【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源用半導体やインダクタ、コンデンサ等の電力変換用部品を用いて小型・薄型化を図った直流電源であり、特に携帯機器等に使用される小型・軽量化を図る電源に好適な薄型直流電源装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の小型・薄型・高性能化が急速に進んでいる。特に、半導体メモリーの高速化、大容量処理化の急速な進展に対応してＬＳＩの発熱を押さえるため、これの駆動電圧をいかに低くするかが各メーカのターゲットになっている。低電圧ＬＳＩを使用するデバイスは、電池電圧を２Ｖ以下の電圧に降圧する方法として、抵抗を入れて電圧を降下する方法とか、ＤＣ／ＤＣコンバータを使用して降圧する方法が用いられている。特に、低電圧化、高密度化するＬＳＩの電圧の高精度化要求により、ＤＣ／ＤＣコンバータを用いた電源は必要不可欠となっている。最近では、小容量品の電力変換素子の多くがＩＣ化されており、わずかな点数の外付け部品でＤＣ／ＤＣコンバータや直流電源が構成できるようになっている。
【０００３】
従来の直流電源装置に関する特許としては、例えば特許文献１がある。特許文献１には、パワ半導体素子と、電子部品とを、一体樹脂成形した内容が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−０８５６１３号公報
【０００５】
ここで、直流電源装置の一つであるＤＣ／ＤＣコンバータを例に、説明する。図１は、ＤＣ／ＤＣコンバータの回路構成を示す図である。図１のＤＣ／ＤＣコンバータは、スイッチング用トランジスタ１、整流用ダイオード２、インダクタ３、コンデンサ４、及び制御回路５より構成されている。
【０００６】
図２は、ＤＣ／ＤＣコンバータの回路構成に、電源制御用ＩＣベアチップの範囲を示す図である。また、図３は、電源制御用ＩＣベアチップの回路構成を示す図である。図２に示すように、扱う電力にもよるが、通常は、スイッチング用トランジスタ１、整流用ダイオード２、及び制御回路５の部分が電源制御用ＩＣ回路６となり、サイズの比較的大きくなるインダクタ３、コンデンサ４は外部接続で使われる。
【０００７】
これらを構成する部品が非常に小型化された。しかし、多くの電源はパターニングした配線を有するエポキシ樹脂やセラミックス類の硬質回路基板上に、各々個別の部品として制御用のパワーＩＣやコンデンサ部品、インダクタ部品といった表面実装部品単体を平面的にもしくは２次元的に実装し、その後、樹脂モールドしたハイブリッド型の直流電源である。
【０００８】
図１５に、従来の直流電源装置の製造方法の説明図を示す。エポキシ樹脂やセラミックスの類の硬質回路基板上３０上に入力端子配線パターン３１、出力端子配線パターン３２、グランド端子配線パターン３３を形成し、該配線パターン上に電源制御用ＩＣベアチップ３６、インダクタ３４、コンデンサ３５を搭載し、それぞれが入力端子配線パターン３１、出力端子配線パターン３２、グランド端子配線パターン３３、及びワイヤボンディング４０により接続されている。
【０００９】
電極引き出しのために、入力端子引き出し電極３７、出力端子引き出し電極３８、グランド端子引き出し電極３９を入力端子配線パターン３１、出力端子配線パターン３２、グランド端子配線パターン３３の一部に配置し、前記入力端子引き出し電極３７、出力端子引き出し電極３８、グランド端子引き出し電極３９の一部が露出し、硬質回路基板３０上の入力端子配線パターン３１、出力端子配線パターン３２、グランド端子配線パターン３３、電源制御用ＩＣベアチップ３６、インダクタ３４、コンデンサ３５を覆うようにモールド樹脂４１を施し、ＤＣ／ＤＣコンバータや直流電源装置を構成している。
【００１０】
完成形状を図１６に示す。エポキシ樹脂やセラミックス類の硬質回路基板３０の入力端子配線パターン３１、出力端子配線パターン３２、グランド端子配線パターン３３、電源制御用ＩＣベアチップ３６、インダクタ３４、コンデンサ３５、ＤＣ／ＤＣコンバータや直流電源を覆うようにモールド樹脂４１され、入力端子引き出し電極３７、出力端子引き出し電極３８、グランド端子引き出し電極３９のみが露出したＤＣ／ＤＣコンバータや直流電源装置を構成している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本構造では、エポキシ樹脂やセラミックス類の熱伝導率の良くない硬質回路基板上に各部品を搭載していることから、発熱源となる電源制御用ＩＣベアチップ３６、インダクタ３４の放熱効果が悪く、本来必要のないエポキシ樹脂やセラミックス類の硬質回路基板を用いているため、薄型化に限界があった。また、本構造では、薄型化のために各種部品を２次元的に配置しているため、平面面積が大きくなり、実装面積の縮小化を阻む要因となっていた。
【００１２】
半導体メモリーの高速化が進められるなか、これに呼応した電源の要求に応えるべく、小型かつ薄型の電源の開発が求められている。こうした状況下で、最近では、外付けの部品点数が少なくて済む電源用コンバータ用ＩＣやレギュレータの開発が進んでいる。発熱量が大きい電源用半導体やインダクタを用いた電力変換装置の大電流容量化のためには、放熱性能が高く薄型のＤＣ／ＤＣコンバータや直流電源が要求されている。
【００１３】
従って、本発明の目的は、放熱特性の向上、また小型化、薄型化を実現した薄型直流電源装置及びその製造方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題解決のため、本発明の薄型直流電源装置は、エポキシ樹脂やセラミックス類の硬質回路基板を用いず、熱伝導率の高いシリコンからなる電源制御用ＩＣ上に直接、絶縁膜を形成し、前記電源制御用ＩＣの絶縁膜上に、ＤＣ／ＤＣコンバータや直流電源の配線パターンを形成し、本配線パターン上に直接、インダクタやコンデンサを搭載し、ＤＣ／ＤＣコンバータや直流電源をワイヤボンディングなし構造で、実現するものである。
【００１５】
即ち、本発明は、電源用半導体、インダクタ、コンデンサ等の電力変換に必要な部品を配設した薄型直流電源装置であって、前記電源用半導体を構成する電源制御用ＩＣベアチップ上に配線パターンを形成した薄型直流電源装置である。
【００１６】
また、本発明は、前記配線パターン上に、インダクタ、コンデンサ等の電力変換に必要な部品を配設し、前記電源制御用ＩＣベアチップ、インダクタ、コンデンサ等の電極取り出しのために電極ブロックを取り付けた構造とした薄型直流電源装置である。
【００１７】
また、本発明は、前記配線パターン上において、インダクタ、コンデンサ等の電力変換に必要な部品を直接配線パターンに接続した薄型直流電源装置である。
【００１８】
