JPH03195083A

JPH03195083A - 混成集積回路およびその製造方法

Info

Publication number: JPH03195083A
Application number: JP33556189A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Okawa; 克実大川; Akira Kazami; 風見　明; Susumu Ota; 太田　晋; Sumio Ishihara; 石原　純夫
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1989-12-25
Filing date: 1989-12-25
Publication date: 1991-08-26
Anticipated expiration: 2013-08-06
Also published as: JP2783882B2

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】（イ）産業上の利用分野本発明はパワー素子が搭載された混成集積回路に関し、
特にパワー素子の発熱を考慮した混成集積回路およびそ
の製造方法に関する。

（ロ）従来の技術従来から、パワー用の半導体素子を搭載したパワー用の
混成集積回路においては、その動作中に発生する熱放散
を考慮していわゆるヒートシンクを介してパワー素子を
基板上に固着搭載する方式が一般的に用いられている。

第４図は従来の混成集積回路を示す断面図であり、（２
１）はアルミニウムの如き金属基板、（２２）はエポキ
シ系あるいはポリイミド系の絶縁樹脂層、（２３）は銅
箔より形成された所望形状の導電路、（２４）は鋼ある
いはインバーよりなるヒートシンク、（２５）はパワー
半導体素子である。

説明するまでもなく、導電路（２３）のパッド部分（２
３°）上にヒートシンク（２４）が半田によって固着さ
れ、そのヒートシンク（２４）上にはパワー素子（２５
）が固着され、そのパワー素子（２４）と近傍の導電路
（２３）とは金属細線で電気的に接続され所定のパワー
回路が形成きれていた。

上述したパワー用の混成集積回路ではパワー素子（２４
）から発生した熱は絶縁樹脂層（２２）を介して基板（
２１）に伝導されるため、絶縁樹脂層（２２）の熱抵抗
比が高いことによって熱伝導が非常に悪く大電力用には
あまり適さない構造であった。

しかしながら、絶縁樹脂層（２２）中にシリカ等の熱抵
抗比の高い材料を含有させることでＩＯＡ〜３０Ａクラ
スの電流による発熱に対応することが可能となったが、
５０Ａ〜３００Ａクラスの大電流による発熱を考えた場
合、その程度の改良では何んら解決することができなか
った。

また、５０Ａ〜３００Ａクラスの大電流の発熱に対応す
るモジュールを第５図に示す、この構造は第５図に示す
如く、銅板からなる放熱板（３１）上にアルミナセラミ
ックス基板（３２）を固着してその基板（３２）上にパ
ワー用の導電路（３３）を形成し、その導電路（３３）
の所定部分にパワー素子（３４）を固着して熱放散を向
上させるものである。

（ハ）発明が解決しようとする課題第４図で示した従来構造では上述した様に５０Ａ〜３０
０Ａクラスの大電流による発熱を考慮したときには熱放
散が悪く大電流の混成集積回路として用いることができ
なかった。

また、第５図で示した従来構造では大電流による発熱と
いう点では考慮できるが、大電流回路以外の回路パター
ンを形成することが非常に困難である。なぜなら、セラ
ミックス基板（３２）上に形成きれる大電流用のパター
ンは鋼のメツキ法、メタライズ法、印刷法等の手段で形
成されるため５０〜１００μの小信号用のパターンを同
一のセラミックス基板（３２）上に形成することはその
工程が極めて困難となるからである。

（ニ）課題を一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、金
属基板と前記基板上に付着され且つ前記基板表面を露出
させる複数の孔が設けられた絶縁箔層と前記絶縁箔層上
に形成された所望形状の導電路と前記基板上の所定位置
に固着され且つ隣接する前記導電路と接続される複数の
パワー素子と前記パワー素子がその一主面に搭載され且
つ前記孔で露出した前記基板上にその民主面が配置され
た熱抵抗比の小さいセラミックス片とを具備し、前記セ
ラミックス片が配置される前記基板上に異種のニッケル
メッキ層を設けたことを特徴とする。

（＊）作用この様に本発明に依れば、セラミックス片が固着される
基板上に異種のニッケルメッキ層、即ち、下層のニッケ
ルメッキ層は耐エツチング性に優れたもの、上層のニッ
ケルメッキ層は半田ぬれ性に優れたものを２層に配置す
ることにより、セラミックス片を容易に半田で基板上に
固着することができると共にパターン形成時のエツチン
グ工程での基板表面を保護する専用の治具が不要となる
。

