JPH04219959A - 樹脂封止形半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、配線基板に搭載した半
導体チップを合成樹脂によりモールドしてなる樹脂封止
形半導体装置及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣ，ＬＳＩ，超ＬＳＩ等の半導体装置
は、積層回路を構成する半導体チップをパッケージに納
めることにより、水分からの保護、及び外力に対する補
強を図っている。このパッケージは、従来、セラミック
を用いたものが主流であったが、高価格なことと衝撃に
対して脆いという欠点があるため、近年、これに代わり
エポキシ樹脂等の合成樹脂が用いられるようになってき
た。

【０００３】特に、気密性を高め、半導体チップの防湿
性，耐衝撃性の向上を図る観点から、配線基板の両面に
合成樹脂をモールドした樹脂封止形半導体装置が注目さ
れている。

【０００４】しかしながら、配線基板の両面に対するモ
ールドを順次片面ごとに行なった場合、図９，図１０に
示すように、下面側をモールドした際には、下側モール
ド樹脂１０１の収縮に伴い配線基板１０２が上側凸状に
反り（図９）、逆に上面側をモールドした際には、上側
モールド樹脂１０３の収縮により配線基板１０２が下側
凸状に反ってしまうため（図１０）、モールド樹脂１０
１の剥離や配線基板１０２の損壊といった不具合の生ず
るおそれがあった。

【０００５】特開昭６２−１４５７５３号公報は、半導
体チップを搭載した配線基板に対し、合成樹脂をモール
ドして半導体装置（ピングリッドアレイ）を製造する従
来技術を開示するものであり、同公報の第１１図に示す
ように、樹脂封止形半導体装置の製造技術としてもその
まま適用することができる。すなわち、同公報に開示さ
れた製造技術によれば、配線基板両面のモールド成形を
同時に行なうことができ、上記のような不具合を防止で
きる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に開示された従来技術では、配線基板の上下両面側を
中空とした状態で金型内に配線基板を支持するために、
可動ピン（２５）を金型内に挿入している。すなわち、
配線基板の下面側を入出力ピン（２）で支持し、上面側
を入出力ピン（２）に当接させた可動ピン２５で支持す
ることにより、配線基板の位置決めを行なっていた。し
たがって、製造された樹脂封止形半導体装置には、可動
ピン（２５）の位置していた部分に透孔が形成され、気
密性，防湿性，耐衝撃性が低いという問題があった。

【０００７】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たもので、気密性が高く、防湿性，耐衝撃性にすぐれた
樹脂封止形半導体装置及びその製造方法の提供を目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の樹脂封止形半導体装置は、片面に半導体チ
ップを搭載したした配線基板と、この配線基板の両面に
それぞれ所定の高さだけ突き出した複数の突起部を有す
る第一成形体と、この第一成形体の突起部と同じ高さで
、かつ前記半導体チップ搭載面側は少なくとも当該半導
体チップを被包するよう前記配線基板の両面にそれぞれ
所定の範囲で設けられた第二成形体とを備えた構成とし
てある。

【０００９】また、必要に応じて前記第二成形体の成形
時、前記配線基板の上面側に供給された第二成形体成形
用樹脂を下面側へ導くための案内孔を、前記配線基板に
おける同樹脂の供給部近くに設けてもよい。

【００１０】そして、少なくとも前記配線基板の半導体
チップ非搭載面側に突き出した前記第一成形体の突起部
は、先端を前記第二成形体の成形用金型により押しつぶ
すことが可能な先細り形状に形成されていることが好ま
しく、しかも前記配線基板の半導体チップ搭載面側に突
き出した前記第一成形体の突起部は、同基板の反対面側
に突き出した突起部よりも軸方向の押圧力に対し大きな
強度を有する形状に形成されていることが好ましい。

【００１１】一方、樹脂封止形半導体装置の製造方法に
係る発明は、片面中央部に半導体チップを搭載した配線
基板の両面にそれぞれ所定の高さだけ突き出して第一モ
ールド樹脂を成形する第一成形工程と、前記第一成形工
程で突出形状に形成した第一モールド樹脂を支柱として
、金型内に前記配線基板を配置し、当該配線基板の両面
側に半導体チップ搭載面は少なくとも当該半導体チップ
を被包するようそれぞれ所定の範囲で第二モールド樹脂
を注入して成形を行なう第二成形工程とを含んだ方法と
してある。

