JP2014049762A - リードフレーム、空洞パッケージ、およびオフセット通気孔を有する電子デバイス、ならびにそれらの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リードフレーム、空洞パッケージ、およびオフセット通気孔を有する電子デバイス、ならびにそれらの製造方法を提供する
【解決手段】リードフレーム１００は、第１の表面と、対向する第２の表面との間に形成される通気孔１３６を有する特徴部（たとえば、ダイパッドまたはリード）を含む。通気孔１３６の断面積は、表面間で実質的に変化する（たとえば、通気孔はくびれ部分を有する）。通気孔１３６は、第１の表面から第２の表面に向かって、リードフレーム特徴部の厚さよりも浅い第１の深さまで延在する第１の開口と、第２の開口であって、第２の表面から第１の表面に向かって、リードフレーム特徴部の厚さよりも浅いが、当該第２の開口が第１の開口と交差するのに十分に深い第２の深さまで延在する第２の開口とから形成され得る。開口の垂直中心軸は互いから水平方向にずれており、通気孔１３６のくびれ部分は開口の交差部に対応する。
【選択図】図１

Description

本明細書に記載の主題の実施形態は、一般的には空洞パッケージを有する電子デバイス、そのようなデバイスのためのリードフレーム、およびそれらの製造方法に関する。

電子デバイス空洞パッケージは、基部および蓋を含み、これらはともに封止された内部空洞を画定し、その中に様々なタイプの電子ダイが取り付けられ得る。いくつかのタイプのパッケージでは、基部は、複数のリードによって取り囲まれるダイパッド（または「フラグ」）を備え、この組み合わせは成形コンパウンドによって構造的に支持される。一般的に、ベースの製造は、リードフレーム（すなわち、空間的方位において犠牲特徴部によって保持される、１つまたは複数の例のダイパッド／リード組み合わせを含む導電性構造）を設けることと、リードフレームをモールド内に配置することと、ダイパッドおよびリードの上面および底面が露出されるように、ダイパッドおよびリードの側面を成形コンパウンドで包囲することとを含む。

デバイス組み立て工程の間、１つまたは複数のダイがダイパッドに取り付けられ、ダイとリードとの間に（たとえば、ワイヤボンドおよび／または他の導電性特徴部を使用して）電気的接続が確立され、基部に蓋が取り付けられる。蓋が基部に永続的に取り付けられるべきであるとき、熱硬化性エポキシ樹脂が、一般的に、蓋および／または基部のはめ合わせ面に被着され、この組立体が硬化期間（たとえば、約１時間）にわたって昇温（たとえば、約１５０℃〜１７５℃）において硬化される。蓋硬化工程の間に空洞と外部環境との間の圧力正規化を可能にするために、１つまたは複数の通気孔が、一般的に、この工程の前に組立体の中に設けられる。この孔は、空洞を気密または半気密にシールするために後にシールされ得るが、いくつかのパッケージでは、孔は開いたままでもよい。

通気孔を設けることによって、基部と蓋との間のシールが（たとえば、空洞と外部環境との間の圧力差に起因して）裂開する可能性が低減するが、そのような孔を使用することに問題がないわけではない。たとえば、通気孔がシールされていないときに、外部環境からの塵芥が蓋取り付け工程の間に通気孔を通じて空洞に入る場合があり、この塵芥が、空洞内の露出したワイヤボンドまたは他の導電性特徴部を短絡させる可能性がある。したがって、通気孔を使用することによって、いくつかの製造上の問題が軽減されるが、通気孔が他の問題を引き起こしてしまう。

以下の図面と併せて考察して詳細な説明および請求項を参照することで、より完全に本主題を理解することができる。これらの図面では全般にわたり同様の参照符号は類似の要素を示している。

リードを貫通して形成される通気孔を有するリードフレームの上面図。 線２−２に沿った図１のリードフレームのリードの断面図。 一例の実施形態による、リードを貫通して形成されるオフセット通気孔を有するリードフレームの上面図。 線４−４に沿った図３のリードフレームのリードの断面図。 線５−５に沿った図３のリードフレームのリードの断面図。 様々な実施形態による、電子デバイスのためのリードフレームおよび空洞パッケージを製造する方法の流れ図。 様々な実施形態による、図６の製造工程の一段階を示す図。 様々な実施形態による、図６の製造工程の一段階を示す図。 様々な実施形態による、図６の製造工程の一段階を示す図。 様々な実施形態による、図６の製造工程の一段階を示す図。 様々な実施形態による、図６の製造工程の一段階を示す図。

下記の詳細な記載は本来説明のみを目的とし、本主題の実施形態またはこれらの実施形態の適用および使用を限定することを意図しない。本明細書において、「例示的な（ｅｘｅｍｐｌａｒｙ）」という単語は、「例、事例、または説明としての役割を果たす」ことを意味する。例示として本明細書に記載される全ての実施例は、必ずしも他の実施例よりも好適であるまたは優位であるとは解釈されない。さらに、上記技術分野、背景技術、または以下の詳細な説明で提示される、いかなる表示または暗示された理論によっても束縛されることは意図されていない。

様々な表面、軸、および他の特徴部または寸法の互いに対する相対的な向きを示すことを目的として、「垂直（ｖｅｒｔｉｃａｌ）」および「水平（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）」という用語が本明細書においてがある。より具体的には、「垂直」な表面、軸、特徴部または寸法は、「水平」な表面、軸、特徴または寸法に対してほぼ直角（たとえば、±１０度）に交わる表面、軸、特徴または寸法、およびその逆として解釈され得る。これらの用語の使用は、固定座標系（たとえば、地球を基準とする座標系）に対する相対的な向きを暗示するようには意図されていないことは理解されたい。

実施形態は、１つまたは複数のリードフレーム特徴部（たとえば、リードおよび／またはダイパッド）を貫通する通気孔を有するリードフレームおよびデバイスを含む。下記により詳細に説明するように、通気孔は、内部導電性構造を短絡させるのに十分なサイズの塵芥が蓋取り付け工程の間に空洞に入り得る可能性を低減するように構成される。たとえば、各通気口は、通気孔の最小断面積（すなわち、通気孔の、リードフレーム特徴部の上面と底面との間にある最小開口面積を有する部分）が、リードフレーム特徴部の上面または底面における通気孔の断面積よりも大幅に狭いように構成され得る。言い換えれば、様々な実施形態によれば、各通気口は、通気孔内の、リードフレームの上面と底面との間にくびれ（またはくびれ部分）を含む。

