(57)【要約】【課題】中空封止体の中空部内へ水分が到達しにくい中空型半導体装置を提供する。【解決手段】樹脂封止体６の第一面には、素子搭載部とインナーリード２の上面と枠状配線７の上面が露出し、樹脂封止体６の裏面には、アウターリード３の裏面と第一の枠状壁８の裏面が露出するプリモールド基板１５上に第二の枠状壁９と封止板４で囲われた中空封止体１４を設け、その中空部１３内に半導体素子１を収納した。【選択図】図２
2019201121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子を載置する素子搭載部と、
前記素子搭載部の周囲に設けられたインナーリードと、
前記素子搭載部および前記インナーリードの周囲に設けられた枠状配線と、
前記インナーリードの裏面に接して設けられたアウターリードと、
前記枠状配線の裏面に接して設けられた第一の枠状壁と、
前記インナーリードと前記枠状配線との間、および、前記アウターリードと前記第一の枠状壁との間に設けられた樹脂封止体と、を備え、
前記素子搭載部と前記インナーリードの上面と前記枠状配線の上面は前記樹脂封止体の第一面に露出し、
前記アウターリードの裏面と前記第一の枠状壁の裏面は前記第一面の反対側の面である第二面に露出することを特徴とするプリモールド基板。
【請求項２】
平面視的に、前記インナーリードは前記アウターリードよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のプリモールド基板。
【請求項３】
平面視的に、前記枠状配線は前記第一の枠状壁よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のプリモールド基板。
【請求項４】
前記アウターリードと前記第一の枠状壁のそれぞれが金、銀、銅、ニッケル、アルミ、錫、パラジウムのいずれかひとつからなる単一金属材料、もしくは、これらの中の複数の材料を積層した多層金属材料、もしくは、これらの中の複数の材料の合金からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプリモールド基板。
【請求項５】
ベース基板の第一主面に、インナーリードおよび前記インナーリードを囲う枠状配線を形成する工程と、
前記インナーリードの前記第一主面と反対側の面上にアウターリードを形成するとともに、前記枠状配線の前記第一主面と反対側の面上に前記アウターリードを囲う第一の枠状壁を形成する工程と、
前記第一主面と前記インナーリードと前記アウターリードと前記枠状配線と前記第一の枠状壁を樹脂にて封止する工程と、
前記樹脂が前記ベース基板と接する面とは反対側の面から研磨して前記アウターリードおよび前記第一の枠状壁の裏面を前記樹脂から露出する工程と、
前記ベース基板の第一主面と反対側の第二主面の外周部分以外を開口して、前記インナーリードおよび前記枠状配線と前記樹脂を露出する工程と、
を備えることを特徴とするプリモールド基板の製造方法。
【請求項６】
前記インナーリードおよび前記枠状配線と前記樹脂を露出する工程の後に、
隣接する前記枠状配線の間の前記樹脂を切断する工程を備えることを特徴とする請求項５に記載のプリモールド基板の製造方法。
【請求項７】
半導体素子と、
前記半導体素子を載置する素子搭載部と、
前記素子搭載部の周囲に設けられ、前記半導体素子と電気的に接続されたインナーリードと、
前記素子搭載部および前記インナーリードの周囲に設けられた枠状配線と、
前記インナーリードの裏面に接して設けられたアウターリードと、
前記枠状配線の裏面に接して設けられた第一の枠状壁と、
前記インナーリードと前記枠状配線との間、および、前記アウターリードと前記第一の枠状壁との間に設けられた樹脂封止体と、
前記枠状配線の裏面とは反対側の面に接して設けられた第二の枠状壁と、
前記第二の枠状壁の前記枠状配線と接する面とは反対側の面に接して設けられた封止板と、を備え、
前記素子搭載部と前記インナーリードと前記枠状配線は前記樹脂封止体の第一面に露出し、前記アウターリードと前記第一の枠状壁は前記第一面の反対側の面である第二面に露出することを特徴とする中空型半導体装置。
【請求項８】
前記封止板は外縁部を有し、前記外縁部の内側面が前記第二の枠状壁の外側面と接していることを特徴とする請求項７に記載の中空型半導体装置。
【請求項９】
前記封止板と前記第二の枠状壁の外表面を被覆する第二の樹脂封止体が設けられていることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の中空型半導体装置。
