JP2008135735A - 回路装置 - Google Patents

Abstract

【課題】実装密度が向上された回路装置を提供する。
【解決手段】本発明の回路装置は、表面が絶縁層１２により被覆された回路基板１１と、絶縁層１２の表面に形成された導電パターン１３と、導電パターン１３に電気的に接続された回路素子と、導電パターン１３から成るパッド１３Ａに接続されたリード２５とを具備する。更に、リード２５Ａの一部から成るランド部１８Ａの上面には、制御素子１５Ａが固着されており、ランド部１８Ａの裏面は回路基板１１の上面から離間されている。
【選択図】図１

Description

本発明は回路装置に関し、特に、半導体素子等の多数の回路素子から成る混成集積回路が組み込まれる回路装置に関するものである。

図７を参照して、従来の混成集積回路装置１００の構成を説明する（下記特許文献１を参照）。矩形の基板１０１の表面には、絶縁層１０２を介して導電パターン１０３が形成されて、この導電パターン１０３の所望の箇所に回路素子が固着されて、所定の電気回路が形成される。ここでは、回路素子として半導体素子１０５Ａおよびチップ素子１０５Ｂが、導電パターン１０３に接続されている。リード１０４は、基板１０１の周辺部に形成された導電パターン１０３から成るパッド１０９に接続され、外部端子として機能している。封止樹脂１０８は、基板１０１の表面に形成された電気回路を封止する機能を有する。

半導体素子１０５Ａは、例えば１アンペア以上の大電流が通過するパワー系の素子であり、発熱量が非常に大きいデバイスである。このことから、半導体素子１０５Ａは、導電パターン１０３に載置されたヒートシンク１１０の上部に載置されていた。ヒートシンク１１０は、例えば縦×横×厚み＝１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．５〜１ｍｍ程度の銅等の金属片から成る。ヒートシンク１１０を採用することにより、半導体素子１０５Ａから発生した熱を外部に積極的に放出することができる。更に、図示はしないが、表面に多数の電極が設けられたＬＳＩが、回路素子として基板１０１の上面に配置されている。
特開平５−１０２６４５号公報

上述した構成の混成集積回路装置１００では、装置内部に於いて混成集積回路を構成する素子の全てが基板１０１の上面に配置される。基板１０１は放熱性に優れた金属から成るので、半導体素子１０５Ａ等の回路素子から発生した熱は基板１０１を経由して良好に外部に放出される。

しかしながら、基板１０１に実装される回路素子の中には、小信号系の半導体素子等の発熱が極めて小さい物もあった。このような発熱の小さい回路素子は、放熱性に優れた金属から成る基板１０１に実装される必要はない。このように、放熱が必要とされない回路素子を回路基板１０１の上面に配置してしまうことで、基板１０１の上面の実質的な実装密度が低下してしまう問題があった。
更に、発熱量が極めて大きい半導体素子１０５Ａの近傍にＬＳＩ等を配置すると、熱伝導性に優れる基板１０１を半導体素子１０５Ａから発生した熱が伝導して、この熱によりＬＳＩが加熱されて特性が劣化してしまう虞もあった。

本発明は、上述した問題を鑑みてなされ、本発明の主な目的は、実装密度が向上された回路装置を提供することにある。

本発明の回路装置は、回路基板と、前記回路基板の上面に形成された導電パターンと、前記導電パターンに電気的に接続された回路素子と、前記回路素子と電気的に接続されて外部に導出するリードとを具備し、前記リードの一部から成るランド部の上面に半導体素子を実装し、前記ランド部の下面を前記回路基板の上面から離間させることを特徴とする。

本発明の回路装置は、回路基板と、前記回路基板の上面を被覆する絶縁層と、前記絶縁層の上面に形成された導電パターンと、前記導電パターンに電気的に接続された回路素子と、前記回路素子と電気的に接続されて外部に導出するリードとを具備し、前記回路素子には、小信号系の半導体素子と、前記小信号系の半導体素子よりも大きな電流が通過する大信号系の半導体素子とが含まれ、前記小信号系の半導体素子は、前記リードの一部から成り且つ前記絶縁層から離間したランド部の上面に実装され、前記大信号系の半導体素子は、前記導電パターンまたは前記導電パターンに固着されたヒートシンクに実装されることを特徴とする。

