JP2008235559A - 中空パッケージおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱性に優れるとともに、高強度であり、さらに軽量化を図ることができるため取り扱い性にも優れる中空パッケージを提供する。
【解決手段】本発明の中空パッケージ１０は、上方向に開口した凹部１２を有し凹部１２内の底面に半導体素子搭載面１４を有する函体形状の成形体１６と、成形体１６内に埋設された金属板からなるアイランド２０と、を備える。アイランド２０は、第１の平板部分２２と、第１の平板部分２２の対向する両縁部において下方向に曲折した一対の第２の平板部分２４，２４とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は固体撮像素子等の半導体素子を搭載するための中空パッケージ及びその製造方法に関する。

イメージセンサー等においては、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の固体撮像素子が中空パッケージの中空部内底面に搭載され、透明ガラス等で密封封止された半導体装置が用いられている。この半導体装置においては、中空パッケージの中空部内底面であるダイアタッチ面に半導体素子がダイボンドにて接着されている。中空パッケージ内に露出したインナーリードと半導体素子との間は、Ａｕ線にてワイヤーボンディングされている。さらに、パッケージの中空を構成する側壁上表面に接着剤が塗付され光透過性の透明ガラス等でシールされている。

しかしながら、中空パッケージが吸湿性を有する樹脂等から構成されている場合は、パッケージの裏面から水分が中空部へ進入することがあった。特に、厚みが薄いパッケージにおいては、底面から中空部への水分の浸入が顕著であった。このように中空部に水分が浸入すると、透明ガラス内面に結露が発生する。そのため、透明ガラスの上方向からの光が正確に固体撮像素子に入らなくなり、固体撮像素子の読み取り機能等が低下することがあった。

そこで、中空部への水分の浸入を阻止してパッケージの耐湿性を向上させる種々の提案がなされている。

例えば、中空パッケージの裏面または内部に蒸気不透過性の板状体からなる耐湿板（アイランド）を形成することにより耐湿性を向上させることが提案されている（特許文献１）。

また、少なくとも半導体素子の底面と同じ大きさを有する蒸気不透過性の板状体からなるアイランドを、半導体素子を搭載する中空パッケージの表面又は表面より内側、且つ、インナーリードとアウターリードより低い位置に形成することにより、耐湿性を向上させることが提案されている（特許文献２）。

しかしながら、このような中空パッケージは、パッケージが大型となったり、長方形となったりした場合、製造時の樹脂収縮や焼結収縮の影響で、中空パッケージに撓みや反りが発生する場合があった。さらに、中空パッケージは中空構造を有しているため、外部からの衝撃、特に底面からの衝撃に対して強度が不足することがあった。

撮像デバイスは、高温になると受光素子にエラーが生じ、不具合が発生する場合があるため、半導体素子を駆動している際に生じる熱を外部に放出し、半導体素子が使用中に高温にならないようにする必要がある。
また、半導体素子が高温となることで、パッケージ材が熱膨張を起こし、結果としてパッケージに撓みや反りを発生させる場合があるため、同様にパッケージの放熱性を向上させる必要がある。

こうした放熱性を改良する方法として、半導体素子を搭載するパッケージの底面に、特定の大きさの金属ベースを設けて放熱性を高め、半導体素子の受光面に撓みや反りが生じることを低減する方法が提案されている（特許文献３）。

しかしながら、上記特許文献３記載の方法においては、金属の熱膨張によって生じるひずみを解消するために、金属ベースの体積を、パッケージ枠体を構成する樹脂とほぼ同一にする必要がある。そのため、半導体装置の重量が増し各種装置に組み込む場合等において取り扱いが容易でなく、更にコスト高となる。
特許第３０８０２３６号公報 特許第２５３９１１１号公報 特開２００２−３３４９７５号公報

本発明は、放熱性に優れるとともに、高強度であり、さらに軽量化を図ることができるため取り扱い性にも優れる中空パッケージを提供することを課題とする。更には、当該中空パッケージの製造方法を提供することを課題とする。

本発明の中空パッケージは、上方向に開口した凹部を有し該凹部内の底面に半導体素子搭載面を有する函体形状の成形体と、前記成形体内に埋設された金属板からなるアイランドと、を備える。前記アイランドは、第１の平板部分と、前記第１の平板部分の対向する両縁部において上方向または下方向に曲折した一対の第２の平板部分とを備える。

この発明によれば、アイランドが、第１の平板部分と第２の平板部分とから構成され屈曲部を有しているので、半導体素子等の熱を効率よく放熱することができ、使用時における半導体装置の反りを効果的に抑制することができる。さらに、このような構造により、底面からの衝撃に対する強度が顕著に改善される。

