JPH0364049A - 混成集積回路装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は混成集積回路装置、特にレジンが充填される封
止ケースで封止された混成集積回路装置の製造に適用し
て有効な技術に関する。

〔従来の技術〕

半導体装置のパッケージの一つとして、注型法（Ｃａ、
ｓｔｉｎｇ）がある、このキャスティング法については
、たとえば、工業調査会発行「電子材料Ｊ　１９７３年
３月号、昭和４８年３月１日発行、Ｐ４８〜Ｐ５４に記
載されている。この文献には、ケースを用いるキャステ
ィング法とケースを用いないキャスティング法がある旨
記載されている。ケースを用いる封止方法の一つとして
、ケース内に樹脂を流し込み、ケース内に所望部分を封
止する方法が記載されている。また、ケースを用いない
キャスティング法として、一定量の樹脂を素子表面に滴
下させて硬化形成するドロッピング法、素子全体を樹脂
液中に浸漬し取出し後硬化させるディッピング法、半硬
化状の樹脂粉末をタブレット状に予備成形しこれを素子
表面に載せた後加熱炉内で溶融硬化させるメルトキャス
ト法等がある。

また、特開昭５２−１０３６７７号公報には、基板にＩ
Ｃ（集積回路）を構成する半導体素子（チップ）や他の
電子部品を搭載し、かつこれらチップや電子部品を保護
レジンで被った構造が記載されている。

（発明が解決しようとする！！題） パワートランジスタ、パワーＩＣ（集積回路）等のパワ
ー半導体素子（パワーチップ）を組み込んだ混成集積回
路装置にあっては、熱伝導率の良好な銅等の金属板（ヘ
ッダ）と、このヘッダの主面に重ね合わせたセラ逅ツク
板からなる配線基板とによって基板が構成され、かつ発
熱量の多いパワーチップは直接または熱伝導性の良好な
放熱板を介してヘッダに固定される場合が多い、そして
、このパワーチップは保護レジン（アンダーコートレジ
ン）で被われている。この場合前記保護レジンは、配線
基板と略同−の熱膨張係数を有するもの、たとえばフェ
ノールレジンが使用されている。

しかし、このような構造の混成集積回路装置を、マイナ
ス５５”Ｃからプラス１５０°Ｃに亘る苛酷な温度サイ
クル試験に掛けてみると、前記パワーチップに接続され
るワイヤが破断したり、チップにクラックが発生したり
することがあることが判明した。

これは、保護レジンでパワーチップを被う構造によるも
のであることが分かった。すなわち、パワーチップを被
う保護レジンは、ヘッダや配線基板に亘って延在してい
る０ｗ４からなるヘッダの熱膨張係数は、１６〜１８Ｘ
１０−’／”Ｃとなるとともに、セラミックからなる配
線基板およびフェノールレジンの熱膨張係数は６／７　
Ｘ　１０−’／”Ｃと一桁も違う、この結果、温度サイ
クル試験で保護レジンには大きな熱応力が作用し、保護
レジンで被われるワイヤやチップに大きな力が働き、ワ
イヤ破断やチップクランクが発生してしまう。

そこで、本発明者は、パワーチップを保護レジンで被う
ことなく封止ケースのみで封止を行い、他の電子部品を
保護レジンで被う構造にすることによって、電子部品を
始めとしてパワーチップの耐湿性が図れることに気が付
き、本発明を威した。

本発明の目的は、混成集積回路装置において、搭載電子
部品をレジンで保護するとともに、発熱量の大きい半導
体素子およびこれに接続されるワイヤの熱応力に起因す
る不良発生を抑止することにある。

本発明の他の目的は、温度サイクルに強い信頼性の高い
混成集積回路装置を提供することにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、本発明の混成集積回路装置は、基板が放熱性
の良好なヘッダと、このヘッダに部分的に重ね合わされ
たセラミック板からなる配線基板とによって構成され、
抵抗、コンデンサ等は直接前記配線基板に固定され、パ
ワーチップは放熱板を介してヘッダに搭載されている。

また、前記基板の主面は封止ケースが取り付けられ、基
板に固定された電子部品を全て被うようになっている。

また、前記封止ケースは、封止ケースに取り付けられる
蓋によって塞がれるレジン充填部と、前記蓋で塞がれる
前に既に上部が閉じられた中空部とからなり、前記中空
部はパワーチップを被い、レジン充填部は他の電子部品
を被う構造となっている。また、前記レジン充填部には
前記蓋を取り付ける前に保護レジン（封止レジン）が充
填されて電子部品を保護するようになっている。したが
って、前記パワーチップは保護レジン（アンダーコート
レジン等）に被われることなく封止ケースのみによって
封止されるようになっている。

