(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードの上表面が中空部に露出したインナーリードと、樹脂内部で屈曲して該インナーリードと段差形状を有して連なり、リードの下表面がパッケージ底面に沿って露出したアウターリードを有する中空パッケージであって、該アウターリードのパッケージ底面露出部のリード屈曲部にリード幅方向に山折り状に延びる微小突起を形成したことを特徴とする半導体素子装着用樹脂製中空パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、半導体素子装着用樹脂製中空パッケージに関し、さらに詳しくは回路基板と半田接合させる際の接合位置精度の向上を図った表面実装用中空パッケージの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子装着用樹脂製中空パッケージは現在ＤＩＰ（Ｄｕａｌ Ｉｎｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）型が主流であるが、近年表面実装型ＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）型の樹脂製中空パッケージやＳＯＮ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｎｏｎｌｅａｄ）型の樹脂製中空パッケージ、更にはＱＦＮ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｎｏｎ Ｌｅａｄｅｄ）型の樹脂製中空パッケージが使用され始めている。これは、樹脂製中空パッケージが表面実装型でかつ小型、薄型のパッケージが要求されてきているためである。
【０００３】
本要求に適応する形態として挙げられる、ＳＯＰ型樹脂製中空パッケージは図１に示すごとく樹脂製中空パッケージの外側にアウターリードが延出され、そのあとでリードが屈曲されるタイプである。更に小型にする手法として挙げられるＳＯＮ型は、図２に示す如く樹脂内部でリードを屈曲させて配線されるタイプである。リードを樹脂内部で屈曲させるタイプは高周波トランジスタ用パッケージに用いられるものであり、例えば特許２６００６８９号には、、半導体素子を置載したダイパッド部を有した半導体装置用中空パッケージにおいて、中空内部に一端を有するリードが樹脂中を貫通して樹脂底面に露出するタイプが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の如く樹脂製中空パッケージにおいて、小型、薄型で表面実装タイプのものが提示されているが、特許２６００６８９号に示されるタイプの様なリード形状の場合、特に樹脂底面にアウターリードを露出させる部分であるリード屈曲部は、通常のプレス方式の場合は円弧状となる。その為、モールド成形した際、図２に示す様に、屈曲部の円弧状部に薄い樹脂バリが残る。円弧状部に残った樹脂バリ長さは図３の様に一定とならないため、続く樹脂バリ除去工程で樹脂バリを除去した後のアウターリード長さが一定しないという現象が発生し、半田付け部のアウターリードの長さが一定しないと半田リフロー時、半田の表面張力のばらつきが生じリフロー時の実装位置精度の低下を招くことになる。そこで本発明の課題は、表面実装型タイプの中空パッケージであって、回路基板に対して接合位置精度の高い半導体チップ装着用中空パッケージを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、小型で、薄型の表面実装用中空パッケージを作る上で抱えている上記課題を解決するために、リードの上表面が中空部に露出したインナーリードと、樹脂内部で屈曲して該インナーリードと段差形状を有して連なり、リードの下表面がパッケージ底面に沿って露出したアウターリードを有する中空パッケージであって、該アウターリードのパッケージ底面露出部のリード屈曲部にリード幅方向に山折り状に延びる微小突起を形成したことを特徴とする半導体素子装着用樹脂製中空パッケージを提供する。
このような構造をとることにより、底面露出部のリードの長さが同じになり、半田リフロー時の半田の表面張力ばらつきが無くなり、実装位置精度の向上を図れる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明では、リードを屈曲する特殊な構造のプレス金型を用いて製造される、底面露出部のリードの屈曲部にリード幅方向に山折り状に延びる微小突起が形成されたリードフレームを使用することが好ましい。本リードフレームを使用してインサート成形すると樹脂パッケージ底面のアウターリード部に発生する樹脂バリの内、特に微小突起部の樹脂バリ厚みを非常に薄くすることができるため、後工程である樹脂バリ除去工程にて、その極薄樹脂バリ部が起点となりアウターリード部全面に被覆した薄い樹脂バリを容易に除去することが可能となる。その結果、アウターリードへの樹脂バリが微小突起部から完全に除去され、底面に露出したすべてのリード長さを一定にすることが可能となる。
【０００７】
