JP2001223303A - 電子部品用パッケージ及びその形成方法 - Google Patents
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Abstract
に形成することができ、しかも、必要な有効接合幅を形
成する。 【解決手段】 周縁に突堤2が設けられ、この突
堤2によって囲まれた凹部3内に集積回路等の電子部品
4を収納すると共に、突堤2に配線基板5を載置し、こ
の配線基板5の端子6と電子部品4の端子7をボンディ
ングワイヤ8等によって接続するパッケージ1であっ
て、突堤2はプレスによるフォージング加工によって金
属板22から凹部3を形成したときの肉を周囲に移動す
ることにより形成され、かつ突堤2の上面をほぼ平坦に
形成する。
Description
部品を収納するための比較的小型のパッケージに関し、
詳しくは、金属板の周囲に上面が平坦な断面略矩形状の
突堤を有する電子部品用パッケージに関する。
集積回路やハイブリッド回路等に代表される電子部品の
パッケージも小型化、高密度化が進んでいる。しかしな
がら、上記半導体集積回路の高密度化に伴って発熱量が
増加することから、半導体集積回路チップを収納するた
めのパッケージとして放熱性能が要求され、一般に使用
されているセラミック製パッケージに代わり、熱伝導率
が高い金属素材を使用したパッケージが実用化されよう
としている。
坦な金属板と、中央部に透孔を有する金属板を接着剤等
により接合した接合タイプ、比較的肉薄の金属板を絞り
加工によって上記半導体集積回路を収納するための凹部
を形成した絞りタイプ、或いは、金属板の一方面のみに
凹部を形成したキャビティタイプに大別される。しか
し、上記パッケージに求められる重要な特性としては、
十分な剛性と高い平面度が要求されることから、上記キ
ャビティタイプが優れているといえる。
るために、パッケージ自体を小型化することが求められ
るようになった。即ち、このパッケージは、幅狭な突堤
を上記パッケージを構成する金属板の周囲に形成するこ
とにより、全体の面積を小さくするようにしている。
す。パッケージ50は、一方面側に略四角形の凹部52
を形成すると共に、全周にわたって突堤53を一体形成
し、全体としてキャビティ型に形成している。そして、
パッケージ50に形成した凹部52には、半導体集積回
路のチップ54が収納され、さらに、突提53には配線
基板55を載置し、この配線基板55に形成された多数
の端子部とチップ54の上面に設けた多数の端子とをボ
ンディングワイヤ56により電気的に接続する。
ワイヤ56との接続は電気溶接が採用され、端子部に溶
接機の接触子7を加圧しながら溶接を行う。ところが、
図9に示すように、配線基板5の端子部がパッケージ1
の突提53から離間し浮遊していると、接触子7を加圧
したときに配線基板55が撓むため、加圧力にばらつき
が生じて適正な溶接ができない問題が生ずる。従って、
パッケージ50の突提53には、配線基板55と可能な
限り広い面積を以て接合させるために、有効接合幅W0
を大きくすることが重要である。
端縁に突提53を形成する方法として、プレスの押圧パ
ンチを用いる押圧加工方法や絞り加工、或いは、折り曲
げ加工等の工法がある。また、化学的な加工方法として
は、エッチングにより金属板の一方面側に端縁を残して
所定形状の凹部を形成するエッチング加工法がある。
による押圧加工は、金属板をパンチによって凹部52を
押圧形成するときに、凹部52の体積分の肉が底部及び
周囲に押し込まれ、周囲の金属部分をカーリングさせて
しまう。このため、平坦度を要求されるパッケージ50
としては致命的な問題になる。しかも、このカーリング
現象により突堤53にも歪みが生ずることから、突堤5
3の上面の平坦度も阻害され、有効接合幅が得られな
い。また、絞り加工、或いは、折り曲げ加工は、約1m
m前後の板厚を有する金属板の端縁に、凹部2の底面か
ら約0.5mm以下の高さの突提53を形成することは
非常に困難であるが、例え形成できたとしても、突堤5
3の上面が傾斜するため、やはり必要な有効接合幅を得
ることができない。
加工に長時間を要することから、大量生産には不向きで
あり、必然的にコストアップになる。また、エッチング
加工の制御精度によって寸法精度が影響し、実用化には
限界が生ずる問題がある。
めになされたもので、金属板の端縁に短寸の突堤を容易
に形成することができ、しかも、必要な有効接合幅を形
成することができる電子部品用パッケージの形成方法を
提供することを目的とする。
めに、本発明にかかる電子部品用パッケージは、周縁に
