JP2005072266A - Hybrid integrated circuit and method of manufacturing same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リードフレームにより部品搭載部となる回路パターンを形成すると共に、この部品搭載部の外方に外部との接続を可能にする端子部を形成した混成集積回路およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a hybrid integrated circuit in which a circuit pattern to be a component mounting portion is formed by a lead frame, and a terminal portion that enables connection to the outside is formed outside the component mounting portion, and a method for manufacturing the same.
従来、トランジスタ、ダイオード、IC、抵抗、コンデンサ、インダクタなどの電子部品を、金属製のリードフレーム上に配置してなる混成集積回路として、例えば特許文献1には、パッケージの内外に亘って延在したリードを、リードフレームのリード部分で形成すると共に、同じくリードフレームから形成される支持板の上面に、電子部品である半導体チップを実装した回路基板を固定し、この電子部品を含む回路基板全体を樹脂封止体である前記パッケージによりモールドするものが開示されている。そしてこの特許文献1では、パッケージにより密封された電子部品からの放熱性を向上させるために、リードフレーム材料を銅系のものに変更したり、高熱伝導性樹脂によるパッケージを使用したり、配線基板の一側に熱伝導性の良好な金属からなる放熱板を接着固定して、この放熱板の一面をパッケージから露出させたものが提案されている。
上述したような混成集積回路において、とりわけDC/DCコンバータのようなスイッチング電源装置の電子部品は、取り扱う電流が次第に大きくなってきており、回路基板上に形成した配線パターンの厚みはせいぜい70ミクロン程度であるので、配線パターンの幅を大きくしても回路基板に十分な電流が流せない。そのため、回路基板を介してではなく、電子部品をリードフレームに直接接続することが考えられるが、その場合はリードフレーム上に電子部品を実装した部品搭載部全体が、封止体でパッケージングされるので、電子部品そのもののトラブルや、電子部品を実装する際のトラブルが発生しても、その原因解析に多大な時間を必要とした。 In the hybrid integrated circuit as described above, in particular, electronic components of a switching power supply device such as a DC / DC converter handle a current that gradually increases, and the thickness of a wiring pattern formed on a circuit board is at most about 70 microns. Therefore, even if the width of the wiring pattern is increased, a sufficient current cannot flow through the circuit board. For this reason, it is conceivable that the electronic component is directly connected to the lead frame, not via the circuit board. In this case, the entire component mounting portion in which the electronic component is mounted on the lead frame is packaged with a sealing body. Therefore, even if a trouble with the electronic component itself or a trouble in mounting the electronic component occurs, it takes a lot of time to analyze the cause.
また、完成した混成集積回路としての製品を、プリント基板などの被取付け部に半田付け接続する際に、リードフレームを伝った熱が電子部品とリードフレームとの間に付着している半田を溶かし、この溶融した半田がパッケージ内部の僅かな隙間を伝って、電子部品の電極間をショートする懸念が指摘されていた。 In addition, when soldering and connecting a finished product as a hybrid integrated circuit to a mounted part such as a printed circuit board, the heat transmitted through the lead frame melts the solder attached between the electronic component and the lead frame. It has been pointed out that the melted solder travels through a slight gap inside the package and shorts between electrodes of the electronic component.
そこで本発明は上記問題点に鑑み、より大きな電流を取り扱うことができると共に、トラブルの解析が容易になり、しかも電子部品の電極間のショートを確実に防ぐことができる混成集積回路およびその製造方法を提供することをその目的とする。 Accordingly, in view of the above problems, the present invention can handle a larger current, facilitate trouble analysis, and reliably prevent a short circuit between electrodes of an electronic component, and a method for manufacturing the same The purpose is to provide.
本発明における請求項1の混成集積回路は、部品搭載部を形成する回路パターンと外部接続用の端子部とを含むリードフレームと、前記回路パターンに接着される電子部品と、前記部品搭載部の外側に設けられ、該部品搭載部が露出するように前記リードフレームを支持する枠体とからなることを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a hybrid integrated circuit comprising: a lead frame including a circuit pattern forming a component mounting portion and a terminal portion for external connection; an electronic component bonded to the circuit pattern; and the component mounting portion. It is provided on the outer side and comprises a frame body that supports the lead frame so that the component mounting portion is exposed.
