JPH09503888A - 縁部接続可能な金属パッケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 縁部で接続可能な電子パッケージ（９０）が提供される。このパッケージ（９０）は、誘電体層で少なくとも一部が被覆された金属ベース（９２）を有している。リードフレームまたは回路トレースの形態の接続手段（９６）は、封入された半導体装置（９４）に電気的に接続される。この接続手段（９６）の対向端部は、パッケージの周部に延在してソケットに接続されるか、または外部リードに鑞付けされる。

Description

【発明の詳細な説明】 縁部接続可能な金属パッケージ 本発明は、複数の集積回路装置を収容するための金属パッケージ（metal pack ages）に関する。特に、本発明は、リードフレームに電気的に接続されかつパッ ケージベース（package base）に熱的に接続された回路を有する、接着剤で封止 された（adhesively sedled）金属パッケージに関する。 接着剤で封止された金属パッケージは、Hascoeに対する米国特許第４１０５８ ６１号、Buttに対する第４４６１９２４号およびMahulikar et alに対する第４ ９３９３１６号に記載されている。このパッケージ（packages）は金属製のベー ス（base）とカバー（cover）とを有する。リードフレームはベースとカバーと の間に配置され、双方に接着されている。リードフレームは、集積回路装置を接 合された中央配置のダイ取付パドル（die attach paddle）を備えることができ る。 クワドフラットパック（ＱＦＰｓ）等の成形プラスチックパッケージまたはセ ラミックデュアルインラインパッケージ（ＣＥＲＤＩＰｓ）等のセラミックパッ ケージを越える金属パッケージの１つの利点は、改善された熱伝導である。金属 パッケージは、装置の作動中に発生した熱を、プラスチックあるいはセラミック パッケージよりも、より効率的に除去する。改善された放熱は、金属部材の改善 された熱伝導と、このパッケージの全面に沿って側方に放熱するこの部材の能力 とによるものである。改善された放熱は、プラスチックあるいはセラミックパッ ケージよりも、より複雑で高パワーの集積回路装置を封入することを可能とする 。 集積回路装置が、より複雑になるため、外部回路および他の集積回路装置との より多くの電気接続が必要となる。この装置を外部回路に電気的に接続するリー ドフレームは、通常、約０．１３ｍｍ〜約０．５１ｍｍ（５〜２０ミル）の厚さ を有する銅をベースとした合金から製造される。スタンピング（stamping）およ びエッチングの制約により、各リードの最小幅およびリード間の間隔は、リード フレームの厚さにほぼ等しい。これにより、集積回路装置にアプローチ可能なリ ードの数が制限される。 他の制限はリード長（lead length）である。集積回路装置がよりパワフルと なり、より高速で作用するため、電気信号が１つの装置から次の装置に送られる 時間が電子装置（例えば、コンピュータ）の速度を制限する。信号装置が各電子 パッケージ内に封入されているときは、電子信号はこの装置からボンディングワ イヤ（bond wire）を通り、リードフレームを通り、プリント基板上の回路トレ ース（circuit trace）を通り、第２のリードフレームを通り、そして、第２の ボンディングワイヤを通って、第２の別個に収容された装置に送られなければな らない。 集積回路装置に対する接続密度を増大し、電気信号が装置から装置に送られる のに要する時間を減少する１つの方法は、ハイブリッド回路である。ハイブリッ ド回路は、誘電体基板に形成された導電性の回路トレース（circuit traces）を 有する。個々の集積回路装置は、複数の装置の全てを単一の基板上に配置できる ように、回路トレースに電気的に接続される。ハイブリッド回路は、一般にマル チチップモジュールと称される金属、プラスチックあるいはセラミックパッケー ジ内に封入することができる。マルチチップモジュールの例およびその発達の説 明が、「Circuits Meet the Challenge of Size，Power and Flexibility」と題 するHodsonの論文が、１９９１年１０月発行の「ELECTRONIC PACKAGING AND PRO DUCTION」に記載されている。 マルチチップモジュールは、集積回路装置の密度の増大の問題に注目する。し かし、典型的にはシリコンまたはアルミナである誘電体基板は、マルチチップモ ジュールからの熱伝導に対して理想的なものではない。窒化アルミニウムが代わ りに提案されており、より良好な伝熱をなすものの、この材料は、脆く、加工が 困難である。 出願人は、低コストで、高い熱伝導性のマルチチップモジュールは、金属基板 を用いることにより形成可能であると定めた。