JP2010177299A - 半導体パッケージ本体、半導体装置用パッケージ及び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】プリモールドタイプのパッケージにあって小型化を損なうことなく底板部の強度向上を図り、実装の信頼性を高める。
【解決手段】箱形のモールド樹脂体６の底板部５２の上面及び下面に、各端子部の内部接続面４１〜４３及び外部接続面がそれぞれ露出されるとともに、導通フレーム部２５が周壁部５３の上端面に露出されてなり、底板部５２の上面に、半導体チップ搭載領域Ｘ，Ｙと各端子部の内部接続面４１〜４３との間を区画する立ち上げ壁５４〜５６が半導体チップ搭載領域Ｘ，Ｙの表面よりも突出して形成され、立ち上げ壁５４〜５６を介して半導体チップ搭載領域Ｘ，Ｙとは反対側に、内部接続面４２，４３を避けた位置で立ち上げ壁５４，５５と周壁部５３との間を連絡する厚肉樹脂部５８，５９が形成されている。
【選択図】 図１

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収納して蓋体により覆ってなる半導体装置に係り、その半導体装置に用いられるパッケージ本体、蓋体を備える半導体装置用パッケージ及び半導体装置並びに該半導体装置を用い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は、中空のパッケージの中にマイクロフォンチップ等の半導体チップが収納されている。
特許文献１に記載の半導体装置は、フラットの基板の上にマイクロフォンチップ等の半導体チップが搭載され、その上からキャップ状に絞り加工された蓋体が被せられ、その下端が基板の表面に固定されている。この場合、蓋体は金属等の導電性材料によって形成され、その下端が基板上の導体に導電性接着剤によって固定されており、蓋体と基板上の導体とによって半導体チップの電磁シールドがなされるようになっている。

一方、この種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一体化したプリモールドタイプのパッケージを用いることにより、リードフレームとともにパッケージ本体を複数個一括して製作することができ、材料コストの低減、生産性の向上を図ることができると考えられる。
特許文献２から４に記載の半導体装置は、このようなプリモールドタイプのパッケージを用いたものであり、半導体チップに接続されるリードフレームの一部がモールド樹脂に埋設状態とされるとともに、この半導体チップの周りを囲むように周壁部がモールド樹脂に一体に形成され、その周壁部の上に蓋体が固定されている。

米国特許第６７８１２３１号明細書 特開２０００−３５３７５９号公報 特開２００５−５３５３号公報 特開２００５−２６４２５号公報

ところで、このようなプリモールドタイプのパッケージにおいて、半導体チップの周りを囲む周壁部に対して、半導体チップの下方に配置される底板部が薄肉になり易い。特に、特許文献３記載のように、電磁シールドのため、半導体チップの下方にリードフレームの一部が平板状に配置される場合、樹脂モールドする際に、この平板部が樹脂圧によって移動しないように金型によって押さえておく必要があり、この金型で押さえた部分には樹脂がモールドされないことになる。このため、底板部の強度が不足する傾向にあり、基板への実装時に歪み等が生じて、実装が不十分になるおそれがある。この場合、底板部全体を厚肉にしたり、広くしたりするのでは、小型化を損なう。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、プリモールドタイプのパッケージにあって小型化を損なうことなく底板部の強度向上を図り、実装の信頼性を高めることを目的とする。

本発明の半導体パッケージ本体は、半導体チップが搭載される底板部及び該底板部の周縁部から立設した周壁部を備える箱形のモールド樹脂体と、該モールド樹脂体の底板部内に少なくとも一部が埋設されたステージ部、該ステージ部と間隔をあけて半導体チップ搭載領域の周りに配置される複数の端子部及び前記ステージ部に連結状態の導通フレーム部を有するリードフレームとが備えられ、各端子部の内部接続面及び外部接続面が前記底板部の上面及び下面にそれぞれ露出されるとともに、前記導通フレーム部が前記周壁部の上端面に露出されてなり、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パッケージ本体であって、前記底板部の上面に、前記半導体チップ搭載領域と各端子部の内部接続面との間を区画する立ち上げ壁が前記半導体チップ搭載領域の表面よりも突出して形成され、該立ち上げ壁を介して前記半導体チップ搭載領域とは反対側に、前記内部接続面を避けた位置で前記立ち上げ壁と前記周壁部との間を連絡する厚肉樹脂部が形成されていることを特徴とする。

この半導体パッケージ本体においては、モールド樹脂体の底板部に、立ち上げ壁及び厚肉樹脂部が形成されたことにより、半導体チップ搭載領域及び各端子部の内部接続面の間の樹脂部分が厚肉に形成されることになり、その厚肉の部分で底板部が補強され、歪み等の発生を防止することができる。この場合、半導体チップ搭載領域及び各端子部の内部接続面以外の部分で厚肉に形成されるのであるから、パッケージ本体としての小型化を損なうことはない。

本発明の半導体パッケージ本体において、前記厚肉樹脂部内に、前記ステージ部と前記導通フレーム部との間を連結する支持アーム部が埋設されているとよい。
厚肉樹脂部に支持アーム部が埋設されることにより、さらに強度を向上させることができるとともに、ステージ部と支持アーム部との間、及び導通フレーム部と支持アーム部との間の各屈曲部の角度が緩やかになり、リードフレームの成形も容易になる。

また、本発明の半導体パッケージ本体において、前記立ち上げ壁は、前記周壁部において対向する両内面間を連結するように形成されているとよい。
立ち上げ壁が周壁部の内側で底板部の上を縦断するように形成されるので、底板部の骨格として機能し、底板部の強度をより高めることができる。

