JP2968198B2 - 表面実装型半導体パッケージ - Google Patents

表面実装型半導体パッケージ

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JP2968198B2
JP2968198B2 JP8000308A JP30896A JP2968198B2 JP 2968198 B2 JP2968198 B2 JP 2968198B2 JP 8000308 A JP8000308 A JP 8000308A JP 30896 A JP30896 A JP 30896A JP 2968198 B2 JP2968198 B2 JP 2968198B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、表面実装型半導体
パッケージに関し、より詳しくはそれに限定されるもの
ではないがＰＣＢ（プリント基板）あるいはＩＭＳ（絶
縁金属基板）基板上に表面実装された電力制御装置のパ
ッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】典型的な表面実装型半導体パッケージ
は、合成樹脂材料ボデイの中に半導体デバイスを埋め込
んでなるものである。金属フレームがまた部分的に上記
ボデイ内に埋め込まれるとともに、上記半導体デバイス
を外部リード端子に接続しており、これら外部リード端
子はＰＣＢもしくはＩＭＳ基板上の線路に半田付けされ
る。
【０００３】典型的な従来例の断面を図１に示す。図示
のように、上記従来のデバイスは中央部からリード端子
６（図面にはその一つが図示されている）が突出する垂
直前面４を有するプラスチック材料ボデイ２を有してい
る。上記リード端子は、平坦な上部８と、下方に直角に
折れ曲がった部分１０と、下側の平坦な末端部分１２と
を有している。上記末端部分１２は、半田付けにより
（図示せず）、典型的にはＰＣＢあるいはＩＭＳ基板等
の基板１４にしっかりと固定される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この種の従来のタイプ
のデバイスが有している問題は、上記末端部分１２が平
坦であって、上記基板との良好な接触を保証するように
上記リード端子６を製造するのが困難であることであ
る。例えば、上記リード端子が僅かに曲がっていたり、
またはそれらが規定の精度で製造されていないと、電気
接触の信頼性は得られない。
【０００５】本発明の目的は、少なくとも従来技術の問
題点を軽減することである。
【０００６】本発明のいま一つの目的は、適切な基板に
実装するのが容易な比較的安価な表面実装型半導体パッ
ケージを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の観点によ
れば、プラスチック材料ボデイ（１０）内にモールドさ
れた半導体デバイスと、該デバイスを制御するための一
対の入力電極（１２，１４）と、上記デバイスからの出
力信号を供給するための出力電極（１６，１８）とを含
み、上記入力電極および出力電極が上記ボデイから外に
伸びている表面実装型半導体パッケージを提供するもの
であって、上記入力電極が互いにずれていることを特徴
としている。
【０００８】本発明の第２の観点によれば、プラスチッ
ク材料ボデイ（１０）内にモールドされた半導体デバイ
スと、該デバイスを制御するための一対の入力電極（１
２，１４）と、上記デバイスからの出力信号を供給する
出力電極（１６，１８）とを含み、上記入力電極と出力
電極とが上記ボデイの外に伸びている表面実装型半導体
パッケージを提供するものであって、上記ボデイがその
下面にチャンネル（２２，２４）を有しており、使用中
に上記下面が実装基板（３３）と接触するように配置さ
れることを特徴としている。
【０００９】本発明の第３の観点によれば、プラスチッ
ク材料ボデイ（１０）内にモールドされた半導体デバイ
スと、該デバイスを制御するための一対の入力電極（１
２，１４）と、上記デバイスからの出力信号を供給する
出力電極（１６，１８）とを含み、上記入力電極と出力
