JP2007165692A - 電子装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒートシンクにおいて露出面へのモールド樹脂の回り込み防止用の窪み部を設けることなく、露出面上の樹脂バリを除去できるようにする。
【解決手段】ヒートシンク１０に電子部品２０を搭載したものを、金型内に設置し、モールド樹脂６０により封止するとともに、ヒートシンク１０の一面１１をモールド樹脂６０から露出させてなる電子装置の製造方法において、ヒートシンク１０におけるモールド樹脂６０から露出する一面１１を、樹脂バリ防止材２００により被覆した後、モールド樹脂６０による封止を行い、しかる後、ヒートシンク１０の一面１１から樹脂バリ防止材２００を除去する。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子部品を搭載したヒートシンクをモールド樹脂で包み込むように封止するとともに、ヒートシンクの一面をモールド樹脂から露出させてなる電子装置、すなわち樹脂モールドパッケージタイプの電子装置の製造方法に関する。

この種の電子装置の製造方法としては、たとえば、特許文献１に記載のものが提案されている。

このものは、ヒートシンクに電子部品としての半導体チップを搭載した後、これらヒートシンクおよび半導体チップを、金型内に設置し、モールド樹脂により封止するとともに、ヒートシンクの一面をモールド樹脂から露出させてなる。

このようにして製造された電子装置では、ヒートシンクの一面をモールド樹脂から露出させた露出面とし、この露出面を介して放熱性を高めているが、このような構成の場合、モールド樹脂による封止を行うにあたって、当該露出面に対する樹脂バリの発生を防止することが必要である。

この樹脂バリの防止は、通常は、ヒートシンクの露出面を金型の内面に密着させ、露出面にモールド樹脂が回り込まないようにすることで行う。しかし、金型とワークとの寸法公差などにより生じる両者間のわずかな隙間からモールド樹脂が回り込み、樹脂バリが生じる可能性がある。

このような樹脂バリに関する対策として、上記特許文献１に記載のものでは、ヒートシンクの露出面へモールド樹脂が回り込んで樹脂バリとなるのを抑制する目的で、ヒートシンクの露出面の周囲に窪み部を設けるようにしている。
特開平９−２８３６６０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のものでは、窪み部によりモールド樹脂の回り込みを防止してはいるものの、いったん回り込んで露出面に付着してしまったモールド樹脂を除去することはできない。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、ヒートシンクにおいて露出面へのモールド樹脂の回り込み防止用の窪み部を設けることなく、露出面上の樹脂バリを除去できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、ヒートシンク（１０）におけるモールド樹脂（６０）から露出する一面（１１）を、樹脂バリ防止材（２００）により被覆した後、モールド樹脂（６０）による封止を行い、しかる後、一面（１１）から樹脂バリ防止材（２００）を除去することを特徴とする。

それによれば、露出させるべきヒートシンク（１１）の一面（１１）上にモールド樹脂（６０）が回り込んで樹脂バリ（６０ａ）となっても、その樹脂バリ（６０ａ）は、樹脂バリ防止材（２００）の表面に付着した状態となり、樹脂バリ防止材（２００）の除去によってヒートシンク（１０）の一面（１１）から除去されるため、ヒートシンク（１０）において露出面へのモールド樹脂（６０）の回り込み防止用の窪み部を設けることなく、露出面上の樹脂バリを除去できる。

また、このような製造方法において、金型（３００）の内面のうち樹脂バリ防止材（２００）と対向する部位に、凹部（３２０）を設けることにより、金型（３００）と樹脂バリ防止材（２００）とを非接触の状態としてもよい。

それによれば、樹脂バリ防止材（２００）と金型（３００）とを接触させないことで、樹脂バリ防止材（２００）の金型（３００）への密着を防止し、離型を容易にすることができる。

また、この製造方法においては、ヒートシンク（１０）として、その一面（１１）の端部が当該一面（１１）から突出する突起部（１１ａ）となっているものを用いることもできる。

それによれば、露出するべき一面（１１）に回り込んだモールド樹脂（６０）すなわち樹脂バリ（６０ａ）のうち当該一面（１１）の端部の突起部（１１ａ）に対応する部分は、当該突起部（１１ａ）に対応して凹むことで、その厚さが薄くなり、当該樹脂バリ（６０ａ）は、この薄くなった部位にて破断しやすくなるため、除去が容易になる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る樹脂モールドパッケージタイプの電子装置１００の概略断面構成を示す図である。この電子装置１００は、たとえばＱＦＰ（クワッドフラットパッケージ）、ＳＯＰ（スモールアウトラインパッケージ）などとして適用することができる。

