JP2003258141A - 電子部品及びその製造方法 - Google Patents
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- H01L2924/301—Electrical effects
- H01L2924/3025—Electromagnetic shielding
Abstract
性能向上、具体的には、高出力動作時の信頼性向上、高
周波動作時の特性向上、気密性、耐湿性の向上、接合強
度の向上等を図る。 【解決手段】放熱板20に樹脂周壁40の下端を接合
し、樹脂周壁40を貫通するようにしてリード30を固
定した。さらに内部搭載素子1のボンディング後、蓋5
0を被せて封止した。放熱板20の側部には樹脂周壁4
0の下端が埋設される凹部を形成し、さらにその凹部内
に凸部を設けた。リード30には、パッケージ外部及び
樹脂周壁内部に孔部31、32を設けた。メッキはチッ
プ1の搭載面は銀メッキ仕上げとし、パッケージ外装及
びリード30は金メッキとした。蓋50には樹脂周壁4
0に勘合する形状を付与し、さらに上下面対称な形状と
した。
Description
ものであり、特に、内部搭載素子を放熱板に接合し、樹
脂にて封止されてなる電子部品(放熱板を備えた樹脂封
止パッケージ(プラスチックパッケージ))に関する。
発熱量が多いため、放熱性を高める目的で銅などからな
る放熱板を使用する。内部搭載素子を放熱板に接合し、
樹脂にて封止されてなる電子部品、すなわち、放熱板を
備えた樹脂封止パッケージ(プラスチックパッケージ)
は、例えば図18に示すような構造を有する。図18は
従来の一例の放熱板を備えた樹脂封止パッケージの部的
に切り開いて描いた斜視図である。
えた樹脂封止パッケージであり、内部搭載素子1と、放
熱板2と、リード3と、封止樹脂5とを備えて構成され
る。放熱板2は、銅などからなる金属板に銀等のメッキ
を施したものである。リード3は専らリードフレームに
よって形成されるものである。封止樹脂5はエポキシ樹
脂等の熱硬化性樹脂である。内部搭載素子1は大電力用
トランジスタであるとする。電子部品10は、概ね次の
ようにして作製される。内部搭載素子1を放熱板2に搭
載、接合するとともにその接合面側に設けられた内部搭
載素子1の電極(図示せず)と放熱板2とを電気的に接
続する。また、内部搭載素子1の上面に設けられた電極
6と、リード3のインナーリード部3aとをボンディン
グワイヤ7により接続する。その後、これらを金型に収
め、放熱板2の内部搭載素子1が搭載された領域及びそ
の周辺を金型のキャビティ(空洞)内に収め、そこに封
止樹脂5を充填してモールド成型する。したがって、電
子部品10は、そのパッケージ内部には封止樹脂5が充
填されており、内部搭載素子1、ボンディングワイヤ7
及びインナーリード部3aが封止樹脂5と密着して封止
樹脂5により被覆される構造を有する。リード3のアウ
ターリード部3bはパッケージ外部に突出し外部端子を
形成する。なお、放熱板2には、電子部品の実装時にア
ルミシャーシ等に電子部品10を固定するためのネジ孔
4が設けられる場合がある。
図19を参照して説明する。図19は従来の一例の放熱
板を備えたセラミックパッケージの部分的に切り開いて
描いた斜視図である。
えたセラミックパッケージであり、内部搭載素子1と、
放熱板2と、リード3と、セラミック枠8と、セラミッ
クキャップ9とを備える。図19に示すように、放熱板
2の一主面上の中央にセラミック枠8がろう付けされ
る。セラミック枠8の上端には、相対する辺に2つのリ
ード3がろう付けされる。リード3の一端(インナーリ
ード部3a)がセラミック枠8の内側に他端(アウター
リード部3b)がセラミック枠8の外側に突出するよう
にリード3はセラミック枠8にろう付けされる。セラミ
ック枠8に包囲される放熱板2の領域上に内部搭載素子
1が搭載、接合されるとともに、その接合面側に設けら
れた内部搭載素子1の電極(図示せず)と放熱板2とが
電気的に接続される。内部搭載素子1の上面の電極6
と、リード3のインナーリード部3aとがボンディング
ワイヤ7により接続される。セラミック枠8の上端に
は、セラミックキャップ9が固着され、内部搭載素子
1、ボンディングワイヤ7及びインナーリード3aが気
密封止される。すなわち、放熱板2、セラミック枠8及
びセラミックキャップ9により形成された中空構造の内
部に内部搭載素子1、ボンディングワイヤ7及びインナ
ーリード3aは気密封止される。
を備えた樹脂封止パッケージにおいては次のような問題
があった。
ナログアンプ等に使用されるパワーMOSFET等の発
熱量の多い半導体素子に使用される。半導体素子の高出
力動作時の発熱によってチップ表面の温度が上昇し、チ
ップ表面に密着している封止樹脂が変質したり、剥離し
たりする場合がある。その場合、電子部品の特性が変化
し信頼性低下の問題が生じる。また、封止樹脂が内部搭
載素子表面及びボンディングワイヤが封止樹脂で覆われ
ているため、封止樹脂を誘電層とした寄生容量が発生す
る。この寄生容量の干渉によって、例えば1GHz以上
の高周波帯における特性が低下することがあった。した
がって、マイクロ波用途では、高周波特性悪化の問題が
生じる。
以上のような問題点はないが、以下に述べるように、樹
脂封止パッケージ固有の利益を受けることができない。
沿革的には、大電力用トランジスタには信頼性の面から
メタルパッケージ、セラミックパッケージが使用されて
きが、大電力用トランジスタに対して信頼性の十分なパ
ッケージを、低コストで生産性の高いモールド樹脂によ
る樹脂封止パッケージ(プラスチックパッケージ)によ
って実現することが望まれる。確かに、セラミックパッ
ケージによれば、樹脂封止パッケージに比較して高信頼
性、高性能を実現できる。しかし、セラミックパッケー
ジは樹脂封止パッケージに比較して材料を含む製造コス
トが高い。セラミック材料は樹脂材料に比較して熱膨張
係数の調整又は選択の幅が狭い。そのため、電子部品を