【請求項１０】
前記第二の枠状壁が金、銀、銅、ニッケル、アルミ、錫、パラジウムのいずれかひとつからなる単一金属材料、もしくは、これらの中の複数の材料を積層した多層金属材料、もしくは、これらの中の複数の材料の合金からなることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の中空型半導体装置。
【請求項１１】
前記封止板が金属材、ガラスなどの無機材あるいは樹脂などの有機材のいずれかひとつからなる単一材料、もしくは、これらの中の複数の材料を積層した多層材料からなることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の中空型半導体装置。
【請求項１２】
ベース基板の第一主面に、インナーリードおよび前記インナーリードを囲う枠状配線を形成する工程と、
前記インナーリードの前記第一主面と反対側の面上にアウターリードを形成するとともに、前記枠状配線の前記第一主面と反対側の面上に前記アウターリードを囲う第一の枠状壁を形成する工程と、
前記第一主面と前記インナーリードと前記アウターリードと前記枠状配線と前記第一の枠状壁を樹脂にて封止する工程と、
前記樹脂が前記ベース基板と接する面とは反対側の面から研磨して前記アウターリードおよび前記第一の枠状壁の裏面を前記樹脂から露出する工程と、
前記ベース基板の第一主面と反対側の第二主面の外周部分以外を開口して、前記インナーリードおよび前記枠状配線と前記樹脂を露出する工程と、
前記露出した枠状配線の表面に第二の枠状壁を形成する工程と、
前記枠状配線の内側の素子搭載部に半導体素子を載置する工程と、
前記半導体素子と前記インナーリードを電気的に接続する工程と、
前記第二の枠状壁の上面に封止板を接合し、前記封止板と前記第二の枠状壁と前記樹脂で囲まれる中空部を有する中空封止体を形成する工程と、
前記中空封止体を個片化する工程と、
を備えることを特徴とする中空型半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記中空封止体を形成する工程において、前記封止板は外縁部を有し、前記外縁部の内側面が前記第二の枠状壁の外側面と接するように接合することを特徴とする請求項１２に記載の中空型半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記中空封止体を形成する工程の後と前記中空封止体を個片化する工程の間に、
前記封止板と前記第二の枠状壁の外表面に第二の樹脂を被覆する工程を設けることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の中空型半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記露出した枠状配線の表面に第二の枠状壁を形成する工程と前記枠状配線の内側の素子搭載部に半導体素子を載置する工程の間に、
前記樹脂から露出した前記インナーリードと前記枠状配線と前記複数のアウターリード、前記第一の枠状壁と前記第二の枠状壁の表面にメッキ膜を形成する工程を設けることを特徴とする請求項１２乃至請求項１４のいずれか１項に記載の中空型半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記中空封止体を個片化する工程が、ブレードダイシング法、ブレーキング法、あるいはレーザーカット法で行われることを特徴とする請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の中空型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、プリモールド基板および中空型半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置として一般的に使用される樹脂封止型半導体装置は、エポキシ樹脂によって半導体素子を封止する形態をとるので、半導体素子を樹脂封止する過程で、半導体素子と樹脂の熱膨張係数差による熱応力が半導体素子に作用する。外部応力に敏感な電圧リファレンス素子等のアナログ半導体ＩＣにおいては、これらの熱応力の影響で電気特性をばらつかせ、これが検出電圧の精度を低下させる一因になっている。よって、より高精度のアナログ半導体製品を得るには、素子へ働く熱応力をいかに小さくするかがポイントになっている。
【０００３】
