CN1179013A - 半导体器件和半导体器件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供即使在用热塑性树脂形成封装的情况下也能确保可靠性的半导体器件。它配有:在由热塑性树脂构成的封装部分34内部把前端部分31a、32a按各自预定长度配置,同时保持预定间隔的第1引线框架31和第2引线框架32;形成在第1和第2引线框架31、32的表面上由封装部分34的外部向内部形成焊料薄膜部分36a、36b;在第1引线框架31的前端部分装载的发光半导体元件33;一端与该发光半导体元件33的电极E连接,另一端与第2引线框架32的前端部分连接键合线33a。

Description

半导体器件和半导体器件的制造方法
本发明涉及用树脂密封的用于例如物体检测、光通信、光纤通信和光耦合器等光半导体元件等的半导体元件的半导体器件和该半导体器件的制造方法，特别涉及具有高生产率和高可靠性封装的半导体器件和该半导体器件的制造方法。
以往，在引线框架和TAB(tape automate bonding)带等的载体构件上安置光半导体元件(例如，发光半导体元件和接收光半导体元件)，随引线框架一起放入金属膜的模腔内，利用流入此模腔内的树脂进行密封形成封装后的半导体器件。为防止裂痕，上述树脂一般采用为热硬化树脂的环氧树脂。
图7和图8的(A)、(b)是表示作为这种半导体器件一例的光半导体器件10。光半导体器件10配有第1引线框架11和第2引线框架12、在第1引线框架11上安装的半导体元件13和密封第1引线框架11、第2引线框架12和半导体元件13的封装部分14。而且，图7中的15a、15b表示厚度约为10μm的银薄膜，16a、16b表示厚度约为20μm的焊料薄膜。焊料薄膜16a、16b(16b未图示)与封装部分14有约1mm的距离。
光半导体器件10按下面的工艺形成。也就是说，先在第1引线框架11和第2引线框架12的各前端部分11a、12b上镀银，形成银薄膜15a、15b。
接着，在由上模20和下模21形成的模腔22内配置装载半导体元件13的第1引线框架11和第2引线框架12。再有，用金属键合线13a连接半导体元件13和第2引线框架12。然后，从门21b填充为热硬化树脂的环氧树脂T。此后，用把第1引线框架11和第2引线框架12的底端部分11b、12b(12b未图示)浸渍入焊料槽中的焊料浸渍工艺形成焊料薄膜16a、16b。
正是因为环氧树脂成形时的流动性和硬化后第1引线框架11及第2引线框架12的粘合性优良，所以广泛使用着环氧树脂。但是，环氧树脂等热硬化性树脂成形后的硬化时间一般需要180秒左右，所以存在所谓的生产率低的问题和容易产生凹陷等问题。
因此，为缩短硬化时间提高生产率，正在考虑采用热塑性树脂作密封树脂。由于热塑性树脂成形后的硬化时间为10秒左右，所以对提高生产率有利。
可是，如果与热硬化性树脂一样把热塑性树脂填充在模腔22内来密封半导体元件13，会出现下面的问题。也就是说，由于热塑性树脂与引线框架的粘合性比环氧树脂差，因而不能充分防止从第1引线框架11和第2引线框架12与封装部分14的界面浸入的水分，存在耐湿性差的问题。
此外，在焊料浸渍工艺中，恐怕会因焊料而污染封装部分14，会因焊料的热使封装部分14的下部软化并因重力而变形，和因树脂内部的水分蒸发而产生气泡。
而且，为使焊料薄膜形成容易，在利用浸渍等将助焊剂涂敷于第1引线框架11和第2引线框架12上的情况下，助焊剂从第1引线框架11和第2引线框架12与封装部分14的界面浸入，污染半导体元件13，就可能使器件的可靠性下降。
另一方面，在树脂充填时，在键合线13a周围产生沿图8的(a)、(b)中箭头α方向和β方向的塑变。因此，特别是在充填模腔时使用树脂粘度高的种类的热塑性树脂的情况下，键合线13a因树脂的流动阻抗大而变形。特别是对于沿α方向的塑变，键合线13a变形较大、会出现断线，难以确保作为与第1引线框架11接触等的半导体器件的必要的可靠性。
此外，在特开平6-283645中披露了把以环氧树脂为基底在整个引线框架上涂敷导电性焊膏的情况。可是，由于环氧树脂是具有吸水性的树脂，所以封装部分的外部焊膏上浸透的水分恐怕会腐蚀内引线部分的键合部分。再有，还存在所谓的不能用导电性焊膏代替所有在引线框架上形成的焊料薄膜的问题。
因此，本发明的目的在于即使在利用热塑性树脂密封半导体元件的情况下，也能提供确保耐湿性等可靠性的半导体器件和半导体器件制造方法。
