(57)【要約】【課題】上側ユニットを構成する上側支持体（蓋体）が変形したり、センサーチップに対して位置ずれを起こすこともなく、比較的簡単に製造できて安価な半導体装置の上側ユニットの製造方法を提供する。【解決手段】センサーチップ１６を有する下側ユニット１１に連結される上側ユニット１２の製造方法であって、中央に貫通孔２１ａの一部を構成する小孔２１を有し、平面視してセンサーチップ１６の領域を囲む広さを有する天井部１７と、天井部１７の周囲に複数あって折り曲げて空間部２７の輪郭を形成すると共に、下端には当接部２６を有する柱部２５とを備えた保持フレーム１８を導体板から打ち抜き形成する第１工程と、天井部１７の周囲にある柱部２５及び当接部２６を折り曲げる第２工程と、保持フレーム１８をモールド金型に入れて樹脂封止を行い、当接部２６を露出させて貫通孔２１ａを形成する第３工程とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１）樹脂又は樹脂を含む複合材からなる下側支持体と、該下側支持体の上に搭載されたセンサーチップと、該センサーチップの周囲にあって、該センサーチップに電気的に接続されるリードを有する下側ユニットと、２）前記下側支持体の上に被さって周囲が密封され、内部に前記センサーチップを収納する空間部を有し、前記センサーチップと連通する貫通孔が設けられた樹脂製の上側支持体と、前記センサーチップの静電シールドを行う保持フレームを備える上側ユニットとを有する半導体装置の製造方法であって、
前記上側ユニットは、中央に前記貫通孔の一部を構成する小孔を有し、平面視して前記センサーチップの領域を囲む広さを有する天井部と、該天井部の周囲に複数あって折り曲げて前記空間部の輪郭を形成すると共に、下端には当接部を有する柱部とを備えた前記保持フレームを導体板から打ち抜き形成する第１工程と、
前記天井部の周囲にある前記柱部及び前記当接部を折り曲げる第２工程と、
前記保持フレームをモールド金型に入れて樹脂封止を行い、前記当接部を露出させて、前記貫通孔を形成する第３工程とを有して製造されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記第１工程で前記天井部は平面視して矩形であって、その４角部には周囲の枠フレームに連結する支持フレームを有していることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
１）樹脂又は樹脂を含む複合材からなる下側支持体と、該下側支持体の上に搭載されたセンサーチップと、該センサーチップの周囲にあって、該センサーチップに電気的に接続されるリードを有する下側ユニットと、２）前記下側支持体の上に被さって周囲が密封され、内部に前記センサーチップを収納する空間部を有し、前記センサーチップと連通する貫通孔が設けられた樹脂製の上側支持体と、前記センサーチップの静電シールドを行う保持フレームを備える上側ユニットとを有する半導体装置の製造方法であって、
前記上側ユニットは、中央に前記貫通孔の一部を構成する小孔を有し、平面視して前記センサーチップの領域を囲む広さを有する天井部と、該天井部の周囲に複数あって下端には当接部が形成される柱部とを備えた前記保持フレームを導体板からエッチング形成する第１工程と、
前記柱部を残して前記天井部をハーフエッチングし、前記天井部の下側領域に前記柱部で囲まれる前記空間部の輪郭を形成する第２工程と、
前記保持フレームをモールド金型に入れて樹脂封止を行い、前記当接部を露出させて、前記貫通孔を形成する第３工程とを有して形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項３記載の半導体装置の製造方法において、前記第１工程で前記天井部は平面視して矩形であって、その４角部には周囲の枠フレームに連結する支持フレームを有していることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項２又は４記載の半導体装置の製造方法において、前記各半導体装置は平面状に並べて製造され、最終段階で、前記支持フレームを切断する個片化処理を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音（超音波を含む）、圧力などを測定するセンサーチップを内部に有し、上側ユニットと下側ユニットからなる半導体装置（特に、上側ユニット）の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気圧等を検知するセンサーチップ６０を搭載する半導体装置６１では、特許文献１に記載のように（図５参照）、上側ユニット（蓋体）６２にパッケージ６３内と外部空間を連通させるための空気孔となる筒状部６４を備え、パッケージ６３内に電気的ノイズの進入を防ぐ目的から、上側ユニット６２に金属からなる蓋フレーム６５を一体的に成形したものが提案されている。
