JP2004505450A - プラスチックパッケージのベース、エアキャビティ型パッケージ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(技術分野)
本発明は半導体チップを内蔵するパッケージに係り、特にプラスチックパッケージのベース、半導体チップをパッケージのエアキャビティ内に内蔵するエアキャビティ型パッケージ及びその製造方法に関する。
【0002】
(背景技術)
半導体素子を含む電機電子素子用パッケージの区分は、その材質によってセラミックパッケージとプラスチックパッケージとに大別される。セラミックパッケージは、電機電子素子チップの活性表面にパッケージ材料の接触がないようにパッケージ内を空気で満たした空間を形成するエアキャビティ型であるが、プラスチックパッケージは通常のエアキャビティ型ではない。エアキャビティ型パッケージは電機電子素子チップの所望の機能及び特性がパッケージ材料との接触により深刻な障害を受ける物理的に脆弱な素子、電気的に敏感な高周波素子、表面弾性波フィルター素子、透明窓の構造が要求される光素子及び撮像素子等には必須的である。しかし、セラミックパッケージは比較的高価であり、パッケージング作業効率面で量産に適しないという短所がある。
【0003】
これに対して、最近のセラミックパッケージに代えて従来のプラスチックパッケージの生産性及び経済性を受け入れるプラスチック材質によるエアキャビティ型プラスチックパッケージが開発されている。これは過去に軍需用として開発された関連先端技術が民需用として商用化されつつ信頼性条件が緩和され、これに基づいたエアキャビティ型のプラスチックシーリング技術が安価でかつ量産の要求に相応するようにその開発がさらに加速化されている。
【0004】
セラミックパッケージは従来のプラスチックパッケージに比べてエアキャビティ型という根本的な差別要素以外にも低雑音及び高放熱設計が容易であるという機能的な面で差別化された長所を有する。これはセラミックパッケージだけの固有な長所であって、最近のエアキャビティ型プラスチックパッケージがさらに広範囲にセラミックパッケージに代えられない理由でもある。すなわち、最近までエアキャビティ型プラスチックパッケージ技術はセラミックパッケージのように優れた機能性の設計がほとんど不可能であるか、あるいは可能な場合にも本来の生産性及び経済性の長所が退色する問題点を有する。
【0005】
従来の一般のプラスチックパッケージは、リードフレームにチップを安着させた後、プラスチック胴体を成形するという点で後成形パッケージである。一方、エアキャビティ型プラスチックパッケージは、プラスチック胴体をリードフレームにあらかじめ成形した後、チップを安着させる先成形パッケージであって、チップを安着してワイヤーボンディングを行うようなパッケージング過程前にあらかじめプラスチックベースとカバーというパッケージの主な構成要素を準備しなければならない。そして、チップを収容したパッケージベースにカバーをエポキシ接着剤で付着して空気の出入が遮断されるエアキャビティを形成する。
【0006】
一方、エアキャビティプラスチックパッケージはプラスチック及び接着剤の種類によって大きく2種に開発された。熱可塑性樹脂でベースとカバーとを射出成形してBステージエポキシでシーリングするものと、熱硬化性樹脂でベースとカバーとをトランスファモールディングし、シーリング材としてAステージエポキシを使用したものである。現在は、後者の場合が生産性及び信頼性面で優秀性を示すと評価されている。
【0007】
一方、プラスチックエアキャビティ型パッケージを製造するための従来の1つのシーリング方法として、固相のBステージエポキシをカバーの接着部にコーティングしたそれぞれのカバーを高精度の機械装置でベースに整列し、一定の重さで固定した後、オーブンで長時間閉塞して硬化する方式がある。これはBステージエポキシが初期加熱温度の上昇によって非常にネバネバした形に液化されつつ長時間加熱した後、急に硬化する特性を用いたことであって、Bステージエポキシのネバネバした性質は閉塞空間で加熱される間にシーリングされるキャビティ内の膨脹空気がBステージエポキシを突き抜けてキャビティの外部に放出されてもシーリングの破壊部位が自体的に復元されるためにシーリングが可能となる。
【0008】
しかし、この技術はBステージが比較的に高価であるのに対し、物理的な強度や接着力が低くてシーリングの信頼性が落ちるという問題点がある。また、それぞれのカバー接着部にBステージエポキシをコーティングしてBステージを硬化する間にカバーを一定重さまたは圧力で固定せねばならず、長時間の硬化による作業性低下の問題点もある。
【0009】
プラスチックエアキャビティ型パッケージの従来の他のシーリング技術として液状のAステージエポキシを使用する方法がある。液状のエポキシは、Bステージエポキシとは違って自体復元の機能がないため、一般のオーブン硬化方式ではエアキャビティをシーリングできないが、比較的に経済的でかつ接着力に優れるという長所がある。
【0010】
一方、エアキャビティパッケージの機能性は一般にパッケージベースで発現される。一般に高放熱効果を達成するために放熱板としての金属接地板を付着し、低雑音性能を達成するためにリードを接地板に一定の間隔に重畳、離隔さるべく形成する。
【0011】
図1は、Aステージエポキシを使用して製造された従来のエアキャビティ型プラスチックパッケージを示す断面図である。
図1を参照すれば、エアキャビティ型パッケージのベースであって、リードフレーム12の上下面及び側面にエアキャビティの壁としてプラスチック胴体14が成形されており、その底面に接着剤16によって放熱板10が付着されている。また、前記放熱板10上にはチップ18がボンディングされており、チップ18は前記リードフレーム12とボンディングワイヤ22によりワイヤーボンディングされており、接地線24により放熱板10と連結されている。ベース上には液状のエポキシ接着剤28によってカバー20が接着されている。カバー20には人為的に形成された排気孔があり、栓26で閉塞されている。したがって、チップ18周囲にエアキャビティが形成されたパッケージが完成される。
【0012】
図1のパッケージをシーリングする過程を説明すれば、ベース上にチップ18及びボンディングワイヤ22をボンディングした後、カバー20とベースの接触部に液状のエポキシ接着剤28を塗布した後、栓26が開放されたカバー20を安着させた後、接着剤28を加熱し、硬化して固定する。以降、加熱状態で排気孔にある程度の排気を行った後、排気孔を液状エポキシ接着剤の栓26で閉塞して硬化させることによってエアキャビティをシーリングする。
