(57)【要約】      （修正有）【課題】プリモールドタイプのパッケージにあって内部に収納される半導体チップを有効に電磁シールドするとともに、底板部の貫通孔を正確に形成し、かつ、該貫通孔の部分でもシールド効果を有する半導体装置用パッケージ、その製造方法、そのパッケージを用いた半導体装置を提供する。【解決手段】箱形のモールド樹脂体６と、その底板部５２内に少なくとも一部が埋設されたステージ部、複数の端子部及びステージ部に連結状態の導通フレーム部２６を有するリードフレーム５とが備えられ、底板部５２に貫通孔２８が形成され、ステージ部に、貫通孔２８の内周面を構成する筒状部４１と、該筒状部４１の周囲の下面を板厚の途中まで窪ませてなる凹状部とが形成されるとともに、該凹状部は、モールド樹脂体６内に埋設され、かつ筒状部４１の上端面及び下端面は、底板部５２の上面及び下面でモールド樹脂体６からそれぞれ露出している。【選択図】図１
2010153519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップが搭載される底板部及び該底板部の周縁部から立設した周壁部を備える箱形のモールド樹脂体と、該モールド樹脂体の底板部内に少なくとも一部が埋設されたステージ部、該ステージ部と間隔をあけて半導体チップ搭載領域の周りに配置される複数の端子部及び前記ステージ部に連結状態の導通フレーム部を有するリードフレームとが備えられ、前記底板部に貫通孔が形成され、前記ステージ部及び各端子部の内部接続面及び外部接続面が前記底板部の上面及び下面にそれぞれ露出され、前記導通フレーム部が前記周壁部の上端面に露出されてなり、前記内部接続面に接続状態で前記半導体チップが搭載され蓋体によって覆われる半導体装置用パッケージ本体であって、
前記ステージ部に、前記貫通孔の内周面を構成する筒状部と、該筒状部の周囲の下面を板厚の途中まで窪ませてなる凹状部とが形成されるとともに、該凹状部は、前記モールド樹脂体内に埋設され、かつ前記筒状部の上端面及び下端面は、前記底板部の上面及び下面で前記モールド樹脂体からそれぞれ露出していることを特徴とする半導体装置用パッケージ本体。
【請求項２】
前記リードフレームには、前記筒状部の周囲に、該筒状部を間隔をあけて囲むリング状凸部が前記凹状部から下方に突出して形成されるとともに、該リング状凸部と前記筒状部との間に、その間に形成されるリング状凹部を前記ステージ部の上方に連通状態とする貫通部が形成され、前記リング状凹部は、前記貫通部を介して前記底板部の上面と一体に前記モールド樹脂体内に埋設され、前記リング状凸部の下端面は、前記底板部の下面で前記モールド樹脂体から露出していることを特徴とする請求項１記載の半導体装置用パッケージ本体。
【請求項３】
請求項１又は２記載の半導体装置用パッケージ本体を製造する方法であって、
前記リードフレームを形成した後、該リードフレームの前記筒状部の上端面と下端面との間を射出成形金型により挟持して前記貫通孔を閉塞し、この挟持状態で樹脂を射出して前記リードフレームに前記モールド樹脂体を一体に形成することを特徴とする半導体装置用パッケージ本体の製造方法。
【請求項４】
請求項１又は２記載の半導体装置用パッケージ本体における前記底板部の上に半導体チップが搭載されるとともに、該半導体チップが前記内部接続面に接続され、前記周壁部の上端面に、該周壁部に囲まれた空間を覆う導電性材料からなる蓋体が固着されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項４記載の半導体装置を用いて構成したマイクロフォンパッケージであって、
前記半導体チップは、空洞部を形成する環状の支持部内に、圧力変動によって振動するダイヤフラムの周縁部が支持されたマイクロフォンチップであることを特徴とするマイクロフォンパッケージ。
【請求項６】
前記支持部が前記貫通孔を囲んだ状態で前記底板部上に固着されていることを特徴とする請求項５記載のマイクロフォンパッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リードフレームの少なくとも一部をモールド樹脂体に埋設してなる半導体装置用パッケージ本体及びその製造方法、そのパッケージ本体を用いた半導体装置、マイクロフォンパッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンマイクや圧力センサ等の半導体装置は、中空のパッケージの中にマイクロフォンチップ等の半導体チップが収納されている。
特許文献１に記載の半導体装置は、フラットの基板の上にマイクロフォンチップ等の半導体チップが搭載され、その上からキャップ状に絞り加工された蓋体が被せられ、その下端が基板の表面に固定されている。この場合、蓋体は金属等の導電性材料によって形成され、その下端が基板上の導体に導電性接着剤によって固定されており、蓋体と基板上の導体とによって半導体チップの電磁シールドがなされるようになっている。また、基板に半導体チップの空洞部（キャビティ）又はパッケージの内部空間に連通する貫通孔が形成されたものが開示されている。
【０００３】
一方、この種の半導体装置として、リードフレームに樹脂をモールドして一体化したプリモールドタイプのパッケージを用いることにより、リードフレームを複数個マトリクス状に連続成形したリードフレーム連続成形体を形成して、パッケージ本体を複数個一括して製作することができ、材料コストの低減、生産性の向上を図ることができると考えられる。特許文献２から４に記載の半導体装置は、このようなプリモールドタイプのパッケージを用いたものであり、半導体チップに接続されるリードフレームの一部がモールド樹脂に埋設状態とされるとともに、この半導体チップの回りを囲むように周壁部がモールド樹脂に一体に形成され、その周壁部の上に蓋体が固定されている。
【特許文献１】米国特許第７４３９６１６号明細書
【特許文献２】特開２０００−３５３７５９号公報
【特許文献３】特開２００５−５３５３号公報