突堤が設けられ、この突堤によって囲まれた凹部内に集
積回路等の電子部品を収納すると共に上記突堤に配線基
板を載置し、この配線基板の端子と上記電子部品の端子
をボンディングワイヤ等によって接続するパッケージで
あって、上記突堤はプレスによるフォージング加工によ
って金属板から凹部を形成したときの肉を周囲に移動す
ることにより形成され、かつ突堤の上面をほぼ平坦に形
成したことを特徴としている。
は、周縁に設けた突堤の幅を凹部の底板の板厚に対して
1〜3倍とし、上記突堤の上記凹部からの高さを上記凹
部の底板の板厚に対して0.2〜3倍としている。
ージの形成方法は、金属板をほぼパッケージの形状に打
ち抜き形成し、上記金属板は少なくともフォージング工
程及びフォーミング工程によって形成し、上記フォージ
ング工程は、上記金属板の端縁近傍に対応させて溝部を
設けたダイと、この溝部内に配設し先端面を上記金属板
の中央方向に傾斜したテーパー面を形成したノックアウ
トと、上記金属板の反対面のほぼ全面を押圧するパンチ
からなり、上記ダイに上記金属板を載置すると共に、上
記金属板の反対面のほぼ全面をパンチにより押圧するこ
とにより、上記金属板中央部に凹部を形成すると共に、
この凹部の肉を上記溝部に移動させ、この移動した肉を
上記ノックアウトのテーパー面によって更に上記金属板
の中央方向に移動して突堤素体を形成した後、この突堤
素体のテーパー状に形成された先端面を平坦に押圧して
所定高の突堤を形成することを特徴としている。
形成方法は、フォージング工程を行うダイは、パッケー
ジの形状に打ち抜き形成した金属板の全周囲近傍に対応
させた環状の溝部が設けられ、この環状の溝部に先端を
テーパー面に形成したノックアウトを配設し、上記金属
板の外周に環状の突堤素体を突出形成すると共に、この
突堤素体の肉を上記ノックアウトの先端に形成したテー
パー面により上記金属板の中央方向に移動することを特
徴としている。
ついて説明する。図1乃至図3は、本発明にかかる半導
体集積回路等のチップ等の電子部品を搭載するための比
較的小型のパッケージの一例を示している。
れ、剛性を有すると共に、後述する配線基板等との熱膨
張係数がマッチングし、しかも、ヒートスプレッダとし
て必要な熱伝導率が良好であり、かつ、塑性加工が可能
な金属素材として、銅合金或いはステンレス鋼、または
アルミニウムが採用される。
れ、この突堤2によって囲まれた底面には略四角形の凹
部3を形成することにより、全体としてキャビティ型に
形成している。この凹部3には、電子部品である半導体
集積回路4が収納される。突堤2は、後述するプレスに
よるフォージング加工によって形成され、パッケージ1
の素材となる金属板に対して上記凹部3を形成するとき
に、凹部3の肉を周囲の方向に移動することによって形
成される。そして、突堤2の上面2aはほぼ平坦に形成
されている。
ケージ1のため、凹部3の底板3aの板厚tに対して1
〜3倍に設定される。また、突堤2の凹部3からの高さ
は、凹部3の底板3aの板厚tに対して0.2〜3倍に
設定される。尚、突堤2の高さは、凹部3に収納する半
導体集積回路4の厚さによって設定されるが、半導体集
積回路4が比較的薄いことから通常は低く設定される。
また、上記のように、突堤2の上面2aの幅は比較的小
さいが、後述する配線基板5を強固に固定する必要があ
る。上記のように、フォージング加工を行うことによっ
て、配線基板5と接合させるための有効接合幅W1を最
大限に大きくするようにしている。その他、パッケージ
1の厚さ、外形寸法、凹部3の内形寸法等の各種寸法
は、パッケージ1に要求される様々な仕様によって適宜
に設定される。
レキシブルプリント基板、或いは通常のプリント基板等
からなる配線基板5が接着剤等により接着固定されてい
る。配線基板5の接着強度は、上記突堤2の有効接合幅
W1の大きさに比例する。さらに、配線基板5には、凹
部3とほぼ同じ大きさの窓孔5aが形成され、この窓孔
5aの近傍には、線幅及びピッチが37nm程度の多数
の端子部6がプリント配線により形成されている。この
端子部6と配線基板3の外縁に設けた外付け端子との間
には、図示しないプリント配線が施されている。
集積回路4のチップが収納され、凹部3の底板3aに面
接合状態で接着剤により固定されている。また、半導体
集積回路4の上面には、上記配線基板5に形成した端子
部6と同じ線幅及びピッチの多数の端子7が設けられて
いる。そして、半導体集積回路4と配線基板5の端子部
6とは、図2に示すように、ボンディングワイヤ8によ
って電気的に接続されている。配線基板5の端子部6と
