JPS59139653A

JPS59139653A - 電子部品の実装法

Info

Publication number: JPS59139653A
Application number: JP22684283A
Authority: JP
Inventors: Kanji Otsuka; 寛治大塚; Hiroshi Hososaka; 細坂　啓; Mitsuo Miyamoto; 宮本　光男; Tamotsu Usami; 保宇佐美; Kenryo Kawada; 川田　健了
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1983-12-02
Filing date: 1983-12-02
Publication date: 1984-08-10

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】本発明はたとえば高密度、高速ロジック用セラミックパ
ッケージ型ＬＳＩ（大規模集積回路）に関する。

従来、高密度、高速ロジック用セラミックパッケージ型
ＬＳＩ　（以下単にＬＳＩパッケージと称する。）は積
層セラミックパッケージ構造からなり、プリント基板（
プリント板）等Ω配線基板にリードを介して取り付けら
れる。このＬＳＩパッケージはプリント板側のセラミッ
ク板（セラミック基板）からなる外囲器（ベース）内に
半導体素子（ベレット）す固定するとともに、プリント
板から離れる他のセラミック板からなる外囲器（キャッ
プ）の外面に放熱用の金属からなるヒートシンク（フィ
ン）が設けられている。

しかし、従来の積層セラミックパッケージ構造では次の
ような欠点がある。

（ｌｊ　　積層セラミックパッケージ構造は多数枚のセ
ラミック板な積み重ねたり、各セラミック板にスルーホ
ールを設けてこの孔に導電材な充満させ、セラミック板
上下面の配線を電気的に接続させるなど複雑となること
から製造コストが高い。

（２）積層セラミックパッケージ構造はセラミック基板
に形成するメタライズ層の加工寸法の公差な±１％以内
の値にすることがむずかしい。したがってセラミック板
上にメタライズされて形成されたリードの内端とベレッ
トの電極とをワイヤで接続するポンディング作業にあっ
て、公差が太きいため自動化が困難となり、ボンディン
グ加工時間が大きくなる。また、信頼性も悪くなる。

（３１配線が導電性ペーストのメタライズによるため、
抵抗が高くなりやすく、低抵抗にするためにメタライズ
幅な大きくとることからパッケージ全体が太ぎくなりや
すい。

（４）メタライズ配線間隔はスルーホールの孔径との関
係から、スルーホール径（たとえば一般的な技術的最小
値はＱ、　３　ｙ、ｍφ）よりも小さくできない。この
ためＬＳＩパッケージの小型化が図れない。すなわち、
従来ではゲート数が１００．リード数が５０程度のもの
が最も大規模なものであるが、素子数９０００個、ゲー
ト数４００．リード数１００程度のＬＳＩが要求される
現在にあっては、従来の積層バフケージ構造で作ると極
めて大ぎなものとなってしまい好ましくない。

（５）放熱板はペレットを取り付けたベースに直接固定
されず、キャップに固定されている。したが−りて、熱
の大部分はベース、ベースとキャップとの接合枠部、キ
ャップ、放熱板の順序で伝わるため、放熱性が低い。ま
た、セラミック自体は金属等に較べて熱伝導度が低いと
いう欠点もある。

本発明はこのような欠点を解消するものであって、その
目的は低床なＬＳＩパッケージな提供することにある。

また、本発明の他の目的は、自動ワイヤボンディングの
可能な構造のＬＳＩパッケージを提供することにある。

また、本発明の他の目的は、ＬＳＩパッケージの小型化
？図ることにある。

また、本発明のさらに他の目的は気密性等の信頼度の高
いＬＳＩパッケージを提供することにある。

また、本発明の他の目的は配線の低抵抗化を図ることに
ある。

さらに、本発明の他の目的は熱抵抗を可及的に低くする
ことによって放熱性の良好なＬＳＩパッケージな提供す
ることにある。

このような目的な達成するために本発明の一実施例は、
外枠に支持リードにより、つった状態で、電子部品の実
装な行なうものである。

第１図は本発明を適用するＬＳＩパッケージな示す。同
図において１は例えば矩形のセラミック板からなる第１
外囲器である。この第１外囲器１はプリント板などから
なる配線板（図示せず）に対面（図では上面がプリント
板に対面する。）する。そして、その反対面（図中下面
）の中央部は窪＾２を有している。３は前記第１外囲器
１と同じ大きさのセラミック板からなる第２外囲器であ
って、その中央部は円形又は角形に抜けている。

