KR20080091293A - 수지제 중공 패키지 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
수지제 중공 패키지의 반도체 소자 탑재면의 하부에 마련되는 판상 구조체인 방습용 섬을 포함하고, 반도체 소자 탑재면의 면적이 200㎟ 이상이며, 또한 반도체 소자 탑재면의 파상도 곡선의 최대 높이 파상도가 35㎛ 이하인 수지제 중공 패키지를 제공한다. 본 발명의 수지제 중공 패키지는 방습용 섬을 포함하기 때문에 방습성이 우수하다. 또한, 반도체 소자 탑재면의 평탄성이 우수하기 때문에, 대형의 고체 촬상 소자를 이용하는 디지털 일안 리플렉스 카메라 등에 본 발명의 수지제 중공 패키지를 이용하면, 광각 렌즈를 이용하여도 촬상 화상의 주변 광량의 저하가 적다. 본 발명의 수지제 중공 패키지의 제조 방법에서는, 금형에 마련한 돌기를 이용하여 방습용 섬을 고정한 상태에서 인서트 성형함으로써, 방습용 섬의 어긋남을 방지하고, 반도체 소자 탑재면의 최대 높이 파상도가 35㎛ 이하인 수지제 중공 패키지를 얻을 수 있다.
Description
본 발명은 고체 촬상 소자 등의 반도체 소자를 탑재하는 수지제 중공 패키지에 관한 것으로, 특히 디지털 일안 리플렉스 카메라 등에 이용되는 대형의 고체 촬상 소자를 탑재하기 위한 수지제 중공 패키지, 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 대형의 고체 촬상 소자를 탑재하기 위한 수지제 중공 패키지를 이용한 반도체 장치, 및 그 반도체 장치를 탑재한 전자 기기에 관한 것이다.
반도체 소자는 주위의 습도나 온도의 변화, 미세한 먼지나 이물과의 접촉 등에 의해 특성이 열화되고, 또한 진동이나 충격을 받음으로써 용이하게 파손되어 버린다. 이들 외적 요인으로부터 반도체 소자를 보호하기 위해서, 보통 세라믹 박스나 수지로 밀봉하여 반도체 패키지로서 이용되고 있다.
CCD나 C-MOS 등의 고체 촬상 소자나, 포토다이오드나 광 센서 등의 광학 기능을 갖는 반도체 소자의 경우는, 패키지 내에 탑재된 반도체 소자와 패키지의 외부 사이에 빛의 전달로가 필요하다. 따라서, 광학 기능을 갖는 반도체 소자의 경 우는, 전체 둘레를 수지나 세라믹으로 완전히 덮어 버릴 수는 없다. 그 때문에, 이들 광학 기능을 갖는 반도체 소자는 일반적으로 한쪽이 개방된 중공 타입의 패키지에 탑재되고, 개방부를 유리 등의 광학적으로 투명한 창 재료를 이용하여 밀봉한 반도체 패키지로서 이용되고 있다.
최근, 디지털 카메라의 거대 시장이 형성되고 있다. 디지털 콤팩트 카메라의 소형 경량화나 조작의 간편화가 진행되는 한편으로, 단순한 고화소수화
가 아닌 풍부한 계조 표현으로서의 고화질화에 대한 요망이나, 특수한 촬영 기법을 활용하고 싶다는 등의 요구가 높아져 왔다. 그 때문에 최근에는 특히 디지털 일안 리플렉스 카메라가 활발하게 개발, 판매되어져 왔다.
디지털 일안 리플렉스 카메라는, 고화질을 실현하고, 고도의 촬영 기법을 활용하고, 또한 종래의 은염 필름을 사용하는 일안 리플렉스 카메라에 이용되어 온 렌즈와의 호환성을 확보하기 위해서, 디지털 콤팩트 카메라에 비해 훨씬 큰 고체 촬상 소자가 사용되고 있다.
디지털 콤팩트 카메라와 디지털 일안 리플렉스 카메라에 이용되고 있는 주요한 CCD 타입의 고체 촬상 소자의 일람표를 표 1에 나타낸다. 고체 촬상 소자의 크기는 같은 호칭의 촬상 소자 타입이더라도 제조사마다 약간 다른 크기의 것이 제조되고 있지만, 각각의 타입에 대하여 대표적인 것을 들고 있다.
표 1에 든 촬상 소자 타입은 디지털 카메라에 이용되고 있는 촬상 소자를 가리키는 일반적인 호칭을 이용하고 있다. 크기 및 면적은 해당 타입의 촬상 소자가 갖는 촬상면의 실제의 크기를, 면적비는 35mm 크기를 100으로 하였을 때의 상대치 를, 종횡비는 해당 크기의 장변의 길이를 단변의 길이로 나눈 수치를 기재하고 있다.
