JP3813775B2 - マルチチップモジュール - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、ICチップ、抵抗素子、あるいはコンデンサ素子などの複数の電気部品が一纏めに樹脂パッケージされた構造を有するマルチチップモジュールに関する。本明細書でいう電気部品には、ICチップやその他の半導体チップなどの各種の電子部品も含まれる。
【0002】
【従来の技術】
従来の伝統的なマルチチップモジュールの構成を図7に示す。このマルチチップモジュールは、たとえばエポキシ樹脂製の基板90上に半導体チップなどの複数の電気部品91を搭載し、かつそれら複数の電気部品91の各端子と基板90上の配線パターン92とを複数のワイヤWによって電気的に接続した構成を有している。配線パターン92には、金属製の端子93がハンダ付けされている。各電気部品91、各ワイヤWおよびそれらのボンディング部分は、いわゆる粉末塗装の手法により樹脂被覆されており(図示略)、それらの部分の絶縁および保護が図られている。ところが、このようなマルチチップモジュールにおいては、金属箔を用いて基板90上に配線パターン92を形成する作業や、複数の端子93のそれぞれを配線パターン92に導通させつつ基板90に取り付ける必要があり、その製造作業は煩雑である。
【0003】
そこで、従来においては、そのようなことを改善するためのものとして、実開平5−15449号公報や特開平5−29539号公報に記載のマルチチップモジュールがある。これらの公報に所載のマルチチップモジュールは、リードフレームを用いて製造されたものであり、たとえば本願の図8に示すように、リードフレーム94の複数のダイパッド95上に複数の電気部品91を搭載してから、これら複数の電気部品91の各端子とリードフレーム94の複数のリード端子96とをワイヤWを用いて電気的に接続し、その後樹脂封止作業やリード端子96についてのフォーミング加工を施すことにより製造されるものである。複数のリード端子96は、複数の電気部品91の各端子に対応して設けられている。このような工程により製造されるマルチチップモジュールの最終的な構造は、たとえば図9に示すように、複数のリード端子96どうしが互いに切り離された絶縁状態となる。複数の電気部品91、ワイヤWおよびそれらのボンディング部分は、樹脂パッケージ97によって封止されており、この樹脂パッケージ97の外部には、各リード端子96の一部分が突出している。このような構成によれば、先の図7に示したタイプのものよりも製造が容易となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のマルチチップモジュールは、基本的には、複数の電気部品91の各端子に対して、樹脂パッケージ97の外部から電気的な接続を図ることができるように、上記各端子に対応する複数のリード端子96を備えたものに過ぎない。すなわち、従来のマルチチップモジュールは、所定の電気回路を構成するための複数の電気部品91どうしを一括して樹脂封止してはいるものの、それら複数の電気部品91どうしを直接電気的に接続するものではなかった。このため、従来においては、所望の電気回路を構成するのに必要な種類および個数の電気部品をマルチチップモジュールに組み込んだとしても、マルチチップモジュールのみではこれら複数の電気部品どうしが相互に電気的に接続された所望の電気回路を完成させることはできず、この点において不便を生じていた。
【0005】
より具体的には、従来において、たとえば2つの電気部品91(91a,91b)の端子98a,98bどうしを電気的に接続するには、マルチチップモジュールの実装対象となるマザーボードに形成された配線パターン(図示略)を利用することによって、それら2つの端子98a,98bに導通した一対のリード端子96(96a,96b)どうしを電気的に接続しなければならない。このように、従来においては、マルチチップモジュールを利用して所望の電気回路を完成させるためには、マルチチップモジュールを所定の配線パターンが形成された他の部材と組み合わせて用いる必要が生じたり、あるいはそのための他の部材の配線パターンが複雑なものになってしまい、これが不便となっていたのである。
【0006】
本願発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、マルチチップモジュールを用いて所望の電気回路を構成する場合に、これを補助するための配線パターンを形成した部材を別途用いる必要性を無くし、あるいはその部材の配線パターンの単純化を図ることができるようにして、マルチチップモジュールの使い勝手を良好にすることをその課題としている。
【0007】
【発明の開示】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【0008】
