JPH04215464A

JPH04215464A - 電力集積回路パッケージ、それに用いられるリードフレーム、その中間体、および、電力集積回路パッケージの製造方法

Info

Publication number: JPH04215464A
Application number: JP3027259A
Authority: JP
Inventors: Pieramedeo Bozzini; ピエラメデオ・ボッツィーニ; Giuseppe Marchisi; ジュセッペ・マルキシ
Original assignee: SGS Thomson Microelectronics SRL; SGS Thomson Microelectronics Inc
Current assignee: STMicroelectronics SRL; STMicroelectronics lnc USA
Priority date: 1990-02-22
Filing date: 1991-02-21
Publication date: 1992-08-06
Anticipated expiration: 2015-02-28
Also published as: EP0443508B1; DE69113079T2; US5113240A; IT9019445A0; DE69113079D1; JP3014471B2; IT1239644B; EP0443508A1; IT9019445A1

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】

【０００１】この発明は集積化した電力装置のパッケー
ジのための改良されたリードフレームに関するものであ
る。特に、この発明は中規模電力集積回路に関するもの
である。

【０００２】知られているように、集積化した電力装置
の製造においては、電子構成要素を集積する半導体材料
のチップはリードフレームに接続される消散器に溶接さ
れる。一般的に、消散器はリードフレームより厚くかつ
異なった面上に配置され、別個に製造されかつ機械的に
リードフレームに接続され、そのためチップに溶接され
るべきその面はリードのほうに向けられる。その後、チ
ップおよびリードまたは端子の間の相互接続を設けた後
、概括的に平行六面体の形状のエポキシ樹脂のプラスチ
ック容器は消散器の１つの面上で成型されかつ完全にチ
ップを埋没する。特に、プラスチック容器はチップに接
触している消散器の面（内の面）を部分的に覆うだけで
あり、一方、特に消散器がさらに他の外部の消散器構造
に固定されるとき、必要とされる熱消散を確かにするた
めに、消散器の反対側の面は樹脂痕跡のできる限り無い
状態でなければいけない。これは、一方ではプラスチッ
ク容器の樹脂が成型の間消散器の外の面に達しないよう
できる限り防ぐ必要が、および他方では前記面をいかな
る残留物からもきれいにする（バリ取り）必要が必然的
に伴う。

【０００３】知られた解決によると、消散器の露出され
た、または外の側部上の残留物を減少するために、プラ
スチック容器の金型において設けられた押出し器によっ
て消散器は金型の底部に抗して押さえられ、そのため消
散器の外の面および前記金型の底部の間に流体状態でか
つ圧力下で注入された樹脂の浸透を妨げる。しかしなが
ら、この解決は不利益である。消散器を、いかなる点に
おいても持ち上がらずに型の底にできるだけ大いに付着
するように平坦に押すために、消散器の内の面上に作用
する３つの押出し器が実際には使用されており、特に、
押出し器の１つはこうしてプラスチック容器の境界線の
外部にある消散器の部分上に作用し、かつ他の２つは樹
脂を通って通過し、そのためプラスチック容器は樹脂で
満たされず、かつ消散器の内の面へ、その一部を露出し
て達する切欠きまたは窪みを有する。

【０００４】記述された態様で製造された完成したパッ
ケージはたとえば図１において見られることができ、そ
こにおいては、参照番号１は全体としてパッケージを示
し、２は消散器を示し、３は成型されたエポキシ−樹脂
プラスチック容器を示しかつ４は既に曲げられたリード
または端子を示す。参照番号５は容器３のプラスチック
によって覆われていない消散器の部分を示し、なぜなら
第１の押出し器がそこで作用しかつ横へのプラスチック
容器の境界線の範囲を定めるからであり、一方参照番号
６は金型における押出し器の存在によって引き起こされ
る樹脂内の空洞を示す。前記空洞は消散器の内の面のさ
らに他の部分を露出し、その１つだけが７によって示さ
れており、図において見える。参照番号８は、熱消散を
増加するための外部の構造または板への接続のためのね
じの通路のための穴を示す。

