JP4109866B2 - 保護パッケージ形成方法および保護パッケージ成形用モールド - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子デバイスの保護パッケージの形成方法に関し、特に、光学式圧力センサーまた類似物の電子デバイス用保護パッケージ形成方法に関する。
【0002】
より具体的には、本発明は、半導体に集積される電子回路用の、プラスチック材料からなる保護パッケージを形成する方法であって、保護パッケージの外部から少なくとも部分的に起動することができ、前記保護パッケージにカプセル封止されることになる電子回路を備える方法に関する。
【0003】
さらに、本発明は、保護パッケージの外部から少なくとも部分的に起動することができる集積電子回路を封止する、プラスチック製の前記保護パッケージを成形するためのモールドに関し、そのモールドは一方が他方に重ね合わさるハーフ・モールドの対により形成されており、集積回路を収める空間を作るものである。
【0004】
本発明は詳細には、少なくとも部分的に電子デバイスにアクセスするための窓部を有するタイプの集積電子回路用の、プラスチック製の保護パッケージを形成する方法に関するが、それに限定されるものではなく、以下、説明を簡略化するためだけに、この技術分野を参照して記述する。
【0005】
【従来の技術】
周知のように、近年、光学式圧力センサーを備えた半導体電子デバイスが益々重要になっており、そして使用されてきている。
【0006】
これらのタイプの電子デバイスには、電子デバイスの起動部分、すなわち、センサーを備える部分へのアクセスを可能とする窓部を有するパッケージを形成する必要がある。
【0007】
図1に、上記タイプの電子デバイス用で、第1の既知の方法によって形成されたパッケージ1の斜視図を示す。たとえば、半導体材料からなる基板2から始まり、半導体材料からなり、集積回路等の電子回路3を備えるダイが形成される。かかるダイは、プラスチック材料からなるパッケージ4によってカプセル封止され、電子回路3の一部分が被覆されずに残される。たとえば、オーバーモールド技術を用いて、基板2および被覆させずに残す必要のある電子回路部分の周りに液体エポキシ樹脂5が施されるようにパッケージ4を形成する。
【0008】
この第1の方法は、多くの点で有利であるが、欠点もいくつかある。実際、この方法では従来の成形方法を用いて形成したものと同じ均整の取れた表面が製造されない。さらに、完全にはこれらのパッケージの寸法を点検することができず、また特に電子回路表面上で、簡単には樹脂堆積プロセスを繰り返すことができない。
【0009】
また、第2の方法は、図2に図示されたパッケージ断面図に示されているように、基板2上に載せるダム6を使用するものである。次いで、液体エポキシ樹脂がダム、基板、電子回路周囲の間に施される。
【0010】
この解決法でも提示した目的に達するが、欠点がいくつかある。実際、この場合でも製造サイクルの間に電子回路上の樹脂の輪郭部を一定に維持することができない。
【0011】
最近、同じく窓部付きのパッケージを製造するための、標準的なモールド技術を用いる方法が取り入れられている。
【0012】
図3には、ハーフ・モールド7aとハーフ・モールド7bとを備えたモールド7の断面図が示される。二つのハーフ・モールドは一方が他方に重ね合わされており、電子デバイス3を収めるための空間7cが示されている。この従来技術によると、上部ハーフ・モールド7bは内部にばね付きクランプ8を備えており、そのばね付きクランプは、被覆されない電子回路部分にほぼ対応する位置に置かれている。かかるばね付きクランプ8は、基本的に平行六面体であり、滑らせて上部ハーフ・モールド7bの凹所に入れられる。ばね付きクランプ8が、ばねなどの弾性要素で押圧される。ハーフ・モールド7bがハーフ・モールド7aに重ね合わされると、ばね付きクランプ8が上が空となっているデバイス表面に接触する。次いで、高温の溶融エポキシ樹脂がモールドに注入され、プラスチック製のパッケージを形成する。
【0013】
この方法は多くの観点で有利であるが、回路操作に損傷を与えるという欠点もある。実際、注入時に樹脂がモールドから溢れないようにするために、相互連結時に二つのハーフ・モールドにかかる力を約10−30トンとする。しかし、事実、電子回路3の損傷を避けるためには、ばね付きクランプを電子回路に接触させる力を、100キロより強くする必要はない。
【0014】
ばね付きクランプがあることで、部分的に、フローティング・クランプが電子回路に接する際に用いる力を変化させることができる。それにもかかわらず、金属クランプを回路の能動面に直接接触させることで、図4に示すように回路の機能に損害を与えることがある。
【0015】
図5に示すように、クランプ表面上で電子回路が傾いていると、さらなる欠点が生じる。実際、その方法では、モールドへの注入ステップで、望まずして樹脂が侵入し、支持材に対して完全には平行でない電子回路表面が損傷される。
