(57)【要約】【課題】中空構造を有する半導体装置において、セラミックヘッダーを用いることなく複数の半導体装置を一括して形成することを課題とし、安価で連続して効率的に製造することができる半導体装置を提供することを目的としている。【解決手段】本発明の半導体装置は、ダイパッド部とインナーリード及びアウターリードからなるリード部とを有するリードフレームと、上面にダイパッド部とリード部のインナーリードを露出させ、下面に前記リード部のアウターリードを露出させるように設けられた熱硬化性樹脂からなる台座部と、ダイパッド部上に搭載される半導体チップと、半導体チップとインナーリードとを接続するワイヤと、台座部に設けられ、半導体チップとインナーリードとワイヤとを離間して覆う蓋部と、蓋部と台座部に亘って形成される切断面と、を有することを特徴としている。【選択図】図１
2007150103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイパッド部と、該ダイパッドの周辺に設けられるインナーリードと該インナーリードに隣接するアウターリードとからなるリード部とを有するリードフレームと、
上面及び該上面に対向する下面を有する台座部であって、該台座部の該上面は前記ダイパッド部と前記リード部の前記インナーリードを露出させ、該下面は前記リード部の前記アウターリードを露出させるように設けられた熱硬化性樹脂からなる台座部と、
前記ダイパッド部上に搭載され、電極パッドを有する半導体チップと、
前記半導体チップの前記電極パッドと前記インナーリードとを電気的に接続するワイヤと、
前記台座部に設けられ、前記半導体チップと前記インナーリードと前記ワイヤとを離間して覆う蓋部と、
前記蓋部と前記台座部に亘って形成される切断面と、
を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記切断面は、ダイシングによって設けられる切断面であることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の半導体装置において、
前記ワイヤは前記電極パッド上に該ワイヤの頂点が形成されるように設けられることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
ダイパッド部と、該ダイパッド部の周辺に設けられるインナーリードと該インナーリードに隣接するアウターリードとからなるリード部とを有するリードフレームを準備する工程と、
前記ダイパッド部上に電極パッドを有する半導体チップを搭載する工程と、
前記半導体チップの電極パッドと前記インナーリードとを電気的に接続するワイヤを設ける工程と、
前記ダイパッド部と前記インナーリードが露出するようにリードフレームを液状樹脂に浸す工程と、
前記半導体チップと前記インナーリードと前記ワイヤを離間して覆う蓋部を液状樹脂上に搭載する工程と、
前記液状樹脂を硬化させることにより、前記ダイパッド部と前記インナーリード部とが露出されるとともに前記蓋部が固定された上面を有する台座部を形成する工程と、
前記台座部と前記蓋部とに亘って切断面を形成することによって個片化する工程と、
を有す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４に記載の半導体装置の製造方法において、
前記液状樹脂は熱硬化性樹脂であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の半導体装置の製造方法において、
前記個片化する工程は、ダイシングによって切断面が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７】
請求項４乃至請求項６のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法において、
前記ワイヤを設ける工程は、前記電極パッド上に該ワイヤの頂点が形成されるように配線高調整冶具を用いて押圧する押圧処理を含む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、中空構造を有する半導体装置に関し、より安価にかつ効率的に提供することが出来る半導体装置及びその製造方法を提供する。
【背景技術】
【０００２】
中空構造を有する半導体装置は、例えば加速度センサ等のＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ−Ｓｙｓｔｅｍ）技術を用いたマイクロマシニングセンサを有するシリコン構造体を搭載する場合に多く用いられる。
【０００３】