【0013】
しかし、前記のような方式で形成されたパッケージは多くの問題点がある。すなわち、エアキャビティの壁をプラスチックで成形する過程や、その後処理過程でモールドフラッシュの抑制及び除去が難しくてモールドフラッシュによる汚染不良が多く発生する。また、放熱板10を付着するための接着剤16を介在する過程は接着剤の微小量の差にも接着面の気密性が大きく損傷されるので再現性がなく、品質の安全性を大きくき損する。
【0014】
このような問題は次の説明でより詳細に理解されうる。モールディング過程でリードフレーム上のモールドフラッシュを抑制する方法としてはモールドの上下ダイでリードフレームを強くプレッシングする方法が最も効率的であるが、キャビティの壁を成形する過程においてはこのような方法が不可能である。また、既に生じたモールドフラッシュは化学薬品で溶かして水圧を加えて除去する複雑な過程を経ても、完全な除去は事実上容易ではない。そして、パッケージの小型化のためにキャビティの壁はできるだけ狭く形成せねばならず、放熱板の付着のためにここに介在される接着剤はその分微小量が適用されねばならない。接着剤は金属の放熱板との接着力が比較的優れた高粘度の液状エポキシを使用する。微小量の高粘度液状エポキシを再現性あるように塗布することは非常に難しく、すこしでも過量が塗布されれば放熱板の有効部位に広がってチップと放熱板との接地線24をボンディングするのに障害になったり、塗布料が少しでも足りなければプラスチックキャビティの壁と金属放熱板との接着面の気密性に大きく影響を与えられて品質が劣る恐れがある。
【0015】
一方、前記従来の技術はカバーをベースに接着するために高価の精密な装置で液状のエポキシをベースに塗布せねばならず、カバーの排気孔を精密な装置を用いて液状のエポキシ接着剤で塗布して閉塞せねばならないために高価の装置が必要であり、かつかかる高価の装置に対する要求に比べて単位時間当り生産量が劣って設備投資費の負担が大きい。また、カバーに人為的な排気孔を形成するためにカバーを成形する金型を非常に微細に加工せねばならないために摩耗が速く進み、摩耗によって成形過程でモールドフラッシュとしてレジン薄膜が広がって排気孔を閉塞する不良が多発して生産性が低下されるという問題点がある。
【0016】
図2は、従来の他のエアキャビティ型プラスチックパッケージを示す断面図である。図2を参照すれば、エアキャビティ型パッケージのベースとして、中央にチップ48をボンディングしうるパッドを備えた第1リードフレーム42の上下面及び側面の一部にエアキャビティの壁として第1プラスチック胴体44bが成形されており、その底面に伝導性溶接剤により外部端子としてのリードと放熱板とを備える第2リードフレーム40が付着されており、第2プラスチック胴体44aにより完全な形状をなす。また、前記第1リードフレーム42の中央パッド上にはチップ48がボンディングされており、チップ48は前記第1リードフレーム42の外側に形成されたリードとボンディングワイヤ52とによりワイヤーボンディングされている。ベース上には接着剤46によってカバー50が接着されている。したがって、チップ48周囲にエアキャビティが形成されたパッケージが完成される。
【0017】
前記パッケージは、第1リードフレーム42の大部分をモールドの上下ダイでプレッシングした状態で一次的に第1プラスチック胴体44bでキャビティ内壁を成形し、その底面に放熱板及びリードを備える第2リードフレーム40を伝導性溶接剤で付着して再びモールディングして第2プラスチック胴体44aでキャビティ外壁を成形した形である。しかし、前記パッケージは二重のモールディングによりキャビティ壁が厚くなってパッケージの小型化に不利であり、1次及び2次モールディング面間の接着力が脆弱で、モールド数が増加し、かつ複雑で過重な開発費が負担となる。
【0018】
(発明の開示)
本発明は前記問題点を解消するために創出されたものであって、本発明の目的は、プラスチックモールディング技法を用いてセラミックパッケージが有するリードレスやボトムリードのような小型化技法や低騷音、高放熱のための多様な機能性構造を実現できるプラスチックパッケージベース及びその製造方法を提供するところにある。
本発明の他の目的は、工程が簡単で、生産性が向上され、かつ原価低減に優れたプラスチックパッケージベース及びその製造方法を提供するところにある。
【0019】
本発明のさらに他の目的は、別途の排気孔なしに簡単な構造よりなるエアキャビティ型パッケージを提供するところにある。
本発明のさらに他の目的は、高価の整列装置を使用しなくても簡単な工程で信頼性あるエアキャビティ型パッケージの製造方法を提供するところにある。
【0020】
前記目的を達成するための本発明に係るプラスチックパッケージベースは、チップボンディングのための第1パッドとその周辺に前記第1パッドと離隔された内部端子としての第1リードを含む第1単位体を少なくとも1つ以上備える第1リードフレームと、前記第1リードフレームの第1パッドと第1リードに対応してその底面にそれぞれ接着されており、第2パッドと外部端子としての第2リードとを含む第2単位体を少なくとも1つ以上備える第2リードフレームを含み、前記第1リードと第1パッドとの上面及び前記第2リードと第2パッドとの底面を露出させつつ、少なくとも前記第1リードの上面より上方に突出されないように前記第1及び第2リードフレーム間にモールド成形されたプラスチック胴体を含む。
【0021】
前記第1リードフレームの第1リード及び第1パッドの上面と前記プラスチック胴体の上面とが同じ平面をなしてもよく、前記第1リードフレームの第1リード及びプラスチック胴体の上面は同じ平面をなし、前記第1パッドの上面より高く位置しても良い。この際、前記第1リードフレームの第1リードは階段形状に折り曲げられており、前記第1リードの外側部は前記第2リードと接着され、前記第1リードの内側部は前記第2パッドとプラスチック胴体とを介在して重畳さるべく構成されたことが望ましい。
【0022】
また、前記目的を達成するための本発明に係るプラスチックパッケージベースの製造方法は、第1パッドとその周辺に前記第1パッドと連結された内部端子としての第1リードを含む第1単位体を少なくとも1つ以上備える第1リードフレームを準備する段階、前記第1リードフレームの第1パッドと第1リードにそれぞれ対応する第2パッドと外部端子としての第2リードを含む第2単位体を少なくとも1つ以上備える第2リードフレームを準備する段階、前記第1リードと第2リード及び第1パッドと第2パッドとが相互対応して接続さるべく前記第1リードフレームと第2リードフレームとを接着する段階、前記接続された第1及び第2リードフレームに対して前記第1リードフレームの不要な連結部を除去してパッケージとしての電気的及び物理的機能性を有する単一のリードフレームの結合体を完成する段階、前記リードフレームの結合体に対して所定のモールド成形を行ってプラスチック胴体を形成する段階を含む。
