JP2009302312A - 半導体装置用パッケージ本体、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

Abstract

【課題】半導体チップの接着強度を高めるとともに、接着剤の流出を防止し、さらなる小型化を図る。
【解決手段】半導体チップ３を搭載するモールド樹脂体６内にリードフレームの少なくとも一部が埋設されるとともに、該リードフレームに、半導体チップ３が搭載されるチップ搭載領域の下方に配置されるステージ部１１と、該ステージ部１１の切欠き内に配置される端子部２７，２８とが形成され、モールド樹脂体６上面にステージ部１１及び端子部２７，２８の内部接続面２２の一部を露出させる穴部４７が形成され、チップ搭載領域には、半導体チップ３を固着するための接着剤４８を該半導体チップ３との間に介在させる縦壁面を有する溝４４，４５が環状に形成されている。
【選択図】 図６

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パッケージ本体に半導体チップを搭載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。
特開２００７−６６９６７号公報

この半導体装置は、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。
ところで、半導体チップは、ステージ部の上に接着剤によって固着されるが、パッケージが小型化することに伴い、その接着領域も小さくなってきている。このため、小さい領域でも十分な接着強度を確保できる技術が求められている。この場合、小型化に伴いチップや端子が高密度に配置されることから、接着部分から接着剤が流れ出て端子等に接触しないようにしなければならず、接着剤の使用量を増加するにも限界がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、半導体チップの接着強度を高めるとともに、接着剤の流出を防止し、さらなる小型化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、半導体装置用パッケージ本体、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パッケージ本体は、半導体チップを搭載するモールド樹脂体内にリードフレームの少なくとも一部が埋設されるとともに、該リードフレームに、前記半導体チップが搭載されるチップ搭載領域の下方に配置されるステージ部と、該ステージ部の切欠き内に配置される端子部とが形成され、前記モールド樹脂体上面に前記ステージ部及び前記端子部の内部接続面の一部を露出させる穴部が形成され、前記チップ搭載領域には、前記半導体チップを固着するための接着剤を該半導体チップとの間に介在させる縦壁面が環状に形成されていることを特徴とする。

すなわち、モールド樹脂体に形成した縦壁面と半導体チップとの間に接着剤が介在することにより、平面どうしの間に介在する場合よりも多くの接着剤を用いることができる。また、その縦壁面を環状に形成したので、その環状に沿って接着剤が行き渡ることにより、チップ搭載領域内に環状に接着剤を確実に配置して半導体チップを強固に接着することができる。また、接着剤には縦壁面に沿って表面張力が作用することにより、縦壁面に交差する方向への接着剤の広がりが抑えられ、穴部から露出している端子部等の内部接続面にまで接着剤が流れ出ることを防止することができる。したがって、内部接続面をチップ搭載領域に接近させて配置することが可能になる。
この場合、前記縦壁面は、前記モールド樹脂体に形成した凹部の内側面、又は凸条の外側面によって形成される。

また、複数本ずつの溝が交差して形成されることにより、その外周位置の溝に囲まれて前記縦壁面が形成されるとともに、該縦壁面の内側に、各溝によって区画された複数の柱状部が形成されている構成としてもよい。
半導体チップを搭載した半導体装置は、その後、基板上に半田付けされ、そのときの温度によって熱膨張が生じる。このとき、半導体チップとモールド樹脂体との間の熱膨張差を柱状部が撓むことにより吸収することができる。

また、本発明の半導体装置用パッケージ本体において、前記縦壁面よりも外側に前記チップ搭載領域を囲むように前記モールド樹脂体の上面から立設する壁が設けられていることを特徴とする。
縦壁面の作用により接着剤が外側に広がることが防止されるが、その外側にさらに壁が立設されることにより、より多くの接着剤を使用しても、外側への流出を確実に防止することができ、半導体チップの固着強度を高めるとともに、内部接続面をチップ搭載領域にさらに接近して配置することが可能になる。

