CN109562545A - 半导体传感器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

在半导体传感器的制造方法中，上模(220)在壁面(225)中的与半导体芯片(120)的侧面(122)对置的部分中最靠第2空间部(240)侧的位置具有以夹着半导体芯片(120)的方式突出的一对凸部(224)。利用一对凸部(224)使半导体芯片(120)的侧面(122)与上模(220)的间隙(231)的间隔变窄，从而能够使从第1空间部(230)向第2空间部(240)的树脂材料(143)的流动阻滞。由此，与第2空间部(240)相比先向第1空间部(230)填充树脂材料(143)，在使膜(300)中的与第1空间部(230)对应的部分的整体密接于上模(220)之后，向第2空间部(240)填充树脂材料(143)。

Description

半导体传感器及其制造方法
关联申请的相互参照
本申请基于2016年8月12日提出的日本专利申请第2016－158534号，这里引用其记载内容。
技术领域
本发明涉及半导体传感器及其制造方法。
背景技术
例如在专利文献1中提出了一种以半导体芯片的一部分露出的方式将半导体芯片用铸塑树脂部覆盖的构造。该结构能够如以下这样制造。首先，准备半导体芯片。此外，准备由上模和下模构成空间部的模具。上模具有该上模中的与半导体芯片的露出部的周围对应的部分突出的突出部。
接着，向上模中的与下模对置的面的整体粘贴膜。此外，将半导体芯片载置到下模。接着，将上模与下模组合，并使粘贴在上模的膜中的与突出部的前端对应的部分与半导体芯片接触。在此状态下使铸塑树脂部流入到模具的空间部而硬化。
然后，从铸塑树脂部及半导体芯片将膜剥掉。由此，能得到半导体芯片中的膜接触的部分以及被该接触部分包围的部分从铸塑树脂部露出的构造。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015－4557号公报
发明概要
在上述现有技术中，膜中的与半导体芯片接触的部分是一部分，而膜被粘贴在上模中的与下模对置的面的整体。所以，可以考虑仅在上模中的与半导体芯片的露出部对应的部分粘贴膜。
但是，根据上模的形状，会产生膜与上模密接的部分和从上模离开的部分。因此，在膜的端部与上模产生间隙，铸塑树脂部侵入到该间隙中。因而，必须向上模的整体粘贴膜，膜的浪费较多。
发明内容
本发明的第1目的在于，提供半导体传感器的制造方法，当制造以半导体芯片的一部分露出的方式将半导体芯片用铸塑树脂部覆盖的结构时，能够减少向上模粘贴的膜的使用量。此外，第2目的在于提供该半导体传感器。
根据本发明的一技术方案，是一种半导体传感器的制造方法，所述半导体传感器具备：岛部，是金属制的板状；半导体芯片，是具有表面、侧面及背面的板状，背面被安装到岛部，在构成表面的第1区域及与第1区域连结的第2区域中的第1区域侧设置有检测物理量的传感部；以及铸塑树脂部，以使第1区域露出的方式将岛部的一部分及半导体芯片的第2区域及侧面覆盖；该半导体传感器的制造方法具有将半导体芯片向引线框安装的工序、准备模具的工序、粘贴膜的工序、进行合模的工序、进行成型的工序和进行切断的工序。
在将半导体芯片向引线框安装的工序中，准备将浇口部与岛部连结并且在浇口部设置有贯通孔的金属制的板状的引线框、以及半导体芯片，将半导体芯片向引线框中的与岛部对应的部分安装。
在准备模具的工序中，作为在第1区域与第2区域的连结方向上构成比第1区域与第2区域的边界靠第1区域侧的第1空间部和比边界靠第2区域侧的第2空间部的模具，准备下模和与下模组合的上模，该下模具有用于导入铸塑树脂部的导入部。
在粘贴膜的工序中，在上模中，在与下模对置的壁面中的第1空间部侧，局部地粘贴膜。
在进行合模的工序中，以使贯通孔位于导入部的上部的方式将引线框配置到下模，并且以使粘贴在上模上的膜的一部分与半导体芯片的第1区域及引线框接触的方式将下模与上模组装，从而将下模与上模合模以构成第1空间部及第2空间部。
在合模后进行成型的工序中，从导入部经由贯通孔向第1空间部注入树脂材料，并经由第1空间部向第2空间部注入树脂材料，使树脂材料硬化，从而成型铸塑树脂部。
在成型后进行切断的工序中，从铸塑树脂部将模具及膜去除，然后，将铸塑树脂部中的包括浇口部的前端部切断。
进而，在准备模具的工序中，作为上模，准备设有一对凸部的上模，上述一对凸部设置在壁面中的与半导体芯片的侧面对置的部分中最靠第2空间部侧的位置，上述一对凸部以夹着半导体芯片的方式突出并且使侧面与上模的间隙的间隔变窄。
