專利名稱：電路裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種電路裝置，特別是涉及一種抑制了元件彼此之間的熱干擾的電路裝置。
背景技術(shù)：
參照圖5說明作為以往型的電路裝置的一例的混合集成電路裝置100的結(jié)構(gòu)。首先，在矩形基板101的表面隔著絕緣層102形成導電圖案(conductive pattern) 103，在該導電圖案103的期望的位置上固定電路元件，由此形成規(guī)定的電路。在此，采用半導體元件105A和貼片(chip)元件105B作為電路元件。半導體元件105A例如是晶體管或者二極管，上表面的電極經(jīng)過金屬細線107與規(guī)定的導電圖案103相連接，背面的電極與導電圖案103A相連接。另一方面，作為電容器或者電阻器的貼片元件105B的兩端的電極通過焊錫等接合材料106被接合。另外，密封樹脂108具有對形成在基板101的表面上的電路進行密封的功能。 在上述結(jié)構(gòu)的混合集成電路的上表面例如構(gòu)建反相電路(inverter circuit)等
的對大電流進行切換(switching)的電路。 專利文獻1 :日本特開2007-036014號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題 然而，例如，當為了使安裝有反相電路的裝置整體小型化而將多個功率系列的晶體管配置在較窄區(qū)域內(nèi)時，存在如下問題晶體管彼此之間產(chǎn)生熱干擾，從而結(jié)溫(junction temperature)上升至U自身發(fā)熱以上。 并且，為了避免該問題，當將晶體管彼此之間相互分離地進行配置時，雖然能夠抑制熱干擾，但存在阻礙裝置整體小型化的問題。 本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，本發(fā)明的主要目的在于提供一種抑制所內(nèi)置的
元件彼此之間的熱干擾并且還能夠達到裝置整體的小型化的電路裝置。 用于解決問題的方案 本發(fā)明的電路裝置的特征在于，具備電路基板；第一散熱器，其配置在上述電路
基板的上表面；第一半導體元件，其固定在上述第一散熱器的上表面；第二散熱器，其與上
述第一散熱器相接近地配置在上述電路基板的上表面；以及第二半導體元件，其固定在上
述第二散熱器的上表面，其中，使上述第一散熱器的上表面的固定上述第一半導體元件的
位置不同于上述第二散熱器的上表面的固定上述第二半導體元件的位置。 發(fā)明的效果 根據(jù)本發(fā)明，在將固定在散熱器上的半導體元件相接近地進行配置時，在散熱器的上表面相錯開地配置安裝半導體元件的位置。因而，能夠?qū)⑴渲迷谙嘟咏嘏渲玫纳崞鞯纳媳砻娴陌雽w元件彼此之間盡可能隔開地進行配置，從而抑制熱干擾，從而抑制半
3導體元件的過熱。


圖1是表示本發(fā)明的電路裝置的圖，圖1的(A)是立體圖，圖1的(B)是截面圖，圖1的(C)是放大后的截面圖。 圖2是表示本發(fā)明的電路裝置的圖，圖2的(A)以及(B)是表示散熱器以及半導
體元件的配置的俯視圖，圖2的(C)是表示用于絕熱的結(jié)構(gòu)的截面圖。 圖3的(A)是表示安裝到本發(fā)明的電路裝置的電路的一例的電路圖，圖3的(B)
是表示嵌入有該電路的裝置的俯視圖。 圖4是表示對本發(fā)明的電路裝置進行傳熱仿真的結(jié)果的圖，圖4的(A)是俯視圖，圖4的(B)是截面圖。 圖5是表示以往的混合集成電路裝置的截面圖。
附圖標記說明 10 :電路裝置;12 :電路基板;14、 14A、 14B、 14C、 14D、 14E :引線(lead) ;16 :絕緣基板;18 :絕緣層;20、20A、20B、20C、20D、20E :導電圖案；22 :殼體構(gòu)件；24 :第一側(cè)壁；26 :第二側(cè)壁;28A、28B、28C :半導體元件；30A、30B、30C、30D、30E、30F :散熱器(heat spreader);
