(57)【要約】  ワイヤボンドを保護するために多段成形プロセスを用いて集積回路（４１０）を提供する方法および装置。一実施形態において、方法は、リードフィンガーを有するリードフレームにダイ（４１４）を取り付けるステップと、ダイ（４１４）とリードフィンガーとの間にワイヤボンド（４１７）を取り付けるステップと、組立体を形成するためにワイヤボンド（４１７）およびダイ（４１４）およびリードフィンガーの少なくとも一部の上に第１の成形材料を付着するステップと、第１の成形材料が少なくとも部分的に硬化するのを待つステップと、組立体上に第２の成形材料を付着するステップとを含む。実施形態は、ホール効果（４１２）すなわち磁気抵抗の要素を備えたセンサ、ならびに磁石を備えた組立体の裏面上に配置された磁極片集束器を含む。このような実施形態は歯車センサとして使用される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードフィンガーを有するリードフレームに、ダイを取り付けるステップと、
前記ダイと前記リードフィンガーとの間にワイヤボンドを取り付けるステップと、
組立体を形成するために、前記ワイヤボンドおよび前記ダイおよび前記リードフィンガーの少なくとも一部の上に、第１の成形材料を付着するステップと、
前記第１の成形材料が、少なくとも部分的に硬化するのを待つステップと、
前記組立体上に第２の成形材料を付着するステップと、を含む方法。
【請求項２】
前記成形材料を前記リードフレームのダイ側だけに付着するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ワイヤボンドを封じ込めるために、前記第１の成形材料を付着するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記リードフレーム上で前記ダイを封じ込めるために、前記第１の成形材料を付着するステップをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
磁石との膨張率の同等性の少なくとも一部に基づいて、前記第１の成形材料用の材料を選択するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１と第２の成形材料が異なる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
充填剤粒径の少なくとも一部に基づいて、前記第１および／または第２の成形材料用の材料を選択するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の成形材料が付着された圧力よりも実質的に高い圧力で、前記第２の成形材料を付着するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
磁気センサの一部を形成する磁石の内部または周囲の空隙をなくすために、所定圧力で前記第２の成形材料を付着するステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ダイが磁場センサを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記磁場センサが１つまたは複数のホール素子を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記磁場センサが磁気抵抗要素を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記組立体に集束器を取り付けるステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記ワイヤボンドが金のワイヤを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記ダイを位置に固定するために、前記リードフレーム内に１つまたは複数の切込みを設けるステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
リードフィンガーを有するリードフレームに取り付けられたダイと、
前記ダイと前記リードフィンガーとの間に接続を設けるためのワイヤボンドと、
組立体を形成するために、前記ワイヤボンドおよび前記ダイおよび前記リードフィンガーの少なくとも一部を覆う第１の成形材料と、
前記組立体を被覆成形する第２の成形材料と、を備えた集積回路装置。
【請求項１７】
前記第１の成形材料が、前記リードフレームのダイ側上だけにある、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記第１の成形材料が、前記ワイヤボンドを封じ込める、請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
