(57)【要約】【課題】体積を縮小し、コストを削減した半導体ダイのためのパッケージを提供する。【解決手段】半導体ダイのためのパッケージは、半導体ダイのための取り付け表面領域を設けるダイ取り付けパッドと、このダイ取り付けパッドに接続されたタイ・バーと、を含む。ダイ取り付けパッドは第１の基本平面に配置され、タイ・バーは、第１の基本平面に対してずれた第２の基本平面に配置されている。成形複合物は、第１、第２、第３、および第４の横側面、上部および下部を有する形状で、半導体ダイを封入する。タイ・バーは、横側面の少なくとも１つと実質的に一致して露出している。前述の形状は、横側面の少なくとも１つに沿って延出する不連続部分を含む。不連続部分は、タイ・バーからパッケージの下部まで測定される沿面距離を拡大する。【選択図】図２Ａ
2009135444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ダイのためのパッケージであって、
前記半導体ダイのための取り付け表面領域を設けるダイ取り付けパッドと、
複数のリードと、
前記ダイ取り付けパッドに接続された１つ以上のタイ・バーであって、前記ダイ取り付けパッドが第１の基本平面に配置され、前記１つ以上のタイ・バーが第２の基本平面に配置され、前記第１の基本平面が前記第２の基本平面に対してずれている、タイ・バーと、
第１、第２、第３、および第４の横側面、上部および下部を有する形状で前記半導体ダイを封入する成形複合物であって、前記リードの１つ以上が前記第１の横側面から延出し、前記１つ以上のタイ・バーが前記横側面の少なくとも１つと実質的に一致して露出し、前記形状が、前記第１の横側面の少なくとも部分に沿って、および、前記１つ以上のタイ・バーが露出している前記横側面の１つの前記少なくとも部分に沿って延出する不連続部分を含み、前記不連続部分が前記１つ以上のタイ・バーから前記パッケージの前記下部までの沿面距離を拡大する、成形複合物と、
を含む、パッケージ。
【請求項２】
前記下部が、ヒートシンクに機械的に結合するための実装面を提供する、請求項１に記載のパッケージ。
【請求項３】
前記成形複合物の部分が、前記パッケージの前記下部から前記ダイ取り付けパッドの下面を分離させる、請求項１に記載のパッケージ。
【請求項４】
前記部分が約０．４ｍｍ以下の平均厚さを有する、請求項３に記載のパッケージ。
【請求項５】
前記不連続部分が、前記パッケージの前記下部に一致して配置されたノッチを含む、請求項１に記載のパッケージ。
【請求項６】
前記ダイ取り付けパッドの下面が前記パッケージの前記下部と同じ高さで露出している、請求項１に記載のパッケージ。
【請求項７】
前記不連続部分が、前記パッケージの前記下部に一致して配置された段部を含む、請求項１に記載のパッケージ。
【請求項８】
前記１つ以上のタイ・バーが前記第２および前記第３の横側面上で露出している、請求項１に記載のパッケージ。
【請求項９】
前記パッケージの離間距離の前記沿面距離に対する比が１：１．２であり、前記離間距離が、前記１つ以上のタイ・バーの下縁部に一致する第３の基本平面から、前記パッケージの前記下部に一致する第４の基本平面まで、空気を通って測定される、請求項１に記載のパッケージ。
【請求項１０】
半導体ダイのためのパッケージであって、
ヒートシンクに機械的に結合するための複数の側面および下部実装面を有する本体と、
前記半導体ダイのための取り付け表面領域を設けるダイ取り付けパッドであって、前記ダイ取り付けパッドおよび前記半導体ダイが前記本体内に封入されている、ダイ取り付けパッドと、
前記ダイ取り付けパッドに接続された１つ以上の導電性のタイ・バーであって、前記１つ以上のタイ・バーが第１の基本平面に配置され、前記ダイ取り付けパッドが第２の基本平面に配置され、前記第２の基本平面が前記第１の基本平面に対してずれていると共に前記下部実装面に最も近く、前記１つ以上のタイ・バーが前記側面の少なくとも１つと実質的に一致して露出している、タイ・バーと、
を含み、前記本体が、前記１つ以上のタイ・バーが露出している箇所の直下の前記側面の少なくとも部分に沿って延出する不連続部分を有して形成され、前記不連続部分が前記タイ・バーから前記下部実装面までの沿面距離を拡大する、パッケージ。
【請求項１１】
前記沿面距離が約１ｍｍよりも大きい、請求項１０に記載のパッケージ。
【請求項１２】
前記パッケージの離間距離の前記沿面距離に対する比が１：１．２であり、前記離間距離が、前記１つ以上のタイ・バーの下縁部に一致する第３の基本平面から、前記下部実装面に一致する第４の基本平面まで、空気を通って測定される、請求項１０に記載のパッケージ。
【請求項１３】
前記本体の部分が、前記下部実装面から前記ダイ取り付けパッドの下面を分離させる、請求項１０に記載のパッケージ。
【請求項１４】
前記不連続部分が、前記下部実装面に一致して配置されたノッチを含む、請求項１０に記載のパッケージ。
【請求項１５】
前記不連続部分が、前記下部実装面に一致して配置された段部を含む、請求項１０に記載のパッケージ。
【請求項１６】
前記半導体ダイがパワー・トランジスタ・デバイスを含む、請求項１０に記載のパッケージ。
【請求項１７】
第１および第２の半導体ダイのためのパッケージであって、
上面および下面を有する第１のダイ取り付けパッドであって、前記第１の半導体ダイが前記上面に実装される、第１のダイ取り付けパッドと、
