JPH06291433A - 混成集積回路 - Google Patents

混成集積回路

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Publication number
JPH06291433A
JPH06291433A JP5074215A JP7421593A JPH06291433A JP H06291433 A JPH06291433 A JP H06291433A JP 5074215 A JP5074215 A JP 5074215A JP 7421593 A JP7421593 A JP 7421593A JP H06291433 A JPH06291433 A JP H06291433A
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JP
Japan
Prior art keywords
copper plate
hybrid integrated
integrated circuit
copper
fixed
Prior art date
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Pending
Application number
JP5074215A
Other languages
English (en)
Inventor
Susumu Ota
晋 太田
Katsumi Okawa
克実 大川
Noriaki Sakamoto
則明 坂本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
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Priority to US08/218,604 priority patent/US5559374A/en
Publication of JPH06291433A publication Critical patent/JPH06291433A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/03Use of materials for the substrate
    • H05K1/05Insulated conductive substrates, e.g. insulated metal substrate
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/40Forming printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • H05K3/4007Surface contacts, e.g. bumps

Landscapes

  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Insulated Metal Substrates For Printed Circuits (AREA)
  • Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外部リード端子の固着部分における電流損失
を抑制し、且つパワー混成集積回路のサイズを小型化に
する。 【構成】 金属基板(1)上に絶縁層(2)を介してイ
ンバータ回路が形成された混成集積回路のインバータ回
路を構成する第1電源ラインは第1の銅板(4)、第2
電源ラインは第2の銅板(5)、負荷に接続され且つ電
流を供給する出力ラインは第3の銅板(6)で形成さ
れ、第1の銅板(4)上にはソース側のスイッチング素
子(7)が、第3の銅板(6)上にはシンク側のスイッ
チング素子(8)が固着され、少なくとも第3の銅板
(6)の一部は垂直方向に突出するように延在され、そ
の突出された一部を外部リード端子(6A)として兼用
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、混成集積回路に関し、
特にインバータ回路等のパワー回路を実装した大電流用
の混成集積回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、混成集積回路としては、セラミッ
クス基板をベースにしたものが多く使用されてきたが、
セラミックス基板上に形成される回路パターンは貴金属
ペーストによって形成されるためにそのシート抵抗が大
きいことおよびセラミックス基板の熱伝導性の悪いこと
から大電流タイプの混成集積回路としては不向きとなっ
ており、近年の大電流タイプの混成集積回路は金属基
板、例えばアルミニウム、銅ベースの基板上に絶縁樹脂
層を介して形成された銅箔パターン上にパワー回路を構
成する部品が実装されている。すなわち、パワー回路部
品は銅等の金属片(ヒートシンク)上に実装されて基板
上に実装され、外部回路と接続するための複数のパワー
用の外部リード端子は基板上の所定位置に半田付けされ
る構造となっている。かかる、大電流用の混成集積回路
としては特開昭63−302530号公報、特開昭64
−25554号公報および特開昭64−5092号公報
に記載されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来構造の大電流用混
成集積回路では上記したように外部回路と接続するため
の各リード端子が半田層を介して基板上に固着される構