そして、この円形部又は角形は２段の段付孔となってい
て、下面の広径部には熱伝導度の良好なモリブデン、タ
ングステンなどからなる金属板（支持板）４がガラス５
を介して固定されている。また、金属とガラスは接合強
度が弱いことから、補強板６ケ用い、この補強板６と第
２外囲器３とで前記支持板４な挾み込むようにしている
。すなわち、補強板６は外周は第２外囲器３と同じ形状
をし、内周は第２外囲器３の内径部と同じ大ぎさになっ
ていて、ガラス７で第２外囲器３および支持板４に接着
している。

また、８は前記第１外囲器１と第２外囲器３との間にガ
ラス９乞介して挾持固着される複数のリードである。こ
のリード８はコバール、鉄−ニッケル４２合金等の薄板
なエツチングやプレスによって形成されたものであり、
第１外囲器１と第２外囲器３とからなるパッケージ部１
０の内にあっては、第２外囲器３の上面に沿って延びる
とともに、パッケージ部１０の外にあっては２箇所で屈
曲し、その先端部は第１外囲器１の上面とほぼ同一の平
面上あるいは前記上面よりわずかに突出した面に沿うよ
うに延びている。そして、これらのり−ド８の外端部は
プリント配線基板（図示せず）の端子部に重なり合うよ
うになっている。

また、１１は素子数がたとえば９０００個を有するシリ
コン板からなるＬＳＩ素子（ペレット）であって、前記
支持板４のパッケージ部１０の内面に例えば金−シリコ
ン共晶合金層１２を介して固定されている。１３は金線
あるいはアルミニウム線等からなるワイヤであって、超
音波ボンディング方法や熱圧着方法でペレットの電極と
リード８の内端な繋いでいる。１４は銅、アルミニウム
等の熱伝導度の良好な金属等からなる柱状のヒートシン
クであり、圧接又は鑞付けによって前記支持板４の外面
（図中下面）に固定されている。なお、このヒートシン
クには第５図に示すように、放熱フィンな取り付け、放
熱性なさらに高めてもよい。

つぎに、このようなＬＳ’Ｉパッケージの製造工程につ
いて第２図な用いて簡単に説明する。（ａ）、第５図で
丞すようなリードフレーム１５を用意する。このリード
フレーム１５はシＩＪコンの熱膨張係数と近似するコバ
ールや４２合金等からなる薄い板、たとえばＱ、１ｍｍ
の厚さの板をエツチング技術や精密プレス技術を用いて
形成する。この場合、各リード８間の距離は板厚とほぼ
同じ程度まで狭く形成できる。ま１こ寸法公差は±０．
２〜０．３％にすることができる。各リード８は矩形枠
からなるリム１６の各辺から枠中央に向かって延びてい
る。

また、矩形枠の四隅は幅広に形成されており、核部には
円形あるいは長孔からなるノ・ンドリングおよび位置決
め用のガイド孔１７が設けられている。

また、矩形枠の四隅にはダミーリード１８が設けられて
いる。このダミーリード１８には凹部１９が設けられ、
外力を加えると簡単に凹部１９で破断するようになって
いる。この凹部１９は第１゜第２外囲器１．３の外周縁
部上に位置する部分に設けられている。