本発明の回路装置によれば、リードの一部から成るランド部の上面に半導体素子を実装し、このランド部の下面を回路基板の上面から離間させた。このことにより、発熱量が少なく回路基板に実装される必要性がない半導体素子を、装置内部に於いて回路基板の上面以外の場所に配置させることができるので、装置全体の実装密度を向上させることができる。

更に、ランド部に実装されて回路基板から離間して配置された半導体素子は、回路基板と熱的に分離される。従って、回路基板に実装されたパワー系の他の半導体素子から発生する熱は、回路基板から離間して位置する半導体素子にはそれほど伝導しないので、この半導体素子の熱による特性劣化等を抑制することができる。

＜第１の実施の形態＞
本形態では、図１から図３を参照して、回路装置の一例として混成集積回路装置１０の構造を説明する。
図１を参照して、本形態の混成集積回路装置１０の構成を説明する。図１（Ａ）は混成集積回路装置１０を斜め上方から見た斜視図である。図１（Ｂ）は全体を封止する封止樹脂１４を省いた混成集積回路装置１０の斜視図である。

図１（Ａ）および図１（Ｂ）を参照して、混成集積回路装置１０は、回路基板１１の上面に、導電パターン１３および回路素子から成る所定の機能を有する混成集積回路が構成されている。具体的には、先ず、矩形の回路基板１１の上面は絶縁層１２により被覆され、絶縁層１２の上面に形成された導電パターン１３の所定の箇所には、半導体素子やチップ素子等の回路素子が電気的に接続されている。更に、回路基板１１の表面に形成された導電パターン１３および回路素子は封止樹脂１４により被覆されている。また、リード２５は封止樹脂１４から外部に導出している。

尚、前述した封止手段は、封止樹脂の他に、樹脂や金属から成るケースを使って封止しても良い。更には、基板の全周囲を覆う枠部材を設け、この枠部材の中に樹脂を流し込んでも良い。

回路基板１１は、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）等の金属を主材料とする金属基板である。回路基板１１の具体的な大きさは、例えば、縦×横×厚さ＝３０ｍｍ×１５ｍｍ×１．５ｍｍ程度である。回路基板１１としてアルミニウムより成る基板を採用した場合は、回路基板１１の両主面はアルマイト処理される。

絶縁層１２は、回路基板１１の上面全域を覆うように形成されている。絶縁層１２は、ＡＬ２Ｏ３等のフィラーが例えば６０重量％〜８０重量％程度に高充填されたエポキシ樹脂等から成る。装置全体を封止する封止樹脂１４にも同様にフィラーが混入されるが、フィラーの混入量は絶縁層１２の方が多い。フィラーが混入されることにより、絶縁層１２の熱抵抗が低減されるので、内蔵される回路素子から発生した熱を、絶縁層１２および回路基板１１を介して積極的に外部に放出することができる。絶縁層１２の具体的な厚みは、例えば５０〜１００μｍ程度である。また、図では、回路基板１１の上面のみが絶縁層１２により被覆されているが、回路基板１１の裏面も絶縁層１２により被覆しても良い。このようにすることで、回路基板１１の裏面を封止樹脂１４から外部に露出させても、回路基板１１の裏面を外部と絶縁させることができる。

導電パターン１３は銅等の金属から成り、所定の電気回路が形成されるように絶縁層１２の表面に形成される。また、リード２５が導出する辺に、導電パターン１３からなるパッド１３Ａが形成される。更に、制御素子１５Ａ（ランド部１８Ａ）の周囲にも多数個のパッド１３Ａが形成され、パッド１３Ａと制御素子１５Ａとは金属細線１７により接続される。ここでは単層の導電パターン１３が図示されているが、絶縁層を介して積層された多層の導電パターン１３が回路基板１１の上面に形成されても良い。

導電パターン１３は、絶縁層１２の上面に設けた厚みが３０μｍ〜１００μｍ程度の薄い導電膜をパターニングして形成される。従って、等方性エッチングにより実現されるとすれば、導電パターン１３の間隔は、３０μｍ〜１００μｍ程度に狭く形成することができる。従って、最後に詳述するが、制御素子１５Ａが数百個の電極を有する素子であっても、電極の数に応じたパッド１３Ａを制御素子１５Ａの周囲に形成することができる。更に、微細に形成される導電パターン１３により複雑な電気回路を回路基板１１の表面に形成することもできる。

