输出控制装置、电源装置、电路装置和变换装置的制作方法

专利名称：输出控制装置、电源装置、电路装置和变换装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具备开关晶体管和控制IC的输出控制装置，其中， 上述开关晶体管借助于通/断时间比率控制来控制输出电压或输出电 流，上述控制IC根据上述开关晶体控制的输出电压或输出电流来控制 开关晶体管的通/断时间比率。
背景技术：
在将商用AC电源变换为电子电气设备用的DC电源的开关电源系
制IC的开:电源系统已众所周知。 一在非专利文二献l第1577页的图1中 揭示了一种通过纵向型功率MOSFET和控制电路的组合而构成上述开 关电源系统的示例。
在专利文献1中，揭示了一种在控制电路中内置横向型功率 MOSFET的开关晶体管以实现单芯片化的结构。
另外，作为现有的开关电源系统，非专利文献2揭示了一种分别封 装控制IC和开关晶体管的结构。
专利文献2的图5中揭示了在同一封装内形成有两个芯片、即，控 制IC芯片和开关晶体管的结构。但是， 一般而言，由于开关晶体管是 纵向型晶体管，所以，键合区域成为漏极(集电极)，在电路结构上， 控制IC的芯片背面的电位(一般为GND)和纵向型晶体管的漏极(集 电极)之间将发生较大的电位差。所以，控制IC的芯片背面和开关晶 体管的键合区域之间必须保持绝缘状态。基于此，在控制IC的芯片背 面敷设绝缘片后进行键合。
另外，已知有这样一种结构，即为了使控制IC的芯片背面和开 关晶体管的键合区域之间保持绝缘，而将引线框的小岛分为两部分，其 中一部分小岛与控制IC芯片键合，另外一部分小岛与开关晶体管键合 (专利文献2，图1、图2)。
专利文献3的图1和图2揭示了一种分立式结构的纵向型功率 MOSFET 。
(专利文献l):美国第5023678号专利，图5;
(专利文献2):日本国实用新型申请公开实开昭63-197358号公 报，图1、图2、图5;
(专利文献3):美国第4376286号专利，图1、图2;
(非专利文献1 ) : 1991年7月，IEEE Transactions on Electron Devices, Vol.38, No. 7，第1577页，图1;
(非专利文献2): CQ出版社1991年7月1日发行，《晶体管技术 特集》No.28,"最新电源电路设计技术汇总"，第106页，图8。
根据非专利文献1所述的结构，开关晶体管采用了纵向型功率 MOSFET。纵向型功率MOSFET从结构上来说，在相邻的本体-本体间 存在寄生的结型场效应晶体管(以下，称之为"JFET")。这种寄生JFET 将导致纵向型功率MOSFET的导通电阻增大。所以，为了减小JFET的 寄生电阻，需要将相邻的纵向型功率MOSFET之间的距离设定在20)tim 以上。结果导致栅极电极变长。因此，开关晶体管的栅极电容增大。
由于开关晶体管的栅极电容增大，因此，要驱动开关晶体管，控制 电路就需要输出较大的输出电流。这将导致控制电路的输出晶体管的尺 寸变大，其结果，就会产生这样的问题，即芯片尺寸变大，成本增加。 另外，由于开关晶体管的栅极电容增大，从而导致难以进行高速开关。
根据专利文献1所述的结构，采用低耐压处理工艺、即，精细处理 工艺能够缩小控制IC的芯片尺寸并降低成本。另一方面，开关晶体管 需要采用设计自由度较大的高耐压处理工艺。为了在同一个芯片上形成 上述两种器件，就需要一种可使芯片具有上述两种器件的性能的处理工 艺，但采用这种工艺的成本非常昂贵。就所需掩膜的片数来说，例如， 在上述两种器件分别独立制作时，控制IC需要13片掩膜，开关晶体管 需要9片掩膜。如果要在同一个芯片上形成上述两种器件，就需要17 片掩膜，但在这种情况下，不仅芯片总面积要大于上述两种器件分别独 立形成控制IC芯片和开关晶体管芯片时的芯片面积，而且，由于需要 用上述数量的掩膜来形成上述芯片总面积，所以，显而易见，这将导致 成本升高。
非专利文献2所述结构的问题在于，由于控制IC和开关晶体管分 别成型为模制元件(mold assembly),所以，成本变高，而且不能实现 装置小型化。
另外，问题还在于，控制IC和开关晶体管之间的配线较长，由于
配线的电感成分的作用，造成由控制IC生成的开关晶体管驱动信号波
形发生失真，其结果，开关晶体管不能按照设计要求进行工作，从而导 致电源电路整体变换效率降低。
另外，还产生这样的问题，即控制IC和开关晶体管之间的配线 较长，由于易受其他电路的噪声的影响，造成由控制IC生成的开关晶
体管驱动信号波形出现错乱，其结果，开关晶体管不能按照设计要求进 行工作，从而导致电源电路的整体变换效率降低。
而且，还产生这样的问题，即控制IC和开关晶体管之间的配线 较长，由于配线与GND之间的电容作用，控制IC在生成开关晶体管驱 动信号时，还必须同时供给用于对配线与GND之间的电容进行充/放 电的电流。因此，控制IC需要具备驱动能力，这将导致增大控制IC的 功耗，并增大芯片的尺寸。
专利文献2中的图5所示结构的问题在于，绝缘片价格昂贵，另外， 控制IC芯片与引线框之间间隔有绝缘片而存在电容耦合，其中，引线 框的电压振幅在100V以上，所以，控制IC的电路可能发生错误动作。
根据专利文献2中图1、图2所示结构，在电路结构上，与控制IC 芯片键合在一起的小岛接地，与开关晶体管芯片键合在一起的小岛的电 压振幅在100V以上，因此，由于上述小岛之间的电容耦合，可能导致 控制IC的电路发生错误动作。为了防止发生错误动作，需要减少小岛 间的电容，这就需要在小岛间保持足够的间隔。但是，现有技术并没有 对此进行记载，也没有进行任何暗示。
开关晶体管的功耗较大，将产生较大的热量。另一方面，为了保证 控制IC进行正常动作，最好避免其温度上升。上述现有技术虽然具有 可抑制开关晶体管产生的热量向控制IC传导，但是，其并没有对获取 上述效果所需的小岛间隔进行记载，也没有进行任何暗示。
另外，在大功率电源的条件下需要对开关晶体管进行散热，在这种 情况下，需要使搭载有开关晶体管的小岛从封装背侧露出并将其连接在 外部散热片上。这将导致框结构变得极其复杂化，成本也因此升高。

发明内容
本发明的目的在于提供一种可缩小芯片尺寸并实现低成本化的输
出控制装置。
本发明的输出控制装置的特征在于，具备开关晶体管和控制IC,其 中，上述开关晶体管借助于通/断时间比率控制来控制输出电压或输出 电流，上述控制IC根据上述开关晶体管控制的输出电压或输出电流来
控制上述开关晶体管的通/断时间比率；由横向型功率MOSFET构成上 述开关晶体管。
根据上述结构，借助于通/断时间比率控制来控制输出电压或输出 电流的开关晶体管由横向型功率MOSFET构成。在横向型功率MOSFET 中不存在寄生JFET，因此，可缩短栅极电极。所以，可减小栅极电容， 并可减少控制IC的输出电流。从而能够实现控制IC中所设置的输出晶 体管的小型化，可缩小芯片尺寸，实现低成本化。
本发明的输出控制装置优选的是，上述开关晶体管控制AC/DC电 源的输出电压。
