(57)【要約】      （修正有）【課題】混成回路と複合基板を具えたパッケージ構造の提供。【解決手段】回路配置が既に完成した基板１０、リード１４を具え該基板の第１表面上方に位置するードフレーム１２、該リードフレーム上に位置する少なくとも一つの第１装置１６、該基板の第１表面上に位置する第２装置１８、該第１装置と該第２装置を接続し、該第２装置と該リードフレームの間を電気的に接続する複数の導線２０、該基板の一部、第１装置、第２装置、及びリードフレームの一部を密封する封止樹脂２２、及び、該基板の第２表面に配置されて第１装置の発生する熱を排除する金属板２４、を包含する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッケージ構造において、
第１表面と第２表面を具えると共に、既に回路配置が完成した基板、
該基板の第１表面に位置する導体、
複数の第１装置、
該基板の該第１表面に位置し、且つ該複数の第１装置の近隣に位置する第２装置、
複数の導線、
該基板の第２表面に設置された金属板、
を包含したことを特徴とする、パッケージ構造。
【請求項２】
請求項１記載のパッケージ構造において、前記複数の第１装置が前記導体上に位置したことを特徴とする、パッケージ構造。
【請求項３】
請求項１記載のパッケージ構造において、複数の金属塊が前記基板の第１表面にあって、前記導体の近隣に位置することを特徴とする、パッケージ構造。
【請求項４】
請求項３記載のパッケージ構造において、各第１装置が複数の金属塊上に位置することを特徴とする、パッケージ構造。
【請求項５】
請求項１記載のパッケージ構造において、複数の導線の設置位置が、
各第１装置の各主動面上、第２装置の主動面及び導体上のいずれかとされて、各第１装置、複数の第１装置の一部と第２装置、及び第２装置と導体を電気的に接続し、及び各第１装置の各主動面、第２装置の主動面及び基板の第１表面に設置されることを特徴とする、パッケージ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一種のパッケージ構造に係り、特に、混成回路と複合基板を具えたパッケージ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、各種の電子製品の共通の傾向は、軽量化、薄型化、コンパクト化であり、いかに有限な空間内にあって、最多の装置或いは回路を設置するかが現在、電子製品設計者にとって最も達成しなければならない目標である。これにより、二次元空間の回路板及び装置では明らかに装置の高集積度及び回路の緊密度の設計要求を達成できないため、三次元空間の回路及び装置設計が、装置及び回路の集積度を高める解決方法となっている。
【０００３】
図１及び２は、現在の、直接銅接合（ＤＣＢ；Ｄｉｒｅｃｔ  ｃｏｐｐｅｒ  ｂｏｎｄ）技術で、或いは絶縁金属基板（ＩＭＳ；ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  ｍｅｔａｌ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）の高放熱性を利用し且つワイヤボンディング技術でリードフレームとの電気的接続を形成して構成したパッケージ構造を示す。
【０００４】
図１は、パワーモジュール（ｐｏｗｅｒ  ｍｏｄｕｌｅ）を具えたパッケージ構造の断面図であり、そのパッケージ構造は、高放熱性基板１００、例えば直接銅結合技術基板（以下、ＤＣＢ基板と称する）、或いは絶縁金属基板（以下、ＩＭＳ基板と称する）を包含し、パワー装置（ｐｏｗｅｒ  ｄｅｖｉｃｅ）１０２、制御装置（ｃｏｎｔｒｏｌ  ｄｅｖｉｃｅ）１０４、及びその他の装置（図示せず）が回路を具えた高放熱性基板１００の上方に位置し、並びにワイヤボンディングの方式で、複数の導線１１２により、リードフレーム１０８と電気的に接続されている。
【０００５】