構成する他の部材(金属、半導体等)の材料選択の余地
を狭める、すなわち、熱膨張係数の整合による信頼性向
上を図りがたい。また、セラミック材料に熱膨張係数が
整合した材料は、タングステン銅、モリブデン銅など高
価な材料が該当する傾向にあり、材料選択の幅が狭い
分、安価な材料を選択できない。その点でも材料費がか
さむ。樹脂封止パッケージが現在の主流となる中、セラ
ミックパッケージ技術及びその設備をもつメーカが、樹
脂モールド技術及びその設備をもつメーカに比較して少
なく、専門化されている。したがって、従来、セラミッ
クパッケージとされていた電子部品について樹脂封止パ
ッケージで代替えできれば、大規模に低コスト化が期待
できる。大電力用トランジスタ等の樹脂封止パッケージ
が苦手としていた用途にも樹脂封止パッケージの適用の
幅を広げ、低コストで生産性の高い樹脂モールドパッケ
ージ技術により、大電力用トランジスタ等の信頼性の求
められる電子部品を安価に提供することが望まれる。
みてなされたものであって、放熱板を備えた樹脂封止パ
ッケージの信頼性、性能向上を図ることを課題とする。
また、それにより大電力用トランジスタに樹脂封止パッ
ケージを適用し、安価に提供することを課題とする。具
体的には、高出力動作時の信頼性を向上することを課題
とする。また、高周波動作時の特性を向上することを課
題とする。さらに、樹脂部材と放熱板との密着性を向上
することを課題とする。また、樹脂部材とリードとの密
着性を向上することを課題とする。また、気密性、耐湿
性の向上、特に、リード−樹脂界面からの水分、フラッ
クス、溶融半田、腐食性ガス等の侵入を防止することを
課題とする。さらに、リードフレームの切断時や電子部
品の実装時にアウターリードから樹脂パッケージ本体へ
伝搬する応力を緩和し、リードと樹脂部材との接合力を
維持することを課題とする。さらに、外装メッキによっ
て電子部品の外装の耐食性を維持しつつメッキに要する
コストを低減することを課題とする。また、パッケージ
ング時の組立の容易化、組立精度の向上を図ることを課
題とする。また、樹脂部材の温度変化による反りを低減
することを課題とする。
願第1の発明の電子部品は、放熱板と、前記放熱板上に
接合する内部搭載素子と、前記放熱板に下端を接合し前
記内部搭載素子を包囲する樹脂周壁と、前記樹脂周壁を
貫通して前記樹脂周壁に保持され、前記内部搭載素子と
外部との電気的導通をとる導電部材と、前記樹脂周壁の
上端に接合する蓋とを備え、前記放熱板、樹脂周壁及び
蓋によって閉鎖された空間に前記内部搭載素子が封止さ
れることを特徴とする。
よれば、内部搭載素子を樹脂部材と非接触で(隔絶し
て)、中空構造の中に封止することができる。そのた
め、半導体素子の高出力動作時の発熱によってチップ表
面の温度が上昇しても、樹脂部材に変質等を来すことな
く電子部品の特性を維持できるので、高出力動作時の信
頼性が向上するという利点がある。また、内部搭載素子
と、前記導電部材(リード)との接続にボンディングワ
イヤを使用した場合にも、そのボンディングワイヤを樹
脂部材と非接触で(隔絶して)、中空構造の中に封止す
ることができる。そのため、樹脂を誘電層とした寄生容
量が発生することがなく、高周波特性が向上するという
利点がある。
記樹脂周壁の上端に接合する樹脂蓋とすることができ、
前記放熱板、樹脂周壁及び樹脂蓋によって閉鎖された空
間に前記内部搭載素子が封止されてなるようにすること
ができる。その様に蓋を前記樹脂周壁の上端に接合する
樹脂蓋とすることによって樹脂周壁と樹脂蓋の材料の共
通化を図ることが可能となり、コスト低減に有効であ
る。さらに前記放熱板に設けられる凸部又は凹部に前記
樹脂周壁が嵌合してなる様にすれば放熱板と樹脂との接
着面積が拡大し、放熱板と樹脂周壁との密着性、ひいて
は、パッケージの気密性が向上するという利点がある。
また前記放熱板の相対する側部に凹部が設けられ、その
凹部の内面に凸部が突設され、前記樹脂周壁の下端部が
前記凹部に埋設されてなるようにすることができる。
おいては、前記導電部材に孔部が前記樹脂周壁の外側位
置に設けられてなる様にするのが良い。この場合、導電
部材の樹脂周壁の外側位置に孔部が設けられているの
で、かかる孔部の設けられた部位の前記導電部材の剛性
が低下し、リードフレームの切断時や電子部品の実装時
にアウターリードから樹脂パッケージ本体へ伝搬する応
力を緩和することができる。その結果、導電部材と樹脂
部材との接合力を維持するという利点がある。樹脂と導
電部材との接合界面へ、さらにはその接合界面を通って
パッケージ内部へフラックスや溶融半田が侵入する場合
がある。本願発明の電子部品によれば、導電部材の樹脂
周壁の外側位置に設けられる孔部によって、パッケージ
外部の導電部材上を伝わってくるフラックスや溶融半田
のパッケージ外面(樹脂周壁外面)への流れの全部又は
一部を堰き止めることができる。すなわち、上記孔部が
無い場合に比較して、パッケージ外部の導電部材上を流
動するフラックスや溶融半田が導電部材と樹脂周壁との
接合部分へ到達することを低減することができるという
利点があり、その結果、樹脂と導電部材との接合界面
へ、さらにはその接合界面を通ってパッケージ内部へフ
ラックスや溶融半田が侵入することを低減するという利
点がある。
おいては、前記導電部材の前記樹脂周壁の外側位置に第
一の孔部が設けられ、前記導電部材の前記樹脂周壁を貫
通する範囲に第二の孔部又は切欠部が設けられてなる様
にすることができる。それにより第一の孔部によって上
述と同様の利点があるとともに、樹脂周壁を構成する樹
脂の一部が導電部材に設けられた第二の孔部又は切欠部
に充填されて硬化するので、そのアンカー効果により導
電部材の抜けが防止され、樹脂周壁と導電部材との密着
強度、接合強度が向上するという利点がある。係る本願
発明の電子部品によれば、上記第二の孔部又は切欠部が
無い場合に比較して、樹脂と導電部材との接合界面が減
少し、パッケージ外部から内部への水分、フラックス、
