JP3251323B2 - 電子回路デバイス - Google Patents

電子回路デバイス

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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、電子回路デバイス、特
に外部の素子の助けを必要とせずそれ自体である電子的
な機能を果すことができるモジュール化された電子回路
デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】絶縁材の片面または両面に、フォトリソ
グラフィ技術または金属被覆技術を用いて、電気的な接
続のための金属層の線や面を形成し、その面上に複数の
電子デバイスや素子などを配置してその端子をこれらの
金属線や面に半田付けする、いわゆるプリント回路基板
を使用する電子回路の構成は知られている。このプリン
ト回路基板には、回路に意図した機能を果させるため
に、その回路を電源や外部の装置に接続できるようにす
るための接続端子が設けられている。
【０００３】この方式のモジュール化は、信号処理や電
気・電子装置の制御のために用いられている。特に後者
の制御のための用途では、能動素子や受動素子が動作中
に発生する熱を効率良く放熱できるような設計が必要と
される。
【０００４】また電子システムのさらにいっそうの小型
化への傾向のために、ますます高密度実装が可能なモジ
ュール構造が求められている。しかしながら、実装の密
度には、モジュールに組み込むデバイスや素子、および
デバイスや素子の動作により発生する熱を逃すためにデ
バイスや素子に結合しなければならないヒートシンクの
大きさからくる限界がある。この限界を乗り越えるため
に、より小さいデバイスや素子を使用することに加え
て、いわゆるマルチ−チップ構造が提案されている。こ
のマルチ−チップ構造は、電子回路の能動要素（基本的
には別々の半導体チップ上に形成された集積回路やパワ
−トランジスタなど）を、支持およびヒ−トシンクの働
きを兼ね，さらにより大きな外部のヒ−トシンクに結合
可能な薄い金属板と、薄いシ−ト状の金属から打抜等に
より形成された，チップの相互接続および外部との接続
のための金属導線とを、パッケ−ジ内に組み込むもので
ある。この方式の構造が、例えば、本出願人に認められ
た米国特許No.4,324,296に開示されている。
【０００５】このような構造は、半導体チップ間の接続
がそれほどこみいっていない場合にだけ有利である。な
ぜなら、半導体チップ間の接続は、通常、各チップに特
に形成された，金属で被覆されたパッド（台状の端子）
に細い導線を半田付けすることにより行なわれるので、
互いに触接することが許されないからである。したがっ
てこの方式は、接続を行なうためのかなりの複雑さが製
造工程において受け入れられるようにならないかぎり、
互いに接続される多数のデバイスや素子を含む回路に応
用することが困難である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、実装
密度が非常に高く、放熱率が大きく、多数の能動および
受動のデバイスおよび回路素子を組み込むことができる
モジュール化された回路デバイス、特に消費電力の大き
い電子回路に適するモジュール化された回路デバイスを
提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、支持およ
びヒートシンクの役目を果す薄い金属板と、接続用の導
線を接続するための端子として金属で被覆されたパッド
を備えた半導体のチップ状態の複数の電子デバイスと、
前記電子デバイスのパッドに接続された導電線および外
部の電気回路と接続するための外部接続端子を含む電気
的な接続のための手段と、前記金属板、半導体のチップ
および電気的な接続のための手段を、金属板の１面の少
なくとも一部分と外部接続端子を露出させて封止するプ
ラスチックの封止材とを含む、モジュール化された回路
デバイスであって、前記金属板に接合されたプリント回
路基板を含み、該プリント回路基板上に形成された回路
は、外部接続端子を含む前記接続手段の少なくとも１部
を構成すること、および半導体チップの少なくとも１つ
は、金属板に直接固着され、金属板からプリント回路基
板に設けた穴内に突出していることを特徴とする本発明
のモジュール化された回路デバイスにより達成される。
【０００８】本発明は、図面を参照した本発明の実施例
の詳細な説明により、より良く理解されるであろう。た
だしここに記載した実施例はあくまで本発明の説明のた
めのものであり、本発明の範囲を限定するものではな
い。
【０００９】
【実施例】図面において、参照符号１は、銅のような金
属の薄板で、支持および放熱の役目を果す。参照符号３
は、熱硬化性のエポキシ樹脂のようなプラスチックの封
止材であって、板１に固着されている。参照符号５は、
回路を電気的に外部の電子回路などに接続するための接