【００１２】そして必要に応じ、前記第二成形工程にお
いて、前記配線基板の上面側から第二モールド樹脂を供
給し、あらかじめ配線基板の所定位置に設けられた案内
孔を介して前記第二モールド樹脂を下面側に導くことに
より、まず配線基板の下面側に前記第二モールド樹脂を
充填していく方法としてある。

【００１３】

【作用】上記構成の樹脂封止形半導体装置によれば、第
二成形体を加工する際、第一成形体が配線基板を支持す
るため、同基板に反りを生ずることがない。しかも第一
成形体は、そのままモールドの一部を形成するため、高
い気密性を保つことができる。

【００１４】また、製造方法の発明は、第一成形工程で
第一成形体を形成し、第二成形工程で第一成形体を支柱
として第二成形体を形成することにより、上記気密性の
高い樹脂封止形半導体装置を製造することができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１６】図１〜図５は本発明の第一実施例を示すも
ので、図１は樹脂封止形半導体装置の断面正面図、図２
は第一成形体の斜視図、図３は第一成形工程の断面正面
図、図４は第二成形工程の透視図、図５は第二成形工程
の断面正面図である。

【００１７】まず、これらの図面にもとづいて本実施例
に係る樹脂封止形半導体装置の構成を説明する。図１に
おいて、１は配線基板、２は第一成形体、３は第二成形
体である。

【００１８】配線基板１はガラスエポキシ樹脂等の合成
樹脂で形成されている。配線基板１の下面中央部には半
導体チップ４が接着してあり、リード線５により基板配
線パターンと接続されている。また、配線基板１の一端
（図１の右端）中央部からわずかに内部側の位置、すな
わち、第二成形体３の成形時における成形用樹脂（第二
モールド樹脂）の供給部近くであって、下面側のモール
ド範囲内に開口する位置に案内孔６が設けてある。この
案内孔６は、図４に示すように第二成形体３の成形時、
配線基板１の上面一端部側から金型内へ供給された溶融
樹脂を、下面側へと流し込むためのものである。なお、
図示してはいないが、配線基板１には、第二モールド樹
脂が配線基板１の下面側に流れ込んだ際の空気抜きを行
なうための透孔も所定位置に形成してある。

【００１９】第一成形体２は、図２に示すように、配線
基板１の基板１の上面側に突き出した複数の上側突起部
２ａ，…と、図５に示すように、配線基板１の下面側に
おける第二成形体モールド範囲内に突き出した複数の下
側突起部２ｂ，…とを有している。これら下側突起部２
ｂは、配線基板１にあらかじめ設けられた透孔７を介し
て上側突起部２ａと一体になっている。また、第一成形
体２は、少なくとも第二モールド樹脂の供給部において
、案内孔６に向うゲート状の突条２ｃとなっている。

【００２０】ここで、上側突起部２ａの高さは、例えば
図５に示すように、配線基板１の底面を基準として、第
二成形工程の際、少なくとも先端が上型２１の天井面と
当接する高さに設定されている。また、上側突起部２ａ
は先細り形状に形成され、配線基板１の厚さのばらつき
により先端が上型２１の天井面を超える高さとなる場合
に、同型２１により押しつぶすことが可能となっている
。

【００２１】一方、下側突起部２ｂは、比較的大きな径
の円柱状に形成され、軸方向の押圧力に対して大きな強
度を有している。下側突起部２ｂの高さは、例えば、図
５に示すように、第二成形工程の際、配線基板１の底面
と下型２２の底面との間に介在し、配線基板１を支えら
れる高さとする。

【００２２】第二成形体３は、配線基板１の上面全体、
及び下面側において半導体チップ４を被包する範囲で、
それぞれ上記第一成形体２における各突起部２ａ，２ｂ
の高さと等しい厚さに形成されている。