造であるため、以下の不具合がある。すなわち、 半田層自体の電気抵抗値が大きいために電流損失を起
し発熱量が増加する。
【0004】電流出力径路の導電路上に半田層を介し
て外部リード端子が固着される場合、半田層表面が酸化
したとき経時変化に伴って半田層が劣化し、信頼性面で
著しく低下するという問題があった。 基板上に各リード端子を半田固着するための専用のラ
ンド(パッド)を形成しなければならず基板サイズを小
型化する場合の弊害となり、大電流用の混成集積回路自
体のサイズを小型化にすることができない。
【0005】本発明は上述した課題に鑑みてなされたも
のでこの発明の目的は、外部リード端子の固着部分にお
ける電流損失を抑制し、且つパワー用の混成集積回路の
サイズを極めて小型化にし信頼性を向上させた混成集積
回路を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するため、この発明に係わる第1の混成集積
回路は、金属基板上に絶縁層を介して固着された複数の
銅板上にパワー半導体素子を固着した混成集積回路の銅
板の一部を垂直方向に突出するように延在し、その突出
された銅板の一部を外部回路の接続手段と接続すること
を特徴としている。
【0007】また、この発明に係わる第2の混成集積回
路は、金属基板上に絶縁層を介してインバータ回路が形
成された混成集積回路のインバータ回路を構成する第1
電源ラインは第1の銅板、第2電源ラインは第2の銅
板、負荷に接続され且つ電流を供給する出力ラインは第
3の銅板で形成され、第1の銅板上にはソース側のスイ
ッチング素子が第3の銅板上にはシンク側のスイッチン
グ素子が固着され、少なくとも第3の銅板の一部は垂直
方向に突出するように延在され、その突出された一部を
外部回路の接続手段と接続することを特徴としている。
【0008】
【作用】以上のように構成される混成集積回路において
は、パワー半導体素子が固着された銅板の一部分を垂直
方向に突出延在させて、その一部分の先端部を外部回路
の接続手段と接続させることにより、外部リード端子の
みの半田固着を不要とすることができる。その結果、リ
ード端子の半田層による電流損失を抑制することができ
る。
【0009】また、リード端子を固着する専用のランド
(パッド)を基板上に形成する必要がないため基板サイ
ズを小型化にすることができる。また、半田接続点数が
減り、信頼性を向上させることができる。
【0010】
【実施例】以下図1〜図3に示した実施例に基づいて本
発明の混成集積回路を詳細に説明する。図1は本発明の
混成集積回路の断面図、図2は本発明の混成集積回路の
基板の平面図である。
【0011】図1および図2に示す如く、本発明の混成
集積回路は、金属基板(1)と、その基板(1)上に絶
縁層(2)を介して形成された導電路(3)と、その導
電路(3)の所定位置に固着された第1の銅板(4)、
第2の銅板(5)および第3の銅板(6)と、第1およ
び第3の銅板(4)(6)上に固着されたスイッチング
素子(7)(8)とから構成される。
【0012】金属基板(1)は、放熱特性および加工性
を考慮して約2〜5mm厚のアルミニウム基板あるいは銅
基板が使用される。その金属基板(1)は所定サイズで
矩形状に形成され、混成集積回路が完成する前あるいは
後に所望サイズに分割プレスされる。アルミニウム基板
を用いる場合には、そのアルミニウム基板の表面を薄膜
の酸化アルミニウムで被覆してもよい。また、銅基板を
用いる場合には、その銅基板の表面はニッケルあるいは
クロムメッキが行われ表面保護が行われている。
【0013】金属基板(1)の一主面上には、エポキシ
あるいはポリイミド樹脂等の接着性を有する熱硬化性絶
縁樹脂と約35〜105μm厚の銅箔とのクラッド材が
温度150〜180℃、1平方センチメートル当り50
〜100Kgの圧力でホットプレスされる。前記クラッ
ド材を基板(1)上にホットプレスすることにより前記
熱硬化性絶縁樹脂が絶縁層(2)となり、その絶縁層
(2)上の銅箔をホトエッチング等して所望形状の導電
路(3)が形成される。
【0014】金属基板(1)上に形成される導電路
(3)は、図3に示したインバータ回路を構成するよう
に、例えば図1および図2に示す如く、第1、第2およ
び第3の銅板(4)(5)(6)を固着するための導電
路(3A)と複数本の信号用の導電路(3B)が形成さ
れる。尚、本発明では外部リード端子を固着するための
専用のランド(パッド)は形成されていない。導電路
(3A)上にはスクリーン印刷により印刷したソルダー
ペーストが付着されて半田層(9)が形成される。その
半田層(9)上に第1〜第3の銅板(4)(5)(6)
が載置されて半田リフロー工程によりソルダーペースト
を溶触し導電路(3A)と各銅板(4)(5)(6)を
固着接続する。
【0015】図3に示したインバータ回路の第1電源ラ
イン(例えばVCCライン)は第1の銅板(4)、第2電
源ライン(例えばアースライン)は第2の銅板(5)お
よび電流を供給する出力ラインは第3の銅板(6)によ
り形成されている。第1〜第3の銅板(4)(5)
(6)は約50〜300Aの大電流に対応できるように
する必要からその厚みは約1〜5mm程度の肉厚を有し
ている。
【0016】第1の銅板(4)上にはインバータ回路の
ソース側のスイッチング素子(7A)(7B)(7C)
が半田層(11)によって固着されている。それらソー
ス側のスイッチング素子(7A)(7B)(7C)は第
1の電源ラインにより共通接続されるために本実施例で
は第1の銅板(4)を共通とし、スイッチング素子(7