为达到解决上述课题的目的，依据本发明的第1方案，配有：由热塑性树脂组成的封装；把该封装内部的前端部分分别按各自预定长度并列设置，同时保持预定间隔的第1引线框架和第2引线框架；形成在所述第1引线框架和第2引线框架的表面上并从所述封装的外部向内部形成的焊料薄膜；在所述第1引线框架的前端部分装配的半导体元件；一端与该半导体元件的电极连接，另一端与所述第2引线框架的前端部分连接的键合线。
依据本发明的第2方案，在本发明的第1方案中，在所述封装的内部最好形成至少0.5mm以上的所述焊料薄膜。
依据本发明的第3方案，在本发明的第1方案中，最好形成厚度至少为20μm的所述焊料薄膜。
依据本发明的第4方案，在本发明的第1方案中，最好在所述第1引线框架的装配所述半导体元件的前端部位周围和所述第2引线框架与所述键合线的另一端连接的前端部位周围形成金属薄膜部分；所述焊料薄膜部分的所述封装内部的前端部分与该前端部分邻近的所述金属薄膜部分的端部有预定距离的间距。
依据本发明的第5方案，在本发明的第4方案中，所述预定距离至少在0.3mm以上。
依据本发明的第6方案，在本发明的第1方案中，在向封装成形金属模具内导入所述热塑性树脂形成所述封装时，配有限制在所述第1引线框架的前端部分与所述第2引线框架前端部分之间形成的间隙中流入的所述热塑性树脂量的限制装置。
依据本发明的第7方案，在本发明的第1至第6方案中，所述半导体元件最好为光半导体元件。
依据本发明的第8方案，半导体器件的制造方法包括：在并列设置并具有预定间隔的第1和第2引线框架的基端部分的预定长度上形成焊料薄膜部分的焊料薄膜形成工艺；在所述第1引线框架的前端部分装载半导体元件的键合工艺；用金属丝连接所述半导体元件的端子和所述第2引线框架前端部分的键合线工艺；用热塑性树脂密封所述第1和第2引线框架前端部分及所述焊料薄膜部分在所述第1和第2引线框架的前端部分的预定长度的树脂密封工艺。
采取上述措施的结果，会产生下面的作用。依据本发明的第1方案，由于有从由热塑性树脂构成的封装的外部向内部形成的焊料薄膜部分，所以热塑性树脂很强地粘在焊料薄膜部分上。此时的粘合力要比热塑性树脂与引线框架的粘合力强。因此，能够防止从封装外部浸入水分。此外，还由于热塑性树脂也比热硬化树脂的吸湿性低，所以可以利用树脂自身的体密度来降低浸入半导体元件的水分。
依据本发明第2方案，由于向封装内部至少形成0.5mm的焊料薄膜部分，所以可得到充分的热塑性树脂与焊料薄膜部分的粘接部分。因此，能够防止从外部浸入水分。
依据本发明的第3方案，由于把焊料薄膜部分至少设定为20μm，所以焊料薄膜部分在设定部位与未设定部位之间可形成充分的间隔。因此，在间隔部分中，能够阻止从外部浸入水分。
依据本发明的第4方案，由于焊料薄膜部分与半导体元件周围的金属薄膜部分有预定的间距，所以能够防止从热塑性树脂与焊料薄膜部分的粘接部分向热塑性树脂和金属薄膜部分的粘接部分传送水分。
依据本发明的第5方案，由于预定距离至少在0.3mm以上，所以在焊料薄膜部分和金属薄膜部分的间隙中能够充分填充热塑性树脂，能够使热塑性树脂与引线框架粘接。因此，可以有效地防止水分的传送。
依据本发明的第6方案，在填充热塑性树脂时，由于在第1引线框架的前端部分和第2引线框架的前端部分之间形成的间隙中流入的热塑性树脂的量由限制装置限制，所以能够缓和在键合线上沿第1和第2引线框架之间方向上的力。因此，使键合线的变形量减小，且不容易断线，同时还能够防止键合线与第1引线框架接触。
依据本发明的第7方案，以光半导体元件作为半导体元件。
依据本发明的第8方案，由于在热塑性树脂的封装工艺前形成焊料薄膜，所以能够防止焊料形成时的热量对封装的影响。因此，能够防止封装的变形·变质。
图1是表示本发明第1实施例的光半导体器件的侧面图。
图2是表示制造上述器件的金属模具的图，(a)表示在下模上配置引线框架的平面状态图，(b)表示沿(a)中A-A线截断的所示箭头方向观察金属模具的剖面图。
图3是表示上述光半导体器件主要部分的剖面图。
图4是表示本发明第2实施例中在用于制造半导体器件的金属模具内的下模上配置引线框架的平面状态图。
图5是表示本发明第3实施例中在用于制造半导体器件的金属模具内的上模上配置引线框架的平面状态图。
图6是表示上述实施例中在用于制造半导体器件的金属模具内的下模上配置引线框架的平面状态图。
图7是表示以往的光半导体器件的侧面图。