根据上述结构，可缩小AC/DC电源的输出控制装置中的控制IC 的芯片尺寸，实现低成本化。
本发明的输出控制装置优选的是，上述开关晶体管控制LED背光 灯电路或以LED为负载的电路的输出电流。
根据上述结构，可缩小LED背光灯电路或以LED为负载的电路中 所设置的输出控制装置的控制IC的芯片尺寸，实现低成本化。
本发明的输出控制装置优选的是，上述开关晶体管控制开关型DC /DC变换器的输出电压。
根据上述结构，可缩小开关型DC / DC变换器中所设置的输出控制 装置的控制IC的芯片尺寸，实现低成本化。
另外，本发明的输出控制装置的特征在于，具备开关晶体管芯片、 控制IC芯片和封装，其中，上述开关晶体管芯片借助于通/断时间比 率控制来控制输出电压或输出电流，上述控制IC芯片根据上述开关晶 体管芯片控制的输出电压或输出电流来控制上述开关晶体管芯片的通 /断时间比率，上述开关晶体管芯片和上述控制IC芯片被收纳在上述 封装内；由横向型功率MOSFET构成上述开关晶体管芯片。
根据上述结构，开关晶体管和控制IC分别形成在不同的芯片中， 因此，较之于单芯片结构、即，开关晶体管和控制IC形成在同一个芯 片中的结构，能够减少工艺成本。并且，开关晶体管和控制IC被收纳 在同一个封装内，所以，较之于双封装结构、即，开关晶体管和控制IC
分别被收纳在不同封装内的结构，能够实现小型化和低成本化。 本发明的输出控制装置优选的是，上述开关晶体管芯片和上述控制
IC芯片被搭载于同一个小岛上。
根据上述结构，较之于双封装结构，由于开关晶体管和控制IC大 致为相同温度，因此，可通过控制IC片企测开关晶体管的温度。还能对
应于散热良好的背面露出框。
本发明的输出控制装置优选的是，当真空介电常数为e0、上述控制 IC芯片的成型树脂的相对介电常数为em、上述开关晶体管芯片和上述 控制IC芯片的对置部分的面积为Sc、上述开关晶体管芯片的电压振幅 为V、上述控制IC芯片的控制电路阻抗为Rc、上述控制IC芯片的控制 电路的频宽为BW、上述控制IC芯片的控制电路内的容许噪声的电压振 幅为Vnc时，上述开关晶体管芯片和上述控制IC芯片之间的距离dc满 足dc>eOxemxScx (V/Vnc) xBWxRc。
根据上述结构，开关晶体管芯片和控制IC芯片之间的距离满足dc >eOxemxScx (V/Vnc) xBWxRc,因此，能够减少由开关晶体管芯片 向控制IC芯片传播的开关噪声。
本发明的输出控制装置优选的是，还具备小岛，搭载上述开关晶 体管芯片和上述控制IC芯片中的至少一者；以及引线端，连接上述小 岛。
根据上述结构，开关晶体管芯片产生的热量可通过与小岛连接的引 线端进行散热，从而可大幅度减少对控制IC芯片的热传导。上述用于 进行散热的引线端可由假(NC)引脚构成。
本发明的输出控制装置优选的是，上述控制IC芯片具有数字电路 和模拟电路，其中，相对于上述数字电路，上述模拟电路被配置在上述 控制IC芯片的与上述开关晶体管芯片相反侧的位置。
根据上述结构，在控制IC芯片的布图中，数字电路被配置在靠近 开关晶体管芯片的一侧，由此，可使得对噪声敏感的模拟电路远离噪声 源(开关晶体管芯片)。
本发明的输出控制装置优选的是，上述开关晶体管芯片具有漏极取 出端，该漏极取出端被配置在上述开关晶体管芯片的与上述控制IC芯 片相反侧的位置。
根据上述结构，在开关晶体管芯片的布图中，可将漏极取出端配置 在远离控制IC芯片的位置，其中，漏极取出端成为噪声释放源。
本发明的输出控制装置优选的是，还具备上述开关晶体管芯片的 接地用引线端；以及上述控制IC芯片的接地用引线端。
根据上述结构，可在某种程度上分离开关晶体管芯片的源极电流和 控制IC芯片的接地电流，所以，能够抑制噪声从开关晶体管芯片经由 接地向控制IC芯片的传播。
本发明的输出控制装置优选的是，还具备搭载有上述开关晶体管芯 片和上述控制IC芯片的小岛，上述开关晶体管芯片的接地用引线端连 接上述小岛。
根据上述结构，控制IC芯片的接地和引线端进行线连接，上述引 线端不连接小岛，所以，能够进一步抑制噪声从开关晶体管芯片向控制 IC芯片的传播。
本发明的输出控制装置优选的是，还具备晶体管小岛和芯片小岛， 其中，上述晶体管小岛搭载了上述开关晶体管芯片，上述芯片小岛搭载 了上述控制IC芯片；上述开关晶体管芯片的接地用引线端连接上述晶 体管小岛。
根据上述结构，控制IC芯片的接地和引线端进行线连接，上述引 线端不连接小岛，所以，能够进一步抑制噪声从开关晶体管芯片向控制 IC芯片的传播。
本发明的输出控制装置优选的是，上述开关晶体管芯片的厚度小于 上述控制IC芯片的厚度。
根据上述结构，可减小开关晶体管芯片的Rth。在双封装的情况下， 开关晶体管芯片产生的热量影响不到控制IC芯片。但是，在单封装的 情况下，开关晶体管芯片产生的热量将影响控制IC芯片，因此，散热 就变得特别重要。
本发明的输出控制装置优选的是，利用Ag焊膏键合上述开关晶体 管芯片的背面。
根据上述结构，横向型功率MOSFET的电流在芯片正面流动，而不 会在芯片背面流动，因此，可采用低成本的Ag焊膏。
本发明的输出控制装置优选的是，上述控制IC芯片被低热导率的 树脂包覆。
根据上述结构，开关晶体管芯片产生的热量对控制IC芯片的影响 得以减轻。
本发明的输出控制装置优选的是，上述小岛具有被形成在上述开关
晶体管芯片和上述控制IC芯片之间的狭缝。
根据上述结构，由于在上述开关晶体管芯片和上述控制IC芯片之 间形成有狭缝，所以，能够抑制开关晶体管芯片产生的热量向控制IC
芯片传导，而且，还能实现引线框一次成型。
本发明的输出控制装置优选的是，上述狭缝的缝宽大于或等于
0.5mm。
根据上述结构，能够有效地抑制开关晶体管芯片产生的热量向控制 IC芯片的传导。
本发明的输出控制装置优选的是，上述开关晶体管的接地用引线端 连接上述小岛。
根据上述结构，控制IC芯片的接地和引线端进行线连接，上述引
线端不连接小岛，所以，能够进一步抑制噪声从开关晶体管芯片向控制
IC芯片的传播。
本发明的输出控制装置优选的是，还具备晶体管小岛，搭载上述 开关晶体管芯片；以及芯片小岛，搭载上述控制IC芯片。
根据上述结构，能够有效地抑制开关晶体管芯片产生的热量向控制 IC芯片的传导。另外，可将晶体管小岛的材料变更为低热阻率的材料， 其中，晶体管小岛搭载有由横向型功率MOSFET构成的开关晶体管。
本发明的输出控制装置优选的是，上述晶体管小岛和上述芯片小岛 之间的距离大于或等于0.5mm。
根据上述结构，能够有效地抑制开关晶体管芯片产生的热量向控制 IC芯片的传导。
本发明的输出控制装置优选的是，上述开关晶体管芯片控制AC/ DC电源的输出电压。
根据上述结构，从控制IC芯片至要驱动的横向型功率MOSFET的 栅极之间的引线变短，配线也变短，可减少配线的L、 C、 R成分。因此， 可减少因L、 C、 R成分引起的开关损失，从而可提高AC/DC电源的 效率，而且，能够对控制IC的输出电流进行控制，并能缩小控制IC的 芯片尺寸。