【００２３】上記第一，第二成形体２，３は、それぞれ
合成樹脂材で形成してある。各成形体２ａ，２ｂをとも
に同じ合成樹脂材で形成した場合には、互いの境界線が
なくなり一体化する。そのため、製造された樹脂封止形
半導体装置からは、第一，第二成形体２，３の別を判別
することが困難である。なお、各成形体２，３を各々別
種の合成樹脂材で形成することもできる。例えば、第二
成形工程において支柱の役目をする第一成形体２には強
度の大きな材料を、また、第二成形体３には耐湿性，耐
衝撃性，放熱性等すぐれた材料を使用することが好まし
い。

【００２４】次に、上述した樹脂封止形半導体装置の製
造方法を説明する。

【００２５】まず、図３に示すごとく、あらかじめ下面
中央部に半導体チップの搭載された配線基板１を、第一
成形体成形用の金型１０内に配置し、配線基板１の上下
両面に第一成形体２を形成する（第一成形工程）。

【００２６】この工程で用いる上型１１には、第一モー
ルド樹脂の流れる流路１２が形成され、かつ流路１２上
の所定位置に、上側突起部２ａを形成するための凹部１
３が設けてある。また下型１４には、上型１１の凹部１
３に対向して、下側突起部２ｂを形成するための凹部１
５が設けてある。なお、配線基板１には、あらかじめ凹
部１３とそれに対向する凹部１５とを連通するための透
孔７が設けてある。

【００２７】樹脂供給部１６から金型１０内に注入され
た第一モールド樹脂は、流路１２を通り凹部１３に充填
されるとともに、配線基板１の透孔７を介して凹部１５
へ充填され、第一成形体２を形成する。ここで、流路１
２に残った第一モールド樹脂が配線基板１上に突条２ｃ
を形成し、特に第２モールド樹脂の供給部近くでは、そ
の突条２ｃが案内孔６に同樹脂を導くゲートを形成して
いる。

【００２８】次いで、図４，図５に示すごとく、第一成
形体３を有する配線基板１を、第二成形体成形用の金型
２０内に配置し、配線基板１の上下両面に第二成形体３
を形成する（第二成形工程）。

【００２９】この工程で用いる下型２２は段状に形成さ
れ、中段部２３で配線基板１の底面周縁部を支持し、中
央凹部２４が配線基板下面側への第二モールド樹脂充填
部となっている。半導体チップ４はこの中に配置される
。また、中段部２３から上型２１の天井にかけての中空
部２５が配線基板上面側への第二モールド樹脂充填部と
なっている。

【００３０】したがって、中段部２３から中央凹部２４
の底面までの深さ（下側充填部深さ）が、配線基板１の
下面側に形成する第二成形体３の厚さとなる。また、中
段部２３から上型２１の天井までの高さ（上側充填部高
さ）が、配線基板１の上面側に第二成形体３を積層した
厚さとなる。

【００３１】ここで、配線基板１は厚さ精度が悪く、し
たがって、配線基板１の底面から第一成形体２の上側突
起部２ａ先端までの高さ（上側突起部高さ）にばらつき
を生じ、上側充填部高さと一致しない場合がある。そこ
で、配線基板１が最小厚さの場合を基準として上側突起
部高さを設定し、配線基板１の厚さのばらつきにより、
実際の上側突起部高さが上側充填部高さを超えた場合に
は、上型２１の天井面で上側突起部２ａの先端を押しつ
ぶして高さを整合させている。

【００３２】一方、配線基板１の底面から第一成形体２
の下側突起部２ｂ先端までの高さは、配線基板１の厚さ
がばらついても影響を受けないため、常に下側充填部厚
さと一致する。

【００３３】このようにして金型２０内に配線基板１を
配置した状態においては、第一成形体２の下側突起部２
ｂが、中央凹部２４内で配線基板１を下方から支持して
いる。また、第一成形体２の上側突起部２ａが、上型２
１の天井面に当接して配線基板１を上方から支持してい
る。

