JP2021150421A - パッケージ - Google Patents

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Yoshio Tsukiyama
良男 築山
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和彦 五味
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Yoshikazu Mihara
芳和 三原
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Abstract

【課題】樹脂接着層の剥離に起因してのリークを防止することができるパッケージを提供する。【解決手段】外部端子電極90には貫通孔THが設けられている。樹脂接着層60は、外部端子電極90の第1および第2の電極面ST1A,ST2A上と、貫通孔TH中とに設けられている。第1の枠体81Aは、第1の樹脂を含有しており、樹脂接着層60によって第1の電極面ST1Aに接合された第1の枠体面SF1Aを有している。第2の枠体82Aは、第2の樹脂を含有しており、樹脂接着層60によって第2の電極面ST2Aに接合された第2の枠体面SF2Aを有しており、第2の枠体面SF2A上に設けられ貫通孔THへ挿入された突起部82pを含む。突起部82pは、第1の枠体81Aに厚み方向DTおよび面内方向DPの各々において重なっており樹脂接着層60によって第1の枠体81Aに接合されている。【選択図】図6

Description

本発明は、パッケージに関し、特に、樹脂接着層によって接合された外部端子電極を有するパッケージに関するものである。
特開2006−128534号公報によれば、電子部品収納用のパッケージが開示されている。パッケージは、ヒートシンク板と、ヒートシンク板に接合された樹脂製の枠体と、枠体に耐熱性接着樹脂で接合された外部接続端子とを有している。外部接続端子は、枠体に接合された接合部と、当該接合部よりも外側の突出部とを有している。
特開2006−128534号公報
何らかの要因によって上記外部接続端子(外部端子電極)の突出部へ外力が印加されると、それに起因して外部端子電極と枠体との間の接着樹脂(樹脂接着層)に応力が及ぶ。この応力に起因して、樹脂接着層と外部端子電極との間での剥離が生じることがある。この剥離はパッケージのリークを引き起こし得る。
本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、樹脂接着層の剥離に起因してのリークを防止することができるパッケージを提供することである。
本発明の一態様に従うパッケージは、厚み方向および前記厚み方向に垂直な面内方向を有するパッケージであって、外部端子電極と、樹脂接着層と、第1の枠体と、第2の枠体と、を含む。外部端子電極は、第1の電極面と第1の電極面と反対の第2の電極面とを有しており、第1の電極面と第2の電極面との間を貫通する貫通孔が設けられている。樹脂接着層は、外部端子電極の第1の電極面上と第2の電極面上と貫通孔中とに設けられている。第1の枠体は、第1の樹脂を含有しており、樹脂接着層によって外部端子電極の第1の電極面に接合された第1の枠体面を有している。第2の枠体は、第2の樹脂を含有しており、樹脂接着層によって外部端子電極の第2の電極面に接合された第2の枠体面を有しており、第2の枠体面上に設けられ外部端子電極の貫通孔へ挿入された突起部を含む。第2の枠体の突起部は、第1の枠体に厚み方向および面内方向の各々において重なっており樹脂接着層によって第1の枠体に接合されている。
好ましくは、第1の枠体の第1の枠体面には、第2の枠体の突起部に侵入される凹部が設けられている。第2の枠体の突起部は、樹脂接着層に接合された、第2の樹脂のスキン層を有していてもよい。第1の枠体は、樹脂接着層によって第2の枠体の突起部に接合された、第1の樹脂のスキン層を有していてもよい。好ましくは、第2の樹脂は液晶ポリマーである。好ましくは、第1の樹脂は液晶ポリマーである。好ましくは、外部端子電極は、樹脂接着層に接し金からなる表面を有している。好ましくは、樹脂接着層はエポキシ樹脂を含有している。好ましくは、パッケージは、金属からなるヒートシンク板を含み、ヒートシンク板は、第1の枠体または第2の枠体に接合されることによって第1の枠体および第2の枠体を支持している。
本発明の一態様に従うパッケージによれば、樹脂接着層によって第1の枠体に接合される第2の枠体の突起部は、第1の枠体に厚み方向および面内方向の各々において重なっている。これにより、第1の枠体と第2の枠体とが樹脂接着層によって厚み方向および面内方向の両方において接合される。よって、第1の枠体と第2の枠体との間で樹脂接着層によって固定されている外部端子電極へ何らかの外力が印加されても、それに起因しての第1の枠体と第2の枠体との間での樹脂接着層の変形が抑制される。よって、当該外力に起因した樹脂接着層と外部端子電極との間での剥離が防止される。よって、当該剥離に起因してのリークを防止することができる。
