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技術 半導体装置及びその製造方法

出願人 ソニー株式会社
発明者 奥長正志
出願日 1997年3月6日 (23年9ヶ月経過) 出願番号 1997-051235
公開日 1998年9月25日 (22年3ヶ月経過) 公開番号 1998-256431
状態 未査定
技術分野 半導体または固体装置のマウント 半導体容器とその封止 型打ち,へら絞り,深絞り IC用リードフレーム 金属プロフイルのための特殊な加工
主要キーワード アンカ効果 平面視三角形 四角形パターン 対策案 三角形パターン 帯状金属 樹脂封止タイプ 浸入経路
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1998年9月25日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

防湿板の機能を低下させることなく、防湿板とパッケージ本体との密着強度を高める。

解決手段

素子収納用の凹部2を有するパッケージ本体1と、このパッケージ本体1の凹部3底面に実装された半導体素子4と、凹部2を塞ぐ蓋体8とを備えた半導体装置において、パッケージ本体1の内部に防湿板9を埋設するとともに、その防湿板9の両面に凹凸部10を設けた。

概要

背景

一般に、半導体装置封止方式は、気密封止タイプと樹脂封止タイプとに大別され、特に、気密封止タイプでは、これまでセラミック封止(セラミックパッケージ)が多用されてきた。ところが最近では、高価なセラミックスの代わりに、モールド樹脂ベースにした気密封止タイプのプラスチックパッケージが開発され、実用化の域に達している。

概要

防湿板の機能を低下させることなく、防湿板とパッケージ本体との密着強度を高める。

素子収納用の凹部2を有するパッケージ本体1と、このパッケージ本体1の凹部3底面に実装された半導体素子4と、凹部2を塞ぐ蓋体8とを備えた半導体装置において、パッケージ本体1の内部に防湿板9を埋設するとともに、その防湿板9の両面に凹凸部10を設けた。

目的

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、防湿板の機能を低下させることなく、防湿板とパッケージ本体との密着強度を高めることができる半導体装置とその製造方法を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

素子収納用の凹部を有するパッケージ本体と、このパッケージ本体の凹部底面実装された半導体素子と、前記凹部を閉塞する状態で前記パッケージ本体に接合された蓋体とを備えた半導体装置において、前記パッケージ本体の内部に防湿板埋設するとともに、該防湿板の少なくとも片面に凹凸部を設けてなることを特徴とする半導体装置。

請求項2

素子収納用の凹部を有するパッケージ本体と、このパッケージ本体の凹部底面に実装された半導体素子と、前記凹部を閉塞する状態で前記パッケージ本体に接合された蓋体と、前記パッケージ本体に一体に組み込まれたリードフレームとを備えた半導体装置において、前記パッケージ本体の内部に、前記リードフレームと一体構造をなす防湿板を埋設してなる半導体装置の製造方法であって、前記リードフレームの形状加工に際し、前記防湿板の少なくとも片面にプレス加工によって凹凸部を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、パッケージ本体に半導体素子収納して気密封止してなる半導体装置とその製造方法に関するものである。

背景技術

0002

一般に、半導体装置の封止方式は、気密封止タイプと樹脂封止タイプとに大別され、特に、気密封止タイプでは、これまでセラミック封止(セラミックパッケージ)が多用されてきた。ところが最近では、高価なセラミックスの代わりに、モールド樹脂ベースにした気密封止タイプのプラスチックパッケージが開発され、実用化の域に達している。

発明が解決しようとする課題

0003

しかしながら、プラスチックパッケージの多くは、エポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂主体としているため、セラミックパッケージに比較して耐湿性に劣るという問題があった。この耐湿性の問題に関しては、これまでに様々な検討が行われており、最近の報告では、パッケージ内への水分の浸入経路として、樹脂バルクからの水分透過が顕著であり、なかでもパッケージ底面からの水分透過が支配的である、との知見が得られている。

