JPH0748540B2

JPH0748540B2 - 混成集積回路装置

Info

Publication number: JPH0748540B2
Application number: JP8251990A
Authority: JP
Inventors: 秀史西塔; 永清水; 克実大川
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1990-03-29
Filing date: 1990-03-29
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2010-05-24
Also published as: JPH03174746A

Description

【発明の詳細な説明】（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EPRO
M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）にサーディップ型パッケ
ージに組込まれたEPROM内蔵マイクロコンピュータ（4
4）が搭載されている。このEPROM内蔵マイクロコンピュ
ータ（44）はヘッダー（45）及びキャップ（46）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（48）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EPRO
M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（5
1）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EPROM内蔵マイクロコンピュータ素
子の実装構造は、EPROM内蔵マイクロコンピュータチッ
プ（51）に比べ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。更にスル
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EPROM内蔵マイクロ
コンピュータ素子を一旦パッケージに組立てることであ
る。

ここではサ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。

斯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（60）上に
は、EPROM内蔵マイクロコンピュータチップ（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コネクタ端子部に接続されて
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（6
2）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。

上述した様に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
ント基板上にダ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素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、EPROM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L
SI,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EP
ROM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。

更に特質すべき問題点は、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EPROM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およびマイクロコンピ
ュータに関し且つ発熱を有さない回路素子を搭載し、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、他方の
基板上に搭載された発熱を有する回路素子およびその他
の回路素子は両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
置を極めて小型化で且つ、混成集積回路装置からマイク
ロコンピュータを自由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
およびマイクロコンピュータと関連した複数の回路素子
を搭載した配線基板を他方の基板上の導電路と接続する
ことにより、二枚の基板間の空間で多層構造の実現がで
きマイコン搭載の混成集積回路装置を極めて高密度実装
且つ小型化が行える。

更に本発明では両基板上に搭載された全ての素子がケー
ス材と両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お
よびその関連する回路素子が両基板上に搭載されず配線
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
ータおよびマイコン周辺全ての周辺回路の挿脱を容易に
行える。その結果、両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およびそ
の周辺回路を搭載した配線基板を異ならしめることによ
り異種の装置を極めて容易に提供できる。

（ヘ）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（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）（2B）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収納されたマイクロ
コンピュータ（７）および複数の回路素子（４）を搭載
した配線基板（８）とから構成される。

両集積回路基板（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0.5〜2.0mm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、その一主面側
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（10）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
ム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）の一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）メッキ層が銅箔（11）表面にメッキされる。
然る後、レジストを除去して貴金属メッキ層をマスクと
して銅箔（11）のエッ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0.5mm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２
μルールの極細導電路パターン（３）の形成が可能とな
る。

二枚の基板（2A）（2B）上に形成された導電路（３）
は、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
の外部リード固着パッド（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）を股がる様にパター
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（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パターンで引回して形成さ
れる。

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（2A）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
系の発熱を有する回路素子（４）が積極的に搭載されて
いる。

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Al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メッキ等のメッキ処理が施さ
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（ここでは略中央部）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（6a）はケース材（６）と連結
バー（6B）によって一体化形成されている。また、ケー
ス材（６）の一側辺は両基板（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
て連結された両基板（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、両基板（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）が折曲時に切断する恐れはない。
ケース材（６）と両基板（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（2
A）（2B）とケース材（６）との間に所望の封止空間（1
4）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）と基板（２）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（2B）表面を露出するスリッ
ト（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（6a）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）、即ち、配線基板
（８）と接続される複数の接続用パッド（3b）のみを露
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、一方の基板
（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）、テーパ先端部の仕切台
（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（1
6）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、ケース
材（６）の補助枠（6a）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）の接続電極と接続パッド（3b）とを接続
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,B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（8a）が形成され、その銅回路（8a）にはマ
イクロコンピュータ（７）およびマイクロコンピュータ
（７）と関連する複数の回路素子（４）が搭載されてい
る。即ち、配線基板（８）のみで所望の機能を有した回
路システムが構成されるのである。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ッチングによ
り所望形状に形成される。配線基板（８）の周端辺には
接続用電極（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）上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）上に形成することも可能である。

配線基板（８）上に搭載されるマイクロコンピュータ
（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EPROM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サ
（CPU）を中心にプログラムメモリにRAM,EPROM、周辺装
置に入出力インター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）は例えばTAB方式によって供給され第４
図の如く折り曲げ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（8B）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）上にはスリット孔
（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）
では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）およびマイコン（７）と関連
する複数の回路素子（４）も金属基板（8A）上に搭載さ
れるのでマイコン（７）およびその関連する回路素子
（４）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。この配線基板（８）では説明した通り金属基
板をベースとしているためにマイコン（７）と関連する
回路素子（４）にある程度の発熱を有する素子を用いる
ことが可能である。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
シート（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。

導電性シート（15）はゴム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（15a）が埋め込
みされている。この線状導体（15a）の先端部はシート
（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、導電性シート（15）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
ト（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）の接続用電極（8
E）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0.1〜1mm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（8E）
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（16）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/cm²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（3
b）との間に配置された導電性シート（15）は2.5kg/cm²
以上の圧力で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）上にあらかじめ半田ペーストを付着さ
せておき、導電性シート（15）と接続用パッド（3b）と
をあらかじめ一体化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（16）
を用いることも可能である。ゴム性の加圧板（16）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
（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）と一体化される。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パッド
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）は夫
々の基板（2A）（2B）の全領域にわたって搭載され、更
にマイコン（７）と関連するその周辺の回路素子（４）
は上述した様に配線基板（８）上に搭載された構造とな
る。本発明の混成集積回路装置の一方の基板（2A）には
孔（５）が形成され、配線基板（８）が一方の基板（2
A）に設けた孔（５）、即ち、ケース材（６）の補助枠
（6a）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する。そのために高
さを有した、例えばアルミ電解コンデンサ等の高さを有
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）
とを一体化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。

