JP2010050349A - 混成集積回路装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 金属基板からできた混成集積回路装置を小型な形状とする。
【解決手段】 金属基板２０の４側面には、スリットＳＬが設けられ、金属基板２０からは、外部端子としてプラグ２５が設けられ、封止樹脂２６からは、プラグの頭部が露出する。この構成にすれば、面実装型となり、リードがパッケージから出ることがなく小型の混成集積回路装置が実現できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、面実装型の混成集積回路装置およびその製造方法に関する。

一般に金属基板を採用した混成集積回路装置は、一般に放熱性の優れたＨＩＣと呼ばれ、大電力用のＴＲとその制御回路が実装されている。例えば、インバータ回路等がその一例である。このインバータ回路は、昨今の環境問題の一解決手段となる、電力の削減に適しており、多くのユーザが採用し始めている。

図６、図７は、その金属基板をトランスファーモールドする時の図面である。この金型ＵＤ、ＬＤに配置されている金属基板１０としては、ＡｌまたはＣｕ、または合金等が採用されている。そしてこの基板１０の上には、絶縁膜を介して導電パターン１１が形成されている。この導電パターン１１は、アイランド、パッドおよび配線等から成り、実装される素子、具体的にはパワー系のトランジスタ、制御ＩＣ、ＴＲ、ＤＩＯＤＥ等の能動素子１２、チップ抵抗やチップコンデンサ等の受動素子が半田、Ａｇペースト、金属細線等で接続されている。

そして金属基板の側辺に設けられたパッドには、リード１３が固着され、図７に示すように、リードの固着部を封止するように、絶縁樹脂１４が設けられている。ここでは、トランスファーモールド法で説明しているが、樹脂ケース、金属ケースで封止しても良い。

このトランスファーモールド後、金型ＵＤ、ＬＤから取り出した混成集積回路装置が図７の斜視図である。

図７に示すように、金属基板１０は、絶縁樹脂で封止され、信頼性が向上され、しかも金属基板は、放熱性に優れている点、またヒートシンクとしての機能がある点で、パワー系の素子が採用でき優れた装置である。

しかしながら、混成集積回路装置と成ると大型のイメージが強い。例えば縦、横、厚みが５×１０×１ｃｍ程度のサイズ、またはそれ以上のサイズが多いが、最近になって、トランスファーモールドの実現もあって比較的小型のサイズ２×４×０．５ｃｍ程度のサイズも出てきた。

一方、エアコン、冷蔵庫、掃除機等で採用されるインバータの場合、セット自体が大きいため、前述したサイズでも良いが、最近は、セットでも高機能で小型のものが要求されている。よって混成集積回路装置でも小型のものが必要となってきた。

図７に戻れば、サイズ拡大の原因として、モールド部から延在するリード１３がその一つである。つまりパッケージから外部に外部リード１３として出ており、全体のサイズを大きくし、プリント基板の実装面積効率を悪化させている。

本発明は、前述した課題に鑑みて成され、
第１に、封止樹脂から、導電パターンと電気的に接続された外部接続手段が露出する事で解決するものである。

金属基板から端子を上方に延在させれば、面実装型として構成できる。

第２に、金属基板の側面からその近傍に位置する領域には、表面から裏面に渡る除去領域があり、封止樹脂は、金属基板表面を被覆する封止樹脂と一体で前記除去領域にも設けられる事で解決するものである。

この除去領域にてアンカー効果を発生させられる。

第３に、前記除去領域周囲に相当する前記金属基板の裏面には、前記裏面から前記表面に向かって段差があり、前記段差を覆う前記封止樹脂は、前記除去領域に設けられた前記封止樹脂と一体でなる事で解決するものである。

第４に、導電パターンには、前記封止樹脂の表面から露出するポストが電気的に接続されて設けられ、前記封止樹脂から露出した前記ポストを端子とすることで解決するものである。

第５に、少なくとも表面が絶縁性材料で被覆され、その上に混成集積回路装置の導電パターンがマトリックス状に配置された大板の金属基板を用意し、
前記導電パターンの第１の導電パターンに金属性のポストを設け、前記導電パターンの第２の導電パターンには、半導体素子を設け、
前記導電パターン、前記ポストおよび前記半導体素子を被覆し、前記ポストの頭部が露出するように絶縁樹脂を被覆し、
前記導電パターンの周囲を前記絶縁樹脂から前記金属基板までダイシングして６面体を成すことで解決するものである。

大板の基板から面実装型の混成集積回路装置を製造することが可能となる。

本発明によれば、面実装型の混成集積回路装置を可能とし、小型化が可能となる。また金属基板は、スリットが側面に位置し、カットする金属エリアを少なくすることで金属バリの発生も抑止できる効果を有する。

製造方法としては、大板に多数の導電パターンが形成され、一括してモールドしてから個別に分離できるため、小型の混成集積回路装置を一度に生産できる。また予めスリットが設けられたり、更にはハーフプレスがあるため、絶縁樹脂に金属基板が食い付き、絶縁樹脂からの剥がれを抑止できる。

