電子機器及びその製造方法
【課題】基板に搭載された電子部品をケース内に配すると共に樹脂で封止した構成の電子機器において、小型化・薄型化を図ると同時に、製造効率の向上も図ることができるようにする。
【解決手段】厚さ方向に開口する開口部２１を有するケース３と、その底壁部２３に対向配置されて開口部２１を覆う基板７と、ケース３及び基板７によって画成される内部空間Ｖ１に充填される封止樹脂と、を備え、基板７に、その厚さ方向に貫通して封止樹脂を内部空間Ｖ１に充填するための注入口４７が形成され、底壁部２３が、基板７に対向して基板７からの距離が相互に異なる２つの底面２３ａ，２３ｂと、これら２つの底面２３ａ，２３ｂを連結する段差面２３ｃとを有し、該段差面２３ｃが、内部空間Ｖ１側に突出するように凸曲面に形成され、注入口４７が、ケース３の厚さ方向に沿って凸曲面に対向配置されている電子機器１を提供する。
【解決手段】厚さ方向に開口する開口部２１を有するケース３と、その底壁部２３に対向配置されて開口部２１を覆う基板７と、ケース３及び基板７によって画成される内部空間Ｖ１に充填される封止樹脂と、を備え、基板７に、その厚さ方向に貫通して封止樹脂を内部空間Ｖ１に充填するための注入口４７が形成され、底壁部２３が、基板７に対向して基板７からの距離が相互に異なる２つの底面２３ａ，２３ｂと、これら２つの底面２３ａ，２３ｂを連結する段差面２３ｃとを有し、該段差面２３ｃが、内部空間Ｖ１側に突出するように凸曲面に形成され、注入口４７が、ケース３の厚さ方向に沿って凸曲面に対向配置されている電子機器１を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板に搭載された電子部品をケース内に配すると共に樹脂で封止した構成の電子機器及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子機器には、例えば図７に示すように、基板５１の面方向が当該基板５１の挿入方向に一致するように、基板５１がケース３３の開口部５５に挿入され、さらに、ケース３３内に樹脂５７を充填して基板５１を樹脂封止したものがある（特許文献１参照）。
また、従来の電子機器には、例えば図８に示すように、開口部６５を有するケース（筐体）６３の底壁部に対して基板６１の面が対向配置されるように、また、ケース６３の開口部６５を覆うように基板６１を配置したものがある（特許文献２参照）。この種の電子機器では、ケース６３と基板６１とで画成される内部空間に樹脂を充填することで、特許文献１に記載の電子機器よりも薄く形成できる利点を有する。
【特許文献１】特開２００１−２３７５５７号公報
【特許文献２】特開平１１−１０３１７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の電子機器では、高温状態になるとケース３３内の樹脂５７が膨張し、その応力はケース３３の底面から開口部５５に向けて、すなわち基板５１の面方向に強く作用するため、樹脂封止された電子部品に大きな応力がかかる、という問題がある。
一方、特許文献２に記載されている電子機器では、ケース６３の開口部６５を覆うように基板６１が配置されているため、ケース６３内の樹脂が高温状態となって膨張しても、その応力は基板６１の厚さ方向に作用することから、当該応力が電子部品にかかることを抑制できる。
【０００４】
ところで、特許文献２のようにケース６３と基板６１とで内部空間を形成する構成の電子機器においては、電子部品の高さ寸法に応じて基板６１に対向するケース３３の底壁部に段差を形成することで、内部空間の容積を小さくして電子機器の小型化・薄型化を図ることが考えられている。
しかしながら、従来では、このような構造の電子機器における最適な樹脂の充填手法が提案されておらず、無策に樹脂を充填すると封止樹脂中にボイドが発生しやすい、という問題がある。このため、実際には時間をかけてゆっくりと樹脂を流し込まざるを得ず、電子機器の製造効率向上を図ることができない、という問題がある。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであって、電子機器の小型化・薄型化を図ると同時に、製造効率の向上も図ることができる電子機器及びその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題を解決するために、本発明の電子機器は、厚さ方向に開口する開口部を有するケースと、前記ケースの底壁部に対向配置されて前記開口部を覆う基板と、前記ケース及び前記基板によって画成される内部空間に充填される封止樹脂と、を備え、前記基板に、その厚さ方向に貫通して前記封止樹脂を前記内部空間に充填するための注入口が形成され、前記底壁部が、前記基板に対向して当該基板からの距離が相互に異なる２つの底面と、これら２つの底面を連結する段差面とを有し、該段差面が、前記内部空間側に突出するように凸曲面に形成され、前記注入口が、前記厚さ方向に沿って前記凸曲面に対向配置されていることを特徴としている。
【０００７】
この電子機器を製造する際には、例えば、基板によりケースの開口部を覆った状態において、封止樹脂となる液状の樹脂を基板の注入口から凸曲面に向けて注入すればよい。この際、注入された樹脂は、凸曲面によって基板までの距離が長い方の底面（第１底面）側の内部空間に導かれ、この第１底面側の内部空間に樹脂が充填される。そして、第１底面側の内部空間に注入された樹脂の液面が底壁部の第２底面（基板までの距離が短い方の底面）と同じ高さになると、凸曲面は樹脂によって覆い隠されるため、第１底面及び第２底面の両方に樹脂が注入されていくことになる。したがって、内部空間に対する樹脂の充填に偏りが生じることを防いで、封止樹脂中にボイドが発生することを防止できる。
【０００８】
そして、前記電子機器において、前記注入口を前記基板の面方向の周縁から最も離れた位置に形成した場合には、樹脂の充填に偏りが生じることを抑制し、内部空間が樹脂で満たされる前に基板の面方向の周縁とケースとの隙間から外部に漏れ出ることを防止することができる。
【０００９】
また、前記電子機器において、前記凸曲面を円弧状に形成した場合には、第２底面側と第１底面との間で凸曲面の傾斜角度の変化が一定となるため、樹脂を第１底面側の内部空間に滑らかに導くことができる。
【００１０】
さらに、前記電子機器において、前記凸曲面の曲率半径の最小値が、前記基板の注入口から注入されて前記封止樹脂となる液状の樹脂の粘度が高くなる程、大きくなるように設定されることで、樹脂の粘度が高くなる程２つの底面の配列方向に沿う凸曲面の長さ寸法が延びるため、粘度の高い樹脂でも確実に第１底面側の内部空間に導くことができる。また、粘度の低い樹脂を注入する場合には、曲率半径が小さくても樹脂を十分に第１底面側の内部空間に導くことができる。そして、曲率半径を小さくすると、前記配列方向に沿う凸曲面の長さ寸法を短く設定することができるため、電子機器の小型化を図ることもできる。
【００１１】
そして、前記電子機器を製造する本発明の製造方法は、前記基板により前記ケースの開口部を覆った状態において、前記封止樹脂となる液状の樹脂を、前記基板の注入口から前記凸曲面に向けて注入することを特徴とする。
