JPH08500469A

JPH08500469A - 多重チップ・モジュールを組み込んだ金属電子パッケージ

Info

Publication number: JPH08500469A
Application number: JP6506297A
Authority: JP
Inventors: エス．ブレイデン，ジェフリー; クレイン，ジャコブ; マフリカー，ディーパク
Original assignee: オリンコーポレイション
Priority date: 1992-08-21
Filing date: 1993-08-02
Publication date: 1996-01-16
Also published as: TW238419B; WO1994005038A1; AU4793893A; KR950703207A; US5504372A; EP0656150A1; EP0656150A4; CA2142866A1; MX9305074A; US6300673B1

Abstract

(57)【要約】ハイブリッド回路（４２）を保持するためのリードフレーム組立体（４０）が得られる。ハイブリッド回路（４２）は、電子パッケージ（７０）の基体（１２）によるまたはダイ取付けパドル（２０）によるのいずれかで保持され、そして導線接合（２８）によりリードフレーム（１６）に電気的に相互接続される。複数個の半導体装置（２４）が組立体（４０）に取り付けられ、そしてハイブリッド回路（４２）の上に作成された金属化されたパッド（４６′）により、またはハイブリッド回路（４２）の誘電体層（４４）により、またはダイ取付けパドル（２０）により、または金属化パッケージ部品（１２）により、またはこれらの組合わせのいずれかにより、複数個の半導体装置（２４）が保持される。

Description

【発明の詳細な説明】多重チップ・モジュールを組み込んだ金属電子パッケージ本発明は、複数個の集積回路装置を収納する電子パッケージに関する。さらに詳細にいえば、本発明は、リードフレームに電気的に相互接続され、かつパッケージ基体に熱的に連結された回路を備えた、接着封止された金属パッケージに関する。接着封止された金属パッケージは、ハスコ(Hascoe)名の米国特許第４，１０５，８６１号、およびバット(Butt)名の米国特許第４，４６１，９２４号、およびマフリカ(Mahulikar)ほか名の米国特許第４，９３９，３１６号に開示されている。これらのパッケージは、金属基体部品および蓋部品を有している。この基体部品と蓋部品との間にリードフレームが配置され、そしてこの基体部品と蓋部品は相互に接着接合される。リードフレームは、中央に配置されたダイ取付けパドルを有し、そしてこのダイ取付けパドルに集積回路装置が接合される。接合導線が、集積回路装置とリードフレームとを電気的に相互接続する。クワド平坦パックス(QFPs)のような成形されたプラスチック・パッケージ、またはセラミック・デュアル・イン・ライン・パッケージ(CERDIPs)のようなセラミック・パッケージよりも、金属パッケージが優れている１つの利点は、熱伝導が良いことである。金属パッケージは、プラスチック・パッケージまたはセラミック・パッケージよりも、装置の動作中に発生する熱を非常に効果的に除去する。熱の放散が良いことは、金属部品の熱伝導がよいことと、パッケージのすベての表面にわたって横方向に熱を分散する能力を部品が有すること、の両方により得られる。このように熱の放散が良くなることにより、プラスチック・パッケージまたはセラミック・パッケージの場合に可能であったよりも、さらに複雑な集積回路装置またはさらに大電力の集積回路装置を封止することが可能である。集積回路装置が非常に複雑になる時、外部回路または他の集積回路装置とのさらに多くの電気的な相互接続が必要になる。装置を外部回路に電気的に相互接続するリードフレームは、通常、厚さが約０．１３ｍｍから約０．５１ｍｍまで（５−２０ミル）の銅を基本とする合金で作成される。打ち抜きおよびエッチングの制約により、それぞれのリードの幅およびリード間の間隔の最小値は、リードフレームの厚さにほぼ等しい。その結果、集積回路装置に到達できるリードの総数に限界がある。さらに加わる限界は、リードの長さである。集積回路装置がさらに多くの電力を消費するようになる時、および集積回路装置がさらに大きな動作速度で動作する時、１つの装置から次の装置に電子信号が伝達する時間が、（コンピュータのような）電子組立体の速度を制限する。１個の装置がそれぞれの電子パッケージの中に封止される時、電子信号は、装置から接合導線を通り、そしてリードフレームを通り、そしてプリント回路基板の回路結線を通り、そして第２のリードフレームを通り、そして第２の接合導線を通り、そしてそれから離散的に収納された第２の装置に伝送されなければならない。集積回路装置に対する相互接続の密度を増加するために、および１つの装置から次の装置に電子信号を伝送するのに要する時間を短くするために、１つの方法としてハイブリッド回路が用いられる。ハイブリッド回路は、誘電体基板の上に作成された導電性の回路結線を有する。複数個のすべての装置を１個の基板の上に配置することができるように、離散的な集積回路装置が回路結線に対して電気的に相互接続される。そして、このハイブリッド回路が金属パッケージ、またはプラスチック・パッケージ、またはセラミック・パッケージの中に封止され、典型的には多重チップ・モジュールと呼ばれるものになる。多重チップ・モジュールの例、およびそれらの開発の説明は、ホドソン(Hodson)名の文献「回路が寸法、電力、および可撓性の難題を処理する(Circuits Meet the Challenge ofSize, Power and Flexibility)」に開示されている。