【０００５】しかしながら、消散器の内の面の一部分だ
けの露出でさえ所望されていず、なぜなら、前記面はさ
らに他の製造ステップ（たとえばリードの被覆のための
ニッケルめっき）の間外部の影響に対して保護されてい
ず、かつ特にそれはパッケージの内側への湿度の浸透を
容易にし、寿命を減少しかつしたがって装置の信頼性を
減少するからである。

【０００６】押出し器の存在ゆえに、型はさらに比較的
複雑でかつしたがって高価な形状を有する。

【０００７】それにもかかわらず樹脂の一部はまだなん
とか消散器の下へ浸透し、そのためそれは取り除かれな
ければならない。

【０００８】この状況を仮定すれば、この発明の狙いは
知られた技術の不利益を解決することができる集積化し
た電力装置のパッケージのための改良されたリードフレ
ームを提供することである。

【０００９】この狙いの範囲の中で、この発明の特定の
目的は、樹脂を通って通過しかつ中断をそこで引き起こ
す押出し器がプラスチック容器の成型の間必要とされな
いような形状を有する改良されたリードフレームを提供
することである。

【００１０】特に、この発明の目的はリードフレームを
提供し、それによって、プラスチック容器の成型の後、
チップに接触している消散器の内の面は完全に樹脂によ
って覆われ、そのためそれは外部の汚染剤に対して保護
され、こうして消散器の外側上の樹脂残留物の生成を避
ける。

【００１１】この発明の重要な目的は、製造出費の減少
を伴う、プラスチック容器のための金型の著しい簡易化
を得ることを許容するリードフレームを提供することで
ある。

【００１２】特にこの発明の目的は、集積化した装置の
製造の他のステップにおける修正を必然的に伴わないリ
ードフレームを提供することである。

【００１３】この狙い、これらの目的および以降で明ら
かになるであろう他のものは、前掲の請求項１ないし７
において規定されている集積化した電力装置のパッケー
ジのための改良されたリードフレームによって達成され
る。

【００１４】この発明はさらに、請求項８ないし１３に
おいて規定されている非平面のリードフレームの獲得の
ための中間の構造、請求項１４ないし１６において規定
されているこの発明による非平面のリードフレームを含
む電力パッケージ、請求項１７および１８において規定
されている非平面のリードフレームの製造およびプラス
チック容器の成型のためのプロセスに関する。

【００１５】この発明の特性および利点は、添付の図面
における非制限的な例としてだけ示された好ましい実施
例の説明から明らかになるであろう。

【００１６】図２を参照すると、この発明によるリード
フレームは参照番号１０によって包括的に示され、かつ
すべて同一でかつ並んで配列された、たとえば１０個の
前記リードフレームを含む条片の一部である。詳細には
、リードフレームはフレーム１１を含み、この発明によ
るとそれはリードフレームの外の境界線を規定する実質
的に方形の閉じた線に沿って延在する。１１ａによって
示されているフレームの側部は同一の条片の隣接するリ
ードフレーム（図においては示さず）と共有である。フレーム１１はリード１２（示された例においては１１
）を支え、そのいくつかはそれらの先端でフレームの側
部１１ｂに接続され、一方すべてのリードは相互接続線
を規定するセグメント１３によってフレームの側部１１
ａの中間の部分に接続される。知られた技術に類似して
、リード相互接続セグメント１３は、プラスチック容器
の施工の後、フレーム１１とともに取り除かれることが
意図される。

