(57)【要約】【課題】半導体素子と金属細線とを、安価でかつ確実に中空保持できる樹脂封止型パッケージを提供する。【解決手段】中空樹脂パッケージ１は、半導体素子１２と、一端が半導体素子１２の入力端子または出力端子と電気的に接続され、電気信号を半導体素子１２または外部回路へ伝達するための平板状のリード端子１４と、半導体素子１２がダイボンドされた実装面１１ａと、実装面１１ａの周辺領域に形成された凹部１１ｃの底面とで構成される第１主面を有するダイパッド１１と、リード端子１４及びダイパッド１１の一部を封止する樹脂部とを備える。リード端子１４の他端は、樹脂部から露出し、リード端子１４の一端と半導体素子１２と実装面１１ａとを含む空間は、樹脂が充填されずに中空状態が確保され、凹部１１ｃの底面、及び、底面１１ｃと実装面１１ａとの間に形成された段差の側面には、樹脂部が接している。【選択図】図２
2013197176.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と、
一端が前記半導体素子の入力端子または出力端子と電気的に接続され、電気信号を前記半導体素子または外部回路へ伝達するための平板状のリードと、
前記半導体素子がダイボンドされた実装面と、前記実装面の周辺領域に形成された凹部の底面とで構成される第１主面を有するダイパッドと、
前記リード及び前記ダイパッドの一部を封止する樹脂部とを備え、
前記リードの他端は前記樹脂部から露出し、
前記リードの一端と前記半導体素子と前記実装面とを含む空間は、前記樹脂部が充填されずに中空状態が確保されており、
前記凹部の底面、及び、当該底面と前記実装面との間に形成された段差の側面には、前記樹脂部が接している
中空樹脂パッケージ。
【請求項２】
前記樹脂部は、
前記実装面と垂直な方向であって前記段差の側面と接する第１内壁側面を有し、前記リードと一体成形された樹脂枠体と、
前記樹脂枠体の外壁と接する第２内壁側面と、前記実装面と対向する第１内壁上面とを有する樹脂キャップと、
前記樹脂キャップの外部領域に形成され、前記リード及び前記ダイパッドの一部を封止する封止樹脂とを備え、
前記第１内壁側面及び前記第１内壁上面により、前記空間が包囲される
請求項１に記載の中空樹脂パッケージ。
【請求項３】
前記ダイパッドは、さらに、前記第１主面と対向する第２主面を有し、
少なくとも前記第２主面の一部は、前記樹脂から露出している
請求項１に記載の中空樹脂パッケージ。
【請求項４】
前記第２主面のうち前記樹脂から露出した部分は、当該部分の周辺の前記樹脂の表面から突出している
請求項３に記載の中空樹脂パッケージ。
【請求項５】
前記凹部に形成された前記樹脂キャップの一部は、前記底面と接する下面及び当該下面と対向する上面を有し、
前記上面の一部は、前記実装面と同じ高さである
請求項２に記載の中空樹脂パッケージ。
【請求項６】
前記ダイパッドは、前記第１主面と平行な前記ダイパッドの断面であって前記第１主面と面積の異なる前記断面が存在するような構造を有する
請求項１に記載の中空樹脂パッケージ。
【請求項７】
第１主面内の周辺領域に凹部を有するダイパッドの実装面に半導体素子をダイボンドするダイボンド工程と、
電気信号を前記半導体素子または外部回路へ伝達するための平板状のリードを、樹脂枠体に別途樹脂成形するインサート成形工程と、
前記ダイボンド工程の後に、前記インサート成形工程で一体成形された前記樹脂枠体及び前記リードを、前記半導体素子と前記実装面とを含む第１空間が前記枠体で包囲されるように、前記実装面と前記凹部との間に形成された段差を利用して前記ダイパッドの凹部と嵌合させる第１嵌合工程と、
前記第１嵌合工程の後に、前記半導体素子と前記リードとを電気的に接続させる接続工程と、
前記接続工程の後に、樹脂キャップを、前記第１空間が前記樹脂枠体及び前記キャップで包囲されるように、前記ダイパッドの凹部及び前記樹脂枠体と嵌合させる第２嵌合工程と、
前記第２嵌合工程で嵌合された前記樹脂キャップ、前記ダイパッド、前記樹脂枠体及び前記リードを金型に挟み込んだ状態で固定し、前記樹脂キャップと前記金型との間の第２空間に樹脂を注入する樹脂注入工程とを含む
中空樹脂パッケージの製造方法。
【請求項８】
前記ダイパッドは、さらに、前記第１主面と対向する第２主面を有し、
前記樹脂注入工程では、少なくとも前記第２主面の一部が、前記樹脂から露出するよう前記第２空間に前記樹脂を注入する
請求項７に記載の中空樹脂パッケージの製造方法。
【請求項９】
前記樹脂キャップは、外周部に、前記第２嵌合工程において前記凹部の底面と面接触する押し付け部を有し、
前記樹脂注入工程では、前記押し付け部を前記凹部の底面と金型との間に挟み込んだ状態で、前記第２空間に前記樹脂を注入する
請求項７に記載の中空樹脂パッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置用樹脂封止型パッケージに関し、特に半導体素子と半導体素子及び入出力端子を接続する金属細線とが中空保持される中空樹脂パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂封止型パッケージは、安価に大量に生産できるため、民生用の半導体素子のパッケージとして、最も一般的に使用されている。
【０００３】
