WO2018029981A1 - 半導体センサ及びその製造方法 - Google Patents

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WO2018029981A1
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田中　昌明
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株式会社デンソー
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    • H01L2924/181—Encapsulation

Definitions

  • the present disclosure relates to a semiconductor sensor and a manufacturing method thereof.
  • Patent Document 1 proposes a structure in which a semiconductor chip is covered with a mold resin portion so that a part of the semiconductor chip is exposed.
  • This configuration can be manufactured as follows. First, a semiconductor chip is prepared. Moreover, the metal mold
  • a film is pasted on the entire surface of the upper mold that faces the lower mold.
  • a semiconductor chip is placed on the lower mold.
  • tip of a protrusion part is contacted with a semiconductor chip among the films affixed on the upper mold
  • the mold resin portion is poured into the mold space and cured.
  • the film is peeled off from the mold resin part and the semiconductor chip. Thereby, the structure which the part which the film contacted among the semiconductor chips and the part enclosed by the said contact part were exposed from the mold resin part is obtained.
  • the present disclosure relates to a method of manufacturing a semiconductor sensor capable of reducing the amount of a film to be attached to an upper mold when manufacturing a configuration in which a semiconductor chip is covered with a mold resin portion so that a part of the semiconductor chip is exposed. It is a first object to provide A second object is to provide the semiconductor sensor.
  • a metal plate-like island portion and a plate shape having a front surface, a side surface, and a back surface, the back surface is mounted on the island portion, and the first region and the first region constituting the surface are provided.
  • a semiconductor chip provided with a sensing unit for detecting a physical quantity on the first region side of the second region connected to the region, a part of the island portion and the second region of the semiconductor chip so that the first region is exposed; And a mold resin part covering the side surface, the method of manufacturing a semiconductor sensor comprising: mounting a semiconductor chip on a lead frame; preparing a mold; attaching a film; Doing, forming, and cutting.
  • a metal plate-like lead frame in which a gate portion and an island portion are connected and a through hole is provided in the gate portion, and a semiconductor chip are prepared. Then, a semiconductor chip is mounted on a portion of the lead frame corresponding to the island portion.
  • a mold constituting the second space part a lower mold having an introduction part for introducing a mold resin part and an upper mold combined with the lower mold are prepared.
  • the film is partially pasted on the first space portion side of the upper mold facing the lower mold.
  • the lead frame is arranged in the lower mold so that the through hole is located above the introduction part, and a part of the film attached to the upper mold is brought into contact with the first region of the semiconductor chip and the lead frame. Then, by assembling the lower mold and the upper mold, the lower mold and the upper mold are clamped so as to constitute the first space portion and the second space portion.
  • the resin material is injected into the first space portion from the introduction portion through the through hole, and the resin material is injected into the second space portion through the first space portion. Is molded to form a mold resin portion.
  • the mold and the film are removed from the mold resin portion, and then the tip portion including the gate portion of the mold resin portion is cut.
  • the side wall and the upper mold are projected so as to sandwich the semiconductor chip at the position closest to the second space portion in the portion of the wall surface facing the side surface of the semiconductor chip.
  • the side wall and the upper mold are projected so as to sandwich the semiconductor chip at the position closest to the second space portion in the portion of the wall surface facing the side surface of the semiconductor chip.
  • the flow of the resin material from a 1st space part to a 2nd space part is made to stagnate by a pair of convex part, and it fills a 1st space part with a resin material, and is 1st among films. After the entire portion corresponding to the space portion is brought into close contact with the upper mold, the second space portion is filled with a resin material.
  • the manufacturing method since the first space is filled with the resin material before the second space, there is a gap between the end of the film on the second space side and the upper mold. Even if it occurs, the gap is eliminated. Thereby, it is possible to prevent the resin material from entering the gap. Moreover, it is not necessary to affix a film on the whole area
  • the semiconductor sensor is a plate having a metal plate-like island portion and a front surface, a side surface, and a back surface, and the back surface is mounted on the island portion to constitute the surface.
  • a semiconductor chip provided with a sensing unit for detecting a physical quantity on the first region side of the first region and the second region connected to the first region, a part of the island portion and the first region are exposed
  • a mold resin portion covering the second region and the side surface of the semiconductor chip.
  • the mold resin portion is first in the connecting direction between the first region and the second region at the contact portion that contacts the boundary between the first region and the second region in the portion covering the second region of the semiconductor chip. It has a concave portion that is recessed in a curved shape in a direction away from the region.
  • FIG. 5 is a VV cross-sectional view of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a sectional view taken along line VI-VI in FIG. 4. It is sectional drawing for demonstrating a resin molding process.
  • the semiconductor sensor according to the present embodiment is configured as a physical quantity sensor such as a pressure sensor, a flow rate sensor, or an acceleration sensor, for example.
  • the semiconductor sensor 100 includes a lead frame 110, a semiconductor chip 120, a circuit chip 130, and a mold resin portion 140.
  • the lead frame 110 is a metal plate-like component that functions as a fixing part for the semiconductor chip 120 and the circuit chip 130 and a terminal for electrically connecting the circuit chip 130 and the outside.
  • the lead frame 110 has a first island part 111, a second island part 112, and a plurality of terminals not shown.
  • the first island portion 111 is a component on which the semiconductor chip 120 is mounted.
  • the second island portion 112 is a component on which a part of the semiconductor chip 120 and the circuit chip 130 are mounted.
