JPH05501638A - 金属製ピン格子列パッケージ - Google Patents

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】 金属製ビン格子列パッケージ 本発明は広範囲に適用されるか、特に電子装置を収納する金属パッケージに適し ている。特に、本発明は金属あるいは金属合金のベース部を有するエポキシて密 封されたビン格子列タイプのパッケージに関するものである。

典型的マイクロエレクトロニクス装置は、シリコン、ゲルマニウム、あるいはガ リウム砒化物のような半導体材料から製造される。半導体材料は、１つの表面上 に形成された回路を有した全体的に長方形の構造に、ダイ内で形成される。その 表面の外周に沿って、外部構造物との電気的な相互連結を容易にするための入力 ／出力パッドが設けられている。

半導体は壊れ易く、湿分と機械的な損傷から防護することを必要としているうこ の防護はパッケージによって行われる。前記パッケージはまた、半導体装置と外 部回路との間で電気信号を運ぶための導電装置を含んでいる。

空間的な要求を最小にし、電子回路と外部回路との間の相互連結の密度を大きく する１つのパッケージの設計に、ビン格子列パッケージがある。従来技術による ビン格子列パッケージは、眉間に電導回路を存した多層アルミナ（Ａ　Ｉ　２０ ｆ　）基板からなっている。この回路の端部は、端末ビンか鑞接されている複数 個の電導バッドになっている。ビンは、概ね規則正しい列状になっている。

プライヤー灰地による米国特許第４．８２１．１５１は、セラミックのビン格子 列パッケージを開示している。

モールド成形されたプラスチックのビン格子列パッケージもまた当業界で知られ ている。チャイア氏による米国特許第４，６８８，１５２に開示されている一形 態においては、孔を介してめっきを施した印刷回路の配線盤かパッケージのベー スとなっている。この印刷された回路盤の１つの表面上に集積回路装置で接着さ れる。導線か集積回路装置と盤上の回路トレースとを電気的に相互連結する。回 路トレースの端部は端末ビンを含んだ電導リングになっており、前記ビンは印刷 された配線盤を貫通し、盤の反対側の面から突出している。集積回路と、配線接 着部と、回路トレースとを有した表面がモールド成形の型の中へ収納される。

さらに、他のモールド成形されたプラスチック製ビン格子列パッケージか、ブリ ッジ民地による米国特許第４．８１６，４２６に開示されている。この特許は、 テープに予め接着された端末ビンを有した回路テープを開示している。ビンがテ ープ上に形成された回路トレースに対して電気的に相互連結されている。次にこ の組立体がポリマー樹脂の中へ部分的に入れられる。

セラミックのビン格子列パッケージは優れた信頼性を有しているが、壊れ易く、 高価で、熱伝導性が悪い。ビン格子列パッケージの主な利点の１つは、電気的な 相互連結が可能な数が多いことである。集積回路か複雑になればなるほど、作動 中に発生する熱も多くなる。もしも、この熱か除去されなければ、装置の作動寿 命も減少する。

作動温度が１０°Ｃ上昇するごとに、装置の実効作動寿命は５０９６減少すると 推定されている。

プラスチックのビン格子列パッケージは壊れにくく、セラミックのビン格子列パ ッケージよりも製造費かかなり廉価である。プラスチック製ビン格子列パッケー ジの熱特性は、上述の米国特許第４，８１６，４２６の中で開示されているよう に、パッケージ本体中へ金属の熱拡散体を成形することによって改善することが できる。その様なパッケージは例外的な特性を示すが、露出したプラスチックの 面積か大きいと、プラスチックのビン格子列パッケージは湿分の浸透を受け易く なる。

セラミックパッケージの製造費を安くして、その密封性と信頼性を得、またプラ スチックのビン格子列パッケージの温度特性を改善することの１つの方法は、金 属のビン格子列パッケージを採用することである。「金属のビン格子列パッケー ジ」と題する新製品についての東芝報告の中に、密封性のある金属のビン格子列 パッケージが開示されている。この報告では、複数個の端末ビンを有した印刷さ れた配線盤回路が開示されている。ビンは、配線盤を出て金属ベースを貫通して いる。絶縁シールが端末ビンと金属パッケージのベースとを電気的に隔離してい る。

絶縁シールの構造は開示されていない。゛ボロシリケートの様な金属の密封ガラ ス構造になった円筒形状の孔のあいた予成形物（プリフォーム）であるように見 える。

これらの予成形物はハイブリッドパッケージの中でビンの導通と金属のパッケー ジベースとを絶縁するために使用される。絶縁シールの例は、サビンガー代地に よる米国特許第４，７０６，３８２、およびアハーン代地による米国特許第４， ７１６，０８２に示されている。

絶縁シールを用いることの欠点は、費用と組立ての困難さにある。ガラスあるい はプラスチックいずれかの予成形物が各端末ビン上に挿入される。次に、各端末 ビンか絶縁シールの形成の前に、金属ベースの中で整列される。もしも、シール かガラスである場合、ガラスの熱膨張率が、パッケージベースと端末ビンの熱膨 張率とに近く（約１０９６の範囲内）なるように慎重に選択しなければならない 。その属性として、ガラスは壊れ易いので、ガラスの破損と電気絶縁の損失とか 潜在的な問題となる。

従って、本発明の目的は、モールド成形されたプラスチックのパッケージの費用 面での利点を維持しなから、セラミックとプラスチックのパッケージを上回る改 善された温度特性を有した金属のピン格子列パッケージを提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、大気に露出されたプラスチックの量を制限すること によって、水の浸透を最小にすることにある。電気的な絶縁のために貫通接続を 採用しないことが本発明の利点である。さらに、金属のパッケージ構造物が従来 技術による打抜き技術によって簡単に成形できることも本発明の他の利点である 。集積回路装置からの熱の伝導を最大にするために、金属ベースの構造物が銅あ るいはアルミニウム、あるいはこれらの金属の合金のいずれかであってもよいこ とも本発明の特徴である。

