特許 7589357 パッケージおよびパワーモジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-15

(45)【発行日】2024-11-25

(54)【発明の名称】パッケージおよびパワーモジュール

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/04 20060101AFI20241118BHJP

   H01L 23/48 20060101ALI20241118BHJP

   H01L 23/02 20060101ALI20241118BHJP

   H01L 25/07 20060101ALI20241118BHJP

   H01L 25/18 20230101ALI20241118BHJP

【ＦＩ】

H01L23/04 E

H01L23/48 K

H01L23/02 H

H01L25/04 C

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2023538453

(86)(22)【出願日】2022-07-19

(86)【国際出願番号】 JP2022028038

(87)【国際公開番号】W WO2023008252

(87)【国際公開日】2023-02-02

【審査請求日】2023-12-22

(31)【優先権主張番号】P 2021121281

(32)【優先日】2021-07-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】391039896

【氏名又は名称】ＮＧＫエレクトロデバイス株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000004064

【氏名又は名称】日本碍子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088672

【弁理士】

【氏名又は名称】吉竹 英俊

(74)【代理人】

【識別番号】100088845

【弁理士】

【氏名又は名称】有田 貴弘

(74)【代理人】

【識別番号】100134991

【弁理士】

【氏名又は名称】中尾 和樹

(74)【代理人】

【識別番号】100148507

【弁理士】

【氏名又は名称】喜多 弘行

(72)【発明者】

【氏名】三原 芳和

【審査官】清水 稔

(56)【参考文献】

【文献】実公昭５６－０３６１３７（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】特開２００５－０１９９２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０８６０５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－３２６４６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１８３４４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－０２２５７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１５５６９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２２２４７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１１１９０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２３／０４

Ｈ０１Ｌ ２３／４８

Ｈ０１Ｌ ２３／０２

Ｈ０１Ｌ ２５／０７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電子部品が実装されることになる実装面を有するヒートシンク板と、
前記ヒートシンク板に取り付けられ、前記ヒートシンク板の前記実装面を囲む枠体と、
前記枠体に取り付けられ、磁性体からなるリードフレームと、
前記リードフレームの少なくとも一部を覆うめっき層と、
を備え、
前記めっき層は、
前記リードフレームの前記少なくとも一部を直接的に覆い、非磁性体からなり、金およびパラジウムのいずれとも異なる金属からなり、第１厚みを有する第１層と、
前記第１層を直接的に覆い、金、パラジウムおよび銀の少なくともいずれかからなり、第２厚みを有する第２層と、
を含み、前記第１厚みと前記第２厚みとの合計が１μｍ以上であり、前記第２厚みが１μｍ未満であり、
前記めっき層は前記ヒートシンク板の前記実装面を覆っている、パッケージ。

【請求項2】

請求項１に記載のパッケージであって、
前記ヒートシンク板は前記実装面と反対の底面を有しており、前記底面が前記めっき層によって覆われている、パッケージ。

【請求項3】

請求項１に記載のパッケージであって、
前記ヒートシンク板の表面は、前記枠体に面する部分と、他の部分とからなり、前記他の部分の全体が前記めっき層によって覆われている、パッケージ。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか１項に記載のパッケージであって、
前記金属は、銅および銀の少なくともいずれかを含む、パッケージ。

【請求項5】

請求項１から３のいずれか１項に記載のパッケージであって、
前記第１厚みが０．５μｍ以上である、パッケージ。

【請求項6】

請求項１から３のいずれか１項に記載のパッケージと、
前記ヒートシンク板の前記実装面上に実装された前記電子部品と、
前記電子部品を封止するように前記パッケージに取り付けられた蓋体と、
を備え、
前記電子部品は３．６ＧＨｚ以上の動作周波数を有している、パワーモジュール。

【請求項7】

請求項６に記載のパワーモジュールであって、
前記パッケージの前記第２層は、前記第１層からの前記金属の原子拡散を有している、パワーモジュール。

【請求項8】

電子部品が実装されることになる実装面を有するヒートシンク板と、
前記ヒートシンク板に取り付けられ、前記ヒートシンク板の前記実装面を囲む枠体と、
前記枠体に取り付けられ、非磁性体からなるリードフレームと、
前記リードフレームの少なくとも一部を直接的に覆い、金、パラジウムおよび銀の少なくともいずれかからなり、１μｍ未満の厚みを有するめっき層と、
を備え、
前記めっき層は前記ヒートシンク板の前記実装面を覆っている、パッケージ。

【請求項9】

請求項８に記載のパッケージであって、
前記ヒートシンク板は前記実装面と反対の底面を有しており、前記底面が前記めっき層によって覆われている、パッケージ。

【請求項10】

請求項８に記載のパッケージであって、
前記ヒートシンク板の表面は、前記枠体に面する部分と、他の部分とからなり、前記他の部分の全体が前記めっき層によって覆われている、パッケージ。

【請求項11】

請求項８から１０のいずれか１項に記載のパッケージであって、
前記リードフレームは銅または銅合金からなる、パッケージ。

【請求項12】

請求項８から１０のいずれか１項に記載のパッケージと、
前記ヒートシンク板の前記実装面上に実装された前記電子部品と、
前記電子部品を封止するように前記パッケージに取り付けられた蓋体と、
を備え、
前記電子部品は３．６ＧＨｚ以上の動作周波数を有している、パワーモジュール。

【請求項13】

電子部品が実装されることになる実装面を有するヒートシンク板と、前記ヒートシンク板に取り付けられ、前記ヒートシンク板の前記実装面を囲む枠体と、前記枠体に取り付けられ、非磁性体からなるリードフレームと、前記リードフレームの少なくとも一部を直接的に覆い、金、パラジウムおよび銀の少なくともいずれかからなり、１μｍ未満の厚みを有するめっき層と、を備えるパッケージと、
前記ヒートシンク板の前記実装面上に実装された前記電子部品と、
前記電子部品を封止するように前記パッケージに取り付けられた蓋体と、
を備え、
前記電子部品は３．６ＧＨｚ以上の動作周波数を有しており、
前記パッケージの前記めっき層は、前記リードフレームからの銅原子拡散を有している、パワーモジュール。

【請求項14】

請求項１３に記載のパワーモジュールであって、
前記めっき層は前記ヒートシンク板の前記実装面を覆っている、パワーモジュール。

【請求項15】

請求項１４に記載のパワーモジュールであって、
前記ヒートシンク板は前記実装面と反対の底面を有しており、前記底面が前記めっき層によって覆われている、パワーモジュール。

【請求項16】

請求項１４に記載のパワーモジュールであって、
前記ヒートシンク板の表面は、前記枠体に面する部分と、他の部分とからなり、前記他の部分の全体が前記めっき層によって覆われている、パワーモジュール。

