JP6327140B2 - 電子装置 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂基板に実装された回路素子が封止樹脂で封止されてなる電子装置に関する。

従来、電子装置の一例として特許文献１に開示された混成集積回路装置がある。この混成集積回路装置は、アルミニウムからなる回路基板と、回路基板の表面に設けられた導電パターンに固着された回路素子と、回路基板の少なくとも裏面を露出させてトランスファーモールドにより被覆する熱硬化性樹脂から成る封止樹脂などとを備えている。そして、混成集積回路装置は、封止樹脂の熱膨張係数を回路基板の熱膨張係数よりも小さく設定することで、アフターキュアの工程に於ける回路基板の反りを防止するものである。また、混成集積回路装置は、封止樹脂の線膨張係数をフィラーが入った状態で１５×１０^−６／℃から２３×１０^−６／℃までの範囲としている。

特開２００６−１００７５２号公報

ところで、従来技術ではないが、電子装置は、回路基板として樹脂基板を用いると共に、樹脂基板の一面に実装された発熱素子を封止樹脂で封止すると共に、封止樹脂側を放熱部材に接触させて、回路素子の熱を封止樹脂側から放熱させる構成も考えられる。しかしながら、この電子装置は、上記のような線膨張係数の封止樹脂を採用すると、封止樹脂の成形収縮率が非常に大きくなるため、樹脂基板側が凸となる形状に反る可能性がある。このように反った場合、電子装置は、封止樹脂における角部のみが放熱部材と接触し、封止樹脂と放熱部材との接触面積が小さくなり、放熱性が低下するという問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、反りによる放熱性の低下を抑制できる電子装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、
絶縁性の樹脂に導電性部材からなる配線が形成された樹脂基板（１０）と、
樹脂基板の一面（Ｓ１）に実装されている回路素子であり、自身が動作することで熱を発する発熱素子（２１）と、
一面に設けられ、発熱素子を封止している封止樹脂（４０）と、を備えており、封止樹脂における一面に接した面の反対面（Ｓ２）が放熱部材に熱的に接続された状態で放熱部材に搭載されてなる電子装置であって、
樹脂基板と封止樹脂とは、自身の周辺温度が常温時に反対面側に凸となる反り形状であり、且つ、周辺温度が常温よりも高い高温時にも反対面側に凸となる反り形状を維持可能な線膨張係数であることを特徴とする。

このように、電子装置は、樹脂基板の一面に発熱素子が実装されており、この発熱素子が封止樹脂で封止されている。また、電子装置は、封止樹脂が放熱部材に熱的に接続された状態で、放熱部材に搭載されてなるものである。つまり、電子装置は、発熱素子から発せられた熱を封止樹脂から放熱部材に放熱するものである。

そして、電子装置は、樹脂基板と一面に設けられた封止樹脂とが、自身の周辺温度が常温時に反対面側に凸となる反り形状であり、且つ、周辺温度が常温よりも高い高温時にも反対面側に凸となる反り形状を維持可能な線膨張係数で形成されている。このため、電子装置は、常温から高温の温度範囲において、反対面側に凸となる反り形状とすることができる。

従って、電子装置は、常温から高温の温度範囲において、封止樹脂の角部だけが放熱部材に接した状態になることを防止しつつ、封止樹脂の反対面が放熱部材に熱的に接続された状態を維持できる。つまり、電子装置は、常温から高温の温度範囲において、反対面と放熱部材との接触面積が狭くなることを抑えることができ、発熱素子から発せられた熱を放熱部材に放熱できる。このため、電子装置は、放熱性の低下を抑制できる。

なお、特許請求の範囲、及びこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。

実施形態におけるモールドパッケージの概略構成を示す平面図である。 図１のII−II線に沿った断面図である。 実施形態におけるモールパッケージの反り状態を示す斜視図である。 実施形態におけるモールドパッケージの常温時と高温時の反り状態を示す断面図である。 実施形態におけるモールドパッケージの反り状態と、モールド樹脂の線膨張係数の関係を示すグラフである。 モールドパッケージがクライ反りとなる条件を示すグラフである。

以下において、図面を参照しながら、発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。

本実施形態では、本発明の電子装置を図１などに示すモールドパッケージ１００に適用した例を採用する。モールドパッケージ１００は、図２に示すように、樹脂基板１０と、樹脂基板１０の一面Ｓ１に実装された発熱素子２１と、樹脂基板１０の一面Ｓ１に設けられて発熱素子２１を封止しているモールド樹脂４０とを備えて構成されている。本実施形態では、一例として、車両のエンジンルーム内に搭載されてなる車載電子装置にモールドパッケージ１００を適用した例を採用する。更に、モールドパッケージ１００は、車載電子装置の一例として、インバータ装置に適用できる。しかしながら、モールドパッケージ１００は、車載電子装置とは異なる装置に適用することもできる。なお、エンジンルームは、通常、家屋内などと比べて温度変化が大きい空間である。

なお、モールドパッケージ１００は、図１及び図２に示すように、モールド樹脂４０で封止されていないモールド外素子５１，５２が、樹脂基板１０における一面Ｓ１の裏面Ｓ３に実装されていてもよい。このモールド外素子としては、一例として、アルミ電解コンデンサ５１やコイル５２などを採用できる。アルミ電解コンデンサ５１は、はんだ６１を介して樹脂基板１０の裏面Ｓ３に実装されている。同様に、コイル５２は、はんだ６２を介して樹脂基板１０の裏面Ｓ３に実装されている。このように、モールドパッケージ１００は、両面に回路素子が実装された両面実装基板である樹脂基板１０を備えている、と言うことができる。モールドパッケージ１００は、両面実装基板である樹脂基板１０を採用することで、片面実装基板を採用する場合よりも体格を小型化することができる。ここでの体格とは、モールドパッケージ１００の厚みに方向に直交する平面方向の大きさである。