【００１７】この発明によるリードフレームはさらに押
し下げられた部分１５を支え、それは消散器を規定し、
それはリードフレームの残りでモノリシックに製造され
かつ接続１６ａないし１６ｃおよびフィンガ１７ａ，１
７ｂによって３つの点でそれに対して接続されている。特に、消散器は実質的にＴのように形作られ、その軸１
５ａはリードによって占められていない空間に延在し（
特に図３を見よ、それは消散器の変形および低下の前の
リードフレームを示すが、しかしそれはまた、段を形成
するための接続１６ａ，１６ｂおよび１６ｃの変形ゆえ
のフレームの側部１１ｂのほうへの消散器の下方への僅
かな変化を別として、変形されたリードフレームの平面
図に実質的に一致する）かつ段状の接続１６ｃによって
中央のリードに接続される。１５ｂによって示されるＴ
の横の部分または側部は、その代わりに、接続１６ａ，
１６ｂによってフレームの側部１１ｃに接続され、それ
らは側部１１ｃに面する側部１５ｂの縦の端部の隅から
延在し、前記接続１６ａ，１６ｂはフィンガ１７ａ，１
７ｂによってフレームの前記側部１１ｃに接続される。特に、図３において明瞭に見えるように、フィンガ１７
ａ，１７ｂは（それらは好ましくは、パッケージからの
フレームのその後の分離を容易にするために適したテー
パのある部分１８を有す）側部１１ｃから延在し、その
方向はそれに対して側部１１ｂのほうへ実質的に垂直で
あり、それから１８０°曲線を形成しかつ接続または側
部１６ａ，１６ｂに続き、それらはそれから側部１１ｃ
のほうに配向されかつ消散器１５に接続される。実際面
として、フィンガ１７ａ，１７ｂおよび接続１６ａ，１
６ｂはＳを形成し、それは、これ以降により詳細に記述
されるが、プラスチック容器の内側へ埋没され、そのた
め消散器の内の面のほうへ湿気が入る見込みを最小限に
するよう意図される。

【００１８】この発明によるリードフレームは、図２に
おいて示され、前述されたように、図３において示され
ている中間の平面のモノリシック構造（単一フレーム）
から始まり、得られる。前記構造は、それは適当な材料
、典型的には銅の条片から始まる従来の方法によって得
られるが、機械的に変形され（たとえば絞りによって）
そのため接続１６ａ，１６ｂおよび１６ｃを曲げかつリ
ードの面に対して消散器を低下する。消散器の低下は、
前記消散器とフレームおよびリードの面との間の高さの
差が消散器がその底部に抗して押されるシェルの深さよ
り僅かに大きくなるように適当に選択される。実際面と
して、好ましくは、一旦消散器が相関するシェルの底部
に抗して置かれると、フレームおよび特に接続１６ａな
いし１６ｃは１ミリメートルの１００分の１ないし２の
分だけシェルの縁を越えて垂直に突出し、そのため金型
の閉鎖の後、金型およびリードの外の部分上に加えられ
た圧力は、シェルの底部に抗して３つの点で消散器を押
し、接続１６ａないし１６ｃによって消散器に伝えられ
る。前記３つの点での作用により、樹脂は実際に、従来
のバリ取り方法によって容易に取り除かれることができ
る不可避のかつ非常に少ない残留物を除き、型の底部お
よび消散器の間に浸透できない。圧力は直接フレーム上
に加えられるのであるから（それは型の外でありかつプ
ラスチック容器によって影響されず、かつ前記接続１６
ａないし１６ｃを通るのと同様にフィンガ１７ａ，１７
ｂおよび接続１６ｃに接続されるリードの内部の部分を
通り伝えられる）、プラスチック容器は消散器の内の面
のほんの一部分さえも露出する開口または縦断を有さな
いという事実が強調されるべきである。

【００１９】図４および図５はプラスチック容器の成型
の直後のパッケージを示し、そのためそこに対する消散
器の位置を明瞭に示す。特に、図４は、消散器１５の外
の面（それは図２において見えているその上にチップが
溶接されているものと反対側である）、金型の閉鎖の間
作用する圧力ゆえに部分的に変形された接続１６ａない
し１６ｃの一部、およびプラスチック容器２０を示す。図４および図５の比較から見られるように、消散器はプ
ラスチック容器の横の境界線を越えて突出する部分を有
さず、なぜなら前記プラスチック容器は完全に消散器の
内部の面を覆いかつ図４において示されているその後ろ
側では、それは消散器の側部に延在しかつその外部の面
と同一平面である。

