JP2010040655A - Package body for semiconductor device and method of manufacturing the same, package, semiconductor device, and microphone package - Google Patents
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Abstract
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及びその製造方法、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。 The present invention relates to a semiconductor device in which a semiconductor chip is mounted on a package body in which at least a part of a lead frame is embedded in a mold resin body and covered with a lid, the package body, a manufacturing method thereof, and a package The present invention relates to a semiconductor device, and a microphone package configured using the semiconductor device.
シリコンマイクや圧力センサ等の半導体装置は、半導体チップを搭載したパッケージ本体を蓋体によって覆うことにより、中空の内部空間内に半導体チップを収納した構造とされている。例えば特許文献1に示されるマイクロフォンパッケージは、マイクロフォンチップを搭載した平板状の回路基板の表面に絞り加工した金属製のケース(蓋体)を被せて、マイクロフォンチップを含む中空の内部空間を形成している。
また、このような半導体装置として、コスト低減の要求から、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。例えば特許文献2に示される半導体装置では、プレス加工により折り曲げ成形されたリードフレームに樹脂をモールドしてパッケージ本体としている。
このプリモールドタイプの半導体パッケージにおいては、さらなる小型化、コスト低下の要求から、リードフレームとなる金属板を板厚の途中までハーフエッチングすることにより、残された部分で端子面等を形成して全体を薄肉化する技術が提案されている。
A semiconductor device such as a silicon microphone or a pressure sensor has a structure in which a semiconductor chip is housed in a hollow internal space by covering a package body on which a semiconductor chip is mounted with a lid. For example, a microphone package disclosed in Patent Document 1 covers a surface of a flat circuit board on which a microphone chip is mounted with a drawn metal case (lid body) to form a hollow internal space including the microphone chip. ing.
As such a semiconductor device, there is a semiconductor device in which a microphone chip or the like is housed in a pre-mold type hollow package in which a resin is molded on a lead frame because of cost reduction. For example, in a semiconductor device disclosed in
In this pre-mold type semiconductor package, from the demand for further miniaturization and cost reduction, the metal plate that will be the lead frame is half-etched halfway through the plate thickness to form the terminal surface etc. in the remaining part Techniques for reducing the overall thickness have been proposed.
このようなハーフエッチングしたリードフレームにより半導体パッケージを形成したものとして、例えば特許文献3記載の技術では、リードフレームの厚い枠部に囲まれたパッケージ形成領域において、リードフレームの表面の内部接続面及び裏面の外部接続面を除いて板厚の略1/3ずつが凹状にハーフエッチングされ、その凹部内にソルダーレジストが埋め込まれ、半導体チップを搭載した後に、全体をモールド樹脂によって覆ってパッケージが形成されている。
また、特許文献4及び5記載の技術では、リードフレームの裏面の外部接続面付近が、板厚の半分程度の深さまで凹状にハーフエッチングされ、このハーフエッチングにより形成された凹部にモールド樹脂が埋め込まれており、また、リードフレームの表面の周縁部上にも、半導体チップを収納する空間を形成するためにモールド樹脂で周壁部が形成されている。この場合、リードフレームには、周壁部の付近に厚肉部分が残されており、その厚肉部分を射出成形金型で挟持することができるようになっている。
Also, in the techniques described in
近年、半導体デバイスにおいて、コストに占めるパッケージの比率が高くなってきており、ハーフエッチングしたリードフレームに樹脂をモールドするプリモールドタイプのパッケージは、絞り加工や曲げ加工を伴わずにリードフレームを製作でき、パッケージコストの低減を図ることができる。 In recent years, the proportion of packages in the cost of semiconductor devices has increased, and pre-molded packages in which resin is molded into a half-etched lead frame can produce lead frames without drawing or bending. The package cost can be reduced.
しかしながら、ハーフエッチングしたリードフレームは、その両面に凹凸が形成されているため、樹脂モールド時の射出成形金型表面に接触する面積が少なく、しかも薄い板状であるので、金型表面に均一に密接させることが難しい。このため、内部接続面や外部接続面との間に隙間が生じて樹脂が浸入し、露出状態とすべき接続面がモールド樹脂に部分的に埋没してしまうなど、リードフレームとモールド樹脂体との相対位置関係にずれが生じるおそれがある。特に、特許文献4及び5に示されるように、リードフレーム上にモールド樹脂で周壁部を形成する場合には、その周壁部の部分では金型とリードフレームとが接触しないために、リードフレームの姿勢が安定しにくく、逆に、周壁部の周りに金型との接触面を形成するのでは、小型化を損なうことになる。
However, because the half-etched lead frame has irregularities on both sides, it has a small area in contact with the surface of the injection mold during resin molding, and is a thin plate. It is difficult to keep close. For this reason, there is a gap between the internal connection surface and the external connection surface, the resin enters, and the connection surface that should be exposed is partially buried in the mold resin. There is a risk that the relative positional relationship between the two will shift. In particular, as shown in
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、小型化を図りつつ、射出成形時のリードフレームの姿勢を安定させ、リードフレームとモールド樹脂体との相対位置関係を正確に形成することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and while maintaining downsizing, stabilizes the posture of the lead frame during injection molding and accurately forms the relative positional relationship between the lead frame and the mold resin body. For the purpose.
