JPS59139659A

JPS59139659A - 電子回路装置のリ−ド形成法

Info

Publication number: JPS59139659A
Application number: JP58226841A
Authority: JP
Inventors: Kanji Otsuka; 寛治大塚; Hiroshi Hososaka; 細坂　啓; Mitsuo Miyamoto; 宮本　光男; Tamotsu Usami; 保宇佐美; Kenryo Kawada; 川田　健了
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1983-12-02
Filing date: 1983-12-02
Publication date: 1984-08-10

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】本発明はたとえは高密度、高速ロジック用セラミンクパ
ッケージ型ＬＳＩ（大規模集積回路）に関する。

従来、高密度、高速ロジック用セラミックパッケージ型
ＬＳＩ（以下単にＬＳＩパッケージと称する８　）はＭ
Ｉ８セラミックパッケージ構造からなり、プリント基板
（プリント板）等の配線基板にリードを介して取り付け
られる、このＬＳＩバフケージはプリント板側のセラミ
ック板（セラミンク基板）からなる外囲器（ベース）内
に＃：導体素子（ベレット）を固定するとともに、プリ
ント板から離れる他のセラミック板からなる外囲器（キ
ャップ）の外面に放熱用の金属からなるヒートシンク（
フィン）が設けられている。

しかし、従来の積層セラミ２クパツケージ構造では次の
ような欠点がある。

（１）積層セラミックパッケージ構造は多数枚のセラミ
１．り板な積み重ねたり、各セラミック板にスルーホー
ルを設けてこの孔に導市材を充満させ、セラミ’７り板
上下面の配線を電気的に接続させるなど抱雑となること
から製造コストが高い。

（２１ｙＬ咎セラミ・ンクバンケージ構造はセラミック
基板に形成するメタライズ層の加工寸法の公差を±１％
以内の値にすることがむずかしい。したがってセラミン
ク板上にメタライズされて形成されたリードの内端とベ
レットの電極とをワイヤで接続するボンディング作業に
あって、公差が太きいため自動化が困難となり、ボンデ
ィング加工時間が大きくなる。また、信頼性も悪くなる
８（３）　　配線が導電性ペーストのメタライズによる
ため、抵抗が高くなりやすく、低抵抗にするためにメタ
ライズ幅を大きくとることからパッケージ全体が大きく
なり易い。

（４）　　メタライズ配線間隔はスルーホールの孔径と
の関係から、スルーホール径（たとえは一般的な技術的
最小値は０．３　ｍｍφ）よりも小さくできない。

このためＬＳＩパッケージの小型化が図ねない。

すなわち、従来ではゲート数が１００．ＩＪ−ド数が５
０程度のものが最も大規模なものであるが、素子数９０
００個、ゲート数４００．リード数１００程度のＬＳＩ
が要求される現在にあっては、従来の稍層パッケージ構
造で作ると極めて大きなものとなってしまい好ま１．＜
ない。

（５）放熱板はペレットを取り付けたベースに直接固定
さｔず、キャップに固定さハている。（、たがって、熱
の大部分はベース、ベースとキャップとの接合枠部、キ
ャップ、放熱板の順序で伝わるため、放熱性が低い８ま
た、セラミック自体は金属等に較べて熱伝導度が低いと
いう欠点もある。

本発明はこのような欠点を解消するもσ）であって、そ
の目的は低床なＬＳＩパンケージを提供すまた、本発明
の他の目的は、自動ワイヤボンディングの可能な構造の
ＬＳＩパンケージを提供することにある。

また、本発明の他の目的は、ＬＳＩパ、ケージの小型化
を図ることにある。

また、本発明のさらに他の目的は気密性等の信頼度の高
いＬＳＩパンケージを提供することにある。

また、本発明の他の目的は配線の低抵抗化を図ることに
ある。

さらに、本発明の他の目的は熱抵抗を可及的に低く１″
ることによって放熱性の良好なＬＳＩパッケージを提供
することにある。

このような目的を達ｅ′ｆ′るために本発明の一実施例
は、支持用または電極用リードσ）一部によりパッケー
ジを外枠に支持（、た状態で残りのリードの整形を行な
うものである。