图8是表示用于制造以往光半导体器件的金属模具，(a)表示在下模具上配置引线框架的平面状态图；(b)表示沿(a)中X-X线截断的所示箭头方向观察金属模具的剖面图。
图1是表示本发明第1实施例的光半导体器件30的侧面图，图2是表示制造该光半导体器件30的金属模具40的图。该光半导体器件30为位置检测用断路器的内部元件SSV(Small Side View)。
图1和图2所示的光半导体器30，配有第1引线框架31和第2引线框架32、装在第1引线框架31上的发光半导体元件(半导体元件)33、密封第1引线框架31和第2引线框架32及发光半导体元件33的封装部分34。
在第1引线框架31的前端部31a和第2引线框架32的前端部32b上分别形成厚度为10μm的银薄膜35a、35b。
在第1引线框架31的前端部31a上，安装发光半导体器件33的阳极。然后，把发光半导体器件33的阴极通过发光半导体器件33的电极E和键合线33a与第2引线框架的前端部32a连接。
从第1引线框架31的基端部分31b和第2引线框架32的基端部分32b(图中未示出)侧至封装部分34内部的预定区域，分别形成厚度为20μm的焊料薄膜部分36a、36b。再有，焊料薄膜部分36a、36b的焊料组成为Sn∶Pb＝90∶10。
大致在图2(b)中距离e为4mm、距离f为3mm处形成封装部分34。此外，为遮蔽透明的可见光，硬化着色为黑色(为遮蔽波长为750nm以下的光对受光侧着色)的热塑性树脂，形成封装部分34。
金属模具40由上模具41和下模具42构成。在上模具41和下模具42中分别形成凹部41a、42b，用于形成光半导体器件30的封装部分34，利用凹部41a、42a形成模腔43。此外，在下模具42上形成作为外部树脂入口的门42b。
按下面的制造方法制造半导体器件30。也就是说，在形成最初的焊料薄膜工艺中，在第1引线框架31的基端部分31b和第2引线框架32的基端部分32b的预定区域，进行焊料镀敷，形成焊料薄膜部分36a、36b。再有，此时由于未形成封装部分34，所以不必担心因热使封装部分34变形·变质。
接着，在形成银薄膜的工艺中，在第1引线框架31的前端部分31a和第2引线框架32的前端部分32a的预定区域镀银，形成银薄膜部分35a、35b。
由这样的焊料薄膜形成工艺和银薄膜形成工艺形成的焊料薄膜部分36a、36b的前端距封装部分34界面基准位置S0.5mm(相应于图2(a)中的d1)的内侧，并且，距银薄膜35a、35b0.3mm(相应于图2(a)中的d2)。
这里，对焊料薄膜部分36a、36b与银薄膜35a、35b应至少有0.3mm以上的间距的理由进行说明。也就是说，由于在形成银薄膜35a、35b后形成焊料薄膜部分36a、36b，所以形成焊料薄膜部分36a、36b就对没有薄膜的部分进行了掩膜。可是，从框架与掩膜部分的界面浸入的焊料膏和焊料液，使银薄膜表面受到污染。如果就那样污染了键合线，那么金银的化学反应就不能完成，不能获得必要的键合强度，因而不能提高可靠性。
此外，在焊料薄膜部分36a、36b与银薄膜部分35a、35b接触的情况下，因水分浸入使焊料薄膜部分36a、36b的Sn析出，在银薄膜部分35a、35b前生长。如果生长达到键合线33a，就会造成与银薄膜部分35b连接部分的腐蚀，使来自银薄膜部分35b的键合线33a出现焊接不良。
因此，如果焊料薄膜部分36a、36b与银薄膜部分35a、35b的间距在0。3mm以上，那么如图3(a)所示的热塑性树脂填充很充分，就可以防止水分的浸入，如果间距狭小，那么如图3(b)所示的热塑性树脂就不能填充充分，就会产生空间S。因此，通过空间S，恐怕就容易出现所谓的水分浸入。
再有，下面说明焊料薄膜部分36a、36b与银薄膜部分35a、35b位置关系的设定方法。
接着，在第1引线框架31的前端部分31a上键合发光半导体元件33的阳极，通过键合线33a将阴极与第2引线框架的前端部分32a连接。而且，此时，虽把第1引线框架31和第2引线框架32加热至165℃左右，但由于焊料薄膜部分36a、36b的焊料熔点在200℃左右，所以不会熔化。
最后，使封装部分34成形。成形条件为在金属模具温度：130℃、树脂融化温度：350～360℃、通过入料口时的树脂外表粘度：300Pa·s、维持压：120MPa下射出成形。此外，热塑性树脂为有聚稀烃树脂之一的功能的降冰片烯，其分子量为80000，张力拉伸率为12％，玻璃转移点温度为165℃。再有，重量平均分子量用甲苯溶剂下的高速液体色谱分析(HLC)分析(温度38℃、流量1。01ml/分下测定)，利用聚苯乙烯换算求出。此外，张力拉伸率依据张力实验JISL7113测定。