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上方を覆う蓋体とを備えてなる構成とされる。
そして、本発明の半導体装置は、その半導体装置用パッケージにおける前記チップ搭載領域に半導体チップが接着剤により固着され、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、前記縦壁面は、前記マイクロフォンチップのセンサ部よりも大きい環状に形成されていることを特徴とする。
マイクロフォンチップの場合、音響を感知するセンサ部の背部に空洞部が形成されており、このマイクロフォンチップを固着する際には、空洞部に通じるような隙間が接着部分に生じると、その隙間から音が侵入して音漏れの原因となる。本発明のマイクロフォンチップでは、環状の縦壁面に沿って接着剤が配置されるので、音漏れの発生を確実に防止することができる。また、その空洞部内に接着剤が侵入すると感度に影響するが、縦壁面がセンサ部よりも大きい環状に形成されていることにより、この縦壁面上で作用する表面張力によって接着剤が内方に流出することを防止することができる。

また、本発明のマイクロフォンパッケージにおいて、前記モールド樹脂体における前記マイクロフォンチップのセンサ部が配置される領域を厚さ方向に窪ませてなる凹状空所が形成されていることを特徴とする。
このマイクロフォンパッケージでは、センサ部の背部に形成される空洞部にモールド樹脂体の凹状空所が連続することになり、センサ部の背部の空間容積を増大することができ、マイクロフォンとしての感度を向上させることができる。これを逆に見れば、センサ部の背部に必要な空間の一部をモールド樹脂体の凹状空所が負担することになり、その分、マイクロフォンチップをさらに小型化することが可能になる。

本発明によれば、モールド樹脂体のチップ搭載領域に縦壁面を環状に形成したから、その環状に沿って接着剤を配置して半導体チップを強固に接着することができ、また、縦壁面に沿って接着剤に表面張力が作用することにより、縦壁面と交差する方向への接着剤の広がりが抑えられ、穴部から露出している端子部等の内部接続面にまで流れ出ることを防止することができる。したがって、内部接続面をチップ搭載領域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。

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９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。

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。

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、この底板部４１において、マイクロフォンチップ２及び制御回路チップ３が搭載される両チップ搭載領域Ｂ，Ｃには、二本の平行な溝４４，４５が矩形の枠状に形成されている。これら溝４４，４５のうち、各チップ搭載領域Ｂ，Ｃにおいて外側に配置される溝４４は、マイクロフォンチップ２又は制御回路チップ３の外周縁とほぼ同じ大きさの矩形に形成され、また、内側に配置される溝４５は、外側の溝４４から一定の間隔をおいて配置されている。この場合、マイクロフォンチップ２は、後述するように、そのセンサ部２ａの背部に空洞部２ｂが形成されており、内側に配置される溝４５は、この空洞部２ｂの内径に外接する矩形よりも大きい矩形に形成されている。

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の一部に若干低い段部４６が形成され、その段部４６から底板部４１にまたがるように、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４７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とがダイボンド用の接着剤４８によってそれぞれ固定されている。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てセンサ部２ａを構成し、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、そのセンサ部２ａの背部には空洞部２ｂが形成されている。この空洞部２ｂは、ダイヤフラム電極の振動に対してバネとして作用し、その空洞部２ｂが大きいほどダイヤフラム電極が大きく振動することができ、マイクロフォンとしての感度が向上する。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。この場合、接着剤４８は、２本の溝４４，４５の内部及び両溝４４，４５の間の平面にかけて設けられている。
また、これら半導体チップ２，３は、モールド樹脂体６の周壁部４２の穴部４７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４９によって接続されている。

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。

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４７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。
また、チップ搭載領域Ｂ，Ｃにおける溝４４，４５を形成するための凸条部６４，６５がキャビティ６３内に突出している。これら凸条部６４，６５は、図示例では、ステージ部１１との間に樹脂を介在させるための若干の間隙をあけて配置されている。

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をダイボンド用接着剤４８により固着し、周壁部４２の穴部４７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する。
この半導体チップ２，３を搭載する際には、図９（ａ）に示すように、底板部４１の両チップ搭載領域Ｂ（図９にはチップ搭載領域Ｂのみ示す）に形成されている２本の溝４４，４５の間の平面部分に接着剤４８を例えばスポット状に複数個所滴下しておき、その上から半導体チップ２，３を若干押圧しながら搭載することにより、接着剤４８は押しつぶされながら四方に広げられる。このとき、接着剤４８の一部は溝４４，４５の長さ方向に沿って広がることにより、各スポット状の接着剤４８が相互に繋がった状態となり、また、両側の溝４４，４５においては、図９（ｂ）に示すように、接着剤４８が溝４４，４５の中に入り込んで、その溝４４，４５の中に溜められる。

