(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板上に印刷抵抗や導体と共に半導体部品を混在実装した混成集積回路装置において、
電流増幅部を構成するコレクタが共通な複数のパワートランジスタチップが１個のヒートコム上に、双方のダイボン半田がつながらない様にチップのコーナがチップの他の部分に比べて最も近接する位置でダイスボンディングされている
ことを特徴とする混成集積回路装置。
【請求項２】
配線基板上に印刷抵抗や導体と共に半導体部品を混在実装した混成集積回路装置において、
電圧増幅部と電流増幅部を一体化して構成する同一の半導体ウエハーから取り出した特性の揃ったコレクタが共通な複数のパワーＩＣが１個のヒートコム上に、双方のダイボン半田がつながらない様にチップのコーナがチップの他の部分に比べて最も近接する位置でダイスボンディングされている
ことを特徴とする混成集積回路装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スピーカを負荷とするパワーアンプのパワー制御を行う混成集積回路装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の混成集積回路装置は、パワートランジスタのチップサイズに合わせたヒートコム上に ＮＰＮ,ＰＮＰパワートランジスタを別々のヒートコム上にダイスボンディングし、ダイスボンディングされた前記ＮＰＮ,ＰＮＰパワートランジスタでコンプリ接続するように基板に実装され、ワイヤーボンディングで接続されて混成集積回路装置が構成されている。
【０００３】
図１０は従来の混成集積回路装置の斜視図であり、図１１は図１０の側面図であり、図１２はその回路ブロック図を示すものである。
図１０,図１１,図１２において、１は金属ベースの配線基板、２はヒートコム、３はＮＰＮパワートランジスタ、４はＰＮＰパワートランジスタ、５は高融点ダイボン半田、６はパワートランジスタを制御するドライバーＩＣ、７はパワートランジスタ３,４と配線基板１を電気的に接続するベース太線ワイヤー、８はパワートランジスタ３,４と配線基板１を電気的に接続するエミッタ太線ワイヤー、９はドライバーＩＣ６と配線基板１を電気的に接続する細線ワイヤー、１０はヒートコム２,ドライバーＩＣ６及びリード端子１１と配線基板１を固着する半田、１１は混成集積回路装置の電源及び入出力を行う外部回路と接続するリード端子、１２はプラス電源、１３はマイナス電源、１４は負荷であるスピーカを示す。
【０００４】
予め１単品のヒートコム２を余熱し、前記ヒートコム２上に溶融したダイボン半田５を滴下し、その上からＮＰＮパワートランジスタ３を上から加圧しながら前記ダイボン半田５の厚みが１００μｍ以下になるように押さえ込み、不要部分の前記ダイボン半田５を前記ヒートコム２上に前記ＮＰＮパワートランジスタ３の外側へ広がるように加圧時の下降スピードを調整する。その後加圧を停止し、前記ヒートコム２を冷却して前記ダイボン半田５を凝固し、前記ＮＰＮパワートランジスタ３を固着してダイスボンディングを終了する。ＰＮＰパワートランジスタ４においても、前記ＮＰＮパワートランジスタ３と同様に組立てを行う。次に配線基板１上に半田１０を印刷し、前記ＮＰＮ,ＰＮＰパワートランジスター３,４がダイスボンディングされた前記ヒートコム２及びドライバーＩＣ６を実装し、高温雰囲気中で前記半田１０を溶融して冷却するリフロー半田付けを行い前記配線基板１に構成部品を固着する。次に前記ドライバーＩＣ６を前記配線基板１に電気的に接続すべく細線ワイヤー９でワイヤーボンディングする。前記ＮＰＮ,ＰＮＰパワートランジスタ３,４のベース及びエミッタをベース太線ワイヤ７及びエミッタ太線ワイヤー８でワイヤボンディングして電気的に接続を行う。最後に前記配線基板１の前記半田１０を部分的に再溶融し、冷却してリード端子１１を固着させ混成集積回路装置を組み立てる。なお、従来の組み立て工程において、チップサイズに合わせたヒートコムを使用しているため、ヒートコムの実装設備も多種類必要となる等の問題点があった。
