(57)【要約】【課題】金型による樹脂注入方式で中空パッケージを簡単に製作することが可能となり、金型を用いる製造インフラを活用できるようにする。【解決手段】ダイパッド１１にＩＣチップ１２を接着させ、このＩＣチップ１２とリードフレーム１０とをワイヤボンディング接続してリードフレーム１０を組み立て、上記ＩＣチップ１２の表面上に、シリコーンをディスペンス装置のシリンジ１７により滴下することで、ゲル状に固化させたシリコーン塊１８を形成し、このシリコーン塊１８の上面が金型２０内面に接触する状態で、リードフレーム１０を金型２０にセットし、キャビティ内に成形用樹脂２２を充填させてモールド成形し、このモールド成形後に、シリコーン塊１８を溶解剤により除去して、樹脂がモールド成形されたＩＣチップ１２の表面上に空洞部２３を形成することにより、半導体中空パッケージを製作する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に半導体素子を接着し、この半導体素子と上記基板とをワイヤボンディング接続することにより半導体実装基板を組み立てる実装基板組立て工程と、
上記半導体素子の表面に、流動性及び粘性を持った樹脂材料を滴下することにより、ゲル状に固化させた樹脂製塊を形成する樹脂製塊形成工程と、
この樹脂製塊の上面が金型内面に接触する状態で、上記半導体実装基板を成形用金型にセットし、そのキャビティ内に成形用樹脂を充填させてモールド成形するモールド成形工程と、
このモールド成形後に、上記半導体素子表面に配置されている樹脂製塊を溶解剤により溶出除去することにより、モールド成形した上記半導体素子表面上に空洞部を形成する空洞部形成工程と、からなる半導体中空パッケージの製造方法。
【請求項２】
上記樹脂製塊は、高いチクソ性を持つシリコーンをディスペンス法により半導体素子上面に滴下して形成することを特徴とする請求項１記載の半導体中空パッケージの製造方法。
【請求項３】
基板上に接着された半導体素子と、
この半導体素子と上記基板とを接続する金属細線と、
上記半導体素子及び上記基板を、上記半導体素子表面に形成された樹脂製塊と共にモールドした樹脂部とを備え、
上記半導体素子表面に、上記樹脂製塊が除去された空洞部を形成してなる半導体中空パッケージ。
【請求項４】
上記空洞部の上側に、この空洞部を塞ぐように薄板がラミネート形成されていることを特徴とする請求項３記載の半導体中空パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体中空パッケージ及びその製造方法、特に表面弾性波フィルタやＭＥＭＳ等で使用される半導体実装基板等において半導体素子表面上を空洞化させた中空パッケージ及びその空洞化のための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、表面弾性波（ＳＡＷ）フィルタ、近年においては、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）等で、半導体素子のチップ表面上でメカニカルな動作が必要なデバイスにおいては、チップ表面上を空洞化させた半導体中空パッケージが使用されている。この種の中空パッケージは、セラミックパッケージが最も多く、凹部を形成した基板上に半導体素子を実装させた後、この基板凹部を低融点ガラスにて封止する方法や、板状のセラミック基板に半導体素子を実装させた後、リッドとよばれる金属性の蓋を半田接合させる方法等が採用されている。一方、樹脂封止を利用した中空パッケージも製作されている。
【０００３】
図３には、樹脂封止をする半導体中空パッケージの一構成例（下記特許文献１）が示されており、この例では、図３（Ａ）に示されるように、ＩＣチップ１を複数個搭載した基板２上に、このＩＣチップ１を取り囲むように粘稠な接着剤を塗布してダム３を形成し、このダム３に、基板２と略同寸法のガラス板４を載せ、これを硬化させる。その後、ガラス板４、接着剤（３）、基板２を同時に切断することで、図３（Ｂ）に示されるように、ＩＣチップ１が封止された撮像素子パッケージ５を得るようになっている。
【０００４】
更に、下記特許文献２に示されるように、基板上の素子の上に可溶性レジストを塗布し、その上を、一部（窓部）を除いて封止用の樹脂で覆い、その後、上記可溶性レジストを溶解除去し、更に除いた上記窓部を封止用樹脂で覆い、素子上に中空部を形成する方法も開示されている。
【特許文献１】特願２００５−２１４３８３号公報
【特許文献２】特開平８−１３９１１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のセラミック基板を用いた中空パッケージの製造方法は、古くから行われているが、中空化をしない半導体製品では、コストの問題から多くは樹脂封止を利用した製造方法へ移行している。しかも、セラミック材や金属製のリッドによる封止工程は専用の炉が必要になり、製造が煩雑になるという問題がある。
【０００６】