32 :控制元件；34 :貼片元件；36 :焊盤；38 :金屬布線；40 :露出部；42 :絕緣層；44 :密封樹脂；46 :壁部；48 :縫(slit) ;50A、50B、50C :IGBT ;52A、52B、52C :二極管；54 :整流電路；56 :反相電路;D1、D2、D3、D4、D5、D6 :二極管；Q1、 Q2、 Q3、 Q4、 Q5、 Q6 :IGBT。
具體實施例方式
參照圖1說明作為本發(fā)明的電路裝置的一例的混合集成電路裝置10的結(jié)構(gòu)。圖1的(A)是表示混合集成電路裝置10的立體圖，圖1的(B)是混合集成電路裝置10的代表截面圖，圖1的(C)是放大后的截面圖。 參照圖1的(A)、圖1的(B)，混合集成電路裝置IO主要由以下部分構(gòu)成電路基板12，在該電路基板12的上表面嵌入有由導電圖案20以及半導體元件28A等(電路元件)構(gòu)成的混合集成電路；密封樹脂44，其覆蓋電路基板12來密封混合集成電路；以及引線14，其被固定在由導電圖案20構(gòu)成的焊盤上并延伸到外部。 電路基板12是以鋁(Al)、銅(Cu)等為主要材料的金屬基板。電路基板12的具體大小例如為長X寬=61mmX88mm左右，厚度為1. 5mm 2. Omm左右。在采用由鋁構(gòu)成的基板來作為電路基板12的情況下，電路基板12的兩個主表面被陽極氧化膜所覆蓋。在此，也可以由以樹脂材料、陶瓷為代表的無機材料等絕緣材料構(gòu)成電路基板12。
絕緣層18形成為覆蓋電路基板12的整個上表面。絕緣層18由將AL203等填料高填充為例如60重量％ 80重量％左右的環(huán)氧樹脂等構(gòu)成。通過混入填料，降低絕緣層18的熱電阻，因此能夠?qū)膬?nèi)置的電路元件產(chǎn)生的熱量經(jīng)過絕緣層18以及電路基板12很好地放出到外部。絕緣層18的具體厚度為例如50 ii m左右。 導電圖案20是由厚度為例如35 ii m 70 P m左右的銅等金屬構(gòu)成，以形成規(guī)定的電路的方式形成在絕緣層18的表面上。另外，在固定引線14的部分設置有由導電圖案20構(gòu)成的焊盤。
能夠全面采用有源元件、無源元件來作為與導電圖案20電連接的電路元件。具體地說，能夠采用晶體管、LSI芯片、二極管、貼片電阻(chip resistor)、貼片電容器(chipc即acitor)、電感器、熱敏電阻(thermistor)、天線、振蕩器等作為電路元件。參照圖1的(A)，在電路基板12的上表面安裝有半導體元件28A、作為LSI的控制元件32、作為貼片電阻、貼片電容器等的貼片元件34并與導電圖案20相連接。 在本實施方式中，發(fā)熱量較大的半導體元件28A等被載置在由銅等的導熱性較佳的金屬片構(gòu)成的散熱器30A的上表面。S卩，散熱器30A安裝在由導電圖案20構(gòu)成的焊盤的上表面，半導體元件28A的背面電極(例如集電極)連接在該散熱器30A的上表面。散熱器30A具有比所安裝的半導體元件28A還廣的面積。因而，從半導體元件28A所產(chǎn)生的熱量通過散熱器30A在橫方向上擴散，以較廣的面積將熱量從散熱器30A傳導到電路基板12。由此，與不使用散熱器30A的情況相比，能夠更好地將從半導體元件28A所產(chǎn)生的熱量放出到外部。另外，散熱器30A還作為流過半導體元件28A的主電極的電流所通過的路徑而發(fā)揮功能。 散熱器30A的具體大小例如是長X寬X厚=15mmX 15mmX lmm左右。在散熱器30A的上表面可以安裝一個半導體元件，也可以安裝多個半導體元件。采用MOSFET、 IGBT、雙極晶體管或者二極管作為安裝到散熱器30A的上表面的半導體元件。