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本发明的输出控制装置优选的是，上述开关晶体管芯片控制LED 背光灯电路或以LED为负载的电路的输出电流。
根据上述结构，从控制IC芯片至要驱动的横向型功率MOSFET的 栅极之间的引线变短，配线也变短，可减少配线的L、 C、 R成分。因此， 可减少因L、 C、 R成分引起的开关损失，从而可提高LED背光灯电路 或以LED为负载的电路的效率，而且，能够对控制IC的输出电流进行 控制，并能缩小控制IC的芯片尺寸。
本发明的输出控制装置优选的是，上述开关晶体管芯片控制开关型 DC/DC变换器的输出电压。
根据上述结构，从控制IC芯片至要驱动的横向型功率MOSFET的 栅极之间的引线变短，配线也变短，可减少配线的L、 C、 R成分。因此， 可减少因L、 C、 R成分引起的开关损失，从而可提高开关型DC/DC 变换器的效率，而且，能够对控制IC的输出电流进行控制，并能缩小 控制IC的芯片尺寸。
另外，本发明的输出控制装置的特征在于具备开关晶体管芯片、 控制IC芯片、晶体管小岛、芯片小岛和封装，其中，上述开关晶体管 芯片借助于通/断时间比率控制来控制输出电压或输出电流，上述控制 IC芯片根据上述开关晶体管芯片控制的输出电压或输出电流来控制上 述开关晶体管芯片的通/断时间比率，上述晶体管小岛搭载了上述开关 晶体管芯片，上述芯片小岛搭载了上述控制IC芯片，上述开关晶体管 芯片和上述控制IC芯片被收纳在上述封装内；由纵向型功率MOSFET 构成上述开关晶体管芯片。
根据上述结构，开关晶体管芯片和控制IC芯片能够实现电气绝缘， 而且，能够有效地抑制开关晶体管芯片产生的热量向控制IC芯片的传 导。另外，可将搭载有开关晶体管芯片的小岛的材料变更为低热阻率的 材料，其中，由纵向型功率MOSFET构成上述开关晶体管芯片。
本发明的输出控制装置优选的是，上述晶体管小岛和上述芯片小岛 之间的距离大于或等于0.5mm。
根据上述结构，能够有效地抑制开关晶体管芯片产生的热量向控制 IC芯片的传导。
本发明的输出控制装置优选的是，当真空介电常数为e0、上述控制 IC芯片的成型树脂的相对介电常数为em、上述开关晶体管芯片和上述控制IC芯片的对置部分的面积为Sc、上述开关晶体管芯片的电压振幅 为V、上述控制IC芯片的控制电路阻抗为Rc、上述控制IC芯片的控制 电路的频宽为BW、上述控制IC芯片的控制电路内的容许噪声的电压振 幅为Vnc时，上述开关晶体管芯片和上述控制IC芯片之间的距离dc满 足dc^eOxemxScx (V/Vnc) xBWxRc。
根据上述结构，开关晶体管芯片和控制IC芯片之间的距离满足dc >eOxemxScx (V/Vnc) xBWxRc，因此，能够减少由开关晶体管芯片 向控制IC芯片传播的开关噪声。
本发明的输出控制装置优选的是，还具备与上述晶体管小岛和上述 芯片小岛中的一者连接的引线端。
根据上述结构，开关晶体管芯片产生的热量可通过与小岛连接的引 线端进行散热，从而可大幅度减少对控制IC芯片的热传导。
本发明的输出控制装置优选的是，上述控制IC芯片具有数字电路 和模拟电路，其中，相对于上述数字电路，上述模拟电路被配置在上述 控制IC芯片的与上述开关晶体管芯片相反侧的位置。
根据上述结构，在控制IC芯片的布图中，数字电路被配置在靠近 开关晶体管芯片的一侧，由此，可使得对噪声敏感的模拟电路远离噪声 源(开关晶体管芯片)。
本发明的输出控制装置优选的是，还具备上述开关晶体管芯片的 接地用引线端；以及上述控制IC芯片的接地用引线端。
根据上述结构，可完全分离开关晶体管芯片的源极电流和控制IC 芯片的接地电流，所以，能够抑制噪声从开关晶体管芯片经由接地向控 制IC芯片的传播。
本发明的输出控制装置优选的是，上述开关晶体管芯片的厚度小于 上述控制IC芯片的厚度。
根据上述结构，可减小开关晶体管芯片的Rth。在双封装的情况下， 开关晶体管芯片产生的热量影响不到控制IC芯片。但是，在单封装的 情况下，开关晶体管芯片产生的热量将影响控制IC芯片，因此，散热 就变得特别重要。
本发明的输出控制装置优选的是，上述控制IC芯片被低热导率的 树脂包覆。
根据上述结构，开关晶体管芯片产生的热量对控制IC芯片的影响
得以减轻。
本发明的输出控制装置优选的是，上述开关晶体管控制AC/DC电 源的输出电压。
根据上述结构，从控制IC芯片至要驱动的纵向型功率MOSFET的 栅极之间的引线变短，配线也变短，可减少配线的L、 C、 R成分。因此， 可减少因L、 C、 R成分引起的开关损失，从而可提高AC/DC电源的 效率，而且，能够对控制IC的输出电流进行控制，并能缩小控制IC的 芯片尺寸。
本发明的输出控制装置优选的是，上述开关晶体管芯片控制LED 背光灯电i 各或以LED为负载的电i 各的输出电流。
根据上述结构，从控制IC芯片至要驱动的纵向型功率MOSFET的 栅极之间的引线变短，配线也变短，可减少配线的L、 C、 R成分。因此， 可减少因L、 C、 R成分引起的开关损失，从而可提高LED背光灯电路 或以LED为负载的电路的效率，而且，能够对控制IC的输出电流进行 控制，并能缩小控制IC的芯片尺寸。
本发明的输出控制装置优选的是，上述开关晶体管芯片控制开关型 DC/DC变换器的输出电压。
根据上述结构，从控制IC芯片至要驱动的纵向型功率MOSFET的 栅才及之间的引线变短，配线也变短，可减少配线的L、 C、 R成分。因此， 可减少因L、 C、 R成分引起的开关损失，从而可提高开关型DC/DC 变换器的效率，而且，能够对控制IC的输出电流进行控制，并能缩小 控制IC的芯片尺寸。
另外，本发明的AC/DC电源装置的特征在于使用了本发明的输 出控制装置。
另外，本发明的以LED为负载的电路装置的其特征在于使用了 本发明的输出控制装置。
另外，本发明的LED背光灯电路装置的特征在于使用了本发明 的输出控制装置。
另夕卜，本发明的开关型DC/DC变换装置的特征在于使用了本发 明的输出控制装置。
如上所述，根据本发明的输出控制装置，开关晶体管由横向型功率 MOSFET构成，所以，可实现在控制IC中所设置的输出晶体管的小型
化，能够缩小芯片尺寸，实现低成本化。
另外，如上所述，根据本发明的输出控制装置，开关晶体管和控制 IC分别形成在不同的芯片中，因此，较之于单芯片结构、即，开关晶体 管和控制IC形成在同一个芯片中的结构，能够减少工艺成本。并且，
开关晶体管和控制IC被收纳在同一个封装内，所以，较之于双封装结 构、即，开关晶体管和控制IC分别被收纳在不同封装内的结构，能够
实现小型化和低成本化。
在本发明中，开关晶体管采用了横向型功率MOSFET,横向型功率 MOSFET的特征在于其背面为源极(GND),控制IC芯片的背面为GND。 可在(相同电位的)同一个小岛上搭载上述控制IC芯片和开关晶体管 芯片，从而可实现低成本化。