前記第１の成形材料が、前記リードフレーム上の前記ダイを封じ込める、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記第１の成形材料が、磁石の膨張率と適合的な膨張率を有する、請求項１６に記載の装置。
【請求項２１】
前記第１と第２の成形材料が異なる、請求項１６に記載の装置。
【請求項２２】
前記ダイが、１つまたは複数の磁場センサを備える、請求項１６に記載の装置。
【請求項２３】
前記磁場センサがホール素子を含む、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記ワイヤボンドが金のワイヤを含む、請求項１６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
当技術分野で知られているように、集積回路（ＩＣ）は、ダイを支持し、ＩＣパッケージ用の外部接続をもたらすリードフレームを含み得る。ダイとリードフレームフィンガーとの間の接続は、たとえば、ワイヤボンドで行うことができる。プラスチックのパッケージに対しては、リードフレーム／ダイの組立体が、プラスチック材料で被覆成形（オーバーモールド）される。
【０００２】
従来のあるパッケージにおいて、あるセンサは、磁石が接着される裏面を有するいわゆるＫ型組立体を含む。取り付けられた磁石を備えた組立体は、センサハウジング内に成形または包含される。ある知られた工程において、ダイはリードフレームに取り付けられ、磁束集束器および／または磁石が取り付けられ、組立体が被覆成形される。
【０００３】
成形工程中に、比較的繊細なワイヤボンドは、プラスチック材料の圧流によって破損する可能性がある。さらに、ワイヤボンドの易損性は、成形工程の効率を制限する可能性がある。
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、ダイとリードフィンガーとの間のワイヤボンド接続を保護するために付着される第１の成形材料と第１の成形材料上に付着される第２の成形材料とを有する集積回路のための方法および装置を提供する。第１の成形材料でワイヤボンドを保護することによって、第２の成形材料は、比較的高い圧力で付着することができる。この構成を用いるとワイヤボンドの損傷が少ないために、歩留りが改善される。本発明は、主としてセンサ集積回路と関連して示され、説明されるが、ダイからの繊細な接続を保護することが望ましい一般の集積回路に適用可能であることを理解されたい。
【０００５】
本発明の一態様において、方法は、リードフィンガーを有するリードフレームにダイを取り付けるステップと、ダイとリードフィンガーとの間にワイヤボンドを取り付けるステップと、組立体を形成するためにワイヤボンドおよびダイおよびリードフィンガーの少なくとも一部の上に第１の成形材料を付着するステップと、第１の成形材料が少なくとも部分的に硬化するのを待つステップと、組立体上に第２の成形材料を付着するステップとを含む。
【０００６】
この方法は、以下の特徴、すなわち成形材料をリードフレームのダイ側だけに付着するステップ、ワイヤボンドを封じ込める（封止する）ために第１の成形材料を付着するステップ、リードフレーム上でダイを封じ込めるために第１の成形材料を付着するステップ、少なくとも一部には磁石との膨張率の同等性に基づいて第１の成形材料用の材料を選択するステップ、第１と第２の成形材料が異なること、少なくとも一部には充填剤粒径に基づいて、第１および／または第２の成形材料用の材料を選択するステップ、第１の成形材料が付着された圧力よりも実質的に高い圧力で第２の成形材料を付着するステップ、ダイが、１つまたは複数のホール素子を含むこと、組立体に集束器を取り付けるステップ、ならびにワイヤボンドが金のワイヤを含むことの１つまたは複数をさらに含み得る。
【０００７】
本発明の別の態様において、集積回路装置は、リードフィンガーを有するリードフレームに取り付けられたダイと、ダイとリードフィンガーとの間に接続を設けるためのワイヤボンドと、組立体を形成するためにワイヤボンドおよびダイおよびリードフィンガーの少なくとも一部を被覆する第１の成形材料と、組立体を被覆成形する第２の成形材料とを含む。
【０００８】
この装置は、以下の特徴の１つまたは複数をさらに含み得る。第１の成形材料は、リードフレームのダイ側上だけにある。第１の成形材料はワイヤボンドを封じ込める。第１の成形材料は、リードフレーム上のダイを封じ込める。第１の成形材料は、磁石の膨張率と適合的な（互換的な、共存する）膨張率を有する。第１と第２の成形材料が異なる。ダイが、１つまたは複数のホール素子を含む。ワイヤボンドは金のワイヤを含む。