しかしながら、モールド外素子は、これに限定されない。また、モールドパッケージ１００は、三つ以上のモールド外素子が実装されていてもよいし、モールド外素子が実装されていなくてもよい。なお、アルミ電解コンデンサ５１やコイル５２は、はんだ６１やはんだ６２とは異なる導電性の接着剤を介して樹脂基板１０に実装されていてもよい。

また、モールドパッケージ１００は、図２に示すように、発熱素子２１に加えて、樹脂基板１０の一面Ｓ１に、はんだ３３を介してチップコンデンサ２２が実装され、モールド樹脂４０で封止されていてもよい。本実施形態では、一例として、セラミックコンデンサからなるチップコンデンサ２２を採用している。このチップコンデンサ２２は、線膨張係数α３が８×１０^−６／℃〜９×１０^−６／℃程度である。

なお、モールドパッケージ１００は、チップコンデンサ２２とは異なる回路素子が実装されていてもよい。また、モールドパッケージ１００は、発熱素子２１に加えて、二つ以上の回路素子が樹脂基板１０の一面Ｓ１に実装されていてもよいし、発熱素子２１のみが実装されていてもよい。また、モールドパッケージ１００は、これらの回路素子に加えて、インバータの制御回路を構成する回路素子が樹脂基板１０に実装されていてもよい。

樹脂基板１０は、絶縁性の樹脂に導電性部材からなる配線１０ａが形成されたものである。樹脂基板１０は、例えば、コア層と、コア層に積層されたビルドアップ層とを含む所謂ビルドアップ基板を採用できる。また、樹脂基板１０は、コア層が設けられておらず、複数のビルドアップ層が積層された所謂エニーレイヤー基板であっても採用できる。また、樹脂基板１０は、一面Ｓ１及び裏面Ｓ３に、発熱素子２１、アルミ電解コンデンサ５１、コイル５２などが実装されるランドが設けられている。このランドは、配線１０ａと電気的に接続されている。このように、樹脂基板１０は、プリント基板と言い換えることができる。

また、樹脂基板１０は、はんだ３１，３３，６１〜６２が所定の個所以外に付着することを防止するために、一面Ｓ１及び裏面Ｓ３にソルダーレストが設けられている。よって、樹脂基板１０は、絶縁性の樹脂と配線１０ａとを含む回路部と、回路部の表面Ｓ１，Ｓ３に形成されたソルダーレジストとを備えて構成されている、と言うことができる。なお、ソルダーレジストは、周知技術であるため詳しい説明を省略する。このソルダーレジストは、図示を省略している。

樹脂基板１０は、線膨張係数α２が１３×１０^−６／℃〜１４×１０^−６／℃程度である。詳述すると、線膨張係数α２は、ソルダーレジストの線膨張係数α３と回路部の線膨張係数α４とを加算した値に相当する。また、樹脂基板１０は、異方性の線膨張係数α２を有している。つまり、線膨張係数α２は、樹脂基板１０におけるｘｙの合成膨張係数であり、樹脂基板１０の面方向における線膨張係数である。なお、面方向とは、樹脂基板１０の厚み方向に直交する面に沿った方向である。

また、樹脂基板１０は、例えば直方体形状を有している。つまり、樹脂基板１０は、一面Ｓ１及び裏面Ｓ３が矩形形状を有しており、一面Ｓ１と裏面Ｓ３とに連続して設けられた四つの側面１２を有している。

なお、樹脂基板１０は、自身の厚み方向に貫通した貫通穴１１が設けられている。この貫通穴１１は、特許請求の範囲における基板貫通穴に相当する。貫通穴１１は、一面Ｓ１から裏面Ｓ３に達する穴である。この貫通穴１１は、ねじ４００が挿入される穴である。樹脂基板１０は、例えば、自身の厚み方向に水平な平面における四隅に貫通穴１１が設けられている。しかしながら、本発明は、貫通穴１１が設けられていなくも目的を達成できる。なお、ねじ４００は、特許請求の範囲における固定部材に相当し、図２に示すように、ねじ頭４１０と、ねじ頭４１０から突出して設けられた部位の先端側にねじ溝部４２０が形成されている。

発熱素子２１は、樹脂基板１０の一面Ｓ１に実装されている回路素子であり、自身が動作することで熱を発するものである。発熱素子２１は、例えば、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴなどを採用できる。また、モールドパッケージ１００がインバータ装置に適用された場合、発熱素子２１は、インバータ装置におけるインバータの一部として設けられたスイッチング素子などである。なお、発熱素子２１は、パワー素子と言い換えることもできる。

また、発熱素子２１は、例えば、両面に電極が形成されたベアチップ状態の半導体素子である。発熱素子２１は、自身の実装面が樹脂基板１０の一面Ｓ１と対向した状態ではんだ３１を介して樹脂基板１０に実装されている。つまり、発熱素子２１は、実装面側の電極がはんだ３１と電気的及び機械的に接続されて、樹脂基板１０に実装されている。また、発熱素子２１は、はんだ３１を介して、樹脂基板１０の一面Ｓ１に設けられたランドに実装されている。なお、発熱素子２１は、はんだ３１とは異なる導電性の接着剤を介して樹脂基板１０に実装されていてもよい。

