(57)【要約】【課題】セラミックよりなる回路基板を金属よりなるアイランドの一面上に搭載し接合してなる電子装置において、回路基板とアイランドとの材質の相違から発生する歪みの差による回路基板の割れを防止する。【解決手段】セラミックよりなる回路基板としての第１の配線基板３０を金属よりなるアイランド４０の一面上に搭載し接合してなる電子装置１００において、アイランド４０は、平面的に分割された複数個の分割部４０ａ〜４０ｄにより構成されており、第１の配線基板３０は、複数個の分割部４０ａ〜４０ｄに渡って搭載され接合されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックよりなる回路基板（３０）を金属よりなるアイランド（４０）の一面上に搭載し接合してなる電子装置において、
前記アイランド（４０）は、平面的に分割された複数個の分割部（４０ａ〜４０ｄ）により構成されており、
前記回路基板（３０）は、前記複数個の分割部（４０ａ〜４０ｄ）に渡って搭載され接合されていることを特徴とする電子装置。
【請求項２】
前記複数個の分割部（４０ａ〜４０ｄ）は、弾性部材（４１）を介して接続されていることを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックよりなる回路基板を金属よりなるアイランドの一面上に搭載し接合してなる電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より半導体チップを、アイランド上に搭載してなるものが、数多く提案されている（たとえば、特許文献１参照）。ここで、アイランドは、リードフレームにおけるチップ搭載部や、ヒートシンクなどである。
【特許文献１】特許第３４７３５２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、本発明者は、半導体素子や各種の実装部品を搭載したセラミック製の回路基板を、アイランド上に搭載する構成について検討を行った。
【０００４】
このような構成の場合、セラミック製の回路基板は、半導体チップよりも大幅に面積の大きいものであり、それを搭載するアイランドも当然ながら、半導体チップ用のものに比べて大面積のものとなる。
【０００５】
また、この場合、セラミックよりなる回路基板とＦｅ等の金属よりなるアイランドとでは、硬さが相違したり、厚さが相違する。たとえば、回路基板の厚さは１ｍｍ以下で、アイランドの厚さは数ｍｍ程度である。
【０００６】
そして、金属よりなるアイランドにおいては、製造時や使用環境下において熱が加えられたときに歪みが発生する可能性があり、上記したような大面積のアイランドでは、その歪み度合いも大きくなる。このとき、アイランドの強度に対して回路基板の強度が低いために回路基板の割れが発生する可能性がある。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、セラミックよりなる回路基板を金属よりなるアイランドの一面上に搭載し接合してなる電子装置において、回路基板とアイランドとの材質の相違から発生する歪みの差による回路基板の割れを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、セラミックよりなる回路基板（３０）を金属よりなるアイランド（４０）の一面上に搭載し接合してなる電子装置において、アイランド（４０）は、平面的に分割された複数個の分割部（４０ａ〜４０ｄ）により構成されており、回路基板（３０）は、複数個の分割部（４０ａ〜４０ｄ）に渡って搭載され接合されていることを特徴とする。
【０００９】
それによれば、回路基板（３０）を搭載するアイランド（４０）を複数個の分割部（４０ａ〜４０ｄ）にて構成することで、アイランド（４０）によって回路基板（３０）に加わる応力を分散することができ、両者（３０、４０）の材質の相違から発生する歪みの差による回路基板（３０）の割れを防止することができる。
【００１０】
ここで、上記構成において、複数個の分割部（４０ａ〜４０ｄ）を、弾性部材（４１）を介して接続すれば、複数個の分割部（４０ａ〜４０ｄ）を一体化できるため、アイランド（４０）の取り扱い性や平面性の確保が行いやすく、また、各分割部（４０ａ〜４０ｄ）の歪みを弾性部材（４１）の弾性力によって緩和することも可能になる。
【００１１】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係る電子装置１００の上面側の概略平面構成を示す図である。また、図２は、図１中のＡ−Ａ線に沿った概略断面図、図３は、図１に示される電子装置１００の下面側の概略平面構成を示す図である。なお、図１、図３では、モールド樹脂６０内の各部を透過して示してある。
【００１４】
その用途を限定するものではないが、本実施形態の電子装置１００は、自動車のパワーウィンドウの駆動モータを駆動するＨＩＣ（ハイブリッドＩＣ）に適用されるものとして説明する。
【００１５】
図１〜図３に示されるように、本実施形態では、回路基板としての第１の配線基板３０が、リードフレームのアイランド４０の一面上に搭載され、図示しないシリコンゴムなどの接着剤を介して接続されている。
【００１６】