【００２０】さらに、図５の右の断面の部分において特
に見られるように、フィンガ１７ａ，１７ｂの端部だけ
が、それらは取り除かれるが（フレーム１１およびセグ
メント１３が容器２０およびリード１２から分離される
とき）、プラスチック容器から突出する。結果として、
パッケージが完成したとき、テーパのある部分１８での
フィンガ１７ａ，１７ｂの断面に相関する２つの小さい
方形だけが、プラスチック容器２０の壁と同一平面で、
図５において見える容器の側面上に見えるであろう。し
かしながら、これらの点は、フィンガ１７ａ，１７ｂお
よび容器の内側への回旋状の経路を規定する接続１６ａ
，１６ｂの沈められた部分のＳ形の形状のゆえに、消散
器の内の面への湿気のためのあり得る入り経路を構成し
ない。

【００２１】最後に、プラスチック容器２０は２つの横
の窪み２１を有し、そのためパッケージは外部の消散構
造に固定されることができるということに注目されるべ
きである。しかしながら、前記窪みは消散器のいかなる
部分とも接触せず、そのためそれらは湿気のための出入
り経路を構成しない。

【００２２】上の記述から見られるように、この発明は
意図された狙いを鮮やかに達成する。金型の底部に抗し
て消散器を平坦に押すためにプラスチック容器の樹脂を
通って通過する押出し器の使用を必要としない、集積化
した電力回路のパッケージのための改良されたリードフ
レームが実際に提供された。結果として、消散器の内の
面のいかなる部分の露出もなく、こうして湿気の出入り
経路を最小限にしかつ同時に消散器下への樹脂の浸透を
できる限り避ける。それにもかかわらず消散器の外の表
面に達するかもしれない樹脂のいかなる残留物も、いず
れにせよ、大きな出費なしで除かれるほど十分に少ない
ものである。

【００２３】さらに、型の内側で作用する圧力の除去に
よって、前記型はより簡単な形状を有し、そのため、完
成した集積化した装置の全体にわたる製造出費に有利に
なるように、その製造は容易にされかつしたがってより
経済的になる。

【００２４】知られた解決に対してこの発明による消散
器のより小さい表面にもかかわらず、熱抵抗は変わらず
、かつ熱容量だけが減少され、そのためこの発明による
解決はパルス型動作による集積化した装置のためだけに
は熱の観点からそれほど有益ではないということが強調
される。

【００２５】リードフレーム曲げステップは高い出費ま
たは高価な機械装置を必然的に伴わず、かつ既に述べら
れたように、容器の成型は製造プロセスの他のステップ
においての修正を必要とせず実に簡易化され、そのため
完成した装置はより信頼性があるけれども、応用と互換
性がある製造出費を有する。

【００２６】こうして考えられた発明は多数の修正およ
び変形を許し、それらのすべてはこの発明の概念の範囲
の中にある。特に、消散器およびフレームの間の３つの
接続点を有する示された解決は、一方では型の底部上で
消散器を平坦に効果的に加圧する可能性および他方では
構造の簡単さという点で最も有益であるけれども、他の
接続点、たとえばフレーム１１ｃに面する側部１５ｂに
沿った中途の点もまた、もしこれが必要または有益であ
れば設けられてもよい。

【００２７】細部のすべてはさらに、他の技術的等価の
ものと置き換えられてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】知られた型の消散器を有するリードフレームを
使用する集積化した電力装置のためのパッケージの斜視
図である。