樹脂に起因する素子への応力影響を低減させるために、例えば、半導体素子の表面に低弾性の応力緩和被膜を被覆する方法（例えば、特許文献1参照）や、半導体素子の回路設計、回路レイアウトを工夫して熱応力の影響をより低減させる方法が提案されている（例えば、特許文献２、特許文献３参照)。しかしながら、樹脂封止型半導体装置を用いる以上、上述の方策を講じても、樹脂から生じる半導体素子への応力影響を完全に排除することができない。そのため、よりバラつきの小さい超高精度のアナログ半導体製品を得るには、素子へ働く樹脂応力をフリーに近づけるアプローチが求められ、その有効的な手段として中空型の半導体装置が提案されている。
【０００４】
図１１に示すように、従来の中空型半導体装置は、プリント回路基板２０をベースフレームにして、プリント回路基板２０の一方の面にアウターリード３を配置し、他方の面に、半導体素子１を搭載する構成が採用され、半導体素子１の中空封止は、半導体素子１を取り囲むように形成された樹脂の枠体２１の端面と、封止板４を接合して行われる（例えば、特許文献４参照）。このような中空型半導体装置は、電圧リファレンス素子、イメージセンサ等の光学素子、圧力センサなどのセンシング素子に適用され、デジタルカメラ、計測器などのアプリケーションで幅広く用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０９−２８９２６９号公報
【特許文献２】特開平１１−１４５３４４号公報
【特許文献３】特開２０１２−１９５４５４号公報
【特許文献４】特開平１１−２８４１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の中空型半導体装置は、中空部を形成する枠体が樹脂材で構成されるため、外気の水分が薄肉の樹脂枠を透過しやすく、中空構造を採らない従来の樹脂封止型半導体装置よりも半導体素子表面へ到達する水分量が多くなってしまう課題があった。半導体素子に到達した水分は、半導体素子の配線劣化（腐食）や、半導体素子上の電極パッドとボンディングワイヤ間の接合不良を誘発し、半導体装置の信頼性を低下させる一因になっていた。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、中空部に水分が到達しにくく、信頼性の高い中空型半導体装置および中空型半導体装置および中空型半導体装置に用いるプリモールド基板の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明では以下の手段を用いた。
半導体素子を載置する素子搭載部と、
前記素子搭載部の周囲に設けられたインナーリードと、
前記素子搭載部および前記インナーリードの周囲に設けられた枠状配線と、
前記インナーリードの裏面に接して設けられたアウターリードと、
前記枠状配線の裏面に接して設けられた第一の枠状壁と、
前記インナーリードと前記枠状配線との間、および、前記アウターリードと前記第一の枠状壁との間に設けられた樹脂封止体と、を備え、
前記素子搭載部と前記インナーリードの上面と前記枠状配線の上面は前記樹脂封止体の第一面に露出し、
前記アウターリードの裏面と前記第一の枠状壁の裏面は前記第一面の反対側の面である第二面に露出することを特徴とするプリモールド基板とした。
【０００９】
また、ベース基板の第一主面に、インナーリードおよび前記インナーリードを囲う枠状配線を形成する工程と、
前記インナーリードの前記第一主面と反対側の面上にアウターリードを形成するとともに、前記枠状配線の前記第一主面と反対側の面上に前記アウターリードを囲う第一の枠状壁を形成する工程と、
前記第一主面と前記インナーリードと前記アウターリードと前記枠状配線と前記第一の枠状壁を樹脂にて封止する工程と、
前記樹脂が前記ベース基板と接する面とは反対側の面から研磨して前記アウターリードおよび前記第一の枠状壁の裏面を前記樹脂から露出する工程と、
前記ベース基板の第一主面と反対側の第二主面の外周部分以外を開口して、前記インナーリードおよび前記枠状配線と前記樹脂を露出する工程と、
を備えることを特徴とするプリモールド基板の製造方法を用いた。
【００１０】
また、半導体素子と、
前記半導体素子を載置する素子搭載部と、
前記素子搭載部の周囲に設けられ、前記半導体素子と電気的に接続されたインナーリードと、
前記素子搭載部および前記インナーリードの周囲に設けられた枠状配線と、
前記インナーリードの裏面に接して設けられたアウターリードと、
前記枠状配線の裏面に接して設けられた第一の枠状壁と、
前記インナーリードと前記枠状配線との間、および、前記アウターリードと前記第一の枠状壁との間に設けられた樹脂封止体と、
前記枠状配線の裏面とは反対側の面に接して設けられた第二の枠状壁と、