本発明のさらに他の特徴は、接着度を最大にするために、金属パッケージの構造 物には、他の金属あるいは耐。

高温性のある酸化物の層を被覆してもよいことにある。

このようにして金属のビン格子列パッケージが提供される。パッケージは、カバ 一部と、金属あるいは金属合金のベース部とを有している。ベース部は順番に列 状になった孔を存している。カバ一部とベース部との間には回路が配置されてい る。前記回路に対して複数個の端末ビンが電気的に相互連結されている。ビンは 、パッケージのベースにおける順番に列状になった孔の中を外へ延在している。

不電導性の密封剤がカバ一部との両方に接着し、またベース部を回路に接着して いる。不電導性の密封剤はさらに列状の孔の中へ延在し、端末ビンを金属あるい は金属合金のベース部と電気的に絶縁している。

上述した本発明の目的、特徴および利点は、以下の説明と図面とから一層明らか になるだろう。

第１図は本発明によるパッケージのベース部と回路との間の関係を示した頂部平 面図である。

第２図は本発明の金属のピン格子列パッケージの組立前の断面図である。

第３図は本発明の金属のピン格子列パッケージの断面図である。

第４図は本発明の１つの実施例に関して、端末ビンを電気的に絶縁するための手 段の断面図である。

第５図は本発明の第２の実施例に関して、金属のピン格子列パッケージの断面図 である。

第１図は、本発明によるピン格子列パッケージＩＯの一部分を頂部平面図として 示している。前記パッケージ１０は、ベース部１２と回路１４から成っている。

ベース部Ｉ２と回路Ｉ４の同には、第１のポリマー密封剤１６か配置されている 。ベース部１２の外周寸法（すなわち長さと幅の合計）は、第１ポリマー密封剤 １６の外周寸法より大きく、これは回路１４の外周寸法より大きい。

パッケージ構造は正方形であり等しい長さと幅を有する従来型のピン格子列パッ ケージとして示されているが、パッケージＩＯは長方形あるいは本発明に関する どのような希望形状をしていてもよい。

回路１６と第１ポリマー密封剤１６との両方にパーソナリティ窓１８が形成され ており、集積回路装置（図示せず）をベース部１２に対して直接接着することが できるようになっている。

回路１４は、少なくとも１つの金属層と、好ましくは、少なくとも１つの不電導 性の支持層２０とから成っている。前記不電導性の支持層２０は、セラミック、 ガラス、あるいはポリマーのような、どのような不電導性の媒体であってもよい 。ポリマー支持層は、ガラス充填したエポキシのように剛性が大きくてもよいし 、あるいはポリイミドのように可撓性かあってもよい。１つの適当なポリイミド としては、デュポン社で生産されているカプトンがある。

電導性のある金属層２２は、例えば、積層によって不電導性の支持層２０に接着 される。前記電導性金属層は全体的に極めて薄く、その厚さは約０．０１８ｍａ ＋（０，０００フインチ）のオーダーから約０．０７１ｍｍ（０，００２８イン チ）のオーダーになっている。比較的小さな断面積の回路トレースを流れる電流 容量を適性量に確保するために、銅あるいは希薄銅合金のような大きな電導層を 有した金属が、好ましくは、電導層２２を形成している。前記電導層は複数個の 回路トレース２３と端末のビン接続部２４とに成形される。

電導装置は、代表的には、ホトリトグラフィー法によってパターン化される。簡 単にいうと、この方法は電導金属層２２の上に光電性絶縁塗料を塗付することを 含む。

希望の回路パターンあるいはその逆像を画定したマスクが絶縁塗料の上に配置さ れる。光源が前記マスクによって覆われていない領域を照らす。光電性絶縁材料 はその照らされた領域においてポリマー化し、第１溶剤に対して溶けなくなる。

したがってこの第１溶剤の中での溶解作用にり、ポリマー化されていない光電性 絶縁材料が除去される。次に、この露出した金属箔は、適当な酸あるいは酸の組 合わせを用いることによって食刻され、その下にあるポリイミド層が露出される 。食刻剤である酸を洗浄した後で、第２溶剤かポリマー化された絶縁材料を溶か すことによって除去する。希望の導線パターンになった金属回路トレース２３が 残る。写真リトグラフの技術は、当業界で知られているような正あるいは逆の光 電性絶縁材料のいずれにも適用することができる。

第１図は、図面を明確にするために、接続部２４の一部分のみから生じた回路ト レース２３を示している。一般的には、回路トレース２３は各々の、あるいは大 部分の回路トレースから生じ、パーソナリティ窓１８のところで終っている。接 続部の全数は、採用したホトリトグラフィー法の解像度、およびベース部１２と 、パーソナリティ窓１８との寸法によってのみ制限される。数百の接続部１４を 含むことは、回路１４に関する本発明の範囲の内にある。

端末のピン接続部２４は、回路トレース２３との結合において形成された金属化 領域２６を含む。開口２８が各々の金属化領域とその下の支持層との中心を貫通 している。開口２８の直径は端末ピンを受領めるための寸法を有している。

第２図は、組立てる前の金属製ビン格子列パッケージ１０−の断面図を示してい る。端末ピン３０が開口２８によって回路１４を通過している。端末ピン３０は とのような機械加工可能な電導性材料で形成されていてもよい。端末ピン３０は 、好ましくは、挿入と引抜きとを繰返す間に変形に耐えられるような十分な引張 強度を有している。好ましくは端末ピンは、銅あるいはＣ５１０（これは燐青銅 としても知られており、その公称成分は、３．５〜４．９重量％の錫と、０．０ ３〜０．３５重量％の燐と、残りの銅とからなっている）のような銅合金から形 成される。あるいは、ＫＯＶＡＲ（Ｆ　ｅ　−Ｎ　ｉ　−Ｃｏ〆合金の商品名） のような鉄・ニッケル合金を用いてもよい。端末ピン３０には、以下に述へるよ うに、鑞接性と粘着性とを強化するために、他の金属を被覆してもよい。