【0023】
前記プラスチック胴体は、前記リードフレームの結合体上にチップをボンディングした後、全体パッケージを形成させたものでも良く、望ましくは第1リードと第1パッドとの上面及び前記第2リードと第2パッドとの底面を露出させつつ、少なくとも前記第1リードの上面より上方に突出されないように形成される。
【0024】
また、前記第1リードフレームは、リードフレームのフレーム内に前記第1リードと第1パッドとを備える前記第1単位体がセクションバーにより一定した配列に複数配されており、前記第1単位体の第1パッドはパッド連結部により前記セクションバーまたはフレームに連結されており、前記第1単位体の第1リードは前記第1パッドの縁部内に所定の空間により区別さるべく形成される。即ち、第1パッドの延びたパッド縁部を連結部として内側に向けてギアが相互対向する形状をするか、あるいは第1リードが第1パッド内に島状に孤立された形とし、第1リードは別途のリード連結部により第1パッドに連結される形としても良く、第1リードの中間を折り曲げて段差を形成しても良い。
【0025】
前記プラスチック胴体を形成した後、成形段階で生じたモールドフラッシュを除去するために前記第1リードの上面を研磨する段階をさらに備え、前記露出された第1リードの上面をワイヤーボンディングのためにメッキ処理する段階を含んでも良く、前記メッキ処理段階後に、前記第1パッド上にチップをボンディングし、第1リードとチップとの電気的接続のためのワイヤーボンディングを行う段階及び前記チップがワイヤーボンディングされたプラスチック胴体上にエアキャビティを形成し、気密が保たれるようにカバーを接着する段階をさらに備えられる。
【0026】
本発明の前記形態によれば、第1リードフレームと第2リードフレームとの結合体に対して単一のモールディング工程を行うために工程が単純化され、第1リードの上面以上にプラスチック胴体を形成させないためにモールドフラッシュの発生が減少され、モールドフラッシュが発生しても研磨工程により容易に除去しうる。
【0027】
一方、前記本発明のさらに他の目的を達成するための本発明に係るエアキャビティ型パッケージは、外部との電気的接続のためのリード部を含むパッケージベース、前記パッケージベースの上面にボンディングされており、前記パッケージベースのリード部と電気的に接続されたチップ、前記パッケージベース上に密着されて前記パッケージベースとの間にエアキャビティを形成し、そのエアキャビティ内に前記チップを内蔵するように蓋壁を備えた一体型カバー及び前記カバーの外周縁に沿って前記カバーとパッケージベースとを密封する密封材を含む。
【0028】
前記パッケージベースは、一般のセラミックまたはプラスチック印刷回路基板の形であっても良く、望ましい一実施例によれば、チップボンディングのための第1パッドとその周辺に前記第1パッドと離隔された内部端子としての第1リードを含む第1リードフレームの第1単位体、前記第1リードフレームの第1パッドと第1リードとに対応してその底面にそれぞれ接着されており、第2パッドと外部端子としての第2リードとを含む第2リードフレームの第2単位体及び前記第1リードと第1パッドとの上面及び前記第2リードと第2パッドとの底面を露出させつつ、少なくとも前記第1リードの上面より上方に突出されないように前記第1単位体及び第2単位体間に一体にモールド成形されたプラスチック胴体を含むことができる。
【0029】
前記ベースの他の実施例として、前記第1単位体の第1リードは階段形状に折り曲げられており、前記第1リードの外側部は前記第2リードと接着され、前記第1リードの内側部は前記第2パッドとプラスチック胴体とを介在して重畳さるべく構成されることもある。
【0030】
また、前記本発明のさらに他の目的を達成するためのエアキャビティ型パッケージの製造方法は、中央にチップをボンディングしうるパッド部と前記パッド部の周囲に外部との電気的接続のためのリード部を備える単位体が複数配列されているベースを準備する段階、前記ベースの各単位体のパッド部及びリード部上にチップをボンディングし、電気的接続を行う段階、前記ベースの各単位体に対応する単位カバーが複数配列されており、各単位カバーは前記ベース上に密着されて前記ベースとの間にエアキャビティを形成するようにキャビティ壁が備えられ、隣接する各単位カバーの間は前記ベースの表面から離隔された連結部により相互連結され、外郭に沿って前記ベースの表面と密着されうるカバーダムが形成されたカバー板を準備する段階、前記カバー板の各蓋壁とカバーダムが前記ベース上の各単位体内のチップを保護するように前記カバー板を前記ベース上に密着して固定する段階、前記カバー板が固定されたベースを一定の温度になるように加熱する段階、前記加熱された状態下で前記チップが内蔵されたエアキャビティを除いて前記カバーダムと各蓋壁間の空間に液状のエポキシ密封材を注入した後、硬化させる段階及び前記ベースの各連結部を単位パッケージに切断する段階を含む。
【0031】
前記ベースを準備する段階は、第1パッドとその周辺に前記第1パッドと連結された内部端子としての第1リードを含む第1単位体を少なくとも1つ以上備える第1リードフレームを準備する段階、前記第1リードフレームの第1パッドと第1リードとにそれぞれ対応する第2パッドと外部端子としての第2リードとを含む第2単位体を少なくとも1つ以上備える第2リードフレームを準備する段階、前記第1リードと第2リード及び第1パッドと第2パッドとが相互対応して接続さるべく前記第1リードフレームと第2リードフレームとを接着する段階、前記接続された第1及び第2リードフレームに対して前記第1リードフレームの不要な連結部を除去してパッケージとしての電気的及び物理的機能性を有する単一のリードフレームの結合体を完成する段階及び前記リードフレームの結合体に対して所定のモールド成形を行ってプラスチック胴体を形成する段階を含みうる。
一方、前記ベースを加熱する段階は、前記液状のエポキシガラス化遷移温度(Tg)以下付近になるように加熱することが望ましい。
【0032】
本発明の前記形態によれば、パッケージベースとカバーとをあらかじめ液状のエポキシ接着剤を一定の温度に予熱した状態で液状のエポキシを注入するためにエアキャビティ内の圧力変化が非常に鈍い状態で硬化されて安定的にシーリングされうる。