この発明に係る電子機器の製造方法によれば、前述したように、樹脂が凸曲面によって底壁部の第１底面側に導かれるため、第１底面側の内部空間に樹脂を充填することができる。なお、第１底面側の内部空間に注入された樹脂の液面が底壁部の第２底面と同じ高さになると、凸曲面は樹脂によって覆い隠されるため、第１底面及び第２底面の両方に樹脂が注入されていくことになる。したがって、内部空間に対する樹脂の充填に偏りが生じることを防いで、封止樹脂中にボイドが発生することを防止できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、基板に対向するケースの底壁部に段差を形成することで、基板に搭載される電子部品の高さ寸法に合わせた内部空間を設計することが可能となるため、電子機器の小型化・薄型化を図ることができる。
そして、電子機器の製造に際して内部空間に注入される樹脂は、第１底面側の内部空間に注入された樹脂の液面が第２底面と同じ高さになるまで、凸曲面によって第１底面側の内部空間に導かれるため、樹脂の注入速度を低く設定しなくても、封止樹脂中にボイドが発生することを防止できる。すなわち、ボイドの発生を防止しながら、電子機器の製造効率向上を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図１〜３に示すように、この実施形態に係る電子機器１は、ケース３と、ケース３内に収容される複数の電子部品５Ａ，５Ｂを搭載した基板７と、を備えている。
ケース３は、電子部品５Ａ，５Ｂと電気的に接続される複数の端子１１を備えた１次部材としてのコネクタ部１３と、電子部品５Ａ，５Ｂを収容する２次部材としての収容部１５とから構成されており、これらは樹脂を用いた多重成形によって一体に成形されている。
【００１４】
収容部１５は、その厚さ方向に開口する開口部２１を有する平面視略矩形の箱状に形成されている。基板７は、この収容部１５の底壁部２３に対向配置されるように開口部２１を覆っている。具体的に説明すると、収容部１５の側壁２５の内面には複数の台座２７が形成されており、これら台座２７上に基板７を配置することで、基板７が底壁部２３との間に隙間を有した状態で配置されることになる。すなわち、収容部１５及び基板７によって内部空間Ｖ１が画成されることになる。
なお、基板７は開口部２１の大半を覆うように配置されているが、基板７の搭載面７ａの周縁と収容部１５の側壁２５との間には微小な隙間が形成されているため、開口部２１は完全には塞がれていない。
【００１５】
複数の電子部品５Ａ，５Ｂは、収容部１５の底壁部２３に対向する基板７の搭載面７ａに搭載されており、上述のように基板７を配置することで内部空間Ｖ１に配される。そして、これら複数の電子部品５Ａ，５Ｂは互いに異なる高さ寸法を有しており、収容部１５の底壁部２３は相互に異なる電子部品５Ａ，５Ｂの高さ寸法に対応するように形成されている。
すなわち、収容部１５の底壁部２３は、基板７に対向して基板７からの距離が相互に異なる２つの底面２３ａ，２３ｂと、これら２つの底面２３ａ，２３ｂを連結する段差面２３ｃとを有している。これら２つの底面２３ａ，２３ｂ及び段差面２３ｃは、収容部１５及びコネクタ部１３の配列方向に沿って並べて配置されており、それぞれ配列方向の直交方向に延びるように形成されている。
そして、搭載面７ａからの高さ寸法が大きい第１電子部品５Ａは、基板７までの距離が長い方の底面２３ａ（以下、第１底面２３ａと呼ぶ）に対向するように配され、搭載面７ａからの高さ寸法が小さい第２電子部品５Ｂは、基板７までの距離が短い方の底面２３ｂ（以下、第２底面２３ｂと呼ぶ）に対向するように配されている。
【００１６】
また、段差面２３ｃは、内部空間Ｖ１側に突出する凸曲面（以下、段差面及び凸曲面は共に符号２３ｃで示す）に形成されており、具体的には曲率半径Ｒが一定の円弧状に形成されている（図４参照）。この凸曲面２３ｃは、第２底面２３ｂよりも上方には突出しないように、また、第１底面２３ａの上方に張り出さないように形成されている。すなわち、第２底面２３ｂに対する凸曲面２３ｃの開き角度は１８０°以上に設定されていればよく、また、第１底面２３ａに対する凸曲面２３ｃの開き角度は９０°以上に設定されていればよい。なお、図示例においては、第２底面２３ｂに対する凸曲面２３ｃの開き角度が１８０°に設定されている。
【００１７】
さらに、底壁部２３をなす第１底面２３ａは、コネクタ部１３側に位置して収容部１５の厚さ方向に直交する平坦面２３ｄ、及び、平坦面２３ｄと凸曲面２３ｃとの間に位置して凸曲面２３ｃ側から平坦面２３ｄに向けて下方に傾斜する傾斜面２３ｅを有している。なお、この傾斜面２３ｅは、凸曲面２３ｃの最大傾斜角度よりも十分に小さい緩やかな傾斜角度に設定されている。
なお、底壁部２３は、これら２つの底面２３ａ，２３ｂ及び段差面２３ｃに倣った形状に形成されている、すなわち、底壁部２３の厚さ寸法は２つの底面２３ａ，２３ｂ及び段差面２３ｃにわたってほぼ同一に形成されており、第２底面２３ｂにおける収容部１５の厚さ寸法が、第１底面２３ａにおける厚さ寸法よりも薄く形成されている。また、凸曲面２３ｃにおける底壁部２３の外面は収容部１５の外側から窪むように形成されている。このように底壁部２３を構成することで収容部１５の薄型化が図られている。
【００１８】
また、収容部１５の第１底面２３ａに隣接する側壁２５Ａには、後述するコネクタ部１３のインナーハウジング３５を設けるための開口孔２９が形成されており、この側壁２５Ａの外面には、収容部１５の外側に突出する端子１１を囲む筒状のアウターハウジング３１が一体に成形されている。
このように構成することで、アウターハウジング３１に外力が加わった際に、その応力を収容部１５へ分散することができるため、アウターハウジング３１と収容部１５とを個別に製造して組み合わせる構造と比較して、前述した外力による影響を低減することができる。
【００１９】
コネクタ部１３は、複数の端子１１と、断面Ｌ字状に形成されて多重成形によって収容部１５と一体に成形されるインナーハウジング３５を備えており、複数の端子１１は、このインナーハウジング３５によって保持されている。
インナーハウジング３５の一方の壁部３７は、収容部１５の開口孔２９を塞ぐように配置されており、他方の壁部３８は収容部１５の第１底面２３ａに密着するように配置されている。このようにインナーハウジング３５を形成・配置することで、収容部１５の開口孔２９が軸となるようにコネクタ部１３に斜め上方から外力が加わっても、その外力を他方の壁部３８との密着によって収容部１５の第１底面２３ａに分散させることができる。
【００２０】
また、インナーハウジング３５は、Ｌ字状の内角がトラス状に補強されており、これによってＬ字形状の安定化が図られている。さらに、インナーハウジング３５の一方の壁部３７の先端部には、収容部１５の側壁２５Ａに係合する突起３９が形成されている。なお、図示はしていないが、他方の壁部３８には、収容部１５の底壁部２３に係合する突出部が形成されている。これら突起３９及び突出部により、インナーハウジング３５を収容部１５に対して強固に固定することが可能となる。
【００２１】
そして、インナーハウジング３５の一方の壁部３７には、その外面からアウターハウジング３１側に突出する柱状のシール部４１が複数形成されており、各シール部４１及び一方の壁部３７にわたって貫通して端子１１を圧入によって挿通させる圧入孔４３が形成されている。これら複数の圧入孔４３は所定の間隔で整列されている。各端子１１は柱状のシール部４１に形成された圧入孔４３に圧入されているため、圧入孔４３は端子１１によって塞がれることになる。これにより、端子１１を伝う液体の侵入をシール部４１において防止することができ、防水機能を確保することができる。
【００２２】
