JP2009146951A

JP2009146951A - 樹脂モールドパッケージタイプの電子装置およびその製造方法

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Publication number: JP2009146951A
Application number: JP2007320021A
Authority: JP
Inventors: Isao Ishibe; 功石部
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-12-11
Filing date: 2007-12-11
Publication date: 2009-07-02
Anticipated expiration: 2027-12-11
Also published as: JP5003451B2

Abstract

【課題】チップからヒートシンクへの熱伝導が良好に行える樹脂モールドパッケージタイプの電子装置を提供する。
【解決手段】ＩＣチップ２０とヒートシンク１０とを直接接触させた構造とする。具体的には、ヒートシンク１０に対して吸引口１３を備え、吸引口１３からＩＣチップ２０を吸引した状態でモールド樹脂６０による樹脂封止を行う。これにより、ＩＣチップ２０からヒートシンク１０への熱伝導を良好にすることが可能となり、ヒートシンク１０での放熱効果を効率的に行うことが可能となる。
【選択図】図１

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封止した樹脂モールドパッケージタイプの電子装置およびその製造方法に関する。

従来より、樹脂モールドパッケージタイプの電子装置は、Ａｇペーストなどの接着剤を介して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ことにより構成される。モールド樹脂にはチップと外部との電気的な接続のためのリードフレームも電子部品およびヒートシンクと共に封止され、ボンディングワイヤなどを介してチップと電気的に接続されている。そして、ヒートシンクの一面はモールド樹脂から露出させられており、電子部品で発した熱がヒートシンクを通じてモールド樹脂の外部へ放熱できるように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１０３６４２号公報

しかしながら、上記従来の樹脂モールドパッケージタイプの電子装置では、ヒートシンクに対して電子部品を固定する際に熱伝導性の悪い接着剤を用いているため、チップでの発熱をヒートシンクに伝えることの妨げになり、ヒートシンクによる放熱効果を十分に発揮できないという問題がある。

本発明は上記点に鑑みて、チップからヒートシンクへの熱伝導が良好に行える樹脂モールドパッケージタイプの電子装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、下面（１１）および上面（１２）を有する放熱用のヒートシンク（１０）と、ヒートシンク（１０）の上面（１２）の上に直接接触するように搭載された電子部品（２０）と、電子部品（２０）との電気的な接続が行われた外部接続用の配線部材（３０、４０）と、ヒートシンク（１０）の下面（１１）を露出させつつ配線部材（３０、４０）の一部を露出させ、かつ、電子部品（２０）とヒートシンク（１０）および配線部材（３０、４０）を樹脂封止したモールド樹脂（５０）と、を備え、ヒートシンク（１０）には、下面（１１）から上面（１２）に向けて貫通するように形成された吸引口（１３）が備えられていることを特徴としている。

このように、ヒートシンク（１０）に吸引口（１３）を設けることにより、吸引口（１３）を通じて吸引しながら電子部品（２０）をヒートシンク（１０）に搭載することができる。このため、電子部品（２０）とヒートシンク（１０）とを直接接触させられ、電子部品（２０）からヒートシンク（１０）への熱伝導を良好にすることが可能となり、ヒートシンク（１０）での放熱効果を効率的に行うことが可能となる。

請求項２に記載の発明では、ヒートシンク（１０）には、電子部品（２０）と対応する凹部（１４）が形成されており、該凹部（１４）内に電子部品（２０）が配置されていることを特徴としている。

このように、ヒートシンク（１０）に対して電子部品（２０）を位置決めするための凹部（１４）を形成するようにすれば、請求項１と同様の効果が得られるのに加え、電子部品（２０）の吸引のみによる位置決めよりもより確実な位置決めを行うことが可能となる。

請求項３に記載の発明では、電子部品（２０）の外縁の一部もしくは全部が接着剤（６０）を介してヒートシンク（１０）に固定されていることを特徴としている。

このように、電子部品（２０）の外縁部において接着剤（６０）を用いてヒートシンク（１０）と固定するようにすれば、その後の吸引が必要なくなるため、金型（３００）が吸引に対応した構造でなくても済む。

請求項４に記載の発明では、ヒートシンク（１０）には、電子部品（２０）の側面と接触する凸部（１５）が形成されていることを特徴としている。

このように、ヒートシンク（１０）に対して凸部（１５）を形成するようにしても、請求項１と同様の効果が得られるのに加え、電子部品（２０）の吸引のみによる位置決めよりもより確実な位置決めを行うことが可能となる。