前記第１のダイ取り付けパッドから分離した第２のダイ取り付けパッドであって、上面および下面を有し、前記第２の半導体ダイが前記第２のダイ取り付けパッドの前記上面に実装される、第２のダイ取り付けパッドと、
前記第１および第２の半導体ダイと電気的に接続するための複数のリードと、
前記第１のダイ取り付けパッドに接続された第１のタイ・バーおよび前記第２のダイ取り付けパッドに接続された第２のタイ・バーであって、前記第１および第２のタイ・バーが第１の基本平面に配置され、前記第１のダイ取り付けパッドが、前記第１の基本平面に対して第１の距離だけずれた第２の基本平面に配置され、前記第２のダイ取り付けパッドが、前記第１の基本平面に対して第２の距離だけずれた第３の基本平面に配置されている、第１および第２のタイ・バーと、
ヒートシンクに機械的に結合するための第１、第２、第３、および第４の横側面、上部および下部実装面を有する形状で前記第１および第２の半導体ダイを封入する成形複合物であって、前記第１のダイ取り付けパッドの前記下面が前記下部実装面と同じ高さで露出し、前記リードが少なくとも前記第１の横側面から延出し、前記第１および第２のタイ・バーが前記横側面の１つ以上と実質的に一致して露出し、前記形状が、前記第１および第２のタイ・バーが露出している前記横側面の前記１つ以上の前記少なくとも部分に沿って延出する不連続部分を含み、前記不連続部分が前記第１および第２のタイ・バーから前記下部実装面までの沿面距離を拡大する、成形複合物と、
を含む、パッケージ。
【請求項１８】
前記成形複合物の部分が、前記下部実装面から前記第２のダイ取り付けパッドの前記下面を分離させる、請求項１７に記載のパッケージ。
【請求項１９】
前記成形複合物の前記部分が約０．４ｍｍ以下の平均厚さを有する、請求項１８に記載のパッケージ。
【請求項２０】
前記不連続部分が、前記パッケージの前記下部に一致して配置されたノッチを含む、請求項１７に記載のパッケージ。
【請求項２１】
前記不連続部分が、前記第１の基本平面と前記パッケージの前記下部との間に前記横側面の前記少なくとも２つに沿って配置されたノッチを含む、請求項１７に記載のパッケージ。
【請求項２２】
前記不連続部分が、前記パッケージの前記下部に一致して配置された段部を含む、請求項１７に記載のパッケージ。
【請求項２３】
複数のリードを含むリードフレームのダイ取り付けパッドを下降させるステップであって、前記リードフレームは前記ダイ取り付けパッドに接続された１つ以上のタイ・バーを更に含み、前記１つ以上のタイ・バーが配置されている第２の基本平面よりも下にある第１の基本平面に前記ダイ取り付けパッドが配置されるような距離だけ前記ダイ取り付けパッドを下降させる、ステップと、
前記ダイ取り付けパッドの上面上に半導体ダイを実装するステップと、
第１、第２、第３、および第４の横側面、上部および下部を有するように形成された材料に前記半導体ダイを封入するステップであって、前記下部が、ヒートシンクに機械的に結合するための実装面を提供し、前記１つ以上のタイ・バーが前記横側面の少なくとも１つから延出し、前記材料が、更に、前記１つ以上のタイ・バーが露出している前記横側面の前記少なくとも１つに沿って延出する不連続部分を有するように形成され、前記不連続部分が前記１つ以上のタイ・バーから前記パッケージの前記下部まで測定される沿面距離を拡大する、ステップと、
前記横側面の前記少なくとも１つと実質的に一致するように前記タイ・バーを切断するステップと、
を含む、方法。
【請求項２４】
前記不連続部分が前記実装面に一致するノッチを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
半導体ダイのためのパッケージであって、
ヒートシンクに機械的に結合するための複数の側面および下部実装面を有する本体と、
各々が１つ以上の半導体ダイのための取り付け表面領域を設ける１つ以上のダイ取り付けパッドであって、前記１つ以上のダイ取り付けパッドおよび前記１つ以上の半導体ダイが前記本体内に封入されている、ダイ取り付けパッドと、
前記１つ以上のダイ取り付けパッドの少なくとも１つに接続された１つ以上の導電性のタイ・バーであって、前記１つ以上のタイ・バーが第１の基本平面に配置され、前記１つ以上のダイ取り付けパッドが第２の基本平面に配置され、前記第２の基本平面が前記第１の基本平面に対してずれていると共に前記下部実装面に最も近く、前記１つ以上のタイ・バーが前記側面の少なくとも１つと実質的に一致して露出している、タイ・バーと、
