(57)【要約】【課題】反りを低減する半導体チップのパッケージを提供する。【解決手段】ダイパッド１２は、溝１２ａを備える。この溝１２ａがパッケージ製造時およびパッケージの熱処理時の応力を吸収することにより、パッケージ１の反りの量を低減させることが可能となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一の面にセンサ部が形成された半導体チップの他の面と接触し、この半導体チップを固定するダイパッドと、
前記センサ部を露出させた状態で前記半導体チップと、前記ダイパッドとを包み込む樹脂製容器と
から構成されるパッケージであって、
前記ダイパッドは、少なくとも１つの溝を備える
ことを特徴とする半導体チップのパッケージ。
【請求項２】
前記半導体チップと前記ダイパッドとの接触面積は、前記他の面の面積の半分以上である
ことを特徴とする請求項１記載の半導体チップのパッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＳＩ等の半導体チップのパッケージに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報化社会の進展と社会情勢の変遷により、セキュリティ技術、中でも認証技術への関心が一層高まっている。例えば、電子マネー等のシステム構築、盗難やカード不正使用の防御策構築等の分野では、本人認証技術は不可欠であり、研究開発が活発になされている（例えば、非特許文献１参照）。認証技術として様々な方式が提案されているが、特に指紋を用いた認証方式は、これまでに多くの技術開発がなされている。指紋認証方式には、光学的な読み取り方式やその他の方式が存在する。
【０００３】
光学的に読み取る方式は、光の反射とＣＣＤイメージセンサを用いて指紋などの表面形状を光学像データとして取り込み、照合を行う方式である（例えば、特許文献１参照）。
その他の方式としては、指の指紋の圧力差を読み取るために圧電薄膜を利用した方式も開発されている（例えば、特許文献２参照）。また、皮膚の接触により生じる電気特性の変化を、電気信号の分布に置き換えて指紋の形状を検出する方式として、感圧シートを用いて抵抗変化量もしくは容量変化量による認証方式が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００４】
しかしながら、以上の技術において、まず、光を用いた方式は小型化することが難しく、汎用的に用いることが困難であり、用途が限定されるという問題がある。また、感圧シートなどを用いて指の凹凸を感知する方式は、材料が特殊であることや加工性の難しさから、実用化が難しく信頼性に乏しいことが考えられる。
【０００５】
一方、ＬＳＩの製造技術を用いて作成された容量型の指紋センサも開発されている（例えば、非特許文献２参照）。この容量型の指紋センサは、原理的には、半導体基板上にセンサ電極を形成し、センサ電極上にパシベーション膜を形成したものであり、パシベーション膜を介して皮膚とセンサとの容量を検出する方法である。
このような容量型の指紋センサは、照合のための指紋データが格納された記憶部と、記憶部に用意されている指紋データと、読み取られた指紋とを比較照合する認識処理部とが集積された半導体チップ上に同時に搭載することができる。したがって、従来の光学式に比較し、特殊なインターフェースが不要であり、小型化が可能である。
【０００６】
容量型指紋センサは、半導体チップ上に搭載することで小型化を可能とするが、このことは、容量型指紋センサに皮膚が接触したときに生じる静電気により半導体チップが静電破壊されやすくなるという新たな問題を引き起こす。このため、容量型指紋センサを半導体チップに搭載する場合には、半導体チップを静電気から保護する構造を備えたパッケージが不可欠である。このような半導体チップを静電気から保護する構造を備えた従来のパッケージを図６に示す。図６（ａ）は、従来の容量型指紋センサを搭載した半導体チップのパッケージの平面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）のVI−VI線断面図である。
【０００７】
パッケージ２０は、上面に開口を有する箱形のベース２１と、平面視方形に形成された板状のダイパッド２２と、ベース２１の側壁を貫通してベース２１外部へと導出される複数のリード２３と、ダイパッド２２の上面２２ａに底面２４ａを当接させた状態で接着固定された半導体チップ２４とを少なくとも有する。半導体チップ２４の底面２４ａに対向する上面２４ｂには、容量型指紋センサが形成されている。
ダイパッド２２は、角の部分からリード２３とともにベース２１外部に導出され、接地電位に接続される端部２２ｂを有する。これらにより、容量型指紋センサに皮膚が接触したときに生じる静電気は、パッケージ２０外部に導出される。
なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
【特許文献１】特開昭６１−２２１８８３号公報
【特許文献２】特開平５−６１９６５号公報
【特許文献３】特開平７−１６８９３０号公報
【非特許文献１】清水良真他、個人認証機能付きＩＣカードに関する一検討、信学技報、TECHINICAL REPORT OF IEICE、OFS92-32、P25-30(1992)