これら半導体チップを固着した後、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。

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、マイクロフォンチップ２の固着部分においては、パッケージ本体７の底板部４１に形成されている環状の溝４４，４５内にダイボンド用接着剤４８が入り込んでおり、その溝４４，４５がマイクロフォンチップ２の空洞部２ｂに外接する矩形よりも大きい矩形状に形成されていることから、空洞部２ｂの周りが溝４４，４５内の接着材４８によって囲まれた状態となる。そして、接着剤４８が溝４４，４５内を埋めるように隙間なく設けられるので、音漏れ現象の発生を防止することができる。

一方、これら２本の溝４４，４５を設けたことにより、その内側の溝４４においては、マイクロフォンチップ２の空洞部２ｂに外接する矩形よりも大きい矩形状に形成されているので、その溝４４内に接着剤４８が入り込んで空洞部２ｂ内に流れ出ることはない。この場合、環状の溝４４の内側の側面４４ａが接着剤４８の流出を防止することになり、この側面４４ａが本発明の縦壁面に相当する。
また、外側の溝４５においては、いずれの半導体チップ２，３にあっても、その溝４５から外側への接着剤４８の流出が防止される（この溝４５の場合は、外側の側面４５ａが本発明の縦壁面に相当する）。しかも、この実施形態の場合は、これら半導体チップ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４７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。したがって、半導体チップ２，３の固着部分と内部接続面２１〜２３，２５との間には、溝４４，４５による流出防止作用と、周壁部４２による堰き止め作用とが二重に機能し、ダイボンド用接着剤４８が周壁部４２の穴部４７から内部接続面２１〜２３，２５に侵入することが確実に防止される。もちろん、蓋体８を固着する導電性接着剤５６も周壁部４２によって堰き止められ、その壁を乗り越えて穴部４７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Ｂ，Ｃ、内部接続面２１〜２３，２５、蓋体８の固着部分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４７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。
なお、図９（ｂ）の鎖線で示すように、底板部４１に、外側の溝４５の側面に連続するように壁６６を立設させるようにしてもよく、さらに確実に接着剤４８の流出を防止することができる。

また、図１０〜図１５は、半導体チップの固着構造の変形例を示している。各図において、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。また、半導体チップのうち、マイクロフォンチップの固着構造を示しているが、制御回路チップにおいても、空洞部を有しない点以外は、同様の固着構造である。

図１０に示す固着構造においては、底板部４１のモールド樹脂体６の上面に、凸条部１０１がマイクロフォンチップ２の空洞部２ｂに外接する矩形よりも大きい矩形状の環状に形成されており、この凸条部１０１の両側面から上面にかけて接着剤４８が介在している。つまり、半導体チップ２と底板部４１との間で凸条部１０１の両側面に沿って接着剤４８に表面張力が作用し、その表面張力によって接着剤４８が凸条部１０１の周囲に凝集するようにして固着されているのである。したがって、接着剤４８は凸条部１０１の環状に沿って確実に配置され、隙間の発生が防止されるとともに、凸条部１０１の付近から内方あるいは外方に流出することが防止される。この図１０に示す固着構造の場合、凸条部１０１の両側面１０１ａ，１０１ｂが本発明の縦壁面に相当する。また、凸条部１０１の上にマイクロフォンチップ２が固着されることから、凸条部１０１の内側の空所は、マイクロフォンチップ２の空洞部２ｂを延長する凹状空所１０２として機能する。したがって、センサ部２ａの背部の空間容積を増大することができ、マイクロフォンとしての感度を向上させることができる。また、逆に言えば、凹状空所１０２により容積が増える分、マイクロフォンチップ２自体の空洞部２ｂを小さくすることができ、センサ部２ａの背部に必要な空間容積を維持しつつマイクロフォンチップ２をさらに小型化することが可能になる。

