JP2005150160A

JP2005150160A - プリモールド型の半導体装置及びその製造方法

Info

Publication number: JP2005150160A
Application number: JP2003381527A
Authority: JP
Inventors: Michiaki Kita; 道明北
Original assignee: Mitsui High Tec Inc
Current assignee: Mitsui High Tec Inc
Priority date: 2003-11-11
Filing date: 2003-11-11
Publication date: 2005-06-09

Abstract

【課題】吸湿や樹脂剥がれ、半導体チップ（例えば、光素子）の傾きなどの問題を生ぜず、更に樹脂との密着度が優れた放熱板を備えるプリモールド型の半導体装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】素子搭載部１２に半導体チップ２６が搭載され、素子搭載部１２の周りに配設された複数のリード１３の素子搭載部側上面を残して樹脂封止されると共に素子搭載部上方に中空部１８が形成されたプリモールド型の半導体装置１０及びその製造方法において、素子搭載部１２に放熱板２１を、封止樹脂２３が入り込む隙間をあけてかしめ連結している。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリモールド型の半導体装置及びその製造方法に係り、特に、素子搭載部の底部に放熱板を備えるプリモールド型の半導体装置及びその製造方法に関する。

光学装置に用いられる半導体チップとして例えば撮像素子（例えば、ＣＣＤ）等の光素子５０を搭載した半導体装置５１は、図４に示すように中空の半導体パッケージ５２を有し、光素子５０が中空部５３の下方に位置し、この光素子５０に連結されるリード５４は素子搭載部側の上面を封止樹脂５４ａから露出し、リード５４の側面及び底面が樹脂封止されている。光素子５０は半導体装置５１としての使用により温度が上昇し高温になると、画像のゆがみ、画像ボケ等画質が劣化するので、これを防ぐべく放熱板５５を素子搭載部５６の下部に設けているものである。

特開平１０−３４０９８７号公報

放熱板５５は、特許文献１に提案されているように、接着剤例えば接着テープを介して素子搭載部５６に設置されるが、接着テープによる吸湿増の問題、吸湿した水分の蒸発に起因する樹脂クラックや剥がれ等の問題がある。また、半導体装置５１は前記のように中空の半導体パッケージ５２を使用しているので、素子搭載部５６は上面が樹脂から露出し、側面と底面、あるいは底面が樹脂内に位置しているだけであり、素子搭載部５６は樹脂との密着度が弱く剥がれやすく、前記した樹脂クラックや剥がれと相俟って、搭載した光素子５０が傾く等の問題がある。

本発明は、吸湿や樹脂剥がれ、半導体チップ（例えば、光素子）の傾きなどの問題を生ぜず、更に樹脂との密着度が優れた放熱板を備えるプリモールド型の半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う請求項１記載のプリモールド型の半導体装置は、素子搭載部に半導体チップが搭載され、前記素子搭載部の周りに配設された複数のリードの素子搭載部側上面を残して樹脂封止されると共に素子搭載部上方に中空部が形成されたプリモールド型の半導体装置において、
前記素子搭載部に放熱板を、封止樹脂が入り込む隙間をあけてかしめ連結している。ここで、かしめ連結は、例えば、複数の凹部と該それぞれの凹部の深さより突出長さの大きい凸部を用いて構成する場合や、対向する素子搭載部及び放熱板に設けられた凹部に嵌入する長尺の連結部材を用いて構成する場合等がある。

請求項２記載のプリモールド型の半導体装置の製造方法は、素子搭載部に半導体チップが搭載され、前記素子搭載部の周りに配設された複数のリードの素子搭載部側上面を残して樹脂封止されると共に素子搭載部上方に中空部を形成するプリモールド型の半導体装置の製造方法において、
前記素子搭載部に放熱板を、間に隙間を空けてかしめ連結し、前記素子搭載部と前記放熱板の間の隙間に封止樹脂を充填しながら樹脂封止を行っている。

請求項３記載のプリモールド型の半導体装置の製造方法は、請求項２記載の製造方法において、前記かしめ連結は、前記素子搭載部及び前記放熱板のいずれか一方に設けられた凹部に、前記素子搭載部及び前記放熱板のいずれか他方に設けられ、該凹部の深さより突出長が長い凸部を嵌入させることによって行っている。なお、凹部及びこれに嵌合する凸部の断面形状は、円形であることが製作上好ましいが、例えば、楕円、角型であってもよい。

請求項４記載のプリモールド型の半導体装置の製造方法は、請求項２記載の製造方法において、前記かしめ連結が、前記素子搭載部及び前記放熱板にそれぞれ設けられた第１、第２の凹部に、この第１、第２の凹部の全深さより大きい長さの連結部材の両側部を嵌合させることによって行われている。なお、凹部及びこれに嵌合する連結部材の断面形状は、円形であることが製作上好ましいが、例えば、楕円、角型であってもよい。