以上、請求項１ないし４では、本発明を電子装置の発明として把握した場合について説明したが、請求項５ないし７に記載したように、本発明を電子部品の製造方法の発明として把握することもできる。

具体的には、請求項５に記載の発明では、ヒートシンク（１０）に対して、下面（１１）から上面（１２）に向けて貫通するように形成された吸引口（１３）を備えておき、該吸引口（１３）を通じて電子部品（２０）を吸引することで、該電子部品（２０）をヒートシンク（１０）に直接接触させる工程と、電子部品（２０）をヒートシンク（１０）に直接接触させた状態で配線部材（３０、４０）と電子部品（２０）との電気的な接合を行う工程と、電子部品（２０）をヒートシンク（１０）に直接接触させた状態でモールド樹脂（６０）による樹脂封止を行う工程と、を含んでいることを特徴としている。

このように、ヒートシンク（１０）に吸引口（１３）を設けることにより、吸引口（１３）を通じて吸引しながら電子部品（２０）をヒートシンク（１０）に搭載することができる。このため、電子部品（２０）とヒートシンク（１０）とを直接接触させられる。したがって、電子部品（２０）からヒートシンク（１０）への熱伝導を良好にすることが可能となり、ヒートシンク（１０）での放熱効果を効率的に行うことが可能となる。

請求項６に記載の発明では、ヒートシンク（１０）に対して、下面（１１）から上面（１２）に向けて貫通するように形成された吸引口（１３）を備えておき、該吸引口（１３）を通じて電子部品（２０）を吸引することで、該電子部品（２０）をヒートシンク（１０）に直接接触させる工程と、電子部品（２０）をヒートシンク（１０）に直接接触させた状態で電子部品（２０）の外縁の一部もしくは全部に接着剤（６０）にてヒートシンク（１０）に接着する工程と、ヒートシンク（１０）に固定された電子部品（２０）とに対して配線部材（３０、４０）を電気的に接合する工程と、モールド樹脂（６０）による樹脂封止を行う工程と、を含んでいることを特徴としている。

請求項７に記載の発明では、電子部品（２０）およびヒートシンク（１０）を真空装置に収容したのち、該真空装置内において電子部品（２０）のうちヒートシンク（１０）に接触させられる側の面とヒートシンク（１０）の上面（１２）をＡｒイオンで叩いた後、電子部品（２０）をヒートシンク（１０）に対して直接接触させる工程と、ヒートシンク（１０）に固定された電子部品（２０）とに対して配線部材（３０、４０）を電気的に接合する工程と、モールド樹脂（６０）による樹脂封止を行う工程と、を含んでいることを特徴としている。

このようにすれば、接着剤を用いることなくヒートシンク（１０）に対して電子部品（２０）を直接接合することができる。したがって、請求項５と同様の効果を得ることができる。

なお、上記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ものである。

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、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。

電子装置１００には、ヒートシンク１０、ＩＣチップ２０、リードフレーム３０、ワイヤ４０およびモールド樹脂５０を有した構成とされている。

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。以下、ヒートシンク１０のうち図１中の紙面下方側の面を下面１１、上方側の面を上面１２として説明する。

ヒートシンク１０の下面１１側はモールド樹脂５０から露出させられており、ヒートシンク１０の上面１２側に電子部品としてのＩＣチップ２０が搭載されている。ヒートシンク１０には、下面１１から上面１２に向けて貫通するように複数の吸引口１３が形成されており、この吸引口１３と対応する箇所にＩＣチップ２０が搭載されている。ヒートシンク１０とＩＣチップ２０との間には何も配置されておらず、ヒートシンク１０に対してＩＣチップ２０が直接接触させられている。

ＩＣチップ２０は、半導体基板、例えば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ることにより構成されている。

リードフレーム３０は、複数の端子を構成するものであり、ヒートシンク１０およびＩＣチップ２０の周囲に配置されている。このリードフレーム３０は、Ｃｕや４２アロイ合金などの金属からなるリードとして機能するものであり、ワイヤ４０を通じてＩＣチップ２０と電気的に接続されることにより、ＩＣチップ２０をモールド樹脂５０の外部と電気的に接続できるようにする。

ワイヤ４０は、ボンディングなどによりＩＣチップ２０内のパッド（図示せず）とリードフレーム３０とを接続するものであり、金やアルミニウムなどからなる。

モールド樹脂５０は、ヒートシンク１０、ＩＣチップ２０、リードフレーム３０およびワイヤ４０を包み込むように封止するものであり、ＩＣチップ２０の保護やＩＣチップ２０やリードフレーム３０とワイヤ４０との電気的接合箇所の保護などを行う。モールド樹脂５０からは、リードフレーム３０における外部との接続用に端子部分が露出させられていると共に、ヒートシンク１０の下面１１が露出させられることで放熱性の向上が図られているが、その他の部位は基本的にはモールド樹脂５０にて覆われている。

