JP2009246116A - リードフレーム及びパッケージ本体、パッケージ、半導体装置、並びにマイクロフォンパッケージ - Google Patents
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Abstract
【課題】簡単な構造で全体を小型化し、さらなるコスト低減を図る。
【解決手段】半導体チップ2,3を搭載する底板部41と、該底板部41の周縁部から立設した周壁部42と、該周壁部42の下部の周囲に一体に形成した張り出し部43とを備える箱型のモールド樹脂体6にリードフレームの一部が埋設され、モールド樹脂体6の周壁部42に、リードフレームのステージ部11及び各端子部12〜14における内部接続面21〜23,25の少なくとも一部ずつを露出させる穴部45が形成され、端子部12〜14の表面を埋設状態とする張り出し部43に、ステージ部11の延長部16,17の表面が露出している。
【選択図】 図4
【解決手段】半導体チップ2,3を搭載する底板部41と、該底板部41の周縁部から立設した周壁部42と、該周壁部42の下部の周囲に一体に形成した張り出し部43とを備える箱型のモールド樹脂体6にリードフレームの一部が埋設され、モールド樹脂体6の周壁部42に、リードフレームのステージ部11及び各端子部12〜14における内部接続面21〜23,25の少なくとも一部ずつを露出させる穴部45が形成され、端子部12〜14の表面を埋設状態とする張り出し部43に、ステージ部11の延長部16,17の表面が露出している。
【選択図】 図4
Description
本発明は、リードフレームの少なくとも一部をモールド樹脂体に埋設してなる箱型のパッケージ本体に半導体チップを収納して蓋体により覆って構成される半導体装置に係り、そのリードフレーム及び該リードフレームを埋設したパッケージ本体、パッケージ、半導体装置、並びに該半導体装置を用いて構成したマイクロフォンパッケージに関する。
シリコンマイクや圧力センサ等の半導体装置として、リードフレームに樹脂をモールドしてなるプリモールドタイプの中空のパッケージの中にマイクロフォンチップ等を収納したものがある。
このプリモールドタイプのパッケージを使用した半導体装置として、従来、特許文献1に示すものがある。この半導体装置は、リードフレームの中央部分に配置したステージ部に半導体チップが搭載されるとともに、このステージ部の裏側からステージ部の周囲にかけてモールド樹脂体が一体に設けられ、このモールド樹脂体においてステージ部からはみ出している周壁部の上面に、ステージ部から張り出した吊りリードの途中部分が露出状態に配置されている。一方、このモールド樹脂体に被せられる蓋体が金属製のカップ状に形成され、その周縁部をモールド樹脂体の周壁部に接合して被せられることにより、半導体チップの周囲に空間を形成するとともに、金属製蓋体と吊りリードの露出部分とが電気的に接続状態とされている。
そして、吊りリードの先端部及びステージ部の外側方位置に配置されるリード部の各外側端部は、モールド樹脂体の裏面にそれぞれ露出し、基板に実装したときに基板の回路に接続されるようになっている。
一方、特許文献2記載の半導体装置は、フラットな回路基板の表面に半導体チップ(マイクロフォンチップ)を搭載して、その上から金属製のケース(蓋体)を被せて固着した構成とされている。
特開2007−66967号公報
米国特許第6781231号明細書
このプリモールドタイプのパッケージを使用した半導体装置として、従来、特許文献1に示すものがある。この半導体装置は、リードフレームの中央部分に配置したステージ部に半導体チップが搭載されるとともに、このステージ部の裏側からステージ部の周囲にかけてモールド樹脂体が一体に設けられ、このモールド樹脂体においてステージ部からはみ出している周壁部の上面に、ステージ部から張り出した吊りリードの途中部分が露出状態に配置されている。一方、このモールド樹脂体に被せられる蓋体が金属製のカップ状に形成され、その周縁部をモールド樹脂体の周壁部に接合して被せられることにより、半導体チップの周囲に空間を形成するとともに、金属製蓋体と吊りリードの露出部分とが電気的に接続状態とされている。
そして、吊りリードの先端部及びステージ部の外側方位置に配置されるリード部の各外側端部は、モールド樹脂体の裏面にそれぞれ露出し、基板に実装したときに基板の回路に接続されるようになっている。
一方、特許文献2記載の半導体装置は、フラットな回路基板の表面に半導体チップ(マイクロフォンチップ)を搭載して、その上から金属製のケース(蓋体)を被せて固着した構成とされている。
特許文献1記載の半導体装置は、リードフレームのステージ部と金属製蓋体とを吊りリードの露出部分で接続状態とすることにより、半導体チップの周囲を金属部分で囲ってシールド性を高めたものであり、リードフレームに樹脂をモールドして一体化するという簡単な方法であるため、安価に製造することができるものである。しかし、吊りリードを立ち上げて、その途中部分をモールド樹脂部の周壁部上面に露出させた上で、先端側の部分を折り返すように再び下方に向け、その先端部をモールド樹脂部の裏面に露出させるという構造であるため、リードの曲げ加工が必要になる。
一方、特許文献2記載の半導体装置のようにパッケージ本体をフラットにすると、半導体チップをダイボンドにより固着する際に、接着剤がリード部の内側端部まで流れ出して覆ってしまうことが考えられる。このため、接着剤が到達しないようにチップ搭載部とリード部の内側端部との距離を十分に大きく確保する必要があり、小型化が損なわれていた。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、簡単な構造で全体を小型化し、さらなるコスト低減を図ることを目的とする。