各端子１１は、従前から使用されている導電性材料によって形成されており、インナーハウジング３５に対する挿抜に耐え得る強度を有している。また、各端子１１は、一方の壁部３７を貫くようにアウターハウジング３１の内側から収容部１５内に延びると共に収容部１５内において屈曲されてＬ字状に形成されている。そして、各端子１１の一端はアウターハウジング３１内に配され、他端は収容部１５の開口部２１に向けられている。
【００２３】
一方、基板７には、端子１１の他端を個別に挿通させる小径の接続孔４５が複数形成されており、端子１１の他端は接続孔４５に嵌められるように挿通された状態で、基板７に半田接続されている。なお、端子１１と基板７との半田接続は、搭載面７ａとは反対側に位置する基板７の裏面７ｂにおいて行われる。このように端子１１と基板７とを接続することで、電子部品５Ａ，５Ｂと端子１１とが相互に電気接続されることになる。
【００２４】
また、この電子機器１は、収容部１５及び基板７によって画成される内部空間Ｖ１に封止樹脂（不図示）を充填して構成される。したがって、内部空間Ｖ１内に位置する電子部品５Ａ，５Ｂや端子１１はこの封止樹脂内に埋設され、また、基板７の搭載面７ａが封止樹脂によって覆われることになる。
そして、基板７には、その厚さ方向に貫通して前述の封止樹脂を内部空間Ｖ１に充填するための注入口４７が形成されている。この注入口４７は、収容部１５の厚さ方向に沿って凸曲面２３ｃに対向するように配置されている。具体的には、図４に示すように、注入口４７の中心軸線Ｏ１に対する凸曲面２３ｃの接線Ｔ１の傾斜角度θが４５°となる凸曲面２３ｃの位置に注入口４７の中心軸線Ｏ１が交差するように、注入口４７と凸曲面２３ｃとの相対位置が設定されている。なお、本実施形態において、注入口４７は平面視円形状に形成されており（図１参照）、その中心軸線Ｏ１は収容部１５の厚さ方向に延びる線とされている。
また、注入口４７は、図１に示すように、凸曲面２３ｃのうち基板７の面方向の周縁から最も離れた部分に対向するように形成されている。なお、図示例においては、注入口４７が基板７の面方向の略中央に形成されているが、少なくとも平面視で凸曲面２３ｃが延びる方向の中間位置に対向する位置に配置されていればよい。
【００２５】
以上のように構成された電子機器１を製造する際には、はじめに、所定の金型内に樹脂材料を供給してインナーハウジング３５を成形する（コネクタ部成形工程）。なお、インナーハウジング３５に使用する樹脂材料としては、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等のように防水性や端子１１の挿抜に耐え得る強度及び寸法精度を得ることが可能な特性を有していることが好ましい。
その後、インナーハウジング３５に形成された複数の圧入孔４３に、複数の端子１１の一端側を圧入によって挿通させる（端子取付工程）。以上によって、多重成形における１次部材としてのコネクタ部１３の製造が終了する。
【００２６】
次いで、収容部１５を成形するための金型内にコネクタ部１３を配置し、この金型内に樹脂材料を供給する（収容部成形工程）。これにより、多重成形における２次部材としての収容部１５が成形される。ここで、収容部１５に使用する樹脂材料としては、ＰＢＴ等のように防水性や外力による変形、あるいは、油脂等に対する耐性等の特性を有することが好ましい。
なお、コネクタ部１３を金型内に配置する際には、コネクタ部１３の一方の壁部３７が収容部１５の開口孔２９に嵌合するように、また、他方の壁部３８が収容部１５の底壁部２３に係合するように、金型に対するコネクタ部１３の位置調整が図られる。さらに詳述すれば、コネクタ部１３を金型内に配置する際には、収容部１５の側壁２５をなす樹脂材料が一方の壁部３７に形成された突起３９を取り囲むことができるように、また、収容部１５の底壁部２３をなす樹脂材料が他方の壁部３８に形成された突出部（不図示）を取り囲むことができるように、金型に対するコネクタ部１３の位置調整が図られる。
以上により、収容部１５及びコネクタ部１３からなるケース３の製造が終了する。
【００２７】
また、ケース３の製造と同時あるいは前後に、基板７に接続孔４５及び注入口４７を形成しておき、さらに、種々の電子部品５Ａ，５Ｂを基板７の搭載面７ａに搭載しておく。そして、基板７によって収容部１５の開口部２１が覆われるように、基板７を収容部１５の台座２７上に配置する（基板配置工程）。その後、基板７と各端子１１の他端とを半田接続することで、収容部１５に対する基板７の取り付けが終了する。
最後に、基板７の注入口４７から内部空間Ｖ１に封止樹脂となる液状の樹脂を注入し（樹脂注入工程）、この樹脂が硬化して封止樹脂となることで、電子機器１の製造が完了する。
【００２８】
なお、樹脂注入工程においては、基板７が収容部１５よりも鉛直方向上側に位置するようにケース３を配置する。この状態において、図５に示すように、注入口４７から凸曲面２３ｃに向けて液状の樹脂を注入すると、樹脂は凸曲面２３ｃによって第１底面２３ａ側の内部空間Ｖ１に導かれる。ここで、凸曲面２３ｃは円弧状に形成されており、これによって第２底面２３ｂ側と第１底面２３ａとの間で凸曲面２３ｃの傾斜角度の変化が一定となるため、樹脂を第１底面２３ａ側の内部空間Ｖ１に滑らかに導くことができる。
この結果、樹脂は第１底面２３ａ側の内部空間Ｖ１に充填されることになる。そして、第１底面２３ａ側の内部空間Ｖ１に注入された樹脂の液面が第２底面２３ｂと同じ高さになると、凸曲面２３ｃが樹脂によって覆い隠されるため、第１底面２３ａ及び第２底面２３ｂの両方に樹脂が注入されていくことになる。
【００２９】
次に、樹脂注入工程について行った実験とその結果について説明する。
この実験においては、第１底面２３ａの平坦面２３ｄに対する第２底面２３ｂの高さ位置が１０mmに固定されている。また、凸曲面２３ｃは、第２底面２３ｂに対する凸曲面２３ｃの開き角度が１８０°となるように、さらに、凸曲面２３ｃの傾斜角度θが４５°となる位置を含むように形成されている。また、樹脂の注入速度は１２．５g/secに固定している。
上記条件の下で、曲率半径Ｒを１〜５ｍｍの間で１mmずつ変化させ、さらに、各曲率半径Ｒにおいて様々な粘度の樹脂を用いて樹脂注入工程を実施する実験を行った。
【００３０】
その結果、同一の曲率半径Ｒに対して様々な粘度の樹脂を注入した場合には、樹脂の粘度が所定値よりも高くなったところで、内部空間Ｖ１が樹脂で満たされる前に基板７と収容部１５の側壁２５との隙間から樹脂が溢れ出し、内部空間Ｖ１にある封止樹脂中にボイドが発生することが確認された。すなわち、曲率半径Ｒを一定とした場合、ボイドの発生を防止できる樹脂の粘度には、上限値が存在する。
また、様々な曲率半径Ｒに対して同一粘度の樹脂を注入した場合には、曲率半径Ｒが所定値よりも小さくなったところで、前述と同様に、封止樹脂中にボイドが発生することが確認された。すなわち、樹脂の粘度を一定とした場合、ボイドの発生を防止できる曲率半径Ｒには、最小値が存在する。
以上の結果を図６のグラフにまとめる。なお、このグラフにおける各プロット点は、各曲率半径Ｒにおける樹脂の粘度の上限値を示すと同時に、樹脂の各粘度における曲率半径Ｒの最小値を示している。
【００３１】
このグラフによれば、樹脂の粘度が高くなる程、曲率半径Ｒの最小値を大きく設定することで、ボイドの発生を防止できることが明らかとなった。また、曲率半径Ｒが大きくなる程、使用可能な樹脂の粘度の上限値が大きくなることが明らかとなった。したがって、曲率半径Ｒと樹脂の粘度との組み合わせが、グラフにおいてプロット点を結んだ線よりも下側の斜線領域内に収まっていれば、樹脂の注入速度を変えることなく、ボイドの発生を防止することができる。