前記端末ピン３０は、接続部２４に対して電気的に相互連結されている。この電 気的な相互連結は、前述した米国特許第４，８１６，４２６に開示されているよ うな機械的な接触によって、あるいはチャン代地による米国特許第４．９６５． ２７７に開示されているような鑞接のような技術によってなされてもよい。鑞ペ ーストはスクリーン印刷のような手順によって接続部２４の金属化領域２６に塗 付される。ピンを挿入した後、この組立体を鑞を溶かして流れさせるのに十分な 温度にまで加熱することによって鑞接続がなされる。例えば、６０重量％の鉛と 、４０重量％の錫とから成る鑞ペーストは、約２５０°Ｃて溶けて流れるであろ う。

溶融点か約２７５°Ｃ以下であり、接続部２４の金属化領域２６および端末ピン ３０に対して接続可能なものならとのような鑞でもよい。温度の制限は不電導性 の支持層２０に関連する。約２７５°Ｃ以上の温度においては、ポリイミドか劣 化し始める。もちろん、もしも、熱的にさらに抵抗性のある支持層か採用される ならば、最高温度と適当なはんだの数とは増加する。

シリコンベースの半導体回路のような集積回路装置３２が、回路トレース２３に 対して電気的に相互連結されている。この電気的な相互連結は、接続ワイヤ３４ によってなされる。接続ワイヤ３４は薄く、直径か０．０２５ｍｍ（０，００１ インチ）の、オーダーのものであり、銅、アルミニウム、金あるいはそれらの合 金で形成される。前記接続ワイヤは、熱音波接着あるいは熱圧着のようなワイヤ 接続法によって、集積回路装ｒＩ１３２と回路トレース２２とに接続される。

接続ワイヤ３４の他に、電導性の金属層２２で形成された箔導線（図示せず）が 片持梁状になってパーソナリティ窓１８の中へ延在していてもよい。この箔導線 は、次に、テープ自動接着（ＴＡＢ）法として知られている技術による熱圧着に よって集積回路装置３２の入力／出力パッドに接着される。

回路１４と、それに接続された端末ピン３０と、それに接続された装置３２とか らなる回路組立体は、ベース部Ｉ２とカバ一部３６との間に配置される。端末ピ ン３２はベース部１２に形成された第１列の孔３５を貫通している。ベース部１ ２は金属あるいは金属合金で形成されている。電子装置３２からの熱をベース部 １２を介して発散させるのを最大にするためには、ベース部か好ましくは鋼、ア ルミニウム、あるいはそれらの合金で形成されているとよい。最も好ましくは、 ベース部は、アルミニウム合金３００３　（公称組成は、Ｃｕｏ、ｏｓ−０，２ ０重量％と、Ｓｉ０．６重量％以下、Ｆｅ０１７重量％以下、ＺｎＯ，１重量％ 以下、残部としてのアルミニウム）のようなアルミニウム幕府合金から成ってい る。アルミニウムとアルミニウム基合金が好ましいのは、それらが電子装置から 熱を発散させるのに銅と同しように効果的であり、また密度か銅の密度の６０％ しかないからである。アルミニウム基合金のパッケージの熱特性は銅あるいは銅 合金ベースのパッケージの熱特性とほぼ等価であり、しかも、重さはその６０％ しかない。パッケージの重さが減ることは航空宇宙産業のような適用例や、また 急速な加速を受けるパッケージのように過大な荷重かかかることかペナルティ− となる場合には望ましいことである。

前記第１列の孔３５は回路１４に形成された開口２８と同じ形状を有している。

第１列の孔３５を含む孔の直径は、端末ピン３０がベース部１２と接触しないで 孔を貫通するのに十分な大きさとなっている。

孔３５の列は、ドリリングや、穿孔、打抜き、あるいは化学的切削加工のような 、とのような適当な金属除去技術で行ってもよい。プロセス再現性と、プロセス 加工率との二つの観点からいうと、第１列の孔３５を形成するには、打抜きある いは穿孔が好ましい。

カバ一部３６は、第２ポリマー密封剤３８に接着されるとのような材料で形成さ れていてもよい。カバ一部３６は熱硬化性ポリマー、熱可塑性ポリマー、セラミ ック、金属および金属合金、またサーメットや、サーブラスのような混合材料か ら成るグループから選択される。材料の選択は、金属のピン格子列パッケージの 適用と望みの特性に依存している。予成形されたエポキシカバーのような成形さ れたプラスチックのカバ一部３６は、廉価で、ポリマー密封剤に対する接着性が 良好で、軽量であるという長所を提供する。しかしなから、湿分の浸透か問題で ある。

セラミック製のカバ一部は軽量であり、金属製のピン格子列パッケージの全体に 対して剛性を与えるという長所を有している。しかしなから、酸化アルミニウム （Ａｌ２Ｏ２）のような最も一般的なセラミックは約４．９　Ｘ　Ｉ　Ｏ−７／ ’Ｃの熱膨張率を有している。鋼とアルミニウムは約１７０　Ｘ　１０−７／” Ｃ以上の熱膨張率を有している。このように熱膨張率が異なっていることによっ て、電子装置３２を壊すのに十分厳しい温度周期の間に、パッケージは屈曲して くるという結果になる。