また、本発明は、前記薄型直流電源装置において、前記インダクタ、コンデンサ等の受動部品取付面だけをモールド封止し、前記電源制御用ＩＣベアチップ裏面は露出した構造とした薄型直流電源装置である。
【００１９】
また、本発明は、前記薄型直流電源装置において、引き出し電極をモールド封止後の平面及び側面の少なくとも２面にまたがるように電極が露出するようにモールド封止した構造とした薄型直流電源装置である。
【００２０】
また、本発明は、前記薄型直流電源装置において、引き出し電極をモールド封止後の表面及び側面の１辺に電極が露出する構造とした薄型直流電源装置である。
【００２１】
また、本発明は、前記薄型直流電源装置において、引き出し電極表面に半田ホールを施した構造とした薄型直流電源装置である。
【００２２】
また、本発明は、前記薄型直流電源装置において、発熱源となるシリコンからなる電源制御用ＩＣベアチップの裏面を露出した構造とした薄型直流電源装置である。
【００２３】
また、本発明は、電源用半導体、インダクタ、コンデンサ等の電力変換に必要な部品を配設する薄型直流電源装置の製造方法であって、前記電源用半導体を構成する電源制御用ＩＣベアチップ上に配線パターンを形成し、前記配線パターン上に、インダクタ、コンデンサ等の電力変換に必要な部品を配設し、前記電源制御用ＩＣベアチップ、インダクタ、コンデンサ等の電極取り出しのための引き出し電極を、モールド封止後の平面及び側面の少なくとも２面にまたがるように電極が露出するようにモールド封止する構造とする薄型直流電源装置の製造方法である。
【００２４】
また、本発明は、電源用半導体、インダクタ、コンデンサ等の電力変換に必要な部品を配設する薄型直流電源装置の製造方法であって、前記電源用半導体を構成する電源制御用ＩＣベアチップ上に配線パターンを形成し、前記配線パターン上に、インダクタ、コンデンサ等の電力変換に必要な部品を配設し、前記電源制御用ＩＣベアチップ、インダクタ、コンデンサ等の電極取り出しのための引き出し電極表面に半田ホールを施し、モールド封止後の平面に電極が露出するようにモールド封止する構造とする薄型直流電源装置の製造方法である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態による薄型直流電源装置及びその製造方法について、以下に説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１による薄型直流電源装置およびその製造方法について、図４から図１０を使用して説明する。
【００２７】
図４は、本発明の実施の形態１による薄型直流電源装置の電源制御用ＩＣベアチップ７の説明図である。図４（ａ）は、電源制御用ＩＣベアチップの外観斜視図、図４（ｂ）は、図４（ａ）の側面図、図４（ｃ）は、電源制御用ＩＣベアチップの回路図である。
【００２８】
本発明の電源制御用ＩＣベアチップ７は、シリコン基板８上にスイッチング用トランジスタ１、整流ダイオード２、制御回路５で構成されており、入出端子１０Ｖｉｎ、出力端子１１Ｖｏｕｔ、グランド１３Ｇ、出力モニタ用端子１２ＳＹＮよりなっている。スイッチング用トランジスタ１、整流ダイオード２、制御回路５、入出端子１０Ｖｉｎ（ＩＣ）、出力端子１１Ｖｏｕｔ（ＩＣ）、グランド１３Ｇ（ＩＣ）、出力モニタ用端子１２ＳＹＮ（ＩＣ）は、シリコン基板８内に構成、配線されており、その表面をＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４等の膜９で保護し、入出端子１０Ｖｉｎ、出力端子１１Ｖｏｕｔ、グランド１３Ｇ、出力モニタ用端子１２ＳＹＮのみが表面に露出した構造となっている。
【００２９】
図５から図１０までは、本発明の実施の形態１による薄型直流電源装置の製造方法の説明図である。
【００３０】
（１）図５に示すように、電源制御用ＩＣベアチップ７を準備する。
【００３１】
（２）図６に示すように、電源制御用ＩＣベアチップ７上にＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４等を形成し保護膜１４とし、その保護膜１４の開口部を介して、保護膜１４上に入出端子１０Ｖｉｎ（ＩＣ）、出力端子１１Ｖｏｕｔ（ＩＣ）、グランド１３Ｇ（ＩＣ）、出力モニタ用端子１２ＳＹＮ（ＩＣ）を引き出し、その上に、ＤＣ／ＤＣコンバータ用の配線パターンを施し、入力端子１５Ｖｉｎ、出力端子１６Ｖｏｕｔ、グランド端子１８Ｇ、出力モニタ用端子１７ＳＹＮを形成する。
【００３２】
（３）図７（ａ）に示すように、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４等の保護膜１４上に、入出端子１５Ｖｉｎ、出力端子１６Ｖｏｕｔ、グランド端子１８Ｇ、出力モニタ用端子１７ＳＹＮ上と電気的な接続を持つように、インダクタ４２、コンデンサ４３を搭載し、図７（ｃ）に示すＤＣ／ＤＣコンバータ回路構成とする。
【００３３】
（４）図８に示すように、電極取り出しのために、入力端子１５Ｖｉｎ、出力端子１６Ｖｏｕｔ、グランド端子１８Ｇ、出力モニタ用端子１７ＳＹＮ上に、入力端子引き出し電極１９、出力端子引き出し電極２０、グランド端子引き出し電極２１を搭載する。ここで、半田接続、導電性ペースト接続とする。
【００３４】
（５）図９の透し図に示すように、入力端子引き出し電極１９、出力端子引き出し電極２０、グランド端子引き出し電極２１の一部を除いて、シリコン基板８上に、配線パターン、入力端子１５Ｖｉｎ、出力端子１６Ｖｏｕｔ、グランド端子１８Ｇ、出力モニタ用端子１７ＳＹＮ、インダクタ４２、コンデンサ４３を覆うようにモールド樹脂２２で封止する。
【００３５】
（６）図１０に示すように、電源制御用ＩＣベアチップ７のシリコン基板８上をモールド樹脂２２で封止され、入力端子引き出し電極１９、出力端子引き出し電極２０、グランド端子引き出し電極２１の一部が露出し、入力端子引き出し電極１９Ｖｉｎ、出力端子引き出し電極２０Ｖｏｕｔ、グランド端子引き出し２１ＧとしたＤＣ／ＤＣコンバータが完成する。電極は、モールド封止後の表面及び側面の２辺に露出する構造となる。
【００３６】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２による薄型直流電源装置およびその製造方法について説明する。図１１から図１４までは、本発明の実施の形態２による薄型直流電源装置の製造方法の説明図である。
【００３７】
先の実施の形態１と同一の製造方法を施し、
（１）図１１に示すように、電極取り出しのために、入出端子１５Ｖｉｎ、出力端子１６Ｖｏｕｔ、グランド端子１８Ｇ、出力モニタ用端子１７ＳＹＮ上に、入力端子引き出し電極２３、出力端子引き出し電極２４、グランド端子引き出し電極２５を搭載する。ここで、半田接続、導電性ペースト接続とする。
