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技術 半導体ダイ装着用フランジ

出願人 インタープレックス,キューエルピー,インコーポレイテッド
発明者 ティンマーマン,ミッチェル
出願日 2010年6月7日 (11年1ヶ月経過) 出願番号 2010-129717
公開日 2010年10月7日 (10年9ヶ月経過) 公開番号 2010-226135
状態 特許登録済
技術分野 ダイボンディング 半導体容器とその封止
主要キーワード 浸入度 誘電素材 鳩尾形状 製造作業者 エッジオン パーツ類 機械的バリヤ フレーム類
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2010年10月7日)のものです。
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図面 (20)

課題

ダイ取り付けの高温度に耐える低価格の回路パッケージを提供。

解決手段

半導体集積回路素子収納するための回路パッケージ100が、高含量銅のフランジ102、一つまたはそれ以上の高含量銅のリード106およびフランジとリードに成形される液晶ポリマーフレームを含む4104。フランジは、成形フレーム機械的に連結する鳩尾型の溝または他の形状のフレーム保持構造部500を含む。成形の間、フレームの一部は、フレーム保持構造部にまたはその周囲に固定するキーを形成する。リードは、フレームを機械的に連結する一つまたはそれ以上のリード保持構造部を含む。成形の間、フレームの一部はリード保持構造部にまたはそれに接して固定する。フレームは、湿気浸入防止のための化合物を含み、その熱膨張係数はリードとフランジの熱膨張係数にマッチする。フレームはダイ取り付け温度に耐えるように処方される。

概要

背景

概要

ダイ取り付けの高温度に耐える低価格の回路パッケージを提供。半導体集積回路素子収納するための回路パッケージ100が、高含量銅のフランジ102、一つまたはそれ以上の高含量銅のリード106およびフランジとリードに成形される液晶ポリマーフレームを含む4104。フランジは、成形フレーム機械的に連結する鳩尾型の溝または他の形状のフレーム保持構造部500を含む。成形の間、フレームの一部は、フレーム保持構造部にまたはその周囲に固定するキーを形成する。リードは、フレームを機械的に連結する一つまたはそれ以上のリード保持構造部を含む。成形の間、フレームの一部はリード保持構造部にまたはそれに接して固定する。フレームは、湿気浸入防止のための化合物を含み、その熱膨張係数はリードとフランジの熱膨張係数にマッチする。フレームはダイ取り付け温度に耐えるように処方される。A

目的

この発明は、ダイ取り付けの高温度に耐え、接着剤を使用せずにダイのためのハーメチック(気密)シールされた空間部を確保できる部品点数が少なく、低価格の回路パッケージを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

少なくとも50%の銅からなる固体金属胴体からなり、該金属胴体の第1の側の中央に位置する平面状ダイ取り付け領域は25.4mm(1インチ)当たり0.127mm(0.005インチ)以内で平らであり、その表面粗さは1.6μm(64マイクロインチ)未満とすると共に、前記第1の側の反対側に位置する第2の側の表面粗さを1.6μm(64マイクロインチ)未満とすることを特徴とする半導体ダイ装着用フランジ

請求項2

前記金属胴体が複数の開口を区画し、それによりフランジが基板実装され得ることを特徴とする請求項1に記載のフランジ。

請求項3

前記金属胴体が少なくとも90%の銅からなることを特徴とする請求項1に記載のフランジ。

請求項4

前記金属胴体が少なくとも98%の銅からなることを特徴とする請求項1に記載のフランジ。

請求項5

前記金属胴体が、銅と、ジルコニウムと銀からなる群から選ばれる少なくとも一つの材料との合金からなることを特徴とする請求項1に記載のフランジ。

請求項6

前記金属胴体が少なくとも98%の銅を含む合金からなることを特徴とする請求項1に記載のフランジ。

請求項7

前記合金が0.05%と1.5%の間の量のジルコニウムと少なくとも98.5%の銅を含むことを特徴とする請求項6に記載のフランジ。

請求項8

前記合金が0.085%の銀と少なくとも99.9%の銅を含むことを特徴とする請求項6に記載のフランジ。

請求項9

前記金属胴体が少なくとも一つの切込みを区画する凹部を含むことを特徴とする請求項1に記載のフランジ。

請求項10

前記凹部が鳩尾形状の断面を有する部分を含むことを特徴とする請求項9に記載のフランジ。

請求項11

前記凹部がT字−形状の断面を有する部分を含むことを特徴とする請求項9に記載のフランジ。

請求項12

前記凹部がL字−形状の断面を有する部分を含むことを特徴とする請求項9に記載のフランジ。

請求項13

前記金属胴体が少なくとも一つの切り込み部分を区画する部を含むことを特徴とする請求項1に記載のフランジ。

請求項14

前記畝部が鳩尾形状の断面を有する部分を含むことを特徴とする請求項13に記載のフランジ。

請求項15

前記畝部がT字−形状の断面を有する部分を含むことを特徴とする請求項13に記載のフランジ。

請求項16

前記畝部がL字−形状の断面を有する部分を含むことを特徴とする請求項13に記載のフランジ。

請求項17

前記金属胴体の第2の側が、凸状であることを特徴とする請求項1に記載のフランジ。

請求項18

前記第2の側の凸状が、少なくとも0.00254mm(0.0001インチ)であることを特徴とする請求項17に記載のフランジ。

請求項19

前記第2の側の凸状が、0.0127mmと0.0254mm(0.0005と0.0010インチ)の間にあることを特徴とする請求項17に記載のフランジ。

請求項20

固体金属胴体からなり、該金属胴体の第1の側の中央に位置する平面状ダイ取り付け領域は25.4mm(1インチ)当たり0.127mm(0.005インチ)以内で平らであり、その表面粗さは1.6μm(64マイクロインチ)未満とすると共に、前記第1の側の反対側に位置する第2の側の表面粗さを1.6μm(64マイクロインチ)未満とし、かつ凸状とすることを特徴とする半導体ダイ装着用フランジ。

請求項21

前記金属胴体が複数の開口を区画し、それによりフランジが基板に実装され得ることを特徴とする請求項20に記載のフランジ。

請求項22

前記第2の側の凸状が、少なくとも0.00254mm(0.0001インチ)であることを特徴とする請求項20に記載のフランジ。

請求項23

前記第2の側の凸状が、0.0127mmと0.0254mm(0.0005と0.0010インチ)の間にあることを特徴とする請求項20に記載のフランジ。

請求項24

前記金属胴体が少なくとも50%の銅からなることを特徴とする請求項20に記載のフランジ。

請求項25

前記金属胴体が少なくとも90%の銅からなることを特徴とする請求項20に記載のフランジ。

請求項26

前記金属胴体が少なくとも98%の銅からなることを特徴とする請求項20に記載のフランジ。

請求項27

前記金属胴体が、銅と、ジルコニウムと銀からなる群から選ばれる少なくとも一つの材料との合金からなることを特徴とする請求項20に記載のフランジ。

請求項28

前記金属胴体が少なくとも98%の銅を含む合金からなることを特徴とする請求項20に記載のフランジ。

請求項29

前記合金が0.05%と1.5%の間の量のジルコニウムと少なくとも98.5%の銅を含むことを特徴とする請求項28に記載のフランジ。

請求項30

前記合金が0.085%の銀と少なくとも99.9%の銅を含むことを特徴とする請求項28に記載のフランジ。

請求項31

固体金属胴体からなり、該金属胴体の第1の側の中央に位置する平面状ダイ取り付け領域は25.4mm(1インチ)当たり0.127mm(0.005インチ)以内で平らであり、その表面粗さは1.6μm(64マイクロインチ)未満とすると共に、前記第1の側の反対側に位置する第2の側の表面粗さを1.6μm(64マイクロインチ)未満とし、かつ金属胴体が少なくとも一つの切り込みを区画する凹部を含むものであることを特徴とする半導体ダイ装着用フランジ。

