(57)【要約】【課題】パワー部及び制御部に対して、別々に１次パッケージング工程を施してから、両パッケージを連結して単一のパワーモジュールとして形成する。【解決手段】第１の基板１１上に、第１のリードプレーム１３と該第１のリードプレーム１３と通電される制御チップ１５とが実装され、第１の基板１１に制御チップ１５と通電される第１の結合部１１ａ、１３ａが形成され、第１の結合部１１ａ、１３ａと第１のリードフレーム１３の外部連結部とが外部へ露出するように個別にモールド形成された制御ユニット１０と、第２の基板３１上に、第２のリードフレーム３３と該第２のリードフレーム３３と通電されるパワーチップ３５とが実装され、第２の基板３１にパワーチップ３５と通電される第２の結合部３１ａ、３３ａ、３３ｂが形成され、第２の結合部３１ａ、３３ａ、３３ｂと第２のリードフレーム３３の外部連結部とが外部へ露出するように個別にモールド形成されたパワーユニット３０とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板上に、第１のリードプレームと該第１のリードプレームと通電される制御チップとが実装され、前記第１の基板の一側に前記制御チップと通電される第１の結合部が形成され、前記第１の結合部と前記第１のリードフレームの外部連結部とが外部へ露出するように個別にモールド形成された制御ユニットと、
第２の基板上に、第２のリードプレームと該第２のリードプレームと通電されるパワーチップとが実装され、前記第２の基板の一側に前記パワーチップと通電される第２の結合部が形成され、前記第２の結合部と前記第２のリードフレームの外部連結部とが外部へ露出するように個別にモールド形成されたパワーユニットと、を含み、
前記個別にモールドされた前記制御ユニットと前記パワーユニットとが、前記第１の結合部と第２の結合部とによって結合されているパワー素子パッケージモジュール。
【請求項２】
前記パワーユニットは、前記第２の基板の他面に、ヒートシンクが付着されている請求項１に記載のパワー素子パッケージモジュール。
【請求項３】
前記第１及び第２の結合部と結合される導電性の結合フレームユニットをさらに備え、
前記結合フレームユニットによって、前記制御ユニットと前記パワーユニットが結合されている請求項１に記載のパワー素子パッケージモジュール。
【請求項４】
前記第１の結合部及び前記第２の結合部のうちのいずれか一方は貫通ホール構造で形成され、他方は突起構造で形成され、
前記貫通ホール構造と前記突起構造とが締結されている請求項１に記載のパワー素子パッケージモジュール。
【請求項５】
前記貫通ホールは、前記第１の基板または前記第２の基板に形成され、
前記突起構造は、前記第１のリードフレームまたは前記第２のリードフレームの一部であることを特徴とする請求項４に記載のパワー素子パッケージモジュール。
【請求項６】
前記第１及び第２の結合部の各々は、前記第１及び第２のリードフレーム各々の一部であり、
前記第１及び第２の結合部は、半田付けで接合されている請求項１に記載のパワー素子パッケージモジュール。
【請求項７】
前記第１及び第２の結合部のうちの少なくともいずれか一つは外部へ導出されて外部連結端子を形成する請求項６に記載のパワー素子パッケージモジュール。
【請求項８】
前記制御ユニット及び前記パワーユニットは、前記制御チップの実装された前記第１の基板の一面と前記パワーチップの実装された前記第２の基板の一面とが互いに反対方向または同一方向になるように連結されている請求項１に記載のパワー素子パッケージモジュール。
【請求項９】
前記第１の基板はＰＣＢ基板であり、
前記第１のリードフレームは前記ＰＣＢ上に付着され、
前記制御チップは前記第１のリードフレーム上に実装され、前記第１のリードフレームと前記第１の結合部との間にワイヤーボンディングされている請求項１に記載のパワー素子パッケージモジュール。
【請求項１０】
前記第１の基板または前記第２の基板は、セラミックプレートの一面にシード層と、該シード層上に形成された金属層とによってから成り、
前記第１または第２のリードフレームは、前記金属層上に半田付けで付着され、
前記制御チップまたは前記パワーチップは前記第１のリードフレームまたは前記第２のリードフレーム上に実装され、前記第１のリードフレームと前記第１の結合部との間、または前記第２のリードフレームと前記第２の結合部との間にワイヤーボンディングされている請求項１に記載のパワー素子パッケージモジュール。
【請求項１１】
前記パワーチップはＩＧＢＴ及びＦＷＤを含み、
前記ＩＧＢＴと前記ＦＷＤとは各々実装されてワイヤーボンディングで並列連結されている請求項１〜１０のうちのいずれか一つに記載のパワー素子パッケージモジュール。
【請求項１２】
第１の基板上に、第１のリードプレームと制御チップとを実装し、該制御チップを前記第１のリードプレームと通電可能にし、前記第１の基板の一側に前記制御チップと通電される第１の結合部を形成し、前記第１の結合部と前記第１のリードフレームの外部連結部とが外部へ露出するように個別にモールドして制御ユニットをパッケージングする制御ユニットパッケージングステップと、