さらに、アイランドの板厚を大きくしなくても強度を改善することができるので軽量化を図ることができ取り扱い性に優れる。

なお、本発明では上下の方向を規定しているが、これは本発明の構成要素の相対関係を簡単に説明するために便宜的に規定したものであり、本発明を実施する場合の製造時や使用時の方向を限定するものではない。本発明においては、中空パッケージの裏面側から半導体素子搭載面側への方向を上方向と定義する。

本発明の中空パッケージは、放熱性に優れるとともに、高強度であり、さらに軽量化を図ることができるため取り扱い性にも優れる。このため、この中空パッケージを用いた本発明の半導体装置は、半導体素子等の熱を効率よく放熱することができるので使用時における半導体装置の反りを効果的に抑制することができる。さらに、外部からの耐衝撃性に優れるとともに、半導体装置の軽量化を図ることができ取り扱い性に優れる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施形態における中空パッケージは、上方向に開口した凹部を有し該凹部内の底面に半導体素子搭載面１４を有する函体形状の成形体と、成形体内に埋設された金属板からなるアイランドとを備える。さらに、半導体素子の通電用リードを備える。

以下、第１〜第３実施形態により説明する。

（第１実施形態）
第１実施形態における中空パッケージを、図１の概略断面図を参照しながら具体的に説明する。

第１実施形態の中空パッケージ１０は、上方向に開口した凹部１２を有し、凹部１２内の底面に半導体素子搭載面１４を有する函体形状の成形体１６と、
成形体１６内に埋設された金属板からなるアイランド２０と、さらに半導体素子の通電用リード３０を備える。このアイランド２０は、第１の平板部分２２と、第１の平板部分２２の対向する両縁部において下方向に曲折した一対の第２の平板部分２４，２４とを備える。

アイランド２０を構成する第１の平板部分２２と第２の平板部分２４との角度は、３０度〜１３５度程度とすることができる。第１実施形態においては、第１の平板部分２２と第２の平板部分２４との角度が９０度程度に形成されている。
第１の平板部分２２と第２の平板部分２４との角度を上記範囲とすることにより、アイランド２０の強度を向上させることができるとともに、半導体素子の放熱性を向上させることができる。

半導体素子搭載面１４には、成形体１６が露出していてもよく、第１の平板部分２２の上面が露出していてもよい。第１実施形態においては、第１の平板部分２２の上面が半導体素子搭載面１４に露出している。

アイランド２０は、中空パッケージの中空部への水分の浸入を防止できるものであればよく、蒸気不透過性の板状体が用いられる。アイランドの材質は、銅、鉄、アルミニウム又はこれらの合金などの金属から選択することができる。特に銅合金、又は４２アロイを用いることができる。

アイランド２０面積は、搭載する半導体素子や求められる耐湿性の程度に応じて適宜設計されるが、たとえば、搭載する半導体素子の底面積の５０％〜１２０％程度とする。ここでアイランドの面積とは、アイランドを周囲のリードフレームに連結するための連結部を除外した面積をいう。
上記の範囲内であれば、中空部への水分の浸入を効果的に防止でき、樹脂充填性を悪化させずに成形することが出来る。アイランドが小さい場合は、強度面や耐湿性で明らかな効果が見られない場合がある。

通電用リード３０は、インナーリード３２と、アウターリード３４とからなる。インナーリード３２は、凹部１２内の棚段に露出している。また、半導体素子搭載面１４に露出していてもよい。その露出面において、ワイヤーボンディングによって半導体素子と電気的に接続される。

アウターリード３４は、中空パッケージ１０の外部に延出しており、外部の実装基板と電気的に接続される。なお、成形時には隣接する通電リード同士はダムバーにより相対位置が固定されるように連結することができる。

通電用リード３０は、銅、鉄、アルミニウム又はこれらの合金からなる群より選ばれる材料により形成されるが、特に銅合金、又は４２アロイで形成されることが望ましい。

成形体１６は、上方向に開口した凹部１２を有し、凹部１２内の底面に半導体素子搭載面１４を有する函体形状である。

成形体１６において、半導体素子搭載面１４から裏面１８までの厚さは、用途に応じて種々選択することができるが、通常０．１〜３．０ｍｍの範囲であり、好ましくは０．３〜２．４ｍｍである。この厚さは、薄い方が中空パッケージ全体の薄型化が図れるので好ましい。しかしながら、底部の厚さが、薄すぎると例えばモールド部が樹脂製の場合は成形時の樹脂の流動性が悪くなり隙間無く完全に充填することが困難となる。一方、底部の厚さが厚すぎる場合は、樹脂の充填性は良くなるが中空パッケージ全体の薄型化を図ることが困難となる。

