JPH06163746A - 混成集積回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シリコンゲル充填型の混成集積回路装置の外
部リード端子が過酷なヒートサイクルが加えられる場合
であってもパッドからの剥離を防止することを目的とす
る。 【構成】 絶縁金属基板（３０）上の一主面に形成した
回路パターン上に複数の集積回路素子（４６）および外
部リード端子（４４）を固着、搭載した集積回路基板
と、その集積回路基板に当接され、集積回路素子搭載領
域（１６）を囲み、且つ、外部リード端子固着領域（１
８）との境界で区画する枠状の樹脂製の第１のケース材
（１０）と、外部リード固着領域（１８）に所定の空間
を形成するために第１のケース材（１０）と独立して形
成される第２のケース材（１２）とを具備した混成集積
回路装置の集積回路素子搭載領域（１６）内に満貯状態
となるようにシリコンゲル（５６）が注入され、第１の
ケース材（１０）と第２のケース材（１２）で形成され
た外部リード固着領域（１８）空間内に熱硬化性樹脂
（５８）を充填する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は混成集積回路装置に関
し、シリコン樹脂充填型の混成集積回路装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３を参照して従来の混成集積回路装置
を説明する。従来の混成集積回路装置は、図３に示すよ
うに、略箱形状のケース材（６０）、外部リード（８
０）、集積回路素子（８２）等を固着、搭載する第１の
絶縁金属基板（７０）、主として、絶縁性向上のために
使用される第２の絶縁金属基板（９０）から構成され
る。

【０００３】ケース材（６０）は第１の絶縁金属基板
（７０）の周辺部に当接する壁（６２）を備える。外部
リードが導出される方向に形成される壁（６２）の１つ
には、図３に示すように、シリコンゲル導入孔（６４）
が形成される。また、通常、ケース材（６０）の長手方
向端部に段部が形成され、この段部に、混成集積回路装
置を図示しない放熱板に結合するネジのための孔（６
６）が形成される。このケース材（６０）は、例えばフ
ァイバグラス・レインホースＰＥＴ（ＦＲＰＥＴ）を射
出成形して得られる。

【０００４】第１および第２の絶縁金属基板（７０）
（９０）には放熱特性および加工性を考慮して略２ｍｍ
厚のアルミニウムが使用され、絶縁性の向上のためにそ
の表面が陽極酸化処理される。第１の絶縁金属基板（７
０）は矩形であり、混成集積回路装置が略完成した時点
で、数単位乃至十数単位の混成集積回路装置基板から単
位混成集積回路装置のサイズに分割プレスされる。ま
た、第２の絶縁金属基板（９０）はケース材（６０）と
略同一の平面形状であり、これを第１の絶縁金属基板
（７０）に接着する接着層（９２）が図示しない放熱板
と第１の絶縁金属基板（７０）間の絶縁に寄与する。

【０００５】外部リード用パッド（７４）、ダイボンド
パッド（７６）、ワイアボンディングパッド（７８）お
よび導電路（図示しない）は、ポリイミド樹脂等の接着
性を有する熱硬化性絶縁樹脂と略３５μｍ厚の銅箔との
クラッド材を温度１５０℃〜１７０℃、１平方センチメ
ートル当り５０〜１００ｋｇの圧力で第１の絶縁金属基
板（７０）にホットプレスした後、その銅箔をホトエッ
チングする等して所定パターンに形成される。なお、前
記熱硬化性絶縁樹脂はこのホットプレス工程で完全硬化
して略３５μｍ厚の絶縁層（７２）となる。

【０００６】集積回路素子（８２）等の半導体素子およ
びその他の回路素子にはチップ部品が使用され、集積回
路素子（８２）は銀ペースト等により第１の絶縁金属基
板（７０）のダイボンドパッド（７６）に固着され、チ
ップコンデンサあるいはチップ抵抗、外部リード（８
０）等の異型部品は所定のパッドに半田固着される。こ
れら回路素子および部品は所定のパッド（７４）（７
６）（７８）上にスクリーン印刷したソルダーペースト
に一時的に付着させた後、リフローして完全固着され
る。この第１の絶縁金属基板（７０）の周辺部は、エポ
キシ含浸ポリエステル不繊布を接着シートとして、ケー
ス材（６０）の壁（６２）に加熱圧着（１２５℃、８時
間）され、搭載回路素子が封止される。