ここで、樹脂製中空パッケージに搭載する半導体素子には、ＣＣＤ（電荷結合素子）、ＣＭＯＳ（相補的金属酸化半導体）等の固体撮像素子、マイクロプロセッサ、論理回路、メモリ等の回路を持ったものが挙げられる。半導体素子が固体撮像素子である場合には、中空部を封止する蓋体はガラス等の光透過性のあるものが望ましい。
【０００８】
樹脂本体は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂、又は液晶ポリマー、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、ポリスルホン、ポリアミド・イミド・ポリアリルスルフォン樹脂などの耐熱熱可塑性樹脂によって成形されることが望ましい。これらの内エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ＰＰＳ等が特に好ましい。エポキシ樹脂としてはビスフェノールＡ型、オルソクレゾールノボラック型、ビフェニル型、ナフタレン型、グリシジルアミン型などのエポキシ樹脂を用いることができる。ポリイミド樹脂としては、ポリアミノビスマレイミド、ポリピロメリットイミド、ポリエーテルイミド等のポリイミド樹脂を用いることができる。
【０００９】
これらの耐熱樹脂には無機充填剤を添加したものが好ましい。無機充填剤としてはシリカ粉末、アルミナ粉末、窒化珪素粉末、ボロンナイトライト粉末、酸化チタン粉末、炭化珪素粉末、ガラス繊維、アルミナ繊維等の耐熱無機充填剤が挙げられる。これらの内、樹脂の等方性収縮の点で、繊維よりもシリカ粉末、アルミナ粉末、窒化珪素粉末、ボロンナイトライド粉末などの粉末がより好ましい。無機充填剤の粒径は、通常０．１〜１２０μｍ、さらには、流動性の点で０．５〜６０μｍであることが好ましい。無機充填剤は耐熱樹脂１００重量部に対して通常４０〜３２００重量部、好ましくは１００〜１１５０重量部配合される。また、無機充填剤の他に、硬化剤、硬化促進剤、及びカップリング剤が含まれても良い。
【００１０】
リードはリードフレーム形式で提供され、銅、鉄、アルミニウム又はこれらの合金からなる群より選ばれたもの、特に４２アロイ、又は銅合金で形成されることが望ましい。このリードフレームはことさら表面処理する必要はないが、必要に応じて全面ないし部分的に表面処理を施すことができる。例えば、金、銀、ニッケル、半田等のメッキを施しても良い。
【００１１】
なお、固体撮像素子等の半導体素子を搭載する中空パッケージ構造の場合、半導体素子を搭載するアイランド部は不要であるが、アイランド部を樹脂本体中に埋設させて耐湿板及び放熱板として用いても良い。また、底面に露出したアウターリードはパッケージ外周縁部から延出した形状でも良いし、また延出しない形状でも良い。
【００１２】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を説明する。
まず図４、図５または図６に示す様なリードフレームを用意する。このリードフレームは４２アロイ又は銅合金からなる薄板状の金属板を所定の形状に加工して得ることができる。リードフレーム１は、図５に示すようにインナーリード２とアウターリード３との途中部４において段差状に屈曲加工される。
【００１３】
一般的にリードの屈曲加工は図７の様なプレス金型を用いて成形される。リードフレームを金型５と６の平坦部で挟み上金型７を押し下げることにより図７の斜線部に示す通りの屈曲形状のリードフレームを作ることができる。しかしながら、本プレス方式の場合は屈曲部が円弧状となってしまう。
【００１４】
本発明のリードフレームを製作する方法では、図８に示す通りリードフレームを金型８と９で挟み、上金型１０を下降させてリードを屈曲させる。その際下金型８には微小凹形状部８ａを有した金型構造にする。一方上金型１０には微小凸形状部１０ａを有した構造とする。つまり凸形状部１０ａを有した金型１０により、リードを屈曲部の下金型の凹形状部８ａに圧入プレスすることにより、屈曲部にリード幅方向に山折り状に延びる微小突起を形成することが可能となる。
【００１５】
ここでリードフレームを屈曲させる際、上金型の凸形状部１０ａの高さは、リードフレーム厚みの０．１〜０．７倍の高さであることが好ましく、さらにはリードフレーム厚みの０．３〜０．５倍の高さであることが好ましい。また下金型の凹形状部８ａの深さはリードフレーム厚みの０．００５〜０．３倍の深さであることが好ましく、さらにはリードフレーム厚みの０．０２〜０．２倍の深さであることが好ましい。
【００１６】
次に、リードフレーム１に対して図９に示す様な樹脂本体１１が形成される。この樹脂本体の成形は、リードフレーム１を成形金型に装着し、該金型のキャビティにエポキシ樹脂をトランスファー成形或いは射出成形にてインサート成形をすることによって得られる。トランスファー成形の条件は使用する樹脂によっても異なるが、エポキシ樹脂の場合を例にとると、通常、成形圧力５０〜３００Ｋｇ／ｃｍ2、成形温度１３０〜２００℃、成形時間１０〜１２０秒の条件、好ましくは成形圧力１００〜１７０Ｋｇ／ｃｍ2、成形温度１５０〜１８０℃、成形時間１５〜６０秒の条件で行われる。また、射出成形の場合は、通常、射出圧力５０〜１０００Ｋｇ／ｃｍ2、成形温度１３０〜２００℃、成形時間１０〜１２０秒の条件、好ましくは射出圧力８０〜６００Ｋｇ／ｃｍ2、成形温度１５０〜１８０℃、成形時間１５〜６０秒の条件で成形される。その後、それぞれの成形法において必要に応じて後硬化を加えることができる。