本願発明によって提供されるマルチチップモジュールは、複数の電気部品と、これら複数の電気部品が搭載された複数のダイパッドおよび上記複数の電気部品と電気的に接続された複数の端子を有するフレームと、上記各端子の一部を外部に露出させるようにして上記複数の電気部品および上記フレームの他の部分を封止する樹脂パッケージと、を具備しているマルチチップモジュールであって、上記複数の電気部品どうしは、上記フレームを介して互いに電気的に接続されている一方、上記フレームには、上記各ダイパッドおよび上記各端子とは分離して形成され、かつ上記複数の電気部品どうしを電気的に接続する少なくとも1以上の補助部が具備されているとともに、上記ダイパッドは、一方側に延び、かつそれぞれが上記樹脂パッケージの一方側の側縁部に至って終わる複数の突起を有していることを特徴としている。
【0009】
本願発明においては、上記複数の電気部品は、それらの端子が互いに共通する1つのダイパッドに導通するようにしてそのダイパッド上に搭載されていることにより、そのダイパッドを介して互いに電気的に接続されている構成とすることもできる。さらに、本願発明においては、上記複数の電気部品のいずれかは、両端に一対の端子を有するチップ状であり、かつこの電気部品は、それら一対の端子が2つのダイパッドにそれぞれ導通接続されるように上記2つのダイパッドに跨がって搭載されている構成とすることもできる。
【0010】
本願発明に係るマルチチップモジュールにおいては、複数の電気部品どうしが樹脂パッケージ内において互いに電気的に接続された構成とされているために、それら複数の電気部品によって所望の機能を発揮する電気回路を完成させたり、あるいはそれに近い回路をつくることが可能となる。したがって、従来とは異なり、マルチチップモジュールを用いる際にその内部に内蔵された複数の電気部品どうしを電気的に接続させるための配線パターンを備えた部材を別途用いる必要を無くしたり、あるいはその部材の配線パターンの単純化を図ることが可能となり、使用に際して便利となる。本願発明においては、たとえば上記複数の電気部品および上記フレームが、充電可能なバッテリの保護を図るための保護回路とされた構成とすることが可能であり、この保護回路を1つのマルチチップモジュールのみによって適切に構成することができるのである。
【0011】
本願発明のその他の特徴および利点については、以下に行う発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【0013】
図1〜図3は、本願発明に係るマルチチップモジュールの一例を示している。本実施形態のマルチチップモジュールAは、たとえば携帯電話機用の充電可能なバッテリを保護するための保護回路を構成するモジュールとして作製されたものであり、フレーム1と、樹脂パッケージ2と、この樹脂パッケージ2によって封止された後述する複数の電気部品とを具備して構成されている。
【0014】
フレーム1は、たとえば銅などの金属製であり、後述するように長尺状に形成された製造用フレームをカットすることにより構成されたものである。図3によく表れているように、このフレーム1は、第1ないし第4のダイパッド10a〜10d、第1ないし第3の端子11a〜11c、および第1および第2の補助部12a,12bを具備している。これらは、いずれも互いに分離している。
【0015】
複数の電気部品としては、チップ状のものが用いられおり、2つの電界効果トランジスタFET1,FET2、2つの抵抗素子R1,R2、コンデンサ素子C1、およびICチップ3がある。2つの電界効果トランジスタFET1,FET2は、第1のダイパッド10a上に搭載されている。抵抗素子R1は、第4のダイパッド10dと第3の端子11cとに跨がるようにしてこれらの上に搭載されている。抵抗素子R2は、第1の補助部12aを跨ぐようにして第1および第2のダイパッド10a,10b上に搭載されている。コンデンサ素子C1は、第3および第4のダイパッド10c,10dに跨がるようにしてこれらの上に搭載されている。ICチップ3は、第3のダイパッド10c上に搭載されている。
【0016】
上記した複数の電気部品は、複数本のワイヤWや第1および第2の補助部12a,12bを介して電気的に接続されている。また、それら複数の電気部品がボンディングされる箇所の工夫によっても、それら複数の電気部品どうしの電気的な接続も図られている。より具体的には、電界効果トランジスタFET1,FET2については、それらの下面に設けられている各端子(図示略)が第1のダイパッド10aに導通している。電界効果トランジスタFET1の上面の端子は、複数本のワイヤWを介して第1の端子11aと第2の補助部12bとに接続されている。電界効果トランジスタFET2の上面の端子は、複数本のワイヤWを介して第2の端子11bと第1の補助部10aとに接続されている。第2の端子11bと第1の補助部12aとは、ワイヤWを介して互いに接続されている。抵抗素子R2は、その長手方向両端の下面に一対の端子(図示略)を有しており、これら一対の端子が第1および第2のダイパッド10a,10bにそれぞれ導通している。