第２の基板の一面上に、第２のリードプレームとパワーチップとを実装し、該パワーチップを前記第２のリードプレームと通電可能にし、前記第２の基板の一側に前記パワーチップと通電される第２の結合部を形成し、前記第２の結合部と前記第２のリードフレームの外部連結部とが外部へ露出するように個別にモールドして前記パワーユニットをパッケージングするパワーユニットパッケージングステップと、
前記第１の結合部と前記第２の結合部とを結合して前記パッケージングされた制御ユニットと前記パワーユニットとを連結する連結ステップと
を含むパワー素子パッケージモジュールの製造方法。
【請求項１３】
前記連結ステップの後に、前記第２の基板の他面上にヒートシンクを付着するヒートシンク付着ステップをさらに含む請求項１２に記載のパワー素子パッケージモジュールの製造方法。
【請求項１４】
前記連結ステップにて、導電性の結合フレームユニットを前記第１及び第２の結合部と結合させ、前記パッケージングされた制御ユニットと前記パワーユニットとを連結する請求項１２に記載のパワー素子パッケージモジュールの製造方法。
【請求項１５】
前記第１の結合部及び前記第２の結合部のうちのいずれか一方は貫通ホール構造で形成され、他方は突起構造で形成され、
前記連結ステップにて、前記貫通ホール構造と前記突起構造とを締結する請求項１２に記載のパワー素子パッケージモジュールの製造方法。
【請求項１６】
前記第１及び第２の結合部の各々は前記第１及び第２のリードフレーム各々の一部であり、
前記連結ステップにて、前記第１及び第２の結合部を半田付けで接合する請求項１２に記載のパワー素子パッケージモジュールの製造方法。
【請求項１７】
前記連結ステップにて、前記制御チップの実装された前記第１の基板の一面と前記パワーチップの実装された前記第２の基板の一面とが互いに反対方向または同一方向になるように連結する請求項１２に記載のパワー素子パッケージモジュールの製造方法。
【請求項１８】
前記制御ユニットパッケージングステップ及び前記パワーユニットパッケージングステップにて、ワイヤーボンディングを用いて前記制御チップと前記第１のリードフレームとの間、前記制御チップと前記第１の結合部との間、前記パワーチップと前記第２のリードフレームとの間、前記パワーチップと前記第２の結合部との間が通電可能にする請求項１２〜１７のうちのいずれか一つに記載のパワー素子パッケージモジュールの製造方法。
【請求項１９】
前記制御ユニットパッケージングステップまたは前記パワーユニットパッケージングステップにて、
セラミックプレートの一面にシード層を形成し、該シード層上に金属層を形成し、該金属層上に前記第１または第２のリードフレームを半田付けで付着し、前記第１のリードフレームまたは前記第２のリードフレーム上に前記制御チップまたは前記パワーチップを実装する請求項１８に記載のパワー素子パッケージモジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワー素子パッケージモジュール及びその製造方法に関し、特に、制御ユニット及びパワーユニットが別々にモールドされて連結されたパワー素子パッケージモジュール及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、急速に変化する家電などの電子機器市場の要求に伴って、小型化、多機能化、高性能化を具現する共に、既存のパワーモジュールに対比して、高信頼性、高密度及び向上した伝熱能力（Ｔｈｅｒｍａｌ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）を備えた次世代パワーモジュールの開発が必要になっている。
【０００３】
従来のパワー素子パッケージモジュールの例として、一体にモールドされた一つのパッケージ内で、制御ＩＣ及びパワーモジュールにＡｌワイヤーで連結された構造を有するものがある。このような方式は、制御ＩＣをボンディングするためにはＰＣＢを嵌め込めなければならず、Ａｌボンディングを別に施してからＥＭＣモールディングを行わなければならない。
【０００４】
特許文献１は、このような従来の技術を示している。この特許文献１に記載の技術では、パワー部及び制御部を一つのリードプレームでモールドした後、これらの両部に対してワイヤーで連結してパッケージングをしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／０２２６０９５号明細書
【特許文献２】特開２００３−０６８９７６号公報
【特許文献３】韓国公開特許第１０−２００９−０１０３５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述の従来の方式は、工程が難しく、制御ユニット及びパワーユニットのうちのいずれか一つに損傷がある場合は、パッケージ全体が不良として処理される恐れがあるという問題があった。また、一つのパッケージで製造する場合は、熱的相互作用の問題が残存する。
