JP2006156939A - 樹脂製中空パッケージおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂製中空パッケージをインサート成型する際に生じるインナーリード先端の沈み込みによる不良品発生を、製造コストを抑えながら、耐湿性を損ねることなく、防止する製造方法を安価に提供する。
【解決手段】沈み込みやすい臨界長さ以上のリードピンのみを、成型金型に設けた突起でインナーリードの先端が対向する成型金型の棚段に当接する様に保持しながらインサート成型することで、不良品の発生を抑制する。成型金型に設けた突起２５により形成される溝または切り欠きと中空部とを隔てる成型樹脂層を、他の樹脂製中空パッケージを形成する成型樹脂層よりも厚くなるように設計する。樹脂製中空パッケージの耐湿性は成型樹脂層の最も薄い部分で決定されるので、成型金型に設けた突起２５により形成される溝または切り欠きと中空部とを隔てる成型樹脂層が、樹脂製中空パッケージの中で最も薄くなっていなければ、耐湿性は低下しない。
【選択図】図６

Description

本発明は、固体撮像素子等の光学的な機能を有する半導体素子を搭載する、金属製リードフレームを成型金型に挿入してインサート成型される樹脂製中空パッケージおよびその製造方法に関する。更に詳しくは、多数の接続端子を有する半導体素子を搭載しうる、小型薄型で、耐湿性に優れた、安価な樹脂製中空パッケージおよびその製造方法に関する。

ベアチップと呼ばれる半導体素子は、外部の湿度や温度変化、異物や腐蝕性ガス等との接触、あるいは振動や衝撃等により、容易に特性が劣化し破壊されてしまう。そのため通常は、プリント配線板に電気的に接続されるリードフレームに搭載され、リードフレームと電気的に接続された上でリードフレームごと成型樹脂で包埋封止されたパッケージとして使用されている。
このような半導体パッケージは、省略されて半導体や半導体素子等と呼ばれることも多いが、後述する中空パッケージと区別するために中実パッケージとも呼ぶ。

ＣＣＤやＣ−ＭＯＳ等の固体撮像素子や、発光ダイオード等の発光素子、赤外線センサ等の光学センサ、等の光学的機能を有する半導体素子は、中実パッケージとすると成型樹脂により光学的機能が阻害されてしまう。そこで一方に開口部を有する樹脂製やセラミックス製の中空パッケージを用意し、半導体素子を中空部に搭載してリードフレームと電気的に接続した後、光学的に透明な封止板を用いて開口部を封止して用いられている。

固体撮像素子を用いるデジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラ、携帯電話やＰＤＡ等は、常により小型軽量で、低価格で、高信頼性で、撮影データの高速処理や動画対応等、より高機能化し続けることが期待されている。
そのため、固体撮像素子を搭載する樹脂製中空パッケージに対しては、耐湿性等の信頼性を損なうことなく、小型薄型で、多数の接続端子を有する半導体素子に対応したパッケージを安価に提供することが求められている。
樹脂製中空パッケージの形状としては、中実パッケージと同様に、ＤＩＰ（Ｄｕａｌ Ｉｎｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）方式から、ＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔ−ｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）方式やＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）方式が主流となり、更にＳＯＮ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔ−ｌｉｎｅ Ｎｏｎ−ｌｅａｄ）方式やＱＦＮ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｎｏｎ−ｌｅａｄ）方式へ移行しつつある。

更にプリント配線板全体の実装密度を上げるために、パッケージの下面のプリント配線板上に、該パッケージとは電気的に接続されない回路を配線したいという要求が発生している。Ｑｕａｄ型では略矩形のパッケージの４辺全てにアウターリードが延出しているので、パッケージ下部のプリント配線板上にパッケージと電気的に接続されない回路を配線することは難しい。しかし、ＤＩＰ方式やＳＯＰ方式の様に、略矩形の相対する２辺にのみアウターリードが延出しているパッケージでは、アウターリードが延出しない２辺を貫通する方向にプリント配線板上に回路を配線することに特段の困難さは無い。
そこで搭載する半導体素子の多端子化に対応しつつプリント配線板の実装密度を向上させるために、インナーリードは略矩形の中空部の４辺に露出し、相対する2辺のリード中間部を９０度屈曲させて、アウターリードは略矩形のパッケージの相対する２辺にのみ延出するリードフレームを用いた樹脂製中空パッケージが提案されている。