を含み、前記本体が、前記１つ以上のタイ・バーが露出している箇所の直下の前記側面の少なくとも部分に沿って延出する不連続部分を有して形成され、前記不連続部分が前記タイ・バーから前記下部実装面までの沿面距離を拡大することで第１の距離の前記沿面距離に対する比が約１．２：１以下となり、前記第１の距離が、前記ダイ取り付けパッドの１つの最も近い縁部と前記側面の前記少なくとも１つとの間で前記第２の平面に沿って水平方向に測定される、パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的に、パワー半導体デバイスのパッケージングの分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体分野において、高電圧電界効果トランジスタ（ＨＶＦＥＴ：ｈｉｇｈ−ｖｏｌｔａｇｅ  ｆｉｅｌｄ−ｅｆｆｅｃｔ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）・デバイスおよび大きい電力を消費する他の集積回路（ＩＣ）を含むパワー半導体デバイスは周知である。かかるパワー半導体デバイスは一般に、プリント回路基板（ＰＣＢ：ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｂｏａｒｄ）上での組み立て用に設計されたパッケージ内に封入される。このパッケージは通常、典型的に銅合金等の導電性材料で形成されたダイ取り付けパッドを含み、この上に１つ以上の半導体ダイが実装される。成形複合物（ｍｏｌｄｉｎｇ  ｃｏｍｐｏｕｎｄ）が半導体ダイおよびリードの一部を封入し、このリードは外部回路と電気的に接続するためにパッケージ外部まで延出する場合がある。リードおよびダイ取り付けパッドは、まとめてパッケージ・リードフレームと称される。多くの場合、パッケージには、ヒートシンクに物理的に取り付けるための実装面が設計され、これは、パワー・デバイスによって発生した熱が半導体ダイから離れる方向に伝達される主要経路として設計される。
【０００３】
ある従来技術のパッケージ設計においては、実装面上でダイ取り付けパッドを露出させて、半導体ダイとヒートシンクとの間に低い熱インピーダンスを提供する。他のパッケージ設計では、ダイ取り付けパッドと半導体パッケージの実装面との間に薄い成形複合物層を配置して、ダイ取り付けパッドをヒートシンクから電気的に絶縁させる。これらの後者の設計においては、ダイ取り付けパッドと実装面との間の成形複合物の厚さをできる限り薄く維持して、ダイ取り付けパッドと実装面との間に低い熱抵抗を提供することが望ましい場合が多い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
絶縁させたダイ取り付けパッドを有する多くの従来のパワー半導体パッケージは、リードフレーム・ストリップで製造される。この場合、パッケージ成形プロセスの間、ダイ取り付けパッドは一端のみで機械的に保持される。従って、パッケージ成形複合物の射出成形中、ダイ取り付けパッドの支持されていない端部は、著しい機械的公差を有する、すなわち動く可能性がある。そして、このため、ダイ取り付けパッドとパッケージの外側実装面との間の成形複合物の厚さを増すことが必要となる。代替的な製造プロセスでは、射出成形プロセス中、最初にダイ取り付けパッドを支持した後にこの支持を取り消し、これによって公差を改善するが、プロセスのコストが増大し、従って最終パッケージのコストも増大する。また、薄い成形複合物層によって実装面からダイ取り付けパッドを電気的に絶縁させたパッケージは、一般に、リードと実装面との間のパッケージ表面に沿った最短距離（通常、沿面距離と呼ばれる）が、最小限の要求値よりも大きいことが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、以下の詳細な説明から、および添付図面から、より完全に理解されよう。しかしながら、これは、本発明を図示する特定の実施形態に限定するものと考えるべきではなく、説明および理解のためにのみ示すものである。また、図面における要素は代表的なものであり、明確さのため、必ずしも一定の縮尺どおりではないことは理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下の記載において、材料の種類、寸法、構造的な特徴、製造ステップ等の具体的な詳細事項を、本発明の完全な理解を与えるために述べる。しかしながら、これらの具体的な詳細事項は記載する実施形態を実施するために必要でない場合もあることは、当業者には認められよう。
【０００７】
図１Ａおよび図１Ｂは、それぞれ、例示的な半導体パッケージ１０の上側および下側の透視図である。図１Ａはパッケージ１０の上側１１から見た透視図であり、図１Ｂはパッケージ１０の下側または実装面１３から見た透視図である。実装面１３は、パッケージ１０の内部のパワー半導体デバイスまたは複数のデバイスが発生する熱を伝達する主要経路である。当業者に認められるように、実装面１３は、エポキシ、ねじクリップ、または他の既知の接着もしくは機械的技法を用いて、ヒートシンクまたは他の熱伝達要素に機械的に結合することができる。
【０００８】
また、パッケージ１０は、横側面１２、１６、１７、および２１を含むものとして示す。図示する実施形態においては、１組の金属リード２０が側面２１から延出する。他の実施形態では、リードはパッケージ１０の２つ以上の側面から延出する場合がある。一実施形態においては、リード２０ａは、他のいずれかの２つの隣接するリード２０の離隔距離よりも大きい距離だけ、リード２０ｂからずれているかまたは分離している。リード２０ａは、例えば高電圧ＭＯＳＦＥＴのドレイン等、半導体ダイの高電圧領域（パッド）にワイヤ・ボンディングし、リード２０ｂは、例えば高電圧ＭＯＳＦＥＴのソースまたは低電圧コントローラの端子等、ダイの低電圧領域（パッド）にワイヤ・ボンディングすることができる。他の実施形態では、リード２０ａおよび２０ｂは、それらの間に大きい電圧電位を有するアクティブ・デバイス／ダイのいずれかの領域にボンディングすることができる。