この文献は、エレクトロニック・パッケージング・アンド・プロダクション(ELECTRONIC PACKAGING ANDPRODUCTI ON)の１９９１年１０月号に掲載されている。多重チップ・モジュールは、集積回路装置の密度を増大するという課題に取り組むものである。けれども、典型的にはシリコンまたはアルミナの誘電体基板は、多重チップ・モジュールからの熱の伝導に対して理想的な材料ではない。それに代わるものとして窒化アルミニウムが提案されているが、またそれにより非常に良い熱伝導が得られているが、この材料は脆く、そして製造が難しい。低コストでかつ高熱伝導率の多重チップ・モジュールを金属基板を用いて作成することができることを、本出願人が決定できた。金属は、従来のシリコン基板およびアルミナ基板よりも熱伝導率が良く、およびまた、回路を収納するのによく用いられるコバールの熱伝導率よりもさらに大きな熱伝導率を有する。この金属は、銅、アルミニウム、またはそれらの合金であることが好ましい。したがって、本発明の１つの目的は、大きな熱伝導率を有する多重チップ・モジュールを得ることである。本発明の１つの特徴は、剛体的または可撓的のいずれかである回路が、そして単一層または多重層のいずれかであるこの回路が、無機物誘電体層がそれらの間に配置されて金属基板に接着接合されることである。複数個の集積回路装置が、回路またはその回路の周縁に配置されたリードフレームのいずれかに、電気的に相互接続される。本発明のまた別の特徴は、金属基板、無機物誘電体層、回路結線、介在するダイ取付けパドルのいずれにでも、装置を取り付けることができることである。本発明の１つの利点は、多重チップ・モジュールが大きな熱放散性能を有することである。本発明のまた別の利点は、無機物誘電体層が、集積回路装置と、接着接合された回路と、リードフレームとを、多重チップ・モジュールの金属パッケージ部品から電気的に分離することである。本発明により、複数個の半導体装置を電気的に相互接続するリードフレーム組立体が得られる。この組立体は、中央領域を定める内側リード端部を備えたリードフレームと、ハイブリッド回路とを有する。このハイブリッド回路は、回路結線を保持する誘電体基板で作成される。このハイブリッド回路は、回路結線の少なくとも一部分をリードフレームの内側リード端部に電気的に相互接続する第１装置と、複数個の離散した半導体装置を保持する第２装置とを有する。本発明の第２実施例では、リードフレーム組立体は、金属パッケージ部品の中に封止される、またはプラスチック成形樹脂の中に封止される。前記で説明した目的、特徴、利点、およびその他の点は、本明細書および添付図面によりさらに明確に理解されるであろう。第１図は、先行技術で知られている接着封止された金属パッケージの横断面図である。第２図は、先行技術で知られているように中央に配置されたダイ取付けパドルに接合された、集積回路装置の平面図である。第３図は、本発明の第１実施例による、ダイ取付けパドルに取り付けられおよびリードフレームに電気的に相互接続された、ハイブリッド回路の平面図である。第４図は、中央に配置されたダイ取付けパドルを組み込んだ多重チップ・モジュールの横断面図である。第５図は、本発明の第２実施例による、金属パッケージ部品の上に取り付けられたハイブリッド回路の横断面図である。第６図は、本発明の第３実施例による、金属パッケージ部品の上に取り付けられ、かつ多重層回路を組み込んだ、ハイブリッド回路の横断面図である。第７図は、本発明の第４実施例による、金属パッケージ部品に接着接合されたリードフレームを有する、多重チップ・モジュールの横断面図である。第８図は、接着接合された金属パッケージの中に封止されたハイブリッド回路の横断面図である。本出願の全体にわたって用いられる用語は下記のように定義される。ハイブリッド回路 − 複数個の異なる部品を１個のパッケージの中に組み合わせた回路。ハイブリッド回路は、典型的には、誘電体基板の上に保持された回路結線および複数個のディスクリート半導体装置を有する。多重チップ・モジュール − １個または複数個のハイブリッド回路を収納するための電子パッケージ。第１図は、接着封止された金属パッケージ１０の横断面図である。パッケージ１０は、基体部品１２および蓋部品１４を有する。リードフレーム１６が、金属の基体部品１２と蓋部品１４との間に配置され、そしてポリマ接着剤１８により接着される。ダイ取付けパドル２０が、熱伝導性のパッド取付け接着剤２２により、金属基体部品１２に接合される。ダイ取付けパドル２０は、典型的には、リードフレームと同じ金属で作成される。集積回路装置２４は、典型的には、シリコンを基本とする半導体集積回路である。この集積回路装置２４が、ダイ取付け体２６により、ダイ取付けパドル２０に接合される。ダイ取付け体２６は、低融点ハンダまたはポリマ接着剤のいずれかであることができる。細い接合線２８が、リードフレーム１６と半導体装置２４を電気的に相互接続する。米国特許第４，９３９，３１６号の電子パッケージでは、金属の基体部品１２と蓋部品１４の両方が、アルミニウムまたはアルミニウムを基本とする合金で作成される。パッケージ部品の表面３０の少なくとも一部分が、陽極酸化処理層(a nodization layer)で被覆される。この陽極酸化処理層により、腐食に対する耐性と電気的分離とが得られる。基体部品１２の内側表面３２が陽極酸化処理されるか、またはされないかに応じて、半導体装置２４は、金属基体部品１２に電気的に相互接続される、またはそれから電気的に分離される。第２図は、先行技術で知られているように、ダイ取付けパドル２０の上に半導体装置２４を配置した平面図である。