(57)【要約】【課題】金属基板と枠体の剥離を防止し、パッケージの機密性を保つことが可能で、トランジスタの破損を防止することが可能なトランジスタパッケージを提供することを目的とする。又、製造の工程が少なく、容易且つ廉価で製造可能なトランジスタパッケージ及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】周縁部に少なくとも側面の一部が内方に突出した凹部を形成した金属基板と、下端部が前記凹部に充填された合成樹脂製の枠体と、中間部を枠体に封入保持され枠体の内部側面及び外部側面から突出したリードを備えることを特徴とするトランジスタパッケージ。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周縁部に少なくとも側面の一部が内方に突出した凹部を形成した金属基板と、下端部が前記凹部に充填された合成樹脂製の枠体と、中間部を枠体に封入保持され枠体の内部側面及び外部側面から突出したリードを備えることを特徴とするトランジスタパッケージ。
【請求項２】
凹部は少なくとも一側面が内方に斜傾していることを特徴とする請求項１記載のトランジスタパッケージ。
【請求項３】
凹部は少なくとも一側面が内方に斜傾し、底面積より上部開口部の面積が狭いことを特徴とする請求項１記載のトランジスタパッケージ。
【請求項４】
リードの枠体に封入保持される部位には貫通孔を形成し、該貫通孔に枠体を構成する樹脂が充填されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載のトランジスタパッケージ。
【請求項５】
金属基板と枠体の接合部又は／及び枠体とリードの接合部にシール層を設けることを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載のトランジスタパッケージ。
【請求項６】
リードの枠体に封入保持される部位にレジストを印刷してシール層を設けたことを特徴とする請求項５記載のトランジスタパッケージ。
【請求項７】
枠体を構成する合成樹脂はジアリルフタレートであることを特徴とする請求項１乃至請求項６に記載のトランジスタパッケージ。
【請求項８】
枠体を構成する合成樹脂はジアリルフタレートにガラス材を添加したものであることを特徴とする請求項７記載のトランジスタパッケージ。
【請求項９】
金属基板の枠体との接合部又は／及びリードの枠体との接合部をブラックオキサイトを用いて表面処理したことを特徴とする請求項１乃至請求項８に記載のトランジスタパッケージ。
【請求項１０】
金属基板の周縁部に少なくとも側面の一部が内方に突出した凹部を形成し、金属基板に形成された凹部の上部にリードを跨がせて金型に設置し、金属基板の凹部及びその上部に合成樹脂を注入して枠体を形成すると共に枠体にリードを接合して形成することを特徴とするトランジスタパッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はトランジスタパッケージに関し、特に金属製の放熱基板上に設置され、パワートランジスタを収納する収納部を形成すると共にリードを保持する合成樹脂製の枠体を接着剤を用いずに金属製放熱基板に固着するトランジスタパッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来よりトランジスタパッケージ、特に高い周波数で作動し、その結果として発熱量も大きいパワートランジスタ用のパッケージとして金属基板と該金属基板上にロウ材により接着されたトランジスタを収納する収納部を形成するセラミック製の枠体を備え、該枠体の側部には端子を備えたものがある（例えば特許文献１又は２参照。）。又、最近はセラミック製の枠体に替えて合成樹脂製の枠体を金属基板に接着して構成することも行われている。
【０００３】
しかし、セラミック製の枠体は焼成して製造するため、寸法精度が低く、小型化が進むトランジスタパッケージに於いてはますます各部材の寸法精度が要求される状況に於いてはその使用は問題があった。又、金属基板との接合はロウ材を介して接着により行われるので、トランジスタの発する熱或いはトランジスタを金属基板にロウ付けする際の熱により高温にさらされた場合には熱金属基板とセラミック製の枠体の熱膨張率の違いから金属基板と枠体が剥れ易く、或いは枠体にクラックが生じてパッケージが損傷し、パッケージの機密性を保てなくなる、トランジスタの破損の原因ともなる恐れが大きかった。又、セラミック製の枠体は合成樹脂製の枠体に比べて重いという欠点もあり、セラミック製の枠体を使用したトランジスタパッケージの軽量化には限界があった。