在此，有時也將散熱器稱為散熱片(heat sink)或者R板(R plate)。 對構(gòu)建在電路基板12的上表面上的混合集成電路進行樹脂密封。圖1的(B)示出使用殼體構(gòu)件22的樹脂密封。在此，使框緣狀的殼體構(gòu)件22的側(cè)壁內(nèi)面抵接在電路基板12的側(cè)邊，對由殼體構(gòu)件22包圍的區(qū)域填充密封樹脂44，由此進行樹脂密封。S卩，半導體元件28A等電路元件、金屬布線38、引線14以及導電圖案20被密封樹脂44所覆蓋。在此，殼體構(gòu)件22是對樹脂材料進行注射成形來制造的框狀的部件，密封樹脂44由混入了填料的熱固性樹脂構(gòu)成。在此，在電路基板12的相向的側(cè)面抵接有殼體構(gòu)件22的第一側(cè)壁24和第二側(cè)壁26。在兩個側(cè)壁的下端的內(nèi)側(cè)設置有與電路基板12以及絕緣基板16的厚度相吻合的形狀的凹部。 并且，作為對形成在電路基板12的上表面的電路元件等進行密封的結(jié)構(gòu)，也可以是利用蓋狀的殼體構(gòu)件堵塞電路基板12的上表面的結(jié)構(gòu)。并且，也可以利用傳遞模塑(transfer mold)后的密封樹脂44來覆蓋電路基板12的上表面、側(cè)面以及下表面。
參照圖1的(C)，在本方式中，層疊電路基板12和絕緣基板16。首先，局部去除覆蓋電路基板12上表面的絕緣層18來設置露出部40，從該露出部40露出的電路基板12經(jīng)過金屬布線38與導電圖案20相連接。在此，金屬布線38包括直徑為幾十ym左右的金屬細線和直徑為幾百Pm左右的金屬粗線。 這樣，通過露出部40來連接電路基板12與導電圖案20，由此能夠?qū)㈦娐坊?2的電位設為固定電位(接地電位或電源電位)，能夠利用電路基板12來使屏蔽來自外部的干擾的屏蔽效果更好。并且，導電圖案20的一部分與電路基板12的電位相同，因此還能夠降低在兩者之間產(chǎn)生的寄生電容。上述結(jié)構(gòu)的電路基板12的背面通過由硅樹脂、聚酰亞胺樹脂等構(gòu)成的絕緣層42被粘接在絕緣基板16的上表面。 絕緣基板16與電路基板12同樣地由鋁等金屬構(gòu)成，形成為平面大小大于電路基板12。因而，絕緣基板16的端部和電路基板12的端部相互分離地配置。另外，絕緣基板
516的上表面被由聚酰亞胺樹脂等樹脂材料構(gòu)成的絕緣層42所覆蓋。并且，絕緣基板16的 下表面與殼體構(gòu)件22的側(cè)壁的下端位于同一平面上。如上所述，通過層疊電路基板12和 絕緣基板16，能夠以較高水平兼顧基板的散熱性和耐壓性。并且，在此，即使將絕緣基板16 形成為小于電路基板12，也能夠使露出金屬材料的電路基板12的側(cè)面與外部絕緣。
接著，參照圖2說明散熱器以及半導體元件的配置。圖2的(A)是表示半導體元 件28A等的配置的俯視圖，圖2的(B)是表示其它配置的俯視圖，圖2的(C)是表示用于抑 制熱干擾的結(jié)構(gòu)的截面圖。 參照圖2的(A)，在此，沿著作為紙面上的橫方向的X方向?qū)⑷齻€散熱器30A、30B、 30C相接近地進行配置。在此，對X方向直線狀地配置有三個散熱器30A等，但是也可以稍 微偏離而進行配置。為了裝置整體的小型化，將這些散熱器30A等相接近地進行配置，散熱 器30A和散熱器30B相互分離的距離Ll例如為2mm以下。在這樣緊密地配置散熱器30A 等的情況下，當在各個散熱器30A等的上表面的中央部配置半導體元件28A等時，由于半導 體元件彼此之間比較接近，因此有可能因熱干擾而產(chǎn)生過熱。 為了抑制該熱干擾，在本實施方式中，使在各個散熱器的上表面安裝半導體元件 的位置不同。在圖2的(A)中，對與X方向正交的Y方向，偏離配置各半導體元件。具體地 說，半導體元件28A被配置在散熱器30A的靠上端的位置，半導體元件28B被配置在散熱器 30B的中央部附近，半導體元件28C被配置在散熱器30C的靠下端的位置。由此，與將所有 半導體元件配置在散熱器的中央的情況相比，能夠使各半導體元件相互分離。具體地說，還 能夠?qū)雽w元件28A和半導體元件28B相互分離的距離L2例如設為10mm左右以上。