【0033】
(発明を実施するための最良の態様)
以下、添付した図面に基づき、本発明に係る望ましい実施例を詳細に説明する。本実施例は本発明を限定することでなく、本発明の具体的な実施例として本発明の思想を容易に理解できるように例示したものに過ぎず、特許請求の範囲に記載された本発明の思想の範囲内で多様に変形可能であることはもちろんである。
【0034】
<第1実施例>
図3は、本発明の第1実施例に係るエアキャビティ型プラスチックパッケージを示す断面図である。
図3を参照すれば、内部端子としての役割をする第1リード110aと第1パッド120とを含む第1リードフレームと、外部端子としての役割をする第2リード210と第2パッド220とを含む第2リードフレームが重畳さるべく伝導性溶接剤310により接着されている。第1リードフレームの第1パッド120上にはチップ520が接着剤(図示せず)によりボンディングされており、チップ520と内部端子としての役割をする第1リードフレームの第1リード110aはボンディングワイヤー503によりワイヤーボンディングされている。
【0035】
第1リードフレーム及び第2リードフレームは、例えば、EMCプラスチック胴体320によりモールド成形され、第1リード110a及び第1パッド120の上面と、第2リード210及び第2パッド220の底面は露出される。また、前記プラスチック胴体320の上面、第1リード110aの上面及び第1パッド120の上面は同じ平面をなしている。
【0036】
プラスチック胴体320により第1リードフレームと第2リードフレームとが結合されたパッケージのベース上にはエポキシ接着剤504を介在してカバー402が気密を保つように接着される。したがって、パッケージのベースとカバー402との間にエアキャビティが形成されたプラスチックパッケージが構成される。
【0037】
図4は、本発明の他の実施例に係るエアキャビティ型プラスチックパッケージを示す断面図である。図3と同じ部材は同じ参照番号を付し、それに関する詳細な説明は略す。
図4を参照すれば、第1リードフレームの第1リード110dが階段形状に折り曲げられており、前記プラスチック胴体320の上面と第1リード110dの上面とは同じ平面をなし、第1パッド120の上部面より高く形成される。すなわち、第1リード110dの外側部は第2リード210の上面と接着されており、第1リード110dの内側部は第2パッド220の縁部と一定部分がプラスチック胴体320を介在して重畳されている。
【0038】
次いで、本発明の第1実施例に係るエアキャビティ型電機電子素子用プラスチックパッケージのパッケージベース、これを用いたエアキャビティ型パッケージ及びこれを製造する方法を説明する。
まず、相互重畳して接着可能な第1リードフレームと第2リードフレームとを準備する。図8は、本発明の一実施例に適用される第1リードフレームを示す斜視図である。図9Aないし図10は、本発明の一実施例に適用される第1リードフレームの単位体の多様な変形を示す斜視図である。図11は、図8の第1リードフレームと相関関係になるように準備された第2リードフレームを示す斜視図である。
【0039】
図8に示されたように、第1リードフレーム100は一般のリードフレームで外部リードとして区分されるリード部位無しにフレーム縁部101内に所定の空間により区分される第1リード110aと第1パッド120とで構成される第1単位体130aをセクションバー102で区分して一定配列で複数配置されている。図面において円形内に拡大して表現した第1単位体130aにおいて、前記第1リード110aは第1パッド120の縁部の内側に含まれて前記パッド縁部121とできるだけ最小の連結部で固定されており、前記第1パッド120はできるだけ最小限のパッド連結部131によりセクションバー102またはリードフレームのフレーム縁部101に固定されている。
【0040】
ここで、第1リードと第1パッドとよりなる単位体は多様な形の構成が可能である。図8において拡大して示したように、第1パッド120が第1単位体130aの縁部に沿って形成されたパッド縁部121に連結されており、またチップボンディングが起こる第1パッド120の内側部を中心としてパッド縁部121と連結された第1リード110aが第1パッド120の内側部に対してあたかもギアに対するように配されたのが最も基本的な形である。
【0041】
これに対し、低雑音効果の向上のために図9Aに示した単位体130bのように第1リード110bと第1パッド120との内側部ができるだけ大面積に亘って隣接するように第1パッド120のパッド縁部121に独立して連結されて第1リード110bと第1パッド120とを噛み合ったギア状に形成したり、図9Bに示した単位体130cのように、第1リード110cが第1パッド120に島状に孤立されて別途のリード連結部112で第1パッド120に固定されるように用意しても良い。
【0042】
また、図10に示した単位体130dのように、図8に示された第1単位体130aの第1リード110aとは違って第1リード110dが階段形状に折り曲げられた形に構成されうる。これは図11で後述する第2リードフレーム200の第2パッド220をより大きく延ばし、第1リード110dと重畳させて放熱効果及び低雑音効果をさらに高められるように全ての第1リード110dの内側端部が第2パッド220より高く段差を形成して折り曲げられるようにしたことである。図示しなかったが、図8、図9A及び図9Bの各第1リードに対しても中間に階段状に折り曲げて段差を形成できることはもちろんである。
【0043】
第2リードフレーム200は、図11に示されたように、全体フレーム縁部201内にセクションバー202をおいて第2リード210と第2パッド220とを含む第2単位体230を第1リードフレーム100に相応するように複数配置し、第2リード210が第1リード110aと、そして第2パッド220が第1パッド120とできるだけ大面積で相互接続可能にするが、第2リード210と第1パッド120、第2パッド220と第1リード110aとが接地状態でない限り、必ず相互一定間隔に離隔されるように構成されている。
【0044】
次いで、図8に示された第1リードフレーム100と図11に示された第2リードフレーム200とを伝導性溶接剤310で相互接着させる。図12は第1及び第2リードフレーム100、200を結合させた結合体で第1単位体130と第2単位体230との結合を示す斜視図である。
【0045】
