JPH0525736U - 放熱パツケージ付きｉｃ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 放熱性が良く、比較的大規模なＩＣにも適す
る放熱パッケージ付きＩＣを提供する。 【構成】 リードを有する枠状のフレームと、このフレ
ームの上面に接着されフレームの枠内面と共にＩＣチッ
プ収容部を形成する板状のヒートシンクと、このヒート
シンクにフレーム下方から接着されたＩＣチップと、こ
のＩＣチップの電極とリードとをフレームの枠内で接続
するリードワイヤと、フレームの枠内を気密封止する封
止材とを備える。ヒートシンクの上面に放熱用の突起を
設けたり、封止材をＩＣチップ収容部内に充填された樹
脂で形成することができる。またフレームは、樹脂絶縁
層間にリード用回路パターンを有するプリント板で形成
することができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、放熱性を向上し比較的大規模なＩＣチップの収容にも適する放熱パ ッケージ付きＩＣに関するものである。

【０００２】

【従来の技術および考案の技術的背景】

従来よりＩＣパッケージはその用途によって種々のものが使用されている。比 較的大規模なＩＣに使用されかつ経済性も良いものとして、図８に示すものがあ る。これはプラスチックＰＧＡ（Pin Grid Aray ）であり、このパッケージは、 入出力端子用の配線１を形成した樹脂製のプリント基板２上にＩＣチップ３を搭 載し、ＩＣチップ３と入出力端子用配線１をワイヤーボンディングしたのち樹脂 ４で封止したものであり、プリント基板２の入出力端子用配線１はパッケージの 裏面より垂直方向に取り出したリード５に接続されている。 このように樹脂４で封止したプラスチックパッケージはその構造上放熱性が悪 く、大電力を扱うものには適さないものであった。

【０００３】 一方、放熱性を高めかつ信頼性も高いものに図９に示すものがある。これはセ ラミックパッケージであり、箱型に形成したセラミック容器６内にＩＣチップ（ 図示せず）を搭載し、容器６にメタライズによって形成された入出力端子用配線 ７とＩＣチップをワイヤーボンディングしたのち、セラミックまたは金属製のキ ャップ８にて封止したものである。８ａはこのキャップ８を封止するための低融 点ロウ材、９は容器６の下面に突出するリードである。

【０００４】 このようなセラミックパッケージは、図８の前記プラスチックパッケージに比 べてその構造上比較的放熱性に優れているが、特に大電力を扱うＩＣ等の使用に 際しては放熱性が不足する。そこで、このパッケージを放熱性の良いメタルコア プリント配線板等に搭載し、このメタルコアプリント配線板を介して放熱を促進 する必要が生じている。ここにこのメタルコアプリント配線板は電子機器装置の 筐体に組み込まれ、通常ファン等による強制空冷がなされる。

【０００５】 このように、従来のＩＣパッケージではＩＣパッケージ自体で十分な放熱性を 有するものがないため、放熱効果を高めるための種々の対策が必要となり、冷却 系の構造が複雑になったり、大型化するばかりでなく、経済的でないという問題 もあった。

【０００６】

【考案の目的】

本考案はこのような事情に鑑みなされたものであり、放熱性が良く、比較的大 規模なＩＣにも適する放熱パッケージ付きＩＣを提供することを目的とする。

【０００７】

【考案の構成】

本考案によればこの目的は、リードを有する枠状のフレームと、このフレーム の上面に接着され前記フレームの枠内面と共にＩＣチップ収容部を形成する板状 のヒートシンクと、このヒートシンクに前記フレーム下方から接着されたＩＣチ ップと、このＩＣチップの電極と前記リードとを前記フレームの枠内で接続する リードワイヤと、前記フレームの枠内を気密封止する封止材とを備えることを特 徴とする放熱パッケージ付きＩＣにより達成される。

【０００８】

【実施例】

図１は本考案の一実施例の概念を示す一部断面した斜視図であり、斜め下から 見た図である。図２はそのプリント配線板への実装方法を示す断面図、図３は製 造工程説明図、図４は製造工程の流れ図である。

【０００９】 図１、２において符号１０は枠状のフレームであり、樹脂絶縁層間にリード用 回路パターン１８が形成されたプリント板からなる。このフレーム１０は図３の （Ａ）〜（Ｆ）、および図４のステップ１００〜１１４に示す手順で作られるも のであるから、その製造方法につき説明しておく。

【００１０】 まず銅張り積層板１４を用意する（図４、ステップ１００）。この積層板１４ は、ガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸させて硬化させたガラスエポキシ板の両面 に銅箔を張ったものである。この積層板１４の上面には、その周縁より僅かに内 側に沿って後記するスルーホール２６のパッド１６となる回路パターンが形成さ れ、また下面にはリード用回路パターン１８（図１参照）が形成される（ステッ プ１０２）。これらパッド１６、回路パターン１８は公知のフォトレジストを用 いたエッチングにより形成される（図３の（Ａ））。

