JP4609478B2 - 蓋体フレーム及びその製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、音圧センサチップや圧力センサチップ等の半導体チップを備える半導体装置に使用する蓋体フレーム及びその製造方法に関する。

シリコンマイクや圧力センサ等の半導体装置では、音圧センサチップや圧力センサチップ等の半導体チップを回路基板に実装している。この種の半導体装置では、半導体チップを外部空間と連通させる必要がある。従来の半導体装置では、回路基板及び封止樹脂パッケージに形成された貫通孔を通じて、半導体チップを外部空間に連通させている（例えば、特許文献１参照。）。なお、封止樹脂パッケージに形成される貫通孔は、例えば、回路基板の貫通孔に連結された筒状のパイプにより構成されている。

ところで、この種の半導体装置の封止樹脂パッケージは、これを形成するためのキャビティを有する金型に、半導体チップやパイプを取り付けた回路基板を収容し、このキャビティに溶融した樹脂を流し込むことにより形成される。
したがって、封止樹脂パッケージを形成する溶融樹脂の流れによって回路基板に対するパイプの位置がずれることを防ぐと共に、パイプと回路基板との隙間に溶融樹脂が流入することを防ぐ必要がある。このため、従来では、封止樹脂パッケージを形成する前に、予めパイプを回路基板に固定している。このパイプの固定は、例えば、パイプを回路基板の貫通孔にかしめる、溶接する、半田付けをする、接着剤にて接着する等の方法により行われる。
特開平９−１１９８７５号公報

しかしながら、上記従来の半導体装置を製造する際には、回路基板に貫通孔を形成する工程やパイプを回路基板に固定する工程が必要となるため、半導体装置の製造コストが増加すると共に、半導体装置の製造効率が低下する虞がある。
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、製造コストの削減、及び、製造効率の向上を図ることができる半導体装置に使用する蓋体フレーム及びその製造方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、回路基板にその厚さ方向の一端側に重ねて固定されると共に電気的に接続された半導体チップを、中空の空洞部を介して樹脂により覆う構成の半導体装置に使用する蓋体フレームであって、前記半導体チップを覆うように前記回路基板の一端側に設けて前記空洞部を形成する蓋体部と、該蓋体部から前記空洞部の外方側に突出すると共に前記空洞部を外方に開口させる筒状の突出部とを備え、前記突出部が、前記蓋体部の上端部からさらに前記厚さ方向に延びており、前記空洞部に対向する前記蓋体部の内面に、導電性のシールド部が形成されていることを特徴とする蓋体フレームを提案している。

この発明に係る蓋体フレームを用いて半導体装置を製造する際には、回路基板に固定された半導体チップを蓋体部により覆うように蓋体フレームを回路基板に重ねて配し、その後に、蓋体部を覆う樹脂モールド部を形成する。この際には、はじめに、樹脂モールド部形成用の一対の金型により回路基板及び蓋体フレームを回路基板の厚さ方向から挟み込む。ここで、筒状に形成された蓋体フレームの突出部は、蓋体部の上端部から回路基板に対してさらに離間する方向に延びているため、一方の金型が突出部の開口端に当接し、一方の金型と蓋体部の上端部との間には隙間が形成される。
また、一対の金型により挟み込むため、突出部が回路基板に向けて押圧されることになる。そして、この突出部の押圧により、回路基板に接する蓋体部の下端部が回路基板に押し付けられるため、蓋体部の下端部と回路基板との隙間を塞ぐことができる。さらに、突出部の開口端も一方の金型に当接するため、突出部の開口端を一方の金型により塞ぐこともできる。以上のことから、空洞部が外方に対して密閉されることになる。

この一対の金型による挟み込みの後に、一方の金型、蓋体部、突出部及び回路基板により画定される樹脂形成空間に溶融樹脂を注入し、蓋体フレーム及び回路基板を一体的に固定する樹脂モールド部を形成する。この際、蓋体部の下端部と回路基板との隙間、及び、一方の金型と突出部の開口端との隙間は、一方の金型による突出部の押圧により塞がれているため、樹脂形成空間に注入された溶融樹脂が空洞部に流入することを防止できる。
また、一対の金型で蓋体フレームを回路基板に押さえつけることにより、蓋体フレームと回路基板との相対的な位置を固定できる。したがって、樹脂モールド部を形成する際に、樹脂形成空間に注入された溶融樹脂によって蓋体フレームが回路基板に対して動くことを防止できる。

さらに、内面に導電性を有するシールド部を形成した蓋体部により半導体チップを覆うことにより、半導体装置の外方側において発生した電気的なノイズが樹脂モールド部側から侵入しても、蓋体部においてノイズが空洞部内に侵入することを防止して半導体チップに到達することを防止できる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の蓋体フレームにおいて、前記シールド部が、前記突出部の内面にも形成されていることを特徴とする蓋体フレームを提案している。