従来の中空構造を有する半導体装置としては、例えばセラミックパッケージを用いた半導体装置が挙げられる。図５は従来の中空構造を有する半導体装置であるセラミックパッケージの断面図である。図５に示すように、セラミックパッケージは、凹型の形状を有するセラミックヘッダー５０１と、凹部内に設けられる内部導電材５０２と内部導電材５０２に接続されセラミックヘッダー５０１の外側に形成される外部導電材５０３とからなる導電部５０４と、セラミックヘッダー５０１上に搭載される半導体チップ５０５と、半導体チップ５０５と内部導電材５０２を接続するワイヤ５０６と、接着材５０７を介してセラミックヘッダー５０１に接着される蓋部５０８とからなる。
【０００４】
しかしながら、セラミックパッケージはパッケージ自体が高価なものであり、これを用いることによって半導体装置全体としてコストが高くなってしまうことが課題として挙げられる。
【０００５】
この課題を解決する中空構造を有する半導体装置として、例えば特許文献１に記載されるものが挙げられる。図６は特許文献１に記載される中空構造を有する半導体装置の断面図である。図６に示すように、特許文献１に記載される半導体装置は、上部にリードフレーム６０１のインナーリード部６０２の上面が配されリードフレーム６０１のアウターリード６０３が外側に突き出るように配された基台６０４と、基台６０４上に接着された半導体チップ６０５と、凹み部を有する透明のプラスチックリッド６０６とからなる。
【特許文献１】特開平６−２９１２４５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、セラミックパッケージを用いた場合には、一つ一つのセラミックヘッダーについて順番に半導体チップを搭載し、ワイヤを接続し、蓋をしなくてはならず複数の半導体装置を一括して効率的に製造することが困難であるという課題も併有している。
【０００７】
また、特許文献１に記載される発明では、コストが高くなることについて記載されているが、基台６０４は一つ一つ形成されているため、連続して効率的に半導体装置を製造することについてはセラミックパッケージ同様に困難である。
【０００８】
そこで、本願発明は、中空構造を有する半導体装置に関し、より安価にかつ効率的に半導体装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものである。上記課題を解決するにあたり本発明の半導体装置及びその製造方法は、下記のような特徴を有している。
【００１０】
本発明の半導体装置は、ダイパッド部と、ダイパッドの周辺に設けられるインナーリードとインナーリードに隣接するアウターリードとからなるリード部とを有するリードフレームと、上面及び上面に対向する下面を有する台座部であって、台座部の上面はダイパッド部とリード部のインナーリードを露出させ、下面は前記リード部のアウターリードを露出させるように設けられた熱硬化性樹脂からなる台座部と、ダイパッド部上に搭載される半導体チップと、半導体チップとインナーリードとを電気的に接続するワイヤと、台座部に設けられ、半導体チップとインナーリードとワイヤとを離間して覆う蓋部と、蓋部と台座部に亘って形成される切断面と、を有することを特徴としている。
【００１１】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、ダイパッド部と、ダイパッド部の周辺に設けられるインナーリードとインナーリードに隣接するアウターリードとからなるリード部とを有するリードフレームを準備する工程と、ダイパッド部上に半導体チップを搭載する工程と、半導体チップとインナーリードを電気的に接続するワイヤを設ける工程と、ダイパッド部とインナーリードが露出するようにリードフレームを液状樹脂に浸す工程と、半導体チップとインナーリードとワイヤを離間して覆う蓋部を液状樹脂上に搭載する工程と、液状樹脂を硬化させることにより、ダイパッド部とインナーリード部とが露出されるとともに蓋部が固定された上面を有する台座部を形成する工程と、台座部と蓋部とをダイシングすることによって個片化する工程と、を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の半導体装置及びその製造方法によれば、従来のセラミックパッケージよりも安価な中空構造を有する半導体装置を形成することができ、かつ効率的に半導体装置を形成することができる効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【実施例１】
【００１４】
［半導体装置の構造］
以下、図１〜図３を用いて本発明の実施例１に関する半導体装置の構造について説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施例１における半導体装置の断面図である。図２は、図１における囲み部分Ａの部分拡大図である。図３は、後述する本発明の実施例１における変形例を示す図である。本発明の実施例１における半導体装置は図１に示すように、リードフレーム１１０と、台座部１２０と、半導体チップ１３０と、ワイヤ１４０と、蓋部１５０と、切断面１６０とにより構成される。