【００３８】
（２）図１２の透し図に示すように、入力端子引き出し電極２３、出力端子引き出し電極２４、グランド端子引き出し電極２５の一部を除いて、シリコン基板８上に、配線パターン、入力端子１５Ｖｉｎ、出力端子１６Ｖｏｕｔ、グランド端子１８Ｇ、出カモニタ用端子１７ＳＹＮ、インダクタ４２、コンデンサ４３を覆うようにモールド樹脂２６で封止する。
【００３９】
（３）図１３に示すように、電源制御用ＩＣベアチップ７のシリコン基板８上をモールド樹脂２６で封止され、入力端子引き出し電極２３、出力端子引き出し電極２４、グランド端子引き出し電極２５の一部が露出し、入力端子Ｖｉｎ２３、出力端子Ｖｏｕｔ２４、グランドＧ２５としたＤＣ／ＤＣコンバータが完成する。電極はモールド封止後の表面内に埋め込まれた構造となる。
【００４０】
（４）図１４に示すように、入力端子引き出し電極２３、出力端子引き出し電極２４、グランド端子引き出し電極２５上に半田ホールを搭載し、入力端子半田ホールＶｉｎ２７、出力端子半田ホールＶｏｕｔ２８、グランド端子半田ホールＧ２９としたＤＣ／ＤＣコンバータが完成する。
【００４１】
本発明により、従来、０．５ｍｍのエポキシ樹脂やセラミックス類の硬質回路基板上に、電源制御用ＩＣベアチップ、インダクタ、コンデンサを搭載していた場合の容積は、幅８．０×長さ８．０×高さ１．５ｍｍあったものが、電源制御用ＩＣベアチップ上に直接配線パターンを形成し、インダクタ、コンデンサを搭載したことにより、制御ＩＣを載せる硬質回路基板が不要となり、また、配線引き回し分のスペースも不要となり、また、電源制御用ＩＣベアチップは０．３ｍｍと薄くでき、ワイヤボンディングも不要となったことで、高さも低くでき、幅５．０×長さ５．０×高さ１．０ｍｍとなり、実装面積で６４ｍｍ２から２５ｍｍ２と約６０％小さくでき、容積では、９６ｍｍ３から２５ｍｍ３と７５％小型化できた。
【００４２】
また、従来構造でのガラスエポキシ基板を用いた場合は、熱伝導率０．４（Ｗ／ｍＫ）のガラスエポキシ基板上に、発熱源となる電源制御用ＩＣベアチップと、さらに発熱源となるインダクタが搭載されているため、放熱特性が悪かったが、本発明では、発熱源となる電源制御用ＩＣベアチップの裏面、つまり、熱伝導率１６８（Ｗ／ｍＫ）のシリコン面が直接放熱面となり、また、インダクタの発熱も同シリコンを介して放熱されるため著しく放熱特性が改善された。
【００４３】
【発明の効果】
以上、本発明により、熱伝導率の高いシリコン上への配置により、放熱特性の向上、また、小型化、薄型化を実現した薄型直流電源装置及びその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＤＣ／ＤＣコンバータの回路構成を示す図。
【図２】ＤＣ／ＤＣコンバータの回路構成に、電源制御用ＩＣベアチップの範囲を示す図。
【図３】電源制御用ＩＣベアチップの回路構成を示す図。
【図４】本発明の実施の形態１による電源制御用ＩＣベアチップの説明図。図４（ａ）は電源制御用ＩＣベアチップの外観斜視図、図４（ｂ）は図４（ａ）の側面図、図４（ｃ）は電源制御用ＩＣベアチップの回路図。
【図５】本発明の実施の形態１による薄型直流電源装置の製造方法の説明図。図５（ａ）は、電源制御用ＩＣベアチップの外観斜視図、図５（ｂ）は、図５（ａ）の側面図。
【図６】本発明の実施の形態１による薄型直流電源装置の製造方法の説明図。図６（ａ）は、電源制御用ＩＣベアチップの外観斜視図、図６（ｂ）は、図６（ａ）の側面図。
【図７】本発明の実施の形態１による薄型直流電源装置の製造方法の説明図。図７（ａ）は、薄型直流電源装置の外観斜視図、図７（ｂ）は、図７（ａ）の側面図、図７（ｃ）は 、薄型直流電源装置の回路図。
【図８】本発明の実施の形態１による薄型直流電源装置の製造方法の説明図、図８（ａ）は、薄型直流電源装置の外観斜視図、図８（ｂ）は、図８（ａ）の側面図、図８（ｃ）は、薄型直流電源装置の回路図。
【図９】本発明の実施の形態１による薄型直流電源装置の製造方法の説明図。図９（ａ）は、薄型直流電源装置の外観斜視図、図９（ｂ）は、図９（ａ）の側面図。
【図１０】本発明の実施の形態１による薄型直流電源装置の製造方法の説明図、図１０（ａ）は、薄型直流電源装置の外観斜視図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の側面図、図１０（ｃ）は、薄型直流電源装置の回路図。
【図１１】本発明の実施の形態２による薄型直流電源装置の製造方法の説明図、図１１（ａ）は、薄型直流電源装置の外観斜視図、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の側面図。
【図１２】本発明の実施の形態２による薄型直流電源装置の製造方法の説明図、図１２（ａ）は、薄型直流電源装置の外観斜視図、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の側面図。
【図１３】本発明の実施の形態２による薄型直流電源装置の製造方法の説明図、図１３（ａ）は、薄型直流電源装置の外観斜視図、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）の側面図。
【図１４】本発明の実施の形態２による薄型直流電源装置の製造方法の説明図、図１４（ａ）は、薄型直流電源装置の外観斜視図、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）の側面図、図１４（ｃ）は、薄型直流電源装置の回路図。
【図１５】従来の直流電源装置の製造方法の説明図、図１５（ａ）は、従来の薄型直流電源装置の外観斜視図、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）の側面図、図１５（ｃ）は、従来の薄型直流電源装置の回路図。
【図１６】従来の直流電源装置の製造方法の説明図、図１６（ａ）は、従来の薄型直流電源装置の外観斜視図、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）の側面図、図１６（ｃ）は、従来の薄型直流電源装置の回路図。
【符号の説明】
１ スイッチング用トランジスタ
２ 整流用ダイオード
３ インダクタ
４ コンデンサ
５ 制御回路
６ 電源制御用ＩＣ回路
７ 電源制御用ＩＣベアチップ
８ シリコン基板
９ 保護膜（パッシベーション）
１０ 電源制御用ＩＣ入力端子
１１ 電源制御用ＩＣ出力端子
１２ 電源制御用ＩＣ制御端子
１３ 電源制御用ＩＣグランド端子
１４ 保護膜
１５ 入力端子
１６ 出力端子
１７ 出力モニタ用端子
１８ グランド端子
１９ 入力端子引き出し電極
２０ 出力端子引き出し電極
