(57)【要約】【課題】メタルキャン封止型構造の部品を樹脂封止してモールドパッケージを形成する際にメタルキャンパッケージの変形を防止することが可能な半導体装置を提供する。【解決手段】セラミック基板１１を合成樹脂材料で封止してモールドパッケージを形成する際には、セラミック基板１１を射出成形用金型の内部にセットした状態で、加熱溶融した合成樹脂材料を射出成形用金型内に充填する。第１実施形態のセラミック発振子１７では、最も変形し易いメタルキャンパッケージ２１の上面に金属板２３が貼付固定されて補強されているため、モールドパッケージを形成する際における合成樹脂材料の注入圧力によってメタルキャンパッケージ２１の上面が変形することはなく、メタルキャンパッケージ２１の変形に伴う圧電セラミック振動子２５の動作不良を防止できる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が中空状態のメタルキャンパッケージ内に封止されたメタルキャン封止型構造の部品が、合成樹脂材料の射出成形を用いて形成されたモールドパッケージ内に封止された樹脂封止型構造の半導体装置であって、
前記メタルキャン封止型構造の部品を合成樹脂材料で封止してモールドパッケージを形成する際に、前記メタルキャンパッケージを補強して変形を防止するための補強部材が、前記メタルキャンパッケージに取付固定されてい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、
前記補強部材は板材であることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記補強部材は、前記メタルキャンパッケージに塗布された後に硬化された合成樹脂材料からなることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記補強部材は、底面が開放された箱形を成し、前記メタルキャンパッケージに被着されることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置に係り、詳しくは、内部が中空状態のメタルキャンパッケージ内に封止されたメタルキャン封止型構造の部品が、合成樹脂材料の射出成形を用いて形成されたモールドパッケージ内に封止された樹脂封止型構造の半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、混成集積回路（ＨＩＣ：Hybrid Integrated Circuit）を構成する基板が、合成樹脂材料の射出成形を用いて形成されたモールドパッケージ内に封止された構造（樹脂封止型構造）の半導体装置が広く使用されている。
そして、特許文献１に開示されるように、基板が搭載されたリードフレームをモールドパッケージ（封止樹脂）から外部へ延長させ、基板上に搭載される複数の部品のうちの少なくとも１つをリードフレーム上に搭載するようにした技術が提案されている。
【特許文献１】特許第２７３７３３２号公報（第１〜２頁、図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
混成集積回路において基板上に搭載されて実装される部品（実装物）には、メタルキャンパッケージ内に封止された構造（メタルキャン封止型構造、缶封止型構造）のものがある。
メタルキャン封止型構造の部品には、例えば、水晶発振子やセラミック発振子などがあり、これらの発振子は、内部が中空状態の金属製のキャップ（メタルキャン）に収容されて振動子が振動可能になっている。
【０００４】
メタルキャン封止型構造の部品が実装された基板を合成樹脂材料で封止してモールドパッケージを形成する際には、基板を射出成形用金型内にセットした状態で、加熱溶融した合成樹脂材料を射出成形用金型内に充填する。
このとき、射出成形用金型内に充填される合成樹脂材料の注入圧力により、メタルキャンパッケージに凹みや潰れが生じて変形し、メタルキャンパッケージ内の素子の動作不良につながるという問題が懸念される。
例えば、発振子では、メタルキャンパッケージが変形して振動子と僅かでも接触すると、本来の発振周波数が得られなくおそれがある。
【０００５】
特許文献１の技術では、モールドパッケージの外部へ延長させたリードフレーム上にメタルキャン封止型構造の部品を搭載できるため、射出成形時におけるメタルキャンパッケージの変形を防止可能である。
しかし、モールドパッケージの外部にリードフレームおよび部品を設けるため、半導体装置の外形寸法が大きくなるという問題がある。
加えて、モールドパッケージの外部に部品が露出しているため、部品に外力が加わったときに、部品が変形や破損を起こし易いという問題もある。
