JP6435420B2 - 樹脂成形体およびセンサ装置 - Google Patents
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Description
流量センサ装置は、回路基板上に流量センサおよび制御用の半導体素子を実装し、下部ケースと上部カバーとにより形成される筐体の空間内に半導体素子を配置した構造を有する。流量センサは筐体から露出され、配線により半導体素子と接続される。回路基板は筐体に接着剤により固定される。
回路基板と樹脂とをインサート成形により一体化する回転型抵抗部品が知られている。この回転型抵抗部品は、下記の方法で作製される。
回路基板上にリング形状のOリングを配置し、このOリングを、円柱状の中空部を有する円筒状のコアピンにより回路基板に押し付ける。回路基板上にOリングを押し付けるには、コアピンの中空部内に保持ピンを摺動可能に設け、この保持ピンにOリングを嵌め込み、ばねの付勢力により保持ピンをコアピンの先端より突出させて、嵌め込んだOリングを回路基板上に押し付けることにより行う。Oリングは、外径がコアピンより少し大きいリング形状に形成され、コアピンにより、Oリングの外周側の一部を残して内周側のみが圧縮される。この状態で、コアピンの外周側に樹脂が射出され、Oリングのコアピンより外周側を含み、コアピンの外周側の回路基板の表裏面が樹脂により覆われる。この後、コアピンを引き抜き、コアピンが配置されていた回路基板上の円柱状の空間部に回転部材を取り付ける。また、回転部材の上面に、押え部材としての蓋が取付けられる。この構造によれば、回路基板と樹脂とがインサート成形により一体化されるので、スループットが向上する。また、回転部材と回路基板との隙間がOリングによりシールされるので、樹脂が回路基板の上面側に侵入して樹脂バリを形成することが阻止されることが記載されている(例えば、特許文献1参照)。
本発明の第2の態様によると、センサ装置は、上記樹脂成形体における半導体素子をセンサ素子とするものである。
以下、図1〜図5を参照して、本発明の第1の実施形態を説明する。
図5は、本発明の第1の実施形態のセンサ装置の断面図である。図1は、図5に示されたセンサ装置を構成する回路モジュールの平面図であり、図2は、図1に図示された回路モジュールのII−II線断面図である。
図5に図示されるように、センサ装置100は、回路モジュール30と複数のコネクタリード18とをインサート品として、インサート成形により回路モジュール30およびコネクタリード18と樹脂50(図4参照)が一体化された構造を有する。
先ず、回路モジュール30について説明する。
なお、以下の説明において、X方向、Y方向、Z方向は、各図に図示の通りとする。
第1の半導体素子3は、流量センサ素子である。第1の半導体素子3は、矩形形状をした半導体基板の主面側に流量センサ部2を有する。流量センサ部2は、第1の半導体素子3に設けられたダイヤフラム上に形成される。ダイヤフラムは、半導体基板を裏面側からエッチングして薄肉とした薄肉領域のことである。図示はしないが、ダイヤフラム上には、発熱抵抗体と、該発熱抵抗体の周囲に配置され、ブリッジ回路を構成する制御用としての複数の抵抗体が設けられている。流量センサ部2は、発熱抵抗体によって加熱された気体により上昇する制御用の抵抗体の温度が、気体の流量に関連することを利用してその流量を検出するものである。
接着剤5および封止樹脂10は、回路基板1と同様な材料により形成される。
図3は、図1に図示された回路モジュール30をインサート成形する状態を示す断面図であり、図4は、図1に図示された回路モジュール30をインサート成形した直後の樹脂成形体の平面図である。
なお、上述したように、センサ装置100は、回路モジュール30と複数のコネクタリード18とをインサート品として、このインサート品と樹脂50が一体化された構造を有する。
上金型11と下金型12には、回路モジュール30と複数のコネクタリード18とを収容する収容部が形成されている。回路モジュール30と複数のコネクタリード18とを下金型12の収容部に収容し、上金型11を閉じる。上金型11と下金型12には、それぞれ、外周側壁11a、12a、および樹脂漏れ抑制層21上に配置される仕切り壁11b、11c、11d、12b、12c、12dが形成されている。各仕切り壁11b、11c、12b、12cの回路基板1との当接面には、クランプ部15が設けられている。但し、後述するように、クランプ部15は、回路基板1の厚さによっては、回路基板1に当接しない。
回路基板1には、前壁部51、後壁部52および一対の中間壁部53を有する矩形枠状の樹脂50が一体化されている。後壁部52には、複数のコネクタリード18が一体化されている。
そして、樹脂50の表裏面のそれぞれに、上カバー54と、下カバー55を接合する。これにより、図5に図示されるセンサ装置100が得られる。
