JPS63131552A - 半導体装置の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、熱可塑性樹脂のパッケージ部材を用いて半導
体素子を封止する気密封止形の半導体装置の製造方法に
関するものでおる。

（従来の技術） 従来、このような分野の技術としては、特公昭６０−１
２７８４号公報に記載されるものかあった。以下、その
構成及び製造方法を図を用いて説明する。

第２図は従来の中空樹脂パッケージによる気密封止形の
半導体装置の断面図である。

リードフレーム１は素子搭載部１−１と複数本のリート
１−２を有し、この素子塔載部１−１の上には、半導体
素子２が銀（Ａｇ）ペーストヤ共晶等の方法により固着
されている。前記半導体素子２は金（Ａｌｌ）等の金属
細線３によって前記リート１−２の先端部と接続されて
いる。以上の半導体素子２、金属細線３およびリート１
−２の先端部から成る半導体素子部は、ポリミチルベン
テンやボリアリレート等の熱可塑性＠晰から成る気密封
止形の中空パッケージ４によって封止されている。この
中空パッケ−シ４を構成しているパッケージ部材である
下部パッケージ４−１および上部パッケージ４−２は、
それぞれの接合部の接合部４−３　、４−４か前記リー
ドフレーム１を挾んで接合されることにより、前記半導
体素子部を封止している。前記下部パッケージ４−１と
上部パッケージ４−２の接合は、第２図中に一点鎖線で
示された超音波（辰動工具ホーン５および固定台６等か
らなる超音波溶着機等により行なわれていた。

この超音波溶着機による接合方法は、超音波撮動を利用
して熱可塑性樹脂の接合面を加熱して融着一体化するも
のである。先ず、前記下部パッケージ４−１と上部パッ
ケージ４−２のそれぞれの接合面４−３　、４−４に、
半導体素子２等を搭載したリードフレーム１を挾み込む
。上記状態の中空パッケージ４を、超音波撮動工具ホー
ン５と固定台６の間に設置して、超音波撮動工具ホーン
５から超音波撮動を与える。この超音波振動により、熱
可塑性樹脂の接合面４−３　、４−４とこの接合面４−
３゜４−４に挟まれた各リード１−２との間に撮動摩擦
を生じて樹脂がペースト状に溶融する。溶融した樹脂は
、リードフレーム１の各リート１−２間にある間隙部に
押し込まれ、接合面４−３と接合部４−４とを融着一体
化する。以上のようにして、中空パッケージ４の気密封
止が行なわれていた。

ところかこの種の半導体装置の製造方法では、平坦な接
合面と平坦なり−１−フレームとを超音波撮動で融着す
る場合、接触摩擦面か大きいために樹脂の溶融が不十分
となり、リ−１’　１−２の側部の間隙部に不完全な充
填箇所を生じ、気密性か損なわれることがあった。また
、これを防ぐために刷り旨の溶融を十分とするために超
音波振動時間を長くすると、撮動中に溶融樹脂の中に空
気か混入して多孔質化されるために、気密性ヤリート１
−２に対する接着力等が劣化するという欠点かあったっ
そこでこの欠点を除去するために、上記文献においては
、例えば第３図（Ａ）　、　（Ｂ）　、　（Ｃ）及び第
４図に示すような製ｊ聞方法か提案されている。

第３図（Ａ）　、　（Ｂ）　、　（Ｃ）は中空パッケー
ジの下部パッケージを示すもので、同図（八）はその平
面図、同図（Ｂ）　、　（Ｃ）はそれぞれ同図（Ａ）の
Ｉ−Ｉ線断面図及び■−■轢断面図であり、第４図は第
３図（Ａ）　、　（Ｂ）　、　（Ｃ）の中空パッケージ
の接合状態を示すものであるっ 第３図（Ａ）　、　（Ｂ）　、　（Ｃ）において、熱可
塑性樹脂旨から成る下部パッケージ１１は、そのほぼ中
央部に基礎面１２に対し窪んだ凹部１３を有し、この凹
部１３の周囲には基礎面１２に対し突起した連続する１
個の凸部１４を有するように作られている。図示されな
い上部パッケージも下部パッケージ１１と同様の形状に
作られる。前記凹部１３は半導体素子を収容するための
ものであり、凸部１４は上部パッケージの凸部との間に
リードフレームを挾んで上下のパッケージを融着一体化
するためのものである。

