JP2005327868A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂モールド時の、内部端子部または外部端子部の表面への樹脂流れ込みによる樹脂ばりの発生を阻止する。
【解決手段】樹脂成型された基板部および基板部を囲う側壁であるリブ部２ｂを有する外容器と、外容器の内部の基板部に配置された内部端子部１ａ、及びリブ部の側面あるいは基板部の下面に配置された外部端子部を有するリードと、外容器の内部の基板部上に固着された受光素子と、受光素子の電極と内側端子部を接続する接続部材とを有する。内部端子部あるいは外部端子部の表面に、その周縁部に沿った環状の平面形状を有する周辺溝１０あるいは突出部が設けられる。
【選択図】図４

Description

本発明は、リード部を封止し内部端子および外部端子を形成して樹脂成形することにより外容器が作製され、外容器内に受光素子を固着してその電極と内側端子が接続された構造を有する半導体装置に関する。特に、リード部の内部端子表面および外部端子表面への樹脂流入が防止された半導体装置の構造および製造方法に関する。

デジタルスチルカメラ等に用いられる固体撮像装置は、図１に示すような構造でパッケージングされる（例えば特許文献１参照）。この固体撮像装置は、リードフレーム１が樹脂モールドにより一括成形された外容器２を有する。母材となるリードフレーム１は、内部端子部１ａおよび外部端子部１ｂを有しており、外容器２は、樹脂モールドで一括成形された基板部２ａとリブ部２ｂから成る。外容器２には、ＣＣＤ等の撮像素子３を搭載するための内部領域４が形成されている。撮像素子３は、リードフレーム１および各リブ２ｂに囲まれた領域内で、内部領域４内の中央部に位置させて樹脂基板部２ａ上に固定配置され、受光領域を防塵用のガラス５で覆われている。ガラス板５は、リブ部２ｂの上端面に接合されている。撮像素子３の上のボンディングパッド（電極部）と、内部端子部１ａとが、金属線からなるボンディングワイヤ６で接続されている。撮像素子３からの電気信号は、ボンディングワイヤ６を通って、内部端子部１ａから外部へと導出される。

樹脂モールドの一括成形は、内部端子部１ａおよび外部端子部１ｂをモールド金型の上型と下型にて押さえた状態で行う。

また、外部端子部１ｂは、固体撮像装置が回路基板上に実装されるときに、回路基板上の電極と電気接続するために用いられる。
特開平５−２６７６２９号公報

上述の固体撮像装置を製造する工程において、リードフレームの状態から基板部２ａおよびリブ２ｂ形成のための樹脂モールドを行う際に、リードフレームの内部端子部１ａおよび外部端子部１ｂを、モールド金型の上型および下型にて挟み込んだ状態で樹脂封止を行う。

しかし、樹脂モールドの際に、金型とクランプされたリードフレームの端子部の間に、モールド時の樹脂が入り込んでしまう場合がある。そのようにして、内部端子部１ａの面へ樹脂が入り込むと、ボンディングワイヤの密着性の低下の原因となる。また外部端子部１ｂ面へ樹脂が入り込むと、パッケージの回路基板上への実装時の、はんだ強度の低下の原因となる。

例えば図１１は、従来例の固体撮像装置のリード表面における、リブ部２ｂおよびリード部１ａの接合部分の一部を示す平面図であり、リブ２ｂの一括樹脂モールド工程において、樹脂ばり７が発生していることを示す。内部端子部１ａにおける樹脂ばり７の存在が、撮像素子との接続部分のワイヤボンディング地点にまで及ぶと、そのワイヤボンディングの接合性の低下に直結する。また樹脂ばり７が、外部端子部面へ入り込むと、パッケージの回路基板上への実装時の、はんだ強度の低下につながってしまう。

また、図１２に示す状態に起因して樹脂ばりが発生する場合もある。図１２は、材料圧延時にリード部１ａの表面に発生する材料圧延方向の筋８を示す。この筋８が溝となって、リブ部２ｂ樹脂形成時の樹脂流入の通路になり、図１３に示すような樹脂ばり９を発生させる。

本発明は、樹脂モールド時の、内部端子部、あるいは外部端子部の表面への樹脂流れ込みを阻止し、樹脂ばりの発生を抑制することが可能なリード構造を持った半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の半導体装置は、樹脂成型された基板部および前記基板部を囲う側壁であるリブ部を有する外容器と、前記外容器の内部の前記基板部に配置された内部端子部、及び前記リブ部の側面あるいは前記基板部の下面に配置された外部端子部を有するリードと、前記外容器の内部の前記基板部上に固着された受光素子と、前記受光素子の電極と前記内側端子部を接続する接続部材とを有する。

