JPH07169883A - プラスチックパッケージ内のヒートシンクとして機能する基台 - Google Patents

プラスチックパッケージ内のヒートシンクとして機能する基台

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 モールド型内に注入した樹脂が硬化する際、
その収縮比がＳｉや種々の金属、とくに基台材料の熱収
縮比よりはるかに高いため、パッケージは変形して歪を
生じ、樹脂が薄いパッケージ上面で凹んでしまう。この
変形により樹脂とその中の素子間の固定に欠陥が生じチ
ップが破壊される心配があるので、製造上及び変形の問
題を解決できるヒートシンク機能をもつ基台の構造を提
供する。 【構成】 プラスチックパッケージ内のヒートシンクと
して機能する基台である。基台の上面が半導体チップ１
に熱接触しており、下面１５がパッケージの主面と平ら
になされている。基台は、ほぼ正方形の台部分１０を提
供するように舌部１５として折り曲げられた各コーナー
を有するほぼ正方形の金属シートによって形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体部品のパッケー
ジに関し、より特定的には、熱硬化性プラスチック材料
をモールドすることによって形成された、集積回路用の
マルチピンパッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】シリコンチップ上の回路の集積度が増大
するにつれて、集積回路で消費される電力も増大する。
集積回路の電力消費は、無視できるほど少ないものであ
ると多くの場合に考えられてきたが、最近の集積回路は
ディスクリート部品と同じオーダの電力、例えば約１０
ワット、を消費する。この場合、シリコンエポキシ樹脂
等の熱硬化性及び熱伝導性プラスチック材料を備えたシ
リコンチップの表面全体の被覆は、要求される熱放散を
確実に行うことができない。
【０００３】この問題を解消するため、図１の断面図に
概略的に表わされているごときパッケージが提案されて
いる。集積回路の保護及び接続を確実に行うべく設計さ
れたこのパッケージは、リードフレームのチップ支持部
２上に載置されたチップ１と接続ピンを構成する要素３
とを含んでいる。各接続ピンは導電ワイヤ４を介してチ
ップのパッドに接続されている。従来より、支持部２へ
のチップ１の実装は、熱伝導性接着剤層５によって行わ
れている。チップ１及び支持部２は、ピン３がパッケー
ジの外側に突出するように熱硬化性樹脂７内にモールド
される。パッケージは、多くの場合、正方形又は矩形に
成形され、その４つの側面上にピンを備えている。典型
的なパッケージは、２〜３ｃｍの辺及び３．６ｍｍの標
準高さを有している。これは、この分野では、「プラス
チック４辺形フラットパッケージ（ＰＱＦＰ）」と称さ
れることが多い。また、チップが比較的大きな電力を消
費する場合には、ヒートシンク基台８が追加され、その
上に支持部２が設けられる。この基台８はパッケージの
底面まで伸長している。基台８は、例えば図１に示すよ
うなフィン９を備えている。この基台は、通常は銅又は
アルミニウムである金属からなっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】１〜２ｍｍの厚さを有
する基台８は、従来より、プレス法によって形成されて
いるが、特にアルミニウムで形成される場合には、複雑
な製造方法及び高価な製造設備が必要となる。この種の
パッケージの他の問題点は、モールド型内に樹脂を注入
した後に硬化させる際、その重合段階における収縮比が
シリコンの熱収縮比及び種々の金属、特に基台材料、の
熱収縮比よりはるかに高いことである。このため、パッ
ケージは変形して歪を生じ、樹脂の薄いパッケージ上面
近傍で凹んでしまう。この変形は、種々の問題を引き起
こす。特に、樹脂及びその中の素子間の固定に欠陥を発
生させ、シリコンチップを破壊してしまう恐れがある。
【０００５】従って本発明の目的は、製造上の問題及び
変形の問題を解消できるヒートシンク基台の特別な構造
を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述した又は他の目的
は、本発明によれば、基台の上面が半導体チップに熱接