A)(7B)(7C)を固着したが、第1の銅板(4)
を3つに分割し、分割された第1の銅板上にそれぞれの
スイッチング素子を固着することも可能である。
【0017】金属基板(1)を銅基板とした場合には、
第1の銅板(4)を共通使用し、アルミニウム基板とし
た場合には、第1の銅板(4)を共通使用するとアルミ
ニウムと銅との熱膨張係数の差が大きいためにアルミニ
ウム基板に反りが生じるおそれがあるために第1の銅板
(4)を各スイッチング素子の数だけ分割するのが好ま
しい。
【0018】一方、第3の銅板(6)上には、インバー
タ回路のシンク側のスイッチング素子(8A)(8B)
(8C)が半田層(11)を介して固着されている。第
3の銅板(6)はシンク側のスイッチング素子(8A)
(8B)(8C)の数に対応して個別に分割されてい
る。第1および第3の銅板(4)(6)上に半田層(1
1)(11)を介して固着されたスイッチング素子(7
A)〜(7C),(8A)〜(8C)はパワートランジ
スタ、パワーMOSFET、あるいはIGBT等の大電
流タイプの半導体スイッチング素子が用いられている。
【0019】本発明の特徴とするところは、第1〜第3
の銅板(4)(5)(6)のうち、少なくともシンク側
のスイッチング素子(7A)(7B)(7C)が固着さ
れた第3の銅板(6)の一部分を外部回路との接続を行
う外部リード端子として兼用することにある。すなわ
ち、第3の銅板(6)の一部分を上面方向に略90°の
角度で折曲げ加工し、折曲げ加工された先端部を外部リ
ード端子(6A)として用い、ヒートシンクとなる銅板
(6)と外部リード(6A)とを兼用させることであ
る。第3の銅板(6)の外部リード端子(6A)は後述
するケース材の上面部よりも突出するように延在され、
本実施例では上述したように略90°の角度で折曲げ加
工されるが、外部回路との接続状態に応じてその角度は
任意に調整することができる。
【0020】本実施例では、第3の銅板(6)のみでは
なく、第1の銅板(4)および第2の銅板(5)の一部
分を折曲げ加工して外部リード端子(4A)(5A)を
それぞれの銅板(4)(5)と兼用させている。第1〜
第3の銅板(4)(5)(6)の一部分を折曲げ加工し
その先端部を外部リード端子(4A)(5A)(6A)
として兼用することにより、外部リード端子専用の固着
パッドを基板(1)上に形成する必要がないため基板
(1)のサイズを小型化にすることができる。また、外
部リード端子専用の固着パッドが無くなるのに伴いリー
ド端子を固着するための専用の半田層が無くなるために
半田層による出力電流の損失を抑制することができ信頼
性の向上に寄与することができる。
【0021】第1〜第3の銅板(4)(5)(6)およ
び各スイッチング素子(7A)〜(7C),(8A)〜
(8C)は図3のインバータ回路に基づいて約200〜
500μmのワイヤで相互接続される。具体的には、ソ
ース側のスイッチング素子(7A)(7B)(7C)の
ベースあるいはゲート電極は小信号用の導電路(3B)
とAlワイヤで接続され、そのスイッチング素子(7
A)(7B)(7C)のエミッタあるいはソース電極は
第3の銅板(6)とAlワイヤで接続されている。ま
た、シンク側のスイッチング素子(8A)(8B)(8
C)のベースあるいはゲート電極は小信号用の導電路
(3B)とAlワイヤで接続され、そのスイッチング素
子(8A)(8B)(8C)のエミッタあるいはソース
電極は第2の銅板(5)と接続されている。
【0022】金属基板(1)は、略枠状に形成されたケ
ース材(10)と一体化され、ケース材(10)として
は、例えばファイバグラス、レインホースPET(FR
PET)を射出成形し、上述したように略枠状に形成さ
れる。ケース材(10)は基板(1)の周端辺と一致す
るようにエポキシ系あるいはシリコン系の接着剤によっ
て固着される。
【0023】ケース材(10)で囲まれた領域内にはシ
リコンゲル(12)およびエポキシ樹脂(13)を順次
充填しインバータ回路に必要な各部分および素子を保護
している。
【0024】
【発明の効果】以上に詳述した如く、本発明に依れば、
パワー半導体素子(パワー用スイッチング素子)が固着
された第3の銅板の一部分を上面方向に突出延在させ、
その突出された先端部を外部リード端子として用いるこ
とにより、複数の外部リード端子を固着するための専用
の固着用ランド(パッド)を設ける必要がないため基板
サイズを小さくすることができる。その結果、極めて小
型化されたインバータ用の混成集積回路を提供すること
ができる。
【0025】また、専用の外部リード端子を固着するパ
ッドを形成する必要性がないことに伴い、外部リード端
子を固着する専用の半田層が無いために出力電流の電流
損失を抑制することができ発熱量を低減できる。また、
半田接続点数を減少させることができ、半田層の劣化に
伴う不具合を抑制し信頼性を向上させることができる。
【0026】さらに、外部リード端子専用の固着工程を
省略することができ作業性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の混成集積回路の断面図である。
【図2】ケース付けする前の本発明の混成集積回路の平
面図である。
【図3】インバータ回路図である。
【符号の説明】
(1) 金属基板 (2) 絶縁層 (3) 導電路 (4) 第1の銅板 (5) 第2の銅板 (6) 第3の銅板 (7)(8) スイッチング素子 (9)(11) 半田層 (10) ケース材