成形体１６は、通常、半導体パッケージとして使用される種々公知の素材からなる。例えば、樹脂やセラミックスが挙げられる。その中でも、加工が容易なことから樹脂であることが好ましい。

成形体１６を形成するために用いられる樹脂としては、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樹脂、又は液晶ポリマー、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド樹脂（ＰＰＳ）、ポリスルホン、ポリアミド・イミド・ポリアリルスルフォン樹脂等の耐熱熱可塑性樹脂を挙げることができる。

これらの内ではエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ＰＰＳを用いることがより望ましい。エポキシ樹脂としてはビスフェノールＡ型、オルソクレゾールノボラック型、ビフェニル型、ナフタレン型、グリシジルアミン型などのエポキシ樹脂を用いることができる。ポリイミド樹脂としてはポリアミノビスマレイミド、ポリピロメリットイミド、ポリエーテルイミド等のポリイミド樹脂を用いることができる。これらの中でも、成形後の耐熱性、耐水性、対薬品性や、樹脂流動性、リードフレームとの密着性を考慮するとエポキシ樹脂が好ましい。

これらの耐熱樹脂には無機充填剤を添加することが好ましい。無機充填剤としてはシリカ粉末、アルミナ粉末、窒化珪素粉末、ボロンナイトライド粉末、酸化チタン粉末、炭化珪素粉末、ガラス繊維、アルミナ繊維等の耐熱無機充填剤が挙げられる。これらの内、樹脂の等方性収縮の点で繊維よりもシリカ粉末、アルミナ粉末、窒化珪素粉末、ボロンナイトライド粉末などの粉末がより好ましい。

無機充填剤の粒径は、通常０．１〜１２０μｍ、さらには、成形時の流動性、及びダイアタッチ部の充填樹脂厚みが薄いことから０．５〜５０μｍであることがより好ましい。無機充填剤は耐熱樹脂１００重量部に対して通常４０〜３２００重量部、好ましくは１００〜１５００重量部配合される。又、無機充填剤の他に、本発明の目的を損ねない範囲で、硬化剤、硬化促進剤、及びカップリング剤が含まれていても良い。

第１実施形態の中空パッケージ１０の効果を説明する。
第１実施形態の中空パッケージ１０に用いられるアイランド２０は第１の平板部分２２と、第１の平板部分２２の対向する両縁部において下方向に曲折した一対の第２の平板部分２４，２４とを備える。

このように、本実施形態の中空パッケージ１０は、上記のようなアイランド２０が埋設されているため、半導体素子搭載面１４からの放熱性に優れる。そのため、この中空パッケージを用いた本発明の半導体装置は、半導体素子等の熱を効率よく放熱することができるので使用時における半導体装置の反りを効果的に抑制することができる。

さらに、中空パッケージ１０には屈曲した形状を有するアイランド２０が埋設されているため強度が高く、裏面１８側からの衝撃に対しても耐性を有する。また、強度を高くするために、板厚の大きいブロック状の金属板を設ける必要がなく軽量化を図ることができる。さらに、曲げ強度も高く、中空パッケージ１０の反りを抑制することができる。

また、アイランド２０は成形体１６内に埋設されており、半導体素子搭載面と中空パッケージ裏面との間に設けられている。
そのため、中空パッケージ１０の裏面１８から水が浸入したとしても、凹部１２内への移行を抑制することができる。

また、第１実施形態においては、第１の平板部分２２の上面を半導体素子搭載面１４として用いることができる。
これにより、半導体素子からの放熱を効果的に行うことができ、半導体装置の使用時において成形体１６の収縮による撓みや反りを低減することができる。そのため、第１実施形態の中空パッケージ１０を用いた半導体装置は、半導体素子の受光面の撓みや反りの発生や、半導体素子のエラーを抑制することができ、優れた撮像機能を維持することができる。このように、第１実施形態の中空パッケージ１０を用いることにより、半導体装置の製品信頼性が向上する。

以上、図面を参照して本発明の第１実施形態について述べたが、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
第１実施形態における中空パッケージ１０のアイランド２０は、図２に示すように、第１の平板部分２２と、第１の平板部分２２の対向する両縁部において上方向に曲折した一対の第２の平板部分２４，２４とを備えていてもよい。

これにより、中空パッケージ１０の裏面１８からの水の浸入を効果的に抑制することができる。また、使用される装置の特性上、搭載される半導体素子の下面が導電性であると不具合を引き起こす場合は、半導体素子直下が非導電性の樹脂等である図２の形状とすることにより不具合を回避することができる。

さらに、図２に示すように、第１の平板部分２２を裏面１８に露出するように構成することもできる。

これにより、中空パッケージ１０の裏面１８からの水の浸入をより効果的に抑制するとともに、放熱性にも優れる。さらに、熱を効率よくパッケージ外部に放出する観点から、第１の平板部分２２の裏面１８への露出面積を大きくすることができる。

