JP2007299961A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the frequency of the generation of damage to a sensor chip in a resin sealing process by forming a proper angle of inclination to a sealing resin inclined to the sensor chip. <P>SOLUTION: A semiconductor device has a semiconductor element 1 necessary to be exposed to the outside, and a protective layer 8 for the semiconductor element 1. The angle of the inclination 5 of an opening 3 formed at the protective layer 8 is formed at an angle from 5° to 45° to the surface of the semiconductor element 1. Consequently, a hold-down piece 18 for forming the opening can suppress stress applied to the semiconductor element 1 when the protective layer 8 is formed, and the frequency can be reduced in the generation of damages to the semiconductor element 1. The shape of the exposed section of the semiconductor element 1 can be brought near easily to an object to be measured, and the semiconductor device can be obtained having the proper size of the opening 3 set to the size of the semiconductor element 1 fitted in the opening 3. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明はセンサーチップなどを露出させる開口部を必要とする半導体装置のパッケージ形状及び構造に関するものである。   The present invention relates to a package shape and structure of a semiconductor device that requires an opening for exposing a sensor chip and the like.

現在、市場に供給されている指紋センサー用の樹脂封止パッケージの構造を参考として従来例を説明する。具体例としてオーセンテック社のタッチタイプ指紋認証センサAES3400(WQFP48-1414:AES3400 Authen Tec Inc.)を例に説明する。   A conventional example will be described with reference to the structure of a resin-sealed package for a fingerprint sensor currently on the market. As a specific example, a touch type fingerprint authentication sensor AES3400 (WQFP48-1414: AES3400 Authen Tec Inc.) manufactured by Authentec will be described as an example.

図5および図6は上記従来のQFP(クアッド フラット パッケージ:Quad Flat Package)を利用した開口部を持つ封止パッケージであり、パッケージ上面には指紋を認証するためにセンサーチップ101つまり指紋認識領域を露出させている。指紋認証装置において、センサーチップ101は、ほとんどこのような開口部103を有している。   5 and 6 show a sealed package having an opening using the above-described conventional QFP (Quad Flat Package), and a sensor chip 101, that is, a fingerprint recognition area, is provided on the upper surface of the package in order to authenticate a fingerprint. It is exposed. In the fingerprint authentication device, the sensor chip 101 has almost such an opening 103.

また図7は、樹脂封止の概念を示している。センサーチップ101はリードフレーム107上に実装された状態でモールド金型116,117に挟み込まれている。   FIG. 7 shows the concept of resin sealing. The sensor chip 101 is sandwiched between mold dies 116 and 117 while being mounted on the lead frame 107.

センサーチップ101を樹脂封止するためには、この状態で開口部形成用押さえ駒118をセンサー面に密着させ、樹脂を注入する。この開口部形成用押さえ駒118をセンサー面に密着させることによりセンサー触指可能開口窓103が形成される。この開口部形成用押さえ駒118は一般的に金属製であり、加工のし易さと封止後の型離れの容易さから、開口部形成用押さえ駒テーパー面119とセンサーに触れる面とのなす角の開口部形成用押さえ駒テーパー角度120は45°とされている。尚、開口部形成用押さえ駒テーパー角度120がセンサーチップ101のパッケージの開口窓傾斜角度104そのものとなる。   In order to seal the sensor chip 101 with resin, in this state, the opening forming pressing piece 118 is brought into close contact with the sensor surface, and the resin is injected. A sensor tactile-capable opening window 103 is formed by closely attaching the opening forming presser piece 118 to the sensor surface. The opening forming presser piece 118 is generally made of metal, and is formed by an opening forming presser piece tapered surface 119 and a surface that touches the sensor for ease of processing and easy mold separation after sealing. The corner opening forming presser taper taper angle 120 is 45 °. Note that the opening forming pressing piece taper angle 120 becomes the opening window inclination angle 104 of the sensor chip 101 package itself.

しかしながら、上記従来の開口部形成用押さえ駒テーパー角度120を用いた場合、センサーチップ101の実装の高さがばらつくと、センサーチップの破損が頻繁に発生するという問題があった。これは、露出させるべきセンサーチップ101のセンサー開口窓傾斜角度105が約45°であるため、半導体チップを樹脂封止する工程において、開口部形成用押さえ駒118をセンサー面に密着させる際に開口部103のエッジにかかる応力がセンサー面に対して大きく作用するためである。さらにセンサーチップ101の実装の高さが高い位置に取り付けられると、センサーチップ101のセンサー面が押さえ駒の角の部分(エッジ)に強く押し付けられ、エッジによってセンサー面にかかる応力がさらに強くなる結果、センサーチップ101の破損が頻繁に発生する原因となっていた。   However, when the conventional opening forming presser taper taper angle 120 is used, there is a problem that the sensor chip is frequently damaged when the mounting height of the sensor chip 101 varies. This is because the sensor opening window inclination angle 105 of the sensor chip 101 to be exposed is about 45 °, and therefore, when the semiconductor chip is sealed with resin, the opening forming presser piece 118 is brought into close contact with the sensor surface. This is because the stress applied to the edge of the portion 103 acts greatly on the sensor surface. Furthermore, when the mounting height of the sensor chip 101 is mounted at a high position, the sensor surface of the sensor chip 101 is strongly pressed against the corner portion (edge) of the holding piece, and the stress applied to the sensor surface by the edge is further increased. The sensor chip 101 was frequently damaged.