【００１６】
リードフレーム１１０は、後述する半導体チップ１３０を搭載するダイパッド部１１１と、インナーリード１１２とインナーリード１１２に隣接するアウターリード１１３とからなるリード部１１４により構成される。本実施例１でのリードフレーム１１０は導電性であれば良く、例えば銅などの材料により形成される。
【００１７】
台座部１２０は、上面１２０ａと上面１２０ａに対向する下面１２０ｂとにより構成される。台座部１２０の上面１２０ａはダイパッド部１１１の上面１１１ａ及びインナーリード１１２の上面１１２ａが露出されて構成される。台座部１２０の下面１２０ｂはアウターリード１１３の下面１１３ｂが露出されて構成される。ここで、リード部１１４は一部が折れ曲がった形状を有し、これによって台座部１２０の上面１２０ａにインナーリード１１２の上面１１２ａを露出させることができると同時に台座部１２０の下面１２０ｂにアウターリード１１３の下面１１３ｂを露出させることが出来る。特許文献１に記載する半導体装置は基台６０４から突出したアウターリードを有する半導体装置であるが、本発明の半導体装置は台座部１２０の下面１２０ｂにアウターリード１１３の下面１１３ｂが露出することによって、半導体装置が搭載される実装基板に対して平行に実装することが可能となる。実装基板に搭載される場合にはアウターリード１１３の下面１１３ｂに半田ボール等を搭載して実装されることが好ましい（図示せず）。また、さらに好ましくは、半田ボールは金属又は樹脂による核のまわりを半田で覆う構造の半田ボールによって実装することが望ましい。これによって例えば加速度センサのようなマイクロマシニングセンサを実装する場合にも実装される高さを均一に保つことができるため、良好な実装が可能となる。本実施例での台座部１２０は、液状樹脂によって形成される。
【００１８】
半導体チップ１３０は、台座部１２０の上面１２０ａから露出されたダイパッド部１１１上に搭載される。半導体チップ１３０の上面１３０ａには半導体チップ１３０に形成される半導体素子（図示せず）と電気的に接続されている電極パッド１３１が設けられている。半導体チップ１３０は、一般的な回路素子が形成された半導体チップであっても良い。しかしながら、より好ましくは中空構造の半導体装置でなければ実装できない、例えば加速度センサに代表されるようなＭＥＭＳ技術を用いたマイクロマシニングセンサが形成された半導体チップが望まれる。
【００１９】
ワイヤ１４０は、電極パッド１３１とインナーリード１１２の上面１１２ａとを接続し、半導体チップ１３０に形成される半導体素子とリード部１１４とを電気的に接続している。ワイヤ１４０は導電性の金属によって形成され、例えば金（Ａｕ）やアルミニウム（Ａｌ）等の材料が用いられる。ワイヤ１４０は一般的なワイヤボンディングによって形成される。また、図２に示すように、ワイヤ１４０の高さを抑制する目的で、ワイヤ１４０を形成した後に配線高調整冶具２１０を用いてワイヤ１４０を押圧して形成することもできる。このとき、配線高調整冶具２１０によって、ワイヤ１４０は半導体チップ１３０の上面１３０ａに形成される電極パッド１３１上に頂点が形成されるように押圧することによって、ワイヤ１４０の高さを抑制することができる。このようにワイヤ１４０を形成することによりワイヤ１４０の高さを抑制することができるため、それに伴って後述する蓋部１５０の高さを低くすることができ、結果として半導体装置全体の厚さを低くすることができる。さらに電極パッド１３１上に頂点が形成されるように押圧することにより、電極パッド１３１とインナーリード１１２との間に頂点が形成されるように押圧するよりもワイヤ１４０が断線し難くなる。好ましくは配線高調整冶具２１０をワイヤ１４０の湾曲部分であって最高点となっている部分と電極パッド１３１上とを覆うように押圧することによってワイヤ１４０の高さを抑制することが、ここでの目的を効率的に達成できるため望ましい。
【００２０】
蓋部１５０は、台座部１２０の上面１２０ａに設けられており、蓋部１５０と上面１２０ａとが接する部分はダイパッド１１１とインナーリード１１２が露出する面よりも一段窪んだ構成をしている。これは台座部１２０に蓋部１５０を設ける際に上面１２０ａに対して一部を埋め込むようにして設けることにより構成される。このように構成することにより、蓋部１５０は半導体チップ１３０とリードフレーム１１０のインナーリード１１２とワイヤ１４０とを完全に密閉して覆うことができる。また、蓋部１５０は、半導体チップ１３０とインナーリード１１２とワイヤ１４０とを離間して覆っている。これによって半導体チップ１３０とワイヤ１４０は外部からの衝撃を直接的に受けることがなくなる。さらに、蓋部１５０は台座部１２０に埋め込まれた構成であるため、水分等が入り込むことによる金属部分の腐食等の不具合を低減することができる。蓋部１５０は一般的に蓋として用いられる材料により構成される。本実施例１では、熱可塑性樹脂によって構成される。