図12を参照すれば、第1リードフレーム100の第1単位体130と第2リードフレーム200の第2単位体230とが伝導性溶接剤310により相互接着され、この際、第1パッド120の底面と第2パッド220の上面とが相互接着され、第1リード110aの底面と第2リード210の上面とが相互電気的及び物理的機能性を有するように対応して接着される。
【0046】
次いで、第1リードフレーム100の不要な要素を打抜きによって除去する。図13は図12の底面に対する斜視図であり、第1リードフレーム100の打抜き領域を示した斜視図である。図13を参照すれば、第1リードフレーム100から第1パッド120と第1リード110aとを除いた不要な要素、すなわちパッド縁部121、リード連結部111及びパッド連結部131を打抜きによって除去する。
【0047】
これにより、両リードフレームは電気的及び物理的にパッケージの機能性を有する単一のリードフレームであって、電機電子素子的に有効なトランスファモールディング可能な形のリードフレーム結合体として完成される。図14は、図12において第1リードフレームの打抜き部を除去した後の第1及び第2リードフレームの完成された結合体を示す斜視図である。
【0048】
次いで、前記第1及び第2リードフレームの結合体に対してプラスチックモールド成形工程を実施してプラスチックパッケージのベース300を形成する。図15は、本発明の一実施例に係るプラスチックパッケージのベース300を示す斜視図である。
図15を参照すれば、前記リードフレーム結合体の全体厚さだけ、そして少なくとも第2リードフレーム200の全面積に亘って各単位体の区分なしにプラスチック胴体320を成形する。この際、第1リード110aの上面と第1パッド120の上面全体、そして第2リードフレームの底面全体を露出する。図15では第1リード110aの上面と第1パッド120の上面と同じ平面になるようにプラスチック胴体320が形成されたことを示す。この際、図10に示された第1単位体を有する第1リードフレームを使用した場合には図4に示されたように第1パッドがプラスチック胴体の表面より低く形成されうる。
【0049】
一方、この過程でモールドフラッシュが露出されたリードフレームの金属面に広がる場合、平坦面を擦るような機械的な研磨工程でモールドフラッシュを簡単に除去する。
次いで、前記プラスチック胴体320をモールド成形した後、プラスチック胴体320の外に露出される全ての金属面をチップ502ボンディング、ワイヤー503ボンディング、そしてボード実装に有効なメッキ処理を行うことによって、エアキャビティ型プラスチックパッケージ500のベース300を完成する。次いで、前記完成されたプラスチックパッケージのベース300に対して後続工程を進行してパッケージの形成を完了する。図16は本発明の一実施例に係るエアキャビティ型プラスチックパッケージ500の部分切開斜視図である。
【0050】
図16を参照すれば、前記完成されたパッケージベース300は単位体のそれぞれに対してチップボンディング、ワイヤーボンディング、そしてエポキシ接着剤504を用いてカバー402を被せるシーリング過程を経てそれぞれの単位体に切断されれば、図16に示されたようなリードレス型エアキャビティプラスチックパッケージ500として組立て完成される。
一方、前記パッケージベース300の胴体320の成形は各単位体別に行え、それにより最終組立て完成されたパッケージは第2リード210の切断として個別化されたボトムリード型パッケージとなる。
【0051】
図17は、本発明の他の実施例に係る対応する第1及び第2リードフレームとその各単位体とを分離して示す斜視図であり、図18は図17のリードフレームの結合体に対してモールド成形して製造されたプラスチックパッケージのベースを示す斜視図であり、図19は図18のベースを適用して製作されたエアキャビティ型プラスチックパッケージの部分切開斜視図である。
【0052】
図17ないし図19を参照すれば、第1リードフレーム100eとこれに相応して準備された第2リードフレーム200eを準備する。第1リードフレーム100eの第1単位体130eと第2リードフレーム200eの第2単位体230eとをそれぞれ拡大して示しており、第1単位体130eは中央に第1パッド120を中心に第1リード110eが島状に独立して分離されており、第2単位体230eは中央に第2パッド220を中心に第2リード210が配されており、第2リード210は上側の一部が除去されたハーフエッチング面211を有する。このようなハーフエッチング面211は第1リードフレーム100eで島状に孤立された第1リード110eとの接続部を除いた第2リード210の大部分に形成される。
【0053】
次いで、図18に示されたように前記リードフレーム結合体の全体厚さだけ、そして少なくとも第2リードフレーム200eの全面積に亘って各単位体の区分なしにプラスチック胴体320を成形する。この際、第1リード110eの上面と第1パッド120の上面全体、そして第2リードフレームの底面全体を露出する。図18では第1リード110eの上面と第1パッド120の上面とが同じ平面になるようにプラスチック胴体320が形成されたことを示す。この際、図10に示された第1単位体を有する第1リードフレームを使用した場合には図4に示されたように第1パッドがプラスチック胴体の表面より低く形成されうる。
【0054】
一方、この過程でモールドフラッシュが露出されたリードフレームの金属面に広がる場合、平坦面を擦るような機械的な研磨工程でモールドフラッシュを簡単に除去する。次いで、前記プラスチック胴体320をモールド成形した後、プラスチック胴体320の外に露出される全ての金属面をチップ502ボンディング、ワイヤー503ボンディング、そしてボード実装に有効なメッキ処理、例えば銅で行うことによってエアキャビティ型プラスチックパッケージ500のベース300eを完成する。
次いで、前記完成されたプラスチックパッケージのベース300eに対して後続工程を進行してパッケージの形成を完了する。図19は、本発明の一実施例に係るエアキャビティ型プラスチックパッケージ500eの部分切開斜視図である。
【0055】
一方、本発明は前記第1実施例に限定されることではなく、本発明の範囲を外れない多くの変形を加えて実施しうる。例えば、第2パッドが除去された形で胴体が成形された場合や、第1リードを島状に配した場合に電磁波遮蔽のために第1パッド縁部の内部に伝導性接着剤ないし溶接剤を介在し、金属カバーでエアキャビティをシーリングする場合などがある。
【0056】