【特許文献４】特開２００５−２６４２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このようなプリモールドタイプのパッケージにおいて、特許文献１記載の半導体装置のように半導体チップの回りを電磁シールドした構造とする場合、リードフレームを半導体チップの下方に配置し、その一部に、半導体チップの上方の蓋体を接触させることが考えられる。この場合、半導体チップを搭載する底板部に貫通孔を形成するには、リードフレームのステージ部に孔を開けておき、その孔にピン等を挿入した状態として射出成形金型内に支持する必要があるが、ステージ部の両面に樹脂が射出されるため、孔の部分でステージ部が動き易い。また、底板部に貫通孔が形成されるため、その部分でシールド効果が損なわれる問題もある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、プリモールドタイプのパッケージにあって内部に収納される半導体チップを有効に電磁シールドするとともに、底板部の貫通孔を正確に形成し、かつ、該貫通孔の部分でもシールド効果を有する半導体装置用パッケージ本体及びその製造方法、そのパッケージ本体を用いた半導体装置、マイクロフォンパッケージを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の半導体装置用パッケージ本体は、半導体チップが搭載される底板部及び該底板部の周縁部から立設した周壁部を備える箱形のモールド樹脂体と、該モールド樹脂体の底板部内に少なくとも一部が埋設されたステージ部、該ステージ部と間隔をあけて半導体チップ搭載領域の周りに配置される複数の端子部及び前記ステージ部に連結状態の導通フレーム部を有するリードフレームとが備えられ、前記底板部に貫通孔が形成され、前記ステージ部及び各端子部の内部接続面及び外部接続面が前記底板部の上面及び下面にそれぞれ露出され、前記導通フレーム部が前記周壁部の上端面に露出されてなり、前記内部接続面に接続状態で前記半導体チップが搭載され蓋体によって覆われる半導体装置用パッケージ本体であって、前記ステージ部に、前記貫通孔の内周面を構成する筒状部と、該筒状部の周囲の下面を板厚の途中まで窪ませてなる凹状部とが形成されるとともに、該凹状部は、前記モールド樹脂体内に埋設され、かつ前記筒状部の上端面及び下端面は、前記底板部の上面及び下面で前記モールド樹脂体からそれぞれ露出していることを特徴とする。
【０００７】
この半導体装置用パッケージ本体の製造方法としては、前記リードフレームを形成した後、該リードフレームの前記筒状部の上端面と下端面との間を射出成形金型により挟持して前記貫通孔を閉塞し、この挟持状態で樹脂を射出して前記リードフレームに前記モールド樹脂体を一体に形成することを特徴とする。
【０００８】
すなわち、筒状部を射出成形金型により挟持して貫通孔を閉塞するので、筒状部内に樹脂が入り込むことがないとともに、筒状部が金型内に固定され、ステージ部の両面に射出される樹脂の圧力で筒状部が動いたりステージ部に反りが生じるようなことがなく、高精度に仕上げられる。しかも、筒状部の内周面で貫通孔が構成されるので、貫通孔がその長さ方向にわたって筒状部によって有効にシールドされる。
また、筒状部の上端面と下端面との間を射出成形金型で挟持状態とする場合、これら両端面を平坦な面で挟持すればよく、貫通孔の孔径変更時も射出成形金型は変更せずに使用できる場合があるなど、経済的である。
【０００９】
また、本発明の半導体装置用パッケージ本体において、前記リードフレームには、前記筒状部の周囲に、該筒状部を間隔をあけて囲むリング状凸部が前記凹状部から下方に突出して形成されるとともに、該リング状凸部と前記筒状部との間に、その間に形成されるリング状凹部を前記ステージ部の上方に連通状態とする貫通部が形成され、前記リング状凹部は、前記貫通部を介して前記底板部の上面と一体に前記モールド樹脂体内に埋設され、前記リング状凸部の下端面は、前記底板部の下面で前記モールド樹脂体から露出しているようにするとよい。
【００１０】
この半導体装置用パッケージ本体においては、その底板部における貫通孔の周囲に、筒状部とリング状凸部との下端面がそれぞれ露出することになるが、これらの間にリング状凹部に充填された樹脂部分が配置されることになる。したがって、リング状凸部の下端面を基板にはんだ付け等によって固着する場合に、その内側のリング状の樹脂部分を越えてはんだが貫通孔内に侵入することが防止される。
【００１１】
そして、本発明の半導体装置は、半導体装置用パッケージ本体における前記底板部の上に半導体チップが搭載されるとともに、該半導体チップが前記内部接続面に接続され、前記周壁部の上端面に、該周壁部に囲まれた空間を覆う導電性材料からなる蓋体が固着されていることを特徴とする。
底板部内のステージ部と蓋体とが周壁部上端面の導通フレーム部を介して電気的接続状態となり、内部に収納された半導体チップの回りを囲った状態としてシールドすることができる。
【００１２】
さらに、本発明のマイクロフォンパッケージは、前記半導体チップが、空洞部を形成する環状の支持部内に、圧力変動によって振動するダイヤフラムの周縁部が支持されたマイクロフォンチップであることを特徴とする。
この場合、貫通孔内を音が通過することになるが、筒状部によってシールドされるので、音響特性を向上させることができる。
【００１３】
また、本発明のマイクロフォンパッケージにおいて、前記支持部が前記貫通孔を囲んだ状態で前記底板部上に固着されているとよい。