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及びその製造方法、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、半導体チップが搭載されるステージ部及び該ステージ部と間隔をあけて配置される複数の端子部を有するリードフレームと、前記ステージ部の少なくとも一部を埋設状態とする底板部及び該底板部の周縁部から立設する周壁部を備えるモールド樹脂体とからなるとともに、前記リードフレームの表面に向けられた前記端子部の内部接続面及びリードフレームの裏面に向けられた前記端子部の外部接続面がそれぞれ前記モールド樹脂体から露出し、前記内部接続面に接続状態で前記半導体チップが搭載され蓋体によって覆われる半導体装置用パッケージ本体であって、前記リードフレームには、前記周壁部に一部埋設状態に配置される突起部が、前記ステージ部と一体に形成され、該突起部の上端面が前記ステージ部の上面より突出し前記周壁部の上端面に露出していることを特徴とする。
In order to achieve such an object, the present invention provides a package body for a semiconductor device and a manufacturing method thereof, a package, a semiconductor device, and a microphone package.
First, a package body for a semiconductor device according to the present invention includes a stage part on which a semiconductor chip is mounted, a lead frame having a plurality of terminal parts arranged at intervals from the stage part, and at least a part of the stage part. An inner connection surface of the terminal portion facing the surface of the lead frame and the back surface of the lead frame, comprising a bottom plate portion to be embedded and a molded resin body having a peripheral wall portion standing from the peripheral edge portion of the bottom plate portion The external connection surface of the terminal portion directed to the semiconductor device is exposed from the mold resin body, and the semiconductor chip is mounted on the internal connection surface in a connected state and covered with a lid, The lead frame is formed with a protruding part that is partially embedded in the peripheral wall part, and is integrally formed with the stage part. Surface is characterized by being exposed on the upper end face of the projecting peripheral wall portion from the upper surface of the stage portion.
つまり、モールド樹脂体の周壁部内にリードフレームの突起部を配置して、その上端面を露出させた構造としている。したがって、このリードフレームを射出成形金型内に配置する場合、その突起部の上端面とリードフレームの裏面とに金型を接触させてリードフレームを挟持すればよく、リードフレームのうちの最も肉厚部分を挟持するので、強固に安定して保持することができ、リードフレームとモールド樹脂体との位置精度のよいパッケージ本体とすることができる。 That is, the protrusion of the lead frame is disposed in the peripheral wall portion of the mold resin body, and the upper end surface thereof is exposed. Therefore, when the lead frame is placed in the injection mold, the lead frame may be clamped by bringing the mold into contact with the upper end surface of the protrusion and the back surface of the lead frame, and is the largest of the lead frames. Since the thick portion is sandwiched, it can be firmly and stably held, and a package body having a high positional accuracy between the lead frame and the mold resin body can be obtained.
本発明の半導体装置用パッケージ本体において、前記内部接続面は、前記ステージ部の上面よりも突出しかつ前記突起部よりも低い位置に形成され、前記モールド樹脂体の前記周壁部の内側に、前記端子部の一部を埋設しかつ前記内部接続面を露出状態とする棚部が一体に形成されている構成としてもよい。 In the package body for a semiconductor device according to the present invention, the internal connection surface is formed at a position protruding from an upper surface of the stage portion and lower than the projection portion, and the terminal is provided inside the peripheral wall portion of the mold resin body. It is good also as a structure by which the shelf part which embeds a part of part and makes the said internal connection surface into an exposed state is integrally formed.
端子部の内部接続面は、半導体チップとの間でワイヤボンドされる部分であり、ワイヤを確実に固着するために正確な位置精度が要求される。この内部接続面の部分を比較的厚肉に形成したことにより、射出成形金型により挟持し易くし、射出時の姿勢を安定するとともに、内部接続面を確実に露出状態とすることができる。また、底板部よりも高い位置に内部接続面を配置することができるので、半導体チップの接着時にダイボンドが内部接続面に付着することがないとともに、半導体チップとの間のボンディングワイヤを短くすることができ、ワイヤボンド作業を容易にして、短絡等が生じにくく信頼性を向上させることができる。 The internal connection surface of the terminal portion is a portion that is wire-bonded to the semiconductor chip, and accurate positional accuracy is required to securely fix the wire. By forming the portion of the internal connection surface to be relatively thick, it can be easily held by the injection mold, the posture during injection can be stabilized, and the internal connection surface can be reliably exposed. Moreover, since the internal connection surface can be arranged at a position higher than the bottom plate portion, die bonding does not adhere to the internal connection surface when bonding the semiconductor chip, and the bonding wire between the semiconductor chip and the semiconductor chip is shortened. Thus, wire bonding work can be facilitated, and short circuit or the like hardly occurs, and reliability can be improved.
