JPS6140135B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はダイオードやトランジスターのような
半導体素子や、これら半導体の集積回路（以下、
半導体類と称す）の樹脂製パツケージに関するも
のであり、更に詳しくは半導体類を装着したリー
ドフレームを予め成形された少くとも一方が半導
体類を収納するための窪みを有する２個の熱可塑
性樹脂板成形品（以下、板状成形品と称す）によ
り挾んだ状態で上下方向より板状成形品のリード
フレームのリードに対応する位置に凹部を生ぜし
めこの結果としてリードの間隙に形成される板状
成形品の凸部同志が完全に接触するに充分な圧力
を加えて一体気密化することを特徴とする熱可塑
性樹脂製のフラツトパツケージ及びデユアルイン
ラインパツケージの製法に関するものである。

従来、半導体類のパツケージ方式には金属、セ
ラミツクス及びガラス等で気密シールを行なうパ
ツケージ方式とプラスチツクによるパツケージ方
式があり、チツプの保護技術の進歩による信頼性
の向上により、最近は廉価なプラスチツクパツケ
ージが主流なりつつある。

現在実用に供せられているプラスチツクパツケ
ージには、その製造方式によりいわゆるモールド
法と注入法の２種類がある。中でも金属との密着
性、耐湿性、電気及び機械的特性などに優れたエ
ポキシ樹脂のトランスフアーモールド法によるプ
ラスチツクパツケージが最も多く用いられてい
る。

このモールド法は、第１図に示すようにタブ１
上の半導体類２を金やアルミ等の金属線３により
リード４に結線した状態のリードフレーム５を上
型６及び下型７の間に挾み、図示はしていないが
スプレー、ランナー、ゲートを介してトランスフ
アー成形機より成形樹脂材料をキヤビテイ８に充
填成形する方法である。

本方法の難点はリードフレームの厚みのバラツ
キ、金型加工の精度及び使用にともなう摩耗、寸
法の狂い等により、金型とリードフレーム間に隙
間が出来、この部分及びその周辺にフラツシユと
称するはみ出しの出る場合が多いことでありこれ
らリード上のフラツシユはリードとソケツトとの
接触不良や半田作業の妨げの原因となるため除去
作業が必要となる等の欠点があつた。

更にこの方法では樹脂による封止成形中にチツ
プが成形樹脂材料と直接接触することにより高
温、高圧の状態におかれるため、場合によつては
半導体機能の信頼性に影響を及ぼすといつた欠点
もあつた。

このようなモールド法の欠点を改良するために
特開昭52−77669のような方法が提案されてい
る。

この方法は第２図に示すごとく半導体類を装着
していないリードフレーム５を予め熱可塑性樹脂
により成形した窓部９のある溶着用リブ１０のつ
いたプラスチツクケース１１と底部のあるプラス
チツクケース１２により挾み超音波または高周波
により溶着一体化したのちプラスチツクケース１
１の窓部９を介して図には示していないが半導体
類を収納する方法である。

しかるに、この方法は主にプラスチツクケース
１１の溶着用リブ１０を超音波振動もしくは高周
波により溶融させ、この溶着用リブ１０の溶け出
しによりリード間隙を埋めて、底部のあるプラス
チツクケース１２と融着させることによりリード
フレーム５を挾み込んだ形で一体化させるもので
あるが、リード間隙に於ける樹脂同志の融合に必
要な充分な圧力を得る為にはリード間隙がしめる
空間に充分量の樹脂を流し込むことが必要である
平面、成形品の周辺にフラツシユを出さない為に
はこの部分に過剰な樹脂を流し込まないことが必
要である為、溶着用リブ１０の設計及び成形に極
めて高い精度を要するといつた欠点があつた。

この欠点を解消する為には、予め板状成形品を
成形する際に、板状成形品のリードフレームのリ
ードに対応する位置にリードを収納する為の凹部
を設けておく方法も考えられるが、半導体類のリ
ードフレームは一般にかなり密なパターンを有し
ているのが普通であるため、成形は可能であると
しても、合体時にリードフレームのリード間隙に
予め設けられていた板状成形品の凸部を完全にか
つ迅速に嵌合させることは、リードフレーム及び
板状成形品の寸法のバラツキを考慮した場合、非
常に困難な作業となる欠点があつた。

