JP2006073670A - 集積回路装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒートシンク１とリードフレームとの接合状態を安定に維持しつつ、ヒートシンク１上の電子部品搭載エリアＥを十分に確保して、その設計にかかる自由度を好適に高めることのできる集積回路装置を提供する。
【解決手段】リードフレームに接続されたヒートシンク１の上面に集積回路を構成する電子部品が搭載され、リードフレームのインナーリードを形成する一部が、集積回路を構成する電子部品と電気的に接続された状態で、電子部品およびヒートシンク１とともに一体に樹脂モールドされる。リードフレームは、ヒートシンク１と接続される２つの接続片１３を備えるとともに、ダミーのインナーリードとしてヒートシンク１の内方まで延設されてヒートシンク１に当接される２本のサポートリード１４を備え、ヒートシンク１は、接続片１３との接続およびサポートリード１４による当接との協働によってリードフレームに支持される。
【選択図】図１

Description

この発明は、半導体チップ等からなる集積回路の放熱構造としてヒートシンクを備える集積回路装置に関し、特に、その製造に際してこれら集積回路およびヒートシンクがリードフレームと一体に樹脂封止される集積回路装置に関する。

一般に、各種電子制御装置等に用いられるドライバＩＣや電源ＩＣをはじめとする電力用の集積回路装置には、パワーＭＯＳＦＥＴ等の発熱素子を含む半導体チップが搭載されている。そして、このような集積回路装置では、上記半導体チップの放熱を促進するために放熱板であるヒートシンクを併せて備えるいわゆる高放熱パッケージ構造を採用することが多く、こうしたヒートシンクをパッケージ面から露出させることで放熱性の向上を図るようにしている。そして従来、このようなヒートシンクを備える集積回路装置としては、例えば特許文献１あるいは特許文献２に記載されているものが知られている。この特許文献１あるいは特許文献２に記載されている集積回路装置も含めて、従来一般に採用されている高放熱パッケージ構造の集積回路装置についてその内部構造を図１０〜図１２を参照して説明する。

図１０は、ＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）型の集積回路装置の内部平面構造を模式的に示したものである。図１０に示されるように、この集積回路装置は、大きくはヒートシンク４Ａを備えるとともに、その上面に半導体チップ等の電子部品が搭載される電子部品搭載エリアＥが設けられており、このようなヒートシンク４Ａが、このエリアＥに搭載された電子部品と共々、モールド樹脂５により一体に封止されたパッケージとして構成されている。そして、上記パッケージの側面のうちの対向する２方向からは、リードフレームから切り離されたそれぞれ複数本のリード５２が引き出される構造となっている。なお、図示は割愛するが、これらリード５２の各々は、樹脂モールドに先立って、上記搭載された電子部品とワイヤボンディングによって電気的に接続されている。

また図１１は、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）型の集積回路装置の内部平面構造を模式的に示したものであり、図１２は同図１１のＣ−Ｃ線に沿った断面構造を示したものである。なお便宜上、この図１２では、断面図に模式的にその側面構造を併せて図示している。そしてこの集積回路装置も、図１０に示した装置と同様に、大きくはヒートシンク４Ｂを備えるとともに、その上面に半導体チップ等の電子部品が搭載される電子部品搭載エリアＥが設けられており、このようなヒートシンク４Ｂが、このエリアＥに搭載された電子部品と共々、モールド樹脂５により一体に封止されている。またこの集積回路装置では、上記パッケージの側面の４方向から、リードフレームから切り離されたそれぞれ複数本のリード６２が引き出される構造となっており、これらリード６２の各々と上記搭載された電子部品とが、ワイヤ７５を用いたワイヤボンディングによって電気的に接続されている。

このように電子部品を上記ヒートシンク４Ａあるいは４Ｂ上に搭載するに際しては、上記電子部品搭載エリアＥのヒートシンク４Ａあるいは４Ｂ上への位置決めを高精度に行い、それら上記ヒートシンク４Ａあるいは４Ｂと上記各リード５２あるいは６２を備えるリードフレームとの平行度をはじめとして、これらの位置精度を安定に確保する必要がある。そこで従来はこれらヒートシンク４Ａあるいは４Ｂとリードフレームとの接続方法として、接着剤やかしめ加工（塑性変形加工）による接続方法を採用するようにしている。ちなみに、図１０あるいは図１１および図１２に例示した集積回路装置では、これらのより強固な接続を図ることのできる方法として、かしめ加工による接続方法を採用している。

具体的には、図１０に例示した集積回路装置では、ヒートシンク４Ａとリードフレームとが２箇所の接続部５６を介したかしめ加工によって接続されている。すなわち、リードフレームには、その２箇所に上記ヒートシンク４Ａにオーバーラップするかたちで突出する接続片５３が形成されており、この接続片５３に貫通孔５７が設けられている。一方、上記ヒートシンク４Ａには、これら貫通孔５７に対応する位置に、この貫通孔５７に挿入される凸部５８が設けられている。そして、この凸部５８が貫通孔５７に挿入された状態で上記かしめ加工が施されることで、ヒートシンク４Ａとリードフレームとが接続されている。

