JP2004039678A - 回路装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】回路装置１０に内蔵される回路素子１２から発生する熱を効率的に外部に放出する。
【解決手段】トランジスタやダイオード等の回路素子１２が実装される第１の導電パターン１１Ａの裏面に第１の外部電極１５Ａを形成する。回路素子１２が実装されない第２の導電パターンの裏面には、第２の外部電極１５Ｅを設ける。回路装置が実装される固着基板２０が金属層２２と絶縁層２３からなり、絶縁層上に形成される導電路２１と金属層２２とはサーマルビアホール２４を介して熱的に結合されている。従って、回路素子１２から発生する熱は、第２の導電パターン１１Ｅ、サーマルビアホール２４を介して外部に放出される。
【選択図】 図１
【解決手段】トランジスタやダイオード等の回路素子１２が実装される第１の導電パターン１１Ａの裏面に第１の外部電極１５Ａを形成する。回路素子１２が実装されない第２の導電パターンの裏面には、第２の外部電極１５Ｅを設ける。回路装置が実装される固着基板２０が金属層２２と絶縁層２３からなり、絶縁層上に形成される導電路２１と金属層２２とはサーマルビアホール２４を介して熱的に結合されている。従って、回路素子１２から発生する熱は、第２の導電パターン１１Ｅ、サーマルビアホール２４を介して外部に放出される。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子等の複数個の回路素子が内蔵された回路装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子機器にセットされる回路装置は、携帯電話、携帯用のコンピューター等に採用されるため、小型化、薄型化、軽量化が求められている。例えば、回路装置として半導体装置を例にして述べると、一般的な半導体装置として、従来通常のトランスファーモールドで封止されたパッケージ型半導体装置がある。この半導体装置は、図１０のように、プリント基板ＰＳに実装される。
【０００３】
またこのパッケージ型半導体装置６１は、半導体チップ６２の周囲を樹脂層６３で被覆し、この樹脂層６３の側部から外部接続用のリード端子６４が導出されたものである。しかし、このパッケージ型半導体装置６１は、リード端子６４が樹脂層６３から外に出ており、全体のサイズが大きく、小型化、薄型化および軽量化を満足するものではなかった。そのため、各社が競って小型化、薄型化および軽量化を実現すべく、色々な構造を開発し、最近ではＣＳＰ（チップサイズパッケージ）と呼ばれる、チップのサイズと同等のウェハスケールＣＳＰ、またはチップサイズよりも若干大きいサイズのＣＳＰが開発されている。
【０００４】
図１１は、支持基板としてガラスエポキシ基板６５を採用した、チップサイズよりも若干大きいＣＳＰ６６を示すものである。ここではガラスエポキシ基板６５にトランジスタチップＴが実装されたものとして説明していく。
【０００５】
このガラスエポキシ基板６５の表面には、第１の電極６７、第２の電極６８およびダイパッド６９が形成され、裏面には第１の裏面電極７０と第２の裏面電極７１が形成されている。そしてスルーホールＴＨを介して、前記第１の電極６７と第１の裏面電極７０が、第２の電極６８と第２の裏面電極７１が電気的に接続されている。またダイパッド６９には前記ベアのトランジスタチップＴが固着され、トランジスタのエミッタ電極と第１の電極６７が金属細線７２を介して接続され、トランジスタのベース電極と第２の電極６８が金属細線７２を介して接続されている。更にトランジスタチップＴを覆うようにガラスエポキシ基板６５に樹脂層７３が設けられている。
【０００６】
前記ＣＳＰ６６は、ガラスエポキシ基板６５を採用するが、ウェハスケールＣＳＰと違い、チップＴから外部接続用の裏面電極７０、７１までの延在構造が簡単であり、安価に製造できるメリットを有する。また前記ＣＳＰ６６は、図１０のように、プリント基板ＰＳに実装される。プリント基板ＰＳには、電気回路を構成する電極、配線が設けられ、前記ＣＳＰ６６、パッケージ型半導体装置６１、チップ抵抗ＣＲまたはチップコンデンサＣＣ等が電気的に接続されて固着される。そしてこのプリント基板で構成された回路は、色々なセットの中に取り付けられていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような半導体装置は以下のような問題点を有していた。
【０００８】
即ち、従来例で説明したＣＳＰ６６では、トランジスタＴは、金属細線７２およびガラスエポキシ基板６５上に形成された導電パターンを介して、電気的・熱的に実装基板ＰＳに接続していた。このことから、トランジスタＴの放熱性が不足してしまう問題があった。
【０００９】
本発明はこのような問題を鑑みて成されたものであり、本発明の目的は、内蔵される半導体素子の熱を効率的に外部に放出させる回路装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１に、周辺部に配置した第１の導電パターンと、中央部に配置した第２の導電パターンと、前記第１の導電パターンに実装した回路素子と、前記両導電パターンの裏面を露出させて前記導電パターンおよび前記回路素子を封止する絶縁性樹脂とを有し、前記第１の導電パターンと前記第２の導電パターンを熱的に結合させることにより、前記回路素子から発生した熱を前記第２の導電パターンを介して外部に放出させることを特徴とする。
【００１１】
本発明は、第２に、前記回路素子は、発熱を伴う半導体素子であることを特徴とする。
【００１２】
本発明は、第３に、周辺部に配置した第１の導電パターンと、中央部に配置した第２の導電パターンと、前記第１の導電パターンに実装した回路素子と、前記両導電パターンの裏面を露出させて前記導電パターンおよび前記回路素子を封止する絶縁性樹脂と、前記両導電パターンの裏面に設けた外部電極とを有し、前記第１の導電パターンと熱的に結合した前記第２の導電パターンが、前記外部電極を介して、固着基板に設けられたサーマルビアホールに熱的に接続されることを特徴とする。
【００１３】
本発明は、第４に、前記回路素子は、発熱を伴う半導体素子であることを特徴とする。
【００１４】
本発明は、第５に、前記第２の導電パターンおよび前記サーマルビアホールは、接地電位に接続されることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（回路装置１０の構成を説明する第１の実施の形態）
図１を参照して、本発明の回路装置１０の構成等を説明する。図１（Ａ）は回路装置１０の平面図であり、図１（Ｂ）は回路装置１０の断面図である。
【００１６】
図１（Ａ）および図１（Ｂ）を参照して、回路装置１０は、周辺部に配置した第１の導電パターン１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃおよび１１Ｄと、中央部に配置した第２の導電パターン１１Ｅと、第１の導電パターン１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃおよび１１Ｄに実装した回路素子１２と、第１および第２の導電パターン１１の裏面を露出させて第１および第２の導電パターン１１と回路素子１２を封止する絶縁性樹脂とを有している。更に、本発明では、回路素子１２と第２の導電パターン１１Ｅを熱的に結合させることにより、回路素子１２から発生した熱を第２の導電パターン１１Ｅを介して外部に放出させている。このような各構成要素を以下にて説明する。
【００１７】
第１の導電パターン１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃおよび１１Ｄは銅等の金属から成り、裏面を露出させて絶縁性樹脂１３に埋め込まれている。上述したように、第１の導電パターン１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃおよび１１Ｄは回路装置１０の４隅に４個が配置されており、その２辺は外形となっている。各々の第１の導電パターン１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃおよび１１Ｄには回路素子１２が実装されている。第１の導電パターン１１Ａの形状は基本的には矩形であるが、内部に構成される回路に応じてその形状を変形させることもできる。例えば、同平面図に示すように、金属細線１４のボンディングパッドとなる領域を確保するために、第１の導電パターン１１Ｄを局所的に横方向に延在させることもできる。すなわち、第１の導電パターン１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃおよび１１Ｄの形状は同一でなくても良い。
