JP4100332B2 - 電子装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ヒートシンクやリードフレームの上にパワー素子、制御素子や受動素子などの複数個の電子素子を搭載してなる電子装置、および、そのような電子装置の製造方法に関する。

この種の電子装置においては、従来より一般に、ヒートシンクやリードフレームのアイランドおよびリード部の上にパワー素子、制御素子や受動素子などの複数個の電子素子を搭載しているが、これらの複数個の電子素子は、互いに平面的に配置されている（たとえば、特許文献１参照）。

そのため、従来の電子装置においては、複数個の電子素子の配置スペースを確保する必要があることから、ヒートシンクやリードフレームの平面方向への体格が大きくなるという問題があった。

このような問題に対して、従来より、１枚の放熱板（ヒートシンク）の両面にそれぞれ電子素子が搭載された構成を採用した電子装置が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
実開平６−２１２４４号公報 特開平５−２５１６３２号公報

しかしながら、上記特許文献２に記載されている電子装置においては、１枚の放熱板（ヒートシンク）の両面に電子素子を搭載しているため、これを樹脂でモールドする場合に、電子素子の直下にて放熱面を露出させることができず、放熱性を向上させることは困難である。

また、電子素子の裏面同士が放熱板を介して向き合っている構成であるため、放熱板の一面側の電子素子と他面側の電子素子とを直接ボンディングワイヤによって接続することはできず、構成が複雑化する。特に、このことは、一面側がパワー素子、他面側が制御素子である場合に問題となる。

そこで、本発明は上記問題に鑑み、ヒートシンクやリードフレームに複数個の電子素子を搭載してなる電子装置において、適切に小型化を実現できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、ヒートシンク（１０）と、ヒートシンク（１０）の一面（１１）上に搭載された第１の電子素子（２０）と、ヒートシンク（１０）の一面（１１）上に当該一面（１１）とは離間して重なった状態で配置されたリードフレーム（３０）と、リードフレーム（３０）のうちヒートシンク（１０）の一面（１１）と重なっている部位の上面（３１）に搭載された第２の電子素子（４０、４１）と、第１の電子素子（２０）および第２の電子素子（４０、４１）を電気的に接続するための電気接続部（５０、７０、１１０）と、を備えることを特徴としている。

それによれば、ヒートシンク（１０）の上にリードフレーム（３０）が積層された構成となり、ヒートシンク（１０）および当該積層されたリードフレーム（３０）の上にそれぞれ電子素子（２０、４０、４１）を搭載することができる。

つまり、本発明によれば、ヒートシンク（１０）上の空間を有効活用することによって、ヒートシンク（１０）やリードフレーム（３０）の平面方向への体格を小さくすることが可能となっている。

よって、本発明によれば、ヒートシンク（１０）やリードフレーム（３０）に複数個の電子素子（２０、４０、４１）を搭載してなる電子装置において、適切に小型化を実現することができる。

さらに、本発明の電子装置では、ヒートシンク（１０）の大きさを、実質的に、電子装置の平面方向の大きさと同程度まで大きくすることができるため、放熱性の向上の点で好ましい。

請求項２、１４に記載の発明では、請求項１、１３に記載の電子装置において、ヒートシンク（１０）の他面（１２）およびリードフレーム（３０）のうちヒートシンク（１０）の一面（１１）と重なっていない部位が露出した状態で、ヒートシンク（１０）、リードフレーム（３０）、第１の電子素子（２０）、第２の電子素子（４０、４１）および電気接続部（５０、７０、１１０）が、封止樹脂（６０）にて包み込まれるようにモールドされていることを特徴としている。

本発明によれば、請求項１、１３に記載の電子装置を用いて樹脂封止型の電子装置が提供される。そして、この樹脂封止型の電子装置においては、封止樹脂（６０）から露出するリードフレーム（３０）の部分にて、外部との接続が可能となる。

また、本発明によれば、封止樹脂（６０）からは、ヒートシンク（１０）の他面（１２）側が露出しているので、ヒートシンク（１０）を介した放熱性を十分に確保することができる。

請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の電子装置において、第１の電子素子はパワー素子（２０）であり、第２の電子素子は制御素子（４０）または受動素子（４１）であることを特徴としている。

このようにすることにより、制御素子（４０）や受動素子（４１）に比べて比較的発熱量の大きいパワー素子（２０）については、より放熱性に優れたヒートシンク（１０）を介した放熱経路を設定することができるため、好ましい。

また、請求項１に記載の発明では、リードフレーム（３０）のうちヒートシンク（１０）の一面（１１）と重なっている部位は、第１の電子素子（２０）の直上にまで配置されていることを特徴としている。

このように、リードフレーム（３０）のうちヒートシンク（１０）の一面（１１）と重なっている部位を、第１の電子素子（２０）の直上にまで配置すれば、スペースのさらなる有効活用が図れ、小型化のためには好ましい。

請求項４に記載の発明では、請求項１〜請求項３に記載の電子装置において、電気接続部は、ボンディングワイヤ（５０）であることを特徴としている。

請求項５に記載の発明では、請求項３に記載の電子装置において、第１の電子素子（２０）の直上において、リードフレーム（３０）と第１の電子素子（２０）とは電気的および熱的に接続されており、このリードフレーム（３０）と第１の電子素子（２０）との接続部（７０）が電気接続部を形成していることを特徴としている。

それによれば、第１の電子素子（２０）とリードフレーム（３０）上の第２の電子素子（４０、４１）とは、リードフレーム（３０）および電気接続部（７０）を介して電気的に接続される。

また、本発明によれば、第１の電子素子（２０）とリードフレーム（３０）とが熱的にも接続されているため、第１の電子素子（２０）については、ヒートシンク（１０）だけでなく、第１の電子素子（２０）の上面からリードフレーム（３０）を介した放熱も可能となっている。

請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の電子装置において、リードフレーム（３０）と第１の電子素子（２０）とは、導電性接合部材（７０）を介して接続されることにより、この導電性接合部材（７０）によって電気接続部が構成されており、この導電性接合部材（７０）による接続部を介して、リードフレーム（３０）はヒートシンク（１０）に支持されていることを特徴としている。