この場合、リードフレームは回路基板上に形成した配線パターンのような制約を受けず、配線パターンの数倍の厚さに形成することができるので、より大きな流すことができる。また、リードフレームを支持する枠体の内側では、部品搭載部である回路パターンや電子部品がいずれも外気に触れるように露出しているので、部品搭載部からの放熱性がよく、またリードフレームに熱が加わって電子部品と回路パターンとの間の半田が溶融しても、別の部位に流れることがない。さらに、電子部品そのもののトラブルや、電子部品の実装に関するトラブルを直接目視で確認でき、製品としての評価や故障解析が容易にできる。 In this case, the lead frame is not subject to the restrictions such as the wiring pattern formed on the circuit board, and can be formed with a thickness several times that of the wiring pattern. In addition, the circuit pattern and electronic components that are component mounting parts are exposed inside the frame that supports the lead frame so that they are exposed to the outside air. Even if heat is applied to the solder and the solder between the electronic component and the circuit pattern melts, it does not flow to another part. Furthermore, troubles in the electronic parts themselves and troubles related to the mounting of the electronic parts can be directly visually confirmed, and product evaluation and failure analysis can be facilitated.
本発明における請求項2の混成集積回路の製造方法は、回路パターンとこの回路パターンに連結する外部接続用の端子部が周囲部に繋がるようにリードフレームを加工形成する工程と、前記リードフレームの回路パターンに電子部品を半田付け接続して部品搭載部を形成する工程と、前記部品搭載部の外側にあって、該部品搭載部が露出するように前記リードフレームを支持する枠体を形成する工程と、前記回路パターンと前記端子部を残して前記リードフレームの周囲部を除去する工程とを含んでいる。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a hybrid integrated circuit, comprising: forming a lead frame so that a circuit pattern and a terminal portion for external connection connected to the circuit pattern are connected to a peripheral portion; Forming a component mounting portion by soldering and connecting an electronic component to the circuit pattern; and forming a frame that is outside the component mounting portion and supports the lead frame so that the component mounting portion is exposed. And a step of removing the peripheral portion of the lead frame leaving the circuit pattern and the terminal portion.
この場合も、電流が流れる箇所であるリードフレームの回路パターンや端子部は、回路基板上に形成した配線パターンのような制約を受けず、配線パターンの数倍の厚さに形成することができるので、より大きな流すことができる。また、リードフレームを支持する枠体の内側では、部品搭載部である回路パターンや電子部品がいずれも外気に触れるように露出しているので、部品搭載部からの放熱性がよく、またリードフレームに熱が加わって電子部品とリードとの間の半田が溶融しても、別の部位に流れることがない。さらに、電子部品そのもののトラブルや、電子部品の実装に関するトラブルを直接目視で確認でき、製品としての評価や故障解析が容易にできる。 Also in this case, the circuit pattern and the terminal part of the lead frame where the current flows are not restricted like the wiring pattern formed on the circuit board and can be formed several times thicker than the wiring pattern. So you can flow bigger. In addition, the circuit pattern and electronic components that are component mounting parts are exposed inside the frame that supports the lead frame so that they are exposed to the outside air. Even when heat is applied to the solder and the solder between the electronic component and the lead melts, it does not flow to another part. Furthermore, troubles in the electronic parts themselves and troubles related to the mounting of the electronic parts can be directly visually confirmed, and product evaluation and failure analysis can be facilitated.
本発明の請求項1における混成集積回路では、より大きな電流を取り扱うことができると共に、トラブルの解析が容易になり、しかも電子部品の電極間のショートを確実に防ぐことができる。 In the hybrid integrated circuit according to the first aspect of the present invention, a larger current can be handled, a trouble can be easily analyzed, and a short circuit between the electrodes of the electronic component can be surely prevented.