請求項32

前記金属胴体が複数の開口を区画し、それによりフランジが基板に装着され得ることを特徴とする請求項31に記載のフランジ。

請求項33

前記凹部が鳩尾形状の断面を有する部分を含むことを特徴とする請求項31に記載のフランジ。

請求項34

前記凹部がT字−形状の断面を有する部分を含むことを特徴とする請求項31に記載のフランジ。

請求項35

前記凹部がL字−形状の断面を有する部分を含むことを特徴とする請求項31に記載のフランジ。

請求項36

前記金属胴体が少なくとも50%の銅からなることを特徴とする請求項31に記載のフランジ。

請求項37

前記金属胴体が少なくとも90%の銅からなることを特徴とする請求項31に記載のフランジ。

請求項38

前記金属胴体が少なくとも98%の銅からなることを特徴とする請求項31に記載のフランジ。

請求項39

前記金属胴体が、銅と、ジルコニウムと銀からなる群から選ばれる少なくとも一つの材料との合金からなることを特徴とする請求項31に記載のフランジ。

請求項40

前記金属胴体が少なくとも98%の銅を含む合金からなることを特徴とする請求項31に記載のフランジ。

請求項41

前記合金が0.05%と1.5%の間の量のジルコニウムと少なくとも98.5%の銅を含むことを特徴とする請求項40に記載のフランジ。

請求項42

前記合金が、0.085%の銀と少なくとも99.9%の銅を含むことを特徴とする請求項41に記載のフランジ。

請求項43

固体金属胴体からなり、該金属胴体の第1の側の中央に位置する平面状ダイ取り付け領域は25.4mm(1インチ)当たり0.127mm(0.005インチ)以内で平らであり、その表面粗さは1.6μm(64マイクロインチ)未満とすると共に、前記第1の側の反対側に位置する第2の側の表面粗さを1.6μm(64マイクロインチ)未満とし、かつ金属胴体が少なくとも一つの切り込みを区画する畝部を含むものであることを特徴とする半導体ダイ装着用フランジ。

請求項44

前記金属胴体が複数の開口を区画し、それによりフランジが基板に装着され得ることを特徴とする請求項43に記載のフランジ。

請求項45

前記凹部が鳩尾形状の断面を有する部分を含むことを特徴とする請求項43に記載のフランジ。

請求項46

前記凹部がT字−形状の断面を有する部分を含むことを特徴とする請求項43に記載のフランジ。

請求項47

前記凹部がL字−形状の断面を有する部分を含むことを特徴とする請求項43に記載のフランジ。

請求項48

前記金属胴体が少なくとも50%の銅からなることを特徴とする請求項43に記載のフランジ。

請求項49

前記金属胴体が少なくとも90%の銅からなることを特徴とする請求項43に記載のフランジ。

請求項50

前記金属胴体が少なくとも98%の銅からなることを特徴とする請求項43に記載のフランジ。

請求項51

前記金属胴体が、銅と、ジルコニウムと銀からなる群から選ばれる少なくとも一つの材料との合金からなることを特徴とする請求項43に記載のフランジ。

請求項52

前記金属胴体が少なくとも98%の銅を含む合金からなることを特徴とする請求項43に記載のフランジ。

請求項53

前記合金が0.05%と1.5%の間の量のジルコニウムと少なくとも98.5%の銅を含むことを特徴とする請求項52に記載のフランジ。

請求項54

前記合金が、0.085%の銀と少なくとも99.9%の銅を含むことを特徴とする請求項53に記載のフランジ。

技術分野

0001

[関連出願へのクロスリファレンス
本出願は、2003年1月29日に出願の合衆国仮出願第60/443.470号の恩恵を受けることを主張するもので、この出願の内容をここに参考記載として組み入れるものである。

0002

連邦政府支援の研究又は開発に関する声明
なし

0003

[発明の背景
本出願は、集積回路のための回路パッケージに用いられる半導体ダイ装着用フランジに関するものである。

0004

半導体及びその他の集積回路デバイス類(“チップス”又は“ダイ”と指称するときもある)は、一般的には、回路パッケージ内に内蔵されて、前記ダイを保護し、電気的に助長し、前記ダイを機械的に、そして、熱的にプリント回路ボード類、ヒートシンク類などに接続するようになっている。一般的な回路パッケージには、基体(通常“スラッグ”又は“フランジ”として指称されている)、保護絶縁ハウジング及び前記ハウジングからのびているリードが含まれる。前記ハウジングの内部には、前記リーロ線が前記ダイの接点直接電気的ボンドされているか、又は、さらに普通には、ワイヤにより接続されている。

0005

前記保護ハウジングは、プラスチック又はセラミックのような誘電素材から作られていて、前記フランジに取り付けられ、前記ダイと接合ワイヤ類をカプセル化し、これらを水蒸気及びその他の大気中の気体の浸入から守るようになっている。殆ど多くの保護ハウジングは、二つの部材、即ち、一対の側壁(“フレーム”)と蓋とを備えているが、ハウジングには、一体ものとして成形されものもある。前記フレームと前記ダイとが前記フランジに取り付けられるオーダーは、前記フレームのマテリアル、さらに詳しくは、該マテリアルが変形せずに耐え得る最高温度であって、これを越えると変形してしまう温度に応じて変えられる。

0006

高出力のダイのための回路パッケージには、一般的に言って、金属フランジが含まれているもので、大抵の場合、共融合金はんだづけにより前記ダイが前記フランジに取り付けられている。一般的に言って、前記フランジには、ねじ孔やねじ溝類などの取り付け構造部が備えられていて、これによって、回路パッケージが例えばヒートシンクのようなものに装着されることができるようになっている。実用においては、前記フランジは、前記ダイから前記ヒートシンクへ熱を伝える。

0007

ダイをフランジに取り付けるのに使用される高い温度がプラスチックにダメージを与えたり、変形させたりするが、セラミック素材は、このような高温度に耐えることができる。したがって、前記ダイの取り付けに先立ちセラミックフレームを使用する回路パッケージをアッセンブリーすることができる。

0008

セラミックフレームの熱膨張係数に合わせるために、これらフレームのためのフランジは、粉末冶金溶浸プロセスによる銅タグステン合金で作られるのが一般的である。このプロセスは、極めて高価なもので、できた合金の熱伝導性限界がある。熱伝導性は、溶浸プロセスと後続ラミネーションプロセスにより作られた銅−モリブデン−銅をラミネートしたフランジ類の使用で改善できるが、これらのプロセスは、極めて高価なものになる。