パッケージ本体と蓋体とにより囲まれる空間により、ダイヤフラムに対するバックキャビティを大きく確保することができ、ダイヤフラムの振動特性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、プリモールドタイプのパッケージにおいて、その周壁部に露出した導通フレーム部と蓋体とが電気的接続状態となることにより、内部に収納される半導体チップを有効に電磁シールドすることができる。その場合、ステージ部に形成した筒状部によって貫通孔を形成したことにより、該筒状部の上端面及び下端面を射出成形時に挟持状態として、ステージ部の上下に射出される樹脂の圧力による移動を拘束することができ、貫通孔の付近を正確に形成することができる。また、その貫通孔の部分も筒状部によって長さ方向にわたってシールドすることができ、外乱の影響の少ない半導体装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る半導体装置の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１〜図１４は第１実施形態を示している。この半導体装置１は、マイクロフォンパッケージであり、図１に全体の断面を示したように、半導体チップとしてマイクロフォンチップ２と制御回路チップ３との二つのチップが収納されている。また、そのパッケージ４は、リードフレーム５に箱型のモールド樹脂体６を一体成形してなるパッケージ本体７と、このパッケージ本体７の上方を閉塞する蓋体８とを備える構成とされている。図２は、その裏面を示しており、図３は、蓋体８を省略して、両半導体チップ２，３を収納した状態のパッケージ本体７の平面を示している。
【００１６】
リードフレーム５は、銅材等の導電性材料からなる帯状の金属板を加工することにより、複数個が並べられた状態で形成され、後述のように加工され、半導体装置として組み立てられた後に図１に示すように個々に分離されるものである。
図４は外枠部１１の中にリードフレーム５を一定のピッチで並べて形成したリードフレーム連続成形体１２の展開状態を示しており、図５は、その裏面を示している。この展開状態のリードフレーム連続成形体についても、後述の折り曲げ加工後のリードフレーム連続成形体についても、各部の構成要素等には同一符号を付している。また、この明細書中では、１個単位のものをリードフレームと称しており、以下では図４の上下方向を縦方向、左右方向を横方向というものとする。また、図４中、符号１３は、後述するように蓋体８を取り付ける際に金型のガイドピンを挿入するためのガイド孔を示しており、図示例では、外枠部１１の上下方向の両端部に一定のピッチで並んで配置されている（図には一方の端部におけるガイド孔のみ示している）。
【００１７】
各リードフレーム５は、図６及び図７に１個のリードフレームを示したように、マイクロフォンチップ２及び制御回路チップ３の下方に配置される平板状のステージ部２１と、該ステージ部２１の周囲に配置された例えば電源用、出力用、ゲイン用の３個の端子部２２〜２４とが相互に間隔をあけて配置され、そのステージ部２１に連結フレーム部２５を介して一体の導通フレーム部２６がステージ部２１の一方の端部と平行に形成されており、これら導通フレーム部２６、ステージ部２１、各端子部２２〜２４が全体として縦長の矩形状をなすように配置されている。
ステージ部２１は、矩形状の両端部のうち、一方の端部が１箇所、他方の端部が２箇所それぞれ矩形状に切り欠かれた形状とされ、これら切欠部２７内に各端子部２２〜２４が配置されている。各端子部２２〜２４は、ステージ部２１の各切欠部２７よりも小さい矩形状に形成されることにより、該切欠部２７内に、ステージ部２１との間に一定の間隔をあけて配置されている。また、このステージ部２１において中央部よりも一方の端部寄りの位置に貫通孔２８が形成されている。
【００１８】
導通フレーム部２６は、ステージ部２１の一方の端部と間隔をあけてこの端部の辺に沿って配置されている。この場合、導通フレーム部２６は、ステージ部２１のこの一方の端部における切欠部２７を除く部分の長さの範囲で設けられており、切欠部２７に対向する部分には、導通フレーム部２６から外方に屈曲状態に張り出してなる屈曲部２９が導通フレーム部２６の一端部に連続して形成されている。そして、この屈曲部２９の端部及び導通フレーム部２６の他方の端部に、ステージ部２１の両側部と平行にそれぞれ連結フレーム部２５が形成され、各連結フレーム部２５の先端部がステージ部２１の両側部のほぼ中央位置に接続されている。また、隣接するリードフレーム５においては、導通フレーム部２６から延びる連結フレーム部（図６の左側部に配置されている連結フレーム部）２５と、屈曲部２９から延びる連結フレーム部（図６の右側部に配置されている連結フレーム部）２５との長さ方向の途中位置どうしが図示例では２本の短尺の連結部３０によって連結状態とされている。
【００１９】
このように導通フレーム部２６に屈曲部２９が連続し、これら導通フレーム部２６及び屈曲部２９から延びる両連結フレーム部２５が隣接状態の両リードフレーム５間で相互に連結状態とされていることにより、図４に示すように、各リードフレーム５の一端部側に配置される導通フレーム２６、屈曲部２９、連結フレーム部２５が一列に連なった状態とされ、その両端が外枠部１１に接続されている。そして、これら連結状態の導通フレーム２６、屈曲部２９、連結フレーム部２５により、各リードフレーム５の一端部側を列に沿って連結状態として外枠部１１に支持する支持フレーム部３１が構成される。具体的には、この支持フレーム部３１には、その片側に、各リードフレーム５のステージ部２１が連結フレーム部２５を介して接続されるとともに、このリードフレーム５に属する１個の端子部２４がアーム部３２を介して接続され、反対側に、隣接する他の列のリードフレーム５に属する２個の端子部２２，２３がそれぞれ補助アーム部３３を介して接続されている。
【００２０】
この場合、この２個の端子部２２，２３は、そのうちの１個（端子部２２）は導通フレーム部２６に、他の１個（端子部２３）は屈曲部２９にそれぞれ接続されている。したがって、支持フレーム部３１の導通フレーム部２６には、他の列のリードフレーム５に属する１個の端子部２２が接続され、屈曲部２９においては、その両側に、自身のリードフレーム５に属する端子部２４と他の列のリードフレーム５に属する端子部２３とが１個ずつ接続されることになる。
なお、図４及び図６にハッチングした領域は、リードフレーム５の表面側で局部的にハーフエッチングした領域を示しており、屈曲部２９に接続されているアーム部３２及び補助アーム部３３における屈曲部２９への接続部付近、及び支持フレーム部３１とは反対側の端部におけるステージ部２１の両切欠部２７に配置される両端子部２２，２３の内側側部がそれぞれ板厚の半分程度にハーフエッチングされることにより、他の表面よりも低い凹状部３４，３５とされている。