比較を目的として、図１はリード１２２を貫通して形成される通気孔１３６を有するリードフレーム１００の上面図であり、通気孔１３６は実質的に一定の断面開口面積を有する。図１は、リードフレーム１００の特定のリード１２２の拡大図をも図示しており、それによって、リード１２２の特定の特徴部がより見やすくなっている。図１はリードフレームの単一の「セル」のみを示しているが、リードフレームは、ともに犠牲特徴部と接続される複数のセル（すなわち、リードフレーム１００を複数反復したもの）を含んでもよいことは理解されたい。そのような構成は、複数の電子デバイス（たとえば、各リードフレームセルに対して１つの電子デバイス）を並行して製造することを容易にする。リードフレームセルを使用した電子デバイスの製造に関連付けられるいくつかのまたは全ての工程を実行した後、デバイスは、リードフレームセルを接続する犠牲特徴部を除去することによって互いから分離され得る（すなわち、デバイスは単離される）。単純にする目的で、図１は、犠牲特徴部を一切有しないリードフレームの１つのセルのみを示しており、この単一のセルがリードフレーム１００と称される。

リードフレーム１００は、実質的に平坦な導電性ダイパッド１１０と、ダイパッド１１０の周縁の周りに位置する複数の導電性リード１２０、１２１、１２２とを含む。リード１２０〜１２２は実質的にダイパッドと同一平面上にあり得るが、リード１２０〜１２２のうちのいくつかまたは全ては同一平面上になくてもよく、かつ／または湾曲していてもよい。リード１２０、１２２は、所望される場合、ダイパッド１１０から空間的に分離しており、それによって、リード１２０、１２２は後の製造段階の間ダイパッド１１０から電気的に絶縁され得る。対照的にリード１２１はダイパッド１１０と一体的に形成されている。したがって、ダイパッド１１０を続いて製造されるデバイスの接地板として使用することが所望される場合、リード１２１が接地板と電気的に接続するために使用され得る。

リード１２０〜１２２は図１に示すように細長い形状を有し得、各リード１２０〜１２２の内側端部はダイパッド１１０を向いており、各リード１２０〜１２２の外側端部はダイパッド１１０の外方を向いている。たとえば、リード１２２は内側端部にある内側部分１３０と、外側端部にある外側部分１３２と、それらの間に延在する中間部分１３４とを含む。中間部分１３４の厚さは、中間部分１３４の上の成形コンパウンドに対応するために、内側部分１３０および外側部分１３２の厚さよりも薄いものであり得る。蓋が取り付けられると、中間部分１３４によって画定される凹みは、モールドロック特徴部と、リード１２２の中間部分１３４と蓋との間の電気的絶縁のための空間（破線１４０によって示される周縁）とを提供し得る。代替的に、中間部分１３４は内側部分１３０および／または外側部分１３２よりも薄くなくてもよい。成形コンパウンド（図示せず）を設けてダイパッド１１０およびリードの相対的な向きを固定した後、中間部分１３４の上に蓋が取り付けられ得る。蓋が取り付けられた後、内側部分１３０の上面は、ダイパッド、成形コンパウンド、および蓋によって画定される空洞内に露出され得る。内側部分１３０、中間部分１３４、および外側部分１３２の底面は外部環境に対して露出され得る。

線２−２に沿った図１のリードフレーム１００のリード１２２の断面図である図２も参照すると、通気孔１３６はリード１２２の内側部分１３０を貫通して延在している。通気孔１３６のロケーションは蓋の周縁（破線ボックス１４０によって示される）内にあり、それによって、通気孔１３６は、蓋取り付けおよび後続の硬化工程の間に空洞と外部環境との間で圧力を調整する（たとえば、空気を流す）ことを可能にし得る。

通気孔１３６は、リード１２２の上面２１０と底面２１２との間に延在する。通気孔１３６は、たとえば、スタンピング、穿孔、またはエッチング工程（たとえば、等方性エッチング工程）を使用して形成され得る。等方性エッチング工程を使用して通気孔１３６が形成される場合、通気孔１３６の直径２２２が、リード１２２の厚さ２５０およびエッチングを実行する方法に関係し得る。より詳細には、等方性エッチング工程は、一般的に、全ての方向においてほぼ同じ割合で材料を除去する。したがって、等方性エッチングを使用して形成される開口の直径は、（開口が材料全体を通じてエッチングされないと仮定すると）エッチングする深さの２倍にほぼ等しくなり得る。蓋取り付けおよび後続の工程の間に相対的に大きい塵芥が空洞に入ることができない（すなわち、塵芥が通気孔１３６の直径２２２よりも大きい直径を有する）ように、通気孔１３６の深さ対直径の比を最大化することが望ましい。深さ対直径の比を最大化するために、通気孔１３６は、リード１２２を上面２１０と底面２１２との両方から等方性エッチングすることによって形成され得る。たとえば、通気孔１３６を形成するために、上面２１０から底面２１２に向かって、リード１２２の厚さ２５０よりも浅い第１の深さ２５２まで延在する第１の開口２２０がエッチングされ得、底面２１２から上面２１０に向かって、リード１２２の厚さ２５０よりも浅いが、第２の開口２３０が第１の開口２２０と交差するのに十分に深い第２の深さ２５４まで延在する第２の開口２３０がエッチングされ得る。開口２２０、２３０の垂直中心軸２２８（すなわち、上面２１０および底面２１２にほぼ直交する軸）は実質的に整列して同一直線上にあり、それによって、通気孔１３６の断面積は、上面２１０と底面２１２との間で実質的に一定である。場合によっては、相対的に狭いラジアルリップが第１の開口２２０と第２の開口２３０との交差部におおいて通気孔１３６内に延在し得るが、そのような特徴部は通気孔１３６内に実質的に異なる断面積をもたらすとは考えられない。

