JP2003017653A - 電源回路装置 - Google Patents

電源回路装置

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Mitsuho Tsuchida
満穂 土田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】パワーMOSFETとICをチップオンチップ
で重ねた電源回路装置ではMOSFET上に表面保護膜
を設け、その上にICチップを重ねており、MOSFE
TとICの各端子は夫々ボンディングワイヤによって接
続されていた。しかし、ワイヤボンディング領域の確保
によりチップサイズのシュリンクが進まない問題があっ
た。 【解決手段】本発明は、MOSFET表面とIC裏面を
同電位となるプロセスで設計し、ICの固着部分の表面
保護膜を開口してICとMOSFETを直接固着するも
のである。これにより、ワイヤボンディングのための領
域が必要でなくなるので、チップサイズをシュリンクで
きる。更に、信頼性が十分な製品に関しては表面保護膜
を設けないことにより、コストも低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電源回路装置に係
り、特にチップサイズおよびコストを低減した電源回路
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】最近、テレビジョンあるいは音響機器等
の電子機器にはスイッチング電源として擬似共振IC電
源回路が使用される。
【0003】図3は従来の電源回路装置の集積回路部分
のブロック図を、擬似共振IC電源回路を例に示す。前
記集積回路のパッケージには端子1、端子2、端子3、
端子4及び端子5を有する。前記端子4と端子5間には
パワーMOSFET10のソース電極・ドレイン電極が
接続されている。またパワーMOSFET10のドレイ
ン電極にはセンサーMOSFET10のドレイン電極が
接続されている。
【0004】発振回路22は鋸歯状波信号を発振し、そ
の発振された鋸歯状波信号は発振エッジ回路23でパル
ス信号に変換され、ラッチ回路24に加わる。基準電圧
発生回路25は端子1に加えられた電源電圧Vccから
基準電圧Vrefを発生する。低電圧検出回路26は電
源電圧Vccと所定電圧とを比較し、電源電圧Vccが
所定電圧以下の場合は停止信号を発生し、電源電圧Vc
cが所定電圧以上になると停止解除信号を発生し、前記
発振回路22を動作させる。
【0005】高電圧検出回路27は逆に前記電源電圧V
ccが決められた電圧より高い場合を検出し、停止信号
をラッチ回路24に加えてラッチする。異常加熱検出回
路28はチップが異常な温度上昇を検出するもので、チ
ップが異常な温度まで上昇すると停止信号をラッチ回路
24に加えてラッチする。
【0006】発振レベル比較回路29は前記基準電圧発
生回路25からの基準電圧Vrefと前記センサーMO
SFET10からの検出され抵抗30を介して加えられ
る電圧及び後述する負荷電圧に応じて変化する電圧が重
畳された検出電圧とを比較する。パルス幅変調回路31
はRS−フリップフロップよりなり、SET端子には前
記ラッチ回路24からの信号がインバータ33を介して
加えられ、RSET端子には発振レベル比較回路29か
らの信号が加えられる。前記パルス幅変調回路31のQ
バー端子よりの信号はドライバー36を介して前記パワ
ーMOSFET10とセンサーMOSFET10のゲー
トに加えられる。
【0007】端子1に電源電圧Vccが加えられると基
準電圧発生回路25より基準電圧Vrefを発生する。
前記電源電圧Vccが設定電圧以上になると低電圧検出
回路26からの停止解除信号が発振回路22に加わる。
またこのときエッジ回路37からの信号も前記発振回路
22に加わり発振を開始して鋸波状波信号を発生する。
【0008】前記鋸歯状波信号は発振エッジ回路23に
加わり、パルス信号に変換されラッチ回路24に加わ
る。このとき高電圧検出回路27からは停止信号が検出
されないので、前記パルス信号はラッチ回路24を介し
てパルス幅変調回路31のSET端子に加わる。
【0009】図4に、上記のMOSFET10と制御I
C14とをチップオンチップ構造で重ね合わせる場合を
示す。図4(A)は斜視図であり、図4(B)は図4
(A)のY−Y線の断面図を示す。制御用IC14とM
OSFET10の接合面は、表面保護膜となる絶縁層1
3で絶縁されており、絶縁層13上に絶縁性接着シート
16により制御用IC14が固着される。制御用IC1