【0016】
ここで、二つのハーフ・モールドの結合時に電子回路を損傷する可能性を減少するため、図6に示すように、モールドおよびばね付きクランプをフィルム・テープ9で被覆することが提案されている。それでも、この方法では電子回路のわずかな不規則性しか修正することができない。またフィルム・テープ9は、新たな製造ステップの度に取り替えなければならず、それにより製造コストが上昇する。
【0017】
さらに、ハーフ・モールド上にフィルム・テープを一様に被着させることが非常に重要である。
【0018】
さらに、従来のモールド技術に使用されるモールドでは、同時に複数のパッケージを形成するために、隣接するキャビティを有する複数のモールドの形を呈している。
【0019】
それゆえ、成形するデバイスの数だけ、ばね付きクランプをモールドに入れなければならない。これらにすべて挿入することで、モールドへの注入ステップに、樹脂の一部が可動部分どうし間の空間を充填する可能性が増大し、それによってジャムが起こり、樹脂の電子回路表面への堆積歩留まりが低下する。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の基礎となる技術的課題は、先行技術による製造方法の欠点を克服するような特徴を呈する窓部付き保護パッケージの製造方法を提供することである。
【0021】
【課題を解決するための手段】
本発明の基礎となる解決手段は、ラグを備えたモールドを用いて電子デバイスの保護パッケージを形成することである。また、かかるラグは、モールドが閉鎖されると集積回路表面にフィットする弾性膜を備えていることが好ましい。特に、加圧流体によって、膜が回路の方に押圧されて回路に加圧接触させられる。そのようにして、絶縁材の注入ステップで、膜によってパッケージ内に窓部が形成される。
【0022】
かかる解決手段に基づいて、上記で指摘され、かつ、請求項1の特徴部分に開示されているタイプの方法、すなわち、モールド10を使用するステップであって、前記モールドは、前記モールドの内部に向かうラグを有するハーフ・モールド15を備え、前記ラグは、弾性変形可能であり、加圧接触により電子回路13の少なくとも一部分に接触する要素17を有する一端を備える、前記ステップと;樹脂をモールドに注入して、前記保護パッケージが前記電子回路の前記少なくとも一部分に位置合わせされた穴部を有するように樹脂を前記モールドに注入するステップと;を備え、前記要素は膜であり、該膜は、第1の膜表面に沿って前記集積電子回路に加圧接触されており、流体が前記第1の膜表面とは反対の面に作用して、前記集積電子回路に向かって前記膜に応力を加えることを特徴とする保護パッケージ形成方法によって、技術的課題が解決される。
【0023】
上記で指摘され、かつ、請求項5の特徴部分に開示されているタイプのモールド、すなわち、一方が他方に重ね合わされて集積電子回路を収めるための空間11を形成するハーフ・モールドの対14,15によって形成され、前記ハーフ・モールド15がほぼ前記集積電子回路13の近傍に延出するラグを有し、前記ラグは、弾性変形可能でモールド成形中に前記集積電子回路13の少なくとも一部分と加圧接触される要素17を備え、該要素は膜であり、該膜は、第1の膜表面に沿って前記集積電子回路に加圧接触されており、流体が前記第1の膜表面とは反対の面に作用して、前記集積電子回路に向かって前記膜に応力を加えることを特徴とする保護パッケージ成形用モールドによって、技術的課題が解決される。
【0024】
本発明による方法の特徴および利点は、添付の図面を参照して非限定的な実施の形態によって、形成用のモールドについての以下の説明において明らかになる。
【0025】
【発明の実施の形態】
図7と図8に、窓部付きの保護パッケージを得るための、本発明によって形成されたモールドが参照番号10で示されている。モールド10には、樹脂などの絶縁材を注入するための、集積回路等の電子回路13を含む空間11が示されている。
【0026】
従来のモールド成形技術においては複数のパッケージを同時に形成するために、モールドが複数の隣接するキャビティを有しているとしても、これらの図では、一つのキャビティだけを画定するモールド一つのみの垂直方向断面が示されている。
【0027】
収納空間11内部において、リード・フレーム12、たとえば、金属リーフをプラスチック基板、セラミック基板上に配置し、その上に、接触タイプあるいは、光学、圧力、指紋識別タイプ等の近接センサーを備えた電子回路13が固定される。
【0028】
以下の説明は、これらのタイプのセンサーに関するものである。保護パッケージにカプセル封止しても、本発明を、パッケージの外部と直接連通する表面部分を備えなければならない全ての電子部品に適用することができることは、明らかである。
【0029】
基本的に、モールド10には二つのハーフ部分、すなわち、ハーフ・モールドである下部ハーフシェル14と、ハーフ・モールドである上部ハーフシェル15、を備えており、それらが閉じたときに電子回路13を収納するための空間11が形成される。