溶融半田、腐食性ガス等の侵入経路を狭め、又は長くす
ることができるため、樹脂と導電部材との接合界面へ、
さらにはその接合界面を通ってパッケージ内部へ水分、
フラックス、溶融半田、腐食性ガス等が侵入することを
低減することができるという利点がある。
おいては、前記導電部材上を前記樹脂周壁の外側から前
記樹脂周壁方向に見て、前記第一の孔部が、前記第二の
孔部又は切欠部の間隔領域に重なるように配設されてな
る様にするのが好ましい。係る電子部品によれば、パッ
ケージ外部から内部へのフラックスや溶融半田の侵入経
路をより狭め、又はより長くすることができる。パッケ
ージ外部の導電部材上を伝わってくるフラックスや溶融
半田の液体のパッケージ外面(樹脂周壁外面)への流れ
は第一の孔部によって堰き止めることができ、フラック
スや溶融半田の一部が第一の孔部の間隔領域へ流動しパ
ッケージ外面(樹脂周壁外面)へ到達しても、そのフラ
ックスや溶融半田がさらに樹脂と導電部材との接合界面
へ、さらにはその接合界面を通ってパッケージ内部へ侵
入することは、第二の孔部又は切欠部によってを阻止す
ることができるという利点がある。
おいては、前記蓋に、前記樹脂周壁の内周縁に嵌合する
段差部が設けることが有効である。係る本願の電子部品
によれば、容易に精度良く樹脂蓋を樹脂周壁に被せるこ
とができるという利点がある。
おいて、前記蓋を上下面対称の形状を有する様にするの
が有効である。係る本願発明の電子部品によれば、蓋の
下面(パッケージ内側の面)に設けられた樹脂周壁の内
周縁に嵌合する段差部と面対称な段差部が蓋の上面(パ
ッケージ外側の面)に設けられる。そのため、蓋の面方
向に垂直な断面は均等な形状を有し、温度変化による蓋
の反りが低減されるという利点がある。
おいて、前記樹脂周壁に包囲される前記放熱板の表面上
が銀メッキにより表面仕上げされ、前記放熱板の他の表
面であって前記樹脂周壁が接合する部分を除く前記放熱
板の表面上、並びに、前記導電部材のインナーリード部
及びアウターリード部が金メッキにより表面仕上げされ
てなるようにすれば、外装に施される金メッキにより、
水分等から下地金属や下地メッキが保護され、半導装置
の外装の耐食性が向上するという利点がある。また、樹
脂周壁に包囲される前記放熱板の表面上に金メッキによ
らず銀メッキにより表面仕上げされるので、メッキに要
するコストを低減することができるという利点がある。
さらに、導電部材のインナーリード部及びアウターリー
ド部が金メッキにより表面仕上げされるので、耐マイグ
レーション特性が向上するという利点がある。全体とし
て、コストを低減しつつ信頼性を向上することができ
る。
おいて、リードフレームにより前記導電部材を構成し、
前記リードフレームとは別の金属板によって前記放熱板
が構成され、前記リードフレーム上に本発明の電子部品
が複数個組み立てられてなる様にすれば、リードフレー
ムとは別の金属板によって前記放熱板が構成されるの
で、リードフレームを構成する金属シートとは異なる厚
みの金属板によって放熱板を構成することができる。し
たがって、リードフレームを構成する金属シートより厚
い金属板によって放熱板を構成し、放熱性を高めること
ができるという利点がある。さらに、複数個の電子部品
が同一リードフレーム上に組み立てられるので、製造工
程における搬送が容易にできるという利点がある。
製造に当たり、リードフレームにより前記導電部材を形
成し、前記リードフレーム及び前記放熱板を前記樹脂周
壁に相当するキャビティを備えた金型内に配置し、前記
放熱板の前記樹脂周壁の内側となる範囲を前記金型の上
型と下型によりクランプし、前記樹脂周壁をモールド成
型する様にすれば、放熱板の樹脂周壁の内側となる範囲
を金型の上型と下型によりクランプするので、放熱板を
クランプ力で平坦化することができるという利点があ
る。樹脂周壁の外側となる範囲に放熱板の端部がはみ出
している場合には、かかる端部をも金型の上型と下型に
よりクランプする。しかし、本発明の電子部品の製造方
法によれば、樹脂周壁の外側となる範囲に放熱板の端部
がはみ出していない場合にも、放熱板を金型内で保持す
ることができるので、金型内での放熱板の浮き上がり等
の挙動を抑えることができ、放熱板をクランプ力で平坦
化することができるという利点がある。
製造に当たり、リードフレームにより前記導電部材を形
成し、前記リードフレームとは別の金属板によって前記
放熱板を形成し、前記リードフレーム及び前記金属板を
前記樹脂周壁に相当するキャビティを備えた金型内に配
置し、前記樹脂周壁をモールド成型し、型開きし、その
後に、前記放熱板及び前記導電部材にメッキするメッキ
工程を備える様にし、前記メッキ工程が、前記放熱板に
銀メッキを電気メッキする工程と、前記導電部材に金メ
ッキを電気メッキする工程と、前記放熱板の前記樹脂周
壁の外側となる範囲に金メッキを電気メッキする工程と
からなる様にすることによって、使用されるリードフレ
ームとは別の金属板によって放熱板を形成するため、リ
ードと放熱板とを電気的に隔絶した状態に構成すること
ができ、メッキ工程において、リードフレームと放熱板
とを特にマスクを使用することなく別々に電気メッキす
ることができるという利点がある。
明の電子部品は、放熱板と、前記放熱板上に接合する内
部搭載素子と、前記放熱板に下端を接合し前記内部搭載
素子を包囲する樹脂周壁と、前記樹脂周壁を貫通して前
記樹脂周壁に保持され、前記内部搭載素子と外部との電
気的導通をとる導電部材と、前記樹脂周壁の上端に接合
する蓋とを備え、前記放熱板、樹脂周壁及び蓋によって
閉鎖された空間に前記内部搭載素子が封止され、前記蓋
及び/又は前記樹脂周壁の全体又は一部に導電性部分を
有することを特徴とする。
樹脂に金属板を埋め込んだもの、または樹脂やセラミッ
クなどの絶縁体に導電性の層を形成したもので構成す
る。また周壁は、リードと接触しないように導電部材を
埋設したり、外壁または内壁に導電性の層を形成したも
ので構成する。なお、この周壁の導電性部分を介して放