  • the plurality of terminals are components for connecting the circuit chip 130 and the outside.
  • the plurality of terminals are insert-molded in the mold resin part 140 such that a part of the terminals are exposed from the mold resin part 140.
  • the semiconductor chip 120 is formed based on a plate-shaped semiconductor substrate having a front surface 121, a side surface 122, and a back surface 123.
  • a part of the back surface 123 is mounted on the first island part 111 by the film 150, and another part of the back surface 123 is mounted on the second island part 112 by the adhesive 160.
  • the semiconductor chip 120 includes a sensing unit 126 that detects a physical quantity on the first region 124 side of the first region 124 that constitutes the surface 121 and the second region 125 that is connected to the first region 124. .
  • the sensing unit 126 is formed as a diaphragm in which a part of the semiconductor chip 120 is thinned.
  • the sensing unit 126 is configured as, for example, a MEMS structure.
  • the circuit chip 130 includes a signal processing circuit for performing a preset operation on the detection signal input from the semiconductor chip 120.
  • the circuit chip 130 is mounted on the second island part 112 with an adhesive 160.
  • a plurality of pads are formed on the semiconductor chip 120 and the circuit chip 130. Further, the semiconductor chip 120 and the circuit chip 130 are electrically connected by bonding wires 127 bonded to the pads. The circuit chip and the terminal are also electrically connected by a bonding wire (not shown).
  • the mold resin portion 140 is a component that covers a part of the lead frame 110, the second region 125 and the side surface 122 of the semiconductor chip 120, and the circuit chip 130 so that the first region 124 of the surface 121 of the semiconductor chip 120 is exposed. It is.
  • the resin material of the mold resin portion 140 for example, an epoxy resin or the like is employed.
  • the mold resin portion 140 has a concave portion 141.
  • the recess 141 is provided in the contact portion 142 that contacts the boundary 128 between the first region 124 and the second region 125 in the portion of the mold resin portion 140 that covers the second region 125 of the semiconductor chip 120.
  • the concave portion 141 is formed in a curved shape or a concave shape in an R shape in a direction away from the first region 124 in the connecting direction of the first region 124 and the second region 125.
  • the recess 141 of the mold resin part 140 is always formed when the mold resin part 140 is formed. This will be described in detail in the manufacturing process of the semiconductor sensor 100.
  • the recessed part 141 is abbreviate
  • the above is the overall configuration of the semiconductor sensor 100 according to this embodiment.
  • a method for manufacturing the semiconductor sensor 100 will be described.
  • a mounting process is performed.
  • a lead frame 110 provided with a gate portion 113, island portions 111 and 112, and terminals is prepared.
  • the gate part 113 is connected to the first island part 111.
  • the gate portion 113 has a through hole 114.
  • the through hole 114 is a passage through which the resin material 143 passes.
  • a semiconductor chip 120 is prepared. Then, the semiconductor chip 120 is mounted on portions of the lead frame 110 corresponding to the island portions 111 and 112. Similarly, the circuit chip 130 is mounted on a portion of the lead frame 110 corresponding to the second island portion 112. Furthermore, wire bonding is performed.
  • the mold 200 has a lower mold 210 and an upper mold 220 combined with the lower mold 210. As shown in FIG. 3, the mold 200 forms a first space 230 and a second space 240 by combining the lower mold 210 and the upper mold 220.
  • the lower mold 210 has an introduction part 211 for introducing the mold resin part 140, an arrangement part 212 where the first island part 111 is arranged, and a recess part 213 constituting the second space part 240.
  • the introduction part 211 is configured as a side gate.
  • the upper mold 220 includes a suction hole 221 connected to the first space 230, a step 222 that forms the first space 230, and a recess 223 that forms the second space 240.
  • the suction hole 221 is an exhaust hole for sucking the film 300 to the upper mold 220.
  • the film 300 is a cushioning material interposed between the first region 124 of the semiconductor chip 120 and the upper mold 220.
  • the upper mold 220 has a pair of convex portions 224.
  • the pair of convex portions 224 is provided at a position closest to the second space 240 in a portion of the upper die 220 facing the side surface 122 of the semiconductor chip 120 in the wall surface 225 facing the lower die 210.
  • the film 300 is omitted.
  • the pair of convex portions 224 protrudes from the wall surface 225 so as to sandwich the semiconductor chip 120.
  • the pair of convex portions 224 are portions for narrowing the gap 231 between the side surface 122 of the semiconductor chip 120 and the wall surface 225 of the upper mold 220.
  • an attaching step of attaching the film 300 to the upper mold 220 is performed. Specifically, the film 300 is partially attached to the first space 230 side of the wall surface 225 of the upper mold 220. That is, the film 300 is attached to the portion of the wall surface 225 of the upper mold 220 that constitutes the stepped portion 222. The film 300 is not affixed to the recess 223 side of the wall surface 225 of the upper mold 220.
  • the upper mold 220 is provided with a corner 226 resulting from the shape of the stepped portion 222. It is difficult to attach the film 300 to such a corner 226. For this reason, a gap 227 is easily generated between the film 300 and the upper mold 220.
  • the mold clamping process is performed. Specifically, the first island part 111 of the lead frame 110 is arranged in the arrangement part 212 of the lower mold 210 so that the through hole 114 is located above the introduction part 211. Further, a part of the film 300 attached to the upper mold 220 is brought into contact with the first region 124 of the semiconductor chip 120, the gate part 113 of the lead frame 110, and the first island part 111. Then, the first space 230 and the second space 240 are formed in the mold 200 by assembling the lower mold 210 and the upper mold 220.
