JPS63128656A - 混成集積回路 - Google Patents

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】 （り産業上の利用分野 本発明は混成集積回路に関し、特に銅箔から成る低抵抗
値の検出抵抗を用いて電流検出を行う混成集積回路の改
良に関する。

（ロ）従来の技術 従来、電流検出を行う手段の１つとしてブリッジ回路が
ある。この電流検出用のブリッジ回路は周知の如く、ブ
リッジの平衡条件を利用して電流検出を行うものであり
、その回路について簡単に説明すると（第８図参照）、
電流検出用の抵抗Ｒ、（２１）にある電流１．が流れて
いるとする。この電流１．の最大値が抵抗Ｒｅ（２１）
に流れたときにブリッジが平衡となる様に各抵抗Ｒ＋（
２２）　、　Ｒ１（２３）　、　Ｒ５（２５）　、　Ｒ
ａ（２４）を設定する。このブリッジ回路の抵抗Ｒ，（
２１）に電流工。の最大値以下の電流が流れたとすると
コンパレータ（２６）から「Ｌ」レベルの信号が出力さ
れ、抵抗Ｒ，（２１）に電流１．の最大値以上の電流が
流れたとするとコンパレータ（２６）への入力の電圧が
逆転しｒＨ，レベルの信号が出力され電流１．を遮断し
回路を保護する。

この様なブリッジ回路は特開昭５３−９７４７０号公報
に記載きれている。

上述のブリッジ回路を厚膜ＩＣに用いた場合、電流１．
を検出する抵抗Ｒ０の抵抗体にＮｉメッキが主として用
いられた。しかしながら、Ｎｉメッキは溶断電流が小さ
いので小さい電流の検出は行えるが、大電流の検出を行
う際には溶断電流を大とするために抵抗体面積を大きく
するか、あるいは厚みを厚くしなければならないので、
基板実装面積の縮小、メッキ処理時間が長くないという
問題があり、例えば４ＯＡという大電流を検出するのは
略不可能とされていた。

新出の問題を解消するために、電流検出抵抗Ｒ０の抵抗
体に溶断電流の大きい銅箔あるいはＡｇペーストを用い
ることにより解消することができる。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 溶断電流の大きいＡｇペーストあるいは銅箔を用いるこ
とで大電流を検出することは可能である。

確しかに銅箔の比抵抗が０．５ｍΩ、Ａｇペーストの比
抵抗３７ｍΩと小きいので大量流を流すことができる。

しかしながら、Ａｇペーストはペースト材にＡｇの粉末
を混入しスクリーン印刷等の印刷により形成するために
抵抗面積が大きくなる問題点があった。また銅箔をプリ
ント基板上に形成し大を流を流すと熱によりプリント基
板が変形する問題点があった。更に銅箔はエツチング時
のサイドエツチング及び圧延工程での厚みのバラツキに
より一定した抵抗が得られないので従来検出抵抗として
用いられなかった。

し）問題点を解決するための手段 本発明は上述した問題点に鑑みて成されたものであり、
第１図及び第２図に示す如く、金属基板（１）上に形成
された絶縁薄層（５）上に導電路（２）を形成し、その
導電路（２）上に固着されたパワー半導体素子（３）の
近傍の導電路（２）の一部を電流検出用の検出抵抗（４
）として用い、その検出抵抗（４）の近傍にトリミング
手段（１６）を設けて検出抵抗（４）の抵抗の微調整を
行い解決する。

（ホ）作用 本発明に依れば、金属基板（１）上の絶縁薄Ｍ（５）上
に形成された導電路（２）から成る電流検出用の検出抵
抗（４）の近傍にトリミング手段（１６）を設けること
により、低抵抗の銅箔から成る検出抵抗（４）の抵抗を
微調整することができる。また検出抵抗（４）に大電流
を流すことができ、検出抵抗（４）が大電流により発熱
したとしても十分な放熱が行えると共に基板の変形が生
じない。

（へ）実施例 以下に第１図乃至第６図に基づいて本発明の一実施例を
詳細に説明する。

第１図及び第２図に示す如く、本発明の混成集積回路は
金属基板（１）と、金属基板（１）上に形成された絶縁
薄層（５）と、絶縁薄層（５）上に形成された導電路（
２）と、導電路（２）上に固着されたパワー半導体素子
（３）と、パワー半導体素子（３）の近傍に形成された
導電路（２）の一部分を用いた検出抵抗Ｒ０（４）と、
検出抵抗Ｒｅ（４）の近傍に形成されたトリミング手段
（１６）とから構成される。