また、小さいセンサーチップ101を樹脂封止する場合、センサーチップ用に設ける開口部103の寸法を最小限度とした状態では、センサー開口窓傾斜角度105を45°にすると指先115のセンサーに対する非接触領域113が発生する(図8)。このため、開口部103の寸法は確実に指先が入り込むほどの大きな寸法とする必要があった。   In the case where the small sensor chip 101 is sealed with resin, in a state where the size of the opening 103 provided for the sensor chip is minimized, when the sensor opening window inclination angle 105 is set to 45 °, the non-contact region of the fingertip 115 with respect to the sensor 113 occurs (FIG. 8). For this reason, the dimension of the opening 103 must be large enough to ensure that the fingertip enters.

従って、指紋認証を行うためには開口部を小さくするにも限度があり、開口部103が小さくできないのでセンサーチップの大きさ自体を小さくすることも難しかった。また、このことはセンサーチップサイズ自体を縮小することができないということであり、材料費を抑えることが難しかった。   Therefore, in order to perform fingerprint authentication, there is a limit to reducing the size of the opening. Since the opening 103 cannot be reduced, it is difficult to reduce the size of the sensor chip itself. Moreover, this means that the sensor chip size itself cannot be reduced, and it has been difficult to reduce material costs.

また、センサー開口窓傾斜角度105を45°とした場合には、使用者が指紋認証を行うために指先115を開口部103に接触させた際に、パッケージ上面とセンサー開口窓傾斜面104の境目が角張った感触があり、ザラツキ・引っかかりなど違和感をもたらす原因になっていた。   In addition, when the sensor opening window inclination angle 105 is 45 °, the boundary between the upper surface of the package and the sensor opening window inclination surface 104 when the user brings the fingertip 115 into contact with the opening 103 for fingerprint authentication. There was a horny feel, and it became a cause of discomfort such as roughness and catching.

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、センサーチップ101及び開口部103の大きさは指紋認証ができる最小限度の大きさとしつつ、センサーチップ101上面に対して傾斜する封止樹脂部108に適切な傾斜角度を与えることにより、半導体チップを樹脂封止する工程において、センサー面上での開口部エッジへの応力分散を図り、樹脂封止工程でのセンサーチップ破損発生頻度を低減することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems. The object of the present invention is to make the size of the sensor chip 101 and the opening 103 minimum with respect to the upper surface of the sensor chip 101 while enabling fingerprint authentication. By providing an appropriate inclination angle to the inclined sealing resin portion 108, stress distribution to the edge of the opening on the sensor surface is achieved in the step of resin-sealing the semiconductor chip, and the sensor chip in the resin sealing step The purpose is to reduce the frequency of breakage.

本発明に係る半導体装置は、上記課題を解決するために、開口部を必要とする半導体装置において、外部に露出させることが必要な半導体素子と、前記半導体素子の保護層を有し、前記保護層に設けられた開口部の傾斜角が、前記半導体素子の表面に対して5°より大きく、45°より小さい角度で形成されることを特徴としている。   In order to solve the above problems, a semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor element that needs to be exposed to the outside in a semiconductor device that requires an opening, and a protective layer for the semiconductor element. The inclination angle of the opening provided in the layer is formed at an angle larger than 5 ° and smaller than 45 ° with respect to the surface of the semiconductor element.

上記の構成によれば、前記保護層に設けられた開口部の傾斜角が、前記半導体素子の表面に対して5°より大きく、45°より小さい角度で形成される。このため、前記半導体素子が露出する部分を測定対象に容易に近づけることができ、かつ開口部に設置する半導体素子の大きさに対して設定する開口部の大きさが適切な半導体装置を実現するという効果を奏する。   According to said structure, the inclination | tilt angle of the opening part provided in the said protective layer is formed at an angle larger than 5 degrees and smaller than 45 degrees with respect to the surface of the said semiconductor element. For this reason, the semiconductor device in which the portion where the semiconductor element is exposed can be easily brought close to the measurement object and the size of the opening set with respect to the size of the semiconductor element installed in the opening is realized. There is an effect.

また本発明に係る半導体装置は、指紋認証装置であっても良い。また前記半導体装置はワイヤーボンディングにより接続されてもよい。   The semiconductor device according to the present invention may be a fingerprint authentication device. The semiconductor devices may be connected by wire bonding.