続いて、封止樹脂（ｍｏｌｄｉｎｇ）１２０で制御装置１０４、パワー装置１０２、及びその他の装置（図示せず）、更に各装置及びリードフレーム１０８と高放熱性基板１００の間を接続する複数の導線１１２、及びリードフレーム１０８の一部が密封される。制御装置１０４、パワー装置１０２及びその他の装置（図示せず）は、それぞれリードフレーム１０８のリード１１０により外界と電気的接続を形成する。
【０００６】
この構造上の欠点は、回路が全て高放熱性基板１００の上にあり、その回路密度を高めることができず、且つ必要な基板面積が大きく、製造コストが高くなることである。さらに、パワー装置１０２の発生する熱は、高放熱性基板１００を介して放熱装置（図示せず）に伝送され、放熱装置と高放熱性基板１００の間は放熱ペースト（図示せず）により熱伝導され、ゆえに瞬間的な熱伝導メカニズムとはいえない。
【０００７】
このため、パワーモジュールのパッケージ構造の回路密度を高め、並びに高放熱性基板１００の放熱効率を高めるため、別のパッケージ構造が提供され、それは図２に示されるようである。図２にあって、そのパッケージ構造は、高放熱性基板１００を包含し、高放熱性基板１００の第１表面に制御装置１０４、パワー装置１０２、及びその他の装置（図示せず）が設けられている。複数の導線１１２が制御装置１０４、パワー装置１０２、及びその他の装置（図示せず）を、リード１１０を具えたリードフレーム１０８及び高放熱性基板１００に電気的に接続するのに用いられる。更に、図１と同様に、封止樹脂１２０で、上述の構造に対する密封が行われる。制御装置１０４、パワー装置１０２、及びその他の装置（図示せず）はそれぞれリードフレーム１０８のリード１１０により外界と電気的に接続される。このほか、図１との違いは、高放熱性基板１００の第２表面に金属板１３０が設けられ、これにより、パワー装置１０２の発生する熱が高放熱性基板１００より金属板１３０に伝えられ、その後、さらに放熱装置（図示せず）に伝えられ、金属板１３０の熱伝導率により、放熱効率が高められたことにある。更に、金属板１３０と高放熱性基板１００の間は半田（図示せず）により接続されている。
【０００８】
しかし、金属板１３０により全体のパッケージ構造の放熱効率を高められるものの、その回路密度を依然として高めることができず、また必要な基板面積も比較的大きいという欠点は改善されない。
【０００９】
図３は周知の技術中、更に別の、パワーモジュールを具えたパッケージ構造の断面を示す。そのパッケージ構造は、パッケージ構造の基板とされるパッケージ構造１００を包含し、リードフレーム１０８で直接回路が構成されて高放熱性基板１００の第１表面に位置し、リードフレーム１０８が直接回路を構成し、且つ制御装置１０４、パワー装置１０２、及びその他の装置（図示せず）がそれぞれリードフレーム１０８及びチップシート１２４と相互に電気的に接続される。続いて、封止樹脂１２０で、上述の構造が密封される。制御装置１０４、パワー装置１０２及びその他の装置（図示せず）は、リードフレーム１０８のリード１１０により外界と電気的に接続され、且つ高放熱性基板１００の下方に、金属板１３０が設けられている。
【００１０】
このパッケージ構造の欠点は、リードフレーム１０８のリード１１０が十分な構造強度を具備しなければならず、ゆえにリードフレーム１０８の厚さがある特定値より大きくなければならないが、しかし、このパッケージ構造の回路はリードフレーム１０８により構成されているため、これにより集積度及び正確度がいずれも制限されることである。このほか、パワー装置１０２の発生する熱はパッケージ材料を通さねば金属板１３０に伝えられず、このため熱伝導効率が悪くなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述の背景技術を鑑みると、パッケージ構造の放熱効率は不良で、回路の集積度の問題を有している。本発明は一種の、混成回路と複合基板を具えたパッケージ構造を提供し、周知の技術中の、パッケージ構造の放熱不良及び回路集積度を改善不能であった問題を改善する。
【００１２】
本発明の目的は、パワー装置をリードフレーム上に配置し、リードフレームと基板を接続し、基板を直接外界の放熱装置と接続し、放熱効率を増し、これにより瞬間大電流により発生する熱に耐えられるようにすることにある。