【図２】この発明によるリードフレームの斜視図である
。

【図３】この発明によるリードフレームを得るための中
間の構造の平面図である。

【図４】プラスチック容器の成型の後のこの発明による
リードフレームの底面図である。

【図５】線Ｖ−Ｖに沿って取られた図４の構造の部分的
に断面の横からの立面図である。

【符号の説明】

１０　　リードフレーム１１　　フレーム１２　　リード１５　　消散器２０　　プラスチック容器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　少なくとも１つの相互接続線（１３）
によって相互に接続される複数個のリード（１２）に接
続される消散器（１５）を含む集積化した電力装置のパ
ッケージのための改良されたリードフレームであって、
それが周辺のフレーム（１１）を規定するモノリシック
の本体（１０）、前記複数個のリード（１２）、前記消
散器（１５）および前記相互接続線（１３）を含み、前
記消散器（１５）は前記フレーム（１１）に対して押し
下げられた面において延在しかつ少なくとも３つの相互
に空間のあいたかつ整列していない点において前記フレ
ーム（１１）および前記リード（１２）に接続されてい
ることを特徴とするリードフレーム。
【請求項２】　　前記消散器（１５）が、２つの点にお
いて前記フレームに接続されかつ前記複数個のリード（
１２）の中央のリードにさらに他の点で接続されている
ことを特徴とする、請求項１に記載のリードフレーム。
【請求項３】　　前記フレーム（１１）が、実質的に方
形でかつ一方の側部（１１ｂ）を前記リード（１２）の
少なくともいくつかの端部に接続されかつ反対の側部（
１１ｃ）を前記２つの点において段を規定するそれぞれ
の接続（１６ａ，１６ｂ）によって前記消散器（１５）
に接続されていることを特徴とする、請求項２に記載の
リードフレーム。
【請求項４】　　前記接続（１６ａ，１６ｂ）が、３次
元において延在するＳのような形状を前記接続（１６ａ
，１６ｂ）とともに規定するそれぞれのフィンガ（１７
ａ，１７ｂ）によってフレーム（１１）の前記反対の側
部（１１ｃ）に接続されることを特徴とする、請求項３
に記載のリードフレーム。
【請求項５】　　前記消散器（１５）が、フレーム（１
１）の前記反対の側部（１１ｃ）に実質的に並行に延在
する横の部分（１５ｂ）および前記リード（１２）のほ
うへ前記横の部分（１５ｂ）から延在する軸（１５ａ）
を有するＴのように実質的に形づくられ、前記複数個の
リード（１２）は前記消散器（１５）の前記軸（１５ａ
）の周りにＵのような形状において配列される自由な端
部を有し、かつ前記接続（１６ａ，１６ｂ）が前記フレ
ーム（１１）の前記反対の側部（１１ｃ）に面する前記
横の部分（１５ｂ）の隅から延在することを特徴とする
、請求項４に記載のリードフレーム。
【請求項６】　　前記フィンガー（１７ａ，１７ｂ）が
前記フレーム（１１）の前記反対の側部（１１ｃ）に対
して実質的に垂直な方向に延在し、近似的に１８０°の
曲線を規定しかつ横の部分（１５ｂ）の前記隅に接続さ
れる前記段状の接続（１６ａ，１６ｂ）に続くことを特
徴とする、請求項５に記載のリードフレーム。
【請求項７】　　消散器（１５）の前記軸（１５ａ）は
それ自身の段状の接続（１６ｃ）によって前記中央のリ
ード（１３）に接続されることを特徴とする、請求項５
に記載のリードフレーム。
【請求項８】　　少なくとも１つの相互接続線（１３）
によって相互に接続される複数個のリード（１２）に接
続される消散器（１５）を含むリードフレームの製造の
ための中間の構造であって、それが周辺のフレーム（１
１）、前記複数個のリード（１２）、前記消散器（１５
）および前記相互接続線（１３）を規定するモノリシッ
クの本体（１０）を含み、前記消散器（１５）は前記フ
レーム（１１）および前記リード（１２）と同一の面上
に延在し、前記消散器（１５）は少なくとも３つの相互
に空間のあいたかつ整列していない点において前記フレ
ーム（１１）および前記リード（１２）に接続されるこ
とを特徴とする構造。
【請求項９】　　前記消散器（１５）は２つの点におい
て前記フレーム（１１）に接続されかつさらに他の点に