続端子である。
【００１０】金属板１には、この回路デバイスを大きな
ヒートシンクに取り付けるための２つの穴７が設けられ
ている。
【００１１】プラスチックの封止材３には、例えば、Ｇ
ＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）の一層の絶縁層を
有するプリント回路基板９が封止されている。プリント
回路基板９の各表面には、金属の細い導通路１１および
面１３が形成されている。これらの導通路１１および面
１３は、選ばれた場所で、壁面が金属で被覆された貫通
穴１５を通して、反対側の導通路１１または面１３と電
気的に接続されている。
【００１２】必要な場合には、基板９は、その表面に金
属の導通路および面が形成された２またはそれ以上の積
層された絶縁層を含んでもよい。
【００１３】外部との接続端子５は、基板９に形成され
た凸部で、その表面の全体が金属で覆われている。図示
の例では、これらの外部接続端子５は、幾つかの産業上
の用途において広く使用されている型式の標準規格の差
込みコネクタに装着できるような形と大きさに形成され
ている。
【００１４】プリント回路基板９には、２つの比較的大
きな穴１７が設けられている。そして基板９は、基板９
の穴１７と一致する位置に穴２１が形成された電気絶縁
材の薄板１９を間に入れて、金属薄板１と積層されてい
る。金属板１には、半田付けまたはその他の方法によ
り、２つの半導体デバイスのチップ２３、例えば２つの
集積化された電源回路、が取り付けられている。これら
のチップは、穴１７および２１と一致するように位置決
めされている。それによりこれらのチップは、金属板１
から穴１７および２１内に突出し、上面がプリント回路
基板９の上面とほぼ同じ高さになる。金属板１には、集
積化された電源回路およびパワ−トランジスタのような
比較的消費電力が大きい半導体デバイスや素子を取り付
ける。
【００１５】基板９上の金属面１３には、信号処理ＩＣ
などの他の半導体デバイスのチップ２５が半田付けされ
ている。基板９には、比較的消費電流の小さい半導体デ
バイスや素子を取り付ける。
【００１６】集積回路２３および２５の金属で被覆され
たパッドと基板９上の導通路１１や面１３とは、例えば
金またはアルミニウムの細い線２７の端部を半田付けす
ることにより接続されている。
【００１７】さらに、図面を見やすくするために図示さ
れていないが、抵抗やコンデンサなどの付加的な回路構
成要素が、基板９に端子を半田付けして取り付けられて
いる。
【００１８】上記したモジュール構造を構成する各部品
を組み立てる方法は、大まかにいって、集積化された電
源回路２３を金属薄板１に半田付けする工程；金属板
１，絶縁層１９，プリント回路基板９を接合する工程
（この目的のために、あらかじめ前記絶縁層の両面に接
着材を塗布してもよい）と；集積回路２５を基板９上の
対応する金属面１３に半田付けする工程と；端子や付加
的な素子を基板９上の所定の金属面１３に半田付けする
工程と；相互接続導電線２７を半田付けする工程と；お
よび液状のエポキシ樹脂を適宜な型に注入して硬化させ
ることによってプラスチック体３を形成する工程とを含
む。
【００１９】図５に示すような本発明の変形実施例で
は、プリント回路基板と金属板の間の絶縁は、プリント
回路基板９’を支柱（図には２つ示されている）２９に
より、図面において参照符号１’で示す薄い金属板から
離間せしめて支持することにより行われている。支柱２
９には、基部の径が拡大されていて基板９’を載置する
支持面が形成されている。また支柱の先端部は、基板
９’を載置した後基板９’を保持するために、先端を叩
いて拡径される。基板９’の支柱２９に対応する位置に
は、支柱を通すための穴が開けられている。モールド工
程において、液状のエポキシが基板９’と金属板１’の
間隙に流れ込み、構造に安定性と強度を付与する絶縁層
を形成する。
【００２０】上術の説明では、本発明の１つの実施例と
その１変形例について説明したが、本発明の根底をなす
技術思想の範囲内で多様な変形が可能であることは理解
されるであろう。
【００２１】例えば、回路基板の外側面でなく内側面の
金属面および導通路に、能動および受動デバイスや素子
を取り付けることもできる。またデバイスや素子は、回
路基板上に取り付けてもよいし、回路基板に設けた穴内
に支持して，回路基板上に形成した金属の線や面に，前
記した方法以外の方法で電気的に接続することもでき
る。さらに別の変形例として、半導体チップを半田付け
でなく接着剤で取り付けることもできる。また１つの独
立した構成要素としての絶縁層２１を省き、その代わり
にプリント回路基板９の仕上げ層として絶縁層を形成す
ることができる。
【００２２】最後に、さらに別の変形例として、プリン
ト回路基板９に、仕上げ層として、金属層を形成するこ
ともできる。このようにすると、金属の薄板１に接着剤
で接合する代わりに、半田付けすることもできる。
【００２３】
【発明の効果】このように本発明の回路構成は、完成品
