JPH03174760A - 混成集積回路装置 - Google Patents

混成集積回路装置

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JPH03174760A
JPH03174760A JP2082518A JP8251890A JPH03174760A JP H03174760 A JPH03174760 A JP H03174760A JP 2082518 A JP2082518 A JP 2082518A JP 8251890 A JP8251890 A JP 8251890A JP H03174760 A JPH03174760 A JP H03174760A
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integrated circuit
board
microcomputer
circuit device
wiring board
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Hideshi Saito
秀史 西塔
Hisashi Shimizu
清水 永
Katsumi Okawa
克実 大川
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Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 くイ〉産業上の利用分野 本発明は集積回路基板にマイクロコンピュータを接続し
てなる混成集積回路装置に関し、特にEPROM内蔵型
マイクロコンピュータ搭載の混成集積回路装置に関する
(ロ)従来の技術 紫外線を照射することによって既に書込まれた記憶情報
を消去し、再書込みが可能な紫外線照射窓を有するEP
ROM内蔵のマイクロコンピュータ素子は各種電子機器
に好んで用いられている。
このEPROM内蔵マイクロコンピュータは、制御用あ
るいは駆動用集積回路と共に現在、その殆んどがプリン
ト配線板に実装されている。各種電子機器で小型軽量化
が要求される機器は、チップ・オン・ボードと称される
技法によってプリント配線板に半導体集積回路(IC)
チップが直接搭載され、所要の配線が施された後この配
線部分を一 含んで前記ICチップが合成樹脂によって被覆され、極
めて小型軽量化が達成されている。
かかる従来のEPROM内蔵マイクロコンピュータの実
装構造を第12図に従って説明すると、第12図は従来
のEPROM内蔵マイクロコンピュータの一部断面を有
する斜視図であって、主表面上に導電性配線パターン(
41)が形成されたガラス・エポキシ樹脂などから構成
された絶縁性基板(42〉のスルーホール(43)にサ
ーデイツプ型パッケージに組込まれたEPROM内蔵マ
イクロコンピュータ(44)が搭載されている。このE
PROM内Mマイ内口マイクロコンピュータハヘッタ−
(45)及びキャップ(4G)を有し、前記ヘッダー(
45)はセラミック基材(47)に外部導出リード(4
8)が低融点ガラス材で接着されている。又このヘッダ
ー(45)はガラスに金粉が多量に混入したいわゆる金
ペーストを焼結した素子搭載部(50)が前記低融点ガ
ラス材上あるいはセラミック基材(47)上に接着され
ており、この素子搭載部(50)にEPROM内蔵マイ
クロコンピュータチップ(51)が装着され、このチッ
プ(51)の電極と前記外部導出リード(48〉とが金
属細線(52〉によって接続されている。このキャップ
(46〉は低融点ガラスによってヘッダー(45)に配
置されたEPROM内蔵マイクロコンピュータチップ(
51)を密封している。この様にEPROM内蔵マイク
ロコンピュータチップ(51)を密封したEPROM内
蔵マイクロコンピュータ(44〉は、前記絶縁性基板(
42〉のスルーホール(43)に外部導出リード(48
)を挿通させ半田によって固定される。このスルーホー
ル(43)は導電性配線パターン(41〉によって所要
の配線引回しが施され、前記絶縁性基板の端部に設けら
れた雄型コネクタ端子部(55)から図示しない雌型コ
ネクタへと接続される。
さて、かかる従来のEFROM内蔵マイクロコンピュー
タ素子の実装構造は、EPROM内蔵マイクロフンビュ
ークチツブ(51)に比ベパッケージ外形が極めて大き
く、平面占有率もさることながら三次元、つまり高さも
チップの高さの数倍となり、薄型化に極めて不利である
。史にスルーホール(43)に外部導出リードを挿通し
た後、半田などで固定する必要も生ずる。更に特筆すべ
き大きな欠点は、絶縁性基板への実装に先立ってEPR
OM内蔵マイクロコンピュータ素子を一部パッケージに
組立てることである。
ここではザーディップパッケージタイプのEPROM内
蔵マイクロコンピュータ素子について述べたが樹脂封止
型パッケージについても上述した問題は発生する。
断る問題を解決するために第13図に示した実装構造が
既に使用されている。
以下に第13図に示したEPROM内蔵マイクロコンピ
ュータ実装構造について説明する。
主表面(60a)に導電性配線パターン(60b)が形
成されたガラス・エポキシ樹脂板などの絶縁性基板(6
0)上には、EPROM内蔵マイクロコンピュタチップ
(61)を載置するチップ搭載エリア(60c)を有し
、前記配線パターン(60b)は、このエリア近傍から
主表面(60a)上を引回されて図示しない雄型:Jネ
クク輸子部に接続されている。前記エリア(60c)に
は、EPROM内蔵マイクロコンピュータチップ(61
)が搭載され、このチップ(61)の表面電極と前記配
線パターン(60b)とが金属細線(62)により接続
されている。勿論金属細線(62)の1本は前記チップ
(61)のサブストレートと接続する為に、このチップ
(61)が搭載された配線パターン(60b)とワイヤ
リングされている。
」二連した様にEPROM内蔵マイクロコンピュータチ
ップを直接基板上に搭載することが既に周知技術として
知られている。
(ハ)発明が解決しようとする課題 第13図で示したEPROM内蔵マイクロコンピュータ
実装構造ではEPROM内蔵マイクロコンピュータのチ
ップをプリント基板上にグイボンディングしているため
、小型化となることはいうまでもない。しかしながら、
ここでいう小型化はあくまでEPROM内蔵マイクロコ