【０００６】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであって、その目的は、メタルキャン封止型構造の部品を合成樹脂材料で封止してモールドパッケージを形成する際にメタルキャンパッケージの変形を防止することが可能な半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
［課題を解決するための手段］および［発明の効果］に記載する（  ）内の符号等は、［発明を実施するための最良の形態］に記載する構成部材・構成要素の符号に対応したものである。
【０００８】
請求項１に記載の発明は、
内部が中空状態のメタルキャンパッケージ（２１）内に封止されたメタルキャン封止型構造の部品（１７，３１，４１）が、合成樹脂材料の射出成形を用いて形成されたモールドパッケージ（１８）内に封止された樹脂封止型構造の半導体装置（１０）であって、
前記メタルキャン封止型構造の部品を合成樹脂材料で封止してモールドパッケージを形成する際に、前記メタルキャンパッケージを補強して変形を防止するための補強部材（２３，３２，４２）が、前記メタルキャンパッケージに取付固定されていることを技術的特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載の半導体装置において、
前記補強部材は板材（２３）であることを技術的特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、
請求項１に記載の半導体装置において、
前記補強部材は、前記メタルキャンパッケージに塗布された後に硬化された合成樹脂材料（３２）からなることを技術的特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、
請求項１に記載の半導体装置において、
前記補強部材（４２）は、底面が開放された箱形を成し、前記メタルキャンパッケージに被着されることを技術的特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
メタルキャン封止型構造の部品（１７，３１，４１）を合成樹脂材料で封止してモールドパッケージ（１８）を形成する際には、メタルキャン封止型構造の部品を射出成形用金型の内部にセットした状態で、加熱溶融した合成樹脂材料を射出成形用金型内に充填する。
すると、射出成形用金型内に充填される合成樹脂材料の注入圧力がメタルキャンパッケージ（２１）に印加され、メタルキャンパッケージにおける強度が低い部分に凹みや潰れが生じて変形するおそれがある。
【００１３】
しかし、請求項１の発明において、メタルキャンパッケージの強度が低く変形し易い部分に補強部材を取付固定しておけば、その変形し易い部分を補強部材によって補強することが可能になり、モールドパッケージを形成する際に合成樹脂材料の注入圧力が印加されたときにメタルキャンパッケージの変形を防止できる。
尚、メタルキャンパッケージの強度が低く変形し易い部分は、例えば、メタルキャンパッケージの形状が上面の平坦な箱形の場合には当該上面となるため、その場合にはメタルキャンパッケージの上面に補強部材を取付固定すればよい。
【００１４】
そして、請求項１の発明によれば、モールドパッケージ（１８）の内部にメタルキャンパッケージ（２１）を封止しているため、モールドパッケージの外部にメタルキャンパッケージを搭載している特許文献１の技術に比べて、半導体装置（１０）の外形寸法を小さくできる。
加えて、請求項１の発明によれば、モールドパッケージの内部にメタルキャンパッケージを封止しているため、モールドパッケージの外部にメタルキャンパッケージが露出している特許文献１の技術のように、メタルキャンパッケージに外力が加わることがなく、当該外力によるメタルキャンパッケージの変形や破損を回避できる。
【００１５】
ところで、請求項２の発明（第１実施形態に該当）のように、補強部材を板材にしてもよい。
また、請求項３の発明（第２実施形態に該当）のように、補強部材をメタルキャンパッケージに塗布された後に硬化された合成樹脂材料にしてもよい。
また、請求項４の発明（第３実施形態に該当）のように、補強部材を底面が開放された箱形に形成してメタルキャンパッケージに被着してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を具体化した各実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、各実施形態において、同一の構成部材および構成要素については符号を等しくすると共に、同一内容の箇所については重複説明を省略してある。
【００１７】
＜第１実施形態＞