このような目的を達成するため、本発明は、リードフレーム及び該リードフレームを利用したパッケージ本体、パッケージ、半導体装置、並びにマイクロフォンパッケージを提供する。
まず、本発明の半導体装置用リードフレームは、半導体チップを搭載する底板部と、該底板部の周縁部から立設した周壁部と、該周壁部の下部の周囲に一体に形成した張り出し部とを備える箱型のモールド樹脂体に少なくとも一部が埋設されるリードフレームであって、前記底板部内に埋設され少なくとも一部が前記張り出し部の形成領域に配置されるステージ部と、前記周壁部及び前記張り出し部の両形成領域にわたって配置される複数の端子部とが相互に間隔をあけて形成されるとともに、前記周壁部の形成領域に、前記ステージ部及び各端子部の内部接続面がそれぞれ配設され、前記張り出し部の形成領域では、前記端子部の表面が前記ステージ部の表面よりも板厚方向に低い位置に配置されていることを特徴とする。
まず、本発明の半導体装置用リードフレームは、半導体チップを搭載する底板部と、該底板部の周縁部から立設した周壁部と、該周壁部の下部の周囲に一体に形成した張り出し部とを備える箱型のモールド樹脂体に少なくとも一部が埋設されるリードフレームであって、前記底板部内に埋設され少なくとも一部が前記張り出し部の形成領域に配置されるステージ部と、前記周壁部及び前記張り出し部の両形成領域にわたって配置される複数の端子部とが相互に間隔をあけて形成されるとともに、前記周壁部の形成領域に、前記ステージ部及び各端子部の内部接続面がそれぞれ配設され、前記張り出し部の形成領域では、前記端子部の表面が前記ステージ部の表面よりも板厚方向に低い位置に配置されていることを特徴とする。
そして、このリードフレームを使用した半導体装置用パッケージ本体は、前記リードフレームに前記モールド樹脂体が形成されるとともに、該モールド樹脂体の前記周壁部に、前記ステージ部及び各端子部における内部接続面の少なくとも一部ずつを露出させる穴部が形成され、前記端子部の表面を埋設状態とする前記張り出し部に、前記ステージ部の一部の表面が露出していることを特徴とする。
すなわち、この半導体装置用パッケージ本体は、張り出し部にステージ部の一部が露出しているので、この張り出し部に導電性材料からなる蓋体を固着することにより、半導体チップをステージ部及び蓋体により囲った状態でシールドすることが可能である。そして、この張り出し部の内側に周壁部を立設し、その周壁部に穴部を形成して、端子部及びステージ部の内部接続面を露出させている。言い換えれば、張り出し部が周壁部の外側に配置されるとともに、穴部の周りが周壁部により囲まれた状態となるのであり、底板部上に半導体チップをダイボンドする際に接着剤がリードフレームの内部接続面や張り出し部にまで流れ出ることはない。したがって、内部接続面を半導体チップの搭載領域に接近させて配置することが可能になる。
また、この周壁部を設けて、その外側の張り出し部で蓋体を固着可能にするとともに、内部接続面については周壁部に穴部を設けて露出させる構成としたことにより、リードフレーム自体は、ほぼ平坦に形成することができる。
この場合、前記ステージ部に、前記張り出し部の形成領域まで延びる延長部が形成されている構成としてもよい。
また、この周壁部を設けて、その外側の張り出し部で蓋体を固着可能にするとともに、内部接続面については周壁部に穴部を設けて露出させる構成としたことにより、リードフレーム自体は、ほぼ平坦に形成することができる。
この場合、前記ステージ部に、前記張り出し部の形成領域まで延びる延長部が形成されている構成としてもよい。
また、本発明のリードフレームにおいて、前記ステージ部及び端子部の裏面に、外部接続面が他の部分よりも板厚方向に突出して形成されている構成としてもよく、さらに、少なくとも前記ステージ部に、前記外部接続面と同じ高さに突出する支持面が形成されている構成としてもよい。
そして、このリードフレームを使用した半導体装置用パッケージ本体は、前記リードフレームに前記モールド樹脂体が形成されるとともに、該モールド樹脂体の前記周壁部に、前記ステージ部及び各端子部における内部接続面の少なくとも一部ずつを露出させる穴部が形成され、前記端子部の表面を埋設状態とする前記張り出し部に、前記ステージ部の一部の表面が露出し、前記モールド樹脂体の裏面に、前記外部接続面及び前記支持面が露出していることを特徴とする。また、支持面を有するリードフレームを使用したものにおいては、さらに、該支持面もモールド樹脂体の裏面に露出する構成とされる。
このパッケージ本体においては、リードフレームにモールド樹脂体を成形する際に、外部接続面や支持面を射出成形金型の内面に当接させた状態で射出成形することができ、金型内にリードフレームが安定して保持される。
また、本発明の半導体装置用パッケージは、前記半導体装置用パッケージ本体と、該半導体装置用パッケージ本体の前記周壁部に囲まれた内部空間を覆う蓋体とを備え、該蓋体が導電性材料からなり、その周縁部が前記張り出し部の上面に電気的に接続されることを特徴とする。
前述したように張り出し部の内側に周壁部が立設され、その周壁部の穴部に内部接続面が露出しているので、半導体チップ側だけでなく、蓋体の固着部側からも接着剤がはみ出して内部接続面を覆うことはない。
前述したように張り出し部の内側に周壁部が立設され、その周壁部の穴部に内部接続面が露出しているので、半導体チップ側だけでなく、蓋体の固着部側からも接着剤がはみ出して内部接続面を覆うことはない。
