JPH06181286A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH06181286A
JPH06181286A JP33273592A JP33273592A JPH06181286A JP H06181286 A JPH06181286 A JP H06181286A JP 33273592 A JP33273592 A JP 33273592A JP 33273592 A JP33273592 A JP 33273592A JP H06181286 A JPH06181286 A JP H06181286A
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JP
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power
substrate
thin film
chips
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Takao Izumida
孝夫 和泉田
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Toshiba Corp
Toshiba Electronic Device Solutions Corp
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Toshiba Corp
Toshiba Microelectronics Corp
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    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
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    • H01L2224/732Location after the connecting process
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    • H01L2924/19Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/191Disposition
    • H01L2924/19101Disposition of discrete passive components
    • H01L2924/19107Disposition of discrete passive components off-chip wires

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型でしかも安価な電子制御用マルチチップ
パワーモジュールを提供することを目的とする。 【構成】 パワーモジュールのシグナル系基板及びパワ
ー系基板は上下に配置された別個の基板からなる。パワ
ー系基板であるヒートシンク303上にはパワーICチ
ップ307が固定される。シグナル系基板はパワーIC
チップ307上に配置され且つ表裏電極315b、30
8bを有する薄膜基板301からなる。薄膜基板301
上には制御用ICチップ306が配置される。パワーI
Cチップ307及び制御用ICチップ306にはそれぞ
れバンプ電極308a、315aが配設される。バンプ
電極308a、315aはそれぞれ薄膜基板301の裏
面電極308b、表面電極315bにコンタクトし、従
って、パワーICチップ307と制御用ICチップ30
6とが電気的に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電子制御ユニット用の半
導体装置(マルチチップパワーモジュール)に関し、特
に自動車用、家電用、産業用のランプドライブ、モータ
ドライブ、ソノイドドライブ等に使用されるこの種の装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は、複数のICチップやパワーIC
チップから電子制御ユニット用マルチチップパワーモジ
ュールが組み立てられる場合の従来の一般的な構造を示
す。図5(a)は平面図、図5(b)、(c)は、それ
ぞれ図5(a)の VB− VB、VC− VC線に沿った断
面図である。
【0003】図5図示の構造では、導体配線102、1
03が配設された同一の金属製の絶縁性基板101上
に、ICチップ105とパワーICチップ106とが、
ダイボンディング材109を介して固定される。各IC
チップは、図5図示の如く、ボンディングワイヤにより
配線102、103と接続され、これによりICチップ
間が接続される。もし、ICチップがバンプ付きの型式
である場合は、ICチップは、半田や熱圧着により基板
上の導体部と接続される。
【0004】いずれの場合も、この構造では、配線10
2、103は同一平面内にあり、従って、シグナル系の
配線103の厚さは、大電流が流れるパワー系の配線1
02の厚さに合わせざるをえない。なお、図中、107
は金属リード、108はモールド樹脂層、110は絶縁
樹脂層を示す。
【0005】図6は、従来のマルチチップパワーモジュ
ールの他の構造を示す。図6(a)は平面図、図6
(b)、(c)は、それぞれ図6(a)のVIB−VIB、
VIC−VIC線に沿った断面図である。
【0006】図6図示の構造では、シグナル系基板20
1とパワー系基板202とがケース213の上下に配置
された別個の基板からなり、それぞれに、シグナル系I
Cチップ206とパワーICチップ207とがボンディ
ングされる。シグナル系基板201とパワー系基板20
2とはフレキシブル基板208を介して電気的に接続さ
れる。上に配置されたシグナル系基板201は、ケース
213の側壁の中間部に形成された凸部214に支持さ