在模腔43内排好第1引线框架31和第2引线框架32之后，从入料口42b充填热塑性树脂进行封装部分34的成形。热塑性树脂在约10秒内硬化。此时，在焊料薄膜部分36a、36b内，模腔43内的某些部位的表面就用流动的热塑性树脂一次融化。若热塑性树脂的温度变为200℃以下，焊料就硬化。另一方面。由于热塑性树脂在达到165℃前是融化状态，所以焊料就随着热塑性树脂的收缩而收缩，如果热塑性树脂硬化，那么就使热塑性树脂与焊料可以很好地无间距密封。因此，比较热塑性树脂与引线框架的粘合性，由于热塑性树脂与焊料的粘合性良好，所以使从界面进入水分变得困难。
再有，利用金属模具内的热量使焊料薄膜的熔化。其热量由金属模具和树脂温度的总量决定。本实施例中，如果金属模具温度为130℃、树脂温度在350～360℃范围内，此时使热量为20μm内的焊料薄膜中，就只有最外表面熔化，薄膜厚度不变化。
再有，如果把焊料薄膜部分36a、36b的焊料组成设定为比如Sn∶Pb＝70∶30，那么熔化温度就为183℃。因此，利用热塑性树脂，焊料薄膜部分36a、36b就会熔化流动。
这里，示出了用于评价使用封装部分34的半导体元件30的粘合性的红墨水浸入实验结果。表1表示对改变上述焊料薄膜部分36a、36b的浸入距离的10种试验树脂，进行性能评价的结果。
再有，红墨水浸入实验，是把用各种树脂形成的光半导体器件30浸入钢笔所用的红墨水中，24小时后取出，调查引线框架与热塑性树脂界面上红墨水浸入距离的实验。表中的d1、d2、t2按图2所示部分的尺寸，红墨水浸入距离为距图2中界面基准位置S的距离。此外，在d1值为负的情况下，就表示在封装部分内部未形成焊料薄膜部分36a、36b。还有，本采样的情况中，d2是用1mm减去d1的值。
                表1试验树   1    2     3    4    5    6    7    8    9   10    11  12脂d1(mm) -1.0  -0.1  0.2  0.3  0.5  0.5  0.6  0.7  0.9  0.5  0.5  0.5d2(mm)  0.8  0.8   0.8  0.7  0.5  0.3  0.4  0.3  0.1  0.5  0.5  0.5t2(μm) 20   20    20   20   20   20   20   20   20   10   50   100浸入距  2.0  2.0   1.5  1.2  0.5  0.5  0.5  0.7  1.5  1.5  0.5  0.5离(mm)
从此结果可以断定，焊料薄膜部分进入封装部分内部0.5mm以上(d1≥0.5mm)、距银薄膜的距离至少0.3mm以上(d2≥0.3mm)的情况下，红墨水浸入距离最短。
对于上述第1实施例中的光半导体器件30，即使在为了缩短硬化时间提高生产率而采用与引线框架的粘合性低的热塑性树脂的情况下，也能够在最低限度上抑制水分的浸入。此外，由于热塑性树脂比环氧树脂的吸湿性小，所以利用树脂自身的体密度也能减少浸入水分。而且，能够充分确保半导体元件的耐湿性，并能够提高可靠性。
再有，由于可在封装工艺前进行焊料薄膜形成工艺，所以能够防止焊料薄膜形成中因焊料浸渍时的热造成的封装变形，变质。从而能够高效率地制造高可靠性的半导体器件。
此外，即使为使焊料薄膜形成容易，利用浸渍等涂敷助焊剂的情况下，也能够防止助焊剂的浸入，由于未污染半导体元件，所以能够提高器件的可靠性。
图4是表示本发明第2实施例的用于制造光半导体器件50的金属模具40的图。图中，与图2的相同功能部分标有同一符号，并省略其详细说明。
光半导体器件50配有第1引线框架51和第2引线框架52、在第1引线框架51上装有半导体元件53和密封第1引线框架51，第2引线框架52及半导体元件53的封装部分54。
在第1引线框架51的前端部51a和第2引线框架52的前端部52b上，分别形成厚度为10μm的银薄膜55a、55b。
在第1引线框架51的前端部51a上，安装发光半导体元件53的阳极。然后，通过发光半导体器件53的电极E和键合线53a把发光半导体器件53的阴极与第2引线框架的前端部52a连接。
