００７８】
連結部１１０３は、基板形成領域１１０１間を相互に連結し、同一製造工程において製作用基板１１００のすべての基板形成領域１１０１に樹脂被膜３７を形成することができる機能を有する。連結部１１０３は、各層の導電体から基板形成領域１１０１間までの離間寸法を十分に確保することができる領域、つまり上下に積層される導電体間の短絡経路が長い領域に配設されている。連結部１１０３は１つの基板形成領域１１０１に対して３カ所以上配設されていれば、製造過程中に発生する応力に対する機械的強度を確保することができる。
【００７９】
図１０に示すように、少なくとも製作用基板１１００の少なくともスリット１１０２の内壁に相当する側面１１Ｃに樹脂被膜３７が形成される。ここでは、樹脂被膜３７には前述のようにポリイミド系樹脂が使用される。ポリイミド系樹脂は、ポッティング法を用いて塗布（コーティング）を行うか、フォトレジスト技術によって製作したマスクを用いて選択的に形成するか、又は刷毛塗りによって塗布を行う。ポリイミド系樹脂は、前述の条件を用いて側面１１Ｃに形成することにより、図６に示すように樹脂被膜３７として形成されるとともに、一部を各層の絶縁基材に含浸させて含浸領域３７Ａを形成する。
【００８０】
引き続き、製作用基板１１００のそれぞれの基板形成領域１１０１間、つまりスリット１１０２の中心部分並びに連結部１１０３を切断し、製作用基板１１００から個々に個片化された複数の基板１１が製作される。切断には例えばダイシングカッタが使用され、機械的加工を用いて切断が行われる。
【００８１】
［電子回路装置の特徴］
このように構成される一実施例に係る電子回路装置１においては、基板１１の側面１１Ｃに樹脂被膜３７を配設し、基板１１と樹脂封止体１７との密着性を向上するとともに、基板１１の側面１１Ｃ部分に樹脂被膜３７の一部を含浸させた含浸領域３７Ａを配設したので、薄型化並びに小型化を実現しつつ、水分の浸入等に起因するエレクトロマイグレーションによる導電体間の短絡を防止することができ、電気的信頼性を向上することができる。
【００８２】
更に、電子回路装置１の製造方法においては、基板１１の側面１１Ｃに樹脂被膜３７を形成し、この樹脂被膜３７の一部を絶縁基材に含浸させて含浸領域３７Ａを形成することができるので、簡易な方法によって電気的特性を向上することができる。
【００８３】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明を一実施例及び実施例２によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものでない。本発明は様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術に適用することができる。
【００８４】
例えば、本発明は、電子回路装置１としてＤＣ−ＤＣコンバータに限定されるものではなく、ＤＣ−ＤＣコンバータとその前段にそれとともに電源モジュールを構築する高周波対策用力率改善（ＰＦＣ：Power Factor Correction）回路を電子回路装置１としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明は、薄型化並びに小型化を実現しつつ、基板と樹脂封止体との密着性を向上し、エレクトロマイグレーションに起因する導電体間の短絡を防止することができ、電気的信頼性を向上することができる電子回路装置及びその製造方法に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００８６】
１…電子回路装置
１１…基板
１２…トランス基板
１１１、１１２…第１の絶縁基材
１１３…第２の絶縁基材
１１５、１１６…第１の導電体
１１７、１１８…第２の導電体
１１００…製作用基板
１１０１…基板形成領域
１１０２…スリット
１１０３…連結部
１７…樹脂封止体
１８０−１９３、１８００−１８０８、１９００−１９０３…リード
２…トランジスタ部
２１…第１のＩＧＦＥＴ
２２…第２のＩＧＦＥＴ
３…第１のトランス
３３…コア
３７…樹脂被膜
３７Ａ…含浸領域
４…接着層
４１−４３…コンデンサ
５…ダイオード
６…制御部
７…第２のトランス
８…温度検出部
９１…応力緩衝体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子回路装置及びその製造方法に関し、特に絶縁基材に導電体が配設された基板を有し、この基板を樹脂封止体により封止する電子回路装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば汎用テレビジョンの電源ユニットには、直流−直流（ＤＣ−ＤＣ）コンバータが組み込まれている。ＤＣ−ＤＣコンバータは、例えば一般家庭用１００Ｖの交流電圧から変換された直流電圧を、更に制御回路ユニット、駆動回路ユニット等に使用される直流電圧に変換する。ＤＣ−ＤＣコンバータは、最終的に１２Ｖや２４Ｖの直流電圧を生成する。
【０００３】
薄型化並びに大画面化の傾向にある液晶テレビジョン、プラズマテレビジョン等の汎用テレビジョンの開発には電源ユニットの薄型化並びに小型化が重要な課題になっている。下記特許文献１には電源ユニットの薄型化並びに小型化に最適な発明が開示されている。
【０００４】
特許文献１に開示された発明は、基板と、この基板に搭載されたシートトランス構造を採用するトランスと、基板及びトランスを被覆する樹脂封止体とを備えた電子回路装置である。基板は絶縁基材に導電体を形成した配線基板（回路基板）である。絶縁基材にはガラスエポキシ樹脂が使用されている。導電体には銅等の電気電導性に優れた例えばＣｕが使用されている。また、樹脂封止体にはエポキシ樹脂が使用され、このエポキシ樹脂はトランスファモールド法を用いて成形されている。このように製作される電子回路装置においては、基板やトランス等の回路素子を１つのパッケージ内に組み込むことができるので、薄型化並びに小型化を実現することができる特徴がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１４１０７７号公報