第2の枠体の突起部に侵入される凹部が第1の枠体に設けられている場合、第2の枠体の突起部を、当該凹部において第1の枠体に厚み方向および面内方向の各々において重なるように配置することができる。
第2の枠体の突起部が、樹脂接着層に接合されたスキン層を有している場合、第2の枠体の突起部においてスキン層とそれに覆われたコア層との界面が、応力に対して特に脆弱な箇所となる。上記態様によれば、第1の枠体と第2の枠体との間での樹脂接着層の変形が抑制されるので、当該変形に起因してスキン層に加わる応力が抑制される。これにより、スキン層とコア層との界面での剥離を防止することができる。
第1の枠体が、樹脂接着層によって第2の枠体の突起部に接合されたスキン層を有している場合、第1の枠体においてスキン層とそれに覆われたコア層との界面が、応力に対して特に脆弱な箇所となる。上記態様によれば、第1の枠体と第2の枠体との間での樹脂接着層の変形が抑制されるので、当該変形に起因してスキン層に加わる応力が抑制される。これにより、スキン層とコア層との界面での剥離を防止することができる。
第2の枠体が含有する第2の樹脂が液晶ポリマーである場合、通常、第2の枠体はスキン層を有する。よって第2の枠体の突起部は、樹脂接着層に接合されたスキン層を有する。第2の枠体において、このスキン層とそれに覆われたコア層との界面が、応力に対して特に脆弱な箇所となる。上記態様によれば、第1の枠体と第2の枠体との間での樹脂接着層の変形が抑制されるので、当該変形に起因してスキン層に加わる応力が抑制される。これにより、スキン層とコア層との界面での剥離を防止することができる。
第1の枠体が含有する第1の樹脂が液晶ポリマーである場合、通常、第1の枠体はスキン層を有する。よって第1の枠体は、樹脂接着層によって第2の枠体の突起部に接合されたスキン層を有する。第1の枠体において、このスキン層とそれに覆われたコア層との界面が、応力に対して特に脆弱な箇所となる。上記態様によれば、第1の枠体と第2の枠体との間での樹脂接着層の変形が抑制されるので、当該変形に起因してスキン層に加わる応力が抑制される。これにより、スキン層とコア層との界面での剥離を防止することができる。
外部端子電極が、樹脂接着層に接し金からなる表面を有している場合、当該表面と樹脂接着層との界面が脆弱となりやすい。上記態様によれば、この脆弱な界面での剥離を防止することができる。
樹脂接着層がエポキシ樹脂を含有している場合、外部端子電極の表面の材料によっては、当該表面と樹脂接着層との界面が脆弱となりやすく、例えば金の場合に特にそうである。上記態様によれば、この脆弱な界面での剥離を防止することができる。
パッケージがヒートシンク板を含む場合、パッケージの用途として、ヒートシンク板を必要とする程度に多くの熱を発生する電子部品を収容することが想定されている。よって樹脂接着層の材料が耐熱性接着材に限定されるので、ある程度接着強度を犠牲にしての材料選択を要する場合がある。この場合であっても、上記態様によれば、樹脂接着層の剥離を防止することができる。
この発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
本発明の実施の形態1におけるモジュールの構成を概略的に示す上面図である。 図1の線II−IIに沿う概略的な断面図である。 本発明の実施の形態1におけるパッケージの構成を概略的に示す上面図である。 本発明の実施の形態1における外部端子電極の構成を概略的に示す上面図である。 図3の線V−Vに沿う概略的な断面図である。 図5の一部拡大図である。 本発明の実施の形態2におけるパッケージの構成を、図6に対応する視野で概略的に示す部分断面図である。 本発明の実施の形態3におけるパッケージの構成を、図6に対応する視野で概略的に示す部分断面図である。
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
<実施の形態1>
図1は、本実施の形態1におけるモジュール900の構成を概略的に示す上面図である。図2は、図1の線II−IIに沿う概略的な断面図である。モジュール900は、パッケージ101と、半導体素子200(電子部品)と、蓋体300とを有している。またモジュール900は、蓋体接着層46と、接合層42と、ボンディングワイヤ205(配線部材)とを有している。なおモジュール900の変形例として、パッケージ101に代わって、後述するパッケージ102(図7)またはパッケージ103(図8)のいずれかが用いられてよい。