【００１８】
第２の導電パターン１１Ｅは銅等の金属から成り、裏面を露出させて絶縁性樹脂１３に埋め込まれている。第２の導電パターン１１Ｅは、第１の導電パターン１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃおよび１１Ｄの間に設けられている。第２の導電パターン１１Ｅは、回路装置１０の中央部付近から十字形に配列するように複数個が設けられている。また、第２の導電パターン１１Ｅは、金属細線１４等を介して、第１の導電パターン上に実装された回路素子１２と電気的に接続されている。ここでは、中央部付近に設けた十字形の第２の導電パターン１１Ｅは、接地電位として働く導電パターンである。そして、その他の第２の導電パターン１１Ｅは、例えば金属細線１４のボンディングパッド等として働く導電パターンである。更に、第１の導電パターン１１Ａ〜１１Ｄの全ては、中央部に配置された第２の導電パターン１１Ｅと、絶縁性樹脂１３を介して接近しているので、両者は熱的に結合されている。
【００１９】
回路素子１２としては、抵抗やコンデンサ等の受動素子および半導体素子等の能動素子を全般的に採用される。ここでは、同平面図に示すように、４隅に配置された第１の導電パターン１１Ａのそれぞれに、ダイオードまたはトランジスタ等の発熱を伴う素子が１つ実装されている。そして、第１の導電パターン１１Ａ上に実装された回路素子は、金属細線１４を介して他の導電パターン電気的に接続されている。更にここでは、導電パターンを跨ぐようにチップ抵抗器が実装されている。回路素子の実装は、半田やＡｇペースト等のロウ材を介して行われる。また、回路素子１２から発生する熱は、図１（Ａ）および図１（Ｂ）にてハッチングが施された矢印の方向に沿って、第１の導電パターン１１Ａ〜１１Ｄおよび絶縁性樹脂１３を介して第２の導電パターン１１Ｅに伝達される。
【００２０】
絶縁性樹脂１３は、導電パターン１１の裏面を露出させて、全体を封止している。ここでは、回路素子１２、金属細線１４および導電パターン１１を封止している。絶縁性樹脂１３の材料としては、トランスファーモールドにより形成される熱硬化性樹脂や、インジェクションモールドにより形成される熱可塑性樹脂を採用することができる。本発明で使用する絶縁性樹脂１３は、熱の伝導性に優れたものである。従って、絶縁性樹脂１３を介して、回路素子１２からの発熱は効率的に第２の導電パターン１１Ｅ等に伝導する。
【００２１】
図２を参照して、上述した回路装置１０が固着基板２０に実装された状態を説明する。図２（Ａ）は回路装置１０の裏面図であり、図２（Ｂ）は回路装置１０が固着基板２０に固着された状態を示す断面図である。
【００２２】
図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示す回路装置１０は、次のような構成を有する。即ち、周辺部に配置した第１の導電パターン１１Ａ〜１１Ｄと、中央部に配置した第２の導電パターン１１Ｅと、第１の導電パターン１１Ａ〜１１Ｄに実装した回路素子１２と、第１および第２の導電パターン１１の裏面を露出させて導電パターン１１および回路素子１２を封止する絶縁性樹脂１３と、第１および第２の導電パターン１１の裏面に設けた外部電極１５とを有する。更に、第１の導電パターン１１Ａ〜１１Ｄと熱的に結合した第２の導電パターン１１Ｅが、第２の外部電極１５Ｅを介して、固着基板２０に設けられたサーマルビアホール２４に熱的に接続される。このような回路装置１０の構成を以下にて説明する。なお、図１の説明を重複する要素については、その説明は割愛する。
【００２３】
図２（Ａ）を参照して、回路装置１０の裏面の状態を説明する。この図では、導電パターン１１を点線で示し、外部電極１５をハッチングが施された領域で示している。回路装置１０は全体が絶縁性樹脂１３で支持されている。従って、回路装置１０の裏面に於いては、絶縁性樹脂１３から第１の導電パターン１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃおよび１１Ｄと、第２の導電パターン１１Ｅが露出する形になる。そして、第１の導電パターンおよび第２の導電パターンの裏面には、回路装置１０と外部との電気的・熱的な接続を行うために、半田等から成る外部電極１５が形成される。更に、回路装置１０の裏面の外部電極を設けない箇所は、導電パターン１１の保護等を目的としてレジストにより被覆する場合もある。
【００２４】
第１の外部電極１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃおよび１５Ｄは、第１の導電パターン１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃおよび１１Ｄの裏面に設けられて外部との電気的・熱的な接合を行う電極である。ここでは、４隅に設けた４個の第１の導電パターン１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃおよび１１Ｄのそれぞれの裏面に、大型の第１の外部電極１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃおよび１５Ｄが設けられている。従って、第１の外部電極１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃおよび１５Ｄは、回路装置１０の裏面の４隅に４個が形成される。更に、４個の第１の外部電極１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃおよび１５Ｄは、同じ形状に形成されて、回路装置１０の裏面に左右・上下に対称に配置されている。また、それぞれの第１の外部電極１５Ａの大きさは同等に形成されている。第１の導電パターン１１は、内部に構成される回路によってその形状が変化する場合があるが、第１の外部電極１５Ａの形状は矩形である。なお、第１の外部電極１５Ａは、半田等のロウ材を材料として形成されている。
【００２５】
第２の外部電極１５Ｅは、主に第２の導電パターン１１Ｅの裏面に設けられており、外部との電気的・熱的な接合を行う電極である。第２の外部電極１５Ｅは、回路装置１０の裏面に於いて、中央部付近から十字形に複数個が配置されている。更に、第２の外部電極１５Ｅは等間隔に配置されている。ここでは、中央部付近に配置された第２の導電パターン１１Ｅには複数個の第２の外部電極１５Ｅが設けられている。そして、周辺部に配置された第２の導電パターン１１Ａの裏面には、各々に１つの第２の外部電極１５Ｅが設けられている。また、第２の外部電極１５Ｅは、第１の導電パターン１１Ａの裏面に設けられても良い。なお、第２の外部電極１５Ａは半田等のロウ材を材料として形成されており、そのサイズは第１の外部電極１５Ａよりも小さく形成される。
【００２６】
図１（Ｂ）で示すハッチングが施された矢印は、回路素子１２から発生した熱の経路を示している。具体的には、回路素子１２から発生した熱は、回路素子１２が実装される第１の導電パターン１１Ａ〜１１Ｄに伝わる。そして、第１の導電パターン１１Ａ〜１１Ｄと中央部に設けた第２の導電パターン１１Ｅは、絶縁性樹脂１３を介して接近しており熱的に結合されている。従って、第１の導電パターン１１Ａ〜１１Ｄから第２の導電パターン１１Ｅに熱は伝導する。
【００２７】
図２（Ｂ）を参照して、回路装置１０が固着基板２０に実装された状態を説明する。ここでは、半田等のロウ材より成る外部電極１５をリフロー工程により、固着基板２０上に形成された導電路２１に回路装置１０は固着されている。回路装置１０裏面の四隅に配置された第１の外部電極１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃおよび１５Ｄが十分に大きく形成されているので、リフロー行程に於いては、固着基板２０上で回路装置１０が回転して位置がずれてしまうのを防止することができる。またこのことにより、第１の外部電極１５Ａ、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃおよび１５Ｄと第２の外部電極１５Ｅを、セルフアラインにより、固着基板２０上の導電路２１の所望の箇所に正確に固着させることができる。