通常、樹脂封止型パッケージは、半導体素子と半導体素子及び入出力端子を接続する金属細線とが、充填される封止樹脂に覆い包まれる構造となっている。そのため、半導体素子に高周波信号を入出力させて使用する場合には、封止樹脂の誘電率や誘電正接に伴う高周波信号の損失が生じやすい。さらに、半導体素子を高出力で動作させる場合には、半導体素子が高温で動作するため、間欠動作における熱膨張や熱収縮により、半導体素子及び金属細線と封止樹脂との間に熱応力が生じ、半導体素子のクラック及び金属細線の断線等が問題となっていた。
【０００４】
これらの問題に対して、特許文献１には、中空保持型の樹脂パッケージを用いた半導体装置及びその製造方法が開示されている。
【０００５】
図８は、特許文献１に記載された半導体装置の構造断面図である。同図に記載された半導体装置５００には、一次封止として半導体素子搭載部５０２上に配置された半導体素子５０１と半導体素子５０１及び電極端子部５０３を接続する金属細線５０５とを含む中空部５０７を中空保持するように、表面からの上部包囲器５０９と裏面からの底部包囲器５０８とが接着剤等で接着されて配置されている。そして、トランスファーモールドである樹脂外囲器５１０により上部包囲器５０９及び底部包囲器５０８の外殻が二次封止されている。
【０００６】
また、特許文献２には、半導体素子がダイボンディングされるダイパッド部材に絶縁材料による壁部を設け、同様に絶縁材料による壁部を設けた金属部材をダイパッド部材と対向配置させ、絶縁材料の接触部分を接着剤等で一次封止した後、トランスファーモールドによって二次封止する方法が開示されている。
【０００７】
また、特許文献３には、外底面に突起を有する一対の内ケースを用意し、半導体素子や金属細線を含む周域を包囲するように内ケースを仮止めした後、内ケースの突起部を金型で抑えこんで、トランスファーモールドにより封止する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−１５１６４９号公報
【特許文献２】特開平７−２２６４５９号公報
【特許文献３】特開昭５９−６１９３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１〜３に記載された構造及び製造方法では、包囲された空間に封止樹脂が流入し半導体素子と金属細線とが中空保持されない恐れがある。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、半導体素子と金属細線とを、安価でかつ確実に中空保持できる樹脂封止型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】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る中空樹脂パッケージは、半導体素子と、一端が前記半導体素子の入力端子または出力端子と電気的に接続され、電気信号を前記半導体素子または外部回路へ伝達するための平板状のリードと、前記半導体素子がダイボンドされた実装面と、前記実装面の周辺領域に形成された凹部の底面とで構成される第１主面を有するダイパッドと、前記リード及び前記ダイパッドの一部を封止する樹脂部とを備え、前記リードの他端は前記樹脂部から露出し、前記リードの一端と前記半導体素子と前記実装面とを含む空間は、前記樹脂部が充填されずに中空状態が確保されており、前記凹部の底面、及び、当該底面と前記実装面との間に形成された段差の側面には、前記樹脂部が接していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の中空樹脂パッケージは、ダイパッド上に設けた凹部を利用することで、半導体素子と金属細線とを含む空間を保持するため接着工程等の１次封止が不要となり、より確実にトランスファーモールド時に中空保持する空間への樹脂の流入を防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る中空樹脂パッケージの斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る中空樹脂パッケージを構成する各要素の斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る中空樹脂パッケージの製造方法の前半工程を説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る中空樹脂パッケージの製造方法の後半工程を説明する図である。
【図５Ａ】実施の形態１に係る中空樹脂パッケージの製造方法における金型固定状態を表す第１の断面図である。
【図５Ｂ】実施の形態１に係る中空樹脂パッケージの製造方法における金型固定状態を表す第２の断面図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る中空樹脂パッケージの製造方法の前半工程を説明する図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る中空樹脂パッケージの製造方法の後半工程を説明する図である。
【図８】特許文献１に記載された半導体装置の構造断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（本発明の基礎となった知見）
本発明者は、「背景技術」の欄において記載した中空保持型の樹脂パッケージ及びその製造方法に関し、以下の問題が生じることを見出した。
