JPH07263618A - 混成集積回路装置 - Google Patents

混成集積回路装置

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JPH07263618A
JPH07263618A JP5341394A JP5341394A JPH07263618A JP H07263618 A JPH07263618 A JP H07263618A JP 5341394 A JP5341394 A JP 5341394A JP 5341394 A JP5341394 A JP 5341394A JP H07263618 A JPH07263618 A JP H07263618A
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JP
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substrate
electrically connected
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hybrid integrated
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JP5341394A
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Koji Numazaki
浩二 沼崎
Koichi Kasuya
宏一 粕谷
Takahisa Koyasu
貴久 子安
Mitsuhiro Saito
斎藤  光弘
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NipponDenso Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 縦型構造の電力系半導体素子を含む混成集積
回路装置において、放熱性、電力能力を良好にするとと
もに、ケース内に収納した時の構造を簡素化するように
する。 【構成】 基板1上にパワーMOS等の縦型の電力系半
導体素子3を含む回路素子を形成し、電力系半導体素子
3の一方の電極を基板1にはんだバンプ6aを介して基
板上の配線パターン8bに電気接続するとともに、他方
の電極を導電性接着剤5aを介しケース2に電気接続す
る。ここで、ケース2は導電性のもので構成されてお
り、ケース2は導電性接着剤5bを介し基板1上に形成
された配線パターン8aに電気接続される。従って、上
記構成により、ケース2を電力系半導体素子3の放熱板
として機能させるとともに電極の一部としても機能させ
ることができ、装置全体の小型化を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電力系半導体素子(以
下、パワー素子という)を含む回路部が基板上に形成さ
れた混成集積回路装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の装置においては、図11
に示すように、基板1上にパワー素子3およびチップ部
品4を設置し、モールド樹脂22により樹脂ケース21
内にモールドして収納するようにしている。また、パワ
ー素子3から発する熱を放熱する目的で、パワー素子3
が実装されていない面に、金属性の放熱板20を基板1
に張り付けて樹脂ケース21に収めるようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
造のものでは、放熱板20が樹脂ケース21内に納めら
れており、さらにモールド樹脂22で周りを覆われてい
ることから、放熱特性が良好ではなく、混成集積回路装
置に実装できるパワー素子としては消費電力の点で制約
されるという問題がある。また、放熱板20もケース2
1内に納めることから、ケース21の寸法が大きくな
り、さらに部品点数が多くなってしまうという問題があ
る。
【0004】これに対し、ケースを金属性のものにし、
そのケースを放熱板として使用するものも提案されてい
るが、このものは上記図11で示したものに対し、単に
ケースを放熱板として使用しているにすぎないものであ
る。さらに、パワー素子として、両面に電極を有する縦
型構造のもの(パワーMOS、IGBT等)があるが、
これらのものに対し、どのようにして構造簡単にケース
内に収容するかについては、これまでの技術においては
何ら提案されてはいない。
【0005】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、縦型構造のパワー素子を含む混成集積回路装置にお
いて、放熱性、電力能力を良好にするとともに、ケース
内に収納した時の構造を簡素化するようにすることを目
的とする。
【0006】
【課題を達成するための手段】本発明は上記課題を達成
するため、請求項1に記載の発明においては、基板と、
該基板上に設置された電力系半導体素子を含む回路素子
が形成された回路部と、前記基板を保持する導電性のケ
ースとを備えた混成集積回路装置において、前記電力系
半導体素子は、両面に電極が形成された縦構造の電力系
半導体素子であって、その一方の電極が前記基板に電気
接続されるとともに、他方の電極が前記ケースに電気接
続されており、前記ケースにて前記電力系半導体素子の
放熱を行うとともに、前記ケースを介して前記他方の電
極を前記ケース外に電気接続するようにしたことを特徴
