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技術 中空パッケージの製造方法および中空パッケージ

出願人 エムテックスマツムラ株式会社
発明者 村形健弘飛塚恵鈴木和幸
出願日 2014年3月26日 (6年9ヶ月経過) 出願番号 2014-064420
公開日 2015年10月29日 (5年2ヶ月経過) 公開番号 2015-188006
状態 特許登録済
技術分野 半導体容器とその封止 半導体または固体装置の冷却等
主要キーワード 取出体 トランスファー機構 カム送り 金属製リード 移動プラテン 粉末顆粒 離型ピン 離型機構
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年10月29日)のものです。
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図面 (20)

課題

リードフレーム一体化されていない放熱板であっても、該放熱板を精度よく位置決めできる中空パッケージの製造方法を提供する。

解決手段

放熱板と、その外周部を支持し、かつ半導体素子が搭載される凹部を構成する樹脂成形体と、一端が前記凹部の内側に露出し、他端が前記樹脂成形体の側面または下面に露出し、かつ前記放熱板とは異なる厚みを有する金属製リードとを有する中空パッケージの製造方法であって、成形金型に設けられた位置決めピン係合する位置決め部を有する放熱板と、前記金属製リードを有するリードフレームとを成型金型内に挿入する第1の工程と、前記放熱板と前記リードフレームが挿入された成型金型に熱硬化性樹脂充填し、硬化させる第2の工程とを含み、前記第1の工程では、前記放熱板の位置決め部に前記位置決めピンを係合させて前記放熱板を位置決めする。

概要

背景

半導体素子(例えばイメージセンサなどの撮像素子)は、中空パッケージと称されるパッケージの凹部に実装され、当該凹部が透明封止板(例えばガラス板)で封止される。撮像素子が実装された中空パッケージは、固体撮像装置などに搭載される。

そのような中空パッケージは、例えばリードフレームと、それを枠状に封止する樹脂成形体とを有する。リードフレームは、インナーリードアウターリードを有するリードと、放熱板または防湿板として機能するアイランドとが一体化されたものである。樹脂成形体は、底部と枠部とを有し;アイランドは、樹脂成形体の底部に埋設されているか、あるいは樹脂成形体の底部の上面または下面に露出している。

このような中空パッケージは、成型金型内に、リードとアイランドが一体化されたリードフレームを挿入した後;成型金型内に熱硬化性樹脂充填して、硬化させる工程を経て得られる(例えば特許文献1)。

概要

リードフレームと一体化されていない放熱板であっても、該放熱板を精度よく位置決めできる中空パッケージの製造方法を提供する。放熱板と、その外周部を支持し、かつ半導体素子が搭載される凹部を構成する樹脂成形体と、一端が前記凹部の内側に露出し、他端が前記樹脂成形体の側面または下面に露出し、かつ前記放熱板とは異なる厚みを有する金属製リードとを有する中空パッケージの製造方法であって、成形金型に設けられた位置決めピン係合する位置決め部を有する放熱板と、前記金属製リードを有するリードフレームとを成型金型内に挿入する第1の工程と、前記放熱板と前記リードフレームが挿入された成型金型に熱硬化性樹脂を充填し、硬化させる第2の工程とを含み、前記第1の工程では、前記放熱板の位置決め部に前記位置決めピンを係合させて前記放熱板を位置決めする。A

目的

発生する熱が増加すると、半導体素子そのものの機能を低下させるおそれがあることから、中空パッケージの放熱性を高めることが望まれている

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

放熱板と、前記放熱板の外周部を支持し、かつ半導体素子が搭載される凹部を構成する樹脂成形体と、一端が前記凹部の内側に露出し、他端が前記樹脂成形体の側面または下面に露出し、かつ前記放熱板とは異なる厚みを有する金属製リードとを有する中空パッケージの製造方法であって、成形金型に設けられた位置決めピン係合する位置決め部を有する放熱板と、前記放熱板とは異なる厚みを有する金属製リードを有するリードフレームと、を成型金型内に挿入する第1の工程と、前記放熱板と前記リードフレームが挿入された前記成型金型に熱硬化性樹脂充填し、硬化させる第2の工程とを含み、前記第1の工程では、前記放熱板の位置決め部に前記位置決めピンを係合させて前記放熱板を位置決めする、中空パッケージの製造方法。

