JP5357667B2

JP5357667B2 - 電子装置の製造方法

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Publication number: JP5357667B2
Application number: JP2009192759A
Authority: JP
Inventors: 博和梅村; 憲一福家
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-08-24
Filing date: 2009-08-24
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2029-08-24
Also published as: JP2011044628A

Description

本発明は、半導体素子等を備えた電子装置の製造方法に関する。

従来、半導体素子等を備えた電子装置において、接点間をワイヤーボンディングにより接続した後に、ワイヤーボンディングを施した接点の耐湿性を確保するため、半導体素子を収容するケース内にゲル状の合成樹脂を充填して、接点部を合成樹脂により覆ったものが知られている。
この構成については、充填された合成樹脂が振動したときに、この振動がワイヤーに伝わって断線を招くおそれが指摘されていた。そこで、上記構成において充填する合成樹脂の量を減らすことにより、ワイヤーの振動を防ぐ方法が提案された（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、ワイヤーボンディングにより金属ワイヤーが接続されたパワー素子をケースに収納し、シリコーン樹脂をケースの上方から注入した後で、吸引ノズルを差し入れ、必要な高さを残してシリコーン樹脂を吸引除去する方法が開示されている。
特許第３７１９４２０号公報

しかしながら、特許文献１に開示された方法では、いったん注入したシリコーン樹脂を吸引する工程が新たに加わるため、電子装置の製造リードタイムの延長、吸引設備の投資による製造コストの増大が懸念される。また、例えば、大電流用のパワー素子には金属ワイヤーが高密度に配線されているため、このような素子に上記の方法を適用すると、ワイヤーを避けて吸引ノズルを挿入するためのスペースを確保する必要があり、電子装置の大面積化、ひいては商品サイズの大型化が懸念される。
さらに、特許文献１に開示されたように合成樹脂の量を抑えた場合、ワイヤーに振動が伝わることは無いが、ワイヤーが合成樹脂で被覆されない可能性がある。例えばパワー素子においてはワイヤーが高密度に配線されるため、隣接するワイヤー間の短絡防止の観点から、ワイヤーが合成樹脂で被覆されていることが望ましい。その他の電子装置においてもワイヤーの耐食性確保、ワイヤーと他の部材またはワイヤー間の短絡防止は重要であり、ワイヤーが被覆されていることの利点は大きい。
そこで、本発明は、ワイヤーボンディングが施された電子部品を合成樹脂によって被覆した構成において、合成樹脂の振動がワイヤーに伝わることを防ぎ、かつ、ワイヤーを合成樹脂によって被覆することを目的とする。

また、本発明は、ケースに収容された電子部品にワイヤーボンディングにより金属ワイヤーを接合し、該金属ワイヤーが接合されたボンディング面を封止用の合成樹脂にて被覆してなる電子装置の製造方法であって、前記ケース内に前記合成樹脂を注入する注入工程と、前記注入工程で前記合成樹脂が注入された前記ケースを減圧下に置く減圧工程と、を有し、前記注入工程では、前記金属ワイヤーの少なくとも一部が前記合成樹脂の上面から露出する所定高さとなる量の前記合成樹脂を注入し、前記減圧工程で、減圧により合成樹脂の液面を上昇させ、前記注入工程で前記合成樹脂よりも上に露出していた前記金属ワイヤーを前記合成樹脂で被覆すること、を特徴とする電子装置の製造方法を提供する。
この方法によれば、ワイヤーボンディングによって金属ワイヤーが接合された電子部品がケースに収容され、このケースに注入された合成樹脂によってボンディング面が覆われ、かつ、金属ワイヤーが合成樹脂より上に露出して、合成樹脂の振動が金属ワイヤーに伝わりにくい電子装置を製造できる。金属ワイヤーに対しては、減圧工程で合成樹脂の液面を上昇させることで、金属ワイヤーの全体が浸る量の合成樹脂をケースに注入することなく、合成樹脂の上に露出する部分にも合成樹脂を付着させて被覆することができる。従って、新規設備の導入や電子装置の大型化を伴わずに、電子装置のボンディング面を合成樹脂により被覆し、金属ワイヤーを合成樹脂の上に露出させて合成樹脂の振動が金属ワイヤーに伝わることを防ぎ、かつ、金属ワイヤーを合成樹脂で被覆できる。
また、減圧工程では、合成樹脂が注入されたケースを減圧下に置くため、この間にケース内の気泡や水分を除去する脱泡を行うことができる。このため、合成樹脂の液面を上昇させて金属ワイヤーに合成樹脂を付着させる工程で脱泡を合わせて行うことにより、工数を削減できる。

ここで、合成樹脂としては、注入工程においては流体であり、減圧工程の後で硬化するものを用いてもよい。また、減圧工程の後に、合成樹脂を固体あるいはゲル状に硬化させる硬化工程を設けてもよく、この硬化工程では、減圧工程で金属ワイヤーに付着した合成樹脂が金属ワイヤーから脱落しない程度の時間で合成樹脂を硬化させてもよい。

