专利名称：混合集成电路装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种混合集成电路装置，特别是具有以高频运转的半导体元件的混合集成电路装置。
背景技术：
参照图6说明现有的混合集成电路装置100的结构。图6(A)是现有的混合集成电路装置100的平面图，图6(B)是其剖面图。
参照图6(A)，在由铝等金属构成的金属衬底101的表面上，介由绝缘层107形成导电图案102，在导电图案102规定的位置上安装电路元件105，由此得到所需的混合集成电路。在此，电路元件105采用IC、片状电阻、片状电容器、功率晶体管等，面朝上安装的晶体管介由金属细线103，和导电图案102电连接。由导电图案102构成的焊盘102A在金属衬底101的一侧边形成多个，在该位置上，介由焊锡等焊剂固定引线104(参照例如专利文献1)。具有这样结构的混合集成电路装置100的应用领域之一例如有音频用放大器模块。
另外，为了防止在金属衬底101和导电图案102间产生寄生电容，和接地电位连接的引线104A介由导电图案102以及连接部108和金属衬底101电连接。另外具有上述结构的混合集成电路100利用盒体或密封树脂密封。
专利文献1特开2000-12987号公报(第四页、第一图)发明内容但是所述的混合集成电路装置存在如下所示的问题。
即，在金属衬底101的表面上形成高速运转的D级放大电路时，由于导电图案102和金属衬底101之间产生的电容，金属衬底101的电位会发生变化。该电位的变化对通过其他的导电图案1 02的电信号具有不良影响，结果出现音频输出中产生噪音。
另外，在和金属衬底101连接的引线104A中，产生电感成分，这使装置整体的运转不稳定。另外，当为了避免该问题，而使金属衬底101电气独立时，则不能抑制不必要的辐射。
本发明是鉴于上述问题而开发的。因此，本发明的主要目的在于提供一种使高速运转的电路更加稳定的混合集成电路装置。
本发明的混合集成电路装置包括在表面设有绝缘层的金属衬底；形成于所述绝缘层表面的导电图案；固定在所述导电图案上的半导体元件；在所述半导体元件的附近，将所述导电图案和所述金属衬底电连接的连接部。
另外，本发明的混合集成电路装置包括在表面设有绝缘层的金属衬底；形成于所述绝缘层表面的导电图案；固定在所述导电图案上，构成桥电路的半导体元件；使所述半导体元件附近的所述金属衬底和与接地电位连接的导电图案电连接的连接部。
图1是本发明混合集成电路装置的剖面图(A)、剖面图(B)、剖面图(C)；图2是本发明混合集成电路装置的平面图；图3是本发明混合集成电路装置的电路图；图4是本发明混合集成电路装置的特性图；图5是本发明混合集成电路装置的特性图；图6是说明现有混合集成电路装置的平面图(A)、剖面图(B)。
具体实施例方式
参照图1，说明混合集成电路装置10的结构。图1(A)是混合集成电路装置10的平面图，图1(B)是图1(A)的剖面图。
本发明的混合集成电路装置10的结构包括在表面设有绝缘层17的金属衬底11；形成于绝缘层17表面的导电图案12；固定在导电图案12上的半导体元件15A；在金属衬底11的周边部在导电图案12上固定的作为外部连接装置的引线14；在半导体元件15A的附近，将导电图案12和金属衬底11电连接的连接部20。下面说明所述结构要素。
电路衬底11的材料采用铝或铜等金属。另外，电路衬底11的材料也可以采用合金。在此，采用由铝构成的电路衬底11，例如其两面进行铝表面钝化处理。绝缘层17形成在电路衬底11的表面上，具有使导电图案12和电路衬底11绝缘的作用。另外，有时为了主动使电路元件15发出的热传导至电路衬底11上，也在绝缘层17上大量填充氧化铝。在此为了绝缘等目的在铝衬底表面上形成的AL2O3等氧化物不是必需的。也可以对电路衬底的表面进行其他的绝缘处理。
导电图案12设在绝缘层17的表面上，由铜等金属构成。在导电图案12规定的位置上固定电路元件15，在电路衬底11的一侧边设置着多个由导电图案12构成的焊盘12A。通过在导电图案12规定的位置上固定电路元件15，规定的电路形成在电路衬底11上。例如也可以在金属衬底11的表面上形成多个桥电路。另外，导电图案12除电连接位置以外，也可以用树脂薄膜包覆。
电路元件15介由焊锡等焊剂安装在导电图案12的规定位置上。电路元件15可以全面地采用无源元件、有源元件或电路装置等。另外在安装功率类元件时，也可以在固定在导电图案上的散热片上安装该元件。面朝上安装的晶体管及IC介由金属细线13和导电图案12电连接。另外，树脂封装的IC也可以作为电路元件15固定在导电图案12上。