  • the first space 230 is a space on the first region 124 side from the boundary 128 between the first region 124 and the second region 125 of the semiconductor chip 120 in the connecting direction of the first region 124 and the second region 125.
  • the first space portion 230 is a space surrounded by the gate portion 113 and the first island portion 111 of the lead frame 110, the side surface 122 of the semiconductor chip 120, and the step portion 222 of the upper mold 220.
  • the second space part 240 is a space on the second region 125 side from the boundary 128 in the connection direction.
  • the second space 240 is a space surrounded by the depression 213 of the lower mold 210 and the depression 223 of the upper mold 220.
  • the end portion 310 of the film 300 is located at the boundary 128 between the regions 124 and 125 of the semiconductor chip 120 and is exposed to the second space portion 240.
  • a resin molding process for forming the mold resin portion 140 is performed.
  • the film 300 is adsorbed to the upper mold 220 by exhausting through the adsorption holes 221.
  • the resin material 143 is injected from the introduction part 211 of the lower mold 210 into the first space part 230 through the through hole 114.
  • a resin material 143 is injected into the second space 240 through the first space 230.
  • the resin material 143 flows from the first space 230 to the second space 240 and is buried in the second space 240. Thereby, as shown in FIG. 7, the resin material 143 is filled in the first space 230 and the second space 240. Then, the mold resin part 140 is formed by curing the resin material 143.
  • the film 300 is compressed by being sandwiched between the upper mold 220 and the semiconductor chip 120. For this reason, as shown in FIG. 8, the film 300 is elastically deformed and the end portion 310 is pushed out to the second space 240 side. Specifically, the end portion 310 of the film 300 has a shape protruding in a curved shape or an R shape toward the second region 125 in the connecting direction. Along with this, when the resin material 143 fills the second space 240, the portion in contact with the end 310 of the film 300 becomes a shape that inherits the shape of the end 310. That is, the concave portion 141 of the mold resin portion 140 is formed.
  • the end portion 310 of the film 300 is deformed into a curved shape, when the resin material 143 injected into the second space portion 240 pushes the end portion 310 toward the first space portion 230, The stress generated on the surface of the end portion 310 can be reduced.
  • a mold release process for removing the mold 200 and the film 300 from the mold resin portion 140 is performed.
  • a cutting process for cutting the tip portion 144 including the gate portion 113 in the mold resin portion 140 is performed. That is, a gate break is performed. Simultaneously with cutting the tip portion 144, unnecessary portions such as a dam bar of the lead frame 110 may be cut. Thus, the semiconductor sensor 100 is completed.
  • the mold 200 has an introduction portion (not shown) that communicates with the second space portion 240.
  • the resin material 143 is buried in the second space 240 from the terminal side of the lead frame 110.
  • the resin material 143 enters the gap 227 from the second space 240. It will end up. Therefore, the method of injecting the resin material 143 from the second space 240 into the first space 230 cannot be adopted.
  • a method of filling the first space 230 with the resin material 143 before the second space 240 is adopted. For this reason, even if a gap 227 is generated between the end 310 on the second space 240 side and the upper mold 220 in the film 300, the gap 227 is pushed by the resin material 143 and disappears. Therefore, the resin material 143 can be prevented from entering the gap 227.
  • the gap 227 is eliminated, it is not necessary to attach the film 300 to the region corresponding to the second space 240 in the wall surface 225 of the upper mold 220. That is, the film 300 may not be attached to the entire wall surface 225 of the upper mold 220. Therefore, the amount of film 300 to be attached to the upper mold 220 can be reduced.
  • the introduction part 211 of the lower mold 210 may be configured as a top gate.
  • transduces the resin material 143 into the 1st space part 230 through the through-hole 114 from the introduction part 211 can be shortened.
  • the number of the through holes 114 is not limited to one. Further, the planar shape of the through hole 114 is not limited to a square shape.
  • the first island part 111 corresponds to the “island part”.
  • an upper mold 220 having a protruding portion 229 is prepared in the preparation step, as shown in FIG. 14, an upper mold 220 having a protruding portion 229 is prepared.
  • the protruding portion 229 is a portion in which the portion of the wall surface 225 of the upper mold 220 that faces the gate portion 113 protrudes from the stepped portion 222 that faces the first island portion 111.
  • a resin molding process is performed using the upper mold 220. Due to the protruding portion 229 of the upper mold 220, the height of the space on the gate portion 113 side in the first space portion 230 becomes lower than the height of the space on the first island portion 111 side.
  • the height of the space corresponds to the width in the direction in which the lead frame 110 is sandwiched between the lower mold 210 and the upper mold 220. Therefore, as shown in FIG. 16, the thickness of the portion corresponding to the gate portion 113 in the mold resin portion 140 can be formed thinner than the thickness corresponding to the first island portion 111.
  • the tip portion 144 is cut at a position where the thickness is different in the mold resin portion 140. Since the thickness of the portion corresponding to the gate portion 113 in the mold resin portion 140 is thinner than the thickness corresponding to the first island portion 111, the cutting stress is concentrated on the corner 145 of the step of the mold resin portion 140. Can do. Therefore, it is possible to prevent the mold resin part 140 from being damaged when the tip part 144 is cut.