銅、アルミニウムあるいはその合 金が好ましい金属は、通常のシリコンおよびアルミナの基板よりも良好な熱伝導 性を有し、更に、回路を収容するために用いられることの多いコバール（Kovar ）よりも熱伝導性がよい。 したがって、本発明の目的は、高い熱伝導性を有するマルチチップモジュール を提供することである。本発明の特徴は、剛性または可撓性で、単層または多層 の回路が、無機誘電体層を間に配置した状態で、金属基板に接着されることにあ る。複数の集積回路装置がこの回路またはこの回路の周部の回りに配置されたリ ードフレームに電気的に接続される。本発明の更に他の特徴は、金属基板と無機 誘電体層と回路トレースと中間ダイ取付パドル（intervening die attach paddl e）とのいずれか１つに装置を取り付けることができる。 本発明の利点は、マルチチップモジュールが高い放熱能力を有することである 。本発明の他の利点は、無機誘電体層が、集積回路装置と接着された回路とリー ドフレームとを、マルチチップモジュールの金属パッケージ部材から電気的に絶 縁することである。 本発明によると、複数の半導体装置を電気的に接続するリードフレーム組立体 が提供される。この組立体は、インナリード端部が中央領域とハイブリッド回路 とを限定するリードフレームを備える。このハイブリッド回路は、回路トレース を支える誘電体基板から形成される。ハイブリッド回路は回路トレースの少なく とも一部をリードフレームのインナリード端部に電気的に接続する第１手段と、 複数の個々の半導体装置を支える第２手段とを包含する。 本発明の第２実施例では、リードフレーム組立体は、金属パッケージ部材内に 封入され、あるいは、プラスチック成形樹脂内に封入される。 上述および他の目的、特徴および利点ならびにその他は、以下の説明および図 面からより明瞭になる。 第１図は、従来技術による接着剤で封止された金属パッケージを断面図で示す 。 第２図は、従来技術による、中央に配置されたダイ取付パドルに接合された集 積回路装置の平面図を示す。 第３図は、本発明の第１実施例によるダイ取付パドル上に装着されかつリード フレームに電気的に接続されたハイブリッド回路の平面図を示す。 第４図は、中央に配置されたダイ取付パドルを有するマルチチップモジュール を断面図で示す。 第５図は、本発明の第２実施例による、金属パッケージ部材上に装着されたハ イブリッド回路を断面図で示す。 第６図は、本発明の第３実施例による、金属パッケージ部材上に装着されかつ 多層回路を有するハイブリッド回路を断面図で示す。 第７図は、本発明の第４実施例による、リードフレームが金属パッケージ部材 に接着されたマルチチップモジュールを断面図で示す。 第８図は、接着剤でシールされた金属パッケージに封入されたハイブリッド回 路を断面図で示す。 第９図は、本発明の実施例による、縁部をソケット接続可能な金属製電子パッ ケージを断面図で示す。 第１０図は、第９図の縁部をソケット接続可能なパッケージ（edge socketabl e package）の平面図を示す。 第１１図は、縁部をソケット接続可能な第９図のパッケージ内に封入されたマ ルチチップモジュールを平面図で示す。 第１２図は、本発明の実施例による、パッケージベースに接合された回路トレ ースを有する接着剤でシールされた金属パッケージを断面図で示す。 第１３図は、第１２図の回路トレースを用いる縁部をソケット接続可能なパッ ケージを断面図で示す。 第１４図は、第１２図の回路トレースを用いる側部をろう付けされたパッケー ジを断面図で示す。 以下の定義は本願について当てはまり： ハイブリッド回路は、単一のパッケージ内で複数の異なる部材を組み合わせた 回路をいう。典型的には、ハイブリッド回路は、誘電体基板上に支えられた回路 トレース（circuit traces）と、複数の別個の半導体装置とを備える。 マルチチップモジュールは、１またはそれ以上のハイブリッド回路を収容する 電子パッケージをいう。 第１図は、接着剤でシールされた金属パッケージ１０を断面で示す。このパッ ケージ１０は、金属製ベース部材１２と、カバー部材１４とを有する。リードフ レーム１６が、金属製ベース部材１２とカバー部材１４との間に配置され、ポリ マー接着剤１８により、双方に接着される。 ダイ取付パドル２０は、一般的にはリードフレームと同じ金属から形成され、 熱伝導性のパッド取付接着剤２２により、金属製ベース部材１２に接合される。 典型的にはシリコンをベースとした半導体集積回路である集積回路装置２４が、 低溶融温度のはんだまたはポリマー接着剤でもよいダイ取付接着剤２６により、 ダイ取付パドル２０に接合される。小径のボンディングワイヤ２８は、リードフ レーム１６を半導体装置２４に電気的に接続する。 米国特許第４９３９３１６号の電子パッケージは、金属製ベース部材１２とカ バー部材１４との双方が、アルミニウムまたはアルミニウムをベースとした合金 で形成されている。