【０００４】
又、同様に合成樹脂製の枠体を金属基板にエポキシやシリコンを使用した接着剤を用いて接着して構成したトランジスタパッケージでも金属基板と合成樹脂製の枠体の熱膨張率の違いから金属基板と枠体が剥れ易く、パッケージが損傷し、パッケージの機密性を保てなくなる、トランジスタの破損の原因ともなる恐れが大きかった。
【０００５】
又、トランジスタパッケージの製造方法には、枠体とリード端子を夫々製造し、金属基板に端子を接合した枠体を接着した後にトランジスタを設置する方法や、金属基板に枠体を接合した後にリード端子を接着し、後にトランジスタを設置する方法や、金属基板にトランジスタを接合した後に枠体、次いで端子を接合する方法もあるが、端子を枠体に接合する工程、枠体を金属基板に接合する工程を必要とし、特に端子を枠体に接合する工程ではメタライズ配線層の形成や外部リードのロウ付け等トランジスタパッケージの収納部内外を電気的に接続するための機構を構成する工程を必要とし、しかもその接合にはロウ材或いはエポキシやシリコン等の各種接着剤を使用するため、工程が煩雑で、製造コストも高いものとなっているという欠点があった。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−５７２３５号
【特許文献２】特開２００２−１２１６３９号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明はトランジスタパッケージにおいて、金属基板と枠体の剥離を防止し、パッケージの機密性を保つことが可能で、トランジスタの破損を防止することが可能且つ、軽量なトランジスタパッケージを提供することを目的とする。又、製造の工程が少なく、容易且つ廉価で製造可能なトランジスタパッケージ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為の第一の手段は、周縁部に少なくとも側面の一部が内方に突出した凹部を形成した金属基板と、下端部が前記凹部に充填された合成樹脂製の枠体と、中間部を枠体に封入保持され枠体の内部側面及び外部側面から突出したリードを備えることを特徴とするトランジスタパッケージである。
【０００９】
第二の手段は、第一の手段に於いて、凹部は少なくとも一側面が内方に斜傾していることを特徴とするトランジスタパッケージである。
【００１０】
第三の手段は、第一の手段に於いて、凹部は少なくとも一側面が内方に斜傾し、底面積より上部開口部の面積が狭いことを特徴とするトランジスタパッケージである。
【００１１】
以上のような第一乃至第三の手段によれば、金属基板と枠体の剥離を防止し、トランジスタの破損防止することが可能となる。又、トランジスタパッケージを軽量化できる。又、製造の工程が少なく、容易且つ廉価で製造可能となる。
【００１２】
第四の手段は、第一乃至第三の手段に於いて、リードの枠体に封入保持される部位には貫通孔を形成し、該貫通孔に枠体を構成する樹脂が充填されていることを特徴とするトランジスタパッケージである。この第四の手段によれば、リードと枠体が確実に位置固定され、リードの位置ずれ、枠体からの脱離防止が可能となる。
【００１３】
第五の手段は、第一乃至第四の手段に於いて、金属基板と枠体の接合部又は／及び枠体とリードの接合部にシール層を設けることを特徴とするトランジスタパッケージである。
【００１４】
第六の手段は、第五の手段に於いて、リードの枠体に封入保持される部位にレジストを印刷してシール層を設けたことを特徴とするトランジスタパッケージである。
【００１５】
以上のような第五又は第六の手段によれば、金属基板と枠体の剥離をより防止できると共に、パッケージの機密性を高く保つことが可能となる。
【００１６】
第七の手段は、第一乃至第六の手段に於いて、枠体を構成する合成樹脂はジアリルフタレートであることを特徴とするトランジスタパッケージである。
【００１７】
第八の手段は、第七の手段に於いて、枠体を構成する合成樹脂はジアリルフタレートにガラス材を添加したものであることを特徴とするトランジスタパッケージである。
【００１８】
以上のような第七及び第八の手段によれば、トランジスタパッケージが高熱下におかれても、金属基板と枠体の剥離をより防止でき、パッケージの機密性を高く保つことが可能となると共に、高強度の枠体によりトランジスタの破損を防止することが可能となる。
【００１９】