ここで、導電性接合部材（７０）とは、具体的には、はんだや導電性接着剤などであり、導電性接合部材（７０）を介して第１の電子素子（２０）とリードフレーム（３０）とを電気的および熱的に接続することができる。

そして、導電性接合部材（７０）によれば、第１の電子素子（２０）とリードフレーム（３０）とは機械的にも接続されるので、リードフレーム（３０）は第１の電子素子（２０）を介してヒートシンク（１０）に支持された形となる。

そのため、本発明によれば、この第１の電子素子（２０）との接続部以外の部位において、リードフレーム（３０）を、かしめ等によりヒートシンク（１０）に固定することが不要になる。

請求項７に記載の発明では、請求項５または請求項６に記載の電子装置において、リードフレーム（３０）のうち第１の電子素子（２０）と電気的および熱的に接続されている部位の表面には、第１の電子素子（２０）が入り込むことが可能な凹部（３２）が形成されていることを特徴としている。

それによれば、リードフレーム（３０）と第１の電子素子（２０）との接続部におけるリードフレーム（３０）を薄くすることができる。

そのため、ヒートシンク（１０）とリードフレーム（３０）との近接化を図ることができ、リードフレーム（３０）からヒートシンク（１０）への熱伝達性が向上し、放熱性向上の点から好ましい。

請求項８に記載の発明では、請求項１〜請求項７に記載の電子装置において、リードフレーム（３０）のうちヒートシンク（１０）の一面（１１）と重なっている部位とヒートシンク（１０）の一面（１１）との間には、電気的な絶縁性を有する絶縁シート（８０）が介在していることを特徴としている。

それによれば、ヒートシンク（１０）とその上に位置するリードフレーム（３０）との間の電気絶縁性を向上させることができ、好ましい。

請求項９に記載の発明では、請求項８に記載の電子装置において、ヒートシンク（１０）の一面（１１）のうち第１の電子素子（２０）が搭載される部位には、凹部（１０ｂ）が形成されており、この凹部（１０ｂ）内に第１の電子素子（２０）が収納されていることを特徴としている。

それによれば、凹部（１０ｂ）の深さの分、第１の電子素子（２０）はヒートシンク（１０）の一面（１１）から引っ込んだ形となるから、その分、絶縁シート（８０）の厚さが低減される。特に、電気接続部をボンディングワイヤとした場合には、ボンディングを容易に行うことができ、好ましい。

請求項１０に記載の発明では、請求項９に記載の電子装置において、ヒートシンク（１０）の一面（１１）に形成された凹部（１０ｂ）の深さは、第１の電子素子（２０）の厚さよりも大きいことを特徴としている。

このようにすれば、上記請求項１０に記載の発明の効果が、より確実に発揮され、好ましい。

請求項１１に記載の発明では、請求項１〜請求項１０に記載の電子装置において、リードフレーム（３０）のうちヒートシンク（１０）の一面（１１）と重なっている部位とヒートシンク（１０）の一面（１１）との間には、放熱性を有する部材（９０）が介在していることを特徴としている。

それによれば、リードフレーム（３０）とヒートシンク（１０）との間の熱伝達性が向上し、より放熱性の向上を図ることができるため、好ましい。

請求項１２に記載の発明では、ヒートシンク（１０）と、ヒートシンク（１０）の一面（１１）上に搭載された第１の電子素子（２０）と、ヒートシンク（１０）の一面（１１）上に当該一面（１１）とは離間して重なった状態で配置されたリードフレーム（３０）と、リードフレーム（３０）のうちヒートシンク（１０）の一面（１１）と重なっている部位の上面（３１）に搭載された第２の電子素子（４０、４１）と、第１の電子素子（２０）および第２の電子素子（４０、４１）を電気的に接続するための電気接続部（５０、７０、１１０）と、を備え、ヒートシンク（１０）の他面（１２）およびリードフレーム（３０）のうちヒートシンク（１０）の一面（１１）と重なっていない部位が露出した状態で、ヒートシンク（１０）、リードフレーム（３０）、第１の電子素子（２０）、第２の電子素子（４０、４１）および電気接続部（５０、７０、１１０）が、封止樹脂（６０）にて包み込まれるようにモールドされており、リードフレーム（３０）は、その一部がディプレス部（３３）となっており、このディプレス部（３３）が、封止樹脂（６０）のうちヒートシンク（１０）の他面（１２）が露出する面に露出していることを特徴としている。

それによれば、リードフレーム（３０）からディプレス部（３３）を介して放熱させることができるため、より放熱性を向上させることができ、好ましい。

請求項１３に記載の発明では、 ヒートシンク（１０）と、ヒートシンク（１０）の一面（１１）上に搭載された第１の電子素子（２０）と、ヒートシンク（１０）の一面（１１）上に当該一面（１１）とは離間して重なった状態で配置されたリードフレーム（３０）と、リードフレーム（３０）のうちヒートシンク（１０）の一面（１１）と重なっている部位の上面（３１）に搭載された第２の電子素子（４０、４１）と、第１の電子素子（２０）および第２の電子素子（４０、４１）を電気的に接続するための電気接続部（５０、７０、１１０）と、を備え、第２の電子素子（４０、４１）は、さらに、リードフレーム（３０）のうちヒートシンク（１０）の一面（１１）と重なっている部位の上面（３１）とは反対側の下面（３１ａ）にも搭載されていることを特徴としている。

それによれば、より高密度の実装が可能となる。

また、請求項１５に記載の発明は、電子装置の製造方法に関するものであり、次のような工程を有するものである。

・リードフレーム（３０）の一面側に第１の電子素子（２０）を搭載して電気的に接続するとともに、他面（３１ａ）側に第２の電子素子（４０、４１）を搭載して電気的に接続する工程。

・その後、ヒートシンク（１０）の一面（１１）上に、リードフレーム（３０）の他面（３１ａ）側が対向するようにリードフレーム（３０）を離間して重ねた状態で、ヒートシンク（１０）に対して第１の電子素子（２０）を搭載して接続する工程。