図6(B)に図示された従来の構造では、回路基板1の一面1aが、直接、クランプ部15に対向している。回路基板1は、低熱伝導の材料により形成されているため、溶融樹脂50aの温度の冷却速度が遅い。このため、回路基板1の一面1aとクランプ部15との隙間Sから漏れ出す溶融樹脂50aの硬化に時間が掛かり、漏出樹脂61の量が多くなる。漏出樹脂61の厚さが隙間Sよりも厚くなり、漏出樹脂61の収縮による負荷が大きくなると回路基板1を変形させる。また、漏出樹脂61が、回路基板1に実装された電子部品32を覆い、電子部品32に圧力が作用することもある。このように、漏出樹脂61により回路基板1が変形したり、実装された電子部品32に圧力が作用したりすると、センサ装置100の性能に影響する。
樹脂漏れ抑制層21は、溶融樹脂50aが、直接、回路基板1に接触しないように、前壁部51、中間壁部53側の端部が、前壁部51、中間壁部53に重なる位置に形成することが好ましい。また、樹脂漏れ抑制層21は、漏出樹脂61が形成される領域よりも広い範囲に亘って形成することが好ましい。
(1)回路基板1における樹脂50に密着する部分に沿って、当該部分の少なくとも縁部領域に、回路基板1の基材の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する材料からなる樹脂漏れ抑制層21を設ける構造とした。このため、樹脂漏れ抑制層21と上金型11のクランプ部15との隙間Sから漏れ出す溶融樹脂50aの冷却、固化が速やかに行われ、漏出樹脂61を抑制することができる。
なお、回路基板1として、厚みのばらつきが大きい多層配線基板を用いる構造では、漏出樹脂61の抑制効果に伴い、信頼性向上の効果を高めることができる。
図7は、本発明の第2の実施形態としてのセンサ装置の回路モジュールの平面図であり、図8は、図7に図示された回路モジュールのVIII−VIII線断面図である。図9は、図7に図示された回路モジュールをインサート成形する状態を示す断面図である。
第2の実施形態は、第2の半導体素子24と入出力用のパッド9aとを、外層配線22により接続した点で第1の実施形態と相違する。
第2の実施形態では、回路基板1に実装される第2の半導体素子24として、DFP(Dual Flat Package)またはQFP(Quad Flat Package)等の樹脂封止されたフラットパッケージが用いられている。第1の実施形態における第2の半導体素子4と入出力用のパッド9aを接続する内層配線8に替えて、第2の実施形態では、回路基板1の上面に外層配線22が形成されている。外層配線22の一端が入出力用のパッド9aに接続されている。
第2の実施形態の他の構成は、第1の実施形態と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。
第2の実施形態においても、第1の実施形態と同様な効果を奏する。
図10は、本発明の第3の実施形態としてのセンサ装置の回路モジュールの平面図であり、図11は、図10に図示された回路モジュールのXI−XI線断面図である。図12は、図10に図示された回路モジュールをインサート成形する状態を示す断面図であり、図13は、図12に図示された回路モジュールをインサート成形した直後の樹脂成形体の断面図である。
第3の実施形態は、樹脂漏れ抑制層21を外縁部21aと内縁部21bとの間にも設け、外縁部21aと内縁部21bとを一体的に接続した構成とした点で、第2の実施形態と相違する。
図10、図11等に図示されているように、回路基板1上に形成される樹脂漏れ抑制層21は、外縁部21aと、内縁部21bと、外縁部21aと内縁部21bを接続する中間部21cとが一体化して形成された構造を有する。なお、図11おいて、上金型11の仕切り壁11b、11cを点線で図示している。
第3実施形態の他の構成は、第1の実施形態と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。
第3の実施形態においても、第1の実施形態と同様な効果を奏する。
図14は、本発明の第4の実施形態としてのセンサ装置の回路モジュールの平面図であり、図15は、図14に図示された回路モジュールのXV−XV線断面図である。図16は、図14に図示された回路モジュールをインサート成形する状態を示す断面図であり、図17は、図14に図示された回路モジュールをインサート成形した直後の樹脂成形体の断面図である。
第4の実施形態は、内層配線8および樹脂漏れ抑制層21に替えて、樹脂漏れ抑制層を兼ねる外層配線27またはパッド状導体28を設けた点で、第3の実施形態と相違する。