35mm 크기로서 든 값은 종래의 은염 필름을 이용하는 카메라에 관한 것이지만, 극히 일부의 최고급 디지털 일안 리플렉스 카메라에도 채용되고 있다.
디지털 일안 리플렉스 카메라에 이용되고 있는 고체 촬상 소자는 가장 작은 포써드라 불리는 4/3인치이더라도, 디지털 콤팩트 카메라에 이용되고 있는 최대 크기의 2/3인치에 비해 약 4배 크기를 갖고 있다.
종래의 은염 필름 카메라에서는, 촬영 렌즈를 통과한 광선이 화상을 기록하는 은염 필름에 비스듬히 입사하여도, 은염 필름의 감광층 내에 존재하는 감광체는 광선이 수직으로 입사한 경우와 전혀 다른 것 없이 감광하여 화상을 기록한다. 따라서 은염 필름 카메라에서는, 광선이 수직으로 입사하는 필름의 중앙부와 광선이 비스듬히 입사하는 필름의 주변부 사이에 큰 감광도의 차이는 생기지 않는다.
한편, 디지털 카메라에서는, 화상을 기록하는 은염 필름에 대응하는 고체 촬상 소자는 다수의 화소의 배열로 이루어져 있다. 각 화소는 촬영 렌즈 측에 배치된 미소한 집광 렌즈가 화소 속에 있는 CCD나 C-MOS 등의 발전층에 집광함으로써 전하를 발생시켜 화상을 기록한다. 고체 촬상 소자의 각 화소에 설치된 미소한 집광 렌즈는 이 집광 렌즈의 광축에 평행하게 입사하는 광선을 발전층 면에 집광하도록 설계되어 있어, 각 화소의 미소한 집광 렌즈에 대하여 임계각 이상의 입사각으로 입사한 광선은 화소의 측면에 집광되고, 각 화소 안에 있는 발전층에는 집광되지 않아, 화상으로서 기록되지 않는 일이 생긴다.
이 문제는 촬상 소자의 경사 입사광 특성이라고 불리며, 촬영 렌즈의 화각이 넓을수록, 또한 촬상 소자의 주변부 화소일수록 현재화(顯在化)되어, 화상의 주변 광량의 저하로서 화질을 저하시키기 때문에 문제가 된다.
여기서 입사각이란, 광이 입사하는 면의 법선과 입사광이 이루는 각도를 말한다. 면에 대하여 수직으로 입사한 경우는 입사각은 0°이며, 비스듬히 입사할수록 입사각의 값이 커진다.
디지털 콤팩트 카메라처럼 촬영 렌즈를 교환하지 않는 카메라이면, 촬영 렌즈와 고체 촬상 소자의 특성 전체를 고려하여 주변 광량의 저하를 허용할 수 있는 범위로 촬영 렌즈의 화각을 제한하여 카메라를 설계하는 것이 가능하다. 또한, 사용하는 고체 촬상 소자가 작으면 촬영 렌즈의 이미지 써클은 작고 좋으며, 고체 촬상 소자의 주변부 화소이더라도 입사각이 커지지 않기 때문에 화상 주변부의 광량은 저하되지 않는다.
한편, 디지털 일안 리플렉스 카메라는 사용자가 원하는 화각의 촬영 렌즈를 교환하여 사용하기 때문에, 화각이 가장 넓은 초광각 렌즈나 어안 렌즈를 이용한 경우라도 화상 주변부의 광량 저하가 허용 범위에 들어가도록 설계할 필요가 있다. 또한 고체 촬상 소자가 커질수록, 주변부의 화소로 입사하는 광선의 입사각이 커지기 때문에 광량 저하가 발생하기 쉽다.
따라서, 대형의 고체 촬상 소자를 이용하는 디지털 일안 리플렉스 카메라에서는, 디지털 콤팩트 카메라에 비해 고체 촬상 소자를 탑재하는 수지제 중공 패키지에 요구되는 치수 정밀도는 현저히 엄격하게 된다. 특히 반도체 소자 탑재면의 평탄성이 나빠서 수지제 중공 패키지에 대하여 고체 촬상 소자가 비스듬히 탑재된 경우는, 주변 광량의 저하가 언밸런스하게 생겨 버린다. 즉, 반도체 소자 탑재면으로부터 떠오른 측의 촬상 소자의 주변부 화소는, 입사광의 입사각은 작아지므로 광량 저하는 발생하기 어렵게 된다. 한편, 가라앉은 측의 촬상 소자의 주변부 화소는, 입사광의 입사각이 더 커지기 때문에 설계치 이상으로 광량이 저하되어 버린다.