上記半導体装置が指紋認証装置であれば、指先の形状に合った指紋認証装置が実現できる。またワイヤーボンディングによって接続されていても、開口部の大きさと半導体素子の大きさを適切に作成することができる。   If the semiconductor device is a fingerprint authentication device, a fingerprint authentication device that matches the shape of the fingertip can be realized. Moreover, even if it connects by wire bonding, the magnitude | size of an opening part and the magnitude | size of a semiconductor element can be produced appropriately.

また本発明に係る半導体装置は、前記半導体素子が外部に露出されている部分において、前記半導体素子のセンサー部位を認識する記号が記載されていることが好ましい。   In the semiconductor device according to the present invention, it is preferable that a symbol for recognizing a sensor portion of the semiconductor element is described in a portion where the semiconductor element is exposed to the outside.

上記のセンサー部位を認識する記号の記載によって、開口部の中のセンサーの位置を容易に識別することができるという効果を奏する。   The description of the symbol for recognizing the sensor part has an effect that the position of the sensor in the opening can be easily identified.

さらに本発明に係る半導体装置において用いられる半導体素子はランドグリッドアレイであってもよいし、ボールグリッドアレイであっても良い。さらにフレックスリジッド基板で構成されるランドグリッドアレイであっても良いし、フレックスリジッド基板で構成されるボールグリッドアレイであっても良い。   Furthermore, the semiconductor element used in the semiconductor device according to the present invention may be a land grid array or a ball grid array. Further, it may be a land grid array composed of a flex-rigid substrate or a ball grid array composed of a flex-rigid substrate.

また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記課題を解決するために、半導体素子の表面にモールドする金型を密着させた状態で当該金型で前記半導体素子を挟み込み、樹脂を前記金型内に注入し、保護層を形成する半導体装置の製造方法であって、前記保護層は前記半導体素子の表面を露出させる開口部を有しており、前記保護層に設けられた開口部の傾斜角が、前記半導体素子の表面に対して5°より大きく、45°より小さい角度で形成されるように前記金型の開口部形成部分がテーパー面を有することを特徴としている。   In addition, in order to solve the above-described problem, the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention sandwiches the semiconductor element with the mold in a state where the mold to be molded is closely attached to the surface of the semiconductor element, and puts the resin into the mold. A method of manufacturing a semiconductor device in which a protective layer is formed by injecting into a mold, wherein the protective layer has an opening that exposes a surface of the semiconductor element, and an opening provided in the protective layer The opening forming portion of the mold has a tapered surface so that the inclination angle is formed at an angle larger than 5 ° and smaller than 45 ° with respect to the surface of the semiconductor element.

上記の構成によれば、前記保護層に設けられた開口部の傾斜角が、前記半導体素子の表面に対して5°より大きく、45°より小さい角度で形成されるので、前記保護層の形成時に、開口部形成用押さえ駒が半導体素子に加える応力を抑えることができ、半導体素子の破損発生頻度を低減することができるという効果を奏する。   According to said structure, since the inclination-angle of the opening part provided in the said protective layer is formed at an angle larger than 5 degrees and smaller than 45 degrees with respect to the surface of the said semiconductor element, formation of the said protective layer Sometimes, the stress applied to the semiconductor element by the opening forming pressing piece can be suppressed, and the frequency of breakage of the semiconductor element can be reduced.

本発明に係る半導体装置は、以上のように、開口部を必要とする半導体装置において、外部に露出させることが必要な半導体素子と、前記半導体素子の保護層を有し、前記保護層に設けられた開口部の傾斜角が、前記半導体素子の表面に対して5°以上、45°以下で形成されるので、前記半導体素子が露出する部分を測定対象に容易に近づけることができ、かつ開口部に設置する半導体素子の大きさに対して設定する開口部の大きさが適切な半導体装置を実現するという効果を奏する。   As described above, a semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor element that needs to be exposed to the outside in a semiconductor device that requires an opening, and a protective layer for the semiconductor element, and is provided in the protective layer. Since the inclination angle of the formed opening is 5 ° or more and 45 ° or less with respect to the surface of the semiconductor element, the portion where the semiconductor element is exposed can be easily brought close to the measurement object, and the opening There is an effect of realizing a semiconductor device in which the size of the opening set with respect to the size of the semiconductor element installed in the portion is appropriate.