【０００３】
そして、特許文献１の技術において、センサーチップ６０を下側フレームを構成する回路基板６７上に載せた状態で、回路基板６７と蓋フレーム６５とを一緒に樹脂封止している。なお、図５において、６８は連結フレーム（支持フレーム）部を、６９は樹脂モールドを、７０はボンディングワイヤを示す。
【０００４】
ところが、特許文献１の技術は、金型（上型）の一部を蓋フレーム６５に接触させることで、蓋フレーム６５を所定位置に保持するので、蓋フレーム６５の成形や金型の型締め等に極めて高い精度が要求されるものであり、少しでもこれらの精度が低下した場合には、蓋フレーム６５が変形するなどして、センサーチップ６０に対して位置ずれを起こしたり、筒状部６４の先端開口７２から半導体装置６１の内部空間へ樹脂漏れを発生させる恐れもあり、半導体装置６１の品質安定化を図り難いという問題がある。
【０００５】
そこで、特許文献１では、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ガラスエポキシ等の基板７５に回路パターンを形成し、センサーチップ６０を載置し、センサーチップ６０とリードとの間のワイヤボンディングを行って、中央にセンサーチップ６０と連通する空気孔を形成する筒状部７８が形成された金属フレーム７９を被せ、これを下型８０及び上型８１内に入れて、全体の樹脂封止を行う半導体装置の製造方法が提案されている。
【０００６】
この場合、樹脂が筒状部７８に進入するのを防止するため、及び上型８１の剥離の容易性から上型８１と基板７５との間にモールドフィルム８３を配置し、モールドフィルム８３が上型８１の天井面８４に付着するように、上型８１に複数の空気抜き孔８５を形成し、減圧してモールドフィルム８３を天井面８４に吸着させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−３１９０３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記した半導体装置（上側ユニット）の製造方法においては、空気孔を形成する筒状部（管）７８を金属フレーム７９の一部で形成しているので、プレス製造が困難であり、更に空気孔をテーパー形状にして製造を容易にしても、先端の部分の平面性が確保できないので、筒状部７８の端部を平面に加工する必要があり手間であるという問題があった。
また、金属フレーム７９と基板７５との位置決めが容易ではなく、特別な係合部を設ける必要もあった。
【０００９】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、上側ユニットを構成する上側支持体（蓋体）が変形したり、センサーチップに対して位置ずれを起こすこともなく、比較的簡単に製造できて安価な半導体装置の上側ユニットの製造方法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】
【００１０】
前記目的に沿う第１の発明に係る半導体装置の製造方法は、１）樹脂又は樹脂を含む複合材からなる下側支持体と、該下側支持体の上に搭載されたセンサーチップと、該センサーチップの周囲にあって、該センサーチップに電気的に接続されるリードを有する下側ユニットと、２）前記下側支持体の上に被さって周囲が密封され、内部に前記センサーチップを収納する空間部を有し、前記センサーチップと連通する貫通孔が設けられた樹脂製の上側支持体と、前記センサーチップの静電シールドを行う保持フレームを備える上側ユニットとを有する半導体装置の製造方法であって、
前記上側ユニットは、中央に前記貫通孔の一部を構成する小孔を有し、平面視して前記センサーチップの領域を囲む広さを有する天井部と、該天井部の周囲に複数あって折り曲げて前記空間部の輪郭を形成すると共に、下端には当接部を有する柱部とを備えた前記保持フレームを導体板から打ち抜き形成する第１工程と、
前記天井部の周囲にある前記柱部及び前記当接部を折り曲げる第２工程と、
前記保持フレームをモールド金型に入れて樹脂封止を行い、前記当接部を露出させて、前記貫通孔を形成する第３工程とを有して製造される。
【００１１】