請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の蓋体フレームにおいて、熱硬化性樹脂によって形成され耐熱性を有することを特徴とする蓋体フレームを提案している。

請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の蓋体フレームにおいて、前記シールド部が、導電性材料からなることを特徴とする蓋体フレームを提案している。

請求項５に係る発明は、回路基板にその厚さ方向の一端側に重ねて固定されると共に電気的に接続された半導体チップを、中空の空洞部を介して樹脂により覆う構成の半導体装置に使用する蓋体フレームを製造する蓋体フレームの製造方法であって、耐熱性を有する熱硬化性樹脂を用いてインジェクション成形法により、前記回路基板と共に前記空洞部を形成する蓋体部と、前記蓋体部の上端部からさらに前記厚さ方向に延びるように突出すると共に前記空洞部を外方に開口させる筒状の突出部とを一体に形成し、前記空洞部に対向する前記蓋体部の内面に、導電性を有する導電性材料を塗布若しくは吹付して、導電性のシールド部を形成することを特徴とする蓋体フレームの製造方法を提案している。

本発明によれば、樹脂モールド部形成用の一対の金型により回路基板及び蓋体フレームを挟み込むだけで、樹脂モールド部を形成する際に、溶融樹脂が空洞部に流入することを防止できると共に、蓋体フレームが回路基板に対して動くことを防止できる。したがって、半導体チップを覆う蓋体フレームを回路基板に固定する工程や、回路基板に貫通孔を形成する工程が不要となるため、空洞部に配された半導体チップを外方空間に連通させた半導体装置の製造コスト削減、及び、製造効率の向上を図ることができる。

また、内面に導電性を有するシールド部を形成した蓋体部により、半導体装置の外方側において発生した電気的なノイズが半導体チップに到達することを防ぐため、ノイズに基づく半導体チップの誤作動を防止することができる。

図１から図５は、本発明の第１の実施形態を示している。図１に示すように、この半導体装置１は、回路基板３と、回路基板３の厚さ方向の一端側に重ねて配された半導体チップ５、蓋体フレーム７及び樹脂モールド部９とを備えている。
半導体チップ５は、略板状に形成されており、その裏面５ａが回路基板３の一端側に位置する表面３ａ上に接着固定されている。この半導体チップ５は、例えば、加速度を検知する機能を有した音圧センサチップからなる。

すなわち、半導体チップ５は、図２に示すように、シリコン基板１０の表面１０ａに多層配線板１１を積層し、これらシリコン基板１０及び多層配線板１１の厚さ方向にわたって貫通する貫通孔１０ｂ，１１ｂに配されたコンデンサユニット１２を備えて構成されている。コンデンサユニット１２は、貫通孔１０ｂ，１１ｂの内面から突出する振動電極板１３及び固定電極板１４から構成されており、固定電極板１４は、振動電極板１３に対して微少な間隙を介して厚さ方向に重なるように配されている。これら振動電極板１３及び固定電極板１４は、シリコン基板１０と多層配線板１１との間に配されている。

このコンデンサユニット１２では、多層配線板１１の表面５ｂ側から貫通孔１１ｂに入射した音や圧力変化に基づいて振動電極板１３が振動した際に、この振動に基づく振動電極板１３と固定電極板１４との間隙の変化を、振動電極板１３と固定電極板１４との間の静電容量の変化として出力するようになっている。
また、多層配線板１１の表面５ｂには、複数のパッド電極１５が露出して形成されている。これらパッド電極１５は、半導体チップ５に電力を供給する役割や、コンデンサユニット１２から取り出された出力信号を外部に伝達する端子としての機能を有するものである。

図１に示すように、蓋体フレーム７は、耐熱性を有する熱硬化性樹脂から形成されており、半導体チップ５を覆うように回路基板３の表面３ａに配される蓋体部１７と、蓋体部１７から一体的に突出する筒状の突出部１９とを備えている。
蓋体部１７は、回路基板３の表面３ａから厚さ方向に離間した位置に配される略板状の上端壁部（上端部）２１と、上端壁部２１の周縁から回路基板３の表面３ａに向けて突出する側壁部２３とを備えている。すなわち、蓋体部１７は、これら上端壁部２１及び側壁部２３により側壁部２３の先端部２３ａ側に開口する略凹状に形成されている。そして、側壁部２３の先端部２３ａを半導体チップ５の周縁に位置する回路基板３の表面３ａに配した状態においては、回路基板３の表面３ａと、上端壁部２１及び側壁部２３の内面２１ａ，２３ｂとにより中空の空洞部２５が画定される。なお、この状態においては、上端壁部２１が、蓋体部１７のうち回路基板３の表面３ａから最も離間して位置しており、また、上端壁部２１及び側壁部２３の内面２１ａ，２３ｂが、半導体チップ５に触れないように位置している。