最も好ましくは、カバ一部３６は金属あるいは金属合金から選択される。カバ一 部３６はベース部１２と同じ組成を存しているか、あるいは異なった合金を選択 してもよい。例えば、ベース部１２は銅あるいはＣＩ　１０（公称成分か９９９ ０重量％の銅と最大酸素濃度０．０５％の電解質の強い銅）のような大きな熱伝 導度を有した銅ベースの合金から選択してもよい。カバ一部３６はＣ７２４（公 称組成Ｃｕ８４．３重量９６、Ｎｉ１３．０９６、Ａｌ１．０％、Ｍｎ０．５％ 、Ｍｇ０．２％）のような高強度の銅合金から選択してもよい。

熱伝導率は希薄鋼基合金の中で最大になっている。カバーを形成している降伏強 度か大きな合金か金属のピン格子列パッケージｌＯ″の剛性に寄与している。パ ッケージの重さを最小化するために、ベース部とカバ一部との両方ともアルミニ ウム基合金であってもよい。

不電導性の密封装置が第１ポリマー密封剤１６および第２ポリマー密封剤３８と して設けられている。密封剤の不電導特性によって、端末ピン３０と、電導性の ある金属層２２と、ベース部１２と、カバ一部３６との間は電気的に絶縁される 。第１ポリマー密封剤の層１６と第２ポリマー密封剤の層３０とは接着的にある いはペースト状あるいは液体状の分離シートとして設けられ、スクリーン印刷の ようなプロセスによって付着（デポジット）させてもよい。

不電導性の密封剤は、不電導性の支持層２０の熱劣化を防ぐために、約２７５° Ｃ以下の温度で硬化するポリマー接着剤から選択される。ポリマー密封剤は当業 界において「半導体級」として知られているものから選択される。この半導体級 の接着剤は硬化反応の間、標準の接着剤よりも少ない量のイオン性汚染物を解放 する。イオン性汚染物は望ましくない。これらは接続ワイヤ３４あるいは電子装 置３２の金属化表面上に沈積して、腐食と装置の損傷に倒る。

不電導性の密封剤は、好ましくは、エポキシのような熱硬化性のポリマー樹脂か ら選択される。１つの適当なエポキシはカルフォルニア州ガーデニア市のアブレ スティック・ラボ社によって生産されているアブレスティック５５０である。こ の接着剤は、約１２５°Ｃから約１７５°Ｃまての温度と約３５　ｇｌａｌ　（ ０，５ｐ　ｓ　ｉ）から約１０５ｇ／ＣＩＩｒ（１，５ｐｓ　ｉ）までの圧力に まで加熱された時に硬化し、かつ十分な流れを得る。圧力はクランプの使用によ って与えられる。

第２の接着層３８は第１の接着層１６と本質的に同じ外周寸法を有している。第 ２のポリマー密封剤の層３８は回路１４より大きく、またベース部１２あるいは カバ一部３６よりは小さい。

第１のポリマー密封剤の層１６はベース部１２と回路１４との間に配置されてい る。第１のポリマー密封剤の層１６には、第１列の孔３５に対応した第２列の孔 ４０があけられている。この第２列の孔４０を作っている孔の直径は端末ピン３ ０の直径より少し大きい。必要な密封剤の容積を最少にするために、第２列の孔 ４０の直径は約０．２５ｍｍ（０，０１０インチ）より小さく、端末ピン３０の 直径より大きい。より好ましくは、第２列の孔４０の直径は端末ピン３０の直径 より大きく、約０．０２５ｍｍ〜約０．１２７ｍｍ（０，００１インチ〜０００ ５インチ）の範囲内にある。

第１列の孔３５の直径は端末ピン３０の直径より大きく、約Ｏ１２７韮〜約０． ５１ｍｍ（０，００５インチ〜００２０インチ）のオー、ダーである。さらに好 ましくは、第１列の孔を含む孔の直径は端末ピン３０の直径より大きく、約０． ２５ｍｍ〜約０．３８ｍｍ（０，０１０インチ〜０．０１５インチ）の範囲内に ある。端末ピン３０は第１列の孔３５と第２列の孔４０とを貫通している。金属 あるいは金属合金で出来たベース部１２と端末ピン３０との間の電気的絶縁は、 第１列の孔３５の中へ流れ込んだ第１のポリマー密封剤１６によって提供される 。本発明の１つの実施例においては、高温に耐える酸化物の層が第１列の孔３５ の中で形成されている。この耐高温性の酸化物はまた端末ピンの絶縁にも寄与し ている。

第２列のポリマー密封剤の層３８はカバ一部と回路１４との間に配置されている 。第２列のポリマー密封剤の層３８には好ましくは開口４４があけられており、 したかって接着剤は接続ワイヤ３４あるいは集積回路袋ｆｔ３２の上には流れな い。ダムのようにポリマーの流れを調節するための他の技術を採用してもよい。

ダイ取付材料４６か集積回路３２とパッケージベース部１２との間に配置されて いる。電子装置３２は自由に浮かんでいても、接続ワイヤ３４によって単に支え られていてもよいか、ダイ取付装置を用いることによって熱伝達経路を改良して いる。前記ダイ取付材料４６は、集積回路装置３２の裏側とパッケージのベース 部１２とに接着する、とのような熱伝達材料であってもよい。ダイ取付材料４６ は不電導性の密封剤に硬化温度にほぼ等しい溶融温度あるいは硬化温度を有して いなければならない。適当なダイ取付材料は、Ｐｂ６０％、５ｎ４０％から成る ような低温溶融の半田、あるいは好ましくは、熱伝達材料で充填されたポリマー 接着剤であってもよい。