【０００９】
更に、リード２０ａおよび２０ｂは、意図されるパッケージの用途においてそれらの間に印加される電圧電位により決定する沿面距離の要件を満たすために、横方向に適切な距離だけ相互に物理的に分離しているまたはずれていることは理解されよう。沿面距離は、２つの導電性部品を分離するそれらの間の最短経路であり、パッケージの表面に沿って測定される。本開示の状況において、沿面距離は、更に具体的には、リードから下実装面まで、またはタイ・バー（ｔｉｅ  ｂａｒ）から下実装面までのいずれかの、パッケージ側面に沿った距離を指す。下実装面は通常、ヒートシンクに機械的に結合されている。適正かつ適切な沿面距離によって、トラッキングとして知られる現象から保護する。トラッキングは、パッケージ表面の絶縁特性の局所的な劣化の部分的な導電性経路が生成されるプロセスである。異なる電圧電位にある２つの導体間の沿面距離が大きくなればなるほど、トラッキングが発生する可能性が低くなる。従って、パッケージに対する沿面距離の要件は一般に、意図されるパッケージおよび内部の半導体デバイスの使用中に導体間に印加される電圧電位によって規定される。一例として、国際電気標準会議（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）が発表した安全基準文書ＩＥＣ６０９５０−１は、導電性部品間の電圧に基づいた沿面距離およびパッケージを用いる環境についての一般的なガイドラインを提供する。
【００１０】
別の実施形態においては、リード２０ａおよび２０ｂは、パッケージ上の他のリード間の物理的な離隔距離と実質的に等しい横方向の距離だけ、相互に物理的に分離させるまたはずらすことができる。
【００１１】
図２Ａおよび図２Ｂは、それぞれ、図１Ａおよび図１Ｂに示したパッケージの切断線Ａ−Ａ’およびＢ−Ｂ’で切り取った横断面図である。図２Ａに示される半導体ダイ２５は、上面１１、横側面１２、１６、１７、２１、および下面または実装面１３が形成するパッケージ筐体の周囲を画定する形態を有するプラスチックの成形複合物材料体に封入されている。パッケージの物理的な体積は、パッケージのこの周囲によって規定される。半導体ダイ２５は、ダイ取り付けパッド１４の内部上面２４にボンディングされて（例えばはんだボンディング、エポキシ接着等）示されている。
【００１２】
一実施形態においては、概ね矩形のプラスチック筐体（図２Ｂにおいてボックス２７によって画定される）は、約７．６ｍｍ×１０．２ｍｍの寸法を有する。このプラスチック筐体は、ダイ取り付けパッド１４を含む金属リードフレームを囲んでいる。ただし、側面２１から延出する露出したリード２０、ならびに、横側面１６および１７の表面と実質的に一致して切断または削除されて示されている露出したタイ・バー端部１８は例外である。換言すると、ダイ取り付けパッド１４は、成形複合物によって完全に封入されている。
【００１３】
また、図２Ａの実施形態では、成形複合物材料の形状がノッチ２２を含み、これが、露出した導電体を有する側面すなわちパッケージ１０の側面１６、１７、および２１の各々の長さに沿って延出していることを示す。これらの導電体には、側面２１から延出するリード２０と、横側面１６および１７上のタイ・バー１８と、が含まれる。タイ・バーは、パッケージ製造プロセス中にパッケージ１０の１つ以上の内部ダイ取り付けパッドを支持するために用いることに留意すべきである。
【００１４】
パッケージ１０をＰＣＢに挿入実装する場合、実装面１３がＰＣＢの台座面に対して実質的に垂直に位置することは、当業者には認められよう。このように実装することで、実装面１３は、外部のヒートシンクまたは熱放散部に直接接触するための熱表面または平面を提供する。外部ヒートシンクは通常、ばねクリップ、エポキシ、または他の通常の取り付け機構を用いて、実装面１３に対して所定位置に保持するかまたは貼り付ける。パッケージ１０の外部にあるリード２０の部分を実質的に９０度の角度に曲げることで、実装面１３をＰＣＢの台座面に対して実質的に平行に配置することが可能であることは認められよう。かかる構成においては、ばねクリップ、エポキシ、または他の通常の取り付け機構を用いて、パッケージ１０の実装面１３を、ＰＣＢに対して所定位置に保持するかまたは貼り付けて、ＰＣＢがヒートシンクを形成するようにすることができる。従って、一実施形態においては、ヒートシンクを金属または他の熱伝導材料で製造することができる。別の実施形態では、ヒートシンクは、リード２０が電気的に結合されるＰＣＢの一部を含むことができる。この実施形態では、パッケージの実装面１３の下で、ＰＣＢ上にパターニングした金属パッドを用いて、ＰＣＢに対する熱伝導を改善することができる。
【００１５】
図２Ａの断面は、ダイ取り付けパッド１４が、タイ・バー１８およびリード２０が配置された基本平面よりも距離ｄ５だけ垂直方向に下降していることを明白に示している。他の実施形態においては、タイ・バー１８は、リード２０のものとは異なる基本平面にある場合があるが、この場合もダイ取り付けパッド１４はタイ・バー１８よりも下降している。別の実施形態では、リードはタイ・バーの１つ以上と同じ側面上にある場合がある。図２Ａの実施形態においては、ダイ取り付けパッド１４の下面は、半導体パッケージ成形材料の部分１５によって実装面１３から分離している。部分１５は厚さｄ４を有するものとして示す。前述のように、実装面１３は通常ヒートシンク６０上に装着される。
