JP2789563B2 - 集積回路装置 - Google Patents

集積回路装置

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    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、基板上に素子を実装し
て放熱板に取り付ける集積回路装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】TV、HDTV、CRTなどのビデオ出
力回路を集積化したビデオパックなる混成集積回路が商
品化されている。このような回路は、高周波高出力が求
められるため、回路基板としてセラミックなどのような
低誘電率素材を用い、この表面に回路導体とチップ素子
を固着した構成となっている。図4を用いて簡単に説明
する。
【0003】図4は、従来技術の説明図を示す。図4に
おいて、放熱板21は、銅やアルミダイキャストなどの
熱伝導性の良好な放熱板である。
【0004】セラミック基板22は、放熱板21上に半
田を介して固着したものである。回路導体23は、セラ
ミック基板22の上に印刷などした導電性の厚膜であ
る。
【0005】素子(半導体チップ)24は、回路導体2
3に半田付けあるいはワイヤによって電気接続したトラ
ンジスタなどのチップである。ヒートスプレッダ25
は、熱伝導性の優れた素材であって、セラミック基板2
2との間の接触面積を増大してこの上に素子(半導体チ
ップ)24を接着などして熱伝導性を良くするためのも
のである。
【0006】上蓋26は、凹状の蓋であって、全体を覆
って放熱板21に接続し、外部からのノイズの進入を防
止するものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述した図4に示すよ
うに、セラミック基板22と放熱板21を半田付けする
際に230〜260°Cの高温にさらされて加熱され、
半田付け終了して冷却したときに、セラミック基板22
と放熱板21の熱膨張係数の違いにより、セラミック基
板22の全体に反りが発生したり、割れたりする事態が
発生し、熱抵抗が増大して性能および信頼性が低下して
しまうという問題があった。
【0008】また、半田によってセラミック基板22の
裏面の厚膜導体やスルーホール内の導体(Au、Ag、
Cuなど)が溶解し、電気接続を失う問題があった。こ
れを防ぐために、厚膜の二重印刷による導体の補強やガ
ラスによるコーティングなどの工程の追加を余儀なくさ
れてしまうという問題もあった。
【0009】また、上蓋26と放熱板21との接合およ
び気密補強として樹脂を使用しているため、両者のかみ
合わせ部に樹脂が流れ込み、電気的に非接触となってし
まい、上覆26によるシールド効果が失われてしまうの
で、組立時に細心の注意が必要となってしまうという問
題があった。
【0010】本発明は、これらの問題を解決するため、
基板の全体の反りや基板の割れがなく、半田による溶解
がなく、構造が極めて簡単で高信頼性、安価の集積回路
装置を実現することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】図1を参照して課題を解
決するための手段を説明する。図1において、放熱板1
は、セラミック基板3を非導電性の樹脂2を介して接触
するものである。
【0012】セラミック基板3は、回路導体4を形成す
ると共に素子5を実装する基板である。金属ケース9
は、セラミック基板3を覆うと共にセラミック基板3に
設けた回路導体12を押圧する接触板13を設けたもの
である。
【0013】
【作用】本発明は、図1に示すように、 回路導体4を
形成すると共に素子5を実装するセラミック基板3と、
セラミック基板3を非導電性の樹脂2を介して接触する
放熱板1と、セラミック基板3を覆うと共にセラミック
基板3に設けた回路導体12を押圧する接触板13を設
けた金属ケース9とを設け、金属ケース9の一部を曲げ
てセラミック基板3と放熱板1とを非導電性の樹脂2を
介して圧接させると共に、金属ケース9の接触板13を
セラミック基板3上の回路導体12に接触して同電位に
するようにしている。
【0014】また、放熱板1にビス穴10を設け、この
ビス穴10に金属ケース9の円筒部分を挿入してカシメ