【００１５】
特許文献１や特許文献２に記載されたパッケージ及びその製造方法では、半導体素子及び金属細線を含む空間を形成するための一次封止工程が必要となる上に、二次封止となるトランスファーモールド時の加熱によって、接着剤が軟化し、当該接着剤を有する接合部から包囲された空間へ封止樹脂が流入する恐れがある。
【００１６】
また、文献３に記載されたパッケージ及びその製造方法では、仮止めした内ケースを上下の金型で抑え込んでいるものの、接触部分が単純な一面の接触であるため、封止樹脂の粘度によっては、接触面の粗さや寸法公差による僅かな隙間から、包囲された空間に封止樹脂が流入する恐れがある。
【００１７】
このような問題を解決するために、本発明の一態様に係る中空樹脂パッケージは、半導体素子と、一端が前記半導体素子の入力端子または出力端子と電気的に接続され、電気信号を前記半導体素子または外部回路へ伝達するための平板状のリードと、前記半導体素子がダイボンドされた実装面と、前記実装面の周辺領域に形成された凹部の底面とで構成される第１主面を有するダイパッドと、前記リード及び前記ダイパッドの一部を封止する樹脂部とを備え、前記リードの他端は前記樹脂部から露出し、前記リードの一端と前記半導体素子と前記実装面とを含む空間は、前記樹脂部が充填されずに中空状態が確保されており、前記凹部の底面、及び、当該底面と前記実装面との間に形成された段差の側面には、前記樹脂部が接していることを特徴とする。
【００１８】
本態様によれば、凹部の底面と実装面との間には段差が存在するため、トランスファーモールド時に、リードの一端と半導体素子と実装面とを含む空間への樹脂の流入を確実に防止することが可能となる。
【００１９】
また、例えば、前記樹脂部は、前記実装面と垂直な方向であって前記段差の側面と接する第１内壁側面を有し、前記リードと一体成形された樹脂枠体と、前記樹脂枠体の外壁と接する第２内壁側面と、前記実装面と対向する第１内壁上面とを有する樹脂キャップと、前記樹脂キャップの外部領域に形成され、前記リード及び前記ダイパッドの一部を封止する封止樹脂とを備え、前記第１内壁側面及び前記第１内壁上面により、前記空間が包囲されてもよい。
【００２０】
本態様によれば、樹脂枠体の第１内壁側面と段差と接しているため、トランスファーモールド時に、リードの一端と半導体素子と実装面とを含む空間への樹脂の流入を確実に防止することが可能となる。
【００２１】
また、例えば、前記ダイパッドは、さらに、前記第１主面と対向する第２主面を有し、少なくとも前記第２主面の一部は、前記樹脂から露出していてもよい。
【００２２】
これにより、樹脂から露出したダイパッドの第２主面を、直接モジュールケースもしくはヒートシンクへ、ネジ止めまたは半田付けすることで、半導体素子の発熱を効果的に放熱させることが可能となる。
【００２３】
また、例えば、前記第２主面のうち前記樹脂から露出した部分は、当該部分の周辺の前記樹脂の表面から突出していてもよい。
【００２４】
これにより、樹脂成形の際に、ダイパッドの第２主面への樹脂の回り込みを、より確実に防ぐことが可能となる。樹脂成形の際に、樹脂がダイパッドの第２主面へ回り込むと、ヒートシンク等の放熱面とダイパッドの第２主面との間に熱伝導率の低い樹脂が介在してしまう。そうすると、ヒートシンク等の放熱面とダイパッドとが直接接触する実効面積が減少し、半導体素子の発熱を効果的に放熱することができなくなる場合がある。
【００２５】
また、例えば、前記凹部に形成された前記樹脂キャップの一部は、前記底面と接する下面及び当該下面と対向する上面を有し、前記上面の一部は、前記実装面と同じ高さであってもよい。
【００２６】
これにより、上記樹脂キャップの一部の上面を押さえる金型の面と、実装面と同じ高さの面を押さえる金型の面とを同一の面とすることができるので、金型加工が簡略化できる。
【００２７】
また、例えば、前記ダイパッドは、前記第１主面と平行な前記ダイパッドの断面であって前記第１主面と面積の異なる前記断面が存在するような構造を有してもよい。
【００２８】
これにより、樹脂がダイパッドを抱え込み、ダイパッドが樹脂から剥がれること及び脱落することを防止することが可能となる。
【００２９】
なお、本発明は、このような特徴的な手段を備える中空樹脂パッケージとして実現することができるだけでなく、中空樹脂パッケージに含まれる特徴的な手段を工程とする中空樹脂パッケージの製造方法として実現することができる。
【００３０】
本発明の一態様に係る中空樹脂パッケージの製造方法は、第１主面内の周辺領域に凹部を有するダイパッドの実装面に半導体素子をダイボンドするダイボンド工程と、電気信号を前記半導体素子または外部回路へ伝達するための平板状のリードを、樹脂枠体に別途樹脂成形するインサート成形工程と、前記ダイボンド工程の後に、前記インサート成形工程で一体成形された前記樹脂枠体及び前記リードを、前記半導体素子と前記実装面とを含む第１空間が前記枠体で包囲されるように、前記実装面と前記凹部との間に形成された段差を利用して前記ダイパッドの凹部と嵌合させる第１嵌合工程と、前記第１嵌合工程の後に、前記半導体素子と前記リードとを電気的に接続させる接続工程と、前記接続工程の後に、樹脂キャップを、前記第１空間が前記樹脂枠体及び前記キャップで包囲されるように、前記ダイパッドの凹部及び前記樹脂枠体と嵌合させる第２嵌合工程と、前記第２嵌合工程で嵌合された前記樹脂キャップ、前記ダイパッド、前記樹脂枠体及び前記リードを金型に挟み込んだ状態で固定し、前記樹脂キャップと前記金型との間の第２空間に樹脂を注入する樹脂注入工程とを含むことを特徴とする。