図１（Ａ）は、第１実施形態の半導体装置１０の内部透視上面図である。
図１（Ｂ）は、半導体装置１０の内部透視正面図である。
半導体装置１０は、セラミック基板１１、リードフレーム１２、ボンディングワイヤ１３，１４、制御用ＩＣ（Integrated Circuit）１５，１６、セラミック発振子１７、モールドパッケージ１８などから構成されている。
【００１８】
セラミック基板１１にはリードフレーム１２が接続されている。
リードフレーム１２とセラミック基板１１の表面上に形成された配線パターン（図示略）とは、ワイヤボンディング法によりボンディングワイヤ１３を介して電気的に接続されている。
【００１９】
セラミック基板１１の表面上には、制御用ＩＣ１５，１６およびセラミック発振子１７が搭載されて実装されている。
制御用ＩＣ１５，１６とセラミック基板１１の表面上に形成された配線パターン（図示略）とは、ワイヤボンディング法によりボンディングワイヤ１４を介して電気的に接続され、混成集積回路が構成されている。
【００２０】
セラミック基板１１および実装物（制御用ＩＣ１５，１６、セラミック発振子１７）と、セラミック基板１１に接続されているリードフレーム１２の固定端部とは、合成樹脂材料の射出成形を用いて形成されたモールドパッケージ１８内に封止され、樹脂封止型構造の半導体装置１０が構成されている。
【００２１】
図２（Ａ）は、第１実施形態のセラミック発振子１７の上面図である。
図２（Ｂ）は、セラミック発振子１７の内部透視正面図である。
メタルキャン封止型構造の部品であるセラミック発振子１７は、メタルキャンパッケージ２１、アルミナ基板２２、補強部材としての金属板２３、セラミックコンデンサ（磁器コンデンサ）２４、圧電セラミック振動子（圧電磁器振動子）２５などから構成されている。
【００２２】
メタルキャンパッケージ２１は、底面が開放されると共に上面が平坦な箱形を成している。
メタルキャンパッケージ２１の底面周縁部は、アルミナ基板２２の表面上に取付固定されている。
メタルキャンパッケージ２１の上面の上側には、メタルキャンパッケージ２１の上面と略同一寸法形状の金属板２３が貼付固定されている。
【００２３】
メタルキャンパッケージ２１の中空状態の内部には、セラミックコンデンサ２４および圧電セラミック振動子２５が収容されている。すなわち、アルミナ基板２２上にセラミックコンデンサ２４と圧電セラミック振動子２５がこの順番で積まれて搭載され、セラミックコンデンサ２４および圧電セラミック振動子２５はメタルキャンパッケージ２１によって覆われている。
そして、メタルキャンパッケージ２１の内壁面と、セラミックコンデンサ２４および圧電セラミック振動子２５との間には、空隙Ｓが設けられている。そのため、圧電セラミック振動子２５は、メタルキャンパッケージ２１の内壁面とは接触せず、自由に振動可能になっている。
【００２４】
セラミックコンデンサ２４と圧電セラミック振動子２５は接続部材２６を介して電気的に接続され、接続部材２６はアルミナ基板２２の裏面上に形成された電極（図示略）と電気的に接続され、その電極とセラミック基板１１の表面上に形成された配線パターン（図示略）とは、導電性接着剤２７を介して電気的に接続されている。
そして、アルミナ基板２２とセラミック基板１１が導電性接着剤２７を介して接続されることにより、セラミック発振子１７はセラミック基板１１に取付固定されている。
【００２５】
このように構成された第１実施形態の半導体装置１０において、セラミック基板１１を合成樹脂材料で封止してモールドパッケージ１８を形成する際には、セラミック基板１１を射出成形用金型（図示略）の内部にセットした状態で、加熱溶融した合成樹脂材料を射出成形用金型内に充填する。
【００２６】
図３（Ａ）は、従来のセラミック発振子Ｍの上面図である。
図３（Ｂ）は、セラミック発振子Ｍの内部透視正面図である。
従来のセラミック発振子Ｍにおいて、第１実施形態のセラミック発振子１７と異なるのは、金属板２３が設けられていない点だけである。
【００２７】
従来のセラミック発振子Ｍでは、射出成形用金型内に充填される合成樹脂材料の注入圧力がメタルキャンパッケージ２１に印加されたとき、矢印αに示すように、メタルキャンパッケージ２１の上面に印加された注入圧力により、メタルキャンパッケージ２１の上面に凹み２１ａが生じて変形するおそれがある。
これは、メタルキャンパッケージ２１の上面が平坦であるため、メタルキャンパッケージ２１において上面の強度が最も低く変形し易いことによる。
【００２８】
そして、メタルキャンパッケージ２１に凹み２１ａが生じて、メタルキャンパッケージ２１の内壁面と圧電セラミック振動子２５とが僅かでも接触すると、圧電セラミック振動子２５の自由な振動が阻害され、本来の発振周波数が得られなくおそれがある。