まず混成集積回路装置の製造方法を図３〜図５を参照して説明する。

図３Ａ−１、Ａ−２は、金属基板を用意する工程を示すもので、Ｂ−１、Ｂ−２は、その上に導電パターンが形成された金属基板を用意する工程を示す。また図Ａ−１、Ａ−３、Ｂ−１は、夫々スリットの配置が若干異なり、スリットの形成配置が色々と展開できることを説明しているが、実際はどれか一つを選択している。

この金属基板２０と、金属基板２０の上面を被覆する絶縁樹脂２１と、絶縁樹脂２１の上面に形成された所定形状の導電パターン２２とを備え、この導電パターン２２は、混成集積回路装置の回路を実現するもので、点線で示す矩形領域２３は、混成集積回路装置の配置領域２３であり、この導電パターン２２が夫々マトリックス状に形成されている。ここでは、２×２の４装置分が配置されているが、大板基板のサイズと配置領域のサイズによっては、更に多数の装置が実現できる。

この配置領域２３と隣接する配置領域２３との間は、所定の間隔Ｌが設けられ、格子状にスペースが設けられている。更にこのスペースには、スリットＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３が設けられている。このスリットの幅は、後の工程でのダイシングラインＤＬと成るため、ダイシングラインのブレード幅よりも大きい。図３Ａ−１のスリットは、形成領域２３の４側辺にＳＬ１、ＳＬ２が配置され、各コーナーに小さなスリットＳＬ３が配置されている。図３Ａ−３は、ＳＬ３を省略したパターンを示し、Ｂ−１は、ＳＬ２の長さが同じで、ＳＬ１がＳＬ３の部分まで延長しているパターンを示している。

また図３Ａ−１では、金属基板の裏面側よりスリットの周囲をハーフプレスＨＰしている平面図を示し、図３Ａ−２にその断面図を示している。

実際の金属基板２０は、ＡｌまたはＣｕ等を主材料とする金属基板であり、厚みは、例えば１．５ｍｍ程度である。またそれ以下でも良い。

絶縁樹脂２１は、金属基板２０の上面の全域を覆うように形成されており、アルミナ等のフィラーが充填された樹脂材料から成る。絶縁層２１の厚みは例えば５０μｍ程度である。

導電パターン２２は、絶縁層２１の上面に貼着された銅等の導電箔を所定形状にエッチングすることにより形成される。

続いて図４Ａ−１、Ａ−２に示すように、素子２４、プラグ２５を実装する工程がある。素子として半導体素子２４のみ実装されているが、回路規模に応じて、ＴＲ、Ｄｉｏｄｅ、ＩＣ等が実装され、更には受動素子が実装される。例えばインバータ回路であれば、パワーＭＯＳまたはＩＧＢＴ等のパワー系のディスクリート素子、そしてこの素子を制御するＩＣ、ノイズ制御等に採用されるコンデンサ、これらを接続する導電パターンで構成される。また配置領域２３の周囲には、前記回路と接続されたパッド２４が形成され、ここには外部接続手段２５としてここでは導電性のポストが形成される。このポストは、Ｃｕを主材料としている。高さは、半導体素子、そして金属細線が採用される場合は、それよりも高く成っている。また封止樹脂から頭部が出る程度である。

続いて図４Ｂ−１、Ｂ−２に示す様に、金属基板２０を封止樹脂２６で被覆する工程がある。金属基板２０の裏面を下金型ＬＤに当接し、プラグ２５の頭が上金型ＵＤに当接している。このプラグ２５が良好に露出するには、上金型に樹脂フィルムＲＦを配置し、プラグ２５の頭がフィルムＲＦに若干食い込んで当接させると良い。そしてこの状態で、トランスファーモールド法でゲートから樹脂を注入すれば、スリット、そしてハーフプレスＨＰの部分にも樹脂が注入される。また樹脂フィルムＲＦを採用するため、封止樹脂よりプラグ頭部が若干突出する。この構造であれば、仮に半田をプラグに設けた時等は、プラグの頭部だけでなく、その下方も半田にぬれるために、半田の固着強度が向上する。またプラグ頭部へのモールド樹脂のフラッシュバリ付着を防止する効果もある。

最後に図５に示すように、金型から取り出し、絶縁樹脂で封止した金属基板２０を取り出す。そして図Ａ−２に示すように、スリットの中央部にダイシングブレードを位置させ、金属基板の表面を被覆する樹脂と、スリット、ハーフプレス部に入った樹脂が一体で残るようにフルダイシングして分離する。

すれば、被覆された樹脂は、スリット部、ハーフプレス部に設けられることから、アンカー効果が働き、密着性が向上することに成る。

図１、図２は、今までに述べた製造方法で実現される混成集積回路装置の図である。図５で示すダイシングからも明らかなように、本混成集積回路装置４０は、金属基板２０がパッケージ裏面から露出するが、スリットＳｌの部分およびハーフプレスＨＰの部分は覆われる。図１Ａからも判るように、左右のスリットＳＬよりも内側に入るように形成され、ハーフプレスＨＰ、スリットＳＬそして基板表面の部分に設けられる樹脂が一体で形成されるため、アンカー効果が働き、信頼性も向上する。図１Ｂは、図３Ａ−３の金属基板２０を採用した際の平面図が表現され、パッケージ裏面の平面図で考えると、大きく矩形で金属基板の裏面が露出し、夫々４つのコーナーは、小さな矩形が一体で露出している構造をとる。