4では、基板の電位は制御用IC14表面に設けたGN
D端子15から絶縁層13にコンタクト孔を設けて、ボ
ンディングワイヤ17によりMOSFET10のソース
電極12と接続している。MOSFET10のソース電
極12およびゲートパッド電極19はボンディングワイ
ヤ17等によりリードフレームのソース端子S、ゲート
端子Gと接続されて外部へ導出され、ドレイン電極18
はドレイン端子Dとなるリードフレームのヘッダーに固
着されて外部へ導出される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】かかる従来技術では、
制御用IC14の基板電位は通常GNDまたは電源電圧
にすることが多い。またMOSFET10の表面は一般
的にソース電極12であり、この電位はNチャネル型M
OSFETではGNDとなる。つまり制御用IC14の
裏面となる基板電位がGNDの場合にはMOSFET表
面11と同電位となるが、その場合でも、制御用IC1
4とMOSFET10の接合面が表面保護膜13で絶縁
されているため、制御用IC14表面にGND端子15
を設け、GND端子15とMOSFET10のソース電
極12をボンディングワイヤ17などにより接続する必
要があった。
【0011】しかし、ワイヤーボンディング用のパッド
は100μm四方以上あり、制御用IC14の5%を占
める。更に、ワイヤーボンディングをするには、ワイヤ
ーの引き出し分の領域が必要であり、市場要求にこたえ
てペレットサイズをシュリンクするには限界があった。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題に鑑
みてなされ、出力用半導体素子と該半導体素子の制御端
子および出力端子に接続し該半導体素子の制御をする制
御用ICとを前記半導体素子のチップ上に重ね合わせた
電源回路装置において、前記半導体素子の出力端子およ
び該出力端子と接続する前記制御用ICの端子を同電位
とし、前記半導体素子表面に導電性接着剤により前記制
御用ICを固着することを特徴とし、ICおよびトラン
ジスタの接合部分の絶縁層を除去してそれぞれを直接固
着することにより、ワイヤーボンディングに必要であっ
た領域を縮小できるものである。また、所望の信頼性が
得られる製品に関しては絶縁層を設けないことにより、
ワイヤーボンディングに必要であった領域を縮小すると
ともに、コストも低減できる電源回路装置を提供するも
のである。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図1および
図2を参照して詳細に説明する。
【0014】図1は、本発明の第1の実施の形態である
電源回路装置を示す。図1(A)は斜視図であり図1
(B)は図1(A)のX−X線の断面図を示す。本発明
の電源回路装置は、MOSFET1と、制御IC4と、
絶縁層3とから構成される。
【0015】MOSFET1は、出力用トランジスタで
あり、その中に多数のNチャネル型MOSトランジスタ
のセルを設けた実動作領域を有する。実動作領域上に
は、MOSトランジスタのセルのソース領域にコンタク
トするソース電極2が設けられ、ボンディングワイヤ等
によりリードフレームのソース端子Sに接続して電極の
取り出しを行う。実動作領域の外部には、MOSトラン
ジスタのセルのゲート電極と接続されるゲートパッド電
極9が設けられ、ボンディングワイヤ等によりリードフ
レームのゲート端子Gに接続して電極の取り出しを行
う。MOSFET1のドレイン電極8はリードフレーム
のドレイン端子Dとなるヘッダーに固着し、パッケージ
外部へ導出する。また、ソース電極2には制御用IC4
の裏面が導電性接着剤6により固着される。
【0016】制御用IC4は、その基板の電位がGND
になるように設計され、MOSFET1のソース電極2
上に導電性接着剤6により直接固着されている。MOS
FET1の表面、つまりソース電極2はNチャネル型の
場合その電位はGNDであるので、制御用IC4裏面と
MOSFET1表面が同電位となる。また、制御用IC
4表面の他の制御端子はボンディングワイヤ7によりM
OSFET1のゲートパッド電極9、またはリード端子
と固着され、外部へ導出される。
【0017】絶縁層3は、MOSFET1のソース電極
2上に設けられたポリイミドまたは窒化膜などの表面保
護膜であり、制御用IC4との固着部分は開口され、M
OSFET1のゲート端子Gおよびソース端子Sへの電
極の取り出し部も開口される。制御用IC4の固着部分
は制御用IC4とMOSFET1がAgペースト又は半
