JP2919674B2 - 混成集積回路 - Google Patents

混成集積回路

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は混成集積回路、特にパワ
ー部と小信号部とを集積化したパワーモノＩＣを搭載し
た混成集積回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、パワー系の半導体素子を搭載した
混成集積回路は図２に示す如く、セラミックスあるいは
表面を陽極酸化したアルミニウム等の絶縁基板（１１）
と、前記基板（１１）上に任意の形状に設けられた導電
路（１２）と、前記導電路（１２）上に半田付けされた
ヒートシンク（１３）とそのヒートシンク（１３）上に
固着されたパワートランジスタ等のパワー系の素子（１
４）と、そのパワー素子（１４）と周辺の導電路（１
２）とを接続するボンディングワイヤ線（１５）とで構
成され、所望出力の混成集積回路が実現されている。
【０００３】このような混成集積回路のヒートシンク上
に搭載されるパワー素子は、パワー段のみを構成する回
路が集積化されており、そのパワー素子を駆動させるド
ライバー用の小信号系の駆動用の回路素子は図では示さ
れてないがパワー素子の近傍の導電路上に接続され両者
が接続される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従って、従来の混成集
積回路ではパワー素子とそのパワー素子を駆動させる小
信号素子とが夫々別に搭載されているため約１０Ａ以上
の大出力を有するパワー用の混成集積回路が実現でき
る。しかし、最近、パワー部とそのパワー部を駆動させ
る小信号部とが１チップ化された（例えば高耐圧用のＭ
ＯＳＦＥＴ等）ＬＳＩ素子が出現している。かかる素子
のパワー出力は前述した従来の混成集積回路の如き、大
出力ではなく約１〜１０Ａ位の大きさの出力である。
【０００５】しかしながら、放熱性を考慮するとヒート
シンクの厚みは最低でも２．５〜３ｍｍ位の厚みが必要
であり、パワー部の電極と導電路とを接続する約２００
μｍ径の太いＡｌワイヤ線はボンディング接続できるも
のの、小信号部の電極と導電路とを接続する約４０μｍ
径の細いＡｌワイヤ線はボンディング接続が行えず、パ
ワー部と小信号部とを備えた、いわゆるパワーモノＩＣ
を従来の混成集積回路では実装することができなかっ
た。
【０００６】この発明は、上述した課題に鑑みてなされ
たものであり、この発明の目的は、パワー回路部とその
パワー回路部を駆動させる小信号系回路とがモノＩＣ化
されたパワー半導体素子を搭載できる混成集積回路を提
供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するため、この発明に係わる混成集積回路
は、金属基板の一主面上に絶縁層を介して形成された導
電路上に複数の回路素子が接続され、導電路のアースラ
イン又は電源ラインと金属基板とを電気的に接続し、パ
ワー回路部とそのパワー回路部を駆動させる小信号系回
路部とがモノＩＣ化されたパワー半導体素子が絶縁層を
介えすことなく金属基板上に搭載され、周辺のパッドと
ワイヤ線で接続したことを特徴としている。
【０００８】また、この発明に係わる混成集積回路は、
金属基板の一主面上に絶縁層を介して形成された導電路
上に複数の回路素子が接続され、導電路のアースライン
又は電源ラインと金属基板とを電気的に接続し、パワー
回路部とそのパワー回路部を駆動させる小信号系回路部
とがモノＩＣ化され且つグランド電位がその基板にある
パワー半導体素子が絶縁層を介えすことなく金属基板上
に搭載され、小信号系回路用の比較的細いワイヤ線とパ
ワー回路部用の比較的太いワイヤ線が周辺のパッドと接
続されたことを特徴としている。
【０００９】
【作用】以上のように構成される混成集積回路において
は、従来の構造では実装不可能であった、パワー回路部
とそのパワー回路部を駆動させる小信号系回路とが１チ
ップ化されたパワーモノ型のパワー半導体素子を固着実
装することができる。即ち、細線（約３０μ〜４０μ）
と太線（約２００μ〜３００μ）とのボンディングワイ
ヤ接続を必要とするパワーモノ型の半導体素子を固着実
装することができる。
【００１０】また、この様に構成される混成集積回路で
は、金属基板がグランド電位となり、その金属基板上に
直接シリコン基板がグランド電位となっているパワーモ
ノＩＣを固着するためにパワーモノＩＣの誤動作を防止
することができる。
【００１１】
【実施例】以下に図１に示した実施例に基づいて本発明
を説明する。図１は本発明の混成集積回路の要部拡大断
面図であり、（１）は混成集積回路基板、（２）は絶縁
樹脂層、（３）は導電路、（５）はパワー半導体素子、
（６）（７）はワイヤ線である。
【００１２】金属基板（１）は良熱伝導性に優れたアル
ミニウム基板が用いられ、その表面は周知技術である陽
極酸化法により、酸化アルミニウム膜が形成されてい
る。基板（１）上にはエポキシ樹脂等の絶縁樹脂層
（２）を介して、銅箔あるいは金属メッキ等の手段によ
