JPH02280345A - 電子デバイスのカプセル封じ方法及びハイブリッド集積回路の製造方法 - Google Patents
電子デバイスのカプセル封じ方法及びハイブリッド集積回路の製造方法Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
じ剤による電子デバイスのカプセル封じ方法に関する。
ているものは、比較的複雑なプリント回路部品を上に形
成し得るセラミック基板が1つ以上の集積回路チップを
支持し、相互接続するために用いられるハイブリッド集
積回路(以下、HICという。)技術によって作られて
いる。HICは通常、保護のためのカプセル封じされる
。この封じが硬質プラスチックパッケージであることも
あり、使用が増加しているものは封じ媒体としてシリコ
ン樹脂から作られている。
テレフォン アンド テレグラフ カムバ= −(A
merican Te1ephone and
Telegraph Company)Inc、の子
会社に属する一連の米国特許、1985年4月2日発行
の第4,508,758号、1983年8月2日発行の
第4.39[i、798号、及び1985年11月12
日発行の第4,552.818号に記載されているよう
に、特に好ましい封じ剤は、RTV (室温加硫)シリ
コンであることが知られている。このようなシリコンは
その良好な熱安定性、誘電特性、化学安定性及び耐大気
劣化性の故に、便利な封じ剤である。
り、セラミック基板上に取付けられた半導体チップ周囲
に流れ、このようなチップを完全に包み込む。チップが
短いジャンパ線によって基板の導線パターンに接続され
ている場合、RTVシリコンはこのようなジャンパ線周
囲に流れて、線を破断することなく包むことができる。
日常使用の危険から守るために十分な硬さを持つ。
い合う両側からカンチレバーの様式で伸びるリード線に
よって終端する。配線内に接続されると、リード線は通
常電気導体であると同時にHICの機械的支持を構成す
る。
ション化した装置によって行われる。従って、例えば未
硬化シリコンは組立てライン操作の一部として基板上に
施され、シリコンは初め基板上に表面上に表面張力によ
って保たれるよう意図されている。室温状態に数分間放
置後RTVは硬化し始め、長時間後には機械的安定性の
最終状態に達する。
化の際にリード線に対して硬化する傾向があることであ
る。通常、リード線は、便利かつ好都合にプリント回路
板のような他の装置によって接続できるように、オート
メーション手順を通じて、汚れが付かぬよう、また絶縁
されているように意図されている。従ってリード線上に
流れたシリコンは、費通は次のプロセスの前に、手で除
去されねばならない。
リード線上にマスキングテープが使用されているが通常
は満足されないことがわかっている。各々のリード線に
、テープが除去された後リード線上に有害な汚れを残す
接管剤に頼らずにマスキングテープを良く付廿させるこ
とは困難であるる。従来の接芒剤を採用した従来のマス
キングテープは、シリコンの何首以前に、様々な場所で
リード線から持ち上がる傾向がある。我々は、リード線
へテープが完全に接着していない場所において、流体シ
リコンがマスキングテープとリード線の間に毛管現象に
よって流れることを発見した。
プ上を毛管現象によって流れ、従って流動性シリコンが
基板表面上からはける傾向がある。
イのうち基板に隣接する部分に締付けられる長いC字型
の障壁部材に包まれるハイブリッド集積回路封じプロセ
スにおいて前述の問題が解決される。即ち、障壁部材の
スロットと反対側がリード線の反対側を掴む。その後、
未硬化RTVシリコンが基板上へ施され、上を流れ、基
板表面上に取付けられたチップを包み、そして種々のリ
ード線の長さ方向にもC字型部材の頂点を越えても流体
を流さない障壁をなすC字型部材の形状によって、リー
ド線に沿って流れることを妨げられる。
単に挿入できるようにスロットをこじ開けることによっ
て助けるために、基板の反対側のC字型部材上にレバー
が組込まれ得る。本発明の他の実施例では、C字型部材
はプラスチック材料で作られ、リード線のC字型部材へ
の挿入を簡単にするためのスロットを広げるためのペン
チ器具で圧縮され得るO字型部材と組合わせられる。
ハイブリッド集積回路(HIC)10が示されている。
ック基板ll上には複数の半導体チップ12が結合され
ている。このチップ12は基板に表面取付けとして知ら
れるはんだ付は方法によって結合されているが、ワイヤ