0004

そこで従来においては、パッケージ底面からの水分透過を防止するために、パッケージ本体の内部に金属製の防湿板埋設した構造も提案されているが、一般にエポキシ系の樹脂は金属との密着性が悪く、しかも両者の熱膨張係数が大きく異なることから、互いの接触界面で剥離が生じ、そこに水分が溜まるなどして、十分に満足のいく防湿効果が得られるものではなかった。この対策として従来では、防湿板に貫通孔を設けることで密着性の向上を図った技術も提案されているが、この対策案では所望の密着強度を得るために、防湿板に多数の貫通孔を明けるか、貫通孔の孔径を大きくせざるを得ないため、貫通孔からの水分透過が顕著になり、防湿板自身の水分透過防止機能が低下するという問題があった。

0005

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、防湿板の機能を低下させることなく、防湿板とパッケージ本体との密着強度を高めることができる半導体装置と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

0006

請求項1記載の発明は、素子収納用の凹部を有するパッケージ本体と、このパッケージ本体の凹部底面実装された半導体素子と、その凹部を閉塞する状態でパッケージ本体に接合された蓋体とを備えた半導体装置において、パッケージ本体の内部に防湿板を埋設するとともに、その防湿板の少なくとも片面に凹凸部を設けた構成を採用した。

0007

この半導体装置においては、パッケージ本体の内部に防湿板を埋設したことで、樹脂バルクからの水分透過が防湿板で抑制される。また、防湿板に凹凸部を設けたことで、パッケージ本体と防湿板との接触面積が大きくなり、且つ凹凸部によるアンカ効果も付与されるため、パッケージ本体と防湿板との密着性が高くなる。

0008

請求項2記載の発明は、素子収納用の凹部を有するパッケージ本体と、このパッケージ本体の凹部底面に実装された半導体素子と、その凹部を閉塞する状態でパッケージ本体に接合された蓋体と、パッケージ本体に一体に組み込まれたリードフレームとを備えた半導体装置において、パッケージ本体の内部に、上記リードフレームと一体構造をなす防湿板を埋設してなる半導体装置の製造方法であって、リードフレームの形状加工に際し、上記防湿板の少なくとも片面にプレス加工によって凹凸部を形成することとした。

0009

この半導体装置の製造方法においては、防湿板の少なくとも片面にプレス加工によって凹凸部を形成することから、リードフレームの形状加工をプレス法で行う場合にあっては、リードフレームの形状加工と同時に防湿板への凹凸形成を行うことができる。また、防湿板の板厚方向に対しても十分な凹凸寸法をもって凹凸部を形成できるうえ、所望の平面形状及び断面形状をなす凹凸部を容易に得ることが可能となる。

発明を実施するための最良の形態

0010

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。図1は本発明に係る半導体装置の一実施形態を示す断面図である。図1においては、エポキシ系樹脂等から成るパッケージ本体1に、素子収納用の凹部2が一体形成されている。また、パッケージ本体1の凹部2底面には、ダイボンド剤3を用いてチップ状の半導体素子4が実装されている。さらにパッケージ本体1には、銅合金系ニッケル合金系からなる金属製のリードフレーム5が一体に組み込まれている。

0011

リードフレーム5は、パッケージ本体1の内方延出したインナーリード部5aと、パッケージ本体1の外方に延出したアウターリード部5bとを有している。このうち、インナーリード部5aは半導体素子4の周囲に近接して配置され、アウターリード部5bはパッケージ下方に向けて略直角に曲げ加工されている。そして、リードフレーム5のインナーリード部5aとこれに対応する半導体素子4上の電極部(不図示)とが金線等のボンディングワイヤ6によって結線されている。さらに、パッケージ本体1の上端部にはシーリング剤7によって板状の蓋体8が接合され、この蓋体8により、パッケージ本体1の凹部2が閉塞され且つ半導体素子4が気密封止されている。

0012

ここで本実施形態においては、パッケージ本体1の内部で且つ凹部2底面(半導体素子4が実装される面)よりも下方位置に金属製の防湿板9を埋設するとともに、この防湿板9の両面に凹凸部10を設けた構成を採用している。防湿板9の大きさ(平面的な大きさ)としては、半導体素子4の底面以上、好ましくは凹部2底面と同等のものとし、パッケージ厚み方向(図中上下方向)における凹凸部10の寸法としては、防湿板9の板厚を100%とした場合、その5〜90%程度の寸法とする。また、図示のごとく防湿板9の両面に凹凸部10を設けて、それぞれの凹凸部10の寸法を防湿板9の板厚の半分(50%)以上に設定する場合は、双方の凹凸部10の位置を互い違いに配置することで防湿板9を貫通しないように配慮する。