１つのそのような接着剤はアゲレスティック・ラボ社によって生産されているア ブレフィルムとして知られている銀を充填したエポキシである。

第２図のパッケージ１０”は、第３図における金属のビン格子列パッケージ５０ の完全組立体に接着される。

熱と圧力を加えることによって第１のポリマー密封剤の層１６と第２のポリマー 密封剤の層３８とか流される。

この層は溶けて連続的な不電導性の層５２を形成する。

第１のポリマー密封剤の層１６と第２のポリマー密封剤の層３８との外周寸法は 可撓性のある回路１４の外周寸法より大きいので、不電導性の密封剤５２は、硬 化周期に続いて、回路１４のエツジより先へ延在して連続的な表面５４を形成す る。

電子パッケージ内へ浸透していく湿分のおもな源は、プラスチックと金属との境 界面に沿ってのものである。

回路１４において、パッケージ５０のエツジからの金属製の回路トレース２３を 除去することによって、湿分浸透の可能性か減少する。不電導性の密封剤５２か カバ一部３６を回路１４とベース部１２との両方に接着させている。

ベース部１２は回路１４に接着されている。硬化周期の間、不電導性の密封剤５ ２はベース部１２における第１列の孔３５の中へ流れ込む。前記ポリマー密封剤 ５２は、列を含む各々の孔の中で相互連結ビン３ｏを効果的に中心に位置決める 。

不電導性の密封剤５２は、さらに端末ビン３０を金属あるいは金属合金製ベース 部１２から電気的に絶縁している。不電導性の密封剤５２を通って電気的な漏洩 が生じるのを防ぐために、第１列の孔３５内における不電導性の密封剤の抵抗は 十分に大きくなければならない。ここでの抵抗は、材料によって電流の流れに与 えられる電気抵抗として画定される。これは電流の流れの断面積と電流の流路の 単位長さとの関数である。第１列の孔３５内の電流漏洩に対する抵抗は、不電導 性の密封剤５２の関数であるとともに、端末ピン３０とベース部１２との間の分 離距離の関数でもある。誘電率が約４で、分離距離か約０．２５ａｕｎ（０，０ １インチ）の代表的なエポキシ接着剤の場合では、電気抵抗は約１０’°オーム 以上となり、電流の漏洩を十分に防ぐことかできる。

硬化周期の時間と、圧力と、温度とを調節することによって、第１列の孔３５の 中への不電導性の密封剤５２の浸透深さか制御される。好ましくは、硬化周期は 、不電導性の密封剤かベース部１２の底部エツジ５５から先へ流れないように選 択される。密封剤か過大に流出し、その結果端末ビン３０に沿って鋳ばりか形成 されると、ビンの適正な電気的機能が干渉を受けることになる。

不電導性の密封剤５２とビン格子列パッケージ５０の金属部との間の接着性を改 良するためには、金属部あるいは、少なくとも不電導性の密封剤と接触している 部分の金属表面に対して表面コーティングをすることが好ましい。この表面コー ティングは本来の位置で形成してもよい。本来の位置でのコーティングは金属合 金自身から形成される。ある種の銅あるいはＣ６３８（Ａ１２．５−３．１重量 ％、Ｓｉ　１．５−２．１重量％、Ｃｏ　０．２５−０．５５重量％、残部とし てのＣｕから成る）のような銅ベースの合金は、本来の位置で、耐高温性の酸化 物層Ａ１．Ｏａをかなり形成することができる。この耐高温性の酸化物層は、代 表的には、調ベースの合金を４％の水素と９６％の窒素とわずかな水とを有する 容器内に配置することによって形成される。この気体は約３３０°Ｃと約８２０ °Ｃとの間の温度にまで加熱される。温度の滞留時間に応じて、合金の表面上に は望みの厚さの耐高温性の酸化物層か形成される。そのような耐高温性の酸化物 の形成は、バット民地による米国特許第４，４６１，９２４に開示されている。

コーティング層は金属部の上に第２の材料を付着させることによって形成しても よい。銅と銅基合金の場合では、ニッケルのような第２金属のコーティング層が 好ましい。クエーン代地による米国特許第４，８８８．４４９に開示されている ように、鋼あるいは銅基合金の基板上に電気分解で沈積された暗ニッケルか、エ ポキシ接着剤に対して例外的な接着性を提供する。他の適当なコーティング材料 としては、クロム、鉄、およびそれらの合金かある。

パッケージのベース部１２とカバ一部３６に関して最も好ましいのは、酸化アル ミニウム三水和物をコーティングしたアルミニウム合金である。コーティングは 陽極処理によって行われる。マハリカー代地による米国特許第４．９３９．３１ ６に開示されているように、陽極処理されたアルミニウムの表面はエポキシ密封 剤と陽極処理された表面との間に例外的な接着性を与える。さらに、陽極処理さ れたアルミニウムのパッケージ基板は、鋼あるいは銅基合金にほぼ等しい熱発散 能力を育していることが判っている。

第４図に示した本発明の実施例においては、パッケージ基板１２にはアルミニウ ムあるいはアルミニウム基合金を含む。パッケージのベース部１２の全表面には 陽極処理された層５６が存在する。この実施例は陽極処理された層５６てコーテ ィングされたすべてのアルミニウム合金の表面を示しているか、外部環境に対し て露出されている表面だけは、塩水噴射による腐食を防ぐために陽極処理された 層で覆う必要かある。好ましくは、ポリマー密封剤５２と接触する表面もまた基 板に対する接着性を改良するために陽極処理される。陽極処理されたコーティン グ層５６の厚さは、代表的には、約０．５ミクロン（２０マイクロインチ）〜約 ５０ミクロン（２ミル）のオーダーである。より好ましくは、その厚さは、約２ ５ミクロン（１ミル）〜約５０ミクロン（２ミル）の範囲内にある。