熱板と蓋の導電部分とを電気的に接続することによって
より大きな効果が得られる。
ば、前記蓋及び/又は前記樹脂周壁の全体又は一部に導
電性部分を有するので、内部搭載素子の電磁界シールド
性を向上させることができ、電子部品の動作が安定し、
高周波特性が向上する。すなわちマイクロ波帯、特に1
GHz以上で使用する電子部品においては、より高周波に
なるほどパッケージを通して内部搭載素子を通るべき信
号の一部が外部に漏れたり、逆に外部からの高周波ノイ
ズの影響を浮けたりし易くなる。この現象を防止するた
めの一つの方法として、中空構造の内部と外部とを導電
材で遮蔽する方法がある。このように遮蔽することによ
って高周波信号が、内部から外部または外部から内部に
直接的には伝わりにくくなるため、結果として、電子部
品の動作が安定し、高周波特性の向上を図ることができ
る。
子部品は、本出願第2の発明の電子部品において、前記
放熱板と前記蓋の導電性部分が周壁の導電性部分を介し
て電気的に導通していることを特徴とする。
ば前記蓋の導電性部分が周壁の導電性部分を介して前記
放熱板と電気的に導通して接地されるので、より有効に
高周波特性が改善される。すなわち、中空構造の内部と
外部とを遮蔽する導電性部分が完全に接地されていない
場合には、浮遊容量として他の特性に影響する場合が有
る。したがって中空構造の内部と外部とを遮蔽する導電
性部分が完全に接地されることによって遮蔽効果をより
確実なものとすることができる。
子部品は、本出願第2の発明又は本出願第3の発明の電
子部品において前記樹脂周壁を貫通する導電部材、すな
わち機能性導電部材と接触しない形状の導電部材を前記
樹脂周壁の内部に埋設するように前記樹脂周壁の導電性
部分が形成されてなることを特徴とする。
ば、前記樹脂周壁を貫通して配置されて電子部品の機能
に直接関与する機能性導電部材と接触しない形状に前記
樹脂周壁の導電性部分が形成されてなるので係る導電性
部分と前記機能性導電部材との干渉を回避することがで
きる。
子部品は、本出願第2の発明又は本出願第3の発明の電
子部品において、前記樹脂周壁に設けられる導電性部分
は前記樹脂周壁を貫通する導電部材と絶縁領域を介して
前記樹脂周壁の内部に埋設するように形成されてなるこ
とを特徴とする。
ば、前記樹脂周壁を貫通して配置されて電子部品の機能
に直接関与する機能性導電部材との間に絶縁領域を介し
て前記樹脂周壁の導電性部分が形成されてなるので係る
導電性部分と前記機能性導電部材との干渉を容易に回避
することができる。
子部品は、本出願第4の発明又は本出願第5の発明の電
子部品において、前記樹脂周壁の内部に埋設するように
形成されてなる導電部分が、金属板又は導電性樹脂であ
ることを特徴とする。
て金属板又は導電性樹脂の埋設は樹脂周壁をモールドす
る際にそれと同時に金属板及び/又は導電性樹脂を添加
することによって行われる。係る金属板としてはCu,Au
等が有効に適用される。またここに言う導電性樹脂とし
ては、カーボンまたは金属片を混ぜ合わせた熱硬化性樹
脂がある。
子部品は、本出願第2の発明又は本出願第3の発明の電
子部品において、前記樹脂周壁の導電性部分が、前記樹
脂周壁を貫通する導電部材と接触しない形状で前記樹脂
周壁の外側壁又は内側壁に導電材からなる導電層を形成
してなることを特徴とする。
ば、前記樹脂周壁を貫通して配置されて電子部品の機能
に直接関与する機能性導電部材と接触しない形状に前記
樹脂周壁の外側壁又は内側壁に前記樹脂周壁の導電性部
分が形成されてなるので係る導電性部分と前記機能性導
電部材との干渉を回避することができる。また以上にお
いて、前記導電層は前記樹脂周壁形成後に、前記導電層
形成不要部分をマスクすることにより形成されるので、
形状変更や複雑な形状の形成が容易となる。
子部品は、本出願第2の発明又は本出願第3の発明の電
子部品において前記樹脂周壁の導電性部分が、前記樹脂
周壁を貫通する導電部材と絶縁領域を介して前記樹脂周
壁の外側壁又は内側壁に形成した導電材からなる導電層
であることを特徴とする。
ば、前記樹脂周壁を貫通して配置されて電子部品の機能
に直接関与する機能性導電部材との間に絶縁領域を介し
て前記樹脂周壁の導電性部分が前記樹脂周壁の外側壁又
は内側壁に形成されてなるので係る導電性部分と前記機
能性導電部材との干渉を容易に回避することができる。
子部品は、本出願第7の発明又は本出願第8の発明の電
子部品において前記導電層及び前記樹脂周壁本体の少な
くともいずれか一方が、該導電層と前記樹脂周壁本体と
の熱膨張差を緩和するための熱膨張差緩和構造を備える
ことを特徴とする。
ば、電子部品の製造過程において不可避的に加えられる
熱サイクル下においても、前記導電層と前記樹脂周壁本
体との熱膨張差に起因して生じる反り、歪等が熱膨張差
緩和構造によって有効に防止される。
電子部品は、本出願第9の発明の電子部品において、前
記熱膨張差緩和構造が前記樹脂周壁本体及び/又は前記
導電層に厚さが所定以上異なる部分を形成してなること
を特徴とする。
れば、前記熱膨張差緩和構造が厚さが所定以上異なる部
分を形成して簡易に得られ、厚さの差異に起因する熱膨
張差によって前記導電層と前記樹脂周壁本体との熱膨張
差に起因して生じる反り、歪等が相殺され、打ち消され
て好便に防止される。
電子部品は、本出願第2の発明又は本出願第3の発明の
電子部品において前記蓋が金属板または導電性樹脂で形
成されてなることを特徴とする。
いて金属板としてはCu,Au等が有効に適用される。また
ここに言う導電性樹脂としては、カーボンまたは金属片
を混ぜ合わせた熱硬化性樹脂がある。
電子部品は、本出願第2の発明又は本出願第3の発明の
電子部品において前記蓋が絶縁体によって形成され、前
記導電性部分が前記絶縁体の内部に導電部材を埋設して
形成される導電層であることを特徴とする。
ける絶縁体としては、セラミック、樹脂等があり、係る
セラミック若しくは樹脂の蓋が製造される際にこれと併
せて、前記導電部材の埋設または表面に層形成が行われ