【００１１】 次に回路パターン１８の一部、すなわち後の工程（ステップ１２２）でワイヤ がボンディングされる部分に金メッキ２０が施される（ステップ１０４、図３の （Ｂ））。そしてこの回路パターン１８の面にポリイミドの板２２および銅箔が 積層される（ステップ１０６、図３の（Ｃ））。この銅箔にはパッド１６に対向 するパッド２４がエッチングにより形成される（ステップ１０８、図３の（Ｃ） ）。

【００１２】 このように積層したプリント板には、前記の各パッド１６を貫通するスルーホ ール２６が形成される（ステップ１１０、図３の（Ｄ））。このスルーホール２ ６は公知のように、上下面のパッド１６、２４を貫通するドリル孔を明け、この ドリル孔内面に金属メッキを施して両パッド１６、２４および内層の回路パター ン１８とを電気的に接続するものである。

【００１３】 このようにスルーホール２６ができると、次にポリイミド層２２の不要な部分 をケミカルエッチングによって除去する（ステップ１１２、図３の（Ｅ））。す なわち回路パターン１８の金メッキ２０を形成した部分付近のポリイミド層２２ を除去する。そして積層板１４の不要な部分である中央部分をＮＣルーターによ り四角形に切り抜いたり、打抜き機によって四角形に打抜き、枠状のフレーム１ ０ができ上がる（ステップ１１４、図３の（Ｆ））。

【００１４】 このようにフレーム１０ができあがると、その上面にヒートシンク２８が接着 され、フレーム１０の上面の開口部を気密に塞ぐ（ステップ１１６、図３の（Ｇ ））。ここにヒートシンク２８はアルミニウム板やステンレス板などの熱伝導性 の良い板で作られる。 この結果、フレーム１０の枠内面とこのヒートシンク２８の下面とで囲まれ、 下方に開いたＩＣチップ収容部３０が形成される。

【００１５】 次にフレーム１０の周縁に沿って並んだ多数のスルーホール２６の中心を通る 平面で周縁がカットされる（ステップ１１８、図３の（Ｇ）参照）。このカット により半分に割られたスルーホール２６の内面がフレーム１０の端面に現れ、そ の上・下端はそれぞれ半分にカットされたパッド１６ａ、２４ａに接続している 。下面のパッド２４ａはスルーホール２６を介して前記リード用回路パターン１ ８に接続された外部接続用の電極パターンとなるものである。すなわちこの実施 例では、回路パターン１８およびスルーホール２６、パッド２４ａにより、通常 のＩＣにおけるリードが形成される。

【００１６】 ３２はＩＣチップであり、このＩＣチップ３２の裏面はこのチップ収容部３０ の内側からヒートシンク２８に接着固定される（ステップ１２０、図３の（Ｈ） ）。すなわちＩＣチップ３２はワイヤボンディング用電極がない面（裏面）を上 にしてヒートシンク２８の下面に接着されることになる。そしてこのＩＣチップ ３２と回路パターン１８の金めっき２０の部分とが、金線などのワイヤ３４によ り接続される（ステップ１２２）。この状態でチップ収容部３０には封止用樹脂 ３６が充填される（ステップ１２４）。ここに封止用樹脂３６はフレーム１０の 下面よりも下方へ突出しないようにする。

【００１７】 このように作られたＩＣパッケージ３８は図２に示すようにクリームはんだ４ ０を用いてプリント配線板４２に実装される。ここにプリント配線板４２には、 このＩＣパッケージ３８の周縁に作られた半円環状の各パッド２４ａに対応する 回路パターン４４が形成されている。クリームはんだ４０はＩＣパッケージ３８ 側の各パッド２４ａに対応する回路パターン４４上の所定位置に、印刷やディス ペンサなどを用いて供給される。ＩＣパッケージ３８はこのクリームはんだ４０ によって仮止めされた後、リフロー炉において加熱される。この加熱によってク リームはんだ４０が溶融し、はんだ４０は表面張力によってスルーホール２６の 半円弧状の内面に吸い上げられて凝固する。

【００１８】 図５は他の実施例の一部断面図、図６はその下面の斜視図、図７は同じく上面 の斜視図である。この実施例のパッケージ３８Ａでは、フレーム１０Ａに、前記 図１〜３に示したスルーホール２６の他に、各スルーホール２６の間にあってフ レーム１０Ａの周縁よりも内側に位置する他のスルーホール２６Ａを形成した。 このためスルーホール２６と２６Ａとのパッド２４ａ、２４Ａは、図６に示すよ うにジグザグに配置される。なお各スルーホール２６、２６Ａには、異なるリー ド用回路パターン１８Ａが接続されるのは勿論である。またこの実施例では図５ 、７に示すように、ヒートシンク２８Ａに多数の円柱型または角柱型の突起５０ を設け、ヒートシンク２８Ａの放熱性を向上させた。