また、第１実施形態の中空パッケージ１０においては、一対の第２の平板部分２４，２４が同方向に曲折している例によって説明したが、各々別方向に屈曲していてもよい。第２の平板部分は一方のみであってもよい。

また、アイランド部分２０には、パッケージとしての耐湿性や、剛性を損なわない範囲において、適宜穴を開けたり、切り欠き部を作製したりすることができる。これにより、樹脂流動性を確保することができ、未充填による不具合を低減することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態における中空パッケージを、図３の概略断面図を参照しながら具体的に説明する。第１実施形態の中空パッケージとの相違点のみについて図面を参照しながら説明し、その他の部分については適宜説明を省略する。

第２実施形態の中空パッケージ１０においては、アイランド２０は、第１の平板部分２２と、一対の第２の平板部分２４，２４と、一対の第３の平板部分２６，２６とから構成されている。

一対の第２の平板部分２４，２４は、第１の平板部分２２の対向する両縁部において下方向に曲折している。一対の第３の平板部分２６，２６は、一対の前記第２の平板部分２４，２４の両縁部において上下方向と交差する方向に曲折している。

第２実施形態において、第３の平板部分２６，２６は、いずれも内方向に曲折しており、第１の平板部分２２と略平行となるように構成されている。さらに、第３の平板部分２６は裏面１８に露出しておらず、第３の平板部分２６と裏面１８の間には成形体１６を有する。

半導体素子搭載面１４には、成形体１６が露出していてもよく、第１の平板部分２２の上面が露出していてもよい。第２実施形態においては、第１の平板部分２２の上面が半導体素子搭載面１４に露出している。

以下に、第２実施形態の中空パッケージ１０の効果を説明する。なお、第２実施形態の中空パッケージ１０は、第１実施形態の効果を得ることができ、さらに以下の効果を得ることができる。

第２実施形態の中空パッケージ１０は、第１の平板部分２２と、第１の平板部分２２の対向する両縁部において下方向に曲折した一対の第２の平板部分２４，２４と、一対の第２の平板部分２４，２４の各縁部において上下方向と交差する方向に曲折した一対の第３の平板部分２６，２６をさらに備える。

これにより、中空パッケージ１０の強度がより高くなり、裏面１８側からの衝撃等に対する耐性も向上する。さらに、曲げ強度もより向上し、成形体１６の収縮による中空パッケージ１０の反りを効果的に抑制することができる。

第１の平板部分２２および一対の第３の平板部分２６，２６が平行となるように構成されている。
これにより、上記の効果にさらに優れた中空パッケージ１０とすることができる。

以上、図面を参照して本発明の第２実施形態について述べたが、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
例えば、図４に示すように、一対の第２の平板部分２４，２４は、第１の平板部分２２の対向する両縁部において上方向に曲折している。一対の第３の平板部分２６，２６は、一対の前記第２の平板部分２４，２４の両縁部において内方向に曲折していてもよい。

これにより、中空パッケージ１０の裏面１８からの水の浸入をより効果的に抑制するとともに、放熱性にも優れる。さらに、熱を効率よくパッケージ外部に放出する観点から、第１の平板部分２２の裏面１８への露出面積が大きくすることができる。

また、第２実施形態の中空パッケージ１０においては、一対の第３の平板部分２６，２６が内方向に曲折している例によって説明したが、各々外方向または同方向に屈曲していてもよい。また、第３の平板部分は一方のみであってもよい。

第２実施形態の中空パッケージ１０としては、図５〜７に表される中空パッケージ１０を用いることもできる。これらの中でも、中空パッケージのアイランド以外の部分の収縮による反りを特に効果的に抑制可能である形状として、図５、図６を挙げることができる。また、一対の第３の平板部分２６，２６が外方向に張り出した、図６および図７の中空パッケージ１０は、平面視においてアイランド２０の面積が大きいので、放熱性および防湿性に優れる。

（第３実施形態）
第３実施形態における中空パッケージを、図８の概略断面図を参照しながら具体的に説明する。第１および第２実施形態の中空パッケージとの相違点について図面を参照しながら説明し、その他の部分については適宜説明を省略する。

本実施形態の中空パッケージ１０においては、アイランド２０は、第１の平板部分２２と、一対の第２の平板部分２４，２４と、一対の第３の平板部分２６，２６とから構成されている。

一対の第２の平板部分２４，２４は、第１の平板部分２２の対向する両縁部において下方向に曲折している。一対の第３の平板部分２６，２６は、一対の前記第２の平板部分２４，２４の両縁部において上下方向と交差する方向に曲折している。第１の平板部分２２は半導体素子搭載面１４に露出しており、一対の第３の平板部分２６，２６は裏面１８に露出している。