さらに、本発明の半導体パッケージ本体において、前記周壁部の内側に、前記半導体チップ搭載領域及び前記内部接続面を避けて前記底板部の上面より突出する棚部が一体に形成されているとよい。
棚部によってさらに底板部に厚肉部分が形成され、さらなる強度向上を図ることができる。

そして、本発明の半導体装置用パッケージは、前記半導体パッケージ本体と、該半導体パッケージ本体の前記周壁部に囲まれた空間を覆った状態で該周壁部の上端面に固着される蓋体とを備え、該蓋体が導電性材料から形成されていることを特徴とする。
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半導体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。
リードフレームの導通フレーム部と蓋体とを電気的接続状態として、これらリードフレームと蓋体とにより半導体チップを囲った状態とすることができ、内部の半導体チップを有効に電磁シールドすることができる。

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、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。
このマイクロフォンパッケージは、底板部の立ち上げ壁及び厚肉樹脂部により内部空間の容積が小さく形成されていることから、音質が向上する。

本発明によれば、モールド樹脂体の底板部が立ち上げ壁及び厚肉樹脂部によって補強されるので、実装時の歪み等の発生を防止することができ、しかも、これら立ち上げ壁及び厚肉樹脂部は半導体チップの搭載領域及び内部接続面からずれた位置に設けられることから、半導体装置としての小型化を損なうことがなく、小型化に伴う強度不足を解消して、実装の信頼性を向上させることができる。

本発明の一実施形態における半導体パッケージ本体を示す斜視図である。 本発明の一実施形態におけるリードフレーム連続成形体を展開して示す平面図である。 図２における展開したリードフレーム連続成形体の裏面図である。 １個のリードフレームを示す平面図である。 図４のリードフレームの裏面図である。 図４のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図４のリードフレームにモールド樹脂を一体成形した状態を示す平面図である。 図７の縦断面を示しており、（ａ）が８Ａ−８Ａ線、（ｂ）が８Ｂ−８Ｂ線、（ｃ）が８Ｃ−８Ｃ線に沿う縦断面図である。 図７の縦断面を示しており、（ａ）が９Ａ−９Ａ線、（ｂ）が９Ｂ−９Ｂ線、（ｃ）が９Ｃ−９Ｃ線に沿う縦断面図である。 蓋体連続成形体を示す平面図である。 図２のリードフレーム連続成形体を曲げ加工するためのプレス金型を示す縦断面図であり、右半分が連結フレーム部の折り曲げ部、左半分が補助アーム部の折り曲げ部を示している。 図２のリードフレーム連続成形体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、右半分が図７の８Ｂ−８Ｂ線に沿う断面に相当し、左半分が図７の８Ｃ−８Ｃ線に沿う断面に相当する。 半導体装置の縦断面図であり、図１５のＢ−Ｂ線に沿う断面に相当する。 図１４とは異なる方向の半導体装置の縦断面図であり、図１５のＣ−Ｃ線に沿う断面に相当する。 図１３における半導体装置の蓋体を取り外した状態のパッケージ本体を示す平面図である。 図１５のパッケージ本体の裏面図である。 本発明の他の実施形態における半導体パッケージ本体を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態におけるリードフレーム連続成形体を展開して示す平面図である。

以下、本発明に係る半導体装置の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１から図１６は一実施形態を示している。この一実施形態における半導体装置について説明しておくと、この半導体装置１は、表面実装型のマイクロフォンパッケージであり、図１３及び図１４に全体の断面を示したように、半導体チップとしてマイクロフォンチップ２と制御回路チップ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に箱型のモールド樹脂体６を一体成形して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１５は、蓋体８を省略して、両半導体チップ２，３を収納した状態のパッケージ本体７の平面を示しており、図１６は、その裏面（下面）を示している。

リードフレーム５は、銅材等の導電性材料からなる帯状の金属板を加工することにより、複数個が並べられた状態で形成され、後述のように加工され、半導体装置として組み立てられた後に図１３等に示すように個々に分離されるものである。
図２は外枠部１１の中にリードフレーム５を一定のピッチで並べて形成したリードフレーム連続成形体１２の展開状態（平フレーム部材と称することがある）を示しており、図３は、その裏面を示している。この展開状態のリードフレーム連続成形体についても、後述の折り曲げ加工後のリードフレーム連続成形体についても、各部の構成要素等には同一符号を付している。また、この明細書中では、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もいうものとする。また、図２中、符号１３は、後述するように蓋体８を取り付ける際に金型のガイドピンを挿入するためのガイド孔を示しており、図示例では、外枠部１１の上下方向の両端部に一定のピッチで並んで配置されている（図には一方の端部におけるガイド孔のみ示している）。

各リードフレーム５は、図４及び図５に１個のリードフレームを示したように、マイクロフォンチップ２及び制御回路チップ３の下方に配置される平板状のステージ部２１と、該ステージ部２１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２２〜２４とが相互に間隔をあけて配置され、そのステージ部２１の一方の端部（図４及び図５の下側の端部）の外側に、直線状の導通フレーム部２５及びその両端に連続する屈曲フレーム部２６が、一対の支持アーム部２７及び一対の連結フレーム部２８を介してステージ部２１に接続状態に設けられている。この場合、両連結フレーム部２８は各屈曲フレーム部２６の一端部とステージ部２１の両側部との間を連結するように配置され、両支持アーム部２７は、ステージ部２１と導通フレーム部２５の両端部とを相互に連結するように配置されている。このような配置により、これら導通フレーム部２５、屈曲フレーム部２６、ステージ部２１、各端子部２２〜２４が全体として横長の矩形状をなすように配置されている。