从第1引线框架51的基端部分51b和第2引线框架52的基端部分52b(图中未示出)至在封装部分54内部的预定区域，分别形成厚度为20μm的焊料薄膜部分56a、56b。再有，焊料薄膜部分56a、56b的焊料组成为Sn∶Pb＝90∶10。
第1引线框架51的前端部分51a和第2引线框架52的前端部分52a的间距K比形成在键合线53a连线侧的间距L窄。此外，在前端部分51a上安装后述的发光半导体元件53。另一方面，把第2引线框架52的前端部分52a配置在与前端部分51a对应的门42b的相反侧。以形成这种尺寸的引线框架作为树脂流动的限制装置。
再有，最好使图4(a)中的间隙m形成在0.1～0.2mm的范围内，间隙n形成在0.4mm以上。
在图4(a)中距离e为4mm、距离f为3mm的尺寸范围内形成封装部分54。
光半导体器件50用与上述制造光半导体器件30相同的方法制造。而且，当从门42b填充树脂时，由于第1引线框架51的前端部分51a与第2引线框架52的前端部分52a的间隙K比间隙L窄，所以能够抑制导入树脂中从间隙K流向第1引线框架51和第2引线框架52之间的流入量，通过下模具42的凹部42a一侧的间隙L支配流向上模具41的凹部41a一侧的流动。由于支配了键合线53a周围这种树脂的流动，所以与现有技术相比，键合线变形量下降80％。此外，此时的热塑性树脂的硬化时间在10秒范围内。
依据第2实施例，在获得与上述第1实施例同样效果的同时，即使在采用粘度高的热塑性树脂的情况下，由于在填充热塑性树脂时还能将键合线53a的变形量抑制在最小限度内，所以能够提高器件的可靠性。
图5是表示本发明第3实施例的用于制造光半导体器件60的金属模具40的图。而且，图中与上述图4中的相同功能部分标有同一符号，并省略其详细说明。
第3实施例与上述第2实施例的不同点在于用第1引线框架61代替了第1引线框架51，用第2引线框架62代替了第2引线框架52。再有，第1引线框架61的前端部分61a与第2引线框架62的前端部分62a的间隙Q的方向与门42b的方向形成90度以上的错位。以这种引线框架结构作为树脂流动的限制装置。
在象这样构成的实施例3的光半导体器件60中，树脂从第1引线框架61的前端部分61a和第2引线框架62的前端部分62a的间隙Q进入，支配流进间隙R的树脂流动。因此，可获得与上述光半导体器件50相同的效果。
图6是表示第2实施例变形例的光半导体器件60A的图。而且在图中，与上述图5的相同功能部分标有同一符号，并省略其详细说明。
本变形例与上述第3实施例的不同点是键合线53a与第2引线框架62的连接位置。这样，从门42b导入的树脂流向模腔43的图6中左方向时，由于其流动方向与键合线53a的连接方向平行，所以也能够减小键合线53a的变形量。
再有，本发明并不限于上述各实施例。也就是说，在上述实施例中，虽用镀敷法形成焊料薄膜和银薄膜，但也可用浸渍法等其他方法形成。此外，前后的组成可按采用的热塑性树脂的熔化温度和金属模具温度等进行适当变更。再有，作为光半导体器件30虽采用了发光半导体元件，但也可采用受光半导体元件。不用说，除此以外，在不超出本发明要点的范围内，可进行各种改变。
依据本发明的第1方案，由于从由热塑性树脂构成的封装的外部向内部形成焊料薄膜部分，所以热塑性树脂很强地粘在焊料薄膜部分上。因此，能够防止从封装外部浸入水分。此外，还由于热塑性树脂也比热硬化树脂的吸湿性低，所以可以利用树脂自身的体密度可以减小浸入半导体元件的水分。因此，能够提高半导体元件的可靠性。
依据本发明的第2方案，由于在封装内部至少形成0.5mm的焊料薄膜部分，所以可得到充分的热塑性树脂与焊料薄膜部分的粘接部分。因此，能够防止从外部浸入水分。
依据本发明的第3方案，由于把焊料薄膜部分至少设定为20μm，所以焊料薄膜部分在设定部位与未设定部位可得到充分的间隔。因此，在间隔部分中，能够阻止从外部浸入水分。
依据本发明的第4方案，由于焊料薄膜部分与半导体元件周围的金属薄膜部分有预定的间距，所以能够防止从热塑性树脂与焊料薄膜部分的粘接部分向热塑性树脂和金属薄膜部分的粘接部分传送水分。
依据本发明的第5方案，由于焊料薄膜部分和金属薄膜部分的间隙预定在至少0.3mm以上，所以该间隙中能够充分填充热塑性树脂，能够使热塑性树脂与引线框架粘接。因此，可以有效地防止水分传送。