ここで樹脂製中空パッケージの形態と製造方法について説明する。先ずリードフレームについて説明する。
搭載される半導体素子とワイヤーボンディング等により電気的に接続されるインナーリードと、実装されるプリント配線板とハンダ付け等により電気的に接続されるアウターリードと、インナーリードとアウターリードとを屈曲して連通するリード中間部と、各々のリードピンの相対配置を保持するためのダムバーとからなる金属製のリードフレームを用意する。
例えば外部端子数３２の半導体素子を搭載するためのリードフレームの形状を図１に例示する。
リードピンの本数は搭載する半導体素子が有する外部接続端子数により決定され、リードフレームの形状は搭載する半導体素子の外部接続端子の配列形状と、実装されるプリント配線板の接続端子の配列形状とから要請される所望の形状を取る。

パッケージは種々の方法でプリント配線板にハンダ付け実装されるので、ハンダ付け強度を確保するためのアウターリードの面積と、ハンダが短絡しないためのアウターリード間の間隔が必要になる。
一方、搭載する半導体素子とはＡｕ等の金属細線をもちいてワイヤーボンディングされるので、インナーリード先端の面積と、隣接するインナーリード間の間隔は、アウターリードのそれよりもかなり小さくなる。
そのため図１に例示したように、インナーリードとアウターリードとの中間に、リードフレーム面内で屈曲してインナーリードとアウターリードとを連通するリード中間部が必要になる。一般に隣接して一辺を形成する一群のリードピンについては、中央寄りのリードピンは略直線状で屈曲は小さくリード中間部は短い。一方両端に近づくにつれ屈曲は大きくなりリード中間部は長くなるように設計されている。

リードフレームの材質としては、電気伝導性を有し加工性がよければ用いることが可能であるが、銅、鉄、アルミニウム、またはこれらの合金が好適に用いられ、特に銅合金や鉄にニッケルが４２％含まれている４２アロイと称される合金が好ましく用いられる。
リードフレームの厚さは、０．１ｍｍから０．３ｍｍ程度のものが通常用いられるが、特に０．１５ｍｍから０．２５ｍｍ程度のものが好ましく用いられる。
成型樹脂との密着性を向上させるために、種々のブラスト処理を施したり、メッキ処理やプライマー塗工処理等を施したりすることも、通常良く行われている。またインサート成型される前に所望の形状に折り曲げ加工を施しておいても何ら差し支えない。
一般に生産性を向上させる目的から、一回のインサート成型で複数個のパッケージが成型できるように、十数個から数十個分のパッケージを複数取りとする様に設計されることが多い。この場合は成型金型もリードフレームに合わせて複数取りとなる様に設計されることは言うまでも無い。中実パッケージの場合は、連続するリボンあるいはテープ状のリードフレームが多いが、樹脂製中空パッケージには通常枚葉状のリードフレームを用いる。

このようにして用意されたリードフレームを成型金型に装着する。通常縦型の成型機を用い、成型金型は上型と下型とを組み合わせた上下二分割型のものを用い、リードフレームのダムバー近傍が上下の成型金型に挟持嵌合されて固定される。
成型金型には、パッケージの中空部を形成するための凸部が設けられており、更に凸部の縁に成型加工後にインナーリードの先端が露出する棚段が設けられている。図２には上型に凸部と棚段が設けられている成型金型の断面を例示するが、成型金型の上下を倒置しても何ら問題は無い。

次いでリードフレームを装着した成型金型に成型樹脂を注入する。通常、射出成型方法のうち特にトランスファー成型が好ましく用いられる。
ここで用いられる成型樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性の樹脂が、寸法安定性や耐湿性、リードフレームとの密着性、注入時の流動特性等の点から好ましく用いられる。
さらに成型樹脂には、寸法安定性や流動特性、耐湿性等を向上させる目的で、シリカ粉末、アルミナ粉末、窒化珪素粉末等の無機充填剤が、成型樹脂１００重量部に対して通常４０〜３２００重量部、好ましくは１００〜１１５０重量部配合されることが多い。
成型条件は使用する樹脂によっても異なるが、エポキシ樹脂をトランスファー成型する場合は、通常、成型圧力５〜３０ＭＰａ、成型温度１３０℃〜２００℃、成型時間１０秒〜１２０秒程度の条件で行うことが出来る。
この様にして金属製のリードフレームと成型樹脂とがインサート成型され一体化される。

