专利名称：电路装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电路装置，特别是涉及一种抑制了元件彼此之间的热干扰的电路装置。
背景技术：
参照图5说明作为以往型的电路装置的一例的混合集成电路装置100的结构。首先，在矩形基板101的表面隔着绝缘层102形成导电图案(conductive pattern) 103，在该导电图案103的期望的位置上固定电路元件，由此形成规定的电路。在此，采用半导体元件105A和贴片(chip)元件105B作为电路元件。半导体元件105A例如是晶体管或者二极管，上表面的电极经过金属细线107与规定的导电图案103相连接，背面的电极与导电图案103A相连接。另一方面，作为电容器或者电阻器的贴片元件105B的两端的电极通过焊锡等接合材料106被接合。另外，密封树脂108具有对形成在基板101的表面上的电路进行密封的功能。 在上述结构的混合集成电路的上表面例如构建反相电路(inverter circuit)等
的对大电流进行切换(switching)的电路。 专利文献1 :日本特开2007-036014号公报
发明内容
发明要解决的问题 然而，例如，当为了使安装有反相电路的装置整体小型化而将多个功率系列的晶体管配置在较窄区域内时，存在如下问题晶体管彼此之间产生热干扰，从而结温(junction temperature)上升至U自身发热以上。 并且，为了避免该问题，当将晶体管彼此之间相互分离地进行配置时，虽然能够抑制热干扰，但存在阻碍装置整体小型化的问题。 本发明是鉴于上述问题而完成的，本发明的主要目的在于提供一种抑制所内置的
元件彼此之间的热干扰并且还能够达到装置整体的小型化的电路装置。 用于解决问题的方案 本发明的电路装置的特征在于，具备电路基板；第一散热器，其配置在上述电路
基板的上表面；第一半导体元件，其固定在上述第一散热器的上表面；第二散热器，其与上
述第一散热器相接近地配置在上述电路基板的上表面；以及第二半导体元件，其固定在上
述第二散热器的上表面，其中，使上述第一散热器的上表面的固定上述第一半导体元件的
位置不同于上述第二散热器的上表面的固定上述第二半导体元件的位置。 发明的效果 根据本发明，在将固定在散热器上的半导体元件相接近地进行配置时，在散热器的上表面相错开地配置安装半导体元件的位置。因而，能够将配置在相接近地配置的散热器的上表面的半导体元件彼此之间尽可能隔开地进行配置，从而抑制热干扰，从而抑制半
3导体元件的过热。
图1是表示本发明的电路装置的图，图1的(A)是立体图，图1的(B)是截面图，图1的(C)是放大后的截面图。 图2是表示本发明的电路装置的图，图2的(A)以及(B)是表示散热器以及半导
体元件的配置的俯视图，图2的(C)是表示用于绝热的结构的截面图。 图3的(A)是表示安装到本发明的电路装置的电路的一例的电路图，图3的(B)
是表示嵌入有该电路的装置的俯视图。 图4是表示对本发明的电路装置进行传热仿真的结果的图，图4的(A)是俯视图，图4的(B)是截面图。 图5是表示以往的混合集成电路装置的截面图。
附图标记说明 10 :电路装置;12 :电路基板;14、 14A、 14B、 14C、 14D、 14E :引线(lead) ;16 :绝缘基板;18 :绝缘层;20、20A、20B、20C、20D、20E :导电图案；22 :壳体构件；24 :第一侧壁；26 :第二侧壁;28A、28B、28C :半导体元件；30A、30B、30C、30D、30E、30F :散热器(heat spreader);
32 :控制元件；34 :贴片元件；36 :焊盘；38 :金属布线；40 :露出部；42 :绝缘层；44 :密封树脂；46 :壁部；48 :缝(slit) ;50A、50B、50C :IGBT ;52A、52B、52C :二极管；54 :整流电路；56 :反相电路;D1、D2、D3、D4、D5、D6 :二极管；Q1、 Q2、 Q3、 Q4、 Q5、 Q6 :IGBT。
具体实施例方式