例えば、モールド樹脂５０は、エポキシ系樹脂などの通常のモールド材料にて構成されるが、熱膨張係数の調整等のためにシリカなどからなるフィラーが含有されたモールド材料にて構成されていても良い。

次に、本実施形態の電子装置１００の製造方法について、図２に示す製造工程図を参照して説明する。

まず、ヒートシンク１０とリードフレーム３０とをかしめ、溶接、接着などにより一体に固定する。リードフレーム３０は、この段階では各リードフレーム３０は外周が外枠部材で連結された一部材とされており、外枠部材から延設された接合部をかしめ、溶接、接着することにより、リードフレーム３０の全体をヒートシンク１０に固定することができる。

次に、ヒートシンク１０上にＩＣチップ２０を搭載し、図２（ａ）に示すように吸引装置２００を用いてヒートシンク１０に形成された吸引口１３を通じてＩＣチップ２０を吸引する。これにより、ＩＣチップ２０がヒートシンク１０に直接接触して固定された状態になる。そして、ＩＣチップ２０を吸引した状態で、ボンディングなどによりワイヤ４０を介してＩＣチップ２０内のパッドとリードフレーム３０とを電気的に接合する。

続いて、図２（ｂ）に示すように金型３００内にヒートシンク１０、ＩＣチップ２０、リードフレーム３０およびワイヤ４０が一体化されたワークをセットする。金型３００の下部には、吸引装置２００による吸引が行えるように開口部３０１が形成されている。開口部３０１は、ヒートシンク１０における吸引口１３と対応した位置に形成されており、かつ、ヒートシンク１０の外形よりも小さくされている。このため、ヒートシンク１０に形成された吸引口１３および金型３００に形成された開口部３０１を通じてＩＣチップ２０を吸引できる構造となっている。

そして、吸引装置２００による吸引を行った状態で金型３００内の空洞部３０２に樹脂を充填し、これを固めることにより、モールド樹脂５０にてヒートシンク１０、ＩＣチップ２０、リードフレーム３０およびワイヤ４０を包み込むように封止できる。この後、図示しないが、リードフレーム３０を外枠部材から切り離し、各々を分離することにより、本実施形態の樹脂モールドパッケージタイプの電子装置が完成する。このとき、吸引装置２００による吸引を行った状態で樹脂封止を行っているため、ＩＣチップ２０はヒートシンク１０に直接接触させられた状態のまま樹脂封止が行われることになる。

以上説明した本実施形態の樹脂モールドパッケージタイプの電子装置によれば、ＩＣチップ２０とヒートシンク１０とを直接接触させた構造とされている。このため、ＩＣチップ２０からヒートシンク１０への熱伝導を良好にすることが可能となり、ヒートシンク１０での放熱効果を効率的に行うことが可能となる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態の樹脂モールドパッケージタイプの電子装置は、第１実施形態に対してヒートシンク１０の構成等を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態に対して異なる部分についてのみ説明する。

図３は、本実施形態にかかる樹脂モールドパッケージタイプの電子装置１００の断面図である。この図に示されるように、ヒートシンク１０のうちＩＣチップ２０が配置される場所に凹部１４を形成し、ＩＣチップ２０の位置決めが行えるようにしている。また、ＩＣチップ２０の外縁の一部もしくは全部において、ＩＣチップ２０とヒートシンク１０とを例えばエポキシ樹脂にＡｇフィラーを添加したＡｇペーストからなる接着剤６０にて固定している。このような固定は、ＩＣチップ２０を凹部１４内に配置したのち吸引装置２００によるＩＣチップ２０の吸引を行った状態で行われるため、ＩＣチップ２０と吸引装置２００との間に接着剤６０を入り込むことは殆ど無く、ＩＣチップ２０をヒートシンク１０に直接接触させることができる。

このように、ヒートシンク１０に対してＩＣチップ２０を位置決めするための凹部１４を形成するようにすれば、第１実施形態と同様の効果が得られるのに加え、ＩＣチップ２０の吸引のみによる位置決めよりもより確実な位置決めを行うことが可能となる。