てセラミック基板3と放熱板1とを非導電性の樹脂2を
介して圧接させると共に、金属ケース9の接触板13を
セラミック基板3上の回路導体12に接触して同電位に
するようにしている。
【0015】従って、セラミック基板3の全体の反りや
セラミック基板3の割れがなく、従来の半田によってセ
ラミック基板3と放熱板1を接続したときに生じる溶解
がなく、しかも構造が極めて簡単で高信頼性、安価に集
積回路装置を実現することが可能となる。
【0016】
【実施例】次に、図1から図3を用いて本発明の実施例
の構成および動作を順次詳細に説明する。
【0017】図1は、本発明の1実施例構成図を示す。
図1の(a)は断面図を示し、図1の(b)は平面図を
示す。放熱板1は、セラミック基板3を非導電性の樹脂
2を介して接触し、熱を放熱するものである。この放熱
板1は、板厚1.0〜3.0mmの銅系素材からなる板
状材料を打ち抜き加工して作製し、表面に銅系素材の酸
化防止のためにNiメッキを施し、図1の(b)に示す
ように両端にパッケージを別の放熱部材に固定するビス
を挿通するための円形の貫通孔を形成したものである。
【0018】樹脂2は、セラミック基板3を放熱板1に
接触させて熱を伝導させるものであって、例えば熱拡散
用のシリコン樹脂である。この樹脂2は、放熱板1上に
均一に薄く塗布したり、印刷したりする。ここでは、非
導電性の熱拡散用シリコン樹脂を用い、スクリーン印刷
機を使って放熱板1上に厚さ20μm以下に均一に塗布
する。
【0019】セラミック基板3は、板厚0.2〜1.0
mmのアルミナ(Al23、AlN)素材からなり、裏
面に銀パラジウム層(GND)を形成し、表面に回路網
を構成するための金属厚膜からなる多数の回路導体4を
形成する。回路導体4は、例えば銅ペーストのスクリー
ン印刷法によって描画し、要部を除いて絶縁膜によって
保護する。セラミック基板3の両端には、U字型切欠き
11を形成し、このU字型切欠き11の中に放熱板1に
形成した位置合わせ突起7がセラミック基板3と放熱板
1との位置合わせとして納まる。U字型切欠き11は、
金型成形あるいはレーザ加工にて作成する。
【0020】回路導体4は、セラミック基板3上に金属
厚膜を形成して素子5などを接続するものである。素子
5は、半導体チップなどの素子であって、NPNトラン
ジスタ、PNPトランジスタなどの動作に発熱を伴うも
のであり、熱伝導性の優れた銅系素材からなる板厚0.
2〜0.5mmのヒートスプレッダ6上にAu−Si共
晶で固着するものである。ヒートスプレッダ6上に固着
された素子5は、セラミック基板3の表面に構成された
回路導体4にAu−Sn共晶にて固着する。そして、素
子5の表面に形成した電極パッドと、回路導体4とを金
線8でワイヤボンドし、電気接続する。
【0021】位置合わせ突起7は、放熱板1上にセラミ
ック基板3を位置合わせするための突起である。金線8
は、素子5の電極パッドと、回路導体4とを接続する接
続線である。
【0022】金属ケース9は、凸型の形状をし、厚さ
0.2〜0.3mm程度のバネ性の高いステンレス鋼を
用い、プレス加工にて作製したものである。金属ケース
9の取付けは、当該金属ケース9のプレス加工にて作製
した円筒を、放熱板1のビス穴10に挿入し、このビス
穴10の60〜90°程度のテーパ部にかしめて締めつ
けて固定する。この際、金属ケース9の内部に設けたバ
ネ性の接触板13がセラミック基板3上の半田付けした
回路導体12に突き刺さるように押下し、金属ケース9
とセラミック基板3の回路導体12と同電位に接続す
る。
【0023】ビス穴10は、放熱板1を他の放熱板など
に固定するためのビス穴である。ここでは、ビス穴10
の下部に60〜90°のテーパを設け、この部分に金属
ケース9の円筒部分を挿入してかしめて固定する。そし
て、この金属ケース9をかしめた状態で、ビスで他の放
熱板などに固定すると、金属ケース、ビス、他の金属ケ
ースという経路で自動的に電気的に接続することができ
る。
【0024】U字型切欠き11は、セラミック基板3を
U字型に切り欠いたものであって、ここに、位置合わせ
突起7がくる部分である。回路導体12は、セラミック
基板3上に設けた金属の厚膜であって、接触板13によ
り電気的に接続するためのものである。