半導体素子200は、パワー半導体素子であってよく、その場合、モジュール900はパワーモジュールである。また半導体素子200は、高周波用半導体素子であってよく、その場合、モジュール900は高周波モジュールである。高周波用半導体素子はおおよそ、数十MHz(例えば30MHz)以上30GHz以下の周波数で動作する半導体素子である。この場合、モジュール900は高周波モジュールである。高周波用途に適した半導体素子200は、典型的には、LDMOS(横方向拡散MOS:Lateral Diffused MOS)トランジスタ、またはGaN(窒化ガリウム)トランジスタである。半導体素子200は、パッケージ101のヒートシンク板50の実装領域55M上に配置されている。実装領域55Mと半導体素子200とは、熱硬化性樹脂と金属とを含有する接合層42を介して互いに接合されていることが好ましい。接合層42の熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂を含むことが好ましい。接合層42の金属は、銀を含むことが好ましい。
パッケージ101は、詳しくは後述するが、ヒートシンク板50および下部枠体82Aを含む。ヒートシンク板50は、平面視において実装領域55Mを下部枠体82A内に有している。言い換えれば、ヒートシンク板50は、平面視において下部枠体82Aに囲まれた実装領域55Mを有している。パワー半導体素子200はヒートシンク板50の実装領域55M上へ実装されている。
パッケージ101には蓋体300が取り付けられている。具体的には、蓋体接着層46がパッケージ101と蓋体300とを互いに接着している。これにより、半導体素子200をグロスリークなしに封止する封止空間950が構成されている。よって半導体素子200は、高い気密性で、水蒸気その他の大気中のガスが侵入しないように外部環境から保護されている。封止空間950は、−65℃と+150℃との間での500サイクルの温度変化に対して耐環境性を有していることが好ましい。具体的には、上記温度変化にさらされた後においても、封止空間950はグロスリークを有しないことが好ましい。グロスリーク試験は、具体的には、120℃±10℃に加熱された、高沸点溶剤であるフロリナート(商標)中にサンプルを30秒間浸漬し、この浸漬中にバブルが発生する場合を不良と判定する試験である。
ボンディングワイヤ205は、半導体素子200と、パッケージ101の外部端子電極90とを、互いにつないでいる。これにより、半導体素子200と外部端子電極90とが、互いに電気的に接続されている。なお、半導体素子200と外部端子電極90との間の電気的接続は、ボンディングワイヤ205とは異なる配線部材によって確保されてもよく、その場合、ボンディングワイヤ205は必ずしも必要ではない。
図3は、本実施の形態1におけるパッケージ101の構成を概略的に示す上面図である。図4は、パッケージ101における外部端子電極90の構成を概略的に示す上面図であり、上部枠体81Aの外縁も仮想線によって示されている。図5は、図3の線V−Vに沿う概略的な断面図である。なお図5の断面に対応する線V−Vは、参考に図4にも示されている。図6は、図5の一部拡大図である。
パッケージ101は、モジュール900(図1および図2)の製造用に用いられることになる部品である。モジュール900の製造において、パッケージ101は、蓋体300(図2)が取り付けられることによって封止空間950(図2)を構成することになる。パッケージ101は、厚み方向DT(図6)および厚み方向DTに垂直な面内方向DP(図6)を有している。パッケージ101は、封止空間950となるキャビティとして、ヒートシンク板50上において面内方向DPにおいて下部枠体82Aに囲まれた空間を有している。
次に、パッケージ101を構成する部材の概要について、以下に説明する。
パッケージ101は、外部端子電極90と、樹脂接着層60と、上部枠体81A(本実施の形態における第1の枠体)と、下部枠体82A(本実施の形態における第2の枠体)とを有している。またパッケージ101はさらに、ヒートシンク板50およびヒートシンク接着層41を有していてよい。
外部端子電極90は、上面ST1A(本実施の形態における第1の電極面)と、下面ST2A(本実施の形態における、第1の電極面と反対の第2の電極面)とを有している。外部端子電極90には、上面ST1Aと下面ST2Aとの間を貫通する貫通孔THが設けられている。樹脂接着層60は、外部端子電極90の上面ST1A上と、外部端子電極90の下面ST2A上と、貫通孔TH中と、に設けられている。好ましくは、樹脂接着層60はエポキシ樹脂を含有している。なお、貫通孔THの形状は、図4に示した略矩形状に限定されず、例えば、楕円形状であってもよい。