【０００５】
動作としては図１２に示すように入力端子から入力された信号をドライバーＩＣ６で電圧増幅し、コンプリ接続されたパワートランジスタが電流増幅をしてスピーカ１４に電力供給され音声が出力するように構成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような混成集積回路装置では、パワートランジスタの材料であるシリコンの熱膨張と金属であるヒートコムの熱膨張係数が違い、前記パワートランジスタの発熱による熱収縮の差異で生ずる応力をダイボン半田が吸収しているが、その温度サイクルでダイボン半田は金属疲労が原因で半田クラックを引き起こす。クラックにより、パワートランジスタの発熱に対して放熱異常を起こし熱破壊されるという問題点がある。
【０００７】
本発明は、従来よりもマルチチャンネルに対応できる高密度実装が可能であり、同一サイズのヒートコムを大量に生産することで安価にできる構成と、同一ウェハーから特性の揃った前記パワートランジスタを取り出すことで、左右チャンネル特性の揃ったアンプができる構成と、電流能力の小さい小チップサイズのパワートランジスタを２個並列接続することで１対あたりのパワートランジスタの特性は従来の特性を維持しながら１個当たりのチップサイズを小さくでき、チップサイズが小さくなれば発熱時の熱膨張寸法を小さくできるため、金属疲労によるダイボン半田の寿命を延命させる構成によって長寿命化が可能な混成集積回路装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１記載の本発明は、配線基板上に印刷抵抗や導体と共に半導体部品を混在実装した混成集積回路装置において、電流増幅部を構成するコレクタが共通な複数のパワートランジスタチップが１個のヒートコム上に、双方のダイボン半田がつながらない様にチップのコーナがチップの他の部分に比べて最も近接する位置でダイスボンディングされているものである。これにより、高密度実装が可能であると共に、１個のパワートランジスタをダイスボンディングした時と同様の安定したダイスボンディング品質を確保できる。
【００１０】
請求項２記載の本発明は、配線基板上に印刷抵抗や導体と共に半導体部品を混在実装した混成集積回路装置において、電圧増幅部と電流増幅部を一体化して構成する同一の半導体ウエハーから取り出した特性の揃ったコレクタが共通な複数のパワーＩＣが１個のヒートコム上に、双方のダイボン半田がつながらない様にチップのコーナがチップの他の部分に比べて最も近接する位置でダイスボンディングされているものである。これにより、左右チャンネルの特性が揃ったアンプができ、バランスの良いアンプが構成できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１から図９に基づいて説明する。
なお、同様の作用をなすものには同一の符号を付けて説明する。
【００１６】
図１は本発明の第１の実施形態における混成集積回路装置の斜視図を示す。
図１において、１は金属ベースの配線基板、２はヒートコム、３はＮＰＮパワートランジスタ、４はＰＮＰパワートランジスタ、５は高融点ダイボン半田、６はパワートランジスタを制御するドライバーＩＣ、７はＮＰＮ,ＰＮＰパワートランジスタ３,４と配線基板１を電気的に接続するベース太線ワイヤー、８はＮＰＮ,ＰＮＰパワートランジスタ３,４と配線基板１を電気的に接続するエミッタ太線ワイヤー、９はドライバーＩＣ６と配線基板１を電気的に接続する細線ワイヤー、１１は混成集積回路装置の電源及び入出力を行う外部回路と接続するリード端子、１５は３と同じＮＰＮパワートランジスタ、１６は４と同じＰＮＰパワートランジスタを示す。なお、回路図は従来の技術で示した図１２と同一である。
【００１７】
以上のように構成された混成集積回路装置について、以下に組み立て工程について説明する。