ンピュータ自体の小型化である。即ち、第13図からは
明らかにされていないがEPROM内蔵マイクロコンピ
ュータの周辺に固着されているその周辺回路前子はディ
スクリート等の電子部品で構成されているために、EP
ROM内蔵マイクロコンピュータを搭載したプリント基
板用の集積回路としてのシステム全体を見た場合なんら
小型化とはならず従来通りプリント基板の大型化、即ち
システム全体が大型化になる問題がある。
また、第12図に示した実装構造においても第13図と
同様にEPROM内蔵マイクロコンピュータの周辺の回
路、即ちLSI、IC等の回路素子がディスクリート等
の電子部品で構成されているため、プリント基板の大型
化、即ちシステム全体が大型化となりユーザが要求され
る軽薄短小のEPROM内蔵マイクロコンピュータ搭載
の集積回路を提供することができない大きな問題がある
更に第12図および第13図で示したEPROM内蔵マ
イクロコンピュータ実装構造では、上述した様にシステ
ム全体が大型化になると共にEPROM内蔵マイクロコ
ンピュータおよびその周辺の回路素子を互いに接続する
導電パターンが露出されているため信頼性が低下する問
題がある。
更に第12図および第13図で示したEPROM内蔵マ
イクロコンピュータ実装構造ではEPROM内蔵マイク
ロコンピュータと、その周辺のIC,LSI等の回路素
子が露出されているため、基板上面に凹凸が生じて取扱
いにくく作業性が低下する問題がある。
更に特質ずべき問題点は、従来のEPROM内蔵マイク
ロコンピュータ実装構造ではプリント基板上のEPRO
M内蔵マイクロコンピュータの挿脱が困難であるという
大きな問題があった。
(ニ)課題を解決するための手段 本発明は上述した課題に鑑みて為されたものであり、配
線基板上にマイクロコンピュータのみを搭載し、二枚の
基板の一方の基板の所望位置に孔を設け、その孔によっ
て形成された空間に前記配線基板を収納し、配線基板と
重畳する他方の基板上に外部回路との接続を行うための
外部リード端子と接続される複数の入出力用の導電路を
形成し、二枚の基板上の全ての回路素子は二枚の基板と
ケース材とで形成された封止空間内に封止した構造とす
ることを特徴とする。
従ってマイクロコンピュータを搭載した混成集積回路装
置を極めて小型で且つ、混成集積回路装置からマイクロ
コンピュータを白山自在に着脱することができるマイク
ロコンピュータ搭載の混成集積回路装置を提供すること
ができる。
(ホ〉作用 この様に本発明に依れば、一方の基板の所定位置に設け
た孔によって形成された空間内でマイクロコンピュータ
を搭載した配線基板を他方の基板上の導電路と接続し、
もっとも関連深い回路素子との電気的接続を考慮して、
効率良くマイクロコンピュータともっとも関連深い回路
素子とを接続することができ、信号線即ち導電路の引回
し線を不要にすることができる。更にマイクロコンピュ
ータの隣接する位置に最も関連の深い周辺回路素子を配
置でき、マイクロコンピュータと周辺回路素子との間の
データのやりとりを行うデータ線を最短距離あるいは最
小距離で実現でき、データ線の引回しによる実装密度の
ロスを最小限に抑制することになり、高密度の実装が行
える。
更に本発明では配線基板と重畳する他方の基板上に外部
リード端子と接続する入出力用の導電路を配置している
ので導電路のパターン設計を容易に行うことができる。
更に本発明では夫々の基板上に搭載された全ての素子が
ケース材と二枚の基板で形成された封止空間内に収納さ
れるため小型化でしかも取扱い性の優れた混成集積回路
装置を提供することができる。
更に本発明では上述したようにマイクロコンピュータが
基板上に直接搭載されず配線基板上に搭載される構造で
あるためにマイクロコンピュタの挿脱を容易に行える。
その結果、夫々の基板上に形成される所望の回路機能を
共通化でき、例えばマイクロコンピュータを搭載した配
線基板を異ならじめることにより異種の装置を極めて容
易に提供できる。
(へ〉実施例 以下に第1図乃至第11図に示した実施例に基づいて本
発明の混成集積回路装置を詳細に説明する。
第1図は本発明を示すための分解斜視図、第2図は第1
図に示した分解斜視図を組立てたときのI−I断面であ
る。
この混成集積回路装置(1)は独立した電子部品として
用いられインバータエアコン等の幅広いインバータモー
タの分野で機能を独立して有する集積回路として用いら
れる。
この混成集積回路装置く1〉は第1図および第2図に示
す様に所望位置に孔〈5)が設けられた一方の集積回路
基板(2A〉とその基板(2A)と対向して配置される
他方の集積回路基板(2B)と、その基板(2A)(2
B)上に形成された所望形状の導電路(3)と、導電路
(3)に接続され夫々の基板(2A>(2B)上に搭載
された複数の回路素子(4)と、夫々の基板(2A)(
2B)と固着一体化され、夫々の基板(2A)(2B)
を所定の間隔離間させるケース材(6)と、一方の基板
(2A)に設けた孔(5)によって形成された空間内に
3 2 収納されたマイクロコンピュータ(7)を搭載した配線
基板(8)とから構成される。
二枚の集積回路基板(2A)(2B)はセラミックス、
ガラスエポキシあるいは金属等の硬質基板が用いられ、
本実施例では放熱性および機械的強度に優れた金属基板
を用いるものとする。
金属基板としては例えば0.5〜2.01T[I11厚
のアルミニウム基板を用いる。その二枚の基板(2A)
(2B)の表面には第3図に示す如く、周知の陽極酸化
により酸化アルミニウム膜(9)(アルマイト層)が形
成され、その−主面側に10〜70μ厚のエポキシある
いはポリイミド等の絶縁樹脂層(lO)が貼着される。
更に絶縁樹脂層(10)上には10〜70μ厚の銅箔(
11)が前述した絶縁樹脂層(10〉と同時にローラー
あるいはホットプレス等の手段により貼着されている。
即ち、銅箔(11)と絶縁樹脂層(10)とはあらかじ
め一体化された状態であるものを使用している。ところ
で、二枚の基板(2A > (2B )はフレキシブル
性を有する絶縁樹脂層(10〉によって所定の間隔離間
されて連結された状態となって4 いる。本実施例ではフィルムを用いて夫々の基板(2A
)(2B)を接続するがフィルトを用いらずに夫々の基
板(2A)(2B)を独立させてあとで金属製リードで
接続することも可能である。
二枚の基板(2A)(2B)の−主面上に設けられた銅