・しかる後、ヒートシンク（１０）の他面（１２）およびリードフレーム（３０）のうちヒートシンク（１０）の一面（１１）と重なっていない部位を露出させた状態で、ヒートシンク（１０）、リードフレーム（３０）、第１の電子素子（２０）および第２の電子素子（４０、４１）を、封止樹脂（６０）にて包み込むようにモールドする工程。

本発明の製造方法は、これらの工程を備えることを特徴としており、それによれば、請求項２に記載の発明と請求項５に記載の発明とを組み合わせてなる電子装置を適切に製造することの可能な電子装置の製造方法を提供することができる。

なお、上記各手段でいう上下の関係は、天地方向に限定されるものではなく、後述する実施形態の図面における上下方向に基づくものである。

また、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る電子装置Ｓ１の概略断面図であり、図２は、この電子装置Ｓ１を図１中の上方から見たときの平面構成を示す図である。なお、図２では、封止樹脂６０を透過してみたときの封止樹脂６０の内部に位置する各部の構成を表している。

また、図２では、封止樹脂６０の外側に位置するリードフレーム３０において、カットを行う前の状態が示されており、最終的には、図２中の破線で示されるラインに沿ってリードフレーム３０はカットされる。

限定するものではないが、この電子装置Ｓ１は、たとえばモータを駆動するための電子装置等として適用することができる。

この電子装置Ｓ１において、ヒートシンク１０は、銅（Ｃｕ）やモリブデン（Ｍｏ）等の放熱性に優れた金属等の材料からなるものである。本実施形態では、ヒートシンク１０は板状をなすものであり、図に示される例では、略矩形板状のヒートシンク１０としている。

このヒートシンク１０の一面１１の上には、第１の電子素子としてのパワー素子２０が搭載されている。

このパワー素子２０は、たとえば、はんだや導電性接着剤などの導電性接合部材からなる接合材料２１を介して、ヒートシンク１０の一面１１に固定されている。ここで、パワー素子２０としては、たとえばＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）やＭＯＳトランジスタ等が挙げられる。

また、ヒートシンク１０の一面１１上には、リードフレーム３０が、ヒートシンク１０の一面１１とは離間して重なった状態で配置されている。つまり、本実施形態では、板状のヒートシンク１０の厚さ方向において、ヒートシンク１０の上にリードフレーム３０が積層された構成となっている。

特に、本実施形態では、図１、図２に示されるように、リードフレーム３０のうちヒートシンク１０の一面１１と重なっている部位は、第１の電子素子であるパワー素子２０の直上にまで配置されている。

また、このリードフレーム３０は、銅や４２アロイ等の導電性に優れた板材を、所定形状、たとえば図２に示されるような平面パターンの形状にエッチングする等により、作製されたものである。

また、上述したが、図２では、封止樹脂６０の外側に位置するリードフレーム３０において、カットを行う前の状態が示されている。そして、リードフレーム３０は、製造段階では、ヒートシンク１０に対してかしめや接着等によって一体に固定され、封止樹脂６０でモールドされた後、図２中の破線で示されるラインに沿ってカットされる。

本例では、製造段階において、リードフレーム３０とヒートシンク１０とは、かしめ部１０ａによって固定される。このかしめ部１０ａは、ヒートシンク１０の一面１１から突出する突起を、リードフレーム３０に形成された孔に通した後、当該突起の先端をかしめて潰すことにより、かしめ固定を行っているものである。

ここで、このリードフレーム３０のうちヒートシンク１０の一面１１と重なっている部位の上面３１には、第２の電子素子としての制御素子４０および受動素子４１が搭載されている。

これら制御素子４０および受動素子４１は、たとえば、はんだや導電性接着剤などの導電性接合部材からなる接合材料４２を介して、リードフレーム３０の上面３１に固定されている。

ここで、制御素子４０としては、たとえばトランジスタ素子、受動素子４１としては、たとえばコンデンサや抵抗等の素子が挙げられる。

また、図１、図２に示されるように、パワー素子２０と制御素子４０との間、パワー素子２０と受動素子４１が搭載されているリードフレーム３０の上面３１との間、制御素子４０とその周囲のリードフレーム３０の上面３１との間は、それぞれ、ボンディングワイヤ５０により、結線され電気的に接続されている。

図１、図２に示される例では、パワー素子２０と受動素子４１が搭載されているリードフレーム３０の上面３１との間を結線するボンディングワイヤ５０は、たとえばＡｌ（アルミニウム）の太線ワイヤを用い、その他のボンディングワイヤ５０は、たとえばＡｕ（金）の細線ワイヤを用いる。

このように、ボンディングワイヤ５０を介して、パワー素子２０、制御素子４０および受動素子４１が互いに電気的に接続されている。つまり、ボンディングワイヤ５０は、第１の電子素子２０および第２の電子素子４０、４１を電気的に接続するための電気接続部５０として構成されている。

そして、図１、図２に示されるように、ヒートシンク１０、リードフレーム３０、パワー素子２０、制御素子４０、受動素子４１およびボンディングワイヤ５０が、封止樹脂６０にて包み込まれるようにモールドされている。

ここで、図１、図２に示されるように、ヒートシンク１０の他面１２と、リードフレーム３０のうちヒートシンク１０の一面１１と重なっていない部位すなわちアウターリードとは、封止樹脂６０から露出した状態となっている。

この封止樹脂６０は、一般的なモールド材料、たとえばエポキシ樹脂等を採用することができ、トランスファモールド法により成型できるものである。

次に、本実施形態の電子装置Ｓ１の製造方法について説明する。

まず、ヒートシンク１０の一面１１上に第１の電子素子であるパワー素子２０を、接合材料２１を介して搭載する。また、リードフレーム３０の上面３１上に第２の電子素子である制御素子４０および受動素子４１を接合材料４２を介して搭載する。これが電子素子搭載工程である。