導電パターン１３に電気的に接続される回路素子としては、能動素子や受動素子を採用することができる。具体的には、トランジスタ、ＬＳＩチップ、ダイオード、チップ抵抗、チップコンデンサ、インダクタンス、サーミスタ、アンテナ、発振器などを回路素子として採用することができる。更にまた、回路素子が封止された樹脂封止型パッケージ等も、回路素子として導電パターン１３に固着することができる。

図１（Ｂ）を参照すると、回路基板１１の上面には、回路素子として制御素子１５Ａ、パワー素子１５Ｂ、１５Ｃおよびチップ素子１５Ｄが配置されている。

制御素子１５Ａは、所定の電気回路が表面に形成された半導体素子（小信号系の半導体素子）であり、パワー素子１５Ｂの制御電極に電気信号（制御信号）を供給している。制御素子１５Ａは、例えば１アンペア未満の電流が流れる半導体素子であり、発熱量は極めて小さく、例えば１００度以上に高温になる恐れがない。従って、制御素子１５Ａを回路基板１１の上面に直に載置することも可能であるが、この場合は回路基板１１が放熱性に優れる利点を活用できない。また、制御素子１５Ａは発熱量が少ないので、回路基板１１の上面から離間して装置に内蔵させることも可能である。このことから、本形態では、制御素子１５Ａをリード２５Ａのランド部１８Ａの上面に載置して、ランド部１８Ａの下面を回路基板１１の上面から離間させている。この構成の詳細は、図２を参照して後述する。また、制御素子１５Ａとしては、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体内蔵樹脂封止型パッケージが採用可能である。

パワー素子１５Ｂ、１５Ｃは、例えば１アンペア以上の大電流が主電極を通過する素子（大信号系の半導体素子）であり、制御素子１５Ａによりその動作が制御される。具体的には、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、バイポーラ型トランジスタ等をパワー素子１５Ｂとして採用可能である。ここでは、パワー素子１５Ｂは、リード２５Ｂの一部分から成るランド部１８Ｂの上面に載置されている。この事項の詳細は下記する。

更に、パワー素子１５Ｃは、ヒートシンク２６の上面に実装されている。ここで、パワー素子１５Ｃは絶縁層１２の上面に配置されたランド状の導電パターン１３に直に固着されても良い。

封止樹脂１４は、熱硬化性樹脂を用いるトランスファーモールドまたは熱可塑性樹脂を用いるインジェクションモールドにより形成される。ここでは、封止樹脂１４により、導電パターン１３、回路素子、金属細線１７等が封止されている。また、回路基板１１の裏面も含む回路基板１１全体が封止樹脂１４により被覆されても良いし、回路基板１１の裏面を封止樹脂１４から露出させても良い。更に、封止樹脂１４には、熱伝導性の向上等を目的として酸化シリコン等のフィラーが混入され、例えばフィラーが５０ｗｔ％〜８０ｗｔ％程度混入された熱硬化性樹脂から封止樹脂１４は構成される。ここで、熱抵抗を低減させることを考慮すると、封止樹脂１４には多量のフィラーが含まれた方が良いが、樹脂封止の工程に於けるボイドの出現を防止するために、封止樹脂１４の流動性が一定程度以上確保できる範囲でフィラーの混入量が決定される。

リード２５は、一端が回路基板１１上のパッド１３Ａと電気的に接続され、他端が封止樹脂１４から外部に導出している。即ち、リード２５は、回路基板１１の上面に形成された導電パターン１３を経由して回路素子と電気的に接続されている。リード２５は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）またはＦｅ−Ｎｉの合金等などを主成分とした金属から成る。ここでは、回路基板１１の対向する２つの側辺に沿って設けたパッド１３Ａにリード２５を接続している。しかしながら、回路基板１１の１つの側辺または４つの側辺に沿ってパッド１３Ａを設けて、このパッド１３Ａにリード２５を接続しても良い。

また、金属が露出している回路基板１１の側面とリード２５とのショートを防止するために、リード２５はＬ字型に上方に曲げられた後再度曲げられて水平に延在されている。即ち、リード２５の途中に於いて、回路基板１１の外周端部よりも内側の領域で、上方に向かって傾斜する傾斜部が設けられ、他の部分のリード２５は回路基板１１の上面に対して平行に延在している。また、回路基板１１の上面と離間して配置されるリード２５Ａは、傾斜部が設けられていないストレート形状でも良い。