第１の発明に係る半導体装置の製造方法において、前記第１工程で前記天井部は平面視して矩形であって、その４角部には周囲の枠フレームに連結する支持フレームを有しているのが好ましい。
【００１２】
第２の発明に係る半導体装置の製造方法は、１）樹脂又は樹脂を含む複合材からなる下側支持体と、該下側支持体の上に搭載されたセンサーチップと、該センサーチップの周囲にあって、該センサーチップに電気的に接続されるリードを有する下側ユニットと、２）前記下側支持体の上に被さって周囲が密封され、内部に前記センサーチップを収納する空間部を有し、前記センサーチップと連通する貫通孔が設けられた樹脂製の上側支持体と、前記センサーチップの静電シールドを行う保持フレームを備える上側ユニットとを有する半導体装置の製造方法であって、
前記上側ユニットは、中央に前記貫通孔の一部を構成する小孔を有し、平面視して前記センサーチップの領域を囲む広さを有する天井部と、該天井部の周囲に複数あって下端には当接部が形成される柱部とを備えた前記保持フレームを導体板からエッチング形成する第１工程と、
前記柱部を残して前記天井部をハーフエッチングし、前記天井部の下側領域に前記柱部で囲まれる前記空間部の輪郭を形成する第２工程と、
前記保持フレームをモールド金型に入れて樹脂封止を行い、前記当接部を露出させて、前記貫通孔を形成する第３工程とを有して形成される。
【００１３】
第２の発明に係る半導体装置の製造方法において、前記第１工程で前記天井部は平面視して矩形であって、その４角部には周囲の枠フレームに連結する支持フレームを有しているのが好ましい。
【００１４】
第１、第２の発明に係る半導体装置の製造方法において、前記天井部は平面視して矩形であって、その４角部には周囲の枠フレームに連結する支持フレームを有し、前記各半導体装置は平面状に並べて製造され、最終段階で、前記支持フレームを切断する個片化処理を行うのが好ましい。
なお、以上の第１、第２の発明に係る半導体装置の製造方法において、下側ユニットについては、図５、図６に示すようなガラスエポキシを基材とする従来のものを使用する他、リードフレームをプリモールドしたものを使用することもできる。
【発明の効果】
【００１５】
上側ユニットの保持フレームを一般的なリードフレームを用いた半導体装置の製造方法（例えば、プレス成形又はエッチング成形）で製造するので、低コストで生産性が高い。
また、上側フレームに保持フレームを備えているので、センサーチップに対して位置ずれを起こすこともなく、また、半導体装置の内部空間への樹脂漏れもない。
更に、空気孔を金属フレームを加工して造らず、樹脂で構成するので、精度が高く、しかも容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）は上側ユニットと下側ユニットを個別に製造する本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の説明図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）は本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の上側ユニットの製造方法の説明図である。
【図３】（Ｃ）、（Ｄ）は本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の上側ユニットの製造方法の説明図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の上側ユニットの製造方法の説明図である。
【図５】従来例に係る半導体装置の説明図である。
【図６】（Ａ）、（Ｂ）は従来例に係る半導体装置の製造方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
続いて、添付した図面を参照しながら、本発明を具体化した実施の形態について説明する。
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る製造方法によって製造される半導体装置１０は、下側ユニット１１と上側ユニット１２とを有している。
【００１８】
下側ユニット１１は、リードフレームからなる基板１３の中央に素子搭載部１４を有し、周囲に複数のリード１５が設けられ、リード１５の内側端部は露出しているが、周囲は基板１３内に配線され、外側端部１５ａは基板１３外に突出（又は露出）している。ここで、基板１３及び素子搭載部１４を有して樹脂を含む複合体からなる下側支持体１１ａが形成されている。そして、素子搭載部１４の上には、センサーチップ１６が配置され、センサーチップ１６の電極と周囲のリード１５とはそれぞれボンディングワイヤ１６ａによって電気的に連結されている。なお、下側ユニット１１は、第１の実施の形態に係る製造方法によって製造される半導体装置１０、及び第２の実施の形態に係る製造方法によって製造される半導体装置において同じである。