0009

また別に、前記フレームとダイの取り付けに先立ち、前記フランジに前記ダイを取り付けることもできる。この試みは、前記フレームに低温でのプラスチックの使用を可能にするものであるが、前記フレームを前記フランジと前記蓋に取り付けるのに接着剤を使用するため満足な結果にはならない。これらの接着剤ではシール不完全であったり、空隙が生じたりして、回路パッケージの使用の間隙間ができることが往々にして起こる。さらに、回路パッケージのユーザーは、フランジ類、フレーム類及び蓋類の数を調べたり、ダイをフランジに取り付けたりした後に、これらの部品類を組み立てすることを好まない。

0010

[発明の概要
この発明は、ダイ取り付けの高温度に耐え、接着剤を使用せずにダイのためのハーメチック(気密)シールされた空間部を確保できる部品点数が少なく、低価格の回路パッケージを提供するものである。この回路パッケージの構造は、幾つかの機械的特徴と構成を利用して、完全密封性温度耐性を達成したものである。この組合せは、また、在来の回路パッケージよりもすぐれた導電性と熱伝導性及び機械的一体性を示す回路パッケージを提供するものでもある。

0011

前記回路パッケージには、二つのパーツが含まれている:フランジ/フレーム/リード組合せもの及び蓋。リードは、オープントップのフレームの側壁を通りのびている。前記フランジには、前記フレームで囲われたダイ取り付け領域が含まれている。前記フランジとフレームの間及びリードとフレームの間の境界にそって前記フレームの内側にシールが施されている。前記フレームの素材熱可塑性ポリマー、好ましくは、液晶ポリマー)及びシール(好ましくはエポキシ)を処方してダイ取り付け温度に耐えるようにしてある。ダイが前記フランジに取り付けられ、前記ダイが前記リードに電気的にボンドされれば、前記蓋を前記フレームに溶接して前記ダイを囲む空間キャビティをシールする。

0012

前記回路パッケージのフランジ、フレーム及びリード類には、接着剤を使用せずに前記回路パッケージの機械的一体性を維持する一つ又は複数の構造的特徴が含まれている。これらの特徴は、前記フランジとリードをこれらそれぞれの接合部で前記フレームに機械的にロックする点にある。

0013

一つの実施例においては、前記フランジは、前記ダイ取り付け領域を囲むフレーム保持特徴を構成している。この保持特徴は、例えば、溝部であったり、部であったりしているもので、これらには、あり継ぎ構造又はその他のアンダーカット断面形状部が含まれている。前記熱可塑性フレームは、例えば射出成形手段により前記フランジに成形される。成形工程の間、前記リードのまわりに前記フレームも成形され、前記リードは、前記フレームの側壁を介して前記フレームの外側から前記空間キャビティ領域へ達している。

0014

一つのリード保持特徴は少なくとも一つの孔を構成し、この孔は、前記リードを貫通している。成形工程の間、この孔にフレームの熱可塑性素材が流入し、ついで、該孔内で硬化することで前記リードを前記フレーム内にロックするようになる。

0015

別のリード保持特徴は、前記空間キャビティ領域内にある前記リードの上又は近くにフック状のエッジ、畝部または他の構造部を構成する。この構造は、前記リードと同じ面にはなっていない。成形工程の間、フレームの熱可塑性素材の一部がこの構造部の外面部分に対し硬化し、これによって前記リードが前記フレームから引き抜かれるのを防ぐ機械的バリヤーが作られる。

0016

前記フランジ、フレーム及びリード類の組成物は、熱膨張係数(CTE)が合致しており、これによって、これらパーツ類の間のそれぞれの接合部におけるストレスを減らすようになっている。これらの組成物は、また、前記フランジにより良好な熱伝導性をもち、前記リードと前記フランジにより良好な導電性をもつものである。一つの実施例においては、前記フランジは、銅の含有率が高く作られていて、少量のジルコン、銀又は他のマテリアルにより増量されている。別の実施例においては、前記リード類は、銅の含有率が高く作られていて、少量の鉄、燐、亜鉛及び又は他のマテリアルにより増量されている。また別の実施例においては、前記フレームにおけるグラファイトフレーク湿気バリヤーを作っている。これらのグラファイト・フレーク及び他の添加物類は、前記フレームのCTEを前記フランジのCTEに合致させるようにする。オプショナルフィルムを前記フレーム及び/又は蓋の外部又は内部に施し、前記空間キャビティ内への湿気の浸入度合いをさらに低下させることもできる。

0017

[図面の簡単な説明]
これらおよび他の本発明の特徴、利点および態様については当業者は以下の説明から次の添付の図面を参考にしてより明らかにできる:
図1は、本発明の一態様に従う、蓋がない回路パッケージの斜視図である。
図2は蓋を有する図1の回路パッケージの斜視図である。
図3は、図1の回路パッケージの製造に使用されるような一つのリードフレームの上面図である。
図4Aは、図3のリードフレームにフレームとフランジが成形されて装着された後のものの上面図である。
図4Bは、図4Aに示されるストリップの一つのリードフレームの上面図である。
図5Aは、図1の回路パッケージの部分分解図である。
図5Bは、図1の回路パッケージの他の態様の部分分解図である。
図6A−Cは、それぞれ製造の3段階の一つを示す図1の回路パッケージのフランジの断面図である。
図7A−Dは、図1の回路パッケージのフランジに装着されるダイの概略図である。
図8Aは、図1の回路パッケージのリードの詳細な斜視図である。
図8Bは、図1の回路パッケージのリードのいくつかの代替の態様の断面図である。
図9は、図1の回路パッケージのフレームの部分の概略断面図である。
図10は、図1の回路パッケージのシールを示す部分の拡大図である。
図11Aと11Bは、図10のシールの二つの態様をそれぞれ示す図1の回路パッケージの断面図である。
図12図10、11Aおよび11Bのシールとして使用するに適当な材料の一態様について、粘度とせん断速度との関係を示すグラフである。
図13Aは、図1の回路パッケージのための蓋の斜視図である。
図13Bは、一つの態様に従うものである図13Aの蓋の部分の斜視図である。
図14は、図1の回路パッケージを製造する方法のフローチャートである。

0018

[発明の詳細な記述
この発明は、ダイ取り付けの高温度に耐え、接着剤を使用せずにダイのためのハーメチック(気密)シールされた空間部を確保できる部品点数が少なく、低価格の回路パッケージを提供するものである。図1は、この発明の一つの実施例による模範的な回路パッケージ100を示す。分かりやすくするために、この回路パッケージは、蓋なしで示されている。前記回路パッケージ100には、フランジ102、フレーム104及び二つのリード106,108が含まれている。フレーム104は、二つのリード106,108をフランジ102に対し、そして互いに電気絶縁している。ダイ110は、共融合金はんだ付け部114などによりダイ取り付け領域112に取り付けられている。分かりやすくするために、図1では、一つのダイのみが示されているが、一般的には、二つ又はそれ以上のダイがダイ取り付け領域112に装着されるようになっている。