ステージ部２１は、矩形状の両端部のうち、一方の端部（図４及び図５の下側の端部）が２箇所、他方の端部（同図の上側の端部）が１箇所それぞれ矩形状に切り欠かれた形状とされ、これら切欠部２９内に各端子部２２〜２４が配置されている。
各端子部２２〜２４は、ステージ部２１の各切欠部２９よりも小さい矩形状に形成されることにより、該切欠部２９内に、ステージ部２１との間に一定の間隔をあけて配置されている。
また、３個の端子部２２〜２４のうち、ステージ部２１の一方の端部（図４及び図５の下側の端部）に配置されている２個の端子部２３，２４は、切欠部２９の外側に配置されている各屈曲フレーム部２６に補助アーム部３０を介して接続され、他の１個の端子部２２は、隣接するリードフレーム５における屈曲フレーム部２６に補助アーム部３０を介して接続されている。

導通フレーム部２５は、ステージ部２１の一方の端部における二つの切欠部２９の間の部分の辺に沿って配置され、その両端部に配設された両支持アーム部２７によってステージ部２１に連結されている。この場合、両支持アーム部２７は、その外側縁はそれぞれ切欠部２９に臨ませられており、内側に向けた側縁とステージ部２１との間にはスリット部３１が形成されている。また、導通フレーム部２５に連続して形成されている両屈曲フレーム部２６は、各切欠部２９に対向して配置され、導通フレーム部２５から外方に屈曲状態に張り出すように形成されている。そして、これら屈曲フレーム部２６の各端部に、それぞれ連結フレーム部２８が一体に形成され、各連結フレーム部２８は、各切欠部２９を迂回しステージ部２１との間で切欠部２９を囲むように延び、その先端部がステージ部２１の両側部のほぼ中央位置に接続されている。また、隣接するリードフレーム５においては、両端の連結フレーム部２８の長さ方向の途中位置どうしが図示例では２本の短尺のブリッジ部３２によって連結状態とされている。

このように導通フレーム部２５の両端に屈曲フレーム部２６が連続し、これら屈曲フレーム部２６から延びる両連結フレーム部２８が隣接状態の両リードフレーム５間で相互に連結状態とされていることにより、図２に示すように、各リードフレーム５の一端部側に配置される導通フレーム部２５、屈曲フレーム部２６、連結フレーム部２８が一列に連なった状態とされ、その両端が外枠部１１に接続されている。そして、これら連結状態の導通フレーム部２５、屈曲フレーム部２６、連結フレーム部２８により、各リードフレーム５の一端部側を列に沿って連結状態として外枠部１１に支持する支持フレーム部３３が構成される。具体的には、この支持フレーム部３３には、その片側に、各リードフレーム５のステージ部２１が連結フレーム部２８及び支持アーム部２７を介して接続されるとともに、このリードフレーム５に属する２個の端子部２３，２４が補助アーム部３０を介して接続され、反対側に、隣接する他の列のリードフレーム５に属する１個の端子部２２がそれぞれ補助アーム部３０を介して接続されている。

この場合、この２個の端子部２３，２４は、いずれも屈曲フレーム部２６の内側にそれぞれ支持され、他の１個（端子部２２）は屈曲フレーム部２６の外側に接続されている。したがって、二つの屈曲フレーム部２６のうちの一つには、その両側に、自身のリードフレーム５に属する端子部２３と他の列のリードフレーム５に属する端子部２２とが１個ずつ接続されることになる。
なお、図２及び図４にハッチングした領域は、リードフレーム５の表面側で局部的にハーフエッチングした領域を示しており、屈曲フレーム部２６に接続されている補助アーム部３０における屈曲フレーム部２６への接続部付近、及び図４においてステージ部２１を介して縦方向に対峙している両端子部２２，２３の先端部がそれぞれ板厚の半分程度にハーフエッチングされることにより、他の表面よりも低い凹状部３４，３５とされている。

一方、このリードフレーム連続成形体１２の裏面は、図３及び図５にハッチングでハーフエッチング領域を示したように、ステージ部２１の大部分がハーフエッチングされている。すなわち、３個の端子部２２〜２４に対応するステージ部２１の隅部が矩形状に残された状態で、他の部分が板厚の半分程度までハーフエッチングされた凹状部３６とされ、その残された隅部が３個の端子部２２〜２４とほぼ同じ形状の矩形状とされ、これら端子部２２〜２４及びステージ部２１の隅部の表面が外部接続面３７〜４０とされ、これら４個の外部接続面３７〜４０がリードフレーム５全体の四隅付近に配置されるようになっている。なお、各端子部２２〜２４の表面（凹状部３５を有する両端子部２２，２３においてはその凹状部３５を除く表面）及び支持フレーム部３３に沿って並んでいる二つの端子部２３，２４の間（両支持アーム部２７の間）に配置されるステージ部２１の端部表面が、マイクロフォンチップ２又は制御回路チップ３に接続される内部接続面４１〜４４とされている。