【０００７】図３を参照すると、耐候性等の向上のため
に充填されるシリコンゲル（９４）は図示しないポンプ
等により、ゾル状態で壁（６２）の充填孔（６４）を介
して回路素子搭載部に注入され、注入後に熱処理してゲ
ル化される。そして、この後に、外部リード（８０）が
固着された領域にエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂（９
６）が充填され、これを硬化（１２５℃、２〜８時間）
して、外部リード（８０）の固着部が補強される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は特に信頼性が
要求され、特殊なヒートサイクル試験が行われるシリコ
ンゲル充填型の混成集積回路装置に発生することがある
外部リード（８０）のためのパッド（７４）の剥離の原
因の解明の過程で成されたものである。即ち、発明者の
研究により、樹脂製のケース材（６０）で封止した混成
集積回路装置をヒートサイクル試験すると、図３の矢印
で示すように、ケース材（６０）の端部が上方に湾曲す
ることが知られた。また、熱硬化性樹脂（９６）と第１
の絶縁金属基板（７０）との固着が完全である場合には
この湾曲は僅少であることも知られた。

【０００９】そして、外部リード（８０）固着領域に充
填されるエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂（９６）とケー
ス材（６０）との接着強度が極めて高いに対し、シリコ
ンゲル（９４）と他の材料の接着強度が低いため、外部
リード（８０）固着部にシリコンゲル（９４）が付着す
る場合には、ケース材（６０）の湾曲に応じて、熱硬化
性樹脂（９６）および外部リード（８０）が第１の絶縁
金属基板（７０）から持ち上げられ、やがて、パッド
（７４）の剥離に至ることが解明された。

【００１０】なお、外部リード（８０）固着部にシリコ
ンゲル（９４）が付着する理由は、従来の混成集積回路
装置では、ゾル状態のシリコンを外部リード（８０）の
固着部から注入するため、注入パイプの外壁を濡らすシ
リコンゾルが外部リード（８０）固着部に付着するため
である。また、注入するシリコンゾルの流動性が高いた
め、図３に示すように、外部リード（８０）のための電
極パターンを浸透して、外部リード（８０）固着部をシ
リコンゾルで濡らすためであり、さらにまた、シリコン
ゾルを高圧注入する場合に飛散するシリコンゾルが外部
リード（８０）固着部に付着するためである。

【００１１】また、従来構造の混成集積回路装置では、
一対の外部リードが相対する面から導出されるため、外
部リード固着部の補強のための熱硬化性樹脂の充填、硬
化を同時に行うことが不可能であり製造工程が煩雑であ
る問題を有する。さらに、従来構造の混成集積回路装置
では、外部リードの半田接合部がここによって押しつけ
られて接合されるために半田ボールが周囲に飛散する。
かかる半田ボールが隣接する導電路間にまたがり、且つ
ケース材の壁が当接される基板上に残存すると、ケース
材固着の圧接によって半田ボールが押しつぶされ、半田
ボール下の絶縁層を破り両導電路を短絡させるという問
題がある。

【００１２】この発明は、上述した問題点に鑑みて為さ
れたもので、この本発明の第１の目的は過酷なヒートサ
イクルが加えられる場合にも、パッドの剥離を生じない
高信頼のシリコンゲル充填型の混成集積回路装置を提供
することにあり、第２の目的は外部リード固着部の補強
のための熱硬化性樹脂の充填、硬化を同時に行うことが
可能な混成集積回路装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するため、この発明に係わる混成集積回路装
置は、回路素子および外部リード端子が固着された集積
回路基板上に、集積回路素子搭載領域と外部リード端子
固着領域とを分割する枠状の第１のケース材を固着し、
その第１のケース材と独立状態にある第２のケース材を
集積回路基板の周辺に配置し、第１のケース材で囲まれ
た集積回路素子搭載空間が満貯となるようにシリコンゲ
ルを充填し、第１のケース材と第２のケース材との間に
配置された外部リード端子固着領域空間に熱硬化性樹脂
を充填したことを特徴としている。

【００１４】

【作用】以上のように構成される混成集積回路装置にお
いては、ケース材により集積回路素子搭載領域と外部リ
ード固着領域が枠状の第１のケース材で分割成形される
ことにより、シリコンゾル注入パイプの外部リード固着
領域への接近を回避し、シリコンゾル注入パイプ外壁の
シリコンゾルが外部リード固着領域に付着する問題、飛
散シリコンゾルが外部リード固着領域に付着する問題を
解決することができる。