【００２９】
それに対して、第１実施形態のセラミック発振子１７では、最も変形し易いメタルキャンパッケージ２１の上面に金属板２３が貼付固定され、金属板２３によってメタルキャンパッケージ２１の上面が補強されている。
そのため、モールドパッケージ１８を形成する際に合成樹脂材料の注入圧力が印加されたとき、メタルキャンパッケージ２１の上面が変形することはなく、メタルキャンパッケージ２１の変形に伴う圧電セラミック振動子２５の動作不良を防止できる。
【００３０】
そして、第１実施形態によれば、モールドパッケージ１８の内部にメタルキャンパッケージ２１を封止しているため、モールドパッケージの外部にメタルキャンパッケージを搭載している特許文献１の技術に比べて、半導体装置１０の外形寸法を小さくできる。
加えて、第１実施形態によれば、モールドパッケージ１８の内部にメタルキャンパッケージ２１を封止しているため、モールドパッケージの外部にメタルキャンパッケージが露出している特許文献１の技術のように、メタルキャンパッケージ２１に外力が加わることがなく、当該外力によるメタルキャンパッケージ２１の変形や破損を回避できる。
【００３１】
尚、金属板２３の形成材料には、上記作用・効果が確実に得られるのに十分な強度を有するならば、どのような金属材料を用いてもよい。
そして、金属板２３のメタルキャンパッケージ２１への貼付固定の方法は、どのような方法（例えば、溶接法、ロウ付け法、接着剤を用いた接着法など）を用いてもよい。
また、金属板２３の板厚は、金属板２３の形成材料に合わせてカット・アンド・トライで実験的に最適値を見つけて設定すればよく、例えば、アルミニウム合金を用いる場合には約１mmに設定すればよい。
さらに、金属板２３を、十分な強度を有する適宜な材料（例えば、合成樹脂材料、ガラス材料など）の板材に置き換えてもよい。
【００３２】
＜第２実施形態＞
図４（Ａ）は、第２実施形態のセラミック発振子３１の上面図である。
図４（Ｂ）は、セラミック発振子３１の内部透視正面図である。
メタルキャン封止型構造の部品であるセラミック発振子３１は、メタルキャンパッケージ２１、アルミナ基板２２、セラミックコンデンサ２４、圧電セラミック振動子２５、補強部材としての合成樹脂部材３２などから構成されている。
【００３３】
第２実施形態のセラミック発振子３１において、第１実施形態のセラミック発振子１７と異なるのは、金属板２３の代わりに、合成樹脂部材３２がメタルキャンパッケージ２１の上面の上側に設けられている点だけである。
【００３４】
第２実施形態のセラミック発振子３１では、最も変形し易いメタルキャンパッケージ２１の上面に合成樹脂部材３２が設けられ、合成樹脂部材３２によってメタルキャンパッケージ２１の上面が補強されている。
従って、第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用・効果を得ることができる。
【００３５】
尚、合成樹脂部材３２の形成材料には、上記作用・効果が確実に得られるのに十分な強度を有するならば、どのような材料を用いてもよく、例えば、熱硬化性、光硬化性、化学反応硬化性、溶剤蒸発硬化性からなるグループから選択されたいずれか１つの性質を有する合成樹脂材料を用いればよい。
そして、合成樹脂部材３２を設けるには、メタルキャンパッケージ２１の上面に合成樹脂材料を塗布した後に硬化させればよい。
また、合成樹脂部材３２の厚さは、合成樹脂部材３２の形成材料に合わせてカット・アンド・トライで実験的に最適値を見つけて設定すればよい。
【００３６】
＜第３実施形態＞
図５（Ａ）は、第３実施形態のセラミック発振子４１の上面図である。
図５（Ｂ）は、セラミック発振子４１の内部透視正面図である。
メタルキャン封止型構造の部品であるセラミック発振子４１は、メタルキャンパッケージ２１、アルミナ基板２２、セラミックコンデンサ２４、圧電セラミック振動子２５、補強部材としてのキャップ４２などから構成されている。
【００３７】
第３実施形態のセラミック発振子４１において、第１実施形態のセラミック発振子１７と異なるのは、金属板２３の代わりに、キャップ４２がメタルキャンパッケージ２１の上面に被着されている点だけである。
【００３８】
キャップ４２は、底面が開放されると共に上面が平坦な箱形を成している。
そして、キャップ４２がメタルキャンパッケージ２１の上面に被着された状態では、キャップ４２の上面の内壁面がメタルキャンパッケージ２１の上面に対してほとんど隙間無く密着し、キャップ４２のスカート部分４２ａがメタルキャンパッケージ２１の上部を覆うと共に、スカート部分４２ａの内周壁面がメタルキャンパッケージ２１の外周壁面に対してほとんど隙間無く密着している。