請求項2

前記硬化させて得られた成形体を、前記位置決めピンで押し上げ離型する第3の工程をさらに含む、請求項1に記載の中空パッケージの製造方法。

請求項3

前記中空パッケージにおいて、前記放熱板の上面は前記凹部の底面に露出しており、かつ前記放熱板の下面は前記中空パッケージの下面に露出している、請求項1または2に記載の中空パッケージの製造方法。

請求項4

位置決めピンが係合する位置決め部を有する放熱板と、前記放熱板の外周部を支持し、かつ半導体素子が搭載される凹部を構成する樹脂成形体と、一端が前記凹部の内側に露出し、他端が前記樹脂成形体の側面または下面に露出し、かつ前記放熱板とは異なる厚みを有する金属製リードとを有する、中空パッケージ。

請求項5

前記放熱板の上面は前記凹部の底面に露出しており、かつ前記放熱板の下面は前記中空パッケージの下面に露出している、請求項4に記載の中空パッケージ。

請求項6

前記位置決め部は、前記放熱板の周縁部に設けられた複数の孔または切り欠きである、請求項4または5に記載の中空パッケージ。

技術分野

0001

本発明は、中空パッケージの製造方法および中空パッケージ
に関する。

背景技術

0002

半導体素子(例えばイメージセンサなどの撮像素子)は、中空パッケージと称されるパッケージの凹部に実装され、当該凹部が透明封止板(例えばガラス板)で封止される。撮像素子が実装された中空パッケージは、固体撮像装置などに搭載される。

0003

そのような中空パッケージは、例えばリードフレームと、それを枠状に封止する樹脂成形体とを有する。リードフレームは、インナーリードアウターリードを有するリードと、放熱板または防湿板として機能するアイランドとが一体化されたものである。樹脂成形体は、底部と枠部とを有し;アイランドは、樹脂成形体の底部に埋設されているか、あるいは樹脂成形体の底部の上面または下面に露出している。

0004

このような中空パッケージは、成型金型内に、リードとアイランドが一体化されたリードフレームを挿入した後;成型金型内に熱硬化性樹脂充填して、硬化させる工程を経て得られる(例えば特許文献1)。

先行技術

0005

特開平4−312963号公報

発明が解決しようとする課題

0006

近年、固体撮像素子などの半導体素子は高密度化が進んでおり、それに伴い、中空パッケージに組み込んで作動させた場合に発生する熱が増加している。発生する熱が増加すると、半導体素子そのものの機能を低下させるおそれがあることから、中空パッケージの放熱性を高めることが望まれている。

0007

中空パッケージの放熱性を高めるためには、放熱板として機能するアイランドの厚みを大きくし、熱容量を大きくすることが有効である。そのためには、リードとアイランドとを別体に設ける必要がある。しかしながら、中空パッケージの製造に用いられる成型金型には、通常、リードフレームの位置決め機構位置決めピン位置決めブロック)は設けられているが、それとは別体の放熱板を位置決めする機構は設けられていないため、放熱板を単独では位置決めできないという問題があった。

0008

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、リードフレームと一体化されていない放熱板であっても、該放熱板を精度よく位置決めできる中空パッケージの製造方法およびそれにより得られる中空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

0009

[1]放熱板と、前記放熱板の外周部を支持し、かつ半導体素子が搭載される凹部を構成する樹脂成形体と、一端が前記凹部の内側に露出し、他端が前記樹脂成形体の側面または下面に露出し、かつ前記放熱板とは異なる厚みを有する金属製リードとを有する中空パッケージの製造方法であって、成型金型に設けられた位置決めピンが係合する位置決め部を有する放熱板と、前記放熱板とは異なる厚みを有する金属製リードを有するリードフレームと、を成型金型内に挿入する第1の工程と、前記放熱板と前記リードフレームが挿入された成型金型に熱硬化性樹脂を充填し、硬化させる第2の工程とを含み、前記第1の工程では、前記放熱板の位置決め部に前記位置決めピンを係合させて前記放熱板を位置決めする、中空パッケージの製造方法。
[2] 前記硬化させて得られた成形体を、前記位置決めピンで押し上げ離型する第3の工程をさらに含む、[1]に記載の中空パッケージの製造方法。
[3] 前記中空パッケージにおいて、前記放熱板の上面は前記凹部の底面に露出しており、かつ前記放熱板の下面は前記中空パッケージの下面に露出している、[1]または[2]に記載の中空パッケージの製造方法。
[4] 位置決めピンが係合する位置決め部を有する放熱板と、前記放熱板の外周部を支持し、かつ半導体素子が搭載される凹部を構成する樹脂成形体と、一端が前記凹部の内側に露出し、他端が前記樹脂成形体の側面または下面に露出し、かつ前記放熱板とは異なる厚みを有する金属製リードとを有する、中空パッケージ。
[5] 前記放熱板の上面は前記凹部の底面に露出しており、かつ前記放熱板の下面は前記中空パッケージの下面に露出している、[4]に記載の中空パッケージ。
[6] 前記位置決め部は、前記放熱板の周縁部に設けられた複数の孔または切り欠きである、[4]または[5]に記載の中空パッケージ。