この発熱素子２１は、モールド樹脂４０における厚みに直交する平面（以下、直交平面）の中央に配置されている。この直交平面は、一面Ｓ１や反対面Ｓ２と平行な仮想平面である。

図１に示す二つの太い一点鎖線は、直交平面の中央を示すための基準線である。そして、モールド樹脂４０は、一点鎖線が交わる位置が直交平面の中央である。言い換えると、一点鎖線が交わる位置は、直交平面の中心点である。この直交平面の中心点は、発熱素子２１の中心点及び樹脂基板１０における一面Ｓ１の中心点と対向する位置関係にある。つまり、直交平面の中心点は、発熱素子２１の中心点及び樹脂基板１０における一面Ｓ１の中心点と同軸上にある。よって、発熱素子２１は、樹脂基板１０における一面Ｓ１の中心点に実装されている、と言うこともできる。

このように、発熱素子２１は、自身の中心点を通る自身の厚み方向に沿った仮想直線が、直交平面の中心点を通るように、樹脂基板１０に実装されている。また、モールドパッケージ１００は、上記仮想直線が、反対面Ｓ２の中心点を通るように、発熱素子２１が配置されている、と言うことができる。なお、本発明は、発熱素子２１の中心点と直交平面の中心点とのずれが、発熱素子２１を樹脂基板１０に実装する際の誤差程度であれば、発熱素子２１の中心点と直交平面の中心点とが同軸上にあるとみなせる。

また、本発明はこれに限定されない。つまり、発熱素子２１は、自身の中心点と直交平面の中心点とが同軸上になくてもよい。更に、直交平面の中央は、上記のように中心点ではなく、中心点を含む領域とみなすこともできる。よって、発熱素子２１は、自身の中心点と直交平面の中心点とが一致せず、直交平面の中心点を含む領域内に実装されていてもよい。このため、樹脂基板１０は、一面Ｓ１の中心点の周辺に複数の発熱素子２１が実装されていてもよい。また、モールドパッケージ１００は、一面Ｓ１の中心点の周辺に複数の発熱素子２１が配置されている、と言うこともできる。

更に、発熱素子２１は、樹脂基板１０への実装面の反対面である非実装面にクリップ３２が機械的及び電気的に接続されている。クリップ３２は、例えば銅などの金属を主成分とした部材である。クリップ３２は、発熱素子２１の非実装面に対向する素子側部位と、樹脂基板１０の一面Ｓ１に対向する基板側部位と、素子側部位と基板側部位とを連結している連結部位とが一体的に設けられた部材である。クリップ３２は、素子側部位が発熱素子２１における非実装面側の電極に電気的及び機械的に接続されており、基板側部位が樹脂基板１０のランドに電気的及び機械的に接続されている。例えば、クリップ３２は、はんだなどの導電性接続部材を介して、発熱素子２１及び樹脂基板１０と電気的及び機械的に接続されている。

クリップ３２は、発熱素子２１と樹脂基板１０とを電気的に接続するためのターミナルとしての機能に加えて、発熱素子２１から発せられた熱を放熱するためのヒートシンクとしての機能を有している。上記のように、発熱素子２１は、非実装面にクリップ３２が電気的及び機械的に接続されている。このため、発熱素子２１から発せられた熱は、非実装面からクリップ３２の素子側部位に伝達される。よって、クリップ３２は、発熱素子２１から発せられた熱が非実装面側から放熱されやすくなるように設けられている、と言うことができる。

なお、クリップ３２は、素子側部位が発熱素子２１における非実装面の全域と対向しつつ、非実装面側の電極と電気的及び機械的に接続されている。このようにすることで、クリップ３２は、素子側部位が非実装面の一部のみに対向している場合よりも放熱性を向上できる。しかしながら、クリップ３２は、素子側部位が非実装面の一部のみに対向しつつ、非実装面側の電極と電気的及び機械的に接続されていてもよい。また、本発明は、クリップ３２が設けられていなくても目的を達成できる。

モールド樹脂４０は、例えば、エポキシ系などの樹脂にＡＬ_２Ｏ_３などのフィラーが混ぜられたものなどからなり、特許請求の範囲における封止樹脂に相当する。モールド樹脂４０は、樹脂とフィラーの割合によって、自身の線膨張係数α１を調整可能である。モールド樹脂４０は、等方性の線膨張係数α１を有している。なお、線膨張係数α１は、ＴＭＡ測定などによって評価される。線膨張係数α１の値は、例えば、実際に使用されるマイナス４０℃から１５０℃の間の歪／温度で割った値を用いる。ＴＭＡは、Thermomechanical Analysisの略称である。

モールド樹脂４０は、一面Ｓ１に設けられ、発熱素子２１を封止している。また、モールド樹脂４０は、発熱素子２１に加えて、発熱素子２１と樹脂基板１０との接続部位、すなわちランドやはんだ３１を一体的に封止している。また、モールド樹脂４０は、発熱素子２１と共に、クリップ３２、及びクリップ３２と樹脂基板１０との接続部位を一体的に封止している。なお、本実施形態のモールド樹脂４０は、発熱素子２１と共に、チップコンデンサ２２、及びチップコンデンサ２２と樹脂基板１０との接続部位、すなわちランドやはんだ３３を一体的に封止している。

