JP2004281505A - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子を中空構造のパッケージに内装した半導体装置の製造方法および半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、半導体素子4は、図5に示すようにパッケージ13と呼ばれる所要形状の収容容器に内装されてなる半導体装置10の形態で取り扱われている。このような半導体装置10においては、半導体素子4に設けた外部接続パッド(図示せず。)とパッケージ13に設けたリードフレーム12の内部接続端子部12aとを金属ワイヤ5により導通させ、パッケージ13外部に露出させたリードフレーム12の実装用接続端子部12bを介して実装基板(図示せず。)と導通させるようにしている(例えば、特許文献1を参照。)。
【0003】
このような半導体装置10において、内装される半導体素子4が、固体撮像素子、ラインセンサ用素子あるいはフォトディテクタ用素子などのように光電変換を行う受光部を具備する光電変換素子や、UVPROM(Ultraviolet Programmable Read Only Memory)のように紫外線照射を受けることによりデータの消去を行う記憶素子などの場合には、パッケージ13内において所要の光を受けることができるようにガラス板6などの透明材料からなる採光窓が設けられている。
【0004】
ところで、パッケージ13は、射出成型工程により作成する。図6に示すように、上部金型7aおよび下部金型7bからなる金型には、パッケージ形状に対応するキャビティ8が形成されている。パッケージ13は、これらの上部金型7aおよび下部金型7bによってリードフレーム12を挟持し、キャビティ8内にモールド樹脂を射出することによりリードフレーム12と一体成型される。
【0005】
【特許文献1】
特開2001−77277号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図5に示すようにリードフレーム12の内部接続端子部12aは、ハーフエッチング加工によって形成されているため、薄肉となっている。そのため、図6に示すように上部金型7aおよび下部金型7bによってリードフレーム12を挟持したときに、内部接続端子部12aは上部金型7aで押さえることができるが、下部金型7bでは受けることができない。
【0007】
つまり、従来方法では、射出成型時に、キャビティ8内に射出されたモールド樹脂がリードフレーム12の内部接続端子部12aと上部金型7aとの間に入り込むのを下部金型7bで押さえることができない。そのため、リードフレーム12に撓みが発生し、図6のA部を拡大した図7のB部に示すように、内部接続端子部12aと上部金型7aとの間に隙間が形成され、この隙間に入り込んだモールド樹脂は、内部接続端子部12aの表面にばりとして発生することになる。このように、内部接続端子部12a表面にばりが発生した場合、金属ワイヤ5と内部接続端子部12aとの接着強度が弱くなるか、あるいは接着できないという不具合が生じる。
【0008】
また、上記のようにリードフレーム12に撓みが発生した場合、図7のC部に示すように、実装用接続端子部12bと下部金型7bとの間にも隙間が形成されることになる。この隙間に入り込んだモールド樹脂も上記と同様に、実装用接続端子部12bの表面にばりとして発生することになる。従来、この実装用接続端子部12bへのばりの発生を抑制するために、射出成型前にテープ材を予め実装用接続端子部12bに貼り付けた後に射出成型を行い、射出成型後にテープ材を剥がし、実装用接続端子部12bを露出させていた。
【0009】
そこで、本発明においては、中空構造パッケージの内部接続端子部および実装用接続端子部へのばりの発生を防止することが可能な半導体装置の製造方法および半導体装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置の製造方法は、リードフレームと一体成型した中空構造のパッケージに半導体素子を内装した半導体装置の製造方法であって、パッケージの中空部およびパッケージの外部にその両面が露出する内部接続端子部と、パッケージの外周部に露出する実装用接続端子部とを形成したリードフレームを、金型により挟持し、モールド樹脂を金型内のキャビティに射出成型することによりパッケージを形成する工程を含む。
【0011】
本発明の製造方法によれば、リードフレームの内部接続端子部が、パッケージの中空部およびパッケージの外部の両面に露出しているため、リードフレームをこの内部接続端子部において金型により隙間なく挟持することができる。これにより、モールド樹脂を金型内のキャビティに射出した際、モールド樹脂が内部接続端子部と金型との間に入り込むのを防止することができ、内部接続端子部へのばりの発生を防止した半導体装置が得られる。
【0012】
また、モールド樹脂が内部接続端子部と金型との間に入り込むのが防止されることによって、リードフレームに撓みが発生するのを防止することができる。これにより、リードフレームの実装用接続端子部と金型との間に隙間が発生するのを防止することができ、ひいてはモールド樹脂が実装用接続端子部と金型との間に入り込むのを防止し、実装用接続端子部へのばりの発生をも防止することができる。
【0013】
このように、リードフレームが、パッケージの中空部およびパッケージの外部の両面に露出した内部接続端子部と、パッケージの外周部に露出した実装用接続端子部とを備えた半導体装置では、内部接続端子部および実装用接続端子部へのばりの発生がないため、内装する半導体素子と内部接続端子部との電気的接続および実装時の基板と実装用接続端子部との電気的接続を確実に行うことができるうえ、パッケージの外周部に露出した実装用接続端子部によって実装も容易に行える。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の実施の形態における半導体装置の縦断面図である。
【0015】
図1において、本発明の実施の形態における半導体装置1は、リードフレーム2と一体成型した中空構造のパッケージ3に半導体素子4を内装したものである。半導体素子4は、例えば、固体撮像素子、ラインセンサ用素子あるいはフォトディテクタ用素子などの光電変換素子や、UVPROMのように紫外線照射を受けることによりデータの消去を行う記憶素子などである。半導体装置1は、これらの半導体素子4がパッケージ3内において所要の光を受けることができるようにガラス板5などの透明材料からなる採光窓を備える。