そして、このような半導体装置用パッケージ本体の製造方法は、前記突起部を含む厚さの金属板の表裏両面を厚さの途中までエッチングすることにより、表面に前記突起部の上端面より低い前記ステージ部の上面及び前記端子部の内部接続面、裏面に前記端子部の外部接続面より窪んだ状態の前記ステージ部の下面(実施形態では凹状面)をそれぞれ形成したリードフレームを製作した後、射出成形金型の金型面に前記突起部の上端面及び前記内部接続面、外部接続面をそれぞれ接触させた状態で金型面間に前記リードフレームを挟持し、この挟持状態で樹脂を射出して前記リードフレームに前記モールド樹脂体を一体に形成することを特徴とする。 And the manufacturing method of such a package body for a semiconductor device is such that the front and back surfaces of the metal plate having the thickness including the protrusion are etched to the middle of the thickness so that the surface is lower than the upper end surface of the protrusion. After producing a lead frame in which the upper surface of the stage portion and the inner connection surface of the terminal portion, the lower surface of the stage portion in a state of being recessed from the external connection surface of the terminal portion (concave surface in the embodiment) on the back surface, respectively, The lead frame is sandwiched between the mold surfaces with the upper end surface of the projection, the internal connection surface, and the external connection surface in contact with the mold surface of the injection mold, and the resin is injected in this sandwiched state. The mold resin body is integrally formed on the lead frame.
リードフレームをいわゆるハーフエッチングによって製作し、絞りや曲げのプレス加工を伴わずに製作することができ、コスト低減を図ることができるとともに、プレス加工時に生じる歪みの発生もない。そして、前述したように厚肉の突起部により射出成形金型で挟持し易く、位置精度の高いパッケージ本体を製造することができる。 The lead frame is manufactured by so-called half-etching, and can be manufactured without drawing or bending press work, so that the cost can be reduced and the distortion that occurs during the press work is not generated. As described above, the package main body can be manufactured with high positional accuracy because it is easily sandwiched by the injection mold by the thick protrusions.
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表面を内部空間を形成した状態に覆う蓋体とを備えることを特徴とする。
この場合、パッケージ本体に周壁部を形成しているので、蓋体は、その周壁部の上端面に固着すればよく、絞り加工等をすることなく平板状のものを用いることができ、安価に製造することができる。
According to another aspect of the present invention, there is provided a package for a semiconductor device, comprising: the package body for a semiconductor device; and a lid that covers the surface of the package body for the semiconductor device in a state where an internal space is formed.
In this case, since the peripheral wall portion is formed on the package main body, the lid body only needs to be fixed to the upper end surface of the peripheral wall portion, and a flat plate can be used without drawing or the like. Can be manufactured.
本発明の半導体装置用パッケージにおいて、前記蓋体は導電性材料から形成されている構成としてもよい。
パッケージ本体は、その周壁部の上端にリードフレームの突起部の上端面が露出しており、その突起部の上端面に蓋体を固着することにより、蓋体から突起部及びステージ部により内部空間を囲った状態とすることができ、半導体チップを磁気遮蔽した状態で収納することができる。
In the package for a semiconductor device according to the present invention, the lid may be formed of a conductive material.
The package body has the upper end surface of the lead frame protrusion exposed at the upper end of the peripheral wall portion, and the cover body is fixed to the upper end surface of the protrusion so that the inner space is formed from the cover by the protrusion and the stage portion. The semiconductor chip can be stored in a magnetically shielded state.
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パッケージ本体の底板部の上に半導体チップが搭載され、該半導体チップが前記内部接続面に接続されていることを特徴とする。 The semiconductor device according to the present invention is characterized in that a semiconductor chip is mounted on a bottom plate portion of the package body in the semiconductor device package, and the semiconductor chip is connected to the internal connection surface.
また、前記半導体装置を用いて構成した本発明のマイクロフォンパッケージは、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、前記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。 In the microphone package of the present invention configured using the semiconductor device, the semiconductor chip is a microphone chip, and an acoustic hole communicating with the internal space is formed in either the lid or the package body. It is characterized by being.