參照圖2的(B)，在各散熱器的上表面配置有IGBT和二極管。具體地說，在散熱 器30A的上表面固定有IGBT 50A和二極管52A，在散熱器30B的上表面固定有IGBT 50B和 二極管52B，在散熱器30C的上表面固定有IGBT 50C和二極管52C。并且，在進行動作時， IGBT的發(fā)熱量大于二極管，因而產(chǎn)生熱干擾的可能性較大。 為了抑制IGBT彼此之間的熱干擾，在本實施方式中，將在配置于中央的散熱器 30B上進行配置的元件的Y方向(紙面上的上方方向)的位置關(guān)系設為與在配置于兩端的 散熱器30A、30C上進行配置的元件相反的方向。S卩，在位于左端的散熱器30A上，靠上端 的位置上配置IGBT 50A，在靠下端的位置上配置二極管52A。同樣地，在位于右端的散熱器 30C上，也在靠上端的位置上配置IGBT 50B，在靠下端的位置上配置二極管52C。另一方面， 在配置在中央的散熱器30B上，在靠下端的位置上配置IGBT 50B，在靠上端的位置上配置 二極管52B。由此，能夠?qū)l(fā)熱量較大的IGBT彼此之間相互分離地進行配置，從而抑制動作 時的熱干擾。例如，能夠?qū)GBT彼此之間相互分離的距離L3設為10mm以上。
參照圖2的(C)，說明抑制熱干擾的其它結(jié)構(gòu)。在此，在散熱器30A與散熱器30B 之間設置有由絕熱性較佳的材料構(gòu)成的壁狀的壁部46。該壁部46例如由不包含填料的樹 脂材料等絕熱性較高的材料構(gòu)成。通過這樣設置壁部46來抑制導熱，從而抑制相鄰的半導 體元件28A、28B之間產(chǎn)生熱干擾。 并且，為了抑制元件彼此之間的熱干擾，將散熱器30A與散熱器30B之間的電路基 板12去除成槽狀來設置縫48。電路基板12由鋁等導熱性較佳的材料構(gòu)成，因此存在因熱 量傳導到電路基板12而產(chǎn)生熱干擾的擔憂。因此，通過去除電路基板12的一部分來設置 縫48，由此降低經(jīng)由電路基板12的熱量的傳導，從而抑制熱干擾。
參照圖3說明在本實施方式的混合集成電路裝置10上嵌入反相電路的情況，圖3 的(A)是表示三相的反相電路的電路圖，圖3的(B)是概略地表示嵌入有反相電路的電路 基板12的俯視圖。 圖3的(A)中作為形成在電路基板12的上表面的電路的一例而示出整流電路54 和反相電路56，其中，上述整流電路54將從外部輸入的交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力，上述反 相電路56將直流電力轉(zhuǎn)換為規(guī)定頻率的交流電壓。 整流電路54由進行橋連接的四個二極管構(gòu)成，將從外部輸入的交流電力轉(zhuǎn)換為 直流電力。另外，電容器C用于使轉(zhuǎn)換后的直流電力穩(wěn)定。通過整流電路54轉(zhuǎn)換得到的直 流電力被輸出到反相電路56。 反相電路56由六個IGBT(Q1-Q6)和六個二極管(Dl-D6)構(gòu)成，Q1-Q3是高壓側(cè)晶 體管，Q4-Q6是低壓側(cè)晶體管。并且，在各IGBT(Q1-Q6)的集電極以及發(fā)射極上反并聯(lián)連接 有續(xù)流二極管(freewheel diode) (Dl-D6)。這樣，通過將續(xù)流二極管反并聯(lián)地連接到IGBT， 能夠保護IGBT以免因產(chǎn)生于電感性負載的反電動勢而被過電壓破壞。