また同様に、図１１および図１２に例示した集積回路装置では、ヒートシンク４Ｂとリードフレームとが４箇所の結合部６６を介したかしめ加工によって接続されている。すなわち、リードフレームには、上記ヒートシンク４Ｂの４隅にオーバーラップするかたちで突出する接続片６３が形成されており、この接続片６３に貫通孔６７が設けられている。一方、ヒートシンク４Ｂには、これら貫通孔６７に対応する位置に凸部６８が設けられている。そして、先の図１０に準じたかしめ加工によってこれらが接続されている。
特開平１１−１４５３６４号公報 特開２００１−１４４２４２号公報

このように、高放熱パッケージ構造をもつ上記従来の集積回路装置では、上記ヒートシンク４Ａあるいは４Ｂとリードフレームとの結合を図り且つこれらの平行度を確保するために、ヒートシンクの対向する部分の少なくとも２箇所にかしめ加工による接続部を設けるようにしている。このため、上記ヒートシンクに少なくともこうした結合部を設けるために十分なスペースを確保する必要があり、ひいては上記ヒートシンク上に回路基板や電子部品を搭載することのできるスペース、すなわち上記電子部品搭載エリアＥも自ずと制限されてしまうこととなる。特に近年は、集積回路装置としての高機能化、高密度化の要求が高まりつつあることから、こうしたスペースの制約は集積回路装置としての設計の自由度を大きく損なうことにもなっている。また、接続部の配設態様によっては、パッケージから導出されるリード数が制限されることから、集積回路装置としての多ピン化やファインピッチ化も制限されることとなり、このことも集積回路装置設計の自由度を阻害する要因の一つとなっている。

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、ヒートシンクとリードフレームとの接合状態を安定に維持しつつ、ヒートシンク上の電子部品搭載エリアを十分に確保して、その設計にかかる自由度を好適に高めることのできる集積回路装置を提供することを目的とする。

こうした目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、リードフレームに接続されたヒートシンクの一面に集積回路を構成する電子部品が搭載され、前記リードフレームのインナーリードを形成する一部が、前記集積回路を構成する電子部品と電気的に接続された状態で、電子部品および前記ヒートシンクとともに一体に樹脂モールドされる集積回路装置として、前記リードフレームに、前記ヒートシンクと接続される少なくとも１つの接続片を備えるとともに、ダミーのインナーリードとして前記ヒートシンクの内方まで延設されて前記ヒートシンクに当接される複数のサポートリードを設け、前記ヒートシンクは、これら接続片との接続およびサポートリードとの当接の協働によって前記リードフレームに支持される構造とした。

集積回路装置としてのこのような構造によれば、上記ヒートシンクが上記接続片に接続されることによってヒートシンクとリードフレームとの位置精度が確保されるとともに、同ヒートシンクが上記サポートリードに当接されることによってヒートシンクとリードフレームとの平行度が確保される。すなわち同構造では、リードフレームに上記サポートリードを設けたことによって、ヒートシンクとリードフレームとを接続する接続部の形成箇所を削減することができるようになる。このため、上記ヒートシンク上に回路基板や電子部品を搭載することのできるスペース、すなわち電子部品搭載エリアをより大きく確保することができるようになり、ひいてはさらなる高密度実装の実現を図ることもできるようになる。またこの場合、搭載部品数が一定であれば、上記リードフレームあるいは集積回路装置としての小型化を図ることもできるようになる。

また、一般にこうした集積回路装置上に電子部品としてマイクロコンピュータやパワー素子等が搭載される際には、その実装に際して例えばＡｕ（金）ワイヤを用いたワイヤボンディング工程が採用され、この場合には上記リードフレームも局部的に加熱されることとなる。この点、上記構造によれば、たとえこうした加熱によってリードフレームを上記ヒートシンクとの熱膨張係数差に起因する伸縮差が生じたとしても、上記サポートリードとヒートシンクとの接触部にてこうした伸縮差が吸収、緩和されるようになる。すなわち、上記リードフレームの歪み等も好適に吸収、緩和されるようになる。ちなみにこのことは、これらリードフレームやヒートシンクとして採用することのできる各材料の厚さ、熱伝導性、熱容量あるいは熱膨張係数などの自由度が高められ、ひいては当該集積回路装置としての設計自由度も大きく高められるようになることを意味する。

また、こうしてリードフレームの歪みが抑制されることにより、例えばこうした局部的な加熱工程の後工程として、さらに別の電子部品等を非加熱工程にて実装するような場合であれ、これまで各工程毎に必要とされた搭載部品間の位置合わせ等も不要となる。すなわち、位置合わせ形状や各部品間の余分なクリアランスの確保が不要となるため、この意味でも上記リードフレーム自体の小型化が可能になるとともに、これら位置合わせ工程をはじめとする各工程をより容易に実現することができるようにもなる。

また、この請求項１に記載の構造に関しては、例えば請求項２に記載の発明によるように、
（イ）前記ヒートシンクが矩形の板材からなるとするときに、その四隅のうちの対角となる２点において前記リードフレームの前記接続片と接続され、他の対角となる２点において前記リードフレームの前記サポートリードと当接される構造。
あるいは、請求項３に記載の発明によるように、
（ロ）前記ヒートシンクが矩形の板材からなるとともに、前記電子部品が搭載される面の裏面において前記リードフレームに支持されるものであるとするときに、前記リードフレームの前記接続片は、該ヒートシンクを支持する面の一方の対角線上に延設されてその中央部で前記ヒートシンクに接続され、前記リードフレームの前記サポートリードは、同ヒートシンクを支持する面の他の対角となる２点において前記ヒートシンクに当接される構造。
さらには、請求項５に記載の発明によるように、
（ハ）前記ヒートシンクが矩形の板材からなるとするときに、その四隅の４点において前記リードフレームの前記サポートリードと当接され、その中心となる１点において前記リードフレームの前記接続片と接続される構造。
等々の構造を採用することが有効である。