筒状の突出部１９は、上端壁部２１の中央部分から突出しており、上端壁部２１よりも回路基板３の表面３ａからさらに離間する方向に延びている。この突出部１９は、空洞部２５を樹脂モールド部９の外方に開口させる役割を果たしており、この突出部１９の挿通孔１９ａを介して半導体チップ５の表面５ｂが外方に露出している。
また、突出部１９は、回路基板３の表面３ａや上端壁部２１の外面２１ｂに対して直立して延びており、蓋体部１７に対して弾性変形可能となっている。すなわち、突出部１９は、蓋体部１７の上端壁部２１との連結部分に形成された易変形部２６を弾性変形させることにより、回路基板３の表面３ａの直交方向に弾性的に移動させることができる。

また、この蓋体フレーム７には、空洞部２５に対向する上端壁部２１及び側壁部２３の内面２１ａ，２３ｂに形成された薄膜状のシールド部２７が設けられている。このシールド部２７は、銅や銀等の導電性を有する導電性ペーストを上端壁部２１及び側壁部２３の内面２１ａ，２３ｂ、並びに、突出部１９の挿通孔１９ａの内面にわたって塗布若しくは吹付をしてなる。すなわち、蓋体部１７及び突出部１９は、このシールド部２７によって導電性を有することになる。また、シールド部２７は、蓋体部１７の側壁部２３の先端部２３ａまで延びて形成されており、蓋体フレーム７を配した状態において、回路基板３の表面３ａ上に接することになり、空洞部２５はこのシールド部２７によって覆われることになる。
また、この蓋体フレーム７には、上端壁部２１の周縁から上端壁部２１の長手方向に一体的に延びる一対の連結部２９が形成されている。

回路基板３には、略板状に形成されており、表面３ａに配された複数のパッド電極３１と、回路基板３の厚さ方向の他端側に位置する裏面３ｂに配された複数の半田ボール（電極部）３３と、回路基板３の内部に配され、複数のパッド電極３１及び半田ボール３３を個々に電気的に接続する配線部３５とが設けられている。この配線部３５は、例えば銅箔から形成されている。
パッド電極３１は、半導体チップ５のパッド電極１５とワイヤー３７により電気的に接続するものであり、半導体チップ５の配置領域の周囲に配されると共に空洞部２５に露出している。このパッド電極３１は、例えば、銅箔に厚さ３〜５μｍのニッケル（Ｎｉ）及び厚さ０．５μｍの金（Ａｕ）のめっきを施したものからなる。
半田ボール３３は、略球体状に形成されており、回路基板３の裏面３ｂから突出している。

また、回路基板３の表面３ａには、導電性を有する薄膜状のシールド部材３９が設けられている。このシールド部材３９は、回路基板３の表面３ａのうち、空洞部２５と対向する領域、半導体チップ５の配置領域、及び蓋体部１７の側壁部２３の先端部２３ａを配する領域にわたって形成されている。すなわち、蓋体フレーム７を回路基板３の表面３ａに配した状態においては、シールド部材３９が蓋体フレーム７のシールド部２７に接触するようになっている。したがって、シールド部材３９は、蓋体フレーム７のシールド部２７と共に半導体チップ５を含んで空洞部２５を囲むように構成することになる。

なお、以上のことから前述した半導体チップ５は、このシールド部材３９を介して回路基板３の表面３ａに固定され、また、蓋体フレーム７の側壁部２３の先端部２３ａも、このシールド部材３９を介して回路基板３の表面３ａに配されることになる。ただし、このシールド部材３９には、回路基板３のパッド電極３１が空洞部２５に露出するように、この各パッド電極３１を避ける孔３９ａが形成されており、シールド部材３９とパッド電極３１とは電気的に絶縁されている。

樹脂モールド部９は、回路基板３の表面３ａ、及び、内面２１ａ，２３ｂと反対側に位置する蓋体部１７の外面２１ｂ，２３ｃに接すると共に蓋体フレーム７の突出部１９及び連結部２９を包み込んでおり、回路基板３及び蓋体フレーム７を一体的に固定している。
なお、蓋体部１７から突出する突出部１９の開口端１９ｂ、及び、連結部２９の先端部２９ａは、回路基板３の表面３ａと同方向を向く樹脂モールド部９の表面９ａ、及び、この表面９ａに隣接する側面９ｂからそれぞれ外方に露出している。

すなわち、この樹脂モールド部９は、蓋体部１７によって形成される中空の空洞部２５を介して半導体チップ５を覆うように構成されている。なお、図１において、樹脂モールド部９は、突出部１９や連結部２９によって分割して形成されているように図示されているが、実際には、これら突出部１９や連結部２９を１つの樹脂モールド部９により包み込んでおり、樹脂モールド部９は一体的に形成されている。

