JPH0342862A

JPH0342862A - 集積回路素子用パッケージ

Info

Publication number: JPH0342862A
Application number: JP17865789A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Uchiumi; 良和内海; Masatomi Okumura; 奥村　正富; Kiyoshi Saito; 清斉藤; Mitsuhiro Harima; 播磨　三弘; Yasushi Yamamoto; 泰山本; Kazuo Kawahara; 河原　一雄; Kenji Toshida; 賢二利田; Satoru Shiomi; 塩見　哲
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-07-11
Filing date: 1989-07-11
Publication date: 1991-02-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、高熱伝導性かつ低熱膨張性の窒化アルミニ
ウムセラミックスを用いた集積回路素子用パッケージに
関するものである。

〔従来の技術〕

集積回路素子のパッケージとして、従来セラミックスの
中空パッケージに納めるものと、樹脂でモールドするも
のがあった。第１０図は例えば「高由度実装技術ハンド
ブック」　（サイエンスフォーラム社、昭和６１年３月
１５日発行）の第５８ページに示された中空パッケージ
を示す断面図であり、図において、（１）は集積回路素
子、（２）はセラミックスからなるパッケージベース、
（３）は集積回路素子（１）をパッケージベース（２）
に接着するためのメタライズ部、（４）はリードフレー
ム、（５）は集積回路素子（１）とリードフレーム（４
）を電気的に接続するワイヤー、（６）はパッケージの
Ｍ、　（７）はパッケージベース（２）とパッケージの
蓋（６）とを接着して外気を遮断しシールする接着剤で
ある。

第１１図は「半導体装技術ハンドブック」　（サイエン
スフォーラム社、昭和６１年９月２５日発行）の第２１
０ページに示された樹脂モールドを示す断面図である。

図において、（８）は集積回路素子（１）を搭載するた
めのダイパッドである。

次に製造方法について説明する。まず第１Ｏ図の中空パ
ッケージの場合、　Ａｕメツキ法、Ａｕペースト法、Ａ
ｇペースト法、Ｍｏ−Ｍｎ法等の方法によって、パッケ
ージベース（２）の中央部にメタライズ部（３）を形成
し、リードフレーム（４）をガラスからなる接着剤（７
）の融解によって接着しておく。そして、メタライズ部
（３）上に集積回路素子（１）を載せ、半田またはＡｕ
−３ｉ共晶合金によって接合する。次に集積回路素子（
１）とリードフレーム（４）の間をＡｕまたはＡｌのワ
イヤー（５）で接続する。その後、蓋（６）を載せ、４
００〜５００℃に加熱して、接着剤（７）のガラスを融
解しシールする。

第１１図の樹脂モールドの場合、リードフレーム（４）
と一体になったダイパッド（８）の上に、集積回路素子
（１）を載せ、半田またはＡｕ−８ｉ共晶合金によって
接合する。次に前記と同様に、集積回路素子（１）とリ
ードフレーム（４）の間をＡｕまたはＡｔのワイヤー（
５）で接続する。その後、集積回路素子（１）とリー・
ドフレーム（４）をエポキシ樹脂（９）によってモール
ドする。最後にフレーム部分を切り離し、リードフレー
ム（４）およびダイパッド（８）を独立させる。

窒化アルミニウムセラミックスはアルミナセラミックス
と比較すると、熱膨張係数が小さいうえに、熱伝導度が
１０倍程度あり、金属、たとえば鉄と比較すると熱膨張
係数が約半分であり、高発熱性あるいは大型の集積回路
素子を搭載するのに適している。このため１９８３年の
電気通信学会総合全国大会（講演番号１３４）でも報告
されたように、サーデイツプのようなガラスで封着を行
う中空パッケージが提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の２つのパッケージ形態を比較すると。

中空のセラミックパッケージは、■熱伝導度が高いため
１発熱量の大きい集積回路素子を搭載できる、■水分の
透過がない、■素子の表面に圧力が加わらないため信頼
性が高い、等の利点がある反面、シールをガラスで行う
ため、すべての部品および接着、接合部分がシール温度
に耐えなければならず、このため作業時に故障が起こり
やすい、価格が高い、等の問題点があった。

一方、樹脂モールドの場合、作業時の加熱温度が低いた
め、熱的原因で故障することはない上、湿度の高い苛酷
な雰囲気で使用しても、中空部分がないため水分が凝縮
することがなく、気化によって破壊することがなく、ま
た、安価である。しかし樹脂は、■熱伝導度が小さいた
め、発熱量の大きな集積回路素子をモールドすることは
できない、■熱膨張係数が大きいため大型の集積回路素
子をモールドすることができない、という問題点があっ
た。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、発熱量の大きい、あるいは大型の集積回路素
子を搭載して、パッケージング作業時の熱的原因による
故障を回避でき、かつ安価な集積回路素子用パッケージ
を得ることを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は次の集積回路素子用パッケージである。