請求項１に係るプリモールド型の半導体装置、及び請求項２〜４記載のプリモールド型の半導体装置の製造方法においては、素子搭載部と放熱板との間に、封止樹脂が入り込む隙間を設けてかしめ連結しているので、従来のような放熱板の設置に起因して吸湿することがなく、樹脂剥がれやクラックの発生を防止できる。
また、素子搭載部と放熱板の隙間にも封止樹脂が入り込み、且つ素子搭載部と放熱板は連結されているので、これらは封止樹脂と強い密着度で封止され、樹脂剥がれや樹脂クラックが発生しないことと相乗して、半導体チップ例えば光素子が傾くようなことはなく、画像ゆらぎ、画像ボケ等のない品質のすぐれた画像が得られる等の効果が奏される。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の一実施の形態に係るプリモールド型の半導体装置の断面図、図２は同半導体装置の組立状況を示す説明図、図３（Ａ）は同半導体装置の変形例の組立状況を示す説明図、図３（Ｂ）は本発明の他の実施の形態に係るプリモールド型の半導体装置の組立状況を示す断面図である。

図１、図２に示す本発明の一実施の形態に係るプリモールド型の半導体装置１０及びこれに使用する半導体パッケージ１１について説明する。
図１に示すように、プリモールド型の半導体パッケージ１１は、中央に素子搭載部１２を備え、複数のリード１３が内外を貫通するパッケージ本体１４とその密閉蓋１５とを有している。パッケージ本体１４は平面視して矩形となって、底部１６と底部１６の周囲に一体的に立設されている側壁部１７とを有し、それぞれのリード１３は相互に隙間を有し、底部１６と側壁部１７との中間部分を内外に貫通して配置されている。

素子搭載部１２の周りに設けられた複数のリード１３が素子搭載部側の上面を露出されてその底面及び側面が樹脂封止され、リード１３の上面が樹脂封止されなかった上方と素子搭載部１２の上方に、中空部１８が形成されている。上面が樹脂封止されなかったリード１３の先部は、貴金属めっきの一例である金めっき処理されたボンディング部２０が設けられている。リード１３及び素子搭載部１２は銅又は銅合金からなって、その厚みは例えば、０．１５〜０．３ｍｍ程度である。

素子搭載部１２の下方には、隙間（例えば、１０〜２００μｍ）を有して放熱板２１が設けられている。放熱板２１は、平面視して矩形状となって、上部に幅広のフランジ部２２を備えて、封止樹脂２３内に埋め込まれるようになっている。
図２に示すように、放熱板２１の上面には、それぞれ突出高さがｈの４つ以上の凸部２５が形成されている。一方、この放熱板２１の上に配置される素子搭載部１２の底部には、この凸部２５に符合する位置にそれぞれ深さがｄの凹部２４が設けられている。高さｈは深さｄより、１０〜２００μｍ大きくなって、（ｈ−ｄ）が素子搭載部１２と放熱板２１との隙間を決定している。この隙間は、封止樹脂２３が入り込める空間があればよい。
凸部２５の直径は、凹部２４の内径に等しいかそれより僅少の範囲で大きくなって、凸部２５が凹部２４にかしめ結合するようになっている。なお、この実施の形態においては、図３（Ａ）に示すように、凸部２５を素子搭載部１２に形成し、凹部２４を放熱板２１に形成してもよい。

素子搭載部１２の上には、銀ペースト等の接着剤を介して半導体チップ（例えば、光素子）２６が搭載され、半導体チップ２６の上面に形成されているそれぞれの電極端子２７とボンディング部２０とは、ボンディングワイヤの一例である金細線２８によって電気的結合がなされている。
パッケージ本体１４の密閉蓋１５は、この実施の形態では、透明のガラスからなって、中空部１８に不活性ガスを充填した状態で、中空部１８の密閉を図り、これによって半導体装置１０が構成されている。

続いて、このプリモールド型の半導体装置１０の製造方法について説明する。
予め、底部に放熱板２１が隙間を有して設けられた素子搭載部１２と、その周囲に隙間を有して形成される複数（多数）のリード１３とを備え、リード１３は、外側端が枠体に連結されたリードフレームをプレス加工又はエッチング加工等で作っておく。素子搭載部１２と放熱板２１との隙間を有しての連結は、前記した凹部２４と凸部２５の嵌合によるかしめ連結を介して行われている。
このリードフレームを、内側に所定のキャビィティ（空間）を構成するモールド金型の上型と下型とで挟んで内部を密閉保持し、エポキシ樹脂等からなる封止樹脂２３を充填し、パッケージ本体１４が製造される。