２１ グランド端子引き出し電極
２２ モールド樹脂
２３ 入力端子引き出し電極
２４ 出力端子引き出し電極
２５ グランド端子引き出し電極
２６ モールド樹脂
２７ 入力端子半田ホール
２８ 出力端子半田ホール
２９ グランド端子半田ホール
３０ （エポキシ樹脂やセラミックス類の）硬質回路基板
３１ 入力端子配線パターン
３２ 出力端子配線パターン
３３ グランド端子配線パターン
３４ インダクタ
３５ コンデンサ
３６ 電源制御用ＩＣベアチップ
３７ 入力端子引き出し電極
３８ 出力端子引き出し電極
３９ グランド端子引き出し電極
４０ ワイヤボンディング
４１ モールド樹脂
４２ インダクタ
４３ コンデンサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention is a DC power supply that is reduced in size and thickness by using power conversion components such as a power supply semiconductor, an inductor, and a capacitor, and is particularly suitable for a power supply that is used in portable devices and the like and that is reduced in size and weight. The present invention relates to a thin DC power supply device and a method of manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Electronic devices are rapidly becoming smaller, thinner, and more sophisticated. In particular, in order to suppress the heat generation of the LSI in response to the rapid progress of the high speed and large capacity processing of the semiconductor memory, the target of each manufacturer is how to lower the driving voltage of the LSI. Devices using a low-voltage LSI employ a method of reducing the battery voltage to a voltage of 2 V or less, such as a method of reducing the voltage by inserting a resistor or a method of reducing the voltage by using a DC / DC converter. In particular, a power supply using a DC / DC converter has become indispensable due to a demand for a high-precision voltage of an LSI to be reduced in voltage and increased in density. Recently, many of the small-capacity power conversion elements have been integrated into ICs, and a DC / DC converter or a DC power supply can be configured with a small number of external components.
[0003]
As a patent related to a conventional DC power supply device, there is, for example, Patent Document 1. Patent Literature 1 describes the content of a power semiconductor element and an electronic component formed by integral resin molding.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-085613
Here, a DC / DC converter which is one of the DC power supply devices will be described as an example. FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of a DC / DC converter. The DC / DC converter of FIG. 1 includes a switching transistor 1, a rectifying diode 2, an inductor 3, a capacitor 4, and a control circuit 5.
[0006]
FIG. 2 is a diagram showing a range of a power control IC bare chip in a circuit configuration of a DC / DC converter. FIG. 3 is a diagram showing a circuit configuration of a power control IC bare chip. As shown in FIG. 2, although it depends on the power to be handled, normally, the switching transistor 1, the rectifying diode 2, and the control circuit 5 become the power supply control IC circuit 6, and the inductor 3 becomes relatively large in size. , The capacitor 4 is used for external connection.
[0007]