上記のように作られた上、下部のパッケージは、第４図
に示されるようにリードフレームを挾み、超音波振動等
を利用した方法により接合される。

先ず、下部パッケージ１１と上部パッケージ１５のそれ
ぞれの凸部１４．１９間に、図示されない半導体素子が
装着されたリードフレーム１６を挾み、これらを所定の
温度で予熱する。予熱後、超音波撮動工具ホーン１７及
び固定台１８等から成る超音波溶着機により、パッケー
ジ１ｉ、　ｉｓに超音波振動を与えると、リードフレー
ム１６と接した凸部１４．１９は撮動摩擦により溶融す
る。この溶融樹脂がリードフレーム１６の各々のり一ト
２０の間隙部２１に押し込まれ、パッケージ１１．１５
が融着一体化される。この際、溶融樹脂はパッケージ１
１．１５のそれぞれの凸部１４゜１９間に形成されてい
る空隙部にも押し込まれ、パッケージ１１．’　１５は
それぞれの基礎面１２．２２がり一ト２０に接しない位
置で一体化される。

上記の半導体装置の製、漬方法においては、溶融する凸
部１４．１９を設けたことにより樹脂の溶融が容易とな
り、超音波撮動等を与える時間を短縮することができる
。したがって、溶融樹脂中への気泡の巻き込みが少なく
なり、気密性が従来に比べ改善される等の利点を有して
いる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記構成の半導体装置の製造方法では、
パッケージ１１．１５の接合面の凸部１４．１９とリー
ド２０の接触面に生じたペースト状の溶融樹脂か、各々
のり一ド２０の間隙部２１へ押し込まれる際に、間隙部
２１のリード２０側部に接する隅部には溶融樹脂の充填
が不十分となるおそれがあり、気密性ヤ水密性に問題が
あった。また、前記のり一ド２０側部に接する隅部にお
ける溶融樹脂の不十分な充填により、リード２０と樹脂
との接着力が弱くなって、リード２０の長さ方向の引張
荷重等に対し機械的強度が不足するという問題があった
。

本発明は、前記従来技術がもっていた問題点として、十
分な気密性、水密性が得られないおそれか必る点及びリ
ードとパッケージの接着部の機械的強度が不足する点に
ついて解決した気密封止形の半導体装置の製造方法を提
供するものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、前記問題点を解決するために、半導体素子と
接続された複数のリードを有するリードフレームを、前
記半導体素子を収容する熱可塑性樹脂から成る２つのパ
ッケージ部材の各接合部間に挾装し、その各接合部を固
着して前記半導体素子を封止する半導体装置の製造方法
において、前記各接合部の少なくとも一方に熱可塑性樹
脂から成る複数の突起部を配設し、この各突起部間に前
記各リートを配置し、その各突起部とそれに対向する前
記接合部とを接触させて、前記各接合部間を加熱融着す
ることとしたものである。

（作　用） 本発明によれば、以上のような半導体装置の製造方法と
したので、少なくとも１つのパッケージ部材の接合部の
各リードの間隙部に形成された突起部は、超音波溶着機
等による９０熱とその際にｈｏえられる圧力を該突起部
に集中させることにより、容易にその表面付近が溶融す
ると同時に、突起部全体が軟化し、かつ圧縮されて外方
に膨らむ働きをする。これにより、突起部は各リートの
間隙部をその溶融樹脂で充填すると同時に、膨らむこと
により自ら間隙部を充填し、ざらに溶融樹脂を押し込む
ことにより間隙部の隅部をも確実に充填し、リードと各
接合部間の接合を強固なものとする動きをする。したが
って、前記問題点を除去できるのである。

（実施例） 第１図は本発明の実施例の製造方法による半導体装置の
要部斜視図であり、パッケージにより封止される前の状
態を示すものである。

この半導体装置は、例えば鉄（Ｆｅ）とニッケル（Ｎｒ
）等の合金から成るリードフレーム３１を有しており、
このリードフレーム３１は素子搭載部３１−１と複数本
のリード３１−２により構成されている。前記素子搭載
部３１−１の上には、半導体素子３２が銀（Ａｇ）ペー
ストヤ共晶等により固着されており、この半導体素子３
２は金（Ａｌｌ）ヤアルミニウム（ＡＮ　）等の金属線
Ｉ！３３によって、リード３１−２の先端部に接続され
ている。