【特許文献２】特開平５−１９８９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述の特許文献１に開示された電子回路装置においては、以下の点について配慮がなされていなかった。道路脇や電柱等、高温度、高湿度に晒される過酷な外部環境下において使用される電子回路装置の開発に先立ち、電子回路装置に高温高湿バイアス試験（寿命試験）を実施したところ、不具合が発生した。具体的には、電子回路装置の基板と樹脂封止体との界面における密着性が十分ではなく、樹脂封止体の外部から樹脂封止体と基板との界面を通じて樹脂封止体内に水分が浸入し、基板の絶縁基材の表面上に導電性析出物が析出するエレクトロマイグレーションが発生した。絶縁基材と導電体とを交互に複数積層した多層配線構造を有する基板においては、積層された絶縁基材間の導電体にもエレクトロマイグレーションの発生が確認され、絶縁基材間の界面に導電体が析出し、基板の端面を通じて互いに近くに配設された導電体間に短絡が発生した。導電体間に短絡が生じた場合には、電子回路装置は電気的信頼性の劣化に至る。
【０００７】
上記特許文献２には、上下絶縁層の端面に金属膜を形成し、この金属膜を用いて上下絶縁層の界面を封止した厚膜薄膜混成多層回路基板に関する発明が開示されている。絶縁層の密着力に対して金属膜の密着力が大きいので、上下絶縁層の界面の剥離を防止することができ、水分の浸入に起因するエレクトロマイグレーションを防止することができる。
【０００８】
しかしながら、特許文献２に開示された発明においては、水分の浸入に起因するエレクトロマイグレーションを防止することができるものの、数百Ｖ程度の高電圧の通電に伴うエレクトロマイグレーションは発生するので、上下絶縁層の界面に発生する導電性析出物が金属膜に接触した場合、上記のように導電体間に短絡が発生する。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するためになされたものである。従って、本発明は、薄型化並びに小型化を実現しつつ、基板と樹脂封止体との密着性を向上し、エレクトロマイグレーションに起因する導電体間の短絡を防止することができ、電気的信頼性を向上することができる電子回路装置を提供することである。
【００１０】
更に、本発明は、上記電子回路装置を簡易に製作することができる製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の実施例に係る第１の特徴は、電子回路装置において、絶縁基材に導電体が配設された基板と、基板上に配設された電子部品と、基板及び電子部品を覆う樹脂封止体と、基板の端面と樹脂封止体との間に配設され、基板と樹脂封止体との密着性に比べて高い密着性を有する樹脂被膜とを備える。
【００１２】
第１の特徴に係る電子回路装置において、基板は絶縁基材と導電体とを交互に複数積層した多層構造を有し、樹脂被膜は絶縁基板の端面からそれに積層される他の絶縁基板の端面に渡って配設されていることが好ましい。
【００１３】
第１の特徴に係る電子回路装置において、基板の絶縁基材は熱硬化型樹脂接着剤を含浸させたガラス繊維クロスにより構成され、樹脂被膜は、その一部をガラス繊維クロスに含浸させ、絶縁基板間の界面の一部に含浸領域を構成していることが好ましい。
【００１４】
第１の特徴に係る電子回路装置において、樹脂被膜の絶縁基材の端面上の膜厚寸法に対して、樹脂被膜の絶縁基材の端面から界面の一部に至る含浸寸法が大きいことが好ましい。
【００１５】
第１の特徴に係る電子回路装置において、樹脂封止体はオルソクレゾールノボラックエポキシ樹脂により構成され、樹脂被膜は、ポリイミド樹脂、速硬化型液性エポキシ樹脂、シロキシサン樹脂のいずれか１つにより構成されていることが好ましい。
【００１６】
本発明の実施例に係る第２の特徴は、電子回路装置の製造方法において、絶縁基材に導電体を有し、複数の基板形成領域が規則的に配列された製作用基板を形成する工程と、製作用基板において基板形成領域間の一部に絶縁基材の端面の少なくとも一部が露出するスリットを形成する工程と、製作用基板においてスリット内壁面の絶縁基材の端面に絶縁性を有する樹脂被膜を形成する工程と、製作用基板において基板形成領域間の他の一部を切断し、製作用基板の切断された基板形成領域から複数の基板を形成する工程とを備える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、薄型化並びに小型化を実現しつつ、基板と樹脂封止体との密着性を向上し、エレクトロマイグレーションに起因する導電体間の短絡を防止することができ、電気的信頼性を向上することができる電子回路装置を提供することができる。
【００１８】
更に、本発明によれば、上記電子回路装置を簡易に製作することができる製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例に係る電子回路装置の回路システムブロック図である。
【図２】一実施例に係る電子回路装置の一部樹脂封止体を取り除いた平面図（上面図）である。
【図３】図２に示す電子回路装置の一部樹脂封止体を取り除いた底面図（下面図）である。
【図４】図２及び図３に示す電子回路装置の側面断面図である。
【図５】図２乃至図３に示す電子回路装置の樹脂封止体を含む全体斜視図である。
【図６】図４に示す基板の要部断面図である。
【図７】一実施例に係る電子回路装置の第１のトランスの分解斜視図である。
【図８】一実施例に係る電子回路装置の製造方法を説明する、第１工程における製作用基板の平面図である。
【図９】第２の工程における製作用基板の平面図である。
【図１０】第３の工程における製作用基板の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、図面を参照して、本発明の一実施例を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なる。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
【００２１】
また、以下に示す実施例はこの発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は各構成部品の配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００２２】
本発明の一実施例は、特に外部環境下において使用される電源ユニットに組み込まれる電源モジュール（インテリジェントパワーモジュール：ＩＰＭ）としての電子回路装置に本発明を適用した例を説明するものである。ここでは、電子回路装置はＤＣ−ＤＣコンバータである。
【００２３】
［電子回路装置の電子回路システムブロック構成］
図１に示すように、一実施例に係る電子回路装置１は、ＤＣ−ＤＣコンバータを１つの電源モジュールとして構築されている。この電子回路装置１は、トランジスタ部２、第１のトランス（メイントランス）３、コンデンサ４１、４２、４３（電子部品）、ダイオード（電子部品）５、制御部６、第２のトランス（ドライブ用トランス）７及び温度検出部８の複数の電子部品を少なくとも備えている。また、電子回路装置１においては、入力端子Ｖin+、Ｖin-、出力端子Ｖout+、Ｖout-、直流電圧端子ＤＣＩＮ、切換信号端子ＯＮ／ＯＦＦ、出力電圧調整端子ＴＲＭ、リモートセンシング端子Ｖs+、Ｖs-が配設されている。