図１１に示す固着構造においては、底板部４１に半導体チップの周縁よりも大きい面積の凹部１０３が形成され、この凹部１０３内に半導体チップ２が落とし込まれるようにして固着されている。そして、その接着剤４８は、半導体チップ２の空洞部２ｂ内に流れ出ないように凹部１０３の周縁部付近に塗布され、その外側への流出は凹部１０３の周壁面によって防止されている。この固着構造においては、凹部１０３の周壁面１０３ａが本発明の縦壁面に相当する。なお、この場合も、鎖線で示すように、凹部１０３の周壁面１０３ａを延長するように壁６６を立設してもよい。

図１２に示す固着構造においては、底板部４１における半導体チップ２の周縁よりも若干外側位置に、該半導体チップ２の周縁に沿う環状の溝１０４を形成し、半導体チップ２と底板部４１との間から外側にはみ出す接着剤４８を溝１０４内に溜めるようにしたものである。この固着構造においては、溝１０４の外側の側面１０４ａが本発明の縦壁面に相当する。この場合も、鎖線で示すように、溝１０４の外側の側面を延長するように壁６６を立設してもよい。

図１３に示す固着構造においては、その（ｂ）で示すように、底板部４１に、複数本ずつの溝１０５が格子状に交差して形成されている。この場合、溝１０５の形成領域は、その内側は半導体チップ２の空洞部２ｂより広く、かつ外側も半導体チップ２の周縁よりも若干広い範囲までに亘る全体として環状に形成されている。そして、これら溝１０５により囲まれた部分が柱状に立設することになり、これら複数本の柱状部１０６の上端面に半導体チップ２が搭載される。
この固着構造においても、他の固着構造の場合と同様に、接着剤４８が各溝１０５内に入り込み、そのうち、最も外側位置に配置されている溝１０５の外側の側面１０５ａ及び最も内側に配置されている溝１０５の内側の側面１０５ｂがそれぞれ縦壁面として作用し、外方及び内方への接着剤４８の流出を防止している。また、このようにして半導体チップ２を固着した半導体装置は、その後、基板上に半田付けされ、そのときの温度によって熱膨張が生じる。このとき、半導体チップ２の固着部分においては、モールド樹脂体６が複数本の柱状部１０６から構成されていることから、これら柱状部１０６が撓むことにより半導体チップ２とモールド樹脂体６との間の熱膨張差を吸収することができ、剥離等の発生を確実に防止することができる。特に、この半導体チップ２は、シリコン基板の微細加工によって形成したいわゆるＭＥＭＳ構造のものであり、モールド樹脂体６との熱膨張差を吸収する必要があるが、熱伸縮時の柱状部１０６の変形により応力の発生を防止し、その健全性を維持することができる。

図１４に示す固着構造においては、図１１に示す固着構造のように、半導体チップ２の周縁よりも大きい面積の凹部１０７が形成されているが、その凹部１０７の周壁面１０７ａがテーパ状に傾斜しており、その傾斜した周壁面１０７ａに半導体チップ２の周縁が当接するようにして固着されている。したがって、半導体チップ２の周縁と凹部１０７の周壁面１０７ａとの間で、接着剤４８の塗布領域が閉じられるようになり、接着剤４８の外部への流出が確実に防止される。また、若干外部にはみ出したとしても凹部１０７の周壁面１０７ａによってせき止められ、それ以上の広がりが防止される。この固着構造の場合は、縦壁面が凹部１０７の周壁面１０７ａによって傾斜して形成された例である。さらに、凹部１０７の周壁面１０７ａにより半導体チップ２の周縁を拘束するので、半導体チップ２を位置決めするとともに、固着作業時等にずれが発生することを防止することができる。なお、鎖線で示すように、空洞部２ｂの内周縁に当接するように凸部１０８を設けてもよい。

図１５に示す固着構造は、図１０に示す構造と同様に、底板部４１に環状に凸条部１０９が形成されているが、その凸条部１０９が図１０に示すものより幅広に形成され、その上端面に多数の凹状部１１０が形成されている。この凹状部１１０はドット状、長穴状等に形成され、接着剤４８はこの凹状部１１０内に入り込んだ状態に設けられる。この固着構造の場合は、この凹状部１１０の開口部付近の内周面によって縦壁面が構成される。これら凹状部１１０が形成されたことにより、接着面積が増大し、強固に固着することができる。また、凸条部１０９により囲まれた内側の空所はマイクロフォンチップ２の空洞部２ｂを延長する凹状空所１１１として機能する。