電極とが上記ボデイの外に伸びている表面実装型半導体
パッケージを提供するものであって、上記出力電極が使
用中に実装基板（３３）の導通部分（３８）と接触する
ように配置されてなるパッド（１６，１８）を有してい
ることを特徴としている。
【００１０】上記入力電極は好ましくは、上記パッケー
ジの主面の外に折れ曲がる延伸するリード端子を有して
いる。互いにずれている上記リード端子は、最初は（好
ましくは一定の厚みを有する）平坦な形板の一部を形成
しており、上記リード端子が製造過程にて正しい位置に
曲げるようにしてもよい。また、もしリード端子が不要
のときには、それらは切断されてもよい。
【００１１】形板のときには、上記リード端子はほぼ平
行であり、互いに重なり合っていることが好ましい。好
ましくは、上記形板の残りの部分に上記リード端子が結
合する点が上記形板の外側エッジに隣接している。この
ようにして、好ましくは上記形板を横断して走る重なる
リード端子を備えることにより材料が節約されるが、そ
れは単に上記リード端子を形成するのに十分な材料を提
供するために上記形板を過度に長くする必要がないから
である。
【００１２】好ましくは、入力（信号）電極から半導体
デバイスへのリード端子、もしくはそれに代わって上記
入力電極がパッドを有していてもよい。１以上の出力
（パワー）電極を備えており、該電極は好ましくはパッ
ドの形態を有しており、使用中に、基板、例えばＰＣＢ
もしくはＩＭＳ基板の電気伝導部分に固定されるように
配置されていてもよい。それに代えて、出力電極はリー
ド端子の形式を有していてもよい。
【００１３】半導体パッケージのボデイは好ましくはプ
ラスチック材料でモールドされており、それにより半導
体デバイスを囲繞している。上記ボデイの下面上にチャ
ンネルが形成されていてもよい。使用時、これはボデイ
の下面と実装基板との間に洗浄剤が流れる通路を形成す
る。さらに、上記チャンネルが上記ボデイの下面に沿っ
た電気伝導通路の一部を構成するように配置されように
するのが好ましい。例えば、チャネルは出力電極もしく
は電極と放熱器との間に配置するようにしてもよい。
【００１４】好ましい実施の形態では、上記入力電極ま
たは上記出力電極のいずれかもしくはその両方は、使用
中、実装基板の導体部分に接触するように配置されるパ
ッドを含んでいる。上記パッドは好ましくは部分的に切
り欠かれている。これは単一の厚みを有する形板が上記
入力電極または出力電極のいずれかもしくは両方を使用
することを可能にする。切欠きにより、各パッドの下面
の一部が下方に押圧されて、上記基板への電気接触に適
した下方に向いた接触面を形成する。
【００１５】上記プラスチック材料の中には、少なくと
も一つの（多分いくつかの接続された）半導体デバイス
がある。例えば、上記パッケージはダイオードとトラン
ジスタ両方を含むことができる。
【００１６】本発明はまた、プラスチック材料ボデイ内
にモールドされた半導体デバイスと、上記デバイスを制
御するための一対の入力電極と、上記デバイスからの出
力信号を供給する出力電極とを備え、上記入力電極およ
び出力電極が上記ボデイの外に延出している表面実装型
半導体パッケージにおいて、上記入力電極が上記ボデイ
の一端側にあり上記出力電極が反対側にあることを特徴
とする表面実装型半導体デバイスに及ぶ。かかる構成は
電気ノイズの問題（例えばメインスボーンノイズ（ｍａ
ｉｎｓ−ｂｏｒｎ ｎｏｉｓｅ））を小さくする。
【００１７】本発明は、上記した各表面実装型半導体パ
ッケージのアレイに及ぶ。該アレイは、各パッケージの
１つの入力電極が第１信号線路に接続され、各パッケー
ジの他の入力電極が第２の平行な信号線路に接続される
ように、入力電極のずれを利用して平行に接続されても
よい。上記第１および第２信号線路は上記アレイの上に
所望により配置される分離した制御基板の上に配置され
てもよい。上記入力電極が延伸したリード端子を有して
いるときには、上記リード端子は上記基板から上方に延
伸していてもよく、かつ、上記制御基板の第１および第
２線路に固着されてもよい。
【００１８】好ましい構成では、上記制御基板は上記リ