発明の効果

0010

本発明によれば、リードフレームと一体化されていない放熱板であっても、該放熱板を精度よく位置決めできる中空パッケージの製造方法およびそれにより得られる中空パッケージを提供することができる。

図面の簡単な説明

0011

本発明の一実施形態の中空パッケージを示す斜視図である。
図1Aの断面斜視図である。
図1Aの中空パッケージの下面を示す平面図である。
本発明の他の実施形態の中空パッケージを示す斜視図である。
図2Aの断面斜視図である。
図2Aの中空パッケージの下面を示す平面図である。
トランスファー樹脂成形装置概要図である。
図1Aの中空パッケージの製造工程において、樹脂タブレットと放熱板とリードフレームとを下金型上金型との間に搬送した状態の例を示す図である。
図1Aの中空パッケージの製造工程において、樹脂タブレットと放熱板とリードフレームとを下金型上に配置した状態の例を示す図である。
図1Aの中空パッケージの製造工程において、型締め状態の例を示す図である。
図1Aの中空パッケージの製造工程において、プランジャを上昇させて溶融した樹脂キャビティ移送させる例を示す図である。
図1Aの中空パッケージの製造工程において、キャビティに溶融した樹脂を充填された状態の例を示す図である。
図1Aの中空パッケージの製造工程において、型開き状態の例を示す図である。
図1Aの中空パッケージの製造工程において、成形体を離型する例を示す図である。
図1Aの中空パッケージの製造工程において、金型から成形体を取り出す例を示す図である。
不要部分が除去された成形体の一例を示す図である。
図2Aの中空パッケージの製造工程において、樹脂タブレットと放熱板とリードフレームとを下金型と上金型との間に搬送した状態の例を示す図である。
図2Aの中空パッケージの製造工程において、樹脂タブレットと放熱板とリードフレームとを下金型上に配置した状態の例を示す図である。
図2Aの中空パッケージの製造工程において、型締め状態の例を示す図である。
図2Aの中空パッケージの製造工程において、プランジャを上昇させて溶融した樹脂をキャビティに移送させる例を示す図である。
図2Aの中空パッケージの製造工程において、キャビティに溶融した樹脂を充填された状態の例を示す図である。
図2Aの中空パッケージの製造工程において、型開き状態の例を示す図である。
図2Aの中空パッケージの製造工程において、成形体を離型する例を示す図である。
図2Aの中空パッケージの製造工程において、金型から成形体を取り出す例を示す図である。
図1Aの中空パッケージを用いた半導体装置の一例を示す図である。
図6Aの断面斜視図である。

実施例

0012

1.中空パッケージ
本発明の中空パッケージは、1)放熱板と、2)放熱板の外周部を支持し、かつ半導体素子が搭載される凹部を構成する樹脂成形体と、3)放熱板とは異なる厚みを有する金属製リードとを有する。

0013

放熱板は、金属製の板状部材であり、成型金型の位置決めピンが係合する位置決め部(係合部)を有する。位置決め部は、後述する成型金型の位置決めピンが係合する形状を有していればよく、孔または切り欠きでありうる。孔または切り欠きは、厚み方向に貫通していてもよいし、貫通していなくてもよい。厚み方向に貫通していない孔または切り欠きは、放熱板の下面に設けられていることが好ましい。孔の平面形状は、特に制限されず、例えば円形状でありうる。円形状とは、真円状であってもよいし、楕円状であってもよいし、多角形状であってもよい。切り欠きの平面形状も、特に制限されず、例えばU字形状でありうる。

