JPH11102998A - 電子部品用パッケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属板に大きなストレスを与えることなく凹
部を形成することができ、かつ、パッケージに必要な諸
特性を満足させる。 【構成】 金属板１０の一方面に凹部２を形成したパッ
ケージの凹部２内に電子部品（５）を収納すると共に、
金属板１０の一方面に配設した配線基板３の端子４と電
子部品（５）の端子６とを電気的に接続した電子部品用
パッケージは、金属板１０の一方面１０ａからプレス等
の押圧形成により凹部２を形成すると共に、この凹部２
の形成によって金属板１０の他方面側１ｂに突出形成し
た凸部１１を切削加工により切削し、凹部２の底面に金
属板１０より肉厚の薄い底部を有するキャビティ型に形
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属板の一方面側
に電子部品を収納するための凹部を形成したいわゆるス
ティフナに用いるキャビティ型のパッケージに関するも
のであり、詳しくは、金属板をプレス等を用いた塑性加
工により凹部を形成した電子部品用パッケージに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年の情報機器の小型化に伴い、半導体
集積回路やハイブリッド回路等に代表される電子部品の
パッケージも小型化、高密度化が進んでいる、これらを
支える技術として、ＴＡＢフィルムやフレキシブルプリ
ント基板等の配線基板を用い、この配線基板上に形成し
た数十本から数百本の端子部と上記半導体集積回路の端
子部を、ワイヤボンディングやフリップチップにより電
気的に接続する高密度実装技術が実用化されている。し
かしながら、上記配線基板には剛性がなく、反りが発生
するために補強が必要になり、スティフナと呼ばれる中
央に窓枠を形成した金属板が使用されるに至った。さら
に、上記半導体集積回路は、高密度化に伴って発熱量が
増加することから、パッケージの放熱のためにヒートス
プレッダが併用される。

【０００３】また、パッケージの構成としては、個々の
上記スティフナとヒートスプレッダを接着剤により接着
接合したもの、或いは、両者を金属板により一体化した
放熱板一体型も提案されている。この放熱板一体型とし
ては、比較的肉薄の金属板を絞り加工によって上記半導
体集積回路を収納するための凹部を形成した絞りタイプ
と、金属板の一方面のみに凹部を形成したキャビティタ
イプの二つのタイプに大別される。しかし、上記スティ
フナに求められる特性として重要な、十分な剛性と平坦
性の点からキャビティタイプが優れている。

【０００４】図９は、キャビティタイプのパッケージを
周知の押圧加工によって製造した場合の形態を示してい
る。即ち、所定の板厚ｔ０を有する金属板５０の上方に
示す一方面から、プレスのパンチ５３を矢示の下方に向
けて押圧し、底部５２に板厚ｔ１を残すようにして、金
属板５０に所定形状の凹部５１を形成することによりパ
ッケージＰを形成している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たキャビティタイプのパッケージを周知の押圧加工によ
り形成した場合には、パンチ５３により押圧して金属板
５０に所定形状の凹部５１を形成するため、凹部５１の
体積分の金属が底部及び周囲に押し込まれ、周囲の金属
部分の組成が圧縮されて残留応力が残る。また、周囲の
金属部分が矢示の上方向にカーリングしてしまう。その
上、凹部５１への押圧によって金属板５０の他方面に突
出してしまい、矯正が不能の状態に平坦度が悪化する重
大な問題がある。

【０００６】さらに、大きな残留応力が残っているた
め、経時変化によって、特に凹部５１内の寸法が変化し
てしまい、内部に収納した半導体集積回路との間に隙間
が生じて剥離が発生し、品質上の重大な問題を起こすこ
とがある。その上、金属組成が変化するために熱伝導率
が低下することから、ヒートスプレッダとしての所望の
性能が得られない問題がある。また、凹部５１を押圧加
工するためには、大きな押圧力が必要であり、高出力の
プレス機が必要になると共に、パンチ５３の耐久性が悪
化し、パンチ５３の交換頻度が高くなるため、必然的に
コストが高くなる問題も有している。