また、本発明の半導体装置は、前記半導体装置用パッケージにおける前記底板部の上に、前記ステージ部の上方に配置されるように半導体チップが搭載され、該半導体チップが前記穴部から前記ステージ部及び各端子部における内部接続面に接続されていることを特徴とする。
さらに、本発明のマイクロフォンパッケージは、前記半導体装置を用いて構成され、前記半導体チップがマイクロフォンチップであり、前記蓋体又は前記パッケージ本体のいずれかに、内部空間に連通する音響孔が形成されていることを特徴とする。
周壁部を内側に近づけて配置できることから、該周壁部に囲まれた内部空間を小さくすることができ、マイクロフォンパッケージとしては、共振周波数を高くすることができる。
また、本発明のマイクロフォンパッケージにおいて、前記パッケージ本体の底板部に、前記ステージ部の一部が前記モールド樹脂体に形成した窓穴部から露出されるとともに、その露出部分にステージ部を貫通する複数の小孔が形成され、これら小孔により前記音響孔が構成されているようにしてもよい。
周壁部を内側に近づけて配置できることから、該周壁部に囲まれた内部空間を小さくすることができ、マイクロフォンパッケージとしては、共振周波数を高くすることができる。
また、本発明のマイクロフォンパッケージにおいて、前記パッケージ本体の底板部に、前記ステージ部の一部が前記モールド樹脂体に形成した窓穴部から露出されるとともに、その露出部分にステージ部を貫通する複数の小孔が形成され、これら小孔により前記音響孔が構成されているようにしてもよい。
本発明によれば、半導体チップが固着される底板部と、蓋体が固着される張り出し部との間に周壁部を立設させ、その周壁部にリードフレームの内部接続面を露出させる穴部を形成したから、固着のための接着剤が内部接続面にまで流れ出ることがなく、内部接続面を半導体チップの固着部分に接近させて配置することが可能になり、その分、全体を小型化してコスト低減を図ることができる。したがって、基板に搭載したときの設置面積が小さくなり、高密度実装を可能とすることができる。
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図1〜図8は第1実施形態を示している。この第1実施形態の半導体装置1は、マイクロフォンパッケージであり、図4、図6及び図7に示すように、半導体チップとしてマイクロフォンチップ2と回路チップ3との二つのチップが収納されている。また、そのパッケージ4は、ほぼ平坦な板状のリードフレーム5及びこのリードフレーム5に一体成形された箱型のモールド樹脂体6からなるパッケージ本体7と、このパッケージ本体7の上方を閉塞する蓋体8とを備える構成とされている。
図1〜図8は第1実施形態を示している。この第1実施形態の半導体装置1は、マイクロフォンパッケージであり、図4、図6及び図7に示すように、半導体チップとしてマイクロフォンチップ2と回路チップ3との二つのチップが収納されている。また、そのパッケージ4は、ほぼ平坦な板状のリードフレーム5及びこのリードフレーム5に一体成形された箱型のモールド樹脂体6からなるパッケージ本体7と、このパッケージ本体7の上方を閉塞する蓋体8とを備える構成とされている。
リードフレーム5は、帯状の金属板に、図1に示す単位を1個のものとして1列で又は複数列並んでプレス加工により連続して形成されるものである。この明細書中では、図1に示す1個単位のものをリードフレームと称しており、以下では図1の上下方向を縦方向、左右方向を横方向というものとする。また、図1中、符号9は、リードフレーム5の打ち抜きにより形成される外枠部10に接続状態の接続フレーム部を示している。
このリードフレーム5は、比較的広い面積を有するステージ部11と、該ステージ部11の周囲に配置された例えば電源用、出力用、ゲイン用の3個の端子部12〜14とが相互に間隔をあけて配置された構成とされ、それぞれが複数の接続フレーム部9によって独立して外枠部10に接続されている。
この場合、リードフレーム5は全体としては矩形状に形成され、ステージ部11は、その矩形状の中の一つの隅部を中心に配置され、該隅部を形成する二辺に接続された本体部15から二つの延長部16,17が一体に形成され、これら延長部16,17の先端が他の二辺のほぼ中央位置にそれぞれ接続されている。
この場合、リードフレーム5は全体としては矩形状に形成され、ステージ部11は、その矩形状の中の一つの隅部を中心に配置され、該隅部を形成する二辺に接続された本体部15から二つの延長部16,17が一体に形成され、これら延長部16,17の先端が他の二辺のほぼ中央位置にそれぞれ接続されている。
そして、このステージ部11と外枠部10とにより囲まれた残りの三か所の隅部に、それぞれ端子部12〜14が配置されている。これら端子部12〜14は、その表面側の一部が後述する半導体チップに対する内部接続面21〜23とされ、この内部接続面21〜23を除く部分の表面側は板厚を薄くするようにハーフエッチングされていることにより、このハーフエッチングされた表面が内部接続面21〜23よりも板厚方向に低い低床面24とされている。図1でハッチングされた領域が、ハーフエッチングされた低床面24を示している。