田等の導電性接着材6により直接固着されている。
【0018】図2には、本発明の第2の実施の形態を示
す。本実施の形態では、表面保護膜となる絶縁層3を全
く設けず、MOSFET1と制御用IC4を導電性接着
剤6により固着するものである。
【0019】この構造は、半導体装置が所望の信頼性を
有する製品に関して採用される。信頼性が十分得られて
いれば表面保護膜を設ける必要はなく、これにより、表
面保護膜にかかるコストが削減できるものである。
【0020】本発明の特徴は、制御IC4裏面の電位を
GNDとなるように設計し、MOSFET1の表面と同
電位とすることにより制御用IC4とMOSFET1を
直接固着することにある。つまりNチャネル型MOSF
ETであれば表面のソース電極2の電位はGNDである
ので、制御用IC4が固着する部分の表面保護膜3を開
口し、あるいは表面保護膜3を設けずに、制御用IC4
とMOSFET1を直接固着するものである。
【0021】従来では制御用ICのGND端子は表面に
設けられ、ボンディングワイヤ等の接続手段によりMO
SFETのGND電位であるソース電極に接続されてい
たが、制御用IC裏面とMOSFET表面を直接固着す
ることにより、ワイヤボンディングを省略できる。ワイ
ヤボンディング領域はペレットサイズの5%近くを占め
ているため、ワイヤーのボンディング領域および引き出
しに必要な領域を縮小でき、ペレットサイズをシュリン
クできるものである。
【0022】更に、第2の実施の形態に示す如く表面保
護膜を設けなければ、コストも削減できるものである。
【0023】また、本発明の電源回路装置の集積回路部
分のブロック図は従来の電源回路装置の集積回路部分の
ブロック図と同一であるので省略する。
【0024】
【発明の効果】本発明に依れば、IC裏面とMOSFE
Tの表面を同電位となるプロセスで設計し、ICおよび
MOSFETの固着部分の絶縁層を開口して直接固着さ
せることにより、ワイヤボンディングの領域を削減でき
るものである。これにより、ペレットサイズをシュリン
クできる。
【0025】更に、所望の信頼性が得られる製品に関し
ては、表面保護膜を設けないことにより、ワイヤボンデ
ィングの領域を削減し、かつ表面保護膜のコストを削減
できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電源回路装置を説明する(A)斜視
図、(B)断面図である。
【図2】本発明の電源回路装置を説明する斜視図であ
る。
【図3】従来の電源回路装置を説明するブロック図であ
る。
【図4】従来の電源回路装置を説明する(A)斜視図、
(B)断面図である。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 出力用半導体素子と該半導体素子の制御
    端子および出力端子に接続し該半導体素子の制御をする
    制御用ICとを前記半導体素子のチップ上に重ね合わせ
    た電源回路装置において、 前記半導体素子の出力端子および該出力端子と接続する
    前記制御用ICの端子を同電位とし、前記半導体素子表
    面に導電性接着剤により前記制御用ICを固着すること
    を特徴とする電源回路装置。
  2. 【請求項2】 前記半導体素子表面に設けた表面保護膜
    の前記制御用ICとの固着部分を除去することを特徴と
    する請求項1に記載の電源回路装置。
  3. 【請求項3】 前記半導体素子表面には表面保護膜を設
    けないことを特徴とする請求項1に記載の電源回路装
    置。
  4. 【請求項4】 出力用MOSFETと該MOSFETの
    ゲート電極およびソース電極に接続し該MOSFETの
    制御をする制御用ICとを前記MOSFETのチップ上
    に重ね合わせた電源回路装置において、 前記MOSFETのソース電極および該ソース電極と接
    続する前記制御用ICの端子を同電位とし、前記MOS
    FET表面に導電性接着剤により前記制御用ICを固着
    することを特徴とする電源回路装置。
  5. 【請求項5】 前記MOSFET表面に設けた表面保護
    膜の前記制御用ICとの固着部分を除去することを特徴
    とする請求項4に記載の電源回路装置。
  6. 【請求項6】 前記MOSFET表面には表面保護膜を
    設けないことを特徴とする請求項4に記載の電源回路装
    置。
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