上記発明において、前記金属ワイヤーは、前記ボンディング面に両端が接合され、上向きの凸形状に形成され、前記注入工程では、少なくとも前記金属ワイヤーの頂部が、注入された前記合成樹脂よりも上に露出し、かつ、注入された前記合成樹脂により全ての前記ボンディング面が覆われる高さまで前記合成樹脂を注入してもよい。
この場合、上向きの凸形状に形成された金属ワイヤーを合成樹脂の上に露出させた状態で、より確実にボンディング面を合成樹脂で被覆できる。

また、上記発明において、前記注入工程で、前記合成樹脂を前記ケースに注入する注入ノズルを前記金属ワイヤー上において移動させることにより、前記合成樹脂の液面よりも上方に位置する前記金属ワイヤーに前記合成樹脂を塗布しながら注入を行ってもよい。
この場合、合成樹脂を注入する際に金属ワイヤーの上から合成樹脂を塗布することで、注入される合成樹脂の液面より上に露出する金属ワイヤーにも、より確実に合成樹脂を付着させて、合成樹脂で金属ワイヤーを被覆できる。

また、本発明は、ケースに収容された電子部品にワイヤーボンディングにより金属ワイヤーを接合し、該金属ワイヤーが接合されたボンディング面を封止用の合成樹脂にて被覆してなる電子装置の製造方法であって、注入ノズルにより、前記電子部品の上方から前記ケース内に前記合成樹脂を注入する工程を有し、この工程では、前記注入ノズルを前記金属ワイヤー上において移動させ、前記合成樹脂を前記金属ワイヤーの上方から流下させて前記金属ワイヤーに付着させること、を特徴とする電子装置の製造方法を提供できる。
この方法によれば、ワイヤーボンディングによって金属ワイヤーが接合された電子部品がケースに収容され、このケースに注入された合成樹脂によってボンディング面が覆われ、かつ、金属ワイヤーが合成樹脂より上に露出して合成樹脂の振動が金属ワイヤーに伝わりにくい電子装置を製造できる。合成樹脂を注入する工程において注入ノズルを移動させることにより、金属ワイヤーに上方から合成樹脂を流下させることで、金属ワイヤーを合成樹脂で被覆できる。
従って、電子装置のボンディング面を合成樹脂により被覆し、金属ワイヤーを合成樹脂の上に露出させて合成樹脂の振動が金属ワイヤーに伝わることを防ぎ、かつ、金属ワイヤーを合成樹脂で被覆できる。この方法では、吸引等の新規設備の導入や電子装置の大型化を伴わないという利点もある。さらに、ケース内に注入する合成樹脂の量を抑えることで、低コスト化を図るとともに、この合成樹脂を硬化させるための時間を短縮することで、リードタイムを短縮できる。

本発明によれば、金属ワイヤーの全体が浸る高さまで合成樹脂をケースに注入することなく、減圧下に置くことで金属ワイヤーを合成樹脂で被覆できるので、新規設備の導入や電子装置の大型化を伴わずに、電子装置のボンディング面を合成樹脂により被覆し、金属ワイヤーを合成樹脂の上に露出させて合成樹脂の振動が金属ワイヤーに伝わることを防ぎ、かつ、金属ワイヤーを合成樹脂で被覆できる。さらに、合成樹脂の液面を上昇させて金属ワイヤーに合成樹脂を付着させる工程で脱泡を合わせて行い、工数を削減できる。
上記発明において、上向きの凸形状に形成された金属ワイヤーの頂部が、注入された合成樹脂よりも上に露出し、かつ、注入された合成樹脂により全ての前記ボンディング面が覆われる高さまで合成樹脂を注入することで、より確実にボンディング面を合成樹脂で被覆できる。
また、上記発明において、合成樹脂をケースに注入する注入ノズルを金属ワイヤー上において移動させることにより、合成樹脂の液面よりも上方に位置する金属ワイヤーに合成樹脂を塗布しながら注入することで、合成樹脂の液面より上に露出する金属ワイヤーにも、より確実に合成樹脂を付着させて、合成樹脂で金属ワイヤーを被覆できる。

［第１の実施形態］
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明を適用した第１の実施形態に係るスイッチモジュール２の概略構成を示す要部断面図である。
この図１に示すスイッチモジュール２は、半導体素子１１が実装された基板１５を、上面が開口したケース１０に収容して構成される。
電子部品としての半導体素子１１は、例えば、ＩＧＢＴ、パワーＭＯＳＦＥＴ、サイリスタ、ダイオード等の、大電流に対応した電源供給用のスイッチング素子である。基板１５は、上面絶縁基板１５Ａ及び下面絶縁基板１５Ｂの間に絶縁基板１５Ｃを挟んでロウ材等により接合してなる３層構造の基板であり、上面絶縁基板１５Ａ及び下面絶縁基板１５Ｂには、例えば電源供給回路を構成する回路パターンが形成されている。半導体素子１１は、上面絶縁基板１５Ａ及び下面絶縁基板１５Ｂに形成されたパターンに、はんだ１８によって電気的に接続されている。