【００２８】
固着基板２０は、金属層２２と、金属層２２上に形成された絶縁層２３とから成る複合基板である。そして、絶縁層２３の表面には導電路２１が設けてあり、導電路２１より形成されるパッドの位置は、回路装置１０裏面の第１の外部電極１１Ａ〜１１Ｄおよび第２の外部電極１１Ｅの位置に正確に対応している。導電路２１Ｅは、第２の外部電極１５Ｅが固着され、サーマルビアホール２４により、金属層２２と熱的に結合されている。サーマルビアホール２４は、アルミナやベリリア等の良熱伝導体から成り、絶縁層２３を貫通させて導電路２１Ｅと金属層２２とを熱的に結合している。
【００２９】
図２（Ｂ）で示すハッチングが施された矢印は、回路素子１２から発生した熱の経路を示している。具体的には、回路素子１２から発生した熱は、回路素子１２が実装される第１の導電パターン１１Ａ〜１１Ｄに伝わる。そして、第１の導電パターン１１Ａ〜１１Ｄと中央部に設けた第２の導電パターン１１Ｅは、絶縁性樹脂１３を介して接近しており熱的に結合されている。従って、第１の導電パターン１１Ａ〜１１Ｄから第２の導電パターン１１Ｅに熱は伝導する。更に、中央部に設けた第２の導電パターン１１Ｅは、第２の外部電極１５Ｅおよび導電路２１Ｅを介して、サーマルビアホール２４に熱的に接続している。従って、第２の導電パターン１１Ｅに伝達した熱は、第２の外部電極１５Ｅ、導電路２１Ｅ、サーマルビアホール２４および金属層２２を介して外部に放出される。
【００３０】
回路素子１２は、第１の導電パターン１１Ａおよび第１の外部電極１５Ａを介して、固着基板２０の導電路２１と電気的・熱的に結合している。即ち、原則的には、表面に回路素子１２が実装される導電パターン１１に形成される外部電極１５は大きく形成され、表面に回路素子が実装されない導電パターン１１に形成される外部電極は小さく形成される。ここで、導電パターン１１に実装される回路素子１２が発熱を伴わない素子である場合は、その導電パターン裏面に形成される外部電極１５を小さく形成しても良い。
【００３１】
図３を参照して、回路装置１０の内部に形成される電気回路の１例を説明する。図３（Ａ）は、内蔵される電圧制御回路の回路図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示すような回路が形成された回路装置の平面図である。
【００３２】
図３（Ａ）を参照して、回路装置１０に内蔵される電圧制御回路を説明する。この回路は、コレクタにＶｉｎが接続されてエミッタにＶｏｕｔが接続される第１のトランジスタＴＲ１と、第１のトランジスタＴＲ１のコレクタに接続された第１のダイオードＤ１および第２のダイオードＤ２と、抵抗Ｒ１を介して第１のトランジスタＴＲ１のベースにドレインが接続された第２のトランジスタＴＲ２とを有している。ここでは、第１のトランジスタＴＲ１としてバイポーラ・トランジスタを採用し、第２のトランジスタＴＲ２としてＭＯＳＦＥＴを採用している。
【００３３】
上記のように構成された電圧制御回路の動作例を以下にて説明する。第２のトランジスタＴＲ２のゲートにパルス電圧が印加されることにより、第２のトランジスタＴＲ２を断続的にＯＮ−ＯＦＦ状態にする。従って、第２のトランジスタＴＲ２がＯＮ状態であるときは、第１のトランジスタＴＲ１もまたＯＮ状態になり、Ｖｏｕｔの電圧を制御している。
【００３４】
このように、第２のトランジスタＴＲ２をパルス制御することで、第１のトランジスタＴＲ１のＯＮ−ＯＦＦを制御して、Ｖｏｕｔの電圧の値を制御している。本発明では、例えばＶｉｎの電圧は６Ｖであり、Ｖｏｕｔの電圧は４Ｖになるように制御されているので、ＶｉｎとＶｏｕｔの電圧差約２Ｖに対応した熱が、回路素子から発生している。この熱は、次のような経路で回路装置１０の外部に放出される。
【００３５】
図３（Ｂ）を参照して、電圧制御回路を構成する回路素子の配置を説明する。回路を構成するダイオードおよびトランジスタは、第１の導電パターン上にロウ材を介して実装されている。また、抵抗Ｒ１については離間した２つの導電パターンを跨ぐようにして実装されている。
【００３６】
第１のダイオードＤ１および第２のダイオードＤ２は、例えばショットキーダイオードであり、カソードを下面にして第１の導電パターン１１Ａに実装されている。従って、第１のダイオードＤ１および第２のダイオードＤ２が有するカソードからの発熱は、第１の導電パターン１１Ａを介して外部へ放出される。なお、ダイオードのアノードは、金属細線１４を介して、他の導電パターン１１と電気的に接続されている。
【００３７】
第１のトランジスタＴＲ１および第２のトランジスタＴＲ２は、第１の導電パターンに実装されている。従って、トランジスタの発熱は、第１の導電パターン１１Ａを介して外部に放出される。なお、トランジスタの制御部および流入部は、金属細線１４を介して他の導電パターンと電気的に接続されている。
【００３８】
第１の導電パターン１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃおよび１１Ｄは、それらに実装される回路素子１２よりも十分に大きく形成されている。そして、第１の導電パターン１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃおよび１１Ｄの大部分と対応する第１の外部電極１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃおよび１５Ｄにほぼ重畳するように、回路素子１２は固着されている。
【００３９】
本発明の特徴は、回路素子１２から発生する熱を第２の導電パターンを介して回路装置１０の外部へ放出させることにある。上述したように、回路素子１２は回路装置１０の四隅に配置された第１の導電パターン１１Ａ〜１１Ｄに実装されている。そして、第２の導電パターン１１Ｅは、第１の導電パターン１１Ａ〜１１Ｄで囲まれた中央部に配置されているので、全ての導電パターン１１Ａ〜１１Ｄと絶縁性樹脂１３を介して熱的に結合されている。従って、回路装置１２から発生した熱は、第１の導電パターン１１Ａ〜１１Ｄおよび第２の導電パターン１１Ｅを介して、中央部に設けられた第２の導電パターン１１Ｅに伝わる。第２の導電パターン１１Ｅは、第２の外部電極１５Ｅを介して、サーマルビアホール２４と熱的に結合する導電路２１Ｅに接続している。従って、回路素子１２から発生した熱は次のような経路で外部に放出される。即ち、回路素子１２→第１の導電パターン１１Ａ〜１１Ｄ→絶縁性樹脂１３→第２の導電パターン１１Ｅ→第２の外部電極１５Ｅ→導電路２１Ｅ→サーマルビアホール２４→金属基板の順番で熱は放出される。従って、回路装置１０に内蔵される複数の回路素子１２から発生する熱を、１つの第２の導電パターン１１Ｅを介して外部に放出させることができる。このことから、発熱を伴う回路素子１２が実装される第１の導電パターン１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃおよび１１Ｄに対応する導電路２１に個別にサーマルビアホール２４を設ける必要がない。
【００４０】
（回路装置１０の製造方法を説明する第２の実施の形態）
本発明の回路装置１０は次の様な工程で製造される。即ち、導電箔４０を用意する工程と、導電箔４０に導電箔４０の厚みよりも浅い分離溝４１を形成して導電パターン５１を形成する工程と、所望の導電パターン５１の各回路装置部４５に回路素子１２を固着する工程と、回路素子１２と所望の導電パターン５１とのワイヤボンディングを行う工程と、各回路装置部４５の回路素子１２を一括して被覆し、分離溝４１に充填されるように絶縁性樹脂１３で共通モールドする工程と、絶縁性樹脂１３が露出するまで導電箔４０の裏面を除去する工程と、絶縁性樹脂１３をダイシングすることにより回路装置部に分離する工程とから構成されている。以下に、本発明の各工程を図４〜図９を参照して説明する。
【００４１】
本発明の第１の工程は、図４から図６に示すように、導電箔４０を用意し、導電箔４０に導電箔４０よりも浅い分離溝４１をエッチングにより形成して、導電パターン５１を形成することにある。
【００４２】
本工程では、まず図４（Ａ）の如く、シート状の導電箔４０を用意する。この導電箔４０は、ロウ材の付着性、ボンディング性、メッキ性が考慮されてその材料が選択され、材料としては、Ｃｕを主材料とした導電箔、Ａｌを主材料とした導電箔またはＦｅ−Ｎｉ等の合金から成る導電箔等が採用される。