【０００７】
本発明は上記の問題点に鑑みて成されたものであって、その目的は、パワー部及び制御部に対して、別に１次パッケージング工程を施してから、これらの両パッケージを連結することによって、単一のパワーモジュールとして形成するパワー素子パッケージモジュール及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明によれば、第１の基板上に、第１のリードプレームと、該第１のリードプレームと通電される制御チップとが実装され、第１の基板の一側に制御チップと通電される第１の結合部が形成され、第１の結合部と第１のリードフレームの外部連結部とが外部へ露出するように個別にモールド形成された制御ユニットと、第２の基板上に、第２のリードプレームと、該第２のリードプレームと通電されるパワーチップとが実装され、第２の基板の一側にパワーチップと通電される第２の結合部が形成され、第２の結合部と第２のリードフレームの外部連結部とが外部へ露出するように個別にモールド形成されたパワーユニットとを含み、該個別にモールドされた制御ユニット及び前記パワーユニットが、前記第１の結合部と前記第２の結合部とによって結合されているパワー素子パッケージモジュールが提供される。
【０００９】
本発明の一実施形態によれば、前記パワーユニットは、前記第２の基板の他面上に付着されたヒートシンクを備える。
【００１０】
本発明の他の実施形態によれば、前記第１及び第２の結合部と結合される導電性の結合フレームユニットをさらに備え、該結合フレームユニットによって前記制御ユニットと前記パワーユニットとが結合されている。
【００１１】
本発明のさらに他の実施形態によれば、前記第１の結合部及び前記第２の結合部のうちのいずれか一方は貫通ホール構造で形成され、他方は突起構造で形成され、これらの貫通ホール構造と突起構造とが締結される。また一実施形態によれば、前記貫通ホールは、前記第１の基板または前記第２の基板に形成され、前記突起構造は、前記第１のリードフレームまたは前記第２のリードフレームの一部である。
【００１２】
本発明のさらに他の実施形態によれば、前記第１及び第２の結合部の各々は、前記第１及び第２のリードフレーム各々の一部で、前記第１及び第２の結合部は半田付けで接合されている。また一実施形態によれば、前記第１及び第２の結合部のうちの少なくともいずれか一つは、外部に導出されて外部連結端子を形成する。
【００１３】
また、本発明のさらに他の実施形態によれば、前記制御ユニットと前記パワーユニットとは、前記制御チップの実装された前記第１の基板の一面と前記パワーチップの実装された前記第２の基板の一面とが、互いに反対方向または同一方向になるように連結されている。
【００１４】
また、本発明の他の実施形態によれば、前記第１の基板はＰＣＢ基板であり、前記第１のリードフレームはＰＣＢ上に付着され、前記制御チップは前記第１のリードフレーム上に実装され、前記第１のリードフレームと前記第１の結合部との間にワイヤーボンディングされている。
【００１５】
本発明のさらに他の実施形態によれば、前記第１の基板または前記第２の基板は、セラミックプレートの一面に形成されたシード層と、該シード層上に形成された金属層とを備え、前記第１または第２のリードフレームは、前記金属層上に半田付けで付着され、前記制御チップまたは前記パワーチップは前記第１のリードフレームまたは前記第２のリードフレーム上に実装され、前記第１のリードフレームと前記第１の結合部との間、または前記第２のリードフレームと前記第２の結合部との間にワイヤーボンディングされている。
【００１６】
また、本発明のさらに他の実施形態によれば、前記パワーチップはＩＧＢＴ及びＦＷＤを含み、該ＩＧＢＴ及びＦＷＤは、各々実装されてワイヤーボンディングで並列連結されている。
【００１７】
また、上記課題を解決するために、本発明の他の実施形態によれば、第１の基板の一面上に第１のリードプレーム及び制御チップを実装して、該制御チップを第１のリードプレームと通電可能にし、前記第１の基板の一側に前記制御チップと通電される第１の結合部を形成して、該第１の結合部と前記第１のリードフレームの外部連結部とが外部へ露出するように、それぞれ個別にモールドして制御ユニットをパッケージングする制御ユニットパッケージングステップと、第２の基板の一面上に第２のリードプレーム及びパワーチップを実装し、該パワーチップを前記第２のリードプレームと通電可能にして、前記第２の基板の一側に前記パワーチップと通電される第２の結合部を形成し、該第２の結合部と前記第２のリードフレームの外部連結部とが外部へ露出するように、それぞれ個別にモールドしてパワーユニットをパッケージングするパワーユニットパッケージングステップと、前記第１の結合部と前記第２の結合部とを結合させて前記パッケージングされた制御ユニットと前記パワーユニットとを連結する連結ステップと、を含むパワー素子パッケージモジュールの製造方法を提供する。
【００１８】
