JPH1065084A - リードフレーム - Google Patents

リードフレーム

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JPH1065084A
JPH1065084A JP9180797A JP18079797A JPH1065084A JP H1065084 A JPH1065084 A JP H1065084A JP 9180797 A JP9180797 A JP 9180797A JP 18079797 A JP18079797 A JP 18079797A JP H1065084 A JPH1065084 A JP H1065084A
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JP
Japan
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lead frame
heat
heat spreader
island
disperser
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Withdrawn
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JP9180797A
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English (en)
Inventor
Rochus Dipl Ing Huska
フスカ ロフス
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/433Auxiliary members in containers characterised by their shape, e.g. pistons
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    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49541Geometry of the lead-frame
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱分散器を備え、リードフレームのアイラン
ドが良好な熱伝導を保証し、同時に確実かつ永久的にア
ースに電気的に接続されるリードフレームを提供する。 【解決手段】 パワー半導体パッケージを製作するため
に、一部分を複合化したリードフレーム1がシステムキ
ャリヤとして使用される。このリードフレームにおいて
は、熱分散器2によって構成され中心に位置決めされた
アイランド4と、残りのリードフレーム1とは異なった
厚みの薄板から構成される。アイランド4とリードフレ
ーム1との必要な結合は溶接結合によって行われる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、パワー半導体デバ
イスに使用するためのリードフレームに関する。このリ
ードフレームは、電子デバイス内に発生した熱を分散さ
せ誘導するために、少なくとも一部分が共にプラスチッ
クパッケージ内に組込まれる熱分散器(ヒートスラグ)
に結合されている。
【0002】
【従来の技術】電子デバイス(チップ)の強い加熱はパ
ッケージのタイプに応じて種々にコントロールしなけれ
ばならない。例えばプラスチックカバーを備えた電子デ
バイスの場合、有効な熱誘導は適当な金属構成要素を介
する熱伝導だけによって行うことができる。パッケージ
のプラスチックを介する熱誘導は内部の熱発生が比較的
小さい部品に対してだけ有効である。しかしながらパワ
ーチップと称される電子部品では、CMOS回路とは異
なり高い受動的な冷却費用が必要である。これに関連し
て、比較的大きな金属片が熱分散器としてプラスチック
パッケージ内に組込まれ、接着剤又はろうによって熱源
(チップ)に結合される。高い熱排出を保証するため
に、金属部分には例えば銅又は銅合金が使用される。リ
ードフレームの材料選択を行う場合、一方では良好な熱
伝導度が保証され他方ではリードフレームに組込まれた
リード脚片が良好な可撓性を有しかつろう付け可能でな
ければならないというように、形状での妥協が必要であ
る。システムキャリヤとも称されるリードフレームの材
料の厚さはその場合例えば0.25mmである。熱分散
器の材料の厚さは例えば1.3mmである。
【0003】プラスチックパッケージを製作する際に、
一般に射出成形工程前にチップ、熱分散器及びヒートシ
ンクから成るユニットを設けなければならない。これは
製造時には、共通テープ内に連続的に位置する多数のリ
ードフレームが種々の加工ステーションに搬送されるこ
とによって得られる。これに対応して、各リードフレー
ムのアイランドと称される中心部分上には既に構造化さ
れた半導体デバイスがそれぞれ設けられ、リードフレー
ムの内部で電気的に接続される。熱分散器の供給及び固
定は製造時に同様にリードフレーム及びチップから成る
各ユニットで連続的に行われなければならず、その場合
熱分散器及びリードフレームは互いに結合されなければ
ならない。異なった個所に異なった厚さを有するリード
フレーム、すなわち金属テープの製造は極めて費用が掛
かるかもしくは不可能なので、ヒートシンク及びリード
フレームは2つの構成部品から合成されなければならな
い。
【0004】厚みの異なった別々の金属テープをそれぞ
れ予め与えられた方法で構造化して両者を圧着工程で結
合することは知られている。他の方法はリベットによっ
て結合する方法である。しかしながら、この種の圧着結
合又はリベット結合は結合品質が比較的悪い。特にアイ
ランド(=熱分散器)とリードフレームとの永久的な電
気的接続が保証されない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、熱分
散器を備え、リードフレームのアイランドが良好な熱誘
導を保証し同時に確実かつ永久的にアースに電気的に接
続されるリードフレームを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明によれ
ば、所定の材料厚みを持ち内部電気的接続要素及び外部
電気的接続要素が作られた構造化された金属テープから
構成され、この金属テープにはリードフレームより大き
な材料厚みを有する平板状に形成された熱分散器が付加