箔(11〉表面上にはスクリーン印刷によって所望形状
の導電路を露出してレジストでマスクされ、貴金属(金
、銀、白金)メツキ層が銅箔(11)表面にメツキされ
る。然る後、レジス1〜を除去して貴金属メツキ層をマ
スクとして銅箔(11)のエツチングを行い所望の導電
路(3)が形成される。ここでスクリーン印刷による導
電路(3)の細さは0.5冊が限界であるため、極細配
線パターンを必要とするときは周知の写真蝕刻技術に依
り約2μルールの極細導電路パターン(3)の形成が可
能となる。
基板(2〉」−に形成された導電路(3)杜、略基板(
2)の全面にわたって形成され、基板〈2〉の相対向す
る周端辺に延在された導電路(3)の先端部には外部リ
ード端子(12〉を固着するための複数の外部ノード固
着パッド(3a) (以下パッドという)が形成される
。ここで両基板(2A>(2B>上に形成される導電路
(3)はフレキシブル樹脂層(10)上に形成されてい
るので二枚の基板(2A)(2B)を股がる様にバター
ニングされ両基板(2A)(2B>の接続が所望の位置
で行え、且つ樹脂層(10〉を折曲げたとしても導電路
(3)の断線という恐れはない。
また、他方の基板(2B〉上にはパッド(3a)以外に
一方の基板(2A〉に設けられた孔り5)によって露出
される領域上に他の複数の接続用パッド(3b)が形成
される。この接続用パッド(3b)には回路素子は搭載
せず後述する配線基板〈8)の電極部分が搭載され、配
線基板(8)と導電路〈3)との接続が行われる。一方
の基板(2A)に設けられる孔(5)は後述する配線基
板(8)を収納できる大きさを考慮して形成される。
配線基板(8)と接続される他方の基板(2B〉上に形
成された接続用パッド(3b)から延在される導電路(
3)の一部は外部リード固着パッド(3a)と連続する
様に所望のバクーンで引回して形成される。
更に述べると、接続用パッド(3b)から延在される5 複数の導電路(3)のうち、外部リード端子(12)が
固着されるパッド(3a)と延在される導電路(3)の
一部分、即ち、入出力用となる導電路〈3)は後述する
配線基板(8〉と重畳する他方の基板〈2B〉上に配置
されている。この領域上に前述した如く、導電路(3)
を配置すれば、本発明を実施するにあたり、導電路(3
)のパターン設計を容易に行えると共に高密度実装に大
きく寄与するものである。
ところで、夫々の基板(2A)(2B)上に形成された
導電路(3)上にはパワートランジスタ、小信号用トラ
ンジスタ、IC,チップ抵抗、チップコンデンサ等の複
数の回路素子(4)とアルミ電解コンデンサ等の大型(
背の高い)の電子部品(13)が所望のろう材によって
固着接続される。孔(5)が設けられた一方の基板(2
A)上には小信号用トランジスタ、チップ抵抗、チップ
コンデンサ等の比較的発熱を有さない回路素子(4〉が
搭載され、他方の基板(2B)上にはパワートランジス
タ等のパワー系ノ発熱を有する回路素子(4〉が積極的
に搭載されている。
G パワートランジスタ、トランジスタ、IC等の素子は近
傍の導電路(3)あるいは近傍の回路素子(4〉とAj
2ワイヤ線等の金属細線を用いて例えば超音波ボンディ
ング接続が行われている。超音波ボンディングが行われ
る導電路(3)上にはAlワイヤ線と導電路(3)との
ボンディング強度を高めるためにNiメツキ等のメツキ
処理が施されている。
斯る二枚の基板(2A ) (2B )は後述するケー
ス材(6)によって所定間隔離間して配置される。また
、本実施例で用いる基板(2A)(2B>の大きさは実
質的に同じ大きさのものを使用しているが、これをあえ
て選択的に異ならしめて使用することも可能である。
ケース材(6〉は絶縁部材の熱可塑性樹脂から形成され
、第1図に示す如く、二枚の基板(2A)(2B)を所
定間隔離間して封止空間を形成するために枠状に形成さ
れている。ケース材(6)には一方の基板(2A〉の所
定位置(′ニーこでは略中央部)に設けた孔(5)の周
囲とその孔(5)によって露出された他方8 の基板(2B)表面の周囲と当接される一定の厚みを有
した補助枠(6a)が設けられている。この補助枠(6
a′Aはケース材(6)と連結バー(6B)によって一
体止形成されている。また、ケース材(6)の−側辺は
側基板(2A)(2B>を配置したときにフィルム樹脂
層(10)が容易に折曲げされる様に円弧状に形成され
ている。
ケース材(6)と二枚の基板(2A ) (2B >と
の固着は接着シートによって行われ、フィルム樹脂層(
10〉によって連結された側基板(2A > (2B 
>でケース材(6)を挾む様に且つ搭載された回路素子
(4)を対向させる様にして固着される。このとき、側
基板(2A)(2B)を連結するフィルム樹脂層(10
)は上述したケース材(6)に設けられた円弧状部と当
接されて折曲げされるため折曲げ部分の導電路(3)が
新曲時に切断する恐れはない。ケース材(6〉と側基板
(2A)(2B)とを一体化したのち、連結部の樹脂層
(10)が露出されるため、本実施例では蓋体(6A)
で露出した連結部分を完全に封止するものとする。
尚、蓋体(6A)はケース材(6〉と同一材料で形成さ
れ、その接着は上述した接着シート等の所定の手段によ
って行われている。この結果、二枚の基板(2A > 
(2B )とケース材(6)との間に所望の封止空間(
14)が形成されることになる。
一方の基板(2A〉に設けた孔(5)と対応するケース
材(6〉の補助枠〈6a〉内にはケース材(6〉と一体
形成され且つ後述する配線基板(8〉と他方の基板(2
B)との接触を防止するために他方の基板(2B)から
所定間隔離間するところに仕切台(6b)が設けられて
いる。この仕切台〈6b〉は略全面がフラット面で形成
され、その両端部はテーパ面を有し、補助枠(6a)と
テーパ状の先端部の仕切台(6b)とで他方の基板(2
B)表面を露出するスリブ1〜(6C〉が形成される。
即ち、補助枠(6a)内で他方の基板(2B)を露出す
るスリット(6c)が相対して形成されることになる。
ケース材(6〉の補助枠(68〉内に形成された他方の
基板(2B〉表面を露出するスリット(6C)は他方の
基板(2B〉上に形成された導電路(3)、即ら、配線
基板(8)と接続される複数の接続用パッド(3b)の
9 みを露出する。
更に詳述すると本発明において、ケース材(6)と二枚