另夕卜，IGBT(Q1)和IGBT(Q4)串聯(lián)連接，被排他性地導通/截止控制，U相的交流 電力從兩個元件中間點經(jīng)過引線被輸出到外部。另外，IGBT(Q2)和IGBT(Q 5)串聯(lián)連接，V 相的交流電力從被排他性地導通/截止的兩個元件的中間點被輸出到外部。并且，串聯(lián)連 接的IGBT(Q3)和IGBT(Q6)被排他性地導通/截止，W相的交流電力從兩者的中間點被輸 出到外部。并且，各相的輸出經(jīng)過引線14被提供到馬達M的勵磁繞組，由此驅(qū)動馬達M。由 未圖示的控制元件控制各IGBT的導通截止。 參照圖3的(B)，上述IGBT以及二極管被固定在安裝于導電圖案的上表面的散熱 器上。并且，在被固定在同一散熱器上的IGBT和二極管中互補排他性地流過電流。S卩，在 圖3示出的Q1中流過電流時，在D1中不流過電流；在D1中流過電流時，在Q1中不流過電流。 具體地說，三個散熱器30A、30B、30C相接近地配置在導電圖案20A的上表面。 并且，在散熱器30A的上表面配置有IGBT (Ql)和二極管Dl，在散熱器30B的上表面配置 有IGBT(Q2)和二極管D2，在散熱器30C的上表面配置有IGBT(Q3)和二極管D3。另外， IGBT(Q1)以及二極管D1經(jīng)過金屬布線共同地連接到導電圖案20B。并且，IGBT(Q2)以及 二極管D2經(jīng)過金屬布線共同地連接到導電圖案20C。并且，IGBT(Q3)以及二極管D3經(jīng)過 金屬布線共同地連接到導電圖案20D。 并且，在上表面配置有IGBT(Q4)以及二極管D4的散熱器30D被安裝在導電圖案 20B的上表面。并且，在上表面固定有IGBT(Q5)以及二極管D5的散熱器30E被固定在導電 圖案20C的上表面。另外，在上表面固定有IGBT(Q6)以及二極管D6的散熱器30F被安裝 在導電圖案20D上。另外，安裝在散熱器30D、 30E、 30F的上表面的各元件經(jīng)過金屬布線連 接在導電圖案20E上。 另夕卜，連接在導電圖案20A上的引線14A是電源的正極偵U ，連接在導電圖案20E上 的引線14B是電源的負極側(cè)。并且，從連接在導電圖案20B上的引線14C取出U相的輸出， 從連接在導電圖案20C上的引線14D取出V相的輸出，從連接在導電圖案20D上的引線14E 取出W相的輸出。 如圖3的(B)所示，將安裝在導電圖案20A上的散熱器30A、30B、30C相接近地進行配置，因此配置到這些散熱器30A、30B、30C的上表面的IGBT(Q1-Q3)中存在容易產(chǎn)生熱 干擾的狀況。在本實施方式中，為了防止該熱干擾，使發(fā)熱量較多的IGBT安裝到散熱器上 的位置不同。具體地說，在配置于左端的散熱器30A上，將IGBT(Q1)配置在二極管D1的紙 面上的上方。這種情況，配置在右端的散熱器30C也相同。另一方面，在配置于中央部的散 熱器30B上，IGBT與二極管的上下方向的位置關(guān)系相反，IGBT (Q2)配置在靠下端的位置，二 極管D2配置在靠上端的位置。 由此，IGBT(Q1)與IGBT(Q2)被相互分離地配置，IGBT(Q2)與IGBT(Q3)也同樣地 被相互分離地配置。其結(jié)果，抑制相鄰的IGBT彼此之間產(chǎn)生熱干擾。
另外，關(guān)于散熱器30D以及散熱器30E，安裝在其上表面的IGBT彼此之間也被配置 成相互分離。即，被固定在散熱器30D的上表面的IGBT(Q4)被配置在比二極管D4還要遠 離散熱器30E的位置。由此，IGBT(Q4)和IGBT(Q5)被配置成相互分離，從而抑制熱干擾。
