JPH11514153A - 半導体構成素子を表面実装するための構成素子ケーシング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、プリント配線板（３）の実装表面（２）に半導体構成素子を表面実装するための構成素子ケーシングであって、この構成素子ケーシングが、ほぼ扁平なチップ担体面（４）を有する、電気絶縁材料から成るチップ担体（５）と、該チップ担体（５）を貫通し且つ半導体チップ（６）に電気的に接続されて表面実装可能に配置された複数の電極端子（７）とから成っており、前記チップ担体面（４）に、有利には集積されて形成された電子回路を備えた半導体チップ（６）が固定されている形式のものに関する。チップ担体（５）の、プリント配線板（３）の実装表面（２）に面した外側の制限面（１２，１３）は、プリント配線板（３）の実装表面（２）に対して、チップ担体（５）の縁部域（１４，１５）から中央域（１６）へ向かって連続的に増大する間隔を有している。

Description

【発明の詳細な説明】 半導体構成素子を表面実装するための 構成素子ケーシング 本発明は、プリント配線板の実装表面に半導体構成素子を表面実装するための 組付け平面を備えた構成素子ケーシングであって、当該構成素子ケーシングが、 特にほぼ扁平なチップ担体面を有する、特に電気絶縁材料から成るチップ担体と 、該チップ担体を貫通し且つ半導体チップに電気的に接続されて表面実装可能に 配置された複数の電極端子とから成っており、前記チップ担体面に、有利には集 積されて形成された電子回路を備えた半導体チップが固定されている形式のもの に関する。 サーフェース・マウンテッド・デザイン（ＳＭＤ）配置形式としてもよく知ら れているこのような表面実装は、回路板における電子構成素子の、特にスペース 節約型若しくは低構造型の適用を可能にする。このような組付け形態では、構成 素子端子は最早、挿入実装時のようにプリント配線板のホールに挿入されるので はなく、プリント配線板の端子パッドに載置されてろう接される。表面実装用の 構成素子は、挿入実装用の構成素子よりも小さくてよい。それというのも、プリ ント配線板のホール及びろう接用穴の直径は最早、端 子の接点間隔を規定しないからである。更に、プリント配線板において実装のた めにしか必要でないホールを省略し、しかもスルーコンタクトのためだけに必要 とされるに過ぎないホールを技術的に可能な限り小さく構成することができる。 更に、プリント配線板の両面実装が可能なので、表面実装することによりかなり のスペースが節約され且つ著しいコスト低減が得られる。チップ担体を貫通し且 つ半導体チップに電気的に接続された電極端子が、チップ担体の少なくとも２つ の側面に向かって導出された端子脚片として形成されており、これらの端子脚片 が短いロッカー（ｒｏｃｋｅｒ）形端子スタブを形成するように屈曲且つ切断さ れていると、電子構成素子の特に小さな構造高さが得られる。 表面実装可能な半導体構成素子をプリント配線板の実装表面に適用する場合は 、主に製造誤差によって生じ得るプリント配線板の撓みを考慮しなければならな い。さもないとこの撓みは、実装時及び実装されたプリント配線板のその後の使 用時に問題を生ぜしめる恐れがある。ケーシング側方部分から突出している端子 脚片端部の、１／１０ｍｍの範囲内の最小ボトムクリアランスだけのために、こ のような構成素子の、プリント配線板への実装には、正確に作動するトリミング 及び二次成形用工具が、構成素子の製作時に必要となる。 本発明の課題は、プリント配線板の実装時に、如何なるトリミング及び二次成 形用工具も使用せずに済み、同時にプリント配線板の製造誤差によって生ぜしめ られた撓みと、プリント配線板の熱的又は機械的な形式のひずみとを補償するこ とができるような、プリント配線板の実装表面に半導体構成素子を表面実装する ための構成素子ケーシングを提供することである。 