ダイ取付けパドル２０は、リードフレームの内側リード・チップ３４で定められる中央領域の中に配置される。内側リード・チップ３４は、クワド配置として４方向のすべてから半導体装置２４に接近することができる、または２つの側辺から接近することができる（デュアル・イン・ライン配置）、または１つの側辺から接近することができる（シングル・イン・ライン配置）。細い接合線２８が、リードフレームの内側リード端部３４と半導体装置２４とを電気的に相互接続する。これらの接合線２８は、通常、小さな直径を有する線で、銅、アルミニウム、金、またはそれらの合金で作成される。接合線２８の直径は、典型的には、０．０２５ｍｍ（１ミル）の程度である。これらの接合線２８は、リードフレームの内側リード端部３４と、半導体装置２４の電気的に活性な表面の上の金属化された入力／出力パッドとに、熱音響的(the rmosonically)に接合される。または、テープ自動化接合（ＴＡＢ）に用いられるような銅薄片の薄いストリップで、半導体装置２４と内側リード端部３４の間の相互接続を行うことができる。打ち抜きと腐食の制約のために、限定された数の内側リード端部３４が半導体装置２４に接近することができる。内側リード端部３４と半導体装置２４との距離が大きいならば、導線を付加することができる。これは好ましい解決方法ではない。接合導線の長さが増加すると、装置の動作速度が減少する。接合導線が長くなると弛みがまた増加し、それは回路の電気的短絡の原因となることがある。これらの問題点は、本出願人の発明の第１実施例により解決される。第３図は、この第１実施例の平面図である。第３図は、ハイブリッド回路４２の電気的相互接続のためのリードフレーム組立体４０の図面である。ハイブリッド回路４２は、誘電体基板４４を有する。誘電体基板４４は、複数個の回路結線４６を保持する。誘電体基板４４は、任意の適切な絶縁体材料で作成することができる。誘電体基板４４は、有機物材料であることもまたは無機物材料であることもできるし、または、固い材料であることもまたは柔軟な材料であることもできる。通常、もし半導体装置２４^a、２４^b、２４^c、２４^dが半導体装置２４^a、２４^b、２４^dに対して示されているように誘電体基板の上に取り付けられるならば、半導体装置からの熱の伝導を容易にするために、０．０２５−０．０７６ｍｍ（１−３ミル）の程度の比較的薄い誘電体基板が好ましい。もし半導体装置２４^cが、パッケージ基体（図示されていない）またはダイ取り付けパドル２０のいずれかに、誘電体基板４４を通して、直接に作成された開口部４８の中に取り付けられるならば、誘電体基板の厚さはそれ程重要でなくなる。同様に、もし誘電体基板４４が窒化アルミニウムまたは炭化シリコンのような良好な熱伝導率を有する材料で作成されるならば、基板の厚さはあまり重要ではない。誘電体基板のための典型的な材料は、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、または炭化シリコン（ＳｉＣ）のようなセラミックスである。誘電体基板はまた、充填または未充填のエポキシまたはポリイミドのような、有機物材料であることができる。他の基板材料はシリコンである。シリコンは良好な熱伝導率を有し、およびシリコンを基本とする半導体装置２４と精密に整合した熱膨張係数を有する。複数個の回路結線４６は、誘電体基板４４の上に従来の方法により作成される。セラミックまたはシリコンのように高温度に耐えることができる材料に対し、スクリーン印刷または直接の書き込みのような処理工程により、要求されたパターンを金属ペーストから作成することができる。このパターンに作成された金属ペーストが次に焼成され、それにより有機結合剤が焼き出され、そして金属化した回路パターンが後に残る。誘電体基板４４がポリイミドのような有機物を基本とする材料で作成される時、金属膜を非電着性メッキ(electroless plating)により沈着することができる、または金属の薄層の積層形成により作成することができる。フォトリソグラフィのような選択的エッチングにより、要求された回路パターンが作成される。回路結線(circuit traces) ４６が、半導体装置２４^a、２４^bを電気的に相互接続することができる。他の回路結線４６′は、集積回路装置２４^aの取り付けのための金属化パッドを形成することができる。回路結線をリードフレームの内側リード端部３４に電気的に相互接続するために、第１装置が備えられる。適切な第１装置は、リードフレームの内側リード端部３４と集積回路装置２４^dとの間の接合導線の長さを短くするために、金属化された介在パッド４６″を有する。回路結線は、半導体装置２４^dに接合された金属薄膜４７をタブ（ＴＡＢ）形式で形成することができる、または集積回路装置の上の入力／出力位置に直接にハンダ付けするための一連の離散的(discrete)接合位置を形成する（「フリップ・チップ接合」）ことができる。回路結線はまた、電気的相互接続のためのまた別の第１装置を形成することができる、すなわち、内側リード端部３４に直接に接合するための延長体５０を形成することができる。回路結線４６^aは、ハイブリッド回路４２に内側リード端部３４を直接に取り付けるための接合パッドを形成することができる。この取り付けは、熱音響接合、熱圧着接合(thermal compression bonding)、ハンダ付け、および導電性接着剤のような適切な任意の導電性装置により行うことができる。金・スズ合金および鉛・スズ合金のような低融点ハンダで行うことが好ましい。第４図は、接着剤で封止された金属パッケージの金属基体部品１２に対する、リードフレーム組立体４０の取り付け装置の横断面図である。