一方、図３で説明した樹脂封止を利用する中空パッケージの場合は、モールド樹脂注入のための金型を使用しておらず、一般に普及している金型を用いた製造インフラが利用できないという問題がある。即ち、現在多く普及しているリードフレームと呼ばれる基材から、金型による樹脂注入方式を採用したインフラではもともと中空パッケージを製造することが行われていない。金型内に樹脂を注入して樹脂成形をする製造インフラは、多く普及し整備もされており、中空パッケージの製造に、金型を用いた製造インフラを利用できれば、製造コストの低減を図ることができる。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、金型による樹脂注入方式で中空パッケージを簡単に製作することが可能となり、金型を用いる製造インフラを活用することのできる半導体中空パッケージ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１の発明に係る半導体中空パッケージの製造方法は、基板に半導体素子を接着し、この半導体素子と上記基板とをワイヤボンディング接続することにより半導体実装基板を組み立てる実装基板組立て工程と、上記半導体素子の表面に、流動性及び粘性を持った樹脂材料を滴下することにより、ゲル状に固化させた樹脂製塊を形成する樹脂製塊形成工程と、この樹脂製塊の上面が金型内面に接触する状態で、上記半導体実装基板を成形用金型にセットし、そのキャビティ内に成形用樹脂を充填させてモールド成形するモールド成形工程と、このモールド成形後に、上記半導体素子表面に配置されている樹脂製塊を溶解剤により溶出除去することにより、モールド成形した上記半導体素子表面上に空洞部を形成する空洞部形成工程と、からなることを特徴とする。
請求項２に係る半導体中空パッケージの製造方法は、上記樹脂製塊を、高いチクソ性を持つシリコーンをディスペンス法により半導体素子上面に滴下して形成することを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る半導体中空パッケージは、基板上に接着された半導体素子と、この半導体素子と上記基板とを接続する金属細線と、上記半導体素子及び上記基板を、上記半導体素子表面に形成された樹脂製塊と共にモールドした樹脂部とを備え、上記半導体素子表面に、上記樹脂製塊が除去された空洞部を形成してなることを特徴とする。
請求項４に係る半導体中空パッケージは、上記空洞部の上側に、この空洞部を塞ぐように薄板がラミネート形成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の構成によれば、実装基板組立て工程にて、リードフレーム等の基板上に複数個のＩＣチップ等の半導体素子が接着され、この半導体素子上の電極と基板上の電極が、金属細線を用いたワイヤボンディングと呼ばれる手法にて電気的な接続が行われた後、樹脂製塊形成工程では、上記半導体素子の表面（上面）に、流動性及び粘性を持ったシリコーン等の樹脂材料がエアーディスペンス法等により滴下され、ゲル状に固化させた樹脂製塊が形成される。即ち、この滴下される樹脂材料は、チクソ性が高く、かつ硬化性を持ちながらその硬化物は弾性があり、有機溶剤に可溶な流動性のある液状のものが使用される。そして、半導体素子表面に滴下された樹脂材料は、その凝集力によって、半導体素子表面上に円球状又は半球状に保持され、その後の熱硬化によって、半固形の弾性を持ったゲル状に固まることになる。
【００１１】
次のモールド成形工程では、例えばトランスファー成形法が用いられ、樹脂製塊の上面が金型内面に接触する状態で、半導体実装基板をモールド樹脂成形用の金型にセットし、この金型に設けられたゲートからキャビティ内へ成形用樹脂が注入される。このとき、半導体素子表面上に配置されているゲル状の樹脂製塊は、金型内面と接触し弾性変形した状態となり、この状態でキャビティ内への樹脂注入が完了する。この樹脂注入が完了した後、金型の上下部を離型することにより、モールド成形された半導体実装基板が金型から取り出される。この樹脂成形された半導体実装基板では、半導体素子上の樹脂製塊が表面へ露出した状態となっている。
【００１２】
更に、空洞部形成工程では、成形樹脂表面に露出した状態の樹脂製塊を溶解剤に浸漬することにより、この樹脂製塊が溶出することになり、これによって半導体素子表面上に、成形樹脂に囲まれかつ大気と接触する空洞部（中空構造）が形成される。
【００１３】
また、請求項４の構成によれば、上記半導体実装基板の成形樹脂に形成されている空洞部の上側に、この空洞部を塞ぐように、薄い樹脂フィルムやガラス板が貼り付けられる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の半導体中空パッケージ及びその製造方法によれば、金型による樹脂注入方式で中空パッケージを容易に製作することが可能となり、従来からの金型を用いる製造インフラをそのまま活用し、中空パッケージを低コストで製造できるという効果がある。
請求項４の発明によれば、空洞部が樹脂フィルム等で塞がれるので、パッケージの空洞部から半導体素子表面が大気に晒されることがなく、耐湿性等の特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１には、本発明の実施例に係る半導体中空パッケージの製造方法が示され、図２には、製造された半導体中空パッケージが示されている。図１（Ａ），（Ｂ）には、実装基板組立て工程で製作された半導体実装基板に対する樹脂製塊形成工程が示されており、まず実装基板組立て工程にて製作される半導体実装基板について説明する。
【００１６】