触しており、下面がパッケージの主面と同一平面に設定
されており、基台は、その基台の上面に対応する領域の
下側に各々が折り曲げられている切断部分を具備した金
属シートによって形成されているプラスチックパッケー
ジ内のヒートシンクとして機能する基台によって達成さ
れる。
【０００７】本発明の１つの実施態様によれば、基台
は、ほぼ正方形の基台を提供すべく舌部として折り曲げ
られている各コーナーを有するほぼ正方形のシートから
形成されており、主面が基台の下面に対応する折り曲げ
られた舌部を含んでいる。
【０００８】本発明の１つの実施態様によれば、舌部が
それから折れ曲げられる台部分は、接続アームによりこ
れらの台部分に結合されるフィンによって延長されてい
る。
【０００９】本発明の１つの実施態様によれば、各接続
アームは、折り曲げ後にフィンの下面が舌部の下面と同
一平面となるように、曲線形状となっている。
【００１０】本発明の１つの実施態様によれば、フィン
の接続アームは、舌部が折り曲げられる前の台部分の辺
のほぼ中央部から伸びている。
【００１１】本発明の１つの実施態様によれば、舌部
は、互いに接触しないように折り曲げられている。
【００１２】本発明の１つの実施態様によれば、折り曲
げられた舌部は、台部分が下面に関して少なくとも部分
的に突出するように、折り曲げ後の台部分の少なくとも
コーナー近傍では互いに接触しないように構成されてい
る。
【００１３】本発明の１つの実施態様によれば、金属シ
ートは、折り曲げ前の折り曲げ線の近傍であって折り曲
げ線に関して少なくとも外側に開口部を含んでいる。
【００１４】本発明の１つの実施態様によれば、基台は
アルミニウムシートによって形成されている。
【００１５】
【実施例】本発明の上述した及び他の目的、構成、態様
及び効果は、添付図面を参照して以下に述べる本発明の
詳細な説明によって明らかとなるであろう。
【００１６】図２Ａの底面図並びに図２Ｂ及び図２Ｃの
断面図に示すように、本発明による基台は、それ自身の
図２Ａに示す面と反対側の面１１で、即ち図２Ｂ及び図
２Ｃの断面図の上面で、図１のチップ支持部２を受容す
るための通常は正方形の台部分１０を備えている。この
台部分１０、チップ支持部２及びチップ１が図２Ｃに示
されている。チップ１は台部分１０に直接的に取り付け
られてもよい。台部分１０は、接続アーム１３によって
フィン１２に結合している。
【００１７】全体構造は、適切に切断した例えば０．８
ｍｍの厚さを有する金属シートから形成される。基台の
中央部は正方形に切断され、図２Ａに示すように、舌部
１５を構成するこの正方形の各コーナーはシートの下面
上に位置するように下方に折り曲げられている。図２Ａ
には、折り曲げられる前の舌部のパターンが参照番号１
６で示した破線で表わされている。図２Ｂ及び図２Ｃに
示すように、台部分１０とフィン１２との間の接続アー
ム１３は、各フィンの下面が折り曲げられた舌部１５の
下面と同一平面内に位置するように、好ましくは曲線形
状となっている。これにより、樹脂をモールドした後、
舌部１５の下面と同様にフィン１２の下面がパッケージ
の下面に現れることとなる。
【００１８】フィン１２は、当業者によって選択される
いかなる所望の形状であってもよい。ただし、モールド
された樹脂がフィンに対してより十分に固定されること
を確実にするために、好ましくは、図２Ａに示すような
開口部１８を備えているべきである。本発明による基台
が樹脂中において良好に固定されるようにすることは、
本発明が解決しようとする課題の１つである。図２Ａの
実施例においては、舌部１５が折り曲げられた後に互い
に接触せずそれらの間に２つの直交する溝１９が現れる
ように構成することにより、特に十分な固定が確実にな
されれている。モールド工程の間、多少の樹脂が溝１９
内に及び接続アーム１３の下側に流れ込み、これによっ
て基台の非常に満足できる固定が行われると共に、パッ
ケージの下側近傍に存在する容積と上側近傍に存在する
容積との間における樹脂のより均等な配分が行われるこ
ととなる。
【００１９】図２Ｃに示されている本発明の態様によれ
ば、チップ１を支持するための、リードフレームの支持
部２は、樹脂の固定をさらに促進するために台部分１０
より突き出している。しかしながら、台部分１０に向け
て折り曲げられた舌部１５の下面へのチップ１の適切な
熱放散を確実なものとするため、この台部分１０のサイ