【００２１】
切断面１６０は、台座部１２０と蓋部１５０とに亘って側面に構成される。切断面１６０は、台座部１２０と蓋部１５０によって構成されるため、台座部１２０と蓋部１５０との境界線が生じるが、台座部１２０と蓋部１５０の接続面は段差を介して台座部１２０の上面１２０ａと接続されるため、上述するように水分等が半導体装置の内部に入り込みにくい構造となる。
【００２２】
本発明の実施例１に関する半導体装置によれば、中空構造を有する半導体装置であるため、例えば加速度センサのようなシリコン構造体を有する半導体チップであっても良好に搭載することができる。また、セラミックヘッダーを用いずに構成するため安価な中空構造を有する半導体装置を形成することができる。さらに、台座部と蓋部とにより切断面が形成されるため、水分等に起因する不具合が生じる虞を低減することができる。
【００２３】
また、本発明の実施例１の変形例として図３のような構成であってもよい。図３は半導体チップ１３０に変えて複数の半導体チップを搭載した例である。例えば第１の半導体チップ３１０として加速度センサチップを、第２の半導体チップ３２０として加速度センサを制御する制御チップを、第３の半導体チップ３３０としてメモリチップをそれぞれ搭載したものであっても良い。これら第１の半導体チップ３１０、第２の半導体チップ３２０、第３の半導体チップ３３０は、上記例示のみならず種々の半導体チップを積層したものであっても良い。このように複数の半導体チップを搭載することによって１つ１つを個別に実装する必要がないため安価に実装することができ、半導体装置を実装する実装基板の面積を友好的に利用した実装となる。
【００２４】
［半導体装置の製造方法］
以下、図４（ｓ）〜図４（ｇ）を用いて本発明の実施例１に関する半導体装置の製造方法について説明する。
【００２５】
図４（ａ）に示すように、ダイパッド部４１１と、インナーリード４１２とアウターリード４１３とからなるリード部４１４とにより構成されるリードフレーム４１０を準備する。ここで、リードフレーム４１０は、複数のリードフレーム４１０がマトリクス状にアウターリード４１３で接続されている。すなわち、図４（ａ）はその中で２つのリードフレーム４１０が接続した場合について例示するに過ぎない。接続される２つのアウターリード４１３の間には後述する個片化する工程で切断するダイシング領域４１５が画成される。また、リード部４１４はインナーリード４１２とアウターリード４１３とが段差を生じるように折り曲げられて構成される。
【００２６】
図４（ｂ）に示すように、リードフレーム４１０のダイパッド部４１１に半導体チップ４３０を搭載する。ここで半導体チップ４３０の上面４３０ａには半導体チップ４３０に形成される半導体素子（図示せず）と電気的に接続される電極パッド４３１が設けられている。このとき図３に示すように複数の半導体チップを搭載してもよい。
【００２７】
図４（ｃ）に示すように、半導体チップ４３０の上面４３０ａに設けられる電極パッド４３１と、リードフレーム４１０のインナーリード４１２とを接続するワイヤ４４０を設ける。ここで、ワイヤ４４０を設けた後に図２に示すように配線高調整冶具を用いてワイヤ４４０を押圧する押圧処理を行っても良い。押圧処理を行うことによりワイヤ４４０の高さを抑制することができる。このとき、図３に示すように複数の半導体チップを搭載した場合にはそれら複数の半導体チップを電気的に接続するワイヤをさらに設ける。
【００２８】
図４（ｄ）に示すように、凹部に液体の液状樹脂４２１を流入させた金型４７０に半導体チップ４３０が搭載されたリードフレーム４１０を浸す。このとき、液状樹脂は、リードフレーム４１０のダイパッド部４１１の上面４１１ａとインナーリード４１２の上面４１２ａとが露出されるように液面の高さを設定する。ここで液状樹脂４２１は完全な液状ではなくゲル状の粘度を有したものを用いても良い。
【００２９】
図４（ｅ）に示すように、液体の液状樹脂４２１上に蓋部４５０を搭載する。蓋部４５０は、側面がダイシング領域４１５を覆うように構成され、半導体チップ４３０とインナーリード４１２とワイヤ４４０を離間して覆うように構成される。このとき、蓋部４５０は複数の蓋部が接合されて一体となって構成されていても良い。ここで蓋部４５０と液状樹脂４２１との接合面は、液状樹脂４２１は液体であるため搭載された蓋部４５０の接合面は液状樹脂４２１の表面よりも沈んだ構成となっている。