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に、前記リードフレーム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、その露出部分に前記リードフレーム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構成としてもよい。
窓穴部の小孔はリードフレームのエッチング加工によって形成することができ、ハーフエッチング加工と同じ設備で加工することができ、経済的である。
In the microphone package of the present invention, a part of the lead frame is exposed to the package body from a window hole formed in the mold resin body, and a plurality of small holes penetrating the lead frame are formed in the exposed part. The acoustic holes may be formed by these small holes.
The small hole in the window hole can be formed by etching the lead frame, and can be processed with the same equipment as the half etching process, which is economical.
本発明によれば、リードフレームのステージ部と一体に突起部を設けて、その突起部の上端面がモールド樹脂体の周壁部の上端面に露出させるようにしたから、突起部の上端面とリードフレームの裏面との間の厚肉部分を挟持してモールド樹脂体を形成することになるので、リードフレームを強固に安定して保持することができ、リードフレームとモールド樹脂体との位置精度のよいパッケージ本体とすることができる。また、リードフレームの凹凸形状をハーフエッチングによって形成することにより、絞りや曲げのプレス加工を伴わずに製作することができるので、コスト低減を図ることができるとともに、プレス加工時に生じる歪みの発生もない位置精度の高いパッケージ本体を製造することができる。 According to the present invention, the protrusion is provided integrally with the stage portion of the lead frame, and the upper end surface of the protrusion is exposed on the upper end surface of the peripheral wall portion of the mold resin body. Since the mold resin body is formed by sandwiching the thick part between the back surface of the lead frame, the lead frame can be held firmly and stably, and the positional accuracy between the lead frame and the mold resin body It can be a good package body. In addition, by forming the concavo-convex shape of the lead frame by half-etching, it can be manufactured without drawing or bending press work, so it is possible to reduce costs and to generate distortion during press work It is possible to manufacture a package body with high positional accuracy.
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6に全体を示したように、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、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。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1 to 8 show a first embodiment. The semiconductor device 1 of the first embodiment is a microphone package, and as shown in FIG. 6 as a whole, two chips of a
リードフレーム5は、帯状の金属板に、後述するようにエッチング加工及びプレス加工により、図2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連続して形成されるものである。この明細書中では、図2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2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、図中、符号9は、各リードフレーム5を隣接するリードフレーム5又は外枠部(図示略)に接続状態とする接続フレーム部を示している。
The
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、それぞれが接続フレーム部9によって隣接のリードフレーム5又は外枠部に接続されている。
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寄りに配置され、該隅部の二辺を構成する本体部16から二つの突出部17,18が一体に形成され、これら突出部17,18の先端が他の二辺のほぼ中央位置にそれぞれ配置されている。そして、このステージ部11により空所とされた三か所の隅部に、それぞれ端子部12〜14が配置されている。
In the
In this case, the
また、ステージ部11の周縁部でかつ3個所の端子部12〜14を除きリードフレーム5としての周縁部に位置する部分には、ステージ部11の上面から突出する厚肉の突起部19〜21が周縁に沿うリブ状に形成されている。言い換えれば、この突起部19〜21は、ステージ11の本体部16において隅部を構成している二辺に沿って形成されたL字状の突起部19と、各突出部17,18の先端部にそれぞれその辺に沿って形成されたストレート状の突起部20,21とから構成されている。これら突起部19〜21は、後述するモールド樹脂体6の周壁部内に配置されるものであり、また、各突起部19〜21の上端面は同じ高さの平坦面に形成されている。
Further,
なお、モールド樹脂体における周壁部は、突起部19〜21よりもわずかに大きい幅寸法で突起部19〜21を連結するように矩形の枠状に形成されるようになっており、図2に二点鎖線で囲った範囲Aがその形成領域を示している。
また、各端子部12〜14は、図3に示すように、突起部19〜21よりは低いがステージ部11より厚肉に形成されており、いずれも平面視矩形状に形成され、その一辺の長さがステージ部11の突起部19〜21の幅寸法より大きく設定されている。また、これら端子部12〜14に対応するステージ部11の角部も各端子部12〜14と同じ高さで突出している。そして、各端子部12〜14の内側角部及びステージ部11の角部が、図2(a)に示すように周壁部の形成領域Aよりも内方に突出して配置されており、その突出部分である各端子部12〜14の内側角部の上端面が後述する半導体チップ2,3に対する内部接続面22〜24とされ、ステージ部11の角部の上端面がグランド用内部接続面25とされている。