디지털 일안 리플렉스 카메라는, 보도 사진이나 산악 사진 등의 분야에서, 디지털 콤팩트 카메라에서는 정상으로 작동하지 않을 것 같은 가혹한 환경하에서도 확실히 작동할 것이 요구된다. 고체 촬상 소자의 작동을 담보하기 위해서는 여러가지의 내구성 중에서도 특히 내습성이 중요하고, 그것을 위해서는 예컨대 일본 특허 제2539111호에 개시되어 있는 것과 같이 수지제 중공 패키지의 고체 촬상 소자를 탑재하는 반도체 소자 탑재면의 하부에 투습을 억제하는 방습용 섬(island)을 마련하는 기술이 알려져 있다.
특허 문헌 1: 일본 특허 제2539111호 특허공보
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
본 발명의 수지제 중공 패키지는 방습용 섬을 마련하고 있기 때문에 패키지 바닥면으로부터의 수분 침투가 방지되므로 내습성이 우수하다. 방습용 섬의 면적이 큰, 예컨대 디지털 일안 리플렉스 카메라용 패키지에 있어서는, 섬 면적이 100㎟ 이상일 때 그 효과는 보다 현저하게 된다.
또한, 상기 방습용 섬을 이용함으로써 패키지의 반도체 소자 탑재면의 평탄성을 향상시킬 수 있다. 즉, 본 발명의 수지제 중공 패키지는 성형 금형에 리드 프레임을 삽입하여 가열 가압하에서 성형 수지를 주입하고, 경화 후에 취출하여 제조된다. 경화할 때에 성형 수지의 부피는 수축하는데, 수축량은 성형 수지량에 비례하기 때문에 수지제 중공 패키지는 성형 수지층이 두꺼운 측벽부가 가장 수축하게 된다.
방습용 섬을 갖지 않는 수지제 중공 패키지에서는, 반도체 소자 탑재면의 주변부는 측벽부의 수축으로 잡아 당겨지기 때문에 중앙부에 비해 수축량이 커진다. 그 때문에, 반도체 소자 탑재면은 중앙이 높아진 볼록 형상이 되기 쉽다. 방습용 섬을 갖지 않는 수지제 중공 패키지의 반도체 소자 탑재면을 표면 조도계로 측정한 파상도 곡선의 일례를 도 5D에 예시한다. 한편, 도 5A 내지 도 5D에서는, 가로축은 풀 스케일을 25mm로, 세로축은 풀 스케일을 50㎛로 나타내고 있다. 또한 도면 중에 화살표로 나타낸 높이가 파상도 곡선의 최대 높이 파상도이다.
한편으로, 대형의 촬상 소자를 이용하는 디지털 일안 리플렉스 카메라 등에는, 반도체 소자 탑재면이, 예컨대 표 1에 나타내는 바와 같이 200㎟ 이상의 면적을 갖는 수지제 중공 패키지가 이용된다. 방습용 섬을 갖는 수지제 중공 패키지의 경우는, 방습용 섬을 연결하는 리드 프레임이 성형 금형에 삽입, 고정되고, 그 후에 성형 수지가 성형 금형 중의 공극에 주입된다. 수지제 중공 패키지 자체 및 방습용 섬이 각각 커질수록, 주입되는 성형 수지의 유동에 밀려 방습용 섬이 성형 금형 내에서 설계 위치로부터 어긋나기 쉽게 된다.
방습용 섬이 설계 위치로부터 어긋나면, 수지제 중공 패키지의 내부에서 방습용 섬이 비스듬히 기울거나, 내부에 매설되어야 하는 방습용 섬의 단부가 수지제 중공 패키지의 표면에 노출되거나 하는 일 등이 생긴다.
이와 같이 방습용 섬이 설계 위치로부터 어긋난 수지제 중공 패키지에서는, 반도체 소자 탑재면과 방습용 섬 사이의 성형 수지층의 두께가 장소에 따라 다르기 때문에 성형 수지의 수축량도 장소에 따라 달라, 반도체 소자 탑재면의 평탄성이 악화되는 문제가 생긴다. 그 일례를 도 5C에 나타낸다.