る。
電子部品は、本出願第12の発明の電子部品において、
前記蓋が絶縁性樹脂によって形成されてなることを特徴
とする。
れば、例えば前記樹脂周壁と同一の材料を用いて蓋を形
成することができ、適用材料の共通化による低コスト化
を図ることができる。
電子部品は、本出願第12の発明又は本出願第13の発
明の電子部品において、前記蓋の内部に埋設するように
形成される導電部材が、金属板又は導電性樹脂であるこ
とを特徴とする。
いて金属板又は導電性樹脂の埋設は絶縁体例えば樹脂蓋
をモールドする際にそれと同時に金属板及び/又は導電
性樹脂を添加することによって行われる。係る金属板と
してはCu,Au等が有効に適用される。またここに言う導
電性樹脂としては、カーボンまたは金属片を混ぜ合わせ
た熱硬化性樹脂がある。
電子部品は、本出願第12の発明の電子部品において前
記導電層及び前記蓋本体の少なくともいずれか一方が、
該導電層と前記蓋本体との熱膨張差を緩和するための熱
膨張差緩和構造を備えることを特徴とする。
れば、電子部品の製造過程において不可避的に加えられ
る熱サイクル下においても、前記導電層と前記樹脂蓋本
体との熱膨張差に起因して生じる反り、歪等が熱膨張差
緩和構造によって有効に防止される。
電子部品は、本出願第15の発明の電子部品において前
記熱膨張差緩和構造が前記蓋本体及び/又は前記導電層
に厚さが所定以上異なる部分を形成してなることを特徴
とする。
れば、前記熱膨張差緩和構造が厚さが所定以上異なる部
分を形成して簡易に得られ、厚さの差異に起因する熱膨
張差によって前記導電層と前記樹脂蓋本体との熱膨張差
に起因して生じる反り、歪等が相殺され、打ち消されて
好便に防止される。
電子部品は、本出願第9の発明又は本出願第15の発明
の電子部品において前記熱膨張差緩和構造が前記導電層
に欠落部を形成してなることを特徴とする。
れば、前記熱膨張差緩和構造が前記導電層に欠落部を形
成して簡易に得られ、前記導電層と前記樹脂周壁若しく
は前記樹脂蓋本体との熱膨張差に起因して生じる反り、
歪等は前記導電層に形成された欠落部によって吸収され
て打ち消されて好便に防止される。
部品につき図面を参照して説明する。以下は本発明の例
示される実施形態であって本発明を限定するものではな
い。
につき、図1〜図6を参照して説明する。図1は本発明
の第一の実施の形態の電子部品12の部分的に切り開い
て描いた斜視図である。
2は、放熱板を備えた樹脂封止パッケージであり、内部
搭載素子1と、放熱板20と、リード30と、樹脂周壁
40と、蓋50とを備えて構成される。樹脂周壁40は
エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂からなる。また蓋50は
その材質は特には限定されない。しかし、蓋50を樹脂
周壁40と同一の材料を用いて形成することができ、そ
の場合適用材料の共通化による低コスト化を図ることが
できる。またその他に蓋50はセラミックを適用して形
成することもできる。
メッキ、金メッキを施したものである。但し、樹脂周壁
40が接合する部分はメッキされず、素材(銅板)に樹
脂が直接接着する。放熱板20のパッケージ外装部分
(樹脂周壁40の外側)の表面は、下地の銅板に対して
ニッケルメッキ、銀メッキの順で積層し、最表面に金メ
ッキが被着して表面仕上げされている。放熱板20のパ
ッケージ内装部分(樹脂周壁40の内側)の表面は、下
地の銅板にニッケルメッキが被着し、そのニッケルメッ
キ上に銀メッキ(最表面)が被着して表面仕上げされて
いる。放熱板20のパッケージ外側となる両端部にはネ
ジ孔4が穿設される。ネジ孔4は電子部品12の実装時
にアルミシャーシ等のベース材に電子部品12をネジに
よって固定するためのものである。図2に放熱板20の
斜視図を示す。図2に示すように、放熱板20は、端部
21と、中央部22と、端部23と、凸部24とを有す
る。中央部22は板状の直方体形状を基本とする。図
上、左右方向を長さ、上下方向を幅、奥行き方向を厚み
として説明する。端部21、23は、中央部22の長さ
方向の両端に一体的に連続して形成されている。端部2
1,23の幅は、中央部22の幅より大きく、中央部2
2の側面22aから幅方向の両側に張り出し、段付面2
1a、23aを形成している。対向する段付面21aと
段付面23aと中央部22の側面22aとで、放熱板2
0の相対する側部に凹部が形成される。その凹部の内面
となる側面22aに凸部24が3つずつ計6つ突設され
ている。凸部24は幅方向に突出するが、その先端は端
部21及び23の幅方向の(幅方向に垂直な)端面より
突出することはなく、前記凹部内に収まっている。図3
に示すように、この凹部に樹脂周壁40の下端部が埋設
され、この凹部及び凸部24に樹脂周壁40が嵌合す
る。ここで、図3は本発明の第一の実施の形態の電子部
品12の底面側から見た斜視図であり、部分的に切り開
いて描いたものである。端部21、23のほぼ中央にネ
ジ孔4が厚み方向に向けて穿設されている。
なる薄板にニッケルメッキが被着し、そのニッケルメッ
キ上に金メッキ(最表面)が被着して表面仕上げされた
ものである。但し、樹脂周壁40に被覆される部分はメ
ッキされず、素材(銅板)に樹脂が直接接着する。リー
ド30には、樹脂周壁40の外側位置に第一の孔部31
が設けられている。図4にリードフレーム39の平面図
を示す。本実施形態においてはリード30はリードフレ
ーム39によって形成される。リードフレーム39は銅
からなる金属シートにリード30のパターンが連結され
たものである。図4に示すようにリード30には、第一
の孔部31と第二の孔部32と切欠部33が加工されて
いる。
(b)、正面図(c)を示す。図5(b)及び(c)か
らわかるように蓋50は、上下面対称の形状を有する。
ベース部51の上下両面に凸部52が形成されている。
上下両面の凸部52の周囲に、樹脂周壁40の内周縁に
嵌合する段差部53が形成されている。すなわち、凸部
52の外周と樹脂周壁40の内周は寸法、形状ともにほ