并且，在上述同一个小岛所4荅载的控制IC芯片和开关晶体管芯片 之间具有狭缝，由此，可实现引线框的一次成型，而且，较之于未形成 有狭缝的情况，能够更有效地抑制开关晶体管芯片产生的热量向控制IC 芯片的传导。
并且，通过分离开关晶体管芯片的小岛和控制IC芯片的小岛，能 够更有效地抑制开关晶体管芯片产生的热量向控制IC芯片的传导。另 外，仅将发热量较大的开关晶体管芯片的小岛的材料变更为低热阻率的 材料即可。


图1是表示实施方式1的AC/DC电源的结构的电路图。 图2 (a)是表示上述AC/DC电源的输出控制装置中的横向型功 率MOSFET的结构的剖面图。
图2 (b)是表示纵向型功率MOSFET的结构的剖面图。
图3 (a)是表示实施方式2的输出控制装置的结构的平面图。
图3 (b)是沿图3 (a)中A-A线的剖面图。
图4 (a)是表示横向型功率MOSFET的结构的剖面图，该横向型 功率MOSFET构成上述输出控制装置中的开关晶体管。
图4 (b)是表示纵向型功率MOSFET的结构的剖面图。
图5是说明单封装(one-package ) AC / DC电源的效果的图。
图6是说明上述输出控制装置中开关晶体管芯片和控制IC芯片的配置的平面图。
图7是说明上述输出控制装置中的引线端的平面图。 图8是说明上述输出控制装置中开关晶体管芯片和控制IC芯片之 间的距离的图。
图9 (a)是表示实施方式3的输出控制装置的结构的平面图。
图9 (b)是沿图9 (a)中A1-A1线的剖面图。
图10 (a)是用于说明上述输出控制装置中形成在小岛上的狭缝所 起到的导热抑制效果的电路模型图。
图10 (b)是用于物理性地说明上述电路模型内元件的图。
图11 (a)是表示实施方式4的输出控制装置的结构的平面图。
图11 (b)是沿图11 (a)中A2-A2线的剖面图。
图12 (a)是表示实施方式5的输出控制装置的结构的平面图。
图12 (b)是沿图12 (a)中A3-A3线的剖面图。
图13是表示纵向型功率MOSFET的结构的剖面图，该纵向型功率 MOSFET构成上述输出控制装置中的开关晶体管。
图14是表示实施方式6的LED背光灯电路的结构的剖面图。
图15是表示实施方式6的具有可调光功能的LED照明电路的结构 的电路图。
图17是表示实施方式6的开关型DC/DC变换器的另一种结构的 电路图。
具体实施例方式
以下，根据图l至图17说明本发明的实施方式。 (实施方式1 )
图1是表示实施方式1的AC/DC电源2的结构的电路图。AC/ DC电源2用于AC适配器等装置，该AC适配器利用AC电源对电子设 备进行充电，电子设备例如是5V的电子设备。AC/DC电源2的特征 在于，利用控制IC4保持一定的输出电压。AC/DC电源2以变压器11 为界，被分为初级侧(高压)和次级侧(低压)。
AC/DC电源2具有二极管整流桥10。 二极管整流桥10对已输入 AC电源输入端9的100V-240V的交流电压进行整流后将其作为初级
侧电路的输出电压(DC140V~DC340V)提供给变压器11。变压器11 将初级侧电路的输出电压变换为次级側电路的输出电压(5V、 12V等) 后由DC输出端121Ir出。
AC/DC电源2设置有输出控制装置1。输出控制装置l设置有开 关晶体管3,开关晶体管3借助于通/断时间比率控制来控制输出电压。 AC/DC电源2设置有反馈电路13,反馈电路13根据由输出控制装置 1控制的输出电压生成反馈信号。输出控制装置1具备控制IC4,控制 IC4根据反馈电路13输出的反馈信号对开关晶体管3的通/断时间比率 实施控制。在实施方式1至6中，涉及图1所示的控制IC4和开关晶体 管3形成为单封装化的情况。
图2 (a)是表示AC/DC电源2的输出控制装置1中的横向型功 率MOSFET14的结构的剖面图。图2(b)是表示纵向型功率MOSFET15 的结构的剖面图。开关晶体管3由横向型功率MOSFET14构成。
上述横向型功率MOSFET是指，电流在大致平行于芯片表面的方向 上流动的功率MOSFET。上述纵向型功率MOSFET 一皮定义为电流在 芯片厚度方向上流动，漏极一般从芯片背面被取出。
在横向型功率MOSFET14中没有寄生JFET18,因此，栅极16可短 于栅极16a。上述寄生JFET18寄生地存在于纵向型功率MOSFET15中。 所以，横向型功率MOSFET14的栅极电容17可小于栅极电容17a,能 够减小用于驱动功率MOSFET的电流。因此，可减少控制IC4的输出电 流。从而能够实现控制IC4的输出晶体管的小型化，可缩小芯片尺寸。 即，可实现控制IC4的低成本化。
当开关晶体管采用横向型功率MOSFET14时，由于可减小栅极电 容，因此可实现高速开关，由此可实现电源模块的变压器的小型化。
在上述结构的AC / DC电源2中，当AC100V ~ AC240V被输入AC 电源输入端9时，由二才及管整流桥10对交流进4亍整流。然后，借助于 开关晶体管3，对流经变压器11的电流进行通/断(导通/关断)，并 通过变压器11将高电压转换为低电压。接着，反馈电路13监测由DC 输出端12输出的DC输出电压，并将用于表示DC输出电压信息的反馈 信号传送给控制IC4。
控制IC4接受与输出电压相应的反馈信号，当输出电压高于所需电 压时，提高开关晶体管3的关断时间的比率以减少变压器11的通过电
流，当输出电压低于所需电压时，提高其导通时间的比率以增加变压器 ll的通过电流。从而，通过上述控制，保持一定的输出电压。
(实施方式2)
图3 (a)是表示实施方式2的输出控制装置la的结构的平面图。 图3 (b)是沿图3 (a)中A-A线的剖面图。图4 (a)是表示横向型功 率MOSFET14的结构的剖面图，该对黄向型功率MOSFET14构成上述丰俞 出控制装置la中的开关晶体管3a。图4 (b)是表示纵向型功率 MOSFET15的结构的剖面图。
输出控制装置la具有封装5。在封装5中设置有长方形片状的小岛 6。在小岛6上设置有开关晶体管芯片3a和控制IC芯片4a，在开关晶 体管芯片3a和控制IC芯片4a之间形成有相当于距离dc的间隔。开关 晶体管芯片3a由横向型功率MOSFET14构成。
在使用了图4 (b)所示的纵向型功率MOSFET15的开关晶体管芯 片中，由于背面为漏才及电才及，所以，电压在0 700V之间变化。因此， 难以将开关晶体管芯片和控制IC芯片(背面GND)搭载于同一个小岛 上。
在使用了图4 (a)所示的纵向型功率M0SFET14的开关晶体管芯 片3a中，由于背面具有与源极相同的电位，所以，背面可以为GND。 因此，能够将开关晶体管芯片3a和控制IC芯片4a搭载于同 一个小岛上。
如上所述，横向型功率MOSFET14芯片的背面为源极(GND接地)， 具有与控制IC芯片的背面相同的电位，因此，无需绝缘片也无需对小 岛进行特别加工，就能够将开关晶体管芯片和控制IC芯片搭载于同一 个小岛上，从而可实现4氐成本化。并且，控制IC芯片和功率MOSFET 可分别通过最佳工艺进行制作，其中，控制IC芯片优选以尽可能精细 的制造工艺来制造，而功率MOSFET采用设计自由度较大的制造工艺来 制造。所以，较之于在同一个芯片上形成的情况，能够降低工艺成本。