上部枠体81Aは第1の樹脂を含有しており、第1の樹脂は、好ましくは熱可塑性樹脂であり、より好ましくは液晶ポリマーである。上部枠体81Aは、樹脂接着層60によって外部端子電極90の上面ST1Aに接合された被接合面SF1A(本実施の形態における第1の枠体面)を有している。下部枠体82Aは、上記第1の樹脂と同じまたは異なる、第2の樹脂を含有しており、第2の樹脂は、好ましくは熱可塑性樹脂であり、より好ましくは液晶ポリマーである。下部枠体82Aは、樹脂接着層60によって外部端子電極90の下面ST2Aに接合された被接合面SF2A(本実施の形態における第2の枠体面)を有している。下部枠体82Aは、被接合面SF2Aをなすベース部82mと、被接合面SF2A上に設けられた突起部82pとを有しており、突起部82pは外部端子電極90の貫通孔THへ挿入されている。下部枠体82Aの突起部82pは、上部枠体81Aに厚み方向DTおよび面内方向DPの各々において重なっており、樹脂接着層60によって上部枠体81Aに接合されている。上部枠体81Aの被接合面SF1Aには、下部枠体82Aの突起部82pに侵入される凹部81rが設けられている。
ヒートシンク板50は金属からなる。ヒートシンク板50は、ヒートシンク接着層41によって下部枠体82Aに接合されることによって、上部枠体81Aおよび下部枠体82Aの積層体を支持している。
次に、パッケージ101を構成する各部材の詳細について、以下に補足する。
外部端子電極90は、金属からなり、好ましくは、純度90wt%(重量パーセント)以上で銅を含有している。このように高純度で銅を含有する材料に代わって、コバール(商標)または鉄・ニッケル合金などが用いられてもよい。外部端子電極90は、金からなる表面を有していることが好ましく、これにより、外部端子電極90と、ボンディングワイヤ205(図2)など他の部材との接合性が確保しやすくなる。外部端子電極90の、金からなる表面は、樹脂接着層60に接していてよい。金からなる表面は、典型的には、金めっきによって形成されている。金めっきの下地としてニッケルめっきが形成されていてもよい。
前述した第1および第2の樹脂のいずれかまたは各々には無機フィラー(第1の無機フィラー)が分散されていることが好ましい。この無機フィラーは、好ましくは、繊維状粒子および板状粒子の少なくともいずれかを含む。形状が繊維状または板状であることによって、射出成形技術等が用いられる際に、フィラーが樹脂の流動を阻害することが抑制される。このような無機フィラーの材料としては、例えば、シリカガラス繊維、アルミナ繊維、炭素繊維、タルク(3MgO・4SiO・HO)、ウォラストナイト、マイカ、グラファイト、炭酸カルシウム、ドロマイト、ガラスフレーク、ガラスビーズ、硫酸バリウム、酸化チタンが用いられる。タルクからなる無機フィラーの平板上での大きさは、例えば、粒径1μm〜50μmである。ここで粒径は、樹脂の断面観察によって得られた長径の算術平均値である。無機フィラーの含有量は30wt%〜70wt%であることが好ましい。ヒートシンク板50の熱膨張係数が銅のものまたはそれに近い場合、銅の熱膨張係数に鑑みて、無機フィラーの熱膨張係数は17ppm/K以下が好ましい。第1および第2の樹脂は、260℃2時間の熱処理に対して耐熱性を有していることが好ましい。
樹脂接着層60は、上述した第1および第2の樹脂とは異なる樹脂を含有しており、この樹脂は、耐熱性と、硬化前の高流動性との観点で、熱硬化性樹脂であることが好ましく、例えば、エポキシ樹脂である。樹脂接着層60の樹脂中には無機フィラーが分散されていてよい。
ヒートシンク接着層41および樹脂接着層60の各々による気密性は、260℃2時間の熱処理に対して耐熱性を有していることが好ましい。この耐熱性の試験は、パッケージ101へ260℃2時間の熱処理を施した後に、パッケージ101へ十分な気密性で蓋体300(図2)を取り付けてグロスリーク試験を行うことによってなされてよい。260℃2時間の熱処理に対して耐熱性を有していれば、熱硬化性樹脂と金属とを含有するペースト状の接着剤を用いての半導体素子200(図2)の実装工程における典型的な熱処理への耐熱性が確保される。またグロスリーク試験の具体的な方法は、前述したとおりである。
ヒートシンク板50は、平面視において下部枠体82Aに囲まれた内面51(図5)を有している。内面51は、半導体素子200(図2)が実装されることになる未実装領域55Uを有している。未実装領域55Uは、半導体素子200がまだ実装されていないものの、半導体素子200が実装されることになる領域である。言い換えれば、パッケージ101の内面51のうち、半導体素子200が実装されることによって実装領域55M(図2)となる部分が未実装領域55U(図5)である。未実装領域55Uは露出されていることが好ましい。また内面51は、半導体素子200が実装されることにはならない周辺領域54も有していてよい。ヒートシンク板50は、内面51と反対の外面(図5における下面)を有している。外面は、モジュール900(図2)の使用時においては、通常、他の部材に取り付けられているが、モジュール900の製造時においては露出されていてよい。