本実施形態においては、第３の平板部分２６，２６は、いずれも内方向に曲折している。さらに、第１の平板部分２２と第３の平板部分２６とは、略平行となるように構成されている。

以下に、第３実施形態の中空パッケージ１０の効果を説明する。なお、第３実施形態の中空パッケージ１０は、第１および第２実施形態の効果を得ることができ、さらに以下の効果を得ることができる。

第３実施形態の中空パッケージ１０は、第１の平板部分２２が半導体素子搭載面１４に露出しており、一対の第３の平板部分２６，２６が裏面１８に露出している。

これにより、半導体素子からの放熱性に特に優れることとなり、半導体装置の使用時における樹脂の収縮等による反りの発生をより効果的に抑制することができる。さらに、耐湿性も向上する。

また、成形体１６の裏面１８に露出しているアイランド２０の面積を、半導体素子搭載面１４に露出しているアイランド２０の面積より大きくすることができる。中空パッケージ１０がこのような構成であることにより、上記の効果に特に優れることとなる。

以上、図面を参照して本発明の第３実施形態について述べたが、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
例えば、図９に示すように、一対の第２の平板部分２４，２４は、第１の平板部分２２の対向する両縁部において上方向に曲折し、一対の第３の平板部分２６，２６は、一対の前記第２の平板部分２４，２４の各縁部において内方向に曲折する構成としてもよい。さらに、第１の平板部分２２は裏面１８に露出し、一対の第３の平板部分２６，２６は半導体素子搭載面１４に一部が露出する。

これにより、中空パッケージ１０の裏面１８からの水の浸入をより効果的に抑制するとともに、放熱性にも優れる。さらに、熱を効率よくパッケージ外部に放出する観点から、第１の平板部分２２の裏面１８への露出面積を一対の第３の平板部分２６，２６に比べて大きくすることができる。

また、第３実施形態の中空パッケージ１０においては、一対の第３の平板部分２６，２６が内方向に曲折している例によって説明したが、各々外方向または同方向に屈曲していてもよい。また、第３の平板部分は一方のみであってもよい。

第３実施形態の中空パッケージ１０としては、図１０〜１４に表される中空パッケージ１０を用いることもできる。これらの中でも、中空パッケージのアイランド以外の部分の収縮による反りを特に効果的に抑制可能である形状として、図１０、図１１を挙げることができる。また、一対の第３の平板部分２６，２６が外方向に張り出した、図１１〜１４の中空パッケージ１０は、平面視においてアイランド２０の面積が大きいので、放熱性および防湿性に特に優れる。

（中空パッケージ１０の製造方法）
本実施形態の中空パッケージ１０の製造方法を、図面を参照しながら説明する。

図１５に示すような、インナーリード３２と、アウターリード３４と、外枠部３６とからなるリードフレーム３８と、図１６に示すような、アイランド２０と、外枠部４０とを備えるリードフレーム４２を、通常の方法により製造する。

リードフレーム３８は、熱伝導性が同一であり、成形が容易であることから同一素材から構成される。リードフレーム４２においても同様である。ただし、パッケージの強度と放熱性を両立させるため、リードフレーム３８を４２アロイ製として強度を高くし、リードフレーム４２を銅製として放熱性をより向上させることもできる。

リードフレーム３８，４２は、必要に応じて全面ないし部分的に表面処理を施すことができる。表面処理としては、例えば、銅、金、銀、ニッケル、半田等のメッキ処理があげられる。

そして、図１７に示すように、リードフレーム３８の下面側にリードフレーム４２を重ね合わせる。なお、図示しないが、アイランド２０は曲げ加工が施されている。

また、上記の方法以外に、図１８に示すように、アイランド２０と、インナーリード３２と、アウターリード３４と、外枠部３６とからなるリードフレーム４６を用いることもできる。アイランド２０がなす平面が、通電リードがなす平面よりも下方に位置し、アイランド２０は所定の形状に曲げ加工されている。

また、インナーリード３２と、アウターリード３４と、外枠部３６とからなるリードフレーム３８に、アイランド２０を含む金属板を接続して形成されるリードフレームを用いることもできる。接続する方法としては、溶接法、カシメ法、超音波接合法、金属拡散法などがある。なお、本実施形態において、アイランドは、リードフレームと吊りピンを介して連結することができる。

上記の方法によれば、曲げ加工が施されたアイランド２０を中空パッケージ内に成形可能である。ただし、製造コストを下げたい場合は、リードフレーム４６を用いることができる。