另外，较之于双封装的情况，本实施方式能够降低封装成本，还可 实现小型化。
由于开关晶体管芯片3a和控制IC芯片4a被配置在同一个封装内， 所以，可通过控制IC芯片4a检测开关晶体管芯片3a的温度。并且，由 于小岛具有相同的电位，因此，能够对应于背面露出框，具有良好的散 热性能。
封装5设置有引线端7a、 7b、 7c、 7d，引线端7a、 7b、 7c、 7d与 控制IC芯片4a引线键合在一起。引线端7d是控制IC芯片4a的接地用 引线端。封装5还设置有引线端7e、 7f、 7g、 7h，引线端7e、 7f、 7g、 7h与开关晶体管芯片3a引线键合在一起。引线端7h是开关晶体管芯片 3a的接地用引线端。
引线端7d、 7h、 7g连接小岛6，构成小岛6的金属的热导率优于成 型树脂，因此，散热性能良好。所以，通过连接引线端(源极引脚、GND 引脚)和小岛，能够将开关晶体管芯片3a传导给小岛6的热量经由引 线端(源极引脚、GND引脚)释放到基板的GND。借助于假(NC)引 脚进行散热，能够获得散热性能更为良好的结构。
采用上述双芯片结构、即，开关晶体管芯片和控制IC芯片这样的 结构，由此可缩短开发时间。其原因在于，由于可分别独立地开发开关
晶体管芯片和控制IC芯片，所以，在产品规格发生变更时，只需考虑 要变更的芯片，而无需考虑未变更的芯片。
另外，由于可缩短开发时间，所以，可取得开发成本降低的效果。 除此之外，还可取得下述的开发成本降低的效果，即，在采用单芯片结 构的情况下，在需要变更开关晶体管芯片和控制IC芯片中任意一者的 规格时，例如，就必须变更17片掩膜。但是，在采用双芯片结构的情 况下，只需变更其规格发生变化的芯片的掩膜即可，例如，如果变更控 制IC芯片，需变更13片掩膜；如果变更开关晶体管芯片，需变更9片 掩膜。工艺成本和掩膜片数大致成正比，所以，掩膜变更所需费用例如 可减少约37%。
另外，可缩短与负载种类对应的结构的开发时间。即，如果采用双 芯片结构，在负载种类发生变化时，大多数情况下，只要更换开关晶体 管就能解决问题。所以，仅通过开发开关晶体管就能备齐可对应多数负 载所需的结构，从而以较短的开发时间就可解决问题。
图5是说明将AC/DC电源单封装化的效果的图。在AC/DC开 关电源中，如果开关晶体管3和控制IC4配置在同一个封装内，从控制 IC4至要驱动的MOSFET (开关晶体管3)的栅极之间的引线变短，配 线也变短，可减少配线的L、 C、 R成分。因此，可减少因L、 C、 R成 分引起的开关损失，从而可提高电源的效率。另外，通过采用单封装结 构，可消除开关晶体管的波形失真问题，该波形失真问题是导致效率降
低的因素。
图6是说明输出控制装置中开关晶体管芯片3a和控制IC芯片4a 的配置的平面图。在控制IC芯片4a中，容易受噪声影响的模拟电路区 20被配置在远离开关晶体管芯片3a的位置，不易受噪声影响的数字电 路区19被配置在靠近开关晶体管芯片3a的位置，其中，开关晶体管芯 片3a为开关噪声的发生源，由此，控制IC芯片4a的抗噪声性能增强。
将开关晶体管芯片3a的漏极取出端28配置在远离控制IC芯片4a 的位置，其中，开关晶体管芯片3a为开关噪声的发生源，由此，可减 少噪声向控制IC芯片4a的传播。
图7是说明输出控制装置中的引线端的平面图。设置引线端7h作 为开关晶体管芯片3a的接地引脚，设置引线端7d作为控制IC芯片4a 的接地引脚，在这种情况下，能够使得流向开关晶体管芯片3a的源极 的电流中流向引线端7d的电流减小，引线端7d是控制IC芯片4a的接 地引脚，所以，可减少开关晶体管芯片3a的通过电流对控制IC芯片4a 的GND电位变化的影响。
控制IC芯片4a和开关晶体管芯片3a的GND引脚不同，只有开关 晶体管芯片3a的源极引脚连接小岛6,作为控制IC芯片4a的GND引 脚的引线端7d不连接小岛6,作为控制IC芯片4a的GND引脚的引线 端7d与小岛6分离，并通过引线与控制IC芯片4a连接。
根据上述结构，能够防止流向开关晶体管芯片3a的源极的电流流 向控制IC芯片4a侧的GND,因此，可减少开关晶体管芯片3a的通过 电流对控制IC芯片4a的GND电位变化的影响，同时，还能够实现开 关晶体管芯片3a的散热效果。
在开关晶体管芯片3a中，电流由漏极流向源极而发热的部分为芯 片正面，该发热的部分所产生的热量沿芯片厚度方向传递并从芯片背面 进行散热。在本实施方式中，通过减小P-衬底(P-sub)的厚度D3来减 小开关晶体管芯片3a的厚度，从而，增强散热特性。
图8是说明上述输出控制装置中开关晶体管芯片3a和控制IC芯片 4a之间的距离的平面图。
对AC电源进行整流所得到的电压被施加给开关晶体管的漏极端， 所以，通过开关动作产生200V以上的电压振幅。当真空介电常数为e0、 成型树脂的相对介电常数为em、两芯片的对置部分的面积为Sc、芯片
间距离为dc时，芯片间电容Cm表示为Cm=e0xemx (Sc/dc)。
另外，当开关晶体管的电压振幅为V、控制电路阻抗为Rc、控制电
路的频宽为BW、控制电路内节点所发生的噪声电压为Vnc时， Vnc=Cm (dV/dt) xRc =CmxVxBWxRc
=e0xemx (Sc/dc) xVxBWxRc。
因此，要将控制电路内的噪声电压控制在Vnc以下，所需的芯片间 距离dc满足下式，即，dc> eOxemxScx (V/Vnc) xBWxRc。
例如，假设Sc为2mm2、 em为4.5、开关晶体管的电压振幅V为 200V、控制电路阻抗Rc为100kQ、控制电路的频宽BW为10kHz、例 如根据A/D变换器的灵敏度，控制电路内的噪声电压Vnc要小于 10mV以下时，则所需的芯片间距离大于或等于2mm。
其中，Vnc与(Sc/dc)成正比，另一方面，Sc取决于芯片厚度和 两个芯片相对的边的长度。假设芯片的厚度大致为一定、两个芯片相对 的边的长度为Wc时，Vnc与(Wc/dc)成正比。上述示例中Sc二2mm2 相当于Wc=1.5mm时的情形，因此，在这种情况下，(Wc / dc ) =0.75。 由此，可通过dc^ 1.3xWc,以dc与芯片相对的边的长度之比的形式， 求出满足Vnc《10mV时所需的dc。
如上所述，当真空介电常数为eO、控制IC芯片4a的成型树脂的相 对介电常数为em、开关晶体管芯片3a和控制IC芯片4a的对置部分的 面积为Sc、开关晶体管3a的电压振幅为V、控制IC芯片4a的控制电 路阻抗为Rc、控制IC芯片4a的控制电路的频宽为BW、控制IC芯片 4a的控制电路内的容许噪声的电压振幅为Vnc时，开关晶体管芯片3a 和控制IC芯片4a之间的距离dc满足dc> eOxemxScx (V/Vnc) xBWxRc。