【請求項17】

請求項１３から１６のいずれか１項に記載のパワーモジュールであって、
前記リードフレームは銅または銅合金からなる、パワーモジュール。

【請求項18】

電子部品が実装されることになる実装面を有するヒートシンク板と、
前記ヒートシンク板に取り付けられ、前記ヒートシンク板の前記実装面を囲む枠体と、
前記枠体に取り付けられ、磁性体からなるリードフレームと、
前記リードフレームの少なくとも一部を直接的に覆い、銀からなり、１μｍ以上の厚みを有し、露出された表面を有するめっき層と、
を備え、
前記めっき層は前記ヒートシンク板の前記実装面を覆っている、パッケージ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、パッケージおよびパワーモジュールに関し、特に、電子部品が実装されることになるヒートシンク板を有するパッケージと、パッケージと電子部品と蓋体とを有するパワーモジュールと、に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特開２００６－１２８５８８号公報（特許文献１）は、大電力用の電子部品を収納するための電子部品収納用パッケージに用いられるリード端子を開示している。上記公報が主張するところによれば、リード端子は、Ｆｅ（鉄）－Ｎｉ（ニッケル）－Ｃｏ（コバルト）合金、Ｆｅ－Ｎｉ合金、Ｆｅ、Ｃｕ（銅）、またはＣｕ合金などの金属からなり、好ましくは、ＣｕまたはＣｕ合金のような、Ｃｕ成分を含む金属からなる。さらに好ましくは、リード端子は、Ｆｅ－Ｎｉ－Ｃｏ合金、Ｆｅ－Ｎｉ合金、またはＦｅなどの芯材と、その周りを覆うＣｕとを有する材料からなり、この構成により、リード端子において高周波信号を効率よく伝送させることができるとともに、Ａｇ（銀）ろう等の接合材を用いてリード端子を固定させる際に、熱膨張差による熱応力を小さいものとすることができる。リード端子を伝送する電気信号が高周波信号である場合、表皮効果により電気信号がリード端子の表面に近い部分だけを伝送するようになるので、Ｃｕはリード端子の表面に近い部分だけに設けられていればよく、めっき法などによってリード端子の表面に０．５～５μｍ程度に薄くＣｕを被着させただけでも、高周波信号を効率よく伝送させることが可能となる。

【0003】

特開２０１４－３１３４号公報（特許文献２）は、セラミック枠体とリード端子とを有するパッケージを開示している。リード端子には、セラミック枠体のセラミックと熱膨張係数が近似するＦｅ－Ｎｉ－Ｃｏ系合金またはＦｅ－Ｎｉ系合金などからなる金属板が用いられている。また上記公報は、ボンディングワイヤでの接続、または、外気との接触による酸化もしくは硫化の防止などのために、表面に露出する金属部分に、Ｎｉめっき被膜およびＡｕ（金）めっき被膜を形成することを開示している。

【0004】

特開２０１５－８８７５７号公報（特許文献３）は、導電性リードを有するパッケージを開示している。導電性リードは、合金ではなく固体銅から形成されてよい。上記公報が主張するところによれば、合金ではなく固体銅を使用することによって、導電性が改善される。固体銅は、コスト上の利点も提供する。パッケージを含むシステムには、その製造のための様々な段階において、例えばＮｉＡｕ（ニッケル／金）またはＮｉＰｄＡｕ（ニッケル／パラジウム／金）を使用して、めっきをしてよい。

【0005】

特開２０２０－１５５６９９号公報（特許文献４）は、樹脂を含む枠体と、それに取り付けられた端子電極と、純度９５．０ｗｔ％（重量パーセント）以上でＣｕを含有するヒートシンク板と、を有するパッケージを開示している。端子電極の材料は、Ｆｅ－Ｎｉ合金であってもよいが、好ましくは純度９０ｗｔ％以上でＣｕを含有する材料である。端子電極の表面には、ボンディングワイヤなどとの接合性を確保する目的で、ニッケルめっきと、当該ニッケルめっき上の金めっきとが施されてよい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００６－１２８５８８号公報

【文献】特開２０１４－３１３４号公報

【文献】特開２０１５－８８７５７号公報

【文献】特開２０２０－１５５６９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記特開２０１４－３１３４号公報（特許文献２）によれば、磁性体からなるリード端子上にＮｉめっきとＡｕめっきとが設けられた構成が開示されている。ここで、パッケージの製造コストを低減するためには、高価な材料を用いるＡｕめっきの厚みは、必要最小限であることが望ましい。上記公報に開示された構成においては、Ａｕめっきの厚みを薄くするほど、磁性体であるＮｉめっきが、より表面近くに位置することになる。磁性体は非磁性体に比して表皮効果の影響を大きく受ける。本発明者らの検討によれば、非常に高い周波数が用いられる場合において、パッケージに設けられたリード端子（リードフレーム）の、表皮効果に起因しての高周波損失が、有意な問題となり得る。近年、第５世代移動通信システム（５Ｇ）の導入などにともなって、３．６ＧＨｚ以上の高周波の利用が活発化してきており、その場合、この問題はより顕著となる。具体的には、５Ｇ向け基地局のアンプを構成するためのパワーモジュールを製造するためのパッケージにおいて、この問題は顕著となる。Ａｕめっきの厚みに関連したこの問題は、本発明者らが知る限り、パッケージの技術分野においてこれまで看過されていた。Ａｕめっきに代わって、またはそれと共にＰｄ（パラジウム）めっきが用いられる場合も、同様である。本発明者らはこの問題に着目し、そしてさらに検討を重ねることによって、後述する本発明の一の態様に想到した。

【0008】

特開２０２０－１５５６９９号公報（特許文献４）によれば、Ｃｕを主成分とし非磁性体からなる端子電極に、ＮｉめっきとＡｕめっきとを順に施すことが開示されている。ここで、パッケージの製造コストを低減するためには、高価な材料を用いるＡｕめっきの厚みは、必要最小限であることが望ましい。上記公報に開示された構成においては、Ａｕめっきの厚みを薄くするほど、磁性体であるＮｉめっきが、より表面近くに位置することになる。磁性体は非磁性体に比して表皮効果の影響を大きく受ける。本発明者らの検討によれば、非常に高い周波数が用いられる場合において、パッケージに設けられた端子電極（リードフレーム）の、表皮効果に起因しての高周波損失が、有意な問題となり得る。近年、５Ｇの導入などにともなって、３．６ＧＨｚ以上の非常に高い周波数の利用が活発化してきており、その場合、この問題はより顕著となる。具体的には、５Ｇ向け基地局のアンプを構成するためのパワーモジュールを製造するためのパッケージにおいて、この問題は顕著となる。Ａｕめっきの厚みに関連したこの問題は、本発明者らが知る限り、パッケージの技術分野においてこれまで看過されていた。Ａｕめっきに代わって、またはそれと共にＰｄ（パラジウム）めっきが用いられる場合も、同様である。本発明者らはこの問題に着目し、そしてさらに検討を重ねることによって、後述する本発明の他の態様に想到した。

【0009】

本開示は以上のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、製造コストと高周波損失とを同時に抑制することができる、パッケージおよびパワーモジュールを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