第４図には、ハイブリッド回路４２の装置によりダイ取付けパドル２０に接合された、２個の半導体装置２４^aおよび２４^cが示されている。半導体装置２４^aは、金属化された回路結線４６′接合パッドに直接に接合される。第３図にさらに明確に示されているように、金属化された接合パッド４６′は、半導体装置２４^aの裏側を、リードフレームまたは他の半導体装置に電気的に相互接続することができる。第４図に戻るならば、半導体装置２４^cは、ハイブリッド回路４２の中の開口部４８を貫通して延長することができ、それによりダイ取付けパドル２０に直接に接合される。半導体装置２４^a、２４^cを、ハイブリッド回路４２またはダイ取付けパドル２０のいずれかへの取り付けは、エポキシまたは低融点ハンダのような任意の従来の方法により行うことができる。もし半導体装置の裏側と接合位置の間の電気的相互接続が要求されるならば、金・スズ共融合金のような金属ハンダ、または鉛・スズ組成体のいずれかを用いることができる。または、銀を含有するエポキシのような導電性の接着剤を用いることができる。第３図に示されているように、もし半導体装置２４^dが誘電体基板４４に直接に接合されるならば、適切なダイ取付け材料はポリマ接着剤であり、そして誘電体基板４４がセラミックまたはシリコンのような高温材料である時、封止ガラスを用いることができる。さらに、基板と合金を作る金属、例えばシリコン基板に対する金、を用いることができる。第４図に戻るならば、ハイブリッド回路４２を外部のリードフレームに相互接続する２つの方法が示されている。細い接合導線２８が、内側リード端部３４を接合パッド４６″に電気的に相互接続し、そして次に、接合パッド４６″は、第２接合導線２８′を通して半導体装置２４^cに電気的に相互接続される。この介在する回路構造体により、リードフレームを半導体装置２４^cに相互接続するのに必要な接合導線の長さが短くなる。または、薄板延長体(foil extensions)５０を、直接に相互接続するために、回路金属化体４６から内側リード端部３４にまで延長することができる。薄板延長体５０と内側リード端部３４の間の接合５２は、薄板延長体と内側リード端部の間の導電性を保持する導電性接着剤、ハンダ接合、熱圧着接合、または熱音響接合のような適切な任意の方法の接合であることができる。最も好ましいのは、金・スズ合金および鉛・スズ合金のような低融点ハンダである。次に、リードフレーム組立体４０が、金属基体部品１２にパッド取付け接着剤２２により接合される。パッド取付け接着剤２２は、ハンダまたはエポキシのような、任意の適切な金属接着剤またはポリマ接着剤であることができる。ポリマ接着剤が用いられる時、接着剤の熱伝導率を増加させて、熱の伝導を良くすることが好ましい。パッド取付け接着剤２２は、銀、グラファイト、またはアルミナのような熱伝導性の材料で充填された熱硬化エポキシであることができる。この実施例の特に利点である特徴は、半導体装置２４^cをダイ取付けパドル２０に直接に接合することにより示される。それにより、ハイブリッド回路４２のすべての利点が得られると共に、半導体装置２４^cが金属のダイ取付けパドル２０と直接に接触する。半導体装置で発生する熱は、熱的に絶縁された誘電体基板４４を通して、熱伝導性ダイ取付けパドル２０に伝達することはない。第５図は、本発明の第２実施例の断面図である。ハイブリッド回路４２は、接着剤５４などにより、金属基体部品１２に直接に接合される。誘電体基板４４により、回路結線４６と金属基体部品１２との間に電気的分離が得られるが、金属基体部品とハイブリッド回路４２との間に無機物誘電体層５６を備えることが好ましい。金属基板がアルミニウムまたはアルミニウムを基本とする合金である時、無機物誘電体層は、硫酸およびスルホサリチル酸を含有する溶液の中に陽極浸没のような任意の適切な陽極処理工程により作成された、陽極処理アルミニウムの層で構成することができる。この陽極処理工程により、パスクヮロニ(Pasqual oni)ほか名の米国特許第５，０６６，３６８号に開示されているように、３ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金（１．５重量パーセントまでのマンガンを含有するアルミニウム）に対し、完全な黒色(integral black color)が得られる。金属基体部品１２が銅または銅を基本とする合金である場合、無機物誘電体層５６は、第２金属で被覆されそしてこの第２金属から無機物誘電体層を作成することにより、または絶縁体層を直接に接合することにより、その場(insitu)で作成された薄い耐熱性の酸化物層で構成することができる。この「その場」での工程は、銅を基本とする合金の構成物から無機物誘電体層を直接に作成することを意味する。好ましい銅合金は、アルミニウムを約２重量パーセントから約１２重量パーセントまで含有する。特に好ましい１つの合金は、アルミニウムを２．５ないし３．１％、シリコンを１．５ないし２．１％含有し、残りが銅(ballance copper)である銅合金Ｃ６３８１である。この銅合金が、酸素含有量の少ない気体中で加熱されることにより、酸化される。適切な１つの気体は、水素を４％、窒素を９６％、この気体中に混じっている痕跡程度の水から放出された痕跡程度の酸素、を含有する気体である。もし銅を基本とする合金が無機物誘電体層５６をその場で作成するのに適切でないならば、耐熱性酸化物を形成することができる金属または合金で、この銅を基本とする合金を被覆することができる。または、銅を基本とする基板をニッケルのような第２金属で被覆することができ、そしてこの被覆層の上に耐熱性酸化物(refractory oxide)が形成される。