(57)【要約】密封された非常に清浄なキャビティ付きパッケージ内に、露出した感応面を有するチップを封入する方法で、以下のステップから成っている：ａ）リード・フレーム上にチップを取付けること、ｂ）チップのコンタクト・パッドをリードフレームのコンタクト・パッドに接続すること、ｃ）チップとリードフレームを２部品から成る型の一方の部品に位置決めすること、ｄ）封入プロセスの間、チップの感応面より上方を離す空間を保持する手段をとること、ｅ）上記の一方の部品の上にその第二の部品を置くことにより型を閉じること、ｆ）型内にパッケージの材料を導入すること、及び、パッケージを希望の方法で硬化するための環境を提供すること。ステップｄ）の上記手段は：ｄ１）感応チップ領域の周りに耐熱材料の閉鎖的ダムを設けること、ｄ２）上記ダムの上にふたを置いて、上記ダムと上記ふたにより感応領域上のスペースが封入されるようにする、ことから成っている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密封された非常に清浄なキャビティを有するパッケージ内に、露出した感応面を持つチップを封入するための方法で、
ａ）チップをリードフレーム上に取付けること、
ｂ）チップのコンタクト・パッドをリード・フレームのコンタクト・パッドに接続すること、
ｃ）２部品で構成する型の一方の部品内にチップとリード・フレームを位置決めすること、
ｄ）封入プロセスの間、チップの感応面の上方の空間をフリーに保持する手段をとること、
ｅ）上記の一方の部品の上にその第二の部品を置くことにより型を閉じること、
ｆ）型の中にパッケージの材料を導入すること、及び、そのパッケージを所望の方法で硬化させる環境を提供すること、
のステップから成り、ステップｄ）の上記手段が、
ｄ１）感応性チップ領域の周辺に耐熱材料の閉じたダムを設けること、
ｄ２）上記のダムの上にふたを置き、上記のダムと上記のふたにより囲まれた感応領域の上のスペースが密閉されるようにすること、から成っていることを特徴としている方法。
【請求項２】
すぐ使える状態で、上記のふたの上面がパッケージの上面の高さより下に位置し、そのために、封入プロセスの間、ふたの上面を型の上側の面からフリーになるように保持する手段をとっていることを特徴とする請求項１に基づく方法。
【請求項３】
封入プロセスの間、ふたの上面と接触する内部突出し部分を型が有していることを特徴とする請求項２に基づく方法。
【請求項４】
ふたと内部突出し部分の間に弾性材料の層又は要素を設けることを特徴とする請求項３に基づく方法。
【請求項５】
型の上側の面とふたの上側の面の間に弾性材料を設けることを特徴とする請求項２に基づく方法。
【請求項６】
リードフレームの代わりに導電性の相互接続パターンを付けた基板、テープ又は他の材料も使用できることを特徴とする請求項１に基づく方法。
【請求項７】
封入材料には熱可塑性材料だけでなく、熱硬化性材料も使用できることを特徴とする請求項１に基づく方法。
【請求項８】
ボンディング・ワイヤをパッケージの材料により又はダムの材料により封入するように、ダムの寸法を選択することを特徴とする上記請求項のいずれかひとつに基づく方法。
【請求項９】
ふたが開口部を有し、チップ、ダム、及び、ふたの内面により囲まれた内部キャビティに直接アクセスできるようにしたことを特徴とする上記請求項のいずれかに基づく方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は密封された非常に清浄なキャビティを有するパッケージ内に露出した感応面（ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  ｓｕｒｆａｃｅ）を有するチップを封入する（ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅ）方法に関していて、以下のステップから成っている：
ａ）リード・フレーム上にチップを取付けること（リードフレームの代わりに、相互接続をする導体パターンを付けた基板又はテープ又は他の材料を使用できる）、
ｂ）チップのコンタクト・パッドをリードフレームのコンタクト・パッドに接続すること、
ｃ）チップとリードフレームを２部品から成る型の一方の部品内に位置決めすること、ｄ）封入プロセスの間、チップの感応面より上方を離す空間を保持する手段をとること、ｅ）上記の一方の部品の上にその第二の部品を置くことにより型を閉じること、