【００３０】
図４（ｆ）に示すように、加熱することによって液状樹脂４２１を硬化させて台座部４２０を設ける。このとき蓋部４５０と液状樹脂４２１との接合面が液状樹脂４２１の表面よりも沈んだ構成となっているため、蓋部４５０と台座部４２０との接合面は台座部４２０の上面４２０ａに対して一部を埋め込むようにして設けられる。このように構成することにより蓋部４５０は半導体チップ４３０とリードフレーム４１０のインナーリード４１２とワイヤ４４０とを完全に密閉して覆うことができる。また、台座部４２０の下面４２０ｂは、アウターリード４１３の下面４１３ｂが露出するようにして構成されている。アウターリード４１３の下面４１３ｂを露出する方法としては、金型４７０の凹部底面にアウターリード４１３の下面４１３ｂを接触させて液状樹脂４２１を硬化させることにより形成する方法、または金型４７０の凹部底面から所定の距離だけアウターリード４１３の下面４１３ｂを離間させて液状樹脂４２１を硬化させた後に、台座部４２０の下面４２０ｂを研磨することによりアウターリード４１３の下面４１３ｂを露出させる方法とがあり、これら方法は適宜選択して用いることができる。
【００３１】
図４（ｇ）に示すように、ダイシング領域４１５をブレードによってダイシングすることによりそれぞれの半導体装置に個片化する。このとき、半導体装置の側面に切断面４６０が形成される。
【００３２】
本願発明の実施例１に関する半導体装置の製造方法によれば、中空構造を有する半導体装置の製造方法であるため、例えば加速度センサのようなシリコン構造体を有する半導体チップであっても良好に搭載することができる。また、セラミックヘッダーを用いずに液状樹脂によって形成するためより安価な中空構造を有する半導体装置を形成することができる。また、リードフレームに半導体チップを搭載して製造されるため、セラミックヘッダーのように一つ一つについて半導体装置を形成するのではなく、複数の半導体装置を一括して形成することができる。特許文献１に記載される半導体装置において、基台６０４は一つ一つ形成されるため、連続して半導体装置を製造することは困難である。また、文献１に記載される半導体装置は樹脂を硬化させて基台６０４を形成した後にプラスチックリッド６０６を接着することによって半導体装置を製造するが、本発明では台座部の形成と台座部と蓋部の接着を同時に行うことができるため製造工程を簡易化することができるとともに工程削減により、より安価に半導体装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施例１における半導体装置の断面図。
【図２】本発明の実施例１における半導体装置の部分拡大図。
【図３】本発明の実施例１における半導体装置の変形例を示す図。
【図４−１】本発明の実施例１における半導体装置の製造方法を説明する図。
【図４−２】本発明の実施例１における半導体装置の製造方法を説明する図。
【図５】従来のセラミックパッケージの断面図
【図６】従来の半導体装置の断面図。
【符号の説明】
【００３４】
１１０，４１０、６０１  …  リードフレーム
１１１、４１１  …  ダイパッド部
１１１ａ、４１１ａ  …  ダイパッド部の上面
１１２，４１２、６０２  …  インナーリード
１１２ａ、４１２ａ  …  インナーリードの上面
１１３，４１３、６０３  …  アウターリード
１１３ｂ、４１３ｂ  …  アウターリードの下面
１１４，４１４  …  リード部
１２０、４２０  …  台座部
１２０ａ、４２０ａ  …  台座部の上面
１２０ｂ、４２０ｂ  …  台座部の下面
１３０，４３０、５０５、６０５  …  半導体チップ
１３０ａ、４３０ａ  …  半導体チップの上面
１３１、４３１  …  電極パッド
３１０  …  第１の半導体チップ
３２０  …  第２の半導体チップ
３３０  …  第３の半導体チップ
１４０、４４０、５０６  …  ワイヤ
１５０，４５０、５０８  …  蓋部
１６０，４６０  …  切断面
４１５  …  ダイシング領域
４２１  …  液状樹脂
４７０  …  金型
５０１  …  セラミックヘッダー
５０２  …  内部導電材
５０３  …  外部導電材
５０４  …  導電部
５０７  …  接着剤
６０４  …  基台
６０６  …  プラスチックリッド
【図１】
2007150103.tif 000003
【図２】
2007150103.tif 000004
【図３】
2007150103.tif 000005
【図４−１】
2007150103.tif 000006
【図４−２】
2007150103.tif 000007
【図５】
2007150103.tif 000008
【図６】
2007150103.tif 000009