その後、ヒートシンク１０の一面１１上にリードフレーム３０を、ヒートシンク１０の一面１１とは離間して重ねた状態で、ヒートシンク１０とリードフレーム３０とをかしめもしくは接着により一体化する。本例では、かしめ固定している。これが、ヒートシンク−リードフレーム一体化工程である。

次に、ワイヤボンディングを行うことにより、図１、図２に示されるように、ボンディングワイヤ５０を形成し、第１の電子素子２０および第２の電子素子４０、４１を互いに電気的に接続する。これが、電子素子接続工程である。

しかる後、このものを、樹脂成型用の金型に投入し、トランスファモールド法による樹脂成形を行うことにより、封止樹脂６０を形成する。これが、封止樹脂モールド工程である。

すなわち、この工程では、ヒートシンク１０の他面１２およびリードフレーム３０のうちヒートシンク１０の一面１１と重なっていない部位を露出させた状態で、ヒートシンク１０、リードフレーム３０、両電子素子２０、４０、４１およびボンディングワイヤ５０を、封止樹脂６０にて包み込むようにモールドする。

その後は、封止樹脂６０から突出するリードフレーム３０の部分をカットしたり、リフォーミングしたりする等の工程を行い、上記電子装置Ｓ１ができあがる。

以上のように、本実施形態の電子装置Ｓ１によれば、ヒートシンク１０と、ヒートシンク１０の一面１１上に搭載された第１の電子素子２０と、ヒートシンク１０の一面１１上に当該一面１１とは離間して重なった状態で配置されたリードフレーム３０と、リードフレーム３０のうちヒートシンク１０の一面１１と重なっている部位の上面３１に搭載された第２の電子素子４０、４１と、両電子素子２０、４０、４１を電気的に接続するための電気接続部５０と、を備え、ヒートシンク１０の他面１２およびリードフレーム３０のうちヒートシンク１０の一面１１と重なっていない部位が露出した状態で、ヒートシンク１０、リードフレーム３０、両電子素子２０、４０、４１および電気接続部５０が、封止樹脂６０にて包み込まれるようにモールドされている電子装置Ｓ１が提供される。

それによれば、ヒートシンク１０の上にリードフレーム３０が積層された構成となり、ヒートシンク１０および当該積層されたリードフレーム３０の上にそれぞれ電子素子２０、４０、４１を搭載することができる。

つまり、本実施形態によれば、ヒートシンク１０上の空間を有効活用することによって、ヒートシンク１０やリードフレーム３０の平面方向への体格を小さくすることが可能となっている。

よって、本実施形態によれば、ヒートシンク１０やリードフレーム３０に複数個の電子素子２０、４０、４１を搭載してなる電子装置Ｓ１において、適切に小型化を実現することができる。

さらに、本実施形態では、ヒートシンク１０の大きさを、実質的に、電子装置Ｓ１の平面方向の大きさと同程度まで大きくすることができる。そのため、ヒートシンク１０の放熱性能が高まることから、放熱性の向上の点で好ましい。

また、本実施形態によれば、樹脂封止型の電子装置Ｓ１が提供されるが、この樹脂封止型の電子装置Ｓ１においては、封止樹脂６０から露出するリードフレーム３０の部分すなわちアウターリードにて、外部との接続が可能となる。

また、封止樹脂６０からは、ヒートシンク１０の他面１２側が露出しているので、ヒートシンク１０を介した放熱性を十分に確保することができる。

また、本実施形態では、ヒートシンク１０に搭載される第１の電子素子はパワー素子２０であり、リードフレーム３０に搭載される第２の電子素子は制御素子４０または受動素子４１である。

このようにすることにより、制御素子４０や受動素子４１に比べて比較的発熱量の大きいパワー素子２０については、ヒートシンク１０を介した放熱経路を、より放熱性に優れたものとして設定できるため、好ましい。

また、本実施形態では、リードフレーム３０のうちヒートシンク１０の一面１１と重なっている部位を、第１の電子素子であるパワー素子２０の直上にまで配置しているため、スペースのさらなる有効活用が図れ、小型化のためには好ましい。

また、本実施形態において、上述した製造方法によれば、次のような工程を有することを特徴とする電子装置の製造方法が提供される。

・ヒートシンク１０の一面１１上に第１の電子素子２０を搭載し、リードフレーム３０の一面３１上に第２の電子素子４０、４１を搭載する工程。

・その後、ヒートシンク１０の一面１１上にリードフレーム３０を当該一面１１とは離間して重ねた状態で、ヒートシンク１０とリードフレーム３０とをかしめもしくは接着により一体化するとともに、第１の電子素子２０および第２の電子素子４０、４１を電気的に接続する工程。

・しかる後、ヒートシンク１０の他面１２およびリードフレーム３０のうちヒートシンク１０の一面１１と重なっていない部位を露出させた状態で、ヒートシンク１０、リードフレーム３０、第１の電子素子２０、第２の電子素子４０、４１およびこれら両電子素子の電気接続部５０を、封止樹脂６０にて包み込むようにモールドする工程。

本実施形態の製造方法は、これらの工程を備えることを特徴としており、それによれば、上記樹脂封止型の電子装置Ｓ１を適切に製造することの可能な電子装置の製造方法を提供することができる。

（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態に係る電子装置Ｓ２の概略断面図である。図３に示されるように、リードフレーム３０のうちヒートシンク１０の一面１１と重なっている部位は、第１の電子素子であるパワー素子２０の直上にまで配置されている。

そして、本実施形態では、パワー素子２０の直上において、リードフレーム３０とパワー素子２０とは、導電性接合部材７０を介して電気的および熱的に接続されている。そして、このリードフレーム３０とパワー素子２０との接続部すなわち導電性接合部材７０が電気接続部を形成している。

また、本実施形態では、この導電性接合部材７０による接続部を介して、リードフレーム３０はヒートシンク１０に支持されている。

このような本実施形態の電子装置Ｓ２は、次のようにして製造することができる。まず、上記第１実施形態と同様に、電子素子搭載工程を行う。

次に、ヒートシンク１０とリードフレーム２０とを重ねて位置あわせを行い、パワー素子２０とリードフレーム３０とを導電性接合部材７０により接合する。ここで、導電性接合部材７０としては、はんだや導電性接着剤を用いることができる。