【００４３】
導電箔４０の厚さは、後のエッチングを考慮すると１０μｍ〜３００μｍ程度が好ましいが、３００μｍ以上でも１０μｍ以下でも基本的には良い。後述するように、導電箔４０の厚みよりも浅い分離溝４１が形成できればよい。
【００４４】
尚、シート状の導電箔４０は、所定の幅、例えば４５ｍｍでロール状に巻かれて用意され、これが後述する各工程に搬送されても良いし、所定の大きさにカットされた短冊状の導電箔４０が用意され、後述する各工程に搬送されても良い。
【００４５】
具体的には、図４（Ｂ）に示す如く、短冊状の導電箔４０に多数の回路装置部４５が形成されるブロック４２が４〜５個離間して並べられる。各ブロック４２間にはスリット４３が設けられ、モールド工程等での加熱処理で発生する導電箔４０の応力を吸収する。また導電箔４０の上下周端にはインデックス孔４４が一定の間隔で設けられ、各工程での位置決めに用いられる。続いて、導電パターンを形成する。
【００４６】
まず、図５に示す如く、導電箔４０の上に、ホトレジスト（耐エッチングマスク）ＰＲを形成し、導電パターン５１となる領域を除いた導電箔４０が露出するようにホトレジストＰＲをパターニングする。そして、図６（Ａ）に示す如く、導電箔４０を選択的にエッチングする。
【００４７】
図６（Ｂ）に具体的な導電パターン５１を示す。本図は図４（Ｂ）で示したブロック４２の１個を拡大したもの対応する。ハッチング部分の１個が１つの回路装置部４５であり、１つのブロック４２には２行２列のマトリックス状に多数の回路装置部４５が配列され、各回路装置部４５毎に同一の導電パターン５１が設けられている。各ブロックの周辺には枠状のパターン４６が設けられ、それと少し離間しその内側にダイシング時の位置合わせマーク４７が設けられている。枠状のパターン４６はモールド金型との嵌合に使用し、また導電箔４０の裏面エッチング後には絶縁性樹脂１３の補強をする働きを有する。ここで、導電パターン５１は、第１の導電パターン１１Ａ〜１１Ｄと、第２の導電パターン１１Ｅから構成されている。
【００４８】
本発明の第２の工程は、図７に示す如く、所望の導電パターン５１の各回路装置部４５に回路素子１２を固着し、回路素子１２の電極と所望の導電パターン５１とをワイヤボンディングすることにある。
【００４９】
ここでは、回路素子１２として、半導体素子およびチップ抵抗が、第１の導電パターン１１〜１４にダイボンディングされる。その後、各回路装置部の回路素子１２のベース電極およびゲート電極を、熱圧着によるボールボンディング及び超音波によるウェッヂボンディングにより一括してワイヤボンディングを行う。具体的には、各回路素子１２のゲート電極およびベース電極が、金属細線を介して、第１または第２の導電パターンと接続される。
【００５０】
本発明の第３の工程は、図８に示す如く、各回路装置部４５の回路素子１２を一括して被覆し、分離溝４１に充填されるように絶縁性樹脂１３で共通モールドすることにある。
【００５１】
本工程では、図８（Ａ）に示すように、絶縁性樹脂１３は回路素子１２および複数の導電パターンを完全に被覆し、分離溝４１には絶縁性樹脂１３が充填され、分離溝４１と嵌合して強固に結合する。そして絶縁性樹脂１３により導電パターン５１が支持されている。
【００５２】
また本工程では、トランスファーモールド、インジェクションモールド、またはポッティングにより実現できる。樹脂材料としては、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂がトランスファーモールドで実現でき、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド等の熱可塑性樹脂はインジェクションモールドで実現できる。
【００５３】
更に、本工程でトランスファーモールドあるいはインジェクションモールドする際に、図８（Ｂ）に示すように各ブロック４２は１つの共通のモールド金型に回路装置部６３を納め、各ブロック毎に１つの絶縁性樹脂１３で共通にモールドを行う。このために従来のトランスファーモールド等の様に各回路装置部を個別にモールドする方法に比べて、大幅な樹脂量の削減が図れる。
【００５４】
本工程の特徴は、絶縁性樹脂１３を被覆するまでは、導電パターン５１となる導電箔４０が支持基板となることである。従来では、本来必要としない支持基板を採用して導電パターンを形成しているが、本発明では、支持基板となる導電箔４０は、電極材料として必要な材料である。そのため、構成材料を極力省いて作業できるメリットを有し、コストの低下も実現できる。
【００５５】
また分離溝４１は、導電箔の厚みよりも浅く形成されているため、導電箔４０が導電パターン５１として個々に分離されていない。従ってシート状の導電箔４０として一体で取り扱え、絶縁性樹脂１３をモールドする際、金型への搬送、金型への実装の作業が非常に楽になる特徴を有する。
【００５６】
本発明の第４の工程は、絶縁性樹脂が露出するまで導電箔４０の裏面を除去することにある。
【００５７】
本工程は、導電箔４０の裏面を化学的および／または物理的に除き、導電パターン５１として分離するものである。この工程は、研磨、研削、エッチング、レーザの金属蒸発等により施される。
【００５８】
実験では導電箔４０を全面ウェトエッチングし、分離溝４１から絶縁性樹脂１３を露出させている。この露出される面を図８（Ａ）では点線で示している。その結果、導電パターン５１となって分離される。
【００５９】
この結果、絶縁性樹脂１３に導電パターン５１の裏面が露出する構造となる。すなわち、分離溝４１に充填された絶縁性樹脂１３の表面と導電パターン５１の表面は、実質的に一致している構造となっている。従って、本発明の回路装置は従来の裏面電極のように段差が設けられないため、マウント時に半田等の表面張力でそのまま水平に移動してセルフアラインできる特徴を有する。
【００６０】
更に、導電パターン５１の裏面処理を行い、例えば図１に示す最終構造を得る。すなわち、必要によって露出した導電パターン５１に半田等の導電材を被着し、回路装置として完成する。
【００６１】
本発明の第５の工程は、図９に示す如く、絶縁性樹脂１３を各回路装置部４５毎にダイシングにより分離することにある。
【００６２】
本工程では、ブロック４２をダイシング装置の載置台に真空で吸着させ、ダイシングブレード４９で各回路装置部４５間のダイシングライン（一点鎖線）に沿って分離溝４１の絶縁性樹脂１３をダイシングし、個別の回路装置に分離する。
【００６３】
本工程で、ダイシングブレード４９は、ほぼ絶縁性樹脂１３を切断する切削深さで行い、ダイシング装置からブロック４２を取り出した後にローラでチョコレートブレークするとよい。ダイシング時は予め前述した第１の工程で設けた各ブロックの位置合わせマーク４７を認識して、これを基準としてダイシングを行う。周知ではあるが、ダイシングは縦方向にすべてのダイシングラインをダイシングをした後、載置台を９０度回転させて横方向のダイシングライン７０に従ってダイシングを行う。
【００６４】
【発明の効果】
本発明では、以下に示すような効果を奏することができる。
【００６５】
即ち、回路装置１０に内蔵される回路素子１２から発生する熱を、第２の導電パターン１１Ｅを介して外部に放出させることにより、回路素子１２の温度が過度に上昇するのを防止することができる。更に、第２の導電パターン１１Ｅは接地電位として働く導電パターンであるため、熱伝導性に優れた材料から成るサーマルビアホールを介して、固着基板２０の金属層２２と容易に接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の回路装置を説明する平面図（Ａ）、断面図（Ｂ）である。
【図２】本発明の回路装置を説明する平面図（Ａ）、断面図（Ｂ）である。
【図３】本発明の回路装置を説明する回路図（Ａ）、平面図（Ｂ）である。
【図４】本発明の回路装置の製造方法を説明する断面図（Ａ）、平面図（Ｂ）である。
【図５】本発明の回路装置の製造方法を説明する断面図である。
【図６】本発明の回路装置の製造方法を説明する断面図（Ａ）、平面図（Ｂ）である。
【図７】本発明の回路装置の製造方法を説明する平面図（Ａ）、断面図（Ｂ）である。
【図８】本発明の回路装置の製造方法を説明する断面図（Ａ）、平面図（Ｂ）断面図である。
【図９】本発明の回路装置の製造方法を説明する平面図である。
【図１０】従来の回路装置を説明する断面図である。