【０００７】一方、キャビティタイプのパッケージに所
定形状の凹部を形成する方法としては、化学的なエッチ
ング加工方法がある。しかしながら、このエッチング加
工は金属板の一方面から化学的に金属を溶解させて凹部
を形成するため、エッチングを施す時間を多く必要とす
るため、大量生産には不向きであり、必然的にコストア
ップになる問題点がある。さらに、エッチング加工は各
部分毎に溶解を制御出来ないため、寸法精度悪くなりパ
ッケージとして必要な平坦度が得られない問題がある。

【０００８】本発明は以上のような問題点を解決するた
めになされたもので、金属板に大きなストレスを与える
ことなく凹部を形成することができ、かつ、パッケージ
に必要な諸特性を満足し得る電子部品用パッケージ提供
することを目的とする。

【０００９】

【問題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、金属板の一方面に凹部を
形成したパッケージの上記凹部内に電子部品を収納する
と共に、上記金属板の一方面に配設した配線基板の端子
と上記電子部品の端子とを電気的に接続した電子部品用
パッケージであって、上記パッケージは、上記金属板の
一方面からプレス等の押圧形成により凹部を形成すると
共に、この凹部の形成によって上記金属板の他方面側に
突出形成した凸部を切削加工により切削し、上記凹部の
底面に上記金属板より肉厚の薄い底部を有するキャビテ
ィ型に形成したことを特徴としている。

【００１０】また、請求項２記載の電子部品用パッケー
ジは、金属板の一方面側から板厚の寸法より浅い所定形
状の凹部を押圧形成すると共に、他方面側に上記凹部よ
りもやや小さい相似形の凸部を形成し、この凸部を切削
加工により切削してパッケージを形成することを特徴と
している。

【００１１】また、請求項３記載の電子部品用パッケー
ジは、金属板の一方面側から凹部を押圧する押圧形成
と、他方面側の凸部を切削する切削加工とを複数回繰り
返して徐々に所定の深さの凹部を形成することによりパ
ッケージを形成することを特徴としている。

【００１２】さらに、請求項４記載の電子部品用パッケ
ージは、金属板の一方面側から所定の深さの凹部を押圧
形成することにより他方面側に形成された凸部を複数回
分割して徐々に切削することによりパッケージを形成す
ることを特徴としている。

【００１３】さらにまた、請求項５記載の電子部品用パ
ッケージは、金属板の他方面側に角柱、円柱、突堤状或
いは異形状からなる多数個の柱状凸部を突出形成させ、
この柱状凸部を切削することによりパッケージを形成す
ることを特徴としている。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるパッケージを
図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。図１
及び図２は、本発明にかかるパッケージを適用した半導
体集積回路用パッケージの一例を示している。パッケー
ジ１は金属素材からなり、剛性を有すると共に、後述す
る配線基板等との熱膨張係数がマッチングし、しかも、
ヒートスプレッダとして必要な熱伝導率が良好であり、
かつ、塑性加工が可能な金属素材として、銅合金或いは
ステンレス鋼、またはアルミニウムが採用される。この
パッケージ１の一方面１ａ側中央部には、略四角形の凹
部２が形成され、凹部２の底面には、所定の板厚とした
底部１ｃが形成され、全体としてキャビティ型に形成さ
れている。

【００１５】パッケージ１の一方面１ａには、ＴＡＢや
フレキシブルプリント基板、或いは通常のプリント基板
等からなる配線基板３が接着剤により接着固定されてい
る。この配線基板３には、凹部２とほぼ同じ大きさの窓
孔３ａが形成され、この窓孔３ａの周縁には、線幅及び
ピッチが３７ｎｍ程度の多数の端子部４がプリント配線
により形成されている。この端子部４と図示しない配線
基板３の図示しない外縁に設けた外付け端子との間は、
プリント配線が施されている。