【００３４】次いで、図４及び図５に示すように、供給
部２６から配線基板１の上面側に第二モールド樹脂を供
給すると、同樹脂は突条２ｃに導かれ、配線基板１に設
けた案内孔６を介して中央凹部２４に流れ込む。そして
、中央凹部２４内が第二モールド樹脂で満たされた後、
供給樹脂は配線基板１の上面側にある中空部２５内を進
み、その内部に充満する。このように、まず配線基板１
の下面側に第二モールド樹脂を充填するため、同基板１
の下面側は一層強固な支持状態となり、たわみが防止さ
れる。

【００３５】以上の工程からなる本実施例の製造方法に
よれば、第一成形体２の各突起部２ａ，２ｂにより配線
基板１を支持し、第二成形工程において配線基板１の両
面に対して同時にモールド成形を行なうので、配線基板
１に反りを生じることなく樹脂封止形半導体装置を製造
できる。そして、製造された樹脂封止形半導体装置には
、透孔もなく気密性にすぐれたパッケージが形成される
（図１）。

【００３６】次に、図６〜図８にもとづいて本発明の第
二実施例を説明する。本実施例は、ＩＣカードタイプの
樹脂封止形半導体装置及びその製造方法を示すものであ
る。

【００３７】図６は本実施例に係る樹脂封止形半導体装
置を上下転倒した状態で示す一部切欠斜視図、図７は第
一成形工程の断面正面図、図８は第二成形工程の断面正
面図である。なお、共に示した第一実施例と同一部分ま
たは相当する部分は、図１〜図５と同一符号を付し、そ
の部分の詳細な説明は省略する。

【００３８】本実施例の樹脂封止形半導体装置は、半導
体チップ４を複数個搭載した配線基板１、第一成形体２
及び第二成形体３で構成されている。

【００３９】第一成形体２は、前記第一実施例と同様、
配線基板１の上面側に突き出した先端先細り形状の上側
突起部２ａ，…と、下面側に突き出した円柱状の下側突
起部２ｂ，…とを有している。これら各突起部２ａ，２
ｂは、配線基板１にあらかじめ設けられた透孔７を介し
て一体となっている。

【００４０】第二成形体３は、配線基板１の上下面全体
及び周縁部（外部端子３１を除く）を被包するように形
成されている。なお、第二成形体３の高さは、前記第一
実施例と同様、第一成形体２と同じである。

【００４１】上述した樹脂封止形半導体装置は、次のよ
うな方法で製造される。

【００４２】まず、図７に示すごとく；第一成形体成形
用の金型１０内に配線基板１を配置し、同基板１の上下
両面に第一成形体２を形成する（第一成形工程）。

【００４３】次いで、図８に示すごとく、第一成形体２
を有する配線基板１を、第二成形体成形用の金型２０内
に配置する。同金型２０内では、第一成形体２の下側突
起部２ｂが下型２２上に配置され、配線基板１を下方か
ら支持する。それとともに上側突起部２ａの先端が上型
２１の天井面に当接し、配線基板１を上方から支持する
。ここで、上側突起部２ａの先端高さが天井面の高さを
超える場合には、上型２１により上側突起部２ａを押し
つぶして高さを整合させている。

【００４４】本実施例においては、配線基板１の周縁部
に第二モールド樹脂を充填するため、金型２０の内部周
縁部（外部端子３１の配置側を除く）に、配線基板１の
上下を連通する間隙３２が形成してある。したがって、
配線基板１の下面側には、この間隙３２から第二モール
ド樹脂を導くことができるため、第一実施例における案
内孔６（図４参照）は設けていない。

【００４５】すなわち、供給部３３から金型２０内に供
給された第二モールド樹脂は、間隙３２を介して配線基
板１の下面側に供給されるとともに、上面側及び周縁側
にも充填され、第二成形体３を形成する。

【００４６】以上の製造方法により形成した樹脂封止形
半導体装置も、配線基板１の反りがなく、しかも気密性
の高いパッケージを備え、耐湿性及び耐衝撃性にすぐれ
たものとなる。