結合(wire bondjng)又は、その他の方法
でもよい。基板11の反対側の主表面上には、個々のリ
ード線14によってチップ12を接続するプリント電気
回路(図示せず)が形成されている。リード線14は平
行なアレイ状に整列され、図示されるようにそれぞれ1
つのアレイが基板1102つの向い合う側面上にある。
なり多数のリード線が各々の側面から伸びている。例え
ば本発明が適用されている1つのHICは、基板の2つ
の側面から各々伸びる36本ずつのリード線を有してい
る。完全な加工の後には、リード線はプリント回路板に
一般的に結合され、プリント回路板上の他の位置に形成
された電子ンステムの他の素子とチップ12との間の相
互接続を行うと共に、HICへの機械的な支持を行って
いる。
むRTVシリコン15によって周知の方法でカプセル封
じされる。シリコン封じ剤は、基板上に液体状態で施さ
れ、その液体状態はチップ及びHICの種々の他の素子
の周凹に流れるために十分流動性がある。封じ剤が基板
表面上の回路パターンを覆う必要のある範囲は、−船釣
には回路パターンの形成に使用された金属系と、それが
使用されようとしている環境により決定される。室;H
及び空気中に十分放置した後、シリコンは後の使用期間
中にHICの素子を保護する信頼できるカプセル封じを
構成するように硬化又は凝固する。
化学安定性、及び高い耐大気劣化性を持つことが知られ
ている。
する側面から伸びるリード線アレイは、両方共、C字型
の障壁部材17によって包まれる。第2図により明瞭に
示されるように、本実施例の各C字型部材は、はぼ管状
であり、管の長軸に平行に伸びるスロット18が切られ
ている。このスロット18は各リード線14の厚さとほ
ぼ等しく作られ、従ってリード線がスロットを通って突
出する場合には、C字型部材は、その固有の弾性によっ
て、リード線をその反対側で掴む。管状C字型部材の内
径は、リード線の各カンチレバ一部分の長さに略等しく
作られ、従って第1図に示されるようにリード線が完全
に部材内に突出した場合には、部材はリード線を基板1
1に近い位置で掴む。
よって保持されるように意図されている。未硬化状態に
おいてシリコン封じ剤は、チップ12及びHIC基板表
面上の他のむら部分周辺に流れるために十分流動性を持
つが、かなり濃い粘性を持ち、施す量を適切に検量する
ことにより、流動性シリコンはほとんど又は全く素子の
側面へ流出しない。過去においてはこの方法における重
大な流出は、過剰の流動性シリコンがリード線14に沿
って流れる傾向があることであった。C字型障壁部+4
の目的は、当然これが生じるのを防ぐためであり、また
未硬化シリコンをHICの表面上に押さえるためである
。図面に示されるようにHICの両面はこの方法によっ
て一船釣カプセル封じされる。即ち、片面の封じ剤が重
力に逆らってHICに接着するまで十分に硬化した後、
もう一方の面にシリコン封じ剤を付着できるようにHI
Cは裏返しされる。
壁部材17は、テフロン(商業的に入手できる合成樹脂
重合体製品)から作られ、内径及び外径は各々1/8イ
ンチ、9/32インチであった。
り、極めて不揃いで幅は11ミルから50ミルまでの範
囲に及んだ。障壁部材が取付けられるリード線14の厚
さは11ミルであった。スロット18の部分の寸法の過
大による重要な隙間にもかかわらず、障壁部材はリード
線14に沿う毛管現象によってシリコン流れを完全に防
いだ。これは障壁部材の内面に沿う一定の毛管現象が、
隙間の中にシリコンの小さ蓄積を生じ、次にそれがリー
ド線の長さ方向に沿う流出を防ぐためであると考えられ
る。
、このようなシリコンは障壁部材の頂点を越えて流出し
なかった。これは管状の障壁部材において、部材の外表
面がリード線アレイに対して大きな角度(およそ90°
)で伸びているため、シリコン流出を毛管現象によって
防ぐためであり、これに反してこのような障壁のないマ
スキングテープではシリコンはテープの上部を越えて流
れることがある。
使用するために、1/4インチの棒状ステンレス鋼管に
15ミルのスロットを機械的に設けて作成された。ステ
ンレス鋼管はリード線14のマスキングにおいて同様に
好結果を得た。
8゛に挿入されるリード線の厚さよりごくわずかに小さ
い開口部18′を持ってもよい。例えば、リード線が1
1ミルの厚さを持つならばスロット18″は【0ミルの
幅となりうる。クランプがリード線のアレイ上に取付け
られてる場合、もしクランプがテフロンやステンレス鋼