ケース１０は、その底面を構成するベース基材１２と、ベース基材１２の周縁部に固定された略円筒形のハウジング１３とによって構成される。ハウジング１３とベース基材１２とは接着剤等によって液体が漏れないように固定されており、ケース１０内に液体を充填できる。ベース基材１２の上面には、基板１５の下部が絶縁性の接合材１７によって固定されている。
また、ハウジング１３には、ケース１０の外側に突出する外部端子１４が設けられている。外部端子１４は、ケース１０の内側と外側とに跨るようにハウジング１３を貫通しており、ケース１０の外部の回路に接続される金属製の端子である。この外部端子１４は、ケース１０に収容された半導体素子１１を、ケース１０の外部の回路に接続するために設けられており、ケース１０内では外部端子１４と半導体素子１１とが、ワイヤー１９（金属ワイヤー）によって電気的に接続される。

ワイヤー１９は、ワイヤーボンディングにより形成された金属ワイヤーであり、具体的には、太さ数十μｍ〜数百μｍの金またはアルミニウム製の線材である。ワイヤー１９の一端は半導体素子１１が備える外部接続用端子（図示略）の金属部に荷重と超音波によって接合され、ワイヤー１９の他端は同様に外部端子１４に接合されていて、これらの端子間はワイヤー１９を介して導通する。ここで、ワイヤー１９が半導体素子１１に接合された箇所（面）をボンディング面２１とし、ワイヤー１９が外部端子１４に接合された箇所（面）をボンディング面２２とする。ボンディング面２１、２２は、図１に示す状態では金属が大気中に露出した状態にある。ワイヤー１９は、中央部が上向きに凸形状で、ボンディング面２１、２２で接合された両端が最も低くなるよう形成されている。
そこで、この図１に示すスイッチモジュール２に、シリコーン樹脂を注入してボンディング面２１、２２を被覆することにより、電子装置としてのスイッチング装置１が製造される。

スイッチング装置１を製造する方法は、次の３つの工程を含む。
１．スイッチモジュール２にシリコーン樹脂を注入する注入工程。
２．シリコーン樹脂を注入したスイッチモジュール２を減圧下に置く減圧工程。
３．シリコーン樹脂を硬化させる硬化工程。

ケース１０に注入されるシリコーン樹脂は、例えば、主剤に硬化剤を混合した二液性の樹脂であり、注入時においては所定の粘性および流動性を有し、その後、所定の硬化条件下で硬化し、ゲル状または固体となる。シリコーン樹脂３０の硬化条件としては、光（紫外線）照射、加熱等が挙げられる。温度及び時間を硬化条件とする熱硬化性のシリコーン樹脂において典型的な硬化条件としては、温度は常温（ＪＩＳ規格によれば２０℃±１５℃）〜１５０℃、時間は数十分〜３時間程度である。本第１の実施形態では、８０℃、１時間の条件で硬化する熱硬化性のシリコーン樹脂３０（図２〜図５）を使用した例について説明する。

図２は、注入工程を示す説明図であり、図１と同様にスイッチモジュール２の要部断面を示している。
注入工程では、スイッチモジュール２のケース１０内に上方からシリコーン樹脂３０が注入され、シリコーン樹脂３０の注入量は、シリコーン樹脂３０の液面が図中符号Ｌで示す高さになるよう制御される。シリコーン樹脂３０の液面の高さＬは、ワイヤー１９の最上部（ワイヤートップ）の高さＴに比べて十分に低い。高さＬは、ボンディング面２１、２２の金属がシリコーン樹脂３０に没し、かつ、ワイヤー１９の頂部およびその近傍がシリコーン樹脂３０の液面より上に出る高さである。
なお、高さＬは、注入工程で注入されるシリコーン樹脂３０の量の指標である。換言すれば、注入工程においてはシリコーン樹脂３０の液面が静止した状態で液面の高さがＬになるよう、注入量が決定されている。このため、注入工程においてシリコーン樹脂３０の流動により液面が乱れ、液面が高さＬよりも上になっても何ら問題はない。
この注入工程は、常圧条件下で行ってもよいが、減圧条件下で行ってもよい。すなわち、後述する装置によってスイッチモジュール２にシリコーン樹脂３０を注入する際に、スイッチモジュール２の全体、及び、シリコーン樹脂３０を注入するノズルをチャンバー内に収容し、このチャンバー内部を減圧して、いわゆる真空注入によりシリコーン樹脂３０の注入を行ってもよい。真空注入を行うと、速やかにシリコーン樹脂３０を注入できる等の利点がある。