ｆ）型内にパッケージの材料を導入すること、及び、パッケージを希望の方法で硬化するための環境を提供すること。
【０００２】
そのような方法は出願者の名で出されている特許文献１により知られている。この特許文献１では、上記ステップｄ）で示した手段は以下から成っている：
−  封入プロセスの間、感応性のチップの面に接触している内部突出し部分上にある量の変形可能な耐熱材料を設けて、閉じられた型内にパッケージの材料を導入している間、そのパッケージの材料が感応面に達することができないようにしている。型から取りだした後で、変形可能な耐熱材料を除去し、得られたパッケージにはガラス・ウインドウを付けて、上記ウインドウを適当な接着剤を用いて接続することにより完成する。代替策として、変形可能な材料を半導体回路の表面に付けることができる。
【０００３】
上記の方法の欠点は感応性チップ面の密封がいくつかの組立ステップを完了した後でのみ行われることである。チップ面が汚染される確率は小さいけれども、皆無ではない。また、このチップ面との物理的接触が封入プロセス中に行われる。
【０００４】
上記代替策の欠点は、実際の封入プロセスで開放的キャビティに上記変形可能な耐熱材料を充填したパッケージの半製品が得られることである。全体として、封入プロセスが行われる位置とは異なる位置で、変形可能な耐熱材料をキャビティから除去する。上記材料を除去した後で、ウインドウの取付けと接着を第三の別の位置で行われる。キャビティが汚染される確率は小さいけれども絶無ではない。
【特許文献１】
オランダ特許第ＮＬ１００３３１５号
【特許文献２】
欧州特許第ＥＰ−０６８２３７４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで本発明の目的は、封入を含み、かつ、ふたの取付を含んでいる全プロセスを、論理的に一連のステップで、非常に清浄な環境の中で行える方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的と一致させて、ここで本発明は、密封された非常に清浄なキャビティを有するパッケージ内に、露出した感応面を持つチップを封入するための方法を提供していて、以下のステップから成り、
ａ）チップをリードフレーム上に取付けること、
ｂ）チップのコンタクト・パッドをリード・フレームのコンタクト・パッドに接続すること、
ｃ）２部品から成る型の一方の部品内にチップとリード・フレームを位置決めすること、
ｄ）封入プロセスの間、チップの感応面の上方の空間をフリーに保持する手段をとること、
ｅ）上記の一方の部品の上にその第二の部品を置くことにより型を閉じること、
ｆ）型の中にパッケージの材料を導入すること、及び、そのパッケージを希望の方法で硬化させる環境を提供すること、
ステップｄ）の上記手段が、
ｄ１）感応性チップ領域の周辺に耐熱材料の閉鎖的ダムを設けること、
ｄ２）上記のダムの上にふたを置き、上記のダムと上記のふたにより囲まれた感応領域の上のスペースが密閉されるようにすること、
から成っていることを特徴としている。そのふたの材料をガラス、プラスチック等としうる。そのふたは、透明、半透明（例えば、赤外線フィルターを使用）、又は、希望する場合（例えば、加圧用の膜として機能する）非透明とすることもできる。
【発明の効果】
【０００７】
この方法の結果は、密封されたキャビティを有するパッケージがクリーン・ルームの状態の中で、連続した一連のステップで製造され、それにより言い換えると、組立の最も早い段階で既にふたが存在し、閉鎖的ダムとふたによる感応性チップ面の密封が、それにより、実際にクラス１の清浄度が可能な非常に清浄な環境で行われる。
【０００８】
本発明に基づく方法の好ましい実施例では、完成状態で、上記のふたの上面がパッケージの上面の高さより下に位置している。そのために、封入プロセスの間、ふたの上面を型の上側の面から離して保持するための手段をとっている。この好ましい実施例の利点は、事実上、ダムの材料の接着によって位置決めされているだけでなく、封入用パッケージの材料によっても位置決めされているように、ふたのエッジ全周をパッケージの材料が囲んでいるということである。
【０００９】
好ましい方法に基づくと、封入プロセスの間、ふたの上面と接触する内部突出し部分を型が有することで型の上側の面とふたの上面の間の高さの差が得られる。その場合、ガラスのふたと内部突出し部分の間に弾性材料の層又は要素を用いることが特に好ましい。
【００１０】