そして、このリードフレーム連続成形体１２は、図６に示すように、連結フレーム部２８及び支持アーム部２７、補助アーム部３０が、その両端部で折り曲げ変形されており、導通フレーム部２５及び屈曲フレーム部２６は外枠部１１と同一平面上に配置されるが、連結フレーム部２８及び支持アーム部２７、補助アーム部３０は、それぞれ先端に向けて下り勾配に傾斜して配置され、これらの先端に接続状態のステージ部２１と各端子部２２〜２４とは、導通フレーム部２５及び屈曲フレーム部２６よりも低い位置で同一平面上に配置される。

このように加工されたリードフレーム連続成形体１２に対して、図２及び図３の鎖線で示すようにモールド樹脂体６を相互に連結状態とした一体構造のモールド樹脂成形体５０が形成される。
このモールド樹脂成形体５０に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、その上に蓋体８が固定されて、個々に分割されることにより、各リードフレーム５にモールド樹脂体６を一体化したパッケージ本体７と蓋体８とによりマイクロフォンチップ２及び制御回路チップ３を収納した半導体装置１が構成される。本発明では、このリードフレーム連続成形体１２にモールド樹脂成形体５０が一体に形成された状態のものをパッケージ本体連続成形体５１と称しており、複数のパッケージ本体７が相互に連結状態に形成される。

その１個ずつに分割したパッケージ本体７について構造を図７〜図９により説明すると、このパッケージ本体７のモールド樹脂体６は、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５２と、この底板部５２の周縁部から立設した周壁部５３とを備える構成とされている。
この底板部５２は、その裏面では、リードフレーム５における各端子部２２〜２４及びステージ部２１の各外部接続面３７〜４０を露出させた状態で、これら端子部２２〜２４及びステージ部２１の残りの部分を埋設している（図１６参照）。また、この底板部５２の表面側には、各端子部２２〜２４の内部接続面４１〜４３の一部がそれぞれ露出されているとともに、ステージ部２１の上面がモールド樹脂により覆われてなるマイクロフォン搭載領域Ｘと、ステージ部２１の一部が露出した制御回路チップ搭載領域Ｙとが横方向（図７の左右方向）に並んで形成されている。

そして、これら内部接続面４１〜４３、マイクロフォンチップ搭載領域Ｘ、制御回路チップ搭載領域Ｙを区画するようにモールド樹脂により立ち上げ壁５４〜５６が形成されている。この場合、マイクロフォンチップ搭載領域Ｘを囲む立ち上げ壁５４は、周壁部５３の交差する二辺との間で矩形状にマイクロフォンチップ搭載領域Ｘを囲むように平面視Ｌ字状に形成されている。また、制御回路チップ搭載領域Ｙを囲む部分には、Ｌ字状の立ち上げ壁５４の屈曲部分から該Ｌ字状の立ち上げ壁５４の一方の直線部分を延長するように周壁部５３まで連続する直線状の立ち上げ壁５５と、その反対側の隅部に配置されている端子部２２の内部接続面４１と制御回路チップ搭載領域Ｙとの間を区画する立ち上げ壁５６と、この立ち上げ壁５６からマイクロフォンチップ搭載領域Ｘとの境界位置までの間の周壁部５３の一部を内側に張り出させるように一体に形成された棚部５７とが設けられている。各立ち上げ壁５４〜５６は、それぞれのチップ搭載領域Ｘ，Ｙに配置されるマイクロフォンチップ２及び制御回路チップ３の高さよりは低いが、後述するダイボンド材の塗布厚さよりも大きく、マイクロフォンチップ２及び制御回路チップ３の下方からダイボンド材がはみ出しても乗り越えられない程度の高さに設定される。この場合、マイクロフォンチップ搭載領域Ｘを囲む立ち上げ壁５４は、マイクロフォンチップ搭載領域Ｘの底面がモールド樹脂に覆われているため、その肉厚の分、制御回路チップ搭載領域Ｙの両側に配置されている立ち上げ壁５５，５６よりも高く形成されている。

また、マイクロフォンチップ搭載領域Ｘを囲むＬ字状の立ち上げ壁５４の一方の直線部分と、これを延長するように連続して制御回路チップ搭載領域Ｙの側方に配置される直線状の立ち上げ壁５５とは、周壁部５３の対向する二辺の間を直線状に連結するように形成されている。そして、これら立ち上げ壁５４，５５と周壁部５３とにより囲まれた空間に、その隅部における両端子部２３，２４の内部接続面４２，４３と、これら端子部２３，２４の間に配置されるステージ部２１の内部接続面４４とがそれぞれ露出しており、これら内部接続面４２，４３，４４の間を区画するように厚肉樹脂部５８，５９が立ち上げ壁５４，５５と周壁部５３との間を連結して形成されている。これら厚肉樹脂部５８，５９は、その上面は、周壁部５３の上端面から立ち上げ壁５４，５５の上面までを連絡するように周壁部５３から立ち上げ壁５４，５５に向けて下り勾配に傾斜して形成されている。

そして、この底板部５２の上に、マイクロフォンチップ２と制御回路チップ３とがダイボンド材６０，６１によってそれぞれ固定され、底板部５２に露出状態とされている端子部２２〜２４及びステージ部２１の各内部接続面４１〜４４にボンディングワイヤ６２によって接続されている（図１３及び図１４参照）。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。この場合、マイクロフォンチップ２を固定するダイボンド材６０は絶縁性樹脂によって構成されるが、制御回路チップ３を固定するダイボンド材６１は導電性樹脂によって構成される。