この場合、リードフレーム5として全体の外周部には、図1に示すように、ステージ部11における本体部15の角部及び延長部16,17の先端部がそれぞれ配置されるが、各端子部12〜14においてはハーフエッチングされた低床面24が配置されており、各端子部12〜14の内部接続面21〜23は、リードフレーム5の外周部よりも内側に入り込んだ位置に配置されている。すなわち、図1において二本の二点鎖線で囲まれる領域が、後述するモールド樹脂体の周壁部の形成領域Aを示しており、この周壁部の形成領域A内に端子部12〜14の内部接続面21〜23が配置されている。また、この周壁部の形成領域A内に配置されるステージ部11における一つの延長部16の一部分が、ステージ部11に対する接地用の内部接続面25とされている。なお、この周壁部の形成領域Aよりも外側はモールド樹脂体における張り出し部の形成領域とされ、この張り出し部の形成領域には、前述したように、ステージ部11における本体部15の角部、延長部16,17の先端部、及び各端子部12〜14の低床面24が配置されている。
一方、このリードフレーム5の裏面は、図2にハッチングでハーフエッチング領域を示したように、四隅の矩形状の部分を残して他の大部分はハーフエッチングされており、これら4か所の矩形状部分が、後述するように基板に搭載されたときの外部接続面26〜29とされている。
この場合、ステージ部11においては、その本体部15の隅部(図2の右上隅部)に矩形状に外部接続面29が形成され、各端子部12〜14は、そのうちの一つの端子部(図2の左下隅部に配置される端子部)13は外部接続面27が全体形状と同じ矩形状に形成され、他の二つの端子部12,14は、外部接続面26,28に対して面方向に突出する突出部30,31が形成され、その突出部30,31の裏面が板厚を薄くするようにハーフエッチングされている。これらステージ部11の外部接続面29及び各端子部12〜14の外部接続面26〜28は、それぞれほぼ同じ大きさの矩形状に形成されており、リードフレーム5の全体としての四隅に配置されている。なお、図1と照合するとわかるように、二つの端子部12,14における両張り出し部30,31の表面側は内部接続面21,23とされている。
この場合、ステージ部11においては、その本体部15の隅部(図2の右上隅部)に矩形状に外部接続面29が形成され、各端子部12〜14は、そのうちの一つの端子部(図2の左下隅部に配置される端子部)13は外部接続面27が全体形状と同じ矩形状に形成され、他の二つの端子部12,14は、外部接続面26,28に対して面方向に突出する突出部30,31が形成され、その突出部30,31の裏面が板厚を薄くするようにハーフエッチングされている。これらステージ部11の外部接続面29及び各端子部12〜14の外部接続面26〜28は、それぞれほぼ同じ大きさの矩形状に形成されており、リードフレーム5の全体としての四隅に配置されている。なお、図1と照合するとわかるように、二つの端子部12,14における両張り出し部30,31の表面側は内部接続面21,23とされている。
また、ステージ部11においては、外部接続面29の他にも、ほぼ中央部、及び外枠部10の4辺の中央位置に配置される接続フレーム部9への接続部も、外部接続面29と同じ高さの平面に形成され、後述するようにモールド樹脂体を形成するときに金型に接触する支持面32,33とされている。また、図2では、3個の端子部12〜14のうち、突出部31がリードフレーム5の幅方向(左右方向)の中央部まで延びている端子部(図2の右下隅部に配置されている端子部)14においては、その突出部31の裏面にも、ステージ部11の支持面32,33と同様に、外部接続面28と同じ高さの支持面34が形成されている。なお、いずれの接続フレーム部9も、ハーフエッチングされることなく元板厚に設定される。
そして、このように加工されたリードフレーム5に対してモールド樹脂体6が一体に成形されることにより、図3に示すようにパッケージ本体7が構成されている。モールド樹脂体6は、図3及び図4に示すように、マイクロフォンチップ2と制御回路チップ3とを並べることができる長さの矩形板状に形成された底板部41と、この底板部41の周縁部から立設した角筒形の周壁部42と、周壁部42の下部の周囲に一体に形成した張り出し部43とを備える箱型に形成されている。
底板部41は、リードフレーム5の中央部分、図1では周壁部の形成領域Aよりも内側の領域を占めるステージ部11の比較的広い範囲の部分の表裏両面がほぼ全面にわたって埋設状態とされている。また、周壁部42は、上方に向かうにしたがって幅が小さくなる台形の横断面に形成されており、図1の形成領域Aで示したように、ステージ部11における本体部15の一部、両延長部16,17の途中部分(そのうちの一つがステージ部11の内部接続面25とされる)、各端子部12〜14の内部接続面21〜23、低床面24の一部を埋設状態としている。そして、図3に示すように、この周壁部42の一部が若干低くかつ幅広に形成され、その幅広部44に、ステージ部11の内部接続面25及び各端子部12〜14の内部接続面21〜23を一部ずつそれぞれ上方に露出状態とする4個の穴部45が形成されている。
また、この周壁部42の外側に形成される張り出し部43は、底板部41と同じ平板上に形成され、リードフレーム5において図1のAで示す領域よりも外側の領域の部分が配置される。そして、リードフレーム5のステージ部11における本体部15の角部及び二か所の延長部16,17における先端部のそれぞれの表面は張り出し部43の上面に露出させられ、他の端子部12〜14の表面は、ハーフエッチングされた低床面24が配置されることにより、モールド樹脂によって張り出し部43内に埋設状態とされている。この場合、この張り出し部43の表面はステージ部11及びその延長部16,17の露出面を含めて面一に形成されている。