れ、機械的に固定される。パワー系基板202は、ケー
ス213の底部上に載置される。
【0007】各基板201、202の配線203、20
4は、リード取出し部210、211に配設された金属
リード212と、ボンディングワイヤ205により接続
される。各ICチップ206、207と、配線203、
204もボンディングワイヤ205により接続される。
【0008】この構造では、2枚の基板201、202
の材質や配線203、204の厚さがそれぞれの目的に
応じた仕様のものを採用でき、また小型化に適するとい
う利点がある。しかし、反面構造が複雑になるという問
題がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、図5図示
の構造では、同一基板上の同一平面上に配設されるチッ
プ数が多くなること、また、シグナル系の配線の厚さを
パワー系の配線の厚さに合わせなければならないために
シグナル系の配線の微細化が困難であること等から、モ
ジュールの小型化に適さないという問題がある。図6図
示の構造では、部品点数が多くなると共に、構造及び組
立てが複雑となるため、モジュールの単価が高価になる
という問題がある。従って、本発明の目的は、小型でし
かも安価な電子制御用マルチチップパワーモジュールを
提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明においては、シグナル系基板とパワー系基板
とを別とし、且つシグナル系基板として薄膜基板を用
い、この基板を介して制御用ICチップとパワーICチ
ップとを上下に配置すると共に電気的に接続するように
した。
【0011】
【作用】本発明においては、シグナル系基板とパワー系
基板とが別個に形成され、制御用ICチップとパワーI
Cチップとが上下に配置された立体的構造となる。ここ
で、パワーICチップはシグナル系基板及び制御用IC
チップの支持体として機能する。シグナル系基板として
は薄膜基板が使用され、この基板を介して制御用ICチ
ップとパワーICチップとが電気的に接続される。この
電気的な接続は、チップに配設されたバンプ電極と、薄
膜基板に配設された電極とのコンタクトにより行われ
る。従って、構造は簡易化され、従来の構造に比べ部品
点数が大幅に少なくなる。
【0012】
【実施例】図1は本発明に係る電子制御用マルチチップ
パワーモジュールの第1実施例を示す平面図、図2
(a)、(b)は、それぞれ図1のIIA−IIA線、IIB
−IIB線に沿った断面図である。
【0013】この第1実施例のモジュールは、1つの制
御用ICチップ306と、2つのパワーICチップ30
7とを具備する。2つのパワーICチップ307は、金
属製基板或いはヒートシンク付き絶縁性基板303に対
して、半田313によりボンディングされる。これに対
して、制御用ICチップ306は下記の態様でパワーI
Cチップ307の上方に配置される。
【0014】パワーICチップ307は上部にシグナル
系バンプ電極308aとパワー系バンプ電極314を具
備する。シグナル系バンプ電極308a上には、合成樹
脂製の絶縁体からなるシグナル系薄膜基板301が配置
される。薄膜基板301の表裏には、電極315b、3
08bが配設され、電極315b、308bはスルーホ
ール構造により電気的に接続される。薄膜基板301の
裏面電極308bはチップ307のバンプ電極308a
に接続される。薄膜基板301の表面電極315bは制
御用ICチップ306のバンプ電極315aに接続され
る。
【0015】薄膜基板301上には、電極315bに接
続された導体配線304が形成され、これらの配線を介
して制御用ICチップ306から外部金属リード316
への電気的な接続が行われる。外部金属リード316は
使用時にマイクロプロセッサ等の各種ICに接続され
る。配線304は、熱圧着等により金属リード316に
接着される。配線304とリード316との接着部近傍
において、薄膜基板301の表面は絶縁性補強板311
により補強される。即ち、薄膜基板301は、4側辺の
内、2側辺が実施的にパワーICチップ307に支持さ
れ、残りの2側辺が補強板311と金属リード316と
の間に挟まれた状態で支持される。
【0016】パワーICチップ307の出力バンプ電極
314は、合成樹脂製の絶縁体からなる大電流TAB基
板302上に形成された導体配線317に接続される。
配線317は熱圧着等により外部金属リード309に接
着され、従って、電極314と金属リード309とが配
線317を介して電気的に接続される。外部金属リード
309は使用時にモータ、ソレノイド等の各種アクチュ
エータやランプに接続される。
【0017】チップ306、307及び薄膜基板301
は軟質な絶縁性エンキャップ材312により覆われる。
エンキャップ材312によりチップ及び基板はモールド
樹脂310配設時及びその後に発生する応力から保護さ
れる。
【0018】なお、この実施例では下部に配置される2
つのICチップ307がパワー系専用のものとなってい
るが、これらチップ307がシグナル系の回路をも有す
るものであれば、上部に配置されるICチップ306
は、単に2つのICチップ307間の電気的信号のやり
取りを行うための配線用シリコンチップに代えることが
できる。
【0019】図3は本発明に係る電子制御用マルチチッ
プパワーモジュールの第2実施例を示す平面図、図4
(a)、(b)は、それぞれ図3のIVA−IVA線、IVB
−IVB線に沿った断面図である。
【0020】この第2実施例のモジュールは、2つの制
御用ICチップ406と、6つのパワーICチップ40
7とを具備し、更に、チップコンデンサ421及びチッ
プ抵抗422を具備する。6つのパワーICチップ40
7は、金属製基板或いはヒートシンク付き絶縁性基板4
03に対して、半田413によりボンディングされる。
これに対して、制御用ICチップ406、チップコンデ