アイランド２０は、成形体１６との密着性を向上させるために、アイランド端部の全周或いはその一部の下面側をハーフエッチング又はハーフプレスさせて薄肉にし、該薄肉部を樹脂内部に埋設させることによりアイランド端部薄肉部のアンカー効果で、樹脂との密着性の向上を図ることができる。

本実施形態の中空パッケージ１０は、このようにしてリードフレームを作成した後、樹脂等を用いて成形される。

具体的には、前記のリードフレームを挟持した成型金型の空隙部に、成型樹脂が注入されるインサート成形によって得られる。

インサート成形は、リードフレームを成形金型に装着し、該金型のキャビティーにエポキシ樹脂等を充填するトランスファー成形或いは射出成形により行われる。

トランスファー成形する条件は使用する樹脂によっても異なるが、エポキシ樹脂の場合を例にとると、通常、成形圧力５〜３０ＭＰａ、成形温度１３０〜２００℃、成形時間１０〜１２０秒の条件、好ましくは成形圧力１０〜１７ＭＰａ、成形温度１５０〜１８０℃、成形時間１５〜６０秒の条件で行われる。

射出成形の場合は、通常、射出圧力５〜１００ＭＰａ、成形温度１３０〜２００℃、成形時間１０〜１２０秒の条件、好ましくは射出圧力８〜６０ＭＰａ、成形温度１５０〜１８０℃、成形時間１５〜６０秒の条件で成形される。その後、それぞれの成形法において必要に応じて後硬化を加えることができる。

上記方法で得られた中空パッケージを、リードフレームから吊ピン部やアウターリード部を切断分離して個片化することにより、本実施形態の表面実装用の中空パッケージ１０を得ることができる。リードへのメッキはフレームに連なった状態で行ってもよいし、個片化した状態で行ってもよい。

さらに、この様にして個片化された中空パッケージ１０の凹部１２内の半導体素子搭載面１４に、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の半導体素子を接着剤等により固着しして搭載する。さらに、インナーリード３２と半導体素子のボンディングパッドとをボンディングワイヤーで接続する。次に、中空パッケージの凹部１２の上部端面に、接着剤によりガラス等の透明基板を固着して凹部１２内を気密封止し、中空部とする。これにより、半導体装置が得られる。
本実施形態の中空パッケージ１０を用いた半導体装置を、例えばラインセンサー（リニアセンサ）に用いた場合、中空パッケージ１０は放熱性が良好で反りが少なく、高強度であるため、低コスト且つ信頼性の高いラインセンサモジュールを製造することができる。そのため、スキャナやファックスの用途に好適に使用することができる。本実施形態の中空パッケージ１０を例えば一眼レフカメラ用撮像モジュールに用いれば、撮影画像の周辺画質低下の少ない、デジタル一眼レフカメラを製造することができる。

［実施例］

（実施例１）
第２の実施の形態（図３）で説明したものと同様の構造を有する中空パッケージを作製した。
この中空パッケージ１０は、以下のような構造を有する。すなわち、上方向に開口した凹部１２を有し、凹部１２内の底面に半導体素子搭載面１４を有する函体形状の成形体１６と、アイランド２０と、さらに半導体素子の通電用リード３０を備える。アイランド２０は、第１の平板部分２２と、一対の第２の平板部分２４，２４と、一対の第３の平板部分２６，２６とから構成されている。
次に、このパッケージを作製した手順について説明する。
はじめに、図１５に示すような電気導通用のリード３２を備えるリードフレーム３８（４２アロイ製、厚さ０．２５ｍｍ）及び、図１６に示すようなアイランド２０を備えるリードフレーム４２（Ａ１９４の銅合金製、厚さ０．２５ｍｍ）を準備した。なお、アイランド２０は図３に示すような所定の形状に曲げ加工されている。

図１７に示すように、アイランド２０を備えるリードフレーム４２が下側になるように２枚のリードフレーム３８，４２を重ね合わせる。この状態で成形金型に搭載し、型締めを行った後、成形樹脂を注入した。成形樹脂として三井化学（株）製のエポキシ樹脂コンパウンドであるＥＰＯＸ ＴＭ−２５０Ｇを用い、成形温度１７０℃、２ＭＰａ、９０秒の条件で成形した。金型から成形したものを取り出した後、１８０℃で３時間のポストキュアを実施した。このサンプルに対して、必要に応じてバリ取り、ダムバーの切断、リード部分のめっきを行い、切断金型を用いてリードフレームから切り離し、フォーミング金型を用いてアウターリード３４を所定の形状に曲げることで、中空パッケージを得た。得られたパッケージの断面図を、図３に示す。