更に、モールド樹脂４０は、樹脂基板１０における一面Ｓ１の少なくとも一部に密着しつつ、回路素子２０などを封止していると言うことができる。本実施形態では、樹脂基板１０における一面Ｓ１の全域に密着して設けられたモールド樹脂４０を採用している。つまり、樹脂基板１０は、一面Ｓ１の全域がモールド樹脂４０によって封止されている。

なお、上記のようにモールド樹脂４０は、クリップ３２の素子側部位上にも設けられている。つまり、モールド樹脂４０は、素子側部位における発熱素子２１が接続されている側の反対側にも設けられている。この反対側に設けられているモールド樹脂４０の厚みは、クリップ３２の絶縁性が確保でき、且つ、できるだけ薄い方が好ましい。これは、モールドパッケージ１００は、クリップ３２及びモールド樹脂４０を介して、発熱素子２１から発せられた熱を放熱するためである。

モールドパッケージ１００は、発熱素子２１やチップコンデンサ２２をモールド樹脂４０で封止しているので、これらの素子に埃などが付着することを抑制できる。また、モールドパッケージ１００は、発熱素子２１と樹脂基板１０との接続部位やチップコンデンサ２２と樹脂基板１０との接続部位などを封止しているので、発熱素子２１やチップコンデンサ２２などと樹脂基板１０との接続信頼性を確保できる。

このように、モールドパッケージ１００は、樹脂基板１０の一面Ｓ１側だけがモールド樹脂４０で封止されている。よって、モールドパッケージ１００は、ハーフモールドパッケージと言うこともできる。モールド樹脂４０は、例えばコンプレッション成形やトランスファー成形によって形成することができる。

また、モールド樹脂４０は、樹脂基板１０の各側面１２に沿って側面４２が設けられている。よって、各側面１２と各側面４２とは、面一に設けられている。そして、モールド樹脂４０は、一面Ｓ１に接した面の反対面Ｓ２が平坦に設けられている。よって、樹脂基板１０にモールド樹脂４０が形成された樹脂構造体は、直方体形状を有している。

なお、モールド樹脂４０は、樹脂基板１０の貫通穴１１に対向する位置に、自身の厚み方向に貫通した貫通穴４１が設けられている。この貫通穴４１は、特許請求の範囲における樹脂貫通穴に相当する。そして、貫通穴４１は、貫通穴１１と連通して設けられている。よって、樹脂構造体は、裏面Ｓ３から反対面Ｓ２に亘って貫通した貫通穴１１，４１が設けられている、と言うことができる。しかしながら、本発明は、貫通穴４１が設けられていなくも目的を達成できる。

このように構成されたモールドパッケージ１００は、図２に示すように、放熱ゲル３００を介して金属ベース２００に搭載されている。つまり、モールドパッケージ１００は、モールド樹脂４０における反対面Ｓ２が金属ベース２００に熱的に接続された状態で、金属ベース２００に搭載されてなるものである。また、モールドパッケージ１００は、貫通穴１１，４１にねじ４００が挿入されて、ねじ溝部４２０が金属ベース２００のねじ穴に締結されることで、金属ベース２００に固定される。つまり、モールドパッケージ１００は、金属ベース２００に対して、ねじ４００によってねじ止めされる。言い換えると、モールドパッケージ１００は、ねじ４００を締め付けることで、金属ベース２００に固定されている。

モールドパッケージ１００は、四隅の貫通穴１１，４１にねじ４００が挿入され、このねじ４００によって金属ベース２００に固定されているため、振動などによって金属ベース２００から外れたりすることを抑制できる。同様に、モールドパッケージ１００は、反対面Ｓ２が金属ベース２００から浮いたりすることを抑制できる。つまり、車両は、走行している道路状況によっては大きく振動することがあったり、振動が継続したりすることがある。しかしながら、モールドパッケージ１００は、このように場合であっても、金属ベース２００から外れたり、反対面Ｓ２が金属ベース２００から浮いたりすることを抑制できる。このため、モールドパッケージ１００は、金属ベース２００から外れて放熱性が低下することを抑制できる。言い換えると、モールドパッケージ１００は、振動などによって、金属ベース２００との接触面積が小さくなること抑制できるため、放熱性が低下することを抑制できる。

本実施形態では、図１に示すように、四本のねじ４００で金属ベース２００に固定されるモールドパッケージ１００を採用している。しかしながら、本発明は、ねじ４００とは異なる固定部材で金属ベース２００に固定されるものであってもよい。例えば、本発明は、モールドパッケージ１００と金属ベース２００とを挟み込んで、モールドパッケージ１００を金属ベース２００に固定するばね性のある固定部材であっても採用できる。

金属ベース２００は、特許請求の範囲における放熱部材に相当する。金属ベース２００は、アルミニウムや銅などの金属を主成分とした部材である。金属ベース２００は、例えば、モールドパッケージ１００を収容するためのケースの一部や、モールドパッケージ１００の搭載機器の一部などである。なお、搭載機器としては、車両の走行用モータやエンジンなどを採用できる。なお、金属ベース２００は、モールドパッケージ１００が搭載されるものであるため、被搭載部材と言い換えることもできる。