本明細書において、２つの開口の垂直中心軸（たとえば、軸２２８）は、それらの軸が開口の直径の０％〜１０％の水平距離だけ離れている場合は「整列」しているとみなされ得る。代替的には、２つの開口の垂直中心軸（たとえば、軸２２８）は、それらの軸が開口の直径の０％〜２５％の水平距離だけ離れている場合に「整列」しているとみなされてもよい。たとえば、開口の直径の最大１０％または最大２５の垂直中心軸間の水平オフセットは、意図しない調整誤りによって発生し得る。本明細書において、通気孔（たとえば、通気孔１３６）の断面積は、通気孔の長さに沿ったいかなる２つの断面積も、１０％を超えて異ならない場合に「実質的に一定」であるとみなされ得る。代替的には、通気孔（たとえば、通気孔１３６）の断面積は、通気孔の長さに沿ったいかなる２つの断面積も、２５％を超えて異ならない場合に「実質的に一定」であるとみなされてもよい。本明細書において、「最小断面積」は、通気孔の長さに沿った最も小さい断面積を指す。

前に示したように、蓋取り付け工程の間およびその後に、塵芥が通気孔１３６を通じて空洞に入る場合がある。通気孔１３６を通じて空洞に入る場合がある塵芥のサイズは、通気孔１３６の長さに沿った最小断面積によって制限される。したがって、通気孔１３６が相対的に大きい断面積を有する場合、相対的に大きい塵芥が通気孔１３６を通じて空洞に入る場合がある。逆に、通気孔１３６が相対的に小さい断面積を有する場合、相対的に小さい塵芥しか通気孔１３６を通じて空洞に入り得ない。様々な実施形態において、リードフレームは、リードフレーム特徴部の上面と底面との間の通気孔内にくびれを含む「オフセット通気孔」を含み、くびれはオフセット通気孔の最小断面積を画定する。オフセット通気孔の最小断面積は、整列した垂直中心軸による交差開口を使用して形成される通気孔（たとえば、通気孔１３６）の最小断面積よりも大幅に小さい。

たとえば、図３は、一例の実施形態による、リード３２２を貫通して形成されるオフセット通気孔３３６を有するリードフレーム３００の上面図である。よりよく理解するために、図３は図４および図５とともに見られるべきであり、図４は線４−４に沿った図３のリードフレームのリードの断面図であり、図５は線５−５に沿った図３のリードフレームのリードの断面図である。図３は、リードフレーム３００の特定のリード３２２の拡大図をも図示しており、それによって、リード３２２の特定の特徴部がより見やすくなっている。図１と同様に、図３もリードフレームの単一の「セル」のみを示しているが、リードフレームは、その後リードフレームセル、パッケージ、またはデバイスを単離する工程の間に除去され得る犠牲特徴部とともに接続される複数のセル（たとえば、リードフレーム３００を複数反復したもの）を含んでもよいことは理解されたい。

下記により詳細に説明するように、リードフレーム３００のオフセット通気孔３３６は、当該オフセット通気孔３３６はオフセット通気孔３３６の長さに沿って実質的に一定の断面積を有しないという点で、リードフレーム１００の通気孔１３６（図１）とは異なる。代わりに、一実施形態によれば、オフセット通気孔３３６は、リード３２２の上面４１０と底面４１２との間にくびれ（たとえば、くびれ部分４６０）を含む。一実施形態によれば、オフセット通気孔３３６を形成するのに使用される対向する開口４２０、４３０の垂直中心軸４２９、４２９（図４）は、オフセット通気孔３３６の最小断面積が現れるくびれ部分４６０においてオフセット通気孔３３６の断面積を低減するために、意図的にずらされ、位置合わせされない。したがって、オフセット通気孔３３６は、オフセット通気孔３３６の長さに沿って実質的に一定の断面積を有しない。

図１のリードフレーム１００と同様に、リードフレーム３００は、実質的に平坦な導電性ダイパッド３１０と、ダイパッド３１０の周縁の周りに位置する複数の導電性リード３２０、３２１、３２２とを含む。リード３２０〜３２２は実質的にダイパッドと同一平面上にあり得るが、リード３２０〜３２２のうちのいくつかまたは全ては同一平面上になくてもよく、かつ／または湾曲していてもよい。リード３２０、３２２は、所望される場合、ダイパッド３１０から空間的に分離しており、それによって、リード３２０、３２２は後の製造段階の間ダイパッド３１０から電気的に絶縁され得る。対照的にリード３２１はダイパッド３１０と一体的に形成されている。したがって、ダイパッド３１０を続いて製造されるデバイスの接地板として使用することが所望される場合、リード３２１が接地板と電気的に接続するために使用され得る。一実施形態によれば、ダイパッド３１０およびリード３２０〜３２２は、約１００マイクロメートル（μｍ）〜約３００μｍの範囲内（たとえば、約２００μｍ）の厚さ（すなわち、上面と底面との間の寸法）を有するが、ダイパッド３１０および／またはリード３２０〜３２２はより厚くてもよいし、より薄くてもよい。

リード３２０〜３２２は一実施形態では細長い形状を有し得、各リード３２０〜３２２の内側端部はダイパッド３１０を向いており、各リード３２０〜３２２の外側端部はダイパッド３１０の外方を向いている。たとえば、リード３２２は内側端部にある内側部分３３０と、外側端部にある外側部分３３２と、それらの間に延在する中間部分３３４とを含む。一実施形態によれば、リード３２２の内側部分３３０は、約２００μｍ〜約４００μｍの範囲内（たとえば、約３００μｍ）の幅３３３を有し、約２００μｍ〜約４００μｍの範囲内（たとえば、約３００μｍ）の長さ３３５を有するが、幅３３３および／または長さ３３５はより大きくてもよいし、より小さくてもよい。中間部分３３４の厚さは、中間部分３３４の上の成形コンパウンドに対応するために、内側部分３３０および外側部分３３２の厚さよりも薄いものであり得る。蓋が取り付けられると、中間部分３３４によって画定される凹みは、モールドロック特徴部と、リード３２２の中間部分３３４と蓋との間の電気的絶縁のための空間（破線３４０によって示される周縁）とを提供し得る。代替的に、中間部分３３４は内側部分３３０および／または外側部分３３２よりも薄くなくてもよい。成形コンパウンド（図示せず）を設けてダイパッド３１０およびリード３２０〜３２２の相対的な向きを固定した後、中間部分３３４の上に蓋が取り付けられ得る。蓋が取り付けられた後、内側部分３３０の上面は、ダイパッド３１０、成形コンパウンド、および蓋によって画定される空洞内に露出され得る。内側部分３３０、中間部分３３４、および外側部分３３２の底面は外部環境に対して露出され得る。他の実施形態では、リード３２０〜３２２の形状（複数の場合もあり）は、図示および上述のものと異なっていてもよい。