【００１９】
上側ユニット１２は、箱状となってセンサーチップ１６の静電シールドを行い導体板からなる金属製の保持フレーム１８が樹脂１９内に埋め込まれている。上側ユニット１２の中央には樹脂１９の一部からなる筒状部２０が形成されている。筒状部２０は、保持フレーム１８の小孔２１に連続し、センサーチップ１６の中央に形成されたセンサー穴部１６ｂに連通する貫通孔２１ａを中央に有している。なお、保持フレーム１８の周囲の樹脂１９によって上側支持体１２ａが形成されている。上側支持体１２ａは下側支持体１１ａの上に被さって周囲が密封され、内部にセンサーチップ１６を収納する空間部２７を有している。また、以上の説明の通り、上側ユニット１２の外形は樹脂１９によって精度良く形成されている。
上側ユニット１２の内側天井部２３は、センサーチップ１６及びその周囲を覆う広さを有し、上側ユニット１２の側壁２４の下端が下側ユニット１１の表面に露出したリード１５に接触しないようになっている。そして、側壁２４の内部には保持フレーム１８の柱部２５が設けられ、側壁２４の下端から外側に折り曲げられて水平状態となった当接部２６が形成されている。
【００２０】
なお、図２に示すように、保持フレーム１８の天井部１７は中央に矩形の平板１７ａを備え、その外側にそれぞれ２つの短片部１７ｂを介してその周囲にある柱部２５に連結されている。天井部１７に対して直角に折り曲げられた４つの柱部２５によって、上側ユニット１２の内側に形成される空間部２７の輪郭を形成する。柱部２５の下端に形成された当接部２６は側壁２４の外側端部まで延長され、周囲表面が絶縁体となった基板１３の周囲に図１（Ｂ）に示すように接着剤で接合される。これによって、上側ユニット１２の内側天井部２３の下方に空間部２７が形成される。
【００２１】
続いて、図２（Ａ）、（Ｂ）、図３（Ｃ）、（Ｄ）を参照しながら、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
まず、板厚が例えば０．１〜１ｍｍ程度（好ましくは、０．１〜０．３ｍｍ）の導体板（例えば、銅板又は銅合金板）を用意し、中央に貫通孔２１ａの一部を構成する小孔２１を有し、平面視してセンサーチップ１６の搭載領域を囲む広さを有する天井部１７と、天井部１７の周囲に複数あって折り曲げて空間部２７の輪郭を形成し、下端には当接部２６を有する柱部２５とを備えた保持フレーム１８を導体板から打ち抜き形成する。
【００２２】
この場合、天井部１７は内側に矩形（例えば、正方形）の平板１７ａを備え、その外側に短片部１７ｂを有している。平板１７ａの４角部に周囲の枠フレーム２９に接続される支持フレーム３０を有している。また、天井部１７の周囲には、連結片３１によって連結される突出片３２を有している。この連結片３１が柱部２５となり、連結片３１の先側の突出片３２が当接部２６を形成する。
【００２３】
次に、図２（Ｂ）に示すように、突出片３２を連結片３１の内側（図２（Ｂ）において２点鎖線で示す折り曲げ線１９ａの位置）で折り曲げて、天井部１７に垂直に連結する柱部２５及びその先部にあって柱部２５に対して直角に配置された当接部２６を形成し、保持フレーム１８を完成する。なお、柱部２５は連結片３１を主体とするが、内側に接続された突出片３２の一部を含む。
【００２４】
この後、図３（Ｃ）に示すように、保持フレーム１８をモールド金型内に入れて、表裏を樹脂封止する。この場合、保持フレーム１８に多数の貫通孔が設けられ、表裏の樹脂１９が連結され、強固な上側ユニット１２が形成される。上側ユニット１２は樹脂製の上側支持体１２ａとその中間部（又は裏側）に配置された金属製の保持フレーム１８とを有している。なお、小孔２１の上部には、樹脂１９によって形成される貫通孔２１ａを有し、円錐台状となった樹脂製の筒状部２０を備え、空間部２７を外部と連通している。
【００２５】
そして、図３（Ｄ）に示すように、周囲の支持フレーム３０を根元の部分で切断し、枠フレーム２９に平面状に複数並べて形成されている半導体装置１０を個片化する。この場合、当接部２６は外側露出させておくのが好ましいが、上側支持体１２ａの溝部の下端に配置させてもよい。なお、下側ユニット１１のリード１５に当接させないことは当然である。
【００２６】