第１図は本発明適用ＥまたＬＳＩパ、ケージのを示す。

同図において１は例えば矩形のセラミ、り板からなる第
１外囲器である。この第１外凹器１けプリント板などか
らなる配線板（図示せず）Ｋ対面（図では上面がフリン
ト板に対面１−る。）する。そして、その反対面（必中
下面）の中央部は窪み２を有１−ている。３は前記第１
外囲器１と同じ大きさのセラミック板からなる第２外囲
器であって、その中央部は円形又は角形に抜けている８
そ（、て、この円形部又は角形は２段の段付孔となって
いて、下面の広径部には熱伝導度の良好なモリブデン、
タングステンなどがちなる金槁板（支持板）４がカラス
５を介し、て固定さ才′Ｉている。また、金属とガラス
は接合強度が弱いことから、補強板６を用い、この補強
板６と第２外囲器３とで前記支持板４を挾み込むように
している。ｆなわち、補強板６は外周は第２外囲器３と
同じ形状をし、内周は第２外囲器３の内径部と同じ大き
さになっていて、ガラス７で第２外囲器３および支持板
４に接着１ている。

また、８は前記第１外囲器ｌと第２外囲器３と力量πガ
ラス９を介［て挾持固着さＪする複数のリードである。

このリード８はコバール、鉄−ニノケル４２合金等の薄
板をエツチングやプレスによって形成されたものであり
、第１外囲器１と第２外囲器３とからなるパンケージ部
１０の内にあっては、第２外囲器３の上面に沿って延ひ
るとともに、パンケージ部１０の外にあっては２箇所で
屈曲し、その先端部は第１外囲器Ｊの上面とほぼ同一の
平面上あるいに前記上面よりわずかに突出〔た面に沿う
ように延びている。そして、これらのリード８の外端部
はプリント配線基板（図示せず）の端子部に重なり合う
ようになっている、また、１１は素子数か／ことえは９
０００個を有するシリコン板からなるＬＳＩ素子（ペレ
ット）であって、前記支持板４のパッケージ部１０の内
面に例えば金−シリコン共晶合金ハ☆ｊ２を介［て固定
されている。１３は金線あるいはアルミニウム線等から
なるワイヤであって、超音波ボンディング方法や熱圧着
方法でペレットの電極とリード８の内端を繋いでいる。

ｊ４は銅、アルミニウム等の熱伝導度の艮好な金属等か
らなる柱状のヒートシンクであり、圧接又は鑞付けによ
って前記支持板４の外面（図中下面）に固定さねている
。なお、このヒートシンクπは第５図に示すように、放
熱フィンを取り付け、放熱性をさらに高めて本よい。

つぎに、このようなＬＳＩパ、ケージの製造工程につい
て第２図を用いて簡単に説明する。（ａｔ、第３図で示
すようなリードフレーム１５を用意する。このリードフ
レーム１５はシリコンの熱膨張係数と近似するコバール
や４２合金等からなる薄い板、たとえば０．１　ｍｍの
厚さの板をエツチング技術や精密プレス技術を用いて形
成する。この場合、各リード８間の距離は板厚とほぼ同
じ程度まで狭く形成できる。また寸法公差は±０．２〜
０３％にすることができる。各リード８は矩形枠からな
るリム１６の各辺から枠中央に向かって延びている。

また、矩形枠の四隅は幅広に形５Ｖさねており、該部Ｉ
Ｑｊ円形あるいは長孔からなるハンドリングおよび位値
決め用のカイト孔１７が設Ｈ１−）ねでいる。

また、矩形枠の四隅にはダミーリードＪ８が設けられて
いる。このダミーリード１８１／（は凹部１９が設けら
４、外力を加えると簡単に四部１９で破断するようＫな
っている。この凹部１９は紀１゜第２外囲器１，３の外
周縁部上に位置する部分に設けられている。