また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、以上のように、半導体素子の表面にモールドする金型を密着させた状態で当該金型で前記半導体素子を挟み込み、樹脂を前記金型内に注入し、保護層を形成する半導体装置の製造方法であって、前記保護層は前記半導体素子の表面を露出させる開口部を有しており、前記保護層に設けられた開口部の傾斜角が、前記半導体素子の表面に対して5°より大きく、45°より小さい角度で形成されるように前記金型の開口部形成部分がテーパー面を有するので、前記保護層の形成時に、開口部形成用押さえ駒が半導体素子に加える応力を抑えることができ、半導体素子の破損発生頻度を低減することができるという効果を奏する。   In addition, as described above, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the semiconductor element is sandwiched between the molds in a state where the mold to be molded is closely attached to the surface of the semiconductor element, and the resin is put into the mold. A method of manufacturing a semiconductor device in which a protective layer is formed by implantation, wherein the protective layer has an opening that exposes a surface of the semiconductor element, and an inclination angle of the opening provided in the protective layer is Since the opening forming portion of the mold has a tapered surface so as to be formed at an angle larger than 5 ° and smaller than 45 ° with respect to the surface of the semiconductor element, the opening is formed when the protective layer is formed. The stress exerted on the semiconductor element by the pressing piece can be suppressed, and the frequency of occurrence of breakage of the semiconductor element can be reduced.

本発明の一実施形態について図1ないし図4に基づいて説明すると以下の通りである。   An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

図2は本発明によって形成されるLGA(ランド グリッド アレイ:Land Grid Array)パッケージの上面よりみた図であり、図3は前記LGAパッケージの断面図である。パッケージ上面には、指紋を認証するためにセンサーチップ有効素子領域2を含む領域を露出させている。センサーチップ有効素子領域表示線6も同面に形成されている。また、センサーチップ1は、フレーム基板7の上に形成され、基板上のパッケージ実装接続用端子10と金ワイヤー9で接続されている。   FIG. 2 is a top view of an LGA (Land Grid Array) package formed according to the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the LGA package. On the upper surface of the package, an area including the sensor chip effective element area 2 is exposed in order to authenticate the fingerprint. The sensor chip effective element region display line 6 is also formed on the same surface. The sensor chip 1 is formed on the frame substrate 7 and connected to the package mounting connection terminal 10 on the substrate by a gold wire 9.

封止樹脂8は、センサーチップ1のセンサーチップ有効素子領域2側に形成されるが、その際センサー触指可能開口窓3がセンサーチップ有効素子領域2を含む領域に開口される。センサー触指可能開口窓3と封止樹脂8との境界には、センサー開口窓傾斜面4がつけられている。本発明では、上記センサー開口窓傾斜面4とセンサーチップ1とがなす角のセンサー開口窓傾斜角度5は5°より大きく、45°より小さい角度で形成される。   The sealing resin 8 is formed on the sensor chip effective element region 2 side of the sensor chip 1, and at that time, the sensor tactile feasible opening window 3 is opened in a region including the sensor chip effective element region 2. A sensor opening window inclined surface 4 is attached to the boundary between the sensor tactile-capable opening window 3 and the sealing resin 8. In the present invention, the sensor opening window inclined angle 5 formed by the sensor opening window inclined surface 4 and the sensor chip 1 is formed at an angle larger than 5 ° and smaller than 45 °.

ここで図1を用いて、上記LGAパッケージの形成方法について説明する。図1は樹脂封止の概念を示している。本方法では、センサーチップ1をフレーム基板7上に実装した状態でモールド金型16,17で挟み込み、固定する。   Here, a method of forming the LGA package will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows the concept of resin sealing. In this method, the sensor chip 1 is sandwiched between the mold dies 16 and 17 while being mounted on the frame substrate 7 and fixed.

このとき、開口部形成用押さえ駒18をセンサー面とモールド金型16の間に挿入し、開口部形成用押さえ駒18をセンサー面に密着させて、樹脂を注入する。開口部形成用押さえ駒18は、開口部形成用押さえ駒テーパー面19とセンサーに触れる面とのなす角が、開口部形成用押さえ駒テーパー角度20をなすように傾斜している。上記の角度範囲内の角度で上記工程によって、センサー触指可能開口窓3が形成される。樹脂が固定した後、モールド16,17と開口部形成用押さえ駒18とを取り外すことで、LGAパッケージの形成が終了する。   At this time, the opening forming pressing piece 18 is inserted between the sensor surface and the mold 16, the opening forming pressing piece 18 is brought into close contact with the sensor surface, and the resin is injected. The opening forming presser piece 18 is inclined such that the angle formed by the opening forming presser piece taper surface 19 and the surface touching the sensor forms an opening forming presser piece taper angle 20. The sensor tactile possible opening window 3 is formed by the above process at an angle within the above angle range. After the resin is fixed, the molds 16 and 17 and the opening forming presser piece 18 are removed to complete the formation of the LGA package.

尚、従来は開口部形成用押さえ駒18で形成されるセンサー開口窓傾斜角度5は45°のものが一般的であったが、本願発明の方法では5°より大きく、45°より小さい角度で形成されている。開口部形成用押さえ駒18を本願で指定する角度で形成することは現在の工作技術において容易に可能であり、当該開口部形成用押さえ駒18を用いてLGAパッケージを形成する場合、開口部形成用押さえ駒18によって形成されるセンサー開口窓傾斜角度5が従来の開口部形成用押さえ駒18を用いたときよりも緩やかになるため、エッジ部の形成はきれいに形成することができる。   Conventionally, the sensor opening window inclination angle 5 formed by the opening forming presser piece 18 is generally 45 °. However, in the method of the present invention, the angle is larger than 5 ° and smaller than 45 °. Is formed. It is possible to easily form the opening forming presser piece 18 at an angle specified in the present application in the current working technique. When forming the LGA package using the opening forming presser piece 18, the opening forming unit is formed. Since the sensor opening window inclination angle 5 formed by the holding piece 18 becomes gentler than when the conventional opening forming holding piece 18 is used, the edge portion can be formed cleanly.