  • the semiconductor sensor 100 described in each of the above embodiments is an example, and the present disclosure is not limited to the configuration described above, and other configurations that can realize the present disclosure can be employed.
  • the semiconductor sensor 100 may be configured without the second island portion 112 or the circuit chip 130.
  • the mold resin portion 140 may have other shapes. What is necessary is just to prepare the metal mold

Abstract

半導体センサの製造方法において、上型（２２０）は、壁面（２２５）のうち半導体チップ（１２０）の側面（１２２）に対向する部分において最も第２空間部（２４０）側の位置に、半導体チップ（１２０）を挟むように突出する一対の凸部（２２４）を有する。一対の凸部（２２４）によって半導体チップ（１２０）の側面（１２２）と上型（２２０）との隙間（２３１）の間隔を狭くしているので、第１空間部（２３０）から第２空間部（２４０）への樹脂材料（１４３）の流れを滞らせることができる。これにより、第２空間部（２４０）よりも先に第１空間部（２３０）に樹脂材料（１４３）を充填し、フィルム（３００）のうち第１空間部（２３０）に対応する部分の全体を上型（２２０）に密着させた後に第２空間部（２４０）に樹脂材料（１４３）を充填する。

Description

半導体センサ及びその製造方法 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１６年８月１２日に出願された日本出願番号２０１６－１５８５３４号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、半導体センサ及びその製造方法に関する。
　半導体チップの一部が露出するように半導体チップがモールド樹脂部で被覆された構造が、例えば特許文献１で提案されている。この構成は、次のように製造することができる。まず、半導体チップを用意する。また、上型と下型とで空間部を構成する金型を用意する。上型は当該上型のうち半導体チップの露出部の周囲に対応する部分が突出した突出部を有している。
　続いて、上型のうち下型に対向する面の全体にフィルムを貼り付ける。また、半導体チップを下型に乗せる。そして、上型と下型とを組み合わせると共に、上型に貼り付いたフィルムのうち突出部の先端に対応する部分を半導体チップに接触させる。この状態で金型の空間部にモールド樹脂部を流し込んで硬化する。
　この後、モールド樹脂部及び半導体チップからフィルムを剥がす。これにより、半導体チップのうちフィルムが接触した部分及び当該接触部分に囲まれた部分がモールド樹脂部から露出した構造が得られる。
特開２０１５－４５５７号公報
　上記従来の技術では、フィルムのうち半導体チップに接触する部分は一部であるが、フィルムは上型のうち下型に対向する面の全体に貼り付けられている。そこで、上型のうち半導体チップの露出部に対応する部分だけにフィルムを貼り付けることが考えられる。
　しかし、上型の形状によっては、フィルムが上型に密着する部分と上型から離れた部分とが発生する。このため、フィルムの端部と上型とに隙間が発生し、この隙間にモールド樹脂部が侵入してしまう。したがって、上型の全体にフィルムを貼り付けなければならず、フィルムの無駄が多い。
　本開示は、半導体チップの一部が露出するように半導体チップがモールド樹脂部で被覆された構成を製造するに際し、上型に貼り付けるフィルムの使用量を少なくすることができる半導体センサの製造方法を提供することを第１の目的とする。また、当該半導体センサを提供することを第２の目的とする。
　本開示の一態様によれば、金属製の板状のアイランド部と、表面、側面、及び裏面を有する板状であり、裏面がアイランド部に実装され、表面を構成する第１領域及び第１領域に連結された第２領域のうちの第１領域側に物理量を検出するセンシング部が設けられた半導体チップと、第１領域が露出するようにアイランド部の一部及び半導体チップの第２領域及び側面を被覆したモールド樹脂部と、を備えた半導体センサの製造方法であって、半導体チップをリードフレームに実装することと、金型を用意することと、フィルムを貼り付けることと、型締めすることと、成形することと、切断することと、を有する。
　半導体チップをリードフレームに実装することでは、ゲート部とアイランド部とが連結されていると共にゲート部に貫通孔が設けられた金属製の板状のリードフレームと、半導体チップと、を用意しておき、リードフレームのうちアイランド部に対応する部分に半導体チップを実装する。
　金型を用意することでは、第１領域と第２領域との連結方向において、第１領域と第２領域との境界から第１領域側の第１空間部と、境界から第２領域側の第２空間部と、を構成する金型として、モールド樹脂部を導入するための導入部を有する下型と、下型に組み合わされる上型と、を用意する。
　フィルムを貼り付けることでは、上型において下型に対向する壁面のうちの第１空間部側に部分的にフィルムを貼り付ける。
　型締めすることでは、導入部の上部に貫通孔が位置するようにリードフレームを下型に配置すると共に、上型に貼り付けたフィルムの一部を半導体チップの第１領域及びリードフレームに接触させて下型と上型とを組み付けることにより、第１空間部及び第２空間部を構成するように下型と上型とを型締めする。