また、図14に図示されるように、樹脂50の前壁部51の内側面51bおよび一対の中間壁部53それぞれの内側面53a(図4参照)に沿って、複数のパッド状導体28が配列されている。換言すれば、複数のパッド状導体28は、二点鎖線で示す上金型11の仕切り部11cに対応して配列される。但し、パッド状導体28は、外層配線27が延在されている領域には形成されていない。各パッド状導体28は、銅等の金属導体により形成されており、外層配線22に接続されている。金属導体で形成された外層配線27およびパッド状導体28は、回路基板1の基材よりも熱伝導率が高い。このため、漏出樹脂61の量を抑制することができる。
第4の実施形態においても、第3の実施形態と同様な効果を奏する。
また、第4の実施形態では、外層配線27またはパッド状導体28が樹脂漏れ抑制層の機能を兼ねているため、工程数を省力化することができる。
図18は、本発明の第5の実施形態のセンサ装置の断面図である。
第5の実施形態は、コネクタリードがインサート成形されていない点で、第1の実施形態形と相違する。
図18に図示されるように、前壁部51、後壁部52および一対の中間壁部53(図18には図示されず)を有する矩形枠状の樹脂50は、回路基板1の領域内において回路基板1に一体化されている。樹脂漏れ抑制層21は、前壁部51および後壁部52それぞれの内外側面に沿って形成されている。図示はしないが、樹脂漏れ抑制層21は、一対の中間壁部53に沿っても形成されている。
第5の実施形態における他の構成は、第1の実施形態と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。
また、本発明は、センサ素子以外の半導体素子が実装された回路モジュールと樹脂とが一体化された樹脂成形体に適用することができる。
日本国特許出願2015年第193796号(2015年9月30日出願)
2 流量センサ部
3 第1の半導体素子
4 第2の半導体素子
8 内層配線
21 樹脂漏れ抑制層
21a 外縁部
21b 内縁部
21c 中間部
22 外層配線
24 第2の半導体素子
27 外層配線
28 パッド状導体
30 回路モジュール
50 樹脂
50a 溶融樹脂
51 前壁部
51a 外側面
51b 内側面
52 後壁部
53 中間壁部
53a 内側面
61 漏出樹脂
100 センサ装置
Claims (13)
- 半導体素子と、
前記半導体素子に接続される導体が形成された回路基板と、
前記回路基板に密着して一体化された樹脂とを備え、
前記回路基板における前記樹脂に密着する部分に沿う縁部領域であって、前記樹脂の少なくとも一方側の側面に沿う前記縁部領域に、前記回路基板の表面層を形成する材料の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する材料からなる樹脂漏れ抑制層が設けられている、樹脂成形体。 - 請求項1に記載の樹脂成形体において、
前記回路基板は、多層配線基板により形成されている、樹脂成形体。 - 請求項1に記載の樹脂成形体において、
前記回路基板は、フィラー含有樹脂により形成されている、樹脂成形体。 - 請求項1に記載の樹脂成形体において、
前記樹脂は、熱可塑性樹脂を含む、樹脂成形体。 - 請求項1に記載の樹脂成形体において、
前記樹脂漏れ抑制層は、前記樹脂からの樹脂漏れ部分と前記回路基板との間に前記樹脂漏れ部分より広い範囲に設けられている、樹脂成形体。 - 請求項1に記載の樹脂成形体において、
前記樹脂漏れ抑制層は、前記回路基板における前記樹脂に密着する部分にも設けられている、樹脂成形体。 - 請求項1に記載の樹脂成形体において、
前記樹脂漏れ抑制層は、前記導体と同一材料により形成されている、樹脂成形体。 - 請求項7に記載の樹脂成形体において、
前記樹脂漏れ抑制層は、前記導体に接続されている、樹脂成形体。 - 請求項7または8に記載の樹脂成形体において、
前記樹脂漏れ抑制層は、前記回路基板における前記樹脂に密着する部分に沿う前記縁部領域に、相互に離間して配列されたパッド状導体により構成されている、樹脂成形体。 - 請求項1に記載の樹脂成形体において、
前記半導体素子に接続される前記導体を複数備え、
複数の前記導体は、前記回路基板における前記樹脂に密着する部分を相互に離間して横断するように配設され、
前記導体は、前記樹脂漏れ抑制層の機能を兼用している、樹脂成形体。 - 請求項1に記載の樹脂成形体において、
前記回路基板と前記樹脂とは、前記回路基板をインサート品として一体化されたインサート成形体である、樹脂成形体。 - 請求項1乃至11のいずれか一項に記載の樹脂成形体を含み、
前記半導体素子は、センサ素子であるセンサ装置。 - 請求項12に記載のセンサ装置において、
前記センサ素子は流量センサ素子であり、前記流量センサ素子は前記樹脂から露出されている、センサ装置。
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