JPH10289963A - 中空型半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パッケージ内に封入した乾燥剤により樹脂バ
リの発生を抑え、かつパッケージ内部に浸入した湿気に
よる結露を防止する中空型半導体装置およびその製造方
法を提供する。 【解決手段】 本発明の中空型半導体装置の製造工程に
おいて、（１）．下金型Ｂのうち、少なくとも樹脂成形
体１の内側に開放されたリードフレームの下部（ワイヤ
ボンディングが施される部分の下側）に、予め形成され
た乾燥剤１０をセットする。（２）．上金型Ａおよび下
金型Ｂを用いたモールド成形工程において樹脂成形体１
を形成する。（３）．樹脂成形体１の形成後、乾燥剤１
０の固定用に設けられた凹状の窪みに熱硬化性樹脂等を
注入して封止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばＣＣＤ固体
撮像素子や光による書き込み消去可能なメモリなどの中
空型半導体装置およびその製造方法に関し、更に詳しく
は、中空型半導体装置の成形を乾燥剤を封入して行うこ
とにより、中空型半導体装置の中空部に浸入する湿気を
除去し、かつ乾燥剤の成形体によりバリの発生を抑えた
中空型半導体装置およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＣＤ固体撮像素子などの中空型半導体
装置のパッケージは、セラミックや金属製に代わりプラ
スチックでモールド成形されるものが主流となってい
る。すなわち、図３に示されるような中空型半導体装置
は、箱型をなす樹脂成形体１の中央部に形成された凹型
の断面構造を有するチップボンディング部２に接着層３
によって固着された半導体チップ４と、インサート成形
によって樹脂成形体１に封入されると共に、その両端が
パッケージの内側と外側に開放されたリードフレーム５
とが、ボンディングワイヤ６によって連結されて構成さ
れる。

【０００３】樹脂成形体１の上面には蓋材接合部７が設
けられ、蓋材接合部７には接着層３によってガラス板、
透明プラスチック板などの蓋材（リッド）８を固着して
気密封止を行う。しかしながら、このような気密封止を
講じても、時間の経過に伴いパッケージ内部に微量の水
分が浸入し、中空型半導体装置の機能を低下させる場合
がある。特に、ＣＣＤ固体撮像素子のパッケージにおい
ては、吸湿による結露が問題となり、ＰＣＴテスト等に
よる信頼性の確保が難しくなっている。

【０００４】従来技術の中空型半導体装置の製造方法を
簡潔に説明するならば、図４に示すように、凸形状の上
金型Ａにより中空体を形成するとともに、凹形状の下金
型Ｂにより半導体チップを搭載するチップボンディング
部２を形成する方法が採られている。ここで、リードフ
レーム５の内側はワイヤボンディングが施される部分で
あり、樹脂バリＣの発生は厳禁となされている。しかし
ながら、従来技術の製造方法では、上下の金型に圧力を
加えることによって樹脂バリＣの発生を抑える必要があ
るにも係わらず、樹脂バリＣの発生を抑えることが出来
ず、場合によっては厚バリも発生する状況であった。そ
こで、従来技術の製造方法では、特開平４−９６２３８
号公報に開示されているようにな高圧水を噴射する方法
や液体フォーミングによるバリ除去が一般的に行われて
いる。

【０００５】一方、パッケージ内部に浸入する湿気は、
シール部分やリードフレーム５と樹脂の界面、および樹
脂自体のバルクからの浸入が考えられ、これらに対応す
る様々な提案が成されてきた。一例として特開平６−４
９３３３号公報に記載のエポキシ樹脂組成物中にシリカ
を一定量含有する方法や、特開平７−１２６４９４号公
報に記載の耐湿性に優れたエポキシ樹脂組成物を接着剤
として用いる方法等が開示されている。しかしながら、
このような方法においても樹脂成形体１の中空内部に浸
入した湿気による結露を防止することはできず、その効
果に限界を有するものであった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる観点に
鑑みてなされたもので、その課題は、従来の中空パッケ
ージの製造方法ではパッケージの中空部に浸入した湿気
による結露を防止できないという問題点を解消し、パッ
ケージ内に封入した乾燥剤により樹脂バリの発生を抑
え、かつパッケージ内部に浸入した湿気による結露を防
止する中空型半導体装置およびその製造方法を提供する
ことである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに本発明の中空型半導体装置の製造方法では、パッケ
ージ内に設けられた中空部と、両端がパッケージの内側
と外側に開放されたリードフレームとを有する中空型半
導体装置の製造方法において、パッケージを形成する下
金型のうち、少なくともパッケージの内側に開放された
リードフレームの下部に、予め形成した乾燥剤を設置す
る工程と、リードフレームを所定位置に設置する工程
と、上金型および下金型を用いてパッケージを形成する
成形工程とを含む。