陽極処理されたアルミニウムの表面の抵抗は約１０１０オームより大きい。孔の 壁部上の陽極処理された層は端末ピン３０との絶縁に寄与している。しかしなか ら、全体的な電気的な絶縁は依然として不電導性の密封剤５２によって得られて いる。従って、第１列の孔３５を含む孔の直径は、陽極処理された層５６の存無 にかかわらずほぼ回しである。

端末ピン３０もまた接着性を改良するためにコーティング層５８を有していても よい。このコーティング５８は、好ましくは、金属のコーティング層である。耐 高温性の酸化物層もまた接着性を強めるか、このタイプのコーティングは抵抗か 増加するので余り好ましくない。好ましくは、端末ピン３０はニッケルあるいは 金のような第２の金属でコーティングされる。

端末ピン３０には肩部６０か設けられてもよい。肩部６０の直径は第１列の孔３ ５の中の孔の直径より大きい。

肩部６０は、ピンの挿入あるいは引き抜きの間で、ピンか接着剤５２から緩くな って抜けることを防いている。

金属のベース部１２の降伏強度は従来の成形樹脂の降伏強度より随分大きいので 、本発明によるパッケージの端末ピンは、成形されたプラスチックのパッケージ の端末ピンよりもパッケージから緩くなって抜けることは極めて少なくなってい る。

本発明による他の金属のピン格子列パッケージか第５図に断面図的に示されてい る。第１列の孔３５がベース部ではなくカバ一部３６′に形成されている。端末 ピン３０が外部回路の中へ挿入されたとき、電子装ｆ１３２を収納したキャビテ ィー７２は下向きになる。このパッケージ７０は「キャビティーダウン」パッケ ージとして当業界において知られているタイプである。

金属のビン格子列パッケージ７０の金属のベース部１２″には、ベース部１２か ら周辺環境への熱の移送を最大にするために、一連のフィン７４が形成されてい てもよい。セラミックあるいはプラスチックのピン格子列パッケージのベース部 とは異なって、本発明の金属のベース部１２′は容易に複数個のフィン７４ある いはどのような他の望みの形状を含むようにして機械加工することかできる。

本発明は特にピン格子列タイプのパッケージについて説明してきたか、ピンを介 して、例えば、ハイブリットのマイクロエレクトロエックスのパッケージを採用 している他のタイプの金属パッケージに対しても同等に適用することができる。

本発明によるピン格子列パッケージは、ベース部に接着されたカバ一部について 説明してきたが、シールリングをベース部に接着することや、後でカバ一部をシ ールリングに接着することも本発明の範囲内に入る。このタイプの組立体は「ウ ィンドーフレーム」パッケージとして知られている。

本発明に関して、前述した目的、手段、長所を十分に満足させる金属のピン格子 列のパッケージが提供されることが明らかである。本発明は特定の実施例に関し て説明してきたが、今までの説明の中で、当業界にとっては多くの変形例、修正 例、変更例も明らかになる。したがって、その様なすへての変形例、修正例も、 添付した請求の範囲の精神および広い範囲の中に包含しようとするものである。