【００２４】
トランジスタ部２は、第１の絶縁ゲート型トランジスタ（以下、単にＩＧＦＥＴ（insulated gate field effect transistor）という。）２１と、第２のＩＧＦＥＴ２２と、ダイオード２３及び２４とを備えている。ここで、ＩＧＦＥＴとは、ＭＯＳＦＥＴ（metal oxide semiconductor field effect transistor）、ＭＩＳＦＥＴ（metal insulated semiconductor field effect transistor）のいずれも含む意味において使用される。なお、トランジスタ部２においては、同等の機能を有していれば、ＩＧＦＥＴに限定されるものではなく、例えばＩＧＢＴ（insulated gate bipolar transistor）、バイポーラトランジスタ等を使用することができる。
【００２５】
第１のＩＧＦＥＴ２１の主電極の一端は入力端子Ｖin+に接続され、主電極の他端は第２のＩＧＦＥＴ２２の主電極の一端に接続され、ゲート電極は第２のトランス７に接続されている。第１のＩＧＦＥＴ２１の主電極の一端と他端との間には逆バイアス方向にダイオード２３が設けられている。第２のＩＧＦＥＴ２２の主電極の他端は入力端子Ｖin-に接続され、ゲート電極は第２のトランス７に接続されている。第２のＩＧＦＥＴ２２の主電極の一端と他端との間には逆バイアス方向にダイオード２４が設けられている。また、入力端子Ｖin+とＶin-との間にはコンデンサ４２が挿入されている。
【００２６】
第１のトランス３は、一次側巻線（コイル）３１、二次側巻線（コイル）３２及びコア３３を備えている。一次側巻線３１の一端はトランジスタ部２の出力つまり第１のＩＧＦＥＴ２１の主電極の他端及び第２のＩＧＦＥＴ２２の主電極の一端に接続され、他端はコンデンサ４１を電気的に直列に介在させて入力端子Ｖin-に接続されている。二次側巻線３２の一端はダイオード５を電気的に直列に介在させて出力端子Ｖout+に接続され、他端は出力端子Ｖout-に接続されている。
【００２７】
出力端子Ｖout+とＶout-との間には、コンデンサ４３、温度検出部８のそれぞれが電気的に並列に挿入されている。温度検出部８は、電子回路装置１の温度を検出し、その検出結果を制御部６に出力する。制御部６においては、温度検出部８からの検出結果に基づき予め設定された温度上昇が検出された場合には、第２のトランス７を介してトランジスタ部２の動作を停止させる制御、すなわちこの電子回路システムの動作を停止させる制御を行うことができる。
【００２８】
制御部６は、図示しないが、制御用ＩＣとフォトカプラとを少なくとも備えている。この制御部６は、切換信号端子ＯＮ／ＯＦＦから入力される切換信号に基づき、この電子回路装置１のＤＣ−ＤＣコンバータの動作の制御を行う。
【００２９】
［電子回路装置の動作］
図１に示す一実施例に係る電子回路装置１において、まず入力端子Ｖin+、Ｖin-間に変換前の直流電圧が与えられ、更に直流電圧端子ＤＣＩＮには直流電圧例えば１２Ｖが供給され、切換信号端子ＯＮ／ＯＦＦには電子回路装置１の切換信号（起動信号）が与えられる。切換信号端子ＯＮ／ＯＦＦにＯＮ信号が与えられると、制御部６は、第２のトランス７を介してトランジスタ部２の第１のＩＧＦＥＴ２１のＯＮ動作を行い、第２のＩＧＦＥＴ２２のＯＦＦ動作を行う。第１のＩＧＦＥＴ２１のＯＮ動作が行われると、トランジスタ部２（第１のＩＧＦＥＴ２１の主電極の他端）から第１のトランス３の一次側巻線３１に直流電流が流れる。この一次側巻線３１に直流電流が流れると、電磁誘導作用によって二次側巻線３２に直流電流が発生する。この直流電圧は出力端子Ｖout+、Ｖout-間に変換後の直流電圧として出力される。
【００３０】
一実施例に係る電子回路装置１においては、変換前の直流電圧は例えば３８５Ｖであり、変換後の直流電圧は例えば１２Ｖ又は２４Ｖである。
【００３１】
［電子回路装置の基本デバイス構造］
一実施例に係る電子回路装置１の基本的なデバイス断面構造は図２乃至図５に示す通りである。電子回路装置１は、第１の表面１１Ａ及びそれに対向する第２の表面１１Ｂを有する基板（回路基板）１１と、基板１１に第１の表面１１Ａから第２の表面１１Ｂに渡って配設された磁性体と、この磁性体の底面（図４中、下側表面であって、電子回路装置１の実装面側）に向かい合わせて配設され、金属製板材により構成された応力緩衝体９１と、基板１１、磁性体及び応力緩衝体９１の少なくとも磁性体側を被覆する樹脂封止体１７とを備えている。
【００３２】
一実施例において、電子回路装置１の磁性体は、前述の第１のトランス３又は第２のトランス７を構築する強磁性体である。この第１のトランス３（及び第２のトランス７）の詳細な構造は後述する。また、一実施例において、磁性体は第１のトランス３及び第２のトランス７を構築するが、これに限定されるものではなく、磁性体はリアクタンス、インダクタ等を構築してもよい。
【００３３】
一実施例において、応力緩衝体９１は、樹脂封止体１７の熱収縮によって磁性体に及ぼす応力を減少することができる機能を有し、更に磁性体（第１のトランス３及び第２のトランス７）から発生する熱を樹脂封止体１７の外部に放出する機能を有する。
【００３４】
［基板（回路基板）の構成］
図２乃至図４及び図６、特に図６に示すように、電子回路装置１の基板１１には、一実施例において、第１の絶縁基材１１１、１１２、第２の絶縁基材と第１の導電体１１５、１１６、第２の導電体１１７、１１８とを交互に積層した多層配線基板（多層回路基板）が使用されている。基板１１の第１の表面１１Ａ（図４中及び図６中、上側表面）となる第１の絶縁基材１１１の表面上には第１の導電体１１５が配設されている。基板１１の第１の表面１１Ａとは対向する第２の表面１１Ｂ（図４中及び図６中、下側表面又は裏面）となる第１の絶縁基材１１２の表面上（裏面上）には第１の導電体１１６が配設されている。第２の絶縁基材１１３は第１の絶縁基材１１１と１１２との間に配設されている。この第２の絶縁基材１１３の第１の表面１１Ａ側の表面上には第２の導電体１１７が配設され、第２の絶縁基材１１３の第２の表面１１Ａ側の表面上（裏面上）には第２の導電体１１８が配設されている。
【００３５】
第１の導電体１１５、１１６はいずれも電子部品を基板１１に実装しかつ電気的に接続するための端子、電子部品間や電子部品と後述するリード１８０等との間を電気的に接続する配線等として機能する。第２の導電体１１７、１１８はいずれも第１の導電体１１５と１１６との間を電気的に接続する機能を有する。