一実施形態では、オフセット通気孔３３６が１つまたは複数のリード３２２の内側部分３３０または他のリードフレーム特徴部（たとえば、ダイパッド３１０）内に形成される。オフセット通気孔３３６は図３においては２つのリード３２２内に示されているが、オフセット通気孔３３６は３つ以上のリード３２０〜３２２内に形成されてもよく、かつ／または単一のリード３２２ほどに少ない中に形成されてもよいことは理解されたい。また他の代替の実施形態では、オフセット通気孔は同様に、または代替的にダイパッド３１０内に形成されてもよい。したがって、本明細書における記載は、通気孔を「リードフレーム特徴部」（すなわち、ダイパッドまたはリードを含む、リードフレームの導電性特徴部）内に形成することを参照し得る。いずれにせよ、各オフセット通気孔３３６は蓋の周縁内（破線のボックス３４０によって示す）に位置し、それによって、各オフセット通気孔３３６は、蓋取り付け工程の間に空洞と外部環境との間で圧力を調整する（たとえば、空気を流す）ことを可能にするように位置付けられる。

図３〜図５に示す実施形態では、オフセット通気孔３３６は、リード３２２の上面４１０と底面４１２との間に延在する。オフセット通気孔３３６は、たとえば、穿孔、またはエッチング工程（たとえば、等方性エッチング工程）を使用して形成され得る。等方性エッチング工程を使用してオフセット通気孔３３６が形成される実施形態によれば、オフセット通気孔３３６の深さ対直径の比は、リード３２２を上面４１０と底面４１２との両方からエッチングすることによって最大化される。たとえば、オフセット通気孔３３６を形成するために、上面４１０から底面４１２に向かって、リード３２２の厚さ４５０よりも浅い第１の深さ４５２まで延在する第１の開口４２０がエッチングされ得、底面４１２から上面４１０に向かって、リード３２２の厚さ４５０よりも浅いが、第２の開口４３０が第１の開口４２０に交差するのに十分深い第２の深さ４５４まで延在する第２の開口４３０がエッチングされ得る。一実施形態によれば、第１の深さ４５２および第２の深さ４５４はほぼ等しい（たとえば、リード３２２の厚さ４５０の約５０％）が、それらは等しくなくてもよい。加えて、一実施形態によれば、開口４２０、４３０の断面積３３８、４３２は、それぞれ表面４１０、４１２においてほぼ等しい。他の実施形態では、表面４１０、４１２における断面積３３８、４３２は等しくなくてもよい。

通気孔１３６を生成するために形成される開口２２０、２３０（図１、図２）とは対照的に、オフセット通気孔３３６を生成するために形成される開口４２０、４３０の垂直中心軸４２８、４２９は意図的に、水平方向にずらされ、または位置整合されず（すなわち、整列されない、または同一直線上にならないように、意図的に見当合わせされない）、それによって、オフセット通気孔３３６の断面積は上面４１０と底面４１２との間で実質的に変化する。言い換えれば、垂直中心軸４２８、４２９間の実質的なオフセットの結果として、第１の開口４２０と第２の開口４３０との間の交差部にオフセット通気孔３３６のくびれ部分４６０がもたらされる。

オフセット通気孔３３６の垂直中心軸４２７は、第１の開口４２０の垂直中心軸４２８と第２の開口４３０の垂直中心軸４２９との間の中間であるとみなされ得る。したがって、第１の開口４２０の垂直中心軸４２８および第２の開口の垂直中心軸４２９の各々は、それぞれ実質的に等しいオフセット距離４２６、４３６だけオフセット通気孔３３６の垂直中心軸４２７からずれている。一実施形態では、垂直中心軸４２８、４２９は、リード３２２の上面４１０または底面４１２における開口の直径３３８、４３２（または、それらの直径が等しくない場合にはより小さい開口の直径）の約１０％〜約９０％の範囲内の水平オフセット距離４２４だけ互いからずれている。代替的には、垂直中心軸４２８、４２９は、リード３２２の上面４１０または底面４１２における開口の直径３３８、４３２（または、それらの直径が等しくない場合にはより小さい開口の直径）の約２５％〜約７５％の範囲内の水平オフセット距離４２４だけ互いからずれている。代替的には、垂直中心軸４２８、４２９は、リード３２２の上面４１０または底面４１２における開口の直径３３８、４３２（または、それらの直径が等しくない場合にはより小さい開口の直径）の約５０％〜約９０％の範囲内の水平オフセット距離４２４だけ互いからずれている。

第１の開口４２０の垂直中心軸４２８と第２の開口４３０の垂直中心軸４２９との間のずれに起因して、オフセット通気孔３３６の断面積はその長さに沿って実質的に変化する。たとえば、実質的に円筒形の開口４２０、４３０について、いずれかの表面４１０、４１２におけるオフセット通気孔３３６の断面積は、表面４１０、４１２における開口４２０、４３０の直径３３８、４３２の関数である。逆に、くびれ部分４６０におけるオフセット通気孔３３６の断面積は、くびれ部分４６０において開口４２０、４３０が交差する度合いの関数である。図３を参照すると、くびれ部分４６０における「眼形」断面積は、くびれ部分４６０における開口の大寸法３５０および小寸法３６０の関数である。たとえば、開口が各々２００μｍの直径を有し、それらの垂直軸との間にずれがないとすると（たとえば、開口１２０、１３０、図１、図２）、断面積の大寸法および小寸法は、通気孔の長さ全体に沿って２００μｍであることになる。しかしながら、第１の開口４２０と第２の開口４３０との間のずれが増大するにつれて、くびれ部分４６０における大寸法３５０と小寸法３６０との両方が低減する。たとえば、２００μｍの直径および垂直中心軸４２８、４２９の間の５０μｍのオフセット（たとえば、開口４２０、４３０の直径の２５％のオフセット）を有する開口４２０、４３０を所与として、大寸法３５０は約１９３．６μｍまで低減することになり、小寸法３６０は約１５０μｍまで低減することになる。別の例として、２００μｍの直径および垂直中心軸４２８、４２９の間の１５０μｍのオフセット（たとえば、開口４２０、４３０の直径の７５％のオフセット）を有する開口４２０、４３０を所与として、大寸法３５０は約１３２．３μｍまで低減することになり、小寸法３６０は約５０μｍまで低減することになる。