第九の手段は、第一乃至第八の手段に於いて、金属基板の枠体との接合部又は／及びリードの枠体との接合部をブラックオキサイトを用いて表面処理したことを特徴とするトランジスタパッケージである。この第九の手段によれば、金属基板と合成樹脂製の枠体の接着性が向上し、金属基板と枠体の剥離をより防止でき、パッケージの機密性を高く保つことが可能となる。
【００２０】
第十の手段は、金属基板の周縁部に少なくとも側面の一部が内方に突出した凹部を形成し、金属基板に形成された凹部の上部にリードを跨がせて金型に設置し、金属基板の凹部及びその上部に合成樹脂を注入して枠体を形成すると共に枠体にリードを接合して形成することを特徴とするトランジスタパッケージの製造方法である。この第十の手段によれば、製造の工程が少なく、容易且つ廉価で製造可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に従って詳細に説明する。トランジスタパッケージ１は金属基板２、枠体３、リード４、蓋５から構成され、金属基板２と枠体３によりトランジスタを収納する収納部６を形成している。金属基板２は銅、銀ニッケル或いは銅と錫とニッケルの合金等で形成し、或いは銅をベースとしてニッケルを鍍金して形成し、適宜表面に金メッキを施して形成している。その他に銅とタグステンの合金、銅とモリブデンの合金等を使用してもよい。
【００２２】
金属基板２の上面周縁には内側に第一凹部２０、外側に第二凹部２９が設けられている。第一凹部２０及び第二凹部２９は夫々方形状の一本の溝で構成されており、第一凹部２０は金属基板２の側面２０１よりの側面である外側面２１が第一凹部２０内方に斜傾し、即ち、外側面２１の上端が下端より金属基板２中央方向に位置し、底面積より上部開口部の面積が狭い構造になっている。第二凹部２９は底部より上部開口部の面積が広い構造になっている。言い換えれば、第一凹部２０と第二凹部２９を仕切る側壁２８が金属基板２に垂直ではなく第一凹部２０側に傾いて植立している。このような構成とすることで、側壁２８がアンカーの働きをして枠体３が金属基板２から剥離することを防止することが可能となっている。
【００２３】
このように第一凹部２０の縦断面の形状は底辺より上辺が短く、底辺と一側辺は直角な台形に形成されているが、第一凹部２０の少なくともいずれかの側面２１，２３の一部が底面２２の上部に、言い換えれば第一凹部２０の内方に突出した構成とすれば特にその断面形状は限定されることなく、外側面２１或いは金属基板２の中心部よりの側面である内側面２３が底面２２上部方向に斜傾した平行四辺形、底辺より上辺が短く底辺と両側辺が鋭角な台形、上部開口部が狭まった半円形状等に形成してもよく、外側面２１又は／及び内側面２３から底面２２上部に、言い換えれば第一凹部２０の内方に突出する突起を設けることとしてもよい。又、第一凹部２０の外側面２１又は／及び内側面２３を凹凸状に形成することとしてもよい。
【００２４】
尚、第二凹部２９は、後述の金属基板２の製造方法に於いて述べるが主に第一凹部２０の外側面２１を底面２２上部方向に斜傾するために構成されるものなので、他の製造方法等を用いた場合には必ずしも設ける必要はない。
【００２５】
枠体３は金属基板２と共にトランジスタを収納するための収納部６を形成するもので、合成樹脂で成形されている。枠体３の成形に用いる合成樹脂は耐熱性を有するものが望ましく、耐熱性、電気絶縁性、寸法安定性に優れたジアリルフタレート、高耐熱性、高強度、低成形収縮率を備えた液晶ポリマー、ポリイミド等のスーパエンプラ等を用い、又これらの合成樹脂に適宜グラスファイバー、ガラス粉等のガラス材を混合して強度を補強することは推奨される。具体的にはジアリルフタレートにガラス粉を混入する場合にガラス粉を望ましくは１０乃至４５重量％、更に望ましくは３０重量％混合する。
【００２６】
枠体３の成形方法は後に詳細するが、枠体３は適宜高の方形の枠体であって、金属基板２の上方に植立し、金属基板２の中心部上面を囲繞して収納部６を形成し、下端部は金属基板２の第一凹部２０或いはさらに第二凹部２９に充填され、対向する横辺３１，３１の収納部６側の内部側面３０１，３０１にはリード４，４…、詳しくはリード４の収納部６の内部に突出する端子部４０１，４０１…の下面を載置、接着するための段部３３，３３を設けている。枠体３の下端部が第一凹部２０に充填されているため、側壁２８の下部にも枠体３を形成する合成樹脂が潜り込み、側壁２８がアンカーの役割を果たして金属基板２と枠体３が剥離を防止することができる。
【００２７】