根据纵向型功率MOSFET15,由于芯片背面成为漏极电极，所以， 需要用昂贵的低阻共晶焊料进行键合。但是，横向型功率MOSFET14 的电流在芯片正面流动，在芯片背面不存在电极，因此，可利用廉价的 Ag焊膏进行键合。 (实施方式3 )
图9 (a)是表示实施方式3的输出控制装置lb的结构的平面图。 图9 (b)是沿图9 (a)中A1-A1线的剖面图。为了便于说明，对于和
上述构成要素相同的构成要素赋予相同的标号，并省略其详细说明。
较之于上述实施方式2的输出控制装置la,不同之处为在本实施 方式的输出控制装置lb中，小岛6a形成有狭缝8。
当狭缝8的缝宽在0.5mm以上时，能够抑制小岛之间的导热，从而 可防止控制IC芯片4a的温度上升。
图10(a)是用于说明输出控制装置lb中形成在小岛6a上的狭缝8 所起到的导热抑制效果的电路模型图。图10 (b)是用于物理性地说明 上述电路模型内元件的图。图10 (a)所示的模型是将热回路置换为电 气回路后所得到的，如图10(b)所示，回路内的元件物理性地表示了 开关晶体管的发热和各部分的热阻。
将图10 (b)中所示的开关晶体管芯片的功耗置换为电流源、将各 部分的热阻置换为电阻后，得到图10 (a)所示的电路。小岛1封装热 阻和小岛2封装热阻分别是由小岛1和小岛2向封装外散热时的热阻， 包括成型树脂、引线框等的散热效果。小岛1热阻和小岛2热阻是小岛 金属本身的热阻。小岛间热阻是小岛间狭缝之间存在的成型树脂的热 阻。
当成型树脂的热导率为Gthm、导热剖面面积为Sth、小岛间3巨离为 di时，Rthm=di/ (SthxGthm)。
假设di为0.5mm、 Sth为3mm2、 Gthm为0.6W/ mxk,可求出Rthm 为278°C / W。
另外，假设晶体管的功耗为1W、小岛1封装热阻Rthpl和小岛2 封装热阻Rthp2分别为IO(TC / W、小岛1热阻Rthil和小岛2热阻Rthi2
分别为i50°c/w，可求出控制ic小岛的温度上升irc。
另一方面，在Rthm为0。C/W、即，开关晶体管和控制IC均与共 用的小岛键合在一起时，可求出控制IC小岛的温度上升20°C 。
普通成型树脂的热导率为42合金的热导率的1/20以下，42合金 被用作引线框的材料。如果小岛间距离为0.5mm,就能够抑制由开关晶 体管向控制IC的导热。
进而，为了进一步取得导热抑制效果，在用低热导率的树脂包覆控 制IC芯片后，对两个芯片进行树脂密封。
在这种情况下，由于狭缝8的作用效果，直接从高热导率的小岛进 行传导的热量减少，经由树脂传导的热量变多。所以，通过用低热导率
的树脂包覆控制IC芯片4a，可减少向控制IC芯片4a传导的热量。
根据实施方式3，由于小岛形成有狭缝，所以，能够抑制开关晶体 管芯片产生的热量向控制IC芯片4a传导，而且，还能实现引线框的一 次成型。
由于规定了所需的芯片间距离dc的下限值，所以，可取得与实施 方式2相同的效果。
另外，由于引线端连接小岛，所以，可取得与实施方式2相同的效 果。而且，由于充分考虑了控制IC芯片4a上的电路布图和开关晶体管 的漏极取出端的配置，所以，可取得与实施方式2相同的效果。另夕卜， 由于控制IC芯片和开关晶体管芯片具有不同的接地引脚，所以，可取 得与实施方式2相同的效果。由于减小了开关晶体管芯片的厚度，所以， 可取得与实施方式2相同的效果。由于采用了Ag焊膏，所以，可取得 与实施方式2相同的效果。 (实施方式4)
图11 (a)是表示实施方式4的输出控制装置lc的结构的平面图。 图11 (b)是沿图11 (a)中A2-A2线的剖面图。为了便于说明，对于 和上述构成要素相同的构成要素赋予相同的标号，并省略其详细说明。
较之于上述实施方式2的输出控制装置la,不同之处为在本实施 方式的输出控制装置lc中，小岛一皮分离，设置了晶体管小岛6c和芯片 小岛6b,晶体管小岛6c上搭载有开关晶体管芯片3a,芯片小岛6b上搭 载有控制IC芯片4a。
横向型功率MOSFET芯片和控制IC芯片分别安装在分离的小岛 上，所以，能够防止开关晶体管芯片3a产生的热量通过小岛直接向控 制IC芯片4a传导。因此，较之于在同一个小岛上搭载两个芯片的情况， 本实施方式可减小热量对控制IC芯片4a的影响。所以，无需在控制IC 芯片4a的背面设置绝缘片，从而可降低成本。另外，由于小岛一皮分离， 所以，可仅将搭载有高发热的开关晶体管的晶体管小岛6c更换为低热 阻率的材料，从而以低成本实现高散热的结构。
当晶体管小岛6c和芯片小岛6b之间的距离D4为0.5mm以上时， 可抑制小岛之间的热传导，从而可防止控制IC芯片4a的温度上升。
根据实施方式4，由于规定了所需的芯片间距离dc的下限值，所以， 可取得与实施方式2相同的效果。另外，由于引线端连接小岛，所以，
可取得与实施方式2相同的效果。而且，由于充分考虑了控制IC芯片 4a上的电路布图和开关晶体管的漏极取出端的配置，所以，可取得与实 施方式2相同的效果。另外，由于控制IC悉片和开关晶体管芯片具有 不同的接地引脚，所以，可取得与实施方式2相同的效果。由于减小了 开关晶体管芯片的厚度，所以，可取得与实施方式2相同的效果。由于 采用了Ag焊膏，所以，可取得与实施方式2相同的效果。由于控制IC 芯片被树脂包覆，所以，可取得与实施方式2相同的效果。 (实施方式5)
图12 (a)是表示实施方式5的输出控制装置ld的结构的平面图。 图12 (b)是沿图12 (a)中A3-A3线的剖面图。图13是表示纵向型功 率MOSFET的结构的剖面图，该纵向型功率MOSFET构成上述ft出控 制装置Id中的开关晶体管芯片3b。为了便于说明，对于和上述构成要 素相同的构成要素赋予相同的标号，并省略其详细说明。
较之于上述实施方式4的输出控制装置lc,不同之处为在本实施 方式的输出控制装置ld中，由纵向型功率MOSFET构成开关晶体管芯 片3b。
采用纵向型功率MOSFET (图4 (b)),开关晶体管芯片3b和控 制IC芯片4a分别搭载于分离的小岛上并密封在同一个封装内，在这种 情况下，为了减小开关晶体管芯片3b的噪声及热量对控制IC芯片的影 响，规定小岛间隔的具体数值，并且，充分考虑引线框和布图以进一步 减少对控制IC芯片的影响。以下，进行具体说明。
纵向型功率MOSFET芯片和控制IC芯片分别安装在分离的小岛 上，由此，两个芯片间实现电气绝缘，能够大幅度减少开关的噪声和热 传导。另外，无需在控制IC芯片的背面设置绝缘片，从而可降低成本。 这样，可同时实现低成本以及控制IC芯片的热隔离。另外，由于小岛 被分离，所以，可仅仅将搭载有高发热的开关晶体管的小岛更换为低热 阻率的材料，从而以低成本实现高散热的结构。
当小岛间的距离D4为0.5mm以上时，可抑制小岛之间的热传导， 从而可防止控制IC芯片4a的温度上升。
将芯片间距离dc设定为由下式表述的距离，即，
dc> eOxemxScx (V/Vnc) xBWxRc。
其中，eO表示真空介电常数，em表示成型树脂的相对介电常数，