本明細書において、通気孔（たとえば、オフセット通気孔３３６）の断面積は、通気孔の垂直長さに沿った任意の２つの断面積が、１０％を超える分だけ異なる（たとえば、約１０％〜約９０％だけ異なる）場合に「実質的に変化する」と（すなわち、「実質的に一定」でないと）みなされ得る。代替的に、通気孔（たとえば、オフセット通気孔３３６）の断面積は、通気孔の垂直長さに沿った任意の２つの断面積が、２５％を超える分だけ異なる（たとえば、約２５％〜約９０％だけ異なる）場合に「実質的に変化する」とみなされ得る。代替的に、通気孔（たとえば、オフセット通気孔３３６）の断面積は、通気孔の垂直長さに沿った任意の２つの断面積が、５０％を超える分だけ異なる（たとえば、約５０％〜約９０％だけ異なる）場合に「実質的に変化する」とみなされ得る。代替的に、通気孔（たとえば、オフセット通気孔３３６）の断面積は、通気孔の垂直長さに沿った任意の２つの断面積が、７５％を超える分だけ異なる（たとえば、約７５％〜約９０％だけ異なる）場合に「実質的に変化する」とみなされ得る。

開口４２０、４３０の垂直中心軸４２８、４２９はずれており、開口４２０、４３０はリード３２２の厚さ４５０全体を通じては延在していないため、開口４２０、４３０の各々は、底面４４０、４４２（たとえば、オフセット通気孔３３６の内部の棚上部）によって部分的に画定される。加えて、オフセット垂直中心軸４２８、４２９を実装する結果として、オフセット通気孔３３６のくびれ部分４６０がもたらされる。本明細書において、通気孔は、当該通気孔が、当該通気孔の最大断面積および最小断面積が１０％を超える分だけ異なる（たとえば、約１０％〜約９０％異なる）部分を含むときに、「くびれ」または「くびれ部分」（たとえば、くびれ部分４６０）を含むものとみなされ、「くびれ」または「くびれ部分」は通気孔に沿った、最小断面積を有するロケーションに現れる。代替的には、通気孔は、当該通気孔が、当該通気孔の最大断面積および最小断面積が２５％を超える分だけ異なる（たとえば、約２５％〜約９０％異なる）部分を含むときに、「くびれ」または「くびれ部分」（たとえば、くびれ部分４６０）を含むものとみなされる。代替的には、通気孔は、当該通気孔が、当該通気孔の最大断面積および最小断面積が５０％を超える分だけ異なる（たとえば、約５０％〜約９０％異なる）部分を含むときに、「くびれ」または「くびれ部分」（たとえば、くびれ部分４６０）を含むものとみなされる。代替的には、通気孔は、当該通気孔が、当該通気孔の最大断面積および最小断面積が７５％を超える分だけ異なる（たとえば、約７５％〜約９０％異なる）部分を含むときに、「くびれ」または「くびれ部分」（たとえば、くびれ部分４６０）を含むものとみなされる。

図面および上記の記載が示すように、開口４２０、４３０の垂直中心軸４２８、４２９をずらすことによって、同じ直径の開口を所与として、整列した開口から形成される通気孔（たとえば、通気孔１３６）の断面積よりも大幅に小さい最小断面積を有するオフセット通気孔３３６が形成されることが可能になる。したがって、様々な実施形態を実装することによって、蓋取り付け工程の間に相対的に大きい塵芥が空洞に入ることが制限され得、そのような塵芥は、整列した開口が実装されるときには空洞に入る場合がある。したがって、様々な実施形態を実装する結果として、製造歩留まりおよびデバイス信頼性に関して実質的な利益がもたらされ得る。

図６は、様々な実施形態による、電子デバイスのためのリードフレームおよび空洞パッケージを製造する方法の流れ図である。図６は、製造工程のいくつかの段階を示す図７〜図１１とともにみられるべきである。下記および図示のリードフレームおよび空洞パッケージはＱＦＮ（リードなしクワッドフラット）パッケージに対応する。様々な実施形態は、ＤＦＮ（リードなしデュアルフラット）パッケージ、および、リードフレーム特徴部の上面および底面が成形コンパウンド内に封入されない他のパッケージを含む、他のタイプのパッケージ内に実装されてもよいことを理解されたい。加えて、本明細書において示し記載するリードフレームは導電性ダイパッドを含むが、他の実施形態は、導電性ダイパッドを有しないリードフレームまたはパッケージを含んでもよい。

いずれにせよ、方法は、ブロック６０２において、リードフレーム（たとえば、図３のオフセット通気孔３３６を形成する前のリードフレーム３００）を設けることによって開始し得る。たとえば、リードフレームは、銅、銅合金、または別の剛体導電性材料から形成され得る。リードフレームは、ダイパッド（たとえば、ダイパッド７１０、図７）と、ダイパッドを取り囲む複数のリードとを含み得、ダイパッドおよびリードは犠牲特徴部によって固定された空間的方位に保持される。たとえば、リードは、通気孔を含むことにならない第１のリード７２０と、ダイパッド７１０と一体的に形成される第２のリード７２１と、通気孔を含むことになる第３のリード７２２とを含み得る。