（１）中央部に集積回路素子を搭載するためのメタライ
ズ部およびその周囲にリードフレームを有する窒化アル
ミニウムセラミックスからなるパッケージベースに、集
積回路素子を搭載し、樹脂でモールドした集積回路素子
用パッケージ、　・・・パッケージ（１）（２）中央部に集積回路素子を搭載するためのメタライ
ズ部およびその周囲にリードフレームおよびスリットま
たは穴を有する窒化アルミニウムセラミックスからなる
パッケージベースに、集積回路素子を搭載し、プラスチ
ックでモールドした集積回路素子用パッケージ、　・・
・パッケージ（Ｉｆ）（３）中央部に集積回路素子を搭
載するためのメタライズ部およびその周囲にリードフレ
ームを有する窒化アルミニウムからなるパッケージベー
スに、集積回路素子を搭載し、プラスチックによりパッ
ケージベースの裏面の中央部を残してモールドした集積
回路素子用パッケージ。　・・・パッケージ（ｍ）〔作　用〕この発明におけるパッケージ（１）は、パッケージベー
スとして高熱伝導性かつ低熱膨張性の窒化アルミニウム
セラミックスを用いることにより、発熱性の高い、ある
いは面積の大きい集積回路素子を搭載することができ、
また樹脂でモールドすることにより、作業時の熱的原因
による故障を少なくすることができる。

この発明におけるパッケージ（Ｉｆ）は、さらに窒化ア
ルミニウムセラミックスからなるパッケージベースにス
リットまたは穴を形成することにより、パッケージベー
スとプラスチック間の接着力を増加させ、信頼性の良い
パッケージをつくることができる。

この発明におけるパッケージ（ｍ）はパッケージベース
として高い熱伝導性を持つ窒化アルミニウムを用いるた
め放熱性が良くなり、またプラスチックがパッケージベ
ースの裏面の中央部を残して周囲を取り囲むようにモー
ルドされるため、プラスチックとパッケージベースの接
合力が向上し、水分等の浸入を防ぐことができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図ないし第３図はパッケージ（１）の別の実施例を
示す断面図である。

第１図において、（１）は集積回路素子、（２）は窒化
アルミニウムセラミックスからなるパッケージベース、
（３）は集積回路素子（１）を搭載して接合するために
パッケージベース（２）の中央部に形成されたメタライ
ズ部、（４）はパッケージベース（２）の周囲に設けら
れたリードフレーム、（５）は集積回路素子（１）とリ
ードフレーム（４）を電気的に接続するためのワイヤー
、（７）はパッケージベース（２）とリードフレーム（
４）を接着する接着剤、（９）は集積回路素子（１）の
周囲をモールドする樹脂である。

次に、製造方法について説明する。まず最初に、高熱伝
導性窒化アルミニウムセラミックスからなるパッケージ
ベース（２）の中央部の集積回路素子（１）を搭載する
部分に、ＡｕまたはＡｇペーストを塗布し、約８００℃
に加熱してメタライズ部（３）を形成する０次に、その
周囲に接着剤（７）としてガラスペーストを印刷し、リ
ードフレーム（４）を載せた後、４００〜５００℃に加
熱して接着剤（７）としてのガラスを融解させ、リード
フレーム（４）とパッケージベース（２〉　を接着する
。こうして準備のできたパッケージのメタライズ部（３
）にＡｕ−３ｉ共晶合金、または半田を塗布して集積回
路素子（１〉を搭載し、２５０〜３５０℃程度の温度に
加熱してパッケージベース（２）と集積回路素子（１）
を接着する。冷却後、Ａｕのワイヤー（５）で集積回路
素子（１）とリードフレーム（４）を熱圧着により接合
する。その後、エポキシ樹脂等の樹脂（９）でモールド
する。モールド用の樹脂（９）はエポキシ樹脂が好適で
あるが、ポリイミド樹脂、シリコン樹脂、ポリエステル
樹脂、フッ素樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリカーボネ
ート樹脂、ポリスルフォン樹脂、ポリフェニレンサルフ
ァイド樹脂、フェノール樹脂等を用いても良い、樹脂モ
ールドでは、気孔が入らないようにする必要がある。気
孔が入ると、樹脂は透湿性があるので気孔に湿気が入っ
て結露し、実装のハンダ付は時の加熱で気化することに
より、パッケージが破壊することがある。モールドにお
いて、窒化アルミニウムベースおよびシリコン集積回路
素子と樹脂の熱膨張係数が合わないため、温度の加熱、
冷却の繰り返しによりパッケージにクラックが入る場合
があるが、モールド用の樹脂の熱膨張係数を下げるため
に、シリコン変成を行う方法。