ヒートシンク１０は、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｏ、４２アロイ、コバールなどの金属など、放熱性に優れた材料からなるものであり、たとえば矩形板状をなす。本例では、ヒートシンク１０はＣｕ板からなる。ここで、図１中のヒートシンク１０の下面を一面１１、上面を他面１２とする。

また、ヒートシンク１０は、その一面１１と他面１２との間の側面１３に、モールド樹脂６０とヒートシンク１０との密着性を高めるためのコイニング１４を有する。このようなコイニング１４を有するヒートシンク１０は、プレス加工などにより形成することができる。

このヒートシンク１０の他面１２側には、電子部品としてのＩＣチップ２０が搭載されている。このＩＣチップ２０は、シリコン基板などからなるもので、半導体プロセス技術を用いてトランジスタなどの素子が形成されたものである。

そして、本実施形態では、ヒートシンク１０とＩＣチップ２０とは樹脂製の接着剤３０を介して接着され固定されている。

この接着剤３０は、エポキシ系樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン系樹脂などの熱伝導性に優れた樹脂からなり、具体的には、導電性接着剤などからなる。本例では、接着剤３０は、エポキシ系樹脂にＡｇフィラーを混合させた銀ペーストからなる。

また、ヒートシンク１０およびＩＣチップ２０の周囲には、Ｃｕや４２アロイ合金などの金属からなるリードとしてのリードフレーム４０が配置されている。そして、ＩＣチップ２０とリードフレーム４０とは、金やアルミニウムなどからなるワイヤ５０によって結線され電気的に接続されている。

そして、モールド樹脂６０は、ヒートシンク１０、ＩＣチップ２０、リードフレーム４０およびワイヤ５０を包み込むように封止している。ここでは、ヒートシンク１０の一面１１をモールド樹脂６０から露出させており、この一面１１を露出面とすることによって、放熱性の向上を図っている。

このモールド樹脂６０は、エポキシ系樹脂などの通常のモールド材料からなるものである。本例では、モールド樹脂６０は、エポキシ系樹脂からなり、さらに熱膨張係数を調整する等のためにシリカなどからなるフィラーが含有されたものである。

次に、本実施形態の電子装置１００の製造方法について、図２、図３、図４を参照して述べる。

図２〜図４は、本製造方法を示す工程図であり、図２は、ワークを金型３００内に設置した状態を示す概略断面図、図３は、モールド樹脂６０による封止直後の状態を示す概略断面図、さらに、図４は、樹脂バリ防止材２００を除去した後の状態を示す概略断面図である。

まず、本製造方法においては、図２に示されるように、ヒートシンク１０とリードフレーム４０とをかしめ、溶接、接着などにより一体に固定した後、ＩＣチップ２０を接着剤３０を介してヒートシンク１０に搭載し、ワイヤボンディングを行う。

また、一方で、図２に示されるように、ヒートシンク１０におけるモールド樹脂６０から露出するべき一面１１に、樹脂バリ防止材２００を設け、当該一面１１を樹脂バリ防止材２００により被覆する。

この樹脂バリ防止材２００は、詳細は後述するが、モールド樹脂６０とは異なる樹脂や、金属あるいはセラミックなどからなり、スピンコート、接着、スパッタやメッキなどの成膜法などにより、ヒートシンク１０の一面１１に設けられるものである。

そして、樹脂バリ防止材２００は、樹脂封止後には、モールド樹脂６０やリードフレーム４０に劣化や腐食などのダメージを与えることなく、薬液などにより、選択的に除去が可能なものである。

このように、ヒートシンク１０の一面１１を樹脂バリ防止材２００により被覆した後、図２に示されるように、ワークを金型３００のキャビティ３１０内にセットする。この金型３００は、この種の電子装置をトランスファーモールド法によって樹脂封止するのに用いられる一般的なものを採用できる。

ただし、本実施形態では、図２に示されるように、樹脂封止用の金型３００の内面のうち樹脂バリ防止材２００と対向する部位には、樹脂バリ防止材２００と離れる方向に凹んだ凹部３２０を設けている。そして、この凹部３２０の深さは、樹脂バリ防止材２００の厚さよりも大きいものとしている。