ぼ一致しており、互いに嵌り合う。ベース部51の外周
は樹脂周壁40の外周に対応する寸法、形状を有する。
は、電子部品12から蓋50を取り除いた状態の平面図
である。図6(b)は図6(a)におけるA−A線断面
図であり、蓋50を描いている。図6(c)は図6
(a)におけるB−B線断面図であり、蓋50を描いて
いる。
部搭載素子1が接合する。樹脂周壁40は、内部搭載素
子1を包囲し、その下端を放熱板20に接合する。リー
ド30は樹脂周壁40を貫通して樹脂周壁40に保持
(狭持)される。リード30の第二の孔部32及び切欠
部33は、リード30の樹脂周壁40を貫通する範囲に
設けられている。すなわち、第二の孔部32及び切欠部
33は樹脂周壁40内に埋没している。樹脂周壁40の
構成する樹脂の一部は第二の孔部32及び切欠部33内
に充填されて硬化している。リード30のアウターリー
ド部30bは、樹脂周壁40の外側に樹脂周壁40の外
壁面から突出している。リード30のインナーリード部
30aは、樹脂周壁40の内側で樹脂周壁40の内壁面
及び放熱板20と平行な方向に拡張し、アウターリード
部30bよりも幅広に形成されボンディング領域を確保
している。インナーリード部30aは樹脂周壁40の一
部として形成された台座部41に搭載される態様で支持
される。これによりインナーリード部30aの支持強度
が向上する。インナーリード部30aと内部搭載素子1
の電極6とはボンディングワイヤ7によって連結され、
電気的接続が成されている。
る。蓋50の凸部が樹脂周壁40内に落ち込み、樹脂周
壁40と蓋50は嵌り合う。樹脂周壁40と蓋50とは
樹脂系接着剤によって接合される。全体として、放熱板
20、樹脂周壁40及び蓋50によって閉鎖された空間
(パッケージ内)に内部搭載素子1、ボンディングワイ
ヤ7及びインナーリード部30aが封止される。図6
(b)(c)に示すように、内部搭載素子1及びボンデ
ィングワイヤ7は樹脂とは接触せずに、放熱板20、樹
脂周壁40及び蓋50により形成された中空構造の内部
に設置される。
法につき説明する。電子部品12は、次のようにして製
造される。まず、図7を参照する。図7(a)は図6
(a)におけるA−A線断面に相当するモールド成型金
型の断面図である。図7(b)は図6(b)におけるB
−B線断面に相当するモールド成型金型の断面図であ
る。
らなるモールド成型金型を使用する。上型61と下型6
2とで、樹脂周壁40に相当するキャビティ63を形成
する。図7に示すように、下型62の所定位置に放熱板
20及びリードフレーム39を搭載する。その後、上型
61を重ね合わせ型閉めする。この時、放熱板20及び
リードフレームは上型61と下型62とでクランプされ
る。放熱板20は樹脂周壁形成位置の外側のみならず、
内側もクランプされる。これにより放熱板20の平坦化
が図られる。型閉め後、溶融した樹脂を射出しキャビテ
ィ63内に充填する。この時、リード30の第二の孔部
32及び図示しない切欠部33にも樹脂が充填される。
その後、樹脂を硬化させ、型開きし、成型物を取り出
す。すると図8に示すような、リードフレーム39、放
熱板20及び樹脂周壁40からなる構造物が取り出され
る。
図9はメッキが積層されていく様子を示したメッキ工程
フロー図である。まず、図9(a)にハッチを掛けて示
すようにリード30を含むリードフレーム39及び放熱
板20の露出した面にニッケルメッキを施す。次に、図
9(b)にハッチを掛けて示すように電気メッキ法によ
って放熱板20のニッケルメッキ上に銀メッキを施す。
具体的には、銀イオンを含む溶液中に放熱板20を浸漬
し、放熱板20を陰極として放熱板20のニッケルメッ
キ表面に銀皮膜を電解析出させる。次に、図9(c)に
ハッチを掛けて示すように電気メッキ法によってリード
30を含むリードフレーム39のニッケルメッキ上に金
メッキを施す。具体的には、金イオンを含む溶液中にリ
ード30を浸漬し、リード30を陰極としてリード30
のニッケルメッキ表面に金皮膜を電解析出させる。次
に、図9(d)にハッチを掛けて示すように電気メッキ
法によって放熱板20の樹脂周壁40の外側となる範囲
(パッケージ外装となる範囲)に金メッキを施す。した
がって、銀メッキ上に金メッキが施される。具体的に
は、樹脂周壁40の内側(パッケージ内となる範囲)に
フォトレジスト等でマスクを掛け、金イオンを含む溶液
中に放熱板20を浸漬し、放熱板20を陰極として放熱
板20の銀メッキ表面に金皮膜を電解析出させる。
る。具体的には、内部搭載素子1を樹脂周壁40に包囲
される放熱板20の銀メッキ仕上げされた表面上に導電
性のダイボンド材を介して搭載、接合するとともにその
接合面側に設けられた内部搭載素子1の電極(図示せ
ず)と放熱板20とを電気的に接続する。次に、内部搭
載素子1の上面に設けられた電極6と、リード30のイ
ンナーリード部30aとをボンディングワイヤ7により
接続する。その後、樹脂周壁40の上端に接着剤を塗布
し、蓋50を被せ、接合する。これによりリードフレー
ム39上に電子部品12が連続して複数個組み立てられ
てた状態となる。さらに、リードフレーム39を切断す
る。以上の工程により、図1に示すような電子部品12
が得られる。
リード部30bの端部に溶融半田やフラックスが付着す
る。それらの液体が樹脂周壁40の外壁面へ向かってリ
ード20上を流動する場合があっても、その流れの全部
又は一部は第一の穴部31によって堰き止められる。一
部の液体が樹脂周壁40の外壁面に到達する場合でも、
第二の孔部及び切欠部33が設けられていることによっ
て、樹脂周壁40とリード30との接合界面へ、さらに
はその接合界面を通ってパッケージ内部へフラックスや
溶融半田が侵入することは低減される。
0を参照して説明する。図10は本発明の第二の実施の
形態におけるリードフレームを示す平面図である。
の形態の電子部品12のリード30に代えて、リード7
0を使用するものである。リード70は、リード30と