本発明の一実施形態によれば、前記連結ステップの後に、前記第２の基板の他面上にヒートシンクを付着するヒートシンク付着ステップをさらに含む。
【００１９】
本発明の他の実施形態によれば、前記連結ステップにて、導電性の結合フレームユニットを前記第１及び第２の結合部と結合させて、パッケージングされた前記制御ユニットと前記パワーユニットとを連結する。
【００２０】
また、本発明の他の実施形態によれば、前記第１の結合部及び前記第２の結合部のうちのいずれか一方は貫通ホール構造で形成され、他方は突起構造で形成され、前記連結ステップにて、これらの貫通ホール構造と突起構造とを締結する。
【００２１】
本発明の他の実施形態によれば、前記第１及び第２の結合部の各々は前記第１及び第２のリードフレーム各々の一部であり、前記連結ステップにて、前記第１及び第２の結合部を半田付けで接合する。
【００２２】
本発明の他の実施形態によれば、前記連結ステップにて、前記制御チップの実装された前記第１の基板の一面と前記パワーチップの実装された前記第２の基板の一面とが、互いに反対方向または同一方向になるように連結する。
【００２３】
また、本発明の他の実施形態によれば、前記制御ユニットパッケージングステップ及び前記パワーユニットパッケージングステップにて、ワイヤーボンディングを用いて、前記制御チップと前記第１のリードフレームとの間、前記制御チップと前記第１の結合部との間、前記パワーチップと前記第２のリードフレームとの間、及び前記パワーチップと前記第２の結合部との間のそれぞれが通電可能になるようにボンディングする。
【００２４】
また一実施形態によれば、前記制御ユニットパッケージングステップまたは前記パワーユニットパッケージングステップにて、セラミックプレートの一面にシード層を形成し、該シード層上に金属層を形成し、該金属層上に前記第１または第２のリードフレームを半田付けで付着させ、前記第１のリードフレームまたは前記第２のリードフレーム上に前記制御チップまたは前記パワーチップを実装する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、パワーユニットと制御ユニットとに対して各々別途の１次パッケージング工程を施してから、これらの両パッケージを連結することによって、単一のパワーモジュールを得ることができる。
【００２６】
また、本発明によれば、一つのパッケージ内にパワー部及び制御部の両方が共にパッケージングされる場合に比べて、各パッケージの特性に合わせて組立を行うことによって、工程の単純化を実現し、効率を向上させることができる。
【００２７】
また、分離された工程で組立を行うことによって生産性が向上し、パワー部及び制御部の各々がパッケージングされる場合の熱的相互作用を排除することができ、各々の特性を向上させることができる。
【００２８】
また、既存の構造に対比して、次のような長所がある。
【００２９】
第一に、信頼性及び品質の面から、パワー部及び制御部を個別に工程処理することによって、熱の発生が著しいパワー部を制御部から分離し、ひいては放熱のために用いられる基板をパワー部のみに集中して使用する場合は、伝熱能力を大幅に向上させることができる。また、一つのパッケージで組立工程を行う際は、多数の工程を要し、工程間において不要な多くの熱的な影響を受けることになるが、パワー部及び制御部を分離する場合は、必要な工程のみを行ってから接合するので、リードフレームの酸化及び熱的ストレスを最小化することができる。
【００３０】
第二に、小型化及び高密度の具現側面から、放熱基板をパワー部のみに付着させる場合は、基板の大きさを小さくすることができる。これによって、製品が小型化されると共に、各部分を分けて組立てるので、設計段階でリードフレームの活用を極大化することができる。また、これによってストリップ当たり製作モジュールの数量を最大化することができ、生産性が向上すると共に、高密度のパッケージを具現することができる。
【００３１】
第三に、生産量（Ｙｉｅｌｄ）の側面から、単一パッケージで組立てられる場合は、パワー部または制御部で不良が発生したときは全体を不良として処理しなければならない。しかし、分離組立てて接合する場合には、不良部分だけの処理で済むので、不要な生産量の損失（ｙｉｅｌｄ  ｌｏｓｓ）を最小化して生産量を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態によるパワー素子パッケージモジュールを概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態によるパワー素子パッケージモジュールを概略的に示す断面図である。
【図３】本発明のさらに他の実施形態によるパワー素子パッケージモジュールを概略的に示す断面図である。
【図４】本発明のさらに他の実施形態によるパワー素子パッケージモジュールを概略的に示す断面図である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態によるパワー素子パッケージモジュールを概略的に示す断面図である。