　型締めの後、成形することでは、導入部から貫通孔を介して第１空間部に樹脂材料を注入すると共に、第１空間部を介して第２空間部に樹脂材料を注入して樹脂材料を硬化することによりモールド樹脂部を成形する。
　成形することの後、切断することでは、モールド樹脂部から金型及びフィルムを外し、その後、モールド樹脂部のうちゲート部を含んだ先端部を切断する。
　さらに、金型を用意することでは、上型として、壁面のうち半導体チップの側面に対向する部分において最も第２空間部側の位置に、半導体チップを挟むように突出すると共に、側面と上型との隙間の間隔を狭くする一対の凸部が設けられたものを用意する。
　また、成形することでは、一対の凸部によって第１空間部から第２空間部への樹脂材料の流れを滞らせることにより、第１空間部に樹脂材料を充填することによってフィルムのうち第１空間部に対応する部分の全体を上型に密着させた後に第２空間部に樹脂材料を充填する。
　上記第一の態様にかかる製造方法によると、第２空間部よりも先に第１空間部を樹脂材料で充填するので、フィルムのうち第２空間部側の端部と上型とに隙間が発生していても、当該隙間が無くなる。これにより、当該隙間に樹脂材料が入り込むことを防止することができる。また、上型の壁面のうち第１空間部及び第２空間部に対応する領域全体にフィルムを貼り付ける必要がない。したがって、上型に貼り付けるフィルムの使用量を少なくすることができる。
　本開示の第二の態様によれば、半導体センサは、金属製の板状のアイランド部と、表面、側面、及び裏面を有する板状であり、裏面がアイランド部に実装され、表面を構成する第１領域及び第１領域に連結された第２領域のうちの第１領域側に物理量を検出するセンシング部が設けられた半導体チップと、第１領域が露出するようにアイランド部の一部及び半導体チップの第２領域及び側面を被覆したモールド樹脂部と、を備えている。
　そして、モールド樹脂部は、半導体チップの第２領域を被覆する部分のうち第１領域と第２領域との境界に接触する接触部に、第１領域と第２領域との連結方向において第１領域から離れる方向に湾曲状に凹んだ凹部を有する。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。
本開示の第１実施形態に係る半導体センサの断面図である。 半導体センサにおける第１領域と第２領域との境界付近の拡大断面図である。 準備工程、貼り付け工程、及び型締め工程を説明するための断面図である。 樹脂成形工程を説明するための平面図である。 図４のV－V断面図である。 図４のVI－VI断面図である。 樹脂成形工程を説明するための断面図である。 樹脂成形工程において、フィルムの端部付近の拡大断面図である。 離型工程を説明するための断面図である。 比較例を説明するための平面図である。 図１０のXI－XI断面図である。 図１０のXII－XII断面図である。 第１実施形態の変形例を説明するための断面図である。 第２実施形態に係る上型を示した断面図である。 第２実施形態に係る樹脂成形工程を説明するための断面図である。 第２実施形態に係る樹脂成形工程によって形成されたモールド樹脂部を示した断面図である。
　以下、本開示の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
　（第１実施形態）
　以下、本開示の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係る半導体センサは、例えば、圧力センサ、流量センサ、あるいは加速度センサ等の物理量センサとして構成されている。
　図１に示されるように、半導体センサ１００は、リードフレーム１１０、半導体チップ１２０、回路チップ１３０、及びモールド樹脂部１４０を備えて構成されている。
　リードフレーム１１０は、半導体チップ１２０及び回路チップ１３０の固定部、及び、回路チップ１３０と外部とを電気的に接続するための端子として機能する金属製の板状の部品である。リードフレーム１１０は、第１アイランド部１１１、第２アイランド部１１２、及び図示しない複数の端子を有している。
　第１アイランド部１１１は、半導体チップ１２０が実装された部品である。第２アイランド部１１２は、半導体チップ１２０の一部及び回路チップ１３０が実装された部品である。また、複数の端子は、回路チップ１３０と外部とを接続するための部品である。複数の端子は、一部がモールド樹脂部１４０から露出するようにモールド樹脂部１４０にインサート成形されている。
　半導体チップ１２０は、表面１２１、側面１２２、及び裏面１２３を有する板状の半導体基板を元に形成されている。半導体チップ１２０は、裏面１２３の一部がフィルム１５０によって第１アイランド部１１１に実装されていると共に、裏面１２３の他の一部が接着剤１６０によって第２アイランド部１１２に実装されている。
　また、半導体チップ１２０は、表面１２１を構成する第１領域１２４及び第１領域１２４に連結された第２領域１２５のうちの第１領域１２４側に物理量を検出するセンシング部１２６を有している。物理量として圧力や流量を検出する場合、センシング部１２６は半導体チップ１２０の一部が薄肉化されたダイヤフラムに形成されている。物理量として加速度を検出する場合、センシング部１２６は例えばＭＥＭＳ構造として構成されている。
　回路チップ１３０は、半導体チップ１２０から入力した検出信号に対して予め設定された演算を行うための信号処理回路を備えている。回路チップ１３０は、接着剤１６０によって第２アイランド部１１２に実装されている。