본 발명은 내습성이 우수하고, 촬영 화상의 주변 광량의 저하가 적은 디지털일안 리플렉스 등의 전자 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명은 내습성이 우수하고, 촬영 화상의 주변 광량의 저하가 적은, 디지털 일안 리플렉스 등의 전자 장치에 이용하는 반도체 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명은 내습성을 손상시키는 일없이 촬영 화상의 주변 광량의 저하가 적은, 디지털 일안 리플렉스 카메라 등에 이용하는 수지제 중공 패키지를 제공하는 것을 과제로 한다. 즉 본 발명의 과제는 방습용 섬을 갖고, 또한 반도체 소자 탑재면의 평탄성이 좋은 수지제 중공 패키지를 제공하는 것에 있다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서, 방습용 섬을 연결하여 포함하는 리드 프레임을 성형 금형에 삽입하여 인서트 성형되는, 반도체 소자를 탑재하기 위한 수지제 중공 패키지로서, 반도체 소자 탑재면의 면적이 200㎟ 이상이며, 또한 표면 조도계로 측정한 반도체 소자 탑재면의 파상도 곡선의 최대 높이 파상도가 35㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 수지제 중공 패키지를 제공한다.
본 발명에 있어서 방습용 섬이란, 중공 반도체 패키지의 반도체 소자 탑재면의 하부에 마련되는 판상의 구조체를 말한다.
인서트 성형이란, 성형 금형에 피삽입물을 삽입한 후에 성형 수지를 주입하여, 피삽입물과 일체화한 수지 성형물을 성형하는 방법을 말한다.
파상도 곡선의 최대 높이 파상도란, JIS B0601:2001(대응 국제규격, ISO 4287:1997)에 정의되어 있는, 윤곽 곡선이 파상도 곡선인 경우의 최대 높이를 말한다.
수지제 중공 패키지의 반도체 소자 탑재면의 면적이란, 뒤에서 설명하는 이너 리드가 노출되는 선반단을 포함하지 않는, 탑재하는 반도체 소자가 고정되는 중공부의 면적을 말한다. 하나의 수지제 중공 패키지에 복수의 반도체 소자가 탑재되는 경우이더라도, 선반 단부를 제외한 중공부의 바닥 면적으로 한다.
본 발명의 수지제 중공 패키지는 방습용 섬의 면적이 100㎟ 이상인 것이 바람직하다.
본 발명에 의해 제공되는 수지제 중공 패키지는 수지제 중공 패키지를 제조할 때, 성형 금형에 마련한 하나 이상의 돌기에 의해 방습용 섬을 고정한 상태에서 성형 수지를 주입함으로써 제조할 수 있다.
방습용 섬을 고정하는 하나 이상의 돌기는 성형 금형을 구성하는 상금형과 하금형 양쪽의 성형 금형에 각각 4개씩 마련하거나, 혹은 성형 수지를 주입하는 게이트를 갖지 않는 측의 성형 금형에만 4개를 마련함으로써 반도체 소자 탑재면의 파상도 곡선의 최대 높이 파상도가 20㎛ 이하인 수지제 중공 패키지를 제조할 수 있다.
방습용 섬을 고정하는 하나 이상의 돌기는 성형 금형을 구성하는 상금형과하금형 중, 성형 수지를 주입하는 게이트를 갖지 않는 측의 성형 금형에만 1개를 마련함으로써 반도체 소자 탑재면의 파상도 곡선의 최대 높이 파상도가 35㎛ 이하인 수지제 중공 패키지를 제조할 수 있다.
또한, 금형으로부터 성형체를 이형하기 위해 작동하는 인젝터 핀을 방습용 섬에 접하도록 설계를 하고, 이것을 상기의 방습용 섬을 고정하는 하나 이상의 돌기로서 사용하여도 좋다.
발명의 효과
본 발명의 수지제 중공 패키지를 이용함으로써, 내습성을 손상시키는 일없이 광각 렌즈를 이용한 경우라도 촬영 화상의 주변 화질 저하가 적은 디지털 일안 리플렉스 카메라를 제조할 수 있다.
도 1은 방습용 섬을 연결하여 포함하는 리드 프레임을 예시하는 평면도이다.
도 2는 리드 프레임을 협지 고정한 성형 금형을 예시하는 단면도이다.
도 3은 리드 프레임을 협지 고정한 상금형과 하금형에 각각 방습용 섬을 고정하는 돌기를 설치한 성형 금형을 예시하는, 상기 돌기를 포함하는 평면에서의 단면도이다.
도 4는 수지제 중공 패키지의 반도체 소자 탑재면을 표면 조도계로 측정하는 모양을 예시하는 모식적인 단면도이다.
도 5A는 수지제 중공 패키지의 반도체 소자 탑재면의 파상도 곡선을 예시하는 도면이다.
도 5B는 수지제 중공 패키지의 반도체 소자 탑재면의 파상도 곡선을 예시하는 도면이다.
도 5C는 수지제 중공 패키지의 반도체 소자 탑재면의 파상도 곡선을 예시하는 도면이다.
도 5D는 수지제 중공 패키지의 반도체 소자 탑재면의 파상도 곡선을 예시하는 도면이다.