前記第二の枠状壁の前記枠状配線と接する面とは反対側の面に接して設けられた封止板と、を備え、
前記素子搭載部と前記インナーリードと前記枠状配線は前記樹脂封止体の第一面に露出し、前記アウターリードと前記第一の枠状壁は前記第一面の反対側の面である第二面に露出することを特徴とする中空型半導体装置とした。
【００１１】
また、ベース基板の第一主面に、インナーリードおよび前記インナーリードを囲う枠状配線を形成する工程と、
前記インナーリードの前記第一主面と反対側の面上にアウターリードを形成するとともに、前記枠状配線の前記第一主面と反対側の面上に前記アウターリードを囲う第一の枠状壁を形成する工程と、
前記第一主面と前記インナーリードと前記アウターリードと前記枠状配線と前記第一の枠状壁を樹脂にて封止する工程と、
前記樹脂が前記ベース基板と接する面とは反対側の面から研磨して前記アウターリードおよび前記第一の枠状壁の裏面を前記樹脂から露出する工程と、
前記ベース基板の第一主面と反対側の第二主面の外周部分以外を開口して、前記インナーリードおよび前記枠状配線と前記樹脂を露出する工程と、
前記露出した枠状配線の表面に第二の枠状壁を形成する工程と、
前記枠状配線の内側の素子搭載部に半導体素子を載置する工程と、
前記半導体素子と前記インナーリードを電気的に接続する工程と、
前記第二の枠状壁の上面に封止板を接合し、前記封止板と前記第二の枠状壁と前記樹脂で囲まれる中空部を有する中空封止体を形成する工程と、
前記中空封止体を個片化する工程と、
を備えることを特徴とする中空型半導体装置の製造方法とした。
【発明の効果】
【００１２】
上記手段を用いることで、中空部に水分が到達しにくく、半導体素子の配線劣化(腐食)や半導体素子上の電極パッドとボンディングワイヤ間の接合不良を誘発し難い信頼性の高い中空型半導体装置および中空型半導体装置に用いるプリモールド基板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第一実施形態の中空型半導体装置の構造を示す図である。（１）は半導体素子搭載側から見た半導体装置の斜視図(封止板接合前)であり、（２）は半導体素子搭載側から見た半導体装置の斜視図(封止板接合後)、（３）は、アウターリード側から半導体装置の斜視図である。
【図２】本発明の第一実施形態の中空型半導体装置の構造を示す図である。(１)は半導体素子搭載側上面から半導体装置を透視した図であり、（２）は、（１）の切断線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図３】本発明の第二実施形態の中空型半導体装置の構造を示す図である。（１）は半導体素子搭載側から見た半導体装置の斜視図(封止板接合前)であり、（２）は半導体素子搭載側から見た半導体装置の斜視図(封止板接合後)
【図４】本発明の第二実施形態の中空型半導体装置の構造を示す図である。図３(２)の切断線Ｂ−Ｂに沿った断面図で、(１)は、リフロー処理前で、(２)はリフロー処理後である。
【図５】本発明の第三実施形態の中空型半導体装置の構造を示す図である。（１）は半導体素子搭載側から見た半導体装置の斜視図(第二の樹脂封止前)であり、（２）は半導体素子搭載側から見た半導体装置の斜視図(第二の樹脂封止後)、(３)は、切断線Ｃ−Ｃに沿った断面図である。
【図６】本発明の第一実施形態の中空型半導体装置の製造方法を示す工程フロー断面図である。
【図７】図６に続く、本発明の第一実施形態の中空型半導体装置の製造方法を示す工程フロー断面図である。
【図８】図７に続く、本発明の第一実施形態の中空型半導体装置の製造方法を示す工程フロー断面図である。
【図９】本発明の第二実施形態の中空型半導体装置の製造方法を示す工程フロー断面図である。
【図１０】本発明の第三実施形態の中空型半導体装置の製造方法を示す工程フロー断面図である。
【図１１】従来の中空型半導体装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の第一実施形態の中空型半導体装置の構造を示す図であり、図１（１）は封止板を接合する前の半導体素子搭載側から見た中空型半導体装置の斜視図である。樹脂封止体６の表面には電圧リファレンス素子などの半導体素子１が載置され、半導体素子１の周囲に離間して複数のインナーリード２が配置されている。インナーリード２はその表面のみを樹脂封止体６から露出し、その側面は樹脂封止体６に埋め込まれている。そして、半導体装置１の表面に設けられた複数の電極パッドとインナーリード２が金属線５を介して電気的に接続されている。