放熱ゲル３００は、ゲル状の放熱部材であり、特許請求の範囲における熱伝導性部材に相当する。モールド樹脂４０は、図２に示すように、反対面Ｓ２が放熱ゲル３００を介して金属ベース２００に熱的に接続されている。つまり、放熱ゲル３００は、金属ベース２００に接触して設けられている。そして、モールドパッケージ１００は、モールド樹脂４０の反対面Ｓ２が放熱ゲル３００に接触している。モールドパッケージ１００は、放熱ゲル３００を介して金属ベース２００に固定されるため、放熱ゲル３００がない場合よりも金属ベース２００との接触面積を大きくできる。同様に、モールドパッケージ１００は、放熱ゲル３００がない場合よりも金属ベース２００との間における熱抵抗を小さくできる。よって、モールドパッケージ１００は、放熱ゲル３００がない場合よりも放熱性を向上できる。なお、本発明は、放熱ゲル３００のかわりに、シリコーンを主成分とした放熱グリースなどを採用することもできる。

ここで、モールドパッケージ１００の製造方法に関して説明する。まず、最初の工程である第１工程では、配線１０ａやランドが形成された樹脂基板１０の一面Ｓ１に、はんだ３１を介して発熱素子２１を実装する。つまり、第１工程では、一面Ｓ１に設けられたランド上に、はんだ３１を介して発熱素子２１を実装する。この第１工程では、リフローはんだ付けなどによって、樹脂基板１０に発熱素子２１を実装する。なお、第１工程では、発熱素子２１と同時に、チップコンデンサ２２を樹脂基板１０に実装してもよい。

第１工程後に行なわれる第２工程では、発熱素子２１が実装された樹脂基板１０にクリップ３２を実装する。第２工程では、発熱素子２１とクリップ３２の素子側部位との間、及び樹脂基板１０のランドとクリップ３２の基板側部位との間をはんだによって機械的及び電気的に接続する。なお、第１工程と第２工程は、同時に実行することも可能である。また、アルミ電解コンデンサ５１やコイル５２は、第２工程後且つ第３工程前に、樹脂基板１０の裏面Ｓ３にリフローはんだ付けされる。

第２工程後に行なわれる第３工程では、第２工程で製造された構造体に対して、コンプレッション成形によってモールド樹脂４０を成形する。この第３工程では、貫通穴１１が樹脂材料によって塞がれないように、ピンなどで貫通穴１１を塞ぎつつ、コンプレッション成形する。このようにすることで、第３工程では、モールド樹脂４０に対して、貫通穴１１に連通した貫通穴４１を設けることができる。

なお、本発明は、複数のモールドパッケージ１００が一体的に形成されたパッケージ構造体をダイシングすることで、個別のモールドパッケージ１００に分割してもよい。この場合、第１工程では、複数の樹脂基板１０が一体的に設けられたベース基板を採用する。そして、第１工程では、ベース基板における個別の樹脂基板１０となる予定の各基板領域に発熱素子２１などを実装する。また、第２工程では、各発熱素子２１と各基板領域にクリップ３２を機械的及び電気的に接続する。

その後、第３工程では、各基板領域に発熱素子２１やクリップ３２などが実装されたベース基板に対して、コンプレッション成形によってモールド樹脂４０を一体的に成形する。つまり、第３工程では、各基板領域に対して一体的にモールド樹脂４０を形成する。この第３工程によって、モールドパッケージ構造体が製造される。その後、第４工程では、モールドパッケージ構造体をダイシングする。この第４工程によって、パッケージ構造体が複数のモールドパッケージ１００に分割される。この製造方法によって、樹脂基板１０における一面Ｓ１の全域にモールド樹脂４０が設けられたモールドパッケージ１００を容易に製造することができる。

ところで、モールドパッケージ１００は、モールド樹脂４０の線膨張係数α１と樹脂基板１０の線膨張係数α２との差によって反りが生じることがある。また、モールドパッケージ１００は、反り形状として、反対面Ｓ２側に凸となる反り形状であるクライ反りと、裏面Ｓ３側に凸となる反り形状であるスマイル反りとがある。つまり、クライ反りの場合、モールドパッケージ１００は、図３に示すように、モールド樹脂４０の反対面Ｓ２が縁部よりも中心側の方が突出した状態であり、且つ、樹脂基板１０の裏面Ｓ３が縁部側よりも中心側の方が凹んだ状態である。一方、スマイル反りの場合、モールドパッケージ１００は、樹脂基板１０の裏面Ｓ３が縁部よりも中心側の方が突出した状態であり、且つ、モールド樹脂４０の反対面Ｓ２が縁部側よりも中心側の方が凹んだ状態である。なお、図３は、モールドパッケージ１００を簡略化した図面であり、ねじ４００や発熱素子２１などを省略している。

しかしながら、モールドパッケージ１００は、自身の周辺温度が常温時にクライ反りであり、且つ、周辺温度が常温よりも高い高温時にもクライ反りを維持可能なものである。つまり、モールドパッケージ１００は、図４に示すように、常温から高温までの温度範囲において、反り量は変化するものの、クライ反りとなるように構成されている。図４は、モールドパッケージ１００を簡略化した図面であり、ねじ４００、アルミ電解コンデンサ５１、放熱ゲル３００などを省略している。以下においては、常温から高温までの温度範囲を第１温度範囲と記載することもある。

ここで、第１温度範囲において、常に、モールドパッケージ１００がクライ反りとなる条件に関して説明する。モールドパッケージ１００が第１温度範囲でクライ反りとなる条件は、図６に示すように、成型後の反りと、線膨張係数α１，α２との関係で、反りが常にクライ側にあることである。また、成型後の反りは、モールド樹脂４０の成型収縮率と、樹脂基板１０単体の残留反り（樹脂基板単体のクライ側反り）とで決まる。なお、成型後の反りとは、成形後における初期の反りである。また、成形後初期時は、環境温度が例えば１７５℃程度となる。