0019

共融合金はんだ付け部114は、ダイ110をフランジ102へ電気的に接続している。共融合金はんだ付け部114は、また、ダイ110からフランジ102へ熱を逃がす。実用においては、フランジ102は、溝孔116,118に通されるボルト類(図示せず)によりヒートシンク(図示せず)に取り付けられるようになっているのが一般的ではある。ダイ110は、ワイヤ120,122などによりリード106,108に電気的に接続する。これらのワイヤ120,122は、リード106,108に超音波接合されていることが好ましい。一つのダイ110と二つのリード106,108が図示されているが、これら以上のダイ及び/又はリードも使用可能である。図2は、蓋200が施蓋された後の回路パッケージを示し、これについては、詳しく後記する。

0020

回路パッケージ100は、いくつかの特徴と構成を用いて前記ダイを前記空間キャビティ内にハーメッチクシールし、高温度に耐えるようにしている。前記したように、この組合せにより、前記回路パッケージ100の導電性、熱伝導性及び機械的一体性の度合いを高めているものでもある。以下の記述は、回路パッケージ100の製造のためのプロセスの全体像から始まるものである。ついで、フランジ102とその製造についての詳しい記述に移る。これに続いて、リード106,108、フレーム104に使用の液晶ポリマーの組成、蓋200そして回路パッケージ100の製造プロセスの詳細な説明に入ることとする。

0021

[製造の全体像]
この発明による回路パッケージ100は、在来の回路パッケージ同様に帯状体又はリールに巻かれて製造されることが好ましい。図3は、リードフレーム302,304のようなリードフレームの帯状体300を示す。各リードフレームには、306,308で示されている二つのリードが含まれている。一つの実施例に於いては、リードフレーム帯状体300が打ち抜き又はエッチングされたとき、複数の孔がリード3−6.308に貫通される。これらの孔の例が310で示されている。これらの孔310は、詳しく後記するように、フレームをリード306,308にロックするために使用される。

0022

リードフレーム帯状体300が作られた後、フレームが好ましくは射出成形でリードフレーム帯状体の各リードフレームに成形される。図4Aは、フレーム400のような複数のフレームが前記複数のリードフレームに成形された後のリードフレーム帯状体300Aを示す。図4Bは、一つの完成されたリードフレーム404を示す。複数のリードフレームは、一つ一つ個別に又は帯状体で又は巻かれて次々製造作業者へ供給され、彼らによりダイが前記リードフレームに取り付けられる。

0023

[フランジ]
フランジ102は、基体となるもので、これに本回路パッケージの他のパーツ類が取り付けられる。さらに、フランジ102は、代表的には、ダイからヒートシンクへ熱を伝え、前記ダイの一つの端子プリント基板に電気的に接続するものでもある。フランジ102は、好ましくは銅の含有率が高い合金(少なくとも約50%の銅)で作られ、導電性と熱伝導性に富み、ダイ取り付け温度におけるアニールに耐えるようになっている。この合金には、少なくとも一つの極微量の金属が含まれていることが好ましい。フランジ102は、少なくも約98%の銅と約0.05%から約1.5%のジルコニウムからなることが好ましいが、別の高い銅の含有率にしても差し支えない。フランジ102は、約99.9%の銅と約0.1%のジルコニウムからなることがさらに好ましい。フランジ102は、厚みが約2.54μm(約100マイクロインチ)のニッケルで電気めっきされて、拡散バリヤ層を形成し、約1.7μm(約65マイクロインチ)の金で電気めっきされて、ダイ110をフランジにはんだ付けするのを容易にする。

0024

また別に、フランジ102は、少なくも約99.5%の銅と約0.085%の銀からなるものでもよいが、別の高い銅の含有率にしても差し支えない。ジルコニウムは、銀より好ましいもので、これは、ジルコニウムをもつ合金は、銅の含有率が高く、したがって、熱伝導性と導電性が銀をもつ合金よりも良好であるからである。銅−ジルコニウム合金によりフランジの熱伝導性が従来技術の銅−タングステン及び銅−モリブデン−銅フランジよりもすぐれており、このようなフランジ又はこのようなフランジに取り付けられたダイを用いる回路パッケージは、従来技術のパッケージよりも大きな出力を出すことができるようになる。さらに加えて、銅−ジルコニウム合金は、銅含有率が高い大抵の合金よりもアニール温度が高く、ダイ取り付け温度までに加熱されても歪みが少ない。

0025

上記したように、フレーム104は、好ましくは射出成形でフランジ102へ成形される。この成形の結果、前記フレームは、フランジ102にくっつくが、このくっつき方は、不完全であり、前記ダイのはんだ付けと動作の熱により破壊されてしまう。この問題を解決するために、フランジ102は、フレーム104と前記フランジとを機械的にインターロクする機械的特徴を含むことが好ましい。

0026

この特徴は、図5Aに図示されているもので、この図は、図1を参照して述べた回路パッケージ100の一部の断面斜視図である。フランジ102には、フレーム保持構造部500が構成されていて、これは、フレーム104と前記フランジとを機械的に結合するために使用される。フレーム104をフランジ102に成形するとき、前記フレームの素材の一部が前記フレーム保持構造部500に流入し、硬化してキイ502が作られる。フレーム保持構造部500は、ある断面プロフィールを持ち、キイ50がこれに対する相補プロフィールをもつ。このようにして、硬化したキイ502は、フレーム保持構造部500にインターロックし、これによって、前記フレームと前記フランジとの間に接着剤を添加せずに、フレーム104がフランジ102から引き抜かれないようになる。

0027

フレーム保持構造部500は、少なくとも一つのアンダーカット部を含む。前記保持構造部500は、あり溝断面になっていて、アンダーカット部504,506を構成している。T、L又は円板に棒がついた形状のような他の断面形状でもよい。

0028

図5Aに示されたフレーム保持構造部500は、フランジ102の隣接面に押し込まれるようになっているが、図5Bに示すように、前記隣接面から立ち上がるようになっていてもよい。別の形のフランジ102Aは、フレーム保持構造部500Aを構成し、これは、前記隣接面からしっかり立ち上がっている。フレーム104Aをフランジ102Aに成形するとき、前記フレームの素材の一部が前記フレーム保持構造部500Aのアンダーカット部504A,506Aにそってぐるりっと流れ込み、硬化する。この場合には、フレーム104A内側にキイ502Aが構成されることになる。

0029

図5Aに戻ると、フレーム保持構造部500は、一連プログレッシブスタンピング(一連の打ち抜き加工)によりフランジ102に形成される。図6A図6Cは、種々の加工段階におけるフレーム保持構造部500の断面を示す。図6Aは、フレーム保持構造部500が作られる前のフランジブランク102Bを示す。

0030

図6Bは、前記フランジブランクに断面矩形の第1の溝600が作られたフランジブランク102Cを示す。この加工操作により溝600に壁602,604が作られる。溝600は、約0.508mm(約0.02インチ)の幅寸法(寸法A)になっていることが好ましく、約0.508mm(約0.02インチ)の深さ寸法(寸法B)になっていることが好ましい。

