JP2000340721A - 混成集積回路 - Google Patents

混成集積回路

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勝比古 東山
Taizo Ohama
泰造 大▲濱▼
Yoshihiko Tsujimura
好彦 辻村
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Panasonic Holdings Corp
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Denki Kagaku Kogyo KK
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 パワートランジスタとアルミ基板との間にシ
ールドパターンを形成することにより、高周波信号によ
ってスイッチングを行うパワートランジスタから発生す
る不要輻射成分をシールドして外部の機器に影響を及ぼ
さないようにすることができる混成集積回路を得る。 【解決手段】 基板２上に絶縁層３を介して形成された
配線パターン４上に、高熱伝導絶縁物５ａとして窒化ア
ルミニウム（ＡｌＮ）を使用した窒化アルミ基板５を介
してパワートランジスタ９を実装し、配線パターン４と
パワートランジスタ９のエミッタ又はソースとを接続す
るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パワーデバイスを
実装した混成集積回路に関し、特に高周波信号によって
スイッチングを行うパワーデバイスを実装した混成集積
回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は、従来の混成集積回路の構造を示
した概略図であり、図５(ａ)は平面図であり、図５(ｂ)
は正面図である。なお、図５では、パワートランジスタ
の実装状態を示しており、その他の部分は省略してい
る。また、パワートランジスタにバイポーラトランジス
タを使用した場合を例にして説明する。
【０００３】図５において、金属ベース印刷基板１０１
は、アルミニウムからなる接地された基板１０２上に絶
縁層１０３を介して配線パターンが形成されてなる。絶
縁層１０３上に形成された配線パターン１０４上には、
ヒートシンクをなす銅プレート１０５が高熱伝導絶縁物
接続用の半田１０６で接続されており、銅プレート１０
５上にニッケルメッキされてニッケルプレート１０７が
形成されている。更に、ニッケルプレート１０７上には
ダイボンド用の半田１０８でパワートランジスタ１０９
が接続されている。
【０００４】パワートランジスタ１０９において、ベー
ス電極１０９ａは、絶縁層１０３上に形成された配線パ
ターン１１０に接続された電極１１１にボンディングワ
イヤ１１２で接続され、エミッタ電極１０９ｂは、絶縁
層１０３上に形成された配線パターン１１３に接続され
た電極１１４にボンディングワイヤ１１５で接続されて
いる。パワートランジスタ１０９のコレクタ電極１０９
ｃは、半田１０８、ニッケルプレート１０７、銅プレー
ト１０５及び半田１０６を介して配線パターン１０４に
接続されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】基板１０２と配線パタ
ーン１０４との間は、絶縁層１０３で絶縁しているが、
該絶縁層１０３は誘電率を有している。また、図６で示
すように、パワートランジスタ１０９は、ベースに高周
波信号が入力されてスイッチングを行う。これらのこと
から、高周波信号に対してパワートランジスタ１０９の
コレクタと基板が容量結合しており、パワートランジス
タ１０９がスイッチングを行った際に発生する不要なス
イッチングパルスが、絶縁層１０３を介して基板１０２
にスイッチングパルス電流として流れる。このため、接
地された筐体を通じて該スイッチングパルスが高周波の
不要輻射成分として輻射され、外部の機器に影響を及ぼ
すという問題があった。
【０００６】本発明は、上記のような問題を解決するた
めになされたものであり、パワートランジスタとアルミ
基板との間にシールドパターンを形成することにより、
高周波信号によってスイッチングを行うパワートランジ
スタから発生する不要輻射成分をシールドして外部の機
器に影響を及ぼさないようにすることができる混成集積