此外，在进行成型的工序中，利用一对凸部将从第1空间部向第2空间部的树脂材料的流动阻滞，从而在通过向第1空间部填充树脂材料而使膜中的与第1空间部对应的部分的整体密接于上模之后，向第2空间部填充树脂材料。
根据上述第一技术方案的制造方法，由于与第2空间部相比先将第1空间部用树脂材料填充，所以即使在膜中的第2空间部侧的端部与上模间发生间隙，该间隙也消失。由此，能够防止树脂材料进入到该间隙中。此外，不需要向上模的壁面中的与第1空间部及第2空间部对应的区域整体粘贴膜。因而，能够减少向上模粘贴的膜的使用量。
根据本发明的第二技术方案，半导体传感器具备：岛部，是金属制的板状；半导体芯片，是具有表面、侧面及背面的板状，背面被安装到岛部，在构成表面的第1区域及与第1区域连结的第2区域中的第1区域侧设置有检测物理量的传感部；以及铸塑树脂部，以使第1区域露出的方式将岛部的一部分及半导体芯片的第2区域及侧面覆盖。
并且，铸塑树脂部在将半导体芯片的第2区域覆盖的部分中的与第1区域和第2区域之间的边界接触的接触部处具有凹部，该凹部在第1区域与第2区域的连结方向上向远离第1区域的方向以弯曲状凹陷。
附图说明
关于本发明的上述目的及其他目的、特征及优点，一边参照附图一边根据下述详细的记述会变得更明确。
图1是本发明的第1实施方式的半导体传感器的剖视图。
图2是半导体传感器的第1区域与第2区域的边界附近的放大剖视图。
图3是用来说明准备工序、粘贴工序及合模工序的剖视图。
图4是用来说明树脂成型工序的平面图。
图5是图4的V－V剖视图。
图6是图4的VI－VI剖视图。
图7是用来说明树脂成型工序的剖视图。
图8是在树脂成型工序中、膜的端部附近的放大剖视图。
图9是用来说明脱模工序的剖视图。
图10是用来说明比较例的平面图。
图11是图10的XI－XI剖视图。
图12是图10的XII－XII剖视图。
图13是用来说明第1实施方式的变形例的剖视图。
图14是表示第2实施方式的上模的剖视图。
图15是用来说明第2实施方式的树脂成型工序的剖视图。
图16是表示第2实施方式的通过树脂成型工序形成的铸塑树脂部的剖视图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。另外，在以下的各实施方式中，对于相同或等同的部分在图中赋予相同的标号。
(第1实施方式)
以下，参照附图对本发明的第1实施方式进行说明。本实施方式的半导体传感器例如构成为压力传感器、流量传感器或加速度传感器等物理量传感器。
如图1所示，半导体传感器100具备引线框110、半导体芯片120、电路芯片130及铸塑树脂部140。
引线框110是金属制的板状的零件，作为半导体芯片120及电路芯片130的固定部、以及用来将电路芯片130与外部电连接的端子发挥功能。引线框110具有第1岛部111、第2岛部112及未图示的多个端子。
第1岛部111是安装半导体芯片120的零件。第2岛部112是安装半导体芯片120的一部分及电路芯片130的零件。此外，多个端子是用来将电路芯片130与外部连接的零件。多个端子以一部分从铸塑树脂部140露出的方式被嵌件成型于铸塑树脂部140。
半导体芯片120以具有表面121、侧面122及背面123的板状的半导体基板为基础而形成。半导体芯片120的背面123的一部分利用膜150而被安装于第1岛部111，并且背面123的另一部分利用粘接剂160而被安装于第2岛部112。
此外，半导体芯片120在构成表面121的第1区域124以及与第1区域124连结的第2区域125中的第1区域124侧具有检测物理量的传感部126。在作为物理量而检测压力、流量的情况下，传感部126形成为半导体芯片120的一部分被薄壁化的隔膜。在作为物理量而检测加速度的情况下，传感部126例如构成为MEMS构造。
电路芯片130具备用来对从半导体芯片120输入的检测信号进行预先设定的运算的信号处理电路。电路芯片130利用粘接剂160而被安装于第2岛部112。
在半导体芯片120及电路芯片130，形成有多个未图示的焊盘。此外，通过与各焊盘接合的键合线127将半导体芯片120与电路芯片130电连接。电路芯片及端子也通过未图示的键合线电连接。
铸塑树脂部140是以使半导体芯片120的表面121中的第1区域124露出的方式将引线框110的一部分、半导体芯片120的第2区域125及侧面122、电路芯片130覆盖的零件。作为铸塑树脂部140的树脂材料，采用例如环氧树脂等。