ンサ421及びチップ抵抗422は下記の態様でパワー
ICチップ407の上方に配置される。
【0021】パワーICチップ407は上部にシグナル
系バンプ電極408aとパワー系バンプ電極414を具
備する。シグナル系バンプ電極408a上には、合成樹
脂製の絶縁体からなるシグナル系薄膜基板401が配置
される。薄膜基板401の表裏には、電極415b、4
08bが配設され、電極415b、408bはスルーホ
ール構造により電気的に接続される。薄膜基板401の
裏面電極408bはチップ407のバンプ電極408a
に接続される。薄膜基板401の表面電極415bは制
御用ICチップ406のバンプ電極415aに接続され
る。
【0022】薄膜基板401上には、制御用ICチップ
406の他、チップコンデンサ421及びチップ抵抗4
22が配置される。薄膜基板401上には、電極415
bに接続された導体配線404が形成され、これらの配
線を介して制御用ICチップ406、チップコンデンサ
421及びチップ抵抗422が接続される。また、配線
404はまた、制御用ICチップ406から外部金属リ
ード416への電気的な接続に使用される。この実施例
では、第1実施例とは異なり、シグナル系の外部金属リ
ード416は、一方向のみに配設される。配線404
は、熱圧着等により金属リード416に接着される。配
線404とリード416との接着部近傍において、薄膜
基板401の表面は絶縁性補強板411により補強され
る。即ち、薄膜基板401は、4側辺の内、3側辺が実
施的にパワーICチップ407に支持され、残りの1側
辺が補強板411と金属リード416との間に挟まれた
状態で支持される。
【0023】パワーICチップ407の出力バンプ電極
414は、合成樹脂製の絶縁体からなる大電流TAB基
板402上に形成された導体配線417に接続される。
配線417は熱圧着等により外部金属リード409に接
着され、従って、電極414と金属リード409とが配
線417を介して電気的に接続される。
【0024】チップ406、407及び薄膜基板401
は軟質な絶縁性エンキャップ材412により覆われる。
エンキャップ材412によりチップ及び基板はモールド
樹脂410配設時及びその後に発生する応力から保護さ
れる。
【0025】この実施例では、6つのパワーICチップ
407間の電気的信号のやり取りは、ICチップ404
を介して行われる。ICチップ404の作成に微細化プ
ロセスを適用することにより、モジュール内に大規模な
システムを構成することが可能となる。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、シグナル系基板とパワ
ー系基板とを別とし、且つシグナル系基板として薄膜基
板を用い、この基板を介して制御用ICチップとパワー
ICチップとを上下に配置すると共に電気的に接続す
る。従って、簡単な構造で立体的配置ができ、装置を小
型化できると共に安価に作成することが可能となる。即
ち、本発明によれば、小型でしかも安価な電子制御用マ
ルチチップパワーモジュールを提供することが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電子制御用マルチチップパワーモ
ジュールの第1実施例を示す平面図。
【図2】(a)、(b)は、それぞれ図1のIIA−IIA
線、IIB−IIB線に沿った断面図。
【図3】本発明に係る電子制御用マルチチップパワーモ
ジュールの第2実施例を示す平面図。
【図4】(a)、(b)は、それぞれ図3のIVA−IVA
線、IVB−IVB線に沿った断面図。
【図5】従来の電子制御ユニット用マルチチップパワー
モジュールの一例を示す図で、(a)は平面図、
(b)、(c)は、それぞれ(a)の VB− VB、 VC
− VC線に沿った断面図。
【図6】従来の電子制御ユニット用マルチチップパワー
モジュールの他の例を示す図で、(a)は平面図、
(b)、(c)は、それぞれ(a)のVIB−VIB、VIC
−VIC線に沿った断面図。
【符号の説明】
301、401…薄膜基板、303、403…ヒートシ
ンク、306、406…制御用ICチップ、307、4
07…パワーICチップ、309、316、409、4
16…外部金属リード、421…チップコンデンサ、4
22…チップ抵抗。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1基板と、 前記第1基板上に固定されたパワーICチップと、 前記パワーICチップ上に形成されたパワー系バンプ電
    極及びシグナル系バンプ電極と、 前記パワーICチップの上に配置された絶縁性薄膜から
    なる第2基板と、 前記第2基板の裏面上に形成され且つ前記パワーICチ
    ップの前記シグナル系バンプ電極にコンタクトする裏面
    電極と、 前記第2基板の表面上に形成され且つ前記裏面電極と電
    気的に接続された表面電極と、 前記第2基板上に形成され且つ前記表面電極と電気的に
    接続された配線と、 前記第2基板の上に配置された制御用ICチップと、 前記制御用ICチップの裏面に形成され且つ前記第2基
    板の表面電極にコンタクトするバンプ電極と、 前記パワーICチップのパワー系バンプ電極に接続され
    た外部金属リードと、 前記第2基板の前記配線に接続された外部金属リード
    と、を具備する半導体装置。
  2. 【請求項2】前記第2基板上に、チップコンデンサ、チ
    ップ抵抗等のICチップ以外の電子部品が更に配設され
    る請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】前記パワーICチップが複数配設され、前
    記第2基板の少なくとも2側辺が前記パワーICチップ
    に支持される請求項1または2記載の半導体装置。
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