の基板(2A)(2B)とを固着一体化すると、方の基
板(2A)に設けた孔(5)、即ち、ケース材(6)の
補助枠(6a〉内のスリット(6C)から他方の基板(
2B〉上の配線基板(8〉と接続するための複数の接続
用パッド(3b〉のみが露出された構造となる。なお、
スリット(6c)を形成する補助枠〈6a〉、テーバ先
端部の仕切台(6b)との夫々の他方の基板(2B)間
には上述した接着性シートが配置され強固に固着されて
いる。
一方、補助枠(6a)の側面には凹部(6d)が形成さ
れており、この凹部(6d)は後述する加圧手段の加圧
板(16)の一部と係止されるために設けられている。
加圧板(16)については後で説明する。
二枚の基板(2A ) (2B >とケース材(6)と
を一体化し、一方の基板(2A〉に設けた孔(5)、即
ち、ケス材(6)の補助枠(68)で形成された空間に
マイクロコンピュータ(7)が搭載された配線基板(8
〉を収納し配線基板(8)の接続電柵と接続パッド(3
b〉と1 を接続する。
配線基板(8)としては、第4図A、Bに示すフレキシ
ブル性を有したポリイミド樹脂からなる樹脂基板と、第
5図A、Hに示す金属をベースとした金属基板を用いる
ことが可能である。
樹脂基板としては上述した様にポリイミド樹脂等のフィ
ルム性のものを使用し、その上面には第4図A、Bに示
す様に銅回路(88〉が形成され、その銅回路(8a)
にはマイクロコンピュータ(7)が搭載されている。銅
回路(8a)としては周知の銅ペースト印刷あるいは銅
箔のエツチングにより所望形状に形成される。配線基板
(8)の周端辺には接続用型wA(8b)が形成され前
述した様に基板(2)上の接続用パッド(3b)と接続
される。また、配線基板(8)1にはマイクロコンピュ
ータ(7)と接続される銅回路(8a)の他にループ用
のパターン(8C)も配線基板(8)上に形成するとと
も可能である。
配線基板(8)上に搭載されるマイクロコンピュタ(7
)としてはデータを内蔵したEPROM内蔵型マイクロ
コンピュータ、ROM内蔵マイクロ2 コンピュータあるいはデータを内蔵しないマイクロコン
ピュータが用いられ、本実施例ではEFROM内蔵マイ
クロコンピュータ(以下マイコンという)を用いた場合
についての説明をする。
マイコン(7)は周知の如く、プログラムプロセッザ(
CPU)を中心にプログラムメモリtこRAM、EPR
OM、周辺装置に入出力インタフェイスを組合せている
素子である。マイコン(7)は市販されているものであ
り、ここではマイコン(7)の説明を省略する。
マイコン(7)はPLCC型、QFP型等の樹脂モール
ド型、チップ型のものが用いられる。本実施例ではチッ
プ型のものを用いるものとする。
配線基板(8〉は例えはTAB方式によって供給され第
4図の如く折り[l旧ず加工が施されている。
金属基板をベースとした配線基板(8)は第5図A、B
に示す如く、金属基板(8A〉上にポリイミド樹脂(8
B〉が貼着されており、その上面に銅回路(8C)が形
成されている。この配線基板〈8〉も上述した樹脂ベー
スの基板(8)と同様に折り曲げ加工が施されている。
その折り曲げ部分となる領域の金属基板(8A)J二に
はスリット孔(8D)が設けられていて折り曲げが容易
に行える様に設計されている。
更にスリット孔(8D〉の両端部では金属基板(8A〉
が連続して残されており、基板(2〉を折り曲げたとき
にその連結部(8A’)で折り曲げの角度が固定される
。この金属基板をベースとする配線基板(8)で番士フ
ィルムが金属基板(8A)によって支持されるために接
続用電極(8E〉部分が上述した樹脂性の配線基板(8
〉よりも均一的にフラット面に形成することができ、接
続用パッド(3b)との接触をより高めることになる。
また、マイコン(7)も金属基板(8A〉上に搭載され
るのでマイコンク7)から発せられるわずかな熱も瞬時
に放散することができる。
従って本実施例では金属基板(8A)を用いた配線基板
(8)を用いるものとして、以下の説明をつづける。
ところで、配線基板(8〉の接続用電極(8E)は導電
性シー1− (15)を介して他方の基板(2B)上の
接続用パッド(3b)と接続されている。
3 導電性シート(15)は=1’ lx又は合成樹脂等か
ら成る絶縁状シートの垂直方向に複数の線状導体(15
a〉が埋め込みされている。この線状導体(15a)の
先端部はシー1− (15)の表面から若干突出されて
おり、且つ、隣接する線状導体(15a)とは絶縁され
ている。
斯る導電性シートは特開昭62−29714号公報、特
開昭59−58709号公報に記載されている。
この導電性シート(15)を他方の基板(2B)の接続
用パッド(3b〉上に配置すると、導電性シー) (1
5)はケース材(6〉の補助枠(6a〉と仕切台(6b
)とによって位置決めされ、確実に接続用パッド(3b
)上に導電性シー1−(15)が配置されることになる
配線基板(8)と接続用パッド(3b)との接続は前述
した導電性シート(15)を介してその部分、即ち、配
線基板〈8)の接続用電極(8E)部分を加圧すること
によって行われる。
加圧手段としては、金属あるいはゴム性の加圧板(16
)を用いて上述した様に配線基板(8〉の接続4 用電極(8E)上を加圧することによって配線基板(8
〉と接続用パッド(3b)との接続が行われる。本実施
例においては金属性の加圧板(16〉を用いるものとす
る。
金属性の加圧板(16)は第1図および第2図に示す如
く、配線基板(8)の接続用電極(8E〉部分を加圧す
る先端部は折り曲げ加工が施されている。金属性加圧板
(16)はステンレスばね鋼(SUS304)等のばね
性を有した厚さ0.1〜11m+の鋼板を使用する。そ
の鋼板の先端部分は湾曲状(弓状)となる様に加工が施
されている。
この加圧板(16)で配線基板(8〉の接続用電極(8
E)部を加圧する場合には加圧板(16)の先端部、即
ち、湾曲状に形成されたその先端部がケース材(6)の
補助枠(6a)に形成された凹部(6d)に係止される
ことで加圧接続が行われている。このとき、加圧板(1
6)の湾曲状に形成されたその湾曲面(配線基板(8)
との接地面)には約6kg/crl′12以上の圧力が
加圧されることが確認された。配線基板(8〉と導電路
(3)の接続用パッド(3b)との間に配置された導電
性シーh(15)は2.5kg/cm2以」二ノ圧力て