また、上記説明では開口部形成押さえ駒18によってセンサー開口窓傾斜角度5を形成しているが、モールド金型16に開口部形成押さえ駒18の形状を持たせて形成することも可能である。   Further, in the above description, the sensor opening window inclination angle 5 is formed by the opening forming presser piece 18, but it is also possible to form the mold die 16 having the shape of the opening forming presser piece 18.

図4は、本発明によって形成されるLGAパッケージで指紋認証を行う場合における、前記LGAパッケージの断面図と指の位置関係を示した図である。   FIG. 4 is a diagram showing a positional relationship between the LGA package and a cross-sectional view when fingerprint authentication is performed using the LGA package formed according to the present invention.

センサーチップ1は、センサーチップ1自体を固定し、金ワイヤー9などを保護するために封止樹脂8で封止されている。そのためセンサーチップ1上のセンサーチップ有効素子領域2は封止樹脂8に対して窪んだ位置に固定されている。また、図4ではセンサーチップ1の大きさが指先15に対して小さいことを想定している。この構成において、指紋の認証を行うには、指先15をセンサーチップ有効素子領域2に接触させることが必要であり、上記の窪み中に指先15を押し付ける必要がある。従来の開口部形成用押さえ駒18で形成されたLGAパッケージの場合、センサー開口窓傾斜角度5は45°で形成されているため、指先15の形状と比較して封止樹脂8が急激にセンサーチップ1から盛り上がるように形成されるため、使用者が指紋認証を行うために指先15を開口部3に接触させた際に、パッケージ上面とセンサー開口窓傾斜面4の境目に角張った感触があり、ザラツキ・引っかかりなど違和感をもたらす原因になっていた。   The sensor chip 1 is sealed with a sealing resin 8 in order to fix the sensor chip 1 itself and protect the gold wire 9 and the like. Therefore, the sensor chip effective element region 2 on the sensor chip 1 is fixed at a position recessed with respect to the sealing resin 8. In FIG. 4, it is assumed that the size of the sensor chip 1 is smaller than the fingertip 15. In this configuration, in order to perform fingerprint authentication, it is necessary to bring the fingertip 15 into contact with the sensor chip effective element region 2, and it is necessary to press the fingertip 15 into the recess. In the case of the LGA package formed by the conventional opening forming presser piece 18, the sensor opening window inclination angle 5 is 45 °, so that the sealing resin 8 is abruptly compared with the shape of the fingertip 15. Since it is formed so as to rise from the chip 1, when the user touches the fingertip 15 with the opening 3 for fingerprint authentication, there is a crisp feel at the boundary between the package upper surface and the sensor opening window inclined surface 4. , Roughness and catching, causing discomfort.

また、従来の開口部形成用押さえ駒18で形成されたLGAパッケージの場合、センサーチップ1が露出している部分の窪みの形状が指先15の形状とは大きく異なるため、使用者の指がセンサーに触れない領域(指先非接触領域13)が大きく存在していた。   Further, in the case of the LGA package formed by the conventional opening forming presser piece 18, the shape of the recess in the portion where the sensor chip 1 is exposed is significantly different from the shape of the fingertip 15, so that the user's finger is the sensor. There was a large area (fingertip non-contact area 13) that did not touch.

一般にセンサー開口窓傾斜角度5が深い角度(45°若しくはそれ以上の角度の場合)である場合、センサーチップ1が露出している部分の窪みの形状は指先15の表面の形状とは大きく異なることとなる。この場合、パッケージ上面とセンサー開口窓傾斜面4の境目が角張った感触があり、ザラツキ・引っかかりなど違和感をもたらす原因となるばかりではなく、指先非接触領域13が広くなるために、センサー触指可能開口窓3はセンサーチップ1に対して広く開口しなければならない。   In general, when the sensor opening window inclination angle 5 is a deep angle (in the case of an angle of 45 ° or more), the shape of the recess in the portion where the sensor chip 1 is exposed is greatly different from the shape of the surface of the fingertip 15. It becomes. In this case, the boundary between the upper surface of the package and the inclined surface 4 of the sensor opening window has an angular feel, which not only causes a sense of incongruity such as roughness and catching, but also allows the finger to touch the sensor because the non-contact area 13 is widened. The opening window 3 must open wide with respect to the sensor chip 1.