발명을 실시하기
위한 최선의 형태
본 발명의 수지제 중공 패키지의 제조 방법에 대하여 설명한다.
우선, 수지제 중공 패키지에 이용하는 리드 프레임에 대하여 설명한다.
본 발명에 이용할 수 있는, 방습용 섬을 연결하여 포함하는 리드 프레임의 평면도를 도 1에 예시한다. 도 1에 예시한 방습용 섬을 연결하여 포함하는 리드 프레임(1)은 도 1의 상측과 하측에 각각 40개씩의 리드 핀(11)이 마련되어 있다. 리드 핀(11)의 수지제 중공 패키지의 중공부 선반단에 노출되어, 탑재되는 반도체 소자와 전기적으로 접속되는 부분을 이너 리드(11a)라고 한다. 리드 핀(11)의 수지제 중공 패키지의 외부로 연장 돌출되어 외부의 실장 기판과 전기적으로 접속되는 부분을 아웃터 리드(11b)라고 한다. 인접하는 리드 핀끼리는 댐 바(dam bar, 12)에 의해 상대 위치가 고정되도록 연결되어 있다.
리드 프레임(1)의 중앙에는 방습용 섬(13)이 프레임(1)과 연결되어 마련되어 있다.
리드 프레임에 마련되는 리드 핀의 개수는 탑재하는 반도체 소자의 단자수에 따라 설계되는 것이지만, 보통 수십개부터 100개 정도의 사이인 경우가 많다.
방습용 섬의 면적은 탑재하는 반도체 소자나 요구되는 내습성의 정도에 따라 적절히 설계되어야 하는 것이며, 보통 탑재하는 반도체 소자의 바닥 면적의 80% 내지 120% 정도인 경우가 많다. 여기서 방습용 섬의 면적이란, 방습용 섬을 주위의 리드 프레임에 연결하기 위한 연결부를 제외한 면적을 말한다.
리드 프레임의 재질로서는 알루미늄, 구리, 알루미늄 합금이나 구리 합금 등을 이용할 수 있지만, 42 알로이로 불리는 합금이 특히 바람직하게 이용된다.
리드 프레임의 두께는 0.15mm 내지 0.3 mm 정도의 것이 이용된다. 특히 고체 촬상 소자를 탑재하는 경우에는 0.2mm 내지 0.25mm의 두께의 것이 바람직하게 이용된다.
본 발명에서는 하나의 실시태양으로서, 방습용 섬을 연결하여 포함하는 리드 프레임의 연결부를 미리 절곡하여, 방습용 섬이 이루는 평면이 리드 핀이 이루는 평면보다 아래가 되도록 가공한 예를 나타내고 있다. 탑재하는 반도체 소자를 방습용 섬에 전기적으로 접지시키는 경우에는, 방습용 섬이 패키지의 소자 탑재면의 높이가 되도록 절곡하는 양을 조절해 두든지, 혹은 절곡 가공 없이 하면 좋다.
다음으로 성형 금형에 대하여 설명한다. 수지제 중공 패키지를 성형하는 성형 금형의 하나의 실시태양을 예시하는 단면도를 도 2에 나타낸다.
도 2에서는, 방습용 섬(13)이 이루는 평면이 리드 핀(11)이 이루는 평면보다도 아래가 되도록 절곡 가공된 리드 프레임(1)을 이용하고 있다. 이 리드 프레임(1)이 상하의 성형 금형(2)에 협지된 상태의, 성형 금형(2)의 중앙 근방의 리드 핀(11)을 포함하는 평면에서의 단면도이다.
성형 금형(2)은 상금형(21)과 하금형(22)으로 이루어진다. 방습용 섬을 연결하여 포함하는 리드 프레임(1)은 댐 바(12)를 포함하는 아웃터 리드부(11b)가 상금형(21)과 하금형(22)에 협지되어 고정되며, 이너 리드(11a)의 선단은 상금형에 마련된 중공부의 선반단에 접하도록 설계되어 있다.
방습용 섬(13)은, 도 2에는 도시되지 않은 리드 프레임과의 절곡 가공된 연결부에 의해 성형 금형(2)의 공극부(23)에 공중에 매달려 있다.
성형 공정에서는, 도 2에는 도시하지 않은 성형 수지를 주입하는 게이트로부터 성형 수지가 주입된다. 상이한 복수의 게이트로부터 주입된 성형 수지끼리가 접촉하여 생기는 이른바 웰드 라인은 접합 강도가 현저히 저하되는 것이 알려져 있다. 그 때문에 수지제 중공 패키지를 성형하는 경우, 웰드 라인이 생기지 않도록 게이트를 1개소로 하는 경우가 많다.