導通が保証されていることから配線基板(8)と接続用
パッド(3b〉とは十分に接続が行える。前述したよう
にこの加圧板(16)を用いた構造にすれば配線基板(
8〉と接続用パッド(3b)との接続は十分に保証でき
るが更にその接続効果を期待する場合には、接続用パッ
ド(3b>J二にあらかじめ半田ペーストを付着させて
おき、導電性シー1〜(15)と接続用パッド(3b)
とをあらかじめ一体止させておけば更にその接続力は増
加する。
また、この加圧板(16)の構造では湾曲状に形成され
た部分のみで加圧状態が形成されるために配線基板(8
)上に搭載したマイコン(7)を加圧し、マイコン(7
)を破損させる様な恐れはない。
斯る金属性の加圧板(16〉の他にゴム性の加圧板(1
6)を用いることも可能である。ゴl、性の加圧板(1
6)を用いる場合にはシリコンゴム等の所定の厚みを有
したゴムを用いて配線基板(8)の接続用電極(8E〉
上に配置しく図示しない)、後述する蓋体(17)を用
いて接続用電極(8E)部分を加圧して配線基板(8〉
と接続用パッド(3b)との接続を行うことも可能であ
る。
ところで、一方の基板(2A)に設けた孔(5)は蓋体
(17)によって密接されて、その空間部が完全に密封
される。蓋体(17)はエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂で
板状に形成され、孔(5)の周端辺に嵌合によってケー
ス材(6)と一体止される。一方、上述したゴム性の加
圧板(図示しない)を用いる場合には、蓋体(17)裏
面の両端側辺にはゴム性の加圧板(図示しない)と当接
する凸部(図示しない)を設け、蓋体をケース材(6)
に嵌合する際に凸部(図示しない)によってゴム性の加
圧板が加圧されて蓋体の係止と同時に配線基板と接続用
バ・ンドとの接続が行われる。
ところで、本発明の混成集積回路装置では、二枚の基板
(2A)(2B)上に搭載される複数の回路素子(4〉
および電子部品(13)の搭載位置は所定設計に考慮さ
れている。
即ち、配線基板<8)と重畳する他方の基板(2B)上
には発熱を有するパワー素子の回路素子(4)が7 主に搭載され、比較的高さを有しないIC、トランジス
タ、チップ抵抗、チップコンデンサ等の複数の回路素子
(4)は一方あるいは他方の基板(2A)(2B)の全
領域にわたって搭載されている。しかし、本発明の混成
集積回路装置の一方の基板(2A)に孔(5)が形成さ
れ、配線基板(8)が一方の基板(2A)に設けた孔(
5)、即ち、ケース材(6〉の補助枠(68)内に収納
される構造となり、二枚の基板(2A)(2B)間で高
さの異なる部分が発生ずる。そのために高さを有した、
例えばアルミ電解コンデンザ等の高さを有した電子部品
(13)は夫々の基板(2A)(2B>の周端部に搭載
され、二枚の基板(2A)(2B)とケース材(6)と
を一体止したときに形成される封止空間(14〉を有効
に利用することができる。
また、マイコン(7)が搭載された配線基板(8)と接
続される接続用パッド(3b〉の近傍にはマイコン(7
)ともっとも関連深い回路素子(4〉が配置する様に設
計されている。即ち、この構造にすることによって、マ
イコン(7)とそのもっとも関連する回路素子(4)と
の接続配線用の引回し線を最少限に8 できるメリットを有する。
二枚の基板(2A)(2B)lに搭載された複数の回路
素子り4)および電子部品(13)はケース材(6〉と
二枚の基板<2A)(2B)とで形成された封止空間(
14)内番こ密封封止され、マイコン(7)を搭載した
配線基板(8)のみがケース材(6〉と蓋体(17)と
で密封封止される構造となる。
本発明の混成集積回路装置でマイコン(7)のデータ消
去をする場合には、一方の基板〈2A〉に設けた孔(5
)、即ら、ケース材(6)の補助枠(6a)内番こ収納
配置された配線基板(8)を取り出して、紫外線を照射
して行い、データの再書込みを行う場合には、マイコン
〈7)と接続されている配線基板(8)上の導電路(8
C)あるいは(8E〉にプローブ等の書込み用端子を当
接させ、一般的な書込み装置よりデータを書込む。
ケース材(6)の補助枠(6a〉内に収納された配線基
板<8)を取り出す際にはケース材(6〉の補助枠(6
8)の凹部(6d)と係止された加圧板り16〉を取り
はずせば極めて容易にその作業が行える。
以下に本発明を用いたモータ駆動用のインバータの混成
集積回路装置の具体例を示す。
モータ駆動用インバータとは、一般的に直流電源から任
意の交流電源を作り、例えば三相モータの回転数を任意
にコントロールするものである。
即ち、商用交流電源を整流回路を用いて整流した直流電
源を電源として用いる。その入力直流電源をインバータ
主回路と呼び、三相ブリッジ構成されたスイッチ素子を
用いて所定のコントロール信号のもとでチョッピングし
て擬似交流を負荷に出力する。コントロール信号を変化
させることにより出力交流の電圧、周波数を可変にする
ことができモータの回転数やトルクを可変に調整するこ
とができる。
第6図に示したブロック図に基づいてモータ駆動用イン
パークを簡単に説明する。
第6図は集積回路基板(2)上にモータ駆動用インパー
クを搭載したときのブロック図である。
モータ駆動用インバータは、交流電源を入力し直流に変
換する整流回路り21)と、その整流回路(21)から
出力された直流電源を所定の間隔でチョッピングし負荷
(モータ)に擬似交流を供給するインバータ主回路り2
2)と、インバータ主回路(22〉を所定間隔でチョッ
ピングさせる出力信号および他の装置の動作を行わせる
出力信号を供給するEPROM内蔵マイクロコンピュー
タ(7)(以下マイコンと称する)と、マイコンク7)
から出力された出力信号を所望に増幅させるバッファ<
23)と、バッファ(23)により増幅された信号を電
位の異なるベースアンプ(25)に伝達する第1のイン
ターフェイス(24)と、第1のインターフェイス(2
4)から伝達された信号をインバータ主回路(22〉に
増幅して供給するベースアンプ(25)と、整流回路(
21〉からインバータ主回路(22)に供給される電流
を検出すると共にインバータ主回路(22〉の発熱を検
出して第1のインターフェイス(24)を介してマイコ
ン(7)に所定の信号をフィードバックさせてインパー
ク主回路(22)および周辺回路を保護する保護回路(