又、金属基板２と枠体３の接合部にシール層７を設け、収納部６内の気密性を保持して大気の進入を防ぐと共に、金属基板２に施したはんだの濡れ性がよい金メッキにより収納部６へのはんだの進入を防止することは推奨される。シール層７の具体的な設置方法としては、図５に示すように金属基板２の第二凹部２９に耐高熱性のレジスト或いはゴム状シリコンを注入してシール層７を形成し、枠体３の下端部の一部をシール層７を介して金属基板２に接合する方法、或いは図６に示すように枠体３の外周の側面である外部側面３０２と金属基板２の外側面２０１及び上面との境界部にレジスト或いはゴム状シリコンを塗布してシール層７を形成する方法等がある。尚、レジストは熱或いは紫外線硬化性レジストを使用すればよい。
【００２８】
リード４は薄い金属、たとえば金、銅、銅に金をメッキしたもの等を用いて形成する。リード４の枠体３に封入保持される箇所には貫通孔４１，４１…が形成されている。リード４の中間部が枠体３に封入された際に貫通孔４１には枠体３を構成する合成樹脂が充填され、枠体３のリード４の上部の部分と下部の部分を結合する。このようにして貫通孔４１は合成樹脂製の枠体３とリード４の熱膨張によるひずみを緩和すると共にリード４のアンカーの役割を果たしている。
【００２９】
リード４，４はリード保持部材４９と一体成型されており、リード保持部材４９はトランジスタパッケージ１を成形する際にリード４，４を定位置に固定するために便宜的に設けられた部材であり、成形時に使用する金型に設けた突起を挿入してリード４，４の位置を決定する位置決め孔４８，４８が形成されている。トランジスタパッケージ１の金属基板２、枠体３、リード４を接合後に、リード保持部材４９はリード４，４とリード保持部材４９の境界に設けられた溝４７部分にて折取られる。
【００３０】
リード４はその中間部を枠体３に封入保持され、枠体３の収納部６側の内部側面３０１及び枠体３の外周の側面である外部側面３０２から夫々収納部６内部及び収納部６外部へ突出している。収納部６内部へ突出したリード４の端子部４０１は枠体３の段部３３上面に接着され、リード４の貫通孔４１，４１…には枠体３を構成する合成樹脂が充填されている。リード４と金属基板２の間には枠体３が介在し直接接触していない。このようにリード４と金属基板２が接触せず、リード４の中間部の外周を枠体３で包囲可能であればリード４の枠体３への設置位置は特に限定されない。
【００３１】
ここで、リード４と枠体３の接合部にシール層８を設け、収納部６内の気密性を保持して大気の進入を防ぎ、リード４に施したはんだの濡れ性がよい金メッキにより、リード４の収納部６の外部に張出した端子部４０２を回路基板にはんだ付けする際に収納部６へのはんだの進入を防止することは推奨される。シール層８の具体的な設置方法としては、図７に示すようにリード４のリード４が枠体３に封入保持される箇所に耐高熱性のレジストをシルク印刷等により印刷してシール層８を形成し、或いは図８に示すように枠体３の外部側面３０２とリード４のとの境界部に耐高熱性のレジスト或いはゴム状シリコンを塗布してシール層８を形成する方法等がある。尚、レジストは熱或いは紫外線硬化性レジストを使用すればよい。
【００３２】
蓋５は収納部６を密閉するための合成樹脂製の部材であり、用いる合成樹脂は誘電性がよく、耐湿度性を有するものが望ましい。蓋５の底面端部に係合突起５１，５１を設け、枠体３の上端部に設けた係合溝３９，３９と係合させて蓋５のずれを防止することは推奨される。
【００３３】
又、金属基板２の枠体３との接合部又は／及びリード４の枠体３との接合部をブラックオキサイトを用いて表面処理をしてもよい。この処理により合成樹脂製の枠体３と金属基板２及びリード４との接合性が向上し、密着して収納部６への大気、はんだの浸入の防止が可能となる。このような処理をした場合には金属基板２の枠体３との接合部又は／及びリード４の枠体３との接合部にシール層７，８を設けてもよいが設けなくてもよい。
【００３４】
次にその製造方法の一実施例について説明する。先ず、金属基板２、保持部材４９と一体成型されたリード４、蓋５をそれぞれ形成する。金属基板２は上述のように銅等を用いて圧延加工や打抜き加工等により適宜形状に形成し、適宜金メッキ等を施す。次に、図９の（ａ）及び（ｂ）に示すように方形枠状であって、一辺の下部断面がコの字型のプレス部材にてプレス加工して金属基板２の上面周縁部に第一凹部２０を形成し、更に図９の（ｂ）及び（ｃ）に示すように第一凹部２０より一回り大きい方形枠状であって、一辺の下部断面が逆三角型のプレス部材９１にてプレス加工して金属基板２の上面周縁部且つ第一凹部２０の外側に第二凹部２９を形成する。この際に第一凹部２０と第二凹部２９を隔てる側壁２８が形成されると共に側壁２８は下部断面が逆三角型のプレス部材９２に押圧されて第一凹部２０側へ傾く。即ち、第一凹部２０の外側面２１が第一凹部２０内方に斜傾し、外側面２１の上端が下端より金属基板２中央方向に位置し、底面積より上部開口部の面積が狭い第一凹部２０が形成される。