（ｂ）、このようなリードフレーム１５の各リード８の
先端のワイヤ取付部に蒸着法あるいはめつぎ法によって
アルミニウム被膜あるいは金被膜を形成する。（Ｃ）、
ヒートシンク１４を固定した支持板４を補強板６および
高信頼度の低融点フリットガラスな用いて第２外囲器３
に固定する。（ｄ）、ペレット１１な支持板のベレント
ナ取り付ける部分に部分的に形成したＡｕ層を介して支
持板４に固定する。（ｅ）、ペレットの電極とリードと
の間なワイヤボンディングにより電気的に接続する。げ
）、第１外囲器１を第２外囲器３に低融点ガラスフリッ
トな介して重ね合せ、第４図に示すように、加熱溶融に
より一体的に気密封止する。

（ｇ）、パッケージ部１０かも突出するり−ド８０表面
に半田なめっぎする。（ｈ）、リード８のみをリム１６
の付は根部分で切断する。この状態では、各リードは電
気的に独立していることから、（ｉ）、リードフレーム
のまま取り扱って各パッケージの符性測足を竹ない、選
別分類する。（ｊｌ、前記測定の結果、良品はリードを
折り曲げ成形する。（ｋ）、リム部なダミーリード１８
の凹部１９から破断させて、第１図で示すＬＳＩパッケ
ージを得る。

このようにして展進されたＬＳＩパッケージはつぎのよ
うな効果な奏する。

け）金属板からリードフレームを形成し、このリードフ
レームを第１・第２外囲器で挟持接着するだけであり、
従来のように、スルーホール部等を有するセラミック板
の積層などにくらベニ数が小さくなるため、製造コスト
が軽減される。

（２）　　リードはリードフレームの状態で第１・第２
外囲器で挾持接着することから、各リードの間隔は加工
時の寸法が保持された状態で第１・第２外囲器に固定さ
れる。このため、ワイヤボンディングにあっては、自動
ボンダーを用いても正確なワイヤボンディングができる
。したがって、ワイヤボンディングの作業性が著しく向
上する。

（３）　　リードは従来のメタライズに代わり、コバー
ル、鉄−エソケル４２合金等の金属で形作られるため、
抵抗が低くなる。

（４）金属板からリードフレームな作るため、各リード
間の距離は０．１ｊｌ程度にまで狭くすることができる
。このため、従来の積層セラミックパッケージ構造に較
べて製品の小型化を図ることができ７）。

（５）放熱板（ヒートシンク）は回路素子を取付けた第
２外囲器側に固定されている。したがって、伝熱抵抗が
軽減され、放熱効果が向上する。

（６）第１・第２外囲器、支持板各部の接着は低融点ガ
ラスシール方式としているため、気密性等の信頼度が高
い。

（力　第１・第２外囲器はアルミナからなる絶縁物で形
成されているため、容量り低減できる。

（８）従来の積層セラミックパッケージ構造に較べて材
質組合せな単純化できる。また、この−例として、第２
外囲器への支持板の取り付けな銀鑞等で行なうと、セラ
ミックにメクライズ、メッキ等が必要となるが、封止用
ガラスで取付けることにより工程な簡略化できる。

（９）　　リードはプリント基板（プリント配線基板）
に重ね合せる構造となっている。したがって、プリント
基板においては、リードな挿し込む孔を設けなくともよ
いことから、プリント基板の配線パターンの微細化を図
ることができ、実装密度の向上な図ることができる。ま
た、各リードはプリント基板に半田等に介して固定され
るが、この際、パッケージ部に外力が加わっても、リー
ドの屈曲部が弾力的に作用するため、リードがプリント
基板から剥離することがない。

第５図にはダミーリード１８によりリム１６に支持され
たＬＳＩパッケージ２０？プリント基板（プリント配線
基板）２２に取付けた。ＬＳＩパッケージ２０のヒート
シンク１４には放熱フィン２１が取り付けられている。