도 2에 예시한 성형 금형(2)의 경우는, 보통 성형 수지를 주입하는 게이트는하금형(22)에 마련된다. 따라서 방습용 섬(13)의 게이트에 가까운 측이, 주입되는 성형 수지의 유동에 밀려 어긋나기 쉽다.
본 발명에서 이용하는 방습용 섬을 고정하기 위한 돌기를 상금형(21)과 하금형(22) 양쪽에 마련한 성형 금형(2)의, 돌기를 포함하는 평면으로 분할한 단면도를 도 3에 나타낸다. 상금형(21)에 마련한 돌기를 24, 하금형에 마련한 돌기를 25로서 나타내고 있다.
한편, 도 2 및 도 3에 예시한 성형 금형(2)은 실제로는 상하를 도치하여 사용하는 경우가 많지만, 여기서는 수지제 중공 패키지의 형상에 상하를 대응시키고 있다.
수지제 중공 패키지의 성형 방법에 대하여 설명한다.
리드 프레임(1)을 협지한 성형 금형(2)의 공극부(23)에 성형 수지가 주입되어 수지제 중공 패키지가 성형된다. 성형 수지로서는 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리아마이드 수지 및 불포화 폴리에스터 수지 등의 열경화성 수지나, 액정 폴리머, 폴리페닐렌 옥사이드 수지, 폴리페닐렌 설파이드 수지 및 폴리설폰 수지 등의 내열성 열가소성 수지를 이용할 수 있다. 이 중, 열경화성 수지인 에폭시 수지 혹은 에폭시 수지에 다른 수지를 혼합한 에폭시 컴파운드가 내구성, 치수 안정성 및 비용의 밸런스로부터 특히 적합하게 이용된다.
성형 수지에는 보통 실리카, 알루미나, 제올라이트, 질화붕소, 질화알루미늄, 질화규소 등의 무기 충전재나, 아크릴산 폴리머 등의 유기 충전재를 첨가한다.
성형 수지의 주입 방법으로서는 여러 가지의 사출 성형법을 사용할 수 있지만, 주입하는 성형 수지의 양을 정밀히 제어할 수 있기 때문에 특히 트랜스퍼 성형이 바람직하게 이용된다.
수지제 중공 패키지의 성형 수지를 주입한 후의 공정에 대하여 설명한다.
성형 금형(2)의 공극부(23)에 성형 수지가 주입된 후, 필요에 따라 포스트 큐어가 이루어지고, 경화 후에 성형된 수지제 중공 패키지가 성형 금형(2)으로부터 취출된다. 이어서 수지제 중공 패키지는 필요에 따라 수지 버(burr)가 제거되거나, 댐 바(12)가 절단되거나, 아웃터 리드(11b)가 원하는 형상으로 절곡 가공되거나 한 후에, 반도체 소자를 탑재하는 공정으로 진행한다.
수지제 중공 패키지의 반도체 소자 탑재면에 접착제 등을 이용하여 반도체 소자가 고정된다. 이어서, 반도체 소자의 단자와, 대응하는 수지제 중공 패키지의 이너 리드(11a)를, 금이나 알루미늄 등의 금속 세선(細線)을 이용하여 와이어 본딩한다. 그 후에, 개구부가 유리 등의 광학적으로 투명한 밀봉 재료를 이용하여 밀봉되어, 반도체 소자를 탑재한 수지제 중공 패키지가 완성된다.
이하에 본 발명의 상세에 대하여 실시예와 비교예를 이용하여 설명하지만, 본 발명은 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
도 1에 예시한 리드 프레임과 마찬가지의 형상을 갖고, 리드 핀의 개수가 80개이며, 24mm×14mm의 방습용 섬을 갖는, 두께 0.25mm의 42 알로이제 리드 프레임을 이용했다. 이 리드 프레임을, 도 3에 예시한 성형 금형과 마찬가지의, 상금형과 하금형에 방습용 섬을 고정하는 4개씩의 돌기를 각각 마련한 성형 금형에 삽입하여 협지 고정했다.
이어서, 에폭시 수지 8중량부와 페놀 수지 4중량부에 84중량부의 실리카와 2중량부의 이형제를 가열 혼련하여 제조한 에폭시 컴파운드를 성형 수지로 하고 상기의 성형 금형을 이용하여 170℃, 2MPa의 조건으로 90초 걸려서 트랜스퍼 성형했다. 한편, 성형 수지가 주입되는 게이트는 하금형에 마련되어 있다.
이어서, 성형품을 성형 금형으로부터 취출하고, 실온까지 방냉했다. 그 후, 175℃에서 3시간의 포스트 큐어를 행하고, 실온까지 방냉하여 경화를 완료시켰다.