一方、周壁部５３は、全体としては角筒状に形成され、リードフレーム５のステージ部２１を埋設している底板部５２の周縁部から上方に向けて立設されている。そして、周壁部５３の中に、両端部で折り曲げられて傾斜した状態の連結フレーム部２８及び各端子部２２〜２４の補助アーム部３０がそれぞれ埋設されており、導通フレーム部２５の表面が周壁部５３の上端面に露出している。また、この導通フレーム部２５とステージ部２１との間を連結している２本の支持アーム部２７が、両厚肉樹脂部５８，５９の中に埋設されている。
なお、モールド樹脂成形体５０としては、導通フレーム２５に連続する屈曲フレーム部２６の表面も周壁部５３の外側で露出しているが、後述するようにダイシング加工によって切断され、除去される。

このように構成したパッケージ本体７に被せられる蓋体８も、リードフレーム５と同様に、銅材等の導電性金属材料からなる帯状金属板を加工することにより、複数個並べられた状態で形成され、後述するようにパッケージ本体７に組み合わせた後に、個々に分離されるものである。図１０に蓋体８を一定のピッチで並べて形成した連続成形体６５を示している。この連続成形体６５では、各蓋体８は、外枠部６６との間又は隣接する蓋体８相互の間が接続フレーム部６７により接続され、リードフレーム５と同じピッチで縦横に並べられる。また、図２等のリードフレーム連続成形体１２の場合と同様に、ガイドピンが挿入されるガイド孔１３が外枠部６６の両側部にリードフレーム連続成形体１２と同じピッチで配列されている。

個々の蓋体８は、パッケージ本体７の周壁部５３の上端面を覆う矩形の平板状に形成されており、そのほぼ中央位置に音響孔６８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に重ねると、その周縁部がパッケージ本体７の周壁部５３の上端面に当接して、パッケージ本体７の底板部５２と蓋体８とが対向し、これらパッケージ本体７の底板部５２、周壁部５３及び蓋体８により囲まれた内部空間６９が半導体チップ収納空間とされ、その内部空間６９が蓋体８の音響孔６８によって外部に連通させた状態とされる構成である。
この場合、これらパッケージ本体７と蓋体８とは、パッケージ本体７の周壁部５３の上端面に蓋体８の下面が導電性接着剤７０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５３の上端面に露出しているリードフレーム５の導通フレーム部２５が導電性接着剤７０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２１の間が電気的接続状態となって内部空間６９内のマイクロフォンチップ２及び制御回路チップ３を囲った状態とするのである。

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、リードフレーム連続成形体１２となる帯状金属板の必要な箇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２に示す表面側のハッチング領域及び図３に示す裏面側のハッチング領域をそれぞれ板厚の半分程度までハーフエッチングする。そして、エッチング加工によって外形を成形し、外枠部１１の内側に展開した状態の各リードフレーム５を縦横に配置した平フレーム部材を形成する。この状態では、図２及び図３に示すように、外枠部１１の内側に、導通フレーム部２５、屈曲フレーム部２６、連結フレーム部２８が連続した支持フレーム部３３が横一列状態に形成され、この支持フレーム部３３により支持された状態に展開状態の各リードフレーム５が形成される。また、このエッチング加工時に外枠部１１のガイド孔１３も成形しておく。

この後、連結フレーム部２８及び支持アーム部２７、各端子部２２〜２４の補助アーム部３０をそれぞれプレスによって曲げ変形させることにより、支持フレーム部３３に対してステージ部２１及び端子部２２〜２４を押し下げた状態とする。このプレス加工は図１１に示すようなプレス金型を使用して行われる。この図１１には、右半分に連結フレーム部２８の折り曲げ部、左半分に補助アーム部３０の折り曲げ部を示している。すなわち、上型７１と下型７２に、それぞれ傾斜面７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂを形成しておき、これら傾斜面によって連結フレーム部２８又は補助アーム部３０を挟みながら両端部を折り曲げる。この場合、連結フレーム部２８や補助アーム部３０が金型表面で円滑に変形できるように、上型７１の曲げ部に対応する部分に若干の突出部７３が形成され、これら突出部７３の間の傾斜面７１ａ，７２ａの中間部分では連結フレーム部２８や補助アーム部３０と上型７１との間に隙間ができるように形成されている。支持アーム部２７の場合も、同様に上型７１と下型７２とにより挟みながら折り曲げる。

これら連結フレーム部２８及び支持アーム部２７、補助アーム部３０のプレス加工は曲げ加工であり、これらの先端位置が、平面状に展開されている状態から曲げ変形後には基端部方向にそれぞれスライドするので、連結フレーム部２８及び支持アーム部２７の先端のステージ部２１及び補助アーム部３０の先端の端子部２２〜２４は、金型面上でスライドできるように支持される。
このようにしてエッチング加工及びプレス加工により外形の成形、曲げ加工等が施された状態が図４及び図５に示す状態であり、この状態で各リードフレーム５が一定のピッチで縦横に並べられた状態に形成される。

次いで、このように成形したリードフレーム５の連続成形体１２を射出成形金型内に配置し、各リードフレーム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１２はプレス成形した後の１個のリードフレーム５を射出成形金型内に配置した状態を示しており、上型８１と下型８２との間にモールド樹脂が注入されるキャビティ８３が形成されている。この図１２には、右半分に支持フレーム部２７の折り曲げ部、左半分に補助アーム部３０の折り曲げ部を示している。この場合、前述したように、連続成形体１２における隣接する各リードフレーム５の全体を連結した状態にモールド樹脂成形体５０（図２及び図３参照）が成形されるようになっており、射出成形金型は、その上型８１と下型８２とによりリードフレーム連続成形体１２の外枠部１１を隙間なく挟持し、その内側の各リードフレーム５全体を一括して覆うように広いキャビティ８３が形成される。