シリコーン樹脂３０がケース１０内に注入された後、減圧工程が実行される。減圧工程では、スイッチモジュール２が減圧環境下において所定時間、放置される。
減圧工程では、シリコーン樹脂３０が注入されたスイッチモジュール２を密閉可能な室（チャンバー等）に収容し、この室内の真空度が６００Ｐａ〜１０００Ｐａにされる。また、減圧工程では、上記の真空度で、スイッチモジュール２が１０分〜１時間程度放置される。
また、注入工程で上述した真空注入を行った場合、シリコーン樹脂３０の注入が完了してから減圧工程に移行し、スイッチモジュール２が引き続き減圧環境下で放置される。この場合、減圧工程におけるスイッチモジュール２を収容したチャンバー内の真空度を、注入工程よりも高く（圧力を低く）してもよいし、注入工程と同じ真空度としてもよい。

減圧工程では、スイッチモジュール２内の半導体素子１１の下や基板１５とベース基材１２との間等の隙間に入っていた空気が減圧に伴って膨張し、気泡となってシリコーン樹脂３０内に浮き上がる。この膨張した気泡がケース１０の底部近傍からシリコーン樹脂３０内に浮き上がることで、シリコーン樹脂３０が全体的に泡立って吹き上がり、図３に示すようにシリコーン樹脂３０の液面が上昇する。この状態では、シリコーン樹脂３０の液面は高さＬを大きく超えて上昇し、注入工程でシリコーン樹脂３０の上に露出していたワイヤー１９の頂部が、シリコーン樹脂３０に没し、ワイヤー１９の全体にシリコーン樹脂３０が付着する。

スイッチモジュール２が減圧下におかれた状態で時間が経過すると、ケース１０内の隙間に存在していた空気がシリコーン樹脂３０から抜けて、気泡の吹き上がりが収まる。これにより、シリコーン樹脂３０の液面は下降して、注入工程で注入された量に応じた高さＬに戻る。
しかしながら、シリコーン樹脂３０は高い粘性を有するので、いったんシリコーン樹脂３０に浸った部分には、シリコーン樹脂３０が符号Ｌの高さまで戻った後も、その表面にシリコーン樹脂３０が付着したまま、被膜となって残る。一般的なシリコーン樹脂の粘性を基準にすれば、数時間ないし数十時間、被膜が残ることが明らかである。従って、減圧工程でワイヤートップＴの位置までシリコーン樹脂３０が吹き上がることで、ワイヤー１９の全体に、シリコーン樹脂３０の被膜が形成される。

減圧工程でシリコーン樹脂３０が吹き上がる高さは、ケース１０に収容された基板１５の大きさ、半導体素子１１を含む基板１５に実装された素子の数、シリコーン樹脂３０の特性、減圧工程における真空度と、常圧から目標真空度に達するまでの早さ等によって異なるため、これらを考慮して、減圧工程でワイヤートップの位置Ｔまでシリコーン樹脂３０が吹き上がるように、注入工程で注入するシリコーン樹脂３０の量を決定すればよい。
また、減圧工程でスイッチモジュール２を放置する時間は、十分に脱泡できればよいので、上述したスイッチモジュール２における素子の数やシリコーン樹脂３０の特性、及び減圧工程における真空度を加味して決定すればよい。一般には真空度が高く、時間が長いほど確実に脱泡できるため、脱泡の状態と生産性を考慮して、真空度と時間を定めればよい。

スイッチモジュール２に注入されたシリコーン樹脂３０には、硬化剤が混入されている。硬化工程では、シリコーン樹脂３０の硬化条件を満たす環境にスイッチモジュール２が所定時間放置される。例えば、熱硬化性のシリコーン樹脂を用いた場合、スイッチモジュール２は、所定以上の温度（常温〜１５０℃）を保った状態に放置される。また、光硬化性のシリコーン樹脂を用いた場合には、紫外線ランプ（図示略）等により光が照射される。本第１の実施形態では上述のように、シリコーン樹脂３０が硬化するまで８０℃で１時間、スイッチモジュール２を放置する。この硬化工程において、上述したようにワイヤー１９に形成されたシリコーン樹脂３０の被膜は、シリコーン樹脂３０の粘性によって長時間保持されるので、硬化工程においてゲル状または固体となる。このため、ワイヤー１９は、流動性を失ったシリコーン樹脂３０の被膜によって被覆される。
硬化工程においては、減圧工程に引き続いてスイッチモジュール２を減圧条件下においてもよいし、徐々に真空度を下げて常圧条件にしてもよく、常圧になった後で硬化工程に移行してもよい。

上記の注入工程、減圧工程、及び硬化工程を経て、図４に示すスイッチング装置１が完成する。
図４は、製造されたスイッチング装置１の構成を示す要部断面図である。
スイッチング装置１のケース１０には、ボンディング面２１、２２の両方を覆う高さＬまでシリコーン樹脂３０が充填されてゲル状に硬化しており、さらに、このシリコーン樹脂３０よりも上方にワイヤー１９の一部が出ている。ワイヤー１９のうち、シリコーン樹脂３０の上面より上に出ている部分は、シリコーン樹脂３０が硬化した樹脂被膜３１によって被覆されている。