本形態では、リード２５Ａの一部分にランド部１８Ａを設け、このランド部１８Ａの裏面を回路基板１１の上面から離間させている。更に、ランド部１８Ａの上面に制御素子１５Ａを実装している。このことにより、ランド部１８Ａの下方の領域に回路素子や導電パターン１３を配置させることが可能となり、装置全体の実装密度を上昇させることができる。更に、制御素子１５Ａを回路基板１１から熱的に分離することが可能となり、他の回路素子から発生する熱により制御素子１５Ａが悪影響を受けることを防止することができる。

ランド部１８Ａは、制御素子１５Ａが実装可能なように、リード２５Ａの端部をランド状に形成した部位である。このランド部１８Ａの平面的な大きさは、実装される制御素子１５Ａと同等でよいし、大きくても小さくても良い。ランド部１８Ａは、回路基板１１の上方に配置される。

ランド部１８Ａの周囲の回路基板１１の上面には、導電パターン１３から成るパッド１３Ａが複数配置される。そして、制御素子１５Ａの上面に配置された電極は、金属細線１７を経由して、パッド１３Ａと電気的に接続される。

次にパワー素子１５Ｂが実装されるリード２５Ｂのランド部１８Ｂの構成を説明する。ランド部１８Ｂは、リード２５Ａの一部分から成り、ランド部１８Ｂの裏面が回路基板１１の上面に貼着されることで、リード２５Ａは回路基板１１に固着されている。ランド部１８Ｂの平面的な大きさは、上面に載置されるパワー素子１５Ｂと同程度である。

リード２５Ｂは、厚みが０．５ｍｍ程度の金属板を、エッチング加工またはプレス加工することにより形成される。従って、回路基板１１の上面に形成される導電パターン１３と比較するとリード２５Ａは、約一桁厚く形成される。このことから、リード２５Ａの一部から成るランド部１８Ｂも厚く形成され、ヒートシンクとして機能し、パワー素子１５Ｂから発生する熱の放熱向上に寄与する。ここでは、パワー素子１５Ｂから発生した熱は、ランド部１８Ｂ、絶縁層１２および回路基板１１を介して良好に外部に放出される。

パワー素子１５Ｂは、半田等の導電性の接合材を介して、リード２５Ｂのランド部１８Ｂの上面に固着される。従って、パワー素子１５Ｂの裏面電極は、回路基板１１上の導電パターン１３を介さずに、ダイレクトにリード２５Ｂに接続されている。このことから、大きな電流容量を確保するために、回路基板１１の表面に、導電パターン１３と同じ膜厚で、幅が広い導電パターンを形成する必要がないので、回路基板１１を小型にすることができる。また、リード２５Ａの断面は、例えば縦×横＝０．５ｍｍ×０．６ｍｍ程度と大きく、電流容量を十分に確保することができる。

更に、パワー素子１５Ｂの上面に形成された電極は、金属細線１７を介して、回路基板１１上のパッド１３Ａに接続される。電流容量が必要とされる場合は、金属細線１７として直径が１５０μｍ程度以上の太線を用いる。

図２の断面図を参照して、制御素子１５Ａが実装される箇所の構成を説明する。上述したように、リード２５Ａの一部から成るランド部１８Ａの上面には、半田、銀ペーストまたは絶縁性接着剤等の接合材１６を介して制御素子１５Ａが接合される。更に、ランド部１８Ａの下面は回路基板１１の上面から離間している。ここで、ランド部１８Ａの下面を回路基板１１の上面から離間させる構造としては、２つの構造が考えられる。１つは図に示すようにランド部１８Ａを回路基板１１の上面よりも上方に浮かせる構造であり、他は回路基板１１の導電パターン１３が被覆されるように樹脂皮膜を形成し、この樹脂皮膜の上面にランド部１８Ａを配置する構造である。
上記構成により、ランド部１８Ａの下方に対応する領域の回路基板１１の上面には、導電パターン１３および回路素子１９が配置できる。このことにより、回路基板１１の上面により多数の導電パターン１３や回路素子を配置することが可能となり、実装密度が向上される。特に制御素子１５Ａは、他の回路素子と比較すると占有する実装面積が大きな回路素子である。従って、大型の制御素子１５Ａの下方の領域に導電パターン１３や回路素子１９を配置することで、より複雑で高機能な電気回路を装置に内蔵させることができる。更に、ランド部１８Ａの裏面と回路基板１１の上面との間の間隙には、封止樹脂１４が充填されている。