並行してまたは順次実施され得るブロック６０４および６０６において、リードフレーム特徴部（複数の場合もあり）を部分的に通じる第１の開口および第２の開口（たとえば、開口３２０、３３０、図３）を形成することによって、１つまたは複数の通気孔７３６（たとえば、オフセット通気孔３３６、図３）が１つまたは複数のリードフレーム特徴部内に形成される。すでに説明したように、第１の開口および第２の開口は、それぞれ、リードフレーム特徴部（複数の場合もあり）の第１の表面および第２の表面（たとえば、表面４１０、４１２、図４）から延在する。たとえば、第１の開口および第２の開口は１つまたは複数のリード（たとえば、リード７２２、図７）および／またはダイパッド（たとえば、ダイパッド７１０、図７）を通じて形成され得る。上記で詳細に説明したように、開口の垂直中心軸（たとえば、軸４２８、４２９、図４）は、水平距離を意図的にずらされ、それによって、結果としての通気孔（たとえば、通気孔７３６、図７）は相対的に小さい最小断面積を有するくびれ部分（たとえば、くびれ部分４６０、図４）を含む。通気孔の形成後、リードフレームの、少なくとも通気孔を含む部分は、他の導電性材料（たとえば、金）および／または、はんだめっき材料（たとえば、ニッケル・パラジウム・金（ＮｉＰｄＡｕ）はんだめっきもしくは何らかの他の材料）によってめっきされて、通気孔がはんだぬれ性である（たとえば、それによって、通気孔が後にはんだ材料を充填され得る）ことが保証され得る。

上記の実施形態において、リードフレームが作製された後、リードフレーム内に１つまたは複数のオフセット通気孔（たとえば、オフセット通気孔３３６、７３６）が形成される。代替の実施形態では、１つまたは複数のオフセット通気孔は、リードフレーム自体の作製と同時にリードフレーム内に形成されてもよい。言い換えれば、リードフレームおよび通気孔（複数の場合もあり）は、順次形成されてもよいし、同時に形成されてもよい。たとえば、代替の実施形態では、１つまたは複数のオフセット通気孔は、リードフレームのリードおよびダイパッドの形成と同時に、（たとえば、同じエッチング工程を使用して）形成されてもよい。

ブロック６０８において、また図７（等角図）および図８（底面図）に示すように、ダイパッド７１０およびリード７２０、７２１、７２２を成形コンパウンド７３０（たとえば、熱可塑性材料、エポキシ樹脂成形コンパウンド、または他の材料）を用いて部分的に封入することによって、パッケージ基部７００（上面７０２および底面７０４を有する）が形成される。封入工程の間、オフセット通気孔７３６は、成形コンパウンドが通気孔７３６を塞ぐかまたはシールしないように保護され（たとえば、一時的に被覆もしくは充填または成形型に対してクランピングされ）得る。加えて、成形コンパウンドは、ダイパッド７１０およびリード７２０〜７２２の上面の部分が最終的にはパッケージの空洞内に露出され、ダイパッド７１０およびリード７２０〜７２２の底面が最終的にはパッケージ基部７００の底面７０４において外部環境に対して露出されるように分配される。図示のように、リード７２０〜７２２の外側端部も外部環境に対して露出され得る。

ブロック６１０において、また図９に示すように、１つまたは複数のダイ９０２、９０３がダイパッド７１０に取り付けられ得、１つまたは複数の追加のダイ９０４、９０５、９０６または他の構成要素がそれらの上に積層され得る。ブロック６１２において、ワイヤボンドおよび／または他の電気的接続（図示せず）がダイ９０２〜９０６のいくつかまたは全てとリード（たとえば、リード７２０、７２２）との間に結合される。

ブロック６１４において、また図１０に示すように、蓋１００２をパッケージ基部７００の上面７０２に取り付けるために、蓋取り付け工程が実行される。蓋１００２が取り付けられると、パッケージ内の空洞がパッケージ基部７００の上面および蓋１００２の内面によって画定される。この製造段階において、オフセット通気孔（複数の場合もあり）７３６は、空洞と外部環境との間で空気が流れることを可能にする。

たとえば、蓋１００２は、（図１０に示すような）ドーム形状の蓋であり得る。代替的に、パッケージ基部は、平坦な蓋を受け入れるように構成されてもよい。たとえば、蓋１００２は、有機プラスチック、液晶ポリマー、アルミニウム、セラミック、ガラス、鋼などから形成され得る。蓋１００２を取り付けるために、熱硬化性接着剤またはエポキシ樹脂が、蓋１００２および／またはパッケージ基部７００の合わせ面（複数の場合もあり）に付着され得、その組立体が硬化期間（たとえば、約１時間）にわたって昇温（たとえば、１５０℃〜１７５℃（３００°Ｆ〜３５０°Ｆ））で硬化される。代替の実施形態では、パッケージ基部７００および蓋１０１０は、はんだまたは別の材料を使用して取り付けられ得る。蓋取り付け工程の間、オフセット通気孔７３６は、空洞と外部環境との間の圧力正規化を可能にする。

一実施形態によれば、蓋取り付け工程の完了後、ブロック６１６においてオフセット通気孔（複数の場合もあり）７３６が閉じられ得るが、他の実施形態では、それらは開いたままでもよい。たとえば、リードフレーム特徴部１１００を貫通する（たとえば、図４の断面図におけるようなリード３２２を貫通する）閉じたオフセット通気孔１１３６（たとえば、オフセット通気孔３３６または７３６）の断面図である１１３６図１１に示すように、オフセット通気孔１１３６を閉じるために、はんだ１１４０がオフセット通気孔１１３６内に（たとえば、はんだリフロー工程の間に）堆積され得る。代替の実施形態では、はんだ以外の充填材料がオフセット通気孔（複数の場合もあり）を閉じるために使用されてもよい。オフセット通気孔（複数の場合もあり）を閉じる結果として、空洞と外部環境との間が気密または半気密にシールされることになる。

ブロック６１８において、リードフレームの犠牲特徴部が除去され得る。たとえば、リードフレームが複数のセルを含む実施形態では、犠牲特徴部を除去する結果として、パッケージ電子デバイスが単離され得る。代替的に、リードフレームの犠牲特徴部は、製造工程のこれより前の時点で除去されてもよい。いずれにせよ、製造工程が完了して、１つまたは複数のリードフレーム特徴部内に１つまたは複数のオフセット通気孔を含む、空洞パッケージ内にパッケージングされた電子デバイスがもたらされる。