【００３６】
第１の導電体１１５、１１６、第２の導電体１１７、１１８にはここでは同一導電性材料が使用されている。例えば、これらの導電体にはＣｕ、Ｃｕ合金、Ａｕ等の導電性に優れた金属箔又は金属膜が使用されている。第１の導電体１１５、１１６、第２の導電体１１７、１１８において、例えばＣｕ箔により構成される場合、その膜厚は例えば２０μｍ−８０μｍに設定されている。また、特に、第１の導電体１１５、１１６においては、ボンダビリティを向上するために、上記金属箔又は金属膜の表面上に例えばＮｉめっき膜を形成した複合膜を使用することができる。
【００３７】
第１の絶縁基材１１１、１１２は、少なくとも電気的絶縁機能を有し、かつ接着機能を有する。一実施例において、第１の絶縁基材１１１、１１２には、積層のときに硬化されておらず、積層後に硬化される、例えば熱硬化型樹脂接着剤を含浸させたガラス繊維クロス、いわゆるプリプレグが使用されている。ガラス繊維クロスには、例えばＳｉＯ2を主成分とし、Ａｌ2Ｏ3、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｒ2Ｏ、Ｂ2Ｏ3等の少なくともいずれかが添加された３μm−１０μm径を有する単糸を数十本から数百本程度束ね、これを平織りしたものである。熱硬化型樹脂接着剤には例えばエポキシ樹脂が使用されている。第１の絶縁基材１１１、１１２の膜厚は例えば１８０μｍ−２２０μｍに設定されている。
【００３８】
第２の絶縁基材１１３は、同様に、少なくとも電気的絶縁機能を有し、かつ接着機能を有する。第２の絶縁基材１１３は、一実施例において、表面上に第２の導電体１１７、裏面上に第２の導電体１１８をそれぞれ接着し、このときに硬化されているので、積層のときには既に硬化されている。第２の絶縁基材１１３には、第１の絶縁基材１１１及び１１２と同様に、例えば熱硬化型樹脂接着剤を含浸させたガラス繊維クロスが使用されている。第２の絶縁基材１１３の膜厚は例えば５０μｍ−７０μｍに設定されている。
【００３９】
なお、特に符号を付けて説明しないが、第１の導電体１１５、第２の導電体１１７、１１８、第１の導電体１１６のそれぞれの間の電気的接続は、第１の絶縁基材１１１、第２の絶縁基材１１３、第１の絶縁基材１１２のそれぞれに配設された接続孔内に埋設された接続孔配線（スルーホール配線又はビア配線）を通じて行われている。この接続孔配線には、電気導電性に優れ、半導体製造過程において製作し易い、例えばＣｕ、Ｃｕ合金、Ａｕ等の金属材料が使用されている。また、一実施例において、基板１１は、第１の絶縁基材１１１、第２の絶縁基材１１３、第１の絶縁基材１１２の３層の絶縁基材と、第１の導電体１１５、第２の導電体１１７、１１８、第１の導電体１１８の４層の導電体とを備えているが、これらの積層数に限定されるものではない。すなわち、基板１１は、１層、２層若しくは４層以上の層数を有する絶縁基材と、１層乃至３層若しくは５層以上の層数を有する導電体とを備えた、単層配線基板又は多層配線基板であってもよい。
【００４０】
このように構成される基板１１には、図２、図３、図４及び図６に示すように、側面１１Ｃの実質的に全域に、基板１１と樹脂封止体１７との密着性に比べて高い密着性を有し、かつ絶縁性を有する樹脂被膜３７が配設されている。ここで、実質的に全域とは、後の製造方法において説明する製作用基板１１００に配設した連結部１１０３を少なくとも除く、基板１１の周囲のほぼ全域並びに基板１１の厚さ方向のほぼ全域という意味で使用されている。結果的に、樹脂被膜３７は、基板１１の第１の絶縁基材１１１の端面から第２の絶縁基材１１３の端面に渡って、更に第２の絶縁基材１１３の端面から第１の絶縁基材１１２の端面に渡って配設されている。基板１１の側面１１Ｃにおいて、第１の絶縁基材１１１と第２の絶縁基材１１３との界面並びに第２の絶縁基材１１３と第１の絶縁基材１１２との界面は樹脂被膜３７によって覆われる。また、樹脂被膜３７は、特に基板１１の側面１１Ｃから離間距離を十分に確保することができない領域には積極的に配設されている。
【００４１】
更に、基板１１の第１の絶縁基材１１１、１１２、第２の絶縁基材１１３のそれぞれの樹脂被膜３７が配設された端面から内部に向かって、特にそれぞれの界面の端面から内部に至る一部には、樹脂被膜３７の一部をこれら絶縁基材に含浸させた含浸領域３７Ａが配設されている。ここでは、前述のように、第１の絶縁基材１１１、１１２、第２の絶縁基材１１３のそれぞれにはガラス繊維クロスが使用されているので、含浸領域３７Ａはガラス繊維クロスに樹脂被膜３７の一部の樹脂を含浸させることにより構成されている。
【００４２】
一実施例において、樹脂被膜３７には、基板１１の特に第１の絶縁基材１１１、１１２、第２の絶縁基材１１３のそれぞれと樹脂封止体１７との密着性を高め、かつ各層の絶縁基材間の接合を主目的として、少なくとも絶縁基材間の界面の一部に含浸させることができる、ポリイミド系樹脂が使用されている。このポリイミド系樹脂は、各層の絶縁基材の端面に塗布した後、例えば１５０℃の温度において１時間の加熱を行い、ポリアミド酸形態として形成される。ポリイミド系樹脂は、絶縁材料として使用する場合、例えば２５０℃〜３５０℃の高温度において２時間〜６時間の加熱を行い硬化させ、ポリイミド形態として形成されるが、ここでは低温度において短時間の加熱を行い、粘度が低い性質を利用して含浸効果が優先されている。
【００４３】
図６において、樹脂被膜３７の基板１１の側面１１Ｃからそれに垂直方向の膜厚ｔ１は例えば１μｍ−５μｍの範囲内に設定されている。このとき、含浸領域３７Ａの基板１１の側面１１Ｃからそれに垂直方向の含浸寸法（含浸幅）ｔ２を、樹脂被膜３７の膜厚ｔ１に比べて大きく、例えば２０μｍ−５０μｍの範囲内に設定することができる。
【００４４】
また、同様の趣旨から、樹脂被膜３７には、例えば耐熱性を有する速硬化型液性エポキシ樹脂を使用することができる。このとき、樹脂被膜３７の膜厚ｔ１は例えば５μｍ−２０μｍの範囲内に設定され、含浸領域３７Ａの含浸寸法ｔ２を例えば１０μｍ−３０μｍの範囲内に設定することができる。更に、樹脂被膜３７にはシロキサン樹脂を使用することができる。なお、後述する樹脂封止体１７にはエポキシ系樹脂が使用されるが、このエポキシ系樹脂はオルソクレゾールノボラックエポキシ系樹脂であり、このエポキシ系樹脂には離型剤が含まれるので、基板１１との間の密着性が弱く、実効的な含浸効果を期待することができない。
【００４５】
基板１１は、一実施例において、必ずしもこの数値に限定されるものではないが、長辺を例えば６０ｍｍ−６２ｍｍに設定し、短辺を例えば４２ｍｍ−４４ｍｍに設定した長方形の平面形状を有する。図４及び図６に示す基板１１の厚さは例えば０．８ｍｍ−１．６ｍｍに設定されている。