ここで、たとえば導電性接合部材７０として、はんだを採用した場合、図示しないが、パワー素子２０の直上に位置するリードフレーム３０の部分に孔を開けておき、この孔から、はんだを溶かしながら、溶けたはんだをその界面張力によってパワー素子２０とリードフレーム３０との間に侵入させることで、はんだの配設を行うことができる。

こうして、パワー素子２０とリードフレーム３０とを導電性接合部材７０により接合することにより、パワー素子２０とリードフレーム３０とは、電気的および熱的に接続される。

このように、ヒートシンク１０とリードフレーム３０とを導電性接合部材７０によって一体化した後、上記第１実施形態と同様に、封止樹脂モールド工程を行い、リードフレーム３０のカット、リフォーミング等を行うことにより、本実施形態の電子装置Ｓ２ができあがる。

また、本実施形態の電子装置Ｓ２は、次のような第２の製造方法によっても製造することができる。

まず、リードフレーム３０の上面３１上に第２の電子素子である制御素子４０および受動素子４１を接合材料４２を介して搭載し接続する。それとともに、リードフレーム３０の下面３１ａに、第１の電子素子であるパワー素子２０を導電性接合部材７０を介して搭載し接続する。

その後、ヒートシンク１０の一面１１上に、リードフレーム３０の他面３１ａ側が対向するようにリードフレーム３０を離間して重ね位置合わせした状態で、ヒートシンク１０に対してパワー素子２０を接合材料２１を介して搭載して接続する。

このように、ヒートシンク１０、リードフレーム３０、および各電子素子を一体化した後、上記第１実施形態と同様に、封止樹脂モールド工程を行い、リードフレーム３０のカット、リフォーミング等を行うことにより、本実施形態の電子装置Ｓ２ができあがる。

ところで、本実施形態では、パワー素子２０とリードフレーム３０上の制御素子４０および受動素子４１とは、リードフレーム３０および導電性接合部材７０を介して電気的に接続されるため、ボンディングワイヤ３０の本数を減らすことができる。

また、パワー素子２０とリードフレーム３０とは機械的にも接続されるので、リードフレーム３０はパワー素子２０を介してヒートシンク１０に支持された形となる。

そのため、本実施形態では、上記第１実施形態のように、ヒートシンク１０とリードフレーム３０とをかしめ等により固定する必要がなくなり、両者１０、３０の固定を簡単に行うことができる。

また、この導電性接合部材７０による接続部の形成に伴い、パワー素子２０とリードフレーム３０とが熱的にも接続されるため、パワー素子２０については、ヒートシンク１０だけでなく、パワー素子２０の上面からリードフレーム３０を介した放熱も実現可能となる。

（第３実施形態）
図４は、本発明の第３実施形態に係る電子装置Ｓ３の概略断面図である。

本実施形態は、上記第２実施形態において、導電性接合部材７０によるパワー素子２０とリードフレーム３０との接続部を変形したものであり、他の部分は同様としたものである。

図４に示されるように、本実施形態においても、リードフレーム３０のうちヒートシンク１０の一面１１と重なっている部位は、第１の電子素子であるパワー素子２０の直上にまで配置されている。そして、リードフレーム３０とパワー素子２０とは、導電性接合部材７０を介して電気的および熱的および機械的に接続されている。

ここにおいて、本実施形態独自の構成として、リードフレーム３０のうちパワー素子２０に接続されている部位の表面に、パワー素子２０が入り込むことが可能な凹部３２が形成されている。この凹部３２は、リードフレーム３０を形成する際に用いるエッチング方法と同様の方法によってハーフエッチングを行うことにより、容易に形成することができる。

そして、本実施形態によれば、凹部３２の形成によって、リードフレーム３０とパワー素子２０との接続部におけるリードフレーム３０を薄くすることができる。

そのため、ヒートシンク１０とリードフレーム３０とのさらなる近接化を図ることができ、リードフレーム３０からヒートシンク１０への熱伝達性が向上し、放熱性向上の点から好ましい。

（第４実施形態）
図５は、本発明の第４実施形態に係る電子装置Ｓ４の概略断面図である。

本実施形態は、上記第１実施形態において、リードフレーム３０のうちヒートシンク１０の一面１１と重なっている部位とヒートシンク１０の一面１１との間に、電気的な絶縁性を有する絶縁シート８０を介在させたところが相違するものであり、他の部分は同様としたものである。

この絶縁シート８０としては、電気的な絶縁性を有するものであればよいが、好ましくは、さらに耐熱性を有するシートであることが望ましい。そのような絶縁シート８０としては、たとえばポリイミド樹脂からなる粘着シート等を採用することができる。

そして、本実施形態によれば、ヒートシンク１０とその上に位置するリードフレーム３０との間の電気絶縁性を向上させることができ、好ましい。なお、本実施形態の電子装置Ｓ４は、ヒートシンク１０の上にリードフレーム３０を配置するときに、絶縁シート８０を介在させることで容易に作製することができる。

（第５実施形態）
図６は、本発明の第５実施形態に係る電子装置Ｓ５の概略断面図である。

本実施形態は、上記第４実施形態を変形したものであり、第４実施形態において、図６に示されるように、ヒートシンク１０の一面１１のうちパワー素子２０が搭載される部位に、凹部１０ｂを形成し、この凹部１０ｂ内にパワー素子２０を収納したところが相違するものであり、他の部分は同様としたものである。

このヒートシンク１０の一面１１に形成された凹部１０ｂは、いわゆるザグリと呼ばれるもので、切削やプレス加工等により形成することができる。

それによれば、この凹部１０ｂの深さの分、パワー素子２０はヒートシンク１０の一面１１から引っ込んだ形となるから、その分、絶縁シート８０の厚さが低減される。特に、パワー素子２０とリードフレーム３０との間で行うワイヤボンディングの際に、ボンディング面が安定するため好ましい。