成型金型から取り出された樹脂製中空パッケージの平面図を図３に示す。ダムバーが切断された後、ウォータージェット等による樹脂バリ除去処理や、露出したインナーリード表面やアウターリード表面へのメッキ処理、アウターリードの曲げ加工処理等が適宜施される。
次いで中空部に半導体素子が接着剤等を用いて装着され、Ａｕ線等でワイヤーボンディングされ、ガラス等の光学的に透明な封止板を用いて封止されて、図４に断面図を例示する半導体素子を搭載した樹脂製中空パッケージが完成する。

これまで説明したように、樹脂製中空パッケージという呼称は、リードフレームと成型樹脂とが一体にインサート成型された段階から、個片化され半導体素子を搭載して封止されて完成した段階まで、いずれの状態についても用いることが可能であり、本願発明では必要が無い場合には区別せずに用いている。
リードフレームは、インナーリードと、リード中間部と、アウターリードと、ダムバーとからなるが、特に部位を特定せずにリードピンとも称する。
インナーリードは、成型後にパッケージの中空部に露出する部分を特にインナーリード先端と称しており、単にインナーリードと言った場合はインナーリード先端と、その近傍で成型樹脂に包埋されている部分までを指している。
アウターリードは、成型後にパッケージ外部に露出する部分の内ダムバーを含まない部分を指すが、アウターリード近傍の成型樹脂に包埋された部分を含めて指す場合もある。
樹脂製中空パッケージの中空とは、半導体素子を搭載するための開口された凹部を有することを指し、中空部とはこの開口された凹部を指す。

樹脂製中空パッケージをインサート成型する際、リードフレームの平面形状や厚さあるいは用いる材質、成型樹脂の配合や流動性、成型温度や成型圧力等の成型条件の設定、等によっては、種々の歪みや樹脂の注入圧によって沈み込んでしまい、本来中空部に露出しなければならないインナーリードの先端が、成型樹脂で被覆されてしまうことが生じる。樹脂バリ除去処理で全てのインナーリードの先端が中空部に露出すれば良いが、一箇所でも露出しないインナーリードが生じた場合、搭載する半導体素子とワイヤーボンディング出来ないため、そのパッケージは廃棄するしかない。
この問題は樹脂製中空パッケージの製造歩留まりを著しく低下させることがあるため、種々の対策が検討されている。

例えば特開２０００−３５３７５９では、裏面からサポートピンまたはサポートブロックで対向する成型金型に全てのインナーリードを当接させる製造方法が開示されている。この方法では半導体が搭載される中空部の直下にサポートピンまたはサポートブロックによる孔または溝が形成されてしまい、耐湿性が低下することが懸念される。そこで特開２０００−３５３７５９では、後工程でサポートピンまたはサポートブロックにより形成された孔または溝を樹脂で充填することが合わせて開示されている。
また特開２００１−２４０１２では、インナーリードの先端が沈み込まないように全てのリード中間部を裏面から可動性の押えピンで押え、成型樹脂が固化する直前に該可動性の押えピンを途中まで引抜き、新たに生じた空間にも成型樹脂を注入して固化させることで、押えピンにより形成される孔が成型樹脂で被覆されリードフレームが露出しないことを特徴とする、モールド型中空パッケージが提案されている。
特開２０００−３５３７５９ 特開２００１−２４０１２