0031

図6Cは、第1の溝600に対し断面矩形の第2の溝606が作られた後のフランジ102を示す。この第2の加工操作により、壁602,604(図6B)を変形させ、この溝の頂部近辺を僅かにおしつぶす。変形した壁602A,604Aで図5Aを参照しての前記説明のようなアンダーカット部504,506が形成される。第2の溝606は、約1.27mm(約0.05インチ)の幅寸法(寸法D)になっていることが好ましく、約0.254mm(約0.01インチ)の深さ寸法(寸法C)になっていることが好ましい。このようにしてできた、あり溝形状のものは、約0.1778mm(約0.007インチ)の狭い寸法(寸法E)で、オーバーハング部分の寸法が約0.165mm(約0.0065インチ)(寸法F)になっている。オーバーハング部分(F)は、フレーム104に使用の液晶ポリマー(後記)に対し少なくとも約0.127mm(約0.005インチ)であることが好ましい。

0032

これらすべての寸法は、フランジ102のサイズ、素材及び温度、フレーム104のサイズ、素材及び温度、前記フランジとフレームの接合部分における所望の強度、コスト又は他の要素など、当業者の熟知しているものに応じて変えられるものである。

0033

フランジ102には、また、機械的特徴が含まれていて、これは、フランジとヒートシンクとの間を熱が具合よく確実に伝わることようにする点である。ヒートシンク類は、一般的には、一方の面が機械的に研磨されて平坦になっている。回路パッケージとヒートシンクとの間の接合部の熱伝導を高めるために、前記回路パッケージをこの平坦な面に空隙無しにぴったり寄り添わせるようにしなければならない。

0034

フレーム保持構造部500を作るために行われる打ち抜き加工(上記)でフランジ102の底部を変形させてしまい、これによって前記回路パッケージが前記ヒートシンクに対し平に寄り添えなくなる。このような変形を改善するために、フランジ102の底面を打ち抜き加工後ラップ盤で磨き上げることが好ましい。さらに、又は、別途に厚み寸法(5Aの寸法G)を好ましくは約3.175mm(約0.125インチ)厚くすることで、前記スタンプ(打ち抜き)加工による変形量を少なくし、フランジ102の底面をラップ磨き上げしなくてもすむようにできる。

0035

ダイ110とフランジ102の熱伝導率CTEの相違で、前記ダイを前記フランジにはんだ付けするとき、前記フランジを変形させてしまう。図7A図7Dは、このような状況の略図である。図7Aは、平らな底面700をもつフランジ102Dと前記フランジに未だハンダ付けされていないダイ110を示す。はんだ材114Aは、未だ溶けていない。銅/ジルコニウムのフランジのCTEは、約17ppm/°Cであるが、シリコンのダイのCTEは、約2.8ppm/°Cである。ダイ110とフランジ102Dとが加熱されて該ダイを前記フランジにはんだ付けする際、前記ダイとグランジは、膨張する。

0036

ついで、そして図7Bに示すように、ダイ110とフランジ102Dが冷えると、共融合金ハンダ114Bが直ちに硬化してしまうが、前記フランジとダイは、冷えながら収縮してゆく。共融合金はんだ114Bは、非常に硬く、ぐっと引き延ばされるものではない。したがって、フランジ102Dの上面702は、前記フランジよりもCTEがぐっと低いダイ110により拘束されてしまう。その結果、フランジ102Dの上面702は、その底面700よりも収縮度合いが小さく、該底面は、凹面形状になり、該フランジがヒートシンクに装着されると、間隙が残ってしまう。

0037

はんだ付け後、フランジ102が凹面になる傾向に対抗するために、はんだ付けする前に前記フランジを僅かに凸面形状にしておく。図7Cは、ダイ110を該フランジにはんだ付けする前のフランズ102を示す。フランジ102の底面704は、凹面に張り出す寸法(寸法H)がはんだ付けにより導入される凹面になる度合いよりも大きな形状になる。一つの実施例においては、底面704は、前記フランジの長さにわり少なくとも約0.00254mm(約0.0001インチ)だけ張り出している。別の実施例においては、底面704は、約0.0127mm(約0.0005インチ)から約0.0254mm(約0.0010インチ)の間の張り出しになっている。この寸法度合いは、使用されるはんだ付け技術フランジにはんだ付けされるダイの数、サイズと配置、前記フランジの長さ、幅及び圧さ、さらには前記フランジの構成などの種々の要因におうじて変わるものである。在来のフランジ類は、一般的には、厚みが約1.016mmまたは約1.575mm(約0.040又は0.062インチ)である。好ましくは約3.175mm(約0.125インチ)のフランジの厚さ(図5Aの寸法G)は、はんだ付けによる変形の量を減らすことができる。前記底面の張り出しは、成形加工により形成されることが好ましいが、サンドペーパー磨き、曲げ加工鋳造又は鍜造のような別の加工でもよい。

0038

図7Dは、前記ダイ110がフランジ102にはんだ付けされ、両者が冷えた後のフランジ102を示す。底面704は、好ましくは僅かに反った形になっている。フランジ102がヒートシンクに装着されると、ねじを前記フランジに取り付ける力(矢印706,708)で前記フランジがヒートシンクに対し平らにされ、フランジとヒートシンクの間の接合部の熱伝導性が良好になる。

0039

前記したように、フランジ102は、概ね平らなダイ取り付け領域112を含み、この領域にダイがはんだ付けされるか、エポキシ接着されるか又はその他の手段で取り付けられる。ダイ取り付け領域112は、25.4mm(インチ)当たり約0.0254mm(約0.001インチ)以下で平らになっていることが好ましく、さらに好ましくは25.4mm(インチ)当たり約0.0127mm(約0.0005インチ)以下で平らになっていて、ダイ110と前記ダイ取り付け領域とが具合よく共融合金はんだ接合されるようになっている。さらに、前記ダイ取り付け領域の粗さは、約1.6μm(約64マイクロインチ)以下であることが好ましく、これによってヒートシンクへ熱が良好に伝わるようになっている。エポキシのような接着剤を使用してファイ110をダイ取り付け領域112へ取り付ける場合には、ダイ取り付け領域の平坦度は、25.4mm(インチ)当たりやく0.127mm(約0.005インチ)内であることが好ましく、滑らかさは、約1.6μm(約64マイクロインチ)内になっている。

0040

前記したように、フランジ102には、取り付け溝116,118が含まれている。また別に、フランジ102には、ねじがきってあるか、又は、ねじはきっていない複数の孔が含まれる。これらの場合、フランジ102は、これらの開口にボルト類や他のファスナー類によりヒートシンク又は他の代替品に取り付けられる。また別にフランジ102は、フランジ102をヒートシンク又は他の代替品にはんだ付けで取り付け溝をなくすこともできる。

0041

[リード]
図1について前記したように、フレーム104は、好ましくは射出成形でフランジ102、リード1−6.108へ成形される。この成形工程の間、フレーム104は、リード106.108のまわりに成形されるのが好ましく、これらリードは、前記フレームの側壁を介して前記フレーム外側から空間キャビティ領域へ張り込む。この成形の結果、前記フレームは、リード106,108にくっつくが、このくっつきは、完全なものではなく、ダイのはんだ付けの熱及び動作によりこわれてしまう。この問題を解決するために、各リード106,108には、一つ又は複数のリード保持機構をもたせて前記リーソをフレーム104に固定するようにすることが好ましい。