さらに、ＩＣチップ２０の外縁部において接着剤６０を用いてヒートシンク１０と固定するようにすれば、その後の吸引が必要なくなるため、金型３００が吸引に対応した構造でなくても済む。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態の樹脂モールドパッケージタイプの電子装置も、第２実施形態と同様に、第１実施形態に対してヒートシンク１０の構成等を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態に対して異なる部分についてのみ説明する。

図４は、本実施形態にかかる樹脂モールドパッケージタイプの電子装置１００の断面図である。この図に示されるように、ヒートシンク１０のうちＩＣチップ２０が配置される場所にＩＣチップ２０の外形と対応する凸部１５を形成し、ＩＣチップ２０の位置決めが行えるようにしている。凸部１５は、ＩＣチップ２０の側面と接するものであれば良く、ＩＣチップ２０の外縁の一部と接するものであっても、全部を囲むものであっても構わない。

このように、ヒートシンク１０に対して凸部１５を形成するようにしても、第１実施形態と同様の効果が得られるのに加え、ＩＣチップ２０の吸引のみによる位置決めよりもより確実な位置決めを行うことが可能となる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態の樹脂モールドパッケージタイプの電子装置は、第１実施形態で説明したヒートシンク１０の吸引口１３は形成することなくヒートシンク１０に対してＩＣチップ２０を直接接合するようにしたものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態に対して異なる部分についてのみ説明する。

図４は、本実施形態にかかる樹脂モールドパッケージタイプの電子装置１００の断面図である。この図に示されるように、ヒートシンク１０には図１に示したような吸引口１３が形成されていないが、ヒートシンク１０に対してＩＣチップ２０が直接接合されている。具体的には、ヒートシンク１０およびＩＣチップ２０を図示しない真空装置内に収容したのち、ヒートシンク１０の表面とＩＣチップ２０の裏面（接着面）側をＡｒイオンで叩いたからこれらを直接接合してある。このようにすれば、接着剤を用いることなくヒートシンク１０に対してＩＣチップ２０を直接接合することができる。したがって、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（他の実施形態）
上記第１〜第３実施形態では、ヒートシンク１０に対して吸引口１３を複数個設けるようにしたものを例に挙げて説明したが、吸引口１３の数は任意であり、１つであっても構わない。

また、第１〜第４実施形態では電子装置１００の基本構造を示してあるが、ヒートシンク１０上に複数のＩＣチップ２０が備えられるようなものであっても本発明を適用することができる。

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。

さらに、上記各実施形態では、ＩＣチップ２０に対する外部接続用の配線部材としてリードフレーム３０およびワイヤ４０を例に挙げて説明したが、これらの他の配線部材を用いても構わない。

本発明の第１実施形態における樹脂モールドパッケージタイプの電子装置の断面構成を示す図である。図１に示す電子装置の製造工程を示した断面図である。本発明の第２実施形態における樹脂モールドパッケージタイプの電子装置の断面構成を示す図である。本発明の第３実施形態における樹脂モールドパッケージタイプの電子装置の断面構成を示す図である。本発明の第４実施形態における樹脂モールドパッケージタイプの電子装置の断面構成を示す図である。

符号の説明

１０…ヒートシンク、１１…下面、１２…上面、１３…吸引口、１４…凹部、１５…凸部、２０…ＩＣチップ、３０…リードフレーム、４０…ワイヤ、５０…モールド樹脂、６０…接着剤、１００…電子装置、２００…吸引装置、３００…金型、３０１…開口部、３０２…空洞部