【0016】
リードフレーム2は、半導体素子4と電気的接続するための内部接続端子部2aと、内部接続端子部2aを介して半導体素子4との電気的導通を得るための実装用接続端子部2bと、パッケージ3内に埋入させることによりパッケージ3との結合性を高めるための薄肉部2cとを備える。内部接続端子部2aおよび実装用接続端子部2bは、単一厚さのリードフレーム材料に対して薄肉部2c以外の部分(内部接続端子部2aおよび実装用接続端子部2bの部分)にレジストを形成し、ハーフエッチングすることにより形成する。
【0017】
このリードフレーム2とパッケージ3とはモールド樹脂による射出成型工程により一体成型されたものである。但し、内部接続端子部2aは、金属ワイヤ6により半導体素子4と接続するため、パッケージ3の中空部3aに露出するように形成する。また、内部接続端子部2aは、パッケージ3の底面(半導体装置1の実装面)外部にも露出させる。一方、実装用接続端子部2bは、半導体装置1の基板上などへの実装を容易にするため、パッケージ3の底面の外周部に露出させる。
【0018】
図2は図1の半導体装置の製造工程図、図3はリードフレーム2の平面図である。以下、図2の(a)〜(e)に基づいて、図1の半導体装置の製造工程について説明する。
【0019】
(a)射出成型工程
ハーフエッチングにより内部接続端子部2a、実装用接続端子部2bおよび薄肉部2cを形成したリードフレーム2を、上部金型7aおよび下部金型7bからなる金型によって挟持する。なお、リードフレーム2は、図3に示すように、隣接する実装用接続端子部2b間のピッチを、内部接続端子部2a間のピッチよりも広くとっている。
【0020】
上部金型7aおよび下部金型7bからなる金型には、パッケージ3の形状に対応するキャビティ8が形成されている。すなわち、キャビティ8は、リードフレーム2の内部接続端子部2aを、射出成型するパッケージ3の中空部3aおよび底面外部に露出させるため、内部接続端子部2aに当接するように形成されている。
【0021】
このため、リードフレーム2は、この内部接続端子部2aにおいて上部金型7aおよび下部金型7bにより隙間なく挟持される。これにより、キャビティ8へモールド樹脂を射出した際、このモールド樹脂が内部接続端子部2aと上部金型7aおよび下部金型7bとの間に入り込まなくなる。また、内部接続端子部2aを上部金型7aおよび下部金型7bにより挟持することによってリードフレーム2が平らな状態で支持されるため、実装用接続端子部2bと下部金型7bとの間に隙間が発生せず、モールド樹脂が実装用接続端子部2bと下部金型7bとの間へ入り込むのが防止される。
【0022】
また、パッケージ3の射出成型を行った後、リードフレーム2に対してめっき処理を行い、内部接続端子部2aおよび実装用接続端子部2bに所要の金属被膜を形成する。なお、射出成型後にめっき処理を行うのではなく、予め金属被膜を形成したリードフレーム2を用いてパッケージ3の射出成型を行ってもよい。
【0023】
(b)ダイボンディング工程
リードフレーム2と一体成型されたパッケージ3の中空部3aへ半導体素子4を適宜の接着剤を用いて接着する。
【0024】
(c)ワイヤーボンディング工程
半導体素子4の外部接続パッド(図示せず。)と中空部3aに露出したリードフレーム2の内部接続端子部2aとを金属ワイヤ5により導通接続する。
【0025】
(d)ガラス封止工程
パッケージ3の中空部3a上へガラス板5をシール材(図示せず。)を用いて接着する。
【0026】
(e)パッケージ分離工程
所要形状の各パッケージ3へ分離する。図4は完成した半導体装置を示している。同図(a)は平面図、(b)は下面図である。
【0027】
以上のように、本実施形態における半導体装置1では、半導体素子4を内装する中空構造のパッケージ3に一体成型するリードフレーム2に、パッケージ3の中空部3aおよびパッケージ3の底面外部の両面に露出する内部接続端子部2aと、パッケージ3の外周部に露出する実装用接続端子部2bとを設けている。これにより、内部接続端子部2aは、上部金型7aおよび下部金型7bで挟持することが可能となるため、射出成型時にモールド樹脂が内部接続端子部2aと上部金型7aおよび下部金型7bとの間に入り込まなくなり、内部接続端子部2aへのばりの発生を防止することができる。
【0028】
また、これによって、リードフレーム2が平らな状態で支持され、実装用接続端子部2bと下部金型7bとの間に隙間が発生することがないため、実装用接続端子部2bと下部金型7bとの間にモールド樹脂が入り込まなくなり、実装用接続端子部2bへのばりの発生を防止することが可能となる。従来、実装用接続端子部12bへのばりの発生を抑制するために、ばり防止用のテープ材を用いていたが、実装用接続端子部2bへのばりの発生が防止されることで、このばり防止用のテープ材を廃止し、製造コストを削減することが可能となる。
【0029】
また、本実施形態における半導体装置1では、実装用接続端子部2bを、パッケージ3の外周部へ露出させているため、基板上への実装も容易となる。さらに、実装用接続端子部2bをパッケージ3の外周部へ配置することによって、例えば図3、図4に示すように、実装用接続端子部2bのピッチを、内部接続端子部2aのピッチよりも広くとることが可能になる。これにより、基板実装性および基板実装信頼性を向上することが可能となる。
【0030】
なお、図4(b)に示すように、内部接続端子部2aと実装用接続端子部2bとの間の薄肉部2cは、パッケージ3内に埋入されているため、パッケージ3の下面には露出していない。このように、本実施形態における半導体装置1では、リードフレーム2に薄肉部2cを備え、この薄肉部2cをパッケージ3内に埋入させることにより、リードフレーム2とパッケージ3との結合性が高められている。
【0031】
【発明の効果】
本発明により、以下の効果を奏することができる。
【0032】