【００３１】
これにより、半導体素子の周域を中空保持するための仮止めや１次封止のための接着工程が不要となる。また、凹部の底面と実装面との間には段差が存在するため、実装面上である第１空間への注入樹脂の直接的な侵入経路が当該段差で遮断される。よって、第１空間への注入樹脂の侵入を防止できる。
【００３２】
また、例えば、前記ダイパッドは、さらに、前記第１主面と対向する第２主面を有し、前記樹脂注入工程では、少なくとも前記第２主面の一部が、前記樹脂から露出するよう前記第２空間に前記樹脂を注入してもよい。
【００３３】
これにより、放熱性の高い中空樹脂パッケージを安価に製造できる。
【００３４】
また、例えば、前記樹脂キャップは、外周部に、前記第２嵌合工程において前記凹部の底面と面接触する押し付け部を有し、前記樹脂注入工程では、前記押し付け部を前記凹部の底面と金型との間に挟み込んだ状態で、前記第２空間に前記樹脂を注入してもよい。
【００３５】
これにより、樹脂注入工程において、枠体とキャップとが同時にダイパッドに押し付けられ、枠体及びキャップとダイパッドとの接触部分からの樹脂の流入を抑制できる。
【００３６】
以下、本発明の一態様に係る中空樹脂パッケージ及びその製造方法について、図面を参照しながら説明する。また、以下の図面において同一の構成要素には同一の符号を用いている。
【００３７】
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。
【００３８】
（実施の形態１）
［中空樹脂パッケージの構成］
図１は、本発明の実施の形態１に係る中空樹脂パッケージの斜視図である。また、図２は、本発明の実施の形態１に係る中空樹脂パッケージを構成する各要素の斜視図である。図１に開示された中空樹脂パッケージ１は、図２に示されたダイパッド１１、リード端子１４がインサート成形された枠体１５、及びキャップ１７と、それらをモールドする封止樹脂１８とを備える。なお、図１では、内部構造を理解し易くするため、封止樹脂１８を透視した図としている。以下、各要素を詳細に説明する。
【００３９】
図２に示されるように、ダイパッド１１は、互いに対向する実装面１１ａ及び裏面１１ｂ（図示せず）を有し、実装面１１ａ上には半導体素子１２と内部回路１３とがダイボンディングされている。ダイパッド１１は、さらに、枠体１５と嵌合させるために、実装面１１ａの周辺部に、実装面１１ａと高さの異なる凹部１１ｃを有している。実装面１１ａと凹部１１ｃの底面とはダイパッド１１の第１主面を構成し、裏面１１ｂはダイパッド１１の第２主面を構成する。凹部１１ｃは、実装面１１ａと高さが異なることから、凹部１１ｃの底面と実装面１１ａとの境界部において段差を有している。ダイパッド１１は、実装面１１ａにダイボンディングする半導体素子１２の発熱を裏面１１ｂへ効果的に放熱させるために、例えば銅などの熱伝導率の高い材料で構成され、０．５ｍｍ以上の厚さであることが好ましい。
【００４０】
半導体素子１２は、一方のリード端子１４を介して入力された高周波信号を電力増幅し、当該電力増幅された高周波信号を他方のリード端子１４を介して出力する高周波電力増幅素子である。なお、本発明の中空樹脂パッケージに実装される半導体素子としては、上述した電力増幅機能を有するものだけでなく、高周波信号のスイッチング機能を有するもの等も適用可能である。つまり、本発明の中空樹脂パッケージに実装される半導体素子は、高周波信号が入力または出力される半導体素子であればよい。
【００４１】
半導体素子１２としては、例えば、ＧａＮ−ＨＦＥＴ（Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＧａＡｓ−ＨＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＬＤＭＯＳ（Ｌａｔｅｒａｌ  ｄｏｕｂｌｅ  Ｄｉｆｆｕｓｅｄ  ＭＯＳＦＥＴ）及び、ＧａＡｓ−ＨＢＴ（Ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などが挙げられる。
【００４２】
内部回路１３は、例えば、半導体素子１２と入出力のリード端子１４と、または、半導体素子１２とパッケージ外部の回路などとのインピーダンスを整合させる回路である。
【００４３】
リード端子１４は、一端が半導体素子１２の入力端子または出力端子と電気的に接続され、電気信号を半導体素子１２または外部回路へ伝達するための平板状のリードである。
【００４４】
枠体１５は樹脂で構成された樹脂枠体であり、枠体１５におけるインサート成形とは、複数のリード端子１４が枠体１５の枠上に一体的に樹脂成形されることである。また、インサート成形された枠体１５の裏面１５ｂは、ダイパッド１１の凹部１１ｃの底面と接触するように構成されている。また、枠体１５の第１内壁側面である壁面１５ａは、凹部１１ｃの底面と実装面１１ａとの間に形成された段差の側面と接触するように構成されている。
【００４５】