この課題は、請求項１に記載の構成素子ケーシングによって解決される。 本発明によれば、プリント配線板の実装表面、つまり組付け平面に面して設け られた、チップ担体の外側の制限面は、この制限面が組付け平面に対して、チッ プ担体の縁部域から中央域に向かって連続的に増大する間隔を有しているように 形成されている。 本発明による配置形式に基づき、ケーシングの下側部分が屋根形に形成される ことによって、この下側部分はプリント配線板の実装表面から持ち上げられる。 これにより、トリミング及び二次成形用工具を全く使用せずに済み、ひいては構 成素子ケーシングの下面とプリント配線板の実装表面との間のボトムクリアラン スに対する要求も、より低く設定することができる。一般に、プリント配線板の 実装は比較的有利である。それというのも、実装時に使用される実装接着材の良 好な接着性が保証されており、撓みの形で生じ得るプリント配線板の製造誤差が 補償されるからである。更 に、熱的又は機械的な形式のひずみも阻止される。それというのも、構成素子と プリント配線板との接触が、端子脚片によってしか行われていないからである。 本発明の有利な構成では、チップ担体の、プリント配線板の実装表面に面した 外側の制限面が、チップ担体の内側から見たチップ担体の横断面で見て、ほぼＶ 字形の延在部を有している。この場合の一実施例では、実装表面に面したチップ 担体の外側の制限面とプリント配線板との最大距離が、約０．１〜０．５ｍｍの 値を有していてよい。 本発明の原理に従って、チップ担体を貫通し且つ半導体チップに電気的に接続 された、複数の電極端子は、チップ担体の少なくとも１つの側面、有利には２つ の側面に向かって導出された端子脚片として形成されており、これらの端子脚片 は、短いロッカー形の端子スタブを形成するように屈曲且つ切断されている。 本発明の特に有利な構成では、電気絶縁材料から特に一体に製作されたチップ 担体が、プリント配線板の実装表面に対して持ち上げられた下側部分と、この下 側部分の両側面に配置された側方部分とを有している。本発明の別の特に有利な 構成では、端子脚片の屈曲部が部分的又は完全に、チップ担体の側方部分の内部 に収容されている。 ケーシング内部に端子脚片屈曲部を部分的若しくは完全に組み込むことにより 、電子構成素子のケーシン グの寸法を一層縮小し、更に金属のシステム担体若しくはリードフレームのサイ ズを縮小することもできる。ＳＭＤケーシングの内部に端子脚片屈曲部を設ける ことにより、腐食性媒体のための沿面距離が著しく延長され、ひいては化学薬品 の浸透の危険も極めて減少される。同時にケーシング構成部材内部における端子 脚片の機械的な固定が達成される。このことはつまり、電気的な故障に対する信 頼性の増大に寄与する。 本発明による更に別の有利な構成では、端子脚片の、チップ担体の側方部分か ら突出している端部が、プリント配線板の実装表面に対して僅かな傾斜を有して おり、この場合、この傾斜はチップ担体の中央域から見て組付け平面の方向で下 方に向かって延びている。 更に別の特に有利な形式では、チップ担体が熱可塑性プラスチック材料から一 体に製作されている。 以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。 第１図は、本発明の実施例による構成素子ケーシングの概略断面図であり； 第２図は、本発明の実施例による構成素子ケーシングのチップ担体の概略斜視 図である。 両図面には、プリント配線板３の実装表面２に表面実装するための組付け平面 を有する本発明による構成素子ケーシング１の一実施例が示されている。この構 成素子ケーシング１は、ほぼ扁平なチップ担体面４を 有する、電気絶縁プラスチック材料から成るチップ担体５と、チップ担体５を貫 通し且つ半導体チップ６に電気的に接続された複数の電極端子７とを有している 。