此外，如图2所示，铸塑树脂部140具有凹部141。在铸塑树脂部140中，凹部141设置在将半导体芯片120的第2区域125覆盖的部分中的与第1区域124和第2区域125之间的边界128接触的接触部142。凹部141构成为，在第1区域124与第2区域125的连结方向上向从第1区域124离开的方向以弯曲状或R形状凹陷的形状。
铸塑树脂部140的凹部141在形成铸塑树脂部140时必定形成。对此，在半导体传感器100的制造工序中详细地进行说明。另外，在图1中省略了凹部141。以上是本实施方式的半导体传感器100的整体结构。
接着，对半导体传感器100的制造方法进行说明。首先，进行安装工序。如图3及图4所示，准备设置有浇口部113、各岛部111、112及端子的引线框110。浇口部113连结于第1岛部111。浇口部113具有贯通孔114。贯通孔114是使树脂材料143通过的通路。
此外，准备半导体芯片120。并且，将半导体芯片120安装到引线框110中的与各岛部111、112对应的部分。同样，将电路芯片130安装到引线框110中的与第2岛部112对应的部分。进而，进行引线键合。
接着，进行准备模具200的准备工序。模具200具有下模210及与下模210组合的上模220。如图3所示，通过将下模210与上模220组合，模具200构成第1空间部230及第2空间部240。
下模210具有用来导入铸塑树脂部140的导入部211、配置第1岛部111的配置部212、以及构成第2空间部240的凹陷部213。在本实施方式中，导入部211作为侧浇口(sidegate)而构成。
上模220具有连接到第1空间部230的吸附孔221、构成第1空间部230的阶差部222、以及构成第2空间部240的凹陷部223。吸附孔221是用来将膜300吸附于上模220的排气孔。膜300是介于半导体芯片120的第1区域124与上模220之间的缓冲件。
此外，如图4所示，上模220具有一对凸部224。在上模220中，在与下模210对置的壁面225中的与半导体芯片120的侧面122对置的部分，一对凸部224设置在最靠第2空间部240侧的位置。另外，在图4中省略了膜300。
一对凸部224以夹着半导体芯片120的方式从壁面225突出。一对凸部224是用来使半导体芯片120的侧面122与上模220的壁面225之间的间隙231的间隔变窄的部分。
接着，进行向上模220粘贴膜300的粘贴工序。具体而言，在上模220的壁面225中的第1空间部230侧局部地粘贴膜300。即，向上模220的壁面225中的构成阶差部222的部分粘贴膜300。在上模220的壁面225中的凹陷部223侧不粘贴膜300。
如图3所示，在上模220，设置有由于阶差部222的形状而引起的角部226。难以向这样的角部226粘贴膜300。因此，容易在膜300与上模220间产生间隙227。
然后，进行合模工序。具体而言，以使贯通孔114位于导入部211的上部的方式，将引线框110的第1岛部111配置到下模210的配置部212。此外，使粘贴在上模220上的膜300的一部分与半导体芯片120的第1区域124、引线框110的浇口部113及第1岛部111接触。接着，通过将下模210与上模220组装，在模具200中构成第1空间部230及第2空间部240。
第1空间部230是在第1区域124与第2区域125的连结方向上比半导体芯片120的第1区域124与第2区域125之间的边界128靠第1区域124侧的空间。第1空间部230是由引线框110的浇口部113及第1岛部111、半导体芯片120的侧面122、以及上模220的阶差部222包围的空间。
另一方面，第2空间部240是在上述连结方向上比边界128靠第2区域125侧的空间。第2空间部240是由下模210的凹陷部213及上模220的凹陷部223包围的空间。膜300的端部310位于半导体芯片120的各区域124、125的边界128，并且露出到第2空间部240。
接着，进行形成铸塑树脂部140的树脂成型工序。首先，通过经由吸附孔221进行排气，将膜300吸附到上模220。此外，如图4及图5所示，从下模210的导入部211经由贯通孔114向第1空间部230注入树脂材料143。经由第1空间部230将树脂材料143向第2空间部240注入。
在树脂材料143的注入时，从第1空间部230向第2空间部240的树脂材料143的流动被一对凸部224阻滞。因此，如图6所示，树脂材料143埋入到第1空间部230中，并且将膜300推压于上模220。因而，膜300与上模220之间的间隙227消失。这样，通过与第2空间部240相比先向第1空间部230填充树脂材料143，使膜300中的与第1空间部230对应的部分整体密接于上模220。