0014

位置決め部は、放熱板の中央部に1つだけ設けられてもよいし、放熱板の周縁部に複数設けられてもよい。位置決めを精度よく行うためには、放熱板の周縁部に複数設けられることが好ましく;具体的には、放熱板の表面の中心点を通る直線上で、かつ中心点を介して対向する2箇所以上に設けられることが好ましい。例えば、放熱板の平面形状が矩形状である場合、位置決め部は、放熱板の四隅にそれぞれ設けられることが好ましい。

0015

放熱板の平面形状は、通常、矩形状であるが、これに限定されず、円形状であってもよい。円形状は、真円状であってもよいし、楕円状であってもよいし、多角形状であってもよい。

0016

樹脂成形体は、枠部と、必要に応じて底部とを有しうる。枠部は、放熱板の外周部を支持し、かつ底部または放熱板の上面との間で半導体素子を搭載するための凹部を構成する。底部は、放熱板の上面または下面に設けられうるが、中空パッケージの放熱性を高める観点から、底部は設けられないことが好ましい。即ち、放熱板の下面は、中空パッケージの下面に露出しており、かつ放熱板の上面は、中空パッケージの凹部の底面に露出していることが好ましい。

0017

金属製リードは、放熱板とは別体に設けられ、かつ放熱板とは異なる厚み(好ましくは放熱板より小さい厚み)を有する部材である。金属製リードは、インナーリードと、それと電気的に接続されたアウターリードとを有する。インナーリードの端部(金属製リードの一端)は、中空パッケージの凹部の内側に露出し、半導体素子と電気的に接続される。アウターリードの端部(金属製リードの他端)は、樹脂成形体の側面または下面に露出し、外部基板と電気的に接続される。

0018

図1Aは、本発明の一実施形態に係る中空パッケージ10を示す斜視図であり;図1Bは、図1Aの断面斜視図であり;図1Cは、図1Aの中空パッケージ10の下面図である。図1Aに示されるように、中空パッケージ10は、放熱板11と、樹脂成形体13と、金属製リード15とを有する。

0019

<放熱板11について>
放熱板11は、金属製の板状部材であり、その下面が中空パッケージ10の下面に露出し、かつ上面が後述する中空パッケージ10の凹部の底面に露出するように設けられている(図1B参照)。

0020

放熱板11を構成する金属の例には、銅、鉄、アルミニウム、これらの合金または42アロイなどが含まれ、放熱性が高いことから、42アロイまたは銅系の合金が好ましい。放熱板11の材質は、金属製リード15と同じ材質であってもよい。

0021

放熱板11の下面の四隅には、位置決め孔17(位置決め部)がそれぞれ設けられている(図1C参照)。位置決め孔17は、後述する成型金型の位置決めピンが係合しうる形状に設けられ、かつ厚み方向に貫通していない。このように、厚み方向に貫通していない位置決め孔17の内部には、後述するトランスファー樹脂成形によって樹脂が充填されないため、放熱板11の放熱性が損なわれにくい。

0022

位置決め孔17の平面形状は、例えば円形状でありうる(図1C参照)。位置決め孔17の内径は、0.1mm〜3.5mmでありうる。位置決め孔17の深さは、位置決めピンで放熱板11を安定に保持できる程度であればよい。

0023

放熱板11の厚みは、熱容量を高めて中空パッケージの放熱性を高める観点から、金属製リード15の厚みよりも大きいことが好ましく、金属製リードの厚みの1.5〜10倍であることが好ましく、2〜6倍であることがより好ましい。具体的には、0.3mm〜2mmであることが好ましく、0.4mm〜1.2mmであることがより好ましい。

0024

放熱板11の外周端面には、段差部11Aが設けられていることが好ましい。段差部11Aは、放熱板11の外周端部の断面において、放熱板11の厚み方向の下側部分が切り欠かれた形状でありうる(図1B参照)。それにより、放熱板11の外周端部が、アンカー効果により樹脂成形体13によって安定に支持されうる。

0025

<樹脂成形体13について>
樹脂成形体13は、放熱板11の外周部を支持する枠状部材である。樹脂成形体13と放熱板11の上面とで囲まれる凹部の内部が中空部19となる。中空部19の底面は、固体撮像素子などの半導体素子を搭載する面となる。

0026

凹部の深さは、搭載する半導体素子の高さよりも大きければよい。中空部19の底面に固体撮像素子などの半導体素子を搭載した後、中空部19の開口面にガラス板などの透明板を配置して、封止することができる。