また、本発明の請求項2における混成集積回路の製造方法では、より大きな電流を取り扱うことができると共に、トラブルの解析が容易になり、しかも電子部品の電極間のショートを確実に防ぐことができる。 Further, in the hybrid integrated circuit manufacturing method according to the second aspect of the present invention, a larger current can be handled, a trouble can be easily analyzed, and a short circuit between the electrodes of the electronic component can be surely prevented. .
以下、本発明における回路基板および混成集積回路と、それらの製造方法の好ましい実施例について、添付図面である図1および図2を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of a circuit board and a hybrid integrated circuit according to the present invention and manufacturing methods thereof will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2 which are attached drawings.
図1は本発明に係わる混成集積回路の斜視図である。同図において、1はリードフレームで、これは0.1mmから1.0mm程度の厚みの金属板2を加工したもので、必要な電流容量と機械的強度とから設計される。リードフレーム1の母材となる良導電性の金属板2は、リードフレーム1単体で後述する微細な回路パターン3を高密度で配線できるように、例えば0.25mmの厚みを有する一様な圧延板からなる。また金属板2は、熱伝導性を考慮して、例えば銅,鉄,アルミニウム,ニッケルから選ばれた少なくとも1種を主成分とする金属から構成するのが好ましい。金属板2には、その両面に施された周知のエッチング処理またはプレス加工により、複数の分離溝4が形成される。各分離溝4は、いずれも金属板2の上面から下面を貫通して開口形成されており、この分離溝4によって複数の回路パターン3と、これに連なる外部接続用の端子片5が金属板2の平面方向に分離される。
FIG. 1 is a perspective view of a hybrid integrated circuit according to the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a lead frame, which is a processed
前記回路パターン3には、例えばIC、トランジスタ、抵抗、コンデンサ、トランスなどの電子部品6を接続する接続片7が形成される。本実施例では、表面実装タイプの電子部品6が半田付け接続できるように、電子部品6の端子電極8に対応して孔のない接続片7が設けられているが、リードスルー実装タイプの電子部品6であれば、電子部品5のリードが挿通する孔を備えた接続片7とするのが好ましい。これらの複数の回路パターン3と、この回路パターン3に接続する電子部品6とにより、混成集積回路の主回路部分となる部品搭載部11が形成される。
In the
部品搭載部11の外側には、この部品搭載部11を囲むように矩形枠状の枠体20が設けられる。この枠体20は、島状に独立した各回路パターン3と、これに連なる各端子片5をそれぞれ支持するもので、隣り合う回路パターン3や端子片5との電気的な短絡を避けるために、樹脂やセラミックスなどの絶縁性材料で形成される。また、枠体20の内側において、回路パターン3と電子部品6からなる部品搭載部11は、例えば樹脂モールドなどで密封されておらず、外気に触れて露出した状態となっている。すなわち本実施例では、リードフレーム1による回路パターン3と端子片5を支持する部材として枠体20だけが設けられ、枠体20の内部に形成された空間部に部品搭載部11が配置される構成になっている。
A
なお、枠体20の内側に異物が侵入するのを防止するために、枠体20の開口部上面に着脱自在な蓋を設けてもよい。但し、その場合も蓋は枠体20と同様に絶縁性材料で構成し、かつ部品搭載部11とは非接触に配置するのが好ましい。
In order to prevent foreign matter from entering the inside of the
枠体20の外側に突出する端子片5は、必要に応じてその先端が下方に折り曲げられる。この端子片5の先端面は、枠体20の下面よりも下方に位置しており、完成した混成集積回路を例えばプリント基板(図示せず)などの被取付部に載置した時に、端子片5の先端部が、プリント基板に設けたスルーホールに挿入するようになっている。これにより、枠体20の下面全体がプリント基板の表面に当接する安定した状態で、端子片5とプリント基板のスルーホールとを半田付け接続することが可能になる。
The
次に、本発明による混成集積回路の製造方法を、図2に基づき各工程にしたがって説明する。先ず図2(a)に示すように、平板状の金属板2から所望の形状のリードフレーム1を得るリードフレーム製造工程が行なわれる。ここでのリードフレーム1は、銅箔やリン青銅のような熱伝導性と電気伝導性が良好な材料からなる金属板2から、エッチングやプレスなどの加工により分離溝4を形成することで得られ、最終的な混成集積回路の電流が流れる部分と外部へのリード取り出し部分に対応したパターン形状を有している。この実施例では、外部へのリード取り出し部分がリードフレーム1の一側(上側)および他側(下側)に沿って端子片5として設けられており、各端子片5の一端はリードフレーム1の周囲に形成された枠状部12に繋がれていると共に、端子片5の他端は対応する回路パターン3に繋がれている。これにより回路パターン3と端子片5は、リードフレーム1の初期状態において全て枠状部12に支持される。