【図１１】従来の回路装置を説明する断面図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子等の複数個の回路素子が内蔵された回路装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子機器にセットされる回路装置は、携帯電話、携帯用のコンピューター等に採用されるため、小型化、薄型化、軽量化が求められている。例えば、回路装置として半導体装置を例にして述べると、一般的な半導体装置として、従来通常のトランスファーモールドで封止されたパッケージ型半導体装置がある。この半導体装置は、図１０のように、プリント基板ＰＳに実装される。
【０００３】
またこのパッケージ型半導体装置６１は、半導体チップ６２の周囲を樹脂層６３で被覆し、この樹脂層６３の側部から外部接続用のリード端子６４が導出されたものである。しかし、このパッケージ型半導体装置６１は、リード端子６４が樹脂層６３から外に出ており、全体のサイズが大きく、小型化、薄型化および軽量化を満足するものではなかった。そのため、各社が競って小型化、薄型化および軽量化を実現すべく、色々な構造を開発し、最近ではＣＳＰ（チップサイズパッケージ）と呼ばれる、チップのサイズと同等のウェハスケールＣＳＰ、またはチップサイズよりも若干大きいサイズのＣＳＰが開発されている。
【０００４】
図１１は、支持基板としてガラスエポキシ基板６５を採用した、チップサイズよりも若干大きいＣＳＰ６６を示すものである。ここではガラスエポキシ基板６５にトランジスタチップＴが実装されたものとして説明していく。
【０００５】
このガラスエポキシ基板６５の表面には、第１の電極６７、第２の電極６８およびダイパッド６９が形成され、裏面には第１の裏面電極７０と第２の裏面電極７１が形成されている。そしてスルーホールＴＨを介して、前記第１の電極６７と第１の裏面電極７０が、第２の電極６８と第２の裏面電極７１が電気的に接続されている。またダイパッド６９には前記ベアのトランジスタチップＴが固着され、トランジスタのエミッタ電極と第１の電極６７が金属細線７２を介して接続され、トランジスタのベース電極と第２の電極６８が金属細線７２を介して接続されている。更にトランジスタチップＴを覆うようにガラスエポキシ基板６５に樹脂層７３が設けられている。
【０００６】
前記ＣＳＰ６６は、ガラスエポキシ基板６５を採用するが、ウェハスケールＣＳＰと違い、チップＴから外部接続用の裏面電極７０、７１までの延在構造が簡単であり、安価に製造できるメリットを有する。また前記ＣＳＰ６６は、図１０のように、プリント基板ＰＳに実装される。プリント基板ＰＳには、電気回路を構成する電極、配線が設けられ、前記ＣＳＰ６６、パッケージ型半導体装置６１、チップ抵抗ＣＲまたはチップコンデンサＣＣ等が電気的に接続されて固着される。そしてこのプリント基板で構成された回路は、色々なセットの中に取り付けられていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような半導体装置は以下のような問題点を有していた。
【０００８】
即ち、従来例で説明したＣＳＰ６６では、トランジスタＴは、金属細線７２およびガラスエポキシ基板６５上に形成された導電パターンを介して、電気的・熱的に実装基板ＰＳに接続していた。このことから、トランジスタＴの放熱性が不足してしまう問題があった。
【０００９】
本発明はこのような問題を鑑みて成されたものであり、本発明の目的は、内蔵される半導体素子の熱を効率的に外部に放出させる回路装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１に、周辺部に配置した第１の導電パターンと、中央部に配置した第２の導電パターンと、前記第１の導電パターンに実装した回路素子と、前記両導電パターンの裏面を露出させて前記導電パターンおよび前記回路素子を封止する絶縁性樹脂とを有し、前記第１の導電パターンと前記第２の導電パターンを熱的に結合させることにより、前記回路素子から発生した熱を前記第２の導電パターンを介して外部に放出させることを特徴とする。
【００１１】
本発明は、第２に、前記回路素子は、発熱を伴う半導体素子であることを特徴とする。
【００１２】
本発明は、第３に、周辺部に配置した第１の導電パターンと、中央部に配置した第２の導電パターンと、前記第１の導電パターンに実装した回路素子と、前記両導電パターンの裏面を露出させて前記導電パターンおよび前記回路素子を封止する絶縁性樹脂と、前記両導電パターンの裏面に設けた外部電極とを有し、前記第１の導電パターンと熱的に結合した前記第２の導電パターンが、前記外部電極を介して、固着基板に設けられたサーマルビアホールに熱的に接続されることを特徴とする。
【００１３】
本発明は、第４に、前記回路素子は、発熱を伴う半導体素子であることを特徴とする。
【００１４】
本発明は、第５に、前記第２の導電パターンおよび前記サーマルビアホールは、接地電位に接続されることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（回路装置１０の構成を説明する第１の実施の形態）
図１を参照して、本発明の回路装置１０の構成等を説明する。図１（Ａ）は回路装置１０の平面図であり、図１（Ｂ）は回路装置１０の断面図である。
【００１６】
図１（Ａ）および図１（Ｂ）を参照して、回路装置１０は、周辺部に配置した第１の導電パターン１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃおよび１１Ｄと、中央部に配置した第２の導電パターン１１Ｅと、第１の導電パターン１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃおよび１１Ｄに実装した回路素子１２と、第１および第２の導電パターン１１の裏面を露出させて第１および第２の導電パターン１１と回路素子１２を封止する絶縁性樹脂とを有している。更に、本発明では、回路素子１２と第２の導電パターン１１Ｅを熱的に結合させることにより、回路素子１２から発生した熱を第２の導電パターン１１Ｅを介して外部に放出させている。このような各構成要素を以下にて説明する。
【００１７】
第１の導電パターン１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃおよび１１Ｄは銅等の金属から成り、裏面を露出させて絶縁性樹脂１３に埋め込まれている。上述したように、第１の導電パターン１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃおよび１１Ｄは回路装置１０の４隅に４個が配置されており、その２辺は外形となっている。各々の第１の導電パターン１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃおよび１１Ｄには回路素子１２が実装されている。第１の導電パターン１１Ａの形状は基本的には矩形であるが、内部に構成される回路に応じてその形状を変形させることもできる。例えば、同平面図に示すように、金属細線１４のボンディングパッドとなる領域を確保するために、第１の導電パターン１１Ｄを局所的に横方向に延在させることもできる。すなわち、第１の導電パターン１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃおよび１１Ｄの形状は同一でなくても良い。
【００１８】
第２の導電パターン１１Ｅは銅等の金属から成り、裏面を露出させて絶縁性樹脂１３に埋め込まれている。第２の導電パターン１１Ｅは、第１の導電パターン１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃおよび１１Ｄの間に設けられている。第２の導電パターン１１Ｅは、回路装置１０の中央部付近から十字形に配列するように複数個が設けられている。また、第２の導電パターン１１Ｅは、金属細線１４等を介して、第１の導電パターン上に実装された回路素子１２と電気的に接続されている。ここでは、中央部付近に設けた十字形の第２の導電パターン１１Ｅは、接地電位として働く導電パターンである。そして、その他の第２の導電パターン１１Ｅは、例えば金属細線１４のボンディングパッド等として働く導電パターンである。更に、第１の導電パターン１１Ａ〜１１Ｄの全ては、中央部に配置された第２の導電パターン１１Ｅと、絶縁性樹脂１３を介して接近しているので、両者は熱的に結合されている。
【００１９】