それにより、本実施形態では、金型３００と樹脂バリ防止材２００とを非接触の状態とすることができ、この状態で、モールド樹脂６０によるワークの封止を行うようにしている。

また、このとき、ヒートシンク１０の一面１１の端部には、樹脂バリ防止材２００を設けず、図２に示されるように、このヒートシンク１０の一面１１の端部が、凹部３２０周囲にて金型３００と接するようにしている。それにより、ヒートシンク１０の一面１１側すなわち金型３００の凹部３２０内へのモールド樹脂６０の回り込みを抑制するようにしている。

また、本例では、樹脂バリ防止材２００をある程度厚くすることで、樹脂バリ防止材２００の端面によってモールド樹脂６０の流れを止める作用が働く。そのため、金型３００の凹部３２０内へのモールド樹脂６０へ流れてきた場合でも、このモールド樹脂６０のヒートシンク１０の一面１１側への回り込みを抑制できる。

こうして、図２に示される状態で、モールド樹脂６０による封止を行い、ワークを金型３００から取り外すと、次の図３に示される状態となる。

上述したように、モールド樹脂６０は、金型３００とワークとの寸法公差などにより生じるわずかな隙間に入り込む。そのため、上記図２に示したように、モールド樹脂６０のヒートシンク１０の一面１１側への回り込みを抑制する対策を採用したとしても、その回り込みを完全に防止することは困難である。

しかし、本実施形態では、図３に示されるように、露出させるべきヒートシンク１０の一面１１上にモールド樹脂６０が回り込んで樹脂バリ６０ａとなったとしても、その回り込んだ樹脂バリ６０ａは、樹脂バリ防止材２００の表面に付着した状態となる。

そして、本製造方法の次の工程では、この図３に示されるものにおいて、ヒートシンク１０の一面１１から樹脂バリ防止材２００を除去する。この樹脂バリ防止材２００の除去によって、樹脂バリ防止材２００の表面に付着した樹脂バリ６０ａは、樹脂バリ防止材２００とともに、ヒートシンク１０の一面１１から除去され、次の図４に示される状態となる。

そして、この図４に示されるように、ヒートシンク１０の一面１１のうち露出すべき部位にて樹脂バリが存在しない状態となる。この後、リードフレーム４０の成形やカットなどを行うことにより、本実施形態の電子装置１００が完成する。

次に、本実装方法で用いる樹脂バリ防止材２００の材料、形成方法、除去方法について、まとめて説明する。

まず、樹脂バリ防止材２００として樹脂材料を用いた場合について述べる。この場合、樹脂材料としては、ＰＶＣ（塩化ビニル）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＡＢＳ（ＡＢＳ樹脂）などの熱可塑性樹脂が挙げられる。

その形成方法としては、樹脂シートを熱圧着する、スピンコート、スタンピング、ディスペンスなどの方法が挙げられる。そして、モールド樹脂６０やリードフレーム４０にダメージを与えることのない樹脂バリ防止材２００の除去方法としては、４塩化炭素などの塩素系溶剤にて除去する方法などが挙げられる。

次に、樹脂バリ防止材２００として金属材料を用いた場合について述べる。この場合、金属材料としては、Ａｌ（アルミニウム）が挙げられ、その形成方法としては、蒸着、スパッタ、ＣＶＤ、メッキなどが挙げられ、その除去方法としては、燐酸溶液による除去などが挙げられる。

また、金属材料としては、Ｍｇ（マグネシウム）が挙げられ、その形成方法としては、蒸着、スパッタ、ＣＶＤ、メッキなどが挙げられ、その除去方法としては、酢酸溶液による除去などが挙げられる。さらに、金属材料としては、Ｎｉ（ニッケル）が挙げられ、この場合、メッキで形成すれば、市販のＮｉ剥離液で除去が可能である。

次に、樹脂バリ防止材２００としてセラミック材料を用いた場合、セラミック材料としては、ＳｉＯ₂（酸化シリコン）ＴｉＯ₂（酸化チタン）などが挙げられ、その形成方法としては、蒸着、スパッタ、ＣＶＤ、溶射、メッキなどが挙げられ、その除去方法としては、弗酸溶液による除去などが挙げられる。