また別の適切な技術は、銅または銀を急速蒸発(flash)させて、鉄または銅の基板を被覆することである。その後、急速蒸発で作成された被覆体の上にアルミニウムが電解的に沈着され、そして陽極処理が行われて無機物誘電体層が形成される。金属基体部品１２の上に無機物誘電体層５６を形成するさらに別の方法は、チタン、ジルコニウム、およびハフニウムから成る材料群から選定された反応性金属と銀とから構成される鑞付け金属を用いて、窒化アルミニウム基板を銅の層にハンダ付けすることである。無機物誘電体層５６を形成するのにどのような方法が用いられても、層の形成は選択的であることが好ましい。例えば、陽極処理のような電解的処理工程が用いられる時、これらの領域に層が形成されるのを防止するために、メッキの際のテープがこれらの選定された領域をマスクすることができる。選択的沈着により、金属基体部品１２に半導体装置２４^eを直接に接合することができ、それにより電子装置からの熱の伝導を最大にすることができる。または、半導体装置２４^f を無機物誘電体層に接合することができる。実施例２４^cと実施例２４^fとの間の選択は、金属基体部品１２からの電気的分離が要求されているかどうかに応じて定まる。前記の実施例の場合と同じように、回路結線４６から形成された金属化されたパッド４６′に、半導体装置２４^bを接合することができる。第６図は、本発明の第３実施例の横断面図である。この実施例は、複数個の金属層と、これらの金属層を分離する少なくとも１個の誘電体層と、を備えた多重層ハイブリッド回路５８を有する。第１金属層６０の上および第２金属層６２の上に、回路結線４６を作成することができる。または、金属層の１つは、アース面または電力供給面として用いられる固体薄膜を構成することができる。当業者には周知のいずれかの方法で作成された、例えば、非導電性の貫通孔の壁面の上にカーボン・ブラック分散体を沈着し、その後、銅のような導電性材料を電解メッキまたは非電解メッキする方法で作成された、導電性貫通体６４を用いることができる。導電性貫通体６４により、半導体装置２４^bの表面上の入力／出力位置を第２金属層に電気的に相互接続することができる。半導体装置は、いずれかの金属層に、または介在する誘電体層６５に、または無機物誘電体層に対するダイ取付けパドル（図示されていない）に、または金属基体部品１２に、接合することができる。第６図には、２個の金属層と１個の誘電体層とで構成される多重層ハイブリッド回路５８が示されているが、任意の数の金属層および介在する誘電体層を有することができる。さらに、金属基体部品１２の表面の上に作成された無機物誘電体層５６に対し多重層ハイブリッド回路５８が直接に接合された１つの実施例が第６図に示されているが、多重層ハイブリッド回路と金属基体部品との間にダイ取付けパドルを配置することは、本発明の範囲内に含まれる。第７図は、本発明の第４実施例の断面図である。金属基体部品１２は、少なくとも１つの表面上に作成された無機物誘電体層を有する。熱硬化性ポリマ、熱可塑性ポリマ、または封止ガラスのような熱伝導性で電気的には絶縁体であるパッド取付け接着剤２２が、リードフレームの内側リード端部３４と複数個のダイ取付けパドル２０を、金属基体部品に接合する。接合導線２８は、半導体装置２４を、リードフレームにおよび金属回路結線６６に電気的に接続する。金属回路結線６６は、リードフレームから電気的に分離された金属結線または内側リード指であることができる。半導体装置２４は、ダイ取付けパドル２０にダイ取付け接着剤２６で接合される。そして、熱伝導性のパッド取付け接着剤２２により、ダイ取付けパドルは無機物誘電体層に接着接合される。第３図−第７図に示されたリードフレーム組立体は、プラスチック、セラミク、または金属のような、任意の適切な電子パッケージの中に封止することができる。第８図は、多重層ハイブリッド回路が金属電子パッケージの中に封止された、好ましい実施例の横断面図である。ハイブリッド回路５８の構造を分かりやすく示すために、第８図に示されたすべての素子が必ずしも正しい尺度で示されているわけではない。そのために、一定の素子は、特に半導体装置２４は、この図面では変形されて示されている。このパッケージは、アルミニウムを基本とする合金のような熱伝導性材料から作成された金属基体部品１２を有する。熱の放散を大きくするために、金属基体部品１２の中にフィン７２を作成することができる。第１金属層６０および第２金属層６２と、介在する誘電体層６４と、を有する多重層ハイブリッド回路が、接着剤５４によりダイ取付けパドル２０に接合される。熱伝導性ダイ取付け接着剤２２が、多重層ハイブリッド回路およびダイ取付けパドル２０を、金属基体部品１２に接合する。基体部品１２の表面３０は、電気的分離を良くするためにおよび腐食に対する耐性を良くするために、無機物誘電体層で被覆されることが好ましい。第１金属層６０は、リードフレーム１６の内側リード３４に対する直接接合のために、片持ち梁状の薄板延長体５０を有する。複数個の半導体装置２４が、ダイ取付けパドル２０に接合される。接合導線２８は、半導体装置２４を、第１金属層の中に作成された回路結線に電気的に相互接続する。第２金属層に対する電気的相互接続はまた、導電性の貫通体（図示されていない）を用いることにより、取り入れることができる。蓋部品１４および金属基体部品１２は、ポリマ接着剤１８により、リードフレーム１６に接合される。もしポリマ接着剤１８が熱硬化性エポキシ、または硬化のために加熱を必要とする他の接着剤であるならば、加熱期間中にパッケージの空洞７４の中の空気は加熱されるであろう。空洞容積内の変化がポリマ接着剤１８に圧力を及ぼすことがないように、および不適切な封止を引き起こすことがないように、蓋部品１４に換気孔７６が作成されることが好ましい。