参照图1说明作为本发明的电路装置的一例的混合集成电路装置10的结构。图1的(A)是表示混合集成电路装置10的立体图，图1的(B)是混合集成电路装置10的代表截面图，图1的(C)是放大后的截面图。 参照图1的(A)、图1的(B)，混合集成电路装置IO主要由以下部分构成电路基板12，在该电路基板12的上表面嵌入有由导电图案20以及半导体元件28A等(电路元件)构成的混合集成电路；密封树脂44，其覆盖电路基板12来密封混合集成电路；以及引线14，其被固定在由导电图案20构成的焊盘上并延伸到外部。 电路基板12是以铝(Al)、铜(Cu)等为主要材料的金属基板。电路基板12的具体大小例如为长X宽=61mmX88mm左右，厚度为1. 5mm 2. Omm左右。在采用由铝构成的基板来作为电路基板12的情况下，电路基板12的两个主表面被阳极氧化膜所覆盖。在此，也可以由以树脂材料、陶瓷为代表的无机材料等绝缘材料构成电路基板12。
绝缘层18形成为覆盖电路基板12的整个上表面。绝缘层18由将AL203等填料高填充为例如60重量％ 80重量％左右的环氧树脂等构成。通过混入填料，降低绝缘层18的热电阻，因此能够将从内置的电路元件产生的热量经过绝缘层18以及电路基板12很好地放出到外部。绝缘层18的具体厚度为例如50 ii m左右。 导电图案20是由厚度为例如35 ii m 70 P m左右的铜等金属构成，以形成规定的电路的方式形成在绝缘层18的表面上。另外，在固定引线14的部分设置有由导电图案20构成的焊盘。
能够全面采用有源元件、无源元件来作为与导电图案20电连接的电路元件。具体地说，能够采用晶体管、LSI芯片、二极管、贴片电阻(chip resistor)、贴片电容器(chipc即acitor)、电感器、热敏电阻(thermistor)、天线、振荡器等作为电路元件。参照图1的(A)，在电路基板12的上表面安装有半导体元件28A、作为LSI的控制元件32、作为贴片电阻、贴片电容器等的贴片元件34并与导电图案20相连接。 在本实施方式中，发热量较大的半导体元件28A等被载置在由铜等的导热性较佳的金属片构成的散热器30A的上表面。S卩，散热器30A安装在由导电图案20构成的焊盘的上表面，半导体元件28A的背面电极(例如集电极)连接在该散热器30A的上表面。散热器30A具有比所安装的半导体元件28A还广的面积。因而，从半导体元件28A所产生的热量通过散热器30A在横方向上扩散，以较广的面积将热量从散热器30A传导到电路基板12。由此，与不使用散热器30A的情况相比，能够更好地将从半导体元件28A所产生的热量放出到外部。另外，散热器30A还作为流过半导体元件28A的主电极的电流所通过的路径而发挥功能。 散热器30A的具体大小例如是长X宽X厚=15mmX 15mmX lmm左右。在散热器30A的上表面可以安装一个半导体元件，也可以安装多个半导体元件。采用MOSFET、 IGBT、双极晶体管或者二极管作为安装到散热器30A的上表面的半导体元件。在此，有时也将散热器称为散热片(heat sink)或者R板(R plate)。 对构建在电路基板12的上表面上的混合集成电路进行树脂密封。图1的(B)示出使用壳体构件22的树脂密封。在此，使框缘状的壳体构件22的侧壁内面抵接在电路基板12的侧边，对由壳体构件22包围的区域填充密封树脂44，由此进行树脂密封。S卩，半导体元件28A等电路元件、金属布线38、引线14以及导电图案20被密封树脂44所覆盖。在此，壳体构件22是对树脂材料进行注射成形来制造的框状的部件，密封树脂44由混入了填料的热固性树脂构成。在此，在电路基板12的相向的侧面抵接有壳体构件22的第一侧壁24和第二侧壁26。在两个侧壁的下端的内侧设置有与电路基板12以及绝缘基板16的厚度相吻合的形状的凹部。 并且，作为对形成在电路基板12的上表面的电路元件等进行密封的结构，也可以是利用盖状的壳体构件堵塞电路基板12的上表面的结构。并且，也可以利用传递模塑(transfer mold)后的密封树脂44来覆盖电路基板12的上表面、侧面以及下表面。