【００１６】
リードフレーム製造プロセス中、下降（ｄｏｗｎｓｅｔ）ツールを用いて、ダイ取り付けパッド１４の下面および実装面１３が距離ｄ４だけ分離するようなレベルまで、ダイ取り付けパッド１４を押し下げることができる。ダイ取り付けパッドを下降させる場合、タイ・バーを９０度未満の角度に曲げてタイ・バーの完全性を維持しなければならない。これによって、下降プロセス中にタイ・バーが破壊することや薄くなることを防ぐ。これが意味するのは、ヒートシンクの平面よりも上にあるパッケージの外側表面におけるタイ・バー１８の高さが上がれば上がるほど、下降（ｄｏｗｎｓｅｔ）寸法ｄ５が大きくなり、タイ・バーの斜め部分４１に必要な水平方向の距離ｄ１１が長くなり、所与のダイ取り付けパッド・サイズに必要なパッケージの大きさが大きくなるということである。リードフレーム材料を厚くすると、完全性を失うことなくタイ・バーの屈曲を鋭角にすることができる。しかしながら、パッケージのコストを最小限に抑えるためには、用いるリードフレーム材料を薄くするほうが良い。一実施形態においては、約０．３ｍｍのリードフレーム厚さｄ１２を用いると、最大下降角度３１は約５０度である。
【００１７】
ダイ取り付けパッド１４を下降（ｄｏｗｎｓｅｔ）させた後（すなわち、リードおよび／またはタイ・バーの基本平面に対してずれた基本平面に）、プラスチック成形／封入複合物を用いる。パッケージの封入プロセス中、下降させたダイ取り付けパッド１４は、横側面１６および１７の双方の上のタイ・バー１８によって支持し、これによって寸法ｄ４を厳しい公差内に保つことができる。
【００１８】
一実施形態においては、ノッチ２２は、横側面１６、１７、および２１の各々の下縁部上に位置し、垂直方向の高さ「ｄ１」および横方向の幅「ｄ３」を有する。更に、ノッチ２２の上縁部は、タイ・バー１８の下縁部が形成する基本平面（これは、図１Ａおよび１Ｂの実施形態では、実質的にリード２０の下部に一致する）よりも距離「ｄ２」だけ下方に配置されているものとして示す。他の実施形態においては、実装面１３の上のリード２０の垂直方向の高さは、実装面１３の上のタイ・バー１８の高さとは異なる場合がある。換言すると、タイ・バーおよびリードは同一の基本平面に配される必要はない。
【００１９】
距離ｄ１、ｄ２、およびｄ３の総計は、露出したタイ・バー１８と実装面１３との間で測定される沿面距離に影響する。図２Ａの実施形態では、ノッチ２２を含むことで、タイ・バー１８と実装面１３との間のパッケージの沿面距離の要件は、ノッチ２２が存在しない場合（例えば実質的に垂直な縁部）に必要となるよりも小さい垂直方向の高さ（ｄ１＋ｄ２）寸法に一致させることができる。また、ノッチ２２を含ませることで、全体他的な垂直方向の高さ、従って半導体パッケージの物理的な体積も縮小することは認められよう。
【００２０】
ノッチ２２は、リード２０が延出する側面２１の全長にわたって延出する必要はないことに留意すべきである。すなわち、ある実施形態においては、ノッチ２２は、高電圧電位となるリード、例えば図１Ａ、図１Ｂ、および図２Ｂのリード２０ａ等の下にのみ直接延出または配置すれば良い。同様に、ノッチ２２は、タイ・バー１８が露出する側面の全長にわたって延出する必要はない。ノッチ２２は、タイ・バーが配置される側面の部分または領域の直接下にのみ延出すれば良い。
【００２１】
半導体パッケージの１つの具体的な実施においては、寸法ｄ１、ｄ２、およびｄ３は、それぞれ、０．４８３ｍｍ、０．６３５ｍｍ、および０．４０６ｍｍである。一実施形態では、露出したタイ・バー１８とヒートシンク６０との間の沿面距離は１．０ｍｍ以上である。別の実施形態では、露出したタイ・バー１８とヒートシンク６０との間の沿面距離は２．０ｍｍ以下である。一実施形態では、クリアランス即ち離間距離（ｄ１＋ｄ２）の沿面距離（ｄ１＋ｄ２＋ｄ３）に対する比は約１：１．２８である。離間距離は、２つの導電性表面間の空気を通る最短距離である。
【００２２】
更に別の実施形態においては、図２Ａに点線によって示すように、ノッチ２２を材料片または段部３０によって置き換える。段部３０は、横側面１６、１７および２１の下縁部に沿って配置され、表面１６、１７、および２１の各々から同じ距離ｄ３だけ外側に延出して、露出したタイ・バー１８およびリード２０から実装面１３まで追加の沿面距離を与える。
【００２３】
更に、ノッチ２２または段部３０が多数のもっと小さいノッチまたは段部を含んで、露出したタイ・バー１８と実装面１３との間の所与の沿面距離に対する離間寸法（ｄ１＋ｄ２）を更に縮小することも可能であることは認められよう。更に別の実施形態においては、側面の下縁部にいずれかのタイプまたは形状の不連続部分（例えばブロック、曲線、傾斜、半円等）を形成することができる。ただし、これは、この不連続部分が、上述したものと同じように、タイ・バーおよびパッケージのリードから実装面までの側面に沿った沿面距離を長くする場合に限られる。本開示の状況では、不連続部分とは、パッケージの側面の平坦さのいずれかの急激な変化（例えば１５度を超える）を指し、タイ・バーとパッケージの下実装面との間で測定される沿面距離を拡大する。
【００２４】