また、この第１の配線基板３０上には、部品１０および第１の電子素子１１、１２が搭載されている。第１の電子素子１１、１２は、制御素子としてのマイコン１１、制御ＩＣ１２からなる。これらは、半導体分野で通常採用されるものであり、発熱が比較的小さいものである。
【００１７】
これら第１の電子素子１１、１２は、図２に示されるように、第１の配線基板３０の他面上に、図示しないはんだや導電性接着剤などのマウント材を介して接続され、必要に応じて金やアルミニウムなどからなるボンディングワイヤ１３を介して第１の配線基板３０に電気的に接続されている。
【００１８】
また、部品１０は、本例ではセラミックや水晶などの発振子であり、部品１０から上記マイコン１１などにクロックを供給し、マイコン１１は、このクロックに基づいて動作するものとなっている。
【００１９】
また、アイランド４０の一面上には、第１の配線基板３０とは別体の第２の配線基板３１、３２が搭載され、図示しないシリコンゴムなどの接着剤を介して接続されている。この第２の配線基板３１、３２は、別体に２個設けられている。そして、この第２の配線基板３１、３２上には、第２の電子素子２１〜２４が搭載され、図示しないはんだなどを介して接続されている。
【００２０】
第２の電子素子２１〜２４は、第１の電子素子１１、１２よりも大きい電流が流れ且つ大きい発熱を行うものであり、パワーＭＯＳ素子やＩＧＢＴ素子などのパワー素子からなるものである。
【００２１】
本例では、第２の電子素子２１〜２４は、パワー素子としての４個のパワーＭＯＳ素子２１〜２４から構成されており、２個ずつに別れて、第２の配線基板３１ともう一つの第２の配線基板３２のそれぞれに搭載されている。
【００２２】
そして、これらパワーＭＯＳ素子２１〜２４は、上記制御素子１１、１２によって制御されるものであるとともに上記パワーウィンドウのモータを駆動する駆動素子として構成されている。
【００２３】
ここで、第１、第２の配線基板３０〜３２としては、限定するものではないが、３層以上の層が積層されたセラミック積層基板またはプリント配線基板などを採用することができる。特に、本実施形態では、回路基板としての第１の配線基板３０は、セラミックよりなるものであり、本例では、アルミナからなる積層配線基板としている。
【００２４】
また、各配線基板３０〜３２の周囲には、リードフレームのリード５０が設けられており、これらリード５０と各配線基板３０〜３２の間、各配線基板３０〜３２同士、および各電子素子と配線基板３０〜３２との間は、ボンディングワイヤなどの公知の接続手段を介して電気的に接続されている。なお、これら接続手段の内、図１、図２では、一部のボンディングワイヤ１３を示し、他の部分は省略してある。
【００２５】
ここで、このリード５０および上記アイランド４０は、通常のリードフレーム材料、すなわち銅や４２アロイなどの金属の板材から作られたリードフレームとして一体に形成されたものであり、通常のものと同様、カット処理などによりリード５０とアイランド３０とに、分断されるものである。そして、リード５０を介して、本電子装置１００と外部との電気信号のやりとりが可能となっている。
【００２６】
そして、図１、図２に示されるように、これら部品１０および電子素子１１、１２、２１〜２４が搭載された配線基板３０〜３２、アイランド４０、ボンディングワイヤ１３、さらに各リード５０は、モールド樹脂６０により封止されている。
【００２７】
このモールド樹脂６０は、通常の半導体パッケージに用いられるエポキシ系樹脂などのモールド材料からなり、成形金型を用いたトランスファーモールド法などにより成形されるものである。
【００２８】
ここで、図２に示されるように、アイランド４０の下面は、モールド樹脂６０から露出しており、放熱性を確保している。そして、このアイランド４０の露出する下面は、たとえば、図示しない外部のモータのケースなどに対して、はんだ実装される。
【００２９】
このような電子装置１００においては、たとえば、部品１０および第１の電子素子１１、１２を搭載する第１の配線基板３０が制御回路部をなし、４個のパワーＭＯＳ素子２１〜２４および第２の配線基板３１、３２により上記パワーウィンドウのモータを駆動するパワー部が構成されている。
【００３０】
そして、制御回路部からの指令により上記パワー部が制御されて、車の窓ガラスを上昇・下降させるべく、図示しない上記モータが駆動されるようになっている。
【００３１】
ここにおいて、本実施形態では、回路基板としての第１の配線基板３０においては、各種電子素子１１、１２および部品１０、さらに必要に応じて抵抗、コンデンサなどが搭載されて混成集積回路を構成している。
【００３２】
そして、この第１の配線基板３０が搭載され第１の配線基板３０と接合されているアイランド４０は、図１〜図３に示されるように、平面的に分割された複数個の分割部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄにより構成されている。
【００３３】
特に、本例では、アイランド４０のうち第２の配線基板３１、３２が搭載される部分も、複数個の分割部４０ｅ、４０ｆに分割されている。このような分割されたアイランド４０は、たとえばリードフレームを形成するときのプレス加工などにより、容易に形成することができる。
【００３４】