ボンディングワイヤ8との接続は、一般に電気溶接が採
用されている。
加圧するが、この加圧力は配線基板5を介して突堤2の
上面2aが受ける。ところが、突堤2はフォージング加
工によって有効接合幅W1が最大限に大きく形成され、
配線基板5と突堤2の上面2aとが接合状態ならば、配
線基板5は撓むことなく接触子9の圧力を受けることが
可能となる。従って、配線基板5の端子部6とボンディ
ングワイヤ8との接続時の加圧力のばらつきが解消さ
れ、適正に溶接することができる。
の、パッケージ1の凹部3に封止剤10を注入すること
により、半導体集積回路5と上記ボンディングワイヤ8
を封止している。一方、上記配線基板5の外縁に設けた
外付け端子にはハンダボール11が配設されている。そ
して、かかる集積回路部品が収納されたパッケージ1を
図示しない電子装置の回路基板に装着するには、電子装
置の回路基板の所定位置に仮固定した状態で加熱してハ
ンダボール11を溶解し、配線基板5と図示しない電子
装置の回路基板とを電気的に接続する。
の形成方法を説明する。図4は、パッケージの形成方法
の第1の実施例を示している。まず、打ち抜き工程#1
において、パッケージ1を形成するために必要な所定の
板厚を有する金属板からなるフープ材20が供給され
る。金属板としては、ステンレス、銅、アルミニウム、
或いは真鍮等の素材から選択される。図4に示す例とし
ては、順送加工用にフープ材20を使用するが、単体の
金属板を使用してもよい。
に透孔21を図示しないパンチにより打ち抜き、例えば
略四角形とした所定形状の金属板22を打ち抜き形成す
る。この金属板22は、4本の連結片23を介してフー
プ材20に連結されている。このように打ち抜き形成さ
れた金属板22は、フープ材20に連結した状態で次の
フォージング工程#2に移送される。
24及びパンチ25によって、略四角形に打ち抜き形成
した金属板22に対してフォージング加工が行われる。
ダイ24は、内ダイ24aと外ダイ24bからなり、内
ダイ24aは、金属板22の全周囲の端縁近傍によりも
小さい相似形としている。また、外ダイ24bは、内孔
を金属板22のほぼ外形に対応させ、内ダイ24aと外
ダイ24bとの間には溝部24cが設けられている。こ
れら内ダイ24aと外ダイ24bはダイ基盤24dによ
って一体に配設されている。
を介してバネ27によって弾性付勢されたノックアウト
28を移動可能に配設している。このノックアウト28
は、先端面を金属板22の中央方向に傾斜させたテーパ
ー面28aを形成している。また、パンチ25は、先端
面を平坦に形成し、外形寸法を上記外ダイ24bの内孔
よりもやや大きく形成している。
して載置した後、金属板22の反対面のほぼ全面をパン
チ25により押圧する。これにより、金属板22の中央
部の肉が矢印のように外方に向けて移動すると共に、外
ダイ24bの内壁によって溝部24a方向に向きを変え
て移動する。このとき、ノックアウト28がバネ27の
弾力に抗して基端がダイ基盤24dに当接するまで下降
する。
ックアウト28のテーパー面28aによって強制的に金
属板22の中央部方向に方向転換し、突提素体29の内
側がテーパー面28aに沿って高く形成される。この結
果、溝部24c内には先端面をテーパ状に形成した突提
素体29が形成されると共に、金属板22の中央部には
図1に示した略四角形の凹部3が形成される。また、凹
部3の底面には、所定の厚さを有する底板3aが形成さ
れる。
先端面との間には隙間31が形成される。この隙間31
は、パンチ25を押圧した後も金属板22がフープ材2
0と連結させるために設けられている。
突提素体29を成形ダイ32及び成形パンチ33により
押圧して平坦に形成し、断面形状を略矩形状に形成す
る。この工程には図6に示す金型が使用される。即ち、
成形ダイ32は、内ダイ32aと外ダイ32bとによっ
て構成され、内ダイ32aの外形は金属板22の凹部3
に嵌合するように形成している。また、外ダイ32b
は、内孔を金属板22のほぼ外形に対応させ、内ダイ3
2aと外ダイ32bとの間には溝部32cが設けられて
いる。これら内ダイ32aと外ダイ32bは基盤32d
によって一体に配設している。
を介してバネ35によって弾性付勢されたノックアウト
36を移動可能に配設している。このノックアウト36
の先端面は平坦に形成されている。また、ノックアウト
36の基端が下降して基盤32dに当接したとき、先端
面と内ダイ32aの上面との寸法を、完成状態の突提2
の高さ寸法、即ち、図1乃至図3に示す突堤2の凹部3
からの高さを、凹部3の底板3aの板厚tに対して0.