また、このヒートシンク１０の一面１１に形成された凹部１０ｂの深さは、第１の電子素子であるパワー素子２０の厚さよりも大きいことが好ましい。それによれば、本実施形態の効果が、より確実に発揮され、好ましい。

（第６実施形態）
図７は、本発明の第６実施形態に係る電子装置Ｓ６の概略断面図である。

本実施形態は、上記第２実施形態において、リードフレーム３０のうちヒートシンク１０の一面１１と重なっている部位とヒートシンク１０の一面１１との間に、放熱性を有する部材９０を介在させたものであり、他の部分は同様としたものである。

この放熱性を有する部材９０としては、放熱性に優れ且つ電気的に絶縁性を有するものが好ましい。具体的には、シリコーン系樹脂からなる接着剤やゲル等を採用することができる。

本実施形態によれば、リードフレーム３０とヒートシンク１０との間の熱伝達性が向上し、より放熱性の向上を図ることができるため、好ましい。

なお、本実施形態のように、リードフレーム３０のうちヒートシンク１０の一面１１と重なっている部位とヒートシンク１０の一面１１との間に、放熱性を有する部材９０を介在させることは、上記第１実施形態の電子装置に対して行ってもよい。その場合も同様の効果が得られる。

また、この放熱性を有する部材９０の配置は、ヒートシンク１０の上にリードフレーム３０を配置するときに、放熱性を有する部材９０を介在させることで容易に行うことができる。

（第７実施形態）
図８は、本発明の第７実施形態に係る電子装置Ｓ７の概略断面図である。

本実施形態は、リードフレーム３０の一部がディプレス部３３となっており、このディプレス部３３が、封止樹脂６０のうちヒートシンク１０の他面１２が露出する面に露出しているものである。

それによれば、リードフレーム３０からディプレス部３３を介して放熱させることができるため、より放熱性を向上させることができ、好ましい。

なお、図８では、本実施形態を上記第２実施形態に適用した例としているが、本実施形態は、上記各実施形態に組み合わせて適用できることは明らかである。

（第８実施形態）
図９は、本発明の第８実施形態に係る電子装置Ｓ８の概略断面図である。本実施形態は、上記図３に示される第２実施形態を変形したものである。

図９に示されるように、本実施形態においても、第１の電子素子はパワー素子２０であり、リードフレーム３０のうちヒートシンク１０の一面１１と重なっている部位は、パワー素子２０の直上にまで配置されている。

また、本実施形態においても、上記第２実施形態と同様に、パワー素子２０の直上において、リードフレーム３０とパワー素子２０とは、導電性接合部材７０を介して電気的および熱的に接続されている。そして、このリードフレーム３０とパワー素子２０との接続部すなわち導電性接合部材７０が電気接続部を形成しており、この導電性接合部材７０による接続部を介して、リードフレーム３０はヒートシンク１０に支持されている。

ここにおいて、本実施形態では、パワー素子２０の直上において、リードフレーム３０はパワー素子２０の周辺に設けられているガードリング部に接触しないようにディプレスされている。そして、このリードフレーム３０のディプレスされた部位３４とパワー素子２０とが、電気接続部である導電性接合部材７０を介して電気的および熱的に接続されている。

このような本実施形態の電子装置Ｓ８は、ディプレスされた部位３４を有するリードフレーム３０を用いれば、上記第２実施形態に示したような製造方法に準じて製造できることは明らかである。

そして、本実施形態の電子装置Ｓ８によれば、リードフレーム３０のうちヒートシンク１０の一面１１と重なっている部位を、パワー素子２０の直上にまで配置しているので、スペースのさらなる有効活用が図れ、小型化のためには好ましい。

また、パワー素子２０とリードフレーム３０上の第２の電子素子４０、４１とは、リードフレーム３０および電気接続部である導電性接合材７０を介して電気的に接続されるようになる。

また、本実施形態によれば、パワー素子２０とリードフレーム３０とが熱的にも接続されているため、パワー素子２０については、ヒートシンク１０だけでなく、パワー素子２０の上面からリードフレーム３０を介した放熱も可能とすることができる。

さらに、本実施形態によれば、パワー素子２０の直上において、リードフレーム３０はパワー素子２０の周辺に設けられているガードリング部に接触しないようにディプレスされており、このディプレスされた部位３４とパワー素子２０とが電気的および熱的に接続されているため、パワー素子２０のガードリング部の耐圧を損ねないようにすることができる。

（第９実施形態）
図１０は、本発明の第９実施形態に係る電子装置Ｓ９の概略断面図である。本実施形態は、上記第８実施形態を変形したものである。

図１０に示されるように、第１の電子素子はパワー素子２０であり、リードフレーム３０のうちヒートシンク１０の一面１１と重なっている部位は、パワー素子２０の直上にまで配置されている。

そして、本実施形態では、パワー素子２０の直上には、パワー素子２０の周辺に設けられているガードリング部に接触しないように導体ブロック１００が搭載されてパワー素子２０に電気的および熱的に接続されている。さらに、パワー素子２０の直上において、リードフレーム３０と導体ブロック１００とが電気的および熱的に接続されており、このリードフレーム３０と導体ブロック１００との接続部７０が電気接続部を形成している。

ここで、導体ブロック１００は、たとえば銅（Ｃｕ）やモリブデン（Ｍｏ）や４２アロイなどからなる。また、導体ブロック１００とパワー素子２０との間、およびパワー素子２０とリードフレーム３０との間を電気的・熱的に接続する導電性接合部材７０としては、はんだや導電性接着剤などを採用することができる。

なお、本実施形態の電子装置Ｓ９は、導体ブロック１００が用いられているが、上記第２実施形態に述べた製造方法を準用することにより、製造できることは明らかである。

このような本実施形態の電子装置Ｓ９によれば、上記第８実施形態の電子装置Ｓ８と同様の作用効果を得ることができる。また、本実施形態では、第８実施形態にあったようなリードフレーム３０のディプレスが不要になる。