【００２１】
一方、このリードフレーム連続成形体１２の裏面は、図５及び図７にハッチングでハーフエッチング領域を示したように、ステージ部２１の大部分がハーフエッチングされている。すなわち、３個の端子部２２〜２４に対応するステージ部２１の隅部が矩形状に残され、また貫通孔２８の周囲がリング状に残された状態で、他の部分が板厚の半分程度までハーフエッチングされた凹状部３６とされている。そして、その残された隅部が３個の端子部２２〜２４とほぼ同じ形状の矩形状とされ、これら端子部２２〜２４及びステージ部２１の隅部の表面が外部接続面３７〜４０とされ、これら４個の外部接続面３７〜４０がリードフレーム５全体の四隅付近に配置されるようになっている。また、貫通孔２８の周囲は、ハーフエッチング時にリング状に残されたことにより、リードフレーム５の元板厚のままの筒状部４１とされ、凹状面３６の表面から突出している。このため、貫通孔２８は、この筒状部４１の内周面によって形成されている。なお、各端子部２２〜２４の表面（支持フレーム部３１とは反対側端部におけるステージ部２１の両切欠部２７に配置される両端子部２２，２３においてはその内側側部の凹状部３５を除く表面）及び縦方向に並ぶ端子部２３，２４の間に配置されているステージ部２１の一側部表面が、マイクロフォンチップ２又は制御回路チップ３に接続される内部接続面４１〜４５とされている。
【００２２】
そして、このリードフレーム連続成形体１２は、図８に示すように、連結フレーム部２５及びアーム部３２、補助アーム部３３が、その両端部で折り曲げ変形され、支持フレーム部３１は外枠部１１と同一平面上に配置されるが、連結フレーム部２５及びアーム部３２、補助アーム部３３は、それぞれ先端に向けて下り勾配に傾斜して配置され、これらの先端に接続状態のステージ部２１と各端子部２２〜２４とは、支持フレーム部３１よりも低い位置で同一平面上に配置される。
【００２３】
このように加工されたリードフレーム連続成形体１２に対して、図４及び図５の鎖線で示すようにモールド樹脂体６を相互に連結状態とした一体構造のモールド樹脂成形体５０が形成される。
このモールド樹脂成形体５０にマイクロフォンチップ２及び制御回路チップ３が搭載され、その上に蓋体８が固定されて、個々に分割されることにより、各リードフレーム５にモールド樹脂体６を一体化したパッケージ本体７と蓋体８とによりマイクロフォンチップ２及び制御回路チップ３を収納した半導体装置１が構成される。本発明では、このリードフレーム連続成形体１２にモールド樹脂成形体５０が一体に形成された状態のものをパッケージ本体連続成形体５１と称しており、複数のパッケージ本体７が相互に連結状態に形成される。
【００２４】
その１個ずつに分割したパッケージ本体７について構造を図９〜図１１により説明すると、このパッケージ本体７のモールド樹脂体６は、マイクロフォンチップ２と制御回路チップ３とを並べることができる長さの矩形板状に形成された底板部５２と、この底板部５２の周縁部から立設した周壁部５３とを備える構成とされている。
この底板部５２は、その裏面では、リードフレーム５における各端子部２２〜２４、ステージ部２１の各外部接続面３７〜４０及び筒状部４１の下端面を露出させた状態で、これら端子部２２〜２４及びステージ部２１の残りの部分を埋設している（図２参照）。また、この底板部５２の表面側には、その一側部を他の部分と区画するように若干の高さの立ち上げ壁５４が縦方向に沿うリブ状に形成され、その立ち上げ壁５４よりも右側側部においては、上下両端部の端子部２３，２４の内部接続面４３，４４とステージ部２１の内部接続面４５とが露出状態とされ、また、立ち上げ壁５４より左側表面では、縦方向の中央部から上半分では、貫通孔２８周りの筒状部４１の上端面を除き、他の部分は埋設状態とされることにより、筒状部４１の部分では凹部５５が形成され、その凹部５５に筒状部４１の上端面が露出している。一方、ステージ部２１の中央部から下半分では、端子部２２の内部接続面４２とステージ部２１の下半分とが露出された状態とされ、これら露出状態の内部接続面４２とステージ部２１の表面との間を区画するように若干の高さの立ち上げ壁５６が形成されている。これら立ち上げ壁５４，５６の高さは、マイクロフォンチップ２及び制御回路チップ３の高さよりは低いが、後述するダイボンド材の塗布厚さよりも大きく、マイクロフォンチップ２及び制御回路チップ３の下方からダイボンド材がはみ出しても乗り越えられない程度の高さに設定される。また、ステージ部２１の下半分の露出部分の側方位置には、立ち上げ壁５６よりも高い棚部５７が立ち上げ壁５６に連続しかつ周壁部５３の内側面と一体に形成されている。
【００２５】
そして、この底板部５２の上半分のステージ部２１の大部分が樹脂に埋設されている領域がマイクロフォンチップ２を搭載する領域とされ、下半分のステージ部２１の一部が露出している領域が制御回路チップ３を搭載する領域とされている。したがって、マイクロフォンチップ２を搭載する領域は全面的に樹脂がモールドされているが、制御回路チップ３を搭載する領域は、ステージ部２１の一部が露出しており、この露出したステージ部２１の上に制御回路チップ３が固定されるようになっている。また、この制御回路チップ３が搭載される領域に接近して形成される棚部５７は、底板部５２の一部を隆起させ、周壁部５３に囲まれた内部空間の容積を小さくするように機能している。
【００２６】
そして、この底板部５２の上に、マイクロフォンチップ２と制御回路チップ３とがダイボンド材５８，５９によってそれぞれ固定され、底板部５２の四隅に露出状態とされている端子部２２〜２４及びステージ部２１の各内部接続面４２〜４５にボンディングワイヤ６０によって接続されている（図１２及び図１３参照）。マイクロフォンチップ２は、シリコンのＭＥＭＳ製造プロセスによって形成され、空洞部４６を形成する環状の支持部４７の内側に、音響等の圧力変動に応じて振動するダイヤフラム４８と貫通孔を有する板状の固定電極４９とが対向状態に架設され、このダイヤフラム４８の振動に伴う固定電極４９との間の静電容量変化を検出するものである。また、制御回路チップ３は、マイクロフォンチップ２への電源の供給回路、マイクロフォンチップ２からの出力信号の増幅器等を備える構成とされている。この場合、マイクロフォンチップ２を固定するダイボンド材５８は絶縁性樹脂によって構成されるが、制御回路チップ３を固定するダイボンド材５９は導電性樹脂によって構成される。