また、パッケージのベースを形成するためにリードフレームの結合体の全体に対してプラスチックモールド成形が行われることもあるが、各単位体に対して個別的にモールド成形を行ってもよく、本実施例とは違って3つ以上のリードフレームを積層した後、伝導性溶接剤で接着して不要な要素を打抜きによって除去することによって単一のリードフレーム結合体を完成しても良い。
【0057】
また、本発明のプラスチックパッケージベースを完成した後、エアキャビティ型パッケージのためにエアキャビティを形成するカバーを形成してパッケージを組立てても良いが、チップボンディング後、単一のモールド成形を通じてパッケージを完成しても良い。
【0058】
<第2実施例>
図5ないし図7は、本発明の各実施例に係るエアキャビティ型パッケージの断面図を示す。図5ないし図7は、パッケージベースを多様にした実施例であるが、本発明は以外にも多様な構造を有するパッケージベースに対しても適用されることはもちろんである。
図5を参照すれば、ベース404上にチップ520が接着剤(図示せず)によりボンディングされており、チップ520とベース404との電気的接続のためのボンディングワイヤ503が形成されている。またベース404上には一体型に形成されたプラスチックカバー410が密封材450によりシーリングされてエアキャビティを形成している。前記ベース404は簡略に示したものであるが、その内部には前記ボンディングワイヤ503を通じて外部端子に電気的接続を形成するリード(図示せず)が複数形成され、またベース40はプラスチックベース以外にセラミックまたはプラスチック印刷回路基板で有り得る。
【0059】
図6を参照すれば、内部端子としての役割をする第1リード110aと第1パッド120とを含む第1リードフレームと、外部端子としての役割をする第2リード210と第2パッド220とを含む第2リードフレームが重畳さるべく伝導性溶接剤310により接着されている。第1リードフレームの第1パッド120上にはチップ520が接着剤(図示せず)によりボンディングされており、チップ520と内部端子としての役割をする第1リードフレームの第1リード110aはボンディングワイヤー503によりワイヤーボンディングされている。
【0060】
第1リードフレーム及び第2リードフレームは、例えば、EMCプラスチック胴体320によりモールド成形され、第1リード110a及び第1パッド120の上面と、第2リード210及び第2パッド220の底面は露出される。また、前記プラスチック胴体320の上面、第1リード110aの上面及び第1パッド120の上面は同じ平面をなしている。
【0061】
プラスチック胴体320により第1リードフレームと第2リードフレームが結合されたパッケージのベース上にはエポキシ接着剤450を介在してカバー410が気密を保つように接着される。したがって、パッケージのベースとカバー410との間にエアキャビティが形成されたプラスチックパッケージが構成される。
【0062】
図7を参照すれば、図6のパッケージベースと類似した構造を有するものであって、第1リードフレームの第1リード110dが階段形状に折り曲げられており、前記プラスチック胴体320の上面と第1リード110dの上面とは同じ平面をなし、第1パッド120の上部面より高く形成される。すなわち、第1リード110dの外側部は第2リード210の上面と接着されており、第1リード110dの内側部は第2パッド220の縁部と一定部分がプラスチック胴体320を介在して重畳されている。本実施例もベース上にカバー410がエポキシ接着剤450によりシーリングされ、エアキャビティを形成している。
【0063】
次いで、本発明の第2実施例に係るエアキャビティ型パッケージの製造方法を、図20ないし図23に基づいて説明する。以下の説明は、たとえ前記図6の構造を有するエアキャビティ型パッケージの製造方法について説明するが、これは例示的なものであって、他の実施例についても同じ原理が適用される。また、本発明の第2実施例ではパッケージベースについては前述した第1実施例で十分に説明したのでその詳細な説明は略し、以下図15に示されたパッケージベース300を用いてエアキャビティ型パッケージを製造する方法について説明する。
図20を参照すれば、図15で製作されたプラスチックパッケージのベース300の各単位体に対応してエアキャビティを形成できるカバー板400を準備する。図20はそれを部分切開した斜視図であり、図21は前記カバー板400内に複数配列されている各単位カバーに対する底面斜視図を示す。
【0064】
前記カバー板400は外郭に沿ってパッケージベース300と密着固定されうるカバーダム440を備える。このようなカバーダム440は、パッケージベース300上に形成されうる係止部(図示せず)により定位置に正確に固定できることはもちろんである。一方、前記カバーダム440の一側壁には後述される液状のエポキシ接着剤が注入される注入口(図示せず)をさらに含みうる。
【0065】
各単位カバーはカバー部410とカバー部410の4角部に沿って突出された蓋壁430を備え、蓋壁430は下方に狭くなる形に構成される。前記各単位カバーは、カバーダム440と最小限の連結部420により連結されており、隣接する各単位カバーの間もこれら連結部420により相互連結される。連結部420は、カバー板400がベース300上に密着される時、その表面から一定距離だけ離隔される形に構成されている。したがって、蓋壁430で取囲まれたエアキャビティを除いた空間は一体に連結され、注入口を通じて液状のエポキシが注入される時、エポキシの注入が均一に全空間に亘って行われうる。
【0066】
次いで、図22で示されるように、チップ520及びボンディングワイヤ503がボンディングされたベース300上に前記カバー板400を定位置に密着固定する。そして、図示していない温度調節が容易な熱板上に前記カバー板が固定されたベースを安着させた後、一定の温度に至るまで加熱する。加熱温度は後続して注入される液状のエポキシ樹脂のガラス化遷移温度以下の最高温度になるようにする。
引き続き、このような温度を保ちつつカバー板400の注入口を通じて液状のエポキシを注入して硬化する過程の間にはこの温度を保ち続ける。
【0067】
本発明のようにベース300とカバー板400とを予熱する理由は、エアキャビティ内の圧力変化が最も鈍化された時点で液状のエポキシを注入するためである。すなわち、ボイル・シャルルの法則によれば、密閉された空間体内の空気の体積が一定であれば、空間体内の温度変化によって内部圧力が変わる。すなわち、空間体内の温度上昇によって内部圧力が増加し、温度上昇が一定レベルに至ると温度変化と圧力変化とが鈍化され、その変化推移が緩慢に飽和される。さらに、本実施例のように前記液状のエポキシを注入しない状態で蓋壁430とベースとを密着させた状態で加熱すれば、エアキャビティ内部の空気密度が次第に減少しつつ飽和がなされる。これは理想気体状態方程式PV=nRT(Pは圧力、Vは体積、nは気体のmol数、Rは理想気体定数、Tは温度)において、エアキャビティ内の空気密度が減少すれば温度の変化による圧力変化の敏感度が緩和されるという事実に基づく。