【０００９】
本明細書に含まれる例示の実施形態は、添付の図面と共に示された以下の詳細な説明からより完全に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の例示の実施形態による多段成形プロセスを有する例示の集積回路の概略図である。
【図１Ａ】図１の集積回路の図である。
【図２Ａ】本発明の例示の実施形態による多段成形プロセスを有する例示の集積回路の透過上面線図である。
【図２Ｂ】図２Ａの集積回路の透過側面線図である。
【図３】本発明の例示の実施形態による多段成形プロセスを有する例示の集積回路の部分透過斜視図である。
【図４】本発明の例示の実施形態による、集積回路の多段成形プロセスを実施するための例示の一連のステップを示すフローチャートである。
【図５】第２の成形材料で被覆成形できる組立体を形成するために第１の成形材料によって保護することが可能なワイヤボンドを有する集積回路センサの図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明の例示の実施形態による多段成形プロセスで製作されたセンサとして提供された例示の集積回路（ＩＣ）１００を示す。図示の実施形態において、センサ１００は、歯車１２上の歯１０の運動を検出する歯車センサ（ＧＴＳ）である。一般に、第１の成形ステップは、ワイヤボンドを保護するために実施される。第１の成形ステップが完了した後、第２の成形ステップが、最終的なパッケージ構成をもたらすように実施される。
【００１２】
例示の一実施形態において、センサ１００は、リードフレーム１０８上に配置された第１および第２のホール素子１０４、１０６を有するホールＩＣ１０２を含む。磁極片集束器として示された集束器１１０は、磁石１１２が集束器に固定された状態で、組立体の裏面に配置される。以下でより完全に説明するように、例示の実施形態において、ＩＣ１０２からリードフレーム１０８へのワイヤボンドを保護するために第１のステップで組立体が成形された後に、集束器１１０と磁石１１２とを有する組立体が被覆成形される。
【００１３】
図１Ａは、４ピン１２０ａ〜１２０ｄのＳＩＰ（シングルインラインパッケージ）構成の図１のホール集積回路用の例示のＩＣパッケージ１００を示す。ＩＣ１００は、２ワイヤ差分ピーク検出歯車センサ（ＧＴＳ）である。
【００１４】
図２Ａおよび図２Ｂは、本発明の例示の実施形態による多段成形プロセスで製作された、第１の成形材料２０２および第２の成形材料２０４を有する例示の集積回路２００を図解する断面図を示す。センサＩＣとして示されたＩＣ２００は、リードフレーム２０８上に配置されたダイ２０６を含む。一連のワイヤボンド２１０は、ダイ２０６とリードフレーム２０８のリードフィンガー２１２との間を電気的に接続する。ダイ／ワイヤボンドの組立体は、第１の成形材料２０２で被覆成形される。ＩＣ２００は、第２の材料２０４によって被覆成形される集束器２１４および磁石２１６をさらに含む。
【００１５】
図示した実施形態において、ワイヤボンド２１０は、ダイ２０６からリードフレーム２０８の一方の側だけに延びる。他の実施形態において、ワイヤボンドは、ダイ２０６の両側および／または両端から延び得る。
【００１６】
第１の成形材料２０２は、ワイヤボンド２１０の完全性を保護する形で付着される。一実施形態において、第１の成形材料２０２は、リードフレーム２０８のダイ側上でダイ２０６とワイヤ２１０だけを封じ込める。パッケージの裏面上では、完成前にさらなるプロセスにおける複数のステップが実施されるまで成形は行われない。
【００１７】
ワイヤボンド２１０は、ワイヤボンドを損傷しやすくする材料および／または寸法で形成しうることを理解されたい。一部の材料は、電気伝導性、接続しやすさ、および／または延性などの製作しやすさとして望ましいが、一方でこのような材料は容易に変形し得る。金は、ワイヤボンドに一般に使用される典型的な材料である。センサ用途向けの金のワイヤの直径は、一般に約２２．８６μｍ（０．９ｍｉｌ）径〜約３３．０２μｍ（１．３ｍｉｌ）径である。このような寸法で適切な電気的接続がもたらされるが、過度の圧力下で付着された成形材料は、ワイヤボンドの接続を容易に移動、湾曲、破損、または他の形で劣化させ得る。
【００１８】
当業者には周知の様々な適切なエポキシ成形化合物を使用して、予備成形（前成形（プリモールド）の組立体ならびに第２の成形材料２０４の被覆成形体を封じ込めることができる。そのような化合物の１つは、第１および第２の成形材料２０２、２０４用のＨｙｓｏｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製のＭＧ５２Ｆである。この材料は、磁石材料と何らかの類似性を持つ工程特性を有する。封じ込め組立体と磁石２１６の膨張率は、自動車に利用される部品に見られる条件等の極端な温度周期に部品が曝されたときに亀裂が生じないように、ほぼ同等とすべきである。