【００１３】
本発明の別の目的は、制御装置を既に回路配置を既に完成した基板上に配置し、且つパワー装置を基板上に位置する金属塊の上方に配置し、パワー装置の発生する熱量を、金属塊、基板、及び基板に接続された金属板を通して外界に伝導し、その放熱効率を増し、且つ、制御装置を基板上に位置させることで、そのパッケージ装置のサイズを縮小できるようにすることにある。
【００１４】
以上の目的に基づき、本発明は一種のパッケージ構造を提供し、それは、既に回路配置が完成した基板、基板の第１表面に位置しリードを具えたリードフレーム、リードフレーム上に位置する第１装置、既に回路配置を完成した基板の第１表面に位置する第２装置、第１装置と第２装置、及び第２装置とリードフレーム間を電気的に接続する複数の導線、基板の一部、第１装置、第２装置、リードフレームの一部を被覆する封止樹脂、基板の第２表面に配置され、第１装置が発生する熱を排除する金属板、を包含する。
【００１５】
本発明は更にもう一種類のパッケージ構造を提供し、それは、既に回路配置が完成した基板、基板の第１表面に位置しリードを具えたリードフレーム、基板の第１表面に位置する複数の金属塊、各金属塊の上に設置された複数の第１装置、既に回路配置を完成した基板の第１表面に位置する第２装置、各第１装置の間、第１装置と基板、及び第２装置と基板の間を電気的に接続する複数の導線、基板の一部、第１装置、第２装置、複数の金属塊、及びリードフレームの一部を被覆する封止樹脂、基板の第２表面に配置され、第１装置が発生する熱を排除する金属板、を包含する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
請求項１の発明は、パッケージ構造において、
第１表面と第２表面を具えると共に、既に回路配置が完成した基板、
該基板の第１表面に位置する導体、
複数の第１装置、
該基板の該第１表面に位置し、且つ該複数の第１装置の近隣に位置する第２装置、
複数の導線、
該基板の第２表面に設置された金属板、
を包含したことを特徴とする、パッケージ構造としている。
請求項２の発明は、請求項１記載のパッケージ構造において、前記複数の第１装置が前記導体上に位置したことを特徴とする、パッケージ構造としている。
請求項３の発明は、請求項１記載のパッケージ構造において、複数の金属塊が前記基板の第１表面にあって、前記導体の近隣に位置することを特徴とする、パッケージ構造としている。
請求項４の発明は、請求項３記載のパッケージ構造において、各第１装置が複数の金属塊上に位置することを特徴とする、パッケージ構造としている。
請求項５の発明は、請求項１記載のパッケージ構造において、複数の導線の設置位置が、
各第１装置の各主動面上、第２装置の主動面及び導体上のいずれかとされて、各第１装置、複数の第１装置の一部と第２装置、及び第２装置と導体を電気的に接続し、及び各第１装置の各主動面、第２装置の主動面及び基板の第１表面に設置されることを特徴とする、パッケージ構造としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のパッケージ構造によると、回路は基板に直接配置され、第２装置は基板と直接に電気的接続可能で、回路板を導通の媒体とする必要がなく、ゆえに有効にパッケージ構造の体積を縮減できる。このほか、リードフレームと基板の接続、或いは金属塊と基板の接続により、基板が外界の放熱装置と直接接続され、その放熱効率が増され、これにより、瞬間大電流により発生する熱に耐えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図４は本発明のパッケージ構造の断面を示す。そのパッケージ構造は、既に回路配置（図示せず）を完成した基板１０、基板１０の第１表面に位置しリード１４を具えたリードフレーム１２、リードフレーム１２上に位置する第１装置１６、既に回路配置を完成した基板１０の第１表面に位置する第２装置１８、第１装置１６と第２装置１８、及び第２装置１８とリードフレーム１２間を電気的に接続する複数の導線２０、基板１０の一部、第１装置１６、第２装置１８、リードフレーム１２の一部を被覆する封止樹脂２２、基板１０の第２表面に配置され、第１装置１６が発生する熱を排除する金属板２４、を包含する。