依据本发明的第6方案，在填充热塑性树脂时，由于流入第1引线框架的前端部分和第2引线框架的前端部分之间形成的间隙中的热塑性树脂的量由限制装置限制，所以能够缓和键合线上沿第1和第2引线框架之间方向的力。因此，使键合线的变形量减小，且不容易断线，同时，还能够防止键合线与第1引线框架接触。
依据本发明的第8方案，由于在热塑性树脂的封装工艺前形成焊料薄膜，所以能够防止焊料形成时的热量对封装的影响。因此，能够防止封装的变形和变质。

Claims (8)

1.一种半导体器件，其特征在于，包括：
由热塑性树脂组成的封装；
把该封装内部的前端部分分别按各自预定长度并列设置，同时保持预定间隔的第1引线框架和第2引线框架；
形成在所述第1引线框架和第2引线框架的表面上并从所述封装的外部向内部形成的焊料薄膜；
在所述第1引线框架的前端部分装配的半导体元件；
一端与该半导体元件的电极连接，另一端与所述第2引线框架的前端部分连接的键合线。
2.如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，在所述封装的内部至少形成0.5mm以上的所述焊料薄膜。
3.如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，至少按20μm的厚度形成所述焊料薄膜。
4.如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，在所述第1引线框架的装配所述半导体元件的前端部位周围和所述第2引线框架与所述键合线的另一端连接的前端部位周围形成金属薄膜部分；
所述焊料薄膜部分在所述封装内部的前端部分与该前端部分邻近的所述金属薄膜部分的端部有预定距离的间距。
5.如权利要求4所述的半导体器件，其特征在于，所述预定间距至少在0.3mm以上。
6.如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，在向封装成形金属模具内导入所述热塑性树脂形成所述封装时，配有限制在所述第1引线框架的前端部分与所述第2引线框架前端部分之间形成的间隙中流入的所述热塑性树脂量的限制装置。
7.如权利要求1至6所述的半导体器件，其特征在于，所述半导体元件为光半导体元件。
8.半导体器件制造方法，其特征在于，包括：
在并列设置并具有预定间隔的第1和第2引线框架的基端部分的预定长度上形成焊料薄膜部分的焊料薄膜形成工艺；
在所述第1引线框架的前端部分装载半导体元件的键合工艺；
用金属丝连接所述半导体元件的端子和所述第2引线框架前端部分的键合线工艺；
用热塑性树脂密封所述第1和第2引线框架前端部分及所述焊料薄膜部分在所述第1和第2引线框架的前端部分的预定长度的树脂密封工艺。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100380617C (zh) * 2004-03-18 2008-04-09 株式会社东芝 光学半导体装置与封装制模具的制造方法以及封装制模具
CN101315963B (zh) * 2007-05-29 2012-04-04 岩谷产业株式会社 半导体发光装置
WO2022266960A1 (zh) * 2021-06-24 2022-12-29 京东方科技集团股份有限公司 背板及其制作方法、背光模组、显示装置

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6544820B2 (en) * 1997-06-19 2003-04-08 Micron Technology, Inc. Plastic lead frames for semiconductor devices, packages including same, and methods of fabrication
JP2002314143A (ja) * 2001-04-09 2002-10-25 Toshiba Corp 発光装置
JP4101468B2 (ja) * 2001-04-09 2008-06-18 豊田合成株式会社 発光装置の製造方法
JP2002314138A (ja) * 2001-04-09 2002-10-25 Toshiba Corp 発光装置
WO2007135707A1 (ja) 2006-05-18 2007-11-29 Nichia Corporation 樹脂成形体及び表面実装型発光装置並びにそれらの製造方法