（ｂ）、このようなリードフレーム１５の各リード８の
先端ｔ）ワイヤ取付部に蒸着法あるいはめっき法によっ
てアルミニウム被膜あるいは金披膜を形成する。（ｃｌ
、ヒートシンク１４を固定した支持板４を補強板６およ
び高信頼度σ）低融点フリットガラスを用いて第２外囲
器３に固定１−る、（ｃｌｌ、ペレット］１を支持板の
ペレットを掴り付ける部分に部分的に形成し７たＡｕ層
を介（て支持板４に固定−′ｔ７−０（ｅｌ、ペレット
の菫、極とリードとび）間をワイヤボンディングにより
電気的に接続する。（ｆｌ、第１外囲器１を第２外囲器
３に低融点カラスフリットを介して重ね合せ、第４図に
示すように、加熱溶融により一体的に気密封止する。

（ｇ）、パ、ケージ部１０から突出するり一ド８の表面
ＫＸＰ田をめっきする。（ｈｌ、リード８のみをリム１
６の付は根部分で切＠する。この状態では、各リードは
電気的に独立］、ていることから、（１）、リードフレ
ームのまま取り扱って各パッケージの特性測定を行ない
、選別分類する。（ｊ）、前記測定の結果、良品けり一
ドを折り曲は成形する。（ｋｌ、リム部をダミーリード
１８の凹部１９から破断させて、第１図で示すＬＳＩパ
、ケージを得る。

こσ）ようにして製造さハたＬＳＩパッケージσつぎの
ような効果を奏する。

（１）　　金属板からリードフレームを形成し７、この
リードフし・−ムを第１・第２外囲器で挾持接着するだ
けであり、従来のように、スルーホール部等を有するセ
ラミンク板の和１層などにくらベニ数が不妊くなるはめ
、製造コストが軽減される。

（２）　　リードはリードフレームの状態で第１・第２
外囲器で挾持接着することから、各リードの間隔は加工
時の寸法が保持さＪまた状態で第１・第２外囲器に固定
される。このため、ワイヤボンティングにあっては、自
動ボンダーを用いても正確なワイヤボンディングかでき
る。したがって、ワイヤボンディングの作業性が著しく
向上する。

（３）　　η−ドは従来のメタライズに代わり、コバー
ル、鉄−ニッケル４２合金等の金属で形作れるため、抵
抗が低くなる。

（４）　　金属板からリードフレームを作るため、各リ
ード間の距離は０．１　ｍｍ程度にまで狭くすることが
できる、このため、従来の接層セラミンクバフケージ構
造に較べて製品の小型化を図ることができる。

（５）放熱板（″ヒートシンク）に回路累子を取付けた
第２外囲器側に固定されている。し７たがって、伝熱抵
抗が軽減され、放熱効果が向上する。

（６）第１・第２外囲器、支持板各部の接着は低融点ガ
ラスシール方式と（でいるため、気密性等の信頼度が高
い。

（７）第１・第２外囲器はアルミナからなる絶縁物で形
＋１ｉＶされ−ｒいるため、容址ケ低減できる。

（８）　　従来の積層セラミ、クバ、ケージ構造に較べ
て材質組合せを単純化できる。また、この−例走して、
第２外囲器へＱ）支持板の取り付けを銀鑞等で行なうと
、セラミックにメタライズ、メッキ等が必要となるが、
封止用ガラスで取付けることにより工程を簡略化できる
。

（９）　　リードはプリント基板（プリント配線基板）
に重ね合せる構造となっている。　１．、、たかって、
プリント基板においては、リードを挿し込む孔を設けな
くともよい・ことから、プリント基板の配線ノくターン
の微細化を図ることができ、実装密度σ巾」上を図るこ
とができる。ｔた、各リードにプリント基板に半田等を
介して固定さＪＩるか、この際、パッケージ部に外力が
加わっても、リードの屈曲部が弾力的に作用するため、
リードがプリント基板から剥離することがない。

第５図にｄダミーリード１８によりリム１６に支持さｆ
ｑ＊ＬｓＩパッケージ２０をプリント基板（プリント配
線基板）２２に取付けた。ＬＳＩノぐンケージ２０のヒ
ートシンク］４ｖＣ１ｄ７１Ａフィン２１が取り付けら
ねでいる。ＬＳＩノ・ノケージはダミーリード１８ＶＣ
よりリム１６π支持ａｈた状態で市販することもできる
。その場合、市販されたＬＳＩパッケージは使用者側で
プリント基板に取付けることになるが取付けにあたって
は、前記リードフレーム１５のリム１６の隅部のガイド
孔１７を利用してプリント基板２２　Ｋ位置決めを行な
い、リード８を半田でプリント基板２２０４重層に固定
（５、その稜、リム１６を把んでプリント基板２２から
遠ざかるように引＠離すことにより。