次に、以上のように構成された半導体装置１の製造方法について説明する。
なお、この製造方法においては、予め、半導体装置１を構成するための複数のパッド電極３１、配線部３５及びシールド部材３９からなるユニットを複数形成した１枚の回路基板３を用意しておく。
そして、各シールド部材３９を介して回路基板３の表面３ａに半導体チップ５をそれぞれ接着する。この半導体チップ５の接着は、銀ペーストを介して半導体チップ５を回路基板３の表面３ａに配し、この銀ペーストを硬化させることにより行われる。この接着終了後には、回路基板３や半導体チップ５の表面３ａ，５ｂ、特に、パッド電極１５，３１に付着している汚れを落とすプラズマクリーニングを施す。その後、ワイヤボンディングによりワイヤー３７を配して半導体チップ５及び回路基板３のパッド電極１５，３１を相互に電気接続する。

その後、図３に示すように、連結部２９によって一体的に連結された複数の蓋体フレーム７を用意する（フレーム準備工程）。このフレーム準備工程では、耐熱性を有する熱硬化樹脂を用いてインジェクション成形法により相互に連結された複数の蓋体フレーム７を形成する。
次いで、各蓋体部１７により各半導体チップ５を覆うように複数の蓋体フレーム７を回路基板３の表面３ａに重ねて配する（フレーム配置工程）。ここで、各連結部２９は、各蓋体フレーム７が各半導体チップ５を覆う所定位置に配されるように設定されているため、複数の半導体チップ５に対する各蓋体フレーム７の位置決めを容易に行うことができる。

そして、回路基板３の裏面３ｂ側に平坦面Ｅ１を有する金型Ｅを配すると共に。回路基板３の表面３ａ側には、表面Ｆ１から窪んだ凹部Ｆ２を有する金型（一方の金型）Ｆを対向して配する。すなわち、これら一対の金型Ｅ，Ｆは、回路基板３をその厚さ方向から挟み込むように構成されている。
また、これら一対の金型Ｅ，Ｆを配置すると同時に、回路基板３及び蓋体フレーム７と金型Ｆとの間には、樹脂モールド部を形成する樹脂と金型Ｆとの離型性を良好とする薄膜状のシートＳを配しておく（シート配設工程）。このシートＳは、弾性変形可能となっており、例えばフッ素樹脂から形成されている。

その後、金型Ｆを金型Ｅに近づける方向に移動させ、図４に示すように、これら一対の金型Ｅ，Ｆの平坦面Ｅ１及び表面Ｆ１により回路基板３を挟み込むと共に、金型Ｆの凹部Ｆ２の底面Ｆ３により突出部１９の開口端１９ｂを塞ぐように突出部１９を回路基板３に向けて押圧する（押圧工程）。この押圧工程の際には、予めシートＳを金型Ｆの底面Ｆ３に真空吸着（矢印ａ）させておく。
したがって、この押圧工程を行った状態においては、回路基板３の裏面３ｂが金型Ｅの平坦面Ｅ１に接触すると共に、回路基板３の表面３ａがシートＳを介して金型Ｆの表面Ｆ１に接触することになる。また、蓋体フレーム７の突出部１９の開口端１９ｂがシートＳを介して金型Ｆの底面Ｆ３に当接する。この当接の際には、突出部１９の開口端１９ｂがシートＳに押し付けられるため、シートＳが弾性変形する。さらに、突出部１９は、蓋体部１７から回路基板３に対してさらに離間する方向に延びているため、金型Ｆと蓋体部１７との間には隙間が形成されることになる。

この押圧工程においては、突出部１９を介して回路基板３に接する蓋体部１７の先端部２３ａが回路基板３に押し付けられるため、蓋体部１７の先端部２３ａと回路基板３との隙間を塞ぐことができる。
また、この押圧工程においては、突出部１９が蓋体部１７に対して弾性変形する。すなわち、突出部１９の弾性力によって蓋体部１７の先端部２３ａが回路基板３に適度な力で押さえつけられることになるため、蓋体部１７の先端部２３ａと回路基板３との隙間を確実に塞ぐことができる。
さらに、突出部１９の開口端１９ｂも突出部１９の弾性力によって金型Ｆに適度な力で押さえつけられ、かつ、金型Ｆの底面Ｆ３と突出部１９の開口端１９ｂとの間に配されたシートＳが弾性変形するため、突出部１９の開口端１９ｂと金型Ｆの底面Ｆ３との隙間も確実に塞ぐことができる。以上のことから、空洞部２５が外方に対して密閉されることになる。