複数のインナーリード２の周囲には樹脂封止体６から露出する枠状配線７が設けられ、枠状配線７の上面には第二の枠状壁９が設けられている。図１（２）は封止板を接合した後の半導体素子搭載側から見た中空型半導体装置の斜視図である。第二の枠状壁９の上端の端面に封止板４が接合され、封止板４の裏面と第二の枠状壁９の内側面と樹脂封止体６の上面によって囲まれた中空部を形成している。図１（３）は、実装面側からの中空型半導体装置の斜視図である。樹脂封止体６から複数のアウターリード３と第一の枠状壁８が露出している。複数のアウターリード３と第一の枠状壁８はその裏面のみを樹脂封止体６から露出し、それらの側面は樹脂封止体６に埋め込まれている。そして、アウターリード３とインナーリード２は樹脂封止体６内で接合し、同様に、第一の枠状壁８は樹脂封止体６内で枠状配線７と接合している。平面視的に中空型半導体装置の外周部には樹脂封止体６が形成され、外周部の内側に第一の枠状壁８が環状に形成され、さらに、第一の枠状壁８の内側に複数のアウターリード３が形成されている。ここで、樹脂封止体６の裏面と第一の枠状壁８の裏面とアウターリード３の裏面は同一面を成している。なお、第一の枠状壁８およびアウターリード３の裏面には実装用のメッキ層（図示せず）が形成されている。中空型半導体装置を実装基板に実装する場合、樹脂封止体６から露出する複数のアウターリード３と第一の枠状壁８が実装面となり、この実装面で実装基板に接合されることになる。
【００１５】
図２は本発明の第一実施形態の中空型半導体装置の構造を示す図であり、図２（１）には平面図、図２（２）には断面図を示す。図２（１）は中空型半導体装置の封止板４側から見た平面図であって、中空型半導体装置の外周部には樹脂封止体６が形成され、外周部の内側に環状の枠状配線７、その内側に環状の第二の枠状壁９が形成され、第二の枠状壁９の上端に載るように封止板４が設けられている。本図におけるＡ−Ａ線に沿った断面図を図２（２）に示す。中空型半導体装置の下部にはプリモールド基板１５が形成される。プリモールド基板１５はインナーリード２、アウターリード３、枠状配線７、第一の枠状壁８を樹脂封止体６に埋め込み、それらを部分的に樹脂封止体６から露出した構成である。本実施形態のプリモールド基板１５は、その上面中央付近に半導体素子１が載置される素子搭載部１７が形成され、素子搭載部１７の周囲にこれと離間した位置にインナーリード２が設けられている。なお、素子搭載部１７は本図のように樹脂封止体６であっても良いし、金属体であっても良い。インナーリード２は上面のみを樹脂封止体６から露出し、その側面は樹脂封止体６に埋め込まれている。そして、インナーリード２の裏面にはアウターリード３の上面が接合している。アウターリード３の側面は樹脂封止体６に埋め込まれ、その裏面が樹脂封止体６から露出する構成となっている。そして、インナーリード２の裏面面積をアウターリード３の上面面積よりも大きくすることで、インナーリード２およびアウターリード３が樹脂封止体６から脱落することを防止している。
【００１６】
インナーリード２の周囲にはインナーリード２と離間して枠状配線７が形成されている。インナーリード２同様、枠状配線７の上面は樹脂封止体６から露出し、その側面は樹脂封止体６に埋め込まれている。そして、枠状配線７の裏面には第一の枠状壁８の上面が接合している。第一の枠状壁８の側面は樹脂封止体６に埋め込まれ、その裏面が樹脂封止体６から露出する構成となっている。枠状配線７の裏面面積を第一の枠状壁８の上面面積よりも大きくすることで、枠状配線７および第一の枠状壁８が樹脂封止体６から脱落することを防止している。枠状配線７と第一の枠状壁８は非透湿性の材料からなり、プリモールド基板１５の周囲に環状に切れ目無く形成されている。このように非透湿性の材料を用いることで枠状配線７や第一の枠状壁８の内側に位置する樹脂封止体６のプリモールド基板側面からの吸湿を抑制でき、内部への水分の到達を抑制できる。なお、本発明のプリモールド基板では枠状配線７と第一の枠状壁８の外側にも樹脂封止体６が設けられている。
【００１７】
インナーリード２の上面と枠状配線７の上面と樹脂封止体６の上面は同一面を成し、アウターリード３の裏面と第一の枠状壁８の裏面と樹脂封止体１の裏面は同一面を成している。また、インナーリード２と枠状配線７の厚さ（高さ）は同一で、アウターリード３と第一の枠状壁８の厚さ（高さ）も同一である。
【００１８】