このような構成によれば、抵抗素子R2自体が2つのダイパッド10a,10bどうしを電気的に接続することとなる。ICチップ3の上面の複数のパッドは、複数本のワイヤWを介して第1および第2の補助部12a,12bと第2ないし第4のダイパッド10b〜10dとにそれぞれ接続されている。コンデンサ素子C1は、その長手方向両端の下面に一対の端子(図示略)を有しており、これら一対の端子は第3および第4のダイパッド10c,10dに導通している。抵抗素子R1も、その長手方向両端の下面に一対の端子(図示略)を有しており、これら一対の端子は、第4のダイパッド10dと第3の端子11cとにそれぞれ導通接続されている。このような各部の電気的な接続により構成される保護回路の内容については、後述する。
【0017】
樹脂パッケージ2は、たとえばエポキシ樹脂からなり、上記した複数の電気部品、複数のワイヤWおよびフレーム1を封止している。ただし、第1および第2の端子11a,11bのそれぞれの1箇所、および第3の端子11cの2箇所は、樹脂パッケージ2の外部に露出している(図3においては樹脂パッケージ2を仮想線で示している)。第1および第3の端子11a,11cのそれぞれの外端部(露出部分)14a,14bは、充電可能なバッテリの一対の電極に導通させるための負極および正極としてのバッテリ接続用の一対の電極である。これに対し、第2および第3の端子11b,11cのそれぞれの外端部15a,15bは、充電用の電流をこのマルチチップモジュールAに対して供給してくる充電器を接続するための負極および正極としての充電用の一対の電極である。
【0018】
図4は、このマルチチップモジュールAに構成されているバッテリ保護用の保護回路と等価の電気回路の構成を示している。ICチップ3の複数の端子としては、バッテリ接続用の一対の電極14a,14bに接続された端子Vcc,Vss、電界効果トランジスタFET1,FET2にそれぞれ接続された端子DO,CO、および抵抗素子R2に接続された端子CMを有している。電界効果トランジスタFET1,FET2は、逆電流防止用ダイオードを内蔵したものである。図4に示す保護回路においては、一対の電極14a,14bに接続したバッテリBの電圧値が一定のレベルになると、一対の電極15a,15bと電極14a,14bとの間に電流が流れないようにし、いわゆる過充電を防止できるようになっている。また、一対の電極15a,15bに対して正極と負極とが誤って充電器が接続されたときには、その電流がそのまま一対の電極14a,14bに流れ込まないようにする機能をも有している。抵抗R2は、一対の電極15a,15bに充電器が逆接続された場合にICチップ3を保護する役割を果たす。なお、このマルチチップモジュールAに造り込まれる保護回路としては、図4に示すように、ヒューズや抵抗Rを具備した構成とすることが好ましい。ヒューズは外部からバッテリBに向けて過大な電流が供給されることを防止する。抵抗Rは、ICチップ3の端子COが開放されたときに電界効果トランジスタFET2をオフするプルダウン抵抗であり、充電器が逆接続されたときにICチップ3を保護する役割を果たす。
【0019】
上記構成のマルチチップモジュールAを製造するには、まず図5に示すように、所定の構造を有する製造用フレーム1A上に、上述した複数の電気部品FET1,FET2,R1,R2,C1,3を搭載し、複数のワイヤWのボンディング作業を行う。製造用フレーム1Aは、従来のリードフレームと同様に、たとえば銅などの薄肉金属板を打ち抜き加工することによって形成されたものであり、同図の左右方向に長尺状である。また、その両側縁部のサイドバンド部19a,19bには、複数の送り穴18が一定間隔で設けられている。この製造用フレーム1Aにおいては、図3を参照して説明したフレーム1の第1ないし第4のダイパッド10a〜10d、第1ないし第3の端子11a〜11c、および第1および第2の補助部12a,12bの原型となる部分が形成されており、またそれら各部を分離させるためのスリット17a〜17cも設けられている。製造用フレーム1Aには、それらスリット17a〜17cとは異なる適当な形状およびサイズを有する穴も適宜設けられている。図5の符号Sで示す領域の構成は、製造用フレーム1Aの長手方向に連続して繰り返している。
【0020】
上記した製造用フレーム1Aへの複数の電子部品の搭載作業やワイヤWのボンディング作業が終了した後には、図6に示すように、樹脂パッケージ2を形成する。この樹脂パッケージ2の形成は、たとえばトランスファモールド法を用いて行う。樹脂パッケージ2の形成が終了すると、その後はその樹脂パッケージ2の周囲に沿って製造用フレーム1Aをカットする。ただし、樹脂パッケージ2の外部に電極14a,14b,15a,15bを突出させておく必要があるため、それらの部分については、たとえば図6の仮想線N1〜N4で示す箇所に沿って製造用フレーム1Aをカットする。このカッティング作業により、第1ないし第4のダイパッド10a〜10d、第1ないし第3の端子11a〜11c、および第1および第2の補助部12a,12bを完全に分離させたかたちに形成することができる。このような一連の工程によれば、上述した構成のマルチチップモジュールAが製造される。むろん、必要に応じて、電極14a,14b,15a,15bに曲げ加工を施してもかまわない。