【００１６】さらに、パッケージ１の一方面１ａに形成
した凹部２には、半導体集積回路５のチップが収納され
る。半導体集積回路５は凹部２の底部１ｃに面接合状態
で接着剤により固定されている。この接着固定において
重要なことは、半導体集積回路５と凹部２の底部１ｃと
の間に気泡を形成させないことである。半導体集積回路
５は動作中に発熱した場合、或いは、パッケージ１と半
導体集積回路５及び配線基板３とを組み立てる課程で加
熱した場合、この熱によって気泡が膨張し、半導体集積
回路５を剥離させてしまう恐れがある。このため、凹部
２の底部１ｃは３０ｎｍ以下の反りと平面度に形成され
ている。

【００１７】半導体集積回路５の上面には、上記配線基
板３に形成した端子部４と同じ線幅及びピッチの多数の
端子６が設けられている。そして、半導体集積回路５の
と配線基板３の端子部４とは、図２に示すように、ボン
ディングワイヤ７によって電気的に接続される。さら
に、パッケージ１の凹部２に封止剤８を注入し、半導体
集積回路５と上記ボンディングワイヤ７を封止する。

【００１８】以上にように構成された集積回路部品を、
図示しない電子装置の回路基板に装着するには、上記配
線基板３の外縁に設けた外付け端子にハンダボール９を
配設し、電子装置の回路基板の所定位置に仮固定した状
態で加熱することにより、ハンダボール９を溶解する。
これにより、配線基板３と電子装置の回路基板とが電気
的に接続される。一方、半導体集積回路５は動作中に発
熱した場合は、パッケージ１自体がヒートスプレッダと
しての機能を有しているため、熱がパッケージ１に伝達
すると共に放熱される。

【００１９】次に、パッケージ１の凹部２の形成方法を
図３により説明する。図３（Ａ）乃至（Ｇ）は第１の形
成方法を示し、パッケージ１となる金属板１０の一方面
１０ａ側から所定形状の凹部２を押圧形成すると共に、
他方面１０ｂ側に凹部２よりもやや小さい相似形の凸部
１１を形成し、この凸部１１を切削して他方面１０ｂ側
を平坦に形成する方法を示している。

【００２０】先ず、図３（Ａ）に示す金属板１０の素材
としては、銅合金やステンレス鋼或いはアルミニウム等
が選択される。図３（Ｂ）は第１の押圧工程を示し、図
示しないプレス機のダイ１２に対して位置決めした状態
で金属板１０を載置し、この金属板１０の一方面１０ａ
側からプレス機に装着されたパンチ１３によって、浅い
凹部２ａを形成する。この押圧によって金属板１０の他
方面１０ｂ側には凹部２ａの金属が移行し、金属板１０
の他方面１０ｂ側には、凹部２ａの深さとほぼ等しい高
さＣの凸部１１ａが突出形成される。凸部１１ａの外形
寸法Ｌｕは、凹部２の内径寸法Ｌｄよりもやや小さい相
似形としている。

【００２１】このような寸法関係に設定すると、例えば
凹部２ａを深く押圧した場合であっても、凸部１１ａの
基端は金属板１０から切断することなく、常に連結状態
が保持される。また、凸部１１ａの突出高さＣは、後述
する切削工程において最小のストレスにて切削可能な高
さに設定することが望ましい。

【００２２】図３（Ｃ）及び（Ｄ）は第１の切削工程を
示し、上記第１の押圧工程によって金属板１０の他方面
１０ｂ側に形成された凸部１１ａを、カッター１４によ
って他方面１０ｂと同一面となるように基端から切削す
る。切削工程で使用するカッター１４は、例えば、図６
に示すように、先端中心にを突出させた矢型状の歯部１
４ａを有し、この歯部１４ａの先端を凸部１１ａの中心
線に一致させた状態で図３（Ｃ）に示す矢示の方向にカ
ッター１４を進め、図３（Ｄ）に示す凸部１１ａの後端
まで進めることにより切削が完了する。この切削工程に
おいて、カッター１４により底部１０ｃが凹部２ａ方向
に変位することを阻止するために、凹部２ａ内に押圧工
具１５を挿入すると共に押圧しておくことが望ましい。