また、この押圧工程においては、一対の金型Ｅ，Ｆで蓋体フレーム７を回路基板３に押さえつけているため、蓋体フレーム７と回路基板３との相対的な位置が固定されることになる。
さらに、この押圧工程においては、突出部１９が蓋体部１７に対して弾性変形する。すなわち、金型Ｆにより蓋体部１７を回路基板３に押さえつける力を突出部１９の弾性変形によって吸収できる。このため、金型Ｆにより蓋体フレーム７を回路基板３に押さえつける力が、突出部１９の弾性変形により蓋体部１７に余剰に伝達されることを防いで蓋体部１７が変形することを防止できる。

なお、押圧工程において突出部１９の開口端１９ｂがシートＳに当接することを考慮すると、突出部１９の開口端１９ｂの形状は丸みを帯びた形状とすることが好ましい。すなわち、上記のように突出部１９の開口端１９ｂを構成することにより、突出部１９の開口端１９ｂがシートＳに食い込んで、シートＳに切欠が形成されること防ぎ、この切欠に基づくシートＳの損傷を防止することができる。丸みを帯びた形状の開口端１９ｂの形成は、例えば、フレーム準備工程において行えばよい。

その後、金型Ｆの底面Ｆ３により突出部１９を押圧した状態で、金型Ｆの凹部Ｆ２、回路基板３、複数の蓋体部１７及び突出部１９により形成される１つの間隙に、エポキシ樹脂等の熱硬化樹脂を溶融した状態で注入し、回路基板３及び複数の蓋体フレーム７を一体的に固定する樹脂モールド部９を形成する（モールド工程）。なお、前述の間隙とは、樹脂モールド部９を形成するための樹脂形成空間を示している。また、この樹脂モールド部９は、１つの大きな樹脂形成空間の端部から順次溶融樹脂を注入するトランスファー成形法により形成される。

このモールド工程においては、蓋体部１７の先端部２３ａと回路基板３との隙間が突出部１９の押圧力により塞がれ、また、金型Ｆと突出部１９の開口端１９ｂとの隙間が突出部１９の押圧力及びシートＳの弾性変形により塞がれているため、樹脂形成空間に注入された溶融樹脂が空洞部２５に流入することを防止できる。また、このモールド工程においては、蓋体フレーム７と回路基板３との相対的な位置が既に固定されているため、樹脂形成空間に注入される溶融樹脂によって蓋体フレーム７が回路基板３に対して動くことを防止できる。
なお、このモールド工程では、溶融樹脂を樹脂形成空間に充填した後に、樹脂を加熱して硬化させることで、図５に示すように、樹脂モールド部９が形成されることになる。

このモールド工程の後には、樹脂モールド部９の表面９ａの全体にシート状のダイシングテープ（目隠しシール）Ｄを貼付し、このダイシングテープＤにより突出部１９の開口端１９ｂを塞ぐ（シール貼付工程）。その後、ブレードＢにより個々の半導体装置１に切り分けるダイシング工程を行う。この際、樹脂モールド部９、回路基板３及び連結部２９は切断するが、ダイシングテープＤは切断しない。このダイシングテープＤの切断は、ダイシング工程の終了後に行われる。

最後に、回路基板３の裏面３ｂに露出する配線部３５に半田ボール３３（図１）を取り付けることで、半導体装置１の製造が終了する。なお、ダイシングテープＤは、携帯電話機やパーソナルコンピュータ等の各種電子機器の実装基板への半導体装置１の搭載が完了するまで貼付しておく。
半導体装置１を実装基板に搭載する場合には、回路基板３の裏面３ｂを実装基板の表面に対向させ、半田ボール３３を実装基板の表面に形成されたランド部に配する。そして、半田ボール３３を加熱しながら半導体装置１を実装基板の表面に押し付けることにより、半田ボール３３がランド部に固定されると共に電気的に接続される。

上記の半導体装置１、半導体装置１の製造方法及びこれに使用する蓋体フレーム７によれば、一対の金型Ｅ，Ｆにより回路基板３及び蓋体フレーム７を挟み込むだけで、樹脂モールド部９を形成する際に溶融樹脂が空洞部２５に流入することを防止できると共に、蓋体フレーム７が回路基板３に対して動くことを防止できる。したがって、半導体チップ５を覆う蓋体フレーム７を回路基板３に固定する工程や、回路基板３に貫通孔を形成する工程が不要となり、空洞部２５に配された半導体チップ５を外方空間に連通させた半導体装置１の製造コスト削減、及び、製造効率の向上を図ることができる。

また、導電性を有する蓋体フレーム７のシールド部２７及び回路基板３のシールド部材３９が半導体チップ５を取り囲むため、半導体装置１の外方側において発生した電気的なノイズが、回路基板３及び樹脂モールド部９に侵入しても、蓋体フレーム７及びシールド部材３９においてノイズが空洞部２５や挿通孔１９ａ内に侵入すること防ぐ。したがって、このノイズが半導体チップ５に到達することを確実に防止して、ノイズに基づく半導体チップ５の誤作動を確実に防止することができる。