【図６】本発明のさらに他の実施形態によるパワー素子パッケージモジュールを概略的に示す断面図である。
【図７】本発明の一実施形態によるパワー素子パッケージモジュールの製造方法を概略的に示す流れ図である。
【図８】本発明の他の実施形態によるパワー素子パッケージモジュールの製造方法を概略的に示す流れ図である。
【図９】（ａ）〜（ｅ）の各々は、本発明の一実施形態によるパワー素子パッケージモジュールの製造段階を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の好適な実施の形態は図面を参照して詳細に説明する。次に示される各実施の形態は当業者にとって、本発明の思想が十分に伝達されることができるようにするために例として挙げられるものである。従って、本発明は以下示している各実施の形態に限定されることなく、他の形態で具体化されることができる。そして、図面において、装置の大きさ及び厚さなどは便宜上誇張して表現されることができる。明細書全体に渡って同一の参照符号は同一の構成要素を示している。
【００３４】
本明細書で使われた用語は、実施形態を説明するためのものであって、本発明を制限しようとするものではない。本明細書において、単数形は特別に言及しない限り複数形も含む。明細書で使われる「含む」とは、言及された構成要素、ステップ、動作及び／又は素子は、一つ以上の他の構成要素、ステップ、動作及び／又は素子の存在または追加を排除しないことに理解されたい。
【００３５】
図１は、本発明の一実施形態によるパワー素子パッケージモジュールを概略的に示す断面図である。図２は、本発明の他の実施形態によるパワー素子パッケージモジュールを概略的に示す断面図である。図３は、本発明のさらに他の実施形態によるパワー素子パッケージモジュールを概略的に示す断面図である。図４は本発明の他の実施形態によるパワー素子パッケージモジュールを概略的に示す断面図である。図５は、本発明のさらに他の実施形態によるパワー素子パッケージモジュールを概略的に示す断面図である。図６は、本発明のさらに他の実施形態によるパワー素子パッケージモジュールを概略的に示す断面図である。
【００３６】
図１乃至図３を参照して、本発明の一実施形態によるパワー素子パッケージモジュールを説明する。図１乃至図３に示すように、パワー素子パッケージモジュールは、制御ユニット１０及びパワーユニット３０を含む。これらの制御ユニット１０及びパワーユニット３０は、個別にモールドされてから結合される。
【００３７】
まず、制御ユニット１０は、第１の基板１１と、第１のリードフレーム１３と、制御チップ１５と、第１の基板１１の一側に制御チップ１５と通電される第１の結合部１１ａ、１３ａとを含み、個別にモールディング１７されている。制御チップ１５が第１のリードフレーム１３と通電されるように、第１の基板１１の一面上に第１のリードフレーム１３及び制御チップ１５が実装されている。また、第１の基板１１の一側には、制御チップ１５と通電される第１の結合部１１ａ、１３ａが形成されている。一例として、第１のリードフレーム１３と制御チップ１５、そして第１の結合部１１ａ、１３ａと制御チップ１５とは、ワイヤーボンディングで繋がれる。制御ユニット１０は、少なくとも第１の基板１１の一面の一部、第１のリードフレーム１３の一部、及び制御チップ１５がモールド形成されている。このとき、第１の結合部１１ａ、１３ａの全部または一部と、第１のリードフレーム１３の外部連結部とがモールディング１７外へ露出するようにモールドされている。制御ユニット１０は、モールディング外部へ露出した第１の結合部１１ａ、１３ａを通じて、パワーユニット３０と結合される。
【００３８】
パワーユニット３０は、第２の基板３１と、第２のリードフレーム３３、パワーチップ３５、第２の基板３１の一側にパワーチップ３５と通電される第２の結合部３１ａ、３３ａ、３３ｂを含み、制御ユニット１０と個別にモールディング３７されている。パワーチップ３５としては、例えば、ＩＧＢＴ（ｉｎｓｕｌａｔｅｄ-ｇａｔｅ  ｂｉｐｏｌａｒ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）３５ａ、ダイオードなどの素子が挙げられる。パワーチップ３５が第２のリードフレーム３３と通電されるように、第２の基板３１の一面上に、第２のリードフレーム３３及びパワーチップ３５が実装されている。一例として、第２のリードフレーム３３とパワーチップ３５、そして第２の結合部３１ａ、３３ａ、３３ｂとパワーチップ３５とは、それぞれワイヤーボンディングで繋がれる。また、第２の基板３１の一側に、パワーチップ３５と通電される第２の結合部３１ａ、３３ａ、３３ｂが形成されている。パワーユニット３０は、少なくとも第２の基板３１の一面の一部、第２のリードフレーム３３の一部、及びパワーチップ３５がモールド形成されている。第２の結合部３１ａ、３３ａ、３３ｂの全部または一部と、第２のリードフレーム３３の外部連結部とが外部へ露出するようにモールディング３７されている。個別にモールドされた制御ユニット１０及びパワーユニット３０が、第１の結合部１１ａ、１３ａ及び第２の結合部３１ａ、３３ａ、３３ｂによって結合されている。