詳述すると、モールドパッケージ１００は、線膨張係数α２＋線膨張係数α１の関係において、以下の関係を満たす場合に、クライ反りとなる。条件１は、回路部とソルダーレジストの構成が、第１温度範囲において樹脂基板１０単体でクライ反りとなること。つまり、樹脂基板１０は、線膨張係数α３＞線膨張係数α４となること。条件２は、線膨張係数α２＞線膨張係数α１となること。条件３は、モールド樹脂４０の硬化収縮による曲げ応力＜樹脂基板１０の構成による曲げ応力となること。

更に、モールドパッケージ１００は、条件１〜条件３となる条件において、以下に示す第１因子＞第２因子となる場合に、第１温度範囲において、常にクライ反りとなる。第１因子は、クライ側に反る因子であり、樹脂基板１０の曲げモーメント＋第１温度範囲におけるα差である。第２因子は、スマイル側に反る因子であり、モールド樹脂４０の硬化収縮による曲げモーメントである。なお、α差は、線膨張係数α１−線膨張係数α２である。

なお、周辺温度とは、モールドパッケージ１００が搭載されている搭載環境の環境温度である。本実施形態では、エンジンルーム内の温度が周辺温度に相当する。また、常温とは、平常時の温度でありＲＴとも言うことができる。ＲＴは、room temperatureの略称である。言い換えると、常温は、エンジンや走行用モータなどの車両の駆動原が動作していないときの温度である。

一方、高温とは、エンジンや走行用モータなどの車両の駆動原が動作しているときの温度であり、例えば１５０℃〜１７０℃である。なお、高温とは、駆動原に加えて発熱素子２１が動作しているときの温度、と言うこともできる。

また、モールドパッケージ１００は、樹脂基板１０とモールド樹脂４０とが、第１温度範囲においてクライ反りを維持可能な線膨張係数α１，α２である。詳述すると、モールドパッケージ１００は、｜α１−α２｜＜５×１０^−６／℃である。モールドパッケージ１００は、α１とα２との差が大きくなると、樹脂基板１０とモールド樹脂４０との界面で剥離が生じる可能性がある。しかしながら、モールドパッケージ１００は、樹脂基板１０とモールド樹脂４０とが、少なくとも｜α１−α２｜＜５×１０^−６／℃の関係を満たすことで、樹脂基板１０とモールド樹脂４０との界面で剥離が生じることなく、第１温度範囲においてクライ反りを維持できる。つまり、モールドパッケージ１００は、第１温度範囲において、信頼性を確保しつつクライ反りを維持できる。

このように、モールドパッケージ１００は、樹脂基板１０の一面Ｓ１に発熱素子２１が実装されており、この発熱素子２１がモールド樹脂４０で封止されている。また、モールドパッケージ１００は、モールド樹脂４０が金属ベース２００に熱的に接続された状態で、金属ベース２００に搭載されてなるものである。つまり、モールドパッケージ１００は、発熱素子２１から発せられた熱をモールド樹脂４０から金属ベース２００に放熱するものである。特に、モールドパッケージ１００は、両面実装基板である樹脂基板１０を含み、樹脂基板１０の一面Ｓ１に発熱素子２１が実装さ、且つ一面Ｓ１がモールド樹脂４０で封止されている。このため、モールドパッケージ１００は、モールド樹脂４０を金属ベース２００に熱的に接続することで、発熱素子２１を放熱しやすくなる。

そして、モールドパッケージ１００は、樹脂基板１０とモールド樹脂４０とが、第１温度範囲においてクライ反りとなるような線膨張係数α１，α２で形成されている。従って、モールドパッケージ１００は、第１温度範囲において、モールド樹脂４０の角部だけが金属ベース２００に接した状態になることを防止しつつ、モールド樹脂４０の反対面Ｓ２が金属ベース２００に熱的に接続された状態を維持できる。例えば、図４に示すように、モールドパッケージ１００は、第１温度範囲において、反り量は変化するものの、クライ反りを維持できる。

つまり、モールドパッケージ１００は、第１温度範囲において、反対面Ｓ２と金属ベース２００との接触面積が狭くなることを抑えることができ、発熱素子２１から発せられた熱を金属ベース２００に放熱できる。このため、モールドパッケージ１００は、放熱性の低下を抑制できる。言い換えると、モールドパッケージ１００は、第１温度範囲において、安定的に放熱性を確保できる。

なお、モールドパッケージ１００は、高温時のクライ反り量が、５０×５０ｍｍサイズで０μｍ＜５０μｍであると好ましい。この反り量の計測は、例えば、載置工程、第１計測工程、加熱工程、第２計測工程、差分算出工程の順番で行う。載置工程では、反っていない状態のモールドパッケージ１００を平坦面に載置する。このとき、モールドパッケージ１００は、反対面Ｓ２が平坦面に接触するように載置する。次に、第１計測工程では、平坦面からモールドパッケージ１００の裏面Ｓ３までの高さを計測する。

次に、加熱工程では、モールドパッケージ１００の周辺温度を高温状態にまで加熱する。この加熱工程では、モールドパッケージ１００を加熱炉などに配置しておき、この加熱炉によって、周辺温度を高温状態にまで加熱する。