【００１９】
上述の既に回路配置を完成した基板１０は、その回路の配置に厚膜或いは薄膜が利用され、薄膜を相互に混成する技術により完成する。回路は直接基板１０の第１表面に形成され、これにより、十分に基板１０の空間を利用し、回路の集積度を高めることができ、並びにコストを節約できる。このほか、本発明に記載の基板１０自身は良好な伝導性を具え、これにより、熱を伝導する。更に、基板１０の材料は絶縁材料、例えばセラミック材料とされ得る。或いは、金属を包含する複合材料とされるか、或いは片面或いは両面に金属の複合材料を具備するものとされる。
【００２０】
複数の第１装置１６は、パワー装置とされ、それは操作過程中に高熱を発生する装置である。このようなパワー装置１６はリードフレーム１２上に設置され、並びに導線２０でリードフレーム１２上の各第１装置１６との間が電気的に接続される。そのうち、導線２０はワイヤボンディングの方式で、各第１装置１６の主動面上に設置される。
【００２１】
このほか、リードフレーム１２の位置は同一平面とされうるほか、異なる平面とされ得て、且つそのリードフレーム１２の材料は金属とされ得て、その作用は、熱の伝導及び導通する回路を形成する装置とされることにある。このほか、リードフレーム１２のリード１４は、外界と電気的接続を形成する。
【００２２】
このほか、本発明の特徴の一つは、制御装置とされる第２装置１８が、既に回路配置を完成した基板１０の第１表面に配置され、その配置の方式が、周知の技術、例えば表面実装技術（ＳＭＴ）とされることにある。基板１０の第１表面に回路が設置されているため、第２装置１８の主動面上に位置する導線２０直接基板１０の第１表面に接続され、基板１０に配置された回路は、第２装置１８とリードフレーム１２の間を電気的に接続する。
【００２３】
このほか、金属板２４は半田付け方式で基板１０の第２表面に設置され、金属板２４の有する良好な伝導性により第１装置１６の発生する高熱が、リードフレーム１２、基板１０を介して金属板２４に伝えられ、その後、更に外接された放熱装置（図示せず）に伝えられ、こうして放熱効率を増す目的が達成される。このほか、金属板２４のサイズは、パッケージ構造の必要に応じて設計され、リードフレーム１２のサイズによる制限を受けない。
【００２４】
このほか、図５は本発明の別の好ましい実施例を示す。そのパッケージ構造中の各装置の機能性、及び各装置の間の接続関係は図４に示されるものと同じであるので、説明は省略する。図５の図４との違いは、使用する基板１１が一般の絶縁基板とされ、基板１１の第１表面に回路が配置されていないことである。これにより、導体であるリードフレーム１２上の第１装置１６の主動面上の導線２０が、第２装置１８の主動面に接続され、第２装置１８の主動面上の導線２０は、リードフレーム１２に接続され、これにより、第１装置１６と第２装置１８が相互に電気的に接続され、第２装置１８とリードフレーム１２の間も、導線２０により接続される。
【００２５】
このほか、図６に示されるのは、本発明の更に別の実施例である。それによると、パッケージ構造は、既に第１表面に回路配置を完成した基板１０、基板１０の第１表面に位置しリード１４を具えた導体とされるリードフレーム１２、基板１０の第１表面に位置する複数の金属塊３０、各金属塊３０の上に設置された複数の第１装置１６、既に回路配置を完成した基板１０の第１表面に位置する第２装置１８、各第１装置１６間、一部の第１装置１６と基板１０、基板１０と第２装置１８の間を電気的に接続し、第１装置１６と第２装置１８の主動面上にそれぞれ設置された複数の導線２０を包含する。基板１０には既に回路が配置されているため、第１装置１６と第２装置１８の間の一部の電気的接続は、基板１０上の回路により達成される。同様に、第２装置１８とリードフレーム１２の間の電気的接続も、基板１０上の回路により達成される。
【００２６】