半導体素子を誤動作させ破壊してしまう水分は、以前はリードフレームと成型樹脂との界面から侵入すると言われていた。最近ではリードフレームと成型樹脂との密着性が改善されたこと及びパッケージの小型化薄型化が極限まで求められていることから、成型樹脂層を透過して浸入する水分が最大の脅威となっている。
特開２０００−３５３７５９の方法で製造された樹脂製中空パッケージには、全てのインナーリードの裏面に、リードフレームが露出するサポートピンまたはサポートブロックによる孔または溝が形成されている。したがって半導体を搭載している中空部と外部とを隔てる成型樹脂層の厚さは、高々リードフレームの厚さに等しい０．１ｍｍから０．３ｍｍになってしまう。この程度の成型樹脂層の厚さでは水分が容易に透過するため耐湿性が失われてしまい、インナーリードの沈み込みを押えパッケージの製造歩留まりが向上したとしても、実際に使用することは出来ない。
次に特開２０００−３５３７５９に合わせて開示されている、サポートピンまたはサポートブロックにより形成された孔または溝を後工程で樹脂を用いて充填する場合について検討する。インサート成型に用いられる成型樹脂は、インサート成型が行われる温度と圧力下で所要の流動性を発現するように設計され配合されている。この成型樹脂を、成型後にインナーリードと同程度に微細な孔または溝に、加熱するだけで空隙が生じないように充填することは極めて難しい。加熱流動状態で空隙が生じないように充填できたとしても、充填樹脂が冷却固化する過程で収縮するので成型樹脂と充填樹脂との界面が剥離して容易に空隙が生じてしまう。少しでも空隙が生じてしまえば空隙を通じて水分が透過してゆくので、このような手法では耐湿性を保証することは出来ない。
高流動性で、冷却過程での収縮が少ない樹脂を用いた場合は、そもそもその様な特性を有する樹脂に、成型樹脂と同等の耐湿性を安価に付与することはきわめて難しい。

そこで特開２００１−２４０１２では、可動性の押えピンで全てのリード中間部を裏面から押えてインナーリードの沈み込みを防止し、成型樹脂の固化が完了する前に可動性の押えピンを途中まで引抜いて、新たに生じた空間にも成型樹脂を注入し固化することで、押えピンにより形成されるリードピン裏面に達する孔を途中まで成型樹脂で被覆することが提案されている。押えピンによる孔が成型樹脂で被覆されているため気密性は保たれるとしている。しかし薄型化を極限まで進めている最近の樹脂製中空パッケージでは、リードピンが露出していようがいまいが、成型樹脂層の最も薄い部分から水分が浸透し耐湿性を低下させてしまう。
また特開２００１−２４０１２の製造方法では、リードピンの本数分だけ可動性の押えピンを用意し、成型工程の途中で途中まで引抜く必要がある。最近の多数のリードピンを有し極限まで小型薄型化したパッケージに対してこの様な操作を行うことは、複雑な製造装置を極めて高精度に稼動させる必要があり、製造コストを大幅に引き上げざるを得ないのである。

本願発明者は、樹脂製中空パッケージの耐湿性を損なうことなく、インナーリードの沈み込みを防止する製造方法を安価に提供する課題に取組んだ。

インナーリードの沈み込み易さは、リードフレームの形状や厚さ、材質、成型樹脂の流動特性、成型温度や成型圧力等の成型条件に複雑に依存するが、片もち梁（Ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ）のたわみに近似して考えることが出来る。材質やその他の条件を捨象して、長さＬ、幅Ｗ、厚さＴの片もち梁と仮定し、インナーリード先端に加わる樹脂の注入圧が一定とすると、たわみ量はほぼＬ^３／（ＷＴ^３）に比例することが知られている。
一般的なリードフレームでは、アウターリードからインナーリードにむけてリードピンの幅は狭くなるが、長さと厚さは３乗で効くのに対し幅の寄与は１乗でしか効かないため、たわみ量は近似的に厚さと長さの関数として捉えられる。粗い近似ではあるが、たわみ量は長さの３乗に比例し、厚さの３乗に反比例すると考える。
樹脂製中空パッケージをインサート成型する実際の工程では、種々の要因が複雑に影響してくるが、それらの要因がほぼ等しくそれぞれのリードピンに加わるとして、インナーリード先端の沈み込み易さは、リードピンの長さの３乗に比例すると仮定する。たわみ量をＢとし、リードピンの長さ以外を全て捨象して括り出した比例定数をＡとし、Ｂ＝Ａ×Ｌ^３と近似できるとすれば、Ｌが１以下の領域と１以上の領域ではＢの変化率は大きく変化する。すなわち、その他の要因をＡとして括り出した式に於いてＬ＝１となる長さが上述の臨界長さとなる。