　半導体チップ１２０及び回路チップ１３０には、図示しないパッドが複数形成されている。また、各パッドに接合されたボンディングワイヤ１２７によって半導体チップ１２０と回路チップ１３０とが電気的に接続されている。回路チップ及び端子も図示しないボンディングワイヤによって電気的に接続されている。
　モールド樹脂部１４０は、半導体チップ１２０の表面１２１のうち第１領域１２４が露出するように、リードフレーム１１０の一部、半導体チップ１２０の第２領域１２５及び側面１２２、回路チップ１３０を被覆した部品である。モールド樹脂部１４０の樹脂材料として、例えばエポキシ樹脂等が採用される。
　また、図２に示されるように、モールド樹脂部１４０は、凹部１４１を有している。凹部１４１は、モールド樹脂部１４０において半導体チップ１２０の第２領域１２５を被覆する部分のうち第１領域１２４と第２領域１２５との境界１２８に接触する接触部１４２に設けられている。凹部１４１は、第１領域１２４と第２領域１２５との連結方向において第１領域１２４から離れる方向に湾曲状あるいはＲ形状に凹んだ形状に構成されている。
　モールド樹脂部１４０の凹部１４１は、モールド樹脂部１４０を形成する際に必ず形成される。これについては半導体センサ１００の製造工程で詳しく説明する。なお、図１では凹部１４１を省略している。以上が、本実形態に係る半導体センサ１００の全体構成である。
　次に、半導体センサ１００の製造方法について説明する。まず、実装工程を行う。図３及び図４に示されるように、ゲート部１１３、各アイランド部１１１、１１２、及び端子が設けられたリードフレーム１１０を用意する。ゲート部１１３は第１アイランド部１１１に連結されている。ゲート部１１３は貫通孔１１４を有している。貫通孔１１４は、樹脂材料１４３を通過させる通路である。
　また、半導体チップ１２０を用意する。そして、リードフレーム１１０のうち各アイランド部１１１、１１２に対応する部分に半導体チップ１２０を実装する。同様に、リードフレーム１１０のうち第２アイランド部１１２に対応する部分に回路チップ１３０を実装する。さらに、ワイヤボンディングを行う。
　続いて、金型２００を用意する準備工程を行う。金型２００は、下型２１０と、下型２１０に組み合わされる上型２２０と、を有して構成されている。図３に示されるように、下型２１０と上型２２０とが組み合わされることにより、金型２００は第１空間部２３０及び第２空間部２４０を構成する。
　下型２１０は、モールド樹脂部１４０を導入するための導入部２１１、第１アイランド部１１１が配置される配置部２１２、及び第２空間部２４０を構成する窪み部２１３を有している。本実施形態では、導入部２１１はサイドゲートとして構成されている。
　上型２２０は、第１空間部２３０に繋げられた吸着孔２２１、第１空間部２３０を構成する段差部２２２、及び第２空間部２４０を構成する窪み部２２３を有している。吸着孔２２１は、上型２２０にフィルム３００を吸着するための排気孔である。フィルム３００は、半導体チップ１２０の第１領域１２４と上型２２０との間に介在させられる緩衝材である。
　また、図４に示されるように、上型２２０は、一対の凸部２２４を有している。一対の凸部２２４は、上型２２０において下型２１０に対向する壁面２２５のうち半導体チップ１２０の側面１２２に対向する部分において最も第２空間部２４０側の位置に設けられている。なお、図４ではフィルム３００を省略している。
　一対の凸部２２４は、半導体チップ１２０を挟むように壁面２２５から突出している。一対の凸部２２４は、半導体チップ１２０の側面１２２と上型２２０の壁面２２５との隙間２３１の間隔を狭くするための部分である。
　次に、上型２２０にフィルム３００を貼り付ける貼り付け工程を行う。具体的には、上型２２０の壁面２２５のうちの第１空間部２３０側に部分的にフィルム３００を貼り付ける。つまり、上型２２０の壁面２２５のうち段差部２２２を構成する部分にフィルム３００を貼り付ける。上型２２０の壁面２２５のうち窪み部２２３側にはフィルム３００を貼り付けない。
　図３に示されるように、上型２２０には段差部２２２の形状に起因した隅部２２６が設けられている。このような隅部２２６にはフィルム３００を貼り付けにくい。このため、フィルム３００と上型２２０とに隙間２２７が発生しやすくなっている。
　この後、型締め工程を行う。具体的には、導入部２１１の上部に貫通孔１１４が位置するようにリードフレーム１１０の第１アイランド部１１１を下型２１０の配置部２１２に配置する。また、上型２２０に貼り付けたフィルム３００の一部を半導体チップ１２０の第１領域１２４、リードフレーム１１０のゲート部１１３及び第１アイランド部１１１に接触させる。そして、下型２１０と上型２２０とを組み付けることにより、金型２００に第１空間部２３０及び第２空間部２４０を構成する。
　第１空間部２３０は、第１領域１２４と第２領域１２５との連結方向において、半導体チップ１２０の第１領域１２４と第２領域１２５との境界１２８から第１領域１２４側の空間である。第１空間部２３０は、リードフレーム１１０のゲート部１１３及び第１アイランド部１１１、半導体チップ１２０の側面１２２、及び上型２２０の段差部２２２によって囲まれた空間である。
　一方、第２空間部２４０は、上記の連結方向において、境界１２８から第２領域１２５側の空間である。第２空間部２４０は、下型２１０の窪み部２１３及び上型２２０の窪み部２２３によって囲まれた空間である。フィルム３００の端部３１０は、半導体チップ１２０の各領域１２４、１２５の境界１２８に位置していると共に、第２空間部２４０に露出している。
　次に、モールド樹脂部１４０を形成する樹脂成形工程を行う。まず、吸着孔２２１を介して排気を行うことでフィルム３００を上型２２０に吸着する。また、図４及び図５に示されるように、下型２１０の導入部２１１から貫通孔１１４を介して第１空間部２３０に樹脂材料１４３を注入する。第２空間部２４０には第１空間部２３０を介して樹脂材料１４３を注入する。