金属基板（１）はアルミニウム基板が用いられ、その表
面は陽極酸化により酸化アルミニウム膜が形成される。

酸化アルミニウム膜が形成された金属基板（１）の−主
面にはエポキシ樹脂あるいはポリイミド樹脂等の樹脂で
絶縁薄層（５）が形成される。ここでは酸化アルミニウ
ム膜を形成したが金属基板（１）上に直接ポリイミド樹
脂等の絶縁薄層（５）を形成することも可能である。

導電路（２）は金属基板（１）上の絶縁薄層（５）を介
して厚さ３５μの銅箔が貼着され、ブリッジ回路をｍむ
様な所定のパターンにエツチング形成きれた後、ボンデ
ィングを行う部分にＮｉメッキが施される。

導電路（２）上にはパワー半導体素子（３）や他の回路
素子例えばチップ抵抗、チップコンデンサー、モノリシ
ックＩＣ等が固着形成され、ブリッジ回路を構成する導
電路（２）上には抵抗Ｒ＋（６）、Ｒｔ（７）　、　Ｒ
ｎ（ｇ）　、　Ｒ４（９）　、ダイオード（１０）及び
集積ＩＣ（コンパレータ）　（１１）が固着形成される
。抵抗Ｒｔ、Ｒｔ、Ｒｓ、Ｒ４は抵抗ペーストのスクリ
ーン印刷で形成され、ダイオード（１０）はチップ部品
が用いられ、ブリッジ回路を構成する如く、近傍の導電
路（２）上に超音波ボンディング等でボンディング接続
される。

ここでニブリッジ回路の構成を具体的に説明すると、第
３図の如く、検出抵抗Ｒ６（４）と、検出抵抗Ｒ＠（４
）と直列に接続された第３の抵抗Ｒ，（８）と、第１の
抵抗Ｒ，（６）と、第２の抵抗Ｒ１（７）と、第２の抵
抗Ｒ，（７）と直列に接続されたダイオードＤ　（１０
）と、第４の抵抗Ｒ４（９）と、第１及び第２の抵抗Ｒ
１（６）　、　Ｒ１（７）の接続点と第３及び第４の抵
抗Ｒ５（８）　、　Ｒａ（９）の接続点とに接続された
コンパレータ（１１）とから構成され、コンパレータか
ら「Ｌ」レベルの信号が出力されたとき、パワー半導体
素子（３）に検出抵抗Ｒ，（４）を介して流れる大電流
を遮断制御する制御回路が構成される。

ここで第５図は金属基板（アルミニウム）とプリント基
板上に導体を形成した際の導体幅と溶断電流との関係を
表わす特性図であり、今、厚さ３５μ、導体幅１ｍｍの
ときの溶断電流について見てみると金属基板の溶断電流
が約４７Ａに対しプリント基板の溶断電流は約１２Ａで
ある。プリント基板は放熱性が悪＜３ＯＡ以上の大電流
を流す導体を形成するには厚みと幅を大きく形成しなけ
ればならずたとえ形成したとしても大電流を流すことに
よりその熱によっ℃基板が変形する。それに対して本発
明は放熱良好な金属基板（１）上に導電路（２）を形成
し、その導電路（２）の一部分を検出抵抗Ｒ，（４）に
用いるため約４０Ａの大電流を流し発熱したとしても即
座に熱が放出きれる。

即ち、本発明の特徴は大電流を流し得る導電路（２）の
一部分を検出抵抗Ｒ，（４）として用い且つその検出抵
抗Ｒ６（４）の近傍にトリミング手段（１６）を設ける
ところにある。

検出抵抗Ｒｅ（４）は第１図からも明らかな如く、パワ
ー半導体素子（３）の近傍の導電路（２）の点ａ−ｂ間
が用いられ、検出抵抗Ｒ６（４）の近傍には電流検出を
行うためのブリッジ回路が形成される。更に検出抵抗Ｒ
１（４）の近傍には検出抵抗Ｒ６（４）の抵抗を調整す
るためのトリミング手段（１６）が設けられる。

トリミング手段（１６）は検出抵抗Ｒ６（４）の抵抗を
微調整できる形状であればその形状は任意であり、ここ
では検出抵抗Ｒ，（４）の端部にカギ状の突出部（１２
）を設け、そのカギ状の突出部（１２）と検出抵抗Ｒｅ
（４）とをＮｉメッキで接続し、そのＮｉメッキ（１３
）を所定の長さにレーザトリミングすることにより検出
抵抗Ｒ，（４）の抵抗が微調整される。