【非特許文献２】Marco Tartagni and Roberto Guerrieri, A 390 dpi Live Fingerprint Imager Based on Feedback Capacitive Scheme, 1997 IEEE International Solid-State Circuits Conference, P200-201(1997)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述したような従来のパッケージでは、厚さを例えば２ｍｍ以下に薄くすると、容量型指紋センサを露出させるために設けたベースの開口などの影響により、パッケージに反りが発生する場合がある。この反りは、パッケージ形成時の熱処理による熱応力の影響により、さらに大きくなる。このようなパッケージの反りは、容量型指紋センサおよび半導体チップの信頼性を低下させるため好ましくない。
そこで、本発明は、上述したような課題を解決するためになされたものであり、反りを低減する半導体チップの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】
【０００９】
上述したような課題を解決するために、本発明にかかる半導体チップのパッケージは、一の面にセンサ部が形成された半導体チップの他の面と接触し、この半導体チップを固定するダイパッドと、センサ部を露出させた状態で半導体チップと、ダイパッドとを包み込む樹脂製容器とから構成されるパッケージであって、ダイパッドは、少なくとも１つの溝を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、上記半導体チップのパッケージにおいて、半導体チップとダイパッドとの接触面積は、他の面の面積の半分以上であるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、半導体チップを配設するダイパッドに溝を形成することにより、溝が応力を吸収するため、パッケージ製造時およびパッケージの熱処理時のパッケージの反り量を低減させることができる。これにより、半導体チップを劣化させることなく信頼性を確保でき、かつ、静電気対策を施したパッケージを提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１（ａ）は、本実施の形態にかかる容量型指紋センサを搭載した半導体チップのパッケージの構成例を示す平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のI−I線断面図である。
パッケージ１は、上面に開口を有する箱形のベース１１と、平面視方形の板状の形状を有し、複数の溝１２ａを備え、底面１２ｂをベース１１の内部の底面１１ａに当接させた状態で配設されたダイパッド１２を備える。また、パッケージ１は、一端がダイパッド１２の対向する二辺のいずれか一方に近接し、他端がその近接した辺に対向するベース１１の側壁を貫通してベース１１外部へと導出される複数のリード１３も備える。さらに、パッケージ１は、箱の形状を有し、ダイパッド１２の上面１２ｃに底面１４ａを当接させた状態で接着固定された半導体チップ１４も備える。この半導体チップ１４の底面１４ａに対向する上面１４ｂには、容量型指紋センサが形成されている。
【００１３】
ベース１１は、例えば熱可塑性を有するプラスチック（樹脂）から構成され、その内部にダイパッド１２、リード１３およびダイパッド１２を介して半導体チップ１４を所定の位置に固定する。また、ベース１１は、半導体チップ１４の上面１４ｂに形成された容量型指紋センサを露出させるための開口部を有する。なお、ベース１１の形状は、図１に示す箱形に限定されず、半導体チップ１４の上面１４ｂに形成された容量型指紋センサを露出可能な形状であるならば、各種形状を適用することができる。
【００１４】
ダイパッド１２は、金属等の導電性を有する材料から構成され、上面１２ｃに半導体チップ１４が接着固定される。このようなダイパッド１２には、角の部分からリード１３とともにベース１１外部に導出され、パッケージ１の外部に設けられた図示しない接地電位に接続される端部１２ｄが形成されており、この端部１２ｄを介して容量型指紋センサに皮膚が接触したときに生じる静電気をパッケージ１の外部に導出する。
なお、端部１２ｄの構成および形状は、上述したものに限定されず、容量型指紋センサに皮膚が接触したときに生じる静電気をパッケージ１の外部に導出することが可能であれば、適宜自由に設定することができる。
【００１５】
ダイパッド１２に形成された溝１２ａは、半導体チップ１４を配設する上面１２ｃと反対側の底面１２ｂ側に向けて突出している。このような溝１２ａの形状および構成について、図１〜４を参照して説明する。図２は、ダイパッド１２の断面図、図３、４は、ダイパッド１２の平面図である。
溝１２ａの断面形状は、図１（ｂ）に示す台形のみならず、図２（ａ）〜（ｃ）に示す三角形、方形または半円形や、その他の形状などの各種形状を適宜自由に適用することができる。
また、溝１２ａの平面視形状は、図３に示すような直線状や複数の屈曲部を有するギザギザな形状、または曲線等その他の形状などの各種形状を適宜自由に適用することができる。
さらに、溝１２ａの構成は、図４（ａ）に示すように、ダイパッド１２に長さの異なる平面視直線状の溝を複数形成するようにしてもよく、図４（ｂ）に示すように、複数の長さの異なる直線状の溝が、この溝の中心線が方形のダイパッド１２のいずれかの辺に対して所定の角度を有するように形成してもよい。