26〉と、マイコン(7)に電位の異なる信号を入出力
する第2のインターフェイス(27)と、マイ1 コン(7)から出力される出力信号を外部装置に供給す
るために増幅させる出力バッファ(28〉とから構成さ
れている。以下に上述した各構成について筒単に説明す
る。
先ず整流回路は周知のダイオードのブリッジ回路で構成
され、商用交流を直流に順変換するものである。本実施
例において、整流回路は基板上にチップ部品で構成され
ているが、整流回路のみを外付によって構成する場合も
使用目的によって発生ずるが本発明には何んら支障はな
い。
次にインバータ主回路(22)は第7図に示す如く、直
列接続された2個のスイッチング素子(22a〉(トラ
ンジスタ、MOSFET、IGBT等)を夫々並列接続
(ブリッジ接続)されている。本実施例においてはトラ
ンジスタ素子を用いて説明するものとする。以下に説明
をつづける。主回路(22)の夫々のトランジスタのコ
レクターエミッタ間にはフライホイル用のダイオードが
接続されると共に夫々の直列接続された各トランジスタ
間と負荷とを結ぶための出力端子(U、V、W)が設2 けられている。また、(22b)は入力用の入力端子で
ある。
次にマイコン(7)は例えは、LM8051P(三洋製
)のICチップ化されたものが用いられている。
第8図はマイコンの基本構成を示すブロック図であり、
命令の取り出しと実行を行うCPU(4a)と、所定の
プログラム・データが記憶されているメモリ一部(4b
)と外部装置とのデータの入出力を行うためのI10ボ
ート部〈4c)から構成されている。マイコン(7)自
体には新規なところがないため、ここでは詳細に説明し
ないものとする。このマイコン(7)によってインバー
タ主回路(22〉および所望の外部装置はコントロール
される。
次にバッファ(23)はLC4049B(三洋製)等の
ICチップ化されたものが用いられる。このバッファ〈
23)はマイコン(7)からの出力信号を所定に増幅さ
せるものである。
次に第1のインターフェイス(24)は複数のフォトカ
プラから構成され、例えは、PCB 174 (シャープ製)等のICチップにより構成されている。
第1のインターフェイス(24)は上述した如く、バッ
ファ(23)から出力された出力信号を光でベースアン
プ(25)に伝達させるものである。
次にベースアンプ(25)は第9図に示す如く、第1の
インターフェイス(24)から出力された信号が入力さ
れる信号入力端子(25a)と、入力端子(25a)か
ら入力された信号が供給されON、OFFされる第1お
よび第3のトランジスタ(Irl )(Ir、 )と、
第3のトランジスタ(Tr、)のコレクタとそのベース
が接続された第1のトランジスタ(Irl)とマイナス
ライン間に接続された第2のトランジスタ(Ir2)と
、電源ライン間に接続された抵抗およびダイオードと、
ダイオードと並列に接続されたコンデンサとから構成さ
れている。また、第1および第2のトランジスタ間とイ
ンバータ主回路の各トランジスタのベースとエミッタと
を接続する出力端子(25b)が設けられている。例え
ば、ベースアンプ(25)の信号入力端子(25a)に
ON信号が入力されると第1のトランジスタ(Irl)
と第3のトランジスタ(rrs)がONl、、、第2の
トランジスタ(Ir2〉がOFFする。すると、電源V
Dから第1のトランジスタ(Tr、)、制御抵抗R8を
介してインパーク主回路<22)のベースに所望の電流
が供給される。また、信号OFF時番こは第1のトラン
ジスタ(Irl)および第3のトランジスタ(Ire)
がOFFし、第2のトランジスタ(Ir2)をONさせ
る。そしてダイオードとコンデンサよりイ乍られた電源
からインバータ主回路(22〉のオフを早くさせるもの
である。
次に保護回路(26)は第10図に示す如く、インバー
タ主回路(22)の近傍に設けられインバータ主回路(
22)の発熱による温度上昇を検出するダイオード等よ
り構成される温度検出部(26a>と、整流回路(21
)からインバータ主回路(22)に供給される電流を検
出する抵抗より構成される電流検出部(26b)と、内
部基準電圧を形成する基準電圧部(26C〉と、夫々の
検出部(26a)(26b)からの出力信号と基準電圧
部(26c)から出力される信号を比較する電圧比較部
(26d)と、電圧比較部(26d )からの信号5 をマイコン(7)?こフィードバックさせる保護、制御
信号出力部(26e)とから構成されている。
次に第2のインターフェイス(27)は第1のインター
フェイス(24)と同様に複数個のフ第1・カブラから
構成され、マイコン(7)と入力端子S、、S。
から入出力される信号をEPマイコン(6〉に伝達する
ものである。
最後に出力バッファ(28)はバッファ(23)と同様
にLC4049B(三洋製)等のICチップ化されたも
のが用いられ、マイコン〈7)からの信号を増幅し、出
力端子PO,〜PO8に信号を出力するものである。
以下にモータ駆動用インバータの動作について簡単に説
明する。
商用交流が端子(21a)から入力されると、上述した
様に整流回路(21〉によって直流に変換される。その
変換された直流電流はインバータ主回路(22〉に供給
される。インバータ主回路(22)の出力端子(U、V
、W)は負荷(モータ)に接続され負荷に所望の電流を
供給する。
6 入出力端子S。181%デジタル入力端子り。〜D5、
アナログ入力端子A0〜A8の各入力端子から所定の制
御あるいは指令信号が人力されるとマイコン(7)はそ
の入力信号に基ついて動作する。
即ち、入力信号に基づいて、マイコン(7)内に記憶さ
れているメモリー内のプログラム・データに基づいた所
定の処理が実行されるコントロール信号を出力する。そ
のコン1〜ロール信号はバッファ(23)により増幅さ
れ第1のインターフェイス(24)を介してベースアン
プ(25)に供給される。
ベースアンプ(25)に供給された信号はインバータ主
回路(22)の各トランジスタ素子のベースに供給され
、インバータ主回路(22)の各トランジスタ素子をO
N、OFFさせて直流をチョッピングして擬似交流を形
成し、出力端子(U、V、W)を介して負荷へ交流を供
給させて負荷を所定の回転数で回転させる。
即ち、マイコン(7)内の所定のプログラム・データに
基づいてインバータ主回路(22〉で直流をチョッピン
グして交流に変換されている。また、ベースアンプ(2