【００１５】また、第１のケース材により集積回路素子
搭載領域と外部リード固着領域が分割され、第１のケー
ス材と独立状態にある第２のケース材を集積回路基板を
囲むように配置するために、シリコンゲルと熱硬化性樹
脂の充填のための開口部が単一方向に形成される。その
結果、シリコンゾルの飛散等による外部リード固着部の
汚染の問題が解決されると共に、シリコンゾル注入と熱
硬化性樹脂の充填を単一治具上で行うことが可能にな
る。

【００１６】さらに、独立状態にある第１のケース材に
囲まれる集積回路素子搭載領域空間内にシリコンゲルが
満貯状態となるまで充填されることにより、シリコンゲ
ルのはい上りを考慮する必要がないため第１のケース材
の高さを最小限低くすることができる。

【００１７】

【実施例】以下に、図１〜図２に示した実施例に基づい
て本発明を説明する。図１は本発明の混成集積回路装置
を示す平面図であり、図２は図１〜図１のＡ−Ａ断面図
である。図１を参照とすると、デュアルインライン・パ
ッケージの混成集積回路装置を例示する実施例は、絶縁
金属基板（３０）上の領域を集積回路素子搭載領域（１
６）と外部リード固着領域（１８）とに区画する枠状の
壁よりなる第１のケース材（１０）、集積回路素子（４
６）等の半導体素子、外部リード（４４）等を固着、搭
載する第１の絶縁金属基板（３０）、主として絶縁性向
上のために使用される第２の絶縁金属基板（５０）、外
部リード固着領域（１８）に空間を形成する第２のケー
ス材（１２）、集積回路素子搭載領域（１６）に充填さ
れるシリコンゲル（５６）、このシリコンゲル（５６）
上部および外部リード固着領域（１８）に充填される熱
硬化性樹脂（５８）からなる。

【００１８】耐湿性等の向上のために充填されるシリコ
ンゲル（５６）は図示しないポンプ等により、ゾル状態
で枠状の壁よりなる第１のケース材（１０）で形成され
た集積回路素子搭載領域（１６）を満貯状態になるまで
注入され、注入後に熱処理してゲル化される。本実施例
によれば、その際、集積回路素子搭載領域（１６）の面
積が大きい理由、および集積回路素子搭載領域（１６）
と外部リード固着領域（１８）間に分離のための第１の
ケース材（１０）が形成されている理由のため、シリコ
ンゾル注入パイプの外部リード固着領域（１８）への接
近が回避され、シリコンゾル注入パイプ外壁のシリコン
ゾルが外部リード固着領域（１８）に付着する問題、飛
散シリコンゾルが外部リード固着領域（１８）に付着す
る問題が生じない。

【００１９】そして、熱硬化性樹脂（５８）を前記シリ
コンゲル（５６）上部および一対の外部リード固着領域
（１８）に充填し、熱処理して図１および図２の構造が
完成する。図２を参照して本実施例をさらに詳細に説明
する。第１および第２のケース材（１０）（１２）は図
２および図１に示す如く、略枠状に形成される。このケ
ース材は例えばファイバグラス・レインホースＰＥＴ
（ＦＲＰＥＴ）等の絶縁樹脂材料を用いて射出成形して
形成される。

【００２０】第１のケース材（１０）は第２のケース材
（１２）と独立形成されており、外部リード固着領域
（１８）と集積回路素子搭載領域（１６）とを分離する
ための壁体状で枠状に形成されている。また、第１のケ
ース材（１０）は、シリコン接着剤等の接着剤を介して
第１のケース材（１０）の相対向する２側辺が外部リー
ド端子固着パッドの近傍に、他の相対向する２側辺は基
板（３０）の周端部に当接されるように固着配置され
る。

【００２１】第２のケース材（１２）は、外部リード端
子固着領域（１８）を形成するために、第１のケース材
（１０）を囲むように第１のケース材（１０）の外周に
配置される。具体的には、後述する第２の絶縁金属基板
（５０）の周端部に固着し、第１のケース材（１０）と
第２のケース材（１２）とで外部リード端子固着領域空
間を形成する。このとき、第２のケース材（１２）の上
部は第１のケース材（１０）の上部より突出するように
形成されている。

【００２２】ところで、第１の絶縁金属基板（３０）に
は放熱特性および加工性を考慮して略２ｍｍ厚のアルミ
ニウムが使用され、絶縁性の向上のためにその表面が陽
極酸化処理される。この絶縁金属基板（３０）は混成集
積回路装置が略完成した時点で、数単位乃至数十単位の
混成集積回路基板から単位混成集積回路装置のサイズに
分割プレスされる。