JP5277960B2 (ja) * 2006-12-28 2013-08-28 日亜化学工業株式会社 発光装置、パッケージ、発光装置の製造方法及びパッケージの製造方法
TWI384591B (zh) * 2008-11-17 2013-02-01 Everlight Electronics Co Ltd 發光二極體電路板
JP6239840B2 (ja) * 2013-03-27 2017-11-29 ローム株式会社 半導体装置および半導体装置の製造方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US491254A (en) * 1893-02-07 Thomas twynam
JPS5816339B2 (ja) * 1975-04-04 1983-03-30 日本電気株式会社 ハンドウタイソウチ
JPS5571045A (en) * 1978-11-24 1980-05-28 Hitachi Ltd Lead frame
JPS58111958U (ja) * 1982-01-21 1983-07-30 シャープ株式会社 半導体装置のリ−ドフレ−ム
JPS58111959U (ja) * 1982-01-21 1983-07-30 シャープ株式会社 半導体装置
JPS5928553A (ja) * 1982-08-11 1984-02-15 Hitachi Ltd 耐食性アルミニウム配線材料
JPH02110982A (ja) * 1989-09-08 1990-04-24 Sharp Corp 半導体装置の製造方法
JP2539111B2 (ja) * 1991-02-21 1996-10-02 三井石油化学工業株式会社 耐湿性の改良された半導体装置およびその製造方法
JPH04329680A (ja) * 1991-05-01 1992-11-18 Sharp Corp 発光装置
JP2927620B2 (ja) * 1992-09-25 1999-07-28 シャープ株式会社 光結合装置およびその製造方法
JPH06283645A (ja) * 1993-03-30 1994-10-07 Sony Corp 半導体装置
JP2981371B2 (ja) * 1993-07-19 1999-11-22 シャープ株式会社 光結合装置
JPH0983013A (ja) * 1995-09-14 1997-03-28 Sharp Corp 光結合装置及びその製造方法
JPH10144839A (ja) * 1996-11-05 1998-05-29 Metetsuku Kitamura Kk リードフレームとその製造方法及びリード部品
TW401634B (en) * 1997-04-09 2000-08-11 Sitron Prec Co Ltd Lead frame and its manufacture method
US5844308A (en) * 1997-08-20 1998-12-01 Cts Corporation Integrated circuit anti-bridging leads design

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100380617C (zh) * 2004-03-18 2008-04-09 株式会社东芝 光学半导体装置与封装制模具的制造方法以及封装制模具
CN101315963B (zh) * 2007-05-29 2012-04-04 岩谷产业株式会社 半导体发光装置
WO2022266960A1 (zh) * 2021-06-24 2022-12-29 京东方科技集团股份有限公司 背板及其制作方法、背光模组、显示装置

Also Published As

Publication number Publication date
MY121237A (en) 2006-01-28
US6091139A (en) 2000-07-18
TW373344B (en) 1999-11-01
CN1095202C (zh) 2002-11-27
JPH10163519A (ja) 1998-06-19
JP4316019B2 (ja) 2009-08-19

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