これらの電極端子７の端部８は、それぞれプリント配線板３の実装表面２の端 子パッド（詳しくは図示せず）に載置されてろう接される。前記チップ担体面４ には、集積されて形成された圧力センサを備えた半導体チップ６と、前記圧力セ ンサに対応配置された電子回路とが固定されている（圧力センサ及び回路は、詳 しくは図示せず）。自体公知のプラスチック注入成形方法を用いて特に一体に製 作されたチップ担体５は、組付け平面に対して、従って実装表面２に対して持ち 上げられた、半導体チップ６を支持する下側部分９と、この下側部分９の側面に 配置された側方部分１０，１０ａ及び１１，１１ａとを有している。これらの側 方部分１０，１０ａ及び１１，１１ａは、圧力センサケーシングの、側方を遮蔽 するケーシング壁を形成する。チップ担体５は、第１図にほぼ標準尺度で示した ように、チップ担体５の、プリント配線板３の実装表面２に面した外側の制限面 １２，１３が、プリント配線板３の実装表面２に対して、チップ担体５の下側の 縁部域１４，１５から中央域１６に向かって連続的に増大する間隔を有している ように形成されている。特にチップ担体５の外側の制限面１２，１３は、横断面 で見てほぼ逆Ｖ字形の延在部、若しくは屋根形に形成 された延在部を有しており、この場合、逆Ｖ字の頂点は中央に配置されており、 しかもこの位置における、プリント配線板に対する最大間隔は、約０．１〜０． ５ｍｍの値を有している。更に、チップ担体５を貫通し且つ半導体チップ６に電 気的に接続された複数の電極端子７が、チップ担体５の少なくとも２つの側面に 向かって導出された端子脚片として形成されており、これらの端子脚片は、短い ロッカー形の端子スタブ１７を形成するように屈曲且つ切断されている。このよ うな配置形式は、センサ構成素子の最小構造高さを保証する。更に、端子脚片の 屈曲部１８がチップ担体５の側方部分１０，１１の内部に完全に収容されており 、このことは、ケーシングの寸法を一層縮小し、これによりリードフレームのサ イズが縮小され、更に、腐食性媒体のための延面距離が著しく延長され、ひいて は化学薬品の混入も減少されるという利点を有している。このような配置形式は 更に、構成部材のケーシング内部におけるリードフレーム若しくは電極端子７の 機械的な固定、ひいては全体の機械的な安定性の付加的な増大を可能にする。更 に、端子脚片の、チップ担体５の側方部分１０，１１から突出している端部８が 、プリント配線板３の実装表面２に対して僅かな傾斜を形成しており、この場合 、端子脚片の端部８の、実装表面２に面した最外縁部１９は、破線で示された補 助平面２０に対して約０．１ｍｍの間隔を有している 。この配置形式によって、構成素子の、プリント配線板３の実装表面２との接触 が、端子脚片の最外端部８によってしか行われていないということが保証される 。このことは、下側部分がプリント配線板から持ち上げられて形成されて、ケー シングが図示のように屋根形に形成されている、図示の有利なケーシング配置形 式と相まって、プリント配線板３に生じ得る撓みを考慮しており、更に、構成素 子のプリント配線板３への実装時、並びにこのプリント配線板３のその後の使用 時に生ぜしめられる問題が回避される。この場合有利な形式では、従来実装時に 必要とされた、いわゆるトリミング及び二次成形用工具を用いた調整を省くと同 時に、維持すべきボトムクリアランスに課された所与の要求を考慮することがで きる。実装は、比較的有利に実施され得る。それというのも、実装接着材の良好 な接着性が保証されており、更に、プリント配線板３に生じ得る、撓みに関する 製造誤差が補償されるからである。更に、熱的及び／又は機械的な形式のひずみ が阻止される。それというのも、プリント配線板３との接触が、端子脚片によっ てしか行われていないからである。 