ード端子が貫通する開口を有していてもよい。上記リー
ド端子の末端は、そのとき上記線路に半田付けされる
か、さもなければ電気的に上記線路に接続される。
【００１９】本発明はまた表面実装型半導体パッケージ
を生産する方法に及ぶ。それはさらに、上記パッケージ
を洗浄するステップを含む、かかるパッケージを基板に
実装する方法に及ぶ。さらにまた、本発明はかかるパッ
ケージの配列の集合に及ぶ。
【００２０】本発明は、一つもしくはいずれかの両立す
るものの組み合わせを採用するかにより、上記したもし
くは詳細な説明に記載したいずれか一もしくはそれ以上
の両立する特徴にさらに及ぶ。
【００２１】本発明ではさらに、一対の代わりに、いく
つかの実施の形態において単に一つの入力（もしくは信
号）電極が存在してもよい。
【００２２】
【発明の実施の形態】本発明は多くの形態で実施するこ
とができるが、２つの特定の実施の形態を添付の図面を
参照して説明する。
【００２３】図２において（ａ）および（ｂ）は、本発
明にかかる表面実装型半導体パッケージの第１の実施の
形態を示す。上記パッケージは、半導体デバイスを内部
に埋め込んだモールドプラスチック材料ボデイ１０を有
している。図示の特別の実施の形態では、上記半導体デ
バイスは電力制御装置であるが、該電力制御装置には制
御信号が一対の直立する金属リード端子１２，１４を介
して供給される。パワー出力は、一対の金属パッド１
６，１８を介して、上記デバイスの他端から出力され
る。上記デバイスの下側には放熱器２０があり、該放熱
器２０は上記リード端子１２，１４にも、パッド１６、
１８にも、また埋め込まれた半導体デバイスにも電気的
に接続されていない。
【００２４】横方向の溝２２が上記放熱器２０とリード
端子１２，１４との間で上記ボデイ１０の下側に形成さ
れていて中央の前方に向いた開口部２８を有している。
同様に、放熱器２０の後部エッジとパッド１６、１８の
間に類似の溝２４がある。上記溝２４は、中央部に配置
されかつ後方に向かう開口部２６を有しており、該開口
部２６はパッド１６，１８の間のスペース内に開口して
いる。
【００２５】使用中には、上記パッケージは、基板に、
例えばＰＣＢもしくはＩＭＳ基板に該基板の放熱器と当
接している放熱器２０とともに表面実装され、上記パッ
ド１６，１８が上記基板上のパワー伝送線路に半田付け
される。上記リード端子の直立部分にワイヤを直接半田
付けするかまたは上記リード端子３０，３２を上記基板
上の適当な信号線路に半田付けすることにより制御信号
が上記リード端子１２，１４に供給される。
【００２６】図３は、図２に示されたデバイスがどのよ
うに実装されて並列に使用されるかを示している。図３
には、ＩＭＳ基板に実装された２つのかかるデバイスが
示されている。上記ＩＭＳ基板３３は、電気絶縁面３６
を有する（例えばアルミニウム製の）熱伝導基板３４を
有している。平行な銅製の線路３８,４０が表面に形成
されている。上記パッド１６，１８が上記線路３８に
（例えば半田付けにより）固着されるように上記デバイ
スが実装され、かつ上記放熱器２０が上記線路４０に固
定される。
【００２７】上記では、上記デバイスの列は１対の銅製
の信号線路４４、４６を有する制御基板４２である。直
立するリード端子１２，１４が上記基板の開口部に挿通
されて上記基板を貫通し、それにより上記線路４６，４
４のそれぞれの拡大された接続部分４８，５０と接触す
る。該拡大された領域およびリード端子をともに半田付
けすることにより良好な電気接触が確保される（図示せ
ず）。
【００２８】上記リード端子１２,１４は千鳥配置さ
れ、それによりすべての上記リード端子１２が一つの水
平線内に配置され、すべての上記リード端子１４がいま
一つの水平線内に配置されるようになることが注目され
る。
【００２９】使用中には、制御信号は上記線路４４、４
６に供給され、同時にすべての電子デバイスに供給され
る。上記パワー出力は上記ＩＭＳ基板３３上の上記線路
３８に出力する。上記放熱器２０は電気的に何にも接続
されないことを前に述べたが、これらは通常銅製の線路