第１態様は、ヒートシンク板と、枠体と、リードフレームと、めっき層とを有するパッケージである。前記ヒートシンク板は、電子部品が実装されることになる実装面を有している。前記枠体は、前記ヒートシンク板に取り付けられており、前記ヒートシンク板の前記実装面を囲んでいる。前記リードフレームは、前記枠体に取り付けられており、磁性体からなる。前記めっき層は、前記リードフレームの少なくとも一部を覆っている。前記めっき層は、第１厚みを有する第１層と、第２厚みを有する第２層とを含む。前記第１層は、前記リードフレームの前記少なくとも一部を直接的に覆っており、非磁性体からなり、金およびパラジウムのいずれとも異なる金属からなる。前記第２層は、前記第１層を直接的に覆っており、金、パラジウムおよび銀の少なくともいずれかからなる。前記第１厚みと前記第２厚みとの合計が１μｍ以上であり、前記第２厚みが１μｍ未満である。

【0011】

第２態様は、第１態様に係るパッケージであって、前記金属は、銅および銀の少なくともいずれかを含む。

【0012】

第３態様は、第１または第２態様に係るパッケージであって、前記第１厚みが０．５μｍ以上である。

【0013】

第４態様は、第１から第３態様のいずれかひとつに係るパッケージであって、前記めっき層は前記ヒートシンク板の前記実装面を覆っている。

【0014】

第５態様は、第４態様に係るパッケージであって、前記ヒートシンク板は前記実装面と反対の底面を有しており、前記底面が前記めっき層によって覆われている。

【0015】

第６態様は、第４態様に係るパッケージであって、前記ヒートシンク板の表面は、前記枠体に面する部分と、他の部分とからなり、前記他の部分の全体が前記めっき層によって覆われている。

【0016】

第７態様は、第１から第６態様のいずれかひとつに係るパッケージと、前記ヒートシンク板の前記実装面上に実装された前記電子部品と、前記電子部品を封止するように前記パッケージに取り付けられた蓋体と、を有するパワーモジュールである。前記電子部品は３．６ＧＨｚ以上の動作周波数を有している。

【0017】

第８態様は、第７態様に係るパワーモジュールであって、前記パッケージの前記第２層は、前記第１層からの前記金属の原子拡散を有している。

【0018】

第９態様は、ヒートシンク板と、枠体と、リードフレームと、めっき層とを有するパッケージである。前記ヒートシンク板は、電子部品が実装されることになる実装面を有している。前記枠体は、前記ヒートシンク板に取り付けられており、前記ヒートシンク板の前記実装面を囲んでいる。前記リードフレームは、前記枠体に取り付けられており、非磁性体からなる。前記めっき層は、前記リードフレームの少なくとも一部を直接的に覆っており、金、パラジウムおよび銀の少なくともいずれかからなり、１μｍ未満の厚みを有している。

【0019】

第１０態様は、第９態様に係るパッケージであって、前記リードフレームは銅または銅合金からなる。

【0020】

第１１態様は、第９または第１０態様に係るパッケージであって、前記めっき層は前記ヒートシンク板の前記実装面を覆っている。

【0021】

第１２態様は、第１１態様に係るパッケージであって、前記ヒートシンク板は前記実装面と反対の底面を有しており、前記底面が前記めっき層によって覆われている。

【0022】

第１３態様は、第１１態様に係るパッケージであって、前記ヒートシンク板の表面は、前記枠体に面する部分と、他の部分とからなり、前記他の部分の全体が前記めっき層によって覆われている。

【0023】

第１４態様は、第９から第１３態様のいずれかひとつに係るパッケージと、前記ヒートシンク板の前記実装面上に実装された前記電子部品と、前記電子部品を封止するように前記パッケージに取り付けられた蓋体と、を有するパワーモジュールである。前記電子部品は３．６ＧＨｚ以上の動作周波数を有している。

【0024】

第１５態様は、第１４態様に係るパワーモジュールであって、前記パッケージの前記めっき層は、前記リードフレームからの銅原子拡散を有している。

【0025】

第１６態様は、ヒートシンク板と、枠体と、リードフレームと、めっき層とを有するパッケージである。前記ヒートシンク板は、電子部品が実装されることになる実装面を有している。前記枠体は、前記ヒートシンク板に取り付けられており、前記ヒートシンク板の前記実装面を囲んでいる。前記リードフレームは、前記枠体に取り付けられており、磁性体からなる。前記めっき層は、前記リードフレームの少なくとも一部を直接的に覆っており、銀からなり、１μｍ以上の厚みを有しており、露出された表面を有している。

【発明の効果】

【0026】

上記の一の態様に従うパッケージによれば、第１に、高価な材料である金、パラジウムおよび銀の少なくともいずれかからなる第２層の厚みである第２の厚みが１μｍ未満である。これにより、パッケージの製造コストを抑制することができる。第２に、第１層およびそれを直接的に覆う第２層が、リードフレームの表面上において、厚み１μｍ以上の非磁性膜を構成する。これにより、リードフレームを流れる高周波電流の、表皮効果に起因した電気的損失が、抑制される。以上から、パッケージの製造コストと、高周波損失とを、同時に抑制することができる。

【0027】

上記の他の態様に従うパッケージによれば、第１に、高価な材料である金、パラジウムおよび銀の少なくともいずれかからなるめっき層の厚みが１μｍ未満である。これにより、パッケージの製造コストを抑制することができる。第２に、めっき層と、非磁性体からなるリードフレームの、めっき層によって覆われた部分とによって、リードフレームの表面に沿って、十分な厚みを有する非磁性導体領域が確保される。これにより、リードフレームを流れる高周波電流の、表皮効果に起因した電気的損失が、抑制される。以上から、パッケージの製造コストと、高周波損失とを、同時に抑制することができる。

【0028】

この発明の目的、特徴、態様、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】実施の形態１におけるパワーモジュールの構成を概略的に示す上面図である。

【図2】図１の線ＩＩ－ＩＩに沿う概略的な断面図である。

【図3】実施の形態１におけるパッケージの構成を概略的に示す上面図である。

【図4】図３の線ＩＶ－ＩＶに沿う概略的な断面図である。

【図5】図４の領域Ｖの拡大図である。

【図6】各種材料にとっての周波数と、表皮効果における表皮深さとの関係を概略的に示すグラフ図である。

【図7】実施の形態２におけるパッケージの構成を概略的に示す断面図である。

【図8】実施の形態３におけるパワーモジュールの構成を概略的に示す断面図である。

【図9】実施の形態３におけるパッケージの構成を概略的に示す断面図である。

【図10】図９の領域Ｘの拡大図である。

【図11】実施の形態４におけるパッケージの構成を概略的に示す断面図である。

【図12】実施の形態５におけるパッケージの構成を概略的に示す断面図である。

【図13】実施の形態６におけるパッケージの構成を概略的に示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下、図面に基づいて実施の形態について説明する。なお、以下の図面には、説明の便宜上、ＸＹＺ直交座標系が付されていることがある。また、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しており、明細書においてその説明は繰返さないことがある。また、用語「金属」は、特段の記載をともなわない限り、純金属および合金のいずれをも意味し得る。