回路素子１２としては、抵抗やコンデンサ等の受動素子および半導体素子等の能動素子を全般的に採用される。ここでは、同平面図に示すように、４隅に配置された第１の導電パターン１１Ａのそれぞれに、ダイオードまたはトランジスタ等の発熱を伴う素子が１つ実装されている。そして、第１の導電パターン１１Ａ上に実装された回路素子は、金属細線１４を介して他の導電パターン電気的に接続されている。更にここでは、導電パターンを跨ぐようにチップ抵抗器が実装されている。回路素子の実装は、半田やＡｇペースト等のロウ材を介して行われる。また、回路素子１２から発生する熱は、図１（Ａ）および図１（Ｂ）にてハッチングが施された矢印の方向に沿って、第１の導電パターン１１Ａ〜１１Ｄおよび絶縁性樹脂１３を介して第２の導電パターン１１Ｅに伝達される。
【００２０】
絶縁性樹脂１３は、導電パターン１１の裏面を露出させて、全体を封止している。ここでは、回路素子１２、金属細線１４および導電パターン１１を封止している。絶縁性樹脂１３の材料としては、トランスファーモールドにより形成される熱硬化性樹脂や、インジェクションモールドにより形成される熱可塑性樹脂を採用することができる。本発明で使用する絶縁性樹脂１３は、熱の伝導性に優れたものである。従って、絶縁性樹脂１３を介して、回路素子１２からの発熱は効率的に第２の導電パターン１１Ｅ等に伝導する。
【００２１】
図２を参照して、上述した回路装置１０が固着基板２０に実装された状態を説明する。図２（Ａ）は回路装置１０の裏面図であり、図２（Ｂ）は回路装置１０が固着基板２０に固着された状態を示す断面図である。
【００２２】
図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示す回路装置１０は、次のような構成を有する。即ち、周辺部に配置した第１の導電パターン１１Ａ〜１１Ｄと、中央部に配置した第２の導電パターン１１Ｅと、第１の導電パターン１１Ａ〜１１Ｄに実装した回路素子１２と、第１および第２の導電パターン１１の裏面を露出させて導電パターン１１および回路素子１２を封止する絶縁性樹脂１３と、第１および第２の導電パターン１１の裏面に設けた外部電極１５とを有する。更に、第１の導電パターン１１Ａ〜１１Ｄと熱的に結合した第２の導電パターン１１Ｅが、第２の外部電極１５Ｅを介して、固着基板２０に設けられたサーマルビアホール２４に熱的に接続される。このような回路装置１０の構成を以下にて説明する。なお、図１の説明を重複する要素については、その説明は割愛する。
【００２３】
図２（Ａ）を参照して、回路装置１０の裏面の状態を説明する。この図では、導電パターン１１を点線で示し、外部電極１５をハッチングが施された領域で示している。回路装置１０は全体が絶縁性樹脂１３で支持されている。従って、回路装置１０の裏面に於いては、絶縁性樹脂１３から第１の導電パターン１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃおよび１１Ｄと、第２の導電パターン１１Ｅが露出する形になる。そして、第１の導電パターンおよび第２の導電パターンの裏面には、回路装置１０と外部との電気的・熱的な接続を行うために、半田等から成る外部電極１５が形成される。更に、回路装置１０の裏面の外部電極を設けない箇所は、導電パターン１１の保護等を目的としてレジストにより被覆する場合もある。
【００２４】
第１の外部電極１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃおよび１５Ｄは、第１の導電パターン１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃおよび１１Ｄの裏面に設けられて外部との電気的・熱的な接合を行う電極である。ここでは、４隅に設けた４個の第１の導電パターン１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃおよび１１Ｄのそれぞれの裏面に、大型の第１の外部電極１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃおよび１５Ｄが設けられている。従って、第１の外部電極１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃおよび１５Ｄは、回路装置１０の裏面の４隅に４個が形成される。更に、４個の第１の外部電極１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃおよび１５Ｄは、同じ形状に形成されて、回路装置１０の裏面に左右・上下に対称に配置されている。また、それぞれの第１の外部電極１５Ａの大きさは同等に形成されている。第１の導電パターン１１は、内部に構成される回路によってその形状が変化する場合があるが、第１の外部電極１５Ａの形状は矩形である。なお、第１の外部電極１５Ａは、半田等のロウ材を材料として形成されている。
【００２５】
第２の外部電極１５Ｅは、主に第２の導電パターン１１Ｅの裏面に設けられており、外部との電気的・熱的な接合を行う電極である。第２の外部電極１５Ｅは、回路装置１０の裏面に於いて、中央部付近から十字形に複数個が配置されている。更に、第２の外部電極１５Ｅは等間隔に配置されている。ここでは、中央部付近に配置された第２の導電パターン１１Ｅには複数個の第２の外部電極１５Ｅが設けられている。そして、周辺部に配置された第２の導電パターン１１Ａの裏面には、各々に１つの第２の外部電極１５Ｅが設けられている。また、第２の外部電極１５Ｅは、第１の導電パターン１１Ａの裏面に設けられても良い。なお、第２の外部電極１５Ａは半田等のロウ材を材料として形成されており、そのサイズは第１の外部電極１５Ａよりも小さく形成される。
【００２６】
図１（Ｂ）で示すハッチングが施された矢印は、回路素子１２から発生した熱の経路を示している。具体的には、回路素子１２から発生した熱は、回路素子１２が実装される第１の導電パターン１１Ａ〜１１Ｄに伝わる。そして、第１の導電パターン１１Ａ〜１１Ｄと中央部に設けた第２の導電パターン１１Ｅは、絶縁性樹脂１３を介して接近しており熱的に結合されている。従って、第１の導電パターン１１Ａ〜１１Ｄから第２の導電パターン１１Ｅに熱は伝導する。
【００２７】
図２（Ｂ）を参照して、回路装置１０が固着基板２０に実装された状態を説明する。ここでは、半田等のロウ材より成る外部電極１５をリフロー工程により、固着基板２０上に形成された導電路２１に回路装置１０は固着されている。回路装置１０裏面の四隅に配置された第１の外部電極１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃおよび１５Ｄが十分に大きく形成されているので、リフロー行程に於いては、固着基板２０上で回路装置１０が回転して位置がずれてしまうのを防止することができる。またこのことにより、第１の外部電極１５Ａ、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃおよび１５Ｄと第２の外部電極１５Ｅを、セルフアラインにより、固着基板２０上の導電路２１の所望の箇所に正確に固着させることができる。
【００２８】
固着基板２０は、金属層２２と、金属層２２上に形成された絶縁層２３とから成る複合基板である。そして、絶縁層２３の表面には導電路２１が設けてあり、導電路２１より形成されるパッドの位置は、回路装置１０裏面の第１の外部電極１１Ａ〜１１Ｄおよび第２の外部電極１１Ｅの位置に正確に対応している。導電路２１Ｅは、第２の外部電極１５Ｅが固着され、サーマルビアホール２４により、金属層２２と熱的に結合されている。サーマルビアホール２４は、アルミナやベリリア等の良熱伝導体から成り、絶縁層２３を貫通させて導電路２１Ｅと金属層２２とを熱的に結合している。
【００２９】
図２（Ｂ）で示すハッチングが施された矢印は、回路素子１２から発生した熱の経路を示している。具体的には、回路素子１２から発生した熱は、回路素子１２が実装される第１の導電パターン１１Ａ〜１１Ｄに伝わる。そして、第１の導電パターン１１Ａ〜１１Ｄと中央部に設けた第２の導電パターン１１Ｅは、絶縁性樹脂１３を介して接近しており熱的に結合されている。従って、第１の導電パターン１１Ａ〜１１Ｄから第２の導電パターン１１Ｅに熱は伝導する。更に、中央部に設けた第２の導電パターン１１Ｅは、第２の外部電極１５Ｅおよび導電路２１Ｅを介して、サーマルビアホール２４に熱的に接続している。従って、第２の導電パターン１１Ｅに伝達した熱は、第２の外部電極１５Ｅ、導電路２１Ｅ、サーマルビアホール２４および金属層２２を介して外部に放出される。