パッケージ部材の面３０の少なくとも一部は、耐蝕および電 気絶縁双方の作用をなす陽極酸化層（anodization layer）で被覆されている。 金属製ベース部材１２の内側の面３２が陽極処理されているか否かにしたがって 、半導体装置２４は、金属製ベース部材１２に電気的に接続されるかあるいはこ れから電気的に絶縁される。 第２図は、従来技術で知られているダイ取付パドル２０上に半導体装置２４を 配置する平面図を示す。ダイ取付パドル２０は、リードフレームのインナリード チップ（inner lead tips）３４により限定される中央領域内に配置される。イ ンナリードチップ３４は、四角形状構造の場合と同様に４方向の全てから、２つ の側部から（デュアルインライン構造）、または、単一の側部から（シングルイ ンライン構造）、半導体装置２４に近接することができる。小径のボンディング ワイヤ２８が、半導体装置２４をリードフレームのインナリード端部３４に電気 的に接続する。これらのボンディングワイヤ２８は、一般に小径であり、典型的 には、０．０２５ｍｍ（１ミル）のオーダーの銅、アルミニウム、金またはこれ らの合金のワイヤであり、リードフレームのインナリード端部３４および半導体 装置２４の電気的作用面上の金属被覆された即ちメタライズされた(metallized) 入力／出力パッドに超音波併用熱圧着（thermosonically bonded）により接合さ れる。これに代え、テープボンディング（tape automated bonding;TAB）で用い られているように銅箔の薄いストリップが、半導体装置２４とインナリード端部 ２８との間の接続部を形成することもできる。 上述のスタンピングおよびエッチングの制約により、制限された数のインナリ ード端部３４が半導体装置２４に近接することができる。インナリード端部３４ を半導体装置２４から遠くに離隔させることで、追加リードの封入を可能とする 。しかし、これは望ましい解決手段ではない。ボンディングワイヤの長さが増大 すると、装置の作動速度が低下する。ボンディングワイヤが長くなると、たれを 生じ、これは回路を電気的に短絡する可能性がある。これらの問題は、本願発明 の第１実施例により解決され、これについては、第３図の平面図に示されている 。 第３図はハイブリッド回路４２の電気接続のためのリードフレーム組立体４０ を示している。このハイブリッド回路４２は複数の回路トレース４６を支える誘 電体基板４４を備えている。この誘電体基板４４は有機または無機の好適な絶縁 材料から形成することができ、剛性または可撓性を有してもよい。一般的に、半 導体装置２４^a，２４^b，２４^c，２４^dが、この半導体装置２４^a，２４^b，２４^d で示しているように、誘電体基板４４上に装着される場合、０．０２５〜０．０ ７６ｍｍ（１〜３ミル）の程度の比較的薄い誘電体基板が、半導体装置からの伝 熱を容易にするために、好ましい。半導体装置２４^cが、誘電体基板４４を通っ て形成された孔４８内で、パッケージベース（図示せず）またはダイ取付パドル ２０に直接に装着される場合、誘電体基板の厚さはそれほど重要でなくなる。同 様に、誘電体基板４４が窒化アルミニウムまたは炭化ケイ素のような優れた熱伝 導性を有する絶縁材料から形成される場合、基板の厚さはそれほど重要ではない 。 誘電体基板の典型的な材料は、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、窒化アルミニウム（Ａ ｌＮ）および炭化ケイ素（ＳｉＣ）のようなセラミックスを含んでいる。この誘 電体基板は、充填済または未充填（either tilled or unfilled）の、ポリイミ ドまたはエポキシのような有機材料であってもよい。他の基板材料は、優れた熱 伝導性と、シルコンをベースとした半導体装置２４の熱膨脹係数に正確に整合す る熱膨脹係数とを有するシリコンを含んでいる。 複数の回路トレース４６が、通常の手段で誘電体基板４４上に形成されている 。セラミックおよびシリコンのような、高温に耐えることができる材料の場合、 スクリーン印刷または直接描画のような方法で、所望のパターンを金属ペースト から形成することができる。この金属ペーストはその後、焼成されて、有機バイ ン ダーを除去し、金属被覆された即ちメタライズされた（metallized）回路パター ンを形成する。誘電体基板４４がポリイミドのような、有機材料をベースとして いるときに、化学めっきまたは金属箔の薄層の積層により、金属フィルムを付着 することができる。ホトリソグラフィー（photolithography）のような選択的エ ッチングは上述の回路パターンを形成する。 回路トレース４６は、半導体装置２４^a，２４^bを電気的に接続することができ る。他の回路トレース４６´は、集積回路装置２４^aを取付けるための金属被覆 パッド即ちメタライゼーションパッド（metallization pad）を形成することが できる。