ヒートシンク板50は金属からなり、この金属は、純度95.0wt%以上で銅を含有する非複合材料であることが好ましく、純度99.8wt%以上で銅を含有する非複合材料であることがより好ましい。なお、このように銅を主成分とするヒートシンク板に、例えばニッケル層および金層といった、めっき層が付加されていてもよい。
下部枠体82Aは、平面視(図3)においてヒートシンク板50の未実装領域55Uを囲んでいる。下部枠体82Aのベース部82m(図6)は、例えば、0.3mm程度の厚み(図6における縦方向の寸法)と、2mm程度の全幅(図6における横方向の寸法)とを有している。なお上部枠体81Aの厚みおよび全幅も同様であってよい。
ヒートシンク接着層41の材料は、下部枠体82Aの材料と異なる材料からなる。ヒートシンク接着層41の材料は、樹脂接着層60の材料と同じであってよい。ヒートシンク接着層41が含有する樹脂は、耐熱性と、硬化前の高流動性との観点で、熱硬化性樹脂であることが好ましく、例えばエポキシ樹脂である。この樹脂中には無機フィラーが分散されていることが好ましい。この無機フィラーは、好ましくはシリカガラスおよび結晶性シリカの少なくともいずれかを含有し、より好ましくはシリカガラスからなる。典型的には、シリカガラスの熱膨張係数は0.5ppm/K程度であり、結晶性シリカの熱膨張係数は15ppm/K程度であり、よって、無機フィラーの熱膨張係数を17ppm/K以下とすることができる。このことは、ヒートシンク接着層41の樹脂としてエポキシ樹脂またはフッ素樹脂が用いられる場合、特に望まれる。この場合、無機フィラーの含有量は50wt%〜90wt%であることが好ましい。シリカガラスおよび結晶性シリカの少なくともいずれかに代わって、またはそれと共に、アルミナ、水酸化アルミニウム、タルク、酸化鉄、ウォラストナイト、炭酸カルシウム、マイカ、酸化チタン、炭素繊維の少なくともいずれかが用いられてもよい。無機フィラーの形状は、例えば、球状、繊維状、または板状である。一方、ヒートシンク接着層41の樹脂として、ゴム弾性を有する樹脂であるシリコーン樹脂が用いられる場合は、無機フィラーの熱膨張係数の制約はほぼ無視できる。この場合、無機フィラーの含有量は、ヒートシンク接着層41の流動性制御等の観点で調整されてよく、1wt%〜10wt%であることが好ましい。硬化前のヒートシンク接着層41の流動性を確保する観点では、粒径1μm〜50μmの球状シリカガラス(非結晶性シリカ)が最適である。
次にモジュール900(図2)の製造方法について説明する。最初にパッケージ101(図5)が準備される。
続いて、ヒートシンク板50の未実装領域55U(図5)上へ半導体素子200(図2)が実装される。これにより、露出されていた未実装領域55Uは、半導体素子200によって覆われた実装領域55M(図2)となる。半導体素子200が実装される際は、熱硬化性樹脂と金属とを含有する接合層42(図2)を介してヒートシンク板50の未実装領域55Uと半導体素子200とが互いに接合されることが好ましい。言い換えれば、熱硬化性樹脂と金属とを含有するペースト状の接着剤の塗布と、その硬化とによる接合が行われることが好ましい。接合層42の熱硬化性樹脂はエポキシ樹脂を含むことが好ましい。接合層42の金属は銀を含むことが好ましい。
次に、パッケージ101のキャビティ内において、半導体素子200と外部端子電極90とがボンディングワイヤ205(図2)によって接続される。これにより、半導体素子200と外部端子電極90との間の電気的接続が確保される。
次に、上部枠体81Aに蓋体300を取り付けることによって、半導体素子200がグロスリークなしに封止される。これによりモジュール900が得られる。具体的には、上部枠体81Aと蓋体300とが蓋体接着層46によって互いに接着される。パッケージ101への蓋体300の取り付けは、半導体素子200が実装されたパッケージ101に対して、グロスリークの原因となるほどの熱ダメージを与えないように行われる。言い換えれば、パッケージ101への蓋体300の取り付けは、ヒートシンク接着層41および樹脂接着層60に対して、グロスリークの原因となるほどの熱ダメージを与えないように行われる。例えば、蓋体300はパッケージ101へ、前述した熱ダメージにつながらない程度に低い硬化温度で硬化させられた蓋体接着層46を介して取り付けられる。この硬化温度は、例えば200℃未満である。