また、この射出成形金型内にリードフレーム５を配置して型締めした状態においては、ステージ部２１及び各端子部２２〜２４の４個の外部接続面３７〜４０が下型８２のキャビティ面に接触し、ステージ部２１の表面側の各内部接続面４１〜４４、ステージ部２１の露出部分、及び支持フレーム部３３における導通フレーム部２５及び屈曲フレーム部２６の上面がそれぞれ上型８１のキャビティ面に接触した状態とされる。この場合、ステージ部２１及び各端子部２２〜２４の外部接続面３７〜４０及び内部接続面４１〜４４の両面に金型８１，８２が接触することにより、これらステージ部２１及び端子部２２〜２４が両金型８１，８２の間で挟持された状態に保持され、また、これらステージ部２１及び端子部２２〜２４の外部接続面３７〜４０と、導通フレーム部２５及び屈曲フレーム部２６の上面とが金型に押圧接触するように、連結フレーム部２８及び支持アーム部２７、補助アーム部３０がわずかに撓ませられた状態に配置される。

このようにして各リードフレーム５を射出成形金型内に配置して樹脂をモールドすると、周壁部５３の部分を連続状態としたモールド樹脂成形体５０が各リードフレーム５に一体に成形された状態となる。その後、モールド樹脂成形体５０の各底板部５２の上にマイクロフォンチップ２及び制御回路チップ３をダイボンド材６０，６１により固着し、底板部５２の隅部に露出している端子部２２〜２４及びステージ部２１の各内部接続面４１〜４４にボンディングワイヤ６２によって接続状態とする。
一方、蓋体８についても、帯状金属板をエッチング加工して外形を成形することにより、図１０に示すように、外枠部６６の中で接続フレーム部６７により相互に接続状態とされた蓋体８の連続成形体６５を形成しておく。また、このときのエッチング加工によって外枠部６６のガイド孔１３も成形される。このガイド孔１３はリードフレーム５のガイド孔１３と同じ位置に、同じピッチで形成される。

このようにしてリードフレーム５にモールド樹脂成形体５０を一体化させたパッケージ本体連続成形体５１及び蓋体連続成形体６５をそれぞれ製作した後、各蓋体８の周縁部をモールド樹脂成形体５０の周壁部５３の上端面に導電性接着剤７０を介して固着する。このとき、蓋体連続成形体６５及びリードフレーム連続成形体１２の各外枠部１１，６６のガイド孔１３にピンを挿入した状態とすることにより、両者が位置合わせされる。この状態では、各リードフレーム５は、隣接するリードフレーム５に支持フレーム部３３によって列毎に連結状態とされているとともに、これらを一括してモールド樹脂成形体５０が覆っていることにより、パッケージ本体７としては複数個が縦横に連なった状態となっており、蓋体８もリードフレーム５と同様に接続フレーム部６７によりリードフレーム５と同じピッチで複数個が連結状態とされている。また、パッケージ本体連続成形体５１の屈曲フレーム部２６の上に蓋体連続成形体６５の接続フレーム部６７が重なった状態とされ、蓋体連続成形体６５の左右の接続フレーム部６７は、パッケージ本体連続成形体５１の連結フレーム部２８におけるブリッジ部３２の真上の位置でパッケージ本体連続成形体５１に重ねられる。
次に、これらリードフレーム連続成形体１２、モールド樹脂成形体５０、及び蓋体連続成形体６５をダイシング加工によって同時に切断しながら個々の半導体装置１に切り離す。

このダイシング加工は、蓋体連続成形体５１における接続フレーム部６７の位置を縦横に切断することになり、リードフレーム５においては、図２に符号Ｄで切断ラインを示したように、その列に沿う方向においては、横一列に配置される支持フレーム部３３における導通フレーム部２５のわずかに外側位置から屈曲フレーム部２６の幅の部分を列に沿って切断することになる。この切断により、導通フレーム部２５の両端から両屈曲フレーム部２６がそれぞれ分離されるとともに、これら屈曲フレーム部２６に接続されていた補助アーム部３０の基端部が切り離され、この補助アーム部３０に接続状態の各端子部２２〜２４が導通フレーム部２５から分離して独立状態となる。

この場合、補助アーム部３０における屈曲フレーム部２６への接続部付近の表面がハーフエッチングされて凹状部３４とされているから、その凹状部３４に樹脂が充填されており、この接続部に接近した位置でダイシング加工したとしても、図１に示すように、補助アーム部３０の切断エッジは周壁部５３の上端面に露出することはなく、確実にモールド樹脂体６内に埋設した状態とすることができる。
この凹状部３４がない場合には、屈曲フレーム部２６の内側の補助アーム部３０の折り曲げ部を切断することになり、その切断位置が屈曲フレーム部２６に接近するほど、補助アーム部３０の切断エッジがモールド樹脂体６の周壁部５３の上端面に露出し易く、わずかな寸法誤差でバリ状に露出するおそれがある。これを避けるには、屈曲フレーム部２６を導通フレーム部２５からさらに離間させることにより補助アーム部３０を長くして、その補助アーム部３０の途中位置を切断すればよいが、その分、スペースに無駄が生じ、材料ロスが増えることになる。この実施形態のリードフレーム５においては、凹状部３４を形成したことにより、例えば図８（ｃ）に矢印でダイシング位置（切断位置）を示したように、屈曲部フレーム２６に接近した位置で補助アーム部３０を切断することが可能になり、材料の無駄を少なくすることができる。