続いて、図１、図４（Ａ）〜（Ｄ）を参照しながら、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
この半導体装置は、樹脂又は樹脂を含む複合材からなる下側支持体１１ａと、この下側支持体１１ａの上に搭載されたセンサーチップ１６と、センサーチップ１６の周囲にあって、センサーチップ１６に電気的に接続されるリード１５を有する下側ユニット１１を有している。
【００２７】
そして、半導体装置は、下側支持体１１ａの上に被さって周囲が密封され、内部にセンサーチップ１６を収納する空間部３５を有し、センサーチップ１６と連通する貫通孔３６が設けられた樹脂製の上側支持体３７と、センサーチップ１６の静電シールドを行う導体板からなる保持フレーム３９を備える上側ユニット４０を有する。
第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法と異なる点は、保持フレーム３９に導体板（銅、銅合金、４２鉄アロイ）を用い、その形状、凹凸を形成するのにエッチング処理を用いることである。
【００２８】
図４（Ａ）に示すように、素材となる原板（導体板）をエッチング加工して、中央に小孔４１が形成された平面視して矩形の天井部４２と、その周囲にある柱部４３及び当接部４４（この段階ではまだ形成されていない）と、天井部４２の４角に一端が連結し他端は枠フレーム４５に接続される支持フレーム４６を有する複数の単位導体板４７を造る。
【００２９】
図４（Ｂ）に示すように、単位導体板４７の天井部４２を下方からハーフエッチングして周囲に柱部４３を、内側に空間部３５を形成し、柱部４３の下端は、下側又は外側に突出して当接部４４を形成して保持フレーム３９が形成される。
【００３０】
次に、図４（Ｃ）に示すように、この保持フレーム３９を図示しないモールド金型内に入れて樹脂封止する。この場合、小孔４１が下端にある貫通孔３６を有する樹脂製の筒状部５０を形成する。この実施の形態では保持フレーム３９の下面は樹脂封止を行っていないが、薄い樹脂封止をすることもできる。また、天井部４２に適当な凹凸、又は貫通孔を設けて樹脂の密着性を高めることもできる。これによって、上側ユニット４０が形成される。
【００３１】
最後に、このようにして製造された下側ユニット１１と上側ユニット４０を合わせ、周囲の露出した当接部４４（及び柱部４３）を接着剤を介して下側ユニット１１の基板１３に接合し、支持フレーム４６を切断し個片化処理をして半導体装置が完成するが、図４（Ｄ）に示すように、上側ユニット４０が形成された状態で、支持フレーム４６を切断して、上側ユニット４０を固片化し、予め製造された下側ユニット１１に接合してもよい。この場合も、上側ユニット４０の周囲（溝部、当接部）は密封状態で下側ユニット１１に接合する。
【００３２】
本発明は前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲でその構成を変更することもできる。
例えば、以上の実施の形態において、当接部は必ずしも柱部の周囲に形成する必要はなく、従って、柱部から突出する必要もない。
また、保持フレームの当接部を素子搭載部に接続して設けられたＧＮＤ（アース）用リードに接合してもよく、このようにすることによってシールド効果の作用を増すことができる。
更に、上側ユニットに形成される空間部の広さは任意であり、一つの空間部に複数のセンサーチップ（例えば、圧力センサー、音響センサー）又は素子を入れる場合も本発明は適用される。
【符号の説明】
【００３３】
１０：半導体装置、１１：下側ユニット、１１ａ：下側支持体、１２：上側ユニット、１２ａ：上側支持体、１３：基板、１４：素子搭載部、１５：リード、１５ａ：外側端部、１６：センサーチップ、１６ａ：ボンディングワイヤ、１６ｂ：センサー穴部、１７：天井部、１７ａ：平板、１７ｂ：短片部、１８：保持フレーム、１９：樹脂、１９ａ：折り曲げ線、２０：筒状部、２１：小孔、２１ａ：貫通孔、２３：内側天井部、２４：側壁、２５：柱部、２６：当接部、２７：空間部、２９：枠フレーム、３０：支持フレーム、３１：連結片、３２：突出片、３５：空間部、３６：貫通孔、３７：上側支持体、３９：保持フレーム、４０：上側ユニット、４１：小孔、４２：天井部、４３：柱部、４４：当接部、４５：枠フレーム、４６：支持フレーム、４７：単位導体板、５０：筒状部
【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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