４０を介して接地される。代りに、上記実施の形態の変
形例では、上記放熱器２０は一つのパワー出力端子とし
て使用することもでき、パッド１６、１８は他の端子と
して使用することもできる。（上記ＩＭＳ基板上で異な
った銅製線路の引き回しを必要とする）もう一つの変形
例では、上記パッド１６は第１パワー出力端子として使
用することができ、上記パッド１８は第２出力端子とし
て使用することができる。
【００３０】上記線路３８の上に発生される電圧が高い
ので、上記線路３８と上記線路４０の間でスパークもし
くは降伏が起こらないようにすることが重要である。上
記溝２４は、それがプラスチック材料ボデイ１０の下面
に沿う電気沿面距離を増加させるという点で、上記２つ
の線路間の電気絶縁性を改善するように作用する。上記
チャンネル２４がなくて、上記ボデイの下部が平坦であ
れば、特に表面が僅かに湿気を帯びるようになったよう
なときには上記沿面距離が小さくなり、それが低い降伏
電圧で起こることを意味する。上記パッケージは通常、
最初にフラックスと半田との混合物（半田ペースト）を
上記基板にスクリーン印刷することにより上記ＩＭＳ基
板に固定される。この工程ではしかしながら、上記基板
にある量の残留物が残るという問題が生じる。さらに、
上記半田は上記パッド１６，１８の下から側方に押し出
される。チャンネル２４がない従来のデバイスでは、押
し出された半田は上記線路３８と線路４０との間の大部
分のスペースを容易に横断することができる。これに対
して、チャンネル２４のおかげで、いかなる残留半田も
上記チャンネル内に取り込まれる。
【００３１】上記デバイスが一旦上記ＩＭＳ基板に取着
されると、上記チャンネル２２、２４に沿って洗浄液を
通過させることにより半田と残留物を除去することがで
きる。上記洗浄液はまた、上記開口２６，２８（図２）
を通り、上記パッド１６，１８の周囲の全領域および上
記リード端子の下側部分３０，３２から好ましくないも
のが洗浄されて除去される。
【００３２】図４は、上記リード端子１２，１４が上方
に折曲される前の図２のパッケージの平面図を示す。図
示のように、この段階では最終製品の製造において、上
記リード端子１２，１４は単一の面内にあり、エンドユ
ーザの設計に応じて必要な形状に折曲することができ
る。ある場合には、エンドユーザはＩＭＳ基板の線路を
介して信号を供給することを望むこともあり、また上記
リード端子の下部３０，３２により上記半導体デバイス
にアクセスすることを望むこともある。その場合には、
上記リード端子は切断してもよい。
【００３３】図４に示された製品は、ボデイの後部エッ
ジの切欠き５６を含むとともに、前部エッジに切欠き５
８を含んでいるという点で、図２のデバイスとは少し異
なっている。これは上記チャンネル２２，２４により洗
浄液を容易に入り易くする。
【００３４】図５は初期の製造工程、すなわち最終的に
上記リード端子１２，１４および上記パッド１６，１８
を形成するリードフレームを示している。該リードフレ
ームは、全体が実質的に一定の厚みを有する平坦な金属
を打ち抜いてなるものである。製造時には、上記リード
フレームは延伸された構造を有しており、その一部のみ
が図示されている。上記リードフレームは、切断線５
２，５４に沿って、各パッケージに１対１に対応するよ
うに切断される。電子デバイスがそれから上記リードフ
レームに取着され、図４に示される製品を形成するため
にプラスチック材料ボデイ１０内に埋め込まれる。
【００３５】図６は他の実施の形態を示すものであり、
該実施の形態では、上記リード端子１２，１４は実質的
に上記パッド１６，１８と同じであるパッド１２２，１
４４により置換されている。この実施の形態では、制御
信号は通常、上記デバイスが実装されるＰＣＢ基板もし
くはＩＭＳ基板上の適当な銅製線路により、上記パッド
１２２，１４４の下側に供給される。
【００３６】図７は、かかるデバイスを製造するのに適
したリードフレームの一部を示している。再び、上記切
断線は５２，５４で示されている。
【００３７】この実施の形態において、図８に最もよく
示されているように、上記パッド１６，１８，１２２，