また、ノッチ２２は、タイ・バーが露出する横側面の下縁部と実質的に一致するように配置する必要はないことは認められよう。すなわち、他の実施形態では、ノッチ（または他のタイプの切除部分）は、タイ・バー１８の直下とパッケージの実装面との間で横側面に沿ってどこにでも設けることができる。上述したノッチ、段部、または切取部分の厳密な形態とは無関係に、それらが形成されることによって、露出したタイ・バーと、パッケージの実装面に機械的に結合されたヒートシンクとの間の最小距離が、関連する沿面距離よりも実質的に小さいことが確実となる。
【００２５】
タイ・バー１８と実装面１３との間の所与の沿面距離に対して、離間寸法（ｄ１＋ｄ２）を縮小すると、必要な下降寸法ｄ４が小さくなることは理解されよう。所与のパッケージ体積に対して、寸法ｄ５が縮小すると、ダイ取り付けパッドの寸法ｄ６を拡大することができ、これは、ダイ取り付けパッド１４の面積が大きくなることを意味する。また、寸法ｄ５を縮小すると、露出したタイ・バー１８と実装面１３との間の所与の沿面距離要件に対して半導体パッケージの物理的体積が最小限になるという有益な効果が与えられる。従って、本開示の教示に従ったパッケージは、ダイ取り付けパッドの面積を最大限にしながら、タイ・バー１８とヒートシンク６０との間の所与の沿面距離に対して半導体パッケージの物理的な体積を最小限に抑えることが認められよう。また、所与のダイ取り付けパッド面積に対してパッケージ体積が小さくなると、成形複合物の量が減り、リードフレーム材料の領域が小さくなり、これは所与のダイ・サイズに対するパッケージのコストが削減されることを意味する。
【００２６】
先に述べたように、図２Ｂの縁線２７は、表面１２、１６、２１、および１７が画定するパッケージの周囲を表す。ダイ取り付けパッド１４の表面積は、点線の周囲４３と網状線によって示す。タイ・バー１８は、縁線２７に並んだ側面（１６および１７）と実質的に一致するように切断して示す。見てわかるように、タイ・バー１８は、多数の箇所でダイ取り付けパッド１４に対する支持を提供し、図２Ａの厚さｄ４について厳しい公差を保持することができる。一実施形態においては、タイ・バー１８による支持によって得られる厳しい公差によって、図２Ａにおける厚さｄ４を平均約０．４ｍｍ以下としてパッケージを製造することができる。他の実施形態では、厚さｄ４は平均０．４ｍｍを超える場合がある。縁線２７におけるタイ・バー１８の外側露出部分とダイ取り付けパッド１４との間の物理的な接続は、リード２０と同じ基本平面にある上部４０によって作られる。図示する実施形態では、ダイ取り付けパッド１４の平面および下部４２に対してある角度で傾斜する斜め部分４１が配置されており、下部４２はダイ取り付けパッド１４と同じ基本平面にある。
【００２７】
更に、露出したタイ・バー１８と実装面１３との間の所与の沿面距離に対して寸法ｄ５を縮小すると、側面１６および１７の各々とダイ取り付けパッド１４の縁部との間で測定する寸法ｄ１３を小さくするという効果を有することは、当業者には認められよう。例えば、寸法ｄ４＝０．３ｍｍを有する実施において、露出したタイ・バー１８と実装面１３との間の沿面距離（＝ｄ１＋ｄ２＋ｄ３）に対する寸法ｄ１３の比は、約１．２：１である。
【００２８】
別の実施形態においては、リード２０の１つ以上をダイ取り付けパッド１４に物理的に結合することで、ダイ取り付けパッド１４に更に支持を与える、および／または、ダイ取り付けパッド１４に電機的な接続を与えることができる。  
【００２９】
更に別の実施形態においては、ダイ取り付けパッド１４と、リードが延出する箇所に対向する横側面、例えば図１Ａの側面１２との間に、追加のタイ・バー１８を接続することができる。かかる実施形態では、ノッチ２２は側面１２の下縁部に沿って延出して、図２Ａを参照して上述した、沿面距離の拡大を達成する。パッケージの隣接する横側面に沿って配置されたタイ・バーを含む更に別の実施形態については、図４Ｂおよび図５から図７に関連付けて下に述べる。
【００３０】
タイ・バー１８、ダイ取り付けパッド１４、およびリード２０がパッケージのリードフレームを形成することは認められよう。図２Ｂのリードフレーム設計は、アレイまたはマトリックスに形成された複数のリードフレームとして製造されるように設計されている。マトリックスのリードフレーム設計は、低コストの製造プロセスを用いて、１回の射出成形で、完全なアレイまたはマトリックスのリードフレームをプラスチックの成形複合物材料に封入する。このタイプのマトリックス・リード・フレーム構成は、１回の射出成形ショットでリードフレームを１行しか成形しない従来のストリップ・リード・フレーム・パワー半導体パッケージよりも、大幅に低いユニット・コストを提供する。例えば、通常のリード・フレーム・マトリックスは、ｘ方向に延出する１６行のリードフレームおよびｙ方向に延出する４列のリードフレームを含むことができ、１回の射出成形で合計６４のリードフレームを封入して形成することができる。他の行および列の組み合わせも使用可能であることは認められよう。
【００３１】