Claims

下面（１１）および上面（１２）を有する放熱用のヒートシンク（１０）と、
前記ヒートシンク（１０）の前記上面（１２）の上に直接接触するように搭載された電子部品（２０）と、
前記電子部品（２０）との電気的な接続が行われた外部接続用の配線部材（３０、４０）と、
前記ヒートシンク（１０）の前記下面（１１）を露出させつつ前記配線部材（３０、４０）の一部を露出させ、かつ、前記電子部品（２０）と前記ヒートシンク（１０）および前記配線部材（３０、４０）を樹脂封止したモールド樹脂（５０）と、を備え、
前記ヒートシンク（１０）には、前記下面（１１）から前記上面（１２）に向けて貫通するように形成された吸引口（１３）が備えられていることを特徴とする樹脂モールドパッケージタイプの電子装置。
前記ヒートシンク（１０）には、前記電子部品（２０）と対応する凹部（１４）が形成されており、該凹部（１４）内に前記電子部品（２０）が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂モールドパッケージタイプの電子装置。
前記電子部品（２０）の外縁の一部もしくは全部が接着剤（６０）を介して前記ヒートシンク（１０）に固定されていることを特徴とする請求項２に記載の樹脂モールドパッケージタイプの電子装置。
前記ヒートシンク（１０）には、前記電子部品（２０）の側面と接触する凸部（１５）が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂モールドパッケージタイプの電子装置。
下面（１１）および上面（１２）を有する放熱用のヒートシンク（１０）と、
前記ヒートシンク（１０）の前記上面（１２）の上に直接接触するように搭載された電子部品（２０）と、
前記電子部品（２０）との電気的な接続が行われた外部接続用の配線部材（３０、４０）と、
前記ヒートシンク（１０）の前記下面（１１）を露出させつつ前記配線部材（３０、４０）の一部を露出させ、かつ、前記電子部品（２０）と前記ヒートシンク（１０）および前記配線部材（３０、４０）を樹脂封止したモールド樹脂（５０）と、を備えてなる樹脂モールドパッケージタイプの電子装置の製造方法であって、
前記ヒートシンク（１０）に対して、前記下面（１１）から前記上面（１２）に向けて貫通するように形成された吸引口（１３）を備えておき、該吸引口（１３）を通じて前記電子部品（２０）を吸引することで、該電子部品（２０）を前記ヒートシンク（１０）に直接接触させる工程と、
前記電子部品（２０）を前記ヒートシンク（１０）に直接接触させた状態で前記配線部材（３０、４０）と前記電子部品（２０）との電気的な接合を行う工程と、
前記電子部品（２０）を前記ヒートシンク（１０）に直接接触させた状態で前記モールド樹脂（６０）による樹脂封止を行う工程と、を含んでいることを特徴とする樹脂モールドパッケージタイプの電子装置の製造方法。
下面（１１）および上面（１２）を有する放熱用のヒートシンク（１０）と、
前記ヒートシンク（１０）の前記上面（１２）の上に直接接触するように搭載された電子部品（２０）と、
前記電子部品（２０）との電気的な接続が行われた外部接続用の配線部材（３０、４０）と、
前記ヒートシンク（１０）の前記下面（１１）を露出させつつ前記配線部材（３０、４０）の一部を露出させ、かつ、前記電子部品（２０）と前記ヒートシンク（１０）および前記配線部材（３０、４０）を樹脂封止したモールド樹脂（５０）と、を備えてなる樹脂モールドパッケージタイプの電子装置の製造方法であって、
前記ヒートシンク（１０）に対して、前記下面（１１）から前記上面（１２）に向けて貫通するように形成された吸引口（１３）を備えておき、該吸引口（１３）を通じて前記電子部品（２０）を吸引することで、該電子部品（２０）を前記ヒートシンク（１０）に直接接触させる工程と、
前記電子部品（２０）を前記ヒートシンク（１０）に直接接触させた状態で前記電子部品（２０）の外縁の一部もしくは全部に接着剤（６０）にて前記ヒートシンク（１０）に接着する工程と、
前記ヒートシンク（１０）に固定された前記電子部品（２０）とに対して前記配線部材（３０、４０）を電気的に接合する工程と、
前記モールド樹脂（６０）による樹脂封止を行う工程と、を含んでいることを特徴とする樹脂モールドパッケージタイプの電子装置の製造方法。
下面（１１）および上面（１２）を有する放熱用のヒートシンク（１０）と、
前記ヒートシンク（１０）の前記上面（１２）の上に直接接触するように搭載された電子部品（２０）と、
前記電子部品（２０）との電気的な接続が行われた外部接続用の配線部材（３０、４０）と、
前記ヒートシンク（１０）の前記下面（１１）を露出させつつ前記配線部材（３０、４０）の一部を露出させ、かつ、前記電子部品（２０）と前記ヒートシンク（１０）および前記配線部材（３０、４０）を樹脂封止したモールド樹脂（５０）と、を備えてなる樹脂モールドパッケージタイプの電子装置の製造方法であって、
前記電子部品（２０）および前記ヒートシンク（１０）を真空装置に収容したのち、該真空装置内において前記電子部品（２０）のうち前記ヒートシンク（１０）に接触させられる側の面と前記ヒートシンク（１０）の前記上面（１２）をＡｒイオンで叩いた後、前記電子部品（２０）を前記ヒートシンク（１０）に対して直接接触させる工程と、
前記ヒートシンク（１０）に固定された前記電子部品（２０）とに対して前記配線部材（３０、４０）を電気的に接合する工程と、
前記モールド樹脂（６０）による樹脂封止を行う工程と、を含んでいることを特徴とする樹脂モールドパッケージタイプの電子装置の製造方法。