ＪＦＪｌ’６−５ 補正書の翻訳文提出書　鳴許法第１８４条の８）平成４年５月２８日 済

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．金属のピン格子列（５０）において、カバー部（３６）と、 第１の列の孔（３５）を有する金属あるいは金属合金でできたベース部（１２） と、 前記カバー部（３６）と前記ベース部（１２）との間に配置された回路（１４） と、 前記回路（１４）と電気的に相互連結され、前記第１列の孔（３５）の中を貫通 する複数個の端末ピン（３０）と、前記カバー部（３６）を前記回路（１４）お よび前記ベース部（１２）の両方に接着し、また前記ベース部（１２）を前記回 路（１４）に接着するための不電導性の密封剤（５２）とを含み、 前記不電導性の密封剤（５２）が前記第１列の孔（３５）の中へ延在して、前記 複数個の端末ピン（３０）を前記ベース部（１２）から電気的に絶縁しているこ とを特徴とする金属製のピン格子列パッケージ。 ２．請求項１記載のパッケージ（５０）において、前記ベース部（１２）が、銅 、アルミニウム、およびそれらの合金から成る群から選択される金属製ピン格子 列パッケージ。 ３．請求項２記載のパッケージ（５０）において、前記ピン格子列を含む前記孔 の直径が前記端末ピン（３０）より大きく、約０．１３ｍｍ（０．００５インチ ）〜約０．５１ｍｍ（０．０２０インチ）である金属製ピン格子列パッケージ。 ４．請求項３記載のパッケージ（５０）において、前記ピン格子列を含む前記孔 の直径が前記端末ピン（３０）より大きく、約０．２５ｍｍ（０．０１０インチ ）〜約０．３８ｍｍ（０．０１５インチ）である金属製ピン格子列パッケージ。 ５．請求項３記載のパッケージ（５０）において、前記不電導性の密封剤（５２ ）が、前記端末ピン（３０）を前記ベース部（１２）から電気的に絶縁するため に効果的な抵抗を有するポリマー接着剤である金属製ピン格子列パッケージ。 ６．請求項５記載のパッケージ（５０）において、前記ポリマー接着剤（５２） が約１０１０オーム以上の抵抗を与える金属製ピン格子列パッケージ。 ７．請求項６記載のパッケージ（５０）において、前記ポリマー接着剤（５２） が熱硬化性のエポキシから選択される金属製ピン格子列パッケージ。 ８．請求項６記載のパッケージ（５０）において、前記金属または金属合金で形 成されたベース部（１２）は、アルミニウム合金製であり、該ベース部（１２） が少なくとも外部環境に露出された面を覆う陽極酸化処理された層（５６）を有 する金属製ピン格子列パッケージ。 ９．請求項８記載のパッケージ（５０）において、前記陽極処理された層（５６ ）が、前記第１列の孔（３５）を含む前記孔の壁部にまで延在している金属製ピ ン格子列パッケージ。 １０．請求項９記載のパッケージ（５０）において、前記カバー部（３６）もま たアルミニウム合金で形成されており、かつ外部環境に露出した少なくともこれ らの表面の上に陽極処理された層（５６）を有している金属製ピン格子列パッケ ージ。 １１．請求項６記載のパッケージ（５０）において、前記ベース部（１２）が銅 または銅基の合金から選択されている金属製ピン格子列パッケージ。 １２．請求項１１記載のパッケージ（５０）において、前記ベース部（１２）が ポリマー接着剤と接触した少なくともこれらの表面の上に、本来の位置において 耐高温性の酸化物の層を形成することのできる銅合金である金属製ピン格子列パ ッケージ。 １３．請求項１１記載のパッケージ（５０）において、前記銅または銅合金でで きたベース部（１２）が、不電導性の密封剤と接触した少なくともこれらの表面 の上において、第２の金属あるいは金属合金が被覆されており、前記被覆層はニ ッケル、クロム、鉄およびそれらの合金から成る群から選択される金属製ピン格 子列パッケージ。 １４．請求項１１記載のパッケージ（５０）において、前記カバー部（３６）も また銅または銅合金である金属製ピン格子列パッケージ。 １５．請求項１４記載のパッケージ（５０）において、前記カバー部（３６）が 比較的大きな引張強度を有した銅合金から選択され、前記ベース部（１２）が比 較的大きな熱伝導度を有する銅合金から選択される金属製ピン格子列パッケージ 。 １６．請求項１４記載のパッケージ（５０）において、前記カバー部（３６）の 少なくとも前記ポリマー接着剤（５２）と接触した部分に、ニッケル、クロム、 鉄およびそれらの合金から成る群から選択される金属製ピン格子列パッケージ。 １７．ピン格子列のパッケージ（５０）の製法において、 金属または金属合金で形成されたベース部（１２）において、順番に列状になっ た孔（３５）を形成すること、前記順番に列状になった孔（３５）に対応した形 状を形成した複数個の端末ピン（３０）を回路（１４）とを電気的に相互連結す ること、 前記複数個の端末ピン（３０）を前記順番に列状になった孔（３５）の中へ挿入 すること、 前記回路（１４）と前記ベース部（１２）との間に第１のポリマー密封剤（１６ ）を配置し、前記ベース部（１２）と前記回路（１４）との間に第２のポリマー 密封剤（３８）を配置すること、 前記順番に列状になった孔（３５）を含む孔の中へ前記ポリマー密封剤（５２） を効果的に流し込む手段によって、前記カバー部（３６）を前記回路（１４）と 前記ベース部（１２）とに対して接着し、前記ベース部（１２）を前記回路（１ ４）に対して接着させることを含み、これによって、前記端末ピン（３０）を前 記ベース部（１２）から電気的に絶縁することを特徴とするピン格子列パッケー ジの製法。 １８．請求項１７記載の方法において、前記効果的な接着手段は、前記ピン格子 列のパッケージ部（１２）と（３６）とに対して十分な熱と圧力とを加え、ポリ マー密封剤（５２）を前記パッケージ部（１２）、（３６）に接着させ、前記順 番に列状になった孔（３５）を含む孔内に流し込むことからなるピン格子列パッ ケージの製法。 １９．請求項１８記載の方法において、前記ポリマー密封剤（５２）が小さなイ オン濃度を有したエポキシ樹脂から選択されるピン格子列パッケージの製法。 ２０．請求項１９記載の方法において、前記ポリマー密封剤（５２）が第１のポ リマーシート（１６）と第２のポリマーシート（３８）の形をしており、前記第 １のポリマーシート（１６）が前記ベース部（１２）と前記回路（１４）との間 に、また前記第２シートポリマー密封剤（３８）が前記カバー部（３６）と前記 回路（１４）との間に配置され、前記第１シートのポリマー密封剤（１６）にお いて、前記第１列の孔（３５）と対応した第２列の孔（４０）を形成するピン格 子列パッケージの製法。 ２１．請求項２０記載の方法において、前記パッケージ部（１２）、（３６）は 約１２５℃〜約１７５℃の温度にまで加熱され、約３５ｇ／ｃｍ２（０．