第１手段が、回路トレースをリードフレームのインナリード端部３４に 電気的に接続するために、設けられている。好適な第１手段は、リードフレーム のインナリード端部３４と半導体装置２４^bとの間に延びるボンデイングワイヤ の長さを短くするために、メタライズされた介挿パッド（interposer pad）４６ ´´を含んでいる。 回路トレースは、半導体装置２４^dに接合された金属箔４７をＴＡＢフォーマ ットに形成することができ、または集積回路装置上の入力／出力サイトに直接は んだ付け（“フリップチップボンデイング”）するための一連の個別のボンデイ ングサイト（bonding sites）を形成することができる。 回路トレースは、電気的に接続するための他の第１手段、すなわち、インナリ ード端部３４に直接ボンデイングするための延長部５０を形成することもできる 。取付けは、超音波併用熱圧着（thermosonic bonding）、熱圧着（thermal com pression bonding）および導電性接着剤のような好適な電導性手段で行うことが できる。金錫および鉛錫合金のような低溶融はんだが好ましい。 接着剤でシールされた金属パッケージの金属ベース部材１２へのリードフレー ム組立体４０の取付状態の横断面が第４図に示されている。第４図はハイブリッ ド回路４２により、ダイ取付パドル２０に接合された２つの半導体装置２４^a， ２４^cを示している。半導体装置２４^aは、メタライズされた回路トレース４６´ のボンデイングパッドに直接接合される。第３図により明瞭に示すように、メタ ライズされたボンデイングパッド４６´は、半導体装置２４^aの裏側をリードフ レームまたは他の半導体装置に電気的に接続可能である。 第４図に戻ると、半導体装置２４^cは、ハイブリッド回路４２の孔４８を挿通 し、ダイ取付パドル２０に直接接合することができる。ハイブリッド回路４２ま たはダイ取付パドル２０への半導体装置２４^a，２４^cの取付けは、エポキシまた は低溶融温度はんだのような通常の手段で行うことができる。半導体装置の裏側 とボンデイングサイトとの間の電気接続が望まれる場合、金錫共融混合物ような 金属はんだまたは鉛錫組成物を使用することができる。その代わりに、銀充填エ ポキシのような導電性接着剤が使用可能である。 第３図に示すように、集積回路装置２４^dが誘電体基板４４に直接接合される 場合、好適なダイ取付材料はポリマー接着剤を含み、誘電体基板４４がセラミッ クまたはシリコンのような高温基板である場合、封止ガラスが使用可能である。 さらに、基板と合金化される金属、たとえば、シリコン基板の場合、金が使用可 能である。 第４図に戻ると、ハイブリッド回路４２を外部リードフレームに接続する２つ の方法が示されている。小径のボンデイングワイヤ２８は、インナリード端部３ ４をボンデイングパッド４６´´に電気接続し、このボンデイングパッドは第２ ボンデイングワイヤ２８´を介して半導体装置２４^cに電気接続される。この介 挿回路構造体は、リードフレームを半導体装置２４^cに接続するために必要なボ ンデイングワイヤの長さを減少する。 その代わりに、箔延長部５０が、回路金属被覆即ち回路メタライゼーション（ circuit metallization）４６から延在して、インナリード端部３４に直接接続 することができる。箔延長部５０とインナリード端部３４との間のボンド(bond) ５２は、箔延長部とインナリード端部との間の電導性を保持する、たとえば、導 電性接着剤、はんだまたは熱圧着または超音波併用熱圧着のような好適な手段で 行うことができる。金−錫または鉛−錫合金のような低溶融温度はんだが最も好 ましい。 その後、リードフレーム組立体４０が、パッド取付接着剤２２で、金属ベース 部材１２に接合される。パッド取付接着剤２２は、はんだまたはエポキシのよう な好適な金属またはポリマー接着剤であってもよい。ポリマー接着剤が使用され る場合、熱伝導を改善するために、接着剤の熱伝導性を増大することが望ましい 。 パッド取付接着剤２２は、銀、黒鉛またはアルミナのような熱伝導性材料が充填 された熱硬化性エポキシであってもよい。この実施例の１の特に有利な点が、ダ イ取付パドル２０への半導体装置２４^cの直接接合で示されている。ハイブリッ ド回路４２の全ての利点が得られるが、半導体装置２４^cは金属ダイ取付パドル ２０に直接接触する。半導体装置により発生した熱は、熱伝導性ダイ取付パドル ２０に達するにいたるまで、熱絶縁性の誘電体基板を貫通しない。 本発明の第２実施例の横断面が第５図に示されている。ハイブリッド回路４２ は、たとえば、接着剤５４で、金属ベース部材１２に直接接合される。誘電体基 板４４は回路トレース４６と金属ベース部材１２との間を電気絶縁するが、金属 ベース部材とハイブリッド回路４２との間に無機誘電体層を形成するのが望まし い。