制御素子１５Ａが実装されたランド部１８Ａが回路基板１１の上面から離間させることで、回路基板１１を経由した放熱は期待できないので、制御素子１５Ａから発生した熱は外部に放出されにくくは成る。しかしながら、制御素子１５Ａ自体から発生する熱は少量であり、且つリード２５Ａを経由してある程度放熱されるので、制御素子１５Ａの加熱による特性劣化は抑制される。

また制御素子が設けられたリード２５Ａの下は、受動部品や配線が好ましい。

図３を参照して、次に、パワー素子１５Ｂが接続される構造を説明する。図３（Ａ）および図３（Ｂ）はパワー素子１５Ｂが固着される構造を示す断面図である。

図３（Ａ）を参照して、ここでは、回路基板１１の上面を被覆する絶縁層１２に、直にリード２５Ｂのランド部１８Ｂが固着されている。この場合は、Ｂステージ状態の絶縁層１２の上面にランド部１８Ｂを貼着した後に、絶縁層１２を加熱硬化させることにより、ランド部１８Ｂの裏面は回路基板１１に固着される。このような構造にすることで、ランド部１８Ｂと回路基板１１との間に介在するのは絶縁層１２のみになるので、パワー素子１５Ｂから発生する熱を効率良く外部に放出することができる。

図３（Ｂ）では、ランド部１８Ｂの裏面は、半田等の接合材１６Ｂを介して、絶縁層１２の上面に形成されたランド状の導電パターン１３に固着されている。

また、この場合に於いて、パワー素子１５Ｂの実装に用いる接合材１６Ａと、ランド部１８Ｂの実装に用いる接合材１６Ｂとは、融点が異なるものを採用することが好ましい。

具体的には、パワー素子１５Ｂをランド部１８Ｂの上面に固着してから、ランド部１８Ｂの裏面を回路基板１１に実装する場合は、接合材１６Ａが溶融する温度を、接合材１６Ｂよりも高くすることが好ましい。このことにより、接合材１６Ａを介してパワー素子１５Ｂが固着されたランド部１８Ｂを、溶融した接合材１６Ｂを用いて回路基板１１に実装する工程に於いて、接合材１６Ａが溶融することを防止することができる。

また、ランド部１８Ｂを回路基板１１に固着してから、パワー素子１５Ｂをランド部１８Ｂに実装する場合は、接合材１６Ｂの溶融する温度を、接合材１６Ａよりも高くすることが好ましい。このことにより、接合材１６Ａを溶融させてパワー素子１５Ｂをランド部１８Ｂの上面に実装する工程に於いて、ランド部１８Ｂの固着に用いる接合材１６Ｂが溶融することを防止することができる。

＜第２の実施の形態＞
本形態では、図４から図６を参照して、上述した構成の混成集積回路装置の製造方法を説明する。前述したように、リードは、ＳＩＰ、ＤＩＰ、ＱＩＰ型で可能であるが、ここではＤＩＰ型で説明する。

図４を参照して、先ず、多数個のリード２５が設けられたリードフレーム４０を用意する。図４（Ａ）は、リードフレーム４０に設けられる１つのユニット４６を示す平面図であり、図４（Ｂ）はリードフレーム４０の全体を示す平面図であり、図４（Ｃ）はリード２５Ａに設けたランド部１８Ａを示す断面図である。図４（Ａ）では、後の工程にて回路基板１１が載置される領域を点線にて示している。

図４（Ａ）を参照して、ユニット４６は、一つの混成集積回路装置を構成する多数のリード２５から成り、個々のリード２５の一端は回路基板１１が載置される領域内に、つまりパッド１３に対応する領域に位置する。ここではリード２５は、紙面上では、左右両方向から回路基板１１が載置される領域に向かって延在している。複数個のリード２５は、２本の外枠４１を接続するように延在するタイバー４４により互いに連結されることで、変形が防止されている。また右側タイバー４４を中心に見ると、タイバー４４の左側は、ユニット４６のリード２５が一体で形成され、右側は、右隣のユニットのリードか一体で設けられている。

更に本形態では、リード２５の先端部を部分的に幅広にすることでランド部が設けられている。具体的には、リード２５Ａの先端部を幅広にしてランド部１８Ａが設けられており、このランド部１８ＡはＬＳＩ等から成る制御素子が実装されるためのものである。更に、リード２５Ｂの先端部を幅広にすることでランド部１８Ｂが設けられており、このランド部１８ＢはパワーＭＯＳ等のパワー系の半導体素子が実装されるための物である。ここで、複数のランド部１８Ａ、１８Ｂが設けられても良い。