【０００８】本発明の具体的構成として、請求項３記載
の第１の発明の中空型半導体装置は、パッケージ内に設
けられた中空部と、両端がパッケージの内側と外側に開
放されたリードフレームとを備え、その上面に設けられ
た蓋材接合部に蓋材を固着して気密封止する中空型半導
体装置において、パッケージのうち、少なくともパッケ
ージの内側に開放されたリードフレーム下部に、予め形
成した乾燥剤を封入したことを特徴とする。これによ
り、中空部に浸入する湿気を除去し、かつ乾燥剤の働き
によりパッケージの内側に開放されたリードフレーム部
分（ワイヤボンディングが施される部分）のバリの発生
を抑制することができる。

【０００９】また、請求項４記載の第２の発明の中空型
半導体装置は、パッケージ内に設けられた中空部に固着
された半導体チップと、両端がパッケージの内側と外側
に開放されたリードフレームとを備え、その上面に設け
られた蓋材接合部に蓋材を固着して気密封止する中空型
半導体装置において、中空部の半導体チップの貼着領域
外に、乾燥剤が形成または固着されていることを特徴と
する。これにより、中空部に浸入する湿気を除去して結
露を防止することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施の形
態につき、ＣＣＤ固体撮像素子を例示して詳細に説明す
る。

【００１１】実施例１ 先ず、図１を参照して本発明の中空型半導体装置の構造
を説明する。図１は本発明の中空型半導体装置の実施例
１における製造プロセス図であり、（ａ）は樹脂成形時
の工程断面図、（ｂ）は樹脂成形体の下面図である。な
お、従来技術で記載した事項と共通する部分には同一の
参照符号を付すものとし、重複する部分の説明を一部省
略する。

【００１２】図１に示されるような箱型をなす樹脂成形
体１の中央部は凹型の断面構造を有し、半導体チップを
固着するようになっている。樹脂成形体１の上部には蓋
材（何れも図示省略）を密着する蓋材接合部７が設けら
れ、蓋材接合部７には密封効果を高めるため段部が設け
られている。リードフレーム５は、４２アロイ、銅合金
などからなり、インサート成形によって樹脂成形体１に
封入され、その両端がパッケージの内側と外側に開放さ
れている。

【００１３】次に、図１を参照して本発明の中空型半導
体装置およびその製造方法の詳細を説明する。準備する
ものとして、図１に示されるような中空パッケージ成形
用の上下金型Ａ、Ｂおよびプレス機の他、予め形成され
た乾燥剤１０、およびリードフレーム５等の中空型半導
体装置の構成要素である。

【００１４】本発明の中空型半導体装置およびその製造
工程において、 １）．下金型Ｂのうち、少なくとも樹脂成形体１の内側
に開放されたリードフレームの下部、すなわち、ワイヤ
ボンディングが施される部分の下側に、予め形成された
乾燥剤１０をセットする（樹脂成形体１の他の部分でも
良い）。乾燥剤１０のセットは、乾燥剤１０が動かない
ように設けられた凸状の突起物１１に固定して行う。同
様にリードフレーム５を所定位置にセットする。

【００１５】２）．上金型Ａおよび下金型Ｂを用いたモ
ールド成形工程において、樹脂成形体１を形成する。樹
脂成形体１を形成するモールド材は、ガス透過性の少な
いフィラー（シリカ等）を高充填したエポキシ樹脂等の
熱硬化性樹脂や、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド
樹脂）等の熱可塑性樹脂材料を用いる。その後、ポスト
キュアー（樹脂硬化工程）および焼成によってモールド
硬化させる。