換気孔７６は後で封止される。例えば、小さな金属スラグで換気孔７６が接着封止される。これで、多重チップ・モジュール７０が完成する。第８図は、リードフレーム組立体が金属パッケージの中に封止された１つの実施例の図面であるが、成形されたプラスチック・パッケージの中に封止されたリードフレーム組立体、またはセラミック・パッケージの中に封止されたリードフレーム組立体、またはガラス封止金属パッケージの中に封止されたリードフレーム組立体、いずれも本発明の範囲内に包含される。本発明により、前記で説明した目的、方法、および利点を十分に満たすハイブリッド回路を組み込んだリードフレーム組立体が得られることが明確に理解されるであろう。本発明をその特定の実施例について説明したが、当業者には前記説明から多くの変更、修正、および置換えの可能であることは容易に分かるであろう。したがって、このような変更実施例、修正実施例、および置換え実施例はすべて、本発明の範囲内に包含されるものと理解しなければならない。

【手続補正書】特許法第１８４条の８【提出日】１９９４年７月１２日【補正内容】３．無機物誘電体層（５６）で少なくとも部分的に被覆された金属基体部品（１２）と、中央領域を定める内側リード端部（３４）を有するリードフレームと、回路結線（４６）を保持する誘電体基板（４４）を備えた前記金属基体部品（１２）に接合され、かつ前記回路結線（４６）の少なくとも一部分を前記内側リード端部に電気的に相互接続するための第Ｉ装置（２８，５０）と、複数個の半導体装置（２４）を保持するための第２装置（１２，２０，４４，４６′）とを備えた、ハイブリッド回路（４２）と、前記リードフレーム（３４）と前記ハイブリッド回路（４２）との両方を前記金属基体部品（１２）に個別に接合するための第２装置（２２）と、により特徴付けられる、複数個の半導体装置（２４）を電気的に相互接続するためのリードフレーム組立体（４０）。４．第３項記載のリードフレーム組立体（４０）において、前記第１装置（２８，５０）が、金属化された介在パッド（４６″）と、前記誘電体基板から前記内側リードにまで延長された金属薄板（５０）と、前記内側リード端部（３４）の接合のための金属パッド（４６′）と、から成る群から選定されることを特徴とする、前記リードフレーム組立体（４０）。５．第４項記載のリードフレーム組立体（４０）において、前記第１装置（５０）が、前記誘電体基板（４４）から前記内側リード端部（３４）にまで延長され、かつ熱音響接合と、熱圧着接合と、ハンダ付けと、導電性接着剤と、から成る群から選定された方法により接合（５２）された、金属薄板（５０）であることを特徴とする、前記リードフレーム組立体（４０）。３０．無機物誘電体層（５６）で少なくとも部分的に被覆された金属基体部品（１２）と、蓋部品（１４）と、前記金属基体部品（１２）と前記蓋部品（１４）との間に配置され、かつ両方に接合（１８）され、かつ少なくとも１つの中央領域を定める内側リード端部（３４）を有する、リードフレーム（１６）と、前記中央領域に近接して配置され、かつ前記内側リード端部に電気的に相互接続（２８）された、回路組立体（４２）と、により特徴付けられる、複数個の集積回路装置（２４）を封止するための電子パッケージ（７０）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＺ，ＦＩ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＫ，ＵＡ，ＶＮ (72)発明者マフリカー，ディーパクアメリカ合衆国 06443 コネチカット州マジソン，マートルシャムヒースレーン 20

Claims

【特許請求の範囲】１．中央領域を定める内側リード端部（３４）を有するリードフレームと、回路結線（４６）を保持する誘電体基板（４４）を備え、かつ前記回路結線（４６）の少なくとも一部分を前記内側リード端部（３４）に電気的に相互接続する第１装置（２８）、（５０）と、複数個の半導体装置（２４）を保持する第２装置（２０，４４，４６′）とを備えた、ハイブリッド回路（４２）と、により特徴付けられる、複数個の半導体装置（２４）を電気的に相互接続するためのリードフレーム組立体（４０）。２．中央領域を定める内側リード端部（３４）と、前記中央領域に隣接して配置されたダイ取付けパドル（２０）と、を有するリードフレームと、前記ダイ取付けパドル（２０）に接合され、かつ回路結線（４６）を保持する誘電体基板（４４）と、前記回路結線（４６）の少なくとも一部分を前記内側リード端部（３４）に電気的に相互接続する第１装置（２８）、（５０）と、複数個の半導体装置（２４）を保持する第２装置（４４）、（４６′）とを有する、ハイブリッド回路（４０）と、により特徴付けられる、複数個の半導体装置（２４）を電気的に相互接続するためのリードフレーム組立体（４０）。３．金属基体部品（１２）と、中央領域を定める内側リード端部（３４）を有するリードフレームと、回路結線（４６）を保持する誘電体基板（４４）を備え、かつ前記回路結線（４６）の少なくとも一部分を前記内側リード端部に電気的に相互接続するための第１装置（２８）、（５０）と、複数個の半導体装置（２４）を保持するための第２装置（１２，２０，４４）、（４６′）とを備えた、ハイブリッド回路（４２）と、前記リードフレーム（３４）と前記ハイブリッド回路（４２）との両方を前記金属基体部品（１２）に個別に接合するための第３装置（２２）と、により特徴付けられる、複数個の半導体装置（２４）を電気的に相互接続するためのリードフレーム組立体（４０）。４．