実際の樹脂製中空パッケージに上述の臨界長さが存在しているかどうか検討する。すなわち、全てのリードピンが臨界長さよりも長いか、または、全てのリードピンが臨界長さよりも短い場合には、リードピンの長さに対して沈み込み易さは連続的に変化し臨界長さは存在しないと考えられる。一方、臨界長さよりも短いリードピンと長いリードピンとが混在していれば、特定の長さのリードピンから急激に沈み込みが発生する現象が見られるはずであり、その特定の長さが臨界長さである。
そこでインナーリードの沈み込み易さが急に変化する臨界的な長さが、実際の樹脂製中空パッケージにおいて存在しているかどうかを確認した。
４２アロイ製で厚さ０．２５ｍｍの図１に示したリードフレームを、リードピンを保持する突起を有さない成型金型に装着し、樹脂１００重量部に対してシリカ粉末を７００重量部配合したエポキシ樹脂を、成型温度１７０℃、成型圧力１５ＭＰａ、成型時間６０秒の成型条件でトランスファー成型した。得られた樹脂製中空パッケージについて、非接触式深度測定機を用いて測定したインナーリード先端の沈み込み量を、リード中間部の長さに対してプロットした結果を図５に示す。ここでリード中間部の長さとは、図１に示したａの長さである。
図５から、この場合ではリード中間部の長さが１．７ｍｍを越えるとインナーリードの先端が急に沈み込むようになることが確認される。このことから、ここで用いた樹脂製中空パッケージにおいては、インナーリード先端が急に沈み込みやすくなる臨界長さが存在していることが初めて確認できた。
臨界長さはリードフレームの厚さの関数であり、０．２５ｍｍの厚さのリードフレームを用いているので、臨界長さを決める臨界指数は１．７ｍｍ÷０．２５ｍｍ＝６．８となる。以上の解析では、リードの長さ以外を定数として括り出しているので、リードフレームの厚さが変わったり、リードフレームのデザインが大きく変わったり、成型樹脂の配合が大きく変わった場合等は、臨界指数の値は変わり得る。したがって異なる厚さや大きく異なるデザインのリードフレームを用いる場合や、成型樹脂の配合などが異なる場合は、上述のようにリードピンを保持する突起を有しない成型金型を用いて樹脂製中空パッケージを試作し、インナーリード先端の沈み込みを実測することで、臨界長さを決めることが出来る。

インナーリードの沈み込みを防ぐには、裏面側から成型金型に設けた何らかの突起を用いてリードピンを保持させれば良い。多端子化および小型化薄型化が進んでいる最近のパッケージであっては、個々のリードピンをそれぞれ一本の突起で保持するためには微細な突起を多数設ける必要があり、複数のリードピンを一括して保持するブロック状の突起を設ける方が好ましい。突起の形状に特に制限は無いが、離型性を良くするために略テーパー状とすることが好ましい。

成型金型に設けた突起によりリードピンを保持することでインナーリード先端の沈み込みを抑制する事が出来るが、同時に突起により溝または切り欠きが樹脂製中空パッケージに形成されてしまう。
最近のリードフレームと成型樹脂との密着性が改善された樹脂製中空パッケージでは、耐湿性は成型樹脂層の厚さによって担保されている。したがって成型金型に設けた突起により形成された溝または切り欠きと中空部とを隔てる成型樹脂層が、他の中空部と外部とを隔てる成型樹脂層よりも厚ければ、溝または切り欠きが存在しても耐湿性を低下させることは無い。

上記の検討を踏まえ、本願発明者は樹脂製中空パッケージの耐湿性を損なうことなく、インナーリードの沈み込みを防止する製造方法を安価に提供する手段として、

臨界長さより長いリードピンのみを、成型金型に設けた突起でインナーリードの先端が棚段に当接する様に保持してインサート成型する、樹脂製中空パッケージの製造方法を提案する。
本方法により、必要なリードピンのみを保持するため、もともと沈み込みにくいリードピンを含む全てのリードピンに対して同様の対策を施す場合に比べて、安価に製造することが出来る。