金属基板がアルミニウムまたはアルミニウムをベースとした合金であるとき に、無機誘電体層は、３ＸＸＸシリーズのアルミニウム合金（１．５重量％以下 のマンガンを含むアルミニウム）の場合に完全な黒色(integral black color)を 呈する、硫酸と５−スルホサリチル酸(sulfosalicylic acid)を含む溶液でのア ノード浸漬(anodic immersion)のような、好適な陽極酸化プロセスで形成された 陽極酸化されたアルミニウムの層を形成することができる。 金属ベース部材１２が銅または銅をベースとした合金である場合、無機誘電体 層５６は、第２材料で被覆しかつこの第２材料から無機誘電体層を形成すること により、または絶縁層を直接接合することにより、元の場(in situ)に形成され た薄い耐火材酸化物層(refractory oxide)を形成することができる。この“in s itu”プロセスは、銅をベースとした合金の成分から直接、無機誘電体層５６を 形成する工程を含んでいる。好ましい銅合金は約２重量％から約１２重量％のア ルミニウムを含んでいる。１つの特に好ましい合金は、２．５〜３．１％のアル ミニウムと１．５〜２．１％のシリコンと残部の銅を含む銅合金Ｃ６２８１であ る。この銅をベースとした合金は、低含有量の酸素を有するガス中で加熱するこ とにより酸化される。１つの好ましいガスは、４％の水素と９６％の窒素とガス 中に混合された微量の水から分解された微量の酸素である。 銅をベースとした合金が無機誘電体層５６の「in situ」形成に適していない 場合、銅をベースとした合金は、米国特許第４８６２３２３号に開示されている ように、耐火材酸化物を形成可能な金属または合金でクラッド可能である。その 代わりに、Crane et alに対する米国特許第４８８８４４９号に開示されている ように、銅をベースとした基板は、ニッケルのような第２金属で被覆することが でき、この被覆層上に耐火材酸化物が形成される。他の好適な技術が、Dotzer e t alに対する米国特許第４４９５３７８号に開示されている。鉄または銅基板は 銅または銀の金属フラッシュ(metallic flash)で被覆される。その後、アルミニ ウムが、このフラッシュ上に電解付着されかつ陽極酸化されて、無機誘電体層を 形成する。 無機誘電体層５６を金属ベース部材１２上に形成する更に他の方法が、Nakani shi et alに対する米国特許第４６１１７４５号に開示されている。窒化アルミ ニウム基板は、銀と、チタン、ジルコニウムおよびハフニウムからなる群から選 択された反応性金属とを含む鑞付け材料を使用して銅層にはんだ付けされる。 無機誘電体層５６を形成する方法が何であっても、この層の形成は選択的なも のであることが好ましく、たとえば、陽極酸化のような電解プロセスが使用され る場合、プレーターテープ（plater´s tape）で、選択された領域をマスクして この領域に層が形成されるのを防止する。選択的付着により、半導体装置２４^e を金属ベース部材１２に直接接合して、電子装置からの熱伝導を最大にすること ができる。その代わりに、半導体装置２４^fを無機誘電体層に接合することがで きる。実施例２４^eと２４^fとの間の選択は、金属ベース部材１２からの電気絶縁 が望まれているかどうかに依る。 前述の実施例の場合と同様に、半導体装置２４^dは、回路トレース４６から形 成されたメタライゼーションパッド４６´に接合可能である。 第６図は本発明の第３実施例の横断面を示している。この実施例において、ハ イブリッド回路は、複数の金属層と金属層を分離する少なくとも１の誘電体層と を有する多層ハイブリッド回路５８を備えている。回路トレース４６は第１金属 層６０および第２金属層６２上に形成することができる。その代わりに、金属層 の１は、グランドプレーン（ground plane）またはパワープレーン（power plan e）として使用される固体シートを備えることができる。当該技術分野で知 られている手段、たとえば、非導電性ビアの壁部にカーボンブラックの分散を付 着し、その後、Minten et alに対する米国特許第４６１９７４１号に開示されて いるように、銅のような導電性材料を電解または化学めっきして形成された電導 性ビア６４が使用可能である。電導性ビア（conductive vias）６４は、第２金 属層を半導体装置２４^bの面上の入力／出力サイト（input/output sites）に電 気接続可能とする。半導体装置は、金属層のいずれか、中間誘電体層６４、無機 誘電体層５６に対するダイ取付パドル（図示せず）または金属ベース部材１２に 接合可能である。 第６図は２つの金属層と単一の誘電体層を備える多層ハイブリッド回路５８を 示しているが、金属層と中間誘電体層との数は任意とすることができる。