【００２３】外部リード用パッド、ワイアボンディング
パッド、ダイボンドパッドおよび導電路は、ポリイミド
樹脂等の接着性を有する熱硬化性絶縁樹脂と略３５μｍ
厚の銅箔とのクラッド材を温度１５０℃〜１７０℃、１
平方センチメートル当り５０〜１００Ｋｇの圧力で第１
の絶縁金属基板（３０）にホットプレスした後、その銅
箔をホトエッチングする等して所定パターンに形成され
る。なお、前記熱硬化性絶縁樹脂はこのホットプレス工
程で完全硬化して略３５μｍ厚の絶縁層となる。

【００２４】集積回路素子（４６）等の半導体素子およ
びその他の回路素子にはチップ部品が使用され、集積回
路素子（４６）は銀ペースト等によりダイボンドパッド
（４２）に固着され、チップコンデンサ、あるいはチッ
プ抵抗等の異型部品は所定のパッドに半田固着される。
これら回路素子は所定のパッド上にスクリーン印刷した
ソルダーペーストに一時的に付着させた時、リフローし
て完全固着される。

【００２５】そして、固着パットに外部リード端子（４
４）が半田固着される。この外部リード端子（４４）
は、リード端子（４４）の先端部に約３００〜３５０℃
に加熱された半田ごてを数秒間圧接してパッド上にあら
かじめ形成された半田を溶融させてパッド上にリード端
子（４４）が半田固着される。外部リード端子（４４）
をパッド（３８）上に固着する際、第１のケース材（１
０）は上述したように、既に第１の基板（３０）上に固
着されているために、リード端子（４４）を固着すると
きに発生する半田ボールが飛散するのを防止することが
できる。実際には、半田ボールは飛散するのであるが、
第１のケース材（１０）があらかじめ固着されているた
めに集積回路素子搭載領域（１６）に飛散するのを防止
し、且つ第１のケース材（１０）が固着される第１の基
板（３０）上に飛散しないために、第１のケース材（１
０）と第１の基板（３０）との間に半田ボールが介在さ
れないために、第１のケース材（１０）を押圧しても従
来のように半田ボールで隣接する導電路が短絡するよう
な不具合は発生しない。

【００２６】また、第１のケース材（１０）を固着した
後、第１の基板（３０）上に搭載した回路素子（４６）
をエポキシ系の樹脂（１３）で被覆するために、樹脂
（１３）の流出による非接着領域を考慮する必要性がな
いため第１の基板（３０）の実装面積を向上させること
ができる。第１の基板（３０）と第１のケース材（１
０）を一体化し、外部リード端子を固着した後、第１の
基板（３０）の反主面に第２の絶縁金属基板（５０）が
当接接置される。

【００２７】第２の絶縁金属基板（５０）は第１の絶縁
金属基板（３０）と同一の素材であり、第２のケース材
（１２）の放熱板に結合するネジのための孔に対応する
位置に孔が形成される。この第２の絶縁金属基板（５
０）はシリコン樹脂によって第２のケース材（１２）お
よび第１の基板（３０）と結合される。そして、この接
着に使用されたシリコン樹脂（５２）が第１の絶縁金属
基板（３０）と図示しない放熱板間の絶縁性能を向上さ
せる。

【００２８】第２のケース材（１２）を第２の基板（５
０）に固着すると、第１のケース材（１０）は第２のケ
ース材（１２）によって囲まれることになり、その両ケ
ース材（１０）（１２）間に外部リード端子固着領域
（１８）が形成される。そして、第１のケース材（１
０）の上部は第２のケース材（１２）の上部より低くな
るように設定されることが重要である。

【００２９】第１のケース材（１０）、第２のケース材
（１２）、第１の基板（３０）および第２の基板（５
０）を一体化することで集積回路素子搭載領域（１６）
と外部リード端子領域（１８）が区画されて形成され
る。集積回路素子搭載領域（１６）には、上述したよう
にシリコンゾルが満貯状態となるように注入されて熱処
理を行ってシリコンゲル（５６）が形成される。