また、パワー素子から発生する熱はセラミックス片を介
して効率よく金属基板に伝導諮れ、その結果、熱放散性
を著しく向上させることができる。更に大出力用回路の
みならず同一基板上に小信号用回路を形成することがで
きる。

（へ）実施例以下に第１図に示した実施例に基づいて本発明の詳細な
説明する。第１図は本発明の混成集積回路の主要部分を
示す要部拡大図である。

第１図に示す如く、本発明の混成集積回路は、金属基板
（１）と、基板（１）表面に形成された第１のニッケル
メッキ膜（２）と、基板（１）の−主面上に付着され且
つ複数の孔（３ａ）を有した絶縁薄層（３）と、絶縁薄
層（３）上に形成された所望形状の導電路（４）と、孔
（３ａ）によって露出された第１のニッケルメッキ膜（
２）上に形成された第２のニッケルメッキ層（５）と、
第２のニッケルメッキ層（５）上に固着された熱抵抗比
の小さいセラミックス片（６）と、セラミックス片（６
）上に固着されたパワー素子（７）とから構成される。

次に第３図Ａ乃至第３図りに示した実施例に基づいて本
発明の混成集積回路の製造方法を説明する。

先ず、第３図Ａに示す如く、所望形状の金属基板（１）
を準備する。基板（１）としては熱伝導性の優れた２ｍ
ｍｍ〜５ｍｍ程度の厚みを有した銅基板を用いるものと
する。その基板（１）の表面に耐エツチング性の優れた
リン濃度の高い第１のニッケルメッキ膜（２）を形成す
る。第１のニッケルメッキ層（２）は周知の熱電解ニッ
ケルメッキ法を用いて形成し、そのニッケル溶液中には
１０〜１５％程度のリンが含有されている。

次に第３図Ｂに示す如く、基板（１）の−主面上に絶縁
薄層（３）を介して所望形状の導電路（４）を形成する
。更に詳述すると、基板（１）の−主面上にエポキシあ
るいはポリイミド樹脂等の絶縁性接着と銅箔とがあらか
じめ一体化されたものを用いて基板（１）上にプレス等
の手段を用いて貼着する。

このとき、絶縁性接着剤と銅箔とが一体化されたものに
は複数の孔（３ａ）があらかじめプレス打抜き工程によ
って形成されている。その後、銅箔を周知のエツチング
技術によりエツチングして所望形状の導電路（４）を形
成する。この導電路（４）は図面から明らかにきれない
がパワー用の導電路と、小信号用の導電路とを有する様
に形成される。即ち、パワー用の導電路は大電流を考慮
しである程度太く形成され、小信号用の導電路は３０〜
１００μのファインパターンとなる様に形成される。

次に第３図Ｃに示す如く、孔（３ａ）で露出した第１の
ニッケルメッキ膜（２）上にホウ素系の第２のニッケル
メッキ膜（５）を形成する。即ち、孔（３ａ）の領域に
は異種のニッケルメッキ膜を形成することになる。第１
のニッケルメッキ膜（２）は上述した様に耐エツチング
性は優れているがその反面半田塗れ性がよくないため、
後述するセラミックス片（６）を固着することができな
かった。しかし、ホウ素系の第２のニッケルメッキ膜（
５）を形成することでセラミックス片（６）を固着する
ことが可能となった。

第２のニッケルメッキ膜（５）は第１のニッケルメッキ
膜（２）と同様に無電解ニッケルメッキ法によって形成
する。このとき、導電路（４）のワイヤーボンディング
部分（図示されない）となる領域にも第２のニッケルメ
ッキ膜（５）を形成する。

即ち、ボンディングワイヤ固着部分に形成するニッケル
メッキと同一工程で第２のニッケルメッキ膜（５）を形
成する。

最後に第３図りに示す如く、第２のニッケルメッキ膜（
５）上にパワー素子（７）が固着きれた熱抵抗比の小さ
いセラミックス片（６）を固着する。熱抵抗比の小さい
セラミックス片（６）として、例えば窒化アルミニウム
、窒化ホウ素、ベリリア等の材料があるが、本実施例で
もつとも一般的である窒化アルミニウムを用いるものと
する。第２図はそのセラミックス片（６）を示す断面図
であり、その上下面には酸化銅を介して銅板が固着され
た導体層が形成されている。従って基板（１）上には半
田によって固着される。また、セラミックス片（６）上
に固着されるパワー素子（７）も半田によって固着搭載
されることはいうまでもない、また、上述した銅板上に
はメツキ層が形成されている。