上述したプリモールド基板１５上に半導体素子１と中空封止体１４を設けることで中空型半導体装置となる。プリモールド基板１５の上面中央付近に半導体素子１を載置し、金属線５を介して半導体素子１上の電極パッドとインナーリード２の上面とが電気的に接続される。ここで、金属線５による接続に代えてフリップチップ接合を採用しても構わない。
【００１９】
インナーリード２の周囲に位置する枠状配線７の上面には環状の第二の枠状壁９が設け、さらに、第二の枠状壁９の上面に半田などの接合材を介して平板状の封止板４を接合する。ここで、第二の枠状壁９の厚さ（高さ）を金属線５のループ高さよりも厚くなるようにすることで、封止板４と金属線５との接触を回避できる。第二の枠状壁９と封止板４と樹脂封止体６で囲われた中空封止体１４の内側には中空部１３が形成され、この中に樹脂封止されていない半導体素子１が置かれている。
【００２０】
次に、各部位に用いられる材料について説明する。
インナーリード２、アウターリード３、枠状配線７には銅をベースとした合金等の金属が用いられ、これを埋め込む樹脂封止体６には遮光成分を含有した熱硬化型のエポキシ樹脂が用いられる。また、第一の枠状壁８や第二の枠状壁９には非透湿性の材料が適しているが、非透湿性の材料として、銅をベースとした合金等の金属のほかセラミックやガラスでも良い。
【００２１】
樹脂封止体６から露出するアウターリード３および第一の枠状壁８の裏面には、ニッケル、パラジウム、金の積層膜からなるメッキ膜が形成される。また、素子形成側となる樹脂封止体６の上面に露出するインナーリード２の上面や枠状配線７の上面にも、ニッケル、パラジウム、金の積層膜からなるメッキ膜が形成される。インナーリード２の上面に形成された当該積層膜は、半導体素子１との間に設けた金属線５とインナーリード２との接続性を高めるためのものであり、枠状配線７と第二の枠状壁９の表面に形成した当該積層膜は、銅材等の金属からなる封止板４を半田で中空封止する際の接合膜として用いられ、枠状配線７と第二の枠状壁９の母材の銅が酸化するのを防止する効果も有する。
【００２２】
上述の中空型半導体装置は、吸湿しにくいプリモールド基板の上に中空封止体が設けられた構造であるため中空部に水分が到達しにくく、半導体素子の配線劣化(腐食)や半導体素子上の電極パッドとボンディングワイヤ間の接合不良を誘発し難い信頼性の高い中空型半導体装置となる。
【００２３】
図３は本発明の第二実施形態の中空型半導体装置の構造を示す図である。図３（１）は封止板を接合する前の半導体素子搭載側から見た中空型半導体装置の斜視図であり、図３（２）は封止板を接合した後の半導体素子搭載側から見た中空型半導体装置の斜視図である。本発明の第一実施形態の中空型半導体装置との違いは封止板４の形状である。第一実施形態で用いた封止板４は平板形状であったが、ここで用いる封止板４は平板部４ｂの外周に外縁部４ａを設けた点である。外縁部４ａは平板部４ｂに対し垂直に設けられ、平板部４ｂの裏面が第二の枠状壁９の上面を、外縁部４ａの内側面が第二の枠状壁９の外側面を覆うように封止される。図３（２）のＢ−Ｂ線に沿った断面図を図４に示す。図４（１）はリフロー前、図４（２）はリフロー後の断面図である。
【００２４】
まず、図４（１）に示すように、封止板４の外縁部４ａの端面にはあらかじめ半田１１が形成され、次いで、図４(２)に示すように、リフロー処理により第二の枠状壁９の側面の一部と枠状配線７の表面の一部と封止板４の外縁部４ａの端面とが半田１１により接合されて中空封止体を形成している。第二の枠状壁９と枠状配線７の母材の銅表面には、それぞれ、ニッケル、パラジウム、金の積層膜が形成され、母材となる銅表面の酸化を防止し、半田１１による封止板４の外縁部４ａの端面との接合性を良化させている。このように、封止板４に外縁部４ａを設け、封止板４の半田接合が半導体素子１の搭載部から、より離間した箇所で行われることによって、半導体素子１が搭載される中空部内への半田付け用フラックスの残渣侵入を防止するとともに、より安定した半田接合が実現できる。
【００２５】
上述の第一実施形態、第二実施形態の中空型半導体装置では封止板４として銅材などの金属を用いるとしたが、半導体素子１が光学系の素子である場合は光を透過する透明板とすれば良い。透明板としてガラス板や透明樹脂板が用いられ、第二の枠状壁９の上面とをシリコン系の接着剤で接合すれば良い。
【００２６】