Next, a method for manufacturing a hybrid integrated circuit according to the present invention will be described in accordance with each step with reference to FIG. First, as shown in FIG. 2A, a lead frame manufacturing process for obtaining a lead frame 1 having a desired shape from a
こうして、所望の形状のリードフレーム1が得られると、次に電子部品6をリードフレーム1に例えば半田付けなどで接続する電子部品6の実装工程に移行する。半田付けの方法としては、例えば半田ペーストを回路パターン3の各接続片7に印刷して、この接続片7に電子部品2の端子電極8を貼り付け、高温の温度槽(炉)を通すことにより半田ペーストを融解して一括して接続するのが一般的である。また、リードスルー実装タイプの電子部品6であれば、電子部品6のリードを接続片7の孔に挿通し、この電子部品6のリードと接続片7との間に半田を融解付着させればよい。なお、電子部品6はリードフレーム1の片面のみならず両面に装着してもよい。
When the lead frame 1 having a desired shape is obtained in this manner, the
全ての電子部品6を実装した後は、図2(b)に示すような枠体20の成形工程に移行する。これは例えば部品搭載部11を囲むようにして、リードフレーム1に枠体20の形状に対応した型を装着し、この型内に樹脂を流し込んで枠体20を形成した後、リードフレーム1から型を取り外すことで行なわれる。こうして枠体20の内部には、外部接続用の端子片5を除く実質的な混成集積回路の主要部分が形成される。
After all the
リードフレーム1の回路パターン3や端子片5を枠体20で保持すると、次のリードフレーム1の切断行程では、図2(c)に示すように、リードフレーム1の不要な部分である周囲部である枠状部12が切断除去され、枠体20の外側に外部接続用の端子片5だけが残る。回路パターン3や端子片5は、リードフレーム1の周辺部を切り落とすことによって独立した島状のパターンとなるが、前の枠体20の成形工程で各回路パターン3や端子片5が枠体20に保持されているので、脱落する虞れはない。好ましくは、端子片5間のピッチは一般的な混成集積回路で使用されている2.54mm(1/10インチ)の整数倍となっている。最後に、各端子片5を所望の形状に折り曲げることで、図1に示す混成集積回路が完成する。
When the
なお、上記一連の製造工程では、半田付け作業時における枠体20への熱影響を避けるために、電子部品6をリードフレーム1に搭載して半田付けを行ない、次に樹脂の枠体20を形成し、続いてリードフレーム1の不必要な部分を切除するようにしたが、その工程を変えてもよい。例えば、最初に電子部品6を半田付け接続していない単体のリードフレーム1に樹脂の枠体20を形成し、次に電子部品6をリードフレーム1に半田付け接続してから、リードフレーム1の不必要な部分を切除してもよい。さらに、単体のリードフレーム1に樹脂の枠体20を形成し、リードフレーム1の不必要な部分を切除してから、電子部品6をリードフレーム1に搭載して半田付け接続する工程を行なってもよい。
In the above-described series of manufacturing processes, in order to avoid thermal influence on the
このようにして組立てられた混成集積回路は、電流が流れる箇所である回路パターン3や端子片5が、いずれも金属板2を加工成形して得たリードフレーム1で構成されるので、混成集積回路としてより多くの電流を流すことが可能になる。それにも拘らず、本実施例では枠体20の内側にある部品搭載部11が外気に触れる状態で露出しているので、回路パターン3や電子部品6からの放熱性がよく、大電流を取り扱えるものでありながら、部品実装部11における温度上昇を抑制できる。
In the hybrid integrated circuit assembled in this way, the
また、リードフレーム1に電子部品6が直接半田付け接続されていると、外部接続用の端子片5を被取付部である例えばプリント基板に半田付け接続する際に、リードフレーム1に加わった熱が速やかに伝導して、電子部品6と回路パターン3との間に付着する半田が溶融する虞れがある。しかし本実施例では、部品搭載部11が樹脂などの封止部でパッケージングされておらず、部品搭載部11の外側にある枠体20以外は、リードフレーム1を支持する部材が存在しないので、溶解した半田はそこに止まって別の部位に流れることはなく、流れ出した半田により電子部品6の端子電極8間がショートする不具合を確実に回避できる。
Further, when the
しかも、枠体20の内側にある部品搭載部11は、枠体20の開口部から直接目視できる。そのため、電子部品6そのもののトラブルや、電子部品6の実装に関するトラブルを直ぐに確認できるという利点もある。