デバイスの一実施形態は、第１の表面と、第１の表面に対向する第２の表面と、第１の表面と第２の表面との間に形成される通気孔とを有するリードフレーム特徴部を含む。通気孔の断面積は、第１の表面と第２の表面との間で実質的に変化する。さらなる実施形態によれば、通気孔は第１の表面と第２の表面との間にくびれ部分を有し、くびれ部分における通気孔の第１の断面積は、第１の表面における第２の断面積の１０〜９０パーセントの範囲内にある。別のさらなる実施形態によれば、通気孔は、第１の表面から第２の表面に向かって、リードフレーム特徴部の厚さよりも浅い第１の深さまで延在する第１の開口と、第２の開口であって、第２の表面から第１の表面に向かって、リードフレーム特徴部の厚さよりも浅いが、当該第２の開口が第１の開口と交差するのに十分に深い第２の深さまで延在する第２の開口とを含む。第１の開口の垂直中心軸および第２の開口の垂直中心軸は、第１の開口の直径の１０〜９０パーセントの範囲内の距離だけ互いから水平方向にずれており、通気孔のくびれ部分は第１の開口と第２の開口との交差部に対応する。別の実施形態では、第１の開口の垂直中心軸および第２の開口の垂直中心軸は、第１の開口の直径の２５〜７５パーセントの範囲内の距離だけ互いから水平方向にずれている。さらに別の実施形態では、第１の開口の垂直中心軸および第２の開口の垂直中心軸は、第１の開口の直径の５０〜９０パーセントの範囲内の距離だけ互いから水平方向にずれている。

リードフレームの一実施形態は、第１の表面と、第１の表面に対向する第２の表面と、第１の表面と第２の表面との間に形成される通気孔とを有するリードフレーム特徴部を含む。通気孔の断面積は、第１の表面と第２の表面との間で実質的に変化する。さらなる実施形態によれば、通気孔は、第１の表面から第２の表面に向かって、リードフレーム特徴部の厚さよりも浅い第１の深さまで延在する第１の開口と、第２の開口であって、第２の表面から第１の表面に向かって、リードフレーム特徴部の厚さよりも浅いが、当該第２の開口が第１の開口と交差するのに十分に深い第２の深さまで延在する第２の開口とを含む。第１の開口の垂直中心軸および第２の開口の垂直中心軸は、第１の開口の直径の１０〜９０パーセントの範囲内の距離だけ互いから水平方向にずれており、通気孔のくびれ部分は第１の開口と第２の開口との交差部に対応する。別の実施形態では、第１の開口の垂直中心軸および第２の開口の垂直中心軸は、第１の開口の直径の２５〜７５パーセントの範囲内の距離だけ互いから水平方向にずれている。

方法の一実施形態は、第１の表面、および第１の表面に対向する第２の表面を有するリードフレーム特徴部を含むリードフレームを形成することと、リードフレーム特徴部の第１の表面と第２の表面との間に形成される通気孔を形成することとを含む。通気孔は、当該通気孔の断面積が、第１の表面と第２の表面との間で実質的に変化するように形成される。さらなる態様によれば、通気孔を形成することは、第１の表面から第２の表面に向かって、リードフレーム特徴部の厚さよりも浅い第１の深さまで延在する第１の開口を形成することと、第２の開口であって、第２の表面から第１の表面に向かって、リードフレーム特徴部の厚さよりも浅いが、当該第２の開口が第１の開口と交差するのに十分に深い第２の深さまで延在する第２の開口を形成することとを含み、第１の開口の垂直中心軸および第２の開口の垂直中心軸は、第１の開口の直径の１０〜９０パーセントの範囲内の距離だけ互いから水平方向にずれており、通気孔のくびれ部分は第１の開口と第２の開口との交差部に対応する。

本明細書に含まれる様々な図面において示されている接続線は、様々な要素間の例示的な機能的関係および／または物理結合を表すように意図されている。なお、多くの代替形態または追加の機能的関係または物理接続が本主題の一実施形態において存在してもよい。加えて、特定の専門用語は本明細書においては参照のみを目的として使用されている場合もあり、したがって、限定であるようには意図されておらず、「第１の」、「第２の」といった用語、および、構造を指す他のこのような数に関する用語は文脈において明確に指示されていない限り、並びまたは順序を暗示してはいない。

上記の記載は、ともに「接続される」または「結合される」ものとして要素もしくはノードまたは特徴に言及している。本明細書において、別途明確に述べられていない限り、「接続される」とは、１つの要素が別の要素に直接的に結び付けられている（または直接的にそれと通信する）ことを意味し、必ずしも機械的にではない。同様に、別途明確に述べられていない限り、「結合される」とは、１つの要素が別の要素に直接的にまたは間接的に結び付けられている（または直接的にもしくは間接的にそれと通信する）ことを意味し、必ずしも機械的にではない。したがって、図面に示されている概略図は要素の１つの例示的な構成を図示しているが、追加の介在する要素、デバイス、特徴、または構成要素が図示される主題の実施形態において存在してもよい。

前述の詳細な説明の中で少なくとも１つの例示的な実施形態を提示してきたが、膨大な数の変形形態が存在することが理解されるべきである。本明細書に記載される１つ以上の例示的な実施形態は、権利を請求する主題の範囲、適用性または構成を限定することを決して意図していないことも理解されるべきである。そうではなく、前述の詳細な説明は、説明された１つ以上の実施形態を実行するための有意義な指針を当業者に提供するものである。特許請求の範囲によって画定される範囲であって本願の出願時点で既知の均等物および予見される均等物を含む範囲から逸脱することなく、要素の機能および構成における様々な変更を行うことができることが理解されるべきである。

Claims (20)