図５は、図２〜図４を参照して説明した製造方法を実現するための注入装置１００の構成を示す模式図である。この図５に示す注入装置１００により、スイッチモジュール２に対し、注入工程、減圧工程、及び硬化工程の一連の工程を実行できる。

注入装置１００は、二液性のシリコーン樹脂３０をスイッチモジュール２に注入可能な装置である。注入装置１００は、注入対象のスイッチモジュール２を収容する真空チャンバー１５０を備えている。真空チャンバー１５０は、複数のスイッチモジュール２を並べて載置可能な置き台１５３と、真空チャンバー１５０内の天井から吊り下げ設置された複数の注入ノズル１５２とを備え、複数のスイッチモジュール２に対して注入ノズル１５２によりシリコーン樹脂３０を注入できる。

真空チャンバー１５０は気密性を保って閉鎖可能に構成され、バルブ１３６を介して真空ポンプ１３５が接続されている。この真空ポンプ１３５により、注入時および注入後において真空チャンバー１５０の内部を減圧し、真空状態に保つことが可能である。
また、真空チャンバー１５０は、内部を１５０℃程度まで加熱可能なヒーター（図示略）及び内部温度を検出する温度センサー（図示略）を備え、この温度センサーの検出値に従ってヒーターへの通電を制御することにより、真空チャンバー１５０内の気温を調整できる。

注入装置１００は、シリコーン樹脂３０の主剤３０Ａを貯留する主剤タンク１０１と、硬化剤３０Ｂを貯留する硬化剤タンク１１１とを有し、これら主剤３０Ａと硬化剤３０Ｂとを混合してスイッチモジュール２に注入する。
主剤タンク１０１は、主剤３０Ａを加温するヒーター１０２及びバンドヒーター１０３を備えるとともに、撹拌翼１０４を備えた撹拌機構１０５を備え、図示しないモーターによって撹拌機構１０５を駆動することにより主剤３０Ａを撹拌する。
一方、硬化剤タンク１１１は、硬化剤３０Ｂを加温するヒーター１１２及びバンドヒーター１１３を備えている。また、硬化剤タンク１１１は撹拌翼１１４を備えた撹拌機構１１５を備え、図示しないモーターによって撹拌機構１１５を駆動することにより硬化剤３０Ｂを撹拌する。
なお、注入装置１００は、ヒーター１０２、１１２、バンドヒーター１０３、１１３及びその他の各種ヒーターを備えているが、主剤３０Ａ及び硬化剤３０Ｂとして加熱を必要としない材料を用いる場合には、注入装置がヒーターを備える必要がないので、ヒーターが無い構成としてもよい。

主剤タンク１０１内の主剤３０Ａは、ヒーター（図示略）を備えた主剤供給管１２１を経て、定量混合部１３０に供給される。また、硬化剤タンク１１１内の硬化剤３０Ｂは、ヒーター（図示略）を備えた硬化剤供給管１２３を経て定量混合部１３０に供給される。
定量混合部１３０は、予め設定された混合比で主剤３０Ａと硬化剤３０Ｂとを混合し、計量を行いながら混合したシリコーン樹脂３０を送出する。定量混合部１３０で混合されたシリコーン樹脂３０は、混合樹脂供給管１２５を経て、真空チャンバー１５０の注入ノズル１５２に送出され、注入ノズル１５２からスイッチモジュール２に注入される。

注入ノズル１５２からスイッチモジュール２に注入されるシリコーン樹脂３０の量は、定量混合部１３０で計量できる。このため、定量混合部１３０の計量値に基づいてバルブ１５１を閉じることで、設定された量のシリコーン樹脂３０をスイッチモジュール２に注入できる。
また、混合樹脂供給管１２５は分岐して複数の注入ノズル１５２の各々に接続され、この分岐した管路には、注入ノズル１５２毎にバルブ１５１が設けられている。バルブ１５１は、真空チャンバー１５０内の真空度を高める場合に閉鎖される。これにより、例えばシリコーン樹脂３０の注入後に、真空ポンプ１３５により真空チャンバー１５０内を十分に減圧できる。

また、主剤タンク１０１及び硬化剤タンク１１１には真空ポンプ（図示略）が接続されており、この真空ポンプによりタンク内部を減圧できる。従って、注入装置１００において主剤３０Ａ、硬化剤３０Ｂ及び混合後のシリコーン樹脂３０が流れる系内全体を減圧して、減圧状態の真空チャンバー１５０に注入することが可能である（真空注入）。この真空注入を行うことで、気泡が発生しにくい状態でスイッチモジュール２にシリコーン樹脂３０を注入できる。

この図５に示す注入装置１００を用いて、上述したスイッチング装置１の製造工程を実行可能である。
注入工程では、真空チャンバー１５０にスイッチモジュール２が収容され、バルブ１５１が開かれて混合済みのシリコーン樹脂３０が注入ノズル１５２に供給され、注入ノズル１５２によって上方からスイッチモジュール２にシリコーン樹脂３０が注入される。真空注入を行う場合は、バルブ１３６が開弁され、真空ポンプ１３５により真空チャンバー１５０内の気圧が予め指定された圧力まで減圧される。注入ノズル１５２から、設定された量のシリコーン樹脂３０がスイッチモジュール２に注入された後、バルブ１５１が閉弁され、注入工程が完了する。