図４（Ｂ）を参照して、短冊状のリードフレーム４０には、上述したような構成のユニット４６が、複数個離間して配置される。本形態では、リードフレーム４０に複数個のユニット４６を設けて混成集積回路装置を製造することにより、ワイヤボンディングおよびモールド工程等を一括して行い、生産性を向上させている。

図４（Ｃ）を参照して、ここでは、リードフレーム４０に回路基板１１を固定する前に、リード２５Ａのランド部１８Ａに制御素子１５Ａを固着している。ここでは、半田や導電性ペーストから成る接合材１６を介して、制御素子１５Ａの裏面がランド部１８Ａの上面に固着されている。しかし制御素子の裏面がフローティング等の理由により、絶縁性接着剤で固着しても良い。

同様に、リード２５Ｂに設けたランド部１８Ｂの上面にもパワー素子が実装されても良い。また、ここでは回路基板１１をリードフレーム４０に固定する前に、ランド部１８Ａ等の上面に回路素子を実装しているが、回路基板１１のリードフレーム４０への固定を行った後に、ランド部１８Ａ等への回路素子の実装を行っても良い。同様に、ランド部１８Ｂに関しても、上面にパワー系の素子が実装された状態で用意されても良い。ここでパワーＴｒ、パワーＭＯＳ等のチップ裏面は、コレクタであったり、ドレイン電極であり、一般には、ロウ材、銀ペースト等で電気的に固着される。

図５を参照して、次に、リードフレーム４０に回路基板１１を固着する。図５（Ａ）はリードフレーム４０のユニット４６を示す平面図であり、図５（Ｂ）はランド部１８Ａの断面図であり、図５（Ｃ）はランド部１８Ｂの断面図である。

図５（Ａ）を参照して、回路基板１１の周辺部に形成されたパッド１３Ａに、リード２５を固着することで、回路基板１１をリードフレーム４０に固定する。リード２５の先端部は、半田等の固着材を介して回路基板１１上のパッド１３Ａに固着される。

更に、回路基板１１上に、半導体素子等の回路素子が実装される。ここで、予め回路素子が実装された回路基板１１をリードフレーム４０に固定しても良いし、回路基板１１をリードフレーム４０に固定した後に、回路素子を回路基板１１に実装しても良い。更に、実装された回路素子は、金属細線１７を介して、導電パターン１３と接続される。

図５（Ｂ）を参照して、ここでは、ランド部１８Ａの上面に配置された制御素子１５Ａの上面の電極は、回路基板１１の上面に配置されたパッド１３Ａと金属細線１７を経由して接続される。更に、上述したように、ランド部１８Ａの下面は、回路基板１１の上面から離間した上方に配置されているので、ランド部１８Ａの下方に対応する領域の回路基板１１の上面には、導電パターン１３や回路素子を配置させることが可能となる。

図５（Ｃ）を参照して、リード２５Ｂの先端部に形成されたランド部１８Ｂの裏面は、半田等の接合材１６Ｂを介して、ランド形状の導電パターン１３に固着されている。更に、ランド部１８Ｂの上面には、パワーＭＯＳ等のパワー素子１５Ｂが、接合材１６Ａを介して固着される。パワー素子１５Ｂの上面に形成された電極は、金属細線１７を介して導電パターン１３と接続される。

図６を参照して、次に、回路基板１１が被覆されるように封止樹脂を形成する。図６（Ａ）は金型を用いて回路基板１１をモールドする工程を示す断面図であり、図６（Ｂ）はモールドを行った後のリードフレーム４０を示す平面図である。

図６（Ａ）を参照して、先ず、上金型２２Ａおよび下金型２２Ｂから形成されるキャビティ２３に、回路基板１１を収納させる。ここでは、上金型２２Ａおよび下金型２２Ｂをリード２５に当接させることにより、キャビティ２３内部に於ける回路基板１１の位置を固定している。更に、金型に設けたゲート（不図示）からキャビティ２３に樹脂を注入して、回路基板１１を封止する。本工程では、熱硬化性樹脂を用いたトランスファーモールドまたは、熱可塑性樹脂を用いたインジェクションモールドが行われる。ここで、回路基板１１を封止する構造としては、ポッティング、ケース材による封止などでも良い。