溶融シリカ粉末を添加する方法等がある。

第２図において、　（９ａ）は可塑性を有するシリコン
樹脂であり、樹脂（９）をモールドする前に集積回路素
子（１）を覆うものである。

製造方法は、前記実施例と同様の方法でダイパッド部分
のメタライズ部（３）と、リードフレーム（４）を取付
けた窒化アルミニウムセラミックスからなるパッケージ
ベース（２）に集積回路素子（１）を搭載し、ワイヤー
ボンディングを行う。その後、集積回路素子（１）の部
分からリードフレーム（４）とワイヤー（５）の接合部
分付近まで、ゲル状のシリコン樹脂（９ａ）をボッディ
ングする。そして、エポキシ樹脂（９）をこのシリコン
樹脂（９ａ）を包むようにしてモールドする。

第３図において、　（５ａ）はテープキャリアーに接着
された導体、　（１１）は導体（５ａ）と集積回路素子
（１）を電気的に接続するための金バンプ、（１２）は
導体（５ａ）とリードフレーム（４）を接合するための
ハンダバンプである。

製造方法は、まず窒化アルミニウムセラミックでつくら
れたパッケージベース（２）の凹部にガラスフリットを
含む銅ペーストを焼き付けることにより、メタライズ部
（３）を施す０次にパッケージベース（２）の周囲に、
エポキシ樹脂からなる接着剤（７）でリードフレーム（
４）を接着する。こうして準備したパッケージベース（
２）の凹部に、フィルムキャリアーの導体（５ａ）に金
バンプ（１１）で接続した集積回路素子（１）を搭載し
、メタライズ部（３）に施したハンダを溶解してベース
（２）に接着すると同時に、導体（５ａ）の他端に接合
されたハンダバンプ（１２）を溶解して、導体（５ａ）
とリードフレーム（４）を電気的に接続する。その後、
前記実施例と同様の方法により樹脂（９）をモールドす
る。なお、上記実施例では、パッケージのベースとして
凹部を有するものを用いたが、凹部がなくても、その効
果に変りはない。

第４図および第６図はパッケージ（ｎ）の別の実施例を
示す断面図、第５図および第７図の（ａ）はそれぞれの
パッケージベースの平面図、（ｂ）はそれぞれの正面図
である。

第４図および第５図において、　（１３）は窒化アルミ
ニウムセラミックス製のパッケージベース（２）の周囲
に形成されたスリットである。

まず最初にスリン）−（１３）を有するパッケージベー
ス（２）の中央部の集積回路素子（１）を搭載する部分
にＡｕまたはＡｇペーストを塗布し、約８００℃に加熱
してメタライズ部（３）を施す６次に、その周囲に接着
剤（７）としてガラスを融解させ、リードフレーム（４
）とパッケージベース（２）を接着する。続いてメタラ
イズ部（３）にＡｕ−５ｉ共晶合金または半田を塗布し
て、集積回路素子（１）を搭載し、２５０〜３５０℃程
度に加熱してパッケージベース（２）に集積回路素子（
１）を接着する。冷却後、Ａｕのワイヤー（５）で集積
回路素子（１）とリードフレーム（４）を熱圧着により
接合する。その後、エポキシ樹脂等の樹脂（９）でモー
ルドする。このような製造方法によればパッケージベー
ス（２）にスリット（１３）を有するため、樹脂（９）
のモールド工程において樹脂（９）はスリット（１３）
の中にも充填され、投錨効果が生じ、その結果パッケー
ジベース（２）との接合力が増加する。なおスリット（
１３）はパッケージベース（２）を焼成する以前に形成
し、その後焼成することにより作製するか、あるいは焼
成後にダイヤモンドホイール等を用い研削して形成して
も良い。

第６図および第７図においては、第４図および第５図の
スリット（１３）の代りに窒化アルミニウム製のパッケ
ージベース（２）に穴（１４）を形成したものである。

この場合、樹脂（９）のモールド工程において、樹脂（
９）は穴（１４）の中に充填できる。その結果、ベース
（２）と樹脂（９）の接合力が従来と比較して増大し、
信頼性に優れたパッケージが得られる。なお第６図およ
び第７図では穴（１４）が貫通孔になっているが、途中
で止っていても良い。なお、樹脂（９）を接合する窒化
アルミ・ニウム面を荒すことにより接着強度はより向上
できる。