キャップ１７は、樹脂のみで成形された樹脂キャップであり、枠体１５と嵌合させた際に、枠体１５の内側の壁面１５ａが中空保持空間の内壁となり、キャップ１７の外側の壁面１７ｂが中空保持空間の外壁を構成している。また、キャップ１７は、枠体１５の外壁と接する第２内壁側面と、実装面１１ａと対向する第１内壁上面とを有している。さらに、キャップ１７は、キャップ１７の外部空間を樹脂で充填するトランスファーモールド時に、ダイパッド１１と金型との間に挟み込まれる押し付け部１７ａを有している。
【００４６】
枠体１５の第１内壁側面及びキャップ１７の第１内壁上面により、リード端子１４の一端と半導体素子１２と実装面１１ａとを含む空間が包囲される。
【００４７】
封止樹脂１８は、キャップ１７の外部領域に形成され、リード端子１４及びダイパッド１１の一部を封止する。
【００４８】
図１は、ダイパッド１１と枠体１５とキャップ１７とを嵌合させた状態であり、上記構成により、キャップ１７の外部領域をトランスファーモールドする際に、押し付け部１７ａが金型の上型によりダイパッド１１に押し付けられる。これにより、枠体１５とキャップ１７とが同時にダイパッド１１に押し付けられ、枠体１５及びキャップ１７とダイパッド１１との接触部分からの樹脂の流入を抑制できる。さらに、上記接触部分である凹部１１ｃの底面と、半導体素子１２及び内部回路１３の実装面１１ａとの間には段差を有しているため、より確実に、中空保持空間への樹脂の流入を防ぐことが可能となる。
【００４９】
［中空樹脂パッケージの製造方法］
以下、本発明の実施の形態１に係る中空樹脂パッケージの製造方法について、図面を参照して説明する。
【００５０】
図３は、本発明の実施の形態１に係る中空樹脂パッケージの製造方法の前半工程を説明する図である。また、図４は、本発明の実施の形態１に係る中空樹脂パッケージの製造方法の後半工程を説明する図である。図３の（ａ）〜（ｃ）及び図４の（ｄ）〜（ｆ）は、工程フロー図であり、各工程における上面図、Ａ−Ａ’の断面図及びＢ−Ｂ’の断面図を表している。
【００５１】
まず、図３の（ａ）に示すように、金属材料を、圧延加工、切削加工及びプレス加工することにより、ダイパッド１１を形成する。ダイパッド１１は、前述した実装面１１ａと、封止樹脂から露出する裏面１１ｂと、インサート成形したリード端子１４及び枠体１５を嵌合させるための凹部１１ｃとを有している。さらに、ダイパッド１１は、封止樹脂からダイパッド１１が剥がれたり、抜け落ちたりしないように、封止樹脂を回り込ませるための切り欠き１１ｄを有することが好ましい。
【００５２】
次に、図３の（ｂ）に示すように、ダイパッド１１に、半導体素子１２と内部回路１３とをダイボンディングする。本工程は、ダイパッド１１の実装面１１ａに半導体素子１２をダイボンドするダイボンド工程に相当する。
【００５３】
次に、図３の（ｃ）に示すように、樹脂材料によりリード端子１４を別途インサート成形したリング状の枠体１５を、ダイパッド１１の凹部１１ｃに嵌め込む。ダイパッド１１に凹部１１ｃを設けることにより、ダイパッド１１と枠体１５との高精度な位置合わせが容易となる。具体的には、枠体１５の第１内壁側面である壁面１５ａは、凹部１１ｃの底面と実装面１１ａとの間に形成された段差の側面と接触している。ここで、後述するトランスファーモールドの工程において、凹部１１ｃの底面と枠体１５の裏面１５ｂとの接触面に樹脂が浸入することが想定される。しかし、凹部１１ｃの底面と実装面１１ａとの間には段差が存在するため、実装面１１ａ上である中空保持空間１９への注入樹脂の直接的な侵入経路が当該段差で遮断される。よって、中空保持空間１９への注入樹脂の侵入を防止できる。
【００５４】
ここで、リード端子１４を、枠体１５に別途インサート成形する工程は、インサート成形工程に相当する。また、枠体１５をダイパッド１１の凹部１１ｃに嵌め込む工程は、枠体１５及びリード端子１４を、半導体素子１２と実装面１１ａとを含む第１空間が枠体１５で包囲されるように、実装面１１ａと凹部１１ｃとの間に形成された段差を利用してダイパッド１１の凹部１１ｃと嵌合させる第１嵌合工程に相当する。
【００５５】
なお、半導体素子１２及び内部回路１３をダイボンディングする方法としては、半田リフローや、金または金錫等の共晶接合を想定しており、２５０℃以上に加熱される場合が多い。一方、枠体１５に用いられる一般の樹脂材料のガラス転移温度は２００℃以下である。よって、上記ダイボンディング工程により枠体１５が変形などしてしまうことを回避するため、本実施の形態では、上記ダイボンディング工程の後に枠体１５をダイパッド１１に嵌合させる工程を実施している。しかし、低温のダイボンド材や、ガラス転移温度の高い樹脂材料を使用すれば、上記ダイボンディング工程と上記嵌合工程との順序を入れ替えても構わない。
【００５６】
次に、図４の（ｄ）に示すように、半導体素子１２と内部回路１３とリード端子１４とをボンディングワイヤ１６により電気的に接続する。図３の（ｃ）に示された嵌合工程においてダイパッド１１と枠体１５とを嵌め合わせることにより、リード端子１４が固定される。このため、ワイヤボンディング時に超音波の発散を抑制するために通常必要となるリード端子を固定する治具が不要となる。本工程は、半導体素子１２とリード端子１４とを電気的に接続させる接続工程に相当する。
【００５７】