In addition, the peripheral wall part in the mold resin body is formed in a rectangular frame shape so as to connect the projecting
Moreover, as shown in FIG. 3, each terminal part 12-14 is formed thicker than the
一方、このリードフレーム5の裏面は、図2(b)に示すように、3個の端子部12〜14及びこれら端子部の配置に対応するステージ部11の一つの隅部が、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とされており、これら外部接続面26〜29以外の部分が、外部接続面26〜29より窪ませられた凹状面30とされていることにより、外部接続面26〜29は、リードフレーム5の四隅でほぼ同じ大きさの矩形状に突出して配置されている。
On the other hand, as shown in FIG. 2B, the back surface of the
そして、このように加工されたリードフレーム5に対して図4に示すようにモールド樹脂体6が一体に成形されることにより、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5及び図6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31と、この底板部31の周縁部から立設した角筒形の周壁部32とを備える箱型に形成されている。
And the package
底板部31は、リードフレーム5の中央でステージ部11の比較的広い範囲の表裏両面を埋設状態としている。また、周壁部32は、図2の形成領域Aで示したように、ステージ部11における各突起部19〜21、各端子部12〜14の内部接続面22〜24よりも外側部分を埋設状態としている。
そして、この周壁部32の内側に、周壁部32よりも若干低い棚部35,36が底板部31の上面から突出して形成され、その棚部35,36に、各端子部12〜14の内部接続面22〜24及びステージ部11のグランド用内部接続面25がそれぞれ露出している。この場合、棚部35,36は、底板部31の上下端部の2箇所に配置されており、その一方、図4(a)では上側に配置された棚部35の上面には2個の端子部12,13の内部接続面22,23が露出し、他方の棚部36の上面には、残りの1個の端子部14の内部接続面24及びグランド用内部接続面25が露出している。
一方、モールド樹脂体6の裏面側においては、ステージ部11の凹状面30が埋設状態とされ、図4(b)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が四隅に露出した状態とされている。
The
Further,
On the other hand, on the back surface side of the
このように形成されたパッケージ本体7の底板部31の上に、図6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37によってそれぞれ固定され、棚部35,36上に露出している各端子部12〜14の内部接続面22〜24及びグランド用内部接続面25にボンディングワイヤ38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。
As shown in FIG. 6, the
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、周壁部32の上端面を覆う矩形の平板状に形成され、中央に音響孔41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6に示すように、パッケージ本体7の周壁部32に囲まれた内部空間42を閉塞するとともに、その内部空間42を音響孔41によって外部に連通させた状態とする構成である。
この場合、これらパッケージ本体7と蓋体8とは、導電性接着剤43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の周壁部32の上端面に露出しているリードフレーム5の突起部19〜21の上端面が導電性接着剤43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42内の半導体チップ2,3を囲った状態とするものである。
On the other hand, the lid body 8 that covers the
In this case, the
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、リードフレーム5の突起部19〜21を含む厚さの帯状金属板51を用意し、この金属板51をマスキングして板厚の途中までエッチングする、いわゆるハーフエッチング処理をすることによって、両面の凹凸形状を形成する。
Next, a method for manufacturing the semiconductor device 1 configured as described above will be described.
First, a belt-shaped
このマスキングは、金属板51の表面について図7(a)に示したように、各端子部12〜14の内部接続面22〜24及びグランド用内部接続面25となる領域を覆う第1のレジスト層52と、突起部19〜21となる領域を覆う第2のレジスト層53とからなり、第1のレジスト層52よりも第2のレジスト層53を厚く形成した2段構成とされている。そして、これらレジスト層52,53に囲まれた領域を図7(b)に示すように板厚の途中までエッチングし、次いで、突起部19〜21となる領域に塗布された第2層53のパターンが残るようにレジスト層52,53をアッシングした後に、再度エッチングして図7(c)に示すように端子部12〜14(内部接続面22〜24)及びグランド用内部接続面25を形成すると、ステージ部11の上面、端子部12〜14の上面、突起部19〜21の上端面が段状に形成される。一方、裏面においては各外部接続面26〜29となる領域を覆うようにマスキングして図7(c)の鎖線で示すようにエッチングして、ステージ部11の凹状面30を形成する。
As shown in FIG. 7A, the masking is performed by using the first resist covering the regions to be the internal connection surfaces 22 to 24 and the ground internal connection surfaces 25 of the
各部のエッチング深さは、例えば、突起部19〜21の上端面から各端子部12〜14の内部接続面22〜24及びグランド用内部接続面25までを元板厚の1/4、突起部19〜21の上端面からステージ部11の上面までを元板厚の2/3とする。また、裏面においては、各外部接続面26〜29からステージ部11の凹状面30までを元板厚の1/4の深さとする。
このようにして表裏両面の凹凸形状を付与した後、プレス加工によって外形を打ち抜き、接続フレーム部9により接続状態とされたリードフレーム5を形成する。このとき、必要に応じて、各端子部12〜14の内部接続面22〜24をプレスにより押圧することにより、表面を平らにすることが行われる。
The etching depth of each part is, for example, 1/4 of the original plate thickness from the upper end surface of the