回路を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明に係る混成集積
回路は、高周波信号によってスイッチングを行うパワー
トランジスタが金属基板上に実装される混成集積回路に
おいて、パワートランジスタは、プレート状の高熱伝導
絶縁物を介して、金属基板上に形成された配線パターン
上に実装されると共に、該配線パターンとパワートラン
ジスタにおけるキャリアを供給する端子とを電気的に接
続するものである。
【０００８】具体的には、上記パワートランジスタはバ
イポーラトランジスタであり、パワートランジスタにお
けるキャリアを供給する端子は該バイポーラトランジス
タのエミッタである。
【０００９】また、具体的には、上記パワートランジス
タはＭＯＳトランジスタであり、パワートランジスタに
おけるキャリアを供給する端子は該ＭＯＳトランジスタ
のソースである。
【００１０】また、具体的には、高熱伝導絶縁物は、両
面を導体で狭着され、パワートランジスタが固着される
導体の表面にはニッケルメッキが施されている。
【００１１】また、この発明に係る混成集積回路は、ヒ
ートシンクをなすプレート状の熱伝導物を介してパワー
トランジスタが高熱伝導絶縁物に固着されてなるもので
ある。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に、図面に示す実施の形態に基
づいて、本発明を詳細に説明する。 実施の形態１．図１は、本発明の実施の形態１における
混成集積回路の構造例を示した概略図であり、図１(ａ)
は平面図であり、図１(ｂ)は正面図である。なお、図１
では、パワートランジスタの実装状態を示しており、そ
の他の部分は省略している。また、パワートランジスタ
にバイポーラトランジスタを使用した場合を例にして説
明する。
【００１３】図１において、金属ベース印刷基板１は、
アルミニウムからなる接地された基板２上に絶縁層３を
介して配線パターンが形成されてなる。絶縁層３上に形
成された配線パターン４上には、窒化アルミ基板５が高
熱伝導絶縁物接続用の半田６で接続されている。窒化ア
ルミ基板５は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなる高
熱伝導絶縁物５ａを銅プレート５ｂ及び５ｃで、例えば
活性金属法、ＤＢＣ法又はＣｏ‐ｆｉｎｅ焼成法等のメ
タライズ法により挟着して形成されており、銅プレート
５ｂが配線パターン４上に接続されている。一方、銅プ
レート５ｃ上には、ニッケルメッキされてニッケルプレ
ート７が形成されており、該ニッケルプレート７上にダ
イボンド用の半田８でパワートランジスタ９が接続され
ている。
【００１４】更に、絶縁層３上には、配線パターン１１
及び１２が形成されており、配線パーン１１にはワイヤ
ボンディング用の電極１３が、配線パーン１２にはワイ
ヤボンディング用の電極１４がそれぞれ形成され、配線
パターン４上には、ワイヤボンディング用の電極１５が
形成されている。パワートランジスタ９において、ベー
ス電極９ａは電極１３とボンディングワイヤ１６で接続
され、エミッタ電極９ｂは電極１５とボンディングワイ
ヤ１７で接続され、コレクタ電極９ｃはニッケルプレー
ト７を介して電極１４とボンディングワイヤ１８で接続
されている。
【００１５】パワートランジスタ９の各電極と配線パタ
ーン上に形成された各電極とを接続するボンディングワ
イヤにはアルミ線を使用するのが一般的であり、各配線
パターン上に形成されたそれぞれの電極は、通常ニッケ
ルメッキやアルミクラッド材等が使用されている。
【００１６】このような構成において、図２は、図１で
示した混成集積回路におけるシールド構造を示した概略
の回路図である。図１及び図２において、パワートラン
ジスタ９のコレクタと配線パターン４との間は高熱伝導
絶縁物５ａで絶縁しているが、該高熱伝導絶縁物５ａは
誘電率を有している。パワートランジスタ９は、ベース
に配線パターン１１を介して高周波信号が入力されてス
イッチングを行うことから、高周波信号に対してパワー
トランジスタ９のコレクタと配線パターン４が容量結合
している。
【００１７】このため、パワートランジスタ９がスイッ
チングを行った際に発生する不要なスイッチングパルス
は、高熱伝導絶縁物５ａを介して配線パターン４に、更
にボンディングワイヤ１７を介してエミッタ電極９ｂに