【００２７】
一方、周壁部５３は、全体としては角筒状に形成され、リードフレーム５のステージ部２１を埋設している底板部５２の周縁部から上方に向けて立設されている。そして、周壁部５３の中に、両端部で折り曲げられて傾斜した状態の連結フレーム部２５及び各端子部２２〜２４のアーム部３２及び補助アーム部３３がそれぞれ埋設されており、導通フレーム部２６の表面が周壁部５３の上端面に露出している。
なお、モールド樹脂成形体５０としては、導通フレーム２６に連続する屈曲部２９の表面も周壁部５３の外側で露出しているが、後述するようにダイシング加工によって切断される。
【００２８】
このように構成したパッケージ本体７に被せられる蓋体８も、リードフレーム５と同様に、銅材等の導電性金属材料からなる帯状金属板を加工することにより、複数個並べられた状態で形成され、後述するようにパッケージ本体７に組み合わせた後に、個々に分離されるものである。図１２に蓋体８を一定のピッチで並べて形成した連続成形体６１を示している。この連続成形体６１では、各蓋体８は、外枠部６２との間又は隣接する蓋体８相互の間が接続フレーム部６３により接続され、リードフレーム５と同じピッチで縦横に並べられる。また、図４等のリードフレーム連続成形体１２の場合と同様に、ガイドピンが挿入されるガイド孔１３が外枠部６２の両側部にリードフレーム連続成形体１２と同じピッチで配列されている。
【００２９】
個々の蓋体８は、パッケージ本体７の周壁部５３の上端面を覆う矩形の平板状に形成されている。そして、この蓋体８をパッケージ本体７に重ねると、その周縁部がパッケージ本体７の周壁部５３の上端面に当接して、パッケージ本体７の底板部５２と蓋体８とが対向し、これらパッケージ本体７の底板部５２、周壁部５３及び蓋体８により囲まれた内部空間６５が半導体チップ収納空間とされる構成である。
この場合、これらパッケージ本体７と蓋体８とは、パッケージ本体７の周壁部５３の上端面に蓋体８の下面が導電性接着剤６６によって固着されるようになっており、パッケージ本体７の周壁部５３の上端面に露出しているリードフレーム５の導通フレーム部２６が導電性接着剤６６を介して蓋体８と電気的接続状態とされる。したがって、これらパッケージ本体７に蓋体８を固着してなるパッケージ４は、蓋体８からリードフレーム５のステージ部２１の間が電気的接続状態となって内部空間６５内のマイクロフォンチップ２及び制御回路チップ３を囲った状態とするのである。
【００３０】
次に、このように構成される半導体装置１の製造方法について説明する。
まず、リードフレーム連続成形体１２となる帯状金属板の必要な個所にマスキングをしてエッチング処理することにより、図４に示す表面側のハッチング領域及び図５に示す裏面側のハッチング領域をそれぞれ板厚の半分程度までハーフエッチングする。そして、エッチング加工によって外形を成形し、外枠部１１の内側に展開状態のリードフレーム５を形成する。この状態では、図４及び図５に示すように、外枠部１１の内側に、導通フレーム部２６、屈曲部２９、連結フレーム部２５が連続した支持フレーム部３１が横一列状態に形成され、この支持フレーム部３１により一端部が支持された状態に展開状態のリードフレーム５が形成される。また、このエッチング加工時に外枠部１１のガイド孔１３も成形しておく。
【００３１】
この後、連結フレーム部２５及び各端子部２２〜２４のアーム部３２及び補助アーム部３３をプレスによって曲げ変形させることにより、支持フレーム部３１に対してステージ部２１及び端子部２２〜２４を押し下げた状態とする。このプレス加工は図１３に示すようなプレス金型を使用して行われる。この図１３には、右半分に連結フレーム部２５の折り曲げ部、左半分に補助アーム部３３の折り曲げ部を示している。すなわち、上型７１と下型７２に、それぞれ傾斜面７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂを形成しておき、これら傾斜面によって連結フレーム部２５又は補助アーム部３３を挟みながら両端部を折り曲げる。この場合、連結フレーム部２５や補助アーム部３３が金型表面で円滑に変形できるように、上型７１の曲げ部に対応する部分に若干の突出部７３が形成され、これら突出部７３の間の傾斜面７１ａ，７２ａの中間部分では連結フレーム部２５や補助アーム部３３と上型７１との間に隙間ができるように形成されている。アーム部３２の場合も同様に上型７１と下型７２とにより挟みながら折り曲げる。
【００３２】
これら連結フレーム部２５及びアーム部３２、補助アーム部３３のプレス加工は曲げ加工であり、これらの先端位置が、平面状に展開されている状態から曲げ変形後には基端部方向にそれぞれスライドするので、連結フレーム部２５の先端のステージ部２１及びアーム部３２又は補助アーム部３３の先端の端子部２２〜２４は、金型面上でスライドできるように支持される。
このようにしてエッチング加工及びプレス加工により外形の成形、曲げ加工等が施された状態が図３及び図４に示す状態であり、この状態で各リードフレーム５が一定のピッチで縦横に並べられた状態に形成される。
【００３３】
次いで、このように成形したリードフレーム５の連続成形体１２を射出成形金型内に配置し、各リードフレーム５を埋設するように樹脂を射出成形してモールド樹脂体６を成形する。
図１４はプレス成形した後の１個のリードフレーム５を射出成形金型内に配置した状態を示しており、上型８１と下型８２との間にモールド樹脂が注入されるキャビティ８３が形成されている。この場合、前述したように、連続成形体１２における隣接する各リードフレーム５の全体を連結した状態にモールド樹脂成形体５０（図４及び図５参照）が成形されるようになっており、射出成形金型は、その上型８１と下型８２とによりリードフレーム連続成形体１２の外枠部１１を隙間なく挟持し、その内側の各リードフレーム５全体を一括して覆うように広いキャビティ８３が形成される。