【0031】

＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１におけるパワーモジュール９０１の構成を概略的に示す上面図である。図２は、図１の線ＩＩ－ＩＩに沿う概略的な断面図である。パワーモジュール９０１は、キャビティＣＶを有するパッケージ１０１と、キャビティＣＶ内においてパッケージ１０１上に実装されたパワー半導体素子２００（電子部品）と、パワー半導体素子２００を封止するようにパッケージ１０１に取り付けられた蓋体３００とを有している。またパワーモジュール９０１は、接着層４６と、接合層４２と、ボンディングワイヤ２０５（配線部材）とを有している。

【0032】

パワー半導体素子２００は高周波用半導体素子であり、よってパワーモジュール９０１は高周波モジュールである。パワー半導体素子２００は、３．６ＧＨｚ以上の動作周波数を有していてよい。３．６ＧＨｚ程度以上の高い動作周波数を用いるためには、パワー半導体素子２００がワイドバンドギャップ半導体を用いていることが好ましい。例えば、パワー半導体素子２００はＧａＮ（窒化ガリウム）トランジスタである。なおパワー半導体素子２００の動作周波数は、６．０ＧＨｚ以下であってよい。

【0033】

詳しくは後述するが、パッケージ１０１は、キャビティＣＶに面する実装面ＲＭを有するヒートシンク板５０を含む。パワー半導体素子２００は実装面ＲＭ上に実装されている。実装面ＲＭとパワー半導体素子２００とは、熱硬化性樹脂と金属とを含有する接合層４２を介して互いに接合されていることが好ましい。接合層４２の熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂を含むことが好ましい。接合層４２の金属は、銀を含むことが好ましい。接合層４２は、熱硬化性樹脂を含まずに金属だけで構成されていてもよい。なお、パワー半導体素子２００に加えて他の電子部品（図示せず）が実装面ＲＭ上に配置されていてよい。

【0034】

接着層４６はパッケージ１０１と蓋体３００とを互いに接着している。これにより、パワー半導体素子２００は、キャビティＣＶ内に封止されている。よってパワー半導体素子２００は、高い気密性で、水蒸気その他の大気中のガスが侵入しないように外部環境から保護されている。

【0035】

ボンディングワイヤ２０５は、パワー半導体素子２００と、パッケージ１０１のリードフレーム９１（電極端子）とを、互いにつないでいる。これにより、パワー半導体素子２００と、リードフレーム９１とが、互いに電気的に接続されている。なお、パワー半導体素子２００とリードフレーム９１との間の電気的接続は、ボンディングワイヤ２０５とは異なる配線部材よって確保されてもよく、その場合、ボンディングワイヤ２０５は必ずしも必要ではない。

【0036】

図３は、実施の形態１におけるパッケージ１０１の構成を概略的に示す上面図である。図４は、図３の線ＩＶ－ＩＶに沿う概略的な断面図である。図５は、図４の領域Ｖの拡大図である。パッケージ１０１は、パワーモジュール９０１（図１および図２）の製造用に用いられることになる部品である。パワーモジュール９０１の製造において、パッケージ１０１は、蓋体３００（図２）が取り付けられることによって、封止されたキャビティＣＶを構成することになる。パッケージ１０１は、ヒートシンク板５０と、枠体８１と、リードフレーム９１と、めっき層２０とを有している。本実施の形態１においてはさらに、パッケージ１０１は、樹脂接着層６１と、ヒートシンク接着層４１と、追加接着層６２と、追加枠体８２とを有している。

【0037】

ヒートシンク板５０は、パワー半導体素子２００が実装されることになる実装面ＲＭを有している。図３および図４においては、実装面ＲＭ上にパワー半導体素子２００が未だ実装されておらず、よって実装面ＲＭは露出されている。枠体８１は、ヒートシンク板５０に取り付けられており、平面視（ＸＹ面における視野）においてヒートシンク板５０の実装面ＲＭを囲んでいる。ヒートシンク板５０は金属材料からなり、この金属材料は複合材料および非複合材料のいずれであってもよい。複合材料は、厚み方向（図４における縦方向）に異種材料膜が積層されることによって構成された積層膜であってよい。これら異種材料膜は、典型的には、Ｃｕ膜およびＭｏ（モリブデン）膜である。非複合材料は、純度９５．０ｗｔ％以上で銅を含有することが好ましく、純度９９．８ｗｔ％以上で銅を含有する非複合材料であることがより好ましい。なお、耐熱性の観点からは、ヒートシンク板５０の銅含有量は、１００ｗｔ％未満であることが好ましい。

【0038】

リードフレーム９１は、枠体８１に樹脂接着層６１によって取り付けられている。リードフレーム９１は、平面視（ＸＹ面）において、枠体８１の外縁から外側へ突出した突出部と、この突出部より内側の根本部とを有している。根本部は、枠体８１に樹脂接着層６１を介して接着されている。リードフレーム９１は、磁性体からなり、この磁性体は、例えば、Ｆｅ－Ｎｉ合金（ＦｅおよびＮｉを含む合金）またはＦｅ－Ｎｉ－Ｃｏ合金（Ｆｅ、ＮｉおよびＣｏを含む合金）である。なお、リードフレーム９１には磁性体めっき膜（例えばＮｉめっき膜）が施されていてもよく、この磁性体めっき膜は、磁性体からなるリードフレーム９１の一部分とみなす。

【0039】

めっき層２０は、リードフレーム９１の少なくとも一部を覆っている。リードフレーム９１のうち少なくとも上記突出部は、めっき層２０によって覆われていることが好ましい。めっき層２０は、図４に示されているようにリードフレーム９１の全部を覆っていてもよい。

【0040】

めっき層２０（図５）は、第１厚みを有する第１層２１と、第２厚みを有する第２層２２とを含む。第１層２１は、リードフレーム９１の少なくとも一部（本実施の形態においては全部）を直接的に覆っている。第１層２１は、非磁性体からなり、ＡｕおよびＰｄのいずれとも異なる金属からなる。第１層２１をなすこの金属は、ＣｕおよびＡｇの少なくともいずれかを含み、好ましくはＣｕである。第１層２１の材料としては、第２層２２の材料とは異なる材料が、材料コストを削減することができるように選択される。第２層２２は、第１層２１を直接的に覆っており、Ａｕ、ＰｄおよびＡｇの少なくともいずれかからなる。このような第２層２２を設けることにより、第１層２１の表面が酸化や硫化などにより変質することを抑制できる。酸化だけでなく硫化の抑制も重要な場合は、第２層２２は、好ましくは、ＡｕおよびＰｄの少なくともいずれかからなる。一方、第２層２２の材料コストの観点では、第２層２２は、好ましくは少なくとも部分的にＡｇからなり、より好ましくは全体的にＡｇからなる。第２層２２は、第１層２１からの上記金属（例えばＣｕ）の原子拡散を有していてよい。また、第１層２１は、第２層２２からの原子拡散を有していてよい。第１厚みと第２厚みとの合計、言い換えればめっき層２０の厚み、は１μｍ以上である。第２厚みは１μｍ未満である。第１厚みは０．５μｍ以上であることが好ましい。また第２厚みは０．０１μｍ以上であることが好ましい。第２厚みがこの程度であれば、めっき層２０の表面が酸化してワイヤボンディング性や接合層４２の濡れ性が阻害されることを防止できる。第２層２２は、積層膜であってよい。具体的には、第２層２２は、第１層２１を直接的に覆うＰｄ膜と、このＰｄ膜を直接的に覆うＡｕ膜とによって構成されていてよい。