すなわち、上記（イ）の構造のように、上記ヒートシンクと上記リードフレームとが上記ヒートシンクの四隅のうちの対角となる２点で接続されることで、その接合状態を維持することができるとともに、他の対角となる２点において上記サポートリードと当接されることで、これらヒートシンクとリードフレームとの平行度も安定に確保されるようになる。特にこの場合には、ヒートシンクとリードフレームとが２点で接続されることから、いわゆるずれ等を生じることもなく、その位置精度を安定に維持することができるようになる。

また、上記（ロ）の構造においても、上記ヒートシンクがその裏面においてリードフレームとその中央部で接続されることで、その接合状態を維持することができ、しかも他の対角となる２点において上記サポートリードとによる当接されることで、これらヒートシンクとリードフレームとの平行度も安定に確保されるようになる。しかもこの構造においては、ヒートシンクがその裏面においてリードフレームに支持されることから、上記電子部品搭載エリアも最大限に確保されるようになる。

なおこの場合には、特に請求項４に記載の発明によるように、前記ヒートシンクの前記リードフレームに支持される面には、前記接続片と係合されるべく前記一方の対角線上に形成された溝が設けられる構造とすれば、ヒートシンクとリードフレームとがたとえ１点で接続される場合であれ、それらの間でずれ等が生じることも抑制され、その位置精度をより安定に維持することができるようになる。

さらに、上記（ハ）の構造のように、上記ヒートシンクがその四隅の４点でサポートリードと当接され、その中心となる１点でリードフレームに接続される構造であっても、これらヒートシンクとリードフレームとの平行度をはじめとする位置精度は安定に確保される。そしてこの場合も、少なくとも上記接続部がヒートシンクの裏面に設定されることで、上記電子部品搭載エリアが最大限に確保されるようになり、また同ヒートシンクに上記接続片と係合される溝を設けることで、上記位置精度のさらなる向上が期待できるようになる。

一方、上記請求項１〜５のいずれかに記載の集積回路装置において、請求項６に記載の発明によるように、前記ヒートシンクの前記サポートリードが当接される箇所には選択的に凹部を設け、該サポートリードは、この凹部に係合された状態で同ヒートシンクに当接される構造とすれば、平行度はもとより、上記位置精度についても、接続部の数に頼ることなく、高い精度が得られるようになる。

また、上記請求項１〜６のいずれかに記載の集積回路装置において、請求項７に記載の発明によるように、前記リードフレームの前記接続片には貫通孔が設けられるとともに、前記ヒートシンクの前記リードフレームとの接続部には前記貫通孔に挿入される凸部が設けられており、前記リードフレームに対する前記ヒートシンクの接続が、前記貫通孔に挿入された凸部の塑性変形加工によって行われる構造とすれば、これらヒートシンクとリードフレームとの接続が容易、且つ強固に行われるようになる。

さらに、上記請求項１〜７のいずれかに記載の集積回路装置において、請求項８に記載の発明によるように、前記ヒートシンクが鉄系材料からなる構造とすれば、上記ヒートシンクの熱膨張係数を小さくすることができる。これにより、ヒートシンクが一体に設けられる高放熱モールドパッケージ構造において、一般に熱膨張係数の小さいモールド樹脂と上記ヒートシンクとの部材間における熱膨張係数差に起因する界面剥離やクラック等の発生を抑制することができるようなる。また、温度サイクル試験等においても、温度差に対する信頼性を高く確保することができるようにもなる。また、このような構造は、上記ヒートシンクに熱膨張係数の小さい半導体素子やセラミック回路基板等を搭載する場合に特に有効であり、その動作時の発熱に起因するそれら素子や基板等とヒートシンクとの界面剥離等も好適に抑制されるようになる。

（第１の実施の形態）
以下、この発明にかかる集積回路装置の第１の実施の形態について、図１〜図５を参照して説明する。図１は、この実施の形態にかかる集積回路装置としてＱＦＰ型の集積回路装置の内部平面構造を模式的に示したものであり、図２は同図１のＡ−Ａ線に沿った断面構造を示したものである。

これら図１および図２に示されるように、この集積回路装置は、大きくは矩形状のヒートシンク１を備えるとともに、その上面１ａには半導体チップ等の電子部品が搭載される電子部品搭載エリアＥが設けられており、このようなヒートシンク１が、上記電子部品と共々、モールド樹脂５により一体に封止されたパッケージとして構成されている。そして、このパッケージの側面の４方向からは、リードフレームから切り離されたそれぞれ複数本のリード１２が引き出される構造となっており、これらリード１２の各々と上記搭載された電子部品とが、ワイヤ７５を用いたワイヤボンディングによって電気的に接続されている。