本実施例で得られた中空パッケージは、アイランド２０部分が屈曲しておらず平板状となっている従来の中空パッケージに比べ、裏面１８側からの衝撃に対する強度が高いものであった。そのため、この中空パッケージ１０を用いた半導体装置は、取り扱い性に優れ、製品信頼性に優れることが確認された
また、本実施例で得られた中空パッケージは、耐湿性に優れているものであった。そのため、この中空パッケージ１０を用いた半導体装置は、中空部への湿気の浸入が抑制され固体撮像素子の読み取り機能等に影響を及ぼすことがないことが確認された。

さらに、本実施例で得られた中空パッケージは、放熱性に優れているものであった。そのため、この中空パッケージ１０を用いた半導体装置は、使用時における反りの発生が抑制されることが確認された。

本発明の効果を確認するため、以下の実施例および比較例において計算モデルにて中空パッケージからの放熱性を考察した。

（実施例２）
図１０に示す中空パッケージ１０を、プラスチックパッケージの計算モデルとして用いた。実施例２の計算モデルは、以下の条件を充たすものとした。
・サイズ：長手方向５３．６ｍｍ、幅方向９．８ｍｍ、パッケージ厚み３．８５ｍｍ、裏面１８から半導体素子搭載面１４までの高さは１．８ｍｍ
・材質：材質を表１に示し、各材料の物性値を表２に示す。

（実施例３）
図１９に示す中空パッケージ１０を、プラスチックパッケージの計算モデルとして用いた。なお、図１９に示す中空パッケージ１０は、図１８のリードフレームを用いたものであり、図１９（ａ）は、中空パッケージ１０の長手方向の略中央部の断面構造を示し、図１９（ｂ）は搭載される半導体素子の端部における直下部分の断面構造を示す。実施例３における計算モデルのサイズおよび材質は、実施例２と同様なものとした。

（比較例１）
図２０に示すように、アイランドを用いない以外は実施例２と同様な中空パッケージを、プラスチックパッケージの計算モデルとして用いた。

実施例および比較例における計算モデルに対して、４２ｍｍ×０．８ｍｍ×０．３５ｍｍの大きさのチップを搭載した場合において、チップから０．６Ｗの発熱量が発生した際のチップ最高温度を算出した。
なお、本シミュレーションにおいては、パッケージ上面から大気への放熱は考慮せず、それ以外の領域において放熱されると仮定して計算を行った。
また、リニアセンサのチップは、増幅部を備える部分から発熱する。そのため、今回の計算モデルにおいては、端部から２ｍｍまでの両端部領域において増幅部を備えるモデルとした。
シミュレーションの結果を、表３に示した。

表３に示すように、実施例２および実施例３の中空パッケージ（プラスチックパッケージ）においては、搭載されたチップの最高温度が低く抑えられており、放熱性が高いことが確認された。これにより、実施例２および３の中空パッケージを用いた半導体装置によれば、駆動時におけるチップ温度の上昇が抑制され、中空パッケージの反りの発生が抑制され、読み取り機能等が低下しないことが確認された。

また、比較例１のアイランドを備えていない中空パッケージ（プラスチックパッケージ）においては、搭載されたチップの最高温度が高く、放熱性が低いことが確認された。比較例１の中空パッケージを用いた半導体装置によれば、素子温度が高くなり、パッケージの反りや読み取りエラーといった不具合を発生させる可能性があることが確認された。

第１実施形態に係る中空パッケージを模式的に示した断面図である。 第１実施形態に係る中空パッケージを模式的に示した断面図である。 第２実施形態に係る中空パッケージを模式的に示した断面図である。 第２実施形態に係る中空パッケージを模式的に示した断面図である。 第２実施形態に係る中空パッケージを模式的に示した断面図である。 第２実施形態に係る中空パッケージを模式的に示した断面図である。 第２実施形態に係る中空パッケージを模式的に示した断面図である。 第３実施形態に係る中空パッケージを模式的に示した断面図である。 第３実施形態に係る中空パッケージを模式的に示した断面図である。 第３実施形態に係る中空パッケージを模式的に示した断面図である。 第３実施形態に係る中空パッケージを模式的に示した断面図である。 第３実施形態に係る中空パッケージを模式的に示した断面図である。 第３実施形態に係る中空パッケージを模式的に示した断面図である。 第３実施形態に係る中空パッケージを模式的に示した断面図である。 インナーリードとアウターリードと外枠部とを備えるリードフレームを模式的に示した上面図である。 アイランドと外枠部とを備えるリードフレームを模式的に示した上面図である。 インナーリードとアウターリードと外枠部とを備えるリードフレーム、およびアイランドと外枠部とを備えるリードフレームとを重ね合わせた状態を模式的に示した上面図である。 アイランドとインナーリードとアウターリードと外枠部とを備えるリードフレームを模式的に示した上面図である。 実施例における中空パッケージのモデルを模式的に示した断面図である。 比較例における中空パッケージのモデルを模式的に示した断面図である。