5)には別電源がV r、、〜V D4端子を介して常
時印加されている。
上述したマイコン(7)内のプログラム・データを変換
すると、即ち別のマイコンに変換すればそのEPマイコ
ン内に内蔵されたプロゲラlトデータに応した回転にコ
ントロールすることができる。
出力端子PO8〜PO,から出力される信号はマイコン
(7)に入力される入力指令に基づいてマイコン(7)
が所定の信号処理を行った結果に基づいた信号を出力す
る。出力端子P Oe〜PO9から出力される出力信号
は外部の機器あるいは装置をコントロールする。例えば
インバータエアコンであれば電磁リレー、冷媒調整する
弁等を室内の温度変化に対応して所定にコントロールす
る。
上述したインバータ動作を行っている際にはインバータ
システム、即ち、他方の基板(2B〉上の温度は定格最
大温度以下になる様に設計されているが、システム自体
を異常な環境下(高温、高湿下)での使用、あるいは放
熱が正常に行われない場合にはインバータ主回路(22
)や周辺の温度が異常に上昇し、システムあるいはセッ
トを破壊する恐れはあるが、本実施例では保護回路(2
6)の温度検出部(26a)によって異常温度を検出し
てインバータの動作を止めてインバータの発熱をおさえ
てセットあるいはシステムを保護するものである。また
、インバータ主回路(22〉には負荷が接続されている
が、この負荷内部の配線の異常による短絡、出力端子(
U、V、W)の短絡、あるいは外部ノイズによるマイコ
ン(7)の誤動作でインバータ主回路(22)の直列さ
れた素子が同時にONしたりすると異常な大電流がイン
バータ主回路〈22)に流れるが、この場合においても
、保護回路(26〉内の電流検出部(26b)でその大
電流を検出しただちに動作を停止させて保護する。
上述した動作を行うことでモータ駆動用インバータの動
作が行われて負荷(モータ)の回転コントロールおよび
外部機器の動作を所定にコントロールして例えば、イン
バータエアコン等の制御を正常に動作させる。
9 第11図は第6図で示したモータ駆動用インバータ回路
を本実施例の他方の基板(2B)上に実装した場合を示
す平面図であり、実装される各回路素子の符号は第6図
のブロック図で示した符号と同一にしである。尚、複数
の各回路素子を接続する導電路は煩雑となるため矢印に
て示すものとする。
第11図に示す如く、他方の基板(2B)の対向する周
端部には外部リード端子が固着される複数の固着用パッ
ド(3a〉が設けられている。また、他方の基板(2B
)の略中央部分には配線基板(8〉を固着するため接続
用パッド(3b)が形成されている。固着パッド(3a
)から延在される導電路上所定位置には複数の回路素子
が固着されている。即ち、斯る他方の基板(2B〉上に
は複数の回路素子(4〉が主に固着されており、〈21
〉は整流回路、(22〉はインバータ主回路、(25)
はベースアンプ、(23)はバッファ、(24)は第1
のインターフェイス、(27)は第2のインターフェイ
ス、(28)吐出力バッファ、(26)は保護回路であ
る。なお、一方の基板(2A)には0 ポリイミド等のフィルム樹脂層(10)を介して他方の
基板(2B)より複数の導電路(3)が延在されており
、一方の基板(2A)上にインバータ主回路(22)等
のインバータに必要な一部の回路あるいはオプション用
回路が配置されている。
第11図から明らかな如く、配線基板(8)と接続され
る接続用パッド(3b)の近傍、即ち、マイコン(7)
と一番関連深い回路素子(ここではバッファ、出力バッ
ファ)が固着される。また、−点鎖線で囲まれた領域は
接着シートでケース材(6)が固着される固着領域であ
ることを示す。
本実施例では夫々の基板(2Δ)(2B>上にインバー
タ制御に必要な全ての周辺回路だけが形成されているこ
とになる。即ち、夫々の基板(2A)(2B)上にはイ
ンバータ制御に必要な周辺回路のみが形成されているこ
とになり、一方の基板(2A)に設けた孔(5)に収納
されたマイコン(7)を搭載した配線基板(8)のみが
自由自在に挿脱が可能となる。更に詳述すると、マイコ
ン(7)のプログラム・データの消去および書込みが可
能となり、ユーザ側で専用2 のプログラム・データを書込みすることができる。
斯る本発明に依れば、一方の基板(2A〉の所望位置に
孔〈5)を設け、その孔(5)によって形成された空間
内にマイコン(7)が搭載された配線基板(8)を収納
し、基板(2)とケース材とで形成された封止空間に他
の回路素子を固着することにより、マイコン(7)を自
由自在に挿脱できる混成集積回路とマイコン(7)との
一体止した装置が小型化に行える大きな特徴を有する。
以上に詳述した実施例では配線基板(8)上にマイコン
(7)を搭載したが、マイコン(7)以外のものとして
は、例えばEPROM、EEPROM等の不揮発性メモ
リを搭載することも可能である。この場合においても本
発明と同様の効果が期待できることは説明するまでもな
い。
(ト〉発明の効果 以上に詳述した如く、本発明に依れば、第1に一方の基
板(2A)の所望位置に孔(5)を設け、その孔(5)
によって形成された空間内にマイコン(7)全搭載した
配線基板(8)を収納配置して他方の基板(2B)上の
導電路(3)と接続することにより、夫々の基板(2A
)(2B>上に搭載した回路素子(4)をケス材(6〉
と密封封止した状態で所望の制御機能を有したマイコン
(7)の挿脱が自由自在に行うことができる。その結果
、マイコン(7)以外の内基板(2A)(2B>上の回
路機能を共通化できる大きなメノットを有する。
第2に本発明では1つの混成集積回路装置で二枚の主基
板(集積回路基板) (2A)(2B)と副基板(配線
基板)(8〉とがケース材<6)内に完全に収納される
構造となり、且つ、配線基板(8)と重畳する他方の基
板(2B〉上に外部リード端子(12〉と接続される入
力用の導電路(3)を形成することにより、パターン設
計を容易に行えると共に両基板面積を有効に使用でき、
その結果、マイコン(7)を搭載した高密度実装の混成
集積回路装置を小型化して提供することができる。
第3に所望のROM領域を有したマイコン(7)が配線
基板(8〉に搭載されるため、マイコン<7)の3 着脱を容易に行える。その結果、内基板(2A)(2B
>上に形成した回路機能を変更することなく、マイコン