上記課題を解決するため、本発明の第１の構成の半導体装置は、前記内部端子部あるいは前記外部端子部の表面に、その周縁部に沿った環状の平面形状を有する周辺溝が設けられたことを特徴とする。

本発明の第２の構成の半導体装置は、前記内部端子部あるいは前記外部端子部の表面に、その周縁部に沿った平面形状を有する突出部が設けられたことを特徴とする。

本発明の半導体装置の製造方法は、金属材料を所定形状に圧延してリードフレームを形成する工程と、 前記リードフレームを封じて樹脂成形することにより、前記リードフレームを含む基板部と、前記基板部を囲んで前記基板部の外周部から立ち上がる側壁を形成するリブ部と、前記リブ部の内側において前記基板部の上面に前記リードフレームが露出した内部端子部と、前記基板部の下面あるいは前記リブ部の側面に前記リードフレームが露出した外部端子部とを形成する工程と、前記リブ部の内側の前記基板部の上に受光素子を固着する工程と、前記受光素子の電極と前記内部端子部とを接続部材で接続する工程とを有する。

上記課題を解決するため、本発明の第１の構成の半導体装置の製造方法は、前記リードフレームの形成後であって前記樹脂成形前に、前記内部端子部あるいは外部端子部の表面に、その周縁部に沿った環状の平面形状を有する周辺溝を形成する工程を有することを特徴とする。

本発明の第２の構成の半導体装置の製造方法は、前記内部端子部あるいは前記外部端子部を、前記リードフレームをパンチで打ち抜くことにより形成して、前記内部端子部あるいは前記外部端子部の外周部にバリによる突出部を形成することを特徴とする。

本発明の第３の構成の半導体装置の製造方法は、前記リードフレームの形成後であって前記樹脂成形前に、前記内部端子部あるいは外部端子部の表面を平滑化する工程を有することを特徴とする。

第１の構成の半導体装置あるいはその製造方法によれば、周辺溝でモールド時の樹脂の流れ込みを受けることで、内部端子部あるいは外部端子部の表面への樹脂の流れ込みを阻止し、樹脂ばりの発生を抑制することができる。

第２の構成の半導体装置あるいはその製造方法によれば、突出部がモールド時の樹脂の流れ込みに対する障壁となり、内部端子部あるいは外部端子部の表面への樹脂の流れ込みを阻止し、樹脂ばりの発生を抑制することができる。

第３の構成の半導体装置の製造方法によれば、リードの表面に圧延方向に沿って延びる筋状の溝を無くして表面の段差を消失させ、モールド時の樹脂が流れ込むことを防止して、樹脂ばりの発生を抑制することができる。

第１の構成の半導体装置あるいはその製造方法において、前記環状を、楕円形状あるいは四角形状とすることができる。すなわち、本発明において環状とは、実質的に閉区間を形成して溝が形成された形状を意味する。また、前記周辺溝の断面形状をＶ字型とすることができる。

また第１の構成の半導体装置の製造方法において、前記周辺溝を、パンチを用いたプレスで形成することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。本発明の実施の形態における半導体装置のパッケージ構造の断面形状は、基本的には図１に示した従来例と同様である。図２は、図１に示す完成されたパッケージ構造を、上面から示した図であり、内部領域４を覆うガラス板５を取り除いた状態である。図３は、図１に示す半導体装置を下面から示した図であり、一括樹脂成形された基板部２ａの面に外部端子部１ｂが露出している。

この半導体装置を製造するための基本的な工程について、以下に説明する。まず、厚さ０．２ｍｍの金属リードフレーム母材を所定形状に圧延してリードフレーム１を形成し、内部端子部１ａおよび外部端子部１ｂの形状が形成された構造から、固体撮像素子３を固定載置する平板状の基板部２ａおよびリブ部２ｂを配置した形状を、一括樹脂モールドして作製する。樹脂でモールドされた基板部２ａは、リードフレーム１のリード厚さと同等の高さに形成され、リブ部２ｂは、例えば、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの高さに設定される。リードフレーム１の内部端子部１ａおよび外部端子部１ｂと、一括樹脂成形された基板部２ａおよびリブ部２ｂにより形成される内部領域４において、基板部２ａ上に、高さ０．４ｍｍの撮像素子３のチップが搭載され、チップの電極と内部端子部１ａが、ボンディングワイヤ６によってそれぞれ接続される。さらに、リブ部２ｂの上端面と高さ０．３ｍｍのガラス板５を接着剤によって接合し、高さ２．０ｍｍ以下のパッケージが構成される。

この工程において、基板部２ａおよびリブ部２ｂを一括樹脂モールドする際には、内部端子部１ａおよび外部端子部１ｂは、樹脂モールド金型の上型および下型によりクランプされる。それにより、樹脂がリード部に侵入することを阻止し