一方、モールド樹脂体6の裏面側においては、前述したようにリードフレーム5のハーフエッチングされている大部分が埋設状態とされ、図5に示すように、ステージ部11の外部接続面29及び各端子部12〜14の外部接続面26〜28が四隅に露出する他は、ステージ部11に部分的に配設した支持面32,33,34が露出した状態とされている。
このように形成されたパッケージ本体7の底板部41の上に、図4、図6及び図7に示すように、マイクロフォンチップ2と制御回路チップ3とがダイボンド46によってそれぞれ固定され、モールド樹脂体6の周壁部42の穴部45に臨ませられている各端子部12〜14の内部接続面21〜23及びステージ部11の内部接続面25にボンディングワイヤ47によって接続されている。マイクロフォンチップ2は、音響等の圧力変動に応じて振動するダイヤフラム電極と固定電極とが対向配置され、ダイヤフラム電極の振動に伴う静電容量変化を検出するものである。また、制御回路チップ3は、マイクロフォンチップ2への電源の供給回路、マイクロフォンチップ2からの出力信号の増幅器等を備える構成とされている。
一方、このパッケージ本体7に被せられる蓋体8は、銅材等の導電性金属材料により、パッケージ本体7の周壁部42の高さの分、絞り加工されて形成されており、天板部51の周囲に側板部52が形成され、該側板部52の下端に、天板部51と平行につば部53が形成されている。また、天板部51には音響孔54が貫通状態に形成されている。そして、この蓋体8をパッケージ本体7に被せると、図7に示すように、天板部51がパッケージ本体7の周壁部42に囲まれた内部空間55を閉塞するとともに、その内部空間55を音響孔54によって外部に連通させた状態とし、かつ、側板部52が周壁部42の外側に配置され、つば部53が張り出し部43に重ねられる構成である。これらパッケージ本体7と蓋体8とは、パッケージ本体7の張り出し部43に蓋体8のつば部53が導電性接着剤56によって固着されるようになっており、パッケージ本体7の張り出し部43に露出しているステージ部11が導電性接着剤56を介して蓋体8と電気的接続状態とされる。したがって、これらパッケージ本体7に蓋体8を固着してなるパッケージ4は、蓋体8からリードフレーム5のステージ部11の間が電気的接続状態となって内部空間55内の半導体チップ2,3を囲った状態とするものである。
次に、このように構成される半導体装置1の製造方法について説明する。
まず、帯状金属板の必要な個所にマスキングをしてエッチング処理することにより、図1及び図2のハッチング領域を板厚の半分程度までハーフエッチングする。そして、プレス加工によって外形を打ち抜き、接続フレーム部9により外枠部10に接続状態とされたリードフレーム5を形成する。このようにして形成されるリードフレーム5は、ハーフエッチングされた部分に若干の凹凸を有するものの、ほぼ平坦な板状に形成される。
次に、このリードフレーム5を射出成形金型内に配置し、このリードフレーム5を埋設するように樹脂を射出成形してモールド樹脂体6を成形する。
まず、帯状金属板の必要な個所にマスキングをしてエッチング処理することにより、図1及び図2のハッチング領域を板厚の半分程度までハーフエッチングする。そして、プレス加工によって外形を打ち抜き、接続フレーム部9により外枠部10に接続状態とされたリードフレーム5を形成する。このようにして形成されるリードフレーム5は、ハーフエッチングされた部分に若干の凹凸を有するものの、ほぼ平坦な板状に形成される。
次に、このリードフレーム5を射出成形金型内に配置し、このリードフレーム5を埋設するように樹脂を射出成形してモールド樹脂体6を成形する。
図8はプレス成形した後のリードフレーム5を射出成形金型内に配置した状態を示しており、上型61と下型62との間にモールド樹脂が注入されるキャビティ63が形成されている。リードフレーム5は、その表面においては、モールド樹脂体6の周壁部42の穴部45から各端子部12〜14の内部接続面21〜23及びステージ部11の内部接続面25がそれぞれ露出し、裏面においては、外部接続面26〜29、ステージ部11の各支持面32,33、及び端子部14の支持面34がそれぞれ露出するようになっているが、これらの露出面は、射出成形金型の金型61,62内面が当接することにより形成される。この場合、リードフレーム5の表裏両面に露出面が形成されていることから、リードフレーム5は、表裏両面に金型61,62が接触して、キャビティ63内で両面から支持されることになる。特に底板部41においては、ステージ部11の表面側にも樹脂部分が形成され、このため、ステージ部11の表面と上型61の内面との間に広い範囲にわたって隙間が形成されることになるが、ステージ部11の裏面に配置した複数個所の支持面32,33が下型62の内面に当接するとともに、張り出し部43において両面に金型61,62が接触していることにより、ステージ部11全体としては表裏両面から支持されることになる。したがって、リードフレーム5は、射出時の圧力によって撓んだり動いたりすることがないように金型61,62内に確実に固定される。
そして、このようにしてリードフレーム5にモールド樹脂体6を一体に成形した後、そのパッケージ本体7の底板部41の上に半導体チップ2,3をダイボンド46により固着し、周壁部42の穴部45に露出している各端子部12〜14の内部接続面21〜23及びステージ部11の内部接続面25とワイヤボンディングして接続状態とした後、張り出し部43の上面に導電性接着剤56を塗布して、別に製作しておいた蓋体8を被せて接着する。この状態では、パッケージ本体7は、そのリードフレーム5が隣接するリードフレームに接続フレーム部9を介して連結状態とされていることにより、複数個が縦横に連なっており、蓋体8もリードフレーム5と同様の接続フレーム部(図示略)によりパッケージ本体7と同じピッチで複数個が連結状態とされ、これらが一括して接着される。