0027

樹脂成形体13は、熱硬化性樹脂組成物硬化物から構成されている。熱硬化性樹脂の例には、エポキシ樹脂ポリイミド樹脂などが含まれる。樹脂成形体13は、熱硬化性樹脂組成物をモールド成形、好ましくはトランスファー樹脂成形することによって形成される。

0028

<金属製リード15について>
金属製リード15は、放熱板11とは別体に設けられ、かつ放熱板11よりも小さい厚みを有する。金属製リード15は、半導体素子の接続端子と電気的に接続されるインナーリード15Aと、インナーリード15Aと電気的に接続され、樹脂成形体13の側面または下面に延出したアウターリード15Bとを有する(図1B)。インナーリード15Aの端部(金属製リードの一端)は、中空パッケージ10の凹部内に露出し、ボンディングパッドとなる。アウターリード15Bの端部(金属製リードの他端)は、樹脂成形体13の側面または下面に露出し、外部電極となる。

0029

金属製リード15は、半導体素子の搭載面(中空部19の底面)の周囲を覆うように複数本のリードからなることが好ましい。リードの本数は、特に限定されないが、約20〜300本程度である。

0030

金属製リード15の材質の例には、銅、鉄、アルミニウム、これらの合金または42アロイなどが含まれ、42アロイまたは銅合金が好ましい。また、金属製リード15の厚さは、放熱板11の厚さよりも小さく、例えば0.1mm〜0.3mm、好ましくは0.15mm〜0.25mmでありうる。

0031

図2Aは、本発明の他の実施形態の中空パッケージ20を示す斜視図であり;図2Bは、図2Aの断面斜視図であり;図2Cは、図2Aの中空パッケージ10の下面図である。図2Aに示されるように、中空パッケージ20は、厚み方向に貫通した切り欠き27(位置決め部)を有する放熱板21を備えた以外は図1Aと同様に構成されている。図1Aと同じ部材には同一の符号を付し、その説明は省略する。

0032

放熱板21は、厚み方向に貫通した切り欠き27(位置決め部)を有する以外は放熱板11と同様に構成されうる。切り欠き27の平面形状は、例えばU字状でありうる(図2Aおよび図2C参照)。切り欠き27の面積は、前述と同様に、0.1mm〜3.5mmでありうる。中空パッケージ20では、放熱板21の切り欠き27の内部が、樹脂成形体13と一体化した樹脂で充填されている。

0033

2.中空パッケージの製造方法
本発明の中空パッケージの製造方法は、放熱板と、金属製リードを有するリードフレームとを成型金型に挿入する第1の工程と;放熱板とリードフレームが挿入された成型金型に熱硬化性樹脂組成物を充填し、硬化させる第2の工程と;得られる成形体を成型金型内から離型して取り出す第3の工程とを含む。放熱板および金属製リードは、中空パッケージで説明した放熱板および金属製リードとそれぞれ同じである。

0034

第1の工程では、放熱板の位置決め部に、成型金型の位置決めピンを係合させて放熱板を位置決めする。成型金型の位置決めピンは、後述するように、成型金型の下金型のキャビティ内で、上下方向に可動するように構成されている。それにより、リードフレームと一体化されていない放熱板であっても、精度よく位置決めできる。

0035

第3の工程では、第2の工程で硬化させて得られた成形体を、成型金型から離型する。成形体の離型は、位置決めピンとは別に設けられた離型ピンで成形体を押し上げて行ってもよいし、位置決めピンで成形体を押し上げて行ってもよい。なかでも、成型金型に新たな位置決め機構を設ける必要がなく、既存の離型機構を位置決め機構として利用できることから、位置決めピンと離型ピンを兼用することが好ましい。即ち、第3の工程では、得られた成形体を、位置決めピンで押し上げて離型することが好ましい。

0036

以下、本発明の中空パッケージの製造方法に用いられるトランスファー樹脂成形装置について説明する。図3は、トランスファー樹脂成形装置30の一例を示す概要図である。図3に示されるトランスファー樹脂成形装置30は、搬送機構Xと、成形機構Yと、取出機構Zとを有する。

0037

搬送機構Xは、リードフレーム整列機構X1と、樹脂タブレット整列機構X2と、放熱板整列機構X3とを有する。リードフレーム整列機構X1は、1回の樹脂成形で使用する数のリードフレーム(多数個取り用のリードフレーム)を整列させ;樹脂タブレット整列機構X2は、1回の樹脂成形で使用する数の樹脂タブレットを整列させ;放熱板整列機構X3は、1回の樹脂成形で使用する数の放熱板(1個取り用の放熱板)を整列させる。