　樹脂材料１４３の注入の際、第１空間部２３０から第２空間部２４０への樹脂材料１４３の流れが一対の凸部２２４によって滞る。このため、図６に示されるように、樹脂材料１４３が第１空間部２３０に埋まっていくと共に、フィルム３００を上型２２０に押し付ける。したがって、フィルム３００と上型２２０との隙間２２７が無くなる。このように、第２空間部２４０よりも先に第１空間部２３０に樹脂材料１４３を充填することによって、フィルム３００のうち第１空間部２３０に対応する部分の全体を上型２２０に密着させる。
　この後、樹脂材料１４３が第１空間部２３０から第２空間部２４０に流れると共に、第２空間部２４０に埋まっていく。これにより、図７に示されるように、第１空間部２３０及び第２空間部２４０に樹脂材料１４３を充填する。そして、樹脂材料１４３を硬化することにより、モールド樹脂部１４０を形成する。
　ここで、フィルム３００は上型２２０と半導体チップ１２０とに挟まれて圧縮されている。このため、図８に示されるように、フィルム３００が弾性変形して端部３１０が第２空間部２４０側に押し出されている。具体的には、フィルム３００の端部３１０が連結方向において第２領域１２５側に湾曲状あるいはＲ形状に突出した形状になっている。これに伴い、樹脂材料１４３が第２空間部２４０を埋めていく際に、フィルム３００の端部３１０に接触する部分が当該端部３１０の形状を承継した形状になる。すなわち、モールド樹脂部１４０の凹部１４１となる。
　このように、フィルム３００の端部３１０が曲面状に変形しているので、第２空間部２４０に注入された樹脂材料１４３が当該端部３１０を第１空間部２３０側に押す際に、当該端部３１０の表面に発生する応力を低減することができる。
　続いて、図９に示されるように、モールド樹脂部１４０から金型２００及びフィルム３００を外す離型工程を行う。この後、モールド樹脂部１４０のうちゲート部１１３を含んだ先端部１４４を切断する切断工程を行う。つまり、ゲートブレークを行う。先端部１４４の切断と同時に、リードフレーム１１０のダムバー等の不要な部分を切断しても良い。こうして、半導体センサ１００が完成する。
　次に、樹脂材料１４３の注入方法の比較例として、第１空間部２３０よりも先に第２空間部２４０から樹脂材料１４３を注入する場合について説明する。金型２００は、第２空間部２４０に通じる図示しない導入部を有している。
　この場合、図１０及び図１１に示されるように、樹脂材料１４３がリードフレーム１１０の端子側から第２空間部２４０に埋まっていく。しかし、図１２に示されるように、上型２２０の隅部２２６においてフィルム３００と上型２２０との隙間２２７が発生していると、第２空間部２４０からこの隙間２２７に樹脂材料１４３が入り込んでしまう。したがって、第２空間部２４０から第１空間部２３０に樹脂材料１４３を注入する方法は採用できない。
　これに対し、本実施形態では、第２空間部２４０よりも先に第１空間部２３０を樹脂材料１４３で充填する方法を採用している。このため、フィルム３００のうち第２空間部２４０側の端部３１０と上型２２０とに隙間２２７が発生していても、当該隙間２２７が樹脂材料１４３に押されて無くなる。したがって、当該隙間２２７に樹脂材料１４３が入り込むことを防止することができる。
　以上のように、隙間２２７が無くなることから、上型２２０の壁面２２５のうち第２空間部２４０に対応する領域にフィルム３００を貼り付ける必要がない。すなわち、上型２２０の壁面２２５の全体にフィルム３００を貼り付けなくても良い。したがって、上型２２０に貼り付けるフィルム３００の使用量を少なくすることができる。
　下型２１０の変形例として、図１３に示されるように、下型２１０の導入部２１１がトップゲートとして構成されていても良い。これにより、導入部２１１から貫通孔１１４を介して第１空間部２３０に樹脂材料１４３を導入するまでの経路を短くすることができる。
　貫通孔１１４の変形例として、貫通孔１１４の数は１つに限られない。また、貫通孔１１４の平面形状は四角形状に限られない。
　なお、第１アイランド部１１１が「アイランド部」に対応する。
　（第２実施形態）
　本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、準備工程において、図１４に示されるように、突出部２２９を有する上型２２０を用意する。突出部２２９は、上型２２０の壁面２２５のうちゲート部１１３に対向する部分が第１アイランド部１１１に対向する段差部２２２よりも突出した部分である。
　そして、図１５に示されるように、当該上型２２０を用いて樹脂成形工程を行う。上型２２０の突出部２２９によって、第１空間部２３０のうちゲート部１１３側の空間の高さが、第１アイランド部１１１側の空間の高さよりも低くなる。空間の高さとは、下型２１０と上型２２０とでリードフレーム１１０を挟む方向の幅に対応する。したがって、図１６に示されるように、モールド樹脂部１４０のうちゲート部１１３に対応する部分の厚みを第１アイランド部１１１に対応する部分の厚みよりも薄く形成することができる。
　この後の切断工程では、モールド樹脂部１４０のうち厚みが異なる位置で先端部１４４を切断する。モールド樹脂部１４０のうちゲート部１１３に対応する部分の厚みが第１アイランド部１１１に対応する部分の厚みよりも薄いので、モールド樹脂部１４０の段差の隅部１４５に切断の応力を集中させることができる。したがって、先端部１４４の切断時にモールド樹脂部１４０の損傷を防ぐことができる。
　（他の実施形態）