【００３５】
次に第二凹部２９にレジスト或いはゴム状シリコンをディスペンサー等を用いて注入してシール層７を形成する。シール層７を形成しない場合或いは枠体３の外側面と金属基板２の外側面及び上面との境界部にシール層７を形成する場合はこの工程は省略する。
【００３６】
リード保持部材４９と一体成型されたリード４，４を上述のように銅等を用いて圧延加工や打抜き加工等により適宜形状に形成し、適宜金メッキ等を施す。この際に枠体３に封入保持される箇所には貫通孔４１，４１…を形成すると共に、保持部材４９には位置決め孔４８，４８を形成する。又、リード４，４とリード保持部材４９の境界にはプレス加工等により溝４７を形成する。そして、リード４が枠体３に封入保持される箇所にレジストをシルク印刷等により印刷してシール層８を形成する。蓋５は上述の合成樹脂を用いて射出成形等により一体形成する。
【００３７】
このように成形した金属基板２及びリード保持部材４９と一体成型されたリード４，４を枠体３の形状の空間部を形成する金型に設置する。この際にリード４，４…と金属基板２は離間している。射出成形法等を用いて金型に上述の合成樹脂を注入して枠体３を形成すると共に枠体３を金属基板２に固着し、更に枠体３にてリード４，４…の中間部を封入して保持する。この際に、リード４の収納部６の内部に突出する端子部４０１は枠体３の段部３３上面に接着され、リード４の貫通孔４１，４１…には枠体３を構成する合成樹脂が充填され、枠体３のリード４の上部の部分と下部の部分を結合している。
【００３８】
リード４にシルク印刷を施してシール層８を形成しない場合には、適宜枠体３の外側面３０２とリード４との境界部にレジスト等を塗布してシール層８を形成し、第二凹部２９にレジスト等を注入してシール層７を形成しない場合には、適宜枠体３の外部側面３０２と金属基板２の外側面２０１及び上面との境界部にシール層７を形成してもよい。
【００３９】
トランジスタを収納部６の金属基板２上にロウ付けしてトランジスタとリード４の端子部４０１を金線等を使用してワイヤーボンディングにより接続して収納部６に設置後、蓋５を枠体３上部にエポキシやシリコン等を使用した接着剤を用いる等して接着、設置して収納部６を密閉する。リード保持部材４９はリード４，４との境界に設けられた溝４７部分にて折取る。
【００４０】
【発明の効果】以上のような請求項１乃至請求項３に記載の発明によれば、金属基板と枠体の剥離を防止し、トランジスタの破損防止することが可能となった。又、トランジスタパッケージを軽量化できた。又、製造の工程が少なく、容易且つ廉価で製造可能となった。
【００４１】
又、請求項５又は請求項６に記載の発明によれば、金属基板と枠体の剥離をより防止できると共に、パッケージの機密性を高く保つことが可能となった。
【００４２】
又、請求項７又は請求項８に記載の発明によれば、トランジスタパッケージが高熱下におかれても、金属基板と枠体の剥離をより防止でき、パッケージの機密性を高く保つことが可能となると共に、高強度の枠体によりトランジスタの破損を防止することが可能となった。
【００４３】
又、請求項９に記載の発明によれば、金属基板と合成樹脂製の枠体の接着性が向上し、金属基板と枠体の剥離をより防止でき、パッケージの機密性を高く保つことが可能となった。
【００４４】
又、請求項１０に記載の発明によれば、トランジスタパッケージの製造の工程が少なく、容易且つ廉価で製造可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明一実施例斜視図
【図２】本発明一実施例上面図
【図３】本発明一実施例分解斜視図
【図４】図２Ａ−Ａ断面図
【図５】図２Ｂ−Ｂ断面図
【図６】本発明他実施例部分図
【図７】本発明一実施例部分図
【図８】本発明他実施例部分図
【図９】金属基板製造過程図
【符号の説明】
１    トランジスタパッケージ
２    金属基板
２０  第一凹部
２８  側壁
２９  第二凹部
３    枠体
３３  段部
４    リード
４１  貫通孔
４９  リード保持部材
５    蓋
６    収納部
７    シール層
８    シール層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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