ダミーリード１８の凹部１９を破断１２、パッケージを
リム］６から分＃することができる。このように、ダミ
ーリード１８によりリム１６に支持接続さねた状態でＬ
ＳＩパ・ノケージを販売しても前記カイト孔１７を利用
（、てプリント基板への取り付けを正確に行うことがで
き、捷た凹部１９の部分から簡単Ｗパッケージをリム１
６から分離イることができる。

なお、本発明は前記実施例に限定さねない。たとλは、
前記第２外囲器中央の支持板とヒートシンク等の放熱部
を例えばＭｏ、酸化べＩＪ　ＩＪウム等の同一材料で一
体的に形成（−５でもよい。オた、第２外囲器を金属板
で作り、第１外囲器と接する周縁部に絶縁物を被着させ
る構造でもよい。また、第６図に示すように、第２外囲
器３０への支持板３１の取り付けは補強板を用いること
なく、カラス３２で固定するようにしてもよい。こＩり
際、支持板３１の周縁を被うようにカラスを耐着させる
。

以上のように、本発明のＬＳＩパッケージによりば、リ
ードを金属を用いて形成することから、従来のようにメ
タライズしたもσ）よりも電気抵抗が低くなる。（たが
って、リードの幅を狭くできる。捷たリード間隔を狭く
することができるσ）で、ＬＳＩパッケージの小型化を
図ることができる。

また、ベレントを固定（、た外囲器側に、しかも熱伝導
度σ）良好な板に放熱体を固定する構造することにより
、従来の批棹ｔｓｒノく、ケージに較べて極めて放熱性
が良好となる。、また、本発明によｔｌげ、金属板からリードフレームを
作るため、各部の位置関係が正しく保たれる。また、リ
ードフレームに設けたカイト孔等を用いることにより、
各種の組立、取り付けの自動化な図ることができる。

また、ガラス封止構造とすることにより、気密性が優れ
、信頼度の高いＬＳＩパ、ン夛−ジを提供することがで
きる。

さらに、この発明によれは、各部の構造が単純化できる
ため、材料軽減１組立σ）容易性等の理由から、安価な
ＬＳＩパッケージを提供イることかできるなど多くの効
果を奏する１、

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用したセラミックパンケージ型半導
体装１〃の酊１１Ａ’ｉ　ｔ￥１．第２図ｄ本発明の実
施例の製造工程を示す工程図、第３図１ｉ１使用する１
）−ドフレームの平面図、第４図は封止工程後の組立状
態を示す平面図、第５図はダミーリードによりリム１６
に支持接続さ７またＬＳＩパ、ケージをプリント基板に
取り付けた状態を示す断面図、第６図は他のパッケージ
構造の一部断面図である、１・・・第１外囲器、２・・
・窪み、３・・・第２外囲器、４・・・金属板（支持板
）、５・・・カラス、６・・・補強板、７・・・ガラス
、８・・・リード、９・・・ガラス、】０・・・パッケ
ージ部、１１・・・回路素子、１２・・・金−シリコン
共晶合金層、１３・・・ワイヤ、ｊ４・・・ヒートシン
ク、１５・・・リードフレーム、１６・・・リム、１７
・・・ガイド孔、１８・・・ダミーリード、１９・・・
凹部、２０・・・ＬＳＩパッケージ、２１・・・放熱フ
ィン、２２・・・プリント基板、３０・・・第２外囲器
、３】・・・支持枦、３２・・・ガラス。２、”、　　　ｉ　　Ｉｌ第　　３　　渕　　　　　　　　７７　　、、、、／ａ
′　　／６１°９２　図

Claims

【特許請求の範囲】

１、複数のリードが封止体より突出し、複数σ）リード
または支持用リードにより外枠に支持さｆまた状態で、
上記複数のリードのうち所望のものを所定の形状に形成
することを特徴とする電子回路装置のリード形成法。