【００３０】
回路素子１２は、第１の導電パターン１１Ａおよび第１の外部電極１５Ａを介して、固着基板２０の導電路２１と電気的・熱的に結合している。即ち、原則的には、表面に回路素子１２が実装される導電パターン１１に形成される外部電極１５は大きく形成され、表面に回路素子が実装されない導電パターン１１に形成される外部電極は小さく形成される。ここで、導電パターン１１に実装される回路素子１２が発熱を伴わない素子である場合は、その導電パターン裏面に形成される外部電極１５を小さく形成しても良い。
【００３１】
図３を参照して、回路装置１０の内部に形成される電気回路の１例を説明する。図３（Ａ）は、内蔵される電圧制御回路の回路図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示すような回路が形成された回路装置の平面図である。
【００３２】
図３（Ａ）を参照して、回路装置１０に内蔵される電圧制御回路を説明する。この回路は、コレクタにＶｉｎが接続されてエミッタにＶｏｕｔが接続される第１のトランジスタＴＲ１と、第１のトランジスタＴＲ１のコレクタに接続された第１のダイオードＤ１および第２のダイオードＤ２と、抵抗Ｒ１を介して第１のトランジスタＴＲ１のベースにドレインが接続された第２のトランジスタＴＲ２とを有している。ここでは、第１のトランジスタＴＲ１としてバイポーラ・トランジスタを採用し、第２のトランジスタＴＲ２としてＭＯＳＦＥＴを採用している。
【００３３】
上記のように構成された電圧制御回路の動作例を以下にて説明する。第２のトランジスタＴＲ２のゲートにパルス電圧が印加されることにより、第２のトランジスタＴＲ２を断続的にＯＮ−ＯＦＦ状態にする。従って、第２のトランジスタＴＲ２がＯＮ状態であるときは、第１のトランジスタＴＲ１もまたＯＮ状態になり、Ｖｏｕｔの電圧を制御している。
【００３４】
このように、第２のトランジスタＴＲ２をパルス制御することで、第１のトランジスタＴＲ１のＯＮ−ＯＦＦを制御して、Ｖｏｕｔの電圧の値を制御している。本発明では、例えばＶｉｎの電圧は６Ｖであり、Ｖｏｕｔの電圧は４Ｖになるように制御されているので、ＶｉｎとＶｏｕｔの電圧差約２Ｖに対応した熱が、回路素子から発生している。この熱は、次のような経路で回路装置１０の外部に放出される。
【００３５】
図３（Ｂ）を参照して、電圧制御回路を構成する回路素子の配置を説明する。回路を構成するダイオードおよびトランジスタは、第１の導電パターン上にロウ材を介して実装されている。また、抵抗Ｒ１については離間した２つの導電パターンを跨ぐようにして実装されている。
【００３６】
第１のダイオードＤ１および第２のダイオードＤ２は、例えばショットキーダイオードであり、カソードを下面にして第１の導電パターン１１Ａに実装されている。従って、第１のダイオードＤ１および第２のダイオードＤ２が有するカソードからの発熱は、第１の導電パターン１１Ａを介して外部へ放出される。なお、ダイオードのアノードは、金属細線１４を介して、他の導電パターン１１と電気的に接続されている。
【００３７】
第１のトランジスタＴＲ１および第２のトランジスタＴＲ２は、第１の導電パターンに実装されている。従って、トランジスタの発熱は、第１の導電パターン１１Ａを介して外部に放出される。なお、トランジスタの制御部および流入部は、金属細線１４を介して他の導電パターンと電気的に接続されている。
【００３８】
第１の導電パターン１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃおよび１１Ｄは、それらに実装される回路素子１２よりも十分に大きく形成されている。そして、第１の導電パターン１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃおよび１１Ｄの大部分と対応する第１の外部電極１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃおよび１５Ｄにほぼ重畳するように、回路素子１２は固着されている。
【００３９】
本発明の特徴は、回路素子１２から発生する熱を第２の導電パターンを介して回路装置１０の外部へ放出させることにある。上述したように、回路素子１２は回路装置１０の四隅に配置された第１の導電パターン１１Ａ〜１１Ｄに実装されている。そして、第２の導電パターン１１Ｅは、第１の導電パターン１１Ａ〜１１Ｄで囲まれた中央部に配置されているので、全ての導電パターン１１Ａ〜１１Ｄと絶縁性樹脂１３を介して熱的に結合されている。従って、回路装置１２から発生した熱は、第１の導電パターン１１Ａ〜１１Ｄおよび第２の導電パターン１１Ｅを介して、中央部に設けられた第２の導電パターン１１Ｅに伝わる。第２の導電パターン１１Ｅは、第２の外部電極１５Ｅを介して、サーマルビアホール２４と熱的に結合する導電路２１Ｅに接続している。従って、回路素子１２から発生した熱は次のような経路で外部に放出される。即ち、回路素子１２→第１の導電パターン１１Ａ〜１１Ｄ→絶縁性樹脂１３→第２の導電パターン１１Ｅ→第２の外部電極１５Ｅ→導電路２１Ｅ→サーマルビアホール２４→金属基板の順番で熱は放出される。従って、回路装置１０に内蔵される複数の回路素子１２から発生する熱を、１つの第２の導電パターン１１Ｅを介して外部に放出させることができる。このことから、発熱を伴う回路素子１２が実装される第１の導電パターン１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃおよび１１Ｄに対応する導電路２１に個別にサーマルビアホール２４を設ける必要がない。
【００４０】
（回路装置１０の製造方法を説明する第２の実施の形態）
本発明の回路装置１０は次の様な工程で製造される。即ち、導電箔４０を用意する工程と、導電箔４０に導電箔４０の厚みよりも浅い分離溝４１を形成して導電パターン５１を形成する工程と、所望の導電パターン５１の各回路装置部４５に回路素子１２を固着する工程と、回路素子１２と所望の導電パターン５１とのワイヤボンディングを行う工程と、各回路装置部４５の回路素子１２を一括して被覆し、分離溝４１に充填されるように絶縁性樹脂１３で共通モールドする工程と、絶縁性樹脂１３が露出するまで導電箔４０の裏面を除去する工程と、絶縁性樹脂１３をダイシングすることにより回路装置部に分離する工程とから構成されている。以下に、本発明の各工程を図４〜図９を参照して説明する。
【００４１】
本発明の第１の工程は、図４から図６に示すように、導電箔４０を用意し、導電箔４０に導電箔４０よりも浅い分離溝４１をエッチングにより形成して、導電パターン５１を形成することにある。
【００４２】
本工程では、まず図４（Ａ）の如く、シート状の導電箔４０を用意する。この導電箔４０は、ロウ材の付着性、ボンディング性、メッキ性が考慮されてその材料が選択され、材料としては、Ｃｕを主材料とした導電箔、Ａｌを主材料とした導電箔またはＦｅ−Ｎｉ等の合金から成る導電箔等が採用される。
【００４３】
導電箔４０の厚さは、後のエッチングを考慮すると１０μｍ〜３００μｍ程度が好ましいが、３００μｍ以上でも１０μｍ以下でも基本的には良い。後述するように、導電箔４０の厚みよりも浅い分離溝４１が形成できればよい。
【００４４】
尚、シート状の導電箔４０は、所定の幅、例えば４５ｍｍでロール状に巻かれて用意され、これが後述する各工程に搬送されても良いし、所定の大きさにカットされた短冊状の導電箔４０が用意され、後述する各工程に搬送されても良い。
【００４５】
具体的には、図４（Ｂ）に示す如く、短冊状の導電箔４０に多数の回路装置部４５が形成されるブロック４２が４〜５個離間して並べられる。各ブロック４２間にはスリット４３が設けられ、モールド工程等での加熱処理で発生する導電箔４０の応力を吸収する。また導電箔４０の上下周端にはインデックス孔４４が一定の間隔で設けられ、各工程での位置決めに用いられる。続いて、導電パターンを形成する。
【００４６】
まず、図５に示す如く、導電箔４０の上に、ホトレジスト（耐エッチングマスク）ＰＲを形成し、導電パターン５１となる領域を除いた導電箔４０が露出するようにホトレジストＰＲをパターニングする。そして、図６（Ａ）に示す如く、導電箔４０を選択的にエッチングする。
【００４７】