上記のように半導体素子３２等を搭載したリードフレー
ム３１は、ポリミチルペンテンやボリアリレート等の熱
可塑性の樹脂から成る気密封止形の中空パッケージ３４
に収容される。この中空パッケージ３４は、上部パッケ
ージ３５と下部パッケージ３６の２つのパッケージ部材
により構成されるもので、下部パッケージ３６の内部中
央部には素子搭載台３７か設けられている。前記下部パ
ッケージ３６の接合部は接合面３６−１を有してあり、
この接合面３６−１上には、収容されるリードフレーム
３１の各リート３１−２の間隔に合わせて、円柱状の熱
可塑性樹脂から成る複数の突起部３６−２が設けられて
いる。このように形成された下部パッケージ３６の素子
搭載台３７と接合面３６−１には、リードフレーム３１
の素子搭載部３１−１とり一ト３１−２がそれぞれ搭載
される。この際、各リード３１−２は、それぞれの間隙
部３８に各突起部３６−２が位置するように接合面３６
−１上に載置される。その後、上部パッケージ３５接合
部の接合面３５−１を下部パッケージ３６の接合面３６
−１に合わせて、上部パッケージ３５が載置され、接合
される。

この上部パッケージ３５の接合面３５−１には突起部は
形成されておらず、平坦面を成している。

上記の突起部３６−２を有する下部パッケージ３６の製
造は、突起部３６−２が形成された下部パッケージ３６
の金型を作り、これに熱可塑性樹脂をモールド成型する
ことにより行なわれる。ぞの際、各突起部３６−２の接
合面３６−１上の設置位置は、各リード３１−２の間隙
部３８の位置に合わせるものとし、突起部３６−２の高
さは、接合面３６−１上に置かれるリード３１−２の上
面よりも高くなるように設定する。また、突起部３６−
２のそれぞれの体積は、上、下部パッケージ３５．３６
の接合面３５−１．３６−１に挾まれる前記間隙部３８
の容積に対応させて設定するものとする。

以上のように構成された上、下部パッケージ３５゜３６
ノ接合方法ニツイテ、第５図（ａ）　、　（ｂ）　、　
（ｃ）及び第６図を用いて説明する。第５図（ａ）　、
　（ｂ）　。

（Ｃ）は上、下部パッケージ３５．３６を融着一体化す
る接合方法を示す工程図であり、第６図はその融着の、
様子を示す融着状態図でおる。

（１）第５図（ａ）の第１工程 先ず、下部パッケージ３６上に半導体素子等を搭載した
リードフレーム３１を搭載し、素子搭載部を固着すると
共に、各リード３１−２を図に示す如く接合面３６−１
上に設けられた突起部３６−２の間に載置する。

（２）第５図（ｂ）の第２工程 リードフレーム３１か搭載された下部パンケージ３６の
上に、上部パッケージ３５をそれぞれの接合面３５−１
．３６−１を合わせて載置する。この状態においては、
突起部３６−２の高さはり一ド３１−２の上面より高い
ので、上部パッケージ３５は突起部３６−２上に載置さ
れることになる。この上、下部パッケージ３５゜３６等
を、図示しない趨音波溶着煎等の固定台上に置き、超γ
４波撮動工具ホーンにより上部パッケージ３５に超８波
振動と圧力を与える。このとき、上部パンケージ３５の
接合面３５−１は突起部３６−２のみに接しているので
、振動及び圧力は突起部３６−２に集中的に伝わる。

この状態においては、第６図に示すように、突起部３６
−２は、接合面３５−１との超音波振動摩擦によりその
表面部分か溶融し、その溶融４カ１脂か各り−ト３１−
２間の間隙部３８に押し込まれると同時に、溶融軟化し
た突起部３６−２は、上部から与えられる圧力Ｐにより
圧縮されて外側に膨らみ、間隙部３８を充填する。

（３）第５図（Ｃ）の第３工程 前記工程により、突起部３６−２は間隙部３８を充填し
なからその高さが低くなり、接合面３５−１はり一ト３
１−２に接するようになる。この状態においては、間隙
部３８はほぼ完全に充填されているが、さらに接合面３
５−１とり−ト３１−２による超音波撮動摩擦により間
隙部３８は完全に充填されると同時に、接合面３５−１
、リート３１−２、突起部３６−２及び接合面３６−１
は融着一体化する。