1. デバイスであって、
   第１の表面と、該第１の表面に対向する第２の表面と、前記第１の表面と前記第２の表面との間に形成される通気孔とを有するリードフレーム特徴部を備え、前記通気孔の断面積は、前記第１の表面と前記第２の表面との間で実質的に変化する、デバイス。
2. 前記通気孔は前記第１の表面と前記第２の表面との間にくびれ部分を有し、前記くびれ部分における前記通気孔の第１の断面積は、前記第１の表面における第２の断面積の１０〜９０パーセントの範囲内にある、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記第１の断面積は、前記第２の断面積の２５〜９０パーセントの範囲内にある、請求項２に記載のデバイス。
4. 前記第１の断面積は、前記第２の断面積の５０〜９０パーセントの範囲内にある、請求項３に記載のデバイス。
5. 前記通気孔は、
   前記第１の表面から前記第２の表面に向かって、前記リードフレーム特徴部の厚さよりも浅い第１の深さまで延在する第１の開口と、
   第２の開口であって、前記第２の表面から前記第１の表面に向かって、前記リードフレーム特徴部の前記厚さよりも浅いが、該第２の開口が前記第１の開口と交差するのに十分に深い第２の深さまで延在する、第２の開口とを備え、前記第１の開口の垂直中心軸および前記第２の開口の垂直中心軸は、前記第１の開口の直径の１０〜９０パーセントの範囲内の距離だけ互いから水平方向にずれており、前記通気孔のくびれ部分は前記第１の開口と前記第２の開口との交差部に対応する、請求項１に記載のデバイス。
6. 前記第１の開口の前記垂直中心軸および前記第２の開口の前記垂直中心軸は、前記第１の開口の前記直径の２５〜７５パーセントの範囲内の距離だけ互いから水平方向にずれている、請求項５に記載のデバイス。
7. 前記第１の開口の前記垂直中心軸および前記第２の開口の前記垂直中心軸は、前記第１の開口の前記直径の５０〜９０パーセントの範囲内の距離だけ互いから水平方向にずれている、請求項５に記載のデバイス。
8. 前記第１の深さおよび前記第２の深さは各々、前記リードフレーム特徴部の前記厚さの２５〜７５パーセントの範囲内にある、請求項５に記載のデバイス。
9. 前記リードフレーム特徴部は細長い形状を有するリードであり、前記リードの第１の部分はダイパッドを向いており、前記リードの第２の部分は前記ダイパッドの外方を向いており、前記リードの中央部分は前記第１の部分と前記第２の部分との間に延在し、前記通気孔は前記リードの前記第１の部分を貫通して形成される、請求項１に記載のデバイス。
10. 前記リードの前記中央部分の上で前記デバイスに結合される表面を有する蓋をさらに備え、該蓋は空洞を部分的に画定し、前記通気孔は、蓋取り付け工程の間に前記空洞と前記デバイスの外部との間で空気が流れることを可能にする、請求項９に記載のデバイス。
11. 前記リードフレーム特徴部はダイパッドである、請求項１に記載のデバイス。
12. 前記通気孔をシールする充填材料をさらに備える、請求項１に記載のデバイス。
13. 前記充填材料ははんだを含む、請求項１２に記載のデバイス。
14. 前記リードフレーム特徴部は、実質的に平坦なダイパッド、および、前記ダイパッドの周縁の周りに位置する複数のリードのうちの１つのリードから選択され、前記デバイスは、
    前記ダイパッドおよび前記複数のリードを部分的に封入する成形コンパウンドをさらに備え、前記ダイパッド、前記複数のリード、および前記成形コンパウンドの組み合わせはパッケージ基部を形成する、請求項１に記載のデバイス。
15. リードフレームであって、
    第１の表面と、該第１の表面に対向する第２の表面と、前記第１の表面と前記第２の表面との間に形成される通気孔とを有するリードフレーム特徴部を備え、前記通気孔の断面積は、前記第１の表面と前記第２の表面との間で実質的に変化する、リードフレーム。
16. 前記通気孔は、
    前記第１の表面から前記第２の表面に向かって、前記リードフレーム特徴部の厚さよりも浅い第１の深さまで延在する第１の開口と、
    第２の開口であって、前記第２の表面から前記第１の表面に向かって、前記リードフレーム特徴部の前記厚さよりも浅いが、該第２の開口が前記第１の開口と交差するのに十分に深い第２の深さまで延在する、第２の開口とを備え、前記第１の開口の垂直中心軸および前記第２の開口の垂直中心軸は、前記第１の開口の直径の１０〜９０パーセントの範囲内の距離だけ互いから水平方向にずれており、前記通気孔のくびれ部分は前記第１の開口と前記第２の開口との交差部に対応する、請求項１５に記載のリードフレーム。
17. 前記第１の開口の前記垂直中心軸および前記第２の開口の前記垂直中心軸は、前記第１の開口の前記直径の２５〜７５パーセントの範囲内の距離だけ互いから水平方向にずれている、請求項１６に記載のリードフレーム。
18. 方法であって、
    リードフレーム特徴部の第１の表面と第２の表面との間に通気孔を形成することを含み、該通気孔は、該通気孔の断面積が、前記第１の表面と前記第２の表面との間で実質的に変化するように形成される、方法。
19. 前記通気孔を形成することは、
    前記第１の表面から前記第２の表面に向かって、前記リードフレーム特徴部の厚さよりも浅い第１の深さまで延在する第１の開口を形成することと、
    第２の開口であって、前記第２の表面から前記第１の表面に向かって、前記リードフレーム特徴部の前記厚さよりも浅いが、該第２の開口が前記第１の開口と交差するのに十分に深い第２の深さまで延在する、第２の開口を形成することとを含み、前記第１の開口の垂直中心軸および前記第２の開口の垂直中心軸は、前記第１の開口の直径の１０〜９０パーセントの範囲内の距離だけ互いから水平方向にずれており、前記通気孔のくびれ部分は前記第１の開口と前記第２の開口との交差部に対応する、請求項１８に記載の方法。
20. 前記リードフレーム特徴部は、実質的に平坦なダイパッド、および、前記ダイパッドの周縁の周りに位置する複数のリードのうちの１つのリードから選択され、前記方法は、
    前記ダイパッドおよび前記複数のリードを成形コンパウンドを用いて部分的に封入することであって、前記ダイパッド、前記複数のリード、および前記成形コンパウンドの組み合わせはパッケージ基部を形成する、封入することと、
    １つまたは複数のダイを前記ダイパッドに取り付けることと、
    前記１つまたは複数のダイと前記複数のリードとの間に電気的接続を形成することと、
    前記１つまたは複数のダイの上で前記パッケージ基部に蓋を取り付けるために蓋取り付け工程を実行することであって、前記パッケージ基部の上面および前記蓋の内面は空洞を画定し、前記蓋取り付け工程の間、前記通気孔は開いたままである、蓋取り付け工程を実行することと、
    前記空洞をシールするために、前記蓋取り付け工程の後に前記通気孔を閉じることとをさらに含む、請求項１８に記載の方法。

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