この結果について考察すると、樹脂の粘度が高くなる程樹脂の流れは鈍くなるが、凸曲面２３ｃの曲率半径Ｒが大きく設定され、これによって２つの底面２３ａ，２３ｂの配列方向に沿う凸曲面２３ｃの長さ寸法が延びることで、粘度の高い樹脂でも、その注入速度を変えることなく、確実に第１底面２３ａ側の内部空間Ｖ１に導くことができる、と考えられる。
なお、図６のグラフによれば、粘度の低い樹脂を注入する場合には、曲率半径Ｒが小さくても樹脂を十分に第１底面２３ａ側の内部空間Ｖ１に導くことができることが分かる。そして、曲率半径Ｒを小さくすると、２つの底面２３ａ，２３ｂの配列方向に沿う凸曲面２３ｃの長さ寸法を短く設定することができるため、電子機器１の小型化を図ることができる。
【００３２】
以上説明したように、上記実施形態による電子機器１及びその製造方法によれば、基板７に対向する収容部１５の底壁部２３に段差を形成することで、基板７に搭載される電子部品５Ａ，５Ｂの高さ寸法に合わせた内部空間Ｖ１を設計することが可能となるため、電子機器１の小型化・薄型化を図ることができる。
そして、電子機器１の製造に際して内部空間Ｖ１に注入される液状の樹脂は、第１底面２３ａ側の内部空間Ｖ１に注入された樹脂の液面が第２底面２３ｂと同じ高さになるまで、凸曲面２３ｃによって第１底面２３ａ側の内部空間Ｖ１に導くことができる。このため、樹脂の注入速度を低く設定しなくても、内部空間Ｖ１に対する樹脂の充填に偏りが生じることを防いで、封止樹脂中にボイドが発生することを防止できる。すなわち、ボイドの発生を防止しながら、電子機器１の製造効率向上を図ることが可能となる。
【００３３】
特に、本実施形態においては、凸曲面２３ｃを円弧状に形成し、さらに、樹脂の粘度が高くなる程、凸曲面２３ｃの曲率半径Ｒの最小値を大きくなるように設定しているため、ボイドの発生を確実に防止することができる。
また、注入口４７を凸曲面２３ｃのうち基板７の面方向の周縁から最も離れた位置に形成することで、樹脂の充填に偏りが生じることをさらに抑制できるため、内部空間Ｖ１が樹脂で満たされる前に基板７の面方向の周縁と収容部１５の側壁２５との隙間から外部に漏れ出ることを防止できる。
【００３４】
以上、本発明の実施形態である半導体装置について説明したが、本発明の技術的範囲はこれに限定されることはなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、注入口４７は平面視形状は、上記実施形態のように円形状に形成されることに限らず、楕円形状や多角形状等のように種々の形状に形成されていてよい。
また、凸曲面２３ｃは、曲率半径Ｒが一定の円弧状に形成されることに限らず、例えば曲率半径が周方向に向けて変化する楕円状等の円弧に形成されていてもよい。
【００３５】
さらに、収容部１５の底壁部２３を構成する２つの底面２３ａ，２３ｂ及び段差面２３ｃの配置は、上記実施形態のものに限らず、少なくとも基板７に搭載される複数の電子部品５Ａ，５Ｂの高さ寸法や配置に対応するように形成されていればよい。ただし、高さ寸法の最も高い電子部品５Ａは、端子１１に隣り合うように配されることが最も好ましい、すなわち、この電子部品５Ａに対向配置される収容部１５の底面２３ａはコネクタ部１３の近傍に形成されることが好ましい。
【００３６】
また、底面２３ａ，２３ｂ及び段差面２３ｃの数は、上記実施形態のものに限らず、電子部品の数や形状に応じて、例えば３つ以上の底面、及び、相互に隣り合う底面を連結する複数の段差面を有していてもよい。この場合、基板７の注入口４７は、いずれか１つの段差面に対向する位置に形成されていればよいが、同一の段差面のうち基板の面方向の周縁から最も離れた部分に対向する位置に形成されることが好ましい。また、少なくとも注入口４７に対向する１つの段差面のみが、凸曲面に形成されていればよい。
【００３７】
さらに、ケース３の収容部１５は、平面視で略矩形状に形成されることに限らず、円形状等、様々な形状とすることができる。
また、上記実施形態においては、コネクタ部１３を製造する際に、インナーハウジング３５の成形後に複数の端子１１を圧入したが、例えば予め複数の端子１１を所定の配列状態でインナーハウジング成形用の金型内に配置し、この金型内に樹脂を供給することでインナーハウジング３５を成形してもよい。すなわち、インナーハウジング３５及び端子１１を備えるコネクタ部１３は、インサート成形によって製造しても構わない。
【００３８】
そして、ケース３は、上記実施形態の構成に限らず、少なくとも厚さ方向に開口する開口部２１を有する箱状に形成されて、凸曲面とされた段差面２３ｃを含む底壁部２３を備えていればよい。したがって、アウターハウジング３１は収容部１５に一体に成形されることに限らず、例えばコネクタ部１３に一体成形されていてもよい。また、ケース３は、コネクタ部１３及び収容部１５を多重成形によって一体に成形した構成に限らず、例えば、コネクタ部１３及び収容部１５を単純に一体成形してもよいし、収容部１５のみを備えて構成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態である電子機器を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】図１の電子機器において、ケースに基板を取り付ける前の状態を示す断面図である。
【図４】ケースの凸曲面と基板の注入口との位置関係を示す要部拡大断面図である。
【図５】注入口から内部空間に注入された樹脂の流れを示す要部拡大断面図である。
【図６】凸曲面の曲率半径と樹脂の粘度との関係を示すグラフである。
【図７】従来の半導体装置の一例を示す概略断面図である。
【図８】従来の半導体装置の他の例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１ 電子機器
３ ケース
７ 基板
２１ 開口部
２３ 底壁部
２３ａ 第１底面
２３ｂ 第２底面
２３ｃ 凸曲面（段差面）
４７ 注入口
Ｒ 曲率半径
Ｖ１ 内部空間
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板に搭載された電子部品をケース内に配すると共に樹脂で封止した構成の電子機器及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子機器には、例えば図７に示すように、基板５１の面方向が当該基板５１の挿入方向に一致するように、基板５１がケース３３の開口部５５に挿入され、さらに、ケース３３内に樹脂５７を充填して基板５１を樹脂封止したものがある（特許文献１参照）。
また、従来の電子機器には、例えば図８に示すように、開口部６５を有するケース（筐体）６３の底壁部に対して基板６１の面が対向配置されるように、また、ケース６３の開口部６５を覆うように基板６１を配置したものがある（特許文献２参照）。この種の電子機器では、ケース６３と基板６１とで画成される内部空間に樹脂を充填することで、特許文献１に記載の電子機器よりも薄く形成できる利点を有する。
【特許文献１】特開２００１−２３７５５７号公報
【特許文献２】特開平１１−１０３１７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の電子機器では、高温状態になるとケース３３内の樹脂５７が膨張し、その応力はケース３３の底面から開口部５５に向けて、すなわち基板５１の面方向に強く作用するため、樹脂封止された電子部品に大きな応力がかかる、という問題がある。