【００１９】
第１および／または第２の成形材料２０２、２０４用の代替の化合物は、住友ベークライト株式会社製のＳＵＭＩＫＯＮ  ＥＭＥ−６６００Ｒである。適切な化合物を選択する要点は、充填剤分布がその範囲の高位側に向いている化合物を得ることである。たとえば、充填剤粒径（フィラ粒度）が５〜１０μｍならば著しい量のバリおよび滲みが発生するが、３０μｍ以上ならばそれらはほとんどなくなる。当技術分野で周知であるように、半導体成形体は、成形化合物を含む一方で空気を逃がす通気孔を有する。樹脂過多の材料が漏れ出すので、この領域において微小な樹脂の滲みが見られる。成形体は、どの化合物を選択して通過させるかが調整された通気孔を備えた想定された特定の化合物で設計される。
【００２０】
第１の成形材料２０２を選択する際に考慮する要点は、磁石２１６の膨張率と同程度であること、ならびに磁石２１６と集束器２１４の取付け、および第２の成形材料２０４の被覆成形体と干渉し得るバリおよび樹脂の滲みの量である。
【００２１】
一実施形態においては、第１および第２の成形材料２０２、２０４として同じ材料が使用される。他の実施形態においては、特定用途の必要性を満たすために第１と第２の成形材料は異なる。さらに、第１および第２の成形ステップが示され、説明されるが、さらなる成形ステップを用いて、同じまたは異なる材料を付着して、他の組立体の特徴を保護し、特定の形状等を達成できることを理解されたい。
【００２２】
一般に、予備成形（第１の成形材料２０２）および被覆成形（第２の成形材料２０４）のプロセスにおける成形セットアップおよび硬化時間は、成形材料および成形結合構造（ジオメトリ）に基づいて選択することができる。例示の一実施形態において、予熱時間を０秒、注入時間を５秒、さらに硬化時間を１２０秒使って工程を開始する。得られたワイヤの揺れが顕著とならないように、適切な注入圧力および注入時間を用いてダイおよびワイヤを封じ込める。被覆成形プロセス中には、接合されたワイヤを損傷させるまたは移動させる危険性なしに注入圧力および注入時間を著しく増加させることができ、これは、予備成形なしには他に実行し得ない。被覆成形プロセス中の著しく高い注入圧力および注入時間は、磁石のサイズによって生じる成形キャビティの比較的大きい深さのために第２の成形材料を適切に圧縮するのに有用である。
【００２３】
予備成形および被覆成形のステップは、種々のパラメータを有することを理解されたい。一般に、予備成形ステップ（第１の成形材料２０２）は、ワイヤが流されないようにするために比較的低速な射出速度および初期充填圧力を用いる。第２の成形材料２０４に対してその後の被覆成形動作を行う間、第１の成形材料２０２は、ワイヤおよびダイを保護する。被覆成形ステップでは、比較的高速の注入速度および注入圧力を用いて、第２の成形材料２０４が磁石の周りの深いキャビティに広まるようにすることができる。ワイヤボンド２１０およびダイ２０２を保護する第１の成形材料２０２の存在によって可能となる、第２の成形材料２０４に対するより高い圧力なしには、磁石領域の内部または周囲の空隙をなくすことは不可能ではないにせよ困難である。その後のプロセスのステップ中に、ワイヤボンド２１０を損傷から保護することによって、より効率的なＩＣの製作に向かって歩留りは増大する。
【００２４】
第１の成形材料２０２の付着が完了した後は、当業者に周知の方法で集束器２１４および磁石２１６がリードフレーム２０８の裏面に取り付けられるように、予備成形の組立体を操作する。例示の一実施形態において、第１の成形材料２０２は、ダイ２０６およびワイヤ２１０を保護するためにパッケージの前部だけを成形し、さらに処理するために裏面を開けておく。例示の一実施形態において、集束器２１４および磁石２１６は、接着剤を使用して裏面に取り付けられ、次いで、最終の被覆成形をする前に加熱硬化される。
【００２５】
たとえば、第１の成形材料２０２の付着は、２５．４μｍ（１ｍｉｌ）の金のワイヤなどの細密なワイヤボンドが存在するために、時間および圧力が制限される。パッケージは、金のワイヤを移動させない、または他の形でワイヤに衝撃を与えないように比較的低い圧力で空隙なしに完全に成形する必要がある。第１の成形材料２０２が固まった後は、ワイヤボンドが第１の成形材料２０２内で封じ込めされるので、第２の成形材料２０４は、ワイヤボンドの制限なしに付着することができる。様々な後プロセスのステップをワイヤボンドを顧慮せずに実施することができる。
【００２６】