【００２３】次に、図３（Ｅ）は第２の押圧工程を示
し、先の第１の押圧工程によって形成された第１次の凹
部２ａを更に深くするために、ダイ１２の押圧によって
第２の押圧加工を施し、完成状態の深さの凹部２を形成
する。この結果、金属板１０の他方面１０ｂ側には第１
次と同様に凹部２の深さとほぼ等しい高さの凸部１１が
突出形成される。この凸部１１の外形寸法も、やはり凹
部２の内径寸法よりもやや小さい相似形としている。

【００２４】その後、図３（Ｆ）に示す第２の切削加工
が行われる。即ち、第１の切削工程と同様に、第２の工
程によって金属板１０の他方面１０ｂ側に形成された凸
部１１をカッター１４によって、他方面１０ｂと同一面
となるように基端から切削する。このとき使用するカッ
ター１４は、第１の切削工程で使用したものと同じであ
る。そして、図３（Ｃ）に示す矢示の方向にカッター１
４を凸部１１の後端まで進めることにより、図３（Ｇ）
に示すように凸部１１が切削され、他方面１０ｂ側が平
坦に形成されてパッケージ１が形成される。また、凹部
２の底面には、比較的肉薄な所定の板厚の底部１ｃが形
成されている。

【００２５】以上説明した形成方法は、金属板１０に対
してストレスを与えない程度に押圧するとともに徐々に
切削するので、残留応力やストレスを未然に防止する上
で好適であり、パッケージ１の凹部２の底部１ｃとして
必要な３０ｎｍ以下の反りと平坦度が得られると共に、
パッケージ１全体として必要な７０ｎｍ以下の反りと平
坦度が得られる。さらには、凹部２底面に位置する底部
１ｃの板厚を小さくする場合も、切削による引っ張り力
が小さいことから、底部１ｃが破損する恐れがない。ま
た、各押圧工程における押圧力を小さくできることか
ら、小型のプレス機でも加工することができる等の特徴
がある。

【００２６】尚、図３に示す形成方法として例示したも
のは、１枚の金属板１０に対して１個の凹部２を形成す
るようにしたが、広い面積の１枚の金属板に対し、２個
から５個程度の複数個の凹部を同時に形成するようにし
ても良い。また、凹部は四角形以外にも、円形や多角形
であってもよい。

【００２７】さらに、凹部２を形成するにあたり、凸部
１１は図３において説明した矩形状でなくとも、図７に
示すように、金属板１０の基端より先端に至る間をテー
パ状としたテーパ部１１ｂを形成することにより、略台
形状に形成してもよい。尚、テーパ状以外にも、丸みを
設けたＲ状に形成しても良い。

【００２８】［その他の実施の形態］図４は、パッケー
ジ１の凹部２形成方法の第２の形成方法を示している。
この図４に示す形成方法は、図３に示した形成方法の変
形例であり、１回の押圧工程により凹部２を押圧形成す
ると共に、凸部１１を形成し、その後、複数回の切削工
程によって上記凸部１１を切削し、キャビティ型のパッ
ケージ１を形成したものである。

【００２９】まず、金属板１０の中央個所に１回の押圧
工程により凹部２を押圧形成する。この押圧によって、
金属板１０の他方面１０ｂ側に、凹部２の深さとほぼ同
じ高さの凸部１１が突出形成する。次に、第１の切削工
程において、カッター１４により図４に示すＡラインの
厚さを切削する。この厚さは、切削によって金属板１０
にストレスを与えない程度の寸法に設定される。