【0041】

めっき層２０は、リードフレーム９１だけでなく、ヒートシンク板５０の少なくとも一部、特に実装面ＲＭ、も覆っていてよい。さらに、図４に示されているように、ヒートシンク板５０は実装面ＲＭと反対の底面を有しており、当該底面がめっき層２０によって覆われていてよい。ヒートシンク板５０の表面は、枠体（本実施の形態においては枠体８１）に面する部分と、他の部分（以下、「露出面」とも称する）と、からなる。図４においては、ヒートシンク板５０の表面のうち、ヒートシンク接着層４１に覆われた部分以外のすべての部分が露出面に対応している。この露出面の全体がめっき層２０によって覆われていてよい。また、めっき層２０は、図４に示されているように、ヒートシンク板５０の全部を覆っていてもよい。なお変形例として、ヒートシンク板５０には、めっき層２０とは異なるめっき層が設けられていてよい。

【0042】

枠体８１は樹脂（第１の樹脂）を含有していることが好ましい。この樹脂は、熱可塑性樹脂であることが好ましく、例えば液晶ポリマーである。この樹脂中には無機フィラー（第１の無機フィラー）が分散されていることが好ましい。この無機フィラーは、好ましくは、繊維状粒子および板状粒子の少なくともいずれかを含む。形状が繊維状または板状であることによって、枠体８１が射出成形技術等によって形成される際に、フィラーが樹脂の流動を阻害することが抑制される。このような無機フィラーの材料としては、例えば、シリカガラス繊維、アルミナ繊維、炭素繊維、タルク（３ＭｇＯ・４ＳｉＯ_２・Ｈ_２Ｏ）、ウォラストナイト、マイカ、グラファイト、炭酸カルシウム、ドロマイト、ガラスフレーク、ガラスビーズ、硫酸バリウム、酸化チタンが用いられる。タルクからなる無機フィラーの平板上での大きさは、例えば、粒径１μｍ～５０μｍである。ここで粒径は、樹脂の断面観察によって得られた長径の算術平均値である。無機フィラーの含有量は３０ｗｔ％～７０ｗｔ％であることが好ましい。ヒートシンク板５０の熱膨張係数が銅のものまたはそれに近い場合、銅の熱膨張係数に鑑みて、無機フィラーの熱膨張係数は１７ｐｐｍ／Ｋ以下が好ましい。枠体８１の材料は、２６０℃２時間の熱処理に対して耐熱性を有していることが好ましい。

【0043】

樹脂接着層６１は、枠体８１の材料とは異なる材料からなる。樹脂接着層６１は、枠体８１の樹脂（第１の樹脂）と異なる樹脂（第２の樹脂）を含有している。樹脂接着層６１の樹脂は、耐熱性と、硬化前の高流動性との観点で、熱硬化性樹脂であることが好ましく、例えば、エポキシ樹脂である。樹脂接着層６１の樹脂中には無機フィラーが分散されていてよい。

【0044】

追加枠体８２は、樹脂接着層６１によってリードフレーム９１が取り付けられた枠体８１上に、追加接着層６２を介して取り付けられている。枠体８１と追加枠体８２との間をリードフレーム９１が通っている。追加枠体８２は、樹脂を含有していることが好ましい。追加枠体８２の材料は枠体８１の材料と同じであってよい。また追加接着層６２の材料は樹脂接着層６１と同じであってよい。

【0045】

ヒートシンク接着層４１は、枠体８１と、ヒートシンク板５０とを互いに接着している。ヒートシンク接着層４１によってヒートシンク板５０と枠体８１との間の気密性が確保されている。

【0046】

ヒートシンク接着層４１、樹脂接着層６１および追加接着層６２の各々による気密性は、２６０℃２時間の熱処理に対して耐熱性を有していることが好ましい。２６０℃２時間の熱処理に対して耐熱性を有していれば、熱硬化性樹脂と金属とを含有するペースト状の接着剤を用いてのパワー半導体素子２００（図２）の実装工程における典型的な熱処理への耐熱性が確保される。

【0047】

枠体８１は、ヒートシンク板５０にヒートシンク接着層４１を介して支持されている。枠体８１は、図４において、例えば、０．３ｍｍ程度の厚み（図４における縦方向の寸法）と、２ｍｍ程度の全幅（図４における横方向の寸法）とを有している。なお追加枠体８２の厚みおよび全幅も同様であってよい。全幅とは枠体を構成する一つの辺の幅をいう。

【0048】

ヒートシンク接着層４１は枠体８１とヒートシンク板５０とを互いに接着している。ヒートシンク接着層４１の材料は、枠体８１の材料と異なる材料からなる。ヒートシンク接着層４１の材料は、樹脂接着層６１の材料と同じであってよい。ヒートシンク接着層４１の樹脂は、耐熱性と、硬化前の高流動性との観点で、熱硬化性樹脂であることが好ましく、例えばエポキシ樹脂である。

【0049】

ヒートシンク接着層４１の樹脂中には無機フィラーが分散されていることが好ましい。この無機フィラーは、好ましくはシリカガラスおよびシリカの少なくともいずれかを含有し、より好ましくはシリカガラスからなる。ここでシリカとは結晶性シリカと同義である。典型的には、シリカガラスの熱膨張係数は０．５ｐｐｍ／Ｋ程度であり、結晶性シリカの熱膨張係数は１５ｐｐｍ／Ｋ程度であり、よって、無機フィラーの熱膨張係数を１７ｐｐｍ／Ｋ以下とすることができる。このことは、ヒートシンク接着層４１の樹脂としてエポキシ樹脂またはフッ素樹脂が用いられる場合、特に望まれる。この場合、無機フィラーの含有量は５０ｗｔ％～９０ｗｔ％であることが好ましい。シリカガラスおよびシリカの少なくともいずれかに代わって、またはそれと共に、アルミナ、水酸化アルミニウム、タルク、酸化鉄、ウォラストナイト、炭酸カルシウム、マイカ、酸化チタン、炭素繊維の少なくともいずれかが用いられてもよい。無機フィラーの形状は、例えば、球状、繊維状、または板状である。一方、ヒートシンク接着層４１の樹脂としてシリコーン樹脂が用いられる場合は、枠体８１がゴム弾性を有するので、無機フィラーの熱膨張係数の制約はほぼ無視できる。この場合、無機フィラーの含有量は、ヒートシンク接着層４１の流動性制御等の観点で調整されてよく、１ｗｔ％～１０ｗｔ％であることが好ましい。硬化前のヒートシンク接着層４１の流動性を確保する観点では、粒径１μｍ～５０μｍの球状シリカガラス（非結晶性シリカ）が最適である。