図３は、第２の成形材料２０４が部分的に透明である図２Ａおよび図２Ｂの仕上げられた組立体２００の斜視図である。見て分かるように、第１の成形材料２０２は、ダイ／リードフレーム／ワイヤボンドの組立体を封じ込める。例示の一実施形態において、第２の成形材料２０４は、第１の成形材料２０２を部分的に封じ込める。リード線２８０は、外部接続のために装置から延びる。
【００２７】
図４は、本発明の例示の実施形態による多段成形プロセスにおけるセンサなどのＩＣを製作するための例示の一連のステップを示す。ステップ３００で、ダイは、当業者には周知の方法でリードフレームに取り付けられる。次いでステップ３０２で、ワイヤボンドが、ダイ上の選択された位置とリードフィンガーとの間に取り付けられ、所望の電気的接続をもたらす。次いでステップ３０４で、第１の成形材料が使用されてワイヤボンドを少なくとも部分的に被覆する。一実施形態において、第１の成形材料はワイヤボンドを封じ込める。
【００２８】
ステップ３０６で、少なくとも閾値が達成されるまで第１の成形材料は硬化する。任意選択のステップ３０８で、磁束集束器は、リードフレームに固定される。任意選択のステップ３１０で、磁石は集束器に固定される。次いでステップ３１２で、この組立体は、第２の成形材料で被覆成形され、仕上げられたパッケージ内にＩＣを提供する。ある所望の物理的および／または電気的仕様を満たすために、仕上げられたパッケージは、さらに処理を受けることができることを理解されたい。
【００２９】
本明細書に示され、説明された例示の実施形態は、センサ、詳しくは集束器および／または磁石を有するセンサを対象とするが、本発明は、組立体がリードフレームとダイとの間のワイヤボンドまたは他の繊細な接続を含むＩＣ製作工程に一般に適用可能であることを理解されたい。さらに、同じまたは異なる材料を使用した３以上の成形ステップを有する実施形態が企図されていることを理解されたい。
【００３０】
たとえば、図５は、ここではホール効果センサ４１２の形の磁場変換器、通電伝導体４１６および磁心４２４を含む小型化された集積電流センサ４１０を示す。伝導体４１６は、諸要素が互いに対して定位置に保持されるように、ホール効果センサ４１２および磁心４２４の部分を受ける特徴を含む。図示した実施形態において、伝導体４１６は、第１の切込み４１８ａと第１の切込みと実質的に整合された第２の切込み４１８ｂとを有する。組立体において、ホール効果センサ４１２の少なくとも一部が、第１の切込み４１８ａ内に配置される。磁心４２４は実質的にＣ字形であり、中央領域４２４ａとそこから延びる実質的に平行な一対の脚部４２４ｂ、４２４ｃとを有する。組立体において、各脚部４２４ｂ、４２４ｃが、ホール効果センサ４１２のそれぞれの表面の少なくとも一部を被覆するように、中央領域４２４ａの少なくとも一部が、伝導体の第２の切込み４１８ｂ内に配置される。
【００３１】
ホール効果センサ４１２は、上述したように、第２の成形材料で被覆成形される組立体を形成するために第１の成形材料で位置が固定されたワイヤボンド４１７を備えたセンサダイ４１４を含む集積回路の形で提供される。集積ホール効果センサ４１２は、「Ｋ」シングルインライン（ＳＩＰ）パッケージなどの種々のパッケージ型式で提供することができる。さらなる構造上の詳細が、米国特許第６，７８１，３５９号に記載されており、これを参照により本明細書に組み込む。
【００３２】
本発明の例示の実施形態は、主としてホールセンサと関連して示され、説明されたが、本発明は、一般の集積回路ならびにセンサ、詳しくは、たとえばホールセンサとして提供される磁場センサ、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗）、ＡＭＲ（異方性磁気抵抗）、ＴＭＲ（トンネル磁気抵抗）、およびＭＴＪ（磁気トンネル接合）に適用可能であることを理解されたい。
【００３３】
本発明の例示の実施形態を説明したので、それらの概念を組み込んだ他の実施形態も使用できることが、今や当業者にとって明らかとなるであろう。本明細書に含まれた実施形態は、開示された実施形態に限定されるべきではなく、むしろ添付の特許請求の範囲および趣旨だけによって限定されるべきである。本明細書に引用された全ての出版物および参考文献は、その全体が参照により本明細書に明確に組み込まれる。
【図１】
2010522994.tif 000003
【図１Ａ】
2010522994.tif 000004
【図２Ａ】
2010522994.tif 000005
【図２Ｂ】
2010522994.tif 000006
【図３】
2010522994.tif 000007
【図４】
2010522994.tif 000008
【図５】
2010522994.tif 000009
【国際調査報告】
2010522994.tif 000010
2010522994.tif 000011
2010522994.tif 000012