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属基板上に絶縁層を介して固着された
    複数の銅板上にパワー半導体素子を固着した混成集積回
    路において、前記銅板の一部を垂直方向に突出するよう
    に延在し、その突出された銅板の一部を外周回路の接続
    手段と接続することを特徴とする混成集積回路。
  2. 【請求項2】 金属基板上に絶縁層を介してインバータ
    回路が形成された混成集積回路において、前記インバー
    タ回路を構成する第1電源ラインは第1の銅板、第2電
    源ラインは第2の銅板、負荷に接続され且つ電流を供給
    する出力ラインは第3の銅板で形成され、前記第1の銅
    板上にはソース側のスイッチング素子が前記第3の銅板
    上にはシンク側のスイッチング素子が固着され、少なく
    とも前記第3の銅板の一部は垂直方向に突出するように
    延在され、その突出された一部を外部回路の接続手段と
    接続することを特徴とする混成集積回路。
JP5074215A 1993-03-25 1993-03-31 混成集積回路 Pending JPH06291433A (ja)

Priority Applications (2)

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JP5074215A JPH06291433A (ja) 1993-03-31 1993-03-31 混成集積回路
US08/218,604 US5559374A (en) 1993-03-25 1994-03-25 Hybrid integrated circuit

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JP5074215A JPH06291433A (ja) 1993-03-31 1993-03-31 混成集積回路

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JPH06291433A true JPH06291433A (ja) 1994-10-18

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ID=13540757

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JP5074215A Pending JPH06291433A (ja) 1993-03-25 1993-03-31 混成集積回路

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JP (1) JPH06291433A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001286156A (ja) * 2000-03-31 2001-10-12 Toshiba Corp 基板実装インバータ装置
JP2005259880A (ja) * 2004-03-10 2005-09-22 Fuji Electric Holdings Co Ltd 半導体装置

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