引线14介由焊锡等焊剂固定在由导电图案12构成的焊盘12A上，具有和外部进行电输入输出的作用。在此，在金属衬底11的一侧边上固定有引线14，但也可以在金属衬底11的相对的两边上设置引线14。
半导体元件15A是例如MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)，更理想的可采用以50V以上的振幅进行开关的功率MOSFET，或者低振幅高速动作的半导体元件。在此，半导体元件15A可以采用构成桥电路的元件。
密封树脂16包覆形成于金属衬底11表面的导电图案12及电路元件15。而且在此，密封树脂16使金属衬底11的背面露出，包覆金属衬底11整体。如此，通过使金属衬底11的背面露出，可主动地放出使电路元件15运转产生的热。也可以将金属衬底11的背面也包覆，形成密封树脂16，这时可以改善装置整体的耐湿性。
参照图1(B)，详细说明连接导电图案12和金属衬底11的连接部20。该图中所示的导电图案12，一侧介由金属细线13连接在半导体元件15A的源极上，另一侧介由引线14和接地电位连接着。通过局部地除去绝缘层17，露出金属衬底11的表面，构成露出部11A。露出部11A和导电图案12利用金属细线13连接着。由此半导体元件15A附近的金属衬底11介由金属细线13、导电图案12、引线14连接在接地电位上。
参照图1(C)，和金属衬底11电连接的导电图案12A在半导体元件15A附近电连接在电容器15B上。在此，导电图案12A和接地电位连接，输出信号通过导电图案12B，导电图案12C和电源连接着。电容器15B具有较大的电容，介由焊剂19固定，使导电图案12A和导电图案12C短路。导电图案12B形成为经过电容器15B的下方。另外，导电图案12B利用涂层树脂18被覆其表面。因而可以防止和电容器15B或焊剂19发生短路。这样导电图案12B在作为比较大的元件的电容器15B的下方形成，这样可以提高金属衬底11的配线密度。
本发明的特征在于，在高速动作的半导体元件15A的附近，将和接地电位连接的导电图案12与金属衬底11电连接，而且和电容器15B连接着。具体地说，由于半导体元件15A高速地进行开关，半导体元件15A附近的金属衬底11的电位发生变化。因此，本发明介由连接部20使半导体元件15A附近的金属衬底11和电容器15B连接，由此利用电容器15B吸收其电位。因而可以抑制半导体元件15A附近的金属衬底11显著的电位变化。另外，在设有多个半导体元件15A的场合，也可以对应其个数调整连接部20的数目。
参照图2，说明实际的混合集成电路10的平面结构。在金属衬底11的表面上形成多个沟道，各个沟道构成半桥电路。该图中显示由第一沟道CH1和第二沟道CH2构成的2个桥电路。但是可以将任意多个半桥构成的沟道构成在金属衬底11的表面上。
第一沟道CH1具有对应输入信号进行运转的半导体元件15A，该半导体元件15A可以采用功率类开关元件或高频的开关元件等。半导体元件15A连接在导电图案12上，在此，3个导电图案12连接在电源Vcc、设置电位GND、以及输出电位OUT上。连接部20在半导体元件15A附近电连接着连接GND的导电图案12和金属衬底11。电容器15B以使同Vcc连接的导电图案12和同GND连接的导电图案12短路的方式被固定。在此固定有两个电容器15B，但其个数可以任意变更。
第二沟道CH2与上述第一沟道CH1邻接，和第一沟道CH1具有相同的结构。
参照图3，说明混合集成电路10上构成的电路。在此，混合集成电路10中构成有由第一沟道CH1、第二沟道CH2、第三沟道CH3以及第四沟道CH4构成的4个沟道，各自构成半桥电路。
下面详细说明第一沟道CH1。TR1和TR2是构成桥电路的开关元件，例如可以采用功率类MOSFET。TR1和TR2的栅电极和第一IC1连接，对应来自IC1的电信号，TR1和TR2进行开关。TR1的漏电极D1和第一电源Vcc1连接着。另外TR1的源电极S1和TR2的漏电极D2连接着，从两者中间部引出第一输出OUT1。TR2源电极S2和第一接地电位GND1连接，在TR1和TR2的附近和金属衬底11的第一连接位置SUB1连接着。也就是，以图1(B)所示的连接部20那样的结构，形成连接位置SUB1。
耦合电容器第一电容器C1，使第一接地电位GND1和第一电源Vcc短路。而且在第一连接位置SUB1附近并联设有2个第一电容C1。因此，即使由于TR1或TR2高速地运转，使其附近的金属衬底11的电位上升，其电位也立即流入第一电容器C1中。由此在电路的其他位置上，可以抑制该电位带来的不良影响。