次に、図４の（ｅ）に示すように、別途形成した、樹脂で構成されたキャップ１７を、枠体１５及び凹部１１ｃに嵌め合わせる。キャップ１７は、後述するトランスファーモールド工程時に、金型とダイパッド１１とに挟まれる押し付け部１７ａを有している。また、枠体１５の壁面の高さ、または、キャップ１７の壁面の高さにより、半導体素子１２、内部回路１３及びボンディングワイヤ１６の周域である中空保持空間１９の高さが決まる。なお、枠体１５とキャップ１７との接触部から、後述するトランスファーモールド工程において中空保持空間１９への注入樹脂が浸入しないよう、枠体１５及びキャップ１７の寸法が予め設定されている。ここで、枠体１５及びキャップ１７が共に樹脂で構成されていることから、例えば、枠体１５の外部側面とキャップ１７の内壁側面とが面接触するよう、さらには、枠体１５の上面部とキャップ１７の内壁上面が面接触するような寸法は容易に設定可能である。つまり、枠体１５とキャップ１７とを高精度に嵌合させる寸法が予め設定されている。本工程は、キャップ１７を、上記第１空間が枠体１５及びキャップ１７で包囲されるように、ダイパッド１１の凹部１１ｃ及び枠体１５と嵌合させる第２嵌合工程に相当する。
【００５８】
次に、図４の（ｆ）に示すように、トランスファーモールドにより、キャップ１７の外部空間を封止樹脂１８により封止する。本トランスファーモールド工程中では、熱硬化性の樹脂を用いるため１５０〜２００℃の温度に達する。そのため、枠体１５及びキャップ１７を構成する樹脂材料のガラス転移温度は、トランスファーモールド時の設定温度に近い、または高いことが望ましい。また、切り欠き１１ｄを除くダイパッド１１の裏面１１ｂは、封止樹脂１８の裏面１８ｂから突出していることが効果的である。この位置関係により、封止樹脂１８の成形時に、ダイパッド１１の裏面１１ｂへの封止樹脂１８の回り込みをより確実に防ぐことが可能となる。封止樹脂１８を成形する際に、封止樹脂１８がダイパッド１１の裏面１１ｂへ回り込むと、ヒートシンク等の放熱面とダイパッド１１の裏面１１ｂとの間に熱伝導率の低い封止樹脂１８が介在してしまう。これにより、ヒートシンク等の放熱面と裏面１１ｂとが直接接触、または接着する実効面積が減少し、半導体素子１２の発熱を効果的に放熱することができなくなる場合がある。本工程は、キャップ１７、ダイパッド１１、枠体１５及びリード端子１４を金型に挟み込んだ状態で固定し、キャップ１７と金型との間の第２空間に樹脂を注入する樹脂注入工程に相当する。
【００５９】
上述した中空樹脂パッケージの製造方法によれば、半導体素子１２、内部回路１３及びボンディングワイヤ１６の周域を中空保持するための仮止めや１次封止のための接着工程が不要となる。さらに、最外殻の封止樹脂１８の成形後、ダイパッド１１の裏面１１ｂを封止樹脂１８から露出させることが可能となる。よって、放熱性の高い中空樹脂パッケージを安価に製造できる。
【００６０】
ここで、金型を用いた上記トランスファーモールド工程について詳細に説明する。
【００６１】
図５Ａは、実施の形態１に係る中空樹脂パッケージの製造方法における金型固定状態を表す第１の断面図である。図５Ｂは、実施の形態１に係る中空樹脂パッケージの製造方法における金型固定状態を表す第２の断面図である。図５Ａに記載された第１の断面図は、図３で示したＡ−Ａ’の金型固定時の断面図を表し、図５Ｂに記載された第２の断面図は、図３で示したＢ−Ｂ’の金型固定時の断面図を表している。
【００６２】
図５Ａ及び図５Ｂに示すように、トランスファーモールド用の金型４０は、重ね合わせが可能な上部半型４１と、下部半型４２とで構成される。これらを重ね合わせると、上部半型４１と下部半型４２との間に空間４３が確保される。金型４０は、図示していない適当な流路が設けられており、熱硬化性エポキシ樹脂等の液状プラスチックを、加圧下で、空間４３に対して注入及び充填できるように構成されている。
【００６３】
図５Ａに示すように、ダイパッド１１は、裏面１１ｂが下部半型４２に接触するように配置されている。リード端子１４は、封止樹脂１８から露出させる部分が上部半型４１と下部半型４２とで挟み込まれていることにより、固定されている。
【００６４】
なお、図５Ａに示すように、ダイパッド１１の裏面１１ｂの形状に合わせて、下部半型４２に凹部４２ａを設け、ダイパッド１１を嵌め込むことで、注入する樹脂が裏面１１ｂへの回り込むことをより確実に防ぐことが可能となる。
【００６５】
また、ダイパッド１１の凹部１１ｃ及び枠体１５の裏面１５ｂの接触面と、中空保持空間１９とは、実装面１１ａと凹部１１ｃとの境界部に設けられた段差により直結しないため、トランスファーモールド時に注入樹脂が中空保持空間１９へ侵入することを防止できる。
【００６６】
さらに、図５Ｂに示すように、上部半型４１は、最外殻の封止樹脂１８を注入する空間４３の高さを決定する面４１ａと、押し付け部１７ａに接触させてキャップ１７をダイパッド１１に押し付けるための面４１ｂと、ダイパッド１１に接触させる面４１ｃとを有している。
【００６７】
なお、図５Ｂに示すように、押し付け部１７ａよりも面４１ｂを広くすることにより、押し付け部１７ａの周囲に空間４４が確保される。この空間４４が樹脂を充填する空間４３と空間的に繋がることにより、空間４４にも最外殻の封止樹脂１８が充填され、キャップ１７とダイパッド１１との接着力を強化することが可能となる。
【００６８】
（実施の形態２）
本実施の形態では、ダイパッドの形状に形成される凹部の構成が、実施の形態１と異なる中空樹脂パッケージ及びその製造方法について説明する。
【００６９】
［中空樹脂パッケージの製造方法］