また、図１４の右側に示したように、上型８１には、ステージ部２１の貫通孔２８を閉塞するとともに筒状部４１の上端面に当接する円形平面を有する突出部８４が形成されている。そして、この射出成形金型内にリードフレーム５を配置して型締めした状態においては、貫通孔２８の部分では、筒状部４１の下端面は下型８２のキャビティ面に当接し、筒状部４１の上端面は上型８１の突出部８４に当接した状態とされることにより、これら上型８１の突出部８４と下型８２のキャビティ面との間で筒状部４１が挟持され貫通孔２８が閉塞した状態となる。また、ステージ部２１及び各端子部２２〜２４の４個の外部接続面３７〜４０が下型８２のキャビティ面に接触し、ステージ部２１の表面側の各内部接続面４２〜４５、ステージ部２１の露出部分、及び支持フレーム部３１における導通フレーム部２６及び屈曲部２９の上面がそれぞれ上型８１のキャビティ面に接触した状態とされる。この場合、ステージ部２１及び各端子部２２〜２４の外部接続面３７〜４０及び内部接続面４２〜４５の両面に金型８１，８２が接触することにより、これらステージ部２１及び端子部２２〜２４が両金型８１，８２の間で挟持された状態に保持され、また、これらステージ部２１及び端子部２２〜２４の外部接続面３７〜４０と、導通フレーム部２６及び屈曲部２９の上面とが金型に押圧接触するように、連結フレーム部２５及びアーム部３２、補助アーム部３３がわずかに撓ませられた状態に配置される。
【００３４】
このようにして各リードフレーム５を射出成形金型内に配置して樹脂をモールドすると、周壁部５３の部分を連続状態としたモールド樹脂成形体５０が各リードフレーム５に一体に成形された状態となる。その底板部５２においては、貫通孔２８が形成され、その貫通孔２８を閉塞していた射出成形金型の突出部８４が配置されていた部分が凹部５５となり、その凹部５５内に、貫通孔２８の周囲の筒状部４１の上端面が露出した状態となる。また、筒状部４１の下端面は底板部５２の裏面に露出する。そして、モールド樹脂成形体５０の各底板部５２の上にマイクロフォンチップ２及び制御回路チップ３をダイボンド材５８，５９により固着し、底板部５２に露出している端子部２２〜２４及びステージ部２１の各内部接続面４２〜４５にボンディングワイヤ６０によって接続状態とする。この場合、マイクロフォンチップ２は、底板部５２の貫通孔２８に被さるように、該貫通孔２８の周囲に環状の支持部４７が固着され、貫通孔２８を内部の空洞部４６に連通させた状態とされる。
一方、蓋体８についても、帯状金属板をエッチング加工して外形を成形することにより、図１２に示すように、外枠部６２の中で接続フレーム部６３により相互に接続状態とされた蓋体８の連続成形体６１を形成しておく。また、このときのエッチング加工によって外枠部６２のガイド孔１３も成形される。このガイド孔１３はリードフレーム５のガイド孔１３と同じ位置に、同じピッチで形成される。
【００３５】
このようにしてリードフレーム５にモールド樹脂成形体５０を一体化させたパッケージ本体連続成形体５１及び蓋体連続成形体６１をそれぞれ製作した後、各蓋体８の周縁部をモールド樹脂成形体５０の周壁部５３の上端面に導電性接着剤６６を介して固着する。このとき、蓋体連続成形体６１及びリードフレーム連続成形体１２の各外枠部１１，６２のガイド孔１３にピンを挿入した状態とすることにより、両者が位置合わせされる。この状態では、各リードフレーム５は、隣接するリードフレーム５に支持フレーム部３１によって列毎に連結状態とされているとともに、これらを一括してモールド樹脂成形体５０が覆っていることにより、パッケージ本体７としては複数個が縦横に連なった状態となっており、蓋体８もリードフレーム５と同様に接続フレーム部６３によりリードフレーム５と同じピッチで複数個が連結状態とされている。
そこで、これらリードフレーム連続成形体１２、モールド樹脂成形体５０、及び蓋体連続成形体６１をダイシング加工によって同時に切断しながら個々の半導体装置１に切り離す。
【００３６】
このダイシング加工は、リードフレーム５の列に沿う方向においては、横一列に配置される支持フレーム部３１における導通フレーム部２６の外側、具体的には導通フレーム部２６と屈曲部２９との連結部分を列に沿って切断することになる。この切断により、導通フレーム部２６に接続されていた隣接する列のリードフレーム５に属する補助アーム部３３の基端部が切り離され、また、屈曲部２９と導通フレーム部２６とが分離されて、該屈曲部２９に一体のアーム部３２も切断され、このアーム部３２に接続状態の端子部２４が導通フレーム部２６から分離して独立状態とされる。
【００３７】
この場合、アーム部３２における屈曲部２９への接続部付近の表面がハーフエッチングされて凹状部３４とされているから、その凹状部３４に樹脂が充填されており、この接続部に接近した位置でダイシング加工したとしても、アーム部３２の切断エッジは確実にモールド樹脂体６内に埋設した状態とすることができる。
この凹状部３４がない場合には、屈曲部２９の内側のアーム部３２の折り曲げ部を切断することになり、その切断位置が屈曲部２９に接近するほど、アーム部３２の切断エッジがモールド樹脂体６の表面に露出し易く、わずかな寸法誤差でバリ状に露出するおそれがある。これを避けるには、屈曲部２９を導通フレーム部２６からさらに離間させることによりアーム部３２を長くして、そのアーム部３２の途中位置を切断すればよいが、その分、スペースに無駄が生じ、材料ロスが増えることになる。この実施形態のリードフレーム５においては、凹状部３４を形成したことにより、例えば図１１（ｃ）に矢印でダイシング位置を示したように、屈曲部２９に接近した位置でアーム部３２を切断することが可能になり、材料の無駄を少なくすることができる。
【００３８】
一方、リードフレーム５の列に直交する方向のダイシング加工においては、隣接するリードフレーム５で連結状態となっている両連結フレーム部２５の間で切断され、これら連結フレーム部２５が分離されて、個々のパッケージ４に形成される。