一方、特許文献２に記載されている電子機器では、ケース６３の開口部６５を覆うように基板６１が配置されているため、ケース６３内の樹脂が高温状態となって膨張しても、その応力は基板６１の厚さ方向に作用することから、当該応力が電子部品にかかることを抑制できる。
【０００４】
ところで、特許文献２のようにケース６３と基板６１とで内部空間を形成する構成の電子機器においては、電子部品の高さ寸法に応じて基板６１に対向するケース３３の底壁部に段差を形成することで、内部空間の容積を小さくして電子機器の小型化・薄型化を図ることが考えられている。
しかしながら、従来では、このような構造の電子機器における最適な樹脂の充填手法が提案されておらず、無策に樹脂を充填すると封止樹脂中にボイドが発生しやすい、という問題がある。このため、実際には時間をかけてゆっくりと樹脂を流し込まざるを得ず、電子機器の製造効率向上を図ることができない、という問題がある。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであって、電子機器の小型化・薄型化を図ると同時に、製造効率の向上も図ることができる電子機器及びその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題を解決するために、本発明の電子機器は、厚さ方向に開口する開口部を有するケースと、前記ケースの底壁部に対向配置されて前記開口部を覆う基板と、前記ケース及び前記基板によって画成される内部空間に充填される封止樹脂と、を備え、前記基板に、その厚さ方向に貫通して前記封止樹脂を前記内部空間に充填するための注入口が形成され、前記底壁部が、前記基板に対向して当該基板からの距離が相互に異なる２つの底面と、これら２つの底面を連結する段差面とを有し、該段差面が、前記内部空間側に突出するように凸曲面に形成され、前記注入口が、前記厚さ方向に沿って前記凸曲面に対向配置されていることを特徴としている。
【０００７】
この電子機器を製造する際には、例えば、基板によりケースの開口部を覆った状態において、封止樹脂となる液状の樹脂を基板の注入口から凸曲面に向けて注入すればよい。この際、注入された樹脂は、凸曲面によって基板までの距離が長い方の底面（第１底面）側の内部空間に導かれ、この第１底面側の内部空間に樹脂が充填される。そして、第１底面側の内部空間に注入された樹脂の液面が底壁部の第２底面（基板までの距離が短い方の底面）と同じ高さになると、凸曲面は樹脂によって覆い隠されるため、第１底面及び第２底面の両方に樹脂が注入されていくことになる。したがって、内部空間に対する樹脂の充填に偏りが生じることを防いで、封止樹脂中にボイドが発生することを防止できる。
【０００８】
そして、前記電子機器において、前記注入口を前記基板の面方向の周縁から最も離れた位置に形成した場合には、樹脂の充填に偏りが生じることを抑制し、内部空間が樹脂で満たされる前に基板の面方向の周縁とケースとの隙間から外部に漏れ出ることを防止することができる。
【０００９】
また、前記電子機器において、前記凸曲面を円弧状に形成した場合には、第２底面側と第１底面との間で凸曲面の傾斜角度の変化が一定となるため、樹脂を第１底面側の内部空間に滑らかに導くことができる。
【００１０】
さらに、前記電子機器において、前記凸曲面の曲率半径の最小値が、前記基板の注入口から注入されて前記封止樹脂となる液状の樹脂の粘度が高くなる程、大きくなるように設定されることで、樹脂の粘度が高くなる程２つの底面の配列方向に沿う凸曲面の長さ寸法が延びるため、粘度の高い樹脂でも確実に第１底面側の内部空間に導くことができる。また、粘度の低い樹脂を注入する場合には、曲率半径が小さくても樹脂を十分に第１底面側の内部空間に導くことができる。そして、曲率半径を小さくすると、前記配列方向に沿う凸曲面の長さ寸法を短く設定することができるため、電子機器の小型化を図ることもできる。
【００１１】
そして、前記電子機器を製造する本発明の製造方法は、前記基板により前記ケースの開口部を覆った状態において、前記封止樹脂となる液状の樹脂を、前記基板の注入口から前記凸曲面に向けて注入することを特徴とする。
この発明に係る電子機器の製造方法によれば、前述したように、樹脂が凸曲面によって底壁部の第１底面側に導かれるため、第１底面側の内部空間に樹脂を充填することができる。なお、第１底面側の内部空間に注入された樹脂の液面が底壁部の第２底面と同じ高さになると、凸曲面は樹脂によって覆い隠されるため、第１底面及び第２底面の両方に樹脂が注入されていくことになる。したがって、内部空間に対する樹脂の充填に偏りが生じることを防いで、封止樹脂中にボイドが発生することを防止できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、基板に対向するケースの底壁部に段差を形成することで、基板に搭載される電子部品の高さ寸法に合わせた内部空間を設計することが可能となるため、電子機器の小型化・薄型化を図ることができる。
そして、電子機器の製造に際して内部空間に注入される樹脂は、第１底面側の内部空間に注入された樹脂の液面が第２底面と同じ高さになるまで、凸曲面によって第１底面側の内部空間に導かれるため、樹脂の注入速度を低く設定しなくても、封止樹脂中にボイドが発生することを防止できる。すなわち、ボイドの発生を防止しながら、電子機器の製造効率向上を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図１〜３に示すように、この実施形態に係る電子機器１は、ケース３と、ケース３内に収容される複数の電子部品５Ａ，５Ｂを搭載した基板７と、を備えている。
ケース３は、電子部品５Ａ，５Ｂと電気的に接続される複数の端子１１を備えた１次部材としてのコネクタ部１３と、電子部品５Ａ，５Ｂを収容する２次部材としての収容部１５とから構成されており、これらは樹脂を用いた多重成形によって一体に成形されている。
【００１４】
収容部１５は、その厚さ方向に開口する開口部２１を有する平面視略矩形の箱状に形成されている。基板７は、この収容部１５の底壁部２３に対向配置されるように開口部２１を覆っている。具体的に説明すると、収容部１５の側壁２５の内面には複数の台座２７が形成されており、これら台座２７上に基板７を配置することで、基板７が底壁部２３との間に隙間を有した状態で配置されることになる。すなわち、収容部１５及び基板７によって内部空間Ｖ１が画成されることになる。
なお、基板７は開口部２１の大半を覆うように配置されているが、基板７の搭載面７ａの周縁と収容部１５の側壁２５との間には微小な隙間が形成されているため、開口部２１は完全には塞がれていない。
【００１５】
複数の電子部品５Ａ，５Ｂは、収容部１５の底壁部２３に対向する基板７の搭載面７ａに搭載されており、上述のように基板７を配置することで内部空間Ｖ１に配される。そして、これら複数の電子部品５Ａ，５Ｂは互いに異なる高さ寸法を有しており、収容部１５の底壁部２３は相互に異なる電子部品５Ａ，５Ｂの高さ寸法に対応するように形成されている。
すなわち、収容部１５の底壁部２３は、基板７に対向して基板７からの距離が相互に異なる２つの底面２３ａ，２３ｂと、これら２つの底面２３ａ，２３ｂを連結する段差面２３ｃとを有している。これら２つの底面２３ａ，２３ｂ及び段差面２３ｃは、収容部１５及びコネクタ部１３の配列方向に沿って並べて配置されており、それぞれ配列方向の直交方向に延びるように形成されている。