また、この図１５に示す構造のように、マイクロフォンチップ２の空洞部２ｂを延長する凹状空所をパッケージ本体の底板部に形成する場合、図１６又は図１７に示す構造としてもよい。
図１６に示す例は、底板部４１におけるステージ部１１の上にはモールド樹脂体６の樹脂が覆い被さらないようにして、ステージ部１１を露出させた構造であり、底板部４１上のモールド樹脂体６の肉厚分の凹状空所１１２が形成され、該凹状空所１１２とマイクロフォンチップ２の空洞部２ｂとにより、大きな背部空間を形成することができる。
また、図１７に示す例は、図１６に示す構造に対して、さらにステージ部１１の上面をハーフエッチングにより窪ませたものであり、底板部４１上のモールド樹脂体６の肉厚分に加えて、ステージ部１１のハーフエッチング部１１３の深さの分、図１６に示すものより大きい凹状空所１１４が形成される。

一方、図１８〜図２４は本発明に係る半導体パッケージの変形例を示している。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、この例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１８及び図１９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２０〜図２３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。この場合も第１実施形態のものと同様に、チップ搭載領域Ｂ，Ｃに２本ずつの溝４４，４５が形成され、その溝４４，４５内にダイボンド用接着剤４８が入り込むことにより、接着剤４８の流出が防止される構造となっているが、音響孔９２を囲む筒状壁９３は、その外側で二重の障壁となって接着剤４８が音響孔９２内に流れ込むことを確実に防止する。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２３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。

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、上記実施形態のパッケージ本体では、周壁部４２の一部に段部４６から底板部４１にかけて内部接続面２１〜２３，２５を露出させる穴部４７を形成したが、図２５及び図２６に示すパッケージ本体１２１のように、周壁部１２２の一部に、前記段部４６とほぼ同じ高さで他の部分より幅が広い幅広部１２３を形成し、その幅広部１２３の範囲内に内部接続面２１〜２３，２５を露出させる穴部４７を形成してもよい。
また、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。
また、チップ搭載領域Ｂ，Ｃに形成した溝や凹部をステージ部１１上のモールド樹脂体６の厚さの範囲内に形成したが、ステージ部１１まで到達する深さに形成してもよい。
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。

本発明に係る半導体装置の第１実施形態に用いられるリードフレームを示す平面図である。 図１に示すリードフレームの裏面図である。 図１に示すリードフレームにモールド樹脂体を一体成形してなるパッケージ本体を示す斜視図である。 図３に示すパッケージ本体の平面図である。 図４に示すパッケージ本体の裏面図である。 図４に示すパッケージ本体に半導体チップを収納した状態を蓋体とともに示した縦断面図であり、図４のＤ−Ｄ線に沿う断面に相当する。 図４のパッケージ本体に半導体チップを収納して蓋体を固着してなる半導体装置の縦断面図であり、図４のＥ−Ｅ線に沿う断面に相当する。 図１に示すリードフレームを射出成形金型内に配置した状態を示す縦断面図であり、図４のＤ−Ｄ線に沿う断面に相当する。 第１実施形態における半導体チップの固着構造を示しており、（ａ）が固着前の接着剤を滴下した状態、（ｂ）が固着後の状態を示す縦断面図である。 本発明に係る半導体チップの固着構造の第１変形例を示す図９（ｂ）同様の縦断面図である。 本発明に係る半導体チップの固着構造の第２変形例を示す図９（ｂ）同様の縦断面図である。 本発明に係る半導体チップの固着構造の第３変形例を示す図９（ｂ）同様の縦断面図である。 本発明に係る半導体チップの固着構造の第４変形例を示しており、（ａ）が図９（ｂ）同様の縦断面図、（ｂ）が（ａ）のＦ−Ｆ線に沿う平面図である。 本発明に係る半導体チップの固着構造の第５変形例を示す図９（ｂ）同様の縦断面図である。 本発明に係る半導体チップの固着構造の第６変形例を示す図９（ｂ）同様の縦断面図である。 図１５の第６変形例において、底板部の上方にステージ部を露出させて凹状空所を形成した例を示す縦断面図である。 図１６に示す構造からさらにステージ部をハーフエッチングして凹状空所を形成した例を示す縦断面図である。 本発明に係るリードフレームの変形例を示す平面図である。 図１８に示すリードフレームの裏面図である。 図１８に示すリードフレームにモールド樹脂体を一体成形してなるパッケージ本体を示す斜視図である。 図２０に示すパッケージ本体の平面図である。 図２１に示すパッケージ本体の裏面図である。 図２１に示すパッケージ本体に半導体チップを収納した状態を蓋体とともに示した縦断面図であり、図１９のＧ−Ｇ線に沿う断面に相当する。 図１８に示すリードフレームを射出成形金型内に配置した状態を示す縦断面図であり、図２１のＧ−Ｇ線に沿う断面に相当する。 本発明に係るパッケージ本体の変形例を示すもので、半導体チップを収納した状態の平面図である。 図２５に示すパッケージ本体を蓋体とともにＨ−Ｈ線に沿って示した断面図である。