さらに臨界長さとして、リード中間部の長さＬとリードフレームの厚さＴとの比Ｌ／Ｔが６．８以上のリードピンのみを、成型金型に設けた突起で保持する樹脂製中空パッケージの製造方法を提案する。

成型金型に設けた突起により形成される溝または切り欠きと中空部とを隔てる成型樹脂層が、樹脂製中空パッケージの最も薄い成型樹脂層よりも厚い、樹脂製中空パッケージの製造方法を提案する。
本方法により、安価にインナーリードの沈み込みを抑制しながら、耐湿性を損なうこと無く樹脂製中空パッケージを製造することができる。

樹脂製中空パッケージの底に金属性の防湿板を有する場合は、成型金型に設けた突起により形成される溝または切り欠きと中空部とを隔てる成型樹脂層が、防湿板を有さない場合に必要とされる最も薄い成型樹脂層よりも厚い、樹脂製中空パッケージの製造方法を提案する。

更に、用いるリードフレームを、インナーリードの先端は略矩形の中空部の４辺に露出し、アウターリードの先端は略矩形の相対する２辺から延出する形状とする、樹脂製中空パッケージの製造方法を提案する。本方法により、実装密度を向上させるためにパッケージの下のプリント配線板に、パッケージとは電気的に接続されない回路を配線することが可能となる。

リードピンを保持する突起を、中空部を形成する凸部を持たない成型金型に設ける、樹脂製中空パッケージの製造方法を提案する。中空部を形成する凸部を有する成型金型に突起を設けても、リードピンを有効に保持することは出来ないからである。

リードピンを保持する突起を対向する両方の成型金型に設ける、樹脂製中空パッケージの製造方法を提案する。両方の成型金型に突起を設けることでより有効にリードピンを保持することが可能となる。

上記提案した樹脂製中空パッケージの製造方法を用いた樹脂製中空パッケージを提案する。本樹脂製中空パッケージは、小型薄型で多端子数の半導体素子を搭載可能であり、耐湿性に優れ、安価に提供可能である。
さらに本願発明の樹脂製中空パッケージに半導体素子を搭載した半導体装置を提案する。本半導体装置は、小型薄型で、高機能で、耐湿性に優れ、且つ安価である。

本願発明の樹脂製中空パッケージの製造方法を用いることで、耐湿性を低下させることなく、安価に、インナーリードの沈み込みによる製造歩留まりの低下を抑制する事が可能となった。

本願発明の実施例について、以下に図を用いて具体的に説明する。

先ずリードフレームを用意する。ここでは図１に例示したＳＯＰ方式のリードフレームを用いて説明するが、４辺にリードピンが延出するＱＦＰ方式の場合であっても全く同様に実施することが可能である。
４２アロイ製で厚さ０．２５ｍｍの図１に示すリードフレームを、図６に断面図を示すリードピンを保持するための突起を設けた成型金型に挟持固定する。次いで樹脂１００重量部に対してシリカ粉末を７００重量部配合したエポキシ樹脂を用いて、成型温度１７０℃、成型圧力１５ＭＰａ、成型時間６０秒の成型条件でトランスファー成型した。得られた樹脂製中空パッケージの上面から見た平面図を図７に示す。裏面に形成されている成型金型に設けた突起による溝を破線で示している。
ダムバーを切断しアウターリードをＳＯＰ形状に曲げ加工した樹脂製中空パッケージを図８に示す。

実施例１と同様にして、リードピンを保持する突起を上下両方の金型に設けた場合の、ダムバーを切断しアウターリードをＳＯＰ形状に曲げ加工した樹脂製中空パッケージを図９に例示する。

底に防湿板を有する樹脂製中空パッケージに用いる、一体化した防湿板を有するリードフレームを説明する平面図を図１０に示す。このリードフレームを、予め防湿板がリードピンが形成する平面より下に来るように曲げ加工をし、その後に成型金型に装着し、成型樹脂を注入固化させれば良い。その様にして得られた樹脂製中空パッケージの断面図を図１１に示す。図１１では防湿板はパッケージ底部の成型樹脂層に包埋されているが、防湿板の底面がパッケージの底面に露出していても構わない。