【００３０】第１のケース材（１０）で形成された集積
回路素子搭載領域（１６）に上述したように、シリコン
ゾルを満貯状態に注入するとシリコンゾルが第１のケー
ス材（１０）の上部のエッヂぎりぎりまで充填されるこ
とになり、シリコンゾルのすい上りを考慮せずに第１の
ケース材（１０）の高さを設定することができる。その
結果、シリコンゾルのはい上り（すい上り）による悪影
響による諸問題を考慮せずに最小限の高さで第１のケー
ス材（１０）の高さを設定でき混成集積回路装置の薄型
化を実現することができる。

【００３１】集積回路素子搭載領域（１６）内にシリコ
ンゲル（５６）を充填硬化した後、外部リード端子固着
領域（１８）の空間およびシリコンゲル（５６）上にエ
ポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂（５８）が充填されリード
端子の補強が行われる。

【００３２】

【発明の効果】以上に詳述した如く、本発明に依れば、
枠状の第１のケース材とその第１のケース材と独立した
第２のケース材で集積回路素子搭載領域と外部リード固
着領域を分割し形成するために、シリコンゾル注入パイ
プの外部リード固着領域へ接近するおそれが少なく、シ
リコンゾル注入パイプ外壁のシリコンゾルが外部リード
固着領域に付着する問題、飛散シリコンゾルが外部リー
ド固着領域に付着する問題が生じない。この結果、過酷
なヒートサイクルが加えられる場合にも、パッドの剥離
を生じない高信頼のシリコンゲル充填型の混成集積回路
装置を提供することができる。

【００３３】また、本発明に依れば、シリコンゲルと熱
硬化性樹脂の充填のための開口部を単一方向に形成する
ことにより、シリコンゾルの飛散等による外部リード固
着部の汚染の問題が解決されると共に、シリコンゾル注
入と熱硬化性樹脂の充填を単一治具上で行うことが可能
になる。その結果、作業時間を著しく短縮することがで
き、生産性を著しく向上させることができる。

【００３４】さらに、本発明に依れば、独立状態にある
第１のケース材に囲まれる集積回路素子搭載領域空間内
にシリコンゲルが満貯状態となるまで充填されることに
より、シリコンゲルのはい上りを考慮する必要性がない
ために第１のケース材の高さを最小限低くすることがで
きる。その結果、極めて薄型化の混成集積回路装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の混成集積回路装置を示す平面図であ
る。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】従来の混成集積回路装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１０ 第１のケース材 １２ 第２のケース材 １６ 集積回路素子搭載領域 １８ 外部リード固着領域 ３０ 第１の絶縁金属基板 ３２ 絶縁層 ４４ 外部リード端子 ４６ 集積回路素子 ５０ 第２の絶縁金属基板 ５２ 絶縁層（シリコン樹脂） ５６ シリコンゲル ５７ シリコン接着剤 ５８ 熱硬化性樹脂

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁金属基板に形成した回路パターン上
   に複数の集積回路素子および外部リード端子を固着、搭
   載した集積回路基板と、 前記集積回路基板上に固着され集積回路素子搭載領域と
   外部リード端子固着領域とを分割する枠状の第１のケー
   ス材と、 前記第１のケース材と独立状態で前記集積回路基板の周
   端辺を囲む第２のケース材と、 前記第１のケース材で囲まれた集積回路素子搭載空間に
   充填されたシリコンゲルと、 前記第１のケース材と第２のケース材との間に配置され
   た外部リード端子固着領域空間に充填された熱硬化性樹
   脂とから構成されたことを特徴とする混成集積回路装
   置。
2. 【請求項２】 第１の絶縁金属基板一主面に形成した回
   路パターン上に複数の集積回路素子および垂直方向に導
   出する外部リード端子を固着、搭載した集積回路基板
   と、 前記集積回路基板上に固着され集積回路素子搭載領域と
   外部リード端子固着領域とを分割する枠状の第１のケー
   ス材と、 前記第１の絶縁金属基板の反主面に絶縁層を介して配置
   された第２の絶縁金属基板と、 前記第１のケース材と独立状態で前記第２の絶縁金属基
   板の周端部と当接され且つ前記集積回路基板の周端辺を
   囲み第１のケース材の上部よりも突出した第２のケース
   材と、 前記第１のケース材で囲まれた集積回路素子搭載空間を
   満貯するように充填されたシリコンゲルと、 前記第１のケース材と第２のケース材との間に配置され
   た外部リード端子固着領域空間および前記シリコンゲル
   上に充填された熱硬化性樹脂とから構成されたことを特
   徴とする混成集積回路装置。