【００１９】 この実施例によれば、突起５０により外気に接する表面積が増えるのでヒート シンク２８Ａの放熱性が一層向上する。なお突起５０はヒートシンク２８Ａの周 縁に沿って図７のように設けるものの他、ヒートシンク上面全体に分散させて設 けてもよい。またＩＣチップ３２に近い位置の突起を高くしたり間隔を狭くして 、放熱量の調整をしてもよい。

【００２０】 以上の各実施例ではＩＣチップ収容部３０にＩＣチップ３２を収容し、ワイヤ ボンディングした後樹脂を充填することによって気密封止しているが、本考案は これに限定されるものではない。例えばフレーム１０、１０Ａの下面に金属板の キャップを封着するものであってもよい。

【００２１】 また各実施例では、フレームをプリント配線板で形成し、ここにリードとなる リード用回路パターンを内層したから、このフレームにスルーホールを設けてス ルーホールのパッドを外部接続用の電極パターンとすることが可能になった。し かし本案はこのフレームをセラミックやプラスチックで枠状に形成したものであ ってもよい。この場合にはフレーム自身に予めリードをガラス封止あるいは樹脂 封止しておく。このリードはフレームの下面に針状に突出する前記図８、９に示 した構造のものであってもよいし、フレームの外側面から突出するものであって もよい。例えばＤＩＰ型パッケージや、ミニフラット型パッケージなどで用いる ようなリードであってもよい。

【００２２】

【考案の効果】

請求項１の考案は以上のように、枠状のフレーム（１０、１０Ａ）上面にヒー トシンク（２８、２８Ａ）を接着して、フレーム（１０、１０Ａ）の枠内にＩＣ チップ収容部（３０）を形成し、ヒートシンク（２８、２８Ａ）の下面すなわち ＩＣチップ収容部（３０）側にＩＣチップ（３２）を接着したから、ＩＣチップ （３２）の熱は直接ヒートシンク（２８、２８Ａ）に伝わり外へ放熱される。こ のため放熱性が良好になり、特に発熱量の大きい大規模ＩＣ、ＬＳＩ、特定用途 向けＩＣ（ＡＳＩＣ）などに好適なものとなる。

【００２３】 ここにヒートシンク（２８Ａ）の上面に放熱用突起（５０）を設ければ放熱性 は一層向上する（請求項２）。 封止材は樹脂（３６）を充填し凝固させたものが好ましい（請求項３）。 またフレーム（１０、１０Ａ）はリード用回路パターン（１８）を内層したプ リント配線板で形成すれば、ここに形成したスルーホール（２６、２６Ａ）のパ ッド（２４ａ、２４Ａ）をそのまま外部接続用の電極として利用でき、実装密度 を高めるのに適する（請求項４）。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の概念を示す一部断面した斜
視図

【図２】そのプリント配線板への実装方法を示す断面図

【図３】製造工程説明図

【図４】製造工程の流れ図

【図５】他の実施例の断面図

【図６】同じく下面の斜視図

【図７】同じく上面の斜視図

【図８】従来のパッケージを示す一部断面斜視図

【図９】従来のパッケージを示す分解斜視図

【符号の説明】

１０、１０Ａ フレーム １４ 絶縁層としての銅張積層板 １８ リード用回路パターン ２０ 金メッキ ２２ 絶縁層としてのポリイミド板 ２４ａ、２４Ａ 電極パターンとしてのパッド ２６、２６Ａ スルーホール ２８、２８Ａ ヒートシンク ３０ ＩＣチップ収容部 ３２ ＩＣチップ ３６ 封止樹脂 ３８、３８Ａ ＩＣパッケージ ５０ 突起

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 リードを有する枠状のフレームと、この
   フレームの上面に接着され前記フレームの枠内面と共に
   ＩＣチップ収容部を形成する板状のヒートシンクと、こ
   のヒートシンクに前記フレーム下方から接着されたＩＣ
   チップと、このＩＣチップの電極と前記リードとを前記
   フレームの枠内で接続するリードワイヤと、前記フレー
   ムの枠内を気密封止する封止材とを備えることを特徴と
   する放熱パッケージ付きＩＣ。
2. 【請求項２】 前記ヒートシンクの上面には放熱用の突
   起が設けられている請求項１の放熱パッケージ付きＩ
   Ｃ。
3. 【請求項３】 前記封止材は前記ＩＣチップ収容部内に
   充填された樹脂で形成される請求項１の放熱パッケージ
   付きＩＣ。
4. 【請求項４】 前記フレームは、樹脂絶縁層間にリード
   用回路パターンを有するプリント板で形成されている請
   求項１の放熱パッケージ付きＩＣ。