JP2710207B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JP2710207B2 JP6168794A JP6168794A JP2710207B2 JP 2710207 B2 JP2710207 B2 JP 2710207B2 JP 6168794 A JP6168794 A JP 6168794A JP 6168794 A JP6168794 A JP 6168794A JP 2710207 B2 JP2710207 B2 JP 2710207B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置およびその製
造方法に関し、特に封止構造を改良した半導体パッケー
ジおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ICチップを内蔵した半導体パッ
ケージ(PKG)には、セラミックを用いて封止したセ
ラミックPKGやモールド樹脂により封止したプラスチ
ックPKG等がある。特に、プラスチックPKGは、セ
ラミックPKGに比べて廉価であり、モールド樹脂をチ
ップ表面あるいはチップ裏面に充填することにより、耐
湿性等の信頼性を確保している。
【0003】図5は従来の一例を示すプラスチックPK
Gの断面図である。図5に示すように、従来の半導体プ
ラスチックPKGは、ピン・グリッド・アレイ(PG
A)構造の半導体装置に多用されており、プリント基板
1に銅板4を介してICチップ2が搭載される。このI
Cチップ2はボンディングワイヤ3により基板1のパッ
ドと回路接続された後、枠5内部に充填される封止用の
樹脂によりモールドされ、モールド樹脂部7を形成す
る。その上からはプラスチックケース9を被せる。一
方、基板1はピン穴10にピン11が植立され、また銅
板4には放熱用の放熱板12が固定される。
【0004】この場合のモールド樹脂部7はICチップ
2およびボンディングワイヤ3も覆っているため、樹脂
部7とICチップ2の熱膨張係数の相違により、温度変
化とともにICチップ2およびボンディングワイヤ3に
応力が加わり、やがてチップ2のクラックあるいはワイ
ヤ3の断線を引起こし易い。また、かかるICチップ2
を樹脂部7で覆った半導体装置は、チップ表面およびワ
イヤ部の電気特性が中空状態に比べ、樹脂の誘電率(E
r)分だけ劣化する。
【0005】従来、これらの問題を回避するため、キャ
ップの封止や充填樹脂等を改良したものが提案されてい
る。その一つとして、特開平2−174142号公報に
代表されるキャップの封止構造を提案したものにおいて
は、キャップにねじを備えた回転保護キャップを用いて
封止を行なっているものがある。しかし、このようなモ
ノリシックIC等の半導体装置においては、温度変化が
激しいとき、ねじに緩みが生じたり、気密性が劣化する
という問題が残ってしまう。
【0006】また、充填樹脂等を改良したものにおいて
は、特開昭57−174142号公報等にあるように、
混成集積回路装置において、フレームに蓋を挿入後、充
填樹脂をカバー表面に流し込むことにより、気密性を高
めたものもある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のモノリ
シックIC等の半導体装置においては、混成集積回路装
置の封止構造をそのまま適用しようとすると、モノリシ
ックIC等の半導体装置の外形が混成集積回路装置に比
べて小型のため、樹脂の厚さを充分厚くできず、気密性
が劣化しやすいという問題が残ってしまう。特に、耐湿
性に関しては、樹脂そのものに吸湿性があるため、一層
劣化し易い。従って、かかる構造のままでは、高信頼性
を要求される半導体集積回路装置には適用不可能である
という欠点がある。
【0008】本発明の目的は、セラミックパッケージ並
の高信頼性を実現するとともに、良好な電気特性を有す
る半導体装置およびその製造方法を提供することにあ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
基板上に固定されるICチップと、前記ICチップを取
囲むことによりその周辺に中空部を形成するための第一
のキャップと、前記第一のキャップの外側に配置する枠
状部材と、前記第一のキャップおよび前記枠状部材によ
り仕切られた領域に充填されるモールド樹脂部と、前記
枠状部材および前記モールド樹脂部を覆う第二のキャッ