In this way, after providing the concave and convex shapes on both the front and back surfaces, the outer shape is punched out by pressing, and the
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54と下型55との間にモールド樹脂が注入されるキャビティ56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の棚部に各端子部12〜14の内部接続面22〜24及びステージ部11のグランド用内部接続面25、周壁部32の上端面に突起部19〜21の上端面がそれぞれ露出し、裏面においては、外部接続面26〜29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、内部接続面22〜24、グランド用内部接続面25及び突起部19〜21の上端面については射出成形時に上型54が当接し、外部接続面26〜29については下型55の平坦面が当接することによりそれぞれ形成される。
Next, the
FIG. 8 shows a state in which the
この場合、リードフレーム5の表面の突起部19〜21の上端面及び各端子部12〜14の内部接続面22〜24、グランド用内部接続面25、裏面の外部接続面26〜29がそれぞれ金型54,55に接触することにより、リードフレーム5は、キャビティ56内で両面から挟持される。このとき、突起部19〜21の部分はステージ部11の厚さの例えば12倍の厚さを有しており、金型54,55は、この厚肉の突起部19〜21を挟持することになるから、強固に保持することができ、各部が正確に位置決めされる。また、この金型で挟持することにより、内部接続面22〜25のエッチングによる荒れを平坦化することができる。
In this case, the upper end surfaces of the
そして、このようにしてリードフレーム5を金型内に配置してモールド樹脂体6を一体に成形した後、必要に応じて内部接続面22〜24及びグランド用内部接続面25等にめっき膜を形成し、そのパッケージ本体7の底板部31の上に半導体チップ2,3をダイボンド37により固着し、棚部35,36に露出している各端子部12〜14の内部接続面22〜24及びグランド用内部接続面25とワイヤボンディングして接続状態とする。この場合、前述したようにモールド樹脂体6の射出成形時にリードフレーム5が金型面で動かないように保持されていたことから、モールド樹脂体6の表面と内部接続面22〜24及びグランド用内部接続面25の表面との高さ位置関係が正確に仕上げられており、ワイヤボンディング作業をトラブルなく円滑に行うことができる。
また、各端子部12〜14の内部接続面22〜24及びグランド用内部接続面25は、半導体チップ2,3が接着される底板部31よりも高い棚部35,36の上面に露出しているので、半導体チップ2,3の接着時にダイボンド37が内部接続面22〜24及びグランド用内部接続面25に付着することがないとともに、半導体チップ2,3との間のボンディングワイヤ38の長さが短くなり、その作業を容易にすることができる。
And after arrange | positioning the
Further, the internal connection surfaces 22 to 24 and the ground
次に、このワイヤボンディング作業の後、周壁部32の上端面に導電性接着剤43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。
Next, after this wire bonding operation, a
Then, after this bonding, the
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。
また、この半導体装置1は、図6に示すように、底板部31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の周縁部の複数箇所に形成された突起部19〜21が半導体チップ2,3の側方を取り囲むように配置されている。そして、これら突起部19〜21の上端面に導電性接着剤43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や突起部19〜21、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28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。
The semiconductor device 1 manufactured in this way is mounted by soldering the
In addition, as shown in FIG. 6, the semiconductor device 1 includes a
一方、図9〜図13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61においては、パッケージ本体62に音響孔63を形成している。すなわち、この半導体装置61に用いられるリードフレーム64は、図10に示すように、ステージ部65の本体部16において1個の端子部14と隣接している付近に、これを貫通するように音響孔用の下孔66が設けられている。そして、このリードフレーム64を埋設状態としたモールド樹脂体67は、図9及び図12に示すように、下孔66が配置される位置の棚部36に、下孔66より若干小さい音響孔63が貫通状態に形成され、裏面には、音響孔63を囲むリング状凹部68が形成されている。一方、このパッケージ本体62と組み合わせてパッケージ69を構成する蓋体70には図12に示すように孔のない平板状のものが使用される。
On the other hand, FIGS. 9 to 13 show a second embodiment of the present invention. In these drawings, parts common to those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
In the first embodiment described above, the acoustic hole is formed in the lid, but in the semiconductor device 61 of the second embodiment, the
このように構成した半導体装置61のパッケージ本体62を製造する場合、まず、第1実施形態と同様に、リードフレーム64の突起部19〜21を含む厚さの金属板をハーフエッチングして、表面については、ステージ部65、端子部12〜14、突起部19〜21を2段状に形成するとともに、裏面については、外部接続面26〜29以外を窪ませた凹状面29を形成した後、プレス加工によって外形を打ち抜き、図10に示すように、接続フレーム部9により接続状態とされたリードフレーム64を形成する。
When manufacturing the package
次に、このリードフレーム64を図13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71に、リードフレーム64の下孔66よりも若干小径のピン72が突出状態に設けられるとともに、このピン72の回りを若干の間隔をおいて囲むリング状凸部73が同心状に形成され、上型74には、ピン72の先端部を挿入する穴75が形成されている。この場合、リング凸部73の高さは、リードフレーム64の凹状部29の深さと同じに形成され、型71,74を締めてピン72を穴75に挿入状態としたときに、リング状凸部73の上端面がリードフレーム64の下孔66の回りで凹状面29に接触するようになっている。
Next, the