上述したように、本形態では、リード２５Ａのランド部１８Ａの上面には制御素子１５Ａが実装されており、ランド部１８Ａの裏面は回路基板１１の上面から離間している。そして、ランド部１８Ａの裏面と回路基板１１の上面との間隙にも封止樹脂が充填される。この充填が好適に行われるように、ランド部１８Ａの下面と回路基板１１の上面とが離間する距離を、例えば０．５ｍｍ以上にしても良い。

図６（Ｂ）を参照して、上述したモールド工程が終了した後に、リード２５をリードフレーム４０から分離する。具体的には、タイバー４４が設けられた箇所にてリード２５を個別に分離し、図１に示すような混成集積回路装置をリードフレーム４０から分離する。

以上本発明を以下にまとめてみたい。回路基板または混成集積回路基板の上には、一般的にＣｕ箔を全面に貼ってから、導電パターンを形成する都合上、その導電パターンは、全て実質的に同じ膜厚である。しかしながら、混成集積回路装置では、小信号と大信号を取り扱うため、大信号（大電流）用の導電パターンは、その幅を広くして対応を取っていた。つまりその分、基板に占める面積を広く取る必要があった。

そのため、今までの厚みの薄いＣｕ箔と、大信号用の厚いＣｕ箔を形成するには、全面に貼るＣｕ箔自体を大信号用のＣｕ箔にして、何度かエッチングしながら、厚薄のＣｕパターンを形成する必要があった。これは、プロセスが長くなる不都合があった。
本発明は、これを一揆に解決するものとして、本発明のリードを採用した。このリードは、通常のリードフレームであり、パンチングやエッチングで製造できる。そして膜厚は、ある程度任意に選択できるので、前述した厚い導電パターンの代わりにすることが可能である。ここでは、約１０倍の４００μｍ厚を採用した。またヒートシンク２６とは、全く別に形成されるもので有り、ヒートシンクよりも薄いものである。
これにより導電パターンは、薄いＣｕ箔を貼ってパターニングし、しかも小信号の導電パターンのみパターニングすればよい。よって膜厚で決定されるパターン間隔も厚いパターンが必要ないことから、高密度化できる。

図８は、この説明を模式的に説明したものである。実線で中塗りされていないパターンが薄い導電パターンであり、斜め斜線で中塗りしたパターンが、リードとして用意したものである。リード２５Ａ、２５Ｂは、今まで説明したものである。
リード２５Ｂは、外部リードであり、ランドであり、或る意味基板の上を長きに渡り延在しているので配線でもある。更には、厚みがあることからヒートシンクでもあり、放熱手段である。つまりパッケージから外に延在したリードがフィンになる。

続いてリード２５Ａは、特にランド１８Ａの下に配線等を延在させることで、部分多層を実現することができる。ここでは小信号系のＩＣで説明したが、大電力を扱うＩＣでも良い。２５Ｂと同様にヒートシンク、放熱フィンとして機能するからである。また部分多層として機能させない場合、ランド部１８Ａが直接絶縁層１２に接着されても良い。すれば外部リード、ランド、ヒートシンクおよび放熱フィンとして機能させることができる。
続いて、リード２５Ｘについて説明する。これは、配線として機能させるものである。一つは、パッド１３Ａから回路基板の内部に延在され、薄い導電パターンの端子と回路基板の側辺にある外部リード端子を接続している。この部分は、例えば配線として機能させることができる。またここでは外部リードとして成っているが、外部リード端子の部分で終結しても良い。
もう一つは、２つの外部リード端子をつなぐように設けられている。これは外部リードとして機能しておらず、封止樹脂から外部に出ていない。

図８で示す二点鎖線は、外部端子の配置領域の近傍を説明したものである。ここにパワー系の素子、つまりディスクリート素子、パワーＩＣ等を実装すれば、ここで必要な導電パターンは、リードフレームで用意することができる。図５に示すリードフレーム４０を見れば判るように、タイバーと一体で形成する場合は、外部端子の近傍にあるほうが良い。
また２５Ｘは、別途小片として用意し、これをマニュピレータ等で実装しても良い。
以上説明したように、一般に厚薄の導電パターンを回路基板上で実現しようとした際、厚いリードフレームで用意することで、プロセスフローを簡略化でき、しかも薄いパターンのみのエッチングで良いため、パターン間隔を狭くすることができる。
更には、大電流路、ヒートシンク、放熱フィンとして機能させることも可能であるため、放熱性も優れる。

ＤＩＰの場合、両側辺に位置する外部リード用パッドの近傍にパワー系の素子を配置すれば、外部リード用のパッドの外側は、すぐに外部雰囲気となる。よって回路基板の中央に素子を配置するのと違い、樹脂を介して放熱するパスも短いし、更には外部リードの放熱も良好となる。