第１項、第２項、または第３項のいずれかに記載のリードフレーム組立体（４０）において、前記第１装置（２８，５０）が、金属化された介在パッド（４６″）と、前記誘電体基板から前記内側リードにまで延長された金属薄板（５０）と、前記内側リード端部（３４）の接合のための金属パッド（４６′）と、から成る群から選定されることを特徴とする、前記リードフレーム組立体（４０）。５．第４項記載のリードフレーム組立体（４０）において、前記第１装置（５０）が、前記誘電体基板（４４）から前記内側リード端部（３４）にまで延長され、かつ熱音響接合と、熱圧着接合と、ハンダ付けと、導電性接着剤と、から成る群から選定された方法により接合（５２）された、金属薄板（５０）であることを特徴とする、前記リードフレーム組立体（４０）。６．第５項記載のリードフレーム組立体（４０）において、金・スズ合金と鉛・スズ合金とから成る群から選定されたハンダで前記金属薄板が前記リードフレームに接合されることを特徴とする、前記リードフレーム組立体（４０）。７．第４項記載のリードフレーム組立体（４０）において、前記第１装置（５０）が、熱音響接合と、熱圧着接合と、ハンダ付けと、導電性ポリマ接着剤と、から成る群から選定された方法により前記内側リード端部（３４）に接合（５２）された、金属化接合パッドであることを特徴とする、前記リードフレーム組立体（４０）。８．第４項記載のリードフレーム組立体（４０）において、金・スズ合金と鉛・スズ合金とから成る群から選定されたハンダで前記第１装置（５０）がハンダ付け（５２）されることを特徴とする、前記リードフレーム組立体（４０）。９．第４項記載のリードフレーム組立体（４０）において、前記第２装置が、複数個の離散的半導体装置（２４）を前記誘電体基板（４４）の上に作成された金属化パッド（４６′）に接合された装置と、前記複数個の離散的半導体装置（２４）を前記誘電体基板（４４）に直接に接合された装置と、それらの組合わせ体と、から成る群から選定された装置であることを特徴とする、前記リードフレーム組立体（４０）。１０．第９項記載のリードフレーム組立体（４０）において、前記複数個の離散的半導体装置（２４）の少なくとも１つ（２４ａ）が前記誘電体基板（４４）の上に作成された金属化パッド（４６′）に接合されることと、前記金属化パッド（４６′）が前記リードフレーム（３４）とまたは前記複数個の離散的半導体装置（２４）の他のものとのいずれかに電気的に相互接続（２８、４６）されることと、を特徴とする前記リードフレーム組立体（４０）。１１．第４項記載のリードフレーム組立体（４０）において、前記ハイブリッド回路（４０）が、ハンダとポリマ接着剤とから成る群から選定された装置（２６）により、前記ダイ取付けパドル（２０）に接合されることを特徴とする前記リードフレーム組立体（４０）。１２．第１１項記載のリードフレーム組立体（４０）において、前記ハイブリッド回路（４０）を前記ダイ取付けパドル（２０）に接合するための前記装置（２６）が熱伝導性の熱硬化性エポキシであることを特徴とする、前記リードフレーム組立体（４０）。１３．第１２項記載のリードフレーム組立体（４０）において、前記第１装置（２８，５０）が前記内側リード端部（３４）の直接接合のための金属化パッド（４６′）であることと、かつ直接接合（５０）のための前記装置がハンダと導電性接着剤とから成る群から選定されることと、を特徴とする前記リードフレーム組立体（４０）。１４．第１２項記載のリードフレーム組立体（４０）において、前記第２装置（２０，４４，４６′）が、前記誘電体基板（４４）の上に作成された金属化パッド（４６′）に前記複数個の離散的半導体装置を接合することと、前記誘電体基板（４４）に前記複数個の離散的半導体装置（２４）を接合することと、前記複数個の半導体装置を前記ダイ取付けパドル（２０）に直接に接合することと、の群から選定されることを特徴とする前記リードフレーム組立体（４０）。１５．第１４項記載のリードフレーム組立体（４０）において、前記複数個の離散的半導体装置（２４）の少なくとも１つ（２４ａ）が前記金属化パッド（４６′）に接合されることと、かつ前記リードフレーム（３４）または他の半導体装置（２４）のいずれかに前記金属化パッド（４６′）が電気的に相互接続されることと、を特徴とする前記リードフレーム組立体（４０）。１６．第４項記載のリードフレーム組立体（４０）において、前記第３装置（２２）がポリマと封止ガラスとから成る群から選定される、ことを特徴とする前記リードフレーム組立体（４０）。１７．第１６項記載のリードフレーム組立体（４０）において、熱伝導率を増加するための材料で充填された熱硬化性ポリマを前記第３装置（２２）が有する、ことを特徴とする前記リードフレーム組立体（４０）。１８．第１６項記載のリードフレーム組立体（４０）において、前記金属基体部品（１２）と前記第３接合装置（２２）との間に無機物誘電体層（５６）が配置されることを特徴とする、前記リードフレーム組立体（４０）。１９．第１８項記載のリードフレーム組立体（４０）において、前記金属基体部品（１２）がアルミニウムまたはアルミニウムを基本とする合金で作成されることと、前記無機物誘電体層（５６）が陽極処理された層であることと、を特徴とする前記リードフレーム組立体（４０）。２０．第１８項記載のリードフレーム組立体（４０）において、前記金属基体部品（１２）が約２％から約１２％までのアルミニウムを含有する銅を基本とする合金であることと、前記無機物誘電体層（５６）がその場で作成されたＡｌ₂ Ｏ₃耐熱酸化物層であることと、を特徴とする前記リードフレーム組立体（４０）。２１．第１８項記載のリードフレーム組立体（４０）において、前記金属基体部品（１２）がニッケルとアルミニウムとから成る群から選定された第２金属または金属合金で被覆された銅または銅合金であることと、前記無機物誘電体層（５６）が前記被覆体から形成された耐熱酸化物であることと、を特徴とする前記リードフレーム組立体（４０）。