さらに、押圧工程において凹部Ｆ２を有する金型Ｆにより蓋体フレーム７を回路基板３に押さえつける力が、突出部１９の弾性変形により蓋体部１７に余剰に伝達されることを防いで蓋体部１７が変形することを防止するため、蓋体部１７の変形に基づく空洞部２５のばらつきを抑えることができる。
また、この突出部１９の弾性力によって蓋体部１７の先端部２３ａが回路基板３に適度な力で押さえつけられるため、蓋体部１７の先端部２３ａと回路基板３との隙間を確実に塞ぐことができる。さらに、突出部１９の開口端１９ｂも突出部１９の弾性力によって金型Ｆに適度な力で押さえつけられ、かつ、金型Ｆの底面Ｆ３と突出部１９の開口端１９ｂとの間に配されたシートＳが弾性変形するため、突出部１９の開口端１９ｂと金型Ｆの底面Ｆ３との隙間も確実に塞ぐことができる。

さらに、半導体装置１は、実装基板に対向する回路基板３の裏面３ｂ側のみに半田ボール３３を配した所謂表面実装型の構成となっているため、実装基板における半導体装置１の実装領域は回路基板３の裏面３ｂの面積のみとなる。したがって、実装基板に対する半導体装置１の搭載領域を小さくすることができ、実装基板の小型化を図ることができる。
また、複数の半導体装置１を製造する際には、複数の蓋体フレーム７を連結部２９により連結しておくことにより、回路基板３に配された各半導体チップ５に対する各蓋体フレーム７の位置決めを容易に行うことができる。また、複数の半導体装置１を同時かつ容易に製造することができ、半導体装置１の製造効率の向上を図ることができる。

さらに、押圧工程において、蓋体フレーム７の突出部１９は、シートＳを介して金型Ｆの底面Ｆ３に当接するため、突出部１９の当接によって金型Ｆに傷がつくことを防止できる。また、金型Ｆの底面Ｆ３にシートＳを配した状態でモールド工程を行うため、溶融樹脂によって金型Ｆが汚れることも防止できる。
また、モールド工程の終了後から各種電子機器に半導体装置１が搭載されるまでの間は、突出部１９の開口端１９ｂがダイシングテープＤにより塞がれるため、ダイシング工程時や半導体装置１の搬送時や取付時に、開口端１９ｂから空洞部２５内に塵埃や水分が侵入することを防止して、これら塵埃や水分に基づく半導体チップ５の誤動作を予防することができる。

なお、上記の実施の形態において、シールド部材３９は、回路基板３の表面３ａに配されるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも蓋体部１７と共に半導体チップ５を含んで空洞部２５を囲むように形成されていればよい。すなわち、シールド部材３９は、その一部が回路基板３の内部に配されるとしても構わない。

次に、本発明による第２の実施形態について図６を参照して説明する。なお、ここでは、第１の実施形態との相違点のみについて説明し、半導体装置１の構成要素と同一の部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
図６に示すように、この実施形態に係る半導体装置５１を構成する回路基板４には、その表面４ａから厚さ方向に窪んで形成された断面視略矩形状の凹部５３が形成されており、この凹部５３の底面５３ａに半導体チップ５が配されている。
また、蓋体フレーム７は、この凹部５３を跨いで配されている、すなわち、蓋体部１７の先端部２３ａが凹部５３の周縁に位置する回路基板４の表面４ａに配されている。この状態においては、回路基板４の凹部５３と、蓋体フレーム７の上端壁部２１及び側壁部２３とにより中空の空洞部５５が画定される。

凹部５３の底面５３ａには、ワイヤー３７により半導体チップ５のパッド電極１５と電気的に接続する複数のパッド電極５７が配されている。これらパッド電極５７は、配線部３５を介して回路基板４の裏面４ｂに配された複数の半田ボール３３と、電気的に接続されている。
また、この回路基板４には、蓋体フレーム７のシールド部２７と共に半導体チップ５を含んで空洞部５５を囲むシールド部材５９が設けられている。すなわち、シールド部材５９は、凹部５３の底面５３ａに配されると共に、この底面５３ａの周縁から回路基板４の内部を通って、凹部５３の周縁に位置する回路基板４の表面４ａまで延びて露出するように設けられている。したがって、蓋体フレーム７を回路基板４の表面４ａに配した状態においては、シールド部材５９が蓋体フレーム７のシールド部２７に接触するようになっている。