符号の説明

１０ 中空パッケージ
１２ 凹部
１４ 半導体素子搭載面
１６ 成形体
１８ 裏面
２０ アイランド
２２ 第１の平板部分
２４ 第２の平板部分
２６ 第３の平板部分
３０ 通電用リード
３２ インナーリード
３４ アウターリード
３６、４０ 外枠部
３８、４２，４６ リードフレーム

Claims (15)

1. 上方向に開口した凹部を有し、該凹部内の底面に半導体素子搭載面を有する函体形状の成形体と、
   前記成形体内に埋設された金属板からなるアイランドと、を備え、
   前記アイランドは、
   第１の平板部分と、前記第１の平板部分の対向する両縁部において上方向または下方向に曲折した一対の第２の平板部分とを備えることを特徴とする中空パッケージ。
2. 前記アイランドは、
   前記半導体素子搭載面に露出する前記第１の平板部分と、前記第１の平板部分の対向する両縁部において下方向に曲折した一対の前記第２の平板部分とを備えることを特徴とする請求項１に記載の中空パッケージ。
3. 前記アイランドは、
   前記成形体の裏面に露出する前記第１の平板部分と、前記第１の平板部分の両縁部において上方向に曲折した一対の前記第２の平板部分とを備えることを特徴とする請求項１に記載の中空パッケージ。
4. 前記アイランドは、一対の前記第２の平板部分の各縁部において上下方向と交差する方向に曲折した一対の第３の平板部分をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の中空パッケージ。
5. 前記アイランドは、一対の前記第２の平板部分の各縁部において上下方向と交差する方向に曲折した一対の第３の平板部分をさらに備え、
   一対の前記第３の平板部分が前記成形体の裏面に露出することを特徴とする請求項２に記載の中空パッケージ。
6. 前記アイランドは、一対の前記第２の平板部分の各縁部において上下方向と交差する方向に曲折した一対の第３の平板部分をさらに備え、
   一対の前記第３の平板部分が前記凹部内の前記半導体素子搭載面に露出することを特徴とする請求項３に記載の中空パッケージ。
7. 一対の前記第３の平板部分は、外方向に張り出すように設けられていることを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の中空パッケージ。
8. 前記第１の平板部分および一対の前記第３の平板部分が平行であることを特徴とする請求項４乃至７のいずれかに記載の中空パッケージ。
9. 前記成形体の裏面に露出している前記アイランドの面積が、前記半導体素子搭載面に露出している前記アイランドの面積より大きいことを特徴とする請求項５乃至８のいずれかに記載の中空パッケージ。
10. 上方向に開口した凹部を有し、該凹部内の底面に半導体素子搭載面を有する函体形状の成形体を備える請求項１乃至９のいずれかに記載の中空パッケージと、
    前記半導体素子搭載面に搭載された半導体素子と、
    前記凹部内を封止する透明板と、
    を備えることを特徴とする半導体装置。
11. 第１の平板部分と、前記第１の平板部分の両縁部において上方向または下方向に曲折した一対の第２の平板部分とを有する金属板からなるアイランドと半導体素子の通電用リードとを備えるリードフレームを成形金型内に収容する工程と、
    前記成形金型内に樹脂を注入し、前記アイランドおよび前記通電用リードが埋設された成形体を形成する工程と、
    を含むことを特徴とする中空パッケージの製造方法。
12. 前記リードフレームを成形金型内に収容する前記工程の前に、
    前記アイランドに、前記第２の平板部分の各縁部において上下方向と交差する方向に曲折した一対の第３の平板部分を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１１に記載の中空パッケージの製造方法。
13. 前記リードフレームを成形金型内に収容する前記工程の前に、
    前記アイランドと前記通電用リードとが一体に成形されたリードフレームを形成する工程を含むことを特徴とする請求項１１または１２に記載の中空パッケージの製造方法。
14. 前記リードフレームを成形金型内に収容する前記工程の前に、
    前記アイランドを備える第１のリードフレームと、前記通電用リードを備える第２のリードフレームを形成する工程を有し、
    前記リードフレームを成形金型内に収容する前記工程において、
    前記第１のリードフレームと前記第２のリードフレームとを前記成形金型内に収容することを特徴とする請求項１１または１２に記載の中空パッケージの製造方法。
15. 前記リードフレームを成形金型内に収容する前記工程の前に、
    前記第１のリードフレームと前記通第２のリードフレームとを接続する工程を有し、
    前記リードフレームを前記成形金型内に収容する前記工程において、
    接続された前記第１のリードフレームと前記通第２のリードフレームを前記成形金型内に収容することを特徴とする請求項１４に記載の中空パッケージの製造方法。

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