で作られているならば、クランプ部材17″の弾性がそ
れをリード線アレイ上に固く締付け、構造をより安定化
させる。レバーアーム19(または壁部)は、図示され
るように、C字型部材17−に合体でき、リード線アレ
イの挿入の簡易化のためにスロット18′がこじ開けら
れるようにする。°即ち図中矢印で示すようなレバーア
ーム19への力によってスロット18−はこじ開けられ
る。
チレンのようなプラスチック材料で作られた第4図に示
す部材21である。この部材21は概略0字型の部分2
3と組合せられたC字型部分22を持つ。C字型部分の
スロット24はそれが適応するリード線アレイの厚さよ
り好都合にごくわずか小さい。第5図に示すようにペン
チ器具を用いて圧縮し0字型部分を図のように歪めるこ
とによってスロット24はこじ開けられる。即ちペンチ
器具のレバーアーム27に図に矢印で示すように力を加
えることによって、は反対の力が0字型部分23の反対
側に、圧縮し歪めるように加わる。次にこれはC字型部
分22に圧力を加え、スロット24を図のようにこじ開
ける。図面上わかり易いようにスロット24がこじ開け
られる大きさは多少誇張されている。適当に弾性のある
ポリエチレン材料で作られた素子21によれば、第5図
に示すベンチの力が除かれた後、それは第4図に示すよ
うな形状を回復し、C字型部分22内にリード線アレイ
を固く掴む。
できるという点で明らかに組立てライン加工に役立つ。
持つため、シリコンが乾かせるように連続するHICを
垂直に積み重ねられるようにするスペースとして使用す
ることができる。
ICの向い合うリード線に沿って流出することを防止す
るための、本発明の幾つかの実施例を示し述べた。機械
的な安定性のためにC字型障壁部材がリード線アレイの
各リード線を固く締めることが好ましい一方、クランプ
部材と各り−ド線の間の隙間が比較的小さい限りは、こ
のような締付は動作は必須ではない。例えば、たとえ2
0ミルもの大きさの隙間があっても、障壁部材はなおリ
ード線上のRTVシリコンの流出を防ぐことが発見され
た。しかし、シリコンがこのような隙間に流れ込むため
隙間の長さは比較的短く保たれ、また隙間は基板近くに
保たれることが好ましい。
の壁の厚さによって決定される。従って、C字型部材は
、リード線アレイを、各リード線の全長に比べて非常に
短い部分でまた、基板に近い位置で締付けるように適当
に薄い壁を持つことが好ましい。隙間を越えて障壁部材
の内部に伸びるリード線の主部分は全くシリコンに触れ
ない。障壁部材によって慣用のマスキングもまた提供さ
れること、例えばリード線をスブラッターリングさせな
いこと等が認められる。
テンレス鋼、ポリエチレンは代表的な一例にすぎない。
他の最初に流体状態で適用される物質のように他の封じ
剤にも使用可能である。
施例、応用例がなされえる。
でカプセル封じされたハイブリッド集積回路の一部を示
す斜視図; 第2図は第1図の装置で使用されるC字型障壁部材を示
す斜視図; 第3図は本発明の他の実施例によるC字型障壁部材を示
す断面図: 第4図は本発明のさらに他の実施例によるC字型障壁部
材を示す斜視図; 第5図は第4図に示す部材を圧縮するためのベンチ器具
の動作を示した図である。 出 願 人:アメリカン テレフォン アンドFIG、
2 FIG、 3
Claims (23)
- (1)基板の一面の主部分を覆うために十分多い量を有
し、最初は流動性で表面張力によって基板の一面上に保
たれる封じ剤を、基板上に付着し、その後封じ剤を硬化
させるステップを有し、一方の側面から少なくとも1つ
の平行なリード線のアレイがカンチレバー様式に伸びる
基板を持つ電子デバイスのカプセル封じ方法において; 封じ剤の付着に先立って、リード線アレイが長いC字型
部材のスロット内に挿入され、それによってC字型部材
が、リード線の主部分に封じ剤が触れるのを防ぎ、封じ
剤が硬化した後、C字型部材が除かれることを特徴とす
る電子デバスイスのカプセル封じ方法。 - (2)C字型部材はリード線アレイが伸びる中空のC字
型の内部を形成し; リード線アレイが、C字型部材がリード線アレイを基板
に近い位置のみにおいて掴むように、スロット内に挿入
されることを特徴とする請求項1記載の電子デバイスの
カプセル封じ方法。 - (3)リード線アレイのうちC字型部材と接触する部分
はリード線アレイ全体部分より非常に小さいことを特徴
とする請求項2記載の電子デバイスのカプセル封じ方法