さらに 、第６図は、多層ハイブリッド回路５８が、金属ベース部材１２の面上に形成さ れた無機誘電体層５６に直接接合される実施例を示しているが、ダイ取付パドル を、多層ハイブリッド回路と金属ベース部材との間に配置することも本発明の範 囲内である。 第７図は本発明の第４実施例の横断面を示している。金属ベース部材１２は少 なくとも１の面上に形成された無機誘電体層５６を有している。熱硬化性ポリマ ー、熱可塑性ポリマーまたは封止ガラスのような熱伝導性を有しかつ電気絶縁性 を有するパッド取付接着剤２２は、リードフレームのインナリード端部３４と複 数のダイ取付パドル２０との双方を金属ベース部材に接合する。ボンデイングワ イヤ２８は、半導体装置２４をリードフレームと、このリードフレームから電気 絶縁された内側のリードフィンガー（lead fingers）または金属製ラン（run） を形成することができる金属回路ラン６６とに電気的に接続する。半導体装置２ ４はダイ取付接着剤２６でダイ取付パドル２０に接合される。ダイ取付パドルは その後、熱伝導性パッド取付接着剤２２で無機誘電体層に接着される。 第３図から第７図に示されているリードフレーム組立体は、プラスチック、セ ラミックまたは金属のような好適な電子パッケージ内に封入可能である。第８図 は、多層ハイブリッド回路が金属電子パッケージ内に封入されている好ましい実 施例の横断面を示している。第８図に示されている全ての素子はハイブリッド回 路５８の構造をより良く示すために一定した縮尺で表示されていない。その結果 、 ある素子、特に半導体装置２４は図中、大きさが変えられている。 パッケージは、アルミニウムをベースとした合金のような熱伝導性材料から形 成された金属ベース部材１２を有している。フィン７２を、放熱を増大するため に、金属ベース部材１２に形成することができる。第１金属層６０と第２金属層 ６２と中間誘電体層６４とを有する多層ハイブリッド回路５８は、接着剤５４で ダイ取付パドル２０に接合される。熱伝導性パッド取付接着剤２２は多層ハイブ リッド回路とダイ取付パドル２０とを金属ベース部材１２に接合する。ベース部 材１２の面３０は、電気絶縁と耐蝕性を改善するために、無機誘電体層で被覆す るのが好ましい。第１金属層６０は、リードフレーム１６のインナリード端部３ ４に直接接合するために、片持ち状の箔延長部５０を含んでいる。複数の半導体 装置２４はダイ取付パドル２０に接合される。ボンデイングワイヤ２８は半導体 装置２４を第１金属層に形成された回路トレースに電気的に接続する。第２金属 層への電気接続も電導性ビア（conductive vias）（図示せず）を使用して行う ことができる。 カバー部材１４と金属ベース部材１２とは、ポリマー接着剤１８でリードフレ ーム１６に接合される。ポリマー接着剤１８が熱硬化性エポキシまたは硬化させ るために熱を必要とするその他の接着剤である場合、パッケージキャビテイ７４ 内の空気が加熱中に膨脹する。キャビテイの容積の変化がポリマー接着剤１８に 圧力を形成しかつ不十分なシールが生じるのを防止するために、通気孔７６がカ バー部材１４に形成されるのが好ましい。通気孔７６はその後、たとえば、小さ な金属スラグを接着剤でシールしてマルチチップモジュール７０を完成すること により、シールされる。 第８図は、リードフレーム組立体が金属パッケージ内に封入される実施例を示 しているが、成型されたプラスチックパッケージ、セラミックパッケージまたは ガラスでシールされた金属パッケージ内に上述のリードフレーム組立体を封入す ることは本発明の範囲内である。 第９図は、本発明の他の実施例の横断面を示している。電子パッケージ９０は 、外部ソケット（external socket）に電気接触するために縁部で接続可能であ る。パッケージ９０は、金属、金属合金または金属化合物のような熱伝導性材料 から 形成されるベース部材９２を有している。銅とアルミニウムをベースとした材料 は優れた熱伝導性の点から好ましい。封入されたシリコンをベースとした半導体 装置９４の熱膨脹係数の近接した整合が必要な場合、ベース部材９２は鉄−ニッ ケル合金から形成可能である。 リードフレーム９６が、第１誘電体シーラント（sealant）９８でベース部材 ９２に接合される。第１誘電体シーラントは、熱硬化性または熱可塑性のポリマ ー樹脂または封止ガラスのような好適な接着材料である。誘電体シーラント９８ は熱硬化性エポキシ樹脂であるのが好ましい。リードフレーム９６は銅または銅 をベースとした合金のような好適な電導性材料である。 ポリマー、セラミックまたは金属のような好適な材料から形成可能なカバー部 材１００は第２誘電体シーラント１０２でリードフレーム９６に接合される。組 立てを容易にするために、第２誘電体シーラント１０２は、同じ熱的分布(therm al profile)が双方のシーラントを硬化するように、第１誘電体シーラント９８ と同じ材料から形成されるのが好ましい。