半導体チップ６に集積されて形成された圧力センサ若しくはこの圧力センサに 対応配置された電子回路を複数の電極端子７に電気的に接続するためには、図示 のように、ワイヤ接点接続方法を使用することができ 、このワイヤ接点接続方法では、複数のボンディングワイヤ２１が、それぞれチ ップ上の金属のチップ接続箇所２１ａに固定されて、対応して接続すべき電極脚 片へとそれぞれ引き出される。更に、この電気的な接続のためには、「スパイダ （Ｓｐｉｄｅｒ）接点接続」を使用することもでき、このスパイダ接点接続にお いてはボンディングワイヤの代わりに、導電性のシステム担体板若しくは「リー ドフレーム」が使用される。 シリコンから成る半導体チップ６に集積された圧力センサは、「圧電抵抗セン サ」を成しており、この圧電抵抗センサの場合、チップ６の表面に、マイクロメ カニカルメソッドを用いて製作されたシリコン薄膜が設けられている。この薄膜 は、やはりシリコン基板に形成され且つ自体公知の形式でブリッジ回路に接続さ れている、圧力に依存する複数の抵抗に電気的に接続されている。同様に、セン サに対応配置された回路が半導体チップ６に集積されている。この回路は信号調 整（増幅及び補正）のために使用されるが、センサの調整及び補償のためにも使 用される。本発明の根底を成すこのような半導体圧力センサはその他の構造形態 に比して、最小構造サイズが重要である場合、つまり、例えば自動車分野におけ る圧力測定において、例えばブレーキ圧、タイヤ圧、燃焼室圧等を測定する場合 の適用に、特に適している。圧電抵抗圧力測定の原理 によって作動する半導体圧力センサの他に、更に容量的な測定原理で作動する半 導体圧力センサを使用することもできる。 第１図に示した実施例では、チップ担体５が、プリント配線板３の実装表面２ とは反対の側２２において片側に開いて形成され且つ開口２３を制限する上側の 縁部域２４，２５に、支持手段２６を有している。この支持手段２６は、チップ 担体５に載置可能な接続片（詳しくは図示せず）の保持手段との、形状接続式の 機械的な、遊びの無い結合のためのものであり、この場合、チップ担体５への接 続片の載置時に、前記保持手段と支持手段２６とが交互に係合するようになって いる。この目的のためには、チップ担体５の支持手段２６が、その外周面に、接 続片の保持手段を支持する環状の受け面２９を有している。この受け面２９は図 示のように、チップ担体５の縁部域に沿って環状（周方向）に形成された溝３０ として形成されていてよく、この溝３０には、接続片の外周面に沿って成形され たキーが、少なくとも部分的に係合する。 チップ担体５は、半導体チップ６を完全に覆う流動性の充填材３２によって満 たされている。この充填材３２は、特にゲル状の物質であり、このゲルは、圧力 をほぼ遅延並びに誤差無しで半導体圧力センサに伝達する。このゲル３２は、一 方では感応性の圧力センサとして形成された半導体チップ６と、電子構成素子の 別の、特に金属の構成部材、特にボンディングワイヤ２１、端子脚片７若しくは リードフレームとを、測定すべき媒体３３との接触から防護し、このようにして 、媒体３３のイオンや別の有害成分による構成部材の汚染、又は媒体３３に基づ く腐食の危険を回避するために役立つ。更にこのゲル３２は、センサ構成素子と 、載置された接続片との間のデッドボリュームを最小限に抑え、圧力測定時の誤 り若しくは時間的な遅延を防止するために、充填材料として使用される。測定す べき媒体を、半導体チップ６、若しくは電子構成素子の、腐食の恐れのある構成 部材からなお分離するためには更に、接続片の、チップ担体５に面した側が、弾 性的なダイヤフラムによって遮蔽されている。このダイヤフラムは、センサにも たらされた媒体の圧力パルスを、著しい誤り若しくは時間的な遅延無しに送出す ることができ、しかも媒体のイオン又は別の有害な成分による、危機的な構成部 材の汚染の危険を阻止する。 片側に開いたチップ担体５の、側壁として形成された上側の縁部域２４，２５ には更に、内側に一貫して配置された流出防止エッジ３６が設けられていてよい 。