0042

リード保持機構の一つは、図8に示すように、各リードに少なくとも一つの孔310を貫通しておく。前記したように、これら孔310は、リードフレーム300(図3)を打ち抜いたり、エッチングしたりするときにリード106,108に形成するものである。フレーム104が前記リードに接触するラインにそって配置の複数の好ましくは矩形の孔310が各リード106,108に含まれていることが好ましい。成形工程の間、熱可塑性のフレーム素材が孔310へ流入し、硬化し、フレーム104内でリード106又は108を機械的にロックし、前記リードとフレームとの間に添加される接着剤の必要なしに前記フレームから前記リードが引き出されないようになる。図5Aに示すように、複数の孔310は、フレーム1−4により完全に覆われることが好ましい。

0043

リード106,108の導電性は、回路パッケージ100の全体のパフォーマンスに貢献するものである。リード106,108の導電性は、側面、即ち前記リードを通る電流の流れ方向に対しほぼ垂直な前記リードの断面領域に比例する。複数の孔310は、この断面領域(図8のB−B線部分参照)を狭くするから、前記孔の数、配置、サイズ及び形状を選択してリード106,108の効率的な導電性の損失最低にすることができる。好ましくは、前記孔310は、前記リードの断面領域を最高約25%減らすことがきるが、構成されたリードの導電性が構造基準に合いさえすれば、この減少度をさらに低くできる。

0044

矩形の孔310は、硬化してリード106,108をロックする熱可塑性フレーム素材の量を最も多量にする一方、前記リードの導電性の低下をなくすようにする。矩形の孔310の長い方の方向は、前記リード106,108を流れる電流の方向に平行になっていることが好ましい。フレーム104の側壁の厚さによっては、前記孔310を正方形にできる。

0045

図8に示す別のリード保持構造では、フック状の又は曲げた(以下では、まとめて“フック状”という)エッジ800、畝部、凹部又は別の構造が空間キャビティ領域内にあるリード1−6,108の端部に又は端部近くに設けられている。この構造は、前記リードと同一平面上にはない。図5Aから分かるように、成形工程の間、フレームの熱可塑性素材の一部がこの構造の外側に面している部分において又は対し硬化し、これによってリード106がフレーム104から抜け出ないようにする機械的バリヤが作られる。フック状のエッジ800、畝部又は他の構造は、リードフレーム300(図3)が打ち抜き加工されるときにリード106,108に形成される。フック状エッジ800は、リード保持構造にとって好ましい実施例であるが、他の形状も使用できる。いくつかの許容できる形状のものの断面を図8Bに符号800A〜800Fで示す。

0046

図1を参照して前記したように、リード106,108は、ダイ110を回路パッケージ又は均等物に電気的に接続するために用いられる。リード106,108は、銅の含有率が高い合金(銅が少なくとも50%)から作られて、良好な導電性をもち、フレーム104のCTEに合致するようになっている。銅の含有率が高いリードは、一般的にはニッケル42%、鉄55%の(合金42として広く知られている)従来のリード類よりもすぐれた導電性をもつ。さらに加えて、リード106,108は、拡散バリヤ層となる約2.54μm(約100マイクロインチ)のニッケル層と前記リードをワイヤボンドしたりはんだ付けしたりするのを容易にする約1.625μm(約65マイクロインチ)の金の層で電気めっきされるのが好ましい。

0047

リード106,108は、約2.1%〜約2.6%の鉄、約0.015%〜約0.15%の燐、約0.05%〜約0.2%の亜鉛及び残部が銅である合金で作られているものが好ましい。これら素材の割合は、これ以外のものでもよい。リード106,108は、約97.5%の銅、約2.35%の鉄、約0.3%の燐及び約0.12%の亜鉛のものから作られることがさらに好ましい。このような合金は、UNS識別C19400でOlin Corporationから入手できる。

0048

リード106,108には、その他数多くの組成が適用できる。これら代替の一つとしては、約99.9%の銅と約0.1%のジルコニウムがある。このような合金は、UNS識別C15100でOlin Corporationから入手できる。これら素材の別の割合も差し支えない。例えば、約0.05%〜約0.15%のジルコニウムと残りが銅である合金もまた許容できる。

0049

リード106,108の別の組成には、約1%〜約2%の鉄、約0.01%〜約0.035%の燐、約0.3%〜約1.3%のコバルト、約0.1%〜約1%の錫及び残部が銅であるものが含まれる。この組成における好ましい銅の量は、97%である。このような合金は、UNS識別C19500でOlin Corporationから入手できる。

0050

リード106,108の別の組成には、約0.3%〜約1.2%の鉄、約0.1%〜約0.4%の燐、約0.01%〜約0.2%のマグネシウム、及び残部が銅であるものが含まれる。この代替組成における好ましい組成は、約0.6%の鉄、約0.2%の燐、約0.05%のマグネシウム、約99%の銅である。このような合金は、UNS識別C19700でOlin Corporationから入手できる。

0051

リード106,108の別の代替組成には、約1.7%〜約2.3%の錫、約0.1%〜約0.4%のニッケル、上限が約0.15%の燐及び残部が銅であるものが含まれる。このような合金は、UNS識別C50710で三菱電機株式会社から入手できる。

0052

リード106,108のさらに別の代替組成には、約0.05%〜約1.5%の鉄、約0.025%〜約0.045%の燐及び残部が銅であるものが含まれる。このような合金は、UNS識別C19210で神戸製鋼所から入手できる。

0053

リード106,108のさらに別の代替組成には、約0.5%〜約0.15%の鉄、約0.5%〜約1.5%の錫、約0.01%〜約0.035%の燐および残部が銅であるものが含まれる。このような合金は、UNS識別C19520で三菱伸銅株式会社から入手できる。

0054

リード106,108の別の代替組成には、約0.15%〜約0.4%のクロミウム、約0.01%〜約0.4%のチタン、約0.02%〜約0.07%のシリコン及び残部が銅であるものが含まれる。このような合金は、UNS識別C18070でWieland Werkeから入手できる。

0055

リード106,108のさらに別の代替組成には、約0.8%のニッケル、約0.15%〜約0.35%のシリコン、約0.01%〜約0.05%の燐及び残部が銅であるものが含まれる。このような合金は、UNS識別C19010でSan Metal Corporationから入手できる。

0056

リード106,108の別の代替組成には、約2.0%〜約4.8%のニッケル、約0.2%〜約1.4%のシリコン、約0.05%〜約0.45%のマグネシウム及び残部が銅であるものが含まれる。この代替組成における好ましい組成は、約3.0%のニッケル、約0.65%のシリコン、約0.15%のマグネシウム、約96.2%の銅である。このような合金は、UNS識別C70250でOlin Corporationから入手できる。

0057

リード106,108のさらに別の代替組成には、約0.3%〜約0.4%のクロミウム、約0.2%〜約0.3%の錫、約0.15%〜約0.25%の亜鉛及び残部が銅であるものが含まれる。このような合金は、UNS識別EFTEC−64Tで古河電気から入手できる。