0013

上記構成からなる半導体装置においては、半導体素子4の実装面となる凹部2底面とパッケージ本体1の底面との間に防湿板9が介在することから、パッケージ内への水分透過率が最も高いとされる、樹脂バルクを通したパッケージ底面からの水分透過を防湿板9によって効果的に防止することができる。また、防湿板9の両面に凹凸部10を設けたことにより、防湿板9とパッケージ本体1との接触面積が大きくなり、且つ凹凸部10によるアンカ効果も付与されることから、防湿板9とパッケージ本体1との密着性も格段に向上したものとなる。

0014

特に、半導体素子4がCCD(Charge Coupled Device) 等の固体撮像素子で且つ蓋体8がシールガラス等の透明板から成る固体撮像装置に適用した場合は、半導体素子4が気密封止されている凹部2空間への水分の浸入が大幅に減少することから、蓋体8内面への結露に起因した画像不良等を防止することができる。

0015

ところで一般に、リードフレーム5は、銅合金系やニッケル合金系に代表される帯状金属をプレス法又はエッチング法によって所定の形状に加工することで得られる。その際、リードフレーム5を形状加工するうえで、図2に示すように、上記インナーリード部5aの内側に所定の大きさのアイランド部11を矩形状に区画形成するとともに、そのアイランド部11をディプレス加工によってインナーリード部5aよりも沈めておく。そして、パッケージ本体1の樹脂成形に際して、モールド金型にリードフレーム5をセットし、この状態で金型キャビティ内にエポキシ系樹脂等の樹脂成形材料注入することにより、パッケージ本体1の内部に上記アイランド部11を埋設させ、そのアイランド部11を防湿板9として機能させることができる。

0016

このようにパッケージ本体1の内部にリードフレーム5と一体構造をなす防湿板9を埋設してなる半導体装置の製造方法として、本実施形態では、上記リードフレーム5の形状加工に際し、上記防湿板9(アイランド部11)の両面にプレス加工によって上記凹凸部10を形成することとした。

0017

これにより、リードフレーム5の形状加工をプレス法で行う場合は、一連のプレス加工の中でリードフレーム5の形状加工と同時に、防湿板9への凹凸形成を行うことができる。したがって、別途、凹凸部10を形成するための装置及び工程を新設する必要がない。また、プレス加工の採用により、防湿板9の板厚に対して十分な凹凸寸法をもって凹凸部10を形成できるうえ、金型形状を変えるだけで所望の平面形状及び断面形状をなす凹凸部10を容易に得ることが可能となる。

0018

さらに、モールド金型にリードフレーム5をセットするのに先立ち、そのフレーム表面、特に防湿板9の両面を、例えば加熱洗浄紫外線オゾン洗浄蒸気洗浄等によって清浄化しておくことにより、防湿板9とパッケージ本体1との密着性をより一層向上させることができる。

0019

ここで、防湿板9に設けられる凹凸部10の具体的な形状例につき、図3(a)〜(g)を用いて説明する。先ず、図3(a)は直線状をなす複数本の溝10aを防湿板9の一方の辺と平行に形成したもので、その断面形状がV字形のもの、図3(b)は直線状をなす複数本の溝10bを互いに交差させて格子状に形成したもので、その断面形状が半円状のもの、さらに図3(c)は直線状をなす複数本の溝10cを所定の角度(図例では45°)で斜めに形成したもので、その断面形状が凹形状のものである。

0020

ちなみに、各々の溝10a〜10cのパターンと断面形状については特に関連性はなく、いずれの組み合わせ(例えば、斜めの溝10cで断面形状がV字形のものなど)も考えられる。また、溝のパターン自体も、防湿板9の中心から放射状に延びる直線パターンや、直線パターン以外にも、円形パターン三角形パターン四角形パターン波形パターン、又はこれらの組み合わせなど、種々の形状パターンが考えられる。