一方、リードフレーム５の列に直交する方向のダイシング加工においては、隣接するリードフレーム５で連結状態となっている両連結フレーム部２８の間のブリッジ部３２の部分を連結フレーム部２８の対向間隔よりわずかに大きい幅で切断され、これら連結フレーム部２８相互が分離されて、個々のパッケージ４に形成される。
そして、この列方向及びその直交方向に沿う両ダイシング加工により、パッケージ４の周壁部５３の外縁が形成され、平面視矩形状のパッケージ４を得ることができる。

このようにして製造した半導体装置１は、その裏面に各端子部２２〜２４及びステージ部２１の外部接続面３７〜４０が露出された、表面実装型の半導体装置であり、これら外部接続面３７〜４０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１３及び図１４に示すように、底板部５２内に埋設されているステージ部２１がマイクロフォンチップ２及び制御回路チップ３の下方に配置され、このステージ部２１の内部接続面４４にマイクロフォンチップ２が接続され、ステージ部２１に連結フレーム部２８を介して一体の導通フレーム部２５が周壁部５３の上端面で導電性接着剤７０を介して蓋体８に接続され、その蓋体８がマイクロフォンチップ２及び制御回路チップ３の上方を覆った状態としている。したがって、マイクロフォンチップ２及び制御回路チップ３は、その周囲をステージ部２１及び蓋体８によって囲まれた状態となり、このステージ部２１の外部接続面４０が基板を介して接地状態とされることにより、マイクロフォンチップ２及び制御回路チップ３を外部磁界からシールドすることができる。

この半導体装置１において、周壁部５３の上端面に露出される導通フレーム部２５とステージ部２１とを連結状態としている連結フレーム部２８は、折り曲げ形成されるため、連結フレーム部２８を折り曲げる前の展開した状態では、導通フレーム部２５とステージ部２１との縦方向の距離は連結フレーム部２８の展開長さに相当する寸法に広げられた状態となっており、連結フレーム部２８を折り曲げ形成することにより、ステージ部２１は平面的には導通フレーム部２５に接近することになる。この半導体装置１では、その導通フレーム部２５がパッケージ本体７の一端部にのみ設けられ、他方の端部には形成されていないため、この他方の端部においては、そのような展開長さを見込んでおく必要がなく、その分、ステージ部２１を隣接する列の支持フレーム３３の近くまで広く形成しておくことが可能であり、この広いステージ部２１によりシールド効果を高めることができるとともに、リードフレーム連続成形体１２全体のサイズに比べて大きいパッケージサイズとすることができる。
また、隣接するリードフレーム５間で連結フレーム部２８どうしを連結状態としたことにより、リードフレーム５の横方向ピッチを小さくすることができ、導通フレーム部２５を片側に配置したことにより大きいパッケージサイズとすることができることと相俟って、より材料の使用効率をより高めることができる。
また、前述したように補助アーム部３０における屈曲フレーム部２６への接続部付近に凹状部３４を形成して、ダイシング加工位置を補助アーム部３０に接近して配置し、さらに、連結フレーム部２８を隣接するリードフレーム５で連結状態としてピッチを小さくしたことからも、材料の使用効率を高くすることができる。
したがって、この半導体装置１は、リードフレーム連続成形体１２全体の面積に無駄が少なく、材料の使用効率が高いため、コストの低減を図ることができる。

また、この半導体装置１の底板部５２は、マイクロフォンチップ２、制御回路チップ３、各端子部２２〜２４及びステージ部２１の内部接続面４１〜４４の間の樹脂部分が、立ち上げ壁５４〜５６、厚肉樹脂部５８，５９及び棚部５７によって厚肉に形成されており、その厚肉の部分で底板部５２が補強され、しかも、厚肉樹脂部５８，５９内には支持アーム部２７が埋設されていることから、十分な強度を有し、実装時に歪み等が生じることがない。
さらに、この半導体装置１はマイクロフォンパッケージとして構成しており、厚肉樹脂部５８，５９及び棚部５７により、マイクロフォンチップ２及び制御回路チップ３の外側に形成される内部空間６９の容積が小さくなっているため、マイクロフォンとしての音質も向上する。

図１７は、本発明の他の実施形態の半導体パッケージ本体、図１８はそのリードフレーム連続成形体を展開した状態（平フレーム部材）を示している。この実施形態においても、前述の一実施形態と共通要素には同一符号を付して説明を省略する。
前述の一実施形態においては、リードフレーム連続成形体に樹脂をモールドして組み立てた後の切断ラインＤが、図２に示すように所定の幅（屈曲部２６を除去し得る幅）で形成されていたが、この実施形態の場合は、図１８に示すように１本の線状の切断ラインＤとされている。
すなわち、図１８のリードフレーム連続成形体８１において、支持フレーム３３に接続されている隣の列のリードフレーム８２に属する端子部２２の補助アーム部８３が、クランク状に屈曲形成され、屈曲部２６を迂回して導通フレーム部２５の長さ方向の途中位置に接続されている。この補助アーム部８３と導通フレーム部２５との接続部の表面にもハーフエッチングによる凹状部３４が形成され、この補助アーム部８３の凹状部３４と、自身のリードフレーム８２に属する二つの端子部２３，２４の補助アーム部３０の接続部（屈曲部２６の内側への接続部）における凹状部３４とが、リードフレーム８２の列に沿う一本の直線上に配置されている。そして、この直線上に切断ラインＤが設けられている。
また、列に直交する方向の切断ラインＤも、連結アーム部２８の間のブリッジ部３２の中央を通る一本の直線上に形成されている。