減圧工程では、真空ポンプ１３５によって真空チャンバー１５０の内部が予め指定された真空度になるまで減圧され、この真空度が、予め設定された時間、保持される。
その後、硬化工程が行われる。硬化工程では、真空チャンバー１５０が備えるヒーター（図示略）によって真空チャンバー１５０内の温度が設定された温度に調整される。また、真空チャンバー１５０内の真空度が真空ポンプ１３５によって調整され、例えば真空チャンバー１５０内を常圧にする場合、真空ポンプ１３５が停止されるとともにバルブ１３６が閉弁され、図示しないリーク弁が開かれて、真空チャンバー１５０内の気圧が徐々に大気圧に戻される。

以上説明したように、本発明を適用した第１の実施形態に係るスイッチング装置１は、電子部品としての半導体素子１１及び外部端子１４にワイヤーボンディングによりワイヤー１９を接合し、該ワイヤー１９が接合されたボンディング面２１、２２を封止用のシリコーン樹脂３０にて被覆してなるスイッチング装置１は、半導体素子１１をケース１０に収納し、ケース１０内に、ワイヤー１９の一部がシリコーン樹脂３０の上面から露出する所定高さとなる量のシリコーン樹脂３０を注入し、ケース１０を減圧下に放置することによってシリコーン樹脂３０の液面を上昇させ、シリコーン樹脂３０よりも上に露出するワイヤー１９にシリコーン樹脂３０を付着させることにより、ワイヤー１９をシリコーン樹脂３０で被覆したものである。
つまり、上述したスイッチング装置１の製造方法では、ケース１０内にシリコーン樹脂３０を注入する注入工程と、注入工程でシリコーン樹脂３０が注入されたケース１０を減圧下に置く減圧工程と、を有し、注入工程では、金属ワイヤーの少なくとも一部がシリコーン樹脂３０の上面から露出する所定高さとなる量のシリコーン樹脂３０を注入し、減圧工程で、減圧によりシリコーン樹脂３０の液面を上昇させ、注入工程でシリコーン樹脂３０よりも上に露出していた金属ワイヤーをシリコーン樹脂３０で被覆する。

この方法によれば、ワイヤーボンディングによって金属ワイヤーが接合された電子部品がケース１０に収容され、このケース１０に注入されたシリコーン樹脂３０によってボンディング面２１、２２が覆われ、かつ、金属ワイヤーがシリコーン樹脂３０より上に露出して、シリコーン樹脂３０の振動が金属ワイヤーに伝わりにくいスイッチング装置１を製造できる。金属ワイヤーに対しては、減圧工程でシリコーン樹脂３０の液面を上昇させることで、金属ワイヤーの全体が浸る高さまでシリコーン樹脂３０をケース１０に注入することなく、シリコーン樹脂３０の上に露出する部分にもシリコーン樹脂３０を付着させて被覆することができる。従って、新規設備の導入やスイッチング装置１の大型化を伴わずに、スイッチング装置１のボンディング面２１、２２をシリコーン樹脂３０により被覆し、金属ワイヤーをシリコーン樹脂３０の上に露出させてシリコーン樹脂３０の振動がワイヤーに伝わることを防ぎ、かつ、金属ワイヤーをシリコーン樹脂３０で被覆できる。また、減圧工程で、シリコーン樹脂３０が注入されたケース１０を減圧下に置く間にケース１０内の気泡や水分を除去する脱泡を行えるので、工数を削減できる。
そして、スイッチング装置１は、ボンディング面２１、２２がシリコーン樹脂３０によって被覆保護され、かつ、シリコーン樹脂３０の振動がワイヤー１９に伝わりにくい。さらに、ワイヤー１９がシリコーン樹脂３０により被覆されるので、ワイヤー１９の耐食性が高められ、絶縁保護されている。

また、上記の製造方法において、ワイヤー１９は、ボンディング面２１、２２に両端が接合され、上向きの凸形状に形成され、注入工程では、少なくともワイヤー１９の頂部が、注入されたシリコーン樹脂３０よりも上に露出し、かつ、注入されたシリコーン樹脂３０により全てのボンディング面２１、２２が覆われる高さまでシリコーン樹脂３０が注入されるので、より確実にボンディング面２１、２２をシリコーン樹脂３０で被覆できる。

なお、上記第１の実施形態では、注入ノズル１５２によって注入したシリコーン樹脂３０を減圧工程で吹き上げさせることでワイヤー１９の全体にシリコーン樹脂３０を付着させる構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、シリコーン樹脂３０をスイッチモジュール２に流下させる際に、ワイヤー１９の全体にシリコーン樹脂３０を付着させることも可能である。以下、この場合について第２の実施形態として説明する。