（第１０実施形態）
図１１は、本発明の第１０実施形態に係る電子装置Ｓ１０の概略断面図である。本実施形態は、上記第９実施形態を変形したものである。

図１１に示されるように、本実施形態においても、パワー素子２０の直上には、パワー素子２０の周辺に設けられているガードリング部に接触しないように導体ブロック１００が搭載されてパワー素子２０に電気的および熱的に接続されている。

ここで、本実施形態では、リードフレーム３０と導体ブロック１００とは、これら両者に溶接された溶接リード１１０を介して電気的および熱的に接続されており、この溶接リード１１０が電気接続部を形成している。この溶接リード１１０は、溶接可能な金属からなるものである。

本実施形態によれば、導体ブロック１００を用いることで、上記同様に、パワー素子２０のガードリング部の耐圧を損ねないようにすることができる。また、パワー素子２０の直上において導体ブロック１００を溶接パッドとして溶接することができる。

（第１１実施形態）
図１２は、本発明の第１１実施形態に係る電子装置Ｓ１１の概略断面図である。

図１２に示されるように、本電子装置Ｓ１１では、第２の電子素子４０、４１は、リードフレーム３０のヒートシンク１０の一面１１と重なっている部位の上面３１だけではなく、さらに反対側の下面３１ａにも搭載されている。

本実施形態によれば、第２の電子素子４０、４１の実装面として、リードフレーム３０のヒートシンク１０の一面１１と重なっている部位の上面３１だけではなく、さらに反対側の下面３１ａも用いているため、より高密度の実装が可能となる。

（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、電子装置は封止樹脂６０でモールドされたものであったが、封止樹脂は無くてもよい。

つまり、電子装置としては、ヒートシンク１０と、ヒートシンク１０の一面１１上に搭載された第１の電子素子２０と、ヒートシンク１０の一面１１上に当該一面１１とは離間して重なった状態で配置されたリードフレーム３０と、リードフレーム３０のうちヒートシンク１０の一面１１と重なっている部位の上面３１に搭載された第２の電子素子４０、４１と、第１の電子素子２０および第２の電子素子４０、４１を電気的に接続するための電気接続部と、を備えたものであればよい。

また、上記実施形態では、ヒートシンク１０上に搭載される第１の電子素子をパワー素子２０とし、リードフレーム３０上に搭載される第２の電子素子を制御素子４０や能動素子４１としているが、これら第１の電子素子および第２の電子素子の種類は、特に限定されるものではなく、任意である。

また、上記実施形態では、封止樹脂６０でモールドするにあたってヒートシンク１０の他面１２を封止樹脂６０から露出させているが、このことは、放熱性向上の点からみたときの好ましい形態であって、場合によっては、ヒートシンク１０の他面１２が封止樹脂６０内に位置していてもよい。

また、上記実施形態では、リードフレーム３０のうちヒートシンク１０の一面１１と重なっている部位は、第１の電子素子２０の直上にまで配置されているが、これも、好ましい形態であって、場合によっては、リードフレーム３０と第１の電子素子２０とがヒートシンク１０の厚さ方向において重なっていなくても（つまり、積層されていなくても）よい。

以上述べてきたように、本発明は、従来、平面的に配置されていたヒートシンクとリードフレームとを、積層した配置構成とすることで、３次元空間の積極的な活用を図ることに着目して見出されたものである。

それによって、従来よりも、ヒートシンクやリードフレームの平面方向への体格を大幅に小さくすることが可能となり、また、樹脂モールドする場合にも、電子素子の直下に位置するヒートシンクを樹脂から露出できる構成となっており、適切な小型化が実現されている。

本発明の第１実施形態に係る電子装置の概略断面図である。 図１に示される電子装置を図１中の上方から見たときの平面構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る電子装置の概略断面図である。 本発明の第３実施形態に係る電子装置の概略断面図である。 本発明の第４実施形態に係る電子装置の概略断面図である。 本発明の第５実施形態に係る電子装置の概略断面図である。 本発明の第６実施形態に係る電子装置の概略断面図である。 本発明の第７実施形態に係る電子装置の概略断面図である。 本発明の第８実施形態に係る電子装置の概略断面図である。 本発明の第９実施形態に係る電子装置の概略断面図である。 本発明の第１０実施形態に係る電子装置の概略断面図である。 本発明の第１１実施形態に係る電子装置の概略断面図である。

符号の説明

１０…ヒートシンク、１０ｂ…ヒートシンクの一面に形成された凹部、
１１…ヒートシンクの一面、１２…ヒートシンクの他面、
２０…第１の電子素子としてのパワー素子、３０…リードフレーム、
３１…リードフレームの上面、３１ａ…リードフレームの下面、
３２…リードフレームに形成された凹部、
３３…リードフレームのディプレス部、４０…第２の電子素子としての制御素子、
４１…第２の電子素子としての受動素子、５０…ボンディングワイヤ、
７０…導電性接合部材、８０…絶縁シート、９０…放熱性を有する部材、
１００…導体ブロック、１１０…溶接リード。

Claims (15)