【００３９】
第３実施形態のセラミック発振子４１では、最も変形し易いメタルキャンパッケージ２１の上面にキャップ４２が被着され、キャップ４２によってメタルキャンパッケージ２１の上面が補強されている。
従って、第３実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用・効果を得ることができる。
【００４０】
尚、キャップ４２の形成材料には、上記作用・効果が確実に得られるのに十分な強度を有するならば、どのような材料（例えば、合成樹脂材料、金属材料、ガラス材料など）を用いてもよい。
また、キャップ４２のメタルキャンパッケージ２１への被着方法は、どのような方法（例えば、溶接法、ロウ付け法、接着剤を用いた接着法など）を用いてもよい。
そして、キャップ４２の板厚は、キャップ４２の形成材料に合わせてカット・アンド・トライで実験的に最適値を見つけて設定すればよい。
【００４１】
＜別の実施形態＞
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、上記各実施形態と同等もしくはそれ以上の作用・効果を得ることができる。
【００４２】
［１］上記各実施形態は、メタルキャンパッケージ２１内に封止された構造の部品としてセラミック発振子１７に適用したものであるが、メタルキャンパッケージ２１の水晶発振子に適用してもよい。
また、本発明は、発振子に限らず、内部が中空状態のメタルキャンパッケージに収容されてメタルキャンパッケージ内に封止された構造（メタルキャン封止型構造）の部品であれば、どのような部品に適用してもよい。
【００４３】
［２］第１実施形態において、メタルキャンパッケージ２１の外周壁面が変形し易い場合には、その外周壁面の変形し易い部分に、金属板２３と同様の金属板を貼付固定してもよい。
第２実施形態において、メタルキャンパッケージ２１の外周壁面が変形し易い場合には、その外周壁面の変形し易い部分に、合成樹脂部材３２と同様の合成樹脂部材を設けてもよい。
第３実施形態において、メタルキャンパッケージ２１の外周壁面が変形し易い場合には、その外周壁面の変形し易い部分をキャップ４２が覆うように、キャップ４２のスカート部分４２ａを長くしてもよい。
すなわち、補強部材（金属板２３、合成樹脂部材３２、キャップ４２）は、メタルキャンパッケージ２１の上面に限らず、変形し易い部分であればどの部分に取付固定してもよい。
【００４４】
［３］上記各実施形態は、セラミック基板１１に適用したものであるが、どのような材質（例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂など）の基板に適用してもよい。
また、上記各実施形態は、セラミック基板１１がモールドパッケージ１８内に樹脂封止された構造の半導体装置１０に適用したものであるが、メタルキャン封止型構造の部品が樹脂封止されたモールドパッケージであれば、基板を用いることなくモールドパッケージ内に部品が直接封止された構造の半導体装置に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１（Ａ）は、本発明を具体化した各実施形態の半導体装置１０の内部透視上面図。図１（Ｂ）は半導体装置１０の内部透視正面図。
【図２】図２（Ａ）は、第１実施形態のセラミック発振子１７の上面図。図２（Ｂ）はセラミック発振子１７の内部透視正面図。
【図３】図３（Ａ）は、従来のセラミック発振子Ｍの上面図。図３（Ｂ）はセラミック発振子Ｍの内部透視正面図。
【図４】図４（Ａ）は、第２実施形態のセラミック発振子３１の上面図。図４（Ｂ）はセラミック発振子３１の内部透視正面図。
【図５】図５（Ａ）は、第３実施形態のセラミック発振子４１の上面図。図５（Ｂ）はセラミック発振子４１の内部透視正面図。
【符号の説明】
【００４６】
１０…半導体装置
１１…セラミック基板
１２…リードフレーム
１３，１４…ボンディングワイヤ
１５，１６…制御用ＩＣ
１７，３１，４１…セラミック発振子
１８…モールドパッケージ
２１…メタルキャンパッケージ
２２…アルミナ基板
２３…補強部材としての金属板
２４…セラミックコンデンサ
２５…圧電セラミック振動子
２６…接続部材
２７…導電性接着剤
３２…補強部材としての合成樹脂部材
４２…補強部材としてのキャップ
【図１】
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【図２】
2007305915.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007305915.tif 000006
【図５】
2007305915.tif 000007