そして、搭載面７ａからの高さ寸法が大きい第１電子部品５Ａは、基板７までの距離が長い方の底面２３ａ（以下、第１底面２３ａと呼ぶ）に対向するように配され、搭載面７ａからの高さ寸法が小さい第２電子部品５Ｂは、基板７までの距離が短い方の底面２３ｂ（以下、第２底面２３ｂと呼ぶ）に対向するように配されている。
【００１６】
また、段差面２３ｃは、内部空間Ｖ１側に突出する凸曲面（以下、段差面及び凸曲面は共に符号２３ｃで示す）に形成されており、具体的には曲率半径Ｒが一定の円弧状に形成されている（図４参照）。この凸曲面２３ｃは、第２底面２３ｂよりも上方には突出しないように、また、第１底面２３ａの上方に張り出さないように形成されている。すなわち、第２底面２３ｂに対する凸曲面２３ｃの開き角度は１８０°以上に設定されていればよく、また、第１底面２３ａに対する凸曲面２３ｃの開き角度は９０°以上に設定されていればよい。なお、図示例においては、第２底面２３ｂに対する凸曲面２３ｃの開き角度が１８０°に設定されている。
【００１７】
さらに、底壁部２３をなす第１底面２３ａは、コネクタ部１３側に位置して収容部１５の厚さ方向に直交する平坦面２３ｄ、及び、平坦面２３ｄと凸曲面２３ｃとの間に位置して凸曲面２３ｃ側から平坦面２３ｄに向けて下方に傾斜する傾斜面２３ｅを有している。なお、この傾斜面２３ｅは、凸曲面２３ｃの最大傾斜角度よりも十分に小さい緩やかな傾斜角度に設定されている。
なお、底壁部２３は、これら２つの底面２３ａ，２３ｂ及び段差面２３ｃに倣った形状に形成されている、すなわち、底壁部２３の厚さ寸法は２つの底面２３ａ，２３ｂ及び段差面２３ｃにわたってほぼ同一に形成されており、第２底面２３ｂにおける収容部１５の厚さ寸法が、第１底面２３ａにおける厚さ寸法よりも薄く形成されている。また、凸曲面２３ｃにおける底壁部２３の外面は収容部１５の外側から窪むように形成されている。このように底壁部２３を構成することで収容部１５の薄型化が図られている。
【００１８】
また、収容部１５の第１底面２３ａに隣接する側壁２５Ａには、後述するコネクタ部１３のインナーハウジング３５を設けるための開口孔２９が形成されており、この側壁２５Ａの外面には、収容部１５の外側に突出する端子１１を囲む筒状のアウターハウジング３１が一体に成形されている。
このように構成することで、アウターハウジング３１に外力が加わった際に、その応力を収容部１５へ分散することができるため、アウターハウジング３１と収容部１５とを個別に製造して組み合わせる構造と比較して、前述した外力による影響を低減することができる。
【００１９】
コネクタ部１３は、複数の端子１１と、断面Ｌ字状に形成されて多重成形によって収容部１５と一体に成形されるインナーハウジング３５を備えており、複数の端子１１は、このインナーハウジング３５によって保持されている。
インナーハウジング３５の一方の壁部３７は、収容部１５の開口孔２９を塞ぐように配置されており、他方の壁部３８は収容部１５の第１底面２３ａに密着するように配置されている。このようにインナーハウジング３５を形成・配置することで、収容部１５の開口孔２９が軸となるようにコネクタ部１３に斜め上方から外力が加わっても、その外力を他方の壁部３８との密着によって収容部１５の第１底面２３ａに分散させることができる。
【００２０】
また、インナーハウジング３５は、Ｌ字状の内角がトラス状に補強されており、これによってＬ字形状の安定化が図られている。さらに、インナーハウジング３５の一方の壁部３７の先端部には、収容部１５の側壁２５Ａに係合する突起３９が形成されている。なお、図示はしていないが、他方の壁部３８には、収容部１５の底壁部２３に係合する突出部が形成されている。これら突起３９及び突出部により、インナーハウジング３５を収容部１５に対して強固に固定することが可能となる。
【００２１】
そして、インナーハウジング３５の一方の壁部３７には、その外面からアウターハウジング３１側に突出する柱状のシール部４１が複数形成されており、各シール部４１及び一方の壁部３７にわたって貫通して端子１１を圧入によって挿通させる圧入孔４３が形成されている。これら複数の圧入孔４３は所定の間隔で整列されている。各端子１１は柱状のシール部４１に形成された圧入孔４３に圧入されているため、圧入孔４３は端子１１によって塞がれることになる。これにより、端子１１を伝う液体の侵入をシール部４１において防止することができ、防水機能を確保することができる。
【００２２】
各端子１１は、従前から使用されている導電性材料によって形成されており、インナーハウジング３５に対する挿抜に耐え得る強度を有している。また、各端子１１は、一方の壁部３７を貫くようにアウターハウジング３１の内側から収容部１５内に延びると共に収容部１５内において屈曲されてＬ字状に形成されている。そして、各端子１１の一端はアウターハウジング３１内に配され、他端は収容部１５の開口部２１に向けられている。
【００２３】
一方、基板７には、端子１１の他端を個別に挿通させる小径の接続孔４５が複数形成されており、端子１１の他端は接続孔４５に嵌められるように挿通された状態で、基板７に半田接続されている。なお、端子１１と基板７との半田接続は、搭載面７ａとは反対側に位置する基板７の裏面７ｂにおいて行われる。このように端子１１と基板７とを接続することで、電子部品５Ａ，５Ｂと端子１１とが相互に電気接続されることになる。
【００２４】
また、この電子機器１は、収容部１５及び基板７によって画成される内部空間Ｖ１に封止樹脂（不図示）を充填して構成される。したがって、内部空間Ｖ１内に位置する電子部品５Ａ，５Ｂや端子１１はこの封止樹脂内に埋設され、また、基板７の搭載面７ａが封止樹脂によって覆われることになる。
そして、基板７には、その厚さ方向に貫通して前述の封止樹脂を内部空間Ｖ１に充填するための注入口４７が形成されている。この注入口４７は、収容部１５の厚さ方向に沿って凸曲面２３ｃに対向するように配置されている。具体的には、図４に示すように、注入口４７の中心軸線Ｏ１に対する凸曲面２３ｃの接線Ｔ１の傾斜角度θが４５°となる凸曲面２３ｃの位置に注入口４７の中心軸線Ｏ１が交差するように、注入口４７と凸曲面２３ｃとの相対位置が設定されている。なお、本実施形態において、注入口４７は平面視円形状に形成されており（図１参照）、その中心軸線Ｏ１は収容部１５の厚さ方向に延びる線とされている。
また、注入口４７は、図１に示すように、凸曲面２３ｃのうち基板７の面方向の周縁から最も離れた部分に対向するように形成されている。なお、図示例においては、注入口４７が基板７の面方向の略中央に形成されているが、少なくとも平面視で凸曲面２３ｃが延びる方向の中間位置に対向する位置に配置されていればよい。
【００２５】
以上のように構成された電子機器１を製造する際には、はじめに、所定の金型内に樹脂材料を供給してインナーハウジング３５を成形する（コネクタ部成形工程）。なお、インナーハウジング３５に使用する樹脂材料としては、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等のように防水性や端子１１の挿抜に耐え得る強度及び寸法精度を得ることが可能な特性を有していることが好ましい。
その後、インナーハウジング３５に形成された複数の圧入孔４３に、複数の端子１１の一端側を圧入によって挿通させる（端子取付工程）。以上によって、多重成形における１次部材としてのコネクタ部１３の製造が終了する。
【００２６】