次に、第２計測工程では、平坦面からモールドパッケージ１００の裏面Ｓ３までの高さを計測する。この第２計測工程では、平坦面を基準として、モールドパッケージ１００の裏面Ｓ３における最も高い位置までの高さを計測する。そして、差分算出工程では、第１計測工程で計測した高さと、第２計測工程で計測した高さとの差分を算出する。モールドパッケージ１００の反り量は、この差分算出工程で算出された値である。

また、モールドパッケージ１００は、モールド樹脂４０の中央に発熱素子２１が配置されている。モールドパッケージ１００は、上記のように、第１温度範囲においてクライ反りを維持できる。従って、モールドパッケージ１００は、第１温度範囲において、反対面Ｓ２における発熱素子２１の対向領域と金属ベース２００との接触面積が狭くなることを抑えることができる。よって、モールドパッケージ１００は、発熱素子２１を効率的に放熱できる。また、同様の理由によって、モールドパッケージ１００は、四隅に設けられたねじ４００で囲まれた矩形領域に発熱素子２１を配置すると好ましい。

なお、モールドパッケージ１００は、周辺温度が常温よりも低い低温時の場合、スマイル反りとなることもある。以下においては、低温から常温までの温度範囲を第２温度範囲と記載することもある。しかしながら、モールドパッケージ１００は、第２温度範囲の場合、高温時よりも発熱素子２１の放熱を考慮する必要がない。従って、モールドパッケージ１００は、第１温度範囲及び第２温度範囲において、発熱素子２１が熱による悪影響をうけることを抑制できる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態に何ら制限されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。以下に、本発明の変形例１〜３に関して説明する。上述の実施形態及び変形例１〜３は、夫々単独で実施することも可能であるが、適宜組み合わせて実施することも可能である。本発明は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、種々の組み合わせによって実施可能である。

（変形例１）
モールドパッケージ１００は、樹脂基板１０とモールド樹脂４０とが、第１温度範囲においてクライ反りを維持可能なα１，α２であり、且つ、α１＞１０×１０^−６／℃であるモールド樹脂４０を採用すると好ましい。モールドパッケージ１００は、α１を下げていくことでクライ反りとすることもできる。しかしながら、モールドパッケージ１００は、α１とα２との差異が大きくなると、モールド樹脂４０とモールド樹脂４０で封止されている回路素子との界面で剥離が発生する可能性がある。特に、チップコンデンサ２２は、通常、αがα１やα２よりも小さく、発熱素子２１よりも体格が大きい。このため、モールドパッケージ１００は、α１とα２との差異が大きくなると、チップコンデンサ２２とモールド樹脂４０との界面が剥離するだけではなく、樹脂基板１０にクラックが発生することもありうる。つまり、モールドパッケージ１００は、樹脂基板１０とはんだ３３との接続部に応力が集中して樹脂基板１０にクラックが発生することがある。

そこで、モールドパッケージ１００は、第１温度範囲においてクライ反りを維持可能で、且つ樹脂基板１０にクラックが発生しないようなα１のモールド樹脂４０を採用すると好ましい。モールドパッケージ１００は、樹脂基板１０とモールド樹脂４０とが、第１温度範囲においてクライ反りを維持可能なα１，α２であり、且つ、α１＞１０×１０^−６／℃であるモールド樹脂４０を採用すると、樹脂基板１０へのクラックを抑制できる。このようにすることで、モールドパッケージ１００は、第１温度範囲においてクライ反りを維持しつつ、樹脂基板１０へのクラックを抑制できる。また、モールドパッケージ１００は、樹脂基板１０へのクラックを抑制できるため、上記実施形態で説明した効果に加えて、樹脂基板１０内に設けられた配線１０ａがクラックによって断線することを抑えることができ、電気的な信頼性を確保できる。

更に、モールドパッケージ１００は、上記に加えて、図５に示すように、１０×１０^−６／℃＜α１＜１７×１０^−６／℃であるモールド樹脂４０を採用すると好ましい。モールド樹脂４０で封止されている発熱素子２１は、ベアチップ状態の半導体素子である。このため、発熱素子２１は、厚みが比較的薄く、例えばチップコンデンサ２２よりも十分に薄い。このため、モールドパッケージ１００は、α１の値が大きなモールド樹脂４０を採用した場合、モールド樹脂４０から発熱素子２１に印加される応力が大きくなる。発熱素子２１は、モールド樹脂４０からの応力によって、クラックが入ったり、割れたりすることも考えられる。図５は、縦軸がモールドパッケージ１００の反り状態で、横軸がモールド樹脂４０の線膨張係数α１である。

そこで、モールドパッケージ１００は、α１＜１７×１０^−６／℃であるモールド樹脂４０を採用すると好ましい。モールドパッケージ１００は、このようなα１のモールド樹脂４０を採用することで、モールド樹脂４０から発熱素子２１に対して、発熱素子２１にクラックが入ったりするほどの応力が印加されないようにできる。つまり、モールドパッケージ１００は、第１温度範囲において、発熱素子２１にクラックが入ったりするほどの応力が印加されないようにできる。

よって、モールドパッケージ１００は、発熱素子２１をモールド樹脂４０の応力から保護することができる。すなわち、モールドパッケージ１００は、モールド樹脂４０の線膨張係数α１が１７×１０^−６／℃よりも小さければ、発熱素子２１を保護できる。このため、モールドパッケージ１００は、発熱素子２１がクラックなどによって正常に動作しなくなることを抑制できる。従って、モールドパッケージ１００は、第１温度範囲においてクライ反りを維持可能なα１，α２であり、且つ、図５のグラフにおいて、ハッチングを施した範囲のα１であるモールド樹脂４０を採用することで、上記効果に加えて、電気的な信頼性を向上できる。なお、モールドパッケージ１００は、１０×１０^−６／℃＜α１＜１５×１０^−６／℃であるモールド樹脂４０を採用するとことで、モールド樹脂４０から発熱素子２１に対する応力をより一層低減できるので好ましい。