そして、この接着後に、モールド樹脂体6から突出しているリードフレーム5の接続フレーム部9や蓋体8の接続フレーム部を一括して切断して、個々のパッケージ4に分割する。
そして、この接着後に、モールド樹脂体6から突出しているリードフレーム5の接続フレーム部9や蓋体8の接続フレーム部を一括して切断して、個々のパッケージ4に分割する。
このようにして製造した半導体装置1は、その底面に露出している各端子部12〜14及びステージ部11の外部接続面26〜29を基板にはんだ付けすることにより実装される。この場合、半導体装置1は、図7に示すように、底板部41内に埋設されているステージ部11が半導体チップ2,3の下方に配置され、このステージ部11の内部接続面25に半導体チップ2,3が接続され、ステージ部11の延長部16,17に導電性接着剤56を介して蓋体8が接続され、その蓋体8が半導体チップ2,3の上方を覆っている。したがって、半導体チップ2,3は、その周囲をステージ部11や蓋体8によって囲まれた状態となり、このステージ部11の外部接続面29が基板を介して接地状態とされることにより、半導体チップ2,3を外部磁界からシールドすることができる。
また、パッケージ本体7は、半導体チップ2,3が固着される底板部41と、蓋体8が固着される張り出し部43との間に周壁部42が立設し、この周壁部42の穴部45内に各端子部12〜14の内部接続面21〜23及びステージ部11の内部接続面25が露出しているので、ダイボンド46や導電性接着剤56が周壁部42により堰き止められ、その壁を乗り越えて穴部45内に侵入することはない。したがって、底板部41におけるチップ搭載領域と内部接続面21〜23,25とを接近させて配置することが可能になり、その分、面積を小さくすることができる。
しかも、周壁部42に穴部45を設けて各端子部12〜14やステージ部11の内部接続面21〜23,25を露出させ、蓋体8も周壁部42の外側で底板部41と同じ平面上に形成された張り出し部43に固着する構成とされ、リードフレーム5自体は平坦に形成されているので、これを屈曲させて端子部や蓋体との接続部分を形成する従来技術構成のものと比べても、全体の小型化を図ることができる。
したがって、この半導体装置1は、基板上の実装面積を小さくすることができ、基板上の他の回路等への干渉を少なくし得て、高密度の実装を可能にすることができる。
したがって、この半導体装置1は、基板上の実装面積を小さくすることができ、基板上の他の回路等への干渉を少なくし得て、高密度の実装を可能にすることができる。
一方、図9〜図15は本発明の第2実施形態を示している。これらの図において、第1実施形態と共通部分には同一符号を付して説明を省略する。
前述の第1実施形態では蓋体に音響孔を形成したが、この第2実施形態の半導体装置においては、パッケージ本体に音響孔を形成している。すなわち、図9及び図10に示すように、リードフレーム71は、ステージ部72の本体部73が第1実施形態のものよりも長く延びており、この本体部73に、これを貫通するように音響孔用の下孔74が設けられている。
前述の第1実施形態では蓋体に音響孔を形成したが、この第2実施形態の半導体装置においては、パッケージ本体に音響孔を形成している。すなわち、図9及び図10に示すように、リードフレーム71は、ステージ部72の本体部73が第1実施形態のものよりも長く延びており、この本体部73に、これを貫通するように音響孔用の下孔74が設けられている。
また、3個の端子部のうち、隅部に配置される2個の端子部13,14は第1実施形態の対応する端子部とほぼ同様の構成であるが、他の端子部75は、リードフレーム71の上下方向の中央位置に配置され、突出部のない端子部13と同様に矩形状に形成され、その一部に内部接続面76が形成されている。また、この端子部75の形状に対応して、ステージ部72も、一つの延長部17は第1実施形態のものと同様の形状とされているが、端子部75に隣接している他の延長部77はストレート状に形成されている。
また、ステージ部72の裏面は、大部分がハーフエッチングされているが、端子部75と対応する上下方向の中央位置に外部接続面77が形成され、かつ、下孔74の周囲にも、該下孔74の回りを囲むように支持面78が形成されている。また、ステージ部72の本体部73が上下方向に延びたことにより、幅方向の中央位置に配置される支持面32が2個設けられるとともに、両側部の接続フレーム部9と一体に形成される支持面33も2個ずつ設けられている。
そして、このリードフレーム71をプレス成形した後、図15に示す射出成形金型に設置する。この射出成形金型には、下型81に、リードフレーム71の下孔74よりも若干小径のピン82が突出状態に設けられ、上型83には、ピン82の先端部を挿入する穴84と、この穴84より若干大径の座ぐり部85とが同心状に形成され、型81,83を締めてピン82を穴84に挿入状態としたときに、キャビティ86には、ピン82の回りで座ぐり部85により筒状の空所が形成されるようになっている。