The components that make them up have been made very small. However, many power supplies are mounted on a rigid circuit board made of an epoxy resin or ceramics having patterned wiring, and a surface mount component such as a power IC for control, a capacitor component, or an inductor component is individually or separately provided on a flat surface or in two or more. This is a hybrid DC power supply that is mounted three-dimensionally and then resin-molded.
[0008]
FIG. 15 shows an explanatory view of a method for manufacturing a conventional DC power supply device. An input terminal wiring pattern 31, an output terminal wiring pattern 32, and a ground terminal wiring pattern 33 are formed on a hard circuit board 30, such as an epoxy resin or ceramics, and a power control IC bare chip 36, an inductor 34, A capacitor 35 is mounted, and each is connected by an input terminal wiring pattern 31, an output terminal wiring pattern 32, a ground terminal wiring pattern 33, and a wire bonding 40.
[0009]
In order to lead the electrodes, the input terminal lead electrode 37, the output terminal lead electrode 38, and the ground terminal lead electrode 39 are arranged on a part of the input terminal wiring pattern 31, the output terminal wiring pattern 32, and the ground terminal wiring pattern 33, and A part of the terminal lead electrode 37, the output terminal lead electrode 38, and the ground terminal lead electrode 39 is exposed, and the input terminal wiring pattern 31, the output terminal wiring pattern 32, the ground terminal wiring pattern 33 on the hard circuit board 30, and the power control A mold resin 41 is applied so as to cover the IC bare chip 36, the inductor 34, and the capacitor 35, thereby constituting a DC / DC converter and a DC power supply.
[0010]
FIG. 16 shows the completed shape. An input terminal wiring pattern 31, an output terminal wiring pattern 32, a ground terminal wiring pattern 33, a power control IC bare chip 36, an inductor 34, a capacitor 35, a DC / DC converter, and a DC power supply of a hard circuit board 30 made of epoxy resin or ceramics. A DC / DC converter or a DC power supply device in which only the input terminal lead-out electrode 37, the output terminal lead-out electrode 38, and the ground terminal lead-out electrode 39 are exposed so as to cover the mold resin 41 is formed.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
In this structure, since each component is mounted on a hard circuit board having poor thermal conductivity such as epoxy resin and ceramics, the heat radiation effect of the power control IC bare chip 36 and the inductor 34 which are heat sources is poor. Since a hard circuit board made of epoxy resin or ceramics, which is not originally required, is used, there is a limit to thinning. Further, in this structure, since various components are two-dimensionally arranged for thinning, the planar area becomes large, which is a factor that hinders a reduction in mounting area.