0038

そして、搬送機構Xは、リードフレーム整列機構X1に収納されたリードフレームを、搬送体によって真空吸着またはその開閉爪把持して、金型の所定の位置に配置する。同様に、搬送機構Xは、樹脂タブレット整列機構X2に収納された樹脂タブレット61を、その搬送体によって真空吸着またはその開閉爪で把持して、下金型のポットに配置する。搬送機構Xは、放熱板整列機構X3に収納された放熱板を、その搬送体によって真空吸着またはその開閉爪で把持して、金型のキャビティ空間に配置する。

0039

取出機構Zは、成形体収納機構Z1を有する。取出機構Zは、その取出体によって成形体をキャビティから取り出して、成形体収納機構Z1に収納する。

0040

成形機構Yは、上金型40と下金型50とを有する金型と、上金型40と下金型50を移動させるプレス機構Y5と、金型のキャビティ空間に樹脂を移送するトランスファー機構Y6とを有する。

0041

具体的には、成形機構Yは、上プラテンY1と、下プラテンY2と、移動プラテンY3とを有し、これらがダイバーY4によって連結されている。移動プラテンY3は、ダイバーY4に沿って移動可能に構成されている。上プラテンY1と移動プラテンY3との間に、上金型40と下金型50とを有する金型が配置されている。移動プラテンY3と下プラテンY2との間に、プレス機構Y5が配置されている。プレス機構Y5が移動プラテンY3を移動させることによって、下金型50を移動させる。

0042

下金型50は、ポット51と、その内部を上下に移動可能に構成されたプランジャ53と、キャビティ55とを有する(後述の図4A参照)。ポット51とは、樹脂タブレット61を配置するための領域である。プランジャ53は、ポット51の内面摺動して、ポット51の内部を上下に移動する。プランジャ53は、トランスファー機構Y6によって移動可能にされている。トランスファー機構Y6とは、図示されない油圧機構ネジ送り機構カム送り機構などでありうる。また、プランジャ53は加熱されうる。

0043

キャビティ55は、リードフレームの下部に放熱板11または21を配置し、かつ樹脂成形するための空間である。キャビティ55の底には、放熱板11または21を位置決めするための位置決めピン57が設けられている。位置決めピン57は、突起部材であり、駆動機構(不図示)によって上下に可動できるようになっている。

0044

下金型50のキャビティ55の底には、成形体を離型するための離型ピンがさらに設けられてもよい。離型ピンも、位置決めピン57と同様に突起部材であり、駆動機構(不図示)によって上下に可動できるようになっている。ただし、位置決めピンと離型ピンをそれぞれ独立に設けると、これらを独立に制御する必要があり、金型の構造が複雑になる可能性がある。従って、位置決めピンは、離型ピンを兼ねることが好ましい。即ち、位置決めピン57は、放熱板を配置する際は、放熱板の位置決め部と係合して放熱板を位置決めし;成形体を離型する際は、成形体の下面を押し上げて離型するように作動することが好ましい。

0045

上金型40は、キャビティ41と、キャビティ41と下金型50のポット51とを連通するカル43、ランナー45およびゲート47とを有する(後述の図4A参照)。キャビティ41は、下金型50のキャビティ55と対向するように設けられ、リードフレームの上部に樹脂成形体を成形するための空間である。

0046

次に、図3のトランスファー樹脂成形装置30を用いて、中空パッケージを製造する方法の一例を、図4または図5を参照して説明する。

0047

図4は、図1の中空パッケージの製造工程の一例を示す図である。即ち、本発明の中空パッケージは、放熱板とリードフレームとを成型金型に挿入する第1の工程(後述のステップ1))と;放熱板とリードフレームが挿入された成型金型に熱硬化性樹脂組成物を充填し、硬化させる第2の工程(後述のステップ4)および5))と;得られる成形体を押し上げて成型金型内から離型する第3の工程(後述のステップ6))とを含む。