参照图1的(C)，在本方式中，层叠电路基板12和绝缘基板16。首先，局部去除覆盖电路基板12上表面的绝缘层18来设置露出部40，从该露出部40露出的电路基板12经过金属布线38与导电图案20相连接。在此，金属布线38包括直径为几十ym左右的金属细线和直径为几百Pm左右的金属粗线。 这样，通过露出部40来连接电路基板12与导电图案20，由此能够将电路基板12的电位设为固定电位(接地电位或电源电位)，能够利用电路基板12来使屏蔽来自外部的干扰的屏蔽效果更好。并且，导电图案20的一部分与电路基板12的电位相同，因此还能够降低在两者之间产生的寄生电容。上述结构的电路基板12的背面通过由硅树脂、聚酰亚胺树脂等构成的绝缘层42被粘接在绝缘基板16的上表面。 绝缘基板16与电路基板12同样地由铝等金属构成，形成为平面大小大于电路基板12。因而，绝缘基板16的端部和电路基板12的端部相互分离地配置。另外，绝缘基板
516的上表面被由聚酰亚胺树脂等树脂材料构成的绝缘层42所覆盖。并且，绝缘基板16的 下表面与壳体构件22的侧壁的下端位于同一平面上。如上所述，通过层叠电路基板12和 绝缘基板16，能够以较高水平兼顾基板的散热性和耐压性。并且，在此，即使将绝缘基板16 形成为小于电路基板12，也能够使露出金属材料的电路基板12的侧面与外部绝缘。
接着，参照图2说明散热器以及半导体元件的配置。图2的(A)是表示半导体元 件28A等的配置的俯视图，图2的(B)是表示其它配置的俯视图，图2的(C)是表示用于抑 制热干扰的结构的截面图。 参照图2的(A)，在此，沿着作为纸面上的横方向的X方向将三个散热器30A、30B、 30C相接近地进行配置。在此，对X方向直线状地配置有三个散热器30A等，但是也可以稍 微偏离而进行配置。为了装置整体的小型化，将这些散热器30A等相接近地进行配置，散热 器30A和散热器30B相互分离的距离Ll例如为2mm以下。在这样紧密地配置散热器30A 等的情况下，当在各个散热器30A等的上表面的中央部配置半导体元件28A等时，由于半导 体元件彼此之间比较接近，因此有可能因热干扰而产生过热。 为了抑制该热干扰，在本实施方式中，使在各个散热器的上表面安装半导体元件 的位置不同。在图2的(A)中，对与X方向正交的Y方向，偏离配置各半导体元件。具体地 说，半导体元件28A被配置在散热器30A的靠上端的位置，半导体元件28B被配置在散热器 30B的中央部附近，半导体元件28C被配置在散热器30C的靠下端的位置。由此，与将所有 半导体元件配置在散热器的中央的情况相比，能够使各半导体元件相互分离。具体地说，还 能够将半导体元件28A和半导体元件28B相互分离的距离L2例如设为10mm左右以上。
参照图2的(B)，在各散热器的上表面配置有IGBT和二极管。具体地说，在散热 器30A的上表面固定有IGBT 50A和二极管52A，在散热器30B的上表面固定有IGBT 50B和 二极管52B，在散热器30C的上表面固定有IGBT 50C和二极管52C。并且，在进行动作时， IGBT的发热量大于二极管，因而产生热干扰的可能性较大。 为了抑制IGBT彼此之间的热干扰，在本实施方式中，将在配置于中央的散热器 30B上进行配置的元件的Y方向(纸面上的上方方向)的位置关系设为与在配置于两端的 散热器30A、30C上进行配置的元件相反的方向。S卩，在位于左端的散热器30A上，靠上端 的位置上配置IGBT 50A，在靠下端的位置上配置二极管52A。同样地，在位于右端的散热器 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极管52C。另一方面， 在配置在中央的散热器30B上，在靠下端的位置上配置IGBT 50B，在靠上端的位置上配置 二极管52B。由此，能够将发热量较大的IGBT彼此之间相互分离地进行配置，从而抑制动作 时的热干扰。例如，能够将IGBT彼此之间相互分离的距离L3设为10mm以上。
参照图2的(C)，说明抑制热干扰的其它结构。在此，在散热器30A与散热器30B 之间设置有由绝热性较佳的材料构成的壁状的壁部46。该壁部46例如由不包含填料的树 脂材料等绝热性较高的材料构成。通过这样设置壁部46来抑制导热，从而抑制相邻的半导 体元件28A、28B之间产生热干扰。 并且，为了抑制元件彼此之间的热干扰，将散热器30A与散热器30B之间的电路基 板12去除成槽状来设置缝48。电路基板12由铝等导热性较佳的材料构成，因此存在因热 量传导到电路基板12而产生热干扰的担忧。因此，通过去除电路基板12的一部分来设置 缝48，由此降低经由电路基板12的热量的传导，从而抑制热干扰。