ズはチップ１のサイズより大きくなるように選択され
る。
【００２０】図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃにそれぞれ対応
しており底面図、基台のＢ−Ｂ線断面図及びＣ−Ｃ線断
面図を表している図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃ並びに図４
Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃは、本発明の他の実施例を示して
いる。
【００２１】これらの全ての図面において、同じ参照符
号は同様の要素を示している。
【００２２】図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃに示す本発明の
他の実施例においては、各舌部１６を折り曲げる前に、
金属シートの折り曲げ線の境界部分に窓２１が形成され
る。これにより、折り曲げ加工後、各舌部１５に開口部
２２が形成される。この開口部２２は、図３Ａ及び図３
Ｃには明確に示されているが、図３Ｂには表されておら
ずこの図３Ｂは図２Ｂと同じである。各開口部２２の位
置で、樹脂が台部分１０の下側に貫通し、これによりこ
れら開口部は固定をさらに改善するべく機能する。図３
Ａの四半分の下右側部分に示すように、本実施例の１つ
の変更態様においては、放射方向の開口部２２′が設け
られている。図３Ａの四半分の下左側部分に示すよう
に、本実施例の他の変更態様においては、台部分１０に
放射方向の開口部２２−１が設けられており、対応する
舌部にこれより大きい開口部２２−２が設けられてい
る。これら開口部は、十字形状又はその他のパターン形
状に形成されていてもよい。
【００２３】なお、未加工の舌部１６を折り曲げて舌部
１５を形成する間に、折り曲げ線の半径に沿って滑らか
な表面が得られるようないかなる特別の工程も行うべき
ではないことに注意すべきである。この半径部分にクラ
ックが生じた場合、装置の動作を損なうことはないのみ
ならず、その反対に、樹脂の固定をより優れたものにす
ることができる。
【００２４】図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃに示す本発明の
さらに他の実施例においては、折り曲げられた際に舌部
１５が互いに確実に接触するようなパターンに、未加工
の舌部１６が前もって切断されている。これにより熱放
散面が大きくなる。しかしながら、この場合、樹脂の満
足する固定をさらに確実とするべく、折り曲げ後に舌部
１５が、台部分１０の下側で接続アーム１３から伸びる
凹部状の切り欠き部分２３を有するようなパターンに、
未加工の舌部１６を前もって切断しておくことが好まし
い。この図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃの実施例において
も、図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃの実施例で述べた変更態
様を有効に組み合わせることができる。
【００２５】本発明による構造の効果は、中央部が２倍
の厚さを有していて実際に歪みの生じない堅い台部分を
規定しており、固定構造の性質から樹脂が支持部２の下
面をこの台部分上に十分に押圧することができ、その結
果、支持部２の面の均等性が良好となりかつ優れた熱接
触を得ることができる。
【００２６】開口されているであろうフィンは、１シー
ト分の厚みとなっているから柔軟構造となっており、従
って、樹脂の収縮に追従し、ストレスを発生しない。
【００２７】上述したように本発明の基台は、切断及び
折り曲げによって加工可能であり安価な設備でこれを行
えるため、簡単かつ容易に製造することができる。好ま
しくは、従来よりこの産業分野における製造で行われて
いるように、リボン又は細長い板部材を使用して複数の
基台が順次形成される。各基台は、最終の製造工程まで
このリボン又は板と一体状態となっている。次いで、基
台が組になっている状態で、これら基台の化学的処理、
物理的処理、熱的処理、電熱的処理、又は物理化学的処
理が実施され得る。基台がアルミニウム製の場合、樹脂
内での基台の工程をさらに促進させるため、それらの様
相を改善するため、汚染物質を取り除くため、及びその