。 - (4)リード線アレイの挿入後、C字型部材のうちリー
ド線アレイに接触している部分の外面は、リード線アレ
イに対して大きい角度で伸びることを特徴とする請求項
3記載の電子デバイスのカプセル封じ方法。 - (5)スロットはリード線の厚さより僅かに小さい幅を
持ち、それによってスロット内にリード線アレイを挿入
する際、スロットを広げるようにしたことを特徴とする
請求項1記載の電子デバイスのカプセル封じ方法。 - (6)スロットを広げる際、C字型部材のスロットと反
対側の部分に力を働かせるようにしたことを特徴とする
請求項5記載の電子デバイスのカプセル封じ方法。 - (7)C字型部材がリード線アレイを、その反対側にお
いてこれらのリード線アレイのうち基板に隣接する限ら
れた部分に沿って掴むことを特徴とする請求項6記載の
電子デバイスのカプセル封じ方法。 - (8)C字型部材がテフロンから作られていることを特
徴とする請求項2記載の電子デバイスのカプセル封じ方
法。 - (9)C字型部材がステンレス鋼から作られることを特
徴とする請求項2記載の電子デバイスのカプセル封じ方
法。 - (10)電子デバイスが少なくとも1つの平面の基板表
面上に取付けられた半導体チップを有し;封じ剤が、表
面張力によって基板表面上に保たれている間、実質的に
完全に半導体チップを封入するために十分な粘性を持つ
ことを特徴とする請求項2記載の電子デバイスのカプセ
ル封じ方法。 - (11)2つのリード線アレイが基板の向い合う両側面
から伸び; 各リード線アレイが別々のC字型部材に挿入されること
を特徴とする請求項10記載の電子デバイスのカプセル
封じ方法。 - (12)封じ剤が硬化した後、C字型部材が除かれる前
に、電子デバイスは180度回転され、一定量の封じ剤
が反対側の面に施されることを特徴とする請求項11記
載の電子デバイスのカプセル封じ方法。 - (13)封じ剤がシリコンであることを特徴とする請求
項2記載の電子デバイスのカプセル封じ方法。 - (14)少なくとも1つの集積回路チップを、各々基板
の反対側からカンチレバー様式に伸びる2つのリード線
アレイを持つ基板に結合し、集積回路チップを少なくと
も1つのリード線と相互接続し、一定量の最初は流動性
の封じ剤を基板上に付着し、その後封じ剤を硬化させる
ステップを有するハイブリッド集積回路の製造方法にお
いて;封じ剤の付着に先立ち、各リード線アレイが、各
カンチレバー様のリード線の長さの主部分が伸びる中空
の内部を決定している障壁部材のスロットに挿入され; 封じ剤の硬化後、障壁部材が除かれることを特徴とする
ハイブリッド集積回路の製造方法。 - (15)中空の内部がその中に伸びる各リード線のカン
チレバー様の部分の長さにほぼ等しい直径の円筒形であ
ることを特徴とする請求項14記載のハイブリッド集積
回路の製造方法。 - (16)リード線アレイをスロットに挿入する際、その
リード線アレイが挿入されるスロットを僅かに広げるス
テップを含むことを特徴とする請求項14記載のハイブ
リッド集積回路の製造方法。 - (17)各障壁部材がスロットを有する管状部分と、管
状部分からスロットと反対に伸びる壁部分からなり; スロットを広げる際、壁部分に力を働かせることを特徴
とする請求項16記載のハイブリッド集積回路の製造方
法。 - (18)壁部分が障壁部材に対して、スロットと反対側
の障壁部材の側面に取付けられた第2の管状部分の一部
であり; この第2の管状部分に力を働かせることにより壁部分に
力を働かせることを特徴とする請求項17記載のハイブ
リッド集積回路の製造方法。 - (19)障壁部材がテフロンから作られることを特徴と
する請求項15記載のハイブリッド集積回路の製造方法
。 - (20)障壁部材がステンレス鋼から作られることを特
徴とする請求項15記載のハイブリッド集積回路の製造
方法。 - (21)障壁部材がポリエチレンから作られることを特
徴とする請求項15記載のハイブリッド集積回路の製造
方法。 - (22)封じ剤の硬化後、障壁部材が除かれる前にハイ
ブリッド集積回路が180度回転され、一定量の封じ剤
がその反対側の面に付着されることを特徴とする請求項
15記載のハイブリッド集積回路の製造方法。 - (23)封じ剤がRTVシリコンであることを特徴とす
る請求項15記載のハイブリッド集積回路の製造方法。
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