0021

一方、図3(d)は平面視円形の凹み10dをマトリクス状配置形成したもので、その断面形状が凹形状のもの、図3(e)は同じく平面視円形の凹み10eをマトリクス状に配置形成したもので、その断面形状がV字形のものである。さらに、図3(f)は平面視四角形の凹み10fをマトリクス状に配置形成したもので、その断面形状が凹形状のもの、図3(g)は同じく平面視四角形の凹み10gをマトリクス状に配置形成したもので、その断面形状がV字形のものである。

0022

これらの凹み10d〜10gについても、例えば平面視三角形のものなど、他の形状例が考えられ、その配置状態についても上記マトリクス状以外に、例えば互いに隣接する列の凹み10d〜10gを千鳥状に配置したり、平面視三角形の凹みを採用した場合には、4つ凹みを1組として互いの頂部を突き合わせるように配置するなど、種々の配置例が考えられる。

0023

ちなみに、図3(a)〜(g)の中で、いずれの平面形状の溝又は凹みをもって防湿板9に凹凸部10を形成するにしても、その断面形状が図3(a),(e),(g)のようなV字形のものを採用し、それに合わせて先端がったプレス金型パンチ等)を用いることにより、きわめて小さなプレス圧で所望の凹凸形状を得ることができる。

0024

なお、上記実施形態においては、特に好適な例として防湿板9の両面に凹凸部10を設けた場合について説明したが、防湿板9の片面だけに凹凸部10を設けることでも従来に比して密着性の向上が図られることは言うまでもない。

0025

また、防湿板9に凹凸部10を形成する加工方法としても、特に好適な例としてプレス加工を例に挙げたが、これ以外にも、エッチング法(ハーフエッチング)やサンドブラストによる粗面化加工によって凹凸部10を形成するようにしてもかまわない。

0026

さらに、現状では樹脂バルクからの水分透過のうち、特にパッケージ底面からの水分透過が支配的である、との知見が得られていることから、本実施形態においても、パッケージ底面からの水分透過を効果的に防止すべく、半導体素子4が実装される凹部2底面よりも下方位置に防湿板9を埋設した構成を採用しているが、今後パッケージサイズ縮小化が進むと、パッケージ側面からの水分透過も重要視されることが予想される。そこで、将来的な対応として、例えば防湿板9の周縁部をパッケージ上方に向けて屈曲させた構成を採用すれば、その屈曲部分でパッケージ側面からの水分透過も防止することができ、これによって樹脂バルクからの水分透過をより広範囲にわたって防止することが可能となる。

発明の効果

0027

以上説明したように、本発明の半導体装置によれば、パッケージ本体の内部に防湿板を埋設したことで、樹脂バルクからの水分透過を防湿板で効果的に防止することができる。また、防湿板の少なくも片面に凹凸部を設けたことで、パッケージ本体と防湿板との密着性を向上させることができる。その結果、防湿板の機能を何ら低下させることなく、防湿板とパッケージ本体との密着強度を高めることができるため、耐湿性に優れた半導体装置を提供することが可能となる。

0028

また、本発明の半導体装置の製造方法によれば、防湿板の少なくとも片面にプレス加工によって凹凸部を形成するようにしたので、リードフレームの形状加工と同時に防湿板への凹凸形成を行うことができる。また、防湿板の板厚方向に対しても十分な凹凸寸法をもって凹凸部を形成できるうえ、所望の平面形状及び断面形状をなす凹凸部を容易に得ることが可能となる。その結果、耐湿性に優れた半導体装置をきわめて安価に提供することが可能となる。

図面の簡単な説明

0029

図1本発明に係る半導体装置の一実施形態を示す断面図である。
図2リードフレームの形状例を示す平面図である。
図3防湿板の凹凸形状の具体例を説明する図である。

--

0030

1パッケージ本体 2 凹部 4半導体素子5リードフレーム
8蓋体9防湿板10凹凸部

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