然后，树脂材料143从第1空间部230流向第2空间部240，并且埋入到第2空间部240中。由此，如图7所示，将树脂材料143填充到第1空间部230及第2空间部240。接着，通过将树脂材料143硬化，形成铸塑树脂部140。
这里，膜300被上模220和半导体芯片120夹着而被压缩。因此，如图8所示，膜300弹性变形，端部310被向第2空间部240侧推出。具体而言，成为在连结方向上膜300的端部310向第2区域125侧以弯曲状或R形状突出的形状。随之，当树脂材料143将第2空间部240埋入时，与膜300的端部310接触的部分成为承袭了该端部310的形状的形状。即，成为铸塑树脂部140的凹部141。
这样，由于膜300的端部310以曲面状变形，所以当注入到第2空间部240中的树脂材料143将该端部310向第1空间部230侧推压时，能够减小在该端部310的表面发生的应力。
接着，如图9所示，进行从铸塑树脂部140将模具200及膜300去除的脱模工序。然后，进行将铸塑树脂部140中的包含浇口部113的前端部144切断的切断工序。即，进行浇口断开(gate break)。也可以是，与前端部144的切断同时地，将引线框110的堤坝等不需要的部分切断。这样，半导体传感器100完成。
接着，作为树脂材料143的注入方法的比较例，说明与第1空间部230相比先从第2空间部240注入树脂材料143的情况。模具200具有通到第2空间部240的未图示的导入部。
在此情况下，如图10及图11所示，树脂材料143从引线框110的端子侧埋入到第2空间部240。但是，如图12所示，如果在上模220的角部226产生膜300与上模220的间隙227，则树脂材料143从第2空间部240进入到该间隙227中。因而，无法采用从第2空间部240向第1空间部230注入树脂材料143的方法。
相对于此，在本实施方式中，采用与第2空间部240相比先将第1空间部230用树脂材料143填充的方法。因此，即使在膜300中的第2空间部240侧的端部310与上模220间产生间隙227，该间隙227也被树脂材料143推压而消失。因而，能够防止树脂材料143进入到该间隙227中。
如以上这样，由于间隙227消失，所以不需要向上模220的壁面225中的与第2空间部240对应的区域粘贴膜300。即，可以不向上模220的壁面225的整体粘贴膜300。因而，能够减少向上模220粘贴的膜300的使用量。
作为下模210的变形例，如图13所示，下模210的导入部211也可以构成为顶浇口(top gate)。由此，能够缩短从导入部211经由贯通孔114向第1空间部230导入树脂材料143的路径。
作为贯通孔114的变形例，贯通孔114的数量并不限于1个。此外，贯通孔114的平面形状并不限于四边形状。
另外，第1岛部111与“岛部”对应。
(第2实施方式)
在本实施方式中，对与第1实施方式不同的部分进行说明。在本实施方式中，在准备工序中，如图14所示，准备具有突出部229的上模220。突出部229是上模220的壁面225中的与浇口部113对置的部分比与第1岛部111对置的阶差部222突出的部分。
并且，如图15所示，使用该上模220进行树脂成型工序。利用上模220的突出部229，第1空间部230中的浇口部113侧的空间的高度变得比第1岛部111侧的空间的高度低。所谓空间的高度，对应于由下模210和上模220夹着引线框110的方向的宽度。因而，如图16所示，能够将铸塑树脂部140中的与浇口部113对应的部分的厚度形成得比与第1岛部111对应的部分的厚度薄。
在之后的切断工序中，在铸塑树脂部140中的厚度不同的位置将前端部144切断。由于铸塑树脂部140中的与浇口部113对应的部分的厚度比与第1岛部111对应的部分的厚度薄，所以能够使切断的应力集中于铸塑树脂部140的阶差的角部145。因而，在前端部144的切断时能够防止铸塑树脂部140的损伤。
(其他实施方式)
在上述各实施方式中表示的半导体传感器100是一例，并不限定于在上述中表示的结构，也能够做成能够实现本发明的其他结构。例如，半导体传感器100也可以不具备第2岛部112及电路芯片130。此外，铸塑树脂部140也可以是其他形状。只要根据铸塑树脂部140的形状而适当准备模具200就可以。