【0068】
もし、ベースとカバー板とを予熱せず、直ちに液状のエポキシを注入し、エポキシの硬化のために熱を加えれば、液状のエポキシにより密閉されたエアキャビティ内の内部圧が増加され、一定の圧力に至る瞬間ベースとカバー板との接触領域で硬化される前の流体状態のエポキシが外部に噴出されつつ気密が破壊される。
【0069】
したがって、本発明のように液状のエポキシを注入する前に一定の温度でベースとカバー板とを予熱した状態でエポキシを注入し、この状態で硬化させれば、あたかも局部的な加熱のない室温の大気で液状のエポキシが気密を維持する条件のようにエアキャビティ内の圧力変化のない状況に近接し、さらにキャビティ内の空気密度が非常に低いという事実は加熱温度の不安定や起伏による温度変化に対してキャビティ内の圧力変化がはるかに鈍化されて作用するために、エアキャビティの気密維持が安定的になされつつ液状エポキシを硬化させうる。
【0070】
一方、エアキャビティの気密維持を安定的に保つためには前述したような熱作用以外にも、キャビティ内の面積が大きいほど、最終のシーリング面積または部位が小さいほど、そしてエポキシが高粘度であるほど有利なためにこれらも考慮してシーリング工程を行う。
次いで、液状のエポキシが硬化されてシーリング工程が完了されれば、前記各単位カバーの連結部を切断して個々の単位パッケージの形成を完了する。図23は最終的に完成されたパッケージの部分切開斜視図である。
【0071】
(産業上の利用分野)
本発明の第1実施例によれば、第1に、第1パッドと第2パッドとにより放熱板として金属の厚さと面積とが大きくなって放熱効果が大幅に向上する。
第2に、全体パッケージベースの扁平な構造によってモールドフラッシュの発生抑制及び除去が容易なので、製造過程が単純化され、生産性向上及び原価低減の効果が得られる。
【0072】
第3に、第1リードが第1パッドの縁部内側に最も大きな面積で捕獲されたり、第2パッドに重畳させる方法で低雑音型設計を容易に具現しうる。
第4に、プラスチックパッケージとしてリードレスやボトムリード構造を容易に実現して実際回路基板に実装する面積を減らせて小型化の効果が得られる。
第5に、2つ以上のリードフレームを積層及び接続した後、打抜きによってパッケージとしての電気的及び物理的機能性を有する単一のリードフレーム結合体を作れるために1つのリードフレームだけでは不可能な電気的配線及び工程を容易に達成しうる。
【0073】
また、本発明の第2実施例によれば、エアキャビティ型パッケージを簡単な構造でありつつも気密を安定に保ち、かつ高価の整列装置が不要で、簡単な熱板だけで気密維持が安定したエアキャビティ型パッケージを製造できて作業性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】
従来のエアキャビティ型プラスチックパッケージを示す断面図である。
【図2】
従来の他のエアキャビティ型プラスチックパッケージを示す断面図である。
【図3】
本発明の一実施例に係るエアキャビティ型プラスチックパッケージを示す断面図である。
【図4】
本発明の一実施例に係るエアキャビティ型プラスチックパッケージを示す断面図である。
【図5】
本発明の一実施例に係るエアキャビティ型プラスチックパッケージを示す断面図である。
【図6】
本発明の一実施例に係るエアキャビティ型プラスチックパッケージを示す断面図である。
【図7】
本発明の一実施例に係るエアキャビティ型プラスチックパッケージを示す断面図である。
【図8】
本発明の一実施例に適用される第1リードフレームを示す斜視図である。
【図9A】
本発明の一実施例に適用される第1リードフレームの単位体の多様な変形を示す斜視図である。
【図9B】
本発明の一実施例に適用される第1リードフレームの単位体の多様な変形を示す斜視図である。
【図10】
本発明の一実施例に適用される第1リードフレームの単位体の多様な変形を示す斜視図である。
【図11】
本発明の一実施例に適用される第2リードフレームを示す斜視図である。
【図12】
本発明の一実施例に係る第1及び第2リードフレームの各単位体の結合を示す斜視図である。
【図13】
図12から第1リードフレームの打抜き部を示した斜視図である。
【図14】
は、図12で第1リードフレームの打抜き部を除いた後の第1及び第2リードフレームの完成された結合体を示す斜視図である。
【図15】
本発明の一実施例に係るプラスチックパッケージのベースを示す斜視図である。
【図16】
本発明に一実施例に係るエアキャビティ型プラスチックパッケージの部分切開斜視図である。
【図17】
本発明の他の実施例に係る対応する第1及び第2リードフレームとその各単位体とを分離して示す斜視図である。
【図18】
本発明の他の実施例に係るプラスチックパッケージのベースを示す斜視図である。
【図19】
本発明に他の実施例に係るエアキャビティ型プラスチックパッケージの部分切開斜視図である。
【図20】
本発明の一実施例に係るエアキャビティ型パッケージのカバー板を示した部分切開斜視図である。
【図21】
図20での単位カバーの底面斜視図である。
【図22】
本発明の一実施例に係るカバー板を装着した後、エポキシ樹脂を注入した後の部分切開斜視図である。
【図23】
本発明の一実施例に係るエアキャビティ型パッケージの部分切開斜視図である。
Claims (12)
- チップボンディングのための第1パッドとその周辺に前記第1パッドと離隔された内部端子としての第1リードとを含む第1単位体を少なくとも1つ以上備える第1リードフレームと、
前記第1リードフレームの第1パッドと第1リードとに対応してその底面にそれぞれ接着されており、第2パッドと外部端子としての第2リードとを含む第2単位体を少なくとも1つ以上備える第2リードフレームと、
前記第1リードと第1パッドとの上面及び前記第2リードと第2パッドとの底面を露出させつつ、少なくとも前記第1リードの上面より上方に突出されないように前記第1及び第2リードフレーム間にモールド成形されたプラスチック胴体と、
を備えることを特徴とするプラスチックパッケージベース。 - 前記第1リードフレームの第1リード及び第1パッドの上面と前記プラスチック胴体の上面とが同じ平面をなすことを特徴とする請求項1に記載のプラスチックパッケージベース。