また、樹脂バリ防止材２００としては、本製造方法に適したものであれば、上記した材料、形成方法、除去方法以外のものであってもよいことはもちろんである。たとえば、除去方法としては、上記の薬液以外にも選択性を有するプラズマクリーニングやスパッタなどのドライエッチングを用いてもよい。

以上のように、本実施形態の製造方法によれば、樹脂バリ防止材２００を用いることによって、従来のようにヒートシンク１０において露出面へのモールド樹脂６０の回り込み防止用の窪み部を設けることなく、露出面となるヒートシンク１０の一面１１上の樹脂バリを除去することができる。

また、本製造方法によれば、金型３００の内面に上記凹部３２０を設けることで、この凹部３２０を介して樹脂バリ防止材２００と金型３００とを接触させないようにしているため、樹脂バリ防止材２００の金型３００への密着を防止できる。

もし、樹脂バリ防止材２００が金型３００に接触して密着した場合、ヒートシンク１０との密着性の弱い樹脂バリ防止材２００であると、離型の際、樹脂バリ防止材２００が金型３００に残ってしまう。その点、本実施形態によれば、ワークの離型を容易にすることができる。

（第２実施形態）
図５、図６は、本発明の第２実施形態に係る電子装置の製造方法を示す工程図であり、図５は、ワークを金型３００内に設置した状態を示す概略断面図、図３は、モールド樹脂６０による封止直後の状態を示す概略断面図である。

本製造方法においても、上記第１実施形態と同様に、まず、ヒートシンク１０とリードフレーム４０との一体化、ＩＣチップ２０の搭載、ワイヤボンディングを行うとともに、ヒートシンク１０におけるモールド樹脂６０から露出するべき一面１１に、樹脂バリ防止材２００を設け、当該一面１１を樹脂バリ防止材２００により被覆する。

ここで、本実施形態では、ヒートシンク１０として、図５に示されるように、一面１１の端部が当該一面１１から突出する突起部１１ａとなっているものを用いる。このような突起部１１ａは、プレス加工などにより形成できる。

そして、この樹脂バリ防止材２００が設けられたワークを、金型３００にセットし、モールド樹脂６０にて封止し、金型３００から取り外すと、図６に示される状態となる。

次に、このものにおいて、ヒートシンク１０の一面１１から樹脂バリ防止材２００を除去することによって、樹脂バリ防止材２００の表面に付着した樹脂バリ６０ａは、ヒートシンク１０の一面１１から除去される。

また、樹脂バリ防止材２００を除去したときに、樹脂バリ６０ａの下の樹脂バリ防止材２００のみが除去される可能性がある。図７は、本実施形態において、樹脂バリ防止材２００のみが除去され樹脂バリ６０ａが残った状態を示す拡大図である。

しかし、本実施形態では、このような状況となったとしても、この残った樹脂バリ６０ａを除去することは容易である。本実施形態の製造方法によれば、露出するべきヒートシンク１０の一面１１に回り込んだモールド樹脂６０すなわち樹脂バリ６０ａのうち突起部１１ａに対応する部分は、図７に示されるように、突起部１１ａに対応して凹むことで、その厚さが薄くなる。

そのため、図７において、残った樹脂バリ６０ａは、この薄くなった部位Ｋにて破断しやすくなり、低い水圧での水洗浄などの簡易な方法にて容易に除去することができる。そして、本実施形態においても、ヒートシンク１０の一面１１のうち露出すべき部位にて樹脂バリが存在しない状態となる。

このように、本実施形態の製造方法によっても、樹脂バリ防止材２００を用いることによって、従来のようにヒートシンク１０において露出面へのモールド樹脂６０の回り込み防止用の窪み部を設けることなく、露出面となるヒートシンク１０の一面１１上の樹脂バリを除去することができる。

また、本実施形態では、上述のように、ヒートシンク１０の一面１１の端部に設けた突起部１１ａの部分にて、樹脂バリ６０ａを破断することでその除去が行えるため、樹脂バリ防止材２００が薄いものであっても、効果がある。また、これに関連して、本実施形態では、樹脂バリ防止材２００を薄くできる。

たとえば、樹脂バリ防止材２００として金属材料の膜を適用した場合など、樹脂バリ防止材２００を厚くすると、コストアップになったり、厚くすること自体が難しくなるなどの問題が起こりうる。本実施形態では、樹脂バリ防止材２００の厚さを、発生する樹脂バリ６０ａよりも薄くしても、上記の除去効果が期待できる。