本実施の形態によれば、樹脂接着層60によって上部枠体81Aに接合される下部枠体82Aの突起部82p(図6)は、上部枠体81Aに厚み方向DTおよび面内方向DPの各々において重なっている。これにより、上部枠体81Aと下部枠体82Aとが樹脂接着層60によって厚み方向DTおよび面内方向DPの両方において接合される。よって、上部枠体81Aと下部枠体82Aとの間で樹脂接着層60によって固定されている外部端子電極90へ何らかの外力が印加されても、それに起因しての上部枠体81Aと下部枠体82Aとの間での樹脂接着層60の変形が抑制される。よって、当該外力に起因した樹脂接着層60と外部端子電極90との間での剥離が防止される。よって、当該剥離に起因してのリークを防止することができる。
上部枠体81Aには、下部枠体82Aの突起部82pに侵入される凹部81rが設けられている。これにより下部枠体82Aの突起部82pを、凹部81rにおいて上部枠体81Aに厚み方向DTおよび面内方向DPの各々において重なるように配置することができる。
上部枠体81Aおよび下部枠体82Aは樹脂を含有している。これにより、上部枠体81Aおよび下部枠体82Aの各々と樹脂接着層60との間の接着強度を確保しやすくなる。上部枠体81Aが液晶ポリマーを含有することによって、上部枠体81Aの耐熱性を確保しやすくなる。下部枠体82Aが液晶ポリマーを含有することによって、下部枠体82Aの耐熱性を確保しやすくなる。
外部端子電極90が、樹脂接着層60に接し金からなる表面を有している場合、当該表面と樹脂接着層60との界面が脆弱となりやすい。本実施の形態によれば、この脆弱な界面での剥離を防止することができる。
樹脂接着層60がエポキシ樹脂を含有している場合、外部端子電極90の表面の材料によっては、当該表面と樹脂接着層60との界面が脆弱となりやすく、例えば金の場合に特にそうである。本実施の形態によれば、この脆弱な界面での剥離を防止することができる。
パッケージ101がヒートシンク板50を含む場合、パッケージ101の用途として、ヒートシンク板50を必要とする程度に多くの熱を発生する電子部品を収容することが想定されている。よって樹脂接着層60の材料が耐熱性接着材に限定されるので、接着強度を犠牲にしての材料選択を要する場合がある。この場合であっても、本実施の形態によれば、樹脂接着層60の剥離を防止することができる。
ヒートシンク板50は、純度95.0wt%以上で銅を含有する非複合材料からなることが好ましい。これにより、300W/m・Kを超える高い熱伝導率が容易に得られる。例えば、日本工業規格(JIS)C1510の材料(純度99.82wt%以上で銅を含有)により、347W/m・Kの高い熱伝導率が得られる。また、半導体素子200(図2)の実装前においては、ヒートシンク板50は、半導体素子200が実装されることになる未実装領域55U(図5)を有しており、この未実装領域55Uは下部枠体82Aに囲まれている。言い換えれば、半導体素子200が実装されるときに、ヒートシンク板50上に下部枠体82Aが既に取り付けられている。よって、半導体素子200を実装した後にヒートシンク板50上に下部枠体82Aを取り付ける工程を要しない。以上から、高い熱伝導率を有するヒートシンク板50を用いつつ、半導体素子200の実装後にモジュール900(図2)を速やかに完成させることができる。
未実装領域55U(図5)は露出されていることが好ましい。これにより、半導体素子200(図2)を未実装領域55U(図5)上に容易に実装することができる。
半導体素子200が実装される際は、熱硬化性樹脂と金属とを含有する接合層42(図2)を介してヒートシンク板50の未実装領域55U(図5)と半導体素子200とが互いに接合されることが好ましい。接合層42が金属を含有することによって、半導体素子200からヒートシンク板50への放熱性を高めることができる。また接合層42が樹脂を含有することによって、ヒートシンク板50から接合層42を介して半導体素子200へ加わる熱応力が緩和される。これにより、熱応力に起因しての半導体素子200の破壊が起こりにくくなる。
<実施の形態2>
図7は、本実施の形態2におけるパッケージ102の構成を、図6(実施の形態1)に対応する視野で概略的に示す部分断面図である。本実施の形態のパッケージ102は、上部枠体81Aおよび下部枠体82A(図6:実施の形態1)のそれぞれに代わって、上部枠体81Lおよび下部枠体82Lを有している。
各部材の形状の観点において、上部枠体81Lには、上部枠体81Aと同様に、凹部81rが設けられている。また下部枠体82Lは、下部枠体82Aと同様に、ベース部82mおよび突起部82pを有している。
一方、各部材の材質の観点においては、上部枠体81Lは、その表面に位置するスキン層81sと、スキン層81sよりも内側に位置するコア層81cとを有している。スキン層81sは樹脂接着層60によって下部枠体82Lに接合されている。また下部枠体82Lは、その表面に位置するスキン層82sと、スキン層82sよりも内側に位置するコア層82cとを有している。これに伴って下部枠体82Lの突起部82pは、樹脂接着層60に接合されたスキン層82sを有している。