２２．第４項記載のリードフレーム組立体（４０）において、前記第１装置が前記内側リード端部（３４）を前記回路結線（４６）に直接に接合するための金属化された接合パッド（４６′）であることと、前記接合装置（５２）がハンダと導電性接着剤とから成る群から選定されることと、を特徴とする前記リードフレーム組立体（４０）。２３．第２２項記載のリードフレーム組立体（４０）において、前記第２装置（１２，４４，４６′，５６）が、前記誘電体基板（４４）の上に作成された金属化された接合パッド（４６′）に前記複数個の半導体装置（２４）を接合することと、前記複数個の半導体装置（２４）を前記誘電体基板（４４）に接合することと、前記複数個の半導体装置（２４）を前記無機物誘電体層（５６）に接合することと、前記複数個の半導体装置（２４）を前記金属基体部品（１２）に接合することと、それらの組合わせと、から成る群から選定されることを特徴とする前記リードフレーム組立体（４０）。２４．第２３項記載のリードフレーム組立体（４０）において、前記複数個の半導体装置（２４）の少なくとも１つ（２４ａ）が前記誘電体基板（４４）の上に作成された金属化された接合パッド（４６′）に接合されることと、前記金属化された接合パッド（４６′）が前記リードフレーム（３４）または別の半導体装置（２４）のいずれかに電気的に相互接続（４６）、（５０）されことと、を特徴とする前記リードフレーム組立体（４０）。２５．金属基体部品（１２）と、少なくとも１つの中央領域を定める内側リード端部（３４）を有するリードフレームと、前記少なくとも１つの中央領域の中に配置された複数個のダイ取付けパドル（２０）と、前記リードフレーム（３４）と前記複数個のダイ取付けパドル（２０）とを前記金属基体部品（１２）に接合するための誘電体接合装置（２２）と、により特徴付けられる、複数個の半導体装置（２４）を電気的に相互接続するためのリードフレーム組立体（４０）。２６．第２５項記載のリードフレーム組立体（４０）において、前記誘電体接合装置（２２）が熱硬化性ポリマと、熱可塑性ポリマと、封止ガラスとから成る群から選定される、ことを特徴とする前記リードフレーム組立体（４０）。２７．第２６項記載のリードフレーム組立体（４０）において、無機物誘電体層（５６）が前記金属基体部品（１２）と前記誘電体接合装置（２２）との間に配置されることを特徴とする、前記リードフレーム組立体（４０）。２８．第２６項記載のリードフレーム組立体（４０）において、前記リードフレーム（３４）が、導線接合（２８）と、ＴＡＢ接合（５０）と、から成る群から選定された方法により前記複数個の半導体装置（２４）に電気的に相互接続される、ことを特徴とする前記リードフレーム組立体（４０）。２９．第（２８）項記載のリードフレーム組立体（４０）において、導電部分（６６）が前記リードフレーム（３４）から分離され、かつ前記導電部分（６６）が、導線接合（２８）とＴＡＢ接合（５０）とから成る群から選定された方法により、前記複数個の半導体装置（２４）に、または前記リードフレーム（３４）に、または両方（２４）、（３４）に、電気的に相互接続される、ことを特徴とする前記リードフレーム組立体（４０）。３０．無機物誘電体層（５６）で少なくとも部分的に被覆された金属基体部品（１２）と、蓋部品（１４）と、前記金属基体部品（１２）と前記蓋部品（１４）との間に配置され、かつ両方に接合（１８）され、かつ少なくとも１つの中央領域を定める内側リード端部（３４）を有する、リードフレーム（１６）と、前記中央領域に近接して配置され、かつ前記内側リード端部に電気的に相互接続（２８）された、回路組立体（４２）と、により特徴付けられる、複数個の集積回路装置（２４）を封止するための電子パッケージ（７０）。３１．少なくとも１つの中央領域を定める複数個の内側リード端部（３４）を有するリードフレーム（１６）と、前記中央領域に近接して配置され、かつ前記内側リード端部（３４）に電気的に相互接続（２８）された、回路組立体（４２）と、前記内側リード端部（３４）および前記回路組立体（４２）を取り囲むポリマ樹脂と、により特徴付けられる、複数個の集積回路装置（２４）を収納するための電子パッケージ（７０）。３２．第３０項または第３１項のいずれかに記載の電子パッケージ（７０）において、前記回路組立体（４２）が、回路結線（４６）を保持する誘電体基板（４４）を有し、かつ、前記回路結線（４６）の少なくとも一部分を前記内側リード端部（３４）に電気的に相互接続するための第１装置（２８，５０）と、複数個の半導体装置（２４）を保持するための第２装置（２０，４４，４６′）とを有する、ことを特徴とする前記電子パッケージ（７０）。３３．第３０項または第３１項のいずれかに記載の電子パッケージ（７０）において、前記回路組立体（４２）が前記中央領域に近接して配置された少なくとも１個のダイ取付けパドル（２０）を有し、かつ、前記ダイ取付けパドル（２０）に接合され、かつ回路結線（４６）を保持する誘電体基板（４４）を有し、かつ、前記回路結線（４６）の少なくとも一部分を前記内側リード端部（３４）に電気的に相互接続するための第１装置（２８）、（５０）と、複数個の離散的半導体装置（２４）を保持するための第２装置（２０，４４，４６′）とを有するハイブリッド回路（４２）を前記回路組立体（４２）が備える、ことを特徴とする前記電子パッケージ（７０）。３４．第３３項記載の電子パッケージ（７０）において、前記回路組立体（４２）が前記中央領域の中に配置された複数個のダイ取付けパドル（２０）を有することを特徴とする、前記電子パッケージ（７０）。