(7)自体の変更あるいはマイコン(7)のROMの変
更を行うことで1つの混成集積回路装置で異種の装置の
提供が可能となる。
第4に一方の基板(2A〉の所望位置の孔(5)内にマ
イコン(7)を搭載した配線基板(8〉を配置している
と共に、両集積回路基板(2A)(2B)上の組込むそ
の周辺回路素子の実装密度を向上することにより、従来
必要とされたプリント基板を廃止でき、極めて小型化の
マイコン(7)を内蔵する混成集積回路装置を実現でき
る。
第5に両集積回路基板(2A)(2B)として金属基板
を用いることにより、その放熱効果をプリント基板に比
べて大幅に向上でき、より実装密度の向上に寄与できる
。また導電路(3)として銅箔(11)を用いることに
より、導電路(3)の抵抗値を導電ペーストより大幅に
低減でき、実装される回路をプリント基板と同等以上に
拡張できる。
第6にマイコン(7)と接続されるその周辺回路4 素子(4)吐ケース材(6〉と両集積回路基板(2A)
(2B>とで形成される封止空間(14〉にダイ形状あ
るいはチップ形状で組込まれるので、従来のプリント基
板の様に樹脂モールドしたものに比較して極めて占有面
積が小さくなり、実装密度の大幅に向上できる利点を有
する。
第7にケース材(6)と両集積回路基板(2A)(2B
)周端を実質的に一致させることにより、集積回路基板
(2)のほぼ全面を封止空間(14〉として利用でき、
実装密度の向上と相まって極めてフンバクトな混成集積
回路装置を実現できる。
第8に両集積回路基板(2A)(2B)の−辺あるいは
相対向する辺から外部リード(12)を導出でき、極め
て多ピンの混成集積回路装置を実現できる利点を有する
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す斜視分解図、第2図は第
1図を組立てたときのI−I断面図、第3図は本実施例
で用いる基板の断面図、第4図A、B、第5図A、Bは
配線基板を示す側面図、6− 裏面図、第6図は本実施例で用いたモータ駆動用インバ
ータを示すブロック図、第7図は第6図で示したインバ
ータの主回路を示す回路図、第8図は第6図で示したイ
ンバータのマイコンを示すブロック図、第9図は第6図
で示したインバータのベースアンプを示す回路図、第1
0図は第6図で示したインバータの保護回路を示すブロ
ック図、第11図は第6図で示したブロック図を基板上
に実装したときの平面図、第12図および第13図は従
来のマイコン実装構造を示す斜視図である。 り1)吐混成集積回路装置、 (2A)(2B>は集積
回路基板、 (3)は導電路、 り4〉は回路素子、(
5)は孔、 (6〉はケース材、 (7)はマイコン、
(8)は配線基板、 (12)は外部リード端子、 (
13)は電子部品、 (14)は封止空間、 (15)
は導電性シー1へ、 (16)は加圧板、 (17)は
蓋体である。

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)相対向して配置された二枚の集積回路基板と 前記基板の対向する主面に形成された所望形状の導電路
    と 前記導電路に接続され所望の制御機能を有したマイクロ
    コンピュータと 前記マイクロコンピュータから所定の制御出力信号が供
    給され且つ前記基板上の導電路と接続されたその周辺回
    路素子と 前記両基板間に一体化されたケース材とを具備し、 前記一方の基板の所望位置に孔を設け、前記孔によって
    形成された空間内に前記マイクロコンピュータを搭載し
    た配線基板を収納し、前記配線基板と重畳する前記他方
    の基板上に前記配線基板と接続される複数の入出力用の
    導電路を形成したことを特徴とする混成集積回路装置。
  2. (2)前記両集積回路基板は表面を絶縁処理した金属基
    板を用いたことを特徴とする請求項1記載の混成集積回
    路装置。
  3. (3)前記導電路は銅箔を用いたことを特徴とする請求
    項1記載の混成集積回路装置。
  4. (4)前記配線基板上に搭載されるマイクロコンピュー
    タは樹脂封止型あるいはチップ型を用いたことを特徴と
    する請求項1記載の混成集積回路装置。
  5. (5)前記他方の基板上で前記配線基板と接続される入
    出力用の導電路は外部回路との接続を行う外部リード端
    子と接続したことを特徴とする請求項1記載の混成集積
    回路装置。
  6. (6)前記配線基板は金属基板あるいはフィルム基板を
    用いたことを特徴とする請求項1記載の混成集積回路装
    置。
  7. (7)前記ケース材は前記集積回路基板の周端部と略一
    致させた一定の厚みを有した枠体であることを特徴とす
    る請求項1記載の混成集積回路装置。
  8. (8)前記一方の基板に設けた孔の周囲の前記両基板間
    に配置され且つ前記枠体の一部として補助枠を有したこ
    とを特徴とする請求項7記載の混成集積回路装置。
  9. (9)前記配線基板は前記他方の基板上に形成した前記
    導電路と導電性シートを介して前記補助枠内で接続した
    ことを特徴とする請求項8記載の混成集積回路装置。
  10. (10)前記導電性シートは絶縁性シートで形成され、
    その両面から多数の線状導体が導出されていることを特
    徴とする請求項9記載の混成集積回路装置。
  11. (11)前記ケース材の周端部を前記集積回路基板の周
    端部とを実質的に一致させたことを特徴とする請求項1
    記載の混成集積回路装置。
  12. (12)前記一方の基板の孔に前記空間を密封する蓋体
    を密接したことを特徴とする請求項1記載の混成集積回
    路装置。
  13. (13)前記両集積回路基板の少なくとも一側辺から外
    部リード端子を導出させたことを特徴とする請求項1記
    載の混成集積回路装置。
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JP2012502476A (ja) * 2008-09-08 2012-01-26 インテル・コーポレーション メインボードに直接取着されたダイをパッケージが被覆しているメインボード構造

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