更に、クリップ３２は、銅を主成分としたものを採用した場合、線膨張係数が１７×１０^−６／℃となる。このため、モールドパッケージ１００は、１７×１０^−６／℃に近い値のα１であるモールド樹脂４０を採用することで、モールド樹脂４０とクリップ３２との界面での剥離も抑制できる。

（変形例２）
モールドパッケージ１００は、上記実施形態で説明した線膨張係数の関係に加えて、モールド樹脂４０の弾性率Ｅ１と樹脂基板１０の弾性率Ｅ２とが（Ｅ１＋１０）≦Ｅ２の関係を満たしていると好ましい。モールドパッケージ１００は、このような関係を満たすことによって、第１温度範囲においてクライ反りとしやすくなる。モールド樹脂４０は、例えば、弾性率Ｅ１が１０〜２０ＧＰａ程度のものである。よって、樹脂基板１０は、弾性率Ｅ２が２０〜３０ＧＰａ程度となる。モールドパッケージ１００は、このような弾性率Ｅ１，Ｅ２のモールド樹脂４０及び樹脂基板１０を採用することで、第１温度範囲においてクライ反りとしやすくなる。

なお、モールドパッケージ１００は、変形例１で説明した線膨張係数の関係に加えて、変形例２で説明した弾性率の関係を満たすものであっても採用できる。

（変形例３）
また、モールドパッケージ１００は、上記実施形態で説明した線膨張係数の関係に加えて、モールド樹脂４０の厚みが樹脂基板１０の厚みの２倍以上であると好ましい。モールドパッケージ１００は、モールド樹脂４０の厚みが、樹脂基板１０の厚みの２倍以上である場合、第１温度範囲においてクライ反りとしやすくなる。例えば、モールドパッケージ１００は、厚みが１ｍｍ程度の樹脂基板１０と、厚みが２ｍｍ以上のモールド樹脂４０とを採用できる。

なお、モールドパッケージ１００は、変形例１で説明した線膨張係数の関係、及び変形例２で説明した弾性率の関係に加えて、変形例３で説明した厚みの関係を満たすものであっても採用できる。また、モールドパッケージ１００は、変形例１で説明した線膨張係数の関係に加えて、変形例３で説明した厚みの関係を満たすものであっても採用できる。また、モールドパッケージ１００は、変形例２で説明した弾性率の関係に加えて、変形例３で説明した厚みの関係を満たすものであっても採用できる。

１０ 樹脂基板、１１ 基板貫通穴、１２ 基板側面、 ２１ 発熱素子、２２ チップコンデンサ、３１ はんだ、３２ クリップ、４０ モールド樹脂、４１ 樹脂貫通穴、４２ 樹脂側面、５１，５２ モールド外素子、６１，６２ はんだ、１００ 電子装置、２００ 金属ベース、３００ 放熱ゲル、４００ ねじ、４１０ ねじ頭、４２０ ねじ溝部

Claims (8)

1. 絶縁性の樹脂に導電性部材からなる配線（１０ａ）が形成された樹脂基板（１０）と、
   前記樹脂基板の一面（Ｓ１）に実装されている回路素子であり、自身が動作することで熱を発する発熱素子（２１）と、
   前記一面に設けられ、前記発熱素子を封止している封止樹脂（４０）と、を備えており、前記封止樹脂における前記一面に接した面の反対面（Ｓ２）が放熱部材に熱的に接続された状態で前記放熱部材に搭載されてなる電子装置であって、
   前記樹脂基板と前記封止樹脂とは、自身の周辺温度が常温時に前記反対面側に凸となる反り形状であり、且つ、前記周辺温度が常温よりも高い高温時にも前記反対面側に凸となる反り形状を維持可能な線膨張係数であることを特徴とする電子装置。
2. 前記発熱素子は、前記封止樹脂における厚み方向に直交する平面の中央に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
3. 前記封止樹脂の線膨張係数α１と前記樹脂基板の線膨張係数α２は、｜α１−α２｜＜５×１０^−６／℃であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子装置。
4. 前記封止樹脂は、１０×１０^−６／℃＜α１であることを特徴とする請求項３に記載の電子装置。
5. 前記封止樹脂は、１０×１０^−６／℃＜α１＜１７×１０^−６／℃であることを特徴とする請求項４に記載の電子装置。
6. 前記樹脂基板は、前記一面の全域が前記封止樹脂によって封止されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電子装置。
7. 前記樹脂基板は、自身の厚み方向に水平な平面における四隅に、自身の厚み方向に貫通した基板貫通穴が設けられており、
   前記封止樹脂は、前記基板貫通穴に対向した位置に、自身の厚み方向に貫通した樹脂貫通穴が設けられており、
   前記樹脂基板と前記封止樹脂は、前記基板貫通穴及び前記樹脂貫通穴に挿入された固定部材によって前記放熱部材に固定されていることを特徴とする請求項６に記載の電子装置。
8. 前記封止樹脂は、前記反対面が熱伝導性部材（３００）を介して前記放熱部材に熱的に接続されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の電子装置。

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