【００３０】さらに、第２の切削工程において、上記第
１の切削工程と同様にカッター１４により図４に示すＢ
ラインの厚さに切削する。その後、第３の切削工程にお
いて最終的に図４に示すＣラインの厚さに切削して、金
属板１０の他方面１０ｂ側を平坦に形成することによ
り、キャビティ型のパッケージ１を形成する。この形成
方法によれば、１回の押圧工程で凹部２が押圧形成され
ることから工程が簡略となり効率が向上する。また、切
削を複数回に分割するので、金属板１０に対する残留応
力やストレスが低減すると共に、所望の平坦度が得られ
る特徴は、前述した第２の形成方法と同様である。

【００３１】尚、前述の実施例において、金属板１０の
板厚が薄い場合、もしくは、比較的浅い凹部２で良い場
合には、各工程を１回としてもよい。さらにまた、図８
に示すように、凹部２の形態として、中央に至るに従っ
て段々に深くなる多段型に変形してもよく、また、凹部
２を略すり鉢状に形成してもよい。このように、凹部２
の形態については、その他任意の形状に設定することが
できる。

【００３２】図５（Ａ）乃至（Ｄ）は、パッケージ１の
凹部２形成方法の第３の形成方法を示している。図５に
示す例は、金属板１０の一方面１０ａ側から所定形状の
凹部２を押圧形成すると共に、他方面１０ｂ側に多数個
の柱状凸部を突出形成させ、この柱状凸部を切削加工に
より切削する方法を示している。

【００３３】図５（Ａ）は押圧工程を示し、図示しない
プレス機のダイ１６に位置決め状態で載置した金属板１
０に対し、一方面１０ａ側から図示プレス機に装着され
たパンチ１７により凹部２を押圧形成する。上記ダイ１
６は、凹部２の下部に対応する位置に複数条の溝１６ａ
が刻設され、パンチ１７より凹部２を形成したとき、凹
部２の体積にほぼ等しい金属が複数条の溝１６ａに移行
し、図５（Ｂ）に示すように金属板１０の他方面１０ｂ
側に多数個の柱状凸部１８（凸部に相当）を突出形成す
る。

【００３４】尚、図５に例示する形成方法においては、
柱状凸部１８の他、図６（Ｂ）に示すような多数個の円
柱状の凸部１９としたり、後の切削工程において容易に
切削可能なように、図６（Ｃ）に示す異形状の凸部２０
にすることもできる。また、円柱状の他に角柱状にして
も良く、素材及びカッター等の条件に応じて適宜の形状
を選択できる、

【００３５】図５（Ｃ）は切削工程を示し、金属板１０
の他方面１０ｂ側に形成された多数本の柱状凸部１８
は、カッター１４により他方面１０ｂと同一面となるよ
うに基端から切断されるような状態で切削される。この
ときカッター１４は、図６に示すように、上記柱状凸部
１８の長手方向と平行、かつ柱状凸部１８の中心線に一
致させた状態で、図５（Ｂ）に示す矢示の方向に移動
し、柱状凸部１８の後端まで進めることにより、図５
（Ｃ）に示すように切削され、他方面１０ｂが平坦に形
成される。この切削工程においても、底部１ｃの変位を
阻止するために、凹部２内を押圧工具１５で押圧してい
る。

【００３６】以上の工程により、パッケージ１の一方面
１ａ側には凹部２が形成されると共に、凹部２の底面に
は、所定の板厚の底部１ｃが形成される。図５に示す形
成方法においては、多数本の柱状凸部１８を切削するの
で、カッター１４により切削する面積が小さくなり、小
さな力で柱状凸部１８を切削することができる特徴があ
る。このため、パッケージ１に対する残留応力やストレ
スを小さくすることができる。更に、柱状凸部１８を押
圧する力は小さくて良いので、小型のプレス機であって
も加工が可能となる。