【0050】

図６は、各種材料にとっての周波数ｆと、表皮効果における表皮深さｔとの関係を概略的に示すグラフ図である。図中、「Ｆｅ－Ｎｉ」は、具体的には、４２アロイである。このグラフからわかるように、Ａｕ、ＣｕおよびＰｄなどの非磁性体の表皮深さｔに比して、ＮｉおよびＦｅ－Ｎｉなどの磁性体の表皮深さｔは顕著に小さい。言い換えれば、磁性体は非磁性体に比して、表皮効果の影響を大きく受ける。特に、ｆ＝３．６ＧＨｚおよび６．０ＧＨｚでの表皮深さｔは、以下の表１のとおりである。

【0051】

【表1】

【0052】

磁性体としては、１×１０^－４～１×１０^－１[Ｈ／ｍ]程度の透磁率を有する金属を用いることができ、例えば、ＮｉおよびＮｉ－Ｆｅ合金（例えば４２アロイ）の少なくともいずれかを用いることができる。一方、非磁性体としては、１×１０^－６～１×１０^－５[Ｈ／ｍ]程度の透磁率を有する金属を用いることができ、例えば、Ａｕ、Ｐｄ、ＣｕおよびＡｇの少なくともいずれかを用いることができる。図６および表１に示す表皮深さｔの計算に用いた物性値（抵抗率と透磁率）を、以下の表２に示す。

【0053】

【表2】

【0054】

表皮深さｔは、表２の物性値を用いて、以下の式
ｔ ＝ ｛（２ × ρ）／（２ × π × ｆ × μ）｝^１／２
により算出されている。ここで、ρは抵抗率、ｆは周波数、μは透磁率である。

【0055】

本実施の形態におけるめっき層２０は、例えば、Ａｕ／Ｐｄ／Ｃｕの構成を有する積層膜であり、Ａｕ、ＰｄおよびＣｕのいずれも、比較的大きな表皮深さｔを有している。具体的には、ｆ＝３．６ＧＨｚの高周波においても、おおよそ１μｍの表皮深さが確保される。よって、めっき層２０の厚みが１μｍ以上であれば、３．６ＧＨｚの高周波においても、リードフレームによる電気的経路の表皮深さを１μｍ程度確保することができる。本発明者らの検討によれば、表皮深さをこの程度確保することができれば、高周波損失を十分に低く抑えることができる。また、より高い周波数であっても、例えばｆ＝６．０ＧＨｚ程度以下の範囲であれば、上記の表１に示すように表皮深さｔが極端には小さくなっておらず、よって高周波損失を許容範囲内に抑えることができる場合が多いと考えられる。

【0056】

次にパワーモジュール９０１（図２）の製造方法について説明する。最初にパッケージ１０１（図４）が準備される。

【0057】

続いて、ヒートシンク板５０の実装面ＲＭ（図４）上へパワー半導体素子２００（図２）が実装される。パワー半導体素子２００が実装される際は、熱硬化性樹脂と金属とを含有する接合層４２（図２）を介してヒートシンク板５０の実装面ＲＭとパワー半導体素子２００とが互いに接合されることが好ましい。言い換えれば、熱硬化性樹脂と金属とを含有するペースト状の接着剤の塗布と、その硬化とによる接合が行われることが好ましい。接合層４２の熱硬化性樹脂はエポキシ樹脂を含むことが好ましい。接合層４２の金属は銀を含むことが好ましい。

【0058】

次に、パワー半導体素子２００とリードフレーム９１とがボンディングワイヤ２０５（図２）によって接続される。これにより、パワー半導体素子２００とリードフレーム９１との間の電気的接続が確保される。

【0059】

次に、パッケージ１０１の追加枠体８２に蓋体３００を取り付けることによって、パワー半導体素子２００が封止される。これによりパワーモジュール９０１が得られる。具体的には、追加枠体８２と蓋体３００とが接着層４６によって互いに接着される。パッケージ１０１への蓋体３００の取り付けは、パワー半導体素子２００が実装されたパッケージ１０１に対して、リークの原因となるほどの熱ダメージを与えないように行われる。言い換えれば、パッケージ１０１への蓋体３００の取り付けは、ヒートシンク接着層４１、樹脂接着層６１および追加接着層６２に対して、リークの原因となるほどの熱ダメージを与えないように行われる。例えば、蓋体３００はパッケージ１０１へ、前述した熱ダメージにつながらない程度に低い硬化温度で硬化させられた接着層４６を介して取り付けられる。この硬化温度は、例えば２６０℃未満である。

【0060】

本実施の形態１によれば、第１に、高価な材料であるＡｕ、ＰｄおよびＡｇの少なくともいずれかからなる第２層２２の厚みである第２の厚みが１μｍ未満である。これにより、パッケージ１０１の製造コストを抑制することができる。第２に、第１層２１およびそれを直接的に覆う第２層２２が、リードフレーム９１の表面上において、厚み１μｍ以上の非磁性膜を構成する。これにより、リードフレーム９１を流れる高周波電流の、表皮効果に起因した電気的損失が、抑制される。以上から、パッケージ１０１の製造コストと、高周波損失とを、同時に抑制することができる。特に、第１厚みが０．５μｍ以上の場合、めっき層２０の厚みを確保しつつ第２厚みをより小さくすること（例えば、第２厚みを０．５μｍ以下にすること）ができるので、製造コストを、より低減することができる。

【0061】

めっき層２０がヒートシンク板５０の実装面ＲＭを覆っている場合、実装面ＲＭを流れる高周波電流の、表皮効果に起因した電気的損失が抑制される。これにより、高周波損失を、より抑制することができる。ヒートシンク板５０の底面もめっき層２０によって覆われている場合、表皮効果に起因した電気的損失を、より抑制することができる。また、ヒートシンク板５０の露出面の全体がめっき層２０によって覆われている場合、表皮効果に起因した電気的損失を、より抑制することができる。

【0062】

さらに、ヒートシンク板５０の表面上のめっき層２０は、上記のように表皮効果に起因した電気的損失を抑制するだけでなく、ヒートシンク板５０の表面の電気抵抗そのものを下げる効果が得られる場合がある。例えば、ヒートシンク板５０の表面がＮｉめっき処理されている場合、Ｎｉに比して、めっき層２０の材料の方が低い電気抵抗を有しているので、そのような効果が得られる。ヒートシンク板５０を通る電流経路の電気抵抗を下げることによって、パワーモジュール９０１（図２）の動作効率を高めることができる。また、ヒートシンク板５０を通る電流経路の電気抵抗が低ければ、量産されたパッケージ１０１間での当該電気抵抗のばらつきが問題となりにくくなる。これにより、量産されたパワーモジュール９０１間での特性ばらつきを抑えることができる。例えば、パワーモジュール９０１がパワーアンプである場合、製品間でのパワーアンプの出力ばらつきを抑えることができる。

【0063】

一般に、Ｎｉを用いためっき層の表面は、低い平滑性を有している。これに対して、めっき層２０はＮｉを用いていないので、めっき層２０の表面を平滑なものとしやすい。表面が平滑であれば、表面を流れる電流の経路が、より短くなる。これにより電気抵抗が低くなり、よって表皮効果の悪影響を緩和することができる。