【００４６】
［電子部品の構成］
図２及び図４に示すように、基板１１の第１の表面１１Ａ上には、電子部品として、前述の図１において説明したトランジスタ部２、第１のトランス（磁性体）３、コンデンサ４２、４３、ダイオード５、制御部６、第２のトランス（磁性体）７及び温度検出部８等が実装されている。図３及び図４に示すように、基板１１の第２の表面１１Ｂには、前述の図１において説明した電子部品として、例えばコンデンサ４１等が実装されている。
【００４７】
図１、図２及び図４に示すように、トランジスタ部２は、第１のＩＧＦＥＴ２１及びダイオード２３を有する半導体チップを樹脂封止体により封止した半導体装置と、同様に第２のＩＧＦＥＴ２２及びダイオード２４を有する半導体チップを樹脂封止体により封止した半導体装置とを備え、構築されている。トランジスタ部２は、第１の表面１１Ａにおいて、図２中、周辺領域の右下側に配設されている。
【００４８】
コンデンサ４２は例えばコンデンサ本体を樹脂封止体により封止して構成されている。樹脂封止体には一実施例においてガラスエポキシ樹脂を実用的に使用することができる。コンデンサ４２は、目的とする容量値によりその搭載個数は限定されるものではないが、基板１１の第１の表面１１Ａにおいて、図２中、周辺領域の右下側に４個配設されている。コンデンサ４３は例えばコンデンサ本体を樹脂封止体により封止して構成されている。コンデンサ４３は、同様に目的とする容量値によりその搭載個数は限定されるものではないが、基板１１の第１の表面１１Ａにおいて、図２中、周辺領域の左下側に６個配設されている。
【００４９】
また、コンデンサ４１は、前述のコンデンサ４２及び４３と同様に、例えばコンデンサ本体を樹脂封止体により封止して構成されている。コンデンサ４１は、目的とする容量値によりその搭載個数は限定されるものではないが、基板１１の第２の表面１１Ｂにおいて、図３中、周辺領域の左下側に４個配設されている。このコンデンサ４１はコンデンサ４２の配置位置に対向する位置に配置されている。
【００５０】
ダイオード５は例えばダイオード本体具体的にはダイオードチップ（半導体素子）を樹脂封止体により封止して構成されている。ダイオード５は、目的とする整流特性によりその搭載個数は限定されるものではないが、基板１１の第１の表面１１Ａにおいて、図２中、周辺領域の左上側に１個配設されている。
【００５１】
制御部６は、トランジスタ、論理回路、抵抗、容量等、少なくともトランジスタ部２の制御を行う回路を有する半導体チップを樹脂封止体により封止した半導体装置（制御用ＩＣ）６１と、フォトカプラ６２及び６３とを備え、構築されている。制御部６の半導体装置６１は、基板１１の第１の表面１１Ａにおいて、図２中、周辺領域の右上側に配設されている。フォトカプラ６２及び６３は、基板１１の第１の表面１１Ａにおいて、図２中、左上側に配設されている。
【００５２】
温度検出部８は、基板１１の第１の表面１１Ａにおいて、図２中、周辺領域の左上側であって、ダイオード５とフォトカプラ６２及び６３との間に配設されている。この温度検出部８はダイオード５を配設した領域から離間した位置に配設され、温度検出部８自体の熱による破損や誤動作を防止するようになっている。
【００５３】
［磁性体（第１のトランス及び第２のトランス）の構成］
一実施例に係る電子回路装置１において、第１のトランス３並びに第２のトランス７は磁性体詳細には強磁性体により構築されている。第１のトランス３は、図２、図３、図４及び図７に示すように、基板１１の第１の表面１１Ａの中央領域において、開口１５内に挿入されて配設されている。開口１５は、一実施例において、基板１１の第１の表面１１Ａからそれに対向する第２の表面１１Ｂに貫通する貫通穴として構成されている。
【００５４】
図７に示すように、一実施例において第１のトランス３にはシートトランス構造が採用されている。詳細な断面構造の説明は省略するが、第１のトランス３は、一次側巻線３１及び二次側巻線３２を有し、中央部分に貫通穴を有するトランス基板１２と、トランス基板１２の表面１２Ａ（第１のトランス３の表面３Ａ側）、それに対向する裏面１２Ｂ（表面３Ｂ側）及び側面１２Ｃの一部に沿って配設され中央部分の貫通穴１２５にもトロイダルコアの磁心として配設されたコア３３とを備えている。
【００５５】
トランス基板１２は、例えばガラスエポキシ樹脂により構成された絶縁基材１２１と、一次側巻線３１及び二次側巻線３２を構築する例えば導電体１２２とを備えている。この導電体１２２には例えばＣｕ、Ｃｕ合金、Ａｕ等の導電性に優れた材料が使用されている。特に、絶縁基板１２１には、前述の基板１１と同様に熱硬化型樹脂接着剤を含浸させたガラス繊維クロスにより構成することが好ましい。
【００５６】
コア３３は、例えば金属酸化物をセラミックとして燒結したフェライト磁性材により形成された強磁性体である。金属酸化物には、例えば酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ2）を主成分とし、マンガン（Ｍｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）等の金属化合物を混合したものを実用的に使用することができる。また、コア３３は他にアモルファス磁性材料により形成してもよい。コア３３は、磁心３３１Ｃを一体に構成しかつ突出させ、この磁心３３１Ｃを中心としてトランス基板１２の両方の側面１２Ｃに沿って突出し、トランス基板１２の裏面１２Ｂ側に配設された第１のコア（下部コア材）３３１と、第１のコア３３１の磁心３３１Ｃ及び突出した両側に磁気的に接続され、トランス基板１２の表面１２Ａ側に配設された第２のコア（上部コア材）３３２とを備えている。第１のコア３３１の断面形状はE型形状であり、第２のコア３３２の断面形状が板材であってＩ型形状であることから、コア３３はＥ−Ｉ型コア形状を有する。図７中、第１のコア３３１の底面は磁性体の表面３Ｂになり、第２のコア３３２の上面は磁性体の表面３Ａになる。なお、コア３３はＥ−Ｅ型コア形状であってもよい。
【００５７】
第２のトランス７は、第１のトランス３に対して誘導起電力並びに全体のサイズを小さく設定しているが、第１のトランス３の構造と同様にシートトランス構造により構成されている。また、第１のトランス３の基板１１への実装方法と同様に、第２のトランス７は、基板１１に配設された開口１６に挿入された状態において実装されている。
【００５８】
第２のトランス７のコア７３の表面７Ａは第１のトランス３のコア３３の表面３Ａに対応する（双方の表面は同等の方向に存在する表面である）。また、コア７３の表面７Ａに対向する裏面７Ｂはコア３３の表面３Ｂに対応する（双方の表面は同等の方向に存在する表面である）。