また、センサー開口窓傾斜角度5が非常に浅い角度(5°若しくはそれ以下の角度の場合)であったときには、センサーチップ1はパッケージの上面から緩やかに形成される窪みに設置されることになり、使用者が指先15を押さえつける場合に引っかかり等の違和感が少ないばかりか、指先非接触領域13も減少することが予想される。   In addition, when the sensor opening window inclination angle 5 is a very shallow angle (in the case of an angle of 5 ° or less), the sensor chip 1 is installed in a recess formed gently from the upper surface of the package. In addition, when the user presses the fingertip 15, it is expected that not only the feeling of strangeness such as catching is small, but also the fingertip non-contact area 13 is reduced.

しかしながらセンサーチップ1には基板上のパッケージ実装用接続用端子10と接触するための金ワイヤー9や、センサーチップ1自体を固定する必要があるため、封止樹脂8で封止する厚みについてはある程度以上に厚く形成する必要がある。そのため、上記センサー開口窓傾斜角度5を非常に浅く設定すると、上記の封止樹脂8に厚みを持たせるためにはセンサー開口窓傾斜面4を大きく形成する必要がある。この結果として、LGAパッケージの大きさが大きくなってしまうという問題が発生する。   However, since the sensor chip 1 needs to fix the gold wire 9 for contacting the package mounting connection terminal 10 on the substrate and the sensor chip 1 itself, the thickness sealed with the sealing resin 8 is somewhat. It is necessary to form thicker than the above. Therefore, if the sensor opening window inclination angle 5 is set very shallow, the sensor opening window inclination surface 4 needs to be formed large in order to give the sealing resin 8 a thickness. As a result, there arises a problem that the size of the LGA package becomes large.

本実施例の開口部形成用押さえ駒18で形成されたLGAパッケージでは、センサー開口窓傾斜角度5は5°より大きく、45°より小さい角度で形成されるため、センサーチップ1が露出している部分の窪みの形状を指先15の形状に合わせやすく、開口部3に設置するセンサーチップ1に対して設定する開口部3の大きさを比較的小さく作ることができる。またLGAパッケージの大きさが大きくなり過ぎないようにセンサー開口窓傾斜角度5の傾斜角を設定することができる。   In the LGA package formed by the opening forming presser piece 18 of this embodiment, the sensor opening window inclination angle 5 is larger than 5 ° and smaller than 45 °, so that the sensor chip 1 is exposed. It is easy to match the shape of the dent of the part to the shape of the fingertip 15, and the size of the opening 3 set for the sensor chip 1 installed in the opening 3 can be made relatively small. Further, the inclination angle of the sensor opening window inclination angle 5 can be set so that the size of the LGA package does not become too large.

一実施例として、開口部形成用押さえ駒18の材質を金属で形成し、開口部形成用押さえ駒18とセンサーチップ1が密着する面に対して開口部形成用押さえ駒テーパー19が30°の傾斜となるように開口部形成用押さえ駒テーパー角度20を設定し、実際に製作した例について記載する。この場合、センサー触指可能開口窓3のセンサー開口窓傾斜角度5も30°となる。   As an example, the material for the opening forming presser piece 18 is made of metal, and the opening forming presser piece taper 19 is 30 ° with respect to the surface where the opening forming presser piece 18 and the sensor chip 1 are in close contact with each other. An example in which the pressing portion taper angle 20 for opening formation is set so as to be inclined and actually manufactured will be described. In this case, the sensor opening window inclination angle 5 of the sensor tactile-capable opening window 3 is also 30 °.

実際に製作したところ、開口窓傾斜角度5を従来の形状(45°)とした場合には5%程度のセンサーチップ破損が発生していたのに対して、上記の開口部形成用押さえ駒18を用いて開口窓傾斜角度5を30°としてLGAパッケージを製作したところ、2500個作成したパッケージのうち、センサーチップ破損が発生した個数は0個であった。   When actually manufactured, when the opening window inclination angle 5 is the conventional shape (45 °), sensor chip breakage of about 5% occurred, whereas the opening forming pressing piece 18 described above. As a result, an LGA package was manufactured with an opening window inclination angle 5 of 30 °, and among the 2500 packages prepared, the number of sensor chip breakage was 0.

また、開口窓傾斜角度5が30°の傾斜となるように開口部形成用押さえ駒テーパー角度20を設定した場合、前記開口部形成用押さえ駒18のエッジにかかる応力は上記角度を45°に設定するとき比べて軽減されることが予想される。実際にシミュレーションによる試算を行ったところ、上記エッジ部でのセンサーチップ1のエッジ部にかかる応力は約1/3に減少することを推定することができた。   Further, when the opening forming pressure piece taper angle 20 is set so that the opening window inclination angle 5 is 30 °, the stress applied to the edge of the opening forming pressure piece 18 causes the angle to be 45 °. It is expected to be reduced compared with the setting. When a trial calculation was actually performed, it was estimated that the stress applied to the edge portion of the sensor chip 1 at the edge portion was reduced to about 1/3.