将本发明依据实施方式进行了记述，但应理解的是本发明并不限定于该实施方式及构造。本发明也包含各种各样的变形例及等价范围内的变形。除此以外，各种各样的组合及形态、进而在它们中仅包含一要素、其以上或其以下的其他组合或形态也包含在本发明的范畴或思想范围中。

Claims (5)

1.一种半导体传感器的制造方法，该半导体传感器具备：
岛部(111)，是金属制的板状；
半导体芯片(120)，是具有表面(121)、侧面(122)及背面(123)的板状，上述背面被安装到上述岛部，在构成上述表面的第1区域(124)及与上述第1区域连结的第2区域(125)中的上述第1区域侧设置有检测物理量的传感部(126)；以及
铸塑树脂部(140)，以使上述第1区域露出的方式覆盖上述岛部的一部分及上述半导体芯片的上述第2区域及上述侧面；
该半导体传感器的制造方法的特征在于，
包括以下工序：
准备金属制的板状的引线框(110)和上述半导体芯片，上述引线框具有上述岛部及与上述岛部连结并设置有贯通孔(114)的浇口部(113)，将上述半导体芯片向上述引线框中的与上述岛部对应的部分安装；
准备具有下模(210)和上模(220)的模具(200)，上述下模(210)具有用来导入上述铸塑树脂部的导入部(211)，上述上模(220)通过与上述下模组合，从而在上述第1区域与上述第2区域的连结方向上构成比上述第1区域与上述第2区域的边界(128)靠上述第1区域侧的第1空间部(230)、和比上述边界靠上述第2区域侧的第2空间部(240)；
在上述上模中，在与上述下模对置的壁面(225)中的上述第1空间部侧，局部地粘贴膜(300)；
以使上述贯通孔位于上述导入部的上部的方式将上述引线框配置到上述下模，并且以使粘贴在上述上模上的上述膜的一部分与上述半导体芯片的上述第1区域及上述引线框接触的方式将上述下模与上述上模进行组装，由此进行合模以构成上述第1空间部及上述第2空间部；
在进行上述合模后，从上述导入部经由上述贯通孔向上述第1空间部注入树脂材料(143)，并经由上述第1空间部向上述第2空间部注入上述树脂材料，使上述树脂材料硬化，由此使上述铸塑树脂部成型；
在上述成型后，从上述铸塑树脂部将上述模具及上述膜去除；
在将上述模具及上述膜去除后，将上述铸塑树脂部中的包含上述浇口部的前端部(144)切断；
在准备上述模具的工序中，作为上述上模，准备设有一对凸部(224)的上模，上述一对凸部(224)设置在上述壁面中的与上述半导体芯片的上述侧面对置的部分中最靠上述第2空间部侧的位置，上述一对凸部(224)以夹着上述半导体芯片的方式突出并且使上述侧面与上述上模的间隙(231)的间隔变窄；
在上述成型的工序中，利用上述一对凸部将从上述第1空间部向上述第2空间部的上述树脂材料的流动阻滞，从而在通过向上述第1空间部填充上述树脂材料而使上述膜中的与上述第1空间部对应的部分的整体密接于上述上模之后，向上述第2空间部填充上述树脂材料。
2.如权利要求1所述的半导体传感器的制造方法，其特征在于，
在准备上述模具的工序中，作为上述下模，准备将上述导入部作为侧浇口而构成的下模。
3.如权利要求1所述的半导体传感器的制造方法，其特征在于，
在准备上述模具的工序中，作为上述下模，准备将上述导入部作为顶浇口而构成的下模。
4.如权利要求1～3中任一项所述的半导体传感器的制造方法，其特征在于，
在准备上述模具的工序中，作为上述上模，准备具有与上述浇口部对置的部分比与上述岛部对置的部分突出的突出部(229)的上模；
在上述成型的工序中，利用上述突出部，将上述铸塑树脂部中的与上述浇口部对应的部分的厚度形成得比与上述岛部对应的部分的厚度薄；
在上述切断的工序中，在上述铸塑树脂部中的厚度不同的位置将上述前端部切断。
5.一种半导体传感器，其特征在于，
具备：
岛部(111)，是金属制的板状；
半导体芯片(120)，是具有表面(121)、侧面(122)及背面(123)的板状，上述背面被安装到上述岛部，在构成上述表面的第1区域(124)及与上述第1区域连结的第2区域(125)中的上述第1区域侧设置有检测物理量的传感部(126)；以及
铸塑树脂部(140)，以使上述第1区域露出的方式覆盖上述岛部的一部分及上述半导体芯片的上述第2区域及上述侧面；
上述铸塑树脂部，在将上述半导体芯片的上述第2区域覆盖的部分中的与上述第1区域和上述第2区域之间的边界(128)接触的接触部(142)处具有凹部(141)，该凹部(141)在上述第1区域与上述第2区域的连结方向上向远离上述第1区域的方向以弯曲状凹陷。
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