このうち上記ヒートシンク１は、例えば鉄系材料等の熱伝導性に優れた部材からなり、打ち抜きプレス加工などにより一体に成形されている。このヒートシンク１の上面１ａの電子部品搭載エリアＥには、例えばパワーＭＯＳＦＥＴ等の発熱素子が銀ペーストや半田等の熱伝導性の高い接着部材を介して接合されている。一方、同ヒートシンク１の下面（裏面）１ｂは、上記モールド樹脂５からなるパッケージ面から露出されており、上記発熱素子から発せられた熱がヒートシンク１を介して外部へと放熱されるようになっている。

次に、こうした集積回路装置の製造方法について、図３〜図５を参照して説明する。まず図３は、集積回路装置を構成する上記ヒートシンク１とリードフレームとの接続工程における平面構造を示したものであり、図４は同３のＡ’−Ａ’線に沿った断面構造を示したものである。また、図５（ａ）〜（ｆ）は上記工程に続く工程における同図４に対応する断面構造を、製造プロセスにしたがって模式的に示したものである。なお、この図３中には、先の図１に対応して、最終的にモールド樹脂により形成されるパッケージの外形線を二点鎖線で示している。

この製造に際してはまず、図３および図４に示されるように、上記リードフレーム１０と上記ヒートシンク１との接続を行う。このうちリードフレーム１０は、複数のインナーリード１０ａおよびこれら各インナーリード１０ａと連結されるアウターリード１０ｂとを備え、これらを保持するための４本のレールが枠状に組まれて形成されている。上記アウターリード１０ｂ間にはこれらと直角にタイバー部１１が架設されている。また、上記４本のレールからなる枠の内周辺に配設される各インナーリード１０ａは、その先端が上記枠内に配設されるヒートシンク１と間隙を介するかたちで配設されている。

そして、このような形状からなるリードフレーム１０と上記ヒートシンク１とが、２箇所の接続部１６を介したかしめ加工（塑性変形加工）によって接続される。具体的には、上記ヒートシンクの四隅のうちの対角に位置する２点には、上記ヒートシンク１にオーバーラップするかたちで上記リードフレーム１０から突出する接続片１３が形成されており、これら接続片１３にはそれぞれ貫通孔１７が設けられている。一方、上記ヒートシンク１には、上記貫通孔１７に対応する位置に、この貫通孔１７に挿入される凸部１８が設けられている。そして、これら凸部１８がそれぞれ貫通孔１７に挿入された状態で、かしめ加工が施されることで、これらヒートシンク１とリードフレーム１０とが接続される。

また、上記ヒートシンクの四隅のうちの上記２点とは異なる２点には、上記リードフレーム１０のダミーのインナーリードとして、上記ヒートシンク１の上面１ａの内方まで延設されるサポートリード１４が当接している。すなわち、これらサポートリード１４は、上記ヒートシンク１の上面１ａに当接することにより、これらリードフレーム１０とヒートシンク１との平行度を確保するかたちで同ヒートシンク１を支持している。

このように、これらヒートシンク１とリードフレーム１０とが接続部１６を介して安定に接合され、且つ上記サポートリード１４により位置精度が確保された後、図５（ａ）〜（ｆ）に示されるように、同ヒートシンク１上に各種電子部品等が順次搭載されることになる。

次に、図５（ａ）に示されるように、上記ヒートシンク１上に設けられている電子部品搭載エリアＥ（図１、図２参照）に、素子７２ａを搭載するダイボンディング工程を行う。この素子７２ａは例えば半田７４ａを介してプリント基板７１ａに接合され、このプリント基板７１ａも例えば同じく半田７３ａを介して上記ヒートシンク１に接合される。そして、このような半田付けによるダイボンディング工程は、例えば約３００℃に設定されたヒータ９０によりこのような実装領域をリードフレーム共々、局部加熱することにより行われる。

次に、図５（ｂ）に示されるように、上記電子部品搭載エリアＥに、上記素子７２ａとは異なる素子７２ｂを搭載するダイボンディング工程を行う。この素子７２ｂは例えば接着剤７４ｂを介してプリント基板７１ｂに接合され、このプリント基板７１ｂは例えば接着剤７３ｂを介して上記ヒートシンク１に接合される。このような接着剤によるダイボンディング工程は、例えば恒温槽９１の中で装置全体を加熱することにより行われ、具体的には、例えば恒温槽９１の温度を、上記接着剤７３ｂおよび７４ｂの硬化温度以上となる約３００℃に設定することにより行われる。

次いで、図５（ｃ）に示されるように、上記素子７２ｂとリードフレームのインナーリード１０ａとをＡｕ（金）ワイヤ７５ｂを用いたワイヤボンディング工程によって電気的に接続する。こうしたワイヤボンディング工程は、例えば約２００℃に設定されたヒータ９２によりこのような実装領域をリードフレーム共々、局部加熱することにより行われる。

さらに、図５（ｄ）に示されるように、上記素子７２ａとリードフレームのインナーリード１０ａとをＡｌ（アルミニウム）ワイヤ７５ａを用いたワイヤボンディング工程によって常温にて電気的に接続する。

そして、このように各素子７２ａおよび７２ｂと各インナーリード１０ａとが電気的に接続された後、図５（ｅ）に示されるように、上記装置を例えば金型９３内に載置し、この金型９３を装置共々約１５０℃以上に加熱し、この金型９３内に例えばエポキシ樹脂などからなる樹脂液を注入した後、これを硬化させるモールド工程を行う。