第二沟道CH2具有和所述的第一沟道CH1相同的结构，由OUT2输出输出信号。由第一沟道CH1和第二沟道CH2构成H桥电路。即，脉冲信号的第一输出OUT1和第二输出OUT2连接在第一低通滤波器LF1上，数字信号转换成模拟信号。然后，利用模拟信号使作为负荷的第一扬声器S1操作。利用低通滤波器LF1转换前的信号是图4(A)所示的脉冲信号，利用低通滤波器LF1转换后的信号是在图4(B)中所示的模拟信号。即，本发明进行D级放大的PWM(脉冲宽度调制Pulse Width Modutation)。
第三沟道CH3和第四沟道CH4分别构成和上述第一沟道CH1相同的半桥，两者构成H桥。也就是脉冲信号的第三输出OUT3和第四输出OUT4利用第二低通滤波器LF2转换成模拟信号。然后，利用该模拟信号使第二扬声器S2动作。
参照图5，说明本发明的混合集成电路的结构的具体效果。图5(A)显示本发明的混合集成电路10的输出波形，图5(A)显示现有的混合集成电路10的输出波形。两图中，横轴表示时间轴，纵轴表示输出电压的高度。
参照图5(A)，第一输出是例如图3中所示的第一沟道CH1的输出。第二输出是与第一沟道CH1邻接的第二沟道CH2的输出波形。该图表明，在第一输出平滑时，即使使第二输出发生变化，其变化也几乎不影响第一输出。
参照图5(B)，在第一输出平滑时，改变第二输出，则第一输出的电压值发生变化。这是因为由于第一输出的变化，金属衬底11的电位发生变化，第一输出受到其影响。因而在音频放大功能内装在混合集成电路10中时，输出音频信号中会出现噪音。
上述本实施方式在不脱离本发明要旨的范围内，可以进行各种变更。例如可以进行以下变更。
上述说明中，混合集成电路10构成音频用的放大器模块，但也可以构成其他用途的电路。例如反演电路、DC/DC转换电路等。
在上述实施方式中，在半导体元件的附近，连接与接地电位连接的导电图案和金属衬底，但也可以另外设置连接位置，使金属衬底和接地电位连接。由此可以进一步提高金属衬底的密封效果。
本发明可以达到以下所示的效果。
在高速运转的半导体元件的附近，连接和接地电位连接的导电图案与金属衬底。因而即使由于半导体元件的动作，其附近的金属衬底的电位变化时，因为可以介由导电图案使其电位逃逸至外部，所以可以抑制电路的误动作和噪音的产生。
在高速运作的半导体元件的附近，使去偶电容器固定在金属衬底上，使金属衬底的电位吸收在该电容器中。因而可以进一步抑制电路的误动作和噪音的产生。
权利要求
1.一种混合集成电路装置，其特征在于，其包括表面上设有绝缘层的金属衬底；形成于所述绝缘层表面的导电图案；固定在所述导电图案上的半导体元件；在所述半导体元件的附近，将所述导电图案和所述金属衬底电连接的连接部。
2.如权利要求1所述的混合集成电路装置，其特征在于，和所述金属衬底电连接的所述导电图案和接地电位连接。
3.如权利要求1所述的混合集成电路装置，其特征在于，在所述连接部，介由金属细线，使局部地除去所述绝缘层露出的所述金属衬底的表面和所述导电图案电连接。
4.如权利要求1所述的混合集成电路装置，其特征在于，利用所述导电图案和所述半导体元件，构成D级放大电路。
5.如权利要求1所述的混合集成电路装置，其特征在于，具有在所述连接部的附近，使连接接地电位的所述导电图案与连接电源的导电图案短路的电容器。
6.一种混合集成电路装置，其特征在于，其包括表面上设有绝缘层的金属衬底；形成于所述绝缘层表面的导电图案；固定在所述导电图案上，构成桥电路的半导体元件；使所述半导体元件附近的所述金属衬底和与接地电位连接的导电图案电连接的连接部。
7.如权利要求6所述的混合集成电路装置，其特征在于，在所述连接部，介由金属细线，使局部地除去所述绝缘层露出的所述金属衬底的表面和所述导电图案电连接。
8.如权利要求6所述的混合集成电路装置，其特征在于，具有在所述连接部附近，使连接接地电位的导电图案和连接电源的导电图案短路的电容器。
9.如权利要求6所述的混合集成电路装置，其特征在于，形成多个所述桥电路，在各个所述桥电路中设有所述连接部。
全文摘要
一种使高速运转的电路更加稳定的混合集成电路装置。本发明的混合集成电路装置10包括表面上设有绝缘层17的金属衬底11；形成于绝缘层17表面的导电图案12；固定在导电图案12上的半导体元件15A；在金属衬底11的周边部固定在导电图案12的作为外部连接装置的引线14；在半导体元件15A附近，将和半导体元件15A电连接的导电图案12与金属衬底进行电连接的连接部20。
文档编号H01L25/18GK1575090SQ200410031868
公开日2005年2月2日 申请日期2004年3月30日 优先权日2003年6月11日
发明者铃木丈史, 大角一成, 市桥纯一, 饭村敏之, 露木真一 申请人:三洋电机株式会社