0048

具体的には、以下のステップを含む(図4参照)。
1)下金型50のポット51の内部に、熱硬化樹脂を含む樹脂タブレット61を配置し;下金型50のキャビティ55内に、放熱板11または21を配置し;上金型40と下金型50との間のキャビティ空間に、多数個取りのリードフレーム63を配置するステップ(図4Aおよび図4B)。
2)上金型40と下金型50とを密着させて、型閉めするステップ(図4C)。
3)プランジャ53を移動させて、樹脂タブレット61の熱硬化樹脂をキャビティ41および55内に移送するステップ(図4D)。
4)キャビティ41および55内部に充填された熱硬化樹脂を硬化させるステップ(図4E)。
5)上金型40と下金型50を離間させて、型開きするステップ(図4F)。
6)成形体67を離型し、取り出すステップ(図4Gおよび図4H)。
7)得られた成形体67を切断して個片化し、中空パッケージを得るステップ(図4I)。

0049

ステップ1)では、樹脂タブレット61を、下金型50のポット51の内部にあるプランジャ53の上面に配置し;リードフレーム63を、上金型40と下金型50とで構成されるキャビティ空間に配置し;放熱板11を、下金型50のキャビティ55上に配置する(図4B)。樹脂タブレット61、リードフレーム63および放熱板11の配置は、前述の搬送機構X(図3参照)よって行うことが好ましい。

0050

ポット51の内部に配置する樹脂タブレット61は、典型的には、熱硬化樹脂を含む打錠成形物である。熱硬化樹脂は、例えばエポキシ樹脂を含み、さらに、樹脂タブレットにはフェノール樹脂硬化剤硬化促進剤離型剤着色剤などを含有してもよい。樹脂タブレットは、熱硬化樹脂とともに無機充填材を含有する。樹脂タブレットにおける無機充填材の含有量は、50〜90質量%であることが好ましい。

0051

樹脂タブレット61は、熱硬化樹脂と無機充填材とをミキサーで混合した混合物を、ロールあるいは押出機シートとし;シートをハンマーミルなどで粉砕して粉末顆粒とし;さらに、それを打錠成形して得られる。樹脂タブレット61は、例えば円柱状の打錠成形物でありうる。円柱状の樹脂タブレットの直径は10mm〜40mmであり、高さは5mm〜40mm程度でありうる。

0052

リードフレーム63は、金属薄板を予め短冊状にプレスまたはエッチング加工したリードを複数有するフレームである。リードフレーム63は、通常、多数個取り用のリードフレームが用いられる。

0053

放熱板11は、前述の図1の中空パッケージで説明した放熱板11である。放熱板11を、下金型50のキャビティ55上に配置する前に、位置決めピン57を上昇させておく(図4A)。次いで、搬送機構Xにより、放熱板11を、その位置決め孔17を位置決めピン57と係合させた後;放熱板11をキャビティ55の底面に配置する(図4B)。位置決めを行いやすくする点から、位置決めピンをある程度の高さまで上昇させた状態で、放熱板11の位置決め孔17を位置決めピン57と係合させ;その後、位置決めピン57を下降させて、放熱板11をキャビティ55上に載置することが好ましい。

0054

ステップ2)では、プレス機構Y5により下金型50を上昇させて、型閉めする(図4C)。

0055

ステップ3)では、トランスファー機構Y6によりプランジャ53を上昇させて、樹脂タブレット61の熱硬化樹脂をキャビティ41内に移送する(図4D)。このとき、下金型50、上金型40およびプランジャ53は、それぞれ加熱されていることが好ましい。具体的には、それぞれ約160℃〜180℃に加熱されていることが好ましい。ポット51の内部に配置された樹脂タブレット61は、下金型50とプランジャ53によって加温されて溶融する。溶融した樹脂は、プランジャ53によってキャビティ41および55の内部に押し出される。

0056

ステップ4)では、トランスファー機構Y6によりキャビティ41および55に充填された熱硬化性樹脂を、加圧した状態で熱硬化させる(図4E)。具体的には、所定の時間加熱を続けて、溶融した樹脂を熱硬化させる。熱硬化させる時間は、特に限定されないが、30秒〜120秒の範囲、好ましくは60秒程度でありうる。それにより、放熱板11とリードフレーム63と樹脂成形体65とが一体化された成形体67が得られる。

0057

ステップ5)では、プレス機構Y5により下金型50を下降させて、型開きする(図4F)。

0058

ステップ6)では、成形体67を金型から離型する(図4G)。具体的には、キャビティ55内の位置決めピン57を上昇させて、成形体67を押し上げて離型する。このように、位置決めピン57を離型ピンと兼用することで、既存の離型ピンを位置決めピン57として機能させることができるので、新たな駆動機構が不要となる。