図２は、図３Ａ−１の金属基板をダイシングしたときの図面を示す。ちょうどリードフレームのアイランドの吊リードの如く、金属基板の各コーナーから２本の細いリードが出ている。どちらにしても金属基板のダイシング領域が大幅に減らせるため、金属基板から発生するバリの発生量を大幅に抑制させることができる。また図２で示した黒く塗りつぶした大きな四角は、放熱用の金属ポストで、このポストは、導電パターンと固着されるか、絶縁樹脂２１または金属に直接固着されて、熱がパッケージから外部へ放出されるようになっている。当然封止樹脂から頭部は露出される。この金属ポストは樹脂流動性を考慮すると円形に近い方が良いが、必要な放熱量を考慮して形状が決定される。
また図１では、外部端子としてＣｕから成るポストが実装されたが、図２は、ファストン端子の如くリード板を折り曲げたもので良い。パッドの所が基板に対して平行な面の一端と、パッケージ表面から平行に延在した他端が有れば良い。更にこのリード形状にスプリングバック機能を持たせるデザインとすることで、寸法精度のバラツキ吸収効果も期待できる。
ここで全実施例にいえるが、ハーフプレスは入れなくても良い。

本発明の混成集積回路装置を示す図である。 本発明の混成集積回路装置を示す図である。 本発明の混成集積回路装置の製造方法を示す図である。 本発明の混成集積回路装置の製造方法を示す図である。 本発明の混成集積回路装置の製造方法を示す図である。 金型を使ったモールド方法を説明する図である。 従来の混成集積回路装置を示す図である。

符号の説明

４０ 混成集積回路装置
２０ 金属基板
２１ 絶縁樹脂
２２ 導電パターン
２３ 配置領域
２４ パッド
２５ プラグ
２６ 封止樹脂
ＳＬ１〜ＳＬ３ スリット
ＨＰ ハーフプレス
ＤＬ ダイシングライン

Claims (10)

1. 少なくとも表面が絶縁層で絶縁処理され、実質的に表面、裏面および４つの側面から成る金属から成る金属基板と、前記絶縁層の表面に形成された導電パターンと、前記導電パターンに電気的に接続された半導体素子または／および受動素子と、前記半導体素子または／および受動素子と前記導電パターンを接続する接続手段と、前記金属基板の表面、前記半導体素子または／および受動素子および前記接続手段を被覆する封止樹脂とを備えた混成集積回路装置に於いて、
   前記封止樹脂から、前記導電パターンと電気的に接続された外部接続手段が露出する事を特徴とした混成集積回路装置。
2. 前記側面からその近傍に位置する前記金属基板は、前記表面から裏面に渡る除去領域があり、前記封止樹脂は、前記金属基板表面を被覆する封止樹脂と一体で前記除去領域にも設けられる請求項１に記載の混成集積回路装置。
3. 前記除去領域周囲に相当する前記金属基板の裏面には、前記裏面から前記表面に向かって段差があり、前記段差を覆う前記封止樹脂は、前記除去領域に設けられた前記封止樹脂と一体でなる請求項２に記載の混成集積回路装置。
4. 前記導電パターンには、前記封止樹脂の表面から露出するポストが電気的に接続されて設けられ、前記封止樹脂から露出した前記ポストが端子となる請求項３に記載の混成集積回路装置。
5. 前記金属基板の裏面を裏面、前記封止樹脂の表面を表面、そして除去領域に位置する封止樹脂を側面とする６面体から成る請求項４に記載の混成集積回路装置。
6. 前記金属基板の４つの側面は、前記６面体の側面よりも内側に入り、金属基板のコーナーは、前記６面体の側面と一致する請求項５に記載の混成集積回路装置。
7. 前記金属基板のコーナーは、二股に分かれて前記６面体の側面に延在している請求項６に記載の混成集積回路装置。
8. 少なくとも表面が絶縁性材料で被覆され、その上に混成集積回路装置の導電パターンがマトリックス状に配置された大板の金属基板を用意し、
   前記導電パターンの第１の導電パターンに金属性のポストを設け、前記導電パターンの第２の導電パターンには、半導体素子を設け、
   前記導電パターン、前記ポストおよび前記半導体素子を被覆し、前記ポストの頭部が露出するように絶縁樹脂を被覆し、
   前記導電パターンの周囲を前記絶縁樹脂から前記金属基板までダイシングして６面体を成す混成集積回路装置の製造方法。
9. 前記混成集積回路装置の前記導電パターンの配置領域を囲み、ダイシングラインに相当する位置にスリットが設けられる請求項８に記載の混成集積回路装置の製造方法。
10. 前記スリットの周囲は、前記実装基板の裏面からハーフプレスされている請求項９に記載の混成集積回路装置の製造方法。

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