パワー素子（５）と近傍のパワー用の導電路（４）とは
ワイヤ線で電気的に接続される。第１図からは明らかに
されないが基板（１）上には小信号用の素子も搭載され
近傍の小信号用導電路と接続されている。また、本実施
例ではパワー素子（７）と接続される導電路（４）上に
銅板（８）が固着され大電流を容易に流せる様に配慮し
である。

この構造により、パワー素子（７）から発生する熱は熱
抵抗比の／Ｊ％さいセラミックス片（６）を介して基板
（１）に効率よく伝導され熱放散が著しく向上する。こ
のとき、熱放散による熱は小信号回路には悪影響を及す
ことはない、何故なら、絶縁薄層（３）はあらかじめ熱
抵抗比の大きいものが選択して用いられているからであ
る。

斯る本発明に依れば、セラミックス片（６）が固着され
る領域に異種の第１および第２のニッケルメッキ膜を形
成することにより、熱伝導性の優れた混成集積回路を容
易に提供することができる。

（ト）発明の効果以上に詳述した如く、本発明に依れば、熱抵抗比の小さ
いセラミックス片を介してパワー素子を固着した熱放散
性の優れた混成集積回路を容易に提供することができる
。

また、本発明では従来の製造工程をそのまま使用できる
利点を有する。

更に本発明では、パワー回路と小信号用回路とが同一基
板上に形成されているので混成集積回路の薄型化が実現
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を示す要部拡大図、第２図は本実施例で
用いるセラミックス片を示す断面図、第３図Ａ乃至第３
図りは本発明の製造工程を示す断面図、第４図および第
５図は従来例を示す断面図である。（１）・・・金属基板、　（２〉・・・第１のニッケル
メッキ膜、　（３）・・・絶縁体層、　（３ａ）・・・
孔、　（４）・・・導電路、（５）・・・第２のニッケ
ルメッキ膜、（６）・・・セラミックス片、（７）・・
・パワー素子。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属基板と前記基板上に付着され且つ前記基板表面を露出させる複
数の孔が設けられた絶縁箔層と前記絶縁箔層上に形成された所望形状の導電路と前記基板上の所定位置に固着され且つ隣接する前記導電
路と接続される複数のパワー素子と前記パワー素子がそ
の一主面に搭載され且つ前記孔で露出した前記基板上に
その反主面が配置された熱抵抗比の小さいセラミックス
片とを具備し、前記セラミックス片が配置される前記基板上に異種のニ
ッケルメッキ層を設けたことを特徴とする混成集積回路
。
（２）前記金属基板として銅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。
（３）前記セラミックス片として窒化アルミニウム片、
窒化ホウ素片、炭化ケイ素片あるいはベリリア片を用い
たことを特徴とする請求項１記載の混成集積回路。
（４）前記セラミックス片の両面には導体層が形成され
ていることを特徴とする請求項３記載の混成集積回路。
（５）前記導電路として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。
（６）前記パワー素子は前記基板と固着されるケース材
により密封封止されたことを特徴とする請求項１記載の
混成集積回路。
（７）前記異種のニッケルメッキ層の下層のニッケルメ
ッキ層中には高濃度のリンを含有させ且つ前記基板表面
に形成したことを特徴とする請求項１記載の混成集積回
路。
（８）前記異種のニッケルメッキ層の上層のニッケルメ
ッキ層中にはホウ素を含有したことを特徴とする請求項
１記載の混成集積回路。
（９）所望形状の金属基板を準備する工程と、前記基板
の少なくとも一主面に高濃度のリンを含有した第１のニ
ッケルメッキ層を形成する工程と、所定位置に複数の孔が設けられた絶縁性接着剤付金属箔
を前記基板上に貼着する工程と、前記金属箔をエッチングし所望形状の導電路を形成する
工程と、前記孔で露出された前記第１のニッケルメッキ層上にホ
ウ素を含有した第２のニッケルメッキ層を形成する工程
と、前記第２のニッケルメッキ層上にパワー素子が固着され
たセラミックス片を固着する工程とを具備することを特
徴とする混成集積回路の製造方法。
（１０）前記金属基板として銅を用いたことを特徴とす
る請求項９記載の混成集積回路の製造方法。
（１１）前記セラミックス片として窒化アルミニウム片
、窒化ホウ素片、炭化ケイ素片あるいはベリリア片を用
いたことを特徴とする請求項９記載の混成集積回路の製
造方法。
（１２）前記セラミックス片の両面には導体層が形成さ
れていることを特徴とする請求項１１記載の混成集積回
路の製造方法。
（１３）前記金属箔として銅箔を用いたことを特徴とす
る請求項９記載の混成集積回路の製造方法。