上部枠体81Lにおいて、スキン層81sおよびコア層81cは共通して、前述した第1の樹脂から作られている。また下部枠体82Lにおいて、スキン層82sおよびコア層82cは共通して、前述した第2の樹脂から作られている。第1の樹脂が液晶ポリマーである場合はスキン層81sが特に形成されやすく、また第2の樹脂が液晶ポリマーである場合はスキン層82sが特に形成されやすい。この理由は、通常、液晶ポリマーの成形品の表面には、その内部に比して分子鎖が高度に配向しているスキン層が形成されるからである。よって、液晶ポリマーの成型品の断面の顕微鏡写真においては、一般に、スキン層と、それよりも内部にあるコア層との界面が観察され得る。
上部枠体81Lにおいて、スキン層81sとそれに覆われたコア層81cとの界面は、応力に対して特に脆弱な箇所となる。本実施の形態によれば、実施の形態1において前述した理由によって、上部枠体81Lと下部枠体82Lとの間での樹脂接着層60の変形が抑制されるので、当該変形に起因してスキン層81sに加わる応力が抑制される。これにより、スキン層81sとコア層81cとの界面での剥離を防止することができる。同様に、下部枠体82Lにおいて、スキン層82sとそれに覆われたコア層82cとの界面は、応力に対して特に脆弱な箇所となる。本実施の形態によれば、実施の形態1において前述した理由によって、上部枠体81Lと下部枠体82Lとの間での樹脂接着層60の変形が抑制されるので、当該変形に起因してスキン層82sに加わる応力が抑制される。これにより、スキン層82sとコア層82cとの界面での剥離を防止することができる。
外部端子電極90へ外力が印加された際、スキン層81sおよびスキン層82sには、典型的には、面内方向DPではなく厚み方向DTにおける力が加わりやすい。上部枠体81Lと下部枠体82Lとが、仮に厚み方向DTにおいてしか接合されていなかったとすると、外力に起因しての厚み方向DTにおける大きな力によって、スキン層81sまたはスキン層82sが剥離しやすい。しかしながら本実施の形態においては、上部枠体81Lと下部枠体82Lとが厚み方向DTだけでなく面内方向DPにおいても接合されている。ここで、スキン層81sおよびスキン層82sに加わる面内方向DPにおける力は、厚み方向DTにおける力に比して、通常、小さい。よって外力が印加されても面内方向DPにおいてはスキン層81sおよびスキン層82sは剥離しにくい。言い換えれば、上部枠体81Lと下部枠体82Lとの間の面内方向DPにおける接合は、外力に対して強固である。この強固な接合によって、外力に起因しての上部枠体81Lと下部枠体82Lとの間での樹脂接着層60の変形が抑制される。よって、当該外力に起因しての樹脂接着層60と外部端子電極90との間での剥離が防止される。よって、当該剥離に起因してのリークを防止することができる。
<実施の形態3>
図8は、本実施の形態3におけるパッケージ103の構成を、図6(実施の形態1)に対応する視野で概略的に示す部分断面図である。パッケージ103は、パッケージ101(図6)における下部枠体82A(前述した実施の形態1における第2の枠体)および上部枠体81A(前述した実施の形態1における第1の枠体)のそれぞれに代わって、下部枠体81B(本実施の形態における第1の枠体)と、上部枠体82B(本実施の形態における第2の枠体)とを有している。
外部端子電極90は、下面ST1B(本実施の形態における第1の電極面)と、上面ST2B(本実施の形態における、第1の電極面と反対の第2の電極面)とを有している。外部端子電極90には、下面ST1Bと上面ST2Bとの間を貫通する貫通孔THが設けられている。樹脂接着層60は、外部端子電極90の下面ST1B上と、外部端子電極90の上面ST2B上と、貫通孔TH中と、に設けられている。
下部枠体81Bは第1の樹脂を含有しており、第1の樹脂は、好ましくは熱可塑性樹脂であり、より好ましくは液晶ポリマーである。下部枠体81Bは、樹脂接着層60によって外部端子電極90の下面ST1Bに接合された被接合面SF1B(本実施の形態における第1の枠体面)を有している。上部枠体82Bは、上記第1の樹脂と同じまたは異なる、第2の樹脂を含有しており、第2の樹脂は、好ましくは熱可塑性樹脂であり、より好ましくは液晶ポリマーである。上部枠体82Bは、樹脂接着層60によって外部端子電極90の上面ST2Bに接合された被接合面SF2B(本実施の形態における第2の枠体面)を有している。上部枠体82Bは、被接合面SF2Bをなすベース部82mと、被接合面SF2B上に設けられた突起部82pとを有しており、突起部82pは外部端子電極90の貫通孔THへ挿入されている。上部枠体82Bの突起部82pは、下部枠体81Bに厚み方向(図中、縦方向)および面内方向(図中、横方向)の各々において重なっており、樹脂接着層60によって下部枠体81Bに接合されている。下部枠体81Bの被接合面SF1Bには、上部枠体82Bの突起部82pに侵入される凹部81rが設けられている。ヒートシンク板50は、ヒートシンク接着層41によって下部枠体81Bに接合されることによって、下部枠体81Bおよび上部枠体82Bの積層体を支持している。