そして、この列方向及びその直交方向に沿う両ダイシング加工により、パッケージ４の周壁部５３の外縁が形成され、平面視矩形状のパッケージ４を得ることができる。
【００３９】
このようにして製造した半導体装置１は、その裏面に露出している各端子部２２〜２４及びステージ部２１の外部接続面３７〜４０を基板にはんだ付けすることにより実装される。この場合、半導体装置１は、図１及び図３に示すように、底板部５２内に埋設されているステージ部２１がマイクロフォンチップ２及び制御回路チップ３の下方に配置され、このステージ部２１の内部接続面４５に制御回路チップ３が接続され、ステージ部２１に連結フレーム部２５を介して一体の導通フレーム部２６が周壁部５３の上端面で導電性接着剤６６を介して蓋体８に接続され、その蓋体８がマイクロフォンチップ２及び制御回路チップ３の上方を覆った状態としている。したがって、マイクロフォンチップ２及び制御回路チップ３は、その周囲をステージ部２１及び蓋体８によって囲まれた状態となり、このステージ部２１の外部接続面４０が基板を介して接地状態とされることにより、マイクロフォンチップ２及び制御回路チップ３を外部磁界からシールドすることができる。
【００４０】
また、底板部５２の貫通孔２８の部分においては、図１に鎖線で示したように、基板８６にも、その貫通孔２８に連通する貫通孔８７が形成され、これらを連通させた状態として固定される。そのとき、底板部２８の裏面に露出している筒状部４１の下端面が、基板８６の貫通孔８７周囲のランド部８８にはんだ８９により固着されることにより、貫通孔２８の周囲が密封される。そして、この貫通孔２８を経由して外部から音が侵入してマイクロフォンチップ２により検知されるのであるが、その通り道である貫通孔２８が筒状部４１によって長さ方向にわたってシールドされ、前述したようにパッケージ４の内部空間６５がシールドされていることと相俟って、外乱の影響を受け難いマイクロフォンパッケージとすることができる。
【００４１】
また、このパッケージ４において、その貫通孔２８の周囲を射出成形によって形成する際には、上型８１の突出部８４の下面及び下型８２のキャビティ面とも平坦な面で筒状部の上端面及び下端面を押さえているだけであるから、貫通孔２８の大きさを変える場合、リードフレーム５をエッチング処理して形成するときに、そのエッチングマスクの変更等により筒状部４１の大きさを変えて所望の貫通孔２８としておくだけでよく、射出成形金型については、その構造を変更する必要はない。
【００４２】
なお、この半導体装置１において、周壁部５３の上端面に露出される導通フレーム部２６とステージ部２１とを連結状態としている連結フレーム部２５は、折り曲げ形成されるため、連結フレーム部２５を折り曲げる前の展開した状態では、導通フレーム部２６とステージ部２１との距離は連結フレーム部２５の展開長さに相当する寸法に広げられた状態となっており、連結フレーム部２５を折り曲げ形成することにより、ステージ部２１は平面的には導通フレーム部２６に接近することになる。この半導体装置１では、その導通フレーム部２６がパッケージ本体７の一端部にのみ設けられ、他方の端部には形成されていないため、この他方の端部においては、そのような展開長さを見込んでおく必要がなく、その分、ステージ部２１を隣接する列の支持フレーム３１の近くまで広く形成しておくことが可能であり、この広いステージ部２１によりシールド効果を高めるとともに、リードフレーム連続成形体１２全体の面積に比べて大きいパッケージサイズのものを形成することができる。
また、前述したようにアーム部３２における屈曲部２９への接続部付近に凹状部３４を形成して、ダイシング加工位置を屈曲部２９に接近して配置し、さらに、連結フレーム部２５を隣接するリードフレーム５で連結状態としてピッチを小さくしたことからも、材料の使用効率を高くすることができる。
すなわち、この半導体装置１は、リードフレーム連続成形体１２全体の面積に無駄が少なく、材料の使用効率が高いため、コストの低減を図ることができるものである。
【００４３】
また、図１５〜図２１は本発明の第２実施形態を示している。これらの図中、図１〜図１４の第１実施形態と共通部分には同一符号を付して説明を簡略化する。
図１５及び図１６はこの第２実施形態の半導体装置の全体構成を示しており、この半導体装置９１においては、リードフレーム５の裏面に、貫通孔２８を形成している筒状部４１の外側を囲むようにリング状凸部９２が一体に形成されて、底板部５２の裏面に露出され、これら筒状部４１とリング状凸部９２との間のリング状凹部９３に樹脂が充填されている。
この場合、リング状凸部９２は、図１７及び図１８に示すように、貫通孔２８を形成している筒状部４１と同じく、リードフレーム５の裏面側で凹状部３６をハーフエッチングする際に残された部分によって形成されており、したがって、リング状凸部９２の下端面と筒状部４１の下端面とは同一平面上に形成される。また、これらリング状凸部９２と筒状部４１との間は、放射状に配置された複数のブリッジ部９４によって連結されており、これらブリッジ部９４は、凹状部３６と同じく裏面側からハーフエッチングされて薄肉とされ、そのハーフエッチングされた部分がリング状凹部９３とされている。このため、このリング状凹部９３は、各ブリッジ部９４の間の貫通部９５を通ってステージ部２１の上面側に連通しており、モールド樹脂体６は、底板部５２の上面側から貫通部９５を経由してリング状凹部９３の内部まで一体化して形成されている。
【００４４】
このモールド樹脂体６を形成する場合、図２１に示すように、射出成形金型における上型８１の突出部８４で貫通孔２８を上方から閉塞しつつ筒状部４１の上端面を押さえ、両型８１，８２の間で筒状部４１を挟持した状態として樹脂を射出すると、ステージ部２１の上に射出された樹脂の一部が破線矢印で示すようにブリッジ部９４の間の貫通部９５から筒状部４１とリング状凸部９２との間に流れ込み、リング状凹部９３内に充填される。