図６（Ｂ）に具体的な導電パターン５１を示す。本図は図４（Ｂ）で示したブロック４２の１個を拡大したもの対応する。ハッチング部分の１個が１つの回路装置部４５であり、１つのブロック４２には２行２列のマトリックス状に多数の回路装置部４５が配列され、各回路装置部４５毎に同一の導電パターン５１が設けられている。各ブロックの周辺には枠状のパターン４６が設けられ、それと少し離間しその内側にダイシング時の位置合わせマーク４７が設けられている。枠状のパターン４６はモールド金型との嵌合に使用し、また導電箔４０の裏面エッチング後には絶縁性樹脂１３の補強をする働きを有する。ここで、導電パターン５１は、第１の導電パターン１１Ａ〜１１Ｄと、第２の導電パターン１１Ｅから構成されている。
【００４８】
本発明の第２の工程は、図７に示す如く、所望の導電パターン５１の各回路装置部４５に回路素子１２を固着し、回路素子１２の電極と所望の導電パターン５１とをワイヤボンディングすることにある。
【００４９】
ここでは、回路素子１２として、半導体素子およびチップ抵抗が、第１の導電パターン１１〜１４にダイボンディングされる。その後、各回路装置部の回路素子１２のベース電極およびゲート電極を、熱圧着によるボールボンディング及び超音波によるウェッヂボンディングにより一括してワイヤボンディングを行う。具体的には、各回路素子１２のゲート電極およびベース電極が、金属細線を介して、第１または第２の導電パターンと接続される。
【００５０】
本発明の第３の工程は、図８に示す如く、各回路装置部４５の回路素子１２を一括して被覆し、分離溝４１に充填されるように絶縁性樹脂１３で共通モールドすることにある。
【００５１】
本工程では、図８（Ａ）に示すように、絶縁性樹脂１３は回路素子１２および複数の導電パターンを完全に被覆し、分離溝４１には絶縁性樹脂１３が充填され、分離溝４１と嵌合して強固に結合する。そして絶縁性樹脂１３により導電パターン５１が支持されている。
【００５２】
また本工程では、トランスファーモールド、インジェクションモールド、またはポッティングにより実現できる。樹脂材料としては、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂がトランスファーモールドで実現でき、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド等の熱可塑性樹脂はインジェクションモールドで実現できる。
【００５３】
更に、本工程でトランスファーモールドあるいはインジェクションモールドする際に、図８（Ｂ）に示すように各ブロック４２は１つの共通のモールド金型に回路装置部６３を納め、各ブロック毎に１つの絶縁性樹脂１３で共通にモールドを行う。このために従来のトランスファーモールド等の様に各回路装置部を個別にモールドする方法に比べて、大幅な樹脂量の削減が図れる。
【００５４】
本工程の特徴は、絶縁性樹脂１３を被覆するまでは、導電パターン５１となる導電箔４０が支持基板となることである。従来では、本来必要としない支持基板を採用して導電パターンを形成しているが、本発明では、支持基板となる導電箔４０は、電極材料として必要な材料である。そのため、構成材料を極力省いて作業できるメリットを有し、コストの低下も実現できる。
【００５５】
また分離溝４１は、導電箔の厚みよりも浅く形成されているため、導電箔４０が導電パターン５１として個々に分離されていない。従ってシート状の導電箔４０として一体で取り扱え、絶縁性樹脂１３をモールドする際、金型への搬送、金型への実装の作業が非常に楽になる特徴を有する。
【００５６】
本発明の第４の工程は、絶縁性樹脂が露出するまで導電箔４０の裏面を除去することにある。
【００５７】
本工程は、導電箔４０の裏面を化学的および／または物理的に除き、導電パターン５１として分離するものである。この工程は、研磨、研削、エッチング、レーザの金属蒸発等により施される。
【００５８】
実験では導電箔４０を全面ウェトエッチングし、分離溝４１から絶縁性樹脂１３を露出させている。この露出される面を図８（Ａ）では点線で示している。その結果、導電パターン５１となって分離される。
【００５９】
この結果、絶縁性樹脂１３に導電パターン５１の裏面が露出する構造となる。すなわち、分離溝４１に充填された絶縁性樹脂１３の表面と導電パターン５１の表面は、実質的に一致している構造となっている。従って、本発明の回路装置は従来の裏面電極のように段差が設けられないため、マウント時に半田等の表面張力でそのまま水平に移動してセルフアラインできる特徴を有する。
【００６０】
更に、導電パターン５１の裏面処理を行い、例えば図１に示す最終構造を得る。すなわち、必要によって露出した導電パターン５１に半田等の導電材を被着し、回路装置として完成する。
【００６１】
本発明の第５の工程は、図９に示す如く、絶縁性樹脂１３を各回路装置部４５毎にダイシングにより分離することにある。
【００６２】
本工程では、ブロック４２をダイシング装置の載置台に真空で吸着させ、ダイシングブレード４９で各回路装置部４５間のダイシングライン（一点鎖線）に沿って分離溝４１の絶縁性樹脂１３をダイシングし、個別の回路装置に分離する。
【００６３】
本工程で、ダイシングブレード４９は、ほぼ絶縁性樹脂１３を切断する切削深さで行い、ダイシング装置からブロック４２を取り出した後にローラでチョコレートブレークするとよい。ダイシング時は予め前述した第１の工程で設けた各ブロックの位置合わせマーク４７を認識して、これを基準としてダイシングを行う。周知ではあるが、ダイシングは縦方向にすべてのダイシングラインをダイシングをした後、載置台を９０度回転させて横方向のダイシングライン７０に従ってダイシングを行う。
【００６４】
【発明の効果】
本発明では、以下に示すような効果を奏することができる。
【００６５】
即ち、回路装置１０に内蔵される回路素子１２から発生する熱を、第２の導電パターン１１Ｅを介して外部に放出させることにより、回路素子１２の温度が過度に上昇するのを防止することができる。更に、第２の導電パターン１１Ｅは接地電位として働く導電パターンであるため、熱伝導性に優れた材料から成るサーマルビアホールを介して、固着基板２０の金属層２２と容易に接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の回路装置を説明する平面図（Ａ）、断面図（Ｂ）である。
【図２】本発明の回路装置を説明する平面図（Ａ）、断面図（Ｂ）である。
【図３】本発明の回路装置を説明する回路図（Ａ）、平面図（Ｂ）である。
【図４】本発明の回路装置の製造方法を説明する断面図（Ａ）、平面図（Ｂ）である。
【図５】本発明の回路装置の製造方法を説明する断面図である。
【図６】本発明の回路装置の製造方法を説明する断面図（Ａ）、平面図（Ｂ）である。
【図７】本発明の回路装置の製造方法を説明する平面図（Ａ）、断面図（Ｂ）である。
【図８】本発明の回路装置の製造方法を説明する断面図（Ａ）、平面図（Ｂ）断面図である。
【図９】本発明の回路装置の製造方法を説明する平面図である。
【図１０】従来の回路装置を説明する断面図である。
【図１１】従来の回路装置を説明する断面図である。
Claims (5)
- 周辺部に配置した第１の導電パターンと、中央部に配置した第２の導電パターンと、前記第１の導電パターンに実装した回路素子と、前記両導電パターンの裏面を露出させて前記導電パターンおよび前記回路素子を封止する絶縁性樹脂とを有し、
前記第１の導電パターンと前記第２の導電パターンを熱的に結合させることにより、前記回路素子から発生した熱を前記第２の導電パターンを介して外部に放出させることを特徴とする回路装置。 - 前記回路素子は、発熱を伴う半導体素子であることを特徴とする請求項１記載の回路装置。
- 周辺部に配置した第１の導電パターンと、中央部に配置した第２の導電パターンと、前記第１の導電パターンに実装した回路素子と、前記両導電パターンの裏面を露出させて前記導電パターンおよび前記回路素子を封止する絶縁性樹脂と、前記両導電パターンの裏面に設けた外部電極とを有し、
前記第１の導電パターンと熱的に結合した前記第２の導電パターンが、前記外部電極を介して、固着基板に設けられたサーマルビアホールに熱的に接続されることを特徴とする回路装置。 - 前記回路素子は、発熱を伴う半導体素子であることを特徴とする請求項３記載の回路装置。
- 前記第２の導電パターンおよび前記サーマルビアホールは、接地電位に接続されることを特徴とする請求項３記載の回路装置。
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