【0030】
本発明に従い、上部ハーフ・モールド15はラグを有しており、そのラグが弾性変形可能な材料からなる要素17から形成されており、電子回路13に加圧接触している。
【0031】
好ましい実施の形態において、上部ハーフ・モールド15が、ハーフ・モールド15aと、弾性変形可能な材料からなる要素17とでほぼ画定されるキャビティ16を有している。
【0032】
要素17が薄膜等の弾性膜であることが有利である。かかる膜17がエラストマーからなることが好ましい。
【0033】
一実施の形態において、膜17はグラス形状であり、モールド成形などによって得られる。前記膜17は円筒スカート部17aと底部17bとを備えている。
【0034】
少なくとも、円筒スカート部17aの一部分がキャビティ16の壁に対して維持されている。
【0035】
そのようにして、キャビティ16は、開口部18を介してモールドの外部と連通している。
【0036】
二つのハーフ・モールド14と15とが共にクランプされた後、開口部18を介してキャビティ16に空気等の加圧流体が圧送注入される。そのようにして、膜の底部17bが回路13の表面に完全に当接し、前記回路に加圧接触される。
【0037】
その後、エポキシ樹脂などの絶縁材を空間11に注入して、保護パッケージを形成するステップが実行される。
【0038】
これに続いて、重合および樹脂硬化の様々な熱力学的処理が行なわれる。
【0039】
ここで図9乃至図12に、本発明によるプラスチック製の保護パッケージの形成方法が示される。
【0040】
これらの図面全てにおいて、参照番号12で、ダイがマウントされている金属リード・フレームを示す。かかるダイには電子回路13が形成されている。
【0041】
電子回路13は、たとえば、保護パッケージの外部から起動されることが可能で、制御回路に接続することができるセンサーを備える。電子回路は、外部に電気接続するための薄い導体ワイヤー19を介してピンに接続される。
【0042】
リード・フレーム12をモールド・キャビティの底部、特に、下部ハーフ・モールド14が作る中空部に配置するとことが好ましい。
【0043】
また、リード・フレーム12を収納空間11の中間に配置することもできる。
【0044】
本発明によると、リード・フレームを下部ハーフ・モールド14に載せた後、次いで上部ハーフ・モールド15を下部ハーフ・モールド14に重ね合わせることで、図10に示すように、その二つのハーフ・モールドどうし間に収納空間11が得られる。
【0045】
本発明では保護パッケージを形成する材料を注入するときに、従来技術で述べられているように、二つのハーフ・モールドが共にクランプされるように、これらのモールドに対して圧力が印加される。
【0046】
上部ハーフ・モールド15が下部ハーフ・モールド14に固定された時、膜17は電子回路13に接触しない。
【0047】
本発明によると、膜17によって画定されるモールド10のキャビティ16が、所定値の加圧流体で充填される。
【0048】
次いで流体の圧力が適切な値に調節される。特に、キャビティ16の内部における流体の加圧は、プラスチック材料からなるパッケージ形成用のモールドに樹脂が注入される際の圧力よりも高くする。そのため、流体の圧力が60Mpaから70Mpaの範囲であるときに最良の結果が得られる。
【0049】
そのようにして、流体の圧力の膜17への印加によって、膜の底部17bが、露出させておかなければならない回路13の表面に加圧接触させられ、そのシールを樹脂の侵入から保護することができる。
【0050】
特に、底部17bの表面が圧力によって押圧されると、底部17bの他方の面が電子回路13に加圧接触し、電子回路の縁全体が被覆されずに残る。そのようにして、保護パッケージが回路13の縁を完全に覆うようにする。
【0051】
これらの図に示すように、電子回路13の側面もまた、膜17で覆うことができる。このようにすると、本発明の保護パッケージは、膜17のかかっていない回路13の縁のみを被覆することになる。
【0052】
その後、保護パッケージの形成ステップが実行される。
【0053】
たとえば、高温のエポキシ樹脂などの溶融プラスチック材料が、注入開口部20および適切なチャネル(図示せず)を介して、ハーフ・モールド間に作られたキャビティに加圧注入される。
【0054】
膜17の存在によって、注入時に絶縁材が流れ込むことへのバリアとなっている。次いで、仕上げ保護パッケージに、電子回路13に位置合わせされた窓部や穴部が設けられる。
【0055】
最後に、本発明の方法は、金属パーツが電子回路13の起動部と直接接触することを避けるものである。
【0056】
本発明による方法の、さらなる利点は、たとえば、弾力性のある膜の存在によって、基板または集積回路表面の平面性が不完全であることなどにより電子回路13の起こりうるミスアラインメントを克服するものである。