二枚の基板（2A）（2B）上に搭載された複数の回路素子
（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）内に密
封封止され、マイコン（７）およびマイコン（７）と関
連する回路素子（４）を搭載した配線基板（８）のみが
ケース材（６）の補助枠（6a）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）のデータを
消去する場合には、一方の基板（2A）に設けた孔
（５）、即ち、ケース材（６）の補助枠（6a）内に収納
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（6a）
の凹部（6d）と係止された加圧板（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
バータを簡単に説明する。

第６図は集積回路基板（２）上にモータ駆動用インバー
タ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（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（22）
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（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（24）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バータ主回路（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簡単に
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す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−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）は例えば、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ー部（4b）と外
部装置とのデータの入出力を行うためのI/Oポート部（4
c）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、例えば、PC817（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(Tr₁)(Tr₃)と、第３のトランジスタ(Tr₃)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(T
r₁)とマイナスライン間に接続された第２のトランジス
タ(Tr₂)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（25
a）にON信号が入力されると第１のトランジスタ(Tr₁)と
第３のトランジスタ(Tr₃)がONし、第２のトランジスタ
(Tr₂)がOFFする。すると、電源V_Dから第１のトランジス
タ(Tr₁)、制御抵抗R₁を介してインバータ主回路（22）
のベースに所望の電流が供給される。また、信号OFF時
には第１のトランジスタ(Tr₁)および第３のトランジス
タ(Tr₃)がOFFし、第２のトランジスタ(Tr₂)をONさせ
る。そしてダイオードとコンデンサより作られた電源か
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）（26
b）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（26
d）からの信号をマイコン（７）に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ォトカプラから構成さ
れ、マイコン（７）と入力端子S₀，S₁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PO₀
〜PO₉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。

入出力端子S₀，S₁、デジタル入力端子D₀〜D₅、アナログ
入力端子A₀〜A₆の各入力端子から所定の制御あるいは指
令信号が入力されるとマイコン（７）はその入力信号に
基づいて動作する。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。そのコントロール信号はバッファ（2
3）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ON,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（25）
には別電源がV_D1〜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グラム・データに応じた回転にコン
トロールすることができる。

出力端子PO₀〜PO₉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PO₀〜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（26）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。

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てある。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）の周端部には外部
リード端子が固着される複数の固着用バッド（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
路上の所定位置には複数の回路素子（４）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）が固着されており、（21）は整流回路、（22）
はインバータ主回路、（26）は保護回路である。マイコ
ン（７）の周辺回路の関連するベースアンプ（25）、バ
ッファ（23）、第１のインターフェイス（24）、第２の
インターフェイス（27）および出力バッファ（28）等の
素子は配線基板（８）上に搭載されている。また、一点
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。本発明の構造では
マイコン（７）に関連するその周辺の回路素子（４）が
マイコン（７）と同一上の配線基板（８）上に搭載され
るので、夫々の基板（2A）（2B）上の実装面積が拡大
し、他の従来外付けとしていた素子を小型化の状態で内
蔵することが可能となる。

なお、一方の基板（2A）には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。

本実施例では夫々の基板（2A）（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）およびその関連する回路素子（４）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
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、二枚の基板（2A）（2B）とケース材（６）とで形成
された封止空間（14）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）との一体化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）およびマイコ
ン（７）と関連する複数の回路素子（４）を搭載した配
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）（2
B）上に搭載した回路素子（４）をケース材（６）と二
枚の基板（2A）（2B）とで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）以外の夫々の
基板（2A）（2B）上の回路機能を共通化できる大きなメ
リットを有する。即ち、マイコン（７）を変更する場合
に配線基板（８）全てを変更することになり、両基板
（2A）（2B）上に各システムに共通の回路ブロック（例
えば、インバータ装置ではインバータの主回路（22）、
駆動部、および保護回路（26））を形成しておくだけ
で、異分野のシステムに１つの混成集積回路装置で対応
することができ、そのメリットは大である。

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）とが二枚の基板（2A）（2B）とケース材（６）と
に完全に収納される構造となるので、小型化で且つマイ
コン（７）を搭載した高密度実装の混成集積回路装置を
提供が可能となる。

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）の着脱を容
易に行える。その結果、夫々の基板（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素子
（４）はケース材（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）の
周端を実質的に一致させることにより、両集積回路基板
（2A）（2B）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コンパクトな混成
集積回路装置を実現できる。

第８に両集積回路基板（2A）（2B）の一辺から外部リー
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、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10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。（１）は混成集積回路装置、（2A）（2B）は集積回路基
板、（３）は導電路、（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、（1
4）は封止空間、（15）は導電性シート、（16）は加圧
板、（17）は蓋体である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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、前記孔で形成さ
れた空間内に、前記マイクロコンピュータおよび前記マ
イクロコンピュータと関連する回路素子を搭載した配線
基板を収納したことを特徴とする混成集積回路装置。
【請求項２】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。