どんな場合でも、ボンディング・ワイヤがパッケージの材料により、又は、ダムの材料により覆うようにダムの寸法を選択することが好ましい。ダムの材料の特性により、密封されたキャビティでほぼ水分が検出されないようにパッケージを達成することができる。これはシステムの機能性にとって重要であろう。
【発明を実施するための手段】
【００１１】
ここで、本発明を添付図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１ａは本発明に基づく最初のステップを示している。図示した実施例で、分かれている部分１２ａ、１２ｂ、１２ｃから成っているリードフレーム１２上に実際のチップ１０を配置し、そのリードフレーム１２に取付けている。適当な装置により、リードフレーム１２上のコンタクト・パッドとチップ１０上のコンタクト・パッドの間にボンディング・ワイヤを配置する。図１ａでは２本のボンディング・ワイヤを参照番号１４ａと１４ｂで示している。
【００１３】
次のステップが図１ｂに示されている。チップ１０の上にはダムが、耐熱性で、ある程度変形可能な材料から作られている。このダム１６は何らかの形で閉じている環状、長方形又は他の形状を有している。適当な装置により、ふた１８をダム１６の上部に取付け、ふた１８、ダム１６及びチップ１０により形成された空間がクリーン・ルームの環境内で密封される。ふた１８はダム１６に接着する。ダム１６の材料特性によっては、ふた１８はダム１６の材料の接着特性によってのみ固定される。ダム１６の剛性はふた１８を所定位置に保持するのに十分なので、追加の手段は必要がない。しかしながら、ダム１６の剛性が十分でない場合、ふた１８を所定位置に保持しながら、瞬間的加熱、紫外線または他の適当な影響力を用いてダム１６を硬化する手段をとることが好ましい。
【００１４】
ボンディング・ワイヤは、ボンディング・ワイヤ１４ａのようにダムの材料中に完全に、又は、部分的に埋め込むか、又は、ワイヤ１４ｂのようにフリーのままにしうることに留意されたい。
【００１５】
ここで得られた半製品は封入の準備ができている。この封入は熱硬化性又は熱可塑性の材料により行える。その目的のために、製品は適当な型の下半分に位置していて、その後に上記の型の残りの半分により閉じられる。型を閉じた後で、内部のキャビティに流動するパッケージの材料を充填し、それにより、ふた１８、ダム１６、チップ１０の間で閉じられたキャビティはパッケージの材料を入れないように保持される。
【００１６】
ふた１８の上面をパッケージの材料２０が付かないように保持するための手段がとられていることが想定されている。この望ましい結果を得るために、型の上半分に内部延長部分を付けることができ、それによって、弾性材料の層又は要素を用いて、実際の封入プロセスの間、ふたの上面１８に接触させることが好ましい。この目的に適した内部延長部分を有する型の例は特許文献１に記載されている。ふた１８の上面に何も付かないようにするための別の解決策は、一滴のシリコン・ゲル又はふた１８の上面上に付けるのに適当な他の材料のような一滴の高粘度で耐熱性の流体材料を用いることで、型を閉じた後で封入材料がふたの上面に達しないようにすることである。感光性半導体の上面に封入材料が付かないように維持するための類似手順は特許文献２に示されている。
【実施例２】
【００１７】
図２は、本発明に基づく方法から得られるパッケージの別の例を示している。この例では、ふた１８の上面がパッケージの上面と同一平面になっている。この場合、ふた１８の寸法だけでなく、ダム１６の寸法も、挿入部分を持たない型を閉じた後で、ガラスのふたの上面が型の上側内面に押されるように選択される。この内面には弾性材料の層又は要素を設けることができる。それにより、パッケージの材料２０がふた上部の機能部に侵入するのを防止する。
【実施例３】
【００１８】
図３は本発明に基づく方法から得られるパッケージの他の例を示している。この例では、リードフレームの代わりに導電性の相互接続パターンを付けた基板又はテープ又は他の材料を用いている。より詳細に示すと、図３はその上にチップ２４を取付けた基板２３を示している。さらに、ボンディング・ワイヤの１本が２６と示されている。ダム２８にふた３０を載せていて、全体の組合わせを、ふた３０の上面に何も付着しないように、パッケージの材料３２により封入される。
【実施例４】
【００１９】
図４は本発明に基づく方法から得られるパッケージの別の例を示している。ふた３４には開口部３６が設けられているので、例えば圧力又は流体流入のような光以外の外界との接触が可能である。この方法の利点は、組立中に感応性のチップ領域への何らかの接触を避けて、かつ、ワイヤが封入されることである。図４ａと図１ｃの間の唯一の違いはふた３４内の開口部３６であり、この実施例の他の全要素については別の参照番号を付けた表示になっていない。