【0021】
このマルチチップモジュールAの使用に際しては、一対の電極14a,14bをバッテリBの電極に接触させて導通させておき、充電器の電極に対しては一対の電極15a,15bを接触させればよい。図4を参照して説明したとおり、このマルチチップモジュールAはそれ自体で所定の機能を発揮するバッテリ用の保護回路を構成しているために、このマルチチップモジュールAとは別の部材を別途用いるようなことなく、このマルチチップモジュールを単独で使用するだけで、バッテリBを充電するときの保護機能を得ることができる。
【0022】
一方、このマルチチップモジュールAは、図5および図6を参照して説明したとおり、従来のリードフレームを用いて製造されていたマルチチップモジュールを製造するのと同様な工程によって簡易に製造することができる。リードフレームを利用した半導体装置の製造自体は従来よりなされているため、そのための設備をもつメーカであれば、上記したマルチチップモジュールAを充分に低価に製造することができるのである。
【0023】
本願発明に係るマルチチップモジュールの具体的な構成は、上述の実施形態に限定されず、種々に設計変更自在である。
【0024】
上述の実施形態においては、充電用のバッテリの保護回路を構成するものを一例として説明したが、本願発明はこれに限定されず、種々の電気回路に構成することが可能である。したがって、マルチチップモジュールに組み込まれる電気部品の具体的な種類や数もとくに限定されるものではない。
【0025】
また、本願発明においては、樹脂パッケージによって封止されている複数の電気部品の全てが互いに電気的に接続されている必要もない。本願発明においては、複数の電気部品のうち、一部の電気部品が他の電気部品と接続されていない構成とされていてもかまわない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明に係るマルチチップモジュールの一例を示す斜視図である。
【図2】図1のII−II断面図である。
【図3】図1に示すマルチチップモジュールの透視平面図である。
【図4】マルチチップモジュールに造り込まれた電気回路と等価の電気回路の一例を示す説明図である。
【図5】マルチチップモジュールの製造工程の一例を示す要部平面図である。
【図6】マルチチップモジュールの製造工程の一例を示す要部平面図である。
【図7】従来のマルチチップモジュールの一例を示す斜視図である。
【図8】従来のマルチチップモジュールの他の例を示す斜視図である。
【図9】従来のマルチチップモジュールの要部を示す平面図である。
【符号の説明】
A マルチチップモジュール
FET1,FET2 電界効果トランジスタ(電気部品)
R1,R2 抵抗素子(電気部品)
C1 コンデンサ素子(電気部品)
1 フレーム
2 樹脂パッケージ
3 ICチップ(電気部品)
10a〜10d ダイパッド
11a〜11c 端子
12 補助部

Claims (4)

  1. 複数の電気部品と、これら複数の電気部品が搭載された複数のダイパッドおよび上記複数の電気部品と電気的に接続された複数の端子を有するフレームと、上記各端子の一部を外部に露出させるようにして上記複数の電気部品および上記フレームの他の部分を封止する樹脂パッケージと、を具備しているマルチチップモジュールであって、
    上記複数の電気部品どうしは、上記フレームを介して互いに電気的に接続されている一方、
    上記フレームには、上記各ダイパッドおよび上記各端子とは分離して形成され、かつ上記複数の電気部品どうしを電気的に接続する少なくとも1以上の補助部が具備されているとともに、
    上記ダイパッドは、一方側に延び、かつそれぞれが上記樹脂パッケージの一方側の側縁部に至って終わる複数の突起を有していることを特徴とする、マルチチップモジュール。
  2. 上記複数の電気部品は、それらの端子が互いに共通する1つのダイパッドに導通するようにしてそのダイパッド上に搭載されていることにより、そのダイパッドを介して互いに電気的に接続されている、請求項に記載のマルチチップモジュール。
  3. 上記複数の電気部品のいずれかは、両端に一対の端子を有するチップ状であり、かつこの電気部品は、それら一対の端子が2つのダイパッドにそれぞれ導通接続されるように上記2つのダイパッドに跨がって搭載されている、請求項に記載のマルチチップモジュール。
  4. 上記複数の電気部品および上記フレームは、充電可能なバッテリの保護を図るための保護回路を構成している、請求項1ないしのいずれかに記載のマルチチップモジュール。
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