【００３７】以上説明した実施形態においては、切削工
程として歯部を有するカッターを用いたが、フライス加
工やグラインダーによって切削してもよい。また、パッ
ケージの凹部内に収納する電子部品として半導体集積回
路を例示したが、ハイブリッド回路、インダクタチッ
プ、或いはレジスターアレイ等、他の電子部品であって
もよく。本発明はこれら実施形態に限定されることな
く、本発明を逸脱しない範囲において種々変更すること
は可能である。

【００３８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の電子部品用
パッケージによれば、金属板の一方面側から所定形状の
凹部をプレス等により押圧形成することにより、金属板
の他方面側に凸部を突出形成させ、この凸部を切削加工
により切削してキャビティ型のパッケージを形成したの
で、凹部の金属が他方面側に凸部を移行することから、
押圧加工しても金属板に大きなストレスを与えたり、組
成を変えることなく凹部を形成することができる。さら
に、凸部を大きなストレスを与えることなく切削するの
で、形成時における変形が防止され、パッケージの特性
として必要な平坦度と精度が容易に得られる。また、凹
部の金属を他方面側に凸部を移行させることから、小さ
な押圧力のプレス機であっても容易に形成でき、パンチ
等を長寿命化することができると共に、凸部切削するた
めの切削工具も長寿命化することができることから、製
造コストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる電子部品用パッケージを示す分
解斜視図である。

【図２】本発明にかかる電子部品用パッケージを示す断
面図である。

【図３】（Ａ）乃至（Ｇ）は、本発明の第１のパッケー
ジ形成方法を示す工程説明図である。

【図４】本発明の第２のパッケージ形成方法を示す断面
図である。

【図５】本発明の第３のパッケージ形成方法を示す工程
説明図である。

【図６】（Ａ）乃至（Ｃ）は、金属板に形成される凸部
の変形例を示す平面図である。

【図７】金属板に形成される凸部の変形例を示す断面図
である。

【図８】金属板に形成される凹部の変形例を示す断面図
である。

【図９】従来の凹部形成方法を示す断面図である。

【符号の説明】

１ パッケージ １ａ 一方面 １ｂ 多方面 ２ 凹部 ３ 配線基板 ４ 端子部 ５ 半導体集積回路 ６ 端子 １０ 金属板 １１ 凸部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属板の一方面に凹部を形成したパッケ
   ージの上記凹部内に電子部品を収納すると共に、上記金
   属板の一方面に配設した配線基板の端子と上記電子部品
   の端子とを電気的に接続した電子部品用パッケージであ
   って、上記パッケージは、上記金属板の一方面からプレ
   ス等の押圧形成により凹部を形成すると共に、この凹部
   の形成によって上記金属板の他方面側に突出形成した凸
   部を切削加工により切削し、上記凹部の底面に上記金属
   板より肉厚の薄い底部を有するキャビティ型に形成した
   ことを特徴とする電子部品用パッケージ。
2. 【請求項２】 金属板の一方面側から板厚の寸法より浅
   い所定形状の凹部を押圧形成すると共に、他方面側に上
   記凹部よりもやや小さい相似形の凸部を形成し、この凸
   部を切削加工により切削してパッケージを形成すること
   を特徴とする請求項１に記載の電子部品用パッケージ。
3. 【請求項３】 金属板の一方面側から凹部を押圧する押
   圧形成と、他方面側の凸部を切削する切削加工とを複数
   回繰り返して徐々に所定の深さの凹部を形成することに
   よりパッケージを形成することを特徴とする請求項１に
   記載の電子部品用パッケージ。
4. 【請求項４】 金属板の一方面側から所定の深さの凹部
   を押圧形成することにより他方面側に形成された凸部を
   複数回分割して徐々に切削することによりパッケージを
   形成することを特徴とする請求項１に記載の電子部品用
   パッケージ。
5. 【請求項５】 金属板の他方面側に角柱、円柱、突堤状
   或いは異形状からなる多数個の柱状凸部を突出形成さ
   せ、この柱状凸部を切削することによりパッケージを形
   成することを特徴とする請求項１に記載の電子部品用パ
   ッケージ。