【0025】接触板13は、金属ケース9に設けたもの
であって、バネ性であり、金属ケース9の円筒部分を放
熱板1のビス穴10に挿入してかしめて固定したとき
に、セラミック基板3の半田付けした回路導体12上の
半田に食い込み電気的に当該金属ケース9と回路導体1
2とを接続するものである。通常は、回路導体12をア
ースに接続する。
【0026】次に、図2のフローチャートに示す順序に
従い、図1の構成の動作を詳細に説明する。図2におい
て、S1は、ハイブリッドICを作製する。これは、例
えば図1の(a)のセラミック基板3上に素子5として
半導体チップを実装したハイブリッドICを作製する。
S2は、S1で作製したハイブリッドICを測定する。
測定の結果、良品のハイブリットICのみが、次のS3
の工程へ送られ、不良品はこの工程で除外される。
【0027】S3は、放熱板1にシリコーン樹脂印刷す
る。これは、右側に記載したように、軟らかい樹脂、例
えば厚さが20μm以下のシリコーン樹脂で放熱板1上
にセラミック基板3を乗せる部分に印刷する。
【0028】S4は、ハイブリッドICを放熱板1上に
仮付けする。これは、S3で放熱板1上に厚さが20μ
m以下のシリコーン樹脂を印刷した上に、当該放熱板1
の位置合わせ突起7にセラミック基板3(ハイブリッド
IC)のU字型切欠き11を納め仮付けする。
【0029】S5は、金属ケース9を、S4で仮付けし
たセラミック基板3の上から乗せる。S6は、金属ケー
ス9をカシメて回路基板を放熱板1に圧接する。これ
は、S5の状態で、金属ケース9の円筒を放熱板1のビ
ス穴10に挿入した状態で、カシメて金属ケース9を放
熱板1に固定する。これにより、金属ケース9によって
セラミック基板3が樹脂2を介して放熱板1に圧接さ
れ、両者の熱伝導性が良い状態に保持されることとな
る。また、金属ケース9の接触板13がセラミック基板
3の回路導体12上の半田に食い込んで同電位にする。
これらにより、右側に記述したように、 ・電気的接続:金属ケース9−接触板1−回路導体4に
よって金属ケース9が例えば接地電位に接続される。
【0030】・基板圧接:セラミック基板3が非導電性
の薄い樹脂2を介して放熱板1に圧接される。 ・回路基板と放熱板との熱伝導性を向上させる。
【0031】以上によって、図1の放熱板1上に非導電
性の樹脂2を薄く印刷し、この上にセラミック基板3を
乗せ、更にこの上から金属ケース9を乗せてその円筒部
分を放熱板1のビス穴10に挿入してカシメて固定する
という簡単な工程により、ハイブリッドICを搭載した
セラミック基板3を放熱板1に伝導性良好に圧接すると
共に、金属ケース9を自動的にセラミック基板3の接地
電位に接続したり、放熱板1に接続したりすることが可
能となる。
【0032】図3は、本発明の要部構成図を示す。図3
の(a)は要部の断面図を示し、図3の(b)は接触板
13をAから見た斜視図を示す。図3において、接触板
13は、金属ケース9に取付けバネ性の板であって、金
属ケース9の円筒部分を放熱板1のビス穴10に挿入し
てかしめたときに、セラミック基板3の回路導体12の
半田の部分に突き刺さるものである。これにより、金属
ケース9を放熱板1にかしめるという簡単な操作によっ
て、金属ケース9の接触板13を自動的にセラミック基
板3の回路導体12に接続して同電位(接地電位)に当
該金属ケース9を保持することが可能となる。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
回路導体4を形成および素子5を実装するセラミック基
板3と、放熱板1と、接触板13を設けた金属ケース9
とを設け、この金属ケース9の一部を曲げてセラミック
基板3と放熱板1とを非導電性の樹脂2を介して圧接さ
せると共に、金属ケース9の接触板13をセラミック基
板3上の回路導体12に接触して同電位にする構成を採
用しているため、従来のセラミック基板3の全体の反り
やセラミック基板3の割れを無くすことができ、従来の
半田によってセラミック基板3と放熱基板1を接続した
ときに生じる溶解がなくなり、しかも構造が極めて簡単
で高信頼性、安価に集積回路装置を実現することができ
る。これらにより、 (1) セラミック基板3と放熱板1との電気接続に、
半田や導電性の接着材を使わなくても、金属ケース9を