この射出成形金型にリードフレーム71を設置して樹脂を射出することにより、そのモールド樹脂体91の底板部41には、図11〜図14に示すように、ピン82によって形成された音響孔92が形成され、底板部41の上面には音響孔92の周囲を囲む筒状壁93が形成される。この筒状壁93は、半導体チップ2,3を接着する際のダイボンド46をせき止め、音響孔92内に流れ込むことを防止する。また、このパッケージ本体94と組み合わせてパッケージ95を構成する蓋体96には、図14に示すように孔のないものが用いられる。また、この蓋体96は、第1実施形態と同様、導電性金属材料により形成され、半導体装置97としては、この蓋体96がリードフレーム71に電気的接続状態となることにより、内部空間55がシールドされる。
また、この第2実施形態のようにパッケージ本体に音響孔を設ける場合、図16から図18に示す第3実施形態のような構造としてもよい。この半導体装置100のパッケージ101においては、パッケージ本体102の一部に、図16及び図17に示すように、リードフレーム103のステージ部104を覆うモールド樹脂体105の一部を円形に繰り抜かれていることにより、その窓穴部106からステージ部104の一部が円形に露出しており、その露出部分に複数の小孔107が貫通状態に形成され、これら小孔107によって音響孔108が形成される構成とされている。また、この音響孔108と半導体チップ2の搭載領域との間に立設されるように壁109が円弧状に形成されている。
このパッケージ本体102を製造する場合、音響孔108の小孔107はリードフレーム103をハーフエッチングする際に形成することができる。つまり、リードフレーム103は、第1、第2実施形態と同様にハーフエッチングされるので、そのときに、音響孔形成領域の部分では小孔用の孔明きのマスキングをしてエッチングすることにより、貫通状態の小孔107を形成することができる。そして、このリードフレーム103にモールド樹脂体105を射出成形する際に、図18に示すように、上型111と下型112とに形成した円形突出部113によって音響孔108の形成部分を挟むことにより小孔107を塞いだ状態として射出成形する。また、上型111には、円形突出部113に隣接して円弧状の溝114を形成しておく。これにより、図16及び図17に示すようにステージ部104の一部が円形に露出し、その露出部分に複数の小孔107が貫通してなる音響孔108が形成され、また、その音響孔108の半分程度を囲む円弧状の壁109が形成される。なお、この円弧状の壁109は第2実施形態と同様に筒状に形成してもよい。
音響孔108をこのような構造とすることにより、製造工程の一部であるエッチング工程の中で音響孔108を形成することができて効率的であるとともに、複数の小孔107によって音響孔108としたことにより、個々の小孔107は小さくなり、ゴミ等の異物が内部空間55に侵入することを防止することができ、また、ノイズの発生も抑制することができる。
音響孔108をこのような構造とすることにより、製造工程の一部であるエッチング工程の中で音響孔108を形成することができて効率的であるとともに、複数の小孔107によって音響孔108としたことにより、個々の小孔107は小さくなり、ゴミ等の異物が内部空間55に侵入することを防止することができ、また、ノイズの発生も抑制することができる。
なお、本発明は上記実施形態の構成のものに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では半導体装置としてマイクロフォンパッケージに適用した例を示したが、マイクロフォン以外にも、圧力センサ、加速度センサ、磁気センサ、流量センサ、風圧センサ等にも適用することが可能である。この場合、上記実施形態のマイクロフォンにおいては、音響孔のような内部空間と外部とを連通させる連通孔が必要であったが、センサの種類によっては連通孔が不要になる場合や、流量センサのように二つの連通孔が必要になる場合がある。
例えば、上記実施形態では半導体装置としてマイクロフォンパッケージに適用した例を示したが、マイクロフォン以外にも、圧力センサ、加速度センサ、磁気センサ、流量センサ、風圧センサ等にも適用することが可能である。この場合、上記実施形態のマイクロフォンにおいては、音響孔のような内部空間と外部とを連通させる連通孔が必要であったが、センサの種類によっては連通孔が不要になる場合や、流量センサのように二つの連通孔が必要になる場合がある。
また、前記ステージ部及び各端子部の外部接続面は、各実施形態では4端子の構成とし、例えば電源用、出力用、ゲイン用、接地用にそれぞれ供されるようにしたが、少なくとも電源用、出力用、接地用の接続面があればよい。その場合、接地用の接続面を2個設けるようにしてもよい。また、内部に収納される半導体チップによっては端子数が実施形態のものより増えることもある。半導体チップの数も必ずしも2個に限らない。
また、各実施形態では、リードフレームをほぼ平坦な板状のままとし、低床面等の凹凸形状をハーフエッチングにより形成したが、エンボス加工、コイニング加工等により凹凸形状を形成してもよい。
さらに、モールド樹脂体を成形するための射出成形金型に外部接続面を嵌合するように凹部を形成し、モールド樹脂体の裏面よりも外部接続面及び支持面を突出させるように形成してもよく、モールド樹脂体の裏面を基板の表面から浮かせた状態に搭載することができる。また、パッケージ本体に導電性接着剤を塗布して蓋体を接着したが、パッケージ本体に接着シートを貼り付けて蓋体を接着する構成としてもよい。
また、各実施形態では、リードフレームをほぼ平坦な板状のままとし、低床面等の凹凸形状をハーフエッチングにより形成したが、エンボス加工、コイニング加工等により凹凸形状を形成してもよい。