〔作用〕

上記した手段によれば、本発明の混成集積回路装置にあ
っては、発熱量の多いパワーチップは封止ケースの中空
部で封止されるため、パワーチップは単に放熱板上に載
る構造であるとともに、ワイヤはその両端をそれぞれ別
々にパワーチップの電極または配線基板の配線層に接続
する構造となっていて、従来のように保護レジン（アン
ダーコートレジン等）で被われるようなことはないので
、熱変動に伴うヘッダと配線基板との相互の位置変化が
生じても、熱応力がパワーチップやワイヤに作用するこ
ともなく、ワイヤ破断やチップクラックが発生しなくな
る。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の一実施例について説明する
。

第１図は本発明の一実施例による混成集積回路装置の要
部を示す断面図、第２図は同じく平面図、第３図は同じ
く封止ケースの蓋を取り除いた状態の混成集積回路装置
の平面図である。

この実施例の混成集積回路装置は、第１図および第２図
に示されるような構造となっている。すなわち、この混
成集積回路装置にあっては、各種電子部品を搭載する基
板ｌは、ヘッダ２と、このヘッダ１の主面に重ね合わさ
れる配線基板３とで形成されている。前記へラダ２は熱
伝導性の良好な金属板、たとえば、ニッケルメッキを施
した淳さ２．３ｍｍの銅板で構成されている。また、前
記配線基板３は厚さ０．６ｍｍ程度のセラミック配線基
板からなり、図示しない半田を介してヘッダ２に固定さ
れている。前記配線基板３は、その幅員がヘッダ２の幅
員と略同じであるが、長さはヘッダ２よりも短く形成さ
れ、配線基板３の両端にヘッダ２の両端がそれぞれ同程
度突出するようになっている。そして、これら突出部に
は、混成集積回路装置を実装する際使用される取付溝４
が設けられている。

一方、前記配線基板３は、その主面に所望パターンから
なる配線層５が設けられている。また、配＆！基［３に
はスルーホール６やくり抜き部７が設けられている。前
記スルーホール６には図示しない導体が埋め込まれてい
て、配線層５の一部がこの導体を介してヘッダ２に電気
的に接続されている。また、前記くり抜き部７に露出す
るヘッダ２の主面には、電子部品の一つであるパワー半
導体素子（パワーチップ）８が銅の放熱板９を介して固
定されている。前記放熱板９は図示しない半田でヘッダ
２に固定され、パワーチップ８は放熱板９に固定されて
いる。また、前記パワーチップ８の電極と、この電極に
対応する配線層５とは、導電性のワイヤ１０で電気的に
接続されている。

また、前記配線基板３の主面には、抵抗、コンデンサ等
からなる電子部品１１が搭載されている。

そして、これら電子部品１１．パワーチップ８゜配線層
５等によって所望の回路が構成されている。

他方、前記配線基板３の主面全域に及ぶ矩形領域は、プ
ラスチック製の封止ケース１５によって被われている。

この封止ケース１５は、枠状の本体１６と、この本体１
６の上面に取り付けられる蓋１７とからなっている。前
記本体１６は前記配線基板３の周縁に沿うように設けら
れた外壁部１８と、前記一対の外壁部１日を連結する平
行な一対の内壁部１９と、この一対の内壁部１９を連結
する平行に延在する一対の隔壁２０とを有する枠構造と
なっている。また、前記一対の内壁部１９および隔壁２
０で囲まれる領域の上部は天井板２１で塞がれ、中空部
２２が形成されている。そして、この本体１６は、シリ
コーン樹脂系の接着樹脂によって配線基板３の主面に密
着状態で固定されている。

前記本体１６の中空部２２は、第１図に示されるように
、前記パワーチップ８およびワイヤ１０等を非接触状態
で被うようになっている。また、残りの枠領域部分には
前記電子部品１１が位置している。そして、これらの領
域には、シリコンレジンからなる保護レジン（封止レジ
ン）２３が充填されている。したがって、前記中空部２
２に臨む領域以外は保護レジン２３で被われて保護され
ている。

前記本体１６の内壁部１９の上面には、その中央に沿っ
て嵌合溝２４が設けられているとともに、前記部１７の
下面には、前記嵌合溝２４に対応して突条２５が設けら
れている。したがって、前記蓋１７は、蓋１７の突条２
５を本体１６の嵌合溝２４に嵌合させることによって本
体１６に取り付けられている。この場合、接着剤を使用
して、蓋１７を本体１６に固定してもよい。