としている。
【0007】また、請求項2に記載の発明においては、
請求項1に記載の発明に対し、前記ケースの外周面を絶
縁性物質にて覆うようにしたことを特徴としている。さ
らに、請求項3に記載の発明においては、請求項1又は
2に記載の発明に対し、前記基板上に、前記ケースに電
気接続され前記ケース外に電気接続される第1の配線パ
ターンと、前記電力系半導体素子に電気接続され前記ケ
ース外に電気接続される第2の配線パターンとを形成し
たことを特徴としている。
【0008】さらに、請求項4に記載の発明において
は、請求項3に記載の発明に対し、前記電力系半導体素
子と前記ケースの間及び前記ケースと前記基板上の前記
第1の配線パターンの間が、導電性接合部材により接合
されるようにしたことを特徴としている。
【0009】
【発明の作用効果】請求項1に記載の発明においては、
縦型構造の電力系半導体素子を用いた混成集積回路装置
において、ケースを放熱板および電力系半導体素子の電
極として使用するようにしているから、放熱特性を良好
にして大電力の電力系半導体素子を用いることができる
とともに、ケースの有効利用により装置の小型化を図る
ことができるという優れた効果を奏する。
【0010】請求項2に記載の発明においては、ケース
の外周面を絶縁性物質にて覆うようにしているから、ケ
ースを電力系半導体素子の電極の一部として使用しても
外部と短絡してしまうような不具合を防止することがで
きるという優れた効果を奏する。請求項3に記載の発明
においては、ケースに電気接続されケース外に電気接続
される第1の配線パターンと、電力系半導体素子に電気
接続されケース外に電気接続される第2の配線パターン
とを基板上に形成するようにしているから、基板上にお
ける配線にて混成集積回路の形成を行うことができると
いう優れた効果を奏する。
【0011】請求項4に記載の発明においては、電力系
半導体素子とケースの間及びケースと基板上の第1の配
線パターンの間が、導電性接合部材により接合されてい
るから、基板をケースに接合保持しつつ、電力系半導体
素子とケース及び基板上の第1の配線パターンのそれぞ
れの電気的な接続を図ることができるという優れた効果
がある。
【0012】
【実施例】以下、本発明を図に示す実施例について説明
する。図2は、シングルラインパッケージ形の混成集積
回路装置に本発明を適用した場合の外観構成を示すもの
で、(a)は正面図、(b)は上面図、(c)は側面
図、(d)は底面図である。
【0013】図1は図2(a)のAA断面図である。こ
の図において、1はセラミック基板、2は基板1を保持
する金属性のケース、3は両面に電極を有する縦型構造
のパワー素子である。パワー素子3としてはパワーMO
S、IGBT等のものを用いることができ、その一方の
面(図では下方の面)の電極がはんだバンプ6aにより
基板1上に形成された配線パターンに電気接続され、他
方の面(図では上方の面)の電極が導電性の樹脂または
接着剤(導電性接合部材を意味するものであって、以
下、単に接着剤という)5aにてケース2に電気接続さ
れている。ケース2は接着剤5bにより、基板1上に形
成された配線パターン8aを介し基板1に接着固定され
ている。
【0014】4はチップ部品で、パワー素子3と同時に
基板1上にはんだで実装され、基板1上に形成されたパ
ワー素子、チップ部品4等の回路素子からなる回路部に
て混成集積回路が形成される。図3は図2(d)のBB
断面図である。ケース2より接着剤5bを介し基板上の
配線パターン8a(第1の配線パターン)に電気接続さ
れる。このことは、パワー素子3の他面側の電極が接着
剤5a、ケース2、接着剤5bを介し配線パターン8a
に電気接続されることを意味する。この配線パターン8
aはクリップ9aにより外部と電気接続される。また、
パワー素子3等は配線パターン8b(パワー素子3、チ
ップ部品等と接続された全ての配線を意味する)と接続
され、これらの配線パターン8bはクリップ9bにより
外部と電気接続される。
【0015】上記した構成において、ケース2がパワー
素子3の放熱板として機能し、直接大気へ放熱されるこ
とになり、放熱特性が向上される。また、ケース2はパ
ワー素子3の電極の一部として使用することができるた
め、従来のような樹脂ケースが不要になり、装置全体の
小型化(薄型化)を図ることができる。なお、ケース2
が電極の一部をなしていることから、ケース2が外部と
短絡するのを防ぐ必要がある。このため、本実施例で
は、ケース2の外周部(ケース2が外部に出る面全部)
を絶縁性物質、例えば絶縁性のフィルム10にてコーテ
ィングするようにしている。
【0016】また、放熱板をなすケース2と基板1との
接続及びパワー素子3との接続を、導電性の接着剤にて
行っていることから、組付け時の高さ方向のバラツキに
対し、それを接着剤にて調整することができ、組付け性
が向上される。なお、パワー素子3が基板1およびケー
ス2と安定して導通を得るためには、以下のような条件
に設定するのが好ましい。すなわち、図4に示すよう
に、パワー素子3、接着剤5a、はんだバンプ6aの大
きさをX,Y1 ,Zとし、ケース2の側面高さをH,接
着剤5bの大きさをY2 とした時、Y1 ・αy +X・α
x+Z・αz <H・αh +Y2 ・α yの関係を満たすよ
うにする。ここで、αx ,αy ,αz ,αh はそれぞれ
パワー素子3、接着剤5a,5b、はんだ6a、ケース
2の熱膨張係数である。なお、基板1上の配線パターン