［第２の実施形態］
図６は、本発明を適用した第２の実施形態に係るスイッチング装置の製造方法の説明図であり、特に注入工程を示す。また、図７は、図６に示す製造方法で製造されるスイッチング装置１Ａの構成を示す要部断面図である。
なお、この第２の実施形態において上述した第１の実施形態と同様に構成される部分には同符号を付して説明を省略する。

本第２の実施形態では、スイッチモジュール２の上方からシリコーン樹脂３０を流下させる注入ノズル１５２を、スイッチモジュール２の上で水平方向に移動させる移動機構が設けられ、注入ノズル１５２を移動可能である。注入ノズル１５２の移動方向は一方向でも良いが、望ましくは２方向以上であり、スイッチモジュール２上の任意の位置に移動可能であることが好ましい。
この注入ノズル１５２を、図中矢印で示すように、シリコーン樹脂３０をスイッチモジュール２に流下させながらスイッチモジュール２の上を移動させることにより、ケース１０内に配設された基板１５や半導体素子１１にシリコーン樹脂３０が降りかかる。また、ワイヤー１９にも、ボンディング面２１、２２だけでなく頂部を含む全体に、シリコーン樹脂３０が降りかかる。

さらに、注入ノズル１５２の先端には、シリコーン樹脂３０を分散流下させるノズルヘッド１５４が装着されている。このため、シリコーン樹脂３０を、帯状あるいは束状に、より広い面積に流下させることができる。
従って、注入ノズル１５２を移動させる範囲を調整し、例えば、ハウジング１３の内側全体に隙間無くシリコーン樹脂３０が行き渡るように、シリコーン樹脂３０を流下させることも可能である。また、ワイヤー１９の下方など、複数の部材が上下に重なる位置では、注入ノズル１５２を一定時間留まらせたり、注入ノズル１５２の移動速度を遅くしたりすれば、シリコーン樹脂３０を下方の部材にも十分に行き渡らせることができる。

また、注入ノズル１５２の移動経路は、ハウジング１３の内側を漏れなく、満遍なくノズルヘッド１５４が通過するよう設定してもよいが、例えば、ワイヤー１９やボンディング面２１、２２の上など限られた箇所のみ、その上をノズルヘッド１５４が複数回通過するように経路を設定してもよい。

この図６に示す注入工程によりシリコーン樹脂３０がスイッチモジュール２に注入された後、上記第１の実施形態と同様の条件で、減圧工程および硬化工程が実行されると、ワイヤー１９、ボンディング面２１、２２及びその他のハウジング１３内部の部品に付着したシリコーン樹脂３０が硬化して、スイッチング装置１Ａが得られる。
ノズルヘッド１５４によってシリコーン樹脂３０を分散させることで、シリコーン樹脂３０内に気泡が入りやすくなるが、その後に減圧工程を行うことで脱泡されるため、ノズルヘッド１５４を用いることによるデメリットは生じない。

図７に示すスイッチング装置１Ａは、ケース１０に収容された半導体素子１１、基板１５、外部端子１４の一部の表面全体がシリコーン樹脂３０によって覆われており、ワイヤー１９にも、全体に樹脂被膜３１が形成されている。
ケース１０内に注入されたシリコーン樹脂３０の量は、少なくとも、ワイヤー１９の一部を露出させる程度の高さにすることが望ましい。これは、シリコーン樹脂３０が硬化した後のスイッチング装置１Ａにおいて、シリコーン樹脂３０の振動がワイヤー１９に伝わりにくいようにするためである。図７に示すスイッチング装置１Ａでは、ケース１０の底部に固定された基板１５を覆う程度の高さまでしかシリコーン樹脂３０が注入されていない。シリコーン樹脂３０の液面は、ワイヤー１９の頂部に比べて非常に低く、ボンディング面２１、２２に比べても低い位置にある。このため、スイッチング装置１Ａに振動が加わった場合に、ゲル状のシリコーン樹脂３０が振動してワイヤー１９に負荷を与え、或いは、この振動の負荷により断線を招くおそれはない。

このように、本第２の実施形態の製造方法では、注入ノズル１５２によってスイッチモジュール２にシリコーン樹脂３０を流下させて注入する注入工程を有し、この注入工程において、注入ノズル１５２をワイヤー１９やボンディング面２１、２２の上を通るように移動させ、ケース１０に収容された各部に対して上方からシリコーン樹脂３０を流下させるので、スイッチング装置１Ａのボンディング面２１、２２をシリコーン樹脂３０により被覆するとともに、ワイヤー１９をシリコーン樹脂３０の上に露出させて、ワイヤー１９への振動の伝達を防ぎ、かつ、ワイヤー１９を樹脂被膜３１で被覆して絶縁性及び耐食性の向上を図ることができる。また、ケース１０内に注入されるシリコーン樹脂３０の量が少なくて済むので、使用する材料の減量によるコスト減、減圧工程における脱泡時間の短縮および硬化工程におけるシリコーン樹脂３０の硬化時間の短縮に伴うリードタイムの短縮を実現できる。