その後、図５（ｆ）に示されるように、上記装置を金型９３から取り出し、上記リードフレームを形成する外枠と接続片１３、サポートリード１４および各アウターリード１０ｂとの間、および各アウターリード１０ｂ間のタイバー部１１（図３参照）を切断する。これにより、先の図２に示した態様でパッケージからリード１２が引き出される構造の集積回路装置が形成される。なお、図示は割愛するがこうした集積回路装置がさらに基板等に実装される際には、上記導出されるリード１２（アウターリード１０ｂ）はガルウイング状に整形される。

このように、集積回路装置に電子部品等が搭載され、パッケージが形成される製造工程には、局部加熱工程や全体加熱工程あるいは非加熱（常温）工程が混在しており、特に局部加熱あるいは全体加熱工程では、リードフレーム１０とヒートシンク１との熱膨張係数差に起因して伸縮差が生じることになる。しかしながら、こうした伸縮差が生じたとしても、上記サポートリード１４とヒートシンク１の接触部１４ａにて吸収、緩和されるため、上記リードフレームの歪みは抑制されるようになる。また、こうしてリードフレームの歪みが抑制されるため、上記各工程毎に必要とされた搭載部品間の位置合わせ等も不要となり、位置合わせ形状や各部品間の余分なクリアランスの確保も不要となる。

以上説明したように、この実施の形態にかかる集積回路装置によれば、以下に列記するような効果が得られるようになる。
（１）上記ヒートシンク１は矩形の板材からなり、その四隅のうちの対角となる２点において上記リードフレームの上記接続片１３と接続され、他の対角となる２点において上記リードフレームの上記サポートリード１４と当接される構造とした。このように、ヒートシンク１とリードフレームとが２点で接続されることから、これらの接合状態が維持され、ずれ等を生じることなくその位置精度を安定に維持することができるようになる。また、他の２点で上記サポートリード１４により当接されることから、これらヒートシンクとリードフレームとの平行度も安定に確保されるようになる。

（２）上記リードフレームとにサポートリード１４を設けることにより、これらヒートシンク１とリードフレームとを接続する接続部１６の形成箇所を削減することができるようになる。このため、上記ヒートシンク１上の電子部品搭載エリアＥをより大きく確保することができるようになり、ひいてはさらなる高密度実装の実現を図ることもできるようになる。また、この場合、搭載部品数が一定であれば、上記リードフレームあるいは集積回路装置としての小型化を図ることもできるようになる。

（３）集積回路装置上に電子部品等が搭載される各工程において加熱工程等を経る場合には、上記リードフレームとヒートシンク１との熱膨張係数差に起因して伸縮差が生じる場合がある。この点、上記サポートリード１４は上記ヒートシンク１と当接されることにより同ヒートシンク１を支持しているため、これらの接触部１４ａにてこうした伸縮差が吸収、緩和されるようになり、上記リードフレームの歪みなども好適に吸収、緩和されるようになる。これにより、これらリードフレームおよびヒートシンク１として採用することのできる各材料の厚さ、熱伝導性、熱容量あるいは熱膨張係数などの自由度が高められ、ひいては当該集積回路装置としての設計自由度も大きく高められるようになる。また、このようにリードフレームの歪みが抑制されることにより、各工程毎に必要とされた搭載部品間の位置合わせ等が不要となり、位置合わせ形状や各部品間の余分なクリアランスの確保が不要となるため、リードフレーム自体の小型化を図ることができるようになる。また、これら位置合わせ工程をはじめとする各工程をより容易に実現することができるようにもなる。

（４）上記リードフレームの上記接続片１３には貫通孔１７が設けられるとともに、上記ヒートシンク１の上記リードフレームとの接続部１６には上記貫通孔１７に挿入される凸部１８が設けられることとし、これらの接続がかしめ加工によって行われることとした。これにより、これらヒートシンク１とリードフレームとの接続が容易、且つ強固に行われるようになる。

（５）上記ヒートシンク１が鉄系材料からなることとした。これにより、熱膨張係数の小さいモールド樹脂５と上記ヒートシンク１との部材間における熱膨張係数差に起因する界面剥離やクラック等の発生を抑制することができるようになる。また、温度サイクル試験等においても、温度差に対する信頼性を高く確保することができるようにもなる。また、上記ヒートシンク１に熱膨張係数の小さい素子や基板等を搭載する場合にはこれらの動作時の発熱に起因するそれら素子や基板等とヒートシンク１との界面剥離等も好適に抑制されるようになる。

（第２の実施の形態）
次に、この発明にかかる集積回路装置の第２の実施の形態について、図６〜図８を参照して説明する。図６は、この実施の形態にかかる集積回路装置の内部平面構造を模式的に示したものであり、図７は同図６の内部底面構造を模式的に示したものであり、さらに図８はこれら図６および図７のＢ−Ｂ線に沿った断面構造を示したものである。この実施の形態も、集積回路装置としての基本的な部分の構成は先の第１の実施の形態と同様であり、上記リードフレームとヒートシンク１との接続態様および上記サポートリードの配設態様のみが先の第１の実施の形態と異なっている。