0058

リード106,108の別の代替組成には、約2.7%〜約3.7%のニッケル、約0.2%〜約1.2%のシリコン、約0.1%〜約0.5%の亜鉛及び残部が銅であるものが含まれる。このような合金は、UNS識別KLF−25で神戸製鋼所から入手できる。

0059

リード106,108のさらに別の代替組成には、約1.9%〜約2.9%のニッケル、約0.2%〜約0.6%のシリコン、約0.1%〜約0.2%の燐及び残部が銅であるものが含まれる。このような合金は、UNS識別NF224で三菱電機株式会社から入手できる。

0060

[フレーム]
図5Aに関連して上記したように、フレーム104は、熱可塑性素材の射出成形で成形されフランジ102とリード106,108に一体成形される。フランジ102の素材には、好ましくは、液晶ポリマー(LCP)が含まれ、これは、ダイ取り付け温度(AuSnはんだ付けの温度280〜330℃又はAuSiはんだ付けの温度390〜420℃)に耐えることができる。従来のLCP類は、約300℃〜約330℃の範囲の温度で溶けてしまう。フレーム104には、その溶融温度を上げ、熱膨張係数(CTE)を調節し、湿気の浸透度を減らすベース樹脂コンパウンド類が含まれている。実用的には、前記樹脂類とコンパウンド類を含むフレーム104の素材をここでは“熱可塑性コンパウンド”又は“フレーム材(マテリアル)”という。

0061

許容できる樹脂の例は、p−ヒドロキシ安息香酸ビスフェノ−ル及びフタール酸からなるものである。他の許容される配合処方は、p−ヒドロキシ安息香酸(HBA)と6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸(HNA)の共重合体を含む。他の許容される配合処方はHBA、4−4‐ビフェノール(BP)およびテレフタール酸(TA)のテラ(tera)ポリマーを含む。

0062

図9は、フレーム104の断面図の概略図であり、熱可塑性材中の化合物のいくつかを示す。充填材粒子は好ましくはLCPへ添加され、そのCTEをリード106と108のCTE(約17 ppm/℃)に、より近接して調和するように変成し、フレーム102中の熱可塑性材の異方性阻害される。フレーム材のCTEは好ましくはリード106と108のCTEの約60%内にあるように調節される。無機材900の球状体、たとえばタルクであり、好ましくは2〜3ミクロン径であり、LCPに添加され、その濃度は約30%〜約40%の範囲である。このような複合材は約7ppm/℃〜22ppm/℃のCTEを有する。

0063

グラファイトは、好ましくLCPへ添加され、湿気の進入を減らす。このグラファイトは好ましく、一般的に平板のグラファイト・フレーク904(図9に、真横から見た方向で(エッジオン)示される)形状であるが、しかし他の形状のグラファイト、例えば、球形、塊状もまた許容される。加えて、グラファイト・フレーク904は射出等の際にある程度撓むが、有意にはその有効性が減じることはない。用語“一般的に平面状グラファイト・フレーク”は変形したフレークも含むものである。

0064

グラファイト・フレーク904は、好ましくは層構造をとり、好ましくはフレーム104の外表面に概略平行であり、かくして湿気侵入通路を曲がりくねったものとしている。前記層構造が外表面に平行でなくとも、グラファイトの存在で湿気の進入が抑制される。グラファイト・フレーク904はまたLCPのCTEを調整して、リード106と108の銅合金に、より近接してマッチさせる。フレーム材は、約10%と約70%の間のグラファイト・フレークを含み、好ましくは約40%と約50%の間である。

0065

グラファイト・フレークの代替物としては、ガラスファイバー1202がLCPへ添加されることができ、剛性増し、得られる熱可塑性材のCTEが調整される。この態様では、フレーム材は好ましくは約30%と約50%の間の割合のガラスファイバーを含む。

0066

グラファイト・フレークの他の代替として、または追加としては、他の材料をLCPへ添加することができ、それは例えば、鉄粉基材吸収剤分子篩ろ過材ゼオライト)および酸化カルシウム(CaO)である。適当なゼオライトは、サッド−化学から入手できる。

0067

フレーム剤は、射出成形前に、好ましくは予備乾燥されて、好ましくは約0.008%未満の水分とされる。さらに、射出成形時間は短い時間で行なうものとして、好ましくは約0.2秒未満である。ワンショットの射出のサイズは、小さいものとし、好ましくは約2グラム未満として、熱可塑性材の射出成形機バレル内滞留する時間を最小限とする。射出成形時のゲートは、好ましくは熱可塑性材の流れを制限し、それにより熱可塑性材におけるせん断力を増大させて、ポリマー鎖とグラファイト・フレーク904を配向させる。熱可塑性材は、好ましくはフレーム104の角でまたはリード106と108の間で射出される。得られるフレームにおける残留応力の量を減らすために約250°Fという最低の金型温度が、好ましくは成形操作の間維持される。

0068

湿気防止フィルムを好ましくはフレーム104の外表面に貼付して、湿気の侵入をさらに減らすことができる。代替としては、フィルムはフレーム104の内側に貼付され得る。許容される材料はアミン基材のエポキシ樹脂を含み、PPGインダストリーから商品名 Bairocadeで入手できるポリマー/Alフィルムおよびポリマー/セラミック・フィルムである。

0069

封止
フレーム保持構造部500(図5A)とリード保持構造部800(図8A)は良好な機械的な接合部を構成し、湿気と大気ガスの進入を抑制する。さらに、フレーム104は、好ましくは添加剤と内側または外側にフィルムを貼付されて、この侵入を減少させる。さらに進入を減少させるには、図10に示すように、封止1000と1002を、好ましくはフレーム104の縁に沿ってフレーム104の内部に施し、そこではフレームはリード106,108と接し、またフレームはフランジ102に接する。図11Aの断面図に示されるように、封止1002は、フランジ102とフレーム104の間からの浸入の防止と、フレーム104とリード108の間の浸入防止に効果的である。代替としては、図11Bに示すように、二つの封止、1002Aと1002Bを一つの封止1002に代って使用することができる。

0070

フレーム材へ封止材が良好に接着するのを促進するには、好ましくは封止材の適用の前に洗浄をすることである。プラズマ洗浄は、当業者に周知であり、酸素が主たる媒体であるが、許容され得る結果をもたらす。代替として、フレーム材は、溶剤またはエッチングで洗浄され得る。内径0.203mm(0.008インチ)の針が封止1000の材料を施与するのに使用され、そして内径0.254mm(0.010インチ)のID針が、封止1002の材料を施与するのに使用される。所望のビードの大きさに応じて他のサイズの針が使用され得る。封止材中空気泡を最小にするために、容積式オーガーポンプが封止材を針に注入するのに使用される。

0071

封止材は好ましくはせん断速度約0.95/秒における約58Pa.sと約128Pa.sの間の粘度を有し、そしてせん断速度約9.5/秒における約12Pa.sと約30Pa.sの間の粘度を有している。図12は、グラフ1200を含み、それは粘度とせん断速度の間の関係を示す。低い粘度が高せん断速度では好ましく、それにより材料は迅速に施与され得る。しかし、高粘度が低速のせん断速度では好ましく、それにより一旦材料が施与されても、その材料は流れないこととなる。