され、この熱分散器とリードフレームとは少なくとも1
つの溶接結合部によって互いに結合され、熱分散器はリ
ードフレームの中心に位置決めされ全面又は一部に半導
体素子を取付けるために形成されたアイランドを構成す
ることによって解決される。
【0007】本発明によれば、システムキャリヤ又はリ
ードフレームは半導体素子内に発生した駆動熱を誘導す
るのに使われる熱分散器と一緒に溶接結合によって確実
に組立てることができる。熱分散器の取付けは半導体チ
ップの熱発生のために必要とされるので、リードフレー
ムと半導体チップとから成る装置の機械的安定性を得る
ための技術的解決策が提供されなければならない。従来
技術の説明において述べたように、種々の個所に異なっ
た薄板厚みを持つこのために必要なリードフレームは1
部品で製作することができない。それゆえ、熱分散器を
アイランドとして組込んだ複合形リードフレームを使用
することは避けられない。熱分散器の特性に関係なく、
アース接触を提供するためのアイランドは、アース接触
に使用されるリード脚片と確実に結合されなければなら
ない。このために、アイランドないしは熱分散器は溶接
結合によってリードフレームに結合される。
【0008】この溶接結合がレーザ溶接によって行われ
ると有利である。
【0009】リードフレームと熱分散器とは必要に応じ
て大面積に亘って互いに接し、それにより満足できる個
所にオーバーラップ領域が生じ、そのオーバーラップ領
域で溶接を行うことができる。レーザ溶接のための特に
有利な実施態様によれば、熱分散器の外面すなわち短辺
側でのへり溶接、又は熱分散器の孔の内面でのへり溶接
が行われる。特異なことは両事例ともすみ肉溶接の形を
した溶接結合が行われることであり、その場合結合すべ
き部品は平面状に互いに接し、薄い方の金属テープ(こ
の場合リードフレーム)の端面が熱分散器の平板面上に
溶接される。
【0010】
【実施例】次に本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。
【0011】図1はリードフレームアセンブリを示す。
図1に示すように先ず製造時に多数個が金属テープに連
続的に準備されたリードフレーム1が構造化される。次
に各リードフレーム1に熱分散器2が付加される。これ
らの両部品を結合するために従来技術では例えば圧着結
合法が使用されていた。本発明によれば、リードフレー
ム1と熱分散器2とは溶接結合、特にレーザ溶接結合に
よって多数個所で互いに結合される。リードフレーム1
は中心に位置決めされて組込まれたアイランド4を有し
ており、このアイランド4は半導体素子を収容するため
に使われ、熱分散器2によって構成されている。
【0012】図2は図1のII−II線に沿った断面図
を示し、図3は図1のIII−III線に沿った断面図
を示す。これらの図には図1のようにアイランド4を構
成する熱分散器2が示されている。断面で表されたリー
ドフレーム1は図2においてはいわゆる“ダウンセッ
ト”を示し、このために条帯6が下方へ下げられてい
る。図2には同様に孔3が示されており、この孔3内で
レーザ溶接によってリードフレーム1と熱分散器2とが
結合されている。図3は図2に対して90°回転させた
断面図を示す。この図3には条帯6が同様に示されてお
り、この条帯6によってリードフレーム1が熱分散器2
に接する。図3においてはリードフレーム2の中心領域
にリードフレーム1のリード脚片5が示されている。本
発明による複合形リードフレーム1は、パワー半導体素
子のために必要な熱分散器2によって構成されたアイラ
ンド4が確実にアースに接続されるのを保証する。
【0013】各部品の材料の厚さは例えばリードフレー
ム1が0.25mm、熱分散器2が1.3mmである。
レーザ溶接結合による特別な利点は、リードフレーム1
にどのような種類の変形も生ぜずしかも例えば40Nの
引張力にも耐える強固な結合が生じることである。溶接
結合部を形成する個所は1つの面に均等に、又は熱分散
器のアイランドの周囲に均等に、又は特に露出している
個所に配置される。レーザビームを用いて、互いに接す
る結合すべき薄板テープを溶接することができる。レー
ザビームによって、他の結合パートナー上に何らかの形
態で載置されるか又は接する端面で、すみ肉溶接に類似
した溶接を行うことができる。図1及び図2と同様にリ
ードフレーム1には両結合パートナーを溶接する例えば
孔3を設けることができる。この孔3はここでは円とし
て構成されているが、任意の形状を取ることができる。
【0014】さらに本発明による溶接技術上の解決策に
よって、アイランド表面上には溶接技術を用いなければ
必要となる銀被膜を省略できるという利点が得られる。
この銀被膜は、例えばリベットで取付けられたアイラン
ドをボンディングワイヤによって電気的に接続するため
に、部分的に必要となる。この銀被膜の省略はコストの
節減を生じ、しかも半導体素子(ここには図示されてい
ない)とアイランド4との接着結合をも改善する。しか
しまたアース接触部の形成は依然として可能である。こ
のためにリードフレーム1上にいわゆる銀スポットが設
けられる。この銀スポットは半導体素子とリードフレー
ム又はこのリードフレームの一部分とを電気的に接続す
るのに適する形状の銀被膜である。
【0015】出発材料の電気特性がメーカによってまれ
にしか保証されないので、リードフレーム1と熱分散器
2との確実な結合により、適当な熱排出手段及び内部電
気的接続手段を備えた半導体装置のためのユニット構造
を構成することができる。
【0016】孔3は0.25mm×2mmの寸法でもっ
て例えばスリット状に構成することができる。集束され
たレーザビームはスリット中心部に向けられ、その場合
リードフレーム1の両短辺側の孔3内で溶接結合を行う
ことができる。原理的にレーザ溶接によって結合区域内
には良好な破壊強度値が得られる。レーザは普遍的に使
用可能であり、しかもワークピースの種々の個所での吸
収率が異なってもレーザパワーの入射が異ならない場合
高い強度値を持つ安定した結合部を何時でも形成するこ
とができる。レーザ溶接法は何時でも使用可能であり、
しかも経済的な利点を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるリードフレームの概略平面図。
【図2】図1におけるII−II線に沿った断面図。
【図3】図1におけるIII−III線に沿った断面
図。
【符号の説明】 1 リードフレーム 2 熱分散器 3 孔 4 アイランド 5 リード脚片 6 条帯