【００１７】
このようにして得られた樹脂本体１１は図９に示される如く中空部を有しており、この中空部の内底面１２は半導体チップを接合する接合面として機能する。
また、中空部には段差を有しており、この段差の肩部に前記リードフレーム１のインナーリード２が中空部に露出されている。そしてリードフレーム１の屈曲された途中部４は樹脂本体１１内に埋設された状態となっている。さらにアウターリード３の先端は樹脂本体１１の底面に露出されている。
【００１８】
ここでモールド後のリード屈曲部の拡大図を図１０に示す。リード屈曲部の微小突起部には非常に薄い極薄樹脂バリが、そして微小突起部に続くアウターリード全面に薄い樹脂バリが被覆されている。その後、後工程の樹脂バリ除去工程にて、その極薄樹脂バリ部を起点として薄い樹脂バリが除去され、アウターリード部の樹脂バリが完全に除去される。樹脂バリを除去した後の形状を図１１、図１２に図示する。屈曲部の微小突起部からアウターリード全面を覆っていた樹脂バリが完全に除去された後の形状である。除去された後のアウターリードは底面に対してわずかな傾きθを有している。
【００１９】
この様にして得られた半導体素子装着用樹脂製中空パッケージに対して半導体素子を装着して回路基板に実装する手順を以下に説明する。
図１３に示す様に、まず、樹脂本体１１中空部の内底面１２に半導体素子１３を銀ペースト等の接着材により装着する。ここで用いる半導体素子１３は、たとえばビデオカメラ、デジタルカメラ等に用いられるＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの固体撮像素子であるが、他の用途に用いられる論理回路やメモリーであっても構わない。次に、半導体素子１３とインナーリード２とを金またはアルミニウムによる細線で構成されたワイヤー１４をループ形状に張ることで導通させる。そして、中空部の上面にガラス板からなる蓋体１５を装着して中空部を気密封止する。この蓋体１５の装着は、樹脂本体１１の外上面の開口周縁部に接着材を塗布して蓋体を搭載することにより行われる。
【００２０】
この様にして得られた半導体が搭載された樹脂製中空パッケージは、実装基板に半田リフローにて実装される。実装される際パッケージ底面に露出したアウターリードの長さが全てのリードとも同じ長さになっていることから、それぞれのリード部の半田表面張力が同じになり、回路基板への実装位置精度の向上を図ることが可能となる。更に、リード屈曲部に微小突起物があることによりアウターリードが底面に対してθの微小傾きを有していることから、リード先端と回路基板の表面との間に断面が三角形状の隙間部分ができ、ここに半田の表面張力を利用して容易に半田を入り込ませることができ、更に接合精度を高めることが可能となる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明により、表面実装型タイプで、回路基板に対して接合位置精度の高い半導体チップ装着用中空パッケージを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のＳＯＰ型中空パッケージを説明するための断面図である。
【図２】従来のＳＯＮ型中空パッケージを説明するための断面図である。
【図３】ＳＯＮ型中空パッケージのアウターリードの樹脂バリを示すパッケージ裏面図である。
【図４】中空パッケージに用いるリードフレームの平面図（ＳＯＮ型）である。
【図５】中空パッケージに用いるリードフレームの正面図である。
【図６】中空パッケージに用いるリードフレームの平面図（ＱＦＮ型）である。
【図７】従来のリードフレームプレス型を説明するための断面図である。
【図８】本発明で用いるリードフレームプレス型を説明するための断面図である。
【図９】本発明の中空パッケージ成形品の断面正面図である。
【図１０】本発明の中空パッケージ成形品のリード正面拡大図（樹脂バリ除去前）である。
【図１１】本発明の中空パッケージ成形品のリード正面拡大図（樹脂バリ除去後）である。
【図１２】本発明の中空パッケージ成形品の裏面図（樹脂バリ除去後）である。
【図１３】本発明の中空パッケージに半導体素子を装着した半導体装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１  リードフレーム
２  インナーリード
３  アウターリード
４  リード屈曲部
５  下金型
６  上金型
７  上金型稼働部
８  下金型
８ａ  下金型凹部
９  上金型
１０  上金型稼働部
１０ａ  上金型凸部
１１  樹脂本体
１２  内底面
１３  半導体素子
１４  ワイヤー
１５  蓋体
イ  樹脂バリ
ロ  円弧状屈曲部
ハ  微小突起
ニ  下金型凹部８ａの深さ
ホ  上金型凸部１０ａの高さ
ヘ  薄樹脂バリ
ト  極薄樹脂バリ
【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】
0003706074.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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