同様に、封止樹脂２２が、基板１０の一部、リードフレーム１２の一部、複数の金属塊３０、複数の第１装置１６及び第２装置１８を密封する。その後、金属板２４が半田付け方式で基板１０の第２表面に設置され、こうしてパッケージ構造が完成する。
【００２７】
ここにあって、既に回路配置を完成した基板１０、リード１４を具えたリードフレーム１２、第１装置１６、第２装置１８、及び金属２４の材料及び機能は図４及び図５で述べたものと同じであり、ここでは説明を省略する。
【００２８】
特に、本実施例では、基板１０の第１表面に位置する複数の金属塊３０が導通回路とされるほか、放熱効率を増加させることである。第１装置１６は高熱を発生するパワー装置とされるため、放熱効率を増すためには、第１装置１６は良好な伝導性を具え、且つ導電性を具えた金属塊３０上に設置され、これにより全体のパッケージ構造の放熱経路が、金属塊３０より基板１０に伝送され、その後、基板１０の第２表面の金属板２４より外接された放熱装置（図示せず）に伝送されるものとされ、これにより放熱効率が増される。
【００２９】
このほか、図７は本発明の更にまた別の実施例を示す。この実施例では、パッケージ構造の各装置の機能性、及び各装置間の接続関係は図６のものと同じであるため説明を省略する。図６中の基板はすでに回路配置を完成した基板１０であったが、図７の実施例では、回路未配置の基板１１とされる。基板１１上に回路が配置されてないため、一部の金属塊３０上に位置する一部の第１装置１６は、その主動面上の導線２０が第２装置１８の主動面に接続され、且つ第２装置１８の主動面上の別の導線２０がリードフレーム１２に接続されて、電気的接続を完成している。
【００３０】
図４、５のいずれであっても、リードフレーム１２は第１装置１６の放熱を行う装置の一つであり、図６、７では金属塊３０が放熱の媒体とされ、その目的は、いずれも放熱効率を増すことにある。このほか、制御装置とされる第２装置１８が基板１０に直接設置されることのメリットは、全体のパッケージ構造の空間を節約できることと、パッケージ構造の面積を縮減できることである。
【００３１】
以上は本発明の好ましい実施例の説明であって本発明の実施範囲を限定するものではなく、本発明の特許請求の範囲の記載基づき本発明の精神範疇より逸脱せずに成し得る細部の修飾或いは改変は、いずれも本発明の特許請求の範囲に属するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】周知の技術の高放熱性基板を主とするパワーモジュールを具えたパッケージ構造の表示図である。
【図２】周知の技術の金属板を具えた、パワーモジュールを具えたパッケージ構造の表示図である。
【図３】周知の技術のパワーモジュールを具えた別のパッケージ構造の表示図である。
【図４】本発明のリードフレームと回路を具えた基板の組合せを主とするパッケージ構造の表示図である。
【図５】本発明の回路未配置の基板を具えたパッケージ構造の表示図である。
【図６】本発明のリードフレーム、金属塊、回路配置された基板を具えたパッケージ構造の表示図である。
【図７】本発明のリードフレームと回路未配置の基板を具えたパッケージ構造の表示図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  基板
１１  基板
１２  リードフレーム
１４  リード
１６  第１装置（又はパワー装置）
１８  第２装置（又は制御装置）
２０  導線
２２  封止樹脂
２４  金属板
３０  金属塊
１００  高放熱性基板
１０２  パワー装置
１０４  制御装置
１０８  リードフレーム
１１０  リード
１１２  導線
１２０  封止樹脂
１２４  チップシート
１３０  金属板
【図１】
2006287168.tif 000003
【図２】
2006287168.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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