本実施例においては、超音波撮動により溶融する突起部
３６−２が、充填すべきリート３１−２の間隙部３８に
設けられているので、溶融樹脂か容易に間隙部３８の隅
部進達すると同時に、外側に膨らむ突起部：Ｔ３−２１
よ、自ら間隙部３８を充填すると共に溶融樹脂を隅部に
押し込む働きをする。したかつて、間隙部３８は確実に
充填され十分な気密性や水密性が１ｑられると同口）に
、リ−１〜３１−２と溶融樹脂との接合も強固に行なわ
れるという利点かめる。

なお、本発明は図示の実施例に限定されず、種々の変形
か可能であり、例えば次のような変形例が挙げられるっ ■　本実施例においては、突起部３６−２の形状は円（
１状のものとしたが、これに限定されず、多角柱等の他
の形状のものとすることもできる。例えば、突起部３６
−２を、その底面形状が間隙部３８の平面形状と相似形
の四角柱とすれば、突起部３６−２は間隙部３８にざら
に均等に充填し易くなる。

■　突起部３６−２の設定位置は下部パッケージ３６に
限定されず、上部パッケージ３５の接合面３５−１に設
けることもできる。また、上、下部パッケージ３５゜３
６の両方の接合面３５−１．３６−１に設けてもよい。

■　突起部３６−２は下部パッケージ３６成型の際に、
一体構造として同時に成型することとしたが、下部パッ
ケージ３６成型後に接合面３６−１に取付けてもよい。

■　本実施例においては、加熱融着させる方法として超
音波振動による方法を用いたか、これに限定されず、例
えば高周波振動や熱部接触加熱等の方法を用いてもよい
。

■　図示の気密封止形半導体装置の形式に限定されず、
他の形式の半導体装置にも本実施例の製造方法を適用す
ることかできる。例えば、上部パッケージに開口部を有
し、上、下部のパッケージ融着後に半導体素子等を搭載
してから、前記開口部に蓋をする形式の気密封止形半導
体装置にも適用可能である。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば２つのパッ
ケージ部材の少なくとも一方の接合部に、各リートの間
隙部に対応させて複数の突起部を設け、この突起部に加
熱と圧力を集中させてリードを挾む２つのパッケージ部
材を加熱融着する半導体装置の製造方法としたので、軟
化した突起部は圧縮されて外方に膨らみ、各リードの間
隙部を充填すると同時に、突起部の表面付近が溶融した
樹脂は、各リードと突起部等の間隙部に押し込まれる。

したがって、各リードの間隙部は確実に充填されて、接
合部の信頼性の高い気密性や水密性が得られると共に、
リードと溶融樹脂との強固な接着により、リード接合部
の十分な機械的強度か得られるという効果かある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の製造方法による半導体装置の
要部斜視図、第２図は従来の半導体装置の断面図、第３
図（Ａ）　、　（Ｂ）　、　（Ｃ）は従来の他の半導体
装置の下部パッケージを示すもので、同図（Ａ）はその
平面図、同図（８，）　、　（Ｃ）はそれぞれ同図（Ａ
）のＩ−Ｉ＆！断面図と■−■線断面図、第４図は第３
図（Ａ）　、　（Ｂ）　、　（Ｃ’）のパッケージの接
合状態図、第５図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）は本
発明の実施例の半導体装置の製造方法を示すパッケージ
接合工程図、第６図は突起部の融着の様子を示す融着状
態図である。 ３１・・・・・・リードフレーム、３１−１・・・・・
・素子搭載部、３１−２・・・・・・リード、３２・・
・・・・半導体素子、３４・・・・・・中空パッケージ
、３５・・・・・・上部パッケージ、３５−１゜３６−
１・・・・・・接合面、３６・・・・・・下部パッケー
ジ、３６−２・・・・・・突起部、３８・・・・・・間
隙部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 半導体素子と接続された複数のリードを有するリードフ
   レームを、前記半導体素子を収容する熱可塑性樹脂から
   成る２つのパッケージ部材の各接合部間に挾装し、その
   各接合部を固着して前記半導体素子を封止する半導体装
   置の製造方法において、 前記各接合部の少なくとも一方に熱可塑性樹脂から成る
   複数の突起部を配設し、この各突起部間に前記各リード
   を配置し、その各突起部とそれに対向する前記接合部と
   を接触させ、前記各接合部間を加熱融着することを特徴
   とする半導体装置の製造方法。