얻어진 수지제 중공 패키지의, 아웃터 리드를 포함하지 않는 수지부의 외부 치수는, 장변이 37mm, 단변이 26mm이며, 패키지 바닥면부터 측벽부의 상면까지의 두께가 2mm이다.
수지제 중공 패키지의 반도체 소자 탑재면을 도쿄 정기 주식회사제의 표면 조도계 surfcom570A를 이용하여 표면 형상을 측정하여 파상도 곡선의 최대 높이 파상도를 평가했다. 측정 조건은 여파 최대 파상도 모드로 컷 오프 0.16mm, 주사속도 0.6mm/초, 주사 거리 25.0mm이다. 측정된 파상도 곡선을 도 5A에 나타낸다.
그 후, 수지제 중공 패키지를, 장변에 평행하게 이분할한 단면을 관찰하여 수지제 중공 패키지 내의 방습용 섬의 상황을 확인했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
[실시예 2]
방습용 섬을 고정하는 돌기를 상금형에만 4개 마련하고 하금형에는 방습용 섬을 고정하는 돌기를 마련하지 않은 성형 금형을 이용한 것 이외에는 모두 실시예 1과 마찬가지로 하여 수지제 중공 패키지를 성형하고, 실시예 1과 마찬가지로 평가했다. 측정된 파상도 곡선을 도 5B에, 그 밖의 결과를 표 2에 나타낸다.
[실시예 3]
방습용 섬을 고정하는 돌기를 상금형과 하금형의 중앙부에 각각 한 개씩 마련한 성형 금형을 이용한 것 이외에는 모두 실시예 1과 마찬가지로 하여 수지제 중공 패키지를 성형하고, 실시예 1과 마찬가지로 평가했다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.
[실시예 4]
방습용 섬을 고정하는 돌기를 상금형의 중앙에 1개 마련하고 하금형에는 방습용 섬을 고정하는 돌기를 마련하지 않은 성형 금형을 이용한 것 이외에는 모두 실시예 1과 마찬가지로 하여 수지제 중공 패키지를 성형하고, 실시예 1과 마찬가지 로 평가했다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.
[비교예 1]
방습용 섬을 고정하는 돌기를 갖지 않는 성형 금형을 이용한 것 이외에는 모두 실시예 1과 마찬가지로 하여 수지제 중공 패키지를 성형하고, 실시예 1과 마찬가지로 하여 평가했다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.
[비교예 2]
방습용 섬을 갖지 않는 리드 프레임을 이용한 것 이외에는 모두 비교예 1과 마찬가지로 하여 수지제 중공 패키지를 성형하고, 실시예 1과 마찬가지로 평가했다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.
방습용 섬을 갖지 않는 비교예 2에 비해 방습용 섬을 갖는 비교예 1 쪽이 수지제 중공 패키지의 반도체 소자 탑재면의 평탄성은 좋은 것을 알 수 있다. 또한 본 발명의 수지제 중공 패키지의 제조 방법을 이용한 실시예 1 내지 실시예 4의 결과로부터, 방습용 섬을 고정하는 돌기를 성형 금형에 마련함으로써 수지제 중공 패키지의 반도체 소자 탑재면의 평탄성이 현격하게 향상되는 것을 알 수 있다.
수지제 중공 패키지의 반도체 소자 탑재면의 파상도 곡선의 형상이 볼록인 경우는 안정감이 나쁘기 때문에, 탑재되는 고체 촬상 소자는 반도체 소자 탑재면의 볼록 형상 파상도의 한 쪽의 경사면에 고정되기 쉽게 된다. 이처럼 고체 촬상 소자가 비스듬히 고정된 수지제 중공 패키지에서는, 가라앉아 고정된 측의 고체 촬상 소자 주변부의 화소에 있어서 광량 저하가 현저하게 된다.
실시예에 나타낸 본 발명의 수지제 중공 패키지에서는, 최대 높이 파상도의 값이 작게 됨과 아울러, 파상도 곡선의 형상이 거의 좌우 대칭적인 오목형으로 되어있다. 파상도의 형상이 좌우 대칭인 오목형이기 때문에, 탑재되는 고체 촬상 소자는 수지제 중공 패키지에 대하여 비스듬히 고정되기 어렵게 된다. 그 결과, 본 발명의 수지제 중공 패키지를 사용한 디지털 일안 리플렉스 카메라에서는, 초광각 렌즈를 이용한 경우라도 화상 주변부의 화소의 광량 저하가 비대칭으로 발생할 가능성을 현저히 저감할 수 있다.
[실시예 5]
이어서, 수지제 중공 패키지의 내습성을 평가했다.