すなわち図６〜図８に示されるように、この集積回路装置も大きくは鉄系材料からなる矩形状のヒートシンク２を備えるとともに、その上面２ａに電子部品搭載エリアＥが設けられており、これらが搭載された電子部品と共々、モールド樹脂５により一体に封止されたパッケージとして構成されている。そして、このパッケージの側面の４方向からは、リードフレームから切り離されたそれぞれ複数本のリード２２が引き出される構造となっており、これらリード２２の各々と上記搭載された電子部品とが、ワイヤ７５を用いたワイヤボンディングによって電気的に接続されている。

ここで、この実施の形態にかかる集積回路装置では、上記ヒートシンク２の底面に、同ヒートシンク２の四隅のうちの一方の対角線状に直線状の溝２ｃが設けられている。一方、上記リードフレームには上記ヒートシンク２の溝２ｃに係合するかたちで同ヒートシンク２をその裏面（下面）２ｂから支持する接続片２３が延設されている。上記ヒートシンク１と上記リードフレームは、上記接続片２３の中央部に設けられた１箇所の接続部２６を介したかしめ加工によって接続されている。すなわち、上記接続片２３の中央部には貫通孔２７が設けられている。また、上記ヒートシンク２の中央部の上記貫通孔２７に対応する位置には同貫通孔２７に挿入される凸部２８が設けられている。そしてこれら貫通孔２７および凸部２８に先の第１の実施の形態と同様にかしめ加工が施されることで、上記ヒートシンク２とリードフレームとが接続されている。

一方、上記ヒートシンク２の上記２点とは異なる２点には、上記リードフレームのサポートリード２４が上記ヒートシンク２の裏面２ｂの内方まで延設されている。上記ヒートシンク２にはこれらサポートリード２４に対応するかたちで凹部２ｄが設けられており、この凹部２ｄに上記サポートリード２４の先端が係合されている。そしてこれらサポートリード２４は、上記ヒートシンク２の裏面２ｂに当接しており、これらリードフレームとヒートシンク１との平行度を確保するかたちで同ヒートシンク２を支持している。

このように、この実施の形態にかかる集積回路装置では、上記ヒートシンク２がその裏面２ｂにて上記リードフレームの接続片２３に支持されることから、先の第１の実施の形態よりもヒートシンク２上に設けられる電子部品搭載エリアＥがより大きく確保されるようになる。また、上記サポートリード２４により、これらリードフレームとヒートシンク２との平行度も確保されるため、その位置精度も安定に維持されている。

以上説明したように、この第２の実施の形態にかかる集積回路装置によっても、先の第１の実施の形態による前記（２）〜（５）の効果と同等、もしくはそれに準じた効果が得られるとともに、さらに以下のような効果が得られるようになる。

（６）上記ヒートシンク２は同ヒートシンクの裏面２ｂにおいて上記リードフレームに支持されるものであり、上記リードフレームの上記接続片２３は、該ヒートシンクを支持する面の一方の対角線上に延設されてその中央部で上記ヒートシンク２に接続され、上記リードフレームの上記サポートリード２４は、同ヒートシンク２に当接されることとした。このように、これらヒートシンク２がその裏面２ｂにおいてリードフレームとその中央部で接続されることで、その接合状態を維持することができるようになる。しかも、上記サポートリード２４に当接されることで、これらヒートシンク２とリードフレームとの平行度も安定に確保されるようになる。また、上記ヒートシンク２がその裏面２ｂにおいて上記リードフレームに支持されることにより、上記電子部品搭載エリアＥも最大限に確保されるようになる。

（７）上記ヒートシンク２の上記リードフレームに支持される面には、上記接続片２３と係合されるべく上記一方の対角線上に形成された直線状の溝２ｃが設けられることとした。これにより、これらヒートシンク２とリードフレームとがたとえ１点で接続される場合であれ、それらの間でずれ等が生じることも抑制され、その位置精度をより安定に維持することができるようになる。

（８）上記ヒートシンク２の上記サポートリード２４が当接される箇所には選択的に凹部２ｄを設け、該サポートリード２４は、この凹部２ｄに係合された状態で同ヒートシンクに当接されることとした。これにより、平行度はもとより、上記位置精度についても、接続部の数に頼ることなく、高い精度が得られるようになる。

（第３の実施の形態）
次に、この発明にかかる集積回路装置の第３の実施の形態について、図９を参照して説明する。図９は、この実施の形態にかかる集積回路装置の内部平面構造を模式的に示したものである。この実施の形態も、集積回路装置としての基本的な部分の構成は先の第１および第２の実施の形態と同様であり、上記リードフレームとヒートシンク１との接続態様および上記サポートリードの配設態様が先の第１および第２の実施の形態と異なっている。また、この実施の形態では、先の各実施の形態よりも、ヒートシンクおよび形成されるモールドパッケージの形状の小さい集積回路装置を例示している。

すなわち図９に示されるように、この集積回路装置は鉄系材料からなる矩形状のヒートシンク３を備えるとともに、その上面に電子部品搭載エリアＥが設けられており、これらが搭載された電子部品と共々、モールド樹脂５により一体に封止されたパッケージ構造として構成されている。そして、このパッケージの側面の４方向からな、リードフレームから切り離されたそれぞれ複数本のリード３２が引き出される構造となっており、これらリード３２の各々と上記搭載された電子部品とが、ワイヤ７５を用いたワイヤボンディングによって電気的に接続されている。