并且，關(guān)于散熱器30E以及散熱器30F，通過將兩個散熱器相互分離地進行配置來 抑制熱干擾。并且，兩個散熱器彼此之間的區(qū)域成為配置熱敏電阻等電路元件的區(qū)域，因此 抑制由于使兩個散熱器相互分離而導致的裝置整體的大型化。 接著，參照圖4對進行了傳熱仿真的結(jié)果進行說明。圖4的(A)是表示仿真的結(jié) 果的俯視圖，圖4的(B)是表示仿真的結(jié)果的截面圖。 參照圖4的(A)，黑色表示熱量較高的區(qū)域，白色表示熱量較低的區(qū)域。參照該圖， 安裝在散熱器30D的上表面的IGBT(Q4)、安裝在散熱器30E的上表面的IGBT(Q5)呈現(xiàn)出較 濃的黑色。然而，即使溫度最高的位置也是在IO(TC以下，因此，在本實施方式的混合集成電 路裝置中，顯然能夠抑制由熱干擾引起的過熱。 參照圖4的(B)的截面圖，安裝有IGBT(Q5)的部分的散熱器30E的上表面呈現(xiàn)出 最高溫度。然而，該部分的溫度也是在IO(TC以下，因此處于不會對半導體元件的動作帶來 不良影響的范圍內(nèi)。 根據(jù)以上仿真結(jié)果，在本實施方式中，顯然能夠抑制由半導體元件彼此之間的熱 干擾引起的過熱。
8
權(quán)利要求
一種電路裝置，其特征在于，具備電路基板；第一散熱器，其配置在上述電路基板的上表面；第一半導體元件，其固定在上述第一散熱器的上表面；第二散熱器，其與上述第一散熱器相接近地配置在上述電路基板的上表面；以及第二半導體元件，其固定在上述第二散熱器的上表面，其中，使上述第一散熱器的上表面的固定上述第一半導體元件的位置不同于上述第二散熱器的上表面的固定上述第二半導體元件的位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電路裝置，其特征在于， 在一個方向上排列配置上述第一散熱器以及上述第二散熱器，將上述第一散熱器的上表面的配置上述第一半導體元件的位置與上述第二散熱器的 上表面的配置上述第二半導體元件的位置配置成在與上述一個方向正交的另一個方向上 相錯開。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路裝置，其特征在于，上述第一半導體元件包括第一晶體管和并聯(lián)連接在上述第一晶體管上的第一二極管， 上述第二半導體元件包括第二晶體管和并聯(lián)連接在上述第二晶體管上的第二二極管， 沿著上述另一個方向配置上述第一晶體管和上述第一二極管，沿著上述另一個方向配置上述第二晶體管和上述第二二極管，并且，按照與上述第一 晶體管和上述第一二極管相反的順序配置上述第二晶體管和上述第二二極管。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電路裝置，其特征在于， 上述第一晶體管和上述第二晶體管是構(gòu)成反相電路的IGBT。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電路裝置，其特征在于， 在上述第一散熱器與上述第二散熱器之間配置電路元件。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電路裝置，其特征在于，局部去除上述電路基板位于上述第一散熱器與上述第二散熱器之間的區(qū)域來設置縫。
全文摘要
提供一種電路裝置，該電路裝置抑制所內(nèi)置的元件彼此之間的熱干擾，并且還能夠?qū)崿F(xiàn)裝置整體的小型化。本發(fā)明的混合集成電路裝置(10)構(gòu)成為具有電路基板(12)，其上表面嵌入有由被固定在散熱器(30A)上的半導體元件(28A)等構(gòu)成的混合集成電路；密封樹脂(44)，其覆蓋電路基板(12)來對混合集成電路進行密封；以及引線(14)，其被固定在由導電圖案(20)構(gòu)成的焊盤上并延伸到外部。并且，使安裝在散熱器(30A)上的半導體元件(28A)的位置不同于安裝在散熱器(30B)上的半導體元件(28B)的位置，從而使兩者相互隔開。
文檔編號H01L25/03GK101714542SQ200910179609
公開日2010年5月26日 申請日期2009年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月29日
發(fā)明者山本哲也, 工藤清昭, 柴崎孝 申請人:三洋電機株式會社;三洋半導體株式會社