実施例の実装基板組立て工程では、図１（Ａ）に示されるように、リードフレーム（基板）１０のダイパッド１１の上に半導体素子であるＩＣチップ１２を樹脂製接着剤１３により接着し、熱処理を行うことで、このＩＣチップ１２がダイパッド１１上に固着され、その後、このＩＣチップ１２上の電極とリードフレーム１０のリード（電極）１４が金属細線（１０〜５０μｍの金線）１５を用いてワイヤボンディングで接続される。即ち、上記リード１４の樹脂封止される部位を内部電極と呼び、この部位のボンディングされる表面には、ボンディング性を向上させるための例えば銀メッキが３〜５μｍ程度形成されており、このリード１４の銀メッキ部分にＩＣチップ１２上の電極が金属細線１５によってワイヤボンディングされ、電気的に接続される。このようにして、半導体実装基板として、ＩＣチップ１２が搭載されたリードフレーム１０が組み立てられる。
【００１７】
次に、樹脂製塊形成工程では、図１（Ａ）に示されるように、ワイヤボンディングが終了したリードフレーム１０のＩＣチップ１２の表面上に、ディスペンス装置のシリンジ１７により所定量のシリコーン（樹脂）が滴下、塗布され、シリコーン塊１８が配置される。即ち、液体状のシリコーンが充填されたシリンジ１７に、高圧のエアーを供給し、シリンジ１７の先端からシリコーンをＩＣチップ１２の上面に滴下する。このシリコーンは、流動性及び粘性（高圧によりシリンジから押し出される滴下時に流動性があり、滴下後には高い粘性があるようなチクソ性）を持ち表面張力が高い特性を有しており、これによって、図１（Ｂ）に示す球状のシリコーン塊１８にすることができる。また、このシリコーン塊１８は、樹脂成形後のパッケージ表面を越える量にする必要がある。そして、このシリコーン塊１８は、熱硬化性を有するため、短時間にゲル状（弾性がある状態に）に固化する。
【００１８】
図１（Ｃ），（Ｄ）には、モールド成形工程が示されており、この工程では、トランスファー成形法の金型２０にリードフレーム１０がセットされ、加熱溶融させた成形用樹脂（例えばエポキシ樹脂）をプランジャーによりゲートを介して金型２０のキャビティ内に加圧注入することで、ＩＣチップ１２、ダイパッド１１、金属細線１５及びリード１４の電極部が樹脂２２で封止される。このとき、シリコーン塊１８は低弾性のゲル状を呈しており、金型２０のキャビティ上部へ接触した状態とになり、モールド樹脂注入後に金型２０を離型すると、図１（Ｄ）に示されるように、ＩＣチップ１２上のシリコーン塊１８が封止樹脂２２の表面（上面）から露出した状態となる。
【００１９】
次いで、空洞部形成工程が行われ、この工程では、樹脂２２の表面に露出したシリコーン塊１８をシリコーン溶解剤（例えばキシレン７０％、ｎ−ドデシルベンゼンスルホン酸３０％から構成されるもの）に浸漬して除去することにより、図１（Ｅ）に示されるように、ＩＣチップ１２の表面上に、樹脂が存在せず大気と接触する空洞部２３が形成される。
【００２０】
更に、実施例では、上記シリコーン塊１８を溶解した後、図２に示されるように、パッケージ（樹脂２２）の表面に、その空洞部２３を塞ぐように、薄い樹脂フィルムやガラス板等の薄板２５がラミネート形成される。例えば、樹脂フィルムの場合は、このフィルムを樹脂２２の上面に載せて加熱加圧することで、フィルムを溶融密着させ、その後、加熱処理すれば、硬化させたフィルムからなる薄板２５を樹脂２２上に設けることができる。また、ガラス板の場合は、ガラス板にダイアタッチフィルムを貼り付け、所定の大きさに切断し、この切断したガラス板のダイアタッチフィルム側を樹脂２２上に載せて加熱すれば、ガラス製薄板２５を樹脂２２上に貼着形成することができる。このような薄板２５によれば、ＩＣチップ１２の耐湿性を向上させることが可能となる。
【００２１】
このようにして、実施例では、トランスファー成形の金型２０による樹脂注入方式及び製造インフラにて、半導体中空パッケージを容易に製作することが可能になる。
【００２２】
上記実施例では、ＩＣチップ１２毎に、樹脂注入のキャビティが配置されている場合を説明したが、複数のＩＣチップを配列実装したマップ構造のリードフレームに対し、そのリードフレームの全体に設定されたキャビティに樹脂を注入し、一括してモールド成形するようにしてもよい。また、実施例では、ＩＣチップ１２の表面に滴下する樹脂材料として、シリコーンを用いたが、このシリコーン以外の樹脂材料を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例に係る半導体中空パッケージの製造方法の各工程を示す（封止樹脂部は断面ハッチを省略し、透けた状態で示す）図である。
【図２】実施例に係る半導体中空パッケージの構成を示す（封止樹脂部は断面ハッチを省略し、透けた状態で示す）図である。
【図３】従来の中空パッケージの製造工程の一部［図（Ａ）］及び中空パッケージ［図（Ｂ）］の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１，１２…ＩＣチップ、      １０…リードフレーム（基板）、
１４…リード、              １５…金属細線、
１８…シリコーン塊、        ２２…封止樹脂、
２３…空洞部、              ２５…薄板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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