１４４が部分的に切り欠かれている。上記切欠きの形成
は上記リードフレームの打抜きと同時に行われるととも
に、鋏と全く同様にしてオフセットパンチ６０，６２を
使用することにより行うことができる。上記パンチの動
きは、しかしながら、パッドが完全に切り欠かれる前に
止められる。
【００３８】この段付きの構成はまた図２の上記実施の
形態の上記パッド１６，１８に使用することができるこ
とが理解されるであろう。
【００３９】段を有するパッドを備えることの利点は、
このようにして、上記パッドの下面（図８の６２）が複
数の厚みを有する形板からリードフレームを製造する必
要なしに、上記リードフレームの主面の外で下方に配置
することができるということである。
【００４０】上記したタイプのデバイスは、好ましく
は、長さが約３０ｍｍで、幅が約１８ｍｍである。それ
らは１００ワット、４０アンペアまでパワーを伝送する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の表面実装の半導体パッケージの図式的
断面図である。
【図２】 本発明の第一の実施の形態にかかる表面実装
型半導体パッケージを２つの方向から見たの斜視図
（ａ）および（ｂ）を示す。
【図３】 図２のパッケージを平行に取り付ける方法を
示す。
【図４】 リードフレームのリード端子を曲げる前の図
２の実施の形態の平面図を示す。
【図５】 図２の実施の形態のためのリードフレームを
示す。
【図６】 本発明の第２の実施の形態の平面図である。
【図７】 図６の実施の形態のためのリードフレームを
示す。
【図８】 図６の切欠きがどのように構成されているか
を示している。
【符号の説明】
１０ モールドプラスチック材料ボデイ １２ リード端子 １４ リード端子 １６ パッド １８ パッド ２０ 放熱器 ２２ 溝 ２４ 溝 ２６ 開口部 ２８ 開口部 ３０ リード端子 ３２ リード端子 ３３ ＩＭＳ基板 ３４ 熱伝導基板 ３６ 電気絶縁面 ３８ 線路 ４０ 線路 ４２ 制御基板 ４４ 信号線路 ４６ 信号線路 ４８ 接続部分 ５０ 接続部分 ５６ 切欠き ５８ 切欠き ６０ パンチ ６２ パンチ １２２ パッド １４４ パッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アーサー・ウッドワース イギリス、イングランド、シーアール ３・５エスエヌ、サリー、ケイターハ ム・オブ・ザ・ヒル（番地の表示なし) (72)発明者 ピーター・リチャード・ユーアー イギリス、イングランド、アールエイチ ８・９ディディ、サリー、オックステッ ド、ハースト・グリーン（番地の表示な し) (56)参考文献 特開 平５−13631（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−25063（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 23/48 H01L 25/00

Claims (18)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 導電性を有する平坦な放熱器マウント
    と、該放電器マウントに結合された半導体デバイスと、
    該半導体デバイスを包囲するようにモールドされたプラ
    スチック材料ボデイと、上記半導体デバイスを制御する
    ための一対の入力電極と、上記半導体デバイスからの出
    力信号を供給する出力電極とを備え、上記ボデイは放熱
    器マウントの一方向の両端より夫々外側に伸びて形成さ
    れ、各延長端から上記入、出力電極が夫々導出されてお
    り、各入、出力電極はボデイから導出された部位の下面
    が放熱器マウントの下面と共面をなす、表面実装型半導
    体パッケージ。
  2. 【請求項２】 上記入力電極は、上記パッケージの主面
    から外に曲げられた伸長脚部を有する、請求項１に記載
    のパッケージ。
  3. 【請求項３】 上記伸長脚部は互いに内向きに向けられ
    ており、上記伸長脚部の遠位端は実質的に平行である、