【００５９】
［硬化型応力緩和材の構造及び特性］
図２乃至図４に示すように、一実施例に係る電子回路装置１においては、第１のトランス３のコア３３の側面周囲、つまりトランス基板１２の２つの長辺及び２つの短辺に沿う４つの側面１２Ｃに対応しそれぞれに平行な４つの側面にのみその全域に少なくとも硬化型応力緩和材３５が配設されている。ここでは、図４に示すように、コア３３の上面３Ａ並びに下面３Ｂには硬化型応力緩和材３５は配設されていない。硬化型応力緩和材３５の膜厚はコア３３の側面から離れるに従って薄く設定されている。コア３３の側面から最も離れた位置（終端）の硬化型応力緩和材３５の膜厚は実質的にゼロである。第１のトランス３のコア３３の側面に配設された硬化型応力緩和材３５は、第１のトランス３とそれを実装する基板１１との接続領域まで引き延ばされ、この接続領域における応力の減少に寄与する。
【００６０】
一実施例において、硬化型応力緩和材３５には、例えば白色半流動性を有する加熱硬化型接着性液状シリコーンゴム（熱硬化型シリコーン樹脂）が使用されている。この加熱硬化型接着性液状シリコーンゴムは、硬化前、白色半流動性を有し、例えば２３℃の温度において約３．５Ｐａ・ｓ−４．５Ｐａ・ｓの粘度を有する。加熱硬化型接着性液状シリコーンゴムは、コーティング技術、ポッティング技術等を用いて塗布した後、例えば１５０℃、１時間の熱処理を行い硬化される。硬化後において、加熱硬化型接着性液状シリコーンゴムは、白色ゴム状に変化し、例えば２０−２２の硬さ（タイプＡ）を有し、例えば２．０×１０-4／℃−２．２×１０-4／Ｋの線膨張係数を有する。
【００６１】
なお、硬化型応力緩和材３５は熱硬化型シリコーン樹脂に限定されない。第１のトランス３のコア３３に樹脂封止体１７の収縮により発生する応力を減少する材料であれば、紫外線硬化型シリコーン樹脂（ゴム）若しくは室温硬化型シリコーン樹脂（ゴム）、又は熱硬化型、紫外線硬化型、室温硬化型のいずれかのエポキシ樹脂を、硬化型応力緩和材３５として使用することができる。硬化型でない例えばゲル状の樹脂はトランスファモールド法を用いた樹脂封止体１７の製造工程において流出してしまい、コア３３の側面にゲル状の樹脂を確実に付着させることは難しい。
【００６２】
［リードの構造］
図２乃至図５に示すように、基板１１の長辺に沿った一側面（図２中及び図３中下側側面、図５中左側側面）にはリード（外部端子）１８０−１８９が配列され、一側面に対向する他の一側面（図２中及び図３中上側側面、図５中右側側面）にはリード１９０−１９３が配列されている。これらのリード１８０−１９３において、樹脂封止体１７内の部分はインナー部であり、樹脂封止体１７外に突出した部分はアウター部である。
【００６３】
リード１８０は直流電圧端子ＤＣＩＮとして使用される。リード１８１は切換信号端子ＯＮ／ＯＦＦとして使用される。リード１８２は入力端子Ｖin+として使用される。リード１８３は入力端子Ｖin-として使用される。リード１８４は出力端子Ｖout-として使用される。リード１８５は負極のリモートセンシング端子Ｖs-として使用される。リード１８６は空き端子ＮＣである。リード１８７は出力電圧調整端子ＴＲＭとして使用される。リード１８８は正極のリモートセンシング端子Ｖs+として使用される。リード１８９は出力端子Ｖout-として使用される。空き端子ＮＣとして使用されるリード１８６は一実施例において放熱経路としての機能を有する。
【００６４】
また、リード１９０−１９３は空き端子ＮＣである。この空き端子ＮＣとして使用されるリード１９０−１９３は同様に放熱経路としての機能を有する。
【００６５】
リード１８０−１９３は電気伝導性に優れた例えばＣｕ又はＣｕ合金により構成されている。この導電性材料は、熱抵抗も小さく、熱伝導性にも優れている。リード１８０−１９３の厚さは例えば０．３ｍｍ−０．５ｍｍに設定されている。
【００６６】
リード１８０−１９３は符号は付けないが基板１１に配設された端子に接着層を介して電気的かつ機械的に接続されている。この接着層には、熱抵抗が小さく、熱伝導性に優れた例えば半田、ペースト等を使用することができる。半田としては例えばＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田を実用的に使用することができる。また、ペーストには例えば導電性ペーストとして用いられるＡｇペーストを実用的に使用することができる。
【００６７】
［応力緩衝体の構造］
図３乃至図５に示すように、応力緩衝体９１は、その表面９１Ａ（図４中、上側表面）に接着層４を介在して第１のトランス３のコア３３の第１のコア３３１の下面３Ｂを接着し、第１のトランス３に取り付けられている。この応力緩衝体９１は、例えば製造過程においてトランスファモールド法を用いて電子回路装置１の樹脂封止体１７を成形した直後の温度収縮に伴い第１のトランス３のコア（磁性体）３３に与える応力を、応力緩衝体９１の剛性によって減少する機能を有する。すなわち、応力緩衝体９１は、樹脂封止体１７の熱収縮に伴う圧縮応力に反発する機能を有し、実効的にコア３３に加わる応力を減少する。また、応力緩衝体９１は、電子回路装置１の製品として完成した後の実稼働における温度上昇並びに温度下降の温度サイクルによって生じると樹脂封止体１７の熱膨張並びに熱収縮に伴うコア３３に与える応力を減少する機能を有する。
【００６８】
このようなコア３３に与える応力を極力減少し、かつ電子回路装置１の薄型化並びに小型化を図るために、応力緩衝体９１は、表面９１Ａのサイズをそれに対向するコア３３の下面３Ｂのサイズに比べて出来る限り大きく設定している。応力緩衝体９１のサイズが大きい方が樹脂封止体１７の割合に対する応力緩衝体９１の割合が多くなるので、応力緩衝体９１によってコア３３に加わる応力を確実に減少することができる。また、換言すれば、樹脂封止体１７の割合が少なくなるので、応力の発生要因そのものを減少することができる。また、応力緩衝体９１は、特に薄型化される樹脂封止体１７の機械的強度を向上することができる。
【００６９】
応力緩衝体９１は金属製板材により構成され、この金属製板材には、樹脂封止体１７に比べて高い適度な剛性を有し、樹脂封止体１７に比べて遙かに熱伝導性に優れ、更にコア３３の線膨張係数に近い、例えばＣｕ（線膨張係数：１．７×１０-6）板又はＣｕ合金板を使用することが好ましい。このＣｕ板又はＣｕ合金板は、そのまま（無垢状態）でも使用可能であるが、表面に例えばＮｉ膜等のめっき膜を形成してもよい。
【００７０】