【0064】

なお、前述したように、第２層２２は、第１層２１からの金属の原子拡散を有していてよい。例えば、第２層２２は、第１層２１としてのＣｕ層からのＣｕ原子拡散を有していてよい。これにより、第１層２１と第２層との間の密着強度が向上する。ただし、第１層２１の原子が第２層２２の表面まで拡散すると、第２層２２の表面が酸化されやすくなるので、ワイヤボンディング性や接合層４２の濡れ性が阻害される恐れがある。本発明者らの検討によれば、パッケージ１０１が過大な温度にまで加熱されなければ、少なくとも実用上十分な期間にわたって、この原子拡散を、第２層２２の機能を損なわない程度に抑えることができる。この観点で、パッケージ１０１へパワー半導体素子２００を実装する際に必要な熱処理温度は、なるべく低いことが好ましい。上記で具体的に説明した実装方法は、この目的に適している。

【0065】

＜実施の形態２＞
図７は、実施の形態２におけるパッケージ１０２の構成を概略的に示す断面図である。パッケージ１０１（図４：実施の形態１）と異なりパッケージ１０２は、枠体８１および追加枠体８２（図４）に代わって、枠体８０を有している。枠体８０の材料は、枠体８１と同様であってよい。リードフレーム９１は、樹脂接着層６１および追加接着層６２（図４）を用いずに、枠体８０に直接取り付けられている。この構成を得るためには、例えば、リードフレーム９１と枠体８０との一体成形が、射出成形法などにより行われる。

【0066】

なお本実施の形態２の上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。パッケージ１０２は、パワーモジュール９０１（図２：実施の形態１）においてパッケージ１０１に代わって用いられてよい。

【0067】

＜実施の形態３＞
図８は、実施の形態３におけるパワーモジュール９０３の構成を概略的に示す断面図である。パワーモジュール９０３は、パワーモジュール９０１（図２：実施の形態１）におけるパッケージ１０１がパッケージ１０３に置換された構造に対応している。

【0068】

図９は、実施の形態３におけるパッケージ１０３の構成を概略的に示す断面図である。パッケージ１０３は、ヒートシンク板５０と、枠体８３と、リードフレーム９１と、めっき層２０とを有している。本実施の形態３においてはさらに、パッケージ１０３は接合層４０を有している。枠体８３は、接合層４０によって、リードフレーム９１およびヒートシンク板５０の各々に取り付けられている。枠体８３は、平面視（ＸＹ面における視野）においてヒートシンク板５０の実装面ＲＭを囲んでいる。

【0069】

めっき層２０は、リードフレーム９１の少なくとも一部を覆っている。めっき層２０は、図９に示されているようにリードフレーム９１の一部のみを覆っていてもよい。リードフレーム９１のうち少なくとも、平面視（ＸＹ面）における枠体８３から外側への突出部は、めっき層２０によって覆われていることが好ましい。本実施の形態３においては、リードフレーム９１の表面は、めっき層２０に覆われた部分と、めっき層２０には覆われずに接合層４０に接合された部分と、を有している。

【0070】

めっき層２０は、リードフレーム９１だけでなく、ヒートシンク板５０の一部、特に実装面ＲＭ、も覆っていてよい。この場合、リードフレーム９１のめっき処理と、ヒートシンク板５０のめっき処理とを、同時に行うことができる。

【0071】

図１０は、図９の領域Ｘの拡大図である。めっき層２０は、第１層２１と、第２層２２とを含む。第１層２１は、リードフレーム９１の少なくとも一部（本実施の形態においては一部のみ）を直接的に覆っている。なお、第１層２１および第２層２２の材料および厚みは、実施の形態１で説明されたものと同様である。

【0072】

枠体８３は、絶縁枠体３１と、メタライズ膜３２と、めっき膜３３とを有している。絶縁枠体３１はセラミックスからなる。メタライズ膜３２は絶縁枠体３１の上面上および下面上に形成されている。めっき膜３３はメタライズ膜３２上に形成されている。一方のメタライズ膜３２は、めっき膜３３を介して接合層４０によってヒートシンク板５０に接合されており、他方のメタライズ膜３２は、めっき膜３３を介して接合層４０によってリードフレーム９１に接合されている。めっき膜３３は、例えば、Ｎｉめっき膜である。接合層４０は、例えば、ろう材である。

【0073】

次にパッケージ１０３の製造方法について説明する。まず、ヒートシンク板５０と、枠体８３と、リードフレーム９１とが準備される。ヒートシンク板５０は、例えば、板状の金属に対し切断加工や打ち抜き加工をすることで形成され得る。次に、これら部材が接合層４０によって互いに接合される。次に、めっき層２０として、第１層２１および第２層２２が順に形成される。これによりパッケージ１０３が得られる。

【0074】

なお本実施の形態３の上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

【0075】

＜実施の形態４＞
図１１は、実施の形態４におけるパッケージ１０４の構成を概略的に示す断面図である。パッケージ１０４は、パッケージ１０１（図４：実施の形態１）におけるリードフレーム９１およびめっき層２０のそれぞれに代わって、リードフレーム９４およびめっき層２４を有している。リードフレーム９４およびめっき層２４のそれぞれの配置は、リードフレーム９１およびめっき層２０と同様である。よって、めっき層２４は、リードフレーム９４の少なくとも一部（本実施の形態においては全部）を直接的に覆っている。また、めっき層２４は、リードフレーム９４だけでなく、ヒートシンク板５０の少なくとも一部、特に実装面ＲＭ、も覆っていてよい。さらに、図１１に示されているように、ヒートシンク板５０は実装面ＲＭと反対の底面を有しており、当該底面がめっき層２４によって覆われていてよい。ヒートシンク板５０の表面は、枠体（本実施の形態においては枠体８１）に面する部分と、他の部分（以下、「露出面」とも称する）と、からなる。図１１においては、ヒートシンク板５０の表面のうち、ヒートシンク接着層４１に覆われた部分以外のすべての部分が露出面に対応している。この露出面の全体がめっき層２４によって覆われていてよい。また、めっき層２４は、図１１に示されているように、ヒートシンク板５０の全部を覆っていてもよい。

【0076】

リードフレーム９４は、非磁性体からなる。この磁性体は、銅を含むことが好ましく、例えばＣｕまたはＣｕ合金である。Ｃｕ合金は、９０ｗｔ％以上で銅を含有していることが好ましい。

【0077】

めっき層２４は、Ａｕ、ＰｄおよびＡｇの少なくともいずれかからなる。これにより、酸化や硫化などによる変質を抑制できる。酸化だけでなく硫化の抑制も重要な場合は、めっき層２４は、好ましくは、ＡｕおよびＰｄの少なくともいずれかからなる。一方、材料コストの観点では、めっき層２４は、好ましくは少なくとも部分的にＡｇからなり、より好ましくは全体的にＡｇからなる。めっき層２４は、リードフレーム９４からのＣｕ原子拡散を有していてよい。またリードフレーム９４は、めっき層２４からの原子拡散を有していてよい。めっき層２４は積層膜であってよい。具体的には、めっき層２４は、下地層としてのＰｄ膜と、このＰｄ膜を直接的に覆うＡｕ膜とによって構成されていてよい。めっき層２４の厚みは１μｍ未満である。まためっき層２４の厚みは０．０１μｍ以上であることが好ましい。めっき層２４の厚みがこの程度であれば、めっき層２４の表面が酸化してワイヤボンディング性や接合層４２の濡れ性が阻害されることを防止できる。