【００３９】
続いて、本発明の他の実施形態について説明する。図１乃至図６を参照して、一例として、パワーチップ３５はＩＧＢＴ３５ａ及びＦＷＤ３５ｂを含み、これらのＩＧＢＴ３５ａ及びＦＷＤ３５ｂは各々実装されて、ワイヤーボンディングで並列連結されている。通常、インバータ回路においては、ブリッジ接続したＩＧＢＴで、誘導性負荷の電流によってオン／オフすることによって負荷を制御するようになる。ここで、ＩＧＢＴに加えて、負荷電流を整流するためのＦＷＤ（Ｆｒｅｅ  Ｗｈｅｅｌｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）が必要となる。
【００４０】
また、本発明のさらに他の実施形態について説明する。この実施形態では、第１の基板１１はＰＣＢ基板である。該ＰＣＢ基板上には、第１のリードフレーム１３及び制御チップ１５が実装される。また、一例として、第１のリードフレーム１３はＰＣＢ上に付着され、制御チップ１５は第１のリードフレーム１３上に実装される。第１のリードフレーム１３と第１の結合部１１ａ、１３ａとの間は、ワイヤーボンディング（ｗ）で連結されている。
【００４１】
また、図９を参照して、本発明のさらに他の実施形態について説明する。本の実施形態によれば、第１の基板１１または第２の基板３１は、セラミックプレート１００の一面にシード層１１０を形成し、該シード層１１０上に金属層１２０を形成して成る。第１のリードフレーム１３または第２のリードフレーム３３は、金属層１２０上に半田付けで付着され、また、制御チップ１５またはパワーチップ３５は、第１のリードフレーム１３または第２のリードフレーム３３上に実装されている。さらに、第１のリードフレーム１３及び第１の結合部１１ａ、１３ａとの間に、または第２のリードフレーム３３と第２の結合部３１ａ、３３ａ、３３ｂとの間は、それぞれワイヤーボンディングされている。
【００４２】
これは一例として、パワーユニットの第２の基板３１に適用される。それによって、伝熱能力を大きく向上することができる。
【００４３】
図４乃至図６を参照して、本発明のさらに他の実施形態について説明する。
【００４４】
本発明の一実施形態によれば、図４乃至図６に示すように、パワーユニット３０では第２の基板３１の他面上にヒートシンク５０が付着されている。
【００４５】
図３及び図６を参照して、本発明の一実施形態について説明する。図３及び図６を参照して、パワー素子パッケージモジュールは第１及び第２の結合部１１ａ、１３ａ、３１ａ、３３ａ、３３ｂと結合される導電性の結合フレームユニット２０をさらに備える。結合フレームユニット２０によって制御ユニット１０とパワーユニット３０とが結合されている。
【００４６】
より詳しくは、一実施形態によって、第１及び第２の結合部１１ａ、１３ａ、３１ａ、３３ａ、３３ｂ及び結合フレームユニット２０のうちのいずれか一つは貫通ホール構造で形成され、他方は突起構造で形成され、これらの貫通ホール構造と突起構造とが締結される。図３及び図６では、第１及び第２の結合部１１ａ、３１ａが貫通ホール構造で形成され、結合フレームユニット２０が突起構造で形成される。貫通ホール構造の場合、貫通ホールは第１の基板１１または第２の基板３１の一側に形成され、貫通ホールの入口側周りまたは貫通ホール内側が導電性材料で塗布され、通電が可能になるように形成されている。
【００４７】
図１及び図４を参照して、本発明の他の実施形態について説明する。図１及び図４を参照して、第１の結合部１１ａ、１３ａ及び第２の結合部３１ａ、３３ａ、３３ｂのうちのいずれか一つは貫通ホール構造で形成され、他側は突起構造で形成され、これらの貫通ホール構造と突起構造とが締結される。図１及び図４では、第１の結合部１１ａが貫通ホール構造で形成され、第２の結合部３３ａが突起構造を有することとして示したが、その逆も可能である。
【００４８】
また、図１及び図４を参照して、一例として、貫通ホールは第１の基板１１または第２の基板３１に形成され、突起構造は第１のリードフレーム１３または第２のリードフレーム３３の一部である。例えば、図１及び図４では、貫通ホールは第１の基板１１に形成されて第１の結合部１１ａを形成し、突起構造は第２のリードフレーム３３の一部として第２の結合部３３ａを形成することが示されている。
【００４９】
また、一実施形態によれば、突起構造を形成する第１または第２のリードフレーム１３、３３の一部１３ａ、３３ａ、３３ｂは、制御チップ１５またはパワーチップ３５と通電されるリードフレームの領域と、一体または別個の離間された領域を形成している。例えば、図１及び図４では、突起構造を形成する第２の結合部３３ａが第２のリードフレーム３３と一体に形成される形状として示されているが、別個に離間するように分離されてもよい。ここで、分離した各々のリードフレームと、制御チップ１５またはパワーチップ３５とが通電されるように繋がれる。
【００５０】