In addition, the
以上のように、本実施例における混成集積回路は、部品搭載部11を形成する回路パターン3と外部接続用の端子部たる端子片5とを含むリードフレーム1と、回路パターン3に接着される電子部品6と、部品搭載部11の外側に設けられ、この部品搭載部11が露出するようにリードフレーム1を支持する枠体20とにより構成される。
As described above, the hybrid integrated circuit in this embodiment is bonded to the
また、本実施例における混成集積回路の製造方法は、回路パターン3とこの回路パターン3に連結する外部接続用の端子片5が周囲部である枠状部12に繋がるようにリードフレーム1を加工形成する工程と、リードフレーム1の回路パターン3に電子部品6を半田付け接続して部品搭載部11を形成する工程と、部品搭載部11の外側にあって、この部品搭載部11が露出するようにリードフレーム1を支持する枠体20を形成する工程と、回路パターン3と端子片5を残してリードフレーム1の周囲部である枠状部12を除去する工程とを含んでいる。
Further, in the method of manufacturing a hybrid integrated circuit according to the present embodiment, the lead frame 1 is processed so that the
こうした混成集積回路の構成および製造方法によれば、リードフレーム1は回路基板上に形成した配線パターンのような制約を受けず、配線パターンの数倍の厚さに形成することができるので、より大きな流すことができる。また、リードフレーム1を支持する枠体20の内側では、部品搭載部11である回路パターン3や電子部品6がいずれも外気に触れるように露出しているので、部品搭載部11からの放熱性がよく、またリードフレーム1に熱が加わって電子部品6と回路パターン3との間の半田が溶融しても、別の部位に流れることがない。さらに、電子部品6そのもののトラブルや、電子部品6の実装に関するトラブルを直接目視で確認でき、製品としての評価や故障解析が容易にできる。
According to the configuration and manufacturing method of such a hybrid integrated circuit, the lead frame 1 can be formed several times as thick as the wiring pattern without being restricted by the wiring pattern formed on the circuit board. It can flow big. Moreover, since the
なお、本実施例は上記各実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。 In addition, a present Example is not limited to said each Example, A various deformation | transformation implementation is possible.
本発明における混成集積基板は、例えばパワー系と制御系が混在する電源装置やノイズフィルタに限らず、同様のあらゆる電子機器への適用が可能である。 The hybrid integrated substrate according to the present invention is not limited to, for example, a power supply device and a noise filter in which a power system and a control system are mixed, and can be applied to all similar electronic devices.
1 リードフレーム
3 回路パターン
5 端子片
6 電子部品
11 部品搭載部
12 枠状部(周囲部)
20 枠体
1 Lead
11 Parts mounting part
12 Frame (periphery)
20 frame
Claims (2)
A process of forming a lead frame so that a circuit pattern and a terminal part for external connection connected to the circuit pattern are connected to the peripheral part, and a component mounting part by soldering and connecting an electronic component to the circuit pattern of the lead frame Forming a frame body outside the component mounting portion and supporting the lead frame so that the component mounting portion is exposed; leaving the circuit pattern and the terminal portion; And a step of removing a peripheral portion of the frame.
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