このようにして形成されたパッケージ本体７は、底板部５２の裏面において、貫通孔２８の周囲に筒状部４１の下端面が露出するとともに、この筒状部４１を間隔を開けて囲むようにリング状凸部９２の下端面が露出し、これらの間にリング状に樹脂部９６が介在した状態となる。したがって、リング状凸部９２を基板８６のランド部８８にはんだ８９によって固着する際に、リング状の樹脂部９６との境界部分ではんだ８９に表面張力が作用して樹脂部９６に濡れ広がることが抑制され、この樹脂部９６を越えて貫通孔２８内にはんだが侵入することが防止される。したがって、音の通り道としての貫通孔２８を縮小させることなく正確な寸法で確保し得て、良好な音響特性を発揮することができる。
【００４５】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、蓋体を平板状に形成したが、若干の絞り加工を施すようにしてもよい。
また、上記実施形態では半導体装置としてマイクロフォンパッケージに適用した例を示したが、マイクロフォン以外にも、圧力センサ、風圧センサ、超音波センサ等にも適用することが可能である。
また、マイクロフォンパッケージに適用する場合でも、各パッケージとも同じ仕様にして一つずつ分割したが、例えば隣接する４個のパッケージ本体について、内部に収納するマイクロフォンチップの感度を異なるものとし、これら４個を連結状態として一つのユニットとして分割形成することにより、指向性を有するマイクロフォンとすることもできる。
さらに、底板部の上面に、モールド樹脂によって貫通孔の周囲を囲むように筒状に壁を設けることにより、ダイボンド材が貫通孔に流れ込まないようにしてもよい。
【００４６】
また、リードフレームの外形の成形をエッチング加工によって行うようにしているが、プレスによって打ち抜き成形してもよい。
また、前記ステージ部及び各端子部の外部接続面は、各実施形態では４端子の構成とし、例えば電源用、出力用、ゲイン用、接地用にそれぞれ供されるようにしたが、少なくとも電源用、出力用、接地用の接続面があればよい。その場合、接地用の接続面を２個設けるようにしてもよい。また、内部に収納される半導体チップによっては端子数が実施形態のものより増えることもある。半導体チップの数も必ずしも２個に限らない。
さらに、パッケージ本体連続成形体に蓋体連続成形体を導電性接着剤を介して固着する場合、パッケージ本体連続成形体の周壁部を上方に向け、その上端面に導電性接着剤を塗布して蓋体連続成形体を重ねる方法としてもよいし、逆に、蓋体連続成形体を裏返し状態で配置し、各蓋体の周縁部に導電性接着剤を塗布して、その上に裏返し状態のパッケージ本体連続成形体を重ねる方法としてもよい。後者の場合、導電性接着剤が周壁部から底板部に垂れることを確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の半導体装置の第１実施形態を示す縦断面図であり、図３のＡ−Ａ線に沿う断面に相当する。
【図２】図１のパッケージ本体の裏面図である。
【図３】図１における半導体装置の蓋体を取り外した状態のパッケージ本体を示す平面図である。
【図４】本発明に係るリードフレーム連続成形体の一実施形態を展開して示す平面図である。
【図５】図４における展開したリードフレーム連続成形体の裏面図である。
【図６】図４のうちの１個のリードフレームを示す平面図である。
【図７】図６のリードフレームの裏面図である。
【図８】図６のＢ−Ｂ線に沿う側面図である。
【図９】図６のリードフレームにモールド樹脂を一体成形した状態を示す平面図である。
【図１０】図９の縦断面を示しており、（ａ）が１０Ａ−１０Ａ線、（ｂ）が１０Ｂ−１０Ｂ線、（ｃ）が１０Ｃ−１０Ｃ線に沿う縦断面図である。
【図１１】図９の縦断面を示しており、（ａ）が１１Ａ−１１Ａ線、（ｂ）が１１Ｂ−１１Ｂ線、（ｃ）が１１Ｃ−１１Ｃ線に沿う縦断面図である。
【図１２】蓋体連続成形体を示す平面図である。
【図１３】図４のリードフレーム連続成形体を曲げ加工するためのプレス金型を示す縦断面図であり、右半分が連結フレーム部の折り曲げ部、左半分が補助アーム部の折り曲げ部を示している。
【図１４】図４のリードフレーム連続成形体を射出成形金型内に配置した状態を示す縦断面図であり、左半分が図９の１１Ａ−１１Ａ線に沿う断面に相当し、右半分が１１Ｂ−１１Ｂ線に沿う断面に相当する。
【図１５】本発明の半導体装置の第２実施形態を示す図１同様の縦断面図である。
【図１６】図１５のパッケージ本体の裏面図である。
【図１７】第２実施形態における１個のリードフレームを示す平面図である。
【図１８】図１７のリードフレームの裏面図である。
【図１９】図１７のリードフレームにモールド樹脂を一体成形した状態を示す平面図である。
【図２０】図１９のＣ−Ｃ線に沿う縦断面図である。
【図２１】図１７のリードフレームを射出成形金型に配置した状態を示す一部を省略した縦断面図であり、図１９のＣ−Ｃ線に沿う断面に相当する。
【符号の説明】
【００４８】
１…半導体装置、２…マイクロフォンチップ（半導体チップ）、３…制御回路チップ（半導体チップ）、４…パッケージ、５…リードフレーム、６…モールド樹脂体、７…パッケージ本体、８…蓋体、１１…外枠部、１２…リードフレーム連続成形体、１３…ガイド孔、２１…ステージ部、２２〜２４…端子部、２５…連結フレーム部、２６…導通フレーム部、２８…貫通孔、２９…屈曲部、３０…連結部、３１…支持フレーム部、３２…アーム部、３３…補助アーム部、３４〜３６…凹状部、３７〜４０…外部接続面、４１…筒状部、４２〜４５…内部接続面、４６…空洞部、４７…支持部、４８…ダイヤフラム、４９…固定電極、５０…モールド樹脂成形体、５１…パッケージ本体連続成形体、５２…底板部、５３…周壁部、５４，５６…立ち上げ壁、５５…凹部、５７…棚部、５８，５９…ダイボンド材、６０…ボンディングワイヤ、６１…蓋体連続成形体、６２…外枠部、６３…接続フレーム部、６５…内部空間、６６…導電性接着剤、９１…半導体装置、９２…リング状凸部、９３…リング状凹部、９４…ブリッジ部、９５…貫通部、９６…樹脂部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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