ここで、この実施の形態にかかる集積回路装置では、上記ヒートシンク３の中心にオーバーラップするかたちで上記リードフレームから突出する１つの接続片３３が形成されており、この接続片３３には貫通孔３７が設けられている。また、上記ヒートシンクの中央部には上記貫通孔３７に挿入される凸部３８が設けられている。そして、これら貫通孔３７および凸部３８からなる接続部３６に、先の第１および第２の実施の形態と同様にかしめ加工が施されることで、上記ヒートシンク３とリードフレームとが接続されている。

一方、上記ヒートシンク３の四隅の４点には、上記リードフレームのサポートリード３４が上記ヒートシンク３の上面の内方まで延設されており、各サポートリード３４の先端がこれらヒートシンク３に当接している。そして、これらサポートリード３４は、リードフレームとヒートシンク３との平行度を確保するかたちで同ヒートシンク３を支持している。

このように、この実施の形態にかかる集積回路装置では、上記接続部３６により、これらヒートシンク３とリードフレームとの接合状態が維持されるとともに、上記ヒートシンク３が四隅で上記サポートリード３４により支持されることにより、上記接続部３６の形成箇所を１箇所に低減することができる。これにより、ヒートシンク上に設けられる電子部品搭載エリアＥをより大きく確保することができるようになる。また、上記サポートリード３４により、これらリードフレームとヒートシンク３との平行度も確保されるため、その位置精度も安定に維持されている。

以上説明したように、この第３の実施の形態にかかる集積回路装置によっても、先の第１の実施の形態による（２）〜（５）の効果と同等、もしくはそれに準じた効果が得られるとともに、さらに以下のような効果が得られるようになる。

（９）上記ヒートシンク３がその四隅の４点において上記リードフレームの上記サポートリード３４と当接され、その中心となる１点において上記リードフレームの接続片３３と接続されることとした。このように、上記ヒートシンク３とリードフレームとの接続箇所が１箇所であっても、これらの接合状態が安定に維持されるとともに、上記サポートリード３４により平行度をはじめとする位置精度が安定に確保されるようになる。

（その他の実施の形態）
なお、この発明にかかる集積回路装置は、上記実施の形態として示した構造に限らず、これらを適宜変更した、以下に例示する態様にて実施することもできる。

・上記各実施の形態では、上記ヒートシンク１、２、３として鉄系材料を用いることとした。しかしながら、こうしたモールドパッケージの使用環境によって、例えば上記ヒートシンク１、２、３とモールド樹脂５との界面剥離が懸念されなければ、これに代えて、一般にヒートシンクの材料として用いられる銅やアルミニウム等の放熱性に優れた材料を採用することもできる。

・上記各実施の形態では、上記リードフレーム１０に対する上記ヒートシンク１、２、３の接続を、上記リードフレーム１０の上記接続片１３、２３、３３に設けられた貫通孔１７、２７、３７に、上記ヒートシンク１、２、３に設けられた凸部１８、２８、３８が挿入された状態でかしめ加工が施されることにより行うこととした。これに代えて、嵌合や接着による結合等、による接続方法を用いるようにしてもよい。要は、これらリードフレーム１０とヒートシンク１、２、３との接合状態が、少なくとも樹脂によりモールドされるまで安定に確保されるようにすればよい。

・上記第１の実施の形態では、上記ヒートシンク１上に搭載される電子部品等の実装工程および樹脂モールドされる工程が、局部加熱工程、全体加熱工程あるいは常温工程を経ることとしたが、これら電子部品等の実装態様や実装条件はこれに限られない。

・上記第２の実施の形態では、上記ヒートシンク２がその裏面に対角線状に延設される上記リードフレームの接続片２３に支持されており、この接続片２３は上記ヒートシンク２の裏面２ｂに設けられた直線状の溝２ｃに係合されることとした。しかしながら、上記リードフレームが上記接続片２３と安定に接続される構造であれば、上記溝２ｃの形成を割愛することもできる。また、上記溝２ｃを形成する場合には、その形状は直線状に限られず、上記接続片２３と係合される形状であればよい。また、上記接続片２３の延設態様も上記第２の実施の形態に例示した態様に限られず、上記ヒートシンク２を裏面２ｂから支持することができる態様で延設されていればよい。

・上記第１および第３の実施の形態では、上記サポートリード１４、３４が上記ヒートシンク１、３の上面に当接される構造とし、上記第２の実施の形態では上記サポートリード２４が上記ヒートシンク２に設けられた凹部２ｄに係合されるかたちで同ヒートシンク２の下面に当接される構造とした。しかしながら、これらヒートシンク１、２、３とサポートリード１４、２４、３４との当接態様あるいは配設態様は任意である。すなわち、これらサポートリード１４、２４、３４は、上記ヒートシンク１、２、３の上面、下面のいずれに当接されてもよいし、係合構造の有無も任意である。また、上記第１および第３の実施の形態においても、これらサポートリードとヒートシンクとの係合構造が形成される構造としてもよい。

・上記各実施の形態では、上記リードフレーム１０に上記ヒートシンク１、２、３と接続される接続片１３、２３、３３を備えることとしたが、これら接続片１３、２３、３３の配設態様および上記サポートリード１４、２４、３４の配設態様は任意に変更することができる。要は、上記リードフレーム１０の接続片１３、２３、３３と上記ヒートシンク１、２、３との接続によりこれらの接合状態が維持されるとともに、少なくともサポートリード１４、２４、３４を併用してこれらヒートシンク１、２、３とリードフレーム１０との平行度をはじめとする位置精度が十分に確保される構造であればよい。