すなわちパッケージに封入された嵩の大きい能動デバイ
スを使用しないので、非常に高密度の実装ができる。ま
た集積化された電源回路のように消費電力の大きいデバ
イスのチップは、ヒートシンクの働きをする金属板に直
接取り付けることができ、さらにこの金属板をより大き
なヒートシンクに取り付けることがことができるので、
放熱に関しても非常に効率が高い。その他のデバイスや
素子はプリント回路基板上に取り付け、プリント配線に
より電気的な接続を行なうので、多数のデバイスや素子
を問題なく使用することができる。
【００２４】さらに内部の接続のための配線の長さが非
常に短いことにより、配線を流れる電流のために発生す
るジュール発熱による損失 −接続線が長い従来の構成
においてはかなり大きい− が大幅に減少することにも
留意されたい。このことは、従来技術に比べて非常に良
好なエネルギーの消費，放出バランスに現われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のモジュール化された回路デバイスの１
実施例の外観図である。
【図２】図１のII−II線に沿った断面図で、主要構成要
素が分解して示されている。
【図３】図１に示す回路デバイスの上平面図である。
【図４】図１に示す回路デバイスに組み込まれるプリン
ト回路基板の上平面図である。
【図５】本発明のモジュール化された回路デバイスの変
形実施例の断面図である。
【符号の説明】 １ 金属薄板 ３ モールド樹脂 ５ 接続端子 ７ 取付け穴 ９ プリント回路基板 １５ 回路の接続穴 １７ 穴 １９ 絶縁材 ２１ 穴 ２３ 半導体のチップ ２５ 半導体のチップ ２７ 導電線
フロントページの続き (72)発明者 パオロ カザティ イタリア国 20099 ミラノ セスト サン ジョヴァンニ ヴィア マッツィ ーニ 50 (56)参考文献 特開 平２−7455（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−61658（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−164384（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−86276（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 25/07 H01L 25/18

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 支持およびヒートシンクの役目を果す１
    枚の薄い金属板（１）と、 接続用の導線を接続するための端子として金属で被覆さ
    れたパッドを備えた半導体のチップ（２３，２５）状態
    の複数の電子デバイスと、 前記電子デバイスのパッドに接続された導電線（２７）
    および外部の電気回路と接続するための外部接続端子
    （５）を含む電気的な接続のための手段と、 前記金属板（１）、半導体のチップ（２３，２５）およ
    び電気的な接続のための手段を、金属板（１）の１面の
    少なくとも一部分と外部接続端子（５）を露出させて封
    止するプラスチックの封止材とを含む、モジュール化さ
    れた回路デバイスであって、 前記金属板（１）に接合されたプリント回路基板（９）
    を含み、該プリント回路基板上に形成された回路は、外
    部接続端子（５）を含む前記接続手段の少なくとも１部
    を構成すること、および半導体チップ（２３，２５）の
    少なくとも１つ（２３）は、金属板（１）に直接固着さ
    れ、金属板（１）からプリント回路基板（９）に設けた
    穴（１７）内に突出していることを特徴とする電子回路
    デバイス。
  2. 【請求項２】 前記複数の電子デバイスの少なくとも１
    つ（２５）が、前記プリント回路基板（９）に取り付け
    られた半導体チップからなることを特徴とする請求項１
    に記載の電子回路デバイス。
  3. 【請求項３】 前記プリント回路基板（９）が、接着剤
    の層（１９）を介して前記金属板（１）に固着されてい
    ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電
    子回路デバイス。
  4. 【請求項４】 前記プリント回路基板（９’）は、リベ
    ット（２９）を介して前記金属板（１’）に固着されて
    おり、リベット（２９）は基板（９’）と金属板
    （１’）の間に間隙を設けるスペーサとして形成されて
    いること、かつ、前記封止材（３）が該スペーサによっ
    て基板（９’）と金属板（１’）の間に形成された間隙
    内に延びていることを特徴とする請求項１または請求項
    ２に記載の電子回路デバイス。
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