参照图3说明在本实施方式的混合集成电路装置10上嵌入反相电路的情况，图3 的(A)是表示三相的反相电路的电路图，图3的(B)是概略地表示嵌入有反相电路的电路 基板12的俯视图。 图3的(A)中作为形成在电路基板12的上表面的电路的一例而示出整流电路54 和反相电路56，其中，上述整流电路54将从外部输入的交流电力转换为直流电力，上述反 相电路56将直流电力转换为规定频率的交流电压。 整流电路54由进行桥连接的四个二极管构成，将从外部输入的交流电力转换为 直流电力。另外，电容器C用于使转换后的直流电力稳定。通过整流电路54转换得到的直 流电力被输出到反相电路56。 反相电路56由六个IGBT(Q1-Q6)和六个二极管(Dl-D6)构成，Q1-Q3是高压侧晶 体管，Q4-Q6是低压侧晶体管。并且，在各IGBT(Q1-Q6)的集电极以及发射极上反并联连接 有续流二极管(freewheel diode) (Dl-D6)。这样，通过将续流二极管反并联地连接到IGBT， 能够保护IGBT以免因产生于电感性负载的反电动势而被过电压破坏。
另夕卜，IGBT(Q1)和IGBT(Q4)串联连接，被排他性地导通/截止控制，U相的交流 电力从两个元件中间点经过引线被输出到外部。另外，IGBT(Q2)和IGBT(Q 5)串联连接，V 相的交流电力从被排他性地导通/截止的两个元件的中间点被输出到外部。并且，串联连 接的IGBT(Q3)和IGBT(Q6)被排他性地导通/截止，W相的交流电力从两者的中间点被输 出到外部。并且，各相的输出经过引线14被提供到马达M的励磁绕组，由此驱动马达M。由 未图示的控制元件控制各IGBT的导通截止。 参照图3的(B)，上述IGBT以及二极管被固定在安装于导电图案的上表面的散热 器上。并且，在被固定在同一散热器上的IGBT和二极管中互补排他性地流过电流。S卩，在 图3示出的Q1中流过电流时，在D1中不流过电流；在D1中流过电流时，在Q1中不流过电流。 具体地说，三个散热器30A、30B、30C相接近地配置在导电图案20A的上表面。 并且，在散热器30A的上表面配置有IGBT (Ql)和二极管Dl，在散热器30B的上表面配置 有IGBT(Q2)和二极管D2，在散热器30C的上表面配置有IGBT(Q3)和二极管D3。另外， IGBT(Q1)以及二极管D1经过金属布线共同地连接到导电图案20B。并且，IGBT(Q2)以及 二极管D2经过金属布线共同地连接到导电图案20C。并且，IGBT(Q3)以及二极管D3经过 金属布线共同地连接到导电图案20D。 并且，在上表面配置有IGBT(Q4)以及二极管D4的散热器30D被安装在导电图案 20B的上表面。并且，在上表面固定有IGBT(Q5)以及二极管D5的散热器30E被固定在导电 图案20C的上表面。另外，在上表面固定有IGBT(Q6)以及二极管D6的散热器30F被安装 在导电图案20D上。另外，安装在散热器30D、 30E、 30F的上表面的各元件经过金属布线连 接在导电图案20E上。 另夕卜，连接在导电图案20A上的引线14A是电源的正极侦U ，连接在导电图案20E上 的引线14B是电源的负极侧。并且，从连接在导电图案20B上的引线14C取出U相的输出， 从连接在导电图案20C上的引线14D取出V相的输出，从连接在导电图案20D上的引线14E 取出W相的输出。 如图3的(B)所示，将安装在导电图案20A上的散热器30A、30B、30C相接近地进行配置，因此配置到这些散热器30A、30B、30C的上表面的IGBT(Q1-Q3)中存在容易产生热 干扰的状况。在本实施方式中，为了防止该热干扰，使发热量较多的IGBT安装到散热器上 的位置不同。具体地说，在配置于左端的散热器30A上，将IGBT(Q1)配置在二极管D1的纸 面上的上方。这种情况，配置在右端的散热器30C也相同。另一方面，在配置于中央部的散 热器30B上，IGBT与二极管的上下方向的位置关系相反，IGBT (Q2)配置在靠下端的位置，二 极管D2配置在靠上端的位置。 由此，IGBT(Q1)与IGBT(Q2)被相互分离地配置，IGBT(Q2)与IGBT(Q3)也同样地 被相互分离地配置。其结果，抑制相邻的IGBT彼此之间产生热干扰。