なお、以上のことから半導体チップ５は、このシールド部材５９を介して回路基板４の表面４ａに固定され、また、蓋体フレーム７の側壁部２３の先端部２３ａも、このシールド部材５９を介して回路基板４の表面４ａに配されることになる。また、このシールド部材５９には、回路基板４のパッド電極５７が空洞部５５に露出するように、この各パッド電極５７を避ける孔５９ａが形成されており、シールド部材５９とパッド電極５７とは電気的に絶縁されている。
以上のように構成された半導体装置５１は、第１の実施形態と同様の一対の金型Ｅ，Ｆを利用して製造することができる。

上記の半導体装置５１によれば、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
また、半導体チップ５と凹部５３の底面５３ａに配されたパッド電極５７とがワイヤー３７により電気接続されるため、ワイヤー３７が凹部５３の外方に突出することを抑制できる。したがって、このワイヤー３７を配した状態でフレーム配置工程や押圧工程を行う際に、ワイヤー３７が蓋体フレーム７に触れることを防いでワイヤー３７の変形を確実に防止することができる。したがって、半導体装置５１を製造する際に、回路基板４と半導体チップ５との電気的な接続を容易に確保することができる。

なお、上述した第１，第２の実施形態において、突出部１９は、上端壁部２１の中央部分から突出するとしたが、これに限ることはなく、少なくとも上端壁部２１よりも回路基板３，４の表面３ａ，４ａからさらに離間する方向に延び、空洞部２５，５５を樹脂モールド部９の表面９ａから外方に開口させるように構成されていればよい。すなわち、突出部１９は、蓋体部１７の側壁部２３から突出するとしてもよい。この構成であっても、突出部１９を金型Ｆで押圧することができるため、半導体装置１，５１を製造する際に、溶融した樹脂が空洞部２５，５５に流入したり、蓋体フレーム７が回路基板３，４に対して動くことを防止できる。

また、蓋体フレーム７のシールド部２７は、蓋体部１７を構成する上端壁部２１及び側壁部２３の内面２１ａ，２３ｂ、並びに、突出部１９の挿通孔１９ａの内面にわたって導電性ペーストを塗布して形成されるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも蓋体部１７を介して空洞部２５，５５内に電気的なノイズが侵入することを防止すればよい。すなわち、シールド部２７は、例えば、上端壁部２１及び側壁部２３の外面、並びに、突出部１９の外周面に導電性ペーストを塗布して形成されるとしてもよいし、導電性ペーストに漬け込んで形成されるとしても構わない。

さらに、例えば、導電性を有する樹脂により蓋体フレーム７を形成し、空洞部２５，５５に面する蓋体部１７の内面２１ａ，２３ｂ、及び、突出部１９の挿通孔１９ａの内面に絶縁性の樹脂を塗布するとしても構わないし、また、これら内面２１ａ，２３ｂに前述の絶縁性樹脂及びシールド部２７を重ねて塗布するとしてもよい。
また、蓋体部１７及び突出部１９が導電性を有するように構成されるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも空洞部２５，５５を構成する蓋体部１７が導電性を有していればよい。

さらに、蓋体フレーム７は、耐熱性を有する熱硬化樹脂からなるとしたが、少なくとも樹脂材料から形成されていればよい。ただし、モールド工程や半導体装置１，５１の実装基板への実装時において、蓋体フレーム７が加熱されても熱変形しない程度の耐熱性を有している樹脂材料であることが好ましい。具体的には、１７０〜１８０℃程度の熱に耐えられるエンジニアプラスチック等の樹脂材料から蓋体フレーム７を形成することが好ましい。

また、空洞部２５，５５内への電気的なノイズの侵入防止を考慮する場合には、蓋体フレーム７を金属等の導電性材料から形成するとしても構わない。この構成の場合には、モールド工程や半導体装置１の実装基板への実装時において、蓋体フレーム７はより高温に耐えることができる。また、導電性材料は樹脂材料と比較して剛性が高いため、モールド工程において蓋体フレーム７の上端壁部２１や側壁部２３が撓んで変形することを防止し、空洞部２５，５５の確保を容易に行うことができる。
さらに、上述した樹脂材料や導電性材料から蓋体フレーム７を形成することに限らず、例えば、半導体チップ５の帯電を特に防止する場合には、カーボンを練り込んだ樹脂材料から蓋体フレーム７を形成することが好ましい。

また、半導体装置１，５１を製造する際には、連結部２９によって連結された複数の蓋体フレーム７を回路基板３，４の表面３ａ，４ａに配するとしたが、連結部２９を有さない個別の蓋体フレーム７を用いるとしても構わない。
さらに、回路基板３，４の裏面３ｂ，４ｂには、配線部３５と電気的に接続された半田ボール３３が設けられるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも回路基板３，４の裏面３ｂ，４ｂに実装基板４５と電気的に接続するための電極部が露出していればよい。
すなわち、この電極部は、配線部３５と一体的に形成されるとしても構わないし、配線部３５が回路基板３，４の裏面３ｂ，４ｂから突出するとしてもよい。