本発明の回路装置を示す図であり、（Ａ）および（Ｂ）は斜視図である。 本発明の回路装置を示す断面図である。 本発明の回路装置を示す図であり、（Ａ）および（Ｂ）は断面図である。 本発明の回路装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は平面図であり、（Ｃ）は断面図である。 本発明の回路装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は断面図であり、（Ｃ）は断面図である。 本発明の回路装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は平面図である。 従来の混成集積回路装置を示す断面図である。 本発明のポイントを説明する回路装置の概略図である。

符号の説明

１０ 混成集積回路装置
１１ 回路基板
１２ 絶縁層
１３ 導電パターン
１３Ａ パッド
１４ 封止樹脂
１５Ａ 制御素子
１５Ｂ、１５Ｃ パワー素子
１５Ｄ チップ素子
１６、１６Ａ、１６Ｂ 接合材
１７ 金属細線
１８Ａ、１８Ｂ ランド部
１９ 回路素子
２２Ａ 上金型
２２Ｂ 下金型
２３ キャビティ
２５、２５Ａ、２５Ｂ リード
２６ ヒートシンク
４０ リードフレーム
４１ 外枠
４６ ユニット

Claims (12)

1. 回路基板と、前記回路基板上の絶縁層に形成された第１の導電パターンと、前記第１の導電パターンに電気的に接続された複数の回路素子と、を具備し、
   前記第１の導電パターンの膜厚よりも厚く形成された第２の導電パターンが別途前記絶縁層上に設けられ、
   前記回路素子の中の大電流を扱う回路素子と電気的に接続されて、配線またはヒートシンクとして機能させることを特徴とする回路装置。
2. 前記回路基板は、導電材料から成る請求項１に記載の回路装置。
3. 前記第２の導電パターンは、基板の周囲に設けられた外部リード用パッドの配置領域上、またはその近傍に配置される請求項２に記載の回路装置。
4. 前記第２の導電パターンと前記外部リードは、同一のＣｕ箔より成る請求項３に記載の回路装置。
5. 回路基板と、前記回路基板の上面に形成された導電パターンと、前記導電パターンに電気的に接続された回路素子と、前記回路素子と電気的に接続されて外部に導出するリードとを具備し、
   前記リードの一部から成るランド部の上面に半導体素子を実装し、
   前記ランド部の下面を前記回路基板の上面から離間させることを特徴とする回路装置。
6. 前記ランド部に実装された前記半導体素子の上面に設けられた電極は、前記導電パターンから成るパッドと金属細線を経由して接続されることを特徴とする請求項５記載の回路装置。
7. 前記ランド部の下方の領域の前記回路基板に、前記導電パターンを延在させることを特徴とする請求項５記載の回路装置。
8. 前記ランド部の下方の領域の前記回路基板に、前記回路素子を配置することを特徴とする請求項５記載の回路装置。
9. 前記回路素子および前記導電パターンが被覆されるように封止樹脂が形成され、
   前記封止樹脂は前記ランド部と前記回路基板との間に充填されることを特徴とする請求項５記載の回路装置。
10. 前記導電パターンの少なくとも一部を覆う樹脂皮膜が設けられ、
    前記樹脂皮膜の上面に前記ランド部が載置されることを特徴とする請求項５記載の回路装置。
11. 前記回路基板の上面を被覆する絶縁層の上面に前記導電パターンが形成され、前記回路素子および前記導電パターンが被覆されるように封止樹脂が形成され、
    前記絶縁層には、前記封止樹脂よりも多量のフィラーが充填されることを特徴とする請求項５記載の回路装置。
12. 回路基板と、前記回路基板の上面を被覆する絶縁層と、前記絶縁層の上面に形成された導電パターンと、前記導電パターンに電気的に接続された回路素子と、前記回路素子と電気的に接続されて外部に導出するリードとを具備し、
    前記回路素子には、小信号系の半導体素子と、前記小信号系の半導体素子よりも大きな電流が通過する大信号系の半導体素子とが含まれ、
    前記小信号系の半導体素子は、前記リードの一部から成り且つ前記絶縁層から離間したランド部の上面に実装され、
    前記大信号系の半導体素子は、前記導電パターンまたは前記導電パターンに固着されたヒートシンクに実装されることを特徴とする回路装置。

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