この射出成形金型にリードフレーム64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67の棚部36には、図9及び図12に示すように、ピン72によって音響孔63が貫通状態に形成され、裏面には、リング状凸部73によってリング状凹部68が音響孔63を囲った状態に形成される。
このパッケージ本体62は、その底板部31上に半導体チップ2,3が搭載されるが、音響孔63は棚部36に形成されていることにより、半導体チップ2,3を接着する際のダイボンド37を棚部36の壁がせき止め、音響孔63内に流れ込むことを防止することができる。また、モールド樹脂体67を形成する際に、射出成形金型のリング状凸部73がリードフレーム64の薄肉のステージ部65を下方から支持するので、射出時の圧力によって振動や変形等が生じることを防止することができる。
By installing a
In the package
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14から図17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81のパッケージ82においては、パッケージ本体83におけるモールド樹脂体84の棚部36に、図15及び図16に示すように円形の窓穴部85が繰り抜かれ、その窓穴部85からリードフレーム86のステージ部87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88が貫通状態に形成され、これら小孔88によって音響孔89が形成される構成とされている。
Moreover, when providing an acoustic hole in the package body as in the second embodiment, the structure as in the third embodiment shown in FIGS. 14 to 17 may be adopted. In the
このパッケージ本体83を製造する場合、音響孔89の小孔88はリードフレーム86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86は、第1、第2実施形態と同様に多段状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88を形成することができる。そして、このリードフレーム86にモールド樹脂体84を射出成形する際に、図17に示すように、上型91と下型92とに形成した円形突出部93によって音響孔89の形成部分を挟むことにより小孔88を塞いだ状態として射出成形する。これにより、図15及び図16に示すように棚部36の部分でステージ部87の一部が円形に露出し、その露出部分に複数の小孔88が貫通してなる音響孔89が形成される。
When the
音響孔89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89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88によって音響孔89としたことにより、個々の小孔88は小さくなり、ゴミ等の異物が内部空間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。
With the
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。
In addition, this invention is not limited to the thing of the structure of the said embodiment, A various change can be added in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
For example, in the above embodiment, an example in which the semiconductor device is applied to a microphone package has been described. However, the present invention can be applied to a pressure sensor, an acceleration sensor, a magnetic sensor, a flow rate sensor, a wind pressure sensor, and the like in addition to the microphone. In this case, in the microphone of the above-described embodiment, a communication hole that communicates the internal space such as the acoustic hole and the outside is necessary. However, depending on the type of sensor, the communication hole may be unnecessary, In some cases, two communication holes are required.
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。
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。
In addition, the external connection surfaces of the stage unit and each terminal unit have a four-terminal configuration in each embodiment, and are provided for, for example, power supply, output, gain, and ground, but at least for power supply There should be a connection surface for output and ground. In that case, two ground connection surfaces may be provided. Further, depending on the semiconductor chip housed inside, the number of terminals may be larger than that of the embodiment. The number of semiconductor chips is not necessarily limited to two.
Furthermore, a recess may be formed so that the external connection surface is fitted to an injection mold for molding the mold resin body, and the external connection surface may be formed to protrude from the back surface of the mold resin body. The back surface of the mold resin body can be mounted in a state where it is floated from the surface of the substrate. In addition, the conductive adhesive is applied to the package body and the lid body is bonded, but an adhesive sheet may be attached to the package body to bond the lid body.