【0078】

なお本実施の形態４の上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。パッケージ１０４は、パワーモジュール９０１（図２：実施の形態１）においてパッケージ１０１に代わって用いられてよい。

【0079】

本実施の形態４によれば、第１に、高価な材料であるＡｕ、ＰｄおよびＡｇの少なくともいずれかからなるめっき層２４の厚みが１μｍ未満である。これにより、パッケージ１０４の製造コストを抑制することができる。第２に、めっき層２４と、非磁性体からなるリードフレーム９４の、めっき層２４によって覆われた部分と、によって、リードフレーム９４の表面に沿って、十分な厚みを有する非磁性導体領域が確保される。これにより、リードフレーム９４を流れる高周波電流の、表皮効果に起因した電気的損失が、抑制される。以上から、パッケージ１０４の製造コストと、高周波損失とを、同時に抑制することができる。

【0080】

めっき層２４がヒートシンク板５０の実装面ＲＭを覆っている場合、実装面ＲＭを流れる高周波電流の、表皮効果に起因した電気的損失が抑制される。これにより、高周波損失を、より抑制することができる。ヒートシンク板５０の底面もめっき層２４によって覆われている場合、表皮効果に起因した電気的損失を、より抑制することができる。また、ヒートシンク板５０の露出面の全体がめっき層２４によって覆われている場合、表皮効果に起因した電気的損失を、より抑制することができる。

【0081】

さらに、ヒートシンク板５０の表面上のめっき層２４は、上記のように表皮効果に起因した電気的損失を抑制するだけでなく、ヒートシンク板５０の表面の電気抵抗そのものを下げる効果が得られる場合がある。例えば、ヒートシンク板５０の表面がＮｉめっき処理されている場合、Ｎｉに比して、めっき層２４の材料の方が低い電気抵抗を有しているので、そのような効果が得られる。ヒートシンク板５０を通る電流経路の電気抵抗を下げることによって、パワーモジュールの動作効率を高めることができる。また、ヒートシンク板５０を通る電流経路の電気抵抗が低ければ、量産されたパッケージ１０４間での当該電気抵抗のばらつきが問題となりにくくなる。これにより、量産されたパワーモジュール間での特性ばらつきを抑えることができる。例えば、パワーモジュールがパワーアンプである場合、製品間でのパワーアンプの出力ばらつきを抑えることができる。

【0082】

一般に、Ｎｉを用いためっき層の表面は、低い平滑性を有している。これに対して、めっき層２０はＮｉを用いていないので、めっき層２０の表面を平滑なものとしやすい。表面が平滑であれば、表面を流れる電流の経路が、より短くなる。これにより電気抵抗が低くなり、よって表皮効果の悪影響を緩和することができる。

【0083】

なお、仮に、めっき層２４の下地層としてニッケルめっきを設けたとすると、ニッケルめっきの領域で表皮効果に起因する電気的損失が生じてしまい、非磁性体からなるリードフレーム９４が上記の非磁性導体領域として寄与しにくくなる。

【0084】

なお、前述したように、めっき層２４は、リードフレーム９４からのＣｕ原子拡散を有していてよい。これにより、めっき層２４とリードフレーム９４との間の密着強度が向上する。ただし、Ｃｕ原子がめっき層２４の表面まで拡散すると、めっき層２４の表面が酸化されやすくなるので、ワイヤボンディング性や接合層４２の濡れ性が阻害される恐れがある。本発明者らの検討によれば、パッケージ１０４が過大な温度にまで加熱されなければ、少なくとも実用上十分な期間にわたって、この原子拡散を、めっき層２４の機能を損なわない程度に抑えることができる。この観点で、パッケージ１０４へパワー半導体素子２００を実装する際に必要な熱処理温度は、なるべく低いことが好ましい。実施の形態１で具体的に説明した実装方法は、この目的に適している。

【0085】

＜実施の形態５＞
図１２は、実施の形態５におけるパッケージ１０５の構成を概略的に示す断面図である。パッケージ１０４（図１１：実施の形態１）と異なりパッケージ１０５は、枠体８１および追加枠体８２（図４）に代わって、枠体８０を有している。枠体８０の材料は、枠体８１と同様であってよい。リードフレーム９４は、樹脂接着層６１および追加接着層６２（図１１）を用いずに、枠体８０に直接取り付けられている。この構成を得るためには、例えば、リードフレーム９４と枠体８０との一体成形が、射出成形法などにより行われる。

【0086】

なお本実施の形態５の上記以外の構成については、上述した実施の形態４の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。パッケージ１０５は、パワーモジュール９０１（図２：実施の形態１）においてパッケージ１０１に代わって用いられてよい。

【0087】

＜実施の形態６＞
図１３は、実施の形態６におけるパッケージ１０６の構成を概略的に示す断面図である。パッケージ１０６は、パッケージ１０３（図９：実施の形態３）におけるリードフレーム９１およびめっき層２０のそれぞれが、リードフレーム９４およびめっき層２４に置換された構造に対応している。なお本実施の形態６の上記以外の構成については、上述した実施の形態３または４の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。パッケージ１０６は、パワーモジュール９０３（図８：実施の形態３）においてパッケージ１０３に代わって用いられてよい。

【0088】

＜実施の形態７＞
本実施の形態７においては、実施の形態１～３で説明されたパッケージ１０１～１０３のいずれかにおいて、第１層２１および第２層２２を含むめっき層２０に代わって、Ａｇからなるめっき層（以下、「Ａｇめっき層」とも称する）が用いられる。Ａｇめっき層は、第１層２１（実施の形態１～３）と同様に、リードフレーム９１の少なくとも一部を直接的に覆っている。またＡｇめっき層は、第２層２２（実施の形態１～３）と同様に、露出された表面を有している。またＡｇめっき層の厚みは、第１層２１および第２層２２の総厚みと同様に、１μｍ以上である。言い換えれば、本実施の形態７は、実施の形態１～３において、第１層２１および第２層２２の両方がＡｇからなる場合に相当する。本実施の形態７によれば、実施の形態１～３と異なり第１層２１および第２層２２の材料を個別に最適化することができない短所はあるものの、めっき層の構成を単純化することができる。

【0089】

上述した実施の形態は、矛盾のない範囲で互いに自由に組み合わされてよい。この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての態様において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

【符号の説明】

【0090】

２０，２４ ：めっき層
２１ ：第１層
２２ ：第２層
５０ ：ヒートシンク板
８０，８１，８３：枠体
９１，９４ ：リードフレーム
１０１～１０６ ：パッケージ
２００ ：パワー半導体素子（電子部品）
３００ ：蓋体
９０１，９０３ ：パワーモジュール
ＲＭ ：実装面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】