スイッチングパルス電流として流れる。このようにし
て、パワートランジスタ９のスイッチングノイズは配線
パターン４でシールドされ、該スイッチングノイズが基
板２に貫通することを防止する。
【００１８】なお、図１及び図２では、パワートランジ
スタとしてバイポーラトランジスタ使用した場合を例に
して説明したが、パワートランジスタとしてＭＯＳトラ
ンジスタを使用してもよく、このようにした場合、図３
で示すようにパワートランジスタのソースを配線パター
ン４に接続する。
【００１９】このように、本実施の形態１における混成
集積回路は、基板２上に絶縁層３を介して形成された配
線パターン４上に、高熱伝導絶縁物５ａとして窒化アル
ミを使用した窒化アルミ基板５を介してパワートランジ
スタ９を実装し、配線パターン４とパワートランジスタ
９のソース又はエミッタとを接続するようにした。この
ことから、パワートランジスタ９と基板２との間に形成
された配線パターン４がシールド層をなすため、パワー
トランジスタ９のスイッチングによって発生するスイッ
チングノイズの基板２への貫通を防止することができ、
外部の機器に影響を及ぼさないようにすることができ
る。また、窒化アルミ基板５をパワートランジスタ９の
実装部分のみに使用することによって、コストの増加を
最小限にすることができる。
【００２０】実施の形態２．上記実施の形態１では、パ
ワートランジスタ９を窒化アルミ基板５に接続したが、
パワートランジスタ９をヒートシンクをなす銅プレート
を介して窒化アルミ基板５に接続するようにしてもよ
く、このようにしたものを本発明の実施の形態２とす
る。図４は、本発明の実施の形態２における混成集積回
路の構造例を示した概略図であり、図４(ａ)は平面図で
あり、図４(ｂ)は正面図である。なお、図４において
も、パワートランジスタをなすバイポーラトランジスタ
の実装状態を示しており、その他の部分は省略してい
る。また、図４では、図１と同じものは同じ符号で示し
ており、ここではその説明を省略すると共に図１との相
違点のみ説明する。
【００２１】図４における図１との相違点は、パワート
ランジスタ９が、ヒートシンクをなす銅プレート２１を
介して窒化アルミ基板５に接続されたことにある。図４
において、窒化アルミ基板５の銅プレート５ｃ上には、
ヒートシンクをなす銅プレート２１が高熱伝導絶縁物接
続用の半田６で接続されている。該接続部と相対する側
の銅プレート２１上にはニッケルメッキされてニッケル
プレート７が形成されており、該ニッケルプレート７上
にダイボンド用の半田８でパワートランジスタ９が接続
されている。
【００２２】なお、図４で示した混成集積回路における
シールド構造を示した概略図は、図２と同じであるので
省略する。また、図４においても、パワートランジスタ
としてバイポーラトランジスタ使用した場合を例にして
説明したが、パワートランジスタとしてＭＯＳトランジ
スタを使用してもよく、このようにした場合、図３で示
したようにパワートランジスタのソースを配線パターン
４に接続する。
【００２３】このように、本実施の形態２における混成
集積回路は、基板２上に絶縁層３を介して形成された配
線パターン４上に、高熱伝導絶縁物５ａとして窒化アル
ミを使用した窒化アルミ基板５を接続し、該窒化アルミ
基板５上にヒートシンクをなす銅プレート２１を介して
パワートランジスタ９を実装し、配線パターン４とパワ
ートランジスタ９のソース又はエミッタとを接続するよ
うにした。このことから、実施の形態１と同様の効果を
得ることができると共に、ヒートシンクをなす銅プレー
ト２１上にパワートランジスタ９を半田付けする製造設
備が標準設備として存在することから、製造工程を変更
する必要がなく製造効率を向上させることができる。
【００２４】なお、上記実施の形態１及び実施の形態２
では、高熱伝導絶縁物５ａとして窒化アルミニウムを使
用した場合を例にして説明したが、本発明はこれに限定
するものではなく、高熱伝導絶縁物５ａとして、アルミ
ナ（Ａｌ2Ｏ3）、シリカ（ＳｉＯ2）、ジルコニア（Ｚ
ｒＯ2）、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、窒化ホウ素（Ｂ
Ｎ）又は炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の誘電率を有する材料
を使用してもよい。
【００２５】