本発明はこのような欠点を解決するためになさ
れたものである。

第３図、第４図により説明する。

予め成形された半導体類を収納する為の窪み１
３，１３′を有するリードフレームのリードに対
応する位置に凹部を有しない２個の板状成形品１
４，１４′により図示はされていないが半導体類
を装着したリードフレーム５を挾んだ状態で固定
台１５と超音波振動用ホーン１６の間に挾み、上
下方向より板状成形品のリードフレームのリード
に対応する位置に凹部を生ぜしめるに充分な圧力
を加え、第４図に示すようにリードフレームのリ
ードに対応する位置に板状成形品の凹部１８を形
成させる。リードフレームのリード間隙の側から
みれば、この部分に板状成形品の凸部１９が形成
されることになる。２個の上下板状成形品の凸部
はリードの間隙部に於いてリードフレームの厚み
の中間位置で接触する。

次いで超音波振動を与えることにより板状成形
品の凸部同志が振動摩擦により溶融し強固に合体
する。

この場合、即ちリードに対応する位置に板状成
形品の凹部１８を形成させる場合及びこの状態に
おいて超音波振動を与える場合ともに、図示はし
ていないがパツケージから突出したリードフレー
ムを、圧力や振動による変形破損から守る為の防
護用押え治具により上下より押え固定することが
望ましい。

板状成形品の樹脂材質が超音波の振動摩擦によ
り、リードフレームを構成する金属と強固に接着
する場合を除き、半導体類のパツケージとして具
備すべき気密性を確実に得るためには板状成形品
とリードフレーム間に接着剤を介在させてもよ
い。この場合には２個の板状成形品により接着剤
を介した状態で、半導体類を装置したリードフレ
ームを挾み単に上下方向より板状成形品のリード
フレームのリードに対応する位置に凹部を生ぜし
め、リードの間隙部に於いて上下板状成形品の凸
部が接着剤を介して接触するのに充分な圧力を加
えるだけでよい。

ただ、接着剤の種類によつて温度をかけること
がその硬化上望ましいものにあつては接着剤と超
音波振動の併用もしくは更にリードフレーム自体
を別の手段により加熱することが望ましい。

本発明に用いられる熱可塑性樹脂としてはそれ
ぞれの半導体類のパツケージに対する要求特性に
応じて種々の種類のものが用いられるが、高い耐
熱性（耐熱変形性及び耐熱劣化性）と低い透湿性
及び一定水準以上の電気、機械特性に加え、更に
一定水準以上の溶融成形性及び冷間または温間塑
性加工性を有することが必要である。

代表例としてはポリフエニレンオキサイド、ポ
リエーテルサルフオン、ポリスルフオン、フエノ
キシ樹脂、ポリアセタール等のエーテル系樹脂、
ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレ
フタレート、ポリアリレート等のエステル系樹
脂、ポリカーボネート等の炭酸エステル系樹脂、
ポリアミド系樹脂中でも吸水率の低いグレード、
ポリフエニレンサルフアイド等の樹脂及びこれら
樹脂の一部とガラス繊維を中心とした各種充填材
との組み合わせ等をあげることが出来る。

また、本発明に用いられる接着剤としてはそれ
ぞれの半導体類パツケージに使用されるリードフ
レーム及びパツケージに使用する樹脂の種類によ
り種々のものが用いられるが、リードフレームと
パツケージに用いられる樹脂との熱膨脹係数の差
による内部応力を緩和しうる程度の弾性を有する
ことが必要である。

代表例としては引張り強さ、剪断強さに秀れた
熱可塑性樹脂例えばフエノール樹脂やエポキシ樹
脂と剥離、衝撃、曲げ振動等の強度に秀れた熱可
塑性樹脂例えばポリビニールホルマールやポリビ
ニールブチラールまたは合成ゴム例えばニトリル
ゴム等の混合型接着剤を用いることが出来る。

実施例 １ 予め射出成形により熱変形温度（ASTM Ｄ−
648、18.6Kg/cm²）が130℃の変性ポリフエニレン
オキサイドを半導体類を装着する為の窪みを有す
る以外は平滑な面を有する、それぞれ縦、横及び
厚さが19mm×6.4mm×1.5mmの２個の板状成形品に
成形した。

次いで半導体集積回路を装着した鉄、コバルト
及びニツケルの合金であるコバールの表面に銀メ
ツキをほどこしたリードフレームを半導体集積回
路を収納する為の窪みを内側にするような位置関
係で、この２個の板状成形品により挾み、（第３
図ｂ）に示すように固定台１５と、公称出力
1KW、発振周波数15KHZの超音波発振装置に装
備した先端の径が30mmφの振動用ホーン１６との
間に挾み上下よりゲージ圧で10Kg/cm²の圧力をか
けてリードの間隙部に於いて上下の板状成形品の
凸部が接触したことを固定台１５と超音波振動用
ホーン１６の間の距離の変化により確認した後圧
力をゲージ圧３Kg/cm²に低下させ、次いで0.8秒
間、超音波振動を与え、更に0.8秒間の保持時間
を経たのちに合体接合品を固定台１５より取り出
した。