予め１単品のヒートコム２を余熱し、前記ヒートコム２上に溶融したダイボン半田５を２個所滴下し、その上からＮＰＮパワートランジスタ３及び１５を上から加圧しながら前記ダイボン半田５の厚みが１００μｍ以下になるように押さえ込み、不要部分の前記ダイボン半田５を前記ヒートコム２上で前記ＮＰＮパワートランジスタ３及び１５の外側へ広がるように加圧時の下降スピードを調整する。その後加圧を停止し、前記ヒートコム２を冷却して前記ダイボン半田５を凝固し、前記ＮＰＮパワートランジスタ３及び１５を固着してダイスボンディングを終了する。それと同様に、ＰＮＰパワートランジスタ４及び１６も前記ＮＰＮパワートランジスタ３及び１５と同様にダイスボンディングする。その後の組み立ては従来と同一であり、ＮＰＮ,ＰＮＰパワートランジスタをダイスボンディング済みの前記ヒートコム２及びドライバーＩＣ６を金属ベースの配線基板１に実装して、細線ワイヤー９とベース太線ワイヤー７とエミッタ太線ワイヤー８でそれぞれ配線基板１にワイヤーボンディングを施し、リード端子１１を半田付けして組み立てを完了する。
【００１８】
なお、回路構成は、第１の回路であるＮＰＮパワートランジスタ３とＰＮＰパワートランジスタ４をコンプリ接続になるように金属ベースの配線基板１の配線を形成しており、ＮＰＮ,ＰＮＰパワートランジスタのコレクタは半導体の裏面であり、前記ヒートコム２がコレクタ電極となり第２の回路であるＮＰＮパワートランジスタ１５とＰＮＰパワートランジスタ１６もコンプリ接続して２組のチャンネルを構成しており動作については従来例と同一である。
【００１９】
以上のように本実施形態によれば、違うチャンネルのＮＰＮパワートランジスタのコレクタ電極であるヒートコム２を共通にできることからヒートコム２の数量が減らせる。ＰＮＰパワートランジスタにおいても同様にできるために、半数のヒートコム２で構成でき、高密度実装が可能でありチャンネル数が増えた場合でも各チャンネルのコレクタが共通で構成できるので基本的には２個のヒートコム２で構成ができ高密度実装が可能となる。
【００２０】
次に、第２の実施形態は第１の実施形態においてＮＰＮパワートランジスタ３,１５を同一ウエハーから取り出し、第１の実施形態と同様にヒートコム２上にダイスボンディングし、ＰＮＰパワートランジスタ４,１６を同一ウエハーから取り出し、第１の実施形態と同様にヒートコム２上にダイスボンディングする。
【００２１】
以後組み立て工程と回路構成は第１の実施形態と同一なので、各チャンネルのＮＰＮ及びＰＮＰ同志の特性が揃っていることで２組の左右チャンネル特性の揃ったアンプができ、バランスの良いアンプが構成できることとなる。
【００２２】
図２は第３の実施形態の斜視図、図３はその回路図を示し、図２,図３において、１７はパワートランジスタを制御するドライバＩＣとコンプリ接続されたＮＰＮ,ＰＮＰパワートランジスタを一体化にしたパワーＩＣ、１８は１７と同じパワーＩＣを示す。
【００２３】
パワーＩＣ１７,１８を同一のウエハーから取り出し、第１の実施形態と同様にヒートコム２上にダイスボンディングし、その後の組み立て工程は従来と同様であり、前記パワーＩＣ１７,１８のダイスボンディング済みヒートコム２を金属ベースの配線基板１に実装して、太線ワイヤー８で配線基板１にワイヤーボンディングを施し、リード端子１１を半田付けして組み立てを完了し、２組のチャンネルを構成する。比較的パワーの低いアンプでは発熱量が小さいため、信号の電圧増幅部と電流増幅部を一体化したモノリシックＩＣで構成できる。同一のウエハーからモノリシックＩＣを取り出すことで、２組の左右チャンネル特性の揃ったアンプができ、バランスの良いアンプが構成できる。
【００２４】
なお、ヒートコム上で複数のＩＣを分離して離すことで瞬間的な熱集中が有利になることとなり、自己発熱による破壊強度の強い混成集積回路装置を構成できる。
【００２５】
図４は第４の実施形態の斜視図、図５はその回路図を示し、図４、図５において、１９は電流能力の小さい小チップサイズのＮＰＮパワートランジスタ、２０は１９と同じＮＰＮパワートランジスタ、２１は電流能力の小さい小チップサイズのＰＮＰパワートランジスタ、２２は２１と同じＰＮＰパワートランジスタを示す。