第８図はパッケージ（ｍ）の実施例の断面図、第９図（
ａ）はパッケージベースの平面図、（ｂ）はその正面図
であり、図において、（１５）は窒化アルミニウムセラ
ミックス製のパッケージベース（２）の裏面の中央部に
形成された突出部である。

製造方法は、まず最初にパッケージベース（２）の中央
の集積回路素子（１）を搭載する部分にＡｕまたはＡｇ
ペーストを塗布し、約８００℃に加熱してメタライズ部
（３）を施す。次に、その周囲に接着剤（７）としてガ
ラスを融解させ、リードフレーム（４）と窒化アルミニ
ウムベース（２）を接着する。続いてパッケージベース
（２）のメタライズ部（３）にＡｕ−５ｉ共晶合金また
は半田を塗布して集積回路素子（１）を搭載し、２５０
〜３５０℃程度に加熱して窒化アルミニウムベース（２
）に集積回路素子（１）を接着する。

冷却後、　Ａｕのワイヤー（５）で集積回路素子（１）
とリードフレーム（４）を熱圧着により接合する。その
後、エポキシ樹脂等の樹脂（９）を用い、窒化アルミニ
ウムベース（２）の裏面の中央部の突出部（１５）を残
し、その他の部分（１６）を囲むようにモールドする。

これにより樹脂（９）はパッケージベース（２）の周囲
を取り囲むようにモールドすることができる。

このようなパッケージは樹脂（９）とパッケージベース
（２）が上面だけでなく周囲および裏面でも接合されて
いるため、両者間の接合は強固となり、水分等の浸入が
なくなる。なお集積回路素子（１）から発生する熱をよ
り効率よく放熱するには、樹脂（９）で覆われていない
突出部（１５）の面積は広い方が望ましい。一方、樹脂
（９）とベース（２）との接合力は周り込み部（１７）
が広い方が望ましい。実験結果によれば５周り込み部（
１７）の面積は裏面の面積の８％以上あれば実用的な接
合力が得られる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明のパッケージ（１）によれば、
窒化アルミニウムセラミックスをパッケージベースとし
て用いたので、高発熱性の集積回路素子を素子の裏側か
ら放熱し、また熱膨張係数が素子に近いため素子が破壊
せず、そのうえ樹脂により集積回路素子をモールドした
ので、パッケージが安価にできる効果がある。

またパッケージ（ＩＩ）によれば、スリットあるいは穴
を有する窒化アルミニウムセラミックスをパッケージの
ベースとして用い、プラスチックにより集積回路素子を
モールドしたので、放熱性が優れ、安価で信頼性の高い
集積回路素子用パッケージが得られる効果がある。

さらにパッケージ（ｍ）によれば、窒化アルミニウムセ
ラミックスをパッケージベースとして用い、集積回路素
子、リードフレームを搭載して、樹脂によりパッケージ
の裏面の一部を残しモールドすることにより、放熱特性
と信頼性に優れたパッケージが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図、第６図、第８図は別の実施例の断
面図、第５図、第７図、第９図の（ａ）はパッケージベ
ースの平面図、（ｂ）はそれぞれの正面図、第１０図お
よ“び第１１図は従来品の断面図である。各図中、同一符号は同一または相当部分を示し、（１）
は集積回路素子、（２）はパッケージベース、（３）は
メタライズ部、（４）はリードフレーム、（５）はワイ
ヤー、（５ａ）は導体、（７）は接着剤、（９）、（９
ａ）は樹脂、　（１１）は金バンプ、（１２）はハンダ
バンプ、（１３）はスリット、（１４）は穴、　（ｔＳ
）は突出部である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）中央部に集積回路素子を搭載するためのメタライ
ズ部およびその周囲にリードフレームを有する窒化アル
ミニウムセラミックスからなるパッケージベースに、集
積回路素子を搭載し、樹脂でモールドしたことを特徴と
する集積回路素子用パッケージ。
（２）中央部に集積回路素子を搭載するためのメタライ
ズ部およびその周囲にリードフレームおよびスリットま
たは穴を有する窒化アルミニウムセラミックスからなる
パッケージベースに、集積回路素子を搭載し、プラスチ
ックでモールドしたことを特徴とする集積回路素子用パ
ッケージ。
（３）中央部に集積回路素子を搭載するためのメタライ
ズ部およびその周囲にリードフレームを有する窒化アル
ミニウムからなるパッケージベースに、集積回路素子を
搭載し、プラスチックによりパッケージベースの裏面の
中央部を残してモールドしたことを特徴とする集積回路
素子用パッケージ。