したがって、この実施形態においては、リードフレーム連続成形体８１に樹脂をモールドして組み立てた後、その列に沿う方向及び列と直交する方向のいずれにも、一本の直線上に形成される切断ラインＤに沿って切断することにより、個々の半導体装置に分離することができ、前述の一実施形態の場合のように切断ラインの幅の調整作業等は不要になる。
そして、切断分離された個々の半導体装置のパッケージ本体８４においては、図１７に示すように、その一端部の上端面に導通フレーム部２５が露出するとともに、他端部の上端面には、隣の列に属していた屈曲部２６が残されて露出することになる。また、図１７に破線で示すように、クランク状の補助アーム部８３が棚部５７の付近に埋設された状態となり、棚部５７とは反対側の厚肉樹脂部５８に支持アーム部２７が埋設されていることと相俟って、さらに強度を向上させることができる。

なお、本発明は上記実施形態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、蓋体を平板状に形成したが、若干の絞り加工を施すようにしてもよい。
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、超音波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、マイクロフォンパッケージに適用する場合でも、各パッケージとも同じ仕様にして一つずつ分割したが、例えば隣接する４個のパッケージ本体について、内部に収納するマイクロフォンチップの感度を異なるものとし、これら４個を連結状態として一つのユニットとして分割形成することにより、指向性を有するマイクロフォンとすることもできる。
さらに、音響孔等の貫通孔を形成する場合、実施形態では蓋体に形成したが、パッケージ本体の底板部に形成するようにしてもよく、その場合、モールド樹脂によって貫通孔の周囲を囲むように筒状に壁を設けることにより、ダイボンド材が貫通孔に流れ込まないようにするとよい。

また、リードフレームの外形の成形をエッチング加工によって行うようにしているが、プレスによって打ち抜き成形してもよい。
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、パッケージ本体連続成形体に蓋体連続成形体を導電性接着剤を介して固着する場合、パッケージ本体連続成形体の周壁部を上方に向け、その上端面に導電性接着剤を塗布して蓋体連続成形体を重ねる方法としてもよいし、逆に、蓋体連続成形体を裏返し状態で配置し、各蓋体の周縁部に導電性接着剤を塗布して、その上に裏返し状態のパッケージ本体連続成形体を重ねる方法としてもよい。後者の場合、導電性接着剤が周壁部から底板部に垂れることを確実に防止できる。

１…半導体装置、２…マイクロフォンチップ（半導体チップ）、３…制御回路チップ（半導体チップ）、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、１１…外枠部、１２…リードフレーム連続成形体、１３…ガイド孔、２１…ステージ部、２２〜２４…端子部、２５…屈曲フレーム部、２６…導通フレーム部、２８…連結フレーム部、３０…補助アーム部、３２…ブリッジ部、３３…支持フレーム部、３４〜３６…凹状部、３７〜４０…外部接続面、４１〜４４…内部接続面、５０…モールド樹脂成形体、５１…パッケージ本体連続成形体、５２…底板部、５３…周壁部、５４〜５６…立ち上げ壁、５７…棚部、５８，５９…厚肉樹脂部、６０，６１…ダイボンド材、６２…ボンディングワイヤ、６５…蓋体連続成形体、６６…外枠部、６７…接続フレーム部、６８…音響孔、６９…内部空間、７０…導電性接着剤、８１…リードフレーム連続成形体、８２…リードフレーム、８３…補助アーム部、８４…パッケージ本体

Claims (7)

1. 半導体チップが搭載される底板部及び該底板部の周縁部から立設した周壁部を備える箱形のモールド樹脂体と、該モールド樹脂体の底板部内に少なくとも一部が埋設されたステージ部、該ステージ部と間隔をあけて半導体チップ搭載領域の周りに配置される複数の端子部及び前記ステージ部に連結状態の導通フレーム部を有するリードフレームとが備えられ、各端子部の内部接続面及び外部接続面が前記底板部の上面及び下面にそれぞれ露出されるとともに、前記導通フレーム部が前記周壁部の上端面に露出されてなり、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パッケージ本体であって、
   前記底板部の上面に、前記半導体チップ搭載領域と各端子部の内部接続面との間を区画する立ち上げ壁が前記半導体チップ搭載領域の表面よりも突出して形成され、該立ち上げ壁を介して前記半導体チップ搭載領域とは反対側に、前記内部接続面を避けた位置で前記立ち上げ壁と前記周壁部との間を連絡する厚肉樹脂部が形成されていることを特徴とする半導体パッケージ本体。
2. 前記厚肉樹脂部内に、前記ステージ部と前記導通フレーム部との間を連結する支持アーム部が埋設されていることを特徴とする請求項１記載の半導体パッケージ本体。
3. 前記立ち上げ壁は、前記周壁部において対向する両内面間を連結するように形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体パッケージ本体。
4. 前記周壁部の内側に、前記半導体チップ搭載領域及び前記内部接続面を避けて前記底板部の上面より突出する棚部が一体に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パッケージ本体。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体パッケージ本体と、該半導体パッケージ本体の前記周壁部に囲まれた空間を覆った状態で該周壁部の上端面に固着される蓋体とを備え、該蓋体が導電性材料から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。
6. 請求項５記載の半導体装置用パッケージにおける前記半導体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半導体装置。
7. 請求項６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、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。

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