Sc表示两个芯片的对置部分的面积，V表示开关晶体管的电压振幅，Rc 表示控制电路阻抗，BW表示控制电路的频宽，Vnc表示控制电路内的 容许噪声的电压振幅。
根据上述结构，可减少由卜C (dV/dt)规定的耦合噪声。
引线端连接小岛，由于构成小岛的金属的热导率优于成型树脂，所 以，可得到散热性能良好的结构。
将控制IC芯片4a的模拟电路区配置在远离开关晶体管芯片3b的 位置，这样，在控制IC芯片4a中，容易受噪声影响的模拟电路区被配 置在远离开关晶体管芯片3b的位置，不易受噪声影响的数字电路区被 配置在靠近开关晶体管芯片3b的位置，其中，开关晶体管芯片3b为开 关噪声的发生源，由此，控制IC芯片4a的抗噪声性能增强。
控制IC芯片4a和开关晶体管3b的GND引脚不同(引线端7h、引 线端7d),开关晶体管3b的源极的通过电流不会流到控制IC芯片4a 的接地引脚，所以，可减少开关晶体管3b的通过电流对控制IC芯片4a 的GND电位变化的影响。
减小开关晶体管芯片3b的芯片厚度，由此，开关晶体管芯片3b产 生的热量主要从背面向晶体管小岛6c进行散热。当芯片厚度减小时其 热阻降低，所以，可得到散热性能良好的结构。器件的耐压取决于N-外延层，所以，即使芯片厚度减小也不会对耐压产生影响。
在用低热导率的树脂包覆控制IC芯片4a后，对两个芯片进行树脂 密封。在这种情况下，由于小岛彼此分离，开关晶体管芯片3b产生的 热量经由树脂向控制IC芯片4a传导。通过采用低热导率的树脂包覆控 制IC芯片4a,能够抑制向控制IC芯片4a的热传导。 (实施方式6)
在上述各实施方式中，例举说明了在AC/DC电源中使用本发明的 输出控制装置的情况。但是，本发明并不限于此，例如，还可适用于LED 背光灯电路、具有可调光功能的LED照明电路、开关型DC/DC变换器。
图14是表示实施方式6的LED背光灯电路2a的结构的剖面图。LED 背光灯电路2a具有升压电路22。升压电路22将预定的DC输入(例如， 25V)升压至较高的DC电压(例如，60V)后进行输出。经升压的DC 电压被输出到LED。在升压电路22中设置有输出控制装置1。输出控制
装置1具有开关晶体管3，开关晶体管3借助于通/断时间比率控制来 控制DC电压。
LED背光灯电路2a具有反馈电路13。反馈电路13检测LED的通 过电流并对控制IC4供给反馈信号。控制IC4根据反馈信号对LED的通 过电流进行监测，并对开关晶体管3的通/断时间进行控制使得输出适 当的电流。在LED负载的情况下，利用控制IC4对DC输出的电流进行 控制使其成为所期望的值。在该应用电路中可以适用上述实施方式1至 5的输出控制装置。
图15是表示实施方式6的具有可调光功能的LED照明电路2b的结 构的电路图。为了便于说明，对于和上述构成要素相同的构成要素赋予 相同的标号，并省略其详细说明。
在图15所示的具有可调光功能的LED照明电路2b中，在LED23 和GND之间设置有调光用开关晶体管24。调光用开关晶体管24的背面 为GND,可以具有与控制IC的背面相同的电位。所以，在该应用电^各 中可以适用上述实施方式1至5的输出控制装置。
图16是表示实施方式6的开关型DC/DC变换器2c的结构的电路 图。为了便于说明，对于和上述构成要素相同的构成要素赋予相同的标 号，并省略其详细说明。
开关型DC / DC变换器2c具有升压电路22a。升压电路22a将预定 的DC输入(例如，12V)升压至较高的DC电压(例如，24V)后进行 输出。
在升压电路22a中设置有输出控制装置1。输出控制装置1具有开 关晶体管3,开关晶体管3借助于通/断时间比率控制来控制DC电压。
开关型DC/DC变换器2c具有反馈电路13。反馈电路13检测输 出电压并对控制IC4供给反馈信号。控制IC4根据反馈信号对输出电压 进行监测，并对开关晶体管3的通/断时间进行控制使得输出适当的电 压。在该应用电路中可以适用上述实施方式1至5的输出控制装置。
图17是表示实施方式6的另一开关型DC/DC变换器2d的结构的 电路图。为了便于说明，对于和上述构成要素相同的构成要素赋予相同 的标号，并省略其详细说明。
开关型DC/DC变换器2d具有降压电路25。降压电路25将预定 的DC输入(例如，12V)降压至4交低的DC电压(例如，3.3V)后进
行输出。在开关型DC/DC变换器2d中，与AC适配器的情况同样地， 利用控制IC4保持一定的输出电压。
在上述说明中，图14至图16的应用电路均以下述为前提，即开 关晶体管由横向型N沟道功率MOSFET构成，控制IC由形成在P-衬底 上的CMOS来制成。根据图17所示的应用电路，开关晶体管3采用横 向型P沟道功率MOSFET,在控制IC4中由形成在N-衬底上的CMOS 来构成电路，因此，能够适用本发明实施方式的技术。
如图4(a)所示，P型和N型的导电体全部逆置，由此可实现P-沟道功率MOSFET。无论P-沟道功率MOSFET还是形成在N-衬底上的 CMOS,芯片背面的电位都是电路中的最高电位。在图17的应用电路的 情况下，将DC电源输入端的电位作为上述两个芯片的背面电位，由此， 两个芯片的背面具有相同的电位。这样，两个芯片可键合于同 一个小岛， 能够适用本发明实施方式的技术。
本发明并不限于上述各实施方式，可在技术方案范围内作出各种变 更。即，通过适当组合由各实施方式揭示的技术手段所得到的实施方式 也包含在本发明的技术范围之内。
本发明可适用于具备开关晶体管和控制IC的输出控制装置，其中， 上述开关晶体管借助于通/断时间比率控制来控制输出电压或输出电 流，上述控制IC根据上述开关晶体控制的输出电压或输出电流来控制 开关晶体管的通/断时间比率。上述输出控制装置例如可适用于AC/ DC电源、LED背光灯电路或者以LED为负载的电路、开关型DC/DC 变换器。
权利要求
1.一种输出控制装置，其特征在于具备开关晶体管和控制IC，其中，上述开关晶体管借助于通/断时间比率控制来控制输出电压或输出电流，上述控制IC根据上述开关晶体管控制的输出电压或输出电流来控制上述开关晶体管的通/断时间比率；上述开关晶体管由横向型功率MOSFET构成。
2. 根据权利要求1所述的输出控制装置，其特征在于 上述开关晶体管控制AC/DC电源的输出电压。
3. 根据权利要求1所述的输出控制装置，其特征在于 上述开关晶体管控制LED背光灯电路或以LED为负载的电路的输出电流。
4. 根据权利要求1所述的输出控制装置，其特征在于 上述开关晶体管控制开关型DC/DC变换器的输出电压。
5. —种输出控制装置，其特征在于具备开关晶体管芯片、控制IC芯片和封装，其中，上述开关晶体 管芯片借助于通/断时间比率控制来控制输出电压或输出电流，上述控 制IC芯片根据上述开关晶体管芯片控制的输出电压或输出电流来控制 上述开关晶体管芯片的通/断时间比率，上述开关晶体管芯片和上述控 制IC芯片被收纳在上述封装内；上述开关晶体管芯片由横向型功率MO SFET构成。
6. 根据权利要求5所述的输出控制装置，其特征在于 上述开关晶体管芯片和上述控制IC芯片被搭载于同 一个小岛上。