またパッケージ上面にある開口部3の内側にはセンサーチップ開口部3とセンサーチップ有効領域2をセンターリングするためのセンサーチップ有効素子領域表示線6を形成してもよい。センサーチップ有効素子領域表示線6を形成する事により、前記領域表示線6の内側がセンサー有効領域2であることが容易に判別することができるため、この部分に製造上の欠陥や汚れが外観上で発見されたものは容易に不良製品として除外することができる。さらに前記センサーチップ有効素子領域表示線6は、図1におけるモールド工程時の金型16,17とフレーム基板7の位置調整として利用することもできる。また使用者に指を押し付ける部分であると判断させても良い。   A sensor chip effective element region display line 6 for centering the sensor chip opening 3 and the sensor chip effective region 2 may be formed inside the opening 3 on the upper surface of the package. By forming the sensor chip effective element area display line 6, it is possible to easily determine that the inside of the area display line 6 is the sensor effective area 2. Those found above can be easily excluded as defective products. Further, the sensor chip effective element region display line 6 can also be used for position adjustment of the molds 16 and 17 and the frame substrate 7 during the molding process in FIG. Moreover, you may make it judge that it is a part which a user presses a finger | toe.

尚本実施の形態ではLGAパッケージを例にして説明したが、本発明は前記パッケージの形態に限定されるものではなく、センサーチップ1などを露出させる開口部3を必要とする半導体装置のパッケージ形状及び構造に対して応用することが可能である。他の例として図9にBGA(ボール グリッド アレイ:Ball Grid Array)パッケージでの実施例、図10,11にフレックス・リジッドタイプ使用パッケージでの実施例を記載する。   In this embodiment, the LGA package has been described as an example. However, the present invention is not limited to the form of the package, and the package shape of the semiconductor device that requires the opening 3 for exposing the sensor chip 1 and the like. And can be applied to structures. As another example, FIG. 9 shows an embodiment in a BGA (Ball Grid Array) package, and FIGS. 10 and 11 show an embodiment in a flex / rigid type package.

以上のように、本発明では開口部とセンサーチップの寸法を最小限とした状態でも、センサー有効領域へ効率的に接触が可能となるため、必要最小源の部品サイズでセンサーチップを作成することができる。また製造過程中のモールド工程でのセンサーチップ破損発生頻度が下がり生産時不良率低減にむすびつく作用がある。   As described above, according to the present invention, the sensor effective area can be efficiently contacted even when the size of the opening and the sensor chip is minimized. Can do. Moreover, the frequency of occurrence of sensor chip breakage in the molding process during the manufacturing process is reduced, which has the effect of reducing the defective rate during production.

また、開口露出するセンサーチップなど構成部材へ有効領域表示マークを設けることにより、開口部の外観検査時に設置された本マークを確認するだけで、センサーなどの構成部材と開口部の位置ずれを簡単に検出することができ、外観検査においても全数検査が可能となるので、品質向上につながる。さらに、樹脂封止工程やチップ搭載工程の安定性も同時に確認できる。   In addition, by providing effective area display marks on components such as sensor chips that are exposed to the aperture, it is possible to easily shift the position of components such as sensors from the aperture simply by checking the actual mark that was placed during the appearance inspection of the aperture. Since it is possible to detect all of them even in appearance inspection, it leads to quality improvement. Furthermore, the stability of the resin sealing process and the chip mounting process can be confirmed at the same time.

さらに、センサー開口部傾斜角度を最適化することにより、直接開口部に指を接触した際のザラツキ・引っかかり感も同時に解消することができる。   Furthermore, by optimizing the sensor opening inclination angle, it is possible to simultaneously eliminate the feeling of roughness and catching when a finger is directly in contact with the opening.

また本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope shown in the claims. That is, embodiments obtained by combining technical means appropriately modified within the scope of the claims are also included in the technical scope of the present invention.

本発明はセンサーチップなどを露出させる開口部が必要な半導体装置のパッケージ形状及び構造に応用することができる。   The present invention can be applied to the package shape and structure of a semiconductor device that requires an opening for exposing a sensor chip or the like.