この場合、チップ担体５の内側は、単に流出防止エッジ３６の高さにまでしか ゲル３２によって満たされていない。この流出防止エッジ３６は、粘性のゲル３ ２の毛管力の規定の遮断を可能にし、これにより毛管 力に基づいた、ケーシング縁部を超えるゲル３２の不都合な上昇を阻止する。 有利な形式では、適当に形成された配置形式における流出防止エッジは、流動 性の充填材の有効厚さを最小限に保つことをも可能にする。これにより、測定す べき加速度若しくは圧力に関する圧力センサの測定感度への不都合な影響が、極 端には悪化されなくなる。この測定感度はよく知られているように、増大するゲ ル厚さによって低下される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＪＰ，ＵＳ (72)発明者 ベルント シュタードラー ドイツ連邦共和国 Ｄ―93093 ドーナウ シュタウフ グレゴール―メンデル―シュ トラーセ ８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．プリント配線板（３）の実装表面（２）に半導体構成素子を表面実装する ための構成素子ケーシングであって、当該構成素子ケーシングが、チップ担体面 （４）を有するチップ担体（５）と、該チップ担体（５）を貫通し且つ半導体チ ップ（６）に電気的に接続されて表面実装可能に配置された電極端子（７）とか ら成っており、前記チップ担体面（４）に、半導体チップ（６）が固定されてい る形式のものにおいて、 チップ担体（５）の、プリント配線板（３）の実装表面（２）に面した外側の 制限面（１２，１３）が、該制限面（１２，１３）がプリント配線板（３）の実 装表面（２）に対して、チップ担体（５）の縁部域（１４，１５）から中央域（ １６）に向かって連続的に増大する間隔を有しているように形成されていること を特徴とする、半導体構成素子を表面実装するための構成素子ケーシング。 ２．チップ担体（５）の、プリント配線板（３）の実装表面（２）に面した外 側の制限面（１２，１３）が、チップ担体（５）の横断面で見て、ほぼ逆Ｖ字形 の延在部を有している、請求項１記載の構成素子ケーシング。 ３．プリント配線板（３）と、実装表面（２）に面したチップ担体（５）の外 側の制限面（１２，１３） との最大距離が、約０．１〜０．５ｍｍの値を有している、請求項１又は２記載 の構成素子ケーシング。 ４．チップ担体（５）を貫通し且つ半導体チップ（６）に電気的に接続された 電極端子（７）が、前記チップ担体（５）の少なくとも１つの側面に向かって導 出された端子脚片として形成されており、該端子脚片が、短いロッカー形の端子 スタブ（１７）を形成するように屈曲且つ切断されている、請求項１から３まで のいずれか１項記載の構成素子ケーシング。 ５．電気絶縁材料から特に一体に製作されたチップ担体（５）が、プリント配 線板（３）の実装表面（２）に対して持ち上げられた下側部分（９）と、該下側 部分（９）の両側面に配置された側方部分（１０，１０ａ，１１，１１ａ）とを 有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の構成素子ケーシング。 ６．端子脚片の少なくとも１つの屈曲部（１８）が、それぞれほぼ完全に、チ ップ担体（５）の側方部分（１０，１０ａ，１１，１１ａ）の内部に収容されて いる、請求項５記載の構成素子ケーシング。 ７．チップ担体（５）の側方部分（１０，１０ａ，１１，１１ａ）から突出し ている、端子脚部の端部（８）が、それぞれプリント配線板（３）の実装表面（ ２）に対して僅かな傾斜を有しており、この傾斜が、チップ担体（５）の中央域 （１６）から見て、プリント配線板（３）の実装表面（２）の方向で下方に向か って延びている、請求項５又は６記載の構成素子ケーシング。 ８．チップ担体（５）が、熱可塑性プラスチック材料から製作されている、請 求項１から７までのいずれか１項記載の構成素子ケーシング。