り所望形状の導電路（３）が形成されている。導電路
（３）上の所定位置には、図示されないがトランジス
タ、チップ抵抗、チップコンデンサー等の複数の回路素
子が固着実装されている。そして、導電路（３）のアー
スライン又は電源は、金属基板（１）特有の浮遊容量に
よる回路誤動作を抑制するために、金属基板（１）とワ
イヤーボンディング等の接続手段（４）により電気接続
され、電位の安定化が保たれている。
【００１３】本実施例で使用されるパワー半導体素子
（５）はパワートランジスタの如き、パワー回路のみが
形成されるものではなく、パワー回路部とそのパワー回
路部を駆動させる小信号系回路とがモノＩＣ化（１チッ
プ化）された、例えば高耐圧用ＭＯＳＦＥＴ等のパワー
モノＩＣが使用される。かかる素子（５）を基板（１）
上の導電路（３）と接続する場合二種類のワイヤ線
（６）（７）を必要とする。即ち、パワー回路部領域に
形成された電極は約２００μ〜５００μ径の比較的太い
Ａｌワイヤ線（６）が用いられて接続され、小信号回路
領域に形成された電極は約２０μ〜５０μ径の比較的細
いＡｌ等のワイヤ線（７）が用いられて接続される。
【００１４】上述したパワー半導体素子（５）はその基
板、即ち、素子（５）のシリコン基板がグランド電位で
あるものが用いられているために、パワー半導体素子
（５）を安定化させるためには素子（５）の基板をグラ
ンド電位とする必要がある。そこで、本発明では絶縁樹
脂層（２）を介すことなく、金属基板（１）上に直接パ
ワー半導体素子（５）を固着実装する。基板（１）の表
面に上述したような酸化アルミニウムがある場合には、
かかる酸化膜をエッチングあるいはドリル等によって除
去して基板（１）の表面を露出させる必要がある。
【００１５】パワー半導体素子（５）は基板（１）上に
Ａｇペースト等のろう材により固着された後、パワー半
導体素子（５）の周辺に延在形成された固着パッドと上
述した二種類のワイヤ線（６）（７）によって電気的に
接続される。即ち、パワー半導体素子（５）の小信号回
路領域に形成された電極と固着パッドが細いＡｌ線等の
ワイヤ線（７）で接続され、パワー回路領域に形成され
た例えば、ベース、エミッタ電極と他の固着パッドが太
いＡｌ線等のワイヤ線（６）で接続される。
【００１６】かかる、本発明に依れば、集積回路のグラ
ンド電位が金属基板（１）にあるその金属基板（１）上
に直接、グランド電位がシリコン基板にあるパワーモノ
ＩＣを固着実装することにより、パワーモノＩＣ（５）
と基板（１）との表面差が約１μ〜１．５μｍ程度とな
り、従来実装できなかったパワーモノＩＣを実装するこ
とができる。
【００１７】また、基板（１）がグランド電位であるた
めにパワーモノＩＣ（５）が誤動作することなく安定化
し、信頼性の優れた混成集積回路を提供することができ
る。
【００１８】
【発明の効果】以上に詳述した如く、本発明に依れば、
従来構造では実装困難であったパワー回路部とそのパワ
ー回路部を駆動させる小信号回路とが１チップ化され
た、いわゆるパワーモノＩＣを放熱特性をあまり低下さ
せることなく実装することが可能とできる。
【００１９】また、本発明に依れば、金属基板上に直接
グランド電位が基板にあるパワーモノＩＣを固着実装す
ることにより、パワーモノＩＣの動作を安定化させるこ
とができる。その結果、信頼性の優れた混成集積回路を
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す要部拡大断面図である。
【図２】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
（１） 金属基板 （２） 絶縁樹脂層 （３） 導電路 （４） 接続手段 （５） パワー半導体素子 （６）（７） ワイヤ線

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 金属基板の一主面上に絶縁樹脂層を介し
    て形成された導電路上に複数の回路素子が接続され、前
    記導電路の中のアースラインと前記金属基板とが電気的
    に接続された混成集積回路であって、前記回路素子の中には、 パワー回路部と前記パワー回路
    部を駆動させる小信号系回路部とがモノＩＣ化されたパ
    ワー半導体素子を有し、前記パワー半導体素子を構成す
    るシリコン基板は、前記絶縁樹脂層の除去領域を介して
    露出された前記金属基板と電気的に固着され、 前記小信号系回路用の約２０〜５０μｍ径のワイヤー線
    と前記パワー回路用の約２００〜５００μｍ径のワイヤ
    ー線が、前記パワー半導体素子と前記金属基板上のパッ
    ドとの間で接続されていることを特徴とする混成集積回
    路。
  2. 【請求項２】 前記アースラインは、前記絶縁樹脂層お
    よびその下層の酸化膜が取り除かれた領域に直接前記ワ
    イヤ線を介して接続され、前記金属基板がグランド電位
    に固定される請求項１記載の混成集積回路。
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