[0012]
As the speed of semiconductor memories has been increased, there has been a demand for the development of small and thin power supplies in order to respond to the demand for power supplies corresponding to this. Under these circumstances, recently, power converter ICs and regulators requiring a small number of external components have been developed. In order to increase the current capacity of a power conversion device using a power supply semiconductor or an inductor that generates a large amount of heat, a thin DC / DC converter or a DC power supply having high heat radiation performance is required.
[0013]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a thin DC power supply device which has improved heat radiation characteristics and which has been reduced in size and thickness, and a method of manufacturing the same.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the thin DC power supply device of the present invention forms an insulating film directly on a power control IC made of silicon having high thermal conductivity without using a hard circuit board made of epoxy resin or ceramics. Forming a wiring pattern of a DC / DC converter or a DC power supply on the insulating film of the power supply control IC, mounting an inductor or a capacitor directly on the wiring pattern, and wire bonding the DC / DC converter or the DC power supply. Without the structure, it is realized.
[0015]
That is, the present invention is a thin DC power supply device provided with components necessary for power conversion, such as a power supply semiconductor, an inductor, and a capacitor, wherein a wiring pattern is formed on a power control IC bare chip constituting the power supply semiconductor. It is a formed thin DC power supply device.
[0016]
According to the present invention, on the wiring pattern, components necessary for power conversion such as an inductor and a capacitor are provided, and an electrode block is attached for taking out electrodes of the power control IC bare chip, the inductor and the capacitor. This is a thin DC power supply device with a structure.
[0017]
Further, the present invention is a thin DC power supply device in which components required for power conversion, such as an inductor and a capacitor, are directly connected to the wiring pattern on the wiring pattern.
[0018]
Further, the present invention is the thin DC power supply device, wherein only the passive component mounting surfaces such as the inductor and the capacitor are molded and sealed, and the back surface of the power control IC bare chip is exposed.
[0019]
The present invention also relates to the thin DC power supply device, wherein in the thin DC power supply device, the extraction electrode is molded and sealed so that the electrode is exposed so as to extend over at least two of the plane and the side surface after the mold sealing. is there.
[0020]
Further, the present invention is the thin DC power supply device having a structure in which the extraction electrode is exposed on one side of the surface and the side surface after mold sealing in the thin DC power supply device.
[0021]
Further, the present invention is the thin DC power supply device, wherein the thin DC power supply device has a structure in which a solder hole is formed on a surface of an extraction electrode.
[0022]
Further, the present invention is a thin DC power supply device having a structure in which the back surface of a power control IC bare chip made of silicon as a heat source is exposed in the thin DC power supply device.
[0023]
Further, the present invention is a method for manufacturing a thin DC power supply device in which components required for power conversion, such as a power supply semiconductor, an inductor, and a capacitor, are provided. Forming a wiring pattern, disposing components necessary for power conversion such as an inductor and a capacitor on the wiring pattern, and molding a lead electrode for extracting an electrode of the power control IC bare chip, an inductor and a capacitor. This is a method for manufacturing a thin DC power supply device having a structure in which a mold is sealed so that an electrode is exposed so as to extend over at least two of a flat surface and a side surface after sealing.
[0024]
Further, the present invention is a method for manufacturing a thin DC power supply device in which components required for power conversion, such as a power supply semiconductor, an inductor, and a capacitor, are provided. Forming a wiring pattern, disposing components necessary for power conversion such as inductors and capacitors on the wiring pattern, and soldering to the surface of a lead electrode for taking out electrodes of the power control IC bare chip, inductor, capacitor, etc. This is a method for manufacturing a thin DC power supply device having a structure in which a hole is formed and a mold is sealed so that an electrode is exposed on a plane after the mold sealing.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a thin DC power supply device and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described.
[0026]
(Embodiment 1)
A thin DC power supply device and a method of manufacturing the same according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0027]
FIG. 4 is an explanatory diagram of the power control IC bare chip 7 of the thin DC power supply device according to the first embodiment of the present invention. 4A is an external perspective view of a power control IC bare chip, FIG. 4B is a side view of FIG. 4A, and FIG. 4C is a circuit diagram of the power control IC bare chip. .
[0028]
The power control IC bare chip 7 of the present invention includes a switching transistor 1, a rectifier diode 2, and a control circuit 5 on a silicon substrate 8, and has an input / output terminal 10Vin, an output terminal 11Vout, a ground 13G, and an output monitoring terminal 12SYN. Is made up of The switching transistor 1, the rectifier diode 2, the control circuit 5, the input / output terminal 10Vin (IC), the output terminal 11Vout (IC), the ground 13G (IC), and the output monitoring terminal 12SYN (IC) are configured in the silicon substrate 8. It is wired, and its surface is protected by a film 9 of SiO 2 , Si 3 N 4 or the like, and only the input / output terminal 10Vin, the output terminal 11Vout, the ground 13G, and the output monitoring terminal 12SYN are exposed on the surface. .