・上記各実施の形態では、ＱＦＰ型の集積回路装置について例示したが、この発明はその他任意の表面実装型の高放熱パッケージ構造をもつ集積回路装置、あるいはピン挿入型の高放熱パッケージ構造をもつ集積回路装置に適用することができる。

この発明にかかる集積回路装置の第１の実施の形態についてその内部平面構造を模式的に示す平面図。 図１のＡ−Ａ線に沿った断面構造を、模式的にその側面構造と併せて示す断面図。 同第１の実施の形態の集積回路装置の製造過程における平面構造を示す平面図。 図３のＡ’−Ａ’線に沿った断面構造を示す断面図。 （ａ）〜（ｆ）は同第１の実施の形態の集積回路装置の製造方法についてその製造手順を模式的に示す断面図。 この発明にかかる集積回路装置の第２の実施の形態についてその内部平面構造を模式的に示す平面図。 同第２の実施の形態の集積回路装置についてその内部平面構造を模式的に示す底面図。 図６および図７のＢ−Ｂ線に沿った断面構造を示す断面図。 この発明にかかる集積回路装置の第３の実施の形態についてその内部平面構造を模式的に示す平面図。 従来の集積回路装置の内部平面構造を模式的に示す平面図。 従来の集積回路装置の内部平面構造を模式的に示す平面図。 図１１のＣ−Ｃ線に沿った断面構造を、模式的にその側面構造と併せて示す断面図。

符号の説明

１、２、３、４Ａ、４Ｂ…ヒートシンク、１ａ、２ａ…上面、１ｂ、２ｂ…下面（裏面）、２ｃ…溝、２ｄ…凹部、５…モールド樹脂、５’…樹脂液、５ａ…モールド樹脂形成領域、１０…リードフレーム、１０ａ…インナーリード、１０ｂ…アウターリード、１１…タイバー部、１２、２２、３２、５２、６２…リード、１３、２３、３３、５３、６３…接続片、１４、２４、３４…サポートリード、１４ａ、２４ａ、３４ａ…接触部、１６、２６、３６、５６、６６…接続部、１７、２７、３７、５７、６７…貫通孔、１８、２８、３８、５８、６８…凸部、７１ａ、７１ｂ…プリント基板、７２ａ、７２ｂ…素子、７３ａ、７４ａ…半田、７３ｂ、７４ｂ…接着剤、７５、７５ａ、７５ｂ…ワイヤ、９０…ヒータ、９１…恒温槽、９２…ヒータ、９３…金型。

Claims (8)

1. リードフレームに接続されたヒートシンクの一面に集積回路を構成する電子部品が搭載され、前記リードフレームのインナーリードを形成する一部が、前記集積回路を構成する電子部品と電気的に接続された状態で、電子部品および前記ヒートシンクとともに一体に樹脂モールドされる集積回路装置において、
   前記リードフレームは、前記ヒートシンクと接続される少なくとも１つの接続片を備えるとともに、ダミーのインナーリードとして前記ヒートシンクの内方まで延設されて前記ヒートシンクに当接される複数のサポートリードを備え、前記ヒートシンクは、前記接続片との接続および前記サポートリードとの当接の協働によって前記リードフレームに支持されてなる
   ことを特徴とする集積回路装置。
2. 前記ヒートシンクは矩形の板材からなって、その四隅のうちの対角となる２点において前記リードフレームの前記接続片と接続され、他の対角となる２点において前記リードフレームの前記サポートリードと当接されてなる
   請求項１に記載の集積回路装置。
3. 前記ヒートシンクは矩形の板材からなるとともに、前記電子部品が搭載される面の裏面において前記リードフレームに支持されるものであり、前記リードフレームの前記接続片は、該ヒートシンクを支持する面の一方の対角線上に延設されてその中央部で前記ヒートシンクに接続され、前記リードフレームの前記サポートリードは、同ヒートシンクを支持する面の他の対角となる２点において前記ヒートシンクに当接されてなる
   請求項１に記載の集積回路装置。
4. 前記ヒートシンクの前記リードフレームに支持される面には、前記接続片と係合されるべく前記一方の対角線上に形成された溝が設けられてなる
   請求項３に記載の集積回路装置。
5. 前記ヒートシンクは矩形の板材からなって、その四隅の４点において前記リードフレームの前記サポートリードと当接され、その中心となる１点において前記リードフレームの前記接続片と接続されてなる
   請求項１に記載の集積回路装置。
6. 前記ヒートシンクの前記サポートリードが当接される箇所には選択的に凹部が設けられてなり、該サポートリードは、この凹部に係合された状態で同ヒートシンクに当接されてなる
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の集積回路装置。
7. 前記リードフレームの前記接続片には貫通孔が設けられるとともに、前記ヒートシンクの前記リードフレームとの接続部には前記貫通孔に挿入される凸部が設けられてなり、前記リードフレームに対する前記ヒートシンクの接続が、前記貫通孔に挿入された凸部の塑性変形加工によって行われてなる
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の集積回路装置。
8. 前記ヒートシンクが、鉄系材料からなる
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の集積回路装置。

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