インナーリードの先端が略矩形の中空部の４辺に露出し、アウターリードが略矩形のパッケージの相対する２辺のみから外部へ延出するように設計されたリードフレームの一例を図１２に例示する。このリードフレームを用いて、下型のみにリードピンを保持するための突起を有する成型金型に装着した状態の断面図を、図１３に示す。
実施例１と同様にして成型樹脂を注入固化して、取り出した樹脂製中空パッケージの平面図を図１４に示す。ダムバーを切断してアウターリードをＳＯＰ形状に曲げ加工した平面図と断面図とを図１５に示す。成型金型に設けた突起により形成されたパッケージ下面の切り欠きと、該切り欠きに露出しているリード中間部のリードピンを破線で図中に示す。
ここで耐湿性を損なわないためには、図１３にｄとして示す切り欠きから中空部までの成型樹脂層を、中空部の底をなす成型樹脂層よりも厚くすることが必要である。こうすれば樹脂製中空パッケージの耐湿性は、中空部の底を形成する成型樹脂層の耐湿性により決まるので、リードピンを保持するために形成された切り欠きはパッケージの耐湿性を低下させない。

さらに実施例４と同様にして、リードピンを保持する突起を上下両方の成型金型に設けた場合の平面図と半断面半側面図を図１６に例示する。

インナーリードの先端が略矩形の中空部の４辺に露出し、アウターリードが略矩形のパッケージの相対する２辺のみから外部へ延出し、さらに中空部の底に設ける防湿板を予め一体化してあるリードフレームを図１７に例示する。このリードフレームは予めリードピンがなす平面よりも防湿板の平面が下がるように曲げ加工を施した後、成型金型に装着されて成型樹脂と一体化される。防湿板は中空部の底に成型樹脂に包埋されていてもよいし、中空部の底面に防湿板の底面が露出していても構わない。
この様に防湿板を設けることで樹脂製中空パッケージの全体の厚さをより薄くすることが可能となる。

実施例１から６のいずれについても、成型金型に設けた突起により形成される溝または切り欠きは、樹脂を用いて充填しても良い。本願発明の方法によれば、そもそも溝または切り欠きは樹脂製中空パッケージの耐湿性を低下させるものではないが、溝または切り欠きを樹脂で充填することで、ウォータージェットを用いた樹脂バリ除去処理を行った際に溝や切り欠きにバリや微細なゴミ等が付着し残留することを抑制すること等が可能である。

本願発明の樹脂製中空パッケージの製造方法を用いることで、小型薄型で、かつ接続端子数の多い半導体素子を搭載可能な樹脂製中空パッケージを、耐湿性を損なうことなく安価に提供することが初めて可能となった。
本願発明の製造方法を用いて製造された樹脂製中空パッケージを用いることで、小型薄型で高機能であり、さらに耐湿性にも優れた半導体装置を安価に提供することが可能となった。