【００２６】
ＮＰＮパワートランジスタ１９,２０も同一ウエハーから取り出し、第１の実施形態と同様にヒートコム２上にダイスボンディングし、ＰＮＰパワートランジスタ２１,２２を同一ウエハーから取り出し、第１の実施形態と同様にヒートコム２上にダイスボンディングする。以後組み立て工程は第１の実施形態と同様であり、前記パワートランジスタ１９,２０あるいは２１,２２をダイスボンディングしたヒートコム２及びドライバーＩＣ６を金属ベースの配線基板１に実装して、細線ワイヤー９とベース太線ワイヤー７とエミッタ太線ワイヤー８で配線基板１にワイヤーボンディングを施し、リード端子１１を半田付けして組み立てを完了する。
【００２７】
回路構成は、第１の回路であるＮＰＮパワートランジスタ１９とＰＮＰパワートランジスタ２１をコンプリ接続になるように金属ベースの配線基板１に配線を形成しておき、ＮＰＮパワートランジスタ２０はＮＰＮパワートランジスタ１９と並列接続、ＰＮＰパワートランジスタ２２はＰＮＰパワートランジスタ２１と並列接続になるように配線している。第２の回路も前記第１の回路構成と同様に配線することにより２組のチャンネルを構成している。それぞれ同一の半導体ウェハーから取り出した２個のＮＰＮパワートランジスタ１９,２０同志は特性が揃っており、もう１組のＰＮＰパワートランジスタ２１,２２同志も特性が揃っているため、並列接続しても電流バランスがとれており片側のパワートランジスタに電流集中することがない。電流能力の小さい小チップサイズのパワートランジスタを２個並列接続することで１対当たりのパワートランジスタの特性は従来の特性を維持しながら１個当たりのチップサイズを小さくすることができる。チップサイズが小さくなれば、発熱時の熱膨張寸法を小さくすることが可能となり、ダイボン半田５の金属疲労による寿命の延命が図れ、耐久性に優れた混成集積回路装置が実現できる。
【００２８】
図６は大きいチップサイズのパワートランジスタをダイスボンディングしたヒートコムの上面図、図７は図６の側面図、図８は第５実施形態の大きいチップサイズのパワートランジスタをダイスボンディングしたヒートコムの上面図、図９は図８の側面図を示し、図６,図７,図８,図９において、２３,２４はチップサイズの大きいパワートランジスタ、２５はダイスボンディングした時のダイボン半田がつながった部分を示す。
【００２９】
予め１単品のヒートコム２を余熱し、ヒートコム２上に溶融したダイボン半田５を２箇所滴下し、その上からパワートランジスタ２３,２４を上から加圧しながら前記ダイボン半田５の厚みが１００μｍ以下になるように押さえ込み、不要部分の前記ダイボン半田５を前記ヒートコム２上の前記パワートランジスタ２３,２４の外側へ広がるように加圧時の下降スピードを調整する。その後加圧を停止し、前記ヒートコム２を冷却して前記ダイボン半田５を凝固し、パワートランジスタ２３,２４を固着してダイスボンディングを終了する。
【００３０】
チップサイズが大きいパワートランジスタをダイスボンディングした場合、図６,図７に示すようにパワートランジスタ２３のダイボン半田５とパワートランジスタ２４のダイボン半田５がつながってしまい、前記ダイボン半田５の表面張力で中心部分２５が盛り上がり、ダイボン半田５の厚みが１００μｍ以下にできず、パワートランジスタ２３,２４の発熱に対し放熱特性が悪化し、パワートランジスタ２３,２４が熱破壊させてしまうという課題がある。これを解決するために、図８に示すようにパワートランジスタ２３,２４のコーナ部が最も近接する位置でダイスボンディングすることでパワートランジスタ２３,２４のダイボン半田５が相互干渉せずに構成できるため、１個のパワートランジスタをダイスボンディングした時と同様の安定したダイスボンディング品質が確保できることになる。また、ヒートコム上で複数のトランジスターを分離して離すことで瞬間的な熱集中が有利になることになり、自己発熱による破壊強度の強い混成集積回路装置が構成できる。また、上記パワートランジスタをパワーＩＣに変えても同じこととなる。