おいて前記複数個のリード（１２）の中央のリードに接
続されることを特徴とする、請求項８に記載の構造。
【請求項１０】　　前記フレーム（１１）が実質的に方
形の形状を有し、それは１つの側部（１１ｂ）を前記リ
ード（１２）の少なくともいくつかの端部に接続されか
つ前記２つの点においてそれぞれの接続（１６ａ，１６
ｂ）によって反対の側部（１１ｃ）を前記消散器（１５
）に接続されることを特徴とする、請求項９に記載の構
造。
【請求項１１】　　前記接続（１６ａ，１６ｂ）が、前
記接続（１６ａ，１６ｂ）とともにＳのような形状を規
定するそれぞれのフィンガ（１７ａ，１７ｂ）によって
フレーム（１１）の前記反対の側部（１１ｃ）に接続さ
れることを特徴とする、請求項１０に記載の構造。
【請求項１２】　　前記消散器（１５）が、フレーム（
１１）の前記反対の側部（１１ｃ）に対して実質的に平
行に延在する横の部分（１５ｂ）および前記リード（１
２）のほうに前記横の（１５ｂ）部分から延在する軸（
１５ａ）を有するＴのように実質的に形づくられ、前記
複数個のリード（１２）は前記消散器（１５）の前記軸
（１５ａ）の周りにＵ形の形状に配列された自由な端部
を有し、かつ前記接続（１６ａ，１６ｂ）が前記フレー
ム（１１）の前記反対の側部（１１ｃ）に面する前記横
の部分（１５ｂ）の隅から延在することを特徴とする、
請求項１１に記載の構造。
【請求項１３】　　前記フィンガ（１７ａ，１７ｂ）が
前記フレーム（１１）の前記反対の側部（１１ｃ）に対
して実質的に垂直な方向に延在し、近似的に１８０°の
曲線を形成しかつ横の部分（１５ｂ）の前記隅に接続さ
れる前記接続（１６ａ，１６ｂ）に続くことを特徴とす
る、請求項１２に記載の構造。
【請求項１４】　　半導体材料のチップが埋没されてい
るプラスチック容器（２０）を含み、前記チップは消散
器（１５）および前記プラスチック容器（２０）から部
分的に突出する複数個のリード（１２）に接続されてい
る集積化した電力装置のためのパッケージであって、前
記消散器（１５）が前記リード（１２）の少なくとも１
つでモノリシックに製造されかつ段のような接続（１６
ａないし１６ｃ）によってそれに対して接続され、前記
消散器（１５）が前記プラスチック容器（２０）によっ
て囲まれ、そのため前記チップを支えるその面は前記プ
ラスチック容器（２０）によって完全に覆われかつその
反対の外の面は前記プラスチック容器（２０）のより大
きい表面の１つと同一平面に延在することを特徴とする
パッケージ。
【請求項１５】　　前記消散器（１５）が、前記プラス
チック容器（２０）の内側に延在しかつ前記リード（１
２）の反対側の前記プラスチック容器（２０）の横の表
面（１１ｃ）の中間の部分で終端する３次元のＳの形状
の部分（１７ａ，１７ｂ）を有することを特徴とする、
請求項１４に記載のパッケージ。
【請求項１６】　　前記消散器（１５）が、前記プラス
チック容器（２０）の前記横の表面（１１ｃ）に対して
平行に延在する横の部分（１５ｂ）および前記リード（
１２）のほうに前記横の部分（１５ｂ）から延在する軸
部分（１５ａ）を有するＴのように形状されることを特
徴とする、請求項１５に記載のパッケージ。
【請求項１７】　　集積化した電力装置のパッケージを
製造するためのプロセスであって、モノリシックの平面
のリードフレーム（１０）が製造され、前記リードフレ
ーム（１０）が周辺のフレーム（１１）、消散器（１５
）および複数個のリード（１２）を含み、かつ前記消散
器（１５）が段を形成するために少なくとも３つの点に
おいて曲げることによって前記フレーム（１１）および
前記複数個のリード（１２）に対して押し下げられてい
ることを特徴とするプロセス。
【請求項１８】　　押し下げられた消散器および段のよ
うな点より僅かに浅い成型のシェルの空洞に折られた段
のような３つの点を完全に挿入するステップ、金型を閉
じかつ金型の外部であるフレームを押し、そのため段状
に折られた点によりフレームによって加えられた圧力の
消散器への伝達によって消散器はシェルの底部に抗して
押されるステップ、およびプラスチック容器を形成する
ためにプラスチック材料を注入するステップとを含むこ
とを特徴とする、請求項１７に記載のプロセス。