【００１６】３）．バリ取り工程によって、リードフレ
ーム５内側のワイヤボンディングが施される部分のバリ
取りを行う。このバリ取りは、陰極電解の水素ガスでバ
リを浮かして水圧で除去したり、薬品や単なる水圧によ
り除去しても良い。なお、本発明の中空型半導体装置の
製造方法によれば、リードフレーム５のワイヤボンディ
ングが施される部分の樹脂バリは基本的に発生しないた
め、この部分のバリ除去作業は不要となる。

【００１７】４）．樹脂成形体１の形成後、乾燥剤１０
の固定用に設けられた図１（ｂ）に示すような凹状の窪
み（凸状の突起物１１跡）は、湿気の浸入を防止するた
め、前述のフィラーを充填した熱硬化性樹脂等を注入し
て封止し、乾燥剤１０の寿命を向上する。併せて、樹脂
形成体１の底面は均一となるように成形してスタンドオ
フの寸法を確保する。その後、リードフレーム５にはワ
イヤボンド、半田付け性改善のために１μｍ程度のＡｕ
メッキを施す。

【００１８】５）．以上のように形成された樹脂成形体
１を乾燥後、通常工程と同様のダイボンディング工程に
移し、樹脂成形体１のチップボンディング部２のアイラ
ンドに銀ペーストまたは絶縁ペーストボンドでダイボン
ドする。

【００１９】６）．ワイヤボンディング工程にて、リー
ドフレーム５の内側リードと半導体チップとの間をＡｕ
線またはＡｌ線等のボンディングワイヤ（何れも図示省
略）を用いてワイヤボンディングを行う。

【００２０】７）．封止工程において、予め接着層３お
よび乾燥剤１０のコーティング（成形された乾燥剤を貼
着しても良い）の形成された蓋材８を持ち来て、樹脂成
形体１上面の蓋材接合部７に合わせて固着することによ
り、気密封止を行う。

【００２１】８）．その後、フォーミング工程におい
て、樹脂成形体１に一体形成されたリードフレーム５の
外側を所定寸法に切断および曲げ加工して本発明の中空
型半導体装置が完成される。

【００２２】ここで、本発明に使用される乾燥剤は、従
来から使用されているシリカゲル、粘土質乾燥剤（モン
モリロナイト）、シリカアルミナゲル（デシカイト：商
品名）、ゼオライト、塩化カルシウム、５酸化リン等の
乾燥材料に、粘土および有機系のプラスチック材料をバ
インダーに成形し、ポストキュアーおよび焼成によって
硬化して形成される。特に、水分を通す材料をバインダ
ーとして用いる。このように、本発明の中空型半導体装
置およびその製造方法は、この方法によって中空パッケ
ージの中に乾燥剤を封入し、この乾燥剤をバリ抑えの治
具、兼乾燥材料として用いるのが本発明の特徴部分であ
る。

【００２３】このように、本発明の中空型半導体装置お
よびその製造方法では、樹脂成形体１に一体形成された
リードフレーム５のワイヤボンディングが施される上下
部分に、乾燥剤成形体が形成されているため、この部分
に水分が浸入して結露を引き起すことは無くなる。それ
と共に、この部分の樹脂バリの発生を抑制できる。

【００２４】実施例２ 本実施例は、実施例１における樹脂成形体内部に形成さ
れる乾燥剤に代えて、乾燥剤をパッケージの中空部に直
接形成するようにした例であり、これを図２を参照して
説明する。図２は本発明の中空型半導体装置の実施例２
を示す断面図である。

【００２５】図２に示されるような樹脂成形体１は、エ
ポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂から成
る。樹脂成形体１の中央部には凹型のチップボンディン
グ部２を有し、チップボンディング部２には接着層３を
介して半導体チップ４が貼着されている。

【００２６】更に、半導体チップ４の妨げにならない位
置には、本発明の特徴事項として、水分吸湿性の良い乾
燥剤１０がコーティングまたは貼着されている。なお、
本発明の乾燥剤１０が形成される位置は、チップボンデ
ィング部２に限らず、中空パッケージの中央凹部の壁面
であっても良い。

【００２７】このように、本発明の成形乾燥剤１０は、
実施例１に示したように、バリ抑えの役割としても有効
であるが、特に、防湿の意味においてパッケージの中空
部に直接形成してパッケージの中空部の吸湿性を高める
構造としても良い。