0072

材料は、好ましくは約3Pa.sと約7.4Pa.sの間のケーソン(cason)粘度を有する。材料のチクソトロピー性指数は好ましくは約3.5と約4.6の間にある。

0073

封止1000と1002の適当な材料は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂および相似被覆(conformal coating)を含む。適当な封止材は、約40%と約60%の間の溶剤(例えば、酢酸(2−ブチルエステル)と、約40%と約60%の間のエポキシ樹脂またはシリコーン樹脂を含む。エポキシ樹脂は、たとえばビスフェノール−A型または脂環式エポキシ樹脂である適当な硬化剤にはアミン系硬化剤が含まれる。代替として、封止材はコックソン電気から得られるパラリレンD(Paralyne D)またはパーリレンHT(Parylene HT)とすることができる。

0074

蓋(Lid)
蓋200は、ダイ110がフランジ102に付けられてリード106,108に電気的に接続された後に、フレーム104に取り付けられる。適当な蓋200は、図13Aと13Bに示される。蓋200は、好ましくはフレーム104に超音波・溶接され、それは約50kHzと約60kHzの間の振動数と約100ミクロン未満(より好ましくは60ミクロン未満)の振幅溶接信号を使用する。代替としては、蓋200はレーザー溶接または熱溶接でフレーム104に溶接される。

0075

通常の超音波プラスチック溶接技術は、蓋で回路パッケージをシールするのに使用されないのは、このような従来の技術が低い周波数の溶接を利用するからであり、これによる高い振幅が回路パッケージに実装された配線結線を損傷することがあるのである。本発明の高い溶接周波数は低い振幅となり、その結果配線・結線を損傷することがない。通常、蓋は、回路パッケージにエポキシ接着剤で接着される。有利には、蓋の回路パッケージへの接合は、エポキシ樹脂の硬化時間(約2時間)よりも短い時間(約250ミリセカンド)の超音波溶接でなされる。

0076

蓋200とフレーム104の間には好ましくは緩衝性の嵌め合いが存在し、そうして蓋とフレームの両方の部分が超音波溶接の間互いに溶解・溶融する。図13Bの断面図に示されるように、蓋200は好ましくは、フレーム104と溶解・溶融するリップ1300を含む。蓋200は、好ましくは上述のようにフレーム104と同じ材料からなる。さらに、フレーム104に関して上で説明したように湿気防止フィルムが好ましくは蓋200に貼られる。

0077

製造の詳細
回路パッケージ100のフランジ102、フレーム104、リード106,108および蓋200およびこれらの部品の製造に使用される材料、方法を含み、その詳細は上記で説明される。図14は、方法を説明する単純化したフローチャートを例示し、それにより回路パッケージ100が製造されて使用され得る。

0078

1400では、第1の高含量銅の合金がリード106,108のために製造される。1402では、リードフレームが1400で製造された第1の高含量銅合金から製作される。1404では孔310が穿孔され、エッチングまたはそうでない方法でリードフレームに施され、リード保持構造の一つが製作される。1406では、リード106、108の端部がカールされ、折り曲げられ、打ち抜かれ、またはリードフレーム300にエッチングされ、他のリード保持構造800が作成される。

0079

1408では、第2の高含量銅合金がフランジ102のために製造される。1410では、フランジ102が1408で製造された第2の高含量銅合金により製作される。1412では、フレーム保持構造500が、連続スタンプ方法によりフランジ102に造り出される。任意に、1414で、フランジ102の底部が折り畳まれる。1416ではフランジ102の底部が凸状とされる。

0080

1418では、グラファイト・フレーク、タルクおよび/またはガラスファイバーが液晶ポリマーに添加されてフレーム材が製造される。1420では、フレーム材が乾燥される。1422では、フレーム104は、フランジ102とリード1−6、108へ成形される.

0081

1424では、フレーム104とフランジ102の内部、すなわち、空気キャビティー領域が、洗浄される。1426では、封止材が施与されて、フレーム104とフランジ102の間およびフレームとリード106、108の間の境界をシールする。

0082

1428では、ダイ110がフランジ102に取り付けられる。1430では、ダイ110は、リード106、108に超音波により配線結合される。1432では、蓋200はフレーム104に超音波溶着される。

0083

本発明は好ましい態様をもとに説明されてきたが、当業者ならば、変形が可能であるが、依然として添付の請求の範囲に記載のように本発明の範囲と精神の範囲内にあることを理解する。たとえば、低いパワーダイは、半田付けされるよりも、むしろフランジにエポキシまたはそれではない接着剤で接着され得る。さらに、当業者に良く知られているように、合金は典型的には少量の不純物を含み、そのためここに述べられる組成は必ずしも合計で100%にならない。

0084

フレーム保持構造500とフランジ底部の凸状体Hは高含量銅フランジ102の関係で説明されているが、これらの創作はまた通常のフランジや他の材料からのフランジにも適用される。リード保持構造310、800およびそれらの各自の大体は高含量銅のリードの関係で説明されているが、これらの創作もまた通常のリードと他の材料からなるリードにも適用される。フレーム材は回路パッケージ100の関係で説明されてきたが、この材料は、有利には、他の関係、例えば高温に耐える材料を必要とするようなものとの関係で使用され得る。フレーム材の他の応用の例は、印刷回路板(PCBs)における高温積層や電子部品ケーブル、PCBs等のソケットを含む。

図面の簡単な説明

0085

本発明の一態様に従う、蓋がない回路パッケージの斜視図。
蓋を有する図1の回路パッケージの斜視図。
図1の回路パッケージの製造に使用されるような一つのリードフレームの上面図。
図3のリードフレームにフレームとフランジが成形されて装着された後のものの上面図。
図4Aに示されるストリップの一つのリードフレームの上面図。
図1の回路パッケージの部分分解図。
図1の回路パッケージの他の態様の部分分解図。
製造の3段階の一つを示す図1の回路パッケージのフランジの断面図。
製造の3段階の一つを示す図1の回路パッケージのフランジの断面図。
製造の3段階の一つを示す図1の回路パッケージのフランジの断面図。
図1の回路パッケージのフランジに装着されるダイの概略図。
図1の回路パッケージのフランジに装着されるダイの概略図。
図1の回路パッケージのフランジに装着されるダイの概略図。
図1の回路パッケージのフランジに装着されるダイの概略図。
図1の回路パッケージのリードの詳細な斜視図。
図1の回路パッケージのリードのいくつかの代替の態様の断面図。
図1の回路パッケージのフレームの部分の概略断面図。
図1の回路パッケージのシールを示す部分の拡大図。
図10のシールの二つの態様のうちの一つを示す図1の回路パッケージの断面図。
図10のシールの二つの態様のうちの他方を示す図1の回路パッケージの断面図。
図10、11Aおよび11Bのシールとして使用するに適当な材料の一態様について、粘度とせん断速度との関係を示すグラフ。
図1の回路パッケージのための蓋の斜視図。
一つの態様に従うものである図13Aの蓋の部分の斜視図。
図1の回路パッケージを製造する方法のフローチャート。

0086

100回路パッケージ
102フランジ
104フレーム
106リード
108 リード
110 ダイ
112ダイ取り付け領域
114共融合金半田
116スロット
118 スロット
120配線
122 配線

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