8a、8bは非常に薄いもので応力に関係しないため、
上記関係からは除かれている。さらに、接着剤として導
電性樹脂を用いた場合には、高温硬化型で、硬化温度が
使用温度より十分高いものを使用する。
【0017】このような条件を満たすことにより、使用
温度範囲内において、パワー素子3は常に基板1とケー
ス3により押しつけられている状態となり、パワー素子
3と基板1、ケース2が安定して導通することになる。
なお、パワー素子3とケース2との接続としては、上記
した導電性樹脂等以外に、図5に示すように、導電性ボ
ール11を含んだ接着剤もしくはシート(樹脂)状のも
の12を用い、導電性ボール11が接続し合うことによ
り、パワー素子3とケース2とが電気的に接続されるよ
うにしてもよい。この場合、接着剤12は、導電性ボー
ル11を接続する働きと、パワー素子3とケース2とを
接続する働きを有している。
【0018】図6、図7に、パワー素子3よりチップ部
品4の方が高い場合の構造を示す。図6においては、チ
ップ部品4が実装される部分のケース2の厚さを変える
ことにより、両素子の実装を可能とした。図7において
は、図6に示すものとは逆にパワー素子3が接続される
部分のケース2の厚さを厚くすることにより、チップ部
品4の高さとの調整を図っている。なお、ケース2を図
6、図7のように変形させる場合は、パワー素子3の発
熱量、ケース2の強度、外形寸法、及び加工性などを考
慮して決める必要がある。
【0019】また、ケース2は、その放熱特性を更に向
上させるため、図8に示すようにケース2の表面に凹凸
を設け表面面積を拡張するようにしてもよい。さらに、
基板1、ケース2、パワー素子3の熱応力がそれぞれ異
なることから、図9に示すようにパワー素子3の周囲を
エポキシ樹脂等の硬い物質で固め一体化するようにして
もよい。これにより、熱応力の違いによる影響(接続部
の剥がれ、パワー素子の特性変動、構造物の破壊など)
を防ぐことができる。
【0020】さらに、図10に示すように、基板1とケ
ース2の間にシリコーンゲルなどの柔らかい物質14を
充填することにより、パワー素子3やチップ部品4及び
はんだ面を、外部からの汚染に対して防ぐことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る混成集積回路装置の断面構成図で
ある。
【図2】本発明に係る混成首席回路装置の外観構成図で
ある。
【図3】図2に示す底面図のBB断面図である。
【図4】各部構成要素の寸法、熱膨張係数の関係を説明
するための説明図である。
【図5】接着剤の他の実施例を示す構成図である。
【図6】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図7】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図8】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図9】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図10】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図11】従来の混成集積回路装置の断面構成図であ
る。
【符号の説明】
1 基板 2 ケース 3 パワー素子 4 チップ部品 5a、5b 接着剤 6a はんだバンプ 8a、8b 配線パターン 9 クリップ 10 絶縁性フィルム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 光弘 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板と、該基板上に設置された電力系半
    導体素子を含む回路素子が形成された回路部と、前記基
    板を保持する導電性のケースとを備えた混成集積回路装
    置において、 前記電力系半導体素子は、両面に電極が形成された縦構
    造の電力系半導体素子であって、その一方の電極が前記
    基板に電気接続されるとともに、他方の電極が前記ケー
    スに電気接続されており、 前記ケースにて前記電力系半導体素子の放熱を行うとと
    もに、前記ケースを介して前記他方の電極を前記ケース
    外に電気接続するようにしたことを特徴とする混成集積
    回路装置。
  2. 【請求項2】 前記ケースの外周面が絶縁性物質にて覆
    われていることを特徴とする請求項1に記載の混成集積
    回路装置。
  3. 【請求項3】 前記基板上に、前記ケースに電気接続さ
    れ前記ケース外に電気接続される第1の配線パターン
    と、前記電力系半導体素子に電気接続され前記ケース外
    に電気接続される第2の配線パターンとを形成したこと
    を特徴とする請求項1又は2に記載の混成集積回路装
    置。
  4. 【請求項4】 前記電力系半導体素子と前記ケースの間
    及び前記ケースと前記基板上の前記第1の配線パターン
    の間が、導電性接合部材により接合されていることを特
    徴とする請求項3に記載の混成集積回路装置。
JP5341394A 1994-03-24 1994-03-24 混成集積回路装置 Pending JPH07263618A (ja)

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