さらに、モールド樹脂体を成形するための射出成形金型に外部接続面を嵌合するように凹部を形成し、モールド樹脂体の裏面よりも外部接続面及び支持面を突出させるように形成してもよく、モールド樹脂体の裏面を基板の表面から浮かせた状態に搭載することができる。また、パッケージ本体に導電性接着剤を塗布して蓋体を接着したが、パッケージ本体に接着シートを貼り付けて蓋体を接着する構成としてもよい。
1…半導体装置、2…マイクロフォンチップ、3…制御回路チップ、4…パッケージ、5…リードフレーム、6…モールド樹脂体、7…パッケージ本体、8…蓋体、9…接続フレーム部、10…外枠部、11…ステージ部、12〜14…端子部、15…本体部、16,17…延長部、21〜23…内部接続面、24…低床面、25…内部接続面、26〜29…外部接続面、30,31…突出部、32,33,34…支持面、41…底板部、42…周壁部、43…張り出し部、44…幅広部、45…穴部、46…ダイボンド、47…ボンディングワイヤ、51…天板部、52…側板部、53…つば部、54…音響孔、55…内部空間、56…導電性接着剤、61…上型、62…下型、63…キャビティ、71…リードフレーム、72…ステージ部、73…本体部、74…下孔、75…端子部、76…内部接続面、77…延長部、78…支持面、81…下型、82…ピン、83…上型、84…穴、85…座ぐり部、86…キャビティ、91…モールド樹脂体、92…音響孔、93…筒状壁、94…パッケージ本体、95…パッケージ、96…蓋体、97…半導体装置、100…半導体装置、101…パッケージ、102…パッケージ本体、103…リードフレーム、104…ステージ部、105…モールド樹脂体、106…窓穴部、107…小孔、108…音響孔、109…壁、111…上型、112…下型、113…円形突起部、114…溝
Claims (11)
- 半導体チップを搭載する底板部と、該底板部の周縁部から立設した周壁部と、該周壁部の下部の周囲に一体に形成した張り出し部とを備える箱型のモールド樹脂体に少なくとも一部が埋設されるリードフレームであって、
前記底板部内に埋設され少なくとも一部が前記張り出し部の形成領域に配置されるステージ部と、前記周壁部及び前記張り出し部の両形成領域にわたって配置される複数の端子部とが相互に間隔をあけて形成されるとともに、
前記周壁部の形成領域に、前記ステージ部及び各端子部の内部接続面がそれぞれ配設され、
前記張り出し部の形成領域では、前記端子部の表面が前記ステージ部の表面よりも板厚方向に低い位置に配置されていることを特徴とする半導体装置用リードフレーム。 - 前記ステージ部に、前記張り出し部の形成領域まで延びる延長部が形成されていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置用リードフレーム。
- 前記ステージ部及び端子部の裏面に、外部接続面が他の部分よりも板厚方向に突出して形成されていることを特徴とする請求項1又は2記載の半導体装置用リードフレーム。
- 少なくとも前記ステージ部に、前記外部接続面と同じ高さに突出する支持面が形成されていることを特徴とする請求項3記載の半導体装置用リードフレーム。
- 請求項1又は2記載のリードフレームに前記モールド樹脂体が形成されるとともに、該モールド樹脂体の前記周壁部に、前記ステージ部及び各端子部における内部接続面の少なくとも一部ずつを露出させる穴部が形成され、前記端子部の表面を埋設状態とする前記張り出し部に、前記ステージ部の一部の表面が露出していることを特徴とする半導体装置用パッケージ本体。
- 請求項3記載のリードフレームに前記モールド樹脂体が形成されるとともに、該モールド樹脂体の前記周壁部に、前記ステージ部及び各端子部における内部接続面の少なくとも一部ずつを露出させる穴部が形成され、前記端子部の表面を埋設状態とする前記張り出し部に、前記ステージ部の一部の表面が露出し、前記モールド樹脂体の裏面に、前記外部接続面が露出していることを特徴とする半導体装置用パッケージ本体。
- 請求項4記載のリードフレームに前記モールド樹脂体が形成されるとともに、該モールド樹脂体の前記周壁部に、前記ステージ部及び各端子部における内部接続面の少なくとも一部ずつを露出させる穴部が形成され、前記端子部の表面を埋設状態とする前記張り出し部に、前記ステージ部の一部の表面が露出し、前記モールド樹脂体の裏面に、前記外部接続面及び前記支持面が露出していることを特徴とする半導体装置用パッケージ本体。
- 請求項5から7のいずれか一項に記載の半導体装置用パッケージ本体と、該半導体装置用パッケージ本体の前記周壁部に囲まれた内部空間を覆う蓋体とを備え、
該蓋体が導電性材料からなり、その周縁部が前記張り出し部の上面に電気的に接続されることを特徴とする半導体装置用パッケージ。 - 請求項8記載の半導体装置用パッケージにおける前記底板部の上に、前記ステージ部の上方に配置されるように半導体チップが搭載され、該半導体チップが前記穴部から前記ステージ部及び各端子部における内部接続面に接続されていることを特徴とする半導体装置。
- 請求項9に記載の半導体装置を用いて構成したマイクロフォンパッケージであって、
前記半導体チップがマイクロフォンチップであり、前記蓋体又は前記パッケージ本体のいずれかに、内部空間に連通する音響孔が形成されていることを特徴とするマイクロフォンパッケージ。 - 前記パッケージ本体の底板部に、前記ステージ部の一部が前記モールド樹脂体に形成した窓穴部から露出されるとともに、その露出部分にステージ部を貫通する複数の小孔が形成され、これら小孔により前記音響孔が構成されていることを特徴とする請求項10記載のマイクロフォンパッケージ。
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