プとを有して構成される。
【0010】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
基板上のICチップをボンディング接続する工程と、前
記ICチップの周辺に中空部を形成するための第一のキ
ャップを被せる工程と、前記第一のキャップの上からモ
ールド樹脂を滴下する工程と、前記モールド樹脂の上か
ら第二のキャップを被せる工程と、しかる後にベークす
ることにより前記モールド樹脂を硬化させる工程とを含
んで構成される。
【0011】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は本発明の半導体装置の一実施例を示
すプラスチックPKGの断面図である。図1に示すよう
に、本実施例はプラスチックPGAの断面を表わし、プ
リント基板1に銅板4を介してICチップ2が搭載され
る。このICチップ2はボンディングワイヤ3により基
板1のパッドと回路接続した後、従来例(図5)よりも
高さの高い枠5をプリント基板5に固定し、その内側に
Ni合金の表面を絶縁物で覆ったほぼ四角形状の第一の
キャップ6を装着する。このため、ICチップ2を取囲
むことによりその周辺に中空部8が形成される。また、
第一のキャップ6の外側および枠状部材5により仕切ら
れた領域には樹脂が充填され、モールド樹脂部7を形成
する。更に、枠状部材5およびモールド樹脂部7を覆う
ほぼ四角形状の第二のキャップ9がプリント基板1に装
着されるが、この第二のキャップ9はプラスチック系の
絶縁材で形成される。尚、プリント基板1は従来例と同
様、ピン穴10にピン11が植立され、銅板4には放熱
用の放熱板12が固定される。
【0012】図2は図1に示す半導体装置の封止完了状
態を説明するための平面図である。図2に示すように、
本実施例のプラスチックPGAの裏面からみた平面を表
わし、モールド樹脂部を介在させた二重のキャップ構造
を表わしている。このように、本実施例によれば、チッ
プ2やワイヤ3の表面にモールド樹脂7が付着しないよ
うにキャップ6,9を二重構造にすることにより、温度
サイクルによる樹脂の応力をチップ2の表面やボンディ
ングワイヤ3に受けずに済むので、ICチップ2のクラ
ックを防止し、ボンディングワイヤ3の断線を防止でき
る。また、本実施例によれば、樹脂部7を覆う第二のキ
ャップ9を有することにより、中空パッケージを実現す
ることができるので、モールド樹脂7の誘電率(Er)
分だけパッケージのL,C成分を減少させ、電気特性を
向上させることができる。
【0013】図3(a)〜(d)はそれぞれ本発明の半
導体装置の製造方法の一実施例を説明するための工程順
に示したプラスチックPKGの断面図である。まず、図
3(a)に示すように、本実施例の製造方法はピン穴1
0が形成されたプリント基板1に銅板4が接着され、そ
の銅板4にICチップ2をマウントする。ついで、基板
1上のICチップ2をボンディングワイヤ3により回路
接続する。
【0014】次に図3(b)に示すように、四角形状を
した枠5を接着剤等によりプリント基板1に接着する。
さらに、図3(c)に示すように、ICチップ2の周辺
に中空部8を形成するための第一のキャップ6を枠5の
内側に沿って被せる。ついで、第一のキャップ6の上か
らモールド樹脂7を滴下(ポッティング)する。
【0015】更に、図3(d)に示すように、モールド
樹脂7の上から第二のキャップ9を被せる。この時、枠
5も第二のキャップ9の内側になるように置く。しかる
後、ベーキングを行ない、モールド樹脂部7を硬化させ
る。以上により、ICチップの封止工程が完了するが、
第一のキャップ6および第二のキャップ9は、モールド
樹脂の硬化とともにモールド樹脂部7と接着され、固定
される。
【0016】以上の封止工程が完了した後、ピン(図示
省略)をシリコン基板1のピン穴10に差し込み、ろう
付してから放熱板(図示省略)をシリコン系樹脂で銅板
4に接着し、半導体装置が完成する。
【0017】図4は本発明の半導体装置の他の実施例を
示す表面実装PKGの断面図である。図4に示すよう
に、本実施例は表面実装タイプのPKG(QFP)であ
り、プリント基板に直接実装する代りにリードフレーム
13に装着する例である。まず、リードフレーム13の
チップ載置部にICチップ2を固定し、ボンディングワ
イヤ3で回路接続を行なってから、チップ表面が中空部
8を形成し且つリードフレーム13の上下面を覆うよう