【００４７】なお、本発明は上述した実施例に限定され
ず、要旨を変更しない範囲で種々変形実施が可能である
。例えば、第一成形体の各突起部は、同一形状に形成す
ることもできる。また、本発明の樹脂封止形半導体装置
は、半導体チップを搭載した配線基板の両面を第一，第
二成形体でモールドしたことを特徴とするものであり、
半導体チップや外部端子等の一般的構成部分は、必要に
応じて任意に設計することができる。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の樹脂封止形
半導体装置は、気密性が高く、防湿性，耐衝撃性にすぐ
れた効果がある。

【００４９】また、本発明の製造方法によれば、配線基
板の反りを防止して、安定した品質の樹脂封止形半導体
装置を効率的に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例に係る樹脂封止形半導体装
置の断面正面図である。

【図２】同装置の第一成形体の斜視図である。

【図３】同装置製造方法の第一成形工程の断面正面図で
ある。

【図４】同じく第二成形工程の断面正面図である。

【図５】同じく第二成形工程の断面正面図である。

【図６】本発明の第二実施例に係る樹脂封止形半導体装
置を上下転倒した状態で示す一部切欠斜視図である。

【図７】同装置の製造方法の第一成形工程の断面正面図
である。

【図８】同じく第二成形工程の断面正面図である。

【図９】従来技術を示す断面正面図である。

【図１０】従来技術を示す断面正面図である。

【符号の説明】

１…配線基板 ２…第一成形体 ２ａ…上側突起部 ２ｂ…下側突起部 ３…第二成形体 ４…半導体チップ ６…案内孔 ７…透孔

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　片面に半導体チップを搭載した配線基
   板と、この配線基板の両面にそれぞれ所定の高さだけ突
   き出した複数の突起部を有する第一成形体と、この第一
   成形体の突起部と同じ高さで、かつ前記半導体チップ搭
   載面側は少なくとも当該半導体チップを被包するよう前
   記配線基板の両面にそれぞれ所定の範囲で設けられた第
   二成形体とを備えたことを特徴とする樹脂封止形半導体
   装置。
2. 【請求項２】　　前記第二成形体の成形時、前記配線基
   板の上面側に供給された第二成形体成形用樹脂を下面側
   へ導くための案内孔を、前記配線基板における同樹脂の
   供給部近くに設けたことを特徴とする請求項１記載の樹
   脂封止形半導体装置。
3. 【請求項３】　　少なくとも前記配線基板の半導体チッ
   プ非搭載面側に突き出した前記第一成形体の突起部は、
   先端を前記第二成形体の成形用金型により押しつぶすこ
   とが可能な先細り形状に形成されていることを特徴とし
   た請求項１または２記載の樹脂封止形半導体装置。
4. 【請求項４】　　前記配線基板の半導体チップ搭載面側
   に突き出した前記第一成形体の突起部は、同基板の反対
   面側に突き出した突起部よりも軸方向の押圧力に対し大
   きな強度を有する形状に形成されていることを特徴とし
   た請求項１〜３のいずれか１項に記載の樹脂封止形半導
   体装置。
5. 【請求項５】　　片面中央部に半導体チップを搭載した
   配線基板の両面にそれぞれ所定の高さだけ突き出して第
   一モールド樹脂を成形する第一成形工程と、前記第一成
   形工程で突出形状に形成した第一モールド樹脂を支柱と
   して、金型内に前記配線基板を配置し、当該配線基板の
   両面側に、半導体チップ搭載面は少なくとも当該半導体
   チップを被包するようそれぞれ所定の範囲で第二モール
   ド樹脂を注入して成形を行なう第二成形工程とを含んだ
   ことを特徴とする樹脂封止形半導体装置の製造方法。
6. 【請求項６】　　前記第二成形工程において、前記配線
   基板の上面側から第二モールド樹脂を供給し、あらかじ
   め配線基板の所定位置に設けられた案内孔を介して前記
   第二モールド樹脂を下面側に導くことにより、まず配線
   基板の下面側に前記第二モールド樹脂を充填していくこ
   とを特徴とした請求項５記載の樹脂封止形半導体装置の
   製造方法。