    請求項２に記載のパッケージ。
  4. 【請求項４】 上記入力電極と放熱器マウントとが、均
    一な厚みを有する形板から打ち抜かれた、請求項１に記
    載のパッケージ。
  5. 【請求項５】 導電性を有する平坦な放熱器マウント
    と、該放熱器マウントに結合された半導体デバイスと、
    該半導体デバイスを包囲するようにモールドされたプラ
    スチック材料ボデイと、上記放熱器マウントの一端から
    伸びた、上記半導体デバイスを制御するための一対の入
    力電極と、上記放熱器マウントから伸びた、上記半導体
    デバイスからの出力信号を供給する出力電極とを備え、
    上記入力電極および出力電極は上記ボデイから伸びてお
    り、上記ボデイは下面において上記放電器マウントと少
    なくとも一つの電極との間に形成された溝を有し、上記
    ボデイの下面は平面で実装基板に使用時接触するように
    形成されている、表面実装型半導体パッケージ。
  6. 【請求項６】 上記溝が上記出力電極と他の一つの電極
    との間で上記下面を横断して伸びている、請求項５に記
    載の表面実装型半導体パッケージ。
  7. 【請求項７】 上記他の一つの電極が第２の出力電極か
    らなる、請求項６に記載の表面実装型半導体パッケー
    ジ。
  8. 【請求項８】 上記溝が上記パッケージの上記ボデイと
    実装基板との間に洗浄液が流れる通路を形成するように
    構成されている、請求項６に記載の表面実装型半導体パ
    ッケージ。
  9. 【請求項９】 間隔を隔てた２つの出力電極を含み、上
    記溝は−側に開口を有し、該開口は上記２つの出力電極
    の間に開口している、請求項８記載のパッケージ。
  10. 【請求項１０】 上記溝は−側に開口を有し、該開口は
    上記入力電極の間に開口している、請求項５に記載のパ
    ッケージ。
  11. 【請求項１１】 プラスチック材料ボデイ内にモールド
    された半導体デバイスと、上記デバイスを制御するため
    の一対の入力電極と、上記デバイスからの出力信号を供
    給する出力電極とを備え、上記入力電極および出力電極
    は、上記ボデイから伸びており、上記出力電極は部分的
    に剪断されたパッドであり、該パッドは実装基板の導電
    部分に接触するよう形成されている、表面実装型半導体
    パッケージ。
  12. 【請求項１２】 上記入力電極も部分的に剪断されたパ
    ッドからなる、請求項１１に記載のパッケージ。
  13. 【請求項１３】 各パッドは形板から打ち抜かれたもの
    である、請求項１１に記載のパッケージ。
  14. 【請求項１４】 上記形板は実質的に均一な厚みを有す
    る、請求項１３に記載のパッケージ。
  15. 【請求項１５】 底面を有するプラスチック材料ボデイ
    内にモールドされた半導体デバイスと、下面を有し、上
    記半導体デバイスを制御するための一対の入力電極と、
    下面を有し、上記半導体デバイスからの出力信号を供給
    する出力電極とを備え、上記入力電極と出力電極の各下
    面は上記底面と実質的に共面をなし、上記各電極は上記
    ボデイから伸び出していて、上記入力電極は上記ボデイ
    の一端に位置し、上記出力電極は上記ボデイの対向端に
    位置する、表面実装型半導体パッケージ。
  16. 【請求項１６】 上記ボデイは大略長方形状であり、上
    記入力電極は上記ボデイの短辺に隣接しており、上記出
    力電極は上記ボデイの対向短辺に隣接している、請求項
    １５に記載のパッケージ。
  17. 【請求項１７】 上記入力電極は信号電極であり、上記
    出力電極は電源電極である、請求項１６に記載のパッケ
    ージ。
  18. 【請求項１８】 複数の半導体デバイスを含む、請求項
    １５に記載のパッケージ。
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