(1)リードフレームが、パッケージの中空部およびパッケージの外部にその両面が露出した内部接続端子部と、パッケージの外周部に露出した実装用接続端子部とを備えることにより、射出成型時に金型により隙間なく挟持することが可能となり、モールド樹脂が内部接続端子部と金型との間に入り込むのを防止し、内部接続端子部へのばりの発生を防止することが可能となる。
【0033】
(2)実装用接続端子部も金型へ押さえ付けることができるようになるため、実装用接続端子部へのばりの発生を防止することが可能となる。これにより、従来ばり防止用に用いていたテープ材を廃止し、製造コストを削減することが可能となる。
【0034】
(3)実装用接続端子部をパッケージの外周部へ配置することによって、実装用接続端子部のピッチを、内部接続端子部のピッチよりも広くすることができるため、基板実装性および基板実装信頼性を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における半導体装置の縦断面図である。
【図2】図1の半導体装置の製造工程図である。
【図3】リードフレームの平面図である。
【図4】完成した半導体装置を示し、(a)は平面図、(b)は下面図である。
【図5】従来の半導体装置の縦断面図である。
【図6】図5の半導体装置の射出成型工程を示す図である。
【図7】図6のA部拡大図である。
【符号の説明】
1 半導体装置
2 リードフレーム
2a 内部接続端子部
2b 実装用接続端子部
2c 薄肉部
3 パッケージ
3a 中空部
4 半導体素子
5 ガラス板
6 金属ワイヤ
7a 上部金型
7b 下部金型
8 キャビティ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device in which a semiconductor element is housed in a package having a hollow structure, and a semiconductor device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as shown in FIG. 5, the
[0003]
In such a semiconductor device 10, the
[0004]
By the way, the package 13 is created by an injection molding process. As shown in FIG. 6, a cavity composed of an upper mold 7a and a lower mold 7b has a
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-77277 A
[Problems to be solved by the invention]
However, as shown in FIG. 5, the internal
[0007]
That is, in the conventional method, the lower mold 7b cannot prevent the mold resin injected into the
[0008]
Further, when the lead frame 12 is bent as described above, a gap is also formed between the mounting connection terminal portion 12b and the lower mold 7b as shown in a portion C in FIG. . The mold resin that has entered this gap is also generated as burrs on the surface of the mounting connection terminal portion 12b in the same manner as described above. Conventionally, in order to suppress the occurrence of burrs on the mounting connection terminal portion 12b, injection molding is performed after a tape material is previously adhered to the mounting connection terminal portion 12b before injection molding, and the tape material is injected after the injection molding. It was peeled off to expose the mounting connection terminal portion 12b.
[0009]
In view of the above, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device and a semiconductor device capable of preventing occurrence of burrs on an internal connection terminal portion and a mounting connection terminal portion of a hollow structure package.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
A method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device in which a semiconductor element is mounted in a package having a hollow structure integrally formed with a lead frame, wherein the inside of the package has a hollow portion and both sides are exposed to the outside of the package. A step of forming a package by sandwiching a lead frame in which a connection terminal portion and a mounting connection terminal portion exposed on an outer peripheral portion of the package are formed by a mold, and injecting molding resin into a cavity in the mold. including.