また、図２及び図５を参照して、さらに他の実施形態について説明する。図２及び図５を参照して、第１及び第２の結合部１３ａ、３３ｂの各々は、第１及び第２のリードフレーム３３の各々の一部である。第１及び第２の結合部１３ａ、３３ｂは半田付けで接合されるか、または導電性材料によって接合されている。
【００５１】
一実施形態によれば、図２及び図５に示すように、第１及び第２の結合部１３ａ、３３ｂのうちの少なくともいずれか一つは外部へ導出され、外部連結端子を形成する。例えば、図２及び図５では、第１の結合部１３ａが外部へ導出され、外部連結端子を形成する。
【００５２】
また、一実施形態によれば、第１または第２の結合部１３ａ、３３ａ、３３ｂは、各々制御チップ１５またはパワーチップ３５と通電されるリードフレームの領域と一体または別個の離間された領域を形成している。例えば、図２及び図５では、第１の結合部１３ａが制御チップ１５と通電される第１のリードフレーム１３の領域と別個に離間された領域を形成している。
【００５３】
また、本発明の他の実施形態について説明する。制御ユニット１０とパワーユニット３０とは、第１基板１１の一面と第２の基板３１の一面とが互いに反対方向または同一方向になるように連結されている。例えば、図１、図２、図４及び図５では、第１の基板１１の一面と第２の基板３１の一面とが互いに反対方向になるように配置され、図３及び図６では第１の基板１１の一面と第２の基板３１の一面とが互いに同一方向になるように配置されている。
【００５４】
続いて、本発明のさらに他の実施形態によるパワー素子パッケージモジュールの製造方法について、図面を参照して説明する。この実施形態を説明または理解するにあたり、前述のパワー素子パッケージモジュールに対する実施形態の説明が参照される。
【００５５】
図７は、本発明のさらの他の実施形態によるパワー素子パッケージモジュールの製造方法を概略的に示す流れ図である。図８は、本発明のさらに他の実施形態によるパワー素子パッケージモジュールの製造方法を概略的に示す流れ図である。図９（ａ）乃至（ｅ）は、各々本発明の実施形態によるパワー素子パッケージモジュールの製造段階を概略的に示す断面図である。
【００５６】
最初に、図７を参照して、本発明の実施形態について説明する。この実施形態によるパワー素子パッケージモジュールの製造方法は、制御ユニットパッケージングステップと、パワーユニットパッケージングステップと、連結ステップとを含む。
【００５７】
まず、制御ユニットパッケージングステップについて説明する。第１の基板１１の一面上に第１のリードフレーム１３及び制御チップ１５を実装する。ここで、制御チップ１５と第１のリードフレーム１３とは互いに通電可能に繋がれる。一例として、これらはワイヤーボンディングで連結される。また、第１の基板１１の一側には、制御チップ１５と通電される第１の結合部１１ａ、１３ａが形成される。例えば、第１の結合部１１ａが貫通ホール構造の場合には、貫通ホールは第１の基板１１上に形成され、その入口側や内側に導電性材料が塗布される。または、第１の結合部がリードプレームと一体の場合には、第１の基板１１上に第１のリードフレーム１３を実装しながら第１の結合部を形成し、第１の結合部１３ａが、制御チップ１５が通電される第１のリードフレーム１３の領域と離間されたリードフレームの一部または別体の場合には、第１の基板１１の一側に第１の結合部１３ａを形成する。次のパワーユニットパッケージングステップにおいて、第２の結合部３１ａ、３３ａ、３３ｂも同様である。
【００５８】
第１の基板１１上に第１のリードフレーム１３及び制御チップ１５を実装し、ワイヤーボンディングなどで連結した後、少なくとも第１の基板１１の一面の一部、第１のリードフレーム１３の一部、及び制御チップ１５をモールディング１７する。モールディングの結果、第１の結合部１１ａ、１３ａの全部または一部と第１のリードフレーム１３の外部連結部とが外部へ露出する。
【００５９】
また、一例として、図９（ｅ）に示すように、モールディング後、該モールディング部分のトリミング工程を行って、第１のリードフレーム１３の外部連結部を成形して切り曲げさせる。
【００６０】
続いて、パワーユニットパッケージングステップを詳しく説明する。パワーユニットパッケージングステップ及び制御ユニットパッケージングステップが順次、実施されるが、これらは他の場所で同じ時間に実施されてもよい。パワーユニットパッケージングステップでは、制御ユニットパッケージングステップと同様に、第２の基板３１の一面上に第２のリードフレーム３３及びパワーチップ３５を実装する。そして、パワーチップ３５を第２のリードフレーム３３と通電可能に、例えば、ワイヤーボンディングで連結する。また、第２の基板３１の一側にパワーチップ３５と通電される第２の結合部３１ａ、３３ａ、３３ｂを形成する。一例として、これらはワイヤーボンディングで連結される。
【００６１】