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、特性の揃った左右チャンネルのアンプを構成でき、また、電流能力の小さい小チップサイズのパワートランジスタを２個並列接続することで１対当たりのパワートランジスタの特性は従来の特性を維持しながら１個当たりのチップサイズを小さくすることができ、チップサイズが小さくなれば発熱時の熱膨張寸法を小さくすることが可能となり、ダイボン半田の金属疲労による寿命の延命が図れ、耐久性に優れた混成集積回路装置が実現できるという効果が得られる。また、ヒートコム上において、双方のチップのダイボン半田がつながらない様に、チップのコーナ部がチップの他の部分に比べて最も近接する位置に配置してダイスボンディングすることで、ダイボン半田が相互干渉せずに構成できるため、１個のチップをダイスボンディングした時と同様の安定したダイスボンディング品質が確保でき、更に、ヒートコム上で複数のチップを分離して離すことで、瞬間的な熱集中が有利になることになり、自己発熱による破壊強度の強い混成集積回路装置が構成できるものである。
【００３２】
また、ヒートコムの共用化や同時に複数のパワートランジスタチップをヒートコム上にダイスボンディングできるダイスボンディング設備及びヒートコム単体が同一サイズであることによりヒートコムの実装設備の共用化と生産時間の短縮が図れるという効果を有し、同一サイズのヒートコムを大量に生産することにより生産効率の優れた安価な混成集積回路装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１・第２の実施形態による混成集積回路装置の斜視図
【図２】本発明の第３の実施形態による混成集積回路装置の斜視図
【図３】本発明の第３の実施形態による混成集積回路装置の回路図
【図４】本発明の第４の実施形態による混成集積回路装置の斜視図
【図５】本発明の第４の実施形態による混成集積回路装置の回路図
【図６】大きいチップサイズでのダイスボンディング済みヒートコムの上面図
【図７】大きいチップサイズでのダイスボンディング済みヒートコムの側面図
【図８】本発明の第５の実施形態によるダイスボンディング済みのヒートコムの上面図
【図９】本発明の第５の実施形態によるダイスボンディング済みのヒートコムの側面図
【図１０】従来の混成集積回路装置の斜視図
【図１１】従来の混成集積回路装置の側面図
【図１２】従来の混成集積回路装置の回路図
【符号の説明】
１    配線基板
２    ヒートコム
３    ＮＰＮパワートランジスタ
４    ＰＮＰパワートランジスタ
５    ダイボン半田
６    ドライバーＩＣ
７    ベース太線ワイヤー
８    エミッタ太線ワイヤー
９    細線ワイヤー
１０  半田
１１  リード端子
１２  プラス電源
１３  マイナス電源
１４  スピーカ
１５  ＮＰＮパワートランジスタ
１６  ＰＮＰパワートランジスタ
１７  パワーＩＣ
１８  パワーＩＣ
１９  ＮＰＮパワートランジスタ
２０  ＮＰＮパワートランジスタ
２１  ＰＮＰパワートランジスタ
２２  ＰＮＰパワートランジスタ
２３  パワートランジスタ
２４  パワートランジスタ
２５  ダイボン半田がつながった部分
【図１】
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【図２】
0004428817.tif 000003
【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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【図８】
0004428817.tif 000009
【図９】
0004428817.tif 000010
【図１０】
0004428817.tif 000011
【図１１】
0004428817.tif 000012
【図１２】
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