図５は本発明の第三実施形態の中空型半導体装置の構造を示す図である。図５（１）は第二の樹脂封止前の半導体素子搭載側から見た中空型半導体装置の斜視図であり、図１（２）と同一の図である。これの中空封止体の表面に第二の樹脂封止体を被覆した形態を図５（２）に示した。直方体形状の中空型半導体装置はその上部を第二の樹脂封止体１２で被覆されている。ここで上部の第二の樹脂封止体１２と下部の樹脂封止体６は応力を考慮して異なる樹脂を用いることが可能である。図５（２）のＣ−Ｃ線に沿った断面図を図５（３）に示す。中空封止体１４の外表面である封止板４の上面および側面、そして第二の封止壁９の側面および上面を覆うように第二の樹脂封止体１２が設けられる。第二の樹脂封止体１２の外側面と樹脂封止体６の外側面が同一面を成すように被覆することで直方体の中空型半導体装置となる。このように、中空封止体の外側を樹脂で覆うことで実装時のハンドリング性を高めるとともに、中空型半導体装置の保護性をより一層高めることができる。また、第二の樹脂封止体１２についても、樹脂封止体６と同様、一般的な遮光成分を含有した熱硬化型のエポキシ樹脂を用いる。
【００２７】
上記同様、第二実施形態の中空型半導体装置を第二の樹脂封止体１２で被覆することは可能である。しかしながら、半導体素子１に光学系の素子を適用する場合は封止板４が透明である必要があり、この場合は、少なくとも、第二の封止壁９の側面および上面、封止板４の側面と上面の一部のみに第二の樹脂封止体１２を被覆し、半導体素子１の上方に光の透過窓を開口した第二の樹脂封止体１２を設ける形態とすれば良い。
【００２８】
次に、図６〜図８を用い、本発明の第一実施形態にかかる中空型半導体装置の製造方法について説明する。
図６（１）に示すように、まず、ベース板１０を準備する。ベース板１０は、長さ２５０ｍｍ、幅８０ｍｍ、厚さ２５０μｍの鉄系の鋼板である。また、ベース板１０として銅をベースにした合金素材、または、ニッケルをベースにした合金素材を用いても良い。さらに、絶縁体であるセラミクスあるいは繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）の板やポリイミドなどの有機素材の板を用いても良い。次に、図６（２）に示すように、ベース板１０の一方の主面に、複数の銅のインナーリード２および枠状配線７を電解メッキまたは無電解メッキにより、厚さ３０μｍの配線パターンを形成する。その後、図６（３）に示すように、インナーリード２のベース板１０と反対側の面となる表面の一部と、枠状配線７のベース板１０と反対側の面となる表面の一部に電解メッキまたは無電解メッキにより、それぞれ厚さ８０μｍのアウターリード３および第一の枠状壁８をパターン形成する。アウターリード３および第一の枠状壁８は、金、銀、銅、錫、アルミ、パラジウム、ニッケルの単層材料、もしくは、これらの中の複数の材料を積層した多層金属材料、もしくは、これらの中の複数の材料の合金からなる。
【００２９】
続いて、図６（４）に示すように、インナーリード２、枠状配線７、第一の枠状壁８およびアウターリード３が形成された基板１０の一方の主面を、トランスファーモールド法にて樹脂封止し、樹脂厚２００μｍ程度の樹脂封止体６を形成する。樹脂封止体６は半導体素子の封止に用いる一般的な遮光成分を含有した熱硬化型のエポキシ樹脂である。
【００３０】
次に、図７（１）に示すように、樹脂封止体６がベース板１０と接する面と反対側の表面から研磨して、アウターリード３および第一の枠状壁８の裏面（実装面）をそれぞれ露出させる。次に、図７（２）に示すように、基板１０の他方の主面の外周部分以外をエッチングして開口させ、樹脂封止体６とインナーリード２と枠状配線７の上面を露出させることで半導体素子を一括搭載可能なプリモールド基板が完成する。ベース板１０の外周部分を残すことでプリモールド基板の反りを回避できる。また、隣接する枠状配線７の間の樹脂封止体６を切断することで半導体素子を個別に搭載するプリモールド基板が完成する。
【００３１】
以降では複数の半導体素子を一括搭載できるプリモールド基板を用いた工程について説明する。図７（３）に示すように、第一の枠状壁８と連結する枠状配線７の上面の一部に第二の枠状壁９を２００μｍの厚さで形成する。第二の枠状壁９は、金、銀、銅、錫、アルミ、パラジウム、ニッケルの単層材料、もしくは、これらの中の複数の材料を積層した多層金属材料、もしくは、これらの中の複数の材料の合金からなる。その後、アウターリード３の裏面（実装面）とインナーリード２の上面（露出面）と枠状配線７の上面（露出面）と第二の枠状壁９の表面にニッケル、パラジウム、金の順で積層膜を電解メッキによりメッキ膜を形成する。次に、図７(４)に示すように、第二の枠状壁９で囲まれる領域の中央付近の素子搭載部１７に半導体素子１をダイアタッチフィルムなどの接着剤で固定する。次に、図８(１)に示すように、半導体素子１の表面上に設けた電極パッドとインナーリード２とをワイヤーボンディング法により金属線５を介して接続する。