[0011]
According to the manufacturing method of the present invention, since the internal connection terminal portions of the lead frame are exposed on both surfaces of the hollow portion of the package and the outside of the package, the lead frame is sandwiched between the internal connection terminal portions by the mold without any gap. can do. As a result, when the mold resin is injected into the cavity in the mold, the mold resin can be prevented from entering between the internal connection terminal portion and the mold, thereby preventing the occurrence of burrs on the internal connection terminal portion. The obtained semiconductor device is obtained.
[0012]
In addition, since the mold resin is prevented from entering between the internal connection terminal portion and the mold, it is possible to prevent the lead frame from being bent. As a result, it is possible to prevent a gap from being generated between the mounting connection terminal portion of the lead frame and the mold, thereby preventing mold resin from entering between the mounting connection terminal portion and the mold. However, it is also possible to prevent the occurrence of burrs on the mounting connection terminal portion.
[0013]
As described above, in the semiconductor device in which the lead frame includes the internal connection terminal portion exposed on both surfaces of the hollow portion of the package and the outside of the package and the mounting connection terminal portion exposed on the outer peripheral portion of the package, the internal connection terminal Since no burrs are generated on the mounting part and the mounting connection terminal part, the electrical connection between the internal semiconductor element and the internal connection terminal part and the electrical connection between the board and the mounting connection terminal part during mounting are reliably performed. In addition, mounting can be easily performed by the mounting connection terminal portion exposed on the outer peripheral portion of the package.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
[0015]
In FIG. 1, a semiconductor device 1 according to an embodiment of the present invention has a
[0016]
The lead frame 2 includes an
[0017]
The lead frame 2 and the
[0018]
2 is a manufacturing process diagram of the semiconductor device of FIG. 1, and FIG. 3 is a plan view of the lead frame 2. Hereinafter, the manufacturing process of the semiconductor device of FIG. 1 will be described with reference to FIGS.