比較して第一の孔部71が異なる。リード70上を樹脂
周壁40の外側から樹脂周壁40方向(図中の矢印C)
に見て、第一の孔部71が、一の第二の孔部72とそれ
に隣接する他の第二の孔部72との間隔領域及び第二の
孔部72と切欠部73と間隔領域に重なるように配設さ
れている。このような構造とすることにより、パッケー
ジ外部のリード70上を伝わってくるフラックス、溶融
半田等の液体の樹脂周壁40の外壁面への流れは第一の
孔部によって堰き止めることができ、フラックスや溶融
半田の一部が第一の孔部の間隔領域へ流動し樹脂周壁4
0の外壁面へ到達しても、そのフラックスや溶融半田が
さらに樹脂とリード70との接合界面へ、さらにはその
接合界面を通ってパッケージ内部へ侵入することは、第
二の孔部72又は切欠部73によって阻止することがで
きる。
を参照して説明する。図11に示すように本実施形態の
電子部品12は、放熱板を備えた樹脂封止パッケージで
あり、内部搭載素子1と、放熱板20と、リード30
と、樹脂周壁40と、樹脂蓋74とを備えて構成され
る。樹脂周壁40及び樹脂蓋74は共にエポキシ樹脂等
の熱硬化性樹脂からなる。
側面全体に蓋部導電層75が形成される。この蓋部導電
層75は金属板または導電性樹脂で形成することがで
き、金属板としてはCu,Au等が有効に適用される。導電
性樹脂としては、カーボンまたは金属片を混ぜ合わせた
熱硬化性樹脂が適用できる。なお本第三の実施の形態で
は図12に示されるように樹脂蓋74にはその内側面全
体に金属板または導電性樹脂の蓋部導電層75が取りつ
けられる。しかし図13に示されるように蓋部導電層を
樹脂蓋74の内部に導電部材を埋設して形成される導電
層76とすることもできる。その場合、樹脂蓋74がモ
ールドされる際にこれと併せて、前記導電部材の埋設が
行われ導電層75aが形成される。さらに図14に示さ
れるように蓋部導電層を樹脂蓋74の内側に導電部材を
埋設して形成される導電層77とすることもできる。な
お図示されるように、蓋部導電層75は接着剤76によ
って樹脂周壁40の上端面に固着される。
導電層75の少なくともいずれか一方に熱膨張差緩和構
造が設けられる。それによって電子部品12の製造過程
において不可避的に加えられる熱サイクル下において
も、樹脂蓋74及び前記蓋部導電層75間に熱膨張差に
起因して生じる反り、歪等が有効に防止される。この熱
膨張差緩和構造は例えば図15に示すように前記蓋部導
電層75に厚さが所定以上異なる部分75a及び部分7
5bを形成することによって構成することができる。そ
のように厚さが所定以上異なる部分75a及び部分75b
を形成することによって厚さの差異に起因して樹脂蓋7
4及び前記蓋部導電層75のそれぞれに内部的に生じる
熱膨張差と樹脂蓋74と前記蓋部導電層75との間の熱
膨張差に起因して生じる反り、歪等が相殺され、打ち消
されて樹脂蓋74の反りが好便に防止される。同様の機
能は前記熱膨張差緩和構造を蓋部導電層75に図示しな
い欠落部を形成することによっても達成できる。 第四の実施の形態 次に本発明の第四の実施の形態の電子部品につき図16
を参照して説明する。図16に示すように本第四の実施
の形態の電子部品12は、放熱板を備えた樹脂封止パッ
ケージであり、内部搭載素子1と、放熱板20と、リー
ド30と、樹脂周壁40と、樹脂蓋74とを備えて構成
される。樹脂周壁40及び樹脂蓋74は共にエポキシ樹
脂等の熱硬化性樹脂からなる。
側面全体に蓋部導電層75が形成され、さらに樹脂周壁
40の内側面には周壁部導電層79が形成される。この
周壁部導電層79は金属膜または導電性樹脂で形成する
ことができ、金属膜としてはCu,Au等が有効に適用され
る。導電性樹脂としては、カーボンまたは金属片を混ぜ
合わせた熱硬化性樹脂が適用できる。なお本第四の実施
の形態では樹脂周壁40には導電部材と接触しないよう
に金属膜または導電性樹脂の周壁部導電層79が取りつ
けられるが、周壁部導電層79を樹脂周壁40の内部に
導電部材を埋設して形成される導電層とすることもでき
る。その場合、樹脂周壁40がモールドされる際にこれ
と併せて、前記導電部材の埋設が行われる。樹脂周壁4
0の内部に導電部材を埋設して形成される導電層では、
導電部材を金属膜又は導電性樹脂とすることができる。
なお、図示されるように、蓋部導電層75は接着剤76
によって樹脂周壁40の上端面に固着される。この場
合、接着剤76に導電性樹脂を用い、なおかつ接着時に
蓋部導電層75と周壁部導電層79を接着剤76を介し
て導通をとることによって、結果として蓋部導電層75
が放熱板20と電気的に導通して接地されるので、より
確実な遮蔽効果が得られる。
周壁部導電層79の少なくともいずれか一方に熱膨張差
緩和構造が設けられる。それによって電子部品12の製
造過程において不可避的に加えられる熱サイクル下にお
いても、樹脂周壁40及び前記周壁部導電層79間に熱
膨張差に起因して生じる反り、歪等が有効に防止され
る。この熱膨張差緩和構造は樹脂周壁40及び前記周壁
部導電層79の少なくともいずれか一に厚さが所定以上
異なる部分を形成することによって構成することができ
る。そのように厚さが所定以上異なる部分を形成するこ
とによって厚さの差異に起因して樹脂周壁40及び前記
周壁部導電層79のそれぞれに内部的に生じる熱膨張差
と樹脂周壁40と前記周壁部導電層79との間の熱膨張
差に起因して生じる反り、歪等が相殺され、打ち消され
て樹脂周壁40の反りが好便に防止される。同様の機能
は前記熱膨張差緩和構造を図17に示されるように周壁
部導電層79に欠落部80を形成して構成することによ
っても達成できる。
から中空パッケージを構成し、さらに、上述のように放
熱板やリード、蓋の形状、メッキ方法等を工夫したこと
により、高出力動作時の信頼性向上、高周波動作時の特
性向上、樹脂周壁と放熱板との密着性の向上、樹脂周壁
とリードとの密着性の向上、耐湿性の向上、特に、リー
ド−樹脂界面からの水分、フラックス、溶融半田、腐食
性ガス等の侵入の防止、リードフレームの切断時や電子