他のために、陽極酸化又は基台の粗さを改善する他のい
かなる処理もなされ得る。
【００２８】折り曲げはパンチング工程によって簡単に
行われ得る。これにより、所望したようにその上下面が
平面であり互いに平行となっている基台が提供される。
【００２９】当業者によれば明らかであるように、上述
した好ましい実施例について、特に選択すべき形状、即
ち台部分の形状、折り曲げられた舌部の形状及びフィン
の形状及び数について、種々の変更が可能である。ま
た、本発明の基台は、アルミニウム構造とすることが特
に有効ではあるが、例えば銅等の他の金属材料で基台を
製造してもよいことは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ヒートシンクを備えた一般的なプラスチックパ
ッケージの概略構成を示す断面図である。
【図２Ａ】本発明の一実施例による基台の底面図であ
る。
【図２Ｂ】図２ＡのＢ−Ｂ線断面図である。
【図２Ｃ】図２ＡのＣ−Ｃ線断面図である。
【図３Ａ】本発明の他の実施例による基台の底面図であ
る。
【図３Ｂ】図３ＡのＢ−Ｂ線断面図である。
【図３Ｃ】図３ＡのＣ−Ｃ線断面図である。
【図４Ａ】本発明のさらに他の実施例による基台の底面
図である。
【図４Ｂ】図４ＡのＢ−Ｂ線断面図である。
【図４Ｃ】図４ＡのＣ−Ｃ線断面図である。
【符号の説明】
１ チップ ２ チップ支持部 ３ 接続ピン ４ 導電ワイヤ ５ 熱伝導性接着剤層 ７ 熱硬化性樹脂 １０ 台部分 １１ 上面 １２ フィン １３ 接続アーム １５ 舌部 １６ 未加工の舌部 １８、２２、２２′、２２−１、２２−２ 開口部 １９ 溝 ２１ 窓

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 当該基台の上面（１１）が半導体チップ
    （１）に熱接触しており、下面（１５）がパッケージの
    主面と同一平面に設定されており、当該基台は、該基台
    の前記上面に対応する領域の下側に各々が折り曲げられ
    ている切断部分を具備した金属シートによって形成され
    ていることを特徴とするプラスチックパッケージ内のヒ
    ートシンクとして機能する基台。
  2. 【請求項２】 当該基台は、ほぼ正方形の基台を提供す
    べく舌部（１５）として折り曲げられている各コーナー
    を有するほぼ正方形のシートを用いて形成されており、
    前記主面が当該基台の下面に対応する前記折り曲げられ
    た舌部を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の
    基台。
  3. 【請求項３】 前記舌部（１５）がそれから折れ曲げら
    れる台部分（１０）は、接続アーム（１３）により該台
    部分に結合されるフィン（１２）によって延長されてい
    ることを特徴とする請求項２に記載の基台。
  4. 【請求項４】 該各接続アーム（１３）は、折り曲げ後
    に前記フィンの下面が前記舌部の下面と同一平面に沿っ
    て位置するように、曲線形状となっていることを特徴と
    する請求項３に記載の基台。
  5. 【請求項５】 前記フィンの前記接続アームは、前記舌
    部が折り曲げられる前の前記台部分の辺のほぼ中央部か
    ら伸びていることを特徴とする請求項３に記載の基台。
  6. 【請求項６】 前記舌部は、互いに接触しないように折
    り曲げられていることを特徴とする請求項２に記載の基
    台。
  7. 【請求項７】 前記折り曲げられた舌部は、台部分（１
    ０）が下面に関して少なくとも部分的に突出するよう
    に、折り曲げ後の台部分の少なくともコーナー近傍では
    互いに接触しないように構成されていることを特徴とす
    る請求項２に記載の基台。
  8. 【請求項８】 前記金属シートは、折り曲げ前の折り曲
    げ線の近傍であって該折り曲げ線に関して少なくとも外
    側に開口部を含んでいることを特徴とする請求項２に記
    載の基台。
  9. 【請求項９】 アルミニウムシートによって形成されて
    いることを特徴とする請求項１に記載の基台。
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