　上記各実施形態で示された半導体センサ１００は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本開示を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、半導体センサ１００は第２アイランド部１１２や回路チップ１３０を備えない構成でも良い。また、モールド樹脂部１４０も他の形状でも良い。モールド樹脂部１４０の形状に応じて金型２００を適宜用意すれば良い。
　本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

 

Claims (5)

  1. 　金属製の板状のアイランド部（１１１）と、
    　表面（１２１）、側面（１２２）、及び裏面（１２３）を有する板状であり、前記裏面が前記アイランド部に実装され、前記表面を構成する第１領域（１２４）及び前記第１領域に連結された第２領域（１２５）のうちの前記第１領域側に物理量を検出するセンシング部（１２６）が設けられた半導体チップ（１２０）と、
    　前記第１領域が露出するように前記アイランド部の一部及び前記半導体チップの前記第２領域及び前記側面を被覆したモールド樹脂部（１４０）と、
    　を備えた半導体センサの製造方法であって、
    　前記アイランド部と、前記アイランド部に連結し、貫通孔（１１４）が設けられたゲート部（１１３）とを有する金属製の板状のリードフレーム（１１０）と、前記半導体チップと、を用意し、前記リードフレームのうち前記アイランド部に対応する部分に前記半導体チップを実装することと、
    　前記モールド樹脂部を導入するための導入部（２１１）を有する下型（２１０）と、前記下型に組み合わされることで、前記第１領域と前記第２領域との連結方向において、前記第１領域と前記第２領域との境界（１２８）から前記第１領域側に第１空間部（２３０）と、前記境界から前記第２領域側に第２空間部（２４０）と、を構成する上型（２２０）と、を有する金型（２００）を用意することと、
    　前記上型において前記下型に対向する壁面（２２５）のうちの前記第１空間部側に部分的にフィルム（３００）を貼り付けることと、
    　前記導入部の上部に前記貫通孔が位置するように前記リードフレームを前記下型に配置すると共に、前記上型に貼り付けた前記フィルムの一部が前記半導体チップの前記第１領域及び前記リードフレームに接触するよう前記下型と前記上型とを組み付けることにより、前記第１空間部及び前記第２空間部が構成されるよう型締めすることと、
    　前記型締めすることの後、前記導入部から前記貫通孔を介して前記第１空間部に樹脂材料（１４３）を注入すると共に、前記第１空間部を介して前記第２空間部に前記樹脂材料を注入して前記樹脂材料を硬化することにより前記モールド樹脂部を成形することと、
    　前記成形することの後、前記モールド樹脂部から前記金型及び前記フィルムを外すことと、
    　前記金型及び前記フィルムを外すことの後、前記モールド樹脂部のうち前記ゲート部を含んだ先端部（１４４）を切断することと、
    　を含み、
    　前記金型を用意することでは、前記上型として、前記壁面のうち前記半導体チップの前記側面に対向する部分において最も前記第２空間部側の位置に、前記半導体チップを挟むように突出すると共に、前記側面と前記上型との隙間（２３１）の間隔を狭くする一対の凸部（２２４）が設けられたものを用意し、
    　前記成形することでは、前記一対の凸部によって前記第１空間部から前記第２空間部への前記樹脂材料の流れを滞らせることにより、前記第１空間部に前記樹脂材料を充填することによって前記フィルムのうち前記第１空間部に対応する部分の全体を前記上型に密着させた後に前記第２空間部に前記樹脂材料を充填する半導体センサの製造方法。
  2. 　前記金型を用意することでは、前記下型として、前記導入部がサイドゲートとして構成されたものを用意する請求項１に記載の半導体センサの製造方法。
  3. 　前記金型を用意することでは、前記下型として、前記導入部がトップゲートとして構成されたものを用意する請求項１に記載の半導体センサの製造方法。
  4. 　前記金型を用意することでは、前記上型として、前記ゲート部に対向する部分が前記アイランド部に対向する部分よりも突出した突出部（２２９）を有するものを用意し、
    　前記成形することでは、前記突出部によって前記モールド樹脂部のうち前記ゲート部に対応する部分の厚みを前記アイランド部に対応する部分の厚みよりも薄く形成し、
    　前記切断することでは、前記モールド樹脂部のうち厚みが異なる位置で前記先端部を切断する請求項１ないし３のいずれか１つに記載の半導体センサの製造方法。
  5. 　金属製の板状のアイランド部（１１１）と、
    　表面（１２１）、側面（１２２）、及び裏面（１２３）を有する板状であり、前記裏面が前記アイランド部に実装され、前記表面を構成する第１領域（１２４）及び前記第１領域に連結された第２領域（１２５）のうちの前記第１領域側に物理量を検出するセンシング部（１２６）が設けられた半導体チップ（１２０）と、
    　前記第１領域が露出するように前記アイランド部の一部及び前記半導体チップの前記第２領域及び前記側面を被覆したモールド樹脂部（１４０）と、
    　を備え、
    　前記モールド樹脂部は、前記半導体チップの前記第２領域を被覆する部分のうち前記第１領域と前記第２領域との境界（１２８）に接触する接触部（１４２）に、前記第１領域と前記第２領域との連結方向において前記第１領域から離れる方向に湾曲状に凹んだ凹部（１４１）を有する半導体センサ。

     
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