【発明の効果】上記の説明から明らかなように、本発明
の混成集積回路によれば、金属基板上に形成された配線
パターン上に高熱伝導絶縁物を介してパワートランジス
タを実装し、該配線パターンとパワートランジスタのキ
ャリアを供給する端子、具体的にはバイポーラトランジ
スタの場合はエミッタ、ＭＯＳトランジスタの場合には
ソースとを接続するようにした。この際、高熱伝導絶縁
物は、両面を導体で狭着され、パワートランジスタが固
着される導体の表面にはワイヤをボンディングするため
にニッケルメッキが施されている。このことから、パワ
ートランジスタと金属基板との間に形成された配線パタ
ーンがシールド層をなすため、パワートランジスタのス
イッチングによって発生するスイッチングノイズの金属
基板への貫通を防止することができ、外部の機器に影響
を及ぼさないようにすることができる。
【００２６】また、パワートランジスタは、ヒートシン
クをなすプレート状の熱伝導物を介して高熱伝導絶縁物
に固着されるようにした。このことから、ヒートシンク
をなす熱伝導物上にパワートランジスタを固着する製造
設備が標準設備として存在することから、製造工程を変
更する必要がなく製造効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１における混成集積回路
の構造例を示した概略図である。
【図２】 図１で示した混成集積回路におけるシールド
構造を示した概略の回路図である。
【図３】 本発明の実施の形態１における混成集積回路
の他の例を示した概略の回路図である。
【図４】 本発明の実施の形態２における混成集積回路
の構造例を示した概略図である。
【図５】 従来の混成集積回路の構造を示した概略図で
ある。
【図６】 図５で示した混成集積回路における概略の回
路図である。
【符号の説明】
１ 金属ベース印刷基板 ２ 基板 ３ 絶縁層 ４ 配線パターン ５ 窒化アルミ基板 ５ａ 高熱伝導絶縁物 ５ｂ，５ｃ，２１ 銅プレート ６ 高熱伝導絶縁物接続用の半田 ７ ニッケルプレート ８ ダイボンド用の半田 ９ パワートランジスタ ９ａ ベース電極 ９ｂ エミッタ電極 ９ｃ コレクタ電極 １７ ボンディングワイヤ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大▲濱▼ 泰造 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 辻村 好彦 東京都千代田区有楽町１丁目４番１号 電 気化学工業株式会社内 Ｆターム(参考） 5F036 AA01 BB08 BB21 BD13

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高周波信号によってスイッチングを行う
    パワートランジスタが金属基板上に実装される混成集積
    回路において、 上記パワートランジスタは、プレート状の高熱伝導絶縁
    物を介して、金属基板上に形成された配線パターン上に
    実装されると共に、該配線パターンとパワートランジス
    タにおけるキャリアを供給する端子とを電気的に接続す
    ることを特徴とする混成集積回路。
  2. 【請求項２】 上記パワートランジスタはバイポーラト
    ランジスタであり、上記パワートランジスタにおけるキ
    ャリアを供給する端子は該バイポーラトランジスタのエ
    ミッタであることを特徴とする請求項１に記載の混成集
    積回路。
  3. 【請求項３】 上記パワートランジスタはＭＯＳトラン
    ジスタであり、上記パワートランジスタにおけるキャリ
    アを供給する端子は該ＭＯＳトランジスタのソースであ
    ることを特徴とする請求項１に記載の混成集積回路。
  4. 【請求項４】 上記高熱伝導絶縁物は、両面を導体で狭
    着され、パワートランジスタが固着される導体の表面に
    はニッケルメッキが施されていることを特徴とする請求
    項１から請求項３のいずれかに記載の混成集積回路。
  5. 【請求項５】 上記パワートランジスタは、ヒートシン
    クをなすプレート状の熱伝導物を介して高熱伝導絶縁物
    に固着されることを特徴とする請求項１から請求項４の
    いずれかに記載の混成集積回路。
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