次いで、収容部１５を成形するための金型内にコネクタ部１３を配置し、この金型内に樹脂材料を供給する（収容部成形工程）。これにより、多重成形における２次部材としての収容部１５が成形される。ここで、収容部１５に使用する樹脂材料としては、ＰＢＴ等のように防水性や外力による変形、あるいは、油脂等に対する耐性等の特性を有することが好ましい。
なお、コネクタ部１３を金型内に配置する際には、コネクタ部１３の一方の壁部３７が収容部１５の開口孔２９に嵌合するように、また、他方の壁部３８が収容部１５の底壁部２３に係合するように、金型に対するコネクタ部１３の位置調整が図られる。さらに詳述すれば、コネクタ部１３を金型内に配置する際には、収容部１５の側壁２５をなす樹脂材料が一方の壁部３７に形成された突起３９を取り囲むことができるように、また、収容部１５の底壁部２３をなす樹脂材料が他方の壁部３８に形成された突出部（不図示）を取り囲むことができるように、金型に対するコネクタ部１３の位置調整が図られる。
以上により、収容部１５及びコネクタ部１３からなるケース３の製造が終了する。
【００２７】
また、ケース３の製造と同時あるいは前後に、基板７に接続孔４５及び注入口４７を形成しておき、さらに、種々の電子部品５Ａ，５Ｂを基板７の搭載面７ａに搭載しておく。そして、基板７によって収容部１５の開口部２１が覆われるように、基板７を収容部１５の台座２７上に配置する（基板配置工程）。その後、基板７と各端子１１の他端とを半田接続することで、収容部１５に対する基板７の取り付けが終了する。
最後に、基板７の注入口４７から内部空間Ｖ１に封止樹脂となる液状の樹脂を注入し（樹脂注入工程）、この樹脂が硬化して封止樹脂となることで、電子機器１の製造が完了する。
【００２８】
なお、樹脂注入工程においては、基板７が収容部１５よりも鉛直方向上側に位置するようにケース３を配置する。この状態において、図５に示すように、注入口４７から凸曲面２３ｃに向けて液状の樹脂を注入すると、樹脂は凸曲面２３ｃによって第１底面２３ａ側の内部空間Ｖ１に導かれる。ここで、凸曲面２３ｃは円弧状に形成されており、これによって第２底面２３ｂ側と第１底面２３ａとの間で凸曲面２３ｃの傾斜角度の変化が一定となるため、樹脂を第１底面２３ａ側の内部空間Ｖ１に滑らかに導くことができる。
この結果、樹脂は第１底面２３ａ側の内部空間Ｖ１に充填されることになる。そして、第１底面２３ａ側の内部空間Ｖ１に注入された樹脂の液面が第２底面２３ｂと同じ高さになると、凸曲面２３ｃが樹脂によって覆い隠されるため、第１底面２３ａ及び第２底面２３ｂの両方に樹脂が注入されていくことになる。
【００２９】
次に、樹脂注入工程について行った実験とその結果について説明する。
この実験においては、第１底面２３ａの平坦面２３ｄに対する第２底面２３ｂの高さ位置が１０mmに固定されている。また、凸曲面２３ｃは、第２底面２３ｂに対する凸曲面２３ｃの開き角度が１８０°となるように、さらに、凸曲面２３ｃの傾斜角度θが４５°となる位置を含むように形成されている。また、樹脂の注入速度は１２．５g/secに固定している。
上記条件の下で、曲率半径Ｒを１〜５ｍｍの間で１mmずつ変化させ、さらに、各曲率半径Ｒにおいて様々な粘度の樹脂を用いて樹脂注入工程を実施する実験を行った。
【００３０】
その結果、同一の曲率半径Ｒに対して様々な粘度の樹脂を注入した場合には、樹脂の粘度が所定値よりも高くなったところで、内部空間Ｖ１が樹脂で満たされる前に基板７と収容部１５の側壁２５との隙間から樹脂が溢れ出し、内部空間Ｖ１にある封止樹脂中にボイドが発生することが確認された。すなわち、曲率半径Ｒを一定とした場合、ボイドの発生を防止できる樹脂の粘度には、上限値が存在する。
また、様々な曲率半径Ｒに対して同一粘度の樹脂を注入した場合には、曲率半径Ｒが所定値よりも小さくなったところで、前述と同様に、封止樹脂中にボイドが発生することが確認された。すなわち、樹脂の粘度を一定とした場合、ボイドの発生を防止できる曲率半径Ｒには、最小値が存在する。
以上の結果を図６のグラフにまとめる。なお、このグラフにおける各プロット点は、各曲率半径Ｒにおける樹脂の粘度の上限値を示すと同時に、樹脂の各粘度における曲率半径Ｒの最小値を示している。
【００３１】
このグラフによれば、樹脂の粘度が高くなる程、曲率半径Ｒの最小値を大きく設定することで、ボイドの発生を防止できることが明らかとなった。また、曲率半径Ｒが大きくなる程、使用可能な樹脂の粘度の上限値が大きくなることが明らかとなった。したがって、曲率半径Ｒと樹脂の粘度との組み合わせが、グラフにおいてプロット点を結んだ線よりも下側の斜線領域内に収まっていれば、樹脂の注入速度を変えることなく、ボイドの発生を防止することができる。
この結果について考察すると、樹脂の粘度が高くなる程樹脂の流れは鈍くなるが、凸曲面２３ｃの曲率半径Ｒが大きく設定され、これによって２つの底面２３ａ，２３ｂの配列方向に沿う凸曲面２３ｃの長さ寸法が延びることで、粘度の高い樹脂でも、その注入速度を変えることなく、確実に第１底面２３ａ側の内部空間Ｖ１に導くことができる、と考えられる。
なお、図６のグラフによれば、粘度の低い樹脂を注入する場合には、曲率半径Ｒが小さくても樹脂を十分に第１底面２３ａ側の内部空間Ｖ１に導くことができることが分かる。そして、曲率半径Ｒを小さくすると、２つの底面２３ａ，２３ｂの配列方向に沿う凸曲面２３ｃの長さ寸法を短く設定することができるため、電子機器１の小型化を図ることができる。
【００３２】
以上説明したように、上記実施形態による電子機器１及びその製造方法によれば、基板７に対向する収容部１５の底壁部２３に段差を形成することで、基板７に搭載される電子部品５Ａ，５Ｂの高さ寸法に合わせた内部空間Ｖ１を設計することが可能となるため、電子機器１の小型化・薄型化を図ることができる。
そして、電子機器１の製造に際して内部空間Ｖ１に注入される液状の樹脂は、第１底面２３ａ側の内部空間Ｖ１に注入された樹脂の液面が第２底面２３ｂと同じ高さになるまで、凸曲面２３ｃによって第１底面２３ａ側の内部空間Ｖ１に導くことができる。このため、樹脂の注入速度を低く設定しなくても、内部空間Ｖ１に対する樹脂の充填に偏りが生じることを防いで、封止樹脂中にボイドが発生することを防止できる。すなわち、ボイドの発生を防止しながら、電子機器１の製造効率向上を図ることが可能となる。
【００３３】
特に、本実施形態においては、凸曲面２３ｃを円弧状に形成し、さらに、樹脂の粘度が高くなる程、凸曲面２３ｃの曲率半径Ｒの最小値を大きくなるように設定しているため、ボイドの発生を確実に防止することができる。
また、注入口４７を凸曲面２３ｃのうち基板７の面方向の周縁から最も離れた位置に形成することで、樹脂の充填に偏りが生じることをさらに抑制できるため、内部空間Ｖ１が樹脂で満たされる前に基板７の面方向の周縁と収容部１５の側壁２５との隙間から外部に漏れ出ることを防止できる。
【００３４】
以上、本発明の実施形態である半導体装置について説明したが、本発明の技術的範囲はこれに限定されることはなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、注入口４７は平面視形状は、上記実施形態のように円形状に形成されることに限らず、楕円形状や多角形状等のように種々の形状に形成されていてよい。
また、凸曲面２３ｃは、曲率半径Ｒが一定の円弧状に形成されることに限らず、例えば曲率半径が周方向に向けて変化する楕円状等の円弧に形成されていてもよい。
【００３５】