【0057】
さらに、本発明のモールドによって、従来技術によって形成されるパッケージの数に比べて、より多数のパッケージを形成することができ、許容範囲が改善された製造プロセスを使用することができる。
【0058】
さらに、本発明のモールドによって、可動機械パーツを全て取り除くことでモールドの形成を簡略化することができる。
【0059】
有利なことに、本発明によるモールドおよび方法を用いることによって、電子回路への加圧接触の強度を、製造時の時々に合わせることができ、それにより流体の圧力を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の電子デバイス用の保護パッケージを示す概略斜視図である。
【図2】従来の電子デバイス用のパッケージを示す断面図である。
【図3】従来技術による電子デバイスの保護パッケージ用モールドの断面図を示す図である。
【図4】従来技術により形成された保護パッケージの一具体例を示す図である。
【図5】他の操作条件における保護パッケージ用のモールドを示す断面図である。
【図6】従来技術によるモールドを示す断面図である。
【図7】本発明による電子デバイスの保護パッケージ用モールドを示す断面図である。
【図8】他の操作条件における本発明によるモールドを示す断面図である。
【図9】本発明による保護パッケージを形成する一ステップのモールドを示す図である。
【図10】本発明による保護パッケージを形成する一ステップのモールドを示す図である。
【図11】本発明による保護パッケージを形成する一ステップのモールドを示す図である。
【図12】本発明による保護パッケージを形成する一ステップのモールドを示す図である。
【符号の説明】
1 パッケージ
2 基板
3 電子回路
4 パッケージ
5 液体エポキシ樹脂
6 ダム
7 モールド
7a,7b ハーフ・モールド
7c 空間
8 ばね付きクランプ
9 フィルムテープ
10 モールド
11 空間
12 リード・フレーム
13 集積電子回路
14 下部ハーフ・モールド(シェル)
15 上部ハーフ・モールド(シェル)
16 キャビティ
17 要素(膜)
17a 円筒スカート部
17b 底部
18 開口部
19 ワイヤー
20 注入開口部
Claims (5)
- 半導体に集積される電子デバイス用の、プラスチック材料からなる保護パッケージを形成する方法であって、
前記電子デバイスは、保護パッケージの外部から少なくとも部分的に起動されることが可能で前記保護パッケージ内にカプセル封止される電子回路を備え、
前記方法は、
モールドを使用するステップであって、前記モールドは、前記モールドの内部に向かうラグを有するハーフ・モールドを備え、前記ラグは、弾性変形可能であり、加圧接触により前記電子回路の少なくとも一部分に接触する要素を有する一端を備えるステップと、
樹脂をモールドに注入して、前記保護パッケージが前記電子回路の前記少なくとも一部分に位置合わせされた穴部を有するように樹脂を前記モールドに注入するステップと、
を含み、
前記要素は膜であり、該膜は、第1の膜表面に沿って前記集積電子回路に加圧接触されており、流体が前記第1の膜表面とは反対の面に作用して、前記集積電子回路に向かって前記膜に応力を加える、
ことを特徴とする保護パッケージ形成方法。 - 弾性変形可能な前記要素が前記電子回路に加圧押圧されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 弾性変形可能な前記要素を前記電子回路の少なくとも縁部分に加圧接触させることを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 弾性変形可能な前記要素を含むハーフ・モールド内に前記電子回路を配置するステップと、
弾性変形可能な前記要素の一表面に力を作用させて、前記要素の他方の面が前記電子回路の少なくとも一部分に押圧されるステップと、
を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の方法。 - 集積電子回路をカプセル封止するプラスチック製の保護パッケージを成形するためのモールドであって、
前記集積電子回路は、前記保護パッケージの外部から少なくとも部分的に起動可能であり、前記モールドは、一方が他方に重ね合わされて前記集積電子回路を収めるための空間を形成するハーフ・モールドの対によって形成され、前記ハーフ・モールドがほぼ前記集積電子回路の近傍に延出するラグを有し、前記ラグは、弾性変形可能でモールド成形中に前記集積電子回路の少なくとも一部分と加圧接触される要素を備え、該要素は膜であり、該膜は、第1の膜表面に沿って前記集積電子回路に加圧接触されており、流体が前記第1の膜表面とは反対の面に作用して、前記集積電子回路に向かって前記膜に応力を加える、
ことを特徴とする保護パッケージ成形用モールド。
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