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パワー半導体デバイスを取付けるための
    リードフレームにおいて、所定の材料厚みを持ち内部電
    気的接続要素及び外部電気的接続要素が作られた構造化
    された金属テープから構成され、この金属テープにはリ
    ードフレーム(1)より大きな材料厚みを有する平板状
    に形成された熱分散器(2)が付加され、この熱分散器
    (2)とリードフレーム(1)とは少なくとも1つの溶
    接結合部によって互いに結合され、熱分散器(2)は、
    リードフレーム(1)の中心に位置決めされ全面又は一
    部に半導体素子を取付けるために形成されたアイランド
    (4)を構成することを特徴とするリードフレーム。
  2. 【請求項2】 リードフレーム(1)と熱分散器(2)
    との結合部は1つ又は複数のレーザ溶接部によって構成
    されることを特徴とする請求項1記載のリードフレー
    ム。
  3. 【請求項3】 リードフレーム(1)は熱分散器(2)
    を覆い少なくとも1つの孔(3)を備えた条帯(6)を
    有し、溶接結合部は熱分散器(2)と孔(3)の対応す
    る縁部とが重なる個所に構成されることを特徴とする請
    求項1又は2記載のリードフレーム。
  4. 【請求項4】 リードフレーム(1)と熱分散器(2)
    とは大面積に亘って互いに接していることを特徴とする
    請求項1乃至3の1つに記載のリードフレーム。
  5. 【請求項5】 溶接結合部はリードフレーム(1)の短
    辺側と熱分散器(2)の平板面との間に構成されること
    を特徴とする請求項1乃至4の1つに記載のリードフレ
    ーム。
JP9180797A 1996-06-25 1997-06-20 リードフレーム Withdrawn JPH1065084A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19625384.5 1996-06-25
DE1996125384 DE19625384A1 (de) 1996-06-25 1996-06-25 Zusammengesetzter Leiterrahmen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1065084A true JPH1065084A (ja) 1998-03-06

Family

ID=7797953

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9180797A Withdrawn JPH1065084A (ja) 1996-06-25 1997-06-20 リードフレーム

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EP (1) EP0817262A3 (ja)
JP (1) JPH1065084A (ja)
DE (1) DE19625384A1 (ja)

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DE19625384A1 (de) 1998-01-02

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Legal Events

Date Code Title Description
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Effective date: 20040907