2〜3倍に設定している。また、成形パンチ33は先端
面を平坦に形成し、外形寸法を上記外ダイ32bの内孔
よりもやや大きく形成している。
aに嵌合すると共に、溝部32c内に突提素体29を嵌
入した状態で反対面から成形パンチ33により押圧す
る。突提素体29はノックアウト36の先端面と成形パ
ンチ33との間に挟圧され、突提素体29の先端面が平
坦に形成された突提2が形成される。
成状態の所定の幅、即ち、凹部3の底板3aの板厚tに
対して1〜3倍よりもやや大きく設定されているが、突
提2の外側は、後工程の総抜き工程#4において打ち抜
くことにより所定寸法の幅に形成される。
き工程#4において、所定の外形寸法に打ち抜き形成す
ることによりフープ材20から離脱し、図1乃至図3に
示した、周縁に突提2を有するパッケージ1が形成され
る。このとき、突提2として必要な幅寸法より越えた外
方の残余の部分はフープ材20と共に離脱する。尚、よ
り高精度に形成することを目的として、フォーミング工
程#3の後、或いは、総抜き工程#4の後に、フラット
ニング加工や表面仕上げ加工等の追加工を施しても良
い。
は、フォージング加工により肉の移動によって凹部3及
び突堤2を形成するので、金属板に与えるストレスが小
さいことから、パッケージとして要求される平坦度が容
易に得られる。また、絞り加工、或いは、折り曲げ加工
において不可能であった、約1mm前後の板厚を有する
金属板の端縁にも、凹部の底面から約0.5mm以下の
高さの突提を容易に形成することができる。
おいて、ノックアウト28のテーパー面28aによっ
て、肉を強制的に方向転換させ、突提素体29の先端内
側まで肉を移動させているので、フォーミング工程#2
において突提素体29の先端面の内側まで平坦に形成で
きる。この結果、図3に示すように、突提2の有効接合
幅W1を最大限に大きくできる。従って、前述のよう
に、突提2に配線基板を載置し、配線基板の端子部にボ
ンディングワイヤを電気溶接する際に、端子部に加わる
溶接機の接触子9の圧力を突提2が受けるので、一定の
加圧力によって溶接することが可能となり、ばらつきに
よる問題を解消することができる。
第2の方法を示している。この第2の方法は、前述した
図4乃至図6に示した方法と基本的には同じであるが、
相違する点は、内ダイ24aと外ダイ24bとの間に設
けられた溝部24cに配設したノックアウト40の先端
面を平坦に形成したことである。
して載置した後、金属板22の反対面のほぼ全面をパン
チ25により押圧する。これにより、金属板22の中央
部の肉が矢印のように外方に向けて移動すると共に、外
ダイ24bの内壁によって溝部24a方向に向きを変え
て移動する。このとき、移動した肉の圧力によりノック
アウト40がバネ27の弾力に抗して基端がダイ基盤2
4dに当接するまで下降する。
ると共に、金属板22の中央部には図1に示した略四角
形の凹部3が形成される。また、凹部3の底面には、所
定の厚さを有する底板3aが形成される。
に金属板22の反対面のほぼ全面をパンチ25により押
圧し、金属板22の中央部の肉を溝部24a内に移動し
た場合には、図7において点線で示すように、突提素体
41の外方に向けて肉が移動するため、内方側の肉が欠
乏する現象が生ずる。この結果、ノックアウト40によ
って肉の移動を阻止したとしても、突提素体41の内方
側には多少の丸み42が形成される。しかしながら、こ
の状態では、突提2として必要な有効接合幅としては不
十分である。
突提素体41の先端をさらに加圧することにより、上記
丸み42をさらに小さくし、必要な有効接合幅W2を得
るようにしている。即ち、図8に示すように、内ダイ3
2aと外ダイ32bとの間に設けた溝部32cには、ガ
イドピン34を介してバネ35によって弾性付勢された
ノックアウト43が配設され、このノックアウト43に
よって突提素体41の先端を加圧する。これにより、突
堤2が形成されると共に内方側に形成された丸み42が
小さくなる。この結果、突提2のとして必要な大きさの
有効接合幅W2が形成される。
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、そ
の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であることは言