５ｐｓ ｉ）〜約１０５ｇ／ｃｍ２（１．５ｐｓｉ）の圧力を受けるピン格子列パッケー ジの製法。 ２２．請求項１８記載の方法において、前記第１の孔（３５）を含む前記孔の直 径が、前記端末ピン（３０）の直径より大きく、約０．１３ｍｍ（０．００５イ ンチ）〜約０．５１ｍｍ（０．０２０インチ）の範囲内にあるピン格子列パッケ ージの製法。 ２３．請求項２２記載の方法において、前記順番に列状になった孔（３５）が、 ドリング、穿孔、打抜き、および化学食刻から成る群から選択された方法によっ て形成されるピン格子列パッケージの製法。 ２４．請求項２３記載の方法において、前記順番に列状になった孔（３５）が、 穿孔、あるいは打抜きによって形成されるピン格子列パッケージの製法。 ２５．請求項２３記載の方法において、前記複数個の端末ピン（３０）が鑞接に よって前記回路（１４）に対して電気的に相互連結されているピン格子列パッケ ージの製法。 ２６．請求項２３記載の方法において、前記ベース部（１２）がアルミニウムま たはアルミニウム合金から選択され、外部環境に露出された前記ベース部（１２ ）の少なくともこれらの表面において陽極処理されるビン格子列パッケージの製 法。 ２７．請求項２６記載の方法において、前記第１列の孔（３５）を含む孔の壁部 が陽極処理されているピン格子列パッケージの製法。 ２８．請求項２３記載の方法において、前記金属または金属合金で形成されたベ ース部（１２）が、銅または銅合金から選択され、前記ベース部（１２）の前記 ポリマー密封剤（５２）と接触した少なくともこれらの部分上に被覆されている ピン格子列パッケージの製法。 ２９．請求項２８記載の方法において、前記被覆が前記ベース部（１２）上に付 着された第２の金属または金属合金から成るピン格子列パッケージの製法。 ３０．請求項２９記載の方法において、ニッケルが前記ベース部（１２）の前記 ポリマー密封剤（５２）と接触した前記部分上に電気分解的に沈積されるピン格 子列パッケージの製法。 ３１．請求項２８記載の方法において、前記被覆が本来の位置で形成された耐高 温性の酸化物であるピン格子列パッケージの製法。 ３２．請求項３１記載の方法において、前記耐高温性の酸化物被覆はまた、前記 第１列の孔（３５）を含む孔の壁部上にも形成されるピン格子列パッケージの製 法。 ３３．金属製ピン格子列パッケージ（７２）において、第１列の孔（３５）を有 するカバー部（３６′）と、金属あるいは金属合金でできたベース部（１２′） と、前記カバー部（３６′）と前記ベース部（１２′）との間に配置された回路 （１４）と、 前記回路（１４）と電気的に相互連結され、前記第１列の孔（３５）の中を貫通 する複数個の端末ピン（３０）と、前記カバー部（３６）を前記回路（１４）お よび前記ベース部（１２）の両方に接着し、また前記ベース部（１２）を前記回 路（１４）に接着するための不電導性の密封剤（５２）とを含み、 前記不電導性の密封剤（５２）は前記第１列の孔（３５）内に延在して、前記複 数個の端末ピン（３０）を前記カバー部（３６′）から電気的に絶縁しているこ とを特徴とする金属のピン格子列パッケージ。 ３４．請求項３３記載のパッケージ（７２）において、前記第１列の孔（３５） の直径は前記端末ピン（３０）より大きく、約０．１３ｍｍ（０．００５インチ ）〜約０．５１ｍｍ（０．０２０インチ）である金属のピン格子列パッケージ。 ３５．請求項３４記載のパッケージ（７２）において、前記不電導性の密封剤（ ５２）が約１０１０オーム以上の抵抗を有する熱硬化性エポキシ製である金属製 ピン格子列パッケージ。 ３６．請求項３５記載のパッケージ（７２）において、前記カバー部（３６′） が外部環境に露出された少なくともこれら表面、および前記第１列の孔（３５） を形成する孔の壁部の上に陽極処理された層（５６）を有するアルミニウム合金 製である金属製ピン格子列パッケージ。 ３７．請求項３６記載のパッケージ（７２）において、前記ベース部（１２′） がアルミニウム合金製である金属製ピン格子列パッケージ。 ３８．請求項３７記載のパッケージ（７２）において、前記ベース部（１２′） には外部環境に露出された少なくともこれら表面上に陽極処理された層（５６） が被覆されている金属製ピン格子列パッケージ。 ３９．ピン格子列のパッケージ（７２）の製法において、カバー部（３６′）に おいて第１列の孔（３５）を形成すること、 前記第１列の孔に対応した形状を形成した複数個の前記端末ピン（３０）と回路 （１４）とを電気的に相互連結すること、 前記相互連結された端末ピンを前記第１列の孔（３５）の中へ挿入すること、 前記回路（１４）と前記金属あるいは金属合金でできたベース部（１２′）との 間に第１のポリマー密封剤（１６）を配置し、前記ベース部（１２′）と前記回 路（１４）との間に第２のポリマー密封剤（３８）を配置することと、 前記第１列の孔（３５）を含む孔の中へ前記ポリマー密封剤（５２）を効果的に 流込む手段によって、前記カバー部（３６′）と前記回路（１４）と前記金属あ るいは金属合金でできたベース部（１２′）とに対して接着させることを含み、 これによって、前記端末ピン（３０）を前記ベース部から電気的に絶縁すること を特徴とするピン格子列パッケージの製法。 ４０．請求項３９記載の製法において、前記効果的な接着手段が、前記ピン格子 列のパッケージ部（１２′）と（３６′）とに対して十分な熱と圧力とを加え、 ポリマー密封剤（５２）を前記パッケージ部（１２）、（３６）に接着させ、前 記第１列の孔（３５）を含む孔の中へ流し込むことから成るピン格子列パッケー ジの製法。 ４１．請求項４０記載の製法において、前記ポリマー密封剤（５２）が小さいイ オン濃度を有したエポキシ樹脂であり、前記効果的な接着手段は、前記パッケー ジ部（１２′）、（３６′）を約１２５℃から約１７５℃までの温度にまで加熱 し、前記パッケージ部（１２′）、（３６′）に約３５ｇ／ｃｍ３（０．５ｐｓ ｉ）〜約１０５ｇ／ｃｍ３（１．５ｐｓｉ）の圧力を加えることを含むピン格子 列パッケージの製法。 ４２．請求項４１記載の製法において、前記第１列の孔（３５）が、打抜きある いは穿孔によって形成されるピン格子列パッケージの製法。 ４３．請求項４２記載の製法において、前記ベース部（１２′）がアルミニウム 合金で形成され、外部環境に露出された少なくともこれら表面上で陽極処理され ているピン格子列パッケージの製法。 ４４．請求項４３記載の製法において、前記カバー部（３６′）もまたアルミニ ウム合金で形成され、外部環境に露出された少なくともこれら表面上で陽極処理 されているピン格子列パッケージの製法。 ４５．請求項４４記載の製法において、前記カバー部（３６′）が前記第１列の 孔（３５）を含む孔の壁部上で陽極処理されているピン格子列パッケージの製法 。