本合体接合品は各リード間の間隙が変性ポリフ
エニレンオキサイドで充満され、この部分に於い
て強固に一体化されていた。

実施例 ２ ２個の板状成形品のリードフレームとの接合面
にNBR−フエノール系の接着剤を薄層状に塗布
した以外は実施例１と全く同様な条件で成形を行
なつた。

その結果、温度65℃、相対湿度95％のもとに於
いて1000hr経過した後も接合界面への水分の浸入
は認められず、また−60℃、150℃10サイクルの
冷熱サイクル試験（30分／サイクル）に於いても
亀裂、剥離等の現象は認められなかつた。

比較例 リードフレームのリードに対応する位置に凹部
を生ぜしめることによりリードの間隙部に於いて
上下の板状成形品の凸部を接触させるための予備
的な圧縮工程と超音波振動の時間を除いては実施
例２と全く同様の条件で成形を行なつた。

実施例２と同じ結果を得る為には超音波振動の
時間を1.2秒と0.4秒長くすることが必要であつ
た。

以上説明したように本発明に於ては次の効果が
達成される。

(1) 板状成形品に予めリード間隙を充満する凸部
を冷間もしくは軟化点以下の温間条件で形成さ
せたことにより、従来提案されている板状成形
品とリードフレーム間の超音波振動もしくは加
熱リードフレームへの板状成形品の加圧等によ
り局部的に溶融した熱可塑性樹脂がリードフレ
ームのリード間隙を埋めることにより合体する
方法に比べ、リード間隙部に於ける上下の板状
成形品の接触界面に充分な圧をかけうる為、よ
り低位な接合条件で強い接合強度が得られるよ
うになつた。

(2) 従来の板状成形品とリードフレーム間の超音
波振動による合体に於いては、超音波振動ホー
ンが上下の板状成形品のいずれか一方から接触
する場合には、振動の伝達がホーンの接触した
側で強くなる為に上下の板状成形品の合体位置
がリードフレームの厚みの中間位置よりも若
干、ホーンの接触しない側に片寄る傾向があつ
たのに対して本発明の方法では上下の板状成形
品の材質が等しい場合にはリードフレームの丁
度中間位置で合体する為寸法精度に秀れたまた
フラツシユの少ないパツケージの製造が可能と
なつた。

(3) 予め成形により板状成形品にリード間隙と同
じパターンの凸部を形成させてこの凸部をリー
ドフレームのリード間隙と嵌合させる方法はそ
の精度上極めて困難であるのに対して、本発明
の方法はリードフレーム自体を一種の成形型と
して板状成形品にそのパターンを転写しかつそ
のまま一体気密化の工程に入る為嵌合は完全で
かつきわめて短時間の間に完了し、また高価な
成形型の加工を必要としない等の大きな効果が
得られるようになつた。

(4) 接着剤を使用する場合には秀れた気密性が得
られかつ、リードフレームと板状成形品との大
きい熱膨脹率の差（コパール：６×10^-6／℃、
変性ポリフエニレンオキサイド：5.9×10^-5／
℃）により発生する内部応力を、適度の弾性を
有する接着剤が緩衝吸収する為、苛酷な冷熱サ
イクル試験に於いても亀裂剥離等を生じること
がない。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来の成形法を示すもので、
第１図はモールド法の１例を示す断面図、第２図
は後で半導体類を組み込むための窓部を有するパ
ツケージの製法を示す断面図、第３図、第４図は
本発明の成形法を示すもので第３図ａはリードフ
レームの平面図、第３図ｂ、第４図は断面図であ
る。 符号の説明、１……タブ、２……半導体類、３
……金属線、４……リード、５……リードフレー
ム、６……上型、７……下型、８……キヤビテ
イ、９……窓部、１０……溶着用リブ、１１……
プラスチツクケース、１２……底部のあるプラス
チツクケース、１３，１３′……窪み、１４，１
４′……熱可塑性樹脂板状成形品、１５……固定
台、１６……超音波振動用ホーン、１７……リー
ド間隙、１８……板状成形品の凹部、１９……板
状成形品の凸部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 少なくとも一方が半導体類を収納するための
   窪みを有するが、リードフレームに接する部分に
   於てリードに対応する凹部を有しない２個の熱可
   塑性樹脂板成形品により、半導体類を装着したリ
   ードフレームを挟み、上下方向より押圧すること
   により該板状成形品のリードフレームのリードに
   対応する位置に凹部を生ぜしめ、この結果として
   リード間隙に形成される板状成形品の凸部同志を
   接触させ、しかるのち超音波振動により一体気密
   化することを特徴とする半導体類のパツケージ成
   形方法。