図４に示すように、接着層４は、第１のトランス３と応力緩衝体９１とを機械的に装着する機能に加えて、双方の間を電気的に絶縁する機能を備えている。この接着層４には、一実施例において、例えばガラス繊維クロスに熱硬化型接着剤を含浸させたプリプレグが使用される。なお、ガラス繊維クロスに熱硬化型接着剤を含浸させたプリプレグに代えて、接着層４には例えば熱硬化性接着剤を両面に塗布したガラス繊維クロスを使用することができる。
【００７１】
［樹脂封止体の構造］
図２乃至図５に示すように、一実施例に係る電子回路装置１においては、前述のように複数の電子部品を実装した基板１１が樹脂封止体１７により気密封止されている。樹脂封止体１７はトランスファモールド法により成形されている。一実施例に係る電子回路装置１は、ＤＣ−ＤＣコンバータを１つの部品としてフルモールド化されたものである。前述のように、樹脂封止体１７には離型剤が含まれるオルソクレゾールノボラックエポキシ系樹脂が使用されている。
【００７２】
一実施例に係る電子回路装置１においては、基板１１の側面１２Ｃに前述のように樹脂被膜３７が配設されているので、基板１１の側面１２Ｃと樹脂封止体１７との密着性が改善されている。更に、基板１１の第１の絶縁基材１１１と第２の絶縁基材１１３との界面及び第２の絶縁基材１１３と第２の絶縁基材１１２との界面の一部に、樹脂被膜３７の一部を含浸させた含浸領域３７Ａが生成されているので、界面における接着力が改善されている。この一実施例に係る電子回路装置１においては、高温高湿バイアス試験を実施し、試験開始から１５００時間を経過しても、電気的信頼性を損なう結果は得られなかった。試験条件は、温度８５℃、湿度８５％、印加される直流電圧５００Ｖである。すなわち、基板１１と樹脂封止体１７との密着性の劣化に基づく水分の浸入、基板１１の上下絶縁基材間の界面の水分の浸入等によって生成されたエレクトロマイグレーションに起因する短絡経路の発生がみられず、近接した導電体間や上下導電体間に短絡が発生することを防止することができた。
【００７３】
［基板の製造方法］
前述の基板１２は以下の製造方法を用いて製作されている。
【００７４】
まず最初に、図８に示すように、複数の基板１１を一度に製作するための製作用基板１１００が製作される。製作用基板１１００は、前述の図６に示すように、下層から上層に向かって、第１の絶縁基材１１２、第２の絶縁基材１１３、第１の絶縁基材１１１のそれぞれを順次積層して形成されたものである。第１の絶縁基材１１１の表面上には第１の導電体１１５が接着され、第２の絶縁基材１１３の両面上には第２の導電体１１７及び１１８が接着され、第１の絶縁基材１１２の表面上には第１の導電体１１６が接着されている。
【００７５】
この製作個数に限定されるものではないが、一実施例において、製作用基板１１００には、一方向に５個の基板形成領域１１０１が配列されている。１つの基板形成領域１１０１は１つの基板１１に相当し、最終的には１つの製作用基板１１００から合計５個の基板１１が製作される。
【００７６】
図９に示すように、製作用基板１１００のそれぞれの基板形成領域１１０１に第１のトランス３を挿入する開口１５、第２のトランス７を挿入する開口１６が形成されるとともに、基板形成領域１１０１間の周囲の一部を連結部１１０３として残して周囲の他部にスリット１１０２が形成される。
【００７７】
スリット１１０２は、ここでは製作用基板１１００の表面からそれに対向する裏面に貫通するスリットであり、主に側面１１Ｃを露出させここに樹脂被膜３７を形成するために製作される。スリット１１０２は、各層の導電体から基板形成領域１１０１間までの離間寸法を十分に確保することができない領域、つまり上下に積層される導電体間の短絡経路が短い領域に配設されている。スリット１１０２の形成方法は特に限定されるものではないが、ここではスリット１１０２はルータを用いた機械加工によって形成されている。また、ここでは、スリット１１０２、開口１５、１６のそれぞれを形成する工程は同一製造工程であるが、別の製造工程を用いて双方を形成することができる。
【００７８】
連結部１１０３は、基板形成領域１１０１間を相互に連結し、同一製造工程において製作用基板１１００のすべての基板形成領域１１０１に樹脂被膜３７を形成することができる機能を有する。連結部１１０３は、各層の導電体から基板形成領域１１０１間までの離間寸法を十分に確保することができる領域、つまり上下に積層される導電体間の短絡経路が長い領域に配設されている。連結部１１０３は１つの基板形成領域１１０１に対して３カ所以上配設されていれば、製造過程中に発生する応力に対する機械的強度を確保することができる。
【００７９】
図１０に示すように、少なくとも製作用基板１１００の少なくともスリット１１０２の内壁に相当する側面１１Ｃに樹脂被膜３７が形成される。ここでは、樹脂被膜３７には前述のようにポリイミド系樹脂が使用される。ポリイミド系樹脂は、ポッティング法を用いて塗布（コーティング）を行うか、フォトレジスト技術によって製作したマスクを用いて選択的に形成するか、又は刷毛塗りによって塗布を行う。ポリイミド系樹脂は、前述の条件を用いて側面１１Ｃに形成することにより、図６に示すように樹脂被膜３７として形成されるとともに、一部を各層の絶縁基材に含浸させて含浸領域３７Ａを形成する。
【００８０】
引き続き、製作用基板１１００のそれぞれの基板形成領域１１０１間、つまりスリット１１０２の中心部分並びに連結部１１０３を切断し、製作用基板１１００から個々に個片化された複数の基板１１が製作される。切断には例えばダイシングカッタが使用され、機械的加工を用いて切断が行われる。
【００８１】
［電子回路装置の特徴］
このように構成される一実施例に係る電子回路装置１においては、基板１１の側面１１Ｃに樹脂被膜３７を配設し、基板１１と樹脂封止体１７との密着性を向上するとともに、基板１１の側面１１Ｃ部分に樹脂被膜３７の一部を含浸させた含浸領域３７Ａを配設したので、薄型化並びに小型化を実現しつつ、水分の浸入等に起因するエレクトロマイグレーションによる導電体間の短絡を防止することができ、電気的信頼性を向上することができる。
【００８２】
更に、電子回路装置１の製造方法においては、基板１１の側面１１Ｃに樹脂被膜３７を形成し、この樹脂被膜３７の一部を絶縁基材に含浸させて含浸領域３７Ａを形成することができるので、簡易な方法によって電気的特性を向上することができる。
【００８３】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明を一実施例及び実施例２によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものでない。本発明は様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術に適用することができる。