うまでもない。例えば、前述の例は、凹部に半導体集積
回路のチップを収納するようにしたが、ハイブリッド回
路等やその他電子部品を収納するようにしてもよい。ま
た、前述の例は、各辺の突堤を同一の幅にしたが、必要
に応じ、各辺の幅を異ならせてもよく、さらには、突堤
の辺の形状を円弧状や半円形に形成するなど、異形状に
形成してもよい。さらにまた、パッケージの形状を、四
角形の他、円形や多角形に形成してもよい。
品用パッケージによれば、突堤をフォージング加工によ
って形成するので、配線基板との有効接合幅を最大限に
大きくすることができる。従って、配線基板の端子部と
ボンディングワイヤとを溶接する場合に接触子を加圧し
ても、配線基板の撓むことがなく適正な溶接ができる。
また、本発明による電子部品用パッケージの形成方法に
よれば、フォージング加工を施すことにより、肉の移動
によって凹部及び突堤を形成するので、加工時のストレ
スが小さいことから、パッケージとして要求される平坦
度が容易に得られると共に、突提の有効接合幅を最大限
に大きくすることができる。
を示す分解斜視図である。
を示す断面図である。
を示す要部断面図である。
を示す工程図である。
示す断面図である。
ある。
びパンチを示す断面図である。
びパンチを示す断面図である。
要部断面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 周縁に突堤が設けられ、この突堤によっ
て囲まれた凹部内に集積回路等の電子部品を収納すると
共に上記突堤に配線基板を載置し、この配線基板の端子
と上記電子部品の端子をボンディングワイヤ等によって
接続するパッケージであって、上記突堤はプレスによる
フォージング加工によって金属板から凹部を形成したと
きの肉を周囲に移動することにより形成され、かつ突堤
の上面をほぼ平坦に形成したことを特徴とする電子部品
用パッケージ。 - 【請求項2】 周縁に設けた突堤の幅を凹部の底板の板
厚に対して1〜3倍とし、上記突堤の上記凹部からの高
さを上記凹部の底板の板厚に対して0.2〜3倍とした
請求項1記載の電子部品用パッケージ。 - 【請求項3】 金属板をほぼパッケージの形状に打ち抜
き形成し、上記金属板は少なくともフォージング工程及
びフォーミング工程によって形成し、上記フォージング
工程は、上記金属板の端縁近傍に対応させて溝部を設け
たダイと、この溝部内に配設し先端面を上記金属板の中
央方向に傾斜したテーパー面を形成したノックアウト
と、上記金属板の反対面のほぼ全面を押圧するパンチか
らなり、上記ダイに上記金属板を載置すると共に、上記
金属板の反対面のほぼ全面をパンチにより押圧すること
により、上記金属板中央部に凹部を形成すると共に、こ
の凹部の肉を上記溝部に移動させ、この移動した肉を上
記ノックアウトのテーパー面によって更に上記金属板の
中央方向に移動して突堤素体を形成した後、この突堤素
体のテーパー状に形成された先端面を平坦に押圧して所
定高の突堤を形成することを特徴とする電子部品用パッ
ケージの形成方法。 - 【請求項4】 フォージング工程を行うダイは、ほぼパ
ッケージの形状に打ち抜き形成した金属板の全周囲近傍
に対応させた環状の溝部が設けられ、この環状の溝部に
先端をテーパー面に形成したノックアウトを配設し、上
記金属板の外周に環状の突堤素体を突出形成すると共
に、この突堤素体の肉を上記ノックアウトの先端に形成
したテーパー面により上記金属板の中央方向に移動する
請求項3に記載の電子部品用パッケージの形成方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2000034212A JP3586162B2 (ja) | 2000-02-10 | 2000-02-10 | 電子部品用パッケージの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2001223303A true JP2001223303A (ja) | 2001-08-17 |
JP3586162B2 JP3586162B2 (ja) | 2004-11-10 |
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