[0019]
(A) Injection molding step The lead frame 2 on which the
[0020]
In a mold composed of the upper mold 7a and the lower mold 7b, a
[0021]
Therefore, the lead frame 2 is sandwiched between the upper mold 7a and the lower mold 7b without any gap in the
[0022]
Further, after performing the injection molding of the
[0023]
(B) Die bonding step The
[0024]
(C) Wire bonding step The external connection pads (not shown) of the
[0025]
(D) Glass sealing step The
[0026]
(E) Package separation step Separation into
[0027]
As described above, in the semiconductor device 1 according to the present embodiment, the lead frame 2 integrally molded with the
[0028]
Further, the lead frame 2 is thereby supported in a flat state, and no gap is generated between the mounting
[0029]
Further, in the semiconductor device 1 according to the present embodiment, since the mounting
[0030]
As shown in FIG. 4B, the
[0031]
【The invention's effect】
According to the present invention, the following effects can be obtained.
[0032]
(1) Since the lead frame is provided with an internal connection terminal portion whose both surfaces are exposed to the outside of the package and the hollow portion of the package, and a mounting connection terminal portion which is exposed to the outer periphery of the package, a mold is used during injection molding. Accordingly, it is possible to sandwich the resin without any gap, prevent the mold resin from entering between the internal connection terminal and the mold, and prevent the occurrence of burrs on the internal connection terminal.
[0033]
(2) Since the mounting connection terminal portion can also be pressed against the mold, it is possible to prevent the occurrence of burrs on the mounting connection terminal portion. As a result, the tape material conventionally used for preventing burrs is abolished, and the manufacturing cost can be reduced.
[0034]
(3) By arranging the mounting connection terminal portions on the outer periphery of the package, the pitch of the mounting connection terminal portions can be made wider than the pitch of the internal connection terminal portions. It is possible to improve the performance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a manufacturing process diagram of the semiconductor device of FIG. 1;
FIG. 3 is a plan view of a lead frame.
4A and 4B show a completed semiconductor device, wherein FIG. 4A is a plan view and FIG. 4B is a bottom view.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a conventional semiconductor device.
FIG. 6 is a view showing an injection molding step of the semiconductor device of FIG. 5;
FIG. 7 is an enlarged view of a portion A in FIG. 6;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor device 2
Claims (4)
前記パッケージの中空部および前記パッケージの外部にその両面が露出する内部接続端子部と、前記パッケージの外周部に露出する実装用接続端子部とを形成したリードフレームを、金型により挟持し、モールド樹脂を前記金型内のキャビティに射出成型することにより前記パッケージを形成する工程
を含む半導体装置の製造方法。A method for manufacturing a semiconductor device in which a semiconductor element is housed in a package having a hollow structure integrally molded with a lead frame,
A lead frame formed with a hollow portion of the package and an internal connection terminal portion whose both surfaces are exposed to the outside of the package, and a mounting connection terminal portion exposed at an outer peripheral portion of the package is sandwiched by a mold, and molded. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising a step of forming the package by injection molding a resin into a cavity in the mold.
前記リードフレームが、前記パッケージの中空部および前記パッケージの外部の両面に露出した内部接続端子部と、前記パッケージの外周部に露出した実装用接続端子部とを備える
ことを特徴とする半導体装置。In a semiconductor device in which a semiconductor element is mounted in a hollow structure package integrally molded with a lead frame,
A semiconductor device, wherein the lead frame includes an internal connection terminal portion exposed on both surfaces of the hollow portion of the package and the outside of the package, and a mounting connection terminal portion exposed on an outer peripheral portion of the package.
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