カバー部材１００は、熱膨脹係数の不 整合によるパッケージの屈曲を防止するために、ベース部材９２のものに近接し た熱膨脹係数を有する材料から形成されるのが好ましい。一般的に、カバー部材 １００はベース部材９２と同じ材料から形成される。 リードフレーム９６のリードの外側部分１０４は、カバー部材１００の周部を 越えて延在し、ベース部材９２で支えられる。外側部分１０４はベース部材９２ の周部で終端するのが好ましい。第１誘電体シーラント９８は外側部分１０４を 金属ベース部材９２から電気絶縁する。電気絶縁を改善するために、ベース部材 ９２は誘電体層で被覆される。ベース部材９２とリードフレーム９６と第１誘電 体シーラント９８との厚さを変えることにより、縁部で接続可能な部分１０６は 所望の厚さとすることができる。プリントワイヤリングボードソケットの典型的 な厚さは約１．１ミリメートルである。 第１０図は第９図の電子パッケージの平面図を示している。外側部分１０４は 明確化のために陰影が付されている。縁部での接続を容易とすることに加えて、 この構造の利点は、リードがベース部材９２に強固に接着されるために、外部リ ードの損傷、湾曲または歪みが発生する可能性がほとんどないということを含ん でいる。リードは第１０図に示すように、パッケージの全ての４側部から延在し ているが、リードが１、２、または３つの側部から延在することも本発明の範囲 内である。 第１１図はハイブリッド回路１１２を収容する電子パッケージ１１０の平面図 を示し、このハイブリッド回路は当該技術分野で知られているものまたは上述の ハイブリッド回路のいずれかとすることができる。回路トレース１１４とこの回 路トレースを電気部材１１８に電気的に接続する手段１１６は上述されている。 回路トレース１１４はリードフレームの内側部分に電気的に接続され、リードフ レームの外側部分１０４はパッケージカバー１００を越えて延在してソケット（ socket）に電気接続される。 第１２図は本発明の他の実施例による、接着剤でシールされた電子パッケージ １２０の横断面を示している。この実施例において、好適な金属、金属合金また は金属化合物とすることができるベース部材１２２は誘電体層１２４で少なくと も部分的に被覆される。ベース部材１２２はアルミニウムをベースとした材料で 、誘電体層１２４は陽極酸化層であるのが好ましい。回路トレース１２６は、ス クリーン印刷、イオンまたはプラズマ付着または直接描画のような好適な方法で 誘電体層１２４上に直接付着される。回路トレースは、焼成またはその他の硬化 処理後に誘電体層１２４に接着する導電性材料である。好適な材料は、銅、タン グステン、パラジウム／ニッケル合金およびクロム／銅／クロム／積層構造体の ような金属被覆即ちメタライゼーション（metallizations）を含んでいる。銀を 充填したエポキシのような導電性ポリマーも使用することができる。 他の群の好適な材料は、一般的に、比較的低融点金属または金属合金粉末と、 比較的高融点金属粉末と、フラックスとの混合物である。典型的に、高融点金属 粉末は銅粉末である。しかし、銀、金、パラジウムおよびニッケルのような他の 金属または合金およびその合金が使用可能である。低溶融温度粉末は錫、ビスマ ス、鉛、ガリウム、インジウムまたはその他の金属または高融点粉末部材より低 い融点を有する金属合金であってもよい。焼成中、フラックスは除去され、金属 粉末が拡散し、比較的溶融温度が高い金属間合金を形成する。このタイプの電導 性インクは、カリフォルニア、カールスバッドのToranaga Technologies，Inc． から入手可能である。 １つまたはそれ以上の集積回路装置１２８またはその他の電気部品が、ワイヤ ボンデイング、ＴＡＢ取付またはフリップチップボンデイングのような好適な手 段１３０で回路トレース１２６に電気的に接続される。回路トレース１２６は、 ワイヤボンデイング、ＴＡＢ取付または直接はんだ付けのような好適な手段でリ ードフレーム１３２に電気的に接続される。熱硬化性ポリマー樹脂、熱可塑性ポ リマー樹脂または封止ガラスは、リードフレーム１３２をベース部品１２２に接 合する。カバー部材１３６は好適な手段、好ましくは同じ第１誘電体シーラント １３４で、リードフレームの対向側に接合される。 第１３図を参照すると、回路トレース１２６はベース部品１２２の周部に延び て、上述のように、縁部でソケット接続可能なパッケージを形成することができ る。 第１４図は本発明の他の実施例による電子パッケージの横断面を示している。 このパッケージのほとんどの素子は、第１２図および第１３図のものと同じであ るが、回路トレース１２６はベース部材１２２およびカバー部材１３６の周部で 終端する。鉛錫合金または金錫合金のような好適なはんだ１４２が、たとえば、 はんだデイッピングまたはスクリーン印刷で、回路トレース１２６の縁部に付着 される。リードフレーム１４４が、はんだ１４２に接触しかつはんだに接合され 、側部鑞付けパッケージを形成する。 