介して両者を接続でき、電子機器から発生する電磁波ノ
イズをEMIフィルタなしで実用上問題ならない程度ま
で減衰させることができる利点がある。
【0034】(2) 金属ケース9は、ゴミなどから保
護する役割の他にセラミック基板3と放熱板1との接着
材による硬化時の押さえを、金属ケース9自体に板バネ
を持たせているので、治工具を使わなくてもできる利点
がある。
【0035】(3) 金属ケース9の取付けは、放熱板
1のビス穴10を利用してカシメて行っているため、簡
単な工程で済み、しかもビス穴10を通して導電性のビ
スで他の放熱板に固定すると自動的に電気接続できる利
点がある。
【0036】(4) 放熱板1上に円筒状の位置合わせ
突起7を設け、セラミック基板3の両端にU字型切欠き
11を設けてこの穴を位置合わせ突起7に挿入して両者
を簡単に位置合わせすることができ、セラミック基板3
のずれや脱落を防ぎ、作業性が向上する利点がある。
【0037】(5) セラミック基板3と放熱板1との
接続に従来の半田を使用しないので、セラミック基板3
の裏面のスルーホール部の厚膜導体(Au、Ag、Cu
など)の溶解が無くなり、信頼性が向上する利点があ
る。そして、従来の半田や導電性接着材の使用が無くな
り、組立時の短絡による修正削除および歩留りが向上す
る利点がある。また、洗浄工程が削減でき、製品の低コ
スト化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例構成図である。
【図2】本発明の動作説明フローチャートである。
【図3】本発明の要部構成図である。
【図4】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
1:放熱板 2:樹脂 3:セラミック基板 4、12:回路導体 5:素子(半導体チップなど) 6:ヒートスプレッダ 7:位置合わせ突起 8:金線 9:金属ケース 10:ビス穴 11:U字型切欠き 13:接触板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 一吉 東京都港区新橋5丁目36番11号 いわき 電子株式会社内 (72)発明者 佐藤 亨 東京都港区新橋5丁目36番11号 いわき 電子株式会社内 (56)参考文献 実開 昭59−138239(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 25/04 H01L 23/40

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に素子を実装して放熱板に取り付け
    る集積回路装置において、 回路導体(4)を形成すると共に素子(5)を実装する
    セラミック基板(3)と、 このセラミック基板(3)を非導電性の樹脂(2)を介
    して接触する放熱板(1)と、 上記セラミック基板(3)を覆うと共に当該セラミック
    基板(3)に設けた回路導体(12)を押圧する接触板
    (13)を設けた金属ケース(9)とを備え、 この金属ケース(9)の一部を曲げて上記セラミック基
    板(3)と上記放熱板(1)とを非導電性の樹脂(2)
    を介して圧接させると共に、金属ケース(9)の接触板
    (13)を上記セラミック基板(3)上の回路導体(1
    2)に接触して同電位にするように構成したことを特徴
    とする集積回路装置。
  2. 【請求項2】上記放熱板(1)にビス穴(10)を設
    け、このビス穴(10)に上記金属ケース(9)の円筒
    部分を挿入してカシメて上記セラミック基板(3)と上
    記放熱板(1)とを非導電性の樹脂(2)を介して圧接
    させると共に、金属ケース(9)の接触板(13)を上
    記セラミック基板(3)上の回路導体(12)に接触し
    て同電位にするように構成したことを特徴とする請求項
    1記載の集積回路装置。
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JP5382049B2 (ja) 2010-06-30 2014-01-08 株式会社デンソー 半導体装置
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