部品の実装時にアウターリードから樹脂パッケージ本体
へ伝搬する応力の緩和、外装メッキによって電子部品の
外装の耐食性を維持しつつメッキに要するコストを低
減、パッケージング時の組立の容易化、組立精度の向
上、蓋の温度変化による反りの低減などの効果があり、
本発明により放熱板を備えた樹脂封止パッケージの信頼
性向上、性能向上が図られた。本発明により大電力用ト
ランジスタ等に樹脂封止パッケージを適用し、安価に提
供することができる。
部分的に切り開いて描いた斜視図である。
構成する放熱板20の斜視図である。
底面側から見た斜視図であり、部分的に切り開いて描い
たものである。
製造に用いられるリードフレーム39の平面図である。
する蓋50の平面図(a)、側面図(b)、正面図
(c)である。
子部品12の蓋50を取り除いた状態の平面図である。
図6(b)は図6(a)におけるA−A線断面図であ
り、蓋50を描いている。図6(c)は図6(a)にお
けるB−B線断面図であり、蓋50を描いている。
面に相当するモールド成型金型の断面図である。図7
(b)は図6(b)におけるB−B線断面に相当するモ
ールド成型金型の断面図である。
製造途中である型抜き後の斜視図である。
製造におけるメッキが積層されていく様子を示したメッ
キ工程フロー図である。
レームを示す平面図である。
断面図である。
部分断面図である。
他の部分断面図である。
別の部分断面図である。
また別の部分断面図である。
断面図である。
一部切り欠き斜視図である。
ージの部分的に切り開いて描いた斜視図である。
ケージの部分的に切り開いて描いた斜視図である。
Claims (17)
- 【請求項1】 放熱板と、前記放熱板上に接合する内部
搭載素子と、前記放熱板に下端を接合し前記内部搭載素
子を包囲する樹脂周壁と、前記樹脂周壁を貫通して前記
樹脂周壁に保持され、前記内部搭載素子と外部との電気
的導通をとる導電部材と、前記樹脂周壁の上端に接合す
る蓋とを備え、前記放熱板、樹脂周壁及び蓋によって閉
鎖された空間に前記内部搭載素子が封止されることを特
徴とする電子部品。 - 【請求項2】 放熱板と、前記放熱板上に接合する内部
搭載素子と、前記放熱板に下端を接合し前記内部搭載素
子を包囲する樹脂周壁と、前記樹脂周壁を貫通して前記
樹脂周壁に保持され、前記内部搭載素子と外部との電気
的導通をとる導電部材と、前記樹脂周壁の上端に接合す
る蓋とを備え、前記放熱板、樹脂周壁及び蓋によって閉
鎖された空間に前記内部搭載素子が封止され、前記蓋及
び/又は前記樹脂周壁の全体又は一部に導電性部分を有
することを特徴とする電子部品。 - 【請求項3】 前記放熱板と前記蓋の導電性部分が周壁
の導電性部分を介して電気的に導通していることを特徴
とする請求項2に記載の電子部品。 - 【請求項4】 前記樹脂周壁を貫通する導電部材と接触
しない形状の導電部材を前記樹脂周壁の内部に埋設する
ように前記樹脂周壁の導電性部分が形成されてなること
を特徴とする請求項2又は請求項3に記載の電子部品。 - 【請求項5】 前記樹脂周壁に設けられる導電性部分は
前記樹脂周壁を貫通する導電部材と絶縁領域を介して前
記樹脂周壁の内部に埋設するように形成されてなること
を特徴とする請求項2又は請求項3に記載の電子部品。 - 【請求項6】 前記樹脂周壁の内部に埋設するように形
成されてなる導電部分が、金属板又は導電性樹脂である
ことを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の電子部
品。 - 【請求項7】 前記樹脂周壁の導電性部分が、前記樹脂
周壁を貫通する導電部材と接触しない形状で前記樹脂周
壁の外側壁又は内側壁に導電材からなる導電層を形成し
てなることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の
電子部品。 - 【請求項8】 前記樹脂周壁の導電性部分が、前記樹脂
周壁を貫通する導電部材と絶縁領域を介して前記樹脂周
壁の外側壁又は内側壁に形成した導電材からなる導電層
であることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の
電子部品。 - 【請求項9】 前記導電層及び前記樹脂周壁本体の少な
くともいずれか一方が、該導電層と前記樹脂周壁本体と
の熱膨張差を緩和するための熱膨張差緩和構造を備える
ことを特徴とする請求項7又は請求項8に記載の電子部
品。 - 【請求項10】 前記熱膨張差緩和構造が前記樹脂周壁
本体及び/又は前記導電層に厚さが所定以上異なる部分
を形成してなることを特徴とする請求項9に記載の電子
部品。 - 【請求項11】 前記蓋が金属板または導電性樹脂で形
成されてなることを特徴とする請求項2又は請求項3に
記載の電子部品。 - 【請求項12】 前記蓋が絶縁体によって形成され、前
記導電性部分が前記絶縁体の内部に導電部材を埋設して
形成される導電層であることを特徴とする請求項2又は
請求項3に記載の電子部品。 - 【請求項13】 前記蓋が絶縁性樹脂によって形成され
てなることを特徴とする請求項12に記載の電子部品。 - 【請求項14】 前記蓋の内部に埋設するように形成さ
れる導電部材が、金属板又は導電性樹脂であることを特
徴とする請求項12又は請求項13に記載の電子部品。 - 【請求項15】 前記導電層及び前記蓋本体の少なくと
もいずれか一方が、該導電層と前記蓋本体との熱膨張差
を緩和するための熱膨張差緩和構造を備えることを特徴
とする請求項12に記載の電子部品。 - 【請求項16】 前記熱膨張差緩和構造が前記蓋本体及
び/又は前記導電層に厚さが所定以上異なる部分を形成
してなることを特徴とする請求項15に記載の電子部
品。 - 【請求項17】 前記熱膨張差緩和構造が前記導電層に
欠落部を形成してなることを特徴とする請求項9又は請
求項15に記載の電子部品。
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