【００２８】以上本発明の好適な実施例につき詳細な説
明を加えたが、本発明はこの実施例以外にも各種実施態
様が可能である。例えば、実施例としてＣＣＤ固体撮像
素子（エリアセンサ）を用いて説明したが、関連するＣ
ＣＤラインセンサや、ＭＯＳ(Metal Oxide Semiconduct
or) およびＣＤＰ(Charge Primming Device)型の固体撮
像素子にも同様に適用可能である。また、ＥＥＰＲＯＭ
等の光による書き込み、消去可能なメモリ等、中空部を
有する形で気密封止して形成されるあらゆる種類の中空
型半導体装置およびその製造方法にも適宜応用が可能で
あることは言うまでもない。

【００２９】

【発明の効果】本発明の中空型半導体装置およびその製
造方法によれば、パッケージのうち、少なくともパッケ
ージのワイヤボンディングが施される部分に、乾燥剤を
封入するように形成したため、この部分に水分が浸入し
て結露を引き起すことは無くなり、中空型半導体装置の
品質の安定を図ることが可能となる。

【００３０】また、乾燥剤の封入によって、パッケージ
のワイヤボンディングが施される部分の樹脂バリの発生
を抑制することができるため、バリ取り工程を簡略化す
ることができ、中空型半導体装置の生産効率を向上する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の中空型半導体装置の実施例１におけ
る製造プロセス図であり、（ａ）は樹脂成形時の工程断
面図、（ｂ）は樹脂成形体の下面図である。

【図２】 本発明の中空型半導体装置の実施例２を示す
断面図である。

【図３】 従来技術の中空型半導体装置を示す断面図で
ある。

【図４】 従来技術の中空型半導体装置における樹脂成
形時の工程断面図である。

【符号の説明】

１…樹脂成形体、２…チップボンディング部、３…接着
層、４…半導体チップ、５…リードフレーム、６…ボン
ディングワイヤ、７…蓋材接合部、８…蓋材、１０…乾
燥剤、１１…凸状の突起物

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パッケージ内に設けられた中空部と、両
   端が前記パッケージの内側と外側に開放されたリードフ
   レームとを有する中空型半導体装置の製造方法におい
   て、 前記パッケージを形成する下金型のうち、少なくとも前
   記パッケージの内側に開放されたリードフレーム下部
   に、予め形成した乾燥剤を設置する工程と、 前記リードフレームを所定位置に設置する工程と、 上金型および前記下金型を用いて前記パッケージを形成
   する成形工程とを含むことを特徴とする中空型半導体装
   置の製造方法。
2. 【請求項２】 前記乾燥剤は、乾燥材料に粘土系材料ま
   たは有機系のプラスチック材料をバインダーにして成形
   し、ポストキュアーおよび焼成工程によって硬化するこ
   とにより形成されることを特徴とする請求項１に記載の
   中空型半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】 パッケージ内に設けられた中空部と、両
   端が前記パッケージの内側と外側に開放されたリードフ
   レームとを備え、その上面に設けられた蓋材接合部に蓋
   材を固着して気密封止する中空型半導体装置において、 前記パッケージのうち、少なくとも前記パッケージの内
   側に開放されたリードフレーム下部に、予め形成した乾
   燥剤を具備することを特徴とする中空型半導体装置。
4. 【請求項４】 パッケージ内に設けられた中空部に固着
   された半導体チップと、両端が前記パッケージの内側と
   外側に開放されたリードフレームとを備え、その上面に
   設けられた蓋材接合部に蓋材を固着して気密封止する中
   空型半導体装置において、 前記中空部の前記半導体チップの固着領域外に、乾燥剤
   が形成または固着されていることを特徴とする中空型半
   導体装置。
5. 【請求項５】 前記蓋材のうち、少なくとも前記パッケ
   ージの内側に開放されたリードフレームの上部には、予
   め形成した乾燥剤が形成または貼着されていることを特
   徴とする請求項３または請求項４に記載の中空型半導体
   装置。
6. 【請求項６】 前記乾燥剤は、乾燥材料に粘土系材料ま
   たは有機系のプラスチック材料をバインダーにして成形
   し、ポストキュアーおよび焼成によって硬化して形成さ
   れたものであることを特徴とする請求項３または請求項
   ４に記載の中空型半導体装置。