本発明により、前述の目的、手段および利点を十分に満たすハイブリッド回路 が提供されることは明白である。特定の実施例との組合わせで本発明について説 明したが、多くの代替え、修正および変更が上記説明に鑑み、当業者に明らかで あることは明白である。したがって、請求の範囲の精神および幅広い範囲内にお いて、この全ての代替え、修正および変更を行うことが予定されている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＭ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＮ，ＣＺ，ＦＩ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，Ｋ Ｇ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ， ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ブラデン，ジェフリー エス. アメリカ合衆国 94550 カリフォルニア 州リバーモアー，アリソン サークル 1059

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．１またはそれ以上の電子装置（９４）を封入するパッケージ（９０）であ って、 第１周部を有するベース部材（９２）と、 この第１周部よりも小さなサイズの第２周部を有するカバー部材（１００）と 、 ベース部材（９２）とカバー部材（１００）との間に配置され、その外側部分 （１０４）は前記第１周部の近部で終端するリードフレーム（９６）と、を備え ることを特徴とするパッケージ。 ２．前記ベース部材（９２）は、金属と、金属合金と、金属化合物とからなる 群から選択されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のパッケージ（９０ ）。 ３．前記ベース部材（９２）は、アルミニウム、アルミニウム合金、または、 アルミニウム化合物であることを特徴とする請求の範囲第２項に記載のパッケー ジ（９０）。 ４．前記ベース部材（９２）は、少なくとも一部が誘電体層で被覆されている ことを特徴とする請求の範囲第２項または第３項に記載のパッケージ（９０）。 ５．前記ベース部材（９２）と、前記リードフレーム（９６）の外側部分と、 前記ベース部材（９２）を前記リードフレーム（９６）に接合する絶縁シーラン ト（９８）との組み合わされた厚さは、前記パッケージ（９０）を外部ソケット に電気的に接続する作用をなすものであることを特徴とする請求の範囲第４項に 記載のパッケージ（９０）。 ６．１またはそれ以上の電子装置（１２８）を収容するためのパッケージ（１ ２０）であって、 少なくとも一部が誘電体層（１２４）で被覆されたベース部材（１２２）と、 カバー部材（１３６）と、 ベース部材（１２２）とカバー部材（１３６）との間に配置されたリードフレ ーム（１３２）と、 前記誘電体層（１２４）に接着され、前記電子装置（１２８）と前記リードフ レーム（１３２）との双方に電気的に接続された１またはそれ以上の回路トレー ス（１２６）とを備えることを特徴とするパッケージ（１２０）。 ７．前記ベース（１２２）は、アルミニウム、アルミニウム合金、または、ア ルミニウム化合物であり、前記誘電体層は陽極酸化層であることを特徴とする請 求の範囲第６項に記載のパッケージ（１２０）。 ８．前記回路トレース（１２６）は、焼成金属被覆(fired metallizations)、 銀充填ポリマーおよび電導性インクからなる群から選択されることを特徴とする 請求の範囲第７項に記載のパッケージ（１２０）。 ９．１またはそれ以上の電子装置（１２８）を封入するパッケージ（１２０， １４０）であって、 少なくとも一部が陽極酸化層（１２４）で被覆されかつ第１周部を有するアル ミニウム合金のベース部材（１２２）と、 第２周部を有するカバー部材（１３６）と、 前記陽極酸化層（１２４）に接着されかつ前記第１周部の回りに延在する１つ またはそれ以上の回路トレース（１２６）とを備えることを特徴とするパッケー ジ（１２０，１４０）。 10．前記回路トレース（１２６）は、焼成金属被覆、銀充填ポリマーおよび導 電性インクからなる群から選択されることを特徴とする請求の範囲第９項に記載 のパッケージ（１２０，１４０）。 11．前記第１周部は、前記第２周部よりも大きいことを特徴とする請求の範囲 第９項に記載のパッケージ（１２０）。 12．前記第１周部は、前記第２周部と等しいことを特徴とする請求の範囲第９ 項に記載のパッケージ（１４０）。 13．リードフレーム（１４４）は、前記第１周部の近部で前記回路トレース（ １２６）の縁部にはんだ付け（１４２）されることを特徴とする請求の範囲第１ １項または第１２項に記載のパッケージ（１２０，１４０）。