【００２０】
図４ｂは接続管４０を設けたふた３８を取付けたパッケージを示していている。この場合も、この実施例の他の全ての細部は図１ｃの対応する細部と同じでなので、別の参照番号を付けた表示になっていない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ふたが凹部内に位置するようにパッケージされたチップを得るための封入プロセスの各ステップを示している。
【図２】パッケージ上部の機能部をふたの上面と同一平面にした本発明に基づくパッケージの別の例を示す。
【図３】本発明に基づく方法から得られるパッケージの別の例である。
【図４】本発明に基づく方法から得られるパッケージの別の例である。
【符号の説明】
【００２２】
１０  チップ
１２  リードフレーム
１４  ボンディング・ワイヤ
１６  ダム
１８  ふた
２０  パッケージの材料
２３  基板
２４  チップ
２６  ボンディング・ワイヤ
２８  ダム
３０  ふた
３４  ふた
３６  開口部
３８  ふた
４０  接続管
【国際公開パンフレット】
2004523926.tif 000003
2004523926.tif 000004
2004523926.tif 000005
2004523926.tif 000006
2004523926.tif 000007
2004523926.tif 000008
2004523926.tif 000009
2004523926.tif 000010
2004523926.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成15年9月26日(2003.9.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密封された非常に清浄なキャビティを有するパッケージ内に、露出した感応面を持つチップを封入するための方法で、
ａ）感応性のチップの面の周囲に閉じたダムを設けること、
ｂ）そのチップを担体上に取付けること、及び、そのチップのコンタクト・パッドをその担体のコンタクト・パッドに接続すること、
ｃ）ダム内のオープン・スペースを閉じるようにふたを位置決めすること、
ｄ）２部品で構成する型の一方の部品にチップと担体を位置決めすること、
ｅ）上記の一方の部品の上にその第二の部品を置くことにより型を閉じること、
ｆ）型の中にパッケージの材料を導入すること、及び、そのパッケージを所望の方法で硬化させる環境を提供すること、
のステップから成り、
−  最初にステップｂを実施すること、
−  その後、ステップａを実施すること、
−  その後、ステップｃ、ｄ、ｅ及びｆを実施すること、
を特徴としている方法。
【請求項２】
すぐ使える状態で、上記のふたの上面がパッケージの上面の高さより下に位置し、そのために、封入プロセスの間、ふたの上面を型の上側の面からフリーになるように保持する手段をとっていることを特徴とする請求項１に基づく方法。
【請求項３】
封入プロセスの間、ふたの上面と接触する内部突出し部分を型が有していることを特徴とする請求項２に基づく方法。
【請求項４】
ふたと内部突出し部分の間に弾性材料の層又は要素を設けることを特徴とする請求項３に基づく方法。
【請求項５】
型の上側部分の面とふたの上側の面の間に弾性材料を設けることを特徴とする請求項２に基づく方法。
【請求項６】
担体が導電性の相互接続パターンを含むリードフレーム、基板、テープ又は他の材料として具体化されていることを特徴とする上記請求項のひとつに基づく方法。
【請求項７】
ステップｂ及びｃの間に、チップのコンタクト・パッドを上記導電性の相互接続パターンのコンタクト・パッドに接続する別のステップを実施することを特徴とする請求項１に基づく方法。
【請求項８】
ボンディング・ワイヤをパッケージの材料により又はダムの材料により封入するように、ダムの寸法を選択することを特徴とする上記請求項のいずれかひとつに基づく方法。
【請求項９】
ふたが開口部を有し、チップ、ダム、及び、ふたの内面により囲まれた内部キャビティに直接アクセスできるようにしたことを特徴とする上記請求項のいずれかに基づく方法。
【国際調査報告】
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