なお、本第２の実施形態において、ケース１０に注入されるシリコーン樹脂３０の量は、必ずしも図７に示したように少量に抑える必要はなく、例えば、図２に示したように、ボンディング面２１、２２が完全にシリコーン樹脂３０に浸る高さＬまで、シリコーン樹脂３０を注入してもよい。この場合、ボンディング面２１、２２はより確実にシリコーン樹脂３０によって覆われ、さらに、ワイヤー１９の全体がシリコーン樹脂３０によって被覆される。また、シリコーン樹脂３０が硬化した後、ワイヤー１９の頂部及びその近傍はシリコーン樹脂３０の上に露出するので、スイッチング装置１Ａに振動が加わった場合に、ゲル状のシリコーン樹脂３０が振動してワイヤー１９に負荷を与え、或いは、この振動の負荷により断線を招くおそれがない。

なお、上述した各実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形および応用が可能である。
例えば、上記の実施形態においては、ボンディング面２１、２２及びワイヤー１９を被覆する合成樹脂として、２液性のシリコーン樹脂３０をスイッチモジュール２に注入する場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ケース１０に注入される合成樹脂はシリコーン樹脂３０に限らない。つまり、注入時に流動性を有し、その後に硬化してゲル状または固体となる合成樹脂であれば良い。また、上記合成樹脂としては、絶縁性及び耐久性を有し、ワイヤー１９及びボンディング面２１、２２の金属を腐蝕させないものが望ましく、厳しい環境下においてもワイヤー１９及びボンディング面２１、２２の金属を被覆した状態を保つことが可能な耐光性、耐熱性、耐水性を有するものがより好ましい。具体的には、シリコーン樹脂に限らず、エポキシ樹脂等を用いることができ、光硬化性および熱硬化性のいずれであってもよいし、添加剤等を含んでいてもよい。
さらに、上記各実施形態では、電子部品としての半導体素子１１が実装された基板１５を備えたスイッチモジュール２にシリコーン樹脂３０を注入して、スイッチング装置１、１Ａを製造する場合について説明したが、本発明は、電子部品として、キャパシタや抵抗器等の各種回路素子あるいは各種の集積回路を用いた装置にも適用可能であり、ケース１０の形状についても任意であって、例えば上面を覆う蓋を備えたケースを用いてもよく、この場合は注入工程において蓋を開いておけばよい。その他、スイッチング装置１、１Ａ及び注入装置１００の具体的な細部構成についても、任意に変更可能である。

第１の実施形態に係るスイッチング装置の構成を示す要部断面図である。注入工程の説明図である。減圧工程の説明図である。第１の実施形態に係るスイッチング装置の構成を示す要部断面図である。スイッチング装置の製造に用いる注入装置の構成を示す模式図である。第２の実施形態に係るスイッチング装置の製造方法における注入工程の説明図である。第２の実施形態に係るスイッチング装置の構成を示す要部断面図である。

１、１Ａスイッチング装置（電子装置）
２スイッチモジュール
１０ケース
１１半導体素子（電子部品）
１５基板
１９ワイヤー（金属ワイヤー）
２１、２２ボンディング面
３０シリコーン樹脂（合成樹脂）
３１樹脂被膜
１００注入装置
１５０真空チャンバー
１５２注入ノズル
１５４ノズルヘッド

Claims

ケースに収容された電子部品にワイヤーボンディングにより金属ワイヤーを接合し、該金属ワイヤーが接合されたボンディング面を封止用の合成樹脂にて被覆してなる電子装置の製造方法であって、
前記ケース内に前記合成樹脂を注入する注入工程と、
前記注入工程で前記合成樹脂が注入された前記ケースを減圧下に置く減圧工程と、を有し、
前記注入工程では、前記金属ワイヤーの少なくとも一部が前記合成樹脂の上面から露出する所定高さとなる量の前記合成樹脂を注入し、
前記減圧工程で、減圧により合成樹脂の液面を上昇させ、前記注入工程で前記合成樹脂よりも上に露出していた前記金属ワイヤーを前記合成樹脂で被覆すること、
を特徴とする電子装置の製造方法。
前記金属ワイヤーは、前記ボンディング面に両端が接合され、上向きの凸形状に形成され、
前記注入工程では、少なくとも前記金属ワイヤーの頂部が、注入された前記合成樹脂よりも上に露出し、かつ、注入された前記合成樹脂により全ての前記ボンディング面が覆われる高さまで前記合成樹脂を注入すること、
を特徴とする請求項１記載の電子装置の製造方法。
前記注入工程で、前記合成樹脂を前記ケースに注入する注入ノズルを前記金属ワイヤー上で移動させることにより、前記合成樹脂の液面よりも上方に位置する前記金属ワイヤーに前記合成樹脂を塗布しながら注入を行うこと、
を特徴とする請求項１または２記載の電子装置の製造方法。