第２の基板３１上に、第２のリードフレーム３３及びパワーチップ３５を実装し、例えば、ワイヤーボンディングなどで連結した後、少なくとも第２の基板３１の一面の一部、第２のリードフレーム３３の一部、及びパワーチップ３５をモールディング３７する。このとき、第２の結合部３１ａ、３３ａ、３３ｂの全部または一部と第２のリードフレーム３３の外部連結部とが外部へ露出するようにモールドする。
【００６２】
また、一例として、図９（ｅ）に示すように、モールディング後、モールディング部分のトリミング工程を行って、第２のリードフレーム３３の外部連結部を成形して切り曲げさせる。
【００６３】
本発明の他の実施形態による製造方法について説明する。
この実施形態では、制御ユニットパッケージングステップ及びパワーユニットパッケージングステップにおいて、ワイヤーボンディング（ｗ）を用いて制御チップ１５と第１のリードフレーム１３との間、制御チップ１５と第１結合部１１ａ、１３ａとの間、パワーチップ３５と第２リードフレーム３３との間、パワーチップ３５と第２結合部３１ａ、３３ａ、３３ｂとの間が、それぞれ通電可能になるようにボンディングする。
【００６４】
また、図９を参照して本発明のさらに他の実施形態について説明する。
【００６５】
図９を参照して、制御ユニットパッケージングステップまたは／及びパワーユニットパッケージングステップは次のように行われる。まず、図９（ａ）に示すように、セラミックプレート１００の一面にシード層１１０を形成する。その後、図９（ｂ）に示すように、シード層１１０上に金属層１２０を形成する。続いて、図９（ｃ）に示すように、金属層１２０上に第１のリードフレームまたは第２のリードフレーム３３を半田付けで付着する。続いて、図９（ｄ）に示すように、第１のリードフレームまたは第２のリードフレーム３３上に、制御チップ１５またはパワーチップ３５を実装する。続いて、図９（ｅ）に示すように、これらに対してモールディングを行う。
【００６６】
一例として、図９（ｅ）に示すように、リードプレーム対する成形（例えば、切り曲げ）とモールディング後にバリ（ｂｕｒ）などをとり除くトリミング工程を行う。
【００６７】
続いて、図７に示すように、連結ステップが行われる。この連結ステップでは、第１の結合部１１ａ、１３ａと第２の結合部３１ａ、３３ａ、３３ｂとを結合してパッケージングされた制御ユニット１０とパワーユニット３０とを連結する。
【００６８】
図３及び図６を参照して、本方法の他の実施形態について説明する。連結ステップにて、導電性の結合フレームユニット２０を、第１及び第２の結合部１１ａ、３１ａと結合して、パッケージングされた制御ユニット１０とパワーユニット３０とを連結する。
【００６９】
また、図１及び図４を参照して、さらに他の実施形態について説明する。第１の結合部１１ａ、１３ａ及び第２の結合部３１ａ、３３ａ、３３ｂのうちのいずれか一方は貫通ホール構造で形成され、他方は突起構造で形成される。この連結ステップにて、これらの貫通ホール構造と突起構造とを締結する。
【００７０】
また、図２及び図５を参照して、さらに他の実施形態について説明する。第１及び第２の結合部１３ａ、３３ｂの各々は第１及び第２のリードフレーム３３各々の一部であり、連結ステップにて、第１及び第２の結合部１３ａ、３３ｂをソルドペースト、導電性材料などを用いて接合する。ここで、第１または第２の結合部１３ａ、３３ｂが外部へ導出されてもよく、例えば、図２及び図５で導出された第１の結合部１３ａはパッケージモジュールを支持または外部連結端子として使われてもよい。
【００７１】
また、図１乃至図６を参照して、さらに他の実施形態について説明する。連結ステップにて、第１の基板１１の一面と第２の基板３１の一面とが互いに反対方向または同一方向になるように連結する。例えば、図１、図２、図４及び図５では、第１の基板１１の一面と第２の基板３１の一面とが互いに反対方向になるように配置され、図３及び図６では、第１の基板１１の一面と第２の基板３１の一面とが互いに同一方向になるように配置されている。
【００７２】
図８を参照して、本発明のさらに他の実施形態について説明する。
【００７３】
図８に示すように、連結ステップＳ５００の後に、第２の基板３１の他面上にヒートシンク５０を付着する付着ステップＳ７００をさらに含む。
【００７４】
開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、前記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７５】
１０  制御ユニット
１１  第１の基板
１３  第１のリードフレーム
１１ａ、１３ａ  第１の結合部
１５  制御チップ
１７  モールディング
２０  結合フレームユニット
３０  パワーユニット
３１  第２の基板
３３  第２のリードフレーム
３１ａ、３３ａ、３３ｂ  第２の結合部
３５  パワーチップ
３７  モールディング
５０  ヒートシンク
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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