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、11…ステージ部、12〜14…端子部、15…接続部、16…本体部、17,18…突出部、19〜21…突起部、22〜24…内部接続面、25…グランド用内部接続面、26〜29…外部接続面、30…凹状面、31…底板部、32…周壁部、35,36…棚部、37…ダイボンド、38…ボンディングワイヤ、41…音響孔、42…内部空間、43…導電性接着剤、51…金属板、52,53…レジスト層、54…上型、55…下型、56…キャビティ、61…半導体装置、62…パッケージ本体、63…音響孔、64…リードフレーム、65…ステージ部、66…下孔、67…モールド樹脂体、68…リング状凹部、69…パッケージ、70…蓋体、71…下型、72…ピン、73…リング状凸部、74…上型、75…穴、81…半導体装置、82…パッケージ、83…パッケージ本体、84…モールド樹脂体、85…窓穴部、86…リードフレーム、87…ステージ部、88…小孔、89…音響孔、91…上型、92…下型、93…円形突出部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor device, 2 ... Microphone chip, 3 ... Control circuit chip, 4 ... Package, 5 ... Lead frame, 6 ... Mold resin body, 7 ... Package main body, 8 ... Cover body, 9 ... Connection frame part, 11 ... Stage Part, 12-14 ... terminal part, 15 ... connection part, 16 ... main body part, 17, 18 ... projecting part, 19-21 ... projection part, 22-24 ... internal connection surface, 25 ... internal connection surface for ground, 26 ˜29 ... external connection surface, 30 ... concave surface, 31 ... bottom plate portion, 32 ... circumferential wall portion, 35,36 ... shelf portion, 37 ... die bond, 38 ... bonding wire, 41 ... acoustic hole, 42 ... internal space, 43 ... Conductive adhesive, 51 ... metal plate, 52, 53 ... resist layer, 54 ... upper die, 55 ... lower die, 56 ... cavity, 61 ... semiconductor device, 62 ... package body, 63 ... acoustic hole, 64 ... lead frame , 65 ... Cottage portion, 66 ... lower hole, 67 ... mold resin body, 68 ... ring-shaped recess, 69 ... package, 70 ... lid, 71 ... lower mold, 72 ... pin, 73 ... ring-shaped projection, 74 ... upper mold, 75 ... Hole, 81 ... Semiconductor device, 82 ... Package, 83 ... Package body, 84 ... Mold resin body, 85 ... Window hole, 86 ... Lead frame, 87 ... Stage part, 88 ... Small hole, 89 ... Sound hole, 91 ... Upper die, 92 ... Lower die, 93 ... Circular protrusion
Claims (8)
前記リードフレームには、前記周壁部に一部埋設状態に配置される突起部が、前記ステージ部と一体に形成され、該突起部の上端面が前記ステージ部の上面より突出し前記周壁部の上端面に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。 A lead frame having a stage portion on which a semiconductor chip is mounted, a plurality of terminal portions arranged at intervals from the stage portion, a bottom plate portion in which at least a part of the stage portion is embedded, and a periphery of the bottom plate portion And an external connection surface of the terminal portion directed to the back surface of the lead frame, and an internal connection surface of the terminal portion directed to the surface of the lead frame. A semiconductor device package body that is exposed from the mold resin body and is connected to the internal connection surface in a connected state and covered with a lid body,
In the lead frame, a protrusion portion that is partially embedded in the peripheral wall portion is formed integrally with the stage portion, and an upper end surface of the protrusion portion protrudes from an upper surface of the stage portion, and is above the peripheral wall portion. A package body for a semiconductor device, wherein the package body is exposed at an end face.
前記突起部を含む厚さの金属板の表裏両面を厚さの途中までエッチングすることにより、表面に前記突起部の上端面より低い前記ステージ部の上面及び前記端子部の内部接続面、裏面に前記端子部の外部接続面より窪んだ状態の前記ステージ部の下面をそれぞれ形成したリードフレームを製作した後、射出成形金型の金型面に前記突起部の上端面及び前記内部接続面、外部接続面をそれぞれ接触させた状態で金型面間に前記リードフレームを挟持し、この挟持状態で樹脂を射出して前記リードフレームに前記モールド樹脂体を一体に形成することを特徴とする半導体装置用パッケージ本体の製造方法。 A method of manufacturing a package body for a semiconductor device according to claim 1 or 2,
By etching both the front and back surfaces of the metal plate having a thickness including the protrusion partway through the thickness, the upper surface of the stage part lower than the upper end surface of the protrusion part, the internal connection surface of the terminal part, and the back surface After manufacturing the lead frame in which the lower surface of the stage portion is depressed from the external connection surface of the terminal portion, the upper end surface of the protrusion, the internal connection surface, and the outside are formed on the mold surface of the injection mold. The semiconductor device is characterized in that the lead frame is sandwiched between mold surfaces in a state where the connection surfaces are in contact with each other, and resin is injected in the sandwiched state to integrally form the mold resin body on the lead frame. Manufacturing method for package body.
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、前記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。 A microphone package configured using the semiconductor device according to claim 6,
The microphone package, wherein the semiconductor chip is a microphone chip, and an acoustic hole communicating with the internal space is formed in either the lid or the package body.
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