な第一のキャップ6を被せる。また、その第一のキャッ
プ6の周囲はモールド樹脂部7で覆う。この場合、モー
ルド樹脂部7がリードフレーム13の上下面を覆うた
め、枠5はリードフレーム13の上下面に形成される。
さらに、モールド樹脂部7のまわりを金属材で形成した
第二のキャップ9で覆う。
【0018】かかる表面実装タイプのPKG(QFP)
は、パッケージの表面がモールド樹脂に比べて熱放散性
の良い金属キャップにより覆われているため、通常のプ
ラスチックパッケージに比べて、熱抵抗が3〜4割改善
される。
【0019】尚、上述した実施例はプラスチックPGA
や表面実装タイプのQFPパッケージについて説明した
が、本発明はリードがJタイプのQFJパッケージにつ
いても同様に適用可能である。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置およびその製造方法は、チップやワイヤの表面にモー
ルド樹脂が付着しないようにキャップを二重構造にする
ことにより、温度サイクルによる樹脂の応力をチップ表
面やボンディングワイヤに受けずに済むので、ICチッ
プのクラックを防止するとともに、ボンディングワイヤ
の断線を防止でき、高信頼性を実現できるという効果が
ある。また、本発明の半導体装置およびその製造方法
は、樹脂部を覆う第二のキャップを有することにより、
中空パッケージを実現することができるので、モールド
樹脂の誘電率(Er)分だけパッケージのL,C成分を
減少させ、電気特性を向上させることができるという効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置の一実施例を示すプラスチ
ックPKGの断面図である。
【図2】図1に示す半導体装置の封止完了状態を説明す
るための平面図である。
【図3】本発明の半導体装置の製造方法の一実施例を説
明するための工程順に示したプラスチックPKGの断面
図である。
【図4】本発明の半導体装置の他の実施例を示す表面実
装PKGの断面図である。
【図5】従来の一例を示すプラスチックPKGの断面図
である。
【符号の説明】
1 プリント基板 2 ICチップ 3 ボンディングワイヤ 4 銅板 5 枠 6 第一のキャップ 7 モールド樹脂部 8 中空部 9 第二のキャップ 10 ピン穴 11 ピン 12 放熱板 13 リードフレーム

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に固定されるICチップと、前記
    ICチップを取囲むことによりその周辺に中空部を形成
    するための第一のキャップと、前記第一のキャップの外
    側に配置する枠状部材と、前記第一のキャップおよび前
    記枠状部材により仕切られた領域に充填されるモールド
    樹脂部と、前記枠状部材および前記モールド樹脂部を覆
    う第二のキャップとを有することを特徴とする半導体装
    置。
  2. 【請求項2】 前記第一のキャップはNi合金の表面を
    絶縁物で覆い、前記第二のキャップはプラスチック系の
    絶縁材で形成するとともに、前記第一および第二のキャ
    ップは共にほぼ四角形状をした請求項1記載の半導体装
    置。
  3. 【請求項3】 前記ICチップは、ボンディングワイヤ
    接続された請求項1記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 基板上のICチップをボンディング接続
    する工程と、前記ICチップの周辺に中空部を形成する
    ための第一のキャップを被せる工程と、前記第一のキャ
    ップの上からモールド樹脂を滴下する工程と、前記モー
    ルド樹脂の上から第二のキャップを被せる工程と、しか
    る後にベークすることにより前記モールド樹脂を硬化さ
    せる工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
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JP3858801B2 (ja) 2002-10-10 2006-12-20 株式会社日立製作所 車載ミリ波レーダ装置,ミリ波レーダモジュールおよびその製造方法

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