[0029]
5 to 10 are explanatory diagrams of a method of manufacturing the thin DC power supply according to the first embodiment of the present invention.
[0030]
(1) As shown in FIG. 5, a power control IC bare chip 7 is prepared.
[0031]
(2) As shown in FIG. 6, SiO 2 , Si 3 N 4 and the like are formed on the power control IC bare chip 7 to form a protective film 14, and the protective film 14 is formed on the protective film 14 through the opening of the protective film 14. The input / output terminal 10Vin (IC), the output terminal 11Vout (IC), the ground 13G (IC), and the output monitoring terminal 12SYN (IC) are pulled out, and a wiring pattern for a DC / DC converter is applied thereon. An output terminal 16Vout, a ground terminal 18G, and an output monitoring terminal 17SYN are formed.
[0032]
(3) As shown in FIG. 7A, on the protective film 14 of SiO 2 , Si 3 N 4 or the like, the input / output terminal 15Vin, the output terminal 16Vout, the ground terminal 18G, and the output monitor terminal 17SYN are electrically connected. An inductor 42 and a capacitor 43 are mounted so as to have a connection, and a DC / DC converter circuit configuration shown in FIG.
[0033]
(4) As shown in FIG. 8, in order to take out the electrodes, the input terminal lead-out electrode 19, the output terminal lead-out electrode 20, and the ground terminal are provided on the input terminal 15Vin, the output terminal 16Vout, the ground terminal 18G, and the output monitor terminal 17SYN. The extraction electrode 21 is mounted. Here, solder connection and conductive paste connection are used.
[0034]
(5) As shown in the transparent view of FIG. 9, except for a part of the input terminal lead-out electrode 19, the output terminal lead-out electrode 20, and the ground terminal lead-out electrode 21, a wiring pattern and an input terminal 15Vin are formed on the silicon substrate 8. , The output terminal 16Vout, the ground terminal 18G, the output monitoring terminal 17SYN, the inductor 42, and the capacitor 43 are sealed with the mold resin 22.
[0035]
(6) As shown in FIG. 10, the silicon substrate 8 of the power control IC bare chip 7 is sealed with the mold resin 22, and the input terminal lead electrode 19, the output terminal lead electrode 20, and a part of the ground terminal lead electrode 21. Are exposed, and a DC / DC converter having an input terminal lead electrode 19Vin, an output terminal lead electrode 20Vout, and a ground terminal lead 21G is completed. The electrodes have a structure that is exposed on two sides of the surface and the side surface after mold sealing.
[0036]
(Embodiment 2)
A thin DC power supply device and a method of manufacturing the same according to a second embodiment of the present invention will be described. 11 to 14 are explanatory diagrams of a method of manufacturing a thin DC power supply according to Embodiment 2 of the present invention.
[0037]
By performing the same manufacturing method as in the first embodiment,
(1) As shown in FIG. 11, for taking out the electrodes, the input terminal lead electrode 23, the output terminal lead electrode 24, and the ground terminal are provided on the input / output terminal 15Vin, the output terminal 16Vout, the ground terminal 18G, and the output monitoring terminal 17SYN. The extraction electrode 25 is mounted. Here, solder connection and conductive paste connection are used.
[0038]
(2) As shown in the transparent view of FIG. 12, except for a part of the input terminal lead-out electrode 23, the output terminal lead-out electrode 24, and the ground terminal lead-out electrode 25, a wiring pattern and an input terminal 15Vin are formed on the silicon substrate 8. The output terminal 16Vout, the ground terminal 18G, the output monitoring terminal 17SYN, the inductor 42, and the capacitor 43 are sealed with the mold resin 26.
[0039]
(3) As shown in FIG. 13, the silicon substrate 8 of the power control IC bare chip 7 is sealed with the mold resin 26, and the input terminal lead electrode 23, the output terminal lead electrode 24, and a part of the ground terminal lead electrode 25. Are exposed, and the DC / DC converter having the input terminal Vin23, the output terminal Vout24, and the ground G25 is completed. The electrodes have a structure embedded in the surface after mold sealing.
[0040]
(4) As shown in FIG. 14, solder holes are mounted on the input terminal lead electrode 23, the output terminal lead electrode 24, and the ground terminal lead electrode 25, and the input terminal solder hole Vin27, the output terminal solder hole Vout28, and the ground terminal solder are provided. The DC / DC converter with the hole G29 is completed.
[0041]
According to the present invention, when a power control IC bare chip, an inductor, and a capacitor are conventionally mounted on a 0.5 mm epoxy resin or ceramic hard circuit board, the volume is 8.0 × 8. What was 0x1.5mm in height, the wiring pattern was formed directly on the power control IC bare chip, and the inductor and capacitor were mounted, eliminating the need for a hard circuit board on which to mount the control IC. Space is not required, and the IC bare chip for power supply control can be made as thin as 0.3 mm and wire bonding is also unnecessary, so that the height can be reduced, and the width is 5.0 × length 5.0 × height 1.0mm, and the can about 60% smaller by 64 mm 2 and 25 mm 2 in the mounting area, the volume could be 25 mm 3 75% smaller from 96 mm 3.