図６は、本発明の実施の形態２に係る中空樹脂パッケージの製造方法の前半工程を説明する図である。また、図７は、本発明の実施の形態２に係る中空樹脂パッケージの製造方法の後半工程を説明する図である。図６の（ａ）〜（ｃ）及び図７の（ｄ）〜（ｆ）は、工程フロー図であり、各工程における上面図、Ａ−Ａ’の断面図及びＢ−Ｂ’の断面図を表している。
【００７０】
まず、図６の（ａ）に示すように、金属材料を、圧延加工、切削加工及びプレス加工することにより、ダイパッド２１を形成する。ダイパッド２１と、実施の形態１に係るダイパッド１１との相違点は、ダイパッド２１の凹部２１ｃが、半導体素子１２をダイボンディングする領域である実装面２１ａ以外の全面ではなく、キャップ２７を上部半型４１とダイパッド２１に挟み込む押し付け部２７ａの周辺のみに限定して形成されている点である。ダイパッド２１は、前述した実装面２１ａと、封止樹脂２８から露出する裏面２１ｂと、インサート成形したリード端子１４及び枠体２５を嵌合させるための凹部２１ｃと、封止樹脂２８からダイパッド２１が剥がれたり抜け落ちたりしないように、封止樹脂２８を回り込ませるための切り欠き２１ｄとを有している。また、ダイパッド２１は、実装面２１ａにダイボンディングする半導体素子１２の発熱を裏面２１ｂへ効果的に放熱させるために、例えば銅などの熱伝導率の高い材料で構成され、０．５ｍｍ以上の厚さであることが好ましい。
【００７１】
次に、図６の（ｂ）に示すように、ダイパッド２１に、半導体素子１２をダイボンディングする。本実施の形態のように、半導体素子１２に内部回路１３の機能を盛り込んだ場合や、周波数の低い信号を半導体素子１２に入出力させる場合などには、内部回路１３が必要ではない場合がある。なお、本実施の形態においても、内部回路１３を使用してもよい。本工程は、ダイパッド２１の実装面２１ａに半導体素子１２をダイボンドするダイボンド工程に相当する。
【００７２】
次に、図６の（ｃ）に示すように、樹脂材料によりリード端子１４を別途インサート成形したリング状の枠体２５を、ダイパッド２１の凹部２１ｃ及び切り欠き２１ｄに嵌め込む。実施の形態１との違いは、枠体２５の４辺のうち、リード端子１４がインサート成形された２辺をダイパッド２１の凹部２１ｃではなく切り欠き２１ｄと嵌合させている点である。
【００７３】
ここで、枠体２５を、実装面２１ａ側からダイパッド２１に嵌め込む際には、枠体２５が割れない程度にしならせ、ダイパッド２１の切り欠き２１ｄに嵌め込めばよい。ここで、後述するトランスファーモールドの工程において、凹部２１ｃの底面と枠体２５の底面との接触面に樹脂が浸入することが想定される。しかし、凹部２１ｃの底面と実装面２１ａとの間には段差が存在するため、実装面２１ａ上である中空保持空間２９への注入樹脂の侵入を防止できる。
【００７４】
ここで、リード端子１４を、枠体２５に別途インサート成形する工程は、インサート成形工程に相当する。また、枠体２５をダイパッド２１の凹部２１ｃに嵌め込む工程は、枠体２５及びリード端子１４を、半導体素子１２と実装面２１ａとを含む第１空間が枠体２５で包囲されるように、実装面２１ａと凹部２１ｃとの間に形成された段差を利用してダイパッド２１の凹部２１ｃと嵌合させる第１嵌合工程に相当する。
【００７５】
次に、図７の（ｄ）に示すように、半導体素子１２とリード端子１４とをボンディングワイヤ１６により電気的に接続する。実施の形態１との違いは、半導体素子１２から内部回路１３を介してリード端子１４にワイヤボンディングするのではなく、半導体素子１２から直接リード端子１４へワイヤボンディングした点である。図６の（ｃ）に示された嵌合工程においてダイパッド２１と枠体２５とを嵌め合わせることにより、リード端子１４が固定される。このため、ワイヤボンディング時に超音波の発散を抑制するために通常必要となるリード端子を固定する治具が不要となる。本工程は、半導体素子１２とリード端子１４とを電気的に接続させる接続工程に相当する。
【００７６】
次に、図７の（ｅ）に示すように、別途成形した、樹脂で構成されたキャップ２７を、枠体２５及び凹部２１ｃに嵌め合わせる。キャップ２７は、後述するトランスファーモールド工程時に、上部半型４１とダイパッド２１とに挟まれる押し付け部２７ａを有している。さらに、押し付け部２７ａは、ダイパッド２１の凹部２１ｃの内部に配置される。本工程は、キャップ２７を、上記第１空間が枠体２５及びキャップ２７で包囲されるように、ダイパッド２１の凹部２１ｃ及び枠体２５と嵌合させる第２嵌合工程に相当する。
【００７７】
次に、図７の（ｆ）に示すように、トランスファーモールドにより、キャップ２７の外部空間を封止樹脂２８により封止する。押し付け部２７ａと上部半型４１との接触部分は、封止樹脂２８が成形されないため、押し付け部２７ａの一部は露出している。また、押し付け部２７ａ以外のダイパッド２１の凹部２１ｃには、封止樹脂が充填され封止樹脂２８ａが形成される。また、切り欠き２１ｄを除くダイパッド２１の裏面２１ｂは、封止樹脂２８の裏面２８ｂから突出していることが効果的である。この位置関係により、封止樹脂２８の成形時に、ダイパッド２１の裏面２１ｂへの封止樹脂２８の回り込みをより確実に防ぐことが可能となる。封止樹脂２８を成形する際に、封止樹脂２８がダイパッド２１の裏面２１ｂへ回り込むと、ヒートシンク等の放熱面とダイパッド２１の裏面２１ｂとの間に熱伝導率の低い封止樹脂２８が介在してしまう。これにより、ヒートシンク等の放熱面と裏面２１ｂとが直接接触、または接着する実効面積が減少し、半導体素子１２の発熱を効果的に放熱することができなくなる場合がある。本工程は、キャップ２７、ダイパッド２１、枠体２５及びリード端子１４を金型に挟み込んだ状態で固定し、キャップ２７と金型との間の第２空間に樹脂を注入する樹脂注入工程に相当する。