この後、ボンディング部２０には貴金属めっきの一例である金めっきがなされる。なお、この貴金属めっきは、リードフレームを製造した直後に行ってもよい。
そして、半導体チップ２６を素子搭載部１２の上に搭載した後、電極端子２７とボンディング部２０とのワイヤボンディングを行い、中空部１８に不活性ガス等を充填して、密閉蓋１５を被せて、プリモールド型の半導体装置１０が完成する。

続いて、図３（Ｂ）を参照しながら、本発明の他の実施の形態に係るプリモールド型の半導体装置及びその製造方法について説明するが、前記一実施の形態と相違する部分は、素子搭載部１２と放熱板２１のかしめ連結構造であるので、その部分のみ説明する。
図３（Ｂ）に示すように、素子搭載部１２の下面及び放熱板２１の上面には符合する位置にそれぞれ４つ以上の断面円形の第１、第２の凹部（嵌合穴）３０、３１が形成されている。この第１、第２の凹部３０、３１の内径はａ、深さはｂ１、ｂ２となっている。

一方、第１、第２の凹部３０、３１に嵌合すべく、外径がａ又はａより僅少の範囲で大きい円柱体からなる連結部材３２が別に用意され、リードフレームの製造の過程において、第２の凹部３１内にこの連結部材３２の一方が嵌着され、連結部材３２の他方は、第１の凹部３０内に嵌入している。連結部材３２の全長は、ｇとなっており、ｇは（ｂ１＋ｂ２）より、素子搭載部１２と放熱板２１との隙間分（例えば、１０〜５０μｍ）だけ長くなっている。この連結部材３２が素子搭載部１２の下面及び放熱板２１の上面にかしめ結合されることによって、所定の隙間（即ち、封止樹脂が充填可能な空間）を有して、素子搭載部１２と放熱板２１が強固に連結されている。

本発明は、前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での改良や寸法変更も本発明の技術的範囲に含まれる。例えば、この実施の形態においては、凸部２５や連結部材３２の先端の面取りを行う場合、嵌合する凸部２５及び凹部２４の形状を変える場合等がある。
また、半導体チップとしては、光素子に限定されず、通常の半導体チップを搭載してもよい。

本発明の一実施の形態に係るプリモールド型の半導体装置の断面図である。同半導体装置の組立状況を示す説明図である。（Ａ）は同半導体装置の変形例の組立状況を示す説明図、（Ｂ）は本発明の他の実施の形態に係るプリモールド型の半導体装置の組立状況を示す断面図である。従来例に係る半導体装置の断面図である。

符号の説明

１０：プリモールド型の半導体装置、１１：半導体パッケージ、１２：素子搭載部、１３：リード、１４：パッケージ本体、１５：密閉蓋、１６：底部、１７：側壁部、１８：中空部、２０：ボンディング部、２１：放熱板、２２：フランジ部、２３：封止樹脂、２４：凹部、２５：凸部、２６：半導体チップ、２７：電極端子、２８：金細線、３０：第１の凹部、３１：第２の凹部、３２：連結部材

Claims

素子搭載部に半導体チップが搭載され、前記素子搭載部の周りに配設された複数のリードが素子搭載部側上面を残して樹脂封止されると共に、素子搭載部上方に中空部が形成されたプリモールド型の半導体装置において、
前記素子搭載部に放熱板を、封止樹脂が入り込む隙間を空けてかしめ連結していることを特徴とするプリモールド型の半導体装置。
素子搭載部に半導体チップが搭載され、前記素子搭載部の周りに配設された複数のリードが素子搭載部側上面を残して樹脂封止されると共に、素子搭載部上方に中空部が形成されたプリモールド型の半導体装置の製造方法において、
前記素子搭載部に放熱板を、間に隙間を空けてかしめ連結し、前記素子搭載部と前記放熱板の間の隙間に封止樹脂を充填しながら樹脂封止を行うことを特徴とするプリモールド型の半導体装置の製造方法。
請求項２記載のプリモールド型の半導体装置の製造方法において、前記かしめ連結は、前記素子搭載部及び前記放熱板のいずれか一方に設けられた凹部に、前記素子搭載部及び前記放熱板のいずれか他方に設けられ、該凹部の深さより突出長が長い凸部を嵌入させることによって行うことを特徴とするプリモールド型の半導体装置の製造方法。
請求項２記載のプリモールド型の半導体装置の製造方法において、前記かしめ連結は、前記素子搭載部及び前記放熱板にそれぞれ設けられた第１、第２の凹部に、この第１、第２の凹部の全深さより大きい長さの連結部材の両側部を嵌合させることによって行われていることを特徴とするプリモールド型の半導体装置の製造方法。