相対する２方向にインナーリードとアウターリードとが延出するリードフレームを例示する平面図である。 リードフレームを成型金型に装着する様子を説明する断面図である。 図１に例示したリードフレームを、図２に例示した成型金型に装着してインサート成型した、ダムバーを切断する前の樹脂製中空パッケージを示す平面図である。 ダムバーを切断しアウターリードをＳＯＰ形状に曲げ加工し、半導体素子を搭載してワイヤーボンディングし、ガラス封止板を用いてガラス封止した樹脂製中空パッケージを説明する断面図である。 リード中間部の長さａに対するインナーリード先端の沈み込み量をプロットしたグラフである。 下型にリードピンを保持するための突起を設けた成型金型に、リードフレームを装着した状態を説明する断面図である。 図１に例示したリードフレームを、図６に例示した成型金型に装着してインサート成型した、ダムバーを切断する前の樹脂製中空パッケージを示す平面図である。成型金型に設けた突起による裏面の溝を平面図中に破線で示す。 図７に示した樹脂製中空パッケージを、ダムバーを切断して個片化しアウターリードをＳＯＰ形状に曲げ加工した状態を説明する平面図と断面図である。 上型と下型の両方にリードピンを保持するための突起を設けた成型金型を用いて製造した樹脂製中空パッケージを説明する平面図と断面図である。 図１に例示したリードフレームに防湿板を一体化させたリードフレームを例示する平面図である。 図１０に例示した防湿板と一体化させたリードフレームを用いて製造した樹脂製中空パッケージを説明する断面図である。 インナーリードの先端は略矩形の中空部の４辺に露出し、アウターリードは略矩形のパッケージの相対する２辺のみから延出するリードフレームを例示する平面図である。 図１２に例示したリードフレームを、リードピンを保持する突起を設けた成型金型に装着した状態を説明する断面図である。 図１３に例示したリードフレームと成型金型とを用いてインサート成型した樹脂製中空パッケージを説明する平面図である。成型金型に設けた突起により形成される裏面の切り欠きと露出するリードフレームとを、破線で示してある。 図１４に例示した樹脂製中空パッケージを、ダムバーを切断して個片化しアウターリードをＳＯＰ形状に曲げ加工した状態を説明する平面図と断面図である。成型金型に設けた突起により形成される裏面の切り欠きと露出するリードフレームとを、破線で示してある。 図１２に例示したリードフレームを用い、リードピンを保持する突起を上型と下型の両方に設けた成型金型を用いてインサート成型し、アウターリードをＳＯＰ形状に曲げ加工した樹脂製中空パッケージを説明する平面図と断面図である。 図１２に例示したリードフレームに防湿板を一体化させたリードフレームを例示した平面図である。

符号の説明

１ リードフレーム
１１ インナーリード
１２ リード中間部
１３ アウターリード
１４ ダムバー
２ 成型金型
２１ 上型
２２ 下型
２３ 凸部
２４ 棚段
２５ 突起
３ 樹脂製中空パッケージ
３１ 半導体素子
３２ 成型樹脂
３３ 封止板
３４ 防湿板

Claims (9)

1. 成型樹脂を注入する際にインナーリードの先端が沈み込まない様にリードピンを保持しながらインサート成型する樹脂製中空パッケージの製造方法であって、臨界長さより長いリードピンのみを成型金型に設けた突起で保持することを特徴とする、樹脂製中空パッケージの製造方法。
2. 請求項１に記載の樹脂製中空パッケージの製造方法であって、臨界長さがリードピンの厚さの６．８倍であることを特徴とする、樹脂製中空パッケージの製造方法。
3. 請求項１および２に記載の樹脂製中空パッケージの製造方法であって、成型金型に設けた突起により形成される溝または切り欠きと中空部とを隔てる成型樹脂層が、樹脂製中空パッケージを構成する最も薄い成型樹脂層よりも厚いことを特徴とする、樹脂製中空パッケージの製造方法。
4. 樹脂製中空パッケージの底に金属性の防湿板を有する、請求項１から３に記載の樹脂製中空パッケージの製造方法であって、成型金型に設けた突起により形成される溝または切り欠きと中空部とを隔てる成型樹脂層が、金属性の防湿板を有さない場合に必要な最も薄い成型樹脂層よりも厚いことを特徴とする、樹脂製中空パッケージの製造方法。
5. 請求項１から４に記載の樹脂製中空パッケージの製造方法であって、インナーリードの先端は略矩形の中空部の４辺に露出し、アウターリードは略矩形のパッケージの相対する２辺のみから延出するリードフレームを用いたことを特徴とする、樹脂製中空パッケージの製造方法。
6. 請求項１から５に記載の樹脂製中空パッケージの製造方法であって、リードピンを保持する成型金型の突起が、中空部を形成する凸部を持たない側の成型金型のみに設けられていることを特徴とする、樹脂製中空パッケージの製造方法。
7. 請求項１から５に記載の樹脂製中空パッケージの製造法であって、リードピンを保持する成型金型の突起が、対向する両方の成型金型に設けられたことを特徴とする、樹脂製中空パッケージの製造方法。
8. 請求項１から７に記載の樹脂製中空パッケージの製造方法によって製造されたことを特徴とする、樹脂製中空パッケージ。
9. 請求項８に記載の樹脂製中空パッケージに半導体素子を搭載したことを特徴とする半導体装置。