7. 根据权利要求5所述的输出控制装置，其特征在于 当真空介电常数为e0、上述控制IC芯片的成型树脂的相对介电常数为em、上述开关晶体管芯片和上述控制IC芯片的对置部分的面积为 Sc、上述开关晶体管芯片的电压振幅为V、上述控制IC芯片的控制电 路阻抗为Rc、上述控制IC芯片的控制电路的频宽为BW、上述控制IC 芯片的控制电路内的容许噪声的电压振幅为Vnc时，上述开关晶体管芯 片和上述控制IC芯片之间的距离dc满足dc>eOxemxScx (V/Vnc) xBWxRc。
8. 根据权利要求5所述的输出控制装置，其特征在于，还具备 小岛，搭载了上述开关晶体管芯片和上述控制IC芯片中的至少一 者；以及引线端，连接上述小岛。
9. 根据权利要求5所述的输出控制装置，其特征在于 上述控制IC芯片具有数字电路和模拟电路，其中，相对于上述数字电路，上述模拟电路被配置在上述控制IC芯片的与上述开关晶体管 芯片相反侧的位置。
10. 根据权利要求5所述的输出控制装置，其特征在于上述开关晶体管芯片具有漏极取出端，该漏极取出端被配置在上述 开关晶体管芯片的与上述控制IC芯片相反側的位置。
11. 根据权利要求5所述的输出控制装置，其特征在于，还具备 上述开关晶体管芯片的接地用引线端；以及上述控制IC芯片的接地用引线端。
12. 根据权利要求11所述的输出控制装置，其特征在于 还具备搭载上述开关晶体管芯片和上述控制IC芯片的小岛； 上述开关晶体管芯片的接地用引线端连接上述小岛。
13. 根据权利要求11所述的输出控制装置，其特征在于 还具备晶体管小岛和芯片小岛，其中，上述晶体管小岛搭载了上述开关晶体管芯片，上述芯片小岛搭载了上述控制IC芯片；上述开关晶体管芯片的接地用引线端连接上述晶体管小岛。
14. 根据权利要求5所述的输出控制装置，其特征在于 上述开关晶体管芯片的厚度小于上述控制IC芯片的厚度。
15. 根据权利要求5所述的输出控制装置，其特征在于 上述开关晶体管芯片的背面利用Ag焊膏进行键合。
16. 根据权利要求5所述的输出控制装置，其特征在于 上述控制IC芯片被低热导率的树脂包覆。
17. 根据权利要求6所述的输出控制装置，其特征在于 上述小岛具有被形成在上述开关晶体管芯片和上述控制IC芯片之间的狭缝。
18. 根据权利要求17所述的输出控制装置，其特征在于 上述狭缝的缝宽大于或等于0.5mm。
19. 根据权利要求17所述的输出控制装置，其特征在于 上述开关晶体管的接地用引线端连接上述小岛。
20. 根据权利要求5所述的输出控制装置，其特征在于，还具备 晶体管小岛，搭载有上述开关晶体管芯片；以及芯片小岛，搭载有上述控制IC芯片。
21. 根据权利要求20所述的输出控制装置，其特征在于 上述晶体管小岛和上述芯片小岛之间的距离大于或等于0.5mm。
22. 根据权利要求5所述的输出控制装置，其特征在于 上述开关晶体管芯片控制AC / DC电源的输出电压。
23. 根据权利要求5所述的输出控制装置，其特征在于 上述开关晶体管芯片控制LED背光灯电路或以LED为负载的电路的输出电 流。
24. 根据权利要求5所述的输出控制装置，其特征在于上述开关晶体管芯片控制开关型D C / D C变换器的输出电压。
25. —种输出控制装置，其特征在于具备开关晶体管芯片、控制IC芯片、晶体管小岛、芯片小岛和封 装，其中，上述开关晶体管芯片借助于通/断时间比率控制来控制输出 电压或输出电流，上述控制IC芯片根据上述开关晶体管芯片控制的输 出电压或输出电流来控制上述开关晶体管芯片的通/断时间比率，上述 晶体管小岛搭载了上述开关晶体管芯片，上述芯片小岛搭载了上述控制 IC芯片，上述开关晶体管芯片和上述控制IC芯片被收纳在上述封装内；由纵向型功率MOSFET构成上述开关晶体管芯片。
26. 根据权利要求25所述的输出控制装置，其特征在于 上述晶体管小岛和上述芯片小岛之间的距离大于或等于0.5mm。
27. 根据权利要求25所述的输出控制装置，其特征在于 当真空介电常数为e0、上述控制IC芯片的成型树脂的相对介电常数为em、上述开关晶体管芯片和上述控制IC芯片的对置部分的面积为 Sc、上述开关晶体管芯片的电压振幅为V、上述控制IC芯片的控制电 路阻抗为Rc、上述控制IC芯片的控制电路的频宽为BW、上述控制IC 芯片的控制电路内的容许噪声的电压振幅为Vnc时，上述开关晶体管芯 片和上述控制IC芯片之间的距离dc满足dc》eOxemxScx ( V/Vnc) xBWxRc。
28. 根据权利要求25所述的输出控制装置，其特征在于 还具备与上述晶体管小岛和上述芯片小岛中的一者连接的引线端。
29. 根据权利要求25所述的输出控制装置，其特征在于 上述控制IC芯片具有数字电路和模拟电路，其中，相对于上述数字电路，上述模拟电路被配置在上述控制IC芯片的与上述开关晶体管 芯片相反侧的位置。
30. 根据权利要求25所述的输出控制装置，其特征在于，还具备 上述开关晶体管芯片的接地用引线端；以及上述控制IC芯片的接地用引线端。
31. 根据权利要求25所述的输出控制装置，其特征在于 上述开关晶体管芯片的厚度小于上述控制IC芯片的厚度。
32. 根据权利要求25所述的输出控制装置，其特征在于 上述控制IC芯片被低热导率的树脂包覆。
33. 根据权利要求25所述的输出控制装置，其特征在于 上述开关晶体管控制AC / DC电源的输出电压。
34. 根据权利要求25所述的输出控制装置，其特征在于 上述开关晶体管控制LED背光灯电路或以LED为负载的电路的输出电流。
35. 根据权利要求25所述的输出控制装置，其特征在于 上述开关晶体管控制开关型DC/DC变换器的输出电压。
36. —种AC/DC电源装置，其特征在于 使用了权利要求l、 5、 25中的任意一项所述的输出控制装置。
37. —种以LED为负载的电路装置，其特征在于 使用了权利要求l、 5、 25中的任意一项所述的输出控制装置。
38. —种LED背光灯电路装置，其特征在于 使用了权利要求l、 5、 25中的任意一项所述的输出控制装置。
39. —种开关型DC/DC变换装置，其特征在于 使用了权利要求l、 5、 25中的任意一项所述的输出控制装置。
全文摘要
本发明涉及输出控制装置、电源装置、电路装置和变换装置，其中提供了一种可缩小芯片尺寸并实现低成本化的输出控制装置(1)。该输出控制装置(1)具备开关晶体管(3)和控制IC(4)，其中，上述开关晶体管(3)借助于通/断时间比率控制来控制输出电压或输出电流，上述控制IC(4)根据上述开关晶体管(3)控制的输出电压或输出电流来控制上述开关晶体管(3)的通/断时间比率，由横向型功率MOSFET构成上述开关晶体管(3)。
文档编号H02M3/335GK101359869SQ20081013112
公开日2009年2月4日 申请日期2008年7月28日 优先权日2007年7月31日
发明者久保胜, 仲敏男, 大泽升平, 神谷真司 申请人:夏普株式会社