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態1の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。また本実施の形態においても、上述した実施の形態2と同様、下部枠体81Bおよび上部枠体82Bのいずれかまたは各々がスキン層を有していてよい。本実施の形態によっても、上述した実施の形態1または2とほぼ同様の効果が得られる。
この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。例えば、下部枠体82A、82Lまたは上部枠体82Bの突起部82pの形状は、特に限定されず、図示はしないものの例えば、先端に向かって末広がりの形状、または、二股に分かれた形状でもよい。また樹脂接着層60は、必ずしもその全体が均一な層によって構成されている必要はなく、例えば、複数の層によって構成されていてもよい。これら複数の層は、例えば、外部端子電極90の第1の電極面ST1AまたはST1B上と貫通孔TH中とに設けられた第1の層と、外部端子電極90の第2の電極面ST2AまたはST2B上と貫通孔TH中とに設けられた第2の層と、の2層を有していてよく、第1の層の材料と第2の層の材料とは異なっていてもよい。
50 :ヒートシンク板
60 :樹脂接着層
81A :上部枠体(第1の枠体)
81B :下部枠体(第1の枠体)
81c,82c :コア層
81r :凹部
81s,82s :スキン層
82A :下部枠体(第2の枠体)
82B :上部枠体(第2の枠体)
82m :ベース部
82p :突起部
90 :外部端子電極
101〜103 :パッケージ
SF1A,SF1B:被接合面(第1の枠体面)
SF2A,SF2B:被接合面(第2の枠体面)
ST1A :上面(第1の電極面)
ST1B :下面(第1の電極面)
ST2A :下面(第2の電極面)
ST2B :上面(第2の電極面)
TH :貫通孔

Claims (9)

  1. 厚み方向および前記厚み方向に垂直な面内方向を有するパッケージであって、
    第1の電極面と前記第1の電極面と反対の第2の電極面とを有し、前記第1の電極面と前記第2の電極面との間を貫通する貫通孔が設けられた外部端子電極と、
    前記外部端子電極の前記第1の電極面上と前記第2の電極面上と前記貫通孔中とに設けられた樹脂接着層と、
    第1の樹脂を含有し、前記樹脂接着層によって前記外部端子電極の前記第1の電極面に接合された第1の枠体面を有する第1の枠体と、
    第2の樹脂を含有し、前記樹脂接着層によって前記外部端子電極の前記第2の電極面に接合された第2の枠体面を有し、前記第2の枠体面上に設けられ前記外部端子電極の前記貫通孔へ挿入された突起部を含む第2の枠体と、
    を備え、
    前記第2の枠体の前記突起部は、前記第1の枠体に前記厚み方向および前記面内方向の各々において重なっており前記樹脂接着層によって前記第1の枠体に接合されている、パッケージ。
  2. 請求項1に記載のパッケージであって、前記第1の枠体の前記第1の枠体面には、前記第2の枠体の前記突起部に侵入される凹部が設けられている、パッケージ。
  3. 請求項1または2に記載のパッケージであって、前記第2の枠体の前記突起部は、前記樹脂接着層に接合された、前記第2の樹脂のスキン層を有している、パッケージ。
  4. 請求項1から3のいずれか1項に記載のパッケージであって、前記第1の枠体は、前記樹脂接着層によって前記第2の枠体の前記突起部に接合された、前記第1の樹脂のスキン層を有している、パッケージ。
  5. 請求項1から4のいずれか1項に記載のパッケージであって、前記第2の樹脂は液晶ポリマーである、パッケージ。
  6. 請求項1から5のいずれか1項に記載のパッケージであって、前記第1の樹脂は液晶ポリマーである、パッケージ。
  7. 請求項1から6のいずれか1項に記載のパッケージであって、前記外部端子電極は、前記樹脂接着層に接し金からなる表面を有している、パッケージ。
  8. 請求項1から7のいずれか1項に記載のパッケージであって、前記樹脂接着層はエポキシ樹脂を含有する、パッケージ。
  9. 請求項1から8のいずれか1項に記載のパッケージであって、前記第1の枠体または前記第2の枠体に接合されることによって前記第1の枠体および前記第2の枠体を支持し、金属からなるヒートシンク板をさらに備える、パッケージ。
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