- 前記第1リードフレームの第1リード及びプラスチック胴体の上面は同じ平面をなし、前記第1パッドの上面より高く位置することを特徴とする請求項1に記載のプラスチックパッケージベース。
- 前記第1リードフレームの第1リードは階段形状に折り曲げられており、前記第1リードの外側部は前記第2リードと接着され、前記第1リードの内側部は前記第2パッドとプラスチック胴体とを介在して重畳さるべく構成されたことを特徴とする請求項3に記載のプラスチックパッケージベース。
- 第1パッドとその周辺に前記第1パッドと連結された内部端子としての第1リードとを含む第1単位体を少なくとも1つ以上備える第1リードフレームを準備する段階と、
前記第1リードフレームの第1パッドと第1リードにそれぞれ対応する第2パッドと外部端子としての第2リードとを含む第2単位体を少なくとも1つ以上備える第2リードフレームを準備する段階と、
前記第1リードと第2リード及び第1パッドと第2パッドとが相互対応して接続さるべく前記第1リードフレームと第2リードフレームとを接着する段階と、
前記接続された第1及び第2リードフレームに対して前記第1リードフレームの不要な連結部を除去してパッケージとしての電気的及び物理的機能性を有する単一のリードフレームの結合体を完成する段階と、
前記リードフレームの結合体に対して所定のモールド成形を行ってプラスチック胴体を形成する段階と、
を含むことを特等とするプラスチックパッケージベースの製造方法。 - 前記プラスチック胴体は第1リードと第1パッドとの上面及び前記第2リードと第2パッドとの底面を露出させつつ、少なくとも前記第1リードの上面より上方に突出されないように形成されることを特徴とする請求項5に記載のプラスチックパッケージベースの製造方法。
- 前記第1リードフレームは、リードフレームのフレーム内に前記第1リードと第1パッドとを備える前記第1単位体がセクションバーにより一定した配列に複数配されており、前記第1単位体の第1パッドはパッド連結部により前記セクションバーまたはフレームに連結されており、前記第1単位体の第1リードは前記第1パッドの縁部内に所定の空間により区別さるべく形成されていることを特徴とする請求項5に記載のプラスチックパッケージベースの製造方法。
- パッド部とリード部とを含むパッケージベースと、
前記パッケージベースのパッド部上にボンディングされており、前記パッケージベースのリード部と電気的に接続されたチップと、
前記パッケージベース上に密着されて前記パッケージベースとの間にエアキャビティを形成し、そのエアキャビティ内に前記チップを内蔵するように蓋壁を備えた一体型カバーと、
前記カバーの外周縁に沿って前記カバーとパッケージベースとを密封する密封材と、
を備えることを特徴とするエアキャビティ型パッケージ。 - 前記パッケージベースは、
チップボンディングのための第1パッドとその周辺に前記第1パッドと離隔された内部端子としての第1リードを含む第1リードフレームの第1単位体と、
前記第1リードフレームの第1パッドと第1リードとに対応してその底面にそれぞれ接着されており、第2パッドと外部端子としての第2リードとを含む第2リードフレームの第2単位体と、
前記第1リードと第1パッドとの上面及び前記第2リードと第2パッドとの底面を露出させつつ、少なくとも前記第1リードの上面より上方に突出されないように前記第1単位体及び第2単位体間に一体にモールド成形されたプラスチック胴体と、
を含むことを特徴とする請求項8に記載のエアキャビティ型パッケージ。 - 前記第1単位体の第1リードは階段状に折り曲げられており、前記第1リードの外側部は前記第2リードと接着され、前記第1リードの内側部は前記第2パッドとプラスチック胴体とを介在して重畳さるべく構成されたことを特徴とする請求項9に記載のエアキャビティ型パッケージ。
- 中央にチップをボンディングしうるパッド部と前記パッド部の周囲に外部との電気的接続のためのリード部とを備える単位体が複数配列されているベースを準備する段階と、
前記ベースの各単位体のパッド部上にチップをボンディングする段階と、
前記ベースの各単位体に対応する単位カバーが複数配列されており、各単位カバーは前記ベース上に密着されて前記ベースとの間にエアキャビティを形成するように蓋壁が備えられ、隣接する各単位カバーは前記ベースの表面から離隔された連結部により相互連結され、外郭に沿って前記ベースの表面と密着されうるカバーダムが形成されたカバー板を準備する段階と、
前記カバー板の各蓋壁とカバーダムとが前記ベース上の各単位体内のチップを保護するように前記カバー板を前記ベース上に密着して固定する段階と、
前記カバー板が固定されたベースを一定の温度になるように加熱する段階と、
前記加熱された状態下で前記チップが内蔵されたエアキャビティを除き、前記カバーダムと各蓋壁間の空間に液状のエポキシ密封材を注入した後、硬化させる段階と、
前記ベースの各連結部を単位パッケージに切断する段階と、
を含むことを特徴とするエアキャビティ型パッケージの製造方法。 - 前記ベースを準備する段階は、
第1パッドとその周辺に前記第1パッドと連結された内部端子としての第1リードとを含む第1単位体を少なくとも1つ以上備える第1リードフレームを準備する段階と、
前記第1リードフレームの第1パッドと第1リードにそれぞれ対応する第2パッドと外部端子としての第2リードを含む第2単位体を少なくとも1つ以上備える第2リードフレームを準備する段階と、
前記第1リードと第2リード及び第1パッドと第2パッドとが相互対応して接続さるべく前記第1リードフレームと第2リードフレームとを接着させる段階、
前記接続された第1及び第2リードフレームに対して前記第1リードフレームの不要な連結部を除去してパッケージとしての電気的及び物理的機能性を有する単一のリードフレームの結合体を完成する段階と、
前記リードフレームの結合体に対して所定のモールド成形を行ってプラスチック胴体を形成する段階と、
を含むことを特徴とする請求項11に記載のエアキャビティ型パッケージの製造方法。
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A072 | Dismissal of procedure [no reply to invitation to correct request for examination] |
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LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |