(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面が絶縁性を有する金属性基板と、前記金属性基板に被着された第１の導電路と、前記金属性基板に実装され、前記第１の導電路と電気的に接続された第１の回路素子と、前記金属性基板に配置されたフレキシブルシートと、前記フレキシブルシートに被着された第２の導電路と、前記フレキシブルシートに実装され、前記第２の導電路と電気的に接続された第２の回路素子とを有する混成集積回路装置において、
前記フレキシブルシートの両端は第１の固定穴および第２の固定穴を有し、前記金属性基板は前記第１の固定穴および第２の固定穴に対応した位置にステップ状の第１の突出部および第２の突出部を有し、前記フレキシブルシートは、前記第１の固定穴および第２の固定穴に前記第１の突出部および第２の突出部が挿入されて固定され、前記フレキシブルシートに被着されたワイヤボンディング部の下方は、第３の突出部が設けられることを特徴とした混成集積回路装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は混成集積回路装置に関し、特にフレキシブルシートを採用した多層基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に多層基板を採用している混成集積回路装置には、約１ｍｍ程度の厚さのガラスエポキシ基板等が貼り付けられたものがあり、例えば特願平２−２０１２１９号にその構造が説明されており、図５がその一例である。
まずガラスエポキシ基板４０には、ゲートアレイ、マイコンおよびメモリチップ等の半導体素子が露出するように開口部４２が形成され、この開口部の周辺およびガラスエポキシ基板４０の周辺には、導電パッド４８，５０が設けられている。
【０００３】
図面では省略したが、このガラスエポキシ基板４０を貼り付ける基板があり、この基板に設けられた導電ランド（チップを固着するためのパッド）に前記半導体素子が固着されており、この開口部４２から露出されている。従って、半導体素子の電極パッドと開口部４２周辺の導電パッド５０が金属細線にて電気的に接続されている。
【０００４】
また前記ガラスエポキシ基板を貼り付ける基板は、そのサイズがガラスエポキシ基板よりも大きく形成され、このサイズの大きい基板の上に形成されたＩＣ回路の一部から延在された導電パッドや半導体素子の電極パッドが、ガラスエポキシ基板４０周辺に設けられた導電パッド４８と金属細線を介して電気的に接続され、結局２枚の基板により所定の回路が達成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、金属基板やセラミツク基板に前記ガラスエポキシ基板を貼り合わせた場合、実装される雰囲気温度や基板に実装される半導体素子の発熱により、２枚の基板に反りが発生する問題があった。そのため、上層に形成されるガラスエポキシ基板を、歪みが吸収できるフレキシブルシートで代用する構成が考えられている。しかしフレキシブルシートも基板に接着剤を使って貼り合わせるため、高温雰囲気内で使用すると、フレキシブルシート自身にヒビが入り、フレキシブルシート上の配線が断線する問題があった。
【０００６】
これは基板の上に何層もシートを貼り付けようとすれば、接着材を使うため更に前記問題が顕著化する。
更には、フレキシブルシートは基板に貼り合わされるため、フレキシブルシートの下層は、極薄い接着剤のみ介在している。つまりフレキシブルシートのある基板は、印刷抵抗のような極薄い素子であれば配置可能であるが、高さのある素子は、フレキシブルシートの下の基板に配置できない問題があった。
【０００７】
またフレキシブルシートの下層は、接着剤が介在するため、ボンデイングツールによりワイヤボンドできない問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は前述の課題に鑑みて成され、第１に、金属性基板に突出部を設け、この突出部に固定穴のあるフレキシブルシートを設けることで解決するものである。つまりフレキシブルシート全面に接着剤を塗らず、この突出体と固定穴を使って固定しているので、この部分以外はフリーになっている。従って高温雰囲気に晒されて膨張しても、お互いの熱膨張の差を直接受けないため、フレキシブルシートが破れたりする不具合は生じない。
【０００９】
また金属基板の中でもＡｌ、Ｃｕは、非常に柔らかいためプレスにより簡単に突出部を形成できる。従って、突出部にフレキシブルシートの固定穴を配置し、フレキシブルシートから飛び出した突出部頭部をつぶせば、簡単に金属性基板とフレキシブルシートを固定できる。
また前述したように、突出体と固定穴だけで固定されるため、フレキシブルシートの上に更にフレキシブルシートを配置しても、夫々がフリーであるため、熱膨張の影響は殆ど受けない。
【００１０】
更に、ステップ状の突出部によりフレキシブルシートをある高さをもって固定することができる。またフレキシブルシートのボンディング部には、この高さ分金属性基板に突出部を設ければ、ボンディング性も維持できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。図２は、下層の金属性基板１０と上層のフレキシブルシート１１を固定した時の平面図であり、図１は図２のＡ−Ａ線における断面図である。
下層の金属性基板１０は、例えばプレスが可能な金属でなり、その表面には、導電路１２、導電パッド１３、導電ランド１４および外部リード用パッド１５等が例えばＣｕ等の金属材料により形成されている。ここで導電ランド１４は、トランジスタ、パワーモストランジスタやダイオード等の半導体素子１６を固着する部分であり、外部リード用パッド１５は、基板１０の少なくとも一側辺に複数個設けられ、例えば半田を介して外部リード１７を固着する部分である。また導電路１２は、印刷抵抗、チップ抵抗、チップコンデンサおよび半導体素子等の回路素子が電気的に接続されている。
【００１２】
ここで金属性基板１０は、具体的にはＡｌより成っている。またＣｕでも可能である。また一般にＡｌ基板は、絶縁性や基板の美観（堅くすることで傷が付きにくくなる）から両面に陽極酸化が施され酸化アルミニウムが形成され、この表面には接着性を示す絶縁樹脂１９を介して、ホットプレスにより前述したＣｕの導電路１２等が被着されている。
【００１３】
続いてフレキシブルシート１１について説明する。このフレキシブルシートは、絶縁性を有する材料で成り、その表面には、導電路２２、導電パッド２３、導電ランド２４が設けられ、導電ランド２４には、金属性基板１０に設ける必要のない、発熱が少ない小信号系の半導体素子２６が半田や銀ペースト等を介して接続されている。また導電路２２は、前述した回路素子が電気的に接続されている。
【００１４】
本混成集積回路装置は、金属性基板の回路とフレキシブルシートの回路を接続することで目的とする回路が構成されている
本発明の特徴は、このフレキシブルシートを金属性基板に設ける際、従来用いられたような全面接着を用いないところにある。発明が解決しようとする課題の欄でも述べたように、金属性基板とフレキシブルシートが全面で接着されていると、両者の熱膨張係数の違いにより導電路の断線、ボンデイング部の剥がれ等色々な問題が発生する。
【００１５】
そのため図１に示したように、基板１０の裏面からプレスを行い、基板の実装面に突出部３０，３１を設けている。図２からも判るように、フレキシブルシート１１は、横に長い矩形であるため、右と左に２こづつ固定穴３２，３３が設けられており、この固定穴３２，３３に挿入できるように突出部３０，３１が設けられている。
【００１６】
ここで図１では、この突出部と固定穴により、フレキシブルシート１１が金属性基板に配置できることを説明するため、わざと離間させて図示している。また図２は、金属性基板にフレキシブルシートが配置されているところを説明している。
この固定穴３２，３３に突出部３０，３１が挿入され、フレキシブルシートを固定するために、ここでは図３のように突出部３０，３１の頭部をポンチ１００を使ってつぶしている。しかし突出部をつぶす代わりに接着剤を塗布して固定しても良いし、方法はいろいろと考えられる。
【００１７】
つまり図２からも判るように、フレキシブルシート１１は、４点で金属性基板の上に固定され、それ以外は、金属基板とフリーになっている。
ここで金属基板の熱膨張係数の方がフレキシブルシートよりも大きい場合、フレキシブルシートに張力が働くが、その場合は、フレキシブルシートを若干たわませておけばよい。つまり右と左の固定穴の離間距離よりも突出部の離間距離を狭くしておけば熱膨張係数により発生する応力は発生せず何ら問題ない。またフレキシブルシートの方が基板よりも熱膨張係数が大きい場合、フレキシブルシートが伸びてたわむだけであるのでこれも問題ない。
【００１８】
またフレキシブルシートの上に更にフレキシブルシートを固定することも可能である。図４はこれを説明したもので、図２のフレキシブルシート１１に更にフレキシブルシート４０が固定されている。つまり突出部３０，３１に全く同じサイズのシートを配置しても良いし、一部重畳するように配置しても良い。重ねて配置してあるために、全体としての素子実装密度を高めることができる。また上層のシート４０、下層のシート１１、および金属性基板１０は、突出部と固定穴のみで固定されているので、熱膨張係数により発生する前記問題は無い。
【００１９】
図１に戻れば、フレキシブルシート１１の下には、高さの無い印刷抵抗や配線が設けられている。つまりチップ抵抗、チップコンデンサまたは半導体チップ等の高さのある素子をフレキシブルシート１１の下に配置した場合、シートがたわんでワイヤーボンディング性、チップのダイボンディング性に問題を発生する。これを解決するために、図３では突出部５０，５１を採用している。突出部５０は、図１の突出部３０，３１の代わりに代用するもので、前記素子の高さ分だけステップを高く配置しているために、シートをある間隔だけおいて配置できる。またボンディングパッドのあるシートの下には、プレスによりこの高さの突出部５１を設ければ、ボンディングツールは、ボンデイングパッドに所望の圧力を加えることができるために、ボンディング性を悪化させることもない。
【００２０】
ここでフレキシブルシートは、基板配線とのショートを考え、その裏面は導電性手段が設けられていない方が好ましい。しかしフレキシブルシートの裏に絶縁シートを介在させれば、両面に導電手段が設けられていても良い。図２に於いてシート１１と同じサイズの絶縁シートをシート１１の下に介在させることで基板の導電手段との短絡は問題なくなる。またシートに固定穴が設けられていれば突出部に挿入できるため、簡単にシート１１と金属性基板の間に設けることができる。
【００２１】
最後に図面では省略したが、多層基板は、例えばケースに覆われて封止される。
【００２２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、金属性基板に突出部を設け、この突出部に固定穴のあるフレキシブルシートを設けることで、フレキシブルシートの位置あわせができると共に、高温雰囲気に晒されて膨張しても、お互いの熱膨張の差を直接受けないため、フレキシブルシートが破れたりする不具合は生じない。
【００２３】
また金属基板の中でもＡｌ、Ｃｕは、非常に柔らかいためプレスにより簡単に突出部を形成でき、しかも突出部を容易につぶすことができる。つまり別途スペーサを用いてネジ止めするような煩雑な工程を用いなくとも簡単にフレキシブルシートを固定できる。
また前述したように、突出体と固定穴だけで固定されるため、フレキシブルシートの上に更にフレキシブルシートを配置しても、夫々がフリーであるため、熱膨張の影響は殆ど受けない。従って複数枚のシートを固定でき、高密度の回路を実現できる。
【００２４】
更に、ステップ状の突出部によりフレキシブルシートをある高さをもって固定することができ、フレキシブルシートの下に高さのある素子を固着できる。しかもフレキシブルシートのボンディング部には、この高さ分金属性基板に突出部を設ければ、ボンディング性も維持でき、金属性基板とフレキシブルシート、フレキシブルシートとこの上に配置されるフレキシブルシートの電気的接続が非常に信頼性良く実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を説明する混成集積回路装置の断面図である。
【図２】図１のフレキシブルシートを配置した際の平面図である。
【図３】他の実施の形態を説明する断面図である。
【図４】他の実施の形態を説明する平面図である。
【図５】従来の混成集積回路装置を説明する平面図である。
【符号の説明】
１０          金属性基板
１１          フレキシブルシート
１２，２２    導電路
１３，２３    導電パッド
１４，２４    導電ランド
１６，２６    半導体素子
３０，３１    突出部
３２，３３    固定穴
【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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