本発明の指紋認証装置の製造工程において、半導体チップを樹脂封止する工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of resin-sealing a semiconductor chip in the manufacturing process of the fingerprint authentication apparatus of this invention. 本発明の指紋認証装置の平面図である。It is a top view of the fingerprint authentication device of the present invention. 本発明の指紋認証装置の断面図である。It is sectional drawing of the fingerprint authentication apparatus of this invention. 本発明の指紋認証装置において、指先とセンサーチップ有効素子領域2の接触領域を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a contact area between a fingertip and a sensor chip effective element area 2 in the fingerprint authentication device of the present invention. 従来の指紋認証装置の平面図である。It is a top view of the conventional fingerprint authentication apparatus. 従来の指紋認証装置の断面図である。It is sectional drawing of the conventional fingerprint authentication apparatus. 従来の指紋認証装置において、指先とセンサーチップ有効素子領域102の接触領域を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a contact area between a fingertip and a sensor chip effective element area 102 in a conventional fingerprint authentication device. 従来の指紋認証装置の製造工程において、半導体チップを樹脂封止する工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of resin-sealing a semiconductor chip in the manufacturing process of the conventional fingerprint authentication apparatus. 本発明の指紋認証装置(BGAタイプ)の断面図である。It is sectional drawing of the fingerprint authentication apparatus (BGA type) of this invention. 本発明の指紋認証装置(フレックス・リジッドタイプ)の断面図である。It is sectional drawing of the fingerprint authentication apparatus (flex rigid type) of this invention. 本発明の指紋認証装置(BGAおよびフレックス・リジッド共用タイプ)の断面図である。It is sectional drawing of the fingerprint authentication apparatus (BGA and a flex-rigid shared type) of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 センサーチップ(半導体素子)
2 センサーチップ有効素子領域
3 センサー触指可能開口窓(開口部)
4 センサー開口窓傾斜面
5 センサー開口窓傾斜角度(開口部の傾斜角度)
7 フレーム基板(チップ搭載、配線用機材)
8 封止樹脂(保護層)
13 指先非接触領域
16 モールド金型(上)
17 モールド金型(下)
18 開口部形成用押さえ駒
19 開口部形成用押さえ駒テーパー面
20 開口部形成用押さえ駒テーパー角度
21 パッケージ実装接続用ボール端子
22 パッケージ接続用コネクタ
23 フレックス・リジッド基板
1 Sensor chip (semiconductor element)
2 Sensor chip effective element area 3 Sensor tactile opening window (opening)
4 Sensor opening window inclined surface 5 Sensor opening window inclination angle (inclination angle of opening)
7 Frame substrate (chip mounting, wiring equipment)
8 Sealing resin (protective layer)
13 Fingertip non-contact area 16 Mold (top)
17 Mold (bottom)
18 Opening Forming Pressing Block 19 Opening Forming Pressing Block Tapered Surface 20 Opening Forming Pressing Block Taper Angle 21 Ball Terminal for Package Mounting Connection 22 Connector for Package Connection 23 Flex / Rigid Board

Claims (9)

半導体素子の表面を露出させる開口部を保護層に有する半導体装置において、
前記保護層に設けられた前記開口部の傾斜角が、前記半導体素子の表面に対して5°より大きく、45°より小さい角度で形成されることを特徴とする半導体装置。
In a semiconductor device having, in a protective layer, an opening that exposes the surface of a semiconductor element.
The semiconductor device is characterized in that an inclination angle of the opening provided in the protective layer is formed at an angle larger than 5 ° and smaller than 45 ° with respect to the surface of the semiconductor element.
前記半導体装置は指紋認証装置であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is a fingerprint authentication device. 前記半導体素子はワイヤーボンディングにより接続されることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor elements are connected by wire bonding. 前記半導体素子が外部に露出されている前記開口部において、
前記半導体素子のセンサー部位を認識する記号が記載されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
In the opening where the semiconductor element is exposed to the outside,
The semiconductor device according to claim 1, wherein a symbol for recognizing a sensor part of the semiconductor element is described.
前記半導体素子はランドグリッドアレイであることを特徴とする請求項1,3,4の何れか1項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor element is a land grid array. 前記半導体素子はボールグリッドアレイであることを特徴とする請求項1,3,4の何れか1項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor element is a ball grid array. 前記半導体素子はフレックスリジッド基板で構成されるランドグリッドアレイであることを特徴とする請求項1,3,4の何れか1項に記載の半導体装置。   5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor element is a land grid array including a flex-rigid substrate. 前記半導体素子はフレックスリジッド基板で構成されるボールグリッドアレイであることを特徴とする請求項1,3,4の何れか1項に記載の半導体装置。   5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor element is a ball grid array formed of a flex-rigid substrate. 半導体素子の表面を露出させる開口部を保護層に有する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体素子の表面にモールドする金型を密着させた状態で、当該金型で前記半導体素子を挟み込み、樹脂を前記金型内に注入し、前記保護層を形成する前記半導体装置の製造方法において、
前記保護層に設けられた前記開口部の傾斜角が、
前記半導体素子の表面に対して5°より大きく、45°より小さい角度で形成されるように前記金型の開口部形成部分がテーパー面を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device having, in a protective layer, an opening that exposes a surface of a semiconductor element,
In the manufacturing method of the semiconductor device, the semiconductor element is sandwiched between the molds in a state where the mold to be molded is adhered to the surface of the semiconductor element, the resin is injected into the mold, and the protective layer is formed. ,
The inclination angle of the opening provided in the protective layer is
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein an opening forming portion of the mold has a tapered surface so as to be formed at an angle larger than 5 ° and smaller than 45 ° with respect to the surface of the semiconductor element.
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