【００３２】
次に、図８(２)に示すように、銅の封止板４を第二の枠状壁９の上面に接着材または半田で接合して中空封止を行う。イメージセンサなどの光学素子を搭載する際には、銅に代えてガラスなどの透明の封止板４を用いる。最後に、図８（３）に示すように、隣接する第一の枠状壁８の間の樹脂６をダイシングブレードで切断し、さらに、ベース板１０の外周部分を切り落とすことで個片化された中空型半導体装置が完成する。ここで個片化する方法として、ブレードダイシングに代えてブレーキング法やレーザーカット法を用いても構わない。
【００３３】
上述の製造方法による中空型半導体装置は、吸湿しにくいプリモールド基板の上に中空封止体が設けられた構造であるため中空部に水分が到達しにくく、半導体素子の配線劣化(腐食)や半導体素子上の電極パッドとボンディングワイヤ間の接合不良を誘発し難い信頼性の高い中空型半導体装置とすることが可能となる。
【００３４】
さらに、本発明の中空型半導体装置は、プリント回路基板に代えてプリモールド基板を用いるため、基板の材料コストを低減することができる。また、中空部を形成する枠体が電解メッキによって形成されるので、樹脂成型用のモールド金型が不要になり、半導体装置の大きさが変わる度に、新たな専用金型を作製する必要がなくなる。以上のように、本発明の中空型半導体装置の製造方法は、量産時のコスト低減にも寄与するものである。
【００３５】
続いて、第二の実施形態の中空型半導体装置の製造方法について説明する。
図９は、本発明の第二の実施形態である中空型半導体装置の製造方法を示す工程フロー断面図である。図９(１)は、封止板４で中空封止を行う前の製造工程を示す図で、第一の実施形態の図８(１)と同一図である。図９（２）には外縁部４ａ付きの封止版４で封止する状態を図示している。封止板４は２００μｍ厚の銅板からなる外縁部４ａを有し、封止板４の外縁部４ａの端面にはあらかじめ半田１１が被覆され、第二の枠状壁９の外周に沿って封止板４をはめ込み、半田リフロー処理を行う。これにより、封止板４の半田被覆面と枠状配線７の表面の一部と第二の枠状壁９の表面の一部が半田で接合されて中空封止が完了する。ここで、半田接合をより確実にするために、リフロー処理前に半田被覆面にフラックスを塗布しておくことが望ましい。次いで、図９(３)に示すように、ブレードダイシングで中空封止体を個片化して、個々の中空型半導体装置が完成する。
【００３６】
続いて、第三の実施形態の中空型半導体装置の製造方法について説明する。
第一の実施形態の製造方法の説明で用いた図８（２）は個片化前の状態を示したものであるが、この中空封止体の表面をトランスファーモールド法で樹脂封止し、第二の樹脂封止体１２を被覆した状態を図１０（１）に示した。第二の樹脂封止体１２は中空封止体１４の封止板４と第二の枠状壁９と樹脂封止体６の一部を覆うように形成されている。このように、中空封止体１４の外側を樹脂で覆うことで実装時のハンドリング性を高めるとともに、中空型半導体装置の保護性をより一層高めることができる。第二の樹脂封止体１２は樹脂封止体６と同様、一般的な遮光成分を含有した熱硬化型のエポキシ樹脂としたが、求められる特性に合わせて透明樹脂としても良い。また、第二の樹脂封止体１２で一体成型を行う前に、エッチングで開口させたインナーリード２、枠状配線７、樹脂封止体６の表面および中空封止体１４の表面をプラズマ処理などで洗浄しておくと、界面での樹脂密着性が高まり、信頼性の高い第二の樹脂封止体１２を得ることができる。さらに、第二の樹脂封止体１２の形成においてはトランスファーモールド法に代えてポッティング法やプレッシング法を用いても良い。最後に、図１０(２)に示すように、ブレードダイシングで隣接する中空封止体１４の間を分割することで、個片化された中空型半導体装置が完成する。
【符号の説明】
【００３７】
１    半導体素子
２    インナーリード
３    アウターリード
４    封止板
４ａ  外縁部
４ｂ  平板部
５    金属線
６    樹脂封止体
７    枠状配線
８    第一の枠状壁
９    第二の枠状壁
１０  ベース板
１１  半田
１２  第二の樹脂封止体
１３  中空部
１４  中空封止体
１５  プリモールド基板
１６  ダイシングライン
１７  素子搭載部
２０  プリント回路基板
【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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