図３は、リードフレーム・アレイ５０の例示的な部分を示し、個々のリードフレームは点線５１によって示されている。周囲線５３は、封入されたパッケージの外側周囲を識別する（すなわち図２Ｂの線２７と同等）。ダイ取り付けパッド５２は、２つの側面上のタイ・バー１８を介してアレイ５０を囲む金属と接続されているものとして示す。ダイ取り付けパッド５２のための追加の支持が、ダイ取り付けパッド５２に取り付けられたリード５４によって与えられることは認められよう。リード５４は、半導体パッケージのプラスチック成形複合物から延出し、外部回路または特定の電圧電位に対する電気的接続のために用いることができる。（図３のクロス・ハッチングされた領域はパッケージ５３の製造中に実質的に除去される金属を表すことは、当業者には認められよう。）
【００３２】
図４Ａは、任意のリード形成を用いた半導体パッケージの例示的な側面図を示す。図４Ａの側面図は、リード４２０が延出する端部から見たものである。すなわち、図４Ａの図は、リード４２０ａから４２０ｆが延出するパッケージの側面である側面４２１へ向かう方向から見たものである。図４Ｂは、図４Ａに示した半導体パッケージの側面図である。図４Ａおよび図４Ｂの例において、リード４２０ａ、４２０ｃ、および４２０ｅは、これらのリード（ピン）が実装面４１３の基本平面上で距離「ｄ８」だけ隆起するように屈曲されていることに留意すべきである。一方、リード４２０ｂ、４２０ｄ、および４２０ｆは、これらのリード（ピン）が実装面４１３の基本平面上で距離「ｄ７」だけ隆起するように屈曲することなく（すなわち実質的に直線に）側面４２１から延出する。この垂直方向の空気を通る離間距離ｄ７は、露出した導体（すなわちリード２０またはタイ・バー４１８）の基本平面から実装面４１３まで測定される。離間距離は、パッケージ側面上で露出したリードまたはタイ・バーに対して測定することができる。（タイ・バーがリードと同じ基本平面に配置されている場合、２つの離間距離は等しい。）図４Ｂに示した例示的な実施形態においては、半導体パッケージは、約１．１９ｍｍの離間距離ｄ７で製造される。
【００３３】
また、図４Ａおよび図４Ｂに示した例示的なパッケージが含むタイ・バー４１８は、ダイ取り付けパッド４１４に接続し、対向する側面４１６および４１７上で実質的に一致して露出し、側面４２１に対向して配置された側面４１２にも露出している。この実施形態においては、ダイ取り付けパッド４１４は、成形複合物の薄い部分４１５によって実装面４１３から分離されていることに留意すべきである。また、ノッチ２２は、表面４１３に実質的に一致して縁部において４つ全ての横側面（すなわち４１６、４１７、４１２、および４２１）の周りに延出する。別の実施形態においては、タイ・バー４１８は表面４１２上で露出せず、ノッチ４２２は４つの横側面のうち３つのみ、すなわち側面４１６、４１７、および４２１に沿って延出するが、側面４１２に沿っていない。更に別の実施形態では、タイ・バー４１８は、２つの隣接する側面、例えば４１２および４１６上で露出することができ、ノッチ４２２は横側面４１２、４１６、および４２１に沿って延出するが側面４１７には沿っていない。
【００３４】
図５は、任意のリード形成を用いた別の半導体パッケージの例示的な側面露出図を示す。図５のパッケージは、実装面５１３をＰＣＢの台座表面５３３に機械的に結合して実装されている点が異なる点以外は全ての点で図４Ａおよび図４Ｂの実施形態と同様である。すなわち、実装面５１３は、ＰＣＢの台座表面５３３と同じ基本平面にある。パッケージの表面実装を行うため、リードまたはピン５３０が表面５２１から延出し、２度（下方および外側に）屈曲して、ＰＣＢ台座表面５３３上に位置する金属パッドまたはトレース５４０と電気的な接触を形成するように示されている。この実施形態においては、ＰＣＢ材料はヒートシンクとして用いられて、ダイ取り付けパッド５１４上に実装された半導体ダイから離れる方向に熱を伝達する。前述の実施形態と同様、ダイ取り付けパッド５１４は、成形複合物の薄い部分５１５によって実装面５１３から分離している。ノッチ５２２によって、タイ・バー５１８およびリード５３０からＰＣＢ台座表面５３３までの最小沿面距離が、タイ・バー５１８およびリード５３０から台座表面５３３（ヒートシンクとして機能する）までの離間距離よりも実質的に大きいことが確実となる。
【００３５】
図６は、別の例示的な半導体パッケージ６１０の下側面の斜視図である。このパッケージ６１０は、タイ・バー６１８に接続されたダイ取り付けパッド６１５の露出した金属下面を有する下側面または実装面６１３を含む。タイ・バー６１８は、パッケージ側面６１６および６１２上で露出して示されている。また、側面６１２上に追加のタイ・バー６１９が露出して示されている。タイ・バー６１９は、実装面６１３上に露出していない別個のダイ取り付けパッドに取り付けられている。この別個のダイ取り付けパッドについては、図７に関連付けて以下で更に詳細に例示し記載する。パッケージ６１０のリードフレームは、アレイまたはマトリックスの一部として製造可能であることは認められよう。
【００３６】
図７は、図６に示した半導体パッケージの（切断線Ｃ−Ｃ’で切り取った）横断面図である。この図は、タイ・バー６１８が配置されている基本平面よりも垂直方向に下降させたダイ取り付けパッド６１５を示す。ダイ取り付けパッド６１５の垂直方向の下降量は、ダイ取り付けパッド６１５の露出した金属製下面７２３が実装面６１３と同じ基本平面に位置するようになっている。換言すると、ダイ取り付けパッド６１５の下面は、実装面６１３と実質的に一致するかまたは同じ高さで露出している。第１の半導体ダイ７２６は、ダイ取り付けパッド６１５の内部上面７２７に、はんだボンディングまたはエポキシ接着されて図示されている。