1. ヒートシンク（１０）と、
   前記ヒートシンク（１０）の一面（１１）上に搭載された第１の電子素子（２０）と、
   前記ヒートシンク（１０）の一面（１１）上に当該一面（１１）とは離間して重なった状態で配置されたリードフレーム（３０）と、
   前記リードフレーム（３０）のうち前記ヒートシンク（１０）の一面（１１）と重なっている部位の上面（３１）に搭載された第２の電子素子（４０、４１）と、
   前記第１の電子素子（２０）および前記第２の電子素子（４０、４１）を電気的に接続するための電気接続部（７０）と、を備え、
   前記リードフレーム（３０）のうち前記ヒートシンク（１０）の一面（１１）と重なっている部位は、前記第１の電子素子（２０）の直上にまで配置されていることを特徴とする電子装置。
2. 前記ヒートシンク（１０）の他面（１２）および前記リードフレーム（３０）のうち前記ヒートシンク（１０）の一面（１１）と重なっていない部位が露出した状態で、
   前記ヒートシンク（１０）、前記リードフレーム（３０）、前記第１の電子素子（２０）、前記第２の電子素子（４０、４１）および前記電気接続部（５０、７０、１１０）が、封止樹脂（６０）にて包み込まれるようにモールドされていることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
3. 前記第１の電子素子はパワー素子（２０）であり、前記第２の電子素子は制御素子（４０）または受動素子（４１）であることを特徴とする請求項１または２に記載の電子装置。
4. 前記電気接続部は、ボンディングワイヤ（５０）であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電子装置。
5. 前記第１の電子素子（２０）の直上において、前記リードフレーム（３０）と前記第１の電子素子（２０）とは電気的および熱的に接続されており、このリードフレーム（３０）と前記第１の電子素子（２０）との接続部（７０）が前記電気接続部を形成していることを特徴とする請求項３に記載の電子装置。
6. 前記リードフレーム（３０）と前記第１の電子素子（２０）とは、導電性接合部材（７０）を介して接続されることにより、この導電性接合部材（７０）によって前記電気接続部が構成されており、
   この導電性接合部材（７０）による接続部を介して、前記リードフレーム（３０）は前記ヒートシンク（１０）に支持されていることを特徴とする請求項５に記載の電子装置。
7. 前記リードフレーム（３０）のうち前記第１の電子素子（２０）と電気的および熱的に接続されている部位の表面には、前記第１の電子素子（２０）が入り込むことが可能な凹部（３２）が形成されていることを特徴とする請求項５または６に記載の電子装置。
8. 前記リードフレーム（３０）のうち前記ヒートシンク（１０）の一面（１１）と重なっている部位と前記ヒートシンク（１０）の一面（１１）との間には、電気的な絶縁性を有する絶縁シート（８０）が介在していることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の電子装置。
9. 前記ヒートシンク（１０）の一面（１１）のうち前記第１の電子素子（２０）が搭載される部位には、凹部（１０ｂ）が形成されており、
   この凹部（１０ｂ）内に前記第１の電子素子（２０）が収納されていることを特徴とする請求項８に記載の電子装置。
10. 前記ヒートシンク（１０）の一面（１１）に形成された前記凹部（１０ｂ）の深さは、前記第１の電子素子（２０）の厚さよりも大きいことを特徴とする請求項９に記載の電子装置。
11. 前記リードフレーム（３０）のうち前記ヒートシンク（１０）の一面（１１）と重なっている部位と前記ヒートシンク（１０）の一面（１１）との間には、放熱性を有する部材（９０）が介在していることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の電子装置。
12. ヒートシンク（１０）と、
    前記ヒートシンク（１０）の一面（１１）上に搭載された第１の電子素子（２０）と、
    前記ヒートシンク（１０）の一面（１１）上に当該一面（１１）とは離間して重なった状態で配置されたリードフレーム（３０）と、
    前記リードフレーム（３０）のうち前記ヒートシンク（１０）の一面（１１）と重なっている部位の上面（３１）に搭載された第２の電子素子（４０、４１）と、
    前記第１の電子素子（２０）および前記第２の電子素子（４０、４１）を電気的に接続するための電気接続部（５０、７０、１１０）と、を備え、
    前記ヒートシンク（１０）の他面（１２）および前記リードフレーム（３０）のうち前記ヒートシンク（１０）の一面（１１）と重なっていない部位が露出した状態で、前記ヒートシンク（１０）、前記リードフレーム（３０）、前記第１の電子素子（２０）、前記第２の電子素子（４０、４１）および前記電気接続部（５０、７０、１１０）が、封止樹脂（６０）にて包み込まれるようにモールドされており、
    前記リードフレーム（３０）は、その一部がディプレス部（３３）となっており、
    このディプレス部（３３）が、前記封止樹脂（６０）のうち前記ヒートシンク（１０）の他面（１２）が露出する面に露出していることを特徴とする電子装置。
13. ヒートシンク（１０）と、
    前記ヒートシンク（１０）の一面（１１）上に搭載された第１の電子素子（２０）と、
    前記ヒートシンク（１０）の一面（１１）上に当該一面（１１）とは離間して重なった状態で配置されたリードフレーム（３０）と、
    前記リードフレーム（３０）のうち前記ヒートシンク（１０）の一面（１１）と重なっている部位の上面（３１）に搭載された第２の電子素子（４０、４１）と、
    前記第１の電子素子（２０）および前記第２の電子素子（４０、４１）を電気的に接続するための電気接続部（５０、７０、１１０）と、を備え、
    前記第２の電子素子（４０、４１）は、さらに、前記リードフレーム（３０）のうち前記ヒートシンク（１０）の一面（１１）と重なっている部位の上面（３１）とは反対側の下面（３１ａ）にも搭載されていることを特徴とする電子装置。
14. 前記ヒートシンク（１０）の他面（１２）および前記リードフレーム（３０）のうち前記ヒートシンク（１０）の一面（１１）と重なっていない部位が露出した状態で、前記ヒートシンク（１０）、前記リードフレーム（３０）、前記第１の電子素子（２０）、前記第２の電子素子（４０、４１）および前記電気接続部（５０、７０、１１０）が、封止樹脂（６０）にて包み込まれるようにモールドされていることを特徴とする請求項１３に記載の電子装置。
15. リードフレーム（３０）の一面側に第１の電子素子（２０）を搭載して電気的に接続し、他面（３１ａ）側に第２の電子素子（４０、４１）を搭載して電気的に接続した後、
    ヒートシンク（１０）の一面（１１）上に、前記リードフレーム（３０）の他面（３１ａ）側が対向するように前記リードフレーム（３０）を離間して重ねた状態で、前記ヒートシンク（１０）に対して前記第１の電子素子（２０）を搭載して接続し、
    しかる後、前記ヒートシンク（１０）の他面（１２）および前記リードフレーム（３０）のうち前記ヒートシンク（１０）の一面（１１）と重なっていない部位を露出させた状態で、前記ヒートシンク（１０）、前記リードフレーム（３０）、前記第１の電子素子（２０）および前記第２の電子素子（４０、４１）を、封止樹脂（６０）にて包み込むようにモールドすることを特徴とする電子装置の製造方法。

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