【００７８】
なお、凹部２１ｃに配置される押し付け部２７ａは、凹部２１ｃの底面と接する下面及び当該下面と対向する上面を有し、当該上面の一部は、実装面２１ａと同じ高さであることが好ましい。これにより、押し付け部２７ａの上面を押さえる上部半型４１の面と、凹部２１ｃの周辺に設けられた実装面２１ａと同じ高さの面を押さえる上部半型４１の面とを同一の面とすることができるので、金型加工が簡略化できる。
【００７９】
上述した製造方法によれば、半導体素子１２、ボンディングワイヤ１６の周域を中空保持するための、仮止めや１次封止の接着工程が不要となり、さらに、最外殻の封止樹脂２８の成形後、ダイパッド２１の裏面２１ｂを最外殻の封止樹脂２８から露出させることが可能となる。よって、放熱性の高い中空樹脂パッケージを安価なパッケージとして提供できる。
【００８０】
以上、本発明の中空樹脂パッケージ及びその製造方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内で当業者が思いつく各種変形を施したものも本発明の範囲内に含まれる。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、複数の実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
【００８１】
なお、ダイパッド１１及び２１の裏面１１ｂ及び２１ｂの端部に設けられる切り欠き１１ｄ及び２１ｄの形状は、図３、図４、図６及び図７に記載されたような段差形状に限られない。ダイパッドの封止樹脂からの剥がれ、または、脱落を防止するには、切り欠き１１ｄ及び２１ｄは、封止樹脂で被覆されるように設けられ、ダイパッドの表面よりも面積の小さい裏面１１ｂまたは２１ｂの端部から当該表面の端部にかけて直線状または滑らかに変化する部分であってもよい。
【００８２】
つまり、ダイパッドの封止樹脂からの剥がれ、または、脱落を防止するには、ダイパッドは、ダイパッドの裏面１１ｂまたは２１ｂと平行なダイパッド断面であって表面よりも面積の異なる当該断面の外周部が封止樹脂で被覆されるように設けられている構造を有すればよい。言い換えれば、ダイパッドの裏面１１ｂまたは２１ｂの面積が表面の面積以上であっても、表面から裏面１１ｂまたは２１ｂまでの間にくびれ部または突出部を有する切り欠きがあり、当該切り欠きが封止樹脂で被覆されるように設けられていればよい。
【００８３】
なお、実施の形態１及び２では、独立した個片の中空樹脂パッケージの製造方法について説明したが、当該製造方法は、フレーム状に多連接続されたパッケージの実装にも適用される。例えば、ダイパッド１１を多連一体形成したものに、個片単位での枠体１５を嵌め込み、実施の形態１に係る製造方法を実施した後、実装された多連のダイパッド１１を個片に切り分けても良い。あるいは、ダイパッド１１を多連一体形成したものに、多連一体形成した枠体１５を嵌め込み、実施の形態１に係る製造方法を実施した後、実装された多連のダイパッド１１を個片に切り分けても良い。
【００８４】
また、実施の形態１及び２におけるダイパッドの凹部とは、当該凹部の全周囲が当該凹部の底面よりも高い面で囲まれている場合のみを指すものではなく、上記凹部の周囲のうち少なくともいずれか１辺が当該凹部の底面よりも高い面となっている場合を含むものである。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明の中空樹脂パッケージは、高周波信号を高出力で扱う移動体通信用の基地局、あるいは電子レンジなどのマイクロ波家電等に適用できる。
【符号の説明】
【００８６】
１    中空樹脂パッケージ
１１、２１    ダイパッド
１１ａ、２１ａ    実装面
１１ｂ、１５ｂ、１８ｂ、２８ｂ、２１ｂ    裏面
１１ｃ、２１ｃ、４２ａ    凹部
１１ｄ、２１ｄ    切り欠き
１２、５０１    半導体素子
１３    内部回路
１４    リード端子
１５、２５    枠体
１５ａ、１７ｂ    壁面
１６    ボンディングワイヤ
１７、２７    キャップ
１７ａ、２７ａ    押し付け部
１８、２８、２８ａ    封止樹脂
１９、２９    中空保持空間
４０    金型
４１    上部半型
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ    面
４２    下部半型
４３、４４    空間
５００    半導体装置
５０２    半導体素子搭載部
５０３    電極端子部
５０５    金属細線
５０７    中空部
５０８    底部包囲器
５０９    上部包囲器
５１０    樹脂外囲器
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
2013197176.tif 000009
【図７】
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【図８】
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