[0042]
When a glass epoxy substrate having a conventional structure is used, a power control IC bare chip serving as a heat source and an inductor serving as a heat source are formed on a glass epoxy substrate having a thermal conductivity of 0.4 (W / mK). However, in the present invention, the back surface of the power control IC bare chip, which is a heat source, that is, the silicon surface having a thermal conductivity of 168 (W / mK) directly serves as a heat radiation surface. In addition, since the heat generated by the inductor is also radiated through the silicon, the heat radiation characteristic is remarkably improved.
[0043]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a thin DC power supply device that has improved heat radiation characteristics, and has been reduced in size and thickness by being arranged on silicon having high thermal conductivity, and a method of manufacturing the same.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of a DC / DC converter.
FIG. 2 is a diagram showing a range of a power control IC bare chip in a circuit configuration of a DC / DC converter.
FIG. 3 is a diagram showing a circuit configuration of a power control IC bare chip.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a power control IC bare chip according to the first embodiment of the present invention. 4A is an external perspective view of a power control IC bare chip, FIG. 4B is a side view of FIG. 4A, and FIG. 4C is a circuit diagram of the power control IC bare chip.
FIG. 5 is a diagram illustrating a method for manufacturing the thin DC power supply device according to the first embodiment of the present invention. 5A is an external perspective view of a power control IC bare chip, and FIG. 5B is a side view of FIG. 5A.
FIG. 6 is an explanatory diagram of the method for manufacturing the thin DC power supply device according to the first embodiment of the present invention. 6A is an external perspective view of a power control IC bare chip, and FIG. 6B is a side view of FIG. 6A.
FIG. 7 is an explanatory diagram of the method for manufacturing the thin DC power supply device according to the first embodiment of the present invention. 7A is an external perspective view of the thin DC power supply, FIG. 7B is a side view of FIG. 7A, and FIG. 7C is a circuit diagram of the thin DC power supply.
8 (a) is an explanatory perspective view of a thin DC power supply device according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 8 (b) is an external perspective view of the thin DC power supply device, and FIG. FIG. 8C is a circuit diagram of the thin DC power supply device.
FIG. 9 is an explanatory diagram of the method for manufacturing the thin DC power supply device according to the first embodiment of the present invention. 9A is an external perspective view of the thin DC power supply device, and FIG. 9B is a side view of FIG. 9A.
10A and 10B are explanatory diagrams of a method of manufacturing the thin DC power supply device according to the first embodiment of the present invention, FIG. 10A is an external perspective view of the thin DC power supply device, and FIG. FIG. 10C is a circuit diagram of the thin DC power supply device.
11A and 11B are explanatory diagrams of a method of manufacturing a thin DC power supply according to Embodiment 2 of the present invention, FIG. 11A is an external perspective view of the thin DC power supply, and FIG. 11B is FIG. ) Side view.
FIG. 12 is an explanatory view of a method of manufacturing a thin DC power supply according to Embodiment 2 of the present invention, FIG. 12 (a) is an external perspective view of the thin DC power supply, and FIG. 12 (b) is FIG. ) Side view.
13A and 13B are explanatory diagrams of a method of manufacturing a thin DC power supply according to Embodiment 2 of the present invention, FIG. 13A is an external perspective view of the thin DC power supply, and FIG. 13B is FIG. ) Side view.
14A and 14B are explanatory views of a method of manufacturing a thin DC power supply according to Embodiment 2 of the present invention, FIG. 14A is an external perspective view of the thin DC power supply, and FIG. 14B is FIG. FIG. 14C is a circuit diagram of the thin DC power supply device.
15 (a) is an external perspective view of a conventional thin DC power supply, FIG. 15 (b) is a side view of FIG. 15 (a), and FIG. FIG. 15C is a circuit diagram of a conventional thin DC power supply device.
16 (a) is an external perspective view of a conventional thin DC power supply, FIG. 16 (b) is a side view of FIG. 16 (a), and FIG. FIG. 16C is a circuit diagram of a conventional thin DC power supply device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Switching transistor 2 Rectifier diode 3 Inductor 4 Capacitor 5 Control circuit 6 Power control IC circuit 7 Power control IC bare chip 8 Silicon substrate 9 Protective film (passivation)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Power control IC input terminal 11 Power control IC output terminal 12 Power control IC control terminal 13 Power control IC ground terminal 14 Protective film 15 Input terminal 16 Output terminal 17 Output monitor terminal 18 Ground terminal 19 Input terminal lead electrode Reference Signs List 20 output terminal lead electrode 21 ground terminal lead electrode 22 molding resin 23 input terminal lead electrode 24 output terminal lead electrode 25 ground terminal lead electrode 26 mold resin 27 input terminal solder hole 28 output terminal solder hole 29 ground terminal solder hole 30 (epoxy resin Hard circuit board 31 (of ceramics or the like) 31 input terminal wiring pattern 32 output terminal wiring pattern 33 ground terminal wiring pattern 34 inductor 35 capacitor 36 power control IC bare chip 37 input terminal lead electrode 38 output Child lead electrode 39 ground terminal lead electrode 40 wire bonding 41 mold resin 42 inductor 43 capacitor