【００８４】
例えば、本発明は、電子回路装置１としてＤＣ−ＤＣコンバータに限定されるものではなく、ＤＣ−ＤＣコンバータとその前段にそれとともに電源モジュールを構築する高周波対策用力率改善（ＰＦＣ：Power Factor Correction）回路を電子回路装置１としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明は、薄型化並びに小型化を実現しつつ、基板と樹脂封止体との密着性を向上し、エレクトロマイグレーションに起因する導電体間の短絡を防止することができ、電気的信頼性を向上することができる電子回路装置及びその製造方法に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００８６】
１…電子回路装置
１１…基板
１２…トランス基板
１１１、１１２…第１の絶縁基材
１１３…第２の絶縁基材
１１５、１１６…第１の導電体
１１７、１１８…第２の導電体
１１００…製作用基板
１１０１…基板形成領域
１１０２…スリット
１１０３…連結部
１７…樹脂封止体
１８０−１９３、１８００−１８０８、１９００−１９０３…リード
２…トランジスタ部
２１…第１のＩＧＦＥＴ
２２…第２のＩＧＦＥＴ
３…第１のトランス
３３…コア
３７…樹脂被膜
３７Ａ…含浸領域
４…接着層
４１−４３…コンデンサ
５…ダイオード
６…制御部
７…第２のトランス
８…温度検出部
９１…応力緩衝体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基材に導電体が配設された基板と、
前記基板上に配設された電子部品と、
前記基板及び前記電子部品を覆う樹脂封止体と、
前記基板の端面と前記樹脂封止体との間に配設され、前記基板と前記樹脂封止体との密着性に比べて高い密着性を有する樹脂被膜と、
を備えたことを特徴とする電子回路装置。
【請求項２】
前記基板は前記絶縁基材と前記導電体とを交互に複数積層した多層構造を有し、前記樹脂被膜は前記絶縁基板の端面からそれに積層される他の前記絶縁基板の端面に渡って配設されていることを特徴とする請求項１に記載の電子回路装置。
【請求項３】
前記基板の前記絶縁基材は熱硬化型樹脂接着剤を含浸させたガラス繊維クロスにより構成され、前記樹脂被膜は、その一部を前記ガラス繊維クロスに含浸させ、前記絶縁基板間の界面の一部に含浸領域を構成していることを特徴とする請求項２に記載の電子回路装置。
【請求項４】
前記樹脂被膜の前記絶縁基材の端面上の膜厚寸法に対して、前記樹脂被膜の前記絶縁基材の端面から前記界面の一部に至る含浸寸法が大きいことを特徴とする請求項３に記載の電子回路装置。
【請求項５】
樹脂封止体はオルソクレゾールノボラックエポキシ樹脂により構成され、前記樹脂被膜は、ポリイミド樹脂、速硬化型液性エポキシ樹脂、シロキシサン樹脂のいずれか１つにより構成されていることを特徴とする請求項３に記載の電子回路装置。
【請求項６】
絶縁基材に導電体を有し、複数の基板形成領域が規則的に配列された製作用基板を形成する工程と、
前記製作用基板において前記基板形成領域間の一部に前記絶縁基材の端面の少なくとも一部が露出するスリットを形成する工程と、
前記製作用基板において前記スリット内壁面の前記絶縁基材の端面に絶縁性を有する樹脂被膜を形成する工程と、
前記製作用基板において前記基板形成領域間の他の一部を切断し、前記製作用基板の切断された基板形成領域から複数の基板を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする電子回路装置の製造方法。
【請求項１】
絶縁基材に導電体が配設された基板と、
前記基板上に配設された電子部品と、
前記基板及び前記電子部品を覆う樹脂封止体と、
前記基板の端面と前記樹脂封止体との間に配設され、前記基板と前記樹脂封止体との密着性に比べて高い密着性を有する樹脂被膜と、
を備えたことを特徴とする電子回路装置。
【請求項２】
前記基板は前記絶縁基材と前記導電体とを交互に複数積層した多層構造を有し、前記樹脂被膜は前記絶縁基板の端面からそれに積層される他の前記絶縁基板の端面に渡って配設されていることを特徴とする請求項１に記載の電子回路装置。
【請求項３】
前記基板の前記絶縁基材は熱硬化型樹脂接着剤を含浸させたガラス繊維クロスにより構成され、前記樹脂被膜は、その一部を前記ガラス繊維クロスに含浸させ、前記絶縁基板間の界面の一部に含浸領域を構成していることを特徴とする請求項２に記載の電子回路装置。
【請求項４】
前記樹脂被膜の前記絶縁基材の端面上の膜厚寸法に対して、前記樹脂被膜の前記絶縁基材の端面から前記界面の一部に至る含浸寸法が大きいことを特徴とする請求項３に記載の電子回路装置。
【請求項５】
樹脂封止体はオルソクレゾールノボラックエポキシ樹脂により構成され、前記樹脂被膜は、ポリイミド樹脂、速硬化型液性エポキシ樹脂、シロキシサン樹脂のいずれか１つにより構成されていることを特徴とする請求項３に記載の電子回路装置。
【請求項６】
絶縁基材に導電体を有し、複数の基板形成領域が規則的に配列された製作用基板を形成する工程と、
前記製作用基板において前記基板形成領域間の一部に前記絶縁基材の端面の少なくとも一部が露出するスリットを形成する工程と、
前記製作用基板において前記スリット内壁面の前記絶縁基材の端面に絶縁性を有する樹脂被膜を形成する工程と、
前記製作用基板において前記基板形成領域間の他の一部を切断し、前記製作用基板の切断された基板形成領域から複数の基板を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする電子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１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−７９７６０（Ｐ２０１２−７９７６０Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２０９３９（Ｐ２０１０−２２０９３９）
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００１０６２７６）サンケン電気株式会社 (982)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００１０６２７６）サンケン電気株式会社 (982)
【Ｆターム（参考）】
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