ＬＳＩパッケージはダミーリード１８によりリム１６に
支持された状態で市販することもできる。その場合、市
販されたＬＳＩパンケージは使用者側でプリント基板に
取付けることになるが取付けにあたっては、前記リード
フレーム１５のリム１６の隅部のガイド孔１７な利用し
てプリント基板２２に位置決めを行ない、リード８な半
田でプリント基板２２の導電層に固定し、その後、リム
１６な把んでプリント基板２２から遠ざかるように引き
離すことにより、ダミーリード１８の凹部１９を破断し
、パッケージなリム１６から分離することができる。こ
のように、ダミーリード１８によりリム１６に支持接続
された状態でＬＳＩパッケージな販売しても前記ガイド
孔１７を利用してプリント基板への取り付けを正確に行
うことができ、また凹部工９の部分から簡単にパッケー
ジｋ　’Ｊム１６から分離することができる。

なお、本発明は前記実施例に限定されない。たとえば、
前記第２外囲器中央の支持板とヒートシンク等の放熱部
を例えばＭＯ，酸化べＩＪ　ＩＪウム等の同一材料で一
体的に形成してもよい。また、第２外囲器を金属板で作
り、第１外囲器と接する周縁部に絶縁物を被着させる構
造でもよい。また、第６図に示すように、第２外囲器３
０への支持板３１の取り付けは補強板を用いることなく
、ガラス３２で固定するようにしてもよい。この際、支
持板３１０周縁な被うようにガラスを耐着させる。

以上のようなＬＳＩパッケージによれば、リードな金属
な用いて形成することから、従来のようにメタライズし
たものよりも電気抵抗が低くなる。

したがって、リードの幅を狭くできる。またリード間隔
な狭くすることができるので、ＬＳＩパッケージの小型
化な図ることができる。

また、ベレットナ固定した外囲器側に、しかも熱伝導度
の良好な板に放熱体を固定する構造とすることにより、
従来の此種ＬＳＩパッケージに較べて極めて放熱性が良
好となる。

また、本発明によれば、金属板からリードフレームを作
るため、各部の位置関係が正しく保たれる。また、リー
ドフレームに設けたガイド孔等な用いることにより、各
種の組立、取り付けの自動化な図ることができる。

また、ガラス封止構造とすることにより、気密性が優れ
、信頼度の高いＬＳＩパッケージな提供することができ
る。

さらに、この発明によれば、各部の構造か単純化できる
ため、材料軽減２組立の容易性等の理由から、安価なＬ
ＳＩパッケージを提供することができるなど多くの効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用ｊるセラミックパッケージ型半導
体装置の断面図、第２図−永ゲは同じく製造工程を示す
工程図、第３図は使用するリード　□フレームの平面図
、第４図は封止工程後の組立状態を示す平面図、第５図
は本発明の方法によりダミーリードによりリム１６に支
持接続されたＬＳＩパッケージをプリント基板に取り付
けた状態を示す断面図、第６図は他のパッケージ構造な
示す一部断面図である。ｌ・・・第１外囲器、２・・・窪み、３・・・第２外囲
器、４・・・金属板（支持板）、５・・・ガラス、６・
・・補強板、７・・・ガラス、８・・・リード、９・・
・ガラス、１０・・・パッケージ部、１１・・・回路素
子、１２・・・金−シリコン共晶合金層、１３・・・ワ
イヤ、１４・・・ヒートシンク、１５・・・リードフレ
ーム、１６・・・リム、１７・・・ガイド孔、１８・・
・ダミーリード、１９・・・凹部、２０・・・ＬＳＩパ
ッケージ、２１・・・放熱フィン、２２・・・プリント
基板、３０・・・第２外囲器、３１・・・支持板、３２
・・・ガラス。第１図第　　２　　図

Claims

【特許請求の範囲】

１、複数のリードが封止体より突出した電子部品を配線
基板に実装するにあたり、上記封止体より突出した支持
用リードを外枠に支持した状襲で実装することな特徴と
する電子部品の実装法。