0059

離型された成形体を、キャビティ55から取り出す(図4H)。成形体67の取り出しは、前述の取り出し機構Z(図3)により行うことが好ましい。取り出された成形体67を、前述の成形体収納機構Z1(図3)に収納する。成形体収納機構Z1は、成形体67からランナーおよびゲートなどの不要部分を取り除く。

0060

ステップ7)では、ランナーおよびゲートなどの不要部分が取り除かれた成形体67を、切断・成形装置(不図示)により切断し、個片化する(図4I)。その後、アウターリードを基板実装に適した形状にプレス成型する。それにより、中空パッケージ10を得ることができる(図1)。

0061

図5は、図2の中空パッケージの製造工程の一例を示す図である。図5では、厚み方向に貫通する切り欠き27を有する放熱板21を用い、かつ以下の点が異なる以外は上記とほぼ同様のステップ1)〜7)を経て製造されうる(図5A〜5H参照)。

0062

即ち、ステップ3)では、溶融した樹脂を移送する前に、位置決めピン57をその上面がキャビティ55の底面と一致するか、キャビティ55の底面に近い位置まで下降させておくことが好ましい(図5D)。放熱板21の切り欠き27は、厚み方向に貫通しているため、切り欠き27の内部まで樹脂が充填される。このとき、位置決めピン57の上面がある程度下降していれば、得られる中空パッケージ20の下面に、位置決めピン57に対応する位置に深い凹みが形成されるのを抑制できる(図5H参照)。それにより、得られる中空パッケージ20の放熱性が損なわれにくいだけでなく、美観も損なわれにくい。

0063

このように本発明では、放熱板に、位置決めピンと係合する位置決め部を設けている。それにより、リードフレームとは一体化されていない放熱板であっても、放熱板を単独で精度よく位置決めすることができる。さらに、位置決めピンを離型ピンと兼用させることで、成型金型に新たな位置決め機構を設けることなく、既存の離型機構を位置決めに利用することができるので、製造コストを低減できる。

0064

3.半導体装置
本発明の中空パッケージと、固体撮像素子などの半導体素子とを用いて、半導体装置を得ることができる。半導体素子は、CMOSやCCDなどの撮像素子でありうる。

0065

図6Aは、図1の中空パッケージを用いた半導体装置の一例を示す斜視図を示し;図6Bは、その断面斜視図を示す。図6Bに示される半導体装置70は、中空パッケージ10と、その中空部19の底面(放熱板11の上面)に搭載され、インナーリード15Aと接続された半導体素子71と、中空部19を封止する封止板73とを有する。

0066

具体的には、中空パッケージ11の中空部19の底面にある素子搭載面に、固体撮像素子などの半導体素子71を搭載し、さらに中空部19の開口面に封止板73(透明ガラス板または透明樹脂板)を接着して中空部19を密閉する。半導体素子71の搭載は、素子搭載面にダイボンディング剤で固体撮像素子を固着し、固着された固体撮像素子の接続端子と、インナーリード15Aとを電気接続すればよい。電気接続は、通常はワイヤボンディングで行うが、フリップチップで行ってもよい。得られた半導体装置は、例えばデジタルカメラビデオカメラ携帯電話などの実装基板に実装されうる。

0067

本発明によれば、リードフレームと一体化されていない放熱板であっても、該放熱板を精度よく位置決めできる中空パッケージの製造方法およびそれにより得られる中空パッケージを提供することができる。

0068

10、20中空パッケージ
11、21放熱板
13樹脂成形体
15金属製リード
15Aインナーリード(ボンディングパッド)
15Bアウターリード
17位置決め孔
19中空部
27切り欠き
30トランスファー樹脂成形装置
40上金型
41、55キャビティ
43カル
45ランナー
47ゲート
50下金型
51ポット
53プランジャ
55 キャビティ
57位置決めピン
61樹脂タブレット
63リードフレーム
65樹脂成形物
67成形体
70半導体装置
71半導体素子
73封止板
X搬送機構
X1 リードフレーム整列機構
X2 樹脂タブレット整列機構
X3 放熱板整列機構
Y成形機構
Y1 上プラテン
Y2 下プラテン
Y3移動プラテン
Y4ダイバー
Y5プレス機構
Y6トランスファー機構
Z取出機構
Z1 成形体収納機構

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