【００３７】
また、図７は、タイ・バー６１９が配置されている基本平面よりも垂直方向に下降させた第２のダイ取り付けパッド７１４を示す。図７の側面図には、側面６１７上に露出した別のタイ・バー６１９が示されていることに留意すべきである。追加のタイ・バー６１９は、ダイ取り付けパッド７１４から側面６１２および６１７まで延出することができる。ダイ取り付けパッド７１４の下面７２８は、厚さｄ９を有する半導体パッケージ成形材料の部分７１５によって、実装面７１３から分離している。一実施形態において、厚さｄ９は約０．３ｍｍである。第２の半導体ダイ７２９は、ダイ取り付けパッド７１４の内部上面７２４に、はんだボンディングまたはエポキシ接着されて図示されている。別の実施形態では、ダイ取り付けパッド７１４および６１５は同じ基本平面にある。
【００３８】
半導体ダイ７２６および７２９が異なる電圧電位で動作可能であることは、半導体分野の当業者には認められよう。例えば、一実施形態において、半導体ダイ７２６の基板を接地電位に結合することができ、一方で、半導体ダイ７２４の基板を高電圧電位または接地以外の何らかの電位に結合する。この結果、沿面距離および離間距離の要件は、それぞれのダイ取り付けパッドに接続された露出導体間で考慮することになる。例えば、図７および図８に示したパッケージ６１０に関して、距離ｄ１０は、ダイ取り付けパッド６１５および７１４に結合したそれぞれの露出導体間での沿面距離要件を満たさなければならない。適用可能な沿面距離および離間距離の要件は、半導体パッケージの使用ならびに通常動作中のダイ取り付けパッド６１５および７１４間の実際の電圧差に依存することは認められよう。
【００３９】
図８は、パッケージの２つ以上の側面からリードが延出している半導体パッケージの例示的な側面の露出図を示す。この実施形態においては、１つ以上のリード８３０が側面８２１から延出し、１つ以上のリード８３１が側面８１２から延出する。実装面８１３は、ＰＣＢの台座表面８３３と機械的に結合されている。すなわち、実装面８１３は、ＰＣＢの台座表面８３３と同じ基本平面にある。ＰＣＢの表面８３３上に配置された各金属パッドまたはトレース８４１および８４０と電気的接触を形成するために、リード８３０および８３１は屈曲されている。図示する実施形態においては、ＰＣＢ８３３は、ダイ取り付けパッド８１４上に実装された半導体ダイから離れる方向に熱を伝導するための主要ヒートシンクとして用いられる。一実施形態においては、ＰＣＢ８３３に対する熱伝達を改善するために、パッケージの下側面８１３の直下のＰＣＢ８３３の上面上に金属パッドをパターニングする。ノッチ８２２が存在することによって、タイ・バー８１８とヒートシンク８３３との間の最小（離間）距離が、タイ・バー８１８とヒートシンク８３３との間の沿面距離よりも実質的に小さいことが保証される。
【００４０】
代替的な実施形態においては、リード８３０および８３１は、ＰＣＢ材料に形成される穴に挿入するためまたは穴に通すために屈曲することが可能であることは認められよう。更に別の実施形態では、リードを逆方向に曲げて、実装面８１３を上方に置き、ばねクリップ、エポキシ、または他の通常の取り付け機構を用いて、パッケージの上部にヒートシンクを取り付けることができる。
【００４１】
本発明について、特定の実施形態に関連付けて記載したが、多数の変更および変形が本発明の範囲内であることは当業者には認められよう。従って、本明細書および図面は、限定の意味でなく例示の意味に見なされるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１Ａ】例示的な半導体パッケージの上側斜視図である。
【図１Ｂ】例示的な半導体パッケージの下側斜視図である。
【図２Ａ】図１Ａおよび図１Ｂに示した半導体パッケージの（切断線Ａ−Ａ’で切り取った）横断面図である。
【図２Ｂ】図１Ａおよび図１Ｂに示した半導体パッケージの（切断線Ｂ−Ｂ’で切り取った）横断面図である。
【図３】リードフレームのアレイの例示的な部分を示す。
【図４Ａ】任意のリード形成を用いた半導体パッケージの例示的な側面図を示す。
【図４Ｂ】図４Ａに示した半導体パッケージの側面図である。
【図５】任意のリード形成を用いた別の半導体パッケージの例示的な側面露出図を示す。
【図６】別の例示的な半導体パッケージの下側斜視図を示す。
【図７】図６に示した半導体パッケージの（切断線Ｃ−Ｃ’で切り取った）横断面図である。
【図８】２つ以上のパッケージ側面からリードが延出した半導体パッケージの例示的な側面露出図を示す。
【図１Ａ】
2009135444.tif 000003
【図１Ｂ】
2009135444.tif 000004
【図２Ａ】
2009135444.tif 000005
【図２Ｂ】
2009135444.tif 000006
【図３】
2009135444.tif 000007
【図４Ａ】
2009135444.tif 000008
【図４Ｂ】
2009135444.tif 000009
【図５】
2009135444.tif 000010
【図６】
2009135444.tif 000011
【図７】
2009135444.tif 000012
【図８】
2009135444.tif 000013
【外国語明細書】
2009135444000001.pdf