即ち、Ｎｉメッキ（１３）で接続された部分の検出抵抗
ＲＯ（４＞の内部抵抗は幅が広い為に略無視できる超低
抵抗となり、検出抵抗Ｒ６（４）全体の抵抗はＮｉメッ
キ（１３）で接続された距離、即ち、突出部（１２）！
、の任意点！Ｘから点ａまでの内部抵抗と任意点ｆ／、
Ｘから点すまでの超低抵抗値の内部抵抗の和である。従
って検出抵抗Ｒ６（４）の突出部（１２）ｊ！ｔにおけ
る任意点ｌｘを変化させることで検出抵抗Ｒゆ（４）の
抵抗を調整することができる。即ち、Ｎｉメッキ（１３
）のトリミ゛ングスリット（１４）の距離で任意点ｌｘ
が定まり点ａから任意点１ｘまでの距離の内部抵抗が検
出抵抗Ｒ６（４）の抵抗値となり微調整が行える。

例えば第５図に示す如く、厚みが３５μ、幅２ｍ１長さ
１５＋１１１１の検出抵抗Ｒ６（４）の内部抵抗が７■
Ωであり、トリミング手段（１６）となる突出部（１２
）の長さが５■Ωで、突出部（１２）と検出抵抗Ｒ＠（
４）間にＮｉメッキ（１３）が設けられているとする。

このＮｉメッキを今、長き約２１ＴＩＩＩでトリミング
すると突出部（１２＞ｉ、における任意点ｌｘが変化す
る。即ち、検出抵抗Ｒ，（４）の長さが長くなり抵抗値
を７．７■Ωに調整することができる。即ち、トリミン
グ距離を長くすれば検出抵抗Ｒ１（４）の抵抗を大きく
することができる。

また第６図の如く、トリミング手段（１６）となる突出
部（１２）を検出抵抗Ｒ６（４）の点ａまで延在させる
ことで０■Ωから検出抵抗Ｒ，（４）の抵抗を調整する
ことができる。

他の実施例として第７図に示す如く、トリミング手段（
１６）のＮｉメッキに代ってワイヤ（１５）を用いて突
出部（１２）の所定の位置と検出抵抗Ｒ１（４）とをボ
ンディング接続して任意点ｌｘを変化させて検出抵抗Ｒ
６（４）の抵抗を調整することができる。

（ト）発明の効果 以上に詳述した如く、本発明に依れば金属基板に形成さ
れた導電路の一部分を電流検出抵抗として用いることに
より、大電流の検出を行うことができる。またパワー半
導体素子に流れる大電流を直接検出することができパワ
ー半導体素子の破壊を防止することができる。

更に本発明は大電流を流しても金属基板によって十分熱
が放熱され基板の変形は全く生じ無い。

更に本発明は検出抵抗の端部に突出部を設けることで従
来行えなかった銅箔の抵抗の微調整が行え電流検出を行
うためのブリッジ回路が容易に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す平面図、第２図は第１図
のＩＦ−ＩＦ断面図、第３図は本発明に用いるブリッジ
回路図、第４図は導体幅と溶断電流に関する特性図、第
５図及び第６図は検出抵抗の要部拡大平面図、第７図は
他の実施例を示す平面図、第８図は従来のブリッジ回路
図である。 （１）・・・金属基板、　（２）・・・導電路、　（３
）・・・パワー半導体素子、　（４）・・・検出抵抗、
　（５）・・・絶縁薄層、　（６）（７）（８）（９）
・・・第１．第２．第３．第４の抵抗、（１０）・・・
ダイオード、（１１）・・・コンパレータ、　　（１２
）・・・突出部、　　（１３）・・・Ｎｉメッキ、（１
４）・・・スリット、　（１５）・・・ワイヤ、　（１
６）・・・トリミング手段。 第２図 第３図 第４図 瘍 コ迦トイオ（Ｉｉ組ｍｍ） 第５図 第６図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）良熱伝導性の金属基板と、前記金属基板上に設け
   られた絶縁薄層と、前記絶縁薄層上に銅箔より形成され
   た所望形状の導電路と、前記導電路上に固着され負荷へ
   の電源の供給を制御するためのパワー半導体素子と、前
   記導電路のうち前記パワー半導体素子の近傍に延在され
   た前記導電路の一部を用いて形成した低抵抗値の検出抵
   抗と、前記検出抵抗の近傍にトリミング手段とを備えた
   ことを特徴とする混成集積回路。