符号の説明

１…半導体装置、２…マイクロフォンチップ、２ａ…センサ部、２ｂ…空洞部、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、４４，４５…溝、４４ａ，４５ａ…側面（縦壁面）、４６…段部、４７…穴部、４８…接着剤、４９…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、６４，６５…凸条部、６６…壁、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、１０１…凸条部、１０１ａ…側面（縦壁面）、１０２…凹状空所、１０３…凹部、１０３ａ…周壁面（縦壁面）、１０４…溝、１０４ａ…側面（縦壁面）、１０５…溝、１０５ａ，１０５ｂ…側面（縦壁面）、１０６…柱状部、１０７…凹部、１０７ａ…周壁面（縦壁面）、１０８…凸部、１０９…凸条部、１１０…凹状部、１１１…凹状空所、１１２…凹状空所、１１３…ハーフエッチング部、１１４…凹状空所、１２１…パッケージ本体、１２２…周壁部、１２３…幅広部、Ｂ，Ｃ…チップ搭載領域

Claims (9)

1. 半導体チップを搭載するモールド樹脂体内にリードフレームの少なくとも一部が埋設されるとともに、該リードフレームに、前記半導体チップが搭載されるチップ搭載領域の下方に配置されるステージ部と、該ステージ部の切欠き内に配置される端子部とが形成され、前記モールド樹脂体上面に前記ステージ部及び前記端子部の内部接続面の一部を露出させる穴部が形成され、
   前記チップ搭載領域には、前記半導体チップを固着するための接着剤を該半導体チップとの間に介在させる縦壁面が環状に形成されていることを特徴とする半導体装置用パッケージ本体。
2. 前記縦壁面は、前記モールド樹脂体に形成した凹部の内側面によって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パッケージ本体。
3. 前記縦壁面は、前記モールド樹脂体に形成した凸条の外側面によって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パッケージ本体。
4. 複数本ずつの溝が交差して形成されることにより、その外周位置の溝に囲まれた状態に前記縦壁面が形成されるとともに、該縦壁面の内側に、各溝によって区画された複数の柱状部が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体装置用パッケージ本体。
5. 前記縦壁面よりも外側に前記チップ搭載領域を囲むように前記モールド樹脂体の上面から立設する壁が環状に設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体装置用パッケージ本体。
6. 請求項１から５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上方を覆う蓋体とを備えてなる半導体装置用パッケージ。
7. 請求項６記載の半導体装置用パッケージにおける前記チップ搭載領域に半導体チップが接着剤により固着され、該半導体チップが前記穴部を介して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。
8. 請求項７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、前記縦壁面は、前記マイクロフォンチップのセンサ部よりも大きい環状に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。
9. 前記モールド樹脂体における前記マイクロフォンチップのセンサ部が配置される領域を厚さ方向に窪ませてなる凹状空所が形成されていることを特徴とする請求項８記載のマイクロフォンパッケージ。

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