另外，关于散热器30D以及散热器30E，安装在其上表面的IGBT彼此之间也被配置 成相互分离。即，被固定在散热器30D的上表面的IGBT(Q4)被配置在比二极管D4还要远 离散热器30E的位置。由此，IGBT(Q4)和IGBT(Q5)被配置成相互分离，从而抑制热干扰。
并且，关于散热器30E以及散热器30F，通过将两个散热器相互分离地进行配置来 抑制热干扰。并且，两个散热器彼此之间的区域成为配置热敏电阻等电路元件的区域，因此 抑制由于使两个散热器相互分离而导致的装置整体的大型化。 接着，参照图4对进行了传热仿真的结果进行说明。图4的(A)是表示仿真的结 果的俯视图，图4的(B)是表示仿真的结果的截面图。 参照图4的(A)，黑色表示热量较高的区域，白色表示热量较低的区域。参照该图， 安装在散热器30D的上表面的IGBT(Q4)、安装在散热器30E的上表面的IGBT(Q5)呈现出较 浓的黑色。然而，即使温度最高的位置也是在IO(TC以下，因此，在本实施方式的混合集成电 路装置中，显然能够抑制由热干扰引起的过热。 参照图4的(B)的截面图，安装有IGBT(Q5)的部分的散热器30E的上表面呈现出 最高温度。然而，该部分的温度也是在IO(TC以下，因此处于不会对半导体元件的动作带来 不良影响的范围内。 根据以上仿真结果，在本实施方式中，显然能够抑制由半导体元件彼此之间的热 干扰引起的过热。
8
权利要求
一种电路装置，其特征在于，具备电路基板；第一散热器，其配置在上述电路基板的上表面；第一半导体元件，其固定在上述第一散热器的上表面；第二散热器，其与上述第一散热器相接近地配置在上述电路基板的上表面；以及第二半导体元件，其固定在上述第二散热器的上表面，其中，使上述第一散热器的上表面的固定上述第一半导体元件的位置不同于上述第二散热器的上表面的固定上述第二半导体元件的位置。
2. 根据权利要求l所述的电路装置，其特征在于， 在一个方向上排列配置上述第一散热器以及上述第二散热器，将上述第一散热器的上表面的配置上述第一半导体元件的位置与上述第二散热器的 上表面的配置上述第二半导体元件的位置配置成在与上述一个方向正交的另一个方向上 相错开。
3. 根据权利要求2所述的电路装置，其特征在于，上述第一半导体元件包括第一晶体管和并联连接在上述第一晶体管上的第一二极管， 上述第二半导体元件包括第二晶体管和并联连接在上述第二晶体管上的第二二极管， 沿着上述另一个方向配置上述第一晶体管和上述第一二极管，沿着上述另一个方向配置上述第二晶体管和上述第二二极管，并且，按照与上述第一 晶体管和上述第一二极管相反的顺序配置上述第二晶体管和上述第二二极管。
4. 根据权利要求3所述的电路装置，其特征在于， 上述第一晶体管和上述第二晶体管是构成反相电路的IGBT。
5. 根据权利要求4所述的电路装置，其特征在于， 在上述第一散热器与上述第二散热器之间配置电路元件。
6. 根据权利要求4所述的电路装置，其特征在于，局部去除上述电路基板位于上述第一散热器与上述第二散热器之间的区域来设置缝。
全文摘要
提供一种电路装置，该电路装置抑制所内置的元件彼此之间的热干扰，并且还能够实现装置整体的小型化。本发明的混合集成电路装置(10)构成为具有电路基板(12)，其上表面嵌入有由被固定在散热器(30A)上的半导体元件(28A)等构成的混合集成电路；密封树脂(44)，其覆盖电路基板(12)来对混合集成电路进行密封；以及引线(14)，其被固定在由导电图案(20)构成的焊盘上并延伸到外部。并且，使安装在散热器(30A)上的半导体元件(28A)的位置不同于安装在散热器(30B)上的半导体元件(28B)的位置，从而使两者相互隔开。
文档编号H01L25/03GK101714542SQ200910179609
公开日2010年5月26日 申请日期2009年9月29日 优先权日2008年9月29日
发明者山本哲也, 工藤清昭, 柴崎孝 申请人:三洋电机株式会社;三洋半导体株式会社