このように、ダイパッド１２が備える溝１２ａは、数量、それぞれの溝１２ａの長さ、それぞれの溝１２ａの角度、それぞれの溝１２ａの断面および平面視形状などを適宜自由に設定することができる。
【００１６】
上述したようなダイパッド１２に形成される溝１２ａは、パッケージ製造時およびパッケージの熱処理時に発生する応力を吸収することにより、パッケージ１の反り量を低減させる。
なお、溝１２ａは、ダイパッド１２の上面１２ｃに半導体チップ１４を配設した状態において、その半導体チップ１４の底面１４ａに接触するダイパッド１２の上面１２ｃの割合が５０％以上になるように形成するのが好ましい。
また、溝１２ａの構造は、例えば底が抜けた状態、すなわちダイパッド１２を貫通する構造など、パッケージ１の応力を吸収する構造であるならば、適宜自由に変形することが可能である。
【００１７】
リード１３は、金属等の導電性を有する材料から構成され、ベース１１内部に配設された一端と、半導体チップ１４の図示しない電極とがボンディングワイヤ等により接続されることにより、半導体チップ１４と、パッケージ１が実装される図示しない実装基板との間を電気的に接続する。
【００１８】
半導体チップ１４には、照合のための指紋データが格納された記憶部と、記憶部に用意されている指紋データと、読み取られた指紋とを比較照合する認識処理部とが集積されるとともに、上面１４ｂに人間の指紋や動物の鼻紋など微細な凹凸を有する表面形状を検出する容量型指紋センサが搭載される。このような半導体チップ１４が生成した各種データは、リード１３を介して、パッケージ１外部に送出される。また、半導体チップ１４に搭載された容量型指紋センサに皮膚が接触したときに生じる静電気は、半導体チップ１４が配設されたダイパッド１２を介してパッケージ１の外部に導出される。
【００１９】
このようなパッケージ１の製造方法の一例を以下に説明する。まず、金メッキ加工を行ったニッケル基板から、ダイパッド１２とリード１３とが一体形成されたリードフレームを形成し、ダイパッド１２に対応する部分に半導体チップ１４を共晶接合法、ハンダ接合法または樹脂接合法によりダイ・ボンディングする。このダイ・ボンディングによりリードフレームに固定された半導体チップ１４の電極部を、外部接続のために指定されたリードと、ＡｕやＡｌの極細線で配線接続する。このワイヤ・ボンディングの後、リードフレームをベース１１の金型に固定し、この金型にプラスチック素材を流し込む。プラスチック素材が硬化した後、ダイパッド１２とリード１３をリードフレームの枠からトリミングし、リード１３を所定の形状にフォーミングする。
【００２０】
このような方法により、ベース１１（底面部）の厚さが１．５ｍｍ、リードフレーム、すなわちダイパッド１２およびリード１３の厚さが０．２ｍｍのパッケージ１が製造できる。このパッケージ１の特性を図５に示す。図５は、本実施の形態にかかるパッケージ１の加熱温度と反り量との関係を示す図である。なお、図５において、縦軸はパッケージ１、特にベース１１の反り量、横軸はパッケージ１の加熱温度を示す。
図５において、加熱温度が０℃に一番近い部分にプロットされた点が、パッケージ製造時のパッケージの反り量を示している。この製造時のパッケージの反り量について、従来構造と本実施の形態とを比較すると、本実施の形態にかかるパッケージは、従来構造より反り量が低減していることがわかる。
また、パッケージを加熱した場合についても比較してみると、図５によく示されるように、本実施の形態にかかるパッケージが、従来構造と比較して反り量が低減していることがわかる。
【００２１】
このように、本実施の形態によれば、半導体チップ１４を配設するダイパッド１２に溝１２ａを形成することにより、溝１２ａが応力を吸収するため、パッケージ製造時およびパッケージの熱処理時のパッケージ１の反り量を低減させることができる。これにより、半導体チップ１４を劣化させることなく信頼性を確保でき、かつ、静電気対策を施したパッケージを提供することが可能になる。
【００２２】
なお、本実施の形態にかかるパッケージは、容量型指紋センサを搭載した半導体チップを配設するパッケージに限定されず、個体撮像素子や他の用途に用いる集積回路チップのパッケージにも適用可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】（ａ）本実施の形態にかかる容量型指紋センサを搭載した半導体チップのパッケージの構成例を示す平面図、（ｂ）図１（ａ）のI−I線断面図である。
【図２】ダイパッド１２の断面図である。
【図３】ダイパッド１２の平面図である。
【図４】ダイパッド１２の平面図である。
【図５】本実施の形態にかかるパッケージ１の加熱温度と反り量との関係を示す図である。
【図６】（ａ）従来の容量型指紋センサを搭載した半導体チップのパッケージの平面図、（ｂ）図６（ａ）のVI−VI線断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１…パッケージ、１１…ベース、１１ａ…底面、１２…ダイパッド、１２ａ…溝、１２ｂ…底面、１２ｃ…上面、１２ｄ…端部、１３…リード、１４…半導体チップ、１４ａ…底面、１４ｂ…上面。
【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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