また、本実施形態では、図２、図３に示されるように、複数個の分割部、本例では６個の分割部４０ａ〜４０ｄおよび４０ｅ、４０ｆは、弾性部材４１を介して一体に接続されている。
【００３５】
この弾性部材４１は、薄い金属板やゴム板、樹脂板などの弾性を有する部材よりなるもので、図示しないシリコーンゴムなどの接着剤などにより各分割部４０ａ〜４０ｆをつなぐように貼り付けられて、各分割部４０ａ〜４０ｆを連結している。
【００３６】
そして、回路基板としての第１の配線基板３０は、本例では４個の分割部４０ａ〜４０ｄに渡って搭載され接合されている。なお、各々の第２の配線基板３１、３２は、残りの２個の分割部４０ｅ、４０ｆのそれぞれに搭載されている。
【００３７】
このような電子装置１００は、たとえば、次のようにして製造することができる。リードフレームのアイランド４０の一面上に、上記部品１０および第１の電子素子１１、１２が実装された第１の配線基板３０を搭載するとともに、第２の電子素子２１〜２４が実装された第２の配線基板３１、３２を搭載する。
【００３８】
このとき、アイランド４０における各分割部４０ａ〜４０ｄは、上記弾性部材４１によって連結し、一体に固定しておく。
【００３９】
そして、アイランド４０の周囲に位置するリード５０との間で、ワイヤボンディングなどを行って、各部の電気的な接続を行う。しかる後、このものを金型に入れてモールド樹脂６０により封止する。その後は、リードフレームのカットなどを行い、本実施形態の電子装置１００ができあがる。
【００４０】
ところで、本実施形態によれば、回路基板としての第１の配線基板３０を搭載するアイランド４０を複数個の分割部４０ａ〜４０ｄにて構成することで、従来のような１個のアイランドに比べて個々の分割部の歪みを小さくできる。
【００４１】
そのため、熱などによってアイランド４０が歪んだとき、その歪みによって第１の配線基板３０に加わる応力を分散することができ、セラミックと金属という両部材３０、４０の材質の相違から発生する歪みの差による第１の配線基板３０の割れを防止することができる。
【００４２】
また、本実施形態では、アイランド４０において、複数個の分割部４０ａ〜４０ｄを、弾性部材４１を介して接続することで、複数個の分割部４０ａ〜４０ｄを一体化できるため、上記した配線基板３０〜３２の実装時やモールド樹脂６０の成型時において、アイランド４０の取り扱い性や平面性の確保が行いやすい。また、各分割部４０ａ〜４０ｄの歪みを弾性部材４１の弾性力によって緩和することも可能になる。
【００４３】
なお、本実施形態において、アイランドとしては、リードフレームとして上記リード５０と一体に形成されるアイランド３０を用いたが、このアイランドとしては、これに限定されるものではなく、たとえば、リードフレームとは別体のヒートシンクなどであってもよい。
【００４４】
（他の実施形態）
なお、アイランド４０の分割形態としては、上記図１〜図３に示される例に限定されるものではなく、分割部の数や個々の分割部の大きさ、形状などは任意である。図４、図５は、アイランド４０の分割部の変形例を示す平面図である。
【００４５】
図４は、上記図３と分割部４０ａ〜４０ｆの形状は同じであるが、弾性部材４１の位置を変えたものであり、図５は分割部の数を変えたもので、上記実施形態とは異なり、４個の分割部４０ａ〜４０ｄとしている。この図５では、第２の配線基板３１、３２については第１の配線基板３０と共通の分割部４０ｃ、４０ｄを用いている。
【００４６】
また、上記各実施形態では、電子装置は、モールド樹脂６０で封止されたものであったが、電子装置としては、セラミックよりなる回路基板３０を金属よりなるアイランド４０の一面上に搭載し接合してなるものであればよく、モールド樹脂で封止されていないものであってもよい。
【００４７】
また、多少、取り扱い性や平面性の確保は難しくなる可能性はあるが、弾性部材４１で接続されていないものでもよい。この場合でも、たとえば、接着テープなどで各分割部４０ａ〜４０ｄを固定しておき、この状態で配線基板の実装や樹脂成形を行い、しかる後、当該テープを剥がすようにすればよい。
【００４８】
また、部品、電子素子、配線基板、アイランドは、上記実施形態に限定されるものではなく、その種類や数、形状、材質など、本発明の範囲内において、適宜設計変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施形態に係る電子装置の上面側の概略平面図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ概略断面図である。
【図３】図１に示される電子装置の下面側の概略平面図である。
【図４】アイランドの分割部の変形例を示す平面図である。
【図５】アイランドの分割部のもうひとつの変形例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００５０】
３０…回路基板としての第１の配線基板、４０…アイランド、
４０ａ〜４０ｄ…アイランドの分割部、４１…弾性部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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