また、複数の半導体装置１，５１にわたって１枚のダイシングテープＤを貼付するとしたが、これに限ることはなく、例えば、別個の目隠しシールを個々の半導体装置１，５１の樹脂モールド部９の表面９ａに貼付して、突出部１９の開口端１９ｂを塞ぐとしても構わない。
さらに、突出部１９の開口端１９ｂを塞ぐように、ダイシングテープＤ等の目隠しシールを樹脂モールド部９の表面９ａに貼付するとしたが、目隠しシールを貼付しなくても良い。すなわち、例えば、図７に示すように、製造を完了した半導体装置１，５１を搬送する際に、半導体装置１，５１を載置して搬送するための搬送トレイ（載置台）６１の表面６１ａに、樹脂モールド部９の表面９ａを対向配置させるとしてもよい。この構成の場合でも、半導体装置１，５１の搬送時に、開口端１９ｂから空洞部２５，５５内に塵埃や水分が侵入することを防止して、これら塵埃や水分に基づく半導体チップ５の誤動作を予防することができる。

また、半導体チップ５と回路基板３，４とは、ワイヤー３７により電気接続されるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも半導体チップ５と回路基板３，４とが電気接続されていればよい。すなわち、例えば、半導体チップ５及び回路基板３，４のパッド電極１５，３１，５７が相互に対向するように、半導体チップ５を回路基板３，４の表面３ａや凹部５３の底面５３ａに配するとしても構わない。
さらに、半導体チップ５として音圧センサチップを一例に挙げたが、これに限ることはなく、半導体チップ５は、例えば、半導体装置１の外部空間の圧力や圧力変化を計測する圧力センサチップであっても構わない。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

この発明の第１の実施形態に係る半導体装置を示す概略側断面図である。 図１の半導体装置において、半導体チップの一例を示す概略断面図である。 図１の半導体装置の製造方法を示す概略側断面図である。 図１の半導体装置の製造方法を示す概略側断面図である。 図１の半導体装置の製造方法を示す概略側断面図である。 この発明の第２の実施形態に係る半導体装置を示す概略側断面図である。 この発明の実施形態に係る半導体装置を搬送する方法の一例を示す概略断面図である。

符号の説明

１，５１・・・半導体装置、３，４・・・回路基板、５・・・半導体チップ、７・・・蓋体フレーム、９・・・樹脂モールド部、１７・・・蓋体部、１９・・・突出部、１９ｂ・・・開口端、２１・・・上端壁部（上端部）、２５，５５・・・空洞部、３１，５７・・・パッド電極、３３・・・半田ボール（電極部）、３５・・・配線部、３９，５９・・・シールド部材、５３・・・凹部、５３ａ・・・底面、Ｄ・・・ダイシングテープ（目隠しシール）、Ｅ・・・金型、Ｆ・・・金型（一方の金型）、Ｓ・・・シート

Claims (5)

1. 回路基板にその厚さ方向の一端側に重ねて固定されると共に電気的に接続された半導体チップを、中空の空洞部を介して樹脂により覆う構成の半導体装置に使用する蓋体フレームであって、
   前記半導体チップを覆うように前記回路基板の一端側に設けて前記空洞部を形成する蓋体部と、該蓋体部から前記空洞部の外方側に突出すると共に前記空洞部を外方に開口させる筒状の突出部とを備え、
   前記突出部が、前記蓋体部の上端部からさらに前記厚さ方向に延びており、
   前記空洞部に対向する前記蓋体部の内面に、導電性のシールド部が形成されていることを特徴とする蓋体フレーム。
2. 前記シールド部が、前記突出部の内面にも形成されていることを特徴とする請求項１に記載の蓋体フレーム。
3. 熱硬化性樹脂によって形成され耐熱性を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の蓋体フレーム。
4. 前記シールド部が、導電性材料からなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の蓋体フレーム。
5. 回路基板にその厚さ方向の一端側に重ねて固定されると共に電気的に接続された半導体チップを、中空の空洞部を介して樹脂により覆う構成の半導体装置に使用する蓋体フレームを製造する蓋体フレームの製造方法であって、
   耐熱性を有する熱硬化性樹脂を用いてインジェクション成形法により、前記回路基板と共に前記空洞部を形成する蓋体部と、前記蓋体部の上端部からさらに前記厚さ方向に延びるように突出すると共に前記空洞部を外方に開口させる筒状の突出部とを一体に形成し、
   前記空洞部に対向する前記蓋体部の内面に、導電性を有する導電性材料を塗布若しくは吹付して、導電性のシールド部を形成することを特徴とする蓋体フレームの製造方法。

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