また、第２図に示されるように、前記封止ケース１５の
一側から４本のリード端子２６が突出している。このリ
ード端子２６は、その内端が前記配線基板３の所定の配
線層５に電気的に接続するように固定されている。

このような実施例によれば、つぎのような効果が得られ
る。

（１）本発明の混成集積回路装置は、電子部品は保護レ
ジンによって保護され、パワーチップは封止ケースの中
空部で被われていることから、耐湿性が高いという効果
が得られる。

（２）本発明の混成集積回路装置にあっては、パワーチ
ップは封止ケースの中空部で被われ、従来のような保護
レジン（アンダーコートレジン等）による密着状態によ
る封止構造と異なっていて、ワイヤやチップには応力が
加わらない構造となっているため、ヘッダと配線基板の
熱膨張係数が大幅に異なっていても、これらのものによ
る熱膨張係数の違いに起因する熱応力が直接ワイヤやチ
ップに加わらず、ワイヤ破断やチップクランクの発生が
抑止できるという効果が得られる。

（３）上記（２）により、本発明の混成集積回路装置は
、温度サイクル試験に対して優れたものとなるという効
果が得られる。

（４）本発明の混成集積回路装置は、その製造において
パワーチップをアンダーコートレジンで被う必要がなく
なるため、工数が低減されるという効果が得られる。

（５）上記（４）により、本発明によれば、混成集積回
路装置の製造において、パワーチップをアンダーコート
レジンで被わないことから、材料の低減が達成できると
いう効果が得られる。

（６）上記（４）および（５）により、本発明の混成集
積回路装置は、その製造において、材料の低減および工
程の軽減からコストの低減が達成できるという効果が得
られる。

（７）上記（１）〜（６）により、本発明によれば、温
度サイクル試験に強い信頼性の高い混成集積回路装置を
安価に提供することができるという相乗効果が得られる
。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない、たとえば、第４１！Ｉに
示されるように、前記封止ケース１５の中空部２２の天
井板２１上に、導電性のメツキ層３０を設ければミシー
ルド効果を有するようになる。また、このシールド効果
を得るために、前記天井板２１部分にシールド材質を埋
め込むようにしても同様な効果が得られる。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である混成集積回路装置の
製造技術に適用した場合について説明したが、それに限
定されるものではない。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。

本発明の混成集積回路装置にあっては、発熱量の多いパ
ワーチップは封止ケースの中空部で封止されるため、パ
ワーチップは単に放熱板上に載る構造であるとともに、
ワイヤはその両端をそれぞれ別々にパワーチップの電極
または配線基板の配線層に接続する構造となっていて、
従来のように保護レジンで密着状態で被われるようなこ
とはないので、熱変動に伴うヘッダと配線基板との相互
の位置変化が生じても、両者に起因する応力がパワーチ
ップやワイヤに作用することもなく、ワイヤ破断やチッ
プクランクが発生しなくなり、温度サイクルに対して強
い製品となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による混成集積回路装置の要
部を示す断面図、 第２図は同じく平面図、 第３図は同じく封止ケースの蓋を取り除いた状態の混成
集積回路装置の平面図、 第４図は本発明の他の実施例による混成集積回路装置の
要部を示す断面図であるや １・・・基板、２・・・ヘッダ、３・・・配線基板、４
・・・取付溝、５・・・配線層、６・・・スルーホール
、７・・・＜す抜き部、８・・・パワー半導体素子（パ
ワーチップ）、９・・・放熱板、１０・・・ワイヤ、１
１・・・電子部品、１５・・・封止ケース、１６・・・
本体、１７・・ＩＬ１８・・・外壁部、１９・・・内壁
部、２０・・・隔壁、２１・・・天井板、２２・・・中
空部、２３・・・保護レジン、２４・・・嵌合溝、２５
・・・突条、２６・・・リード端子、３０・・・メツキ
層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内部にレジンが充填される構造の封止ケースで基板
   の一部が封止された混成集積回路装置であって、前記封
   止ケースはレジンが充填される領域以外にレジンが充填
   されない中空部が設けられていることを特徴とする混成
   集積回路装置。 ２、前記中空部は前記基板に固定された高出力電子部品
   を被っていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の混成集積回路装置。 ３、前記基板は熱伝導性の良好なヘッダと、このヘッダ
   の主面に重ね合わされた配線基板とからなるとともに、
   前記高出力電子部品はヘッダに固定されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第２項記載の混成集積回路装置
   。