さらに、収容部１５の底壁部２３を構成する２つの底面２３ａ，２３ｂ及び段差面２３ｃの配置は、上記実施形態のものに限らず、少なくとも基板７に搭載される複数の電子部品５Ａ，５Ｂの高さ寸法や配置に対応するように形成されていればよい。ただし、高さ寸法の最も高い電子部品５Ａは、端子１１に隣り合うように配されることが最も好ましい、すなわち、この電子部品５Ａに対向配置される収容部１５の底面２３ａはコネクタ部１３の近傍に形成されることが好ましい。
【００３６】
また、底面２３ａ，２３ｂ及び段差面２３ｃの数は、上記実施形態のものに限らず、電子部品の数や形状に応じて、例えば３つ以上の底面、及び、相互に隣り合う底面を連結する複数の段差面を有していてもよい。この場合、基板７の注入口４７は、いずれか１つの段差面に対向する位置に形成されていればよいが、同一の段差面のうち基板の面方向の周縁から最も離れた部分に対向する位置に形成されることが好ましい。また、少なくとも注入口４７に対向する１つの段差面のみが、凸曲面に形成されていればよい。
【００３７】
さらに、ケース３の収容部１５は、平面視で略矩形状に形成されることに限らず、円形状等、様々な形状とすることができる。
また、上記実施形態においては、コネクタ部１３を製造する際に、インナーハウジング３５の成形後に複数の端子１１を圧入したが、例えば予め複数の端子１１を所定の配列状態でインナーハウジング成形用の金型内に配置し、この金型内に樹脂を供給することでインナーハウジング３５を成形してもよい。すなわち、インナーハウジング３５及び端子１１を備えるコネクタ部１３は、インサート成形によって製造しても構わない。
【００３８】
そして、ケース３は、上記実施形態の構成に限らず、少なくとも厚さ方向に開口する開口部２１を有する箱状に形成されて、凸曲面とされた段差面２３ｃを含む底壁部２３を備えていればよい。したがって、アウターハウジング３１は収容部１５に一体に成形されることに限らず、例えばコネクタ部１３に一体成形されていてもよい。また、ケース３は、コネクタ部１３及び収容部１５を多重成形によって一体に成形した構成に限らず、例えば、コネクタ部１３及び収容部１５を単純に一体成形してもよいし、収容部１５のみを備えて構成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態である電子機器を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】図１の電子機器において、ケースに基板を取り付ける前の状態を示す断面図である。
【図４】ケースの凸曲面と基板の注入口との位置関係を示す要部拡大断面図である。
【図５】注入口から内部空間に注入された樹脂の流れを示す要部拡大断面図である。
【図６】凸曲面の曲率半径と樹脂の粘度との関係を示すグラフである。
【図７】従来の半導体装置の一例を示す概略断面図である。
【図８】従来の半導体装置の他の例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１ 電子機器
３ ケース
７ 基板
２１ 開口部
２３ 底壁部
２３ａ 第１底面
２３ｂ 第２底面
２３ｃ 凸曲面（段差面）
４７ 注入口
Ｒ 曲率半径
Ｖ１ 内部空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さ方向に開口する開口部を有するケースと、前記ケースの底壁部に対向配置されて前記開口部を覆う基板と、前記ケース及び前記基板によって画成される内部空間に充填される封止樹脂と、を備え、
前記基板に、その厚さ方向に貫通して前記封止樹脂を前記内部空間に充填するための注入口が形成され、
前記底壁部が、前記基板に対向して当該基板からの距離が相互に異なる２つの底面と、これら２つの底面を連結する段差面とを有し、
該段差面が、前記内部空間側に突出するように凸曲面に形成され、
前記注入口が、前記厚さ方向に沿って前記凸曲面に対向配置されていることを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記注入口が、前記凸曲面のうち前記基板の面方向の周縁から最も離れた部分に対向するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記凸曲面が円弧状に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子機器。
【請求項４】
前記凸曲面の曲率半径の最小値は、前記基板の注入口から注入されて前記封止樹脂となる液状の樹脂の粘度が高くなる程、大きくなるように設定されることを特徴とする請求項３に記載の電子機器。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電子機器を製造する製造方法であって、
前記基板により前記ケースの開口部を覆った状態において、前記封止樹脂となる液状の樹脂を、前記基板の注入口から前記凸曲面に向けて注入することを特徴とする電子機器の製造方法。
【請求項１】
厚さ方向に開口する開口部を有するケースと、前記ケースの底壁部に対向配置されて前記開口部を覆う基板と、前記ケース及び前記基板によって画成される内部空間に充填される封止樹脂と、を備え、
前記基板に、その厚さ方向に貫通して前記封止樹脂を前記内部空間に充填するための注入口が形成され、
前記底壁部が、前記基板に対向して当該基板からの距離が相互に異なる２つの底面と、これら２つの底面を連結する段差面とを有し、
該段差面が、前記内部空間側に突出するように凸曲面に形成され、
前記注入口が、前記厚さ方向に沿って前記凸曲面に対向配置されていることを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記注入口が、前記凸曲面のうち前記基板の面方向の周縁から最も離れた部分に対向するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記凸曲面が円弧状に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子機器。
【請求項４】
前記凸曲面の曲率半径の最小値は、前記基板の注入口から注入されて前記封止樹脂となる液状の樹脂の粘度が高くなる程、大きくなるように設定されることを特徴とする請求項３に記載の電子機器。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電子機器を製造する製造方法であって、
前記基板により前記ケースの開口部を覆った状態において、前記封止樹脂となる液状の樹脂を、前記基板の注入口から前記凸曲面に向けて注入することを特徴とする電子機器の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２７７８８１（Ｐ２００９−２７７８８１Ａ）
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２７６４０（Ｐ２００８−１２７６４０）
【出願日】平成２０年５月１４日（２００８．５．１４）
【出願人】（０００００２０３７）新電元工業株式会社 (776)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月１４日（２００８．５．１４）
【出願人】（０００００２０３７）新電元工業株式会社 (776)
【Ｆターム（参考）】
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