（第３実施形態）
図８、図９は、本発明の第３実施形態に係る電子装置の製造方法を示す工程図であり、図８は、モールド樹脂６０による封止直後の状態を示す概略断面図、図９は、樹脂バリ防止材２００の除去後における突起部１１ａの近傍を示す拡大図である。

本実施形態の製造方法は、上記第２実施形態を一部変形したものである。すなわち、本製造方法に用いるヒートシンク１０は、図８に示されるように、その一面１１が、その端部に設けられている突起部１１ａから中央部に向かって凹となるように傾斜したテーパ形状となっている。このようなテーパ形状は、プレス加工などにより形成できる。

本製造方法の場合も、突起部１１ａを設けることにより、図９に示されるように、樹脂バリ防止材２００の除去後に樹脂バリ６０ａが残ったとしても、薄くなった部位Ｋにて破断させて容易に除去できる。つまり、本実施形態も、上記第２実施形態と同様の作用効果を奏するものである。

（他の実施形態）
なお、上記第１実施形態においては、図２に示されるように、金型３００として、その内面に凹部３２０を有するものを用いたが、図１０に示されるような凹部を持たない一般的な金型３００そのものを用いてもよい。

また、ヒートシンク１０における上記一面１１だけでなく、モールド樹脂６０から露出させたい部分を樹脂バリ防止材２００で被覆して樹脂封止を行うようにすれば、ヒートシンク１０における任意の部位を、樹脂バリを存在させることなく、露出させることが可能になる。

また、ＩＣチップ２０とリードフレーム４０との電気的な接続は、ボンディングワイヤ５０以外の方法で行ってもよい。また、ＩＣチップ２０からの電気取り出し構造は、リードフレーム４０以外のものでもよい。

また、ヒートシンク１０に搭載する電子部品としては、上記したＩＣチップ２０に限らず、フリップチップ、回路基板、あるいは各種の実装部品などを採用してもよい。また、ヒートシンク１０の形状は、上記図示例に限定されるものではない。

本発明の第１実施形態に係る樹脂モールドパッケージタイプの電子装置の概略断面図である。 第１実施形態の電子装置の製造方法を示す工程図である。 図２に続く製造方法を示す工程図である。 図３に続く製造方法を示す工程図である。 本発明の第２実施形態に係る電子装置の製造方法を示す工程図である。 図５に続く製造方法を示す工程図である。 第２実施形態において、樹脂バリ防止材のみが除去され樹脂バリが残った状態を示す拡大図である。 本発明の第３実施形態に係る電子装置の製造方法を示す工程図である。 図８に続く製造方法を示す工程図である。 他の実施形態を示す概略断面図である。

符号の説明

１０…ヒートシンク、１１…ヒートシンクの一面、
１１ａ…ヒートシンクの一面の突起部、２０…電子部品としてのＩＣチップ、
６０…モールド樹脂、２００…樹脂バリ防止材、３００…金型、
３２０…金型の凹部。

Claims (4)

1. ヒートシンク（１０）に電子部品（２０）を搭載した後、これらヒートシンク（１０）および半導体チップ（２０）を、金型（３００）内に設置し、モールド樹脂（６０）により封止するとともに、前記ヒートシンク（１０）の一面（１１）を前記モールド樹脂（６０）から露出させてなる電子装置の製造方法において、
   前記ヒートシンク（１０）における前記モールド樹脂（６０）から露出する前記一面（１１）を、樹脂バリ防止材（２００）により被覆した後、前記モールド樹脂（６０）による封止を行い、
   しかる後、前記一面（１１）から前記樹脂バリ防止材（２００）を除去することを特徴とする電子装置の製造方法。
2. 前記金型（３００）の内面のうち前記樹脂バリ防止材（２００）と対向する部位に、凹部（３２０）を設けることにより、前記金型（３００）と前記樹脂バリ防止材（２００）とを非接触の状態とすることを特徴とする請求項１に記載の電子装置の製造方法。
3. 前記ヒートシンク（１０）として、前記一面（１１）の端部が当該一面（１１）から突出する突起部（１１ａ）となっているものを用いることを特徴とする請求項１に記載の電子装置の製造方法。
4. 前記ヒートシンク（１０）の前記一面（１１）は、その端部に設けられている前記突起部（１１ａ）から中央部に向かって凹となるように傾斜したテーパ形状となっていることを特徴とする請求項３に記載の電子装置の製造方法。

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