실시예 1에서 얻어진 수지제 중공 패키지를 170℃에서 6시간 건조하고, 반도체 소자를 탑재하지 않는 채로 중공부에 유리판을 밀봉제(교리쓰 화학 산업 주식회사제의 월드 록 8723L)를 이용하여 접착했다.
이 유리 밀봉 중공 패키지에 대하여 이하의 프레셔 쿠커 시험(pressure cooker test)(이하, 「PCT」라고 약기한다)을 행했다. 온도 121℃에서 상대 습도 100%의 항온항습조(프레셔 쿠커 시험기) 안에 놓아 둔 유리 밀봉 중공 패키지를 96 시간 후에 온도 23℃, 상대 습도 50%의 환경에 취출하고, 15분간 방치했다. 그 후 패키지 유리의 안쪽에 결로에 의한 흐림이 생기는지 여부를 관찰했다. 흐림이 생기지 않은 것을 A 평가, 흐림이 생긴 것을 N 평가로서 표 3에 나타낸다.
[실시예 6]
방습용 섬의 면적이 100㎟인 리드 프레임을 이용한 것 이외에는 실시예 5와 마찬가지로 하여 PCT를 행했다. 결과를 표 3에 나타낸다.
[비교예 3]
방습용 섬을 갖지 않는 리드 프레임을 이용한 것 이외에는 실시예 5와 마찬가지로 하여 PCT를 행했다. 결과를 표 3에 나타낸다.
[비교예 4]
방습용 섬의 면적이 50㎟인 리드 프레임을 이용한 것 이외에는 실시예 5와 마찬가지로 하여 PCT를 행했다. 결과를 표 3에 나타낸다.
본 발명에서는, 그 제조 방법에 의해 수지제 중공 패키지의 이면 및/또는 반도체 소자 탑재면에 방습용 섬이 노출되는 구멍이 형성되어 버린다. 이 구멍은 그대로 두어도 특별히 문제는 없지만, 열 전도성 물질을 충전하여, 탑재한 반도체 소자의 발열을 냉각하기 위한 열의 방열로(放熱路)로서 활용하여도 좋다. 특히 수지제 중공 패키지의 이면에 방열판을 설치하고, 이 방열판과 수지제 중공 패키지에 탑재한 반도체 소자를 열적으로 접촉하도록 열 전도성 물질을 충전하면, 효율적으로 반도체 소자의 방열을 행할 수 있다.
본 발명의 수지제 중공 패키지를 이용함으로써, 내습성을 손상시키는 일 없이 광각 렌즈를 이용하였을 때에도 화상 주변부의 광량 저하가 적은 디지털 일안 리플렉스 카메라를 제조할 수 있다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1…리드 프레임
11…리드 핀
11a…이너 리드
11b…아웃터 리드
12…댐 바
13…방습용 섬
2…성형 금형
21…상금형
22…하금형
23…공극부
24…상금형에 마련한 돌기
25…하금형에 마련한 돌기
31…수지제 중공 패키지의 반도체 소자 탑재면
32…수지제 중공 패키지의 선반단
33…수지제 중공 패키지의 측벽부
4…표면 조도계의 측정자
Claims (7)
- 방습용 섬을 연결하여 포함하는 리드 프레임을 성형 금형에 삽입하여 인서트 성형되는, 반도체 소자를 탑재하기 위한 수지제 중공 패키지로서, 반도체 소자 탑재면의 면적이 200㎟ 이상이며, 또한 표면 조도계로 측정한 반도체 소자 탑재면의 파상도 곡선의 최대 높이 파상도가 35㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 수지제 중공 패키지.
- 제 1 항에 있어서,방습용 섬의 면적이 100㎟ 이상인 것을 특징으로 하는 수지제 중공 패키지.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 수지제 중공 패키지를 제조하기 위한 제조 방법으로서, 성형 금형에 마련한 하나 이상의 돌기에 의해 방습용 섬을 고정한 상태에서 성형 수지를 주입하는 것을 특징으로 하는 수지제 중공 패키지의 제조 방법.
- 제 3 항에 있어서,방습용 섬을 고정하는 하나 이상의 돌기가 상금형과 하금형 양쪽의 성형 금형에 마련된 것을 특징으로 하는 수지제 중공 패키지의 제조 방법.
- 제 3 항에 있어서,방습용 섬을 고정하는 하나 이상의 돌기가, 성형 수지를 주입하는 게이트를 갖지 않는 측의 성형 금형에 마련된 것을 특징으로 하는 수지제 중공 패키지의 제조 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 수지제 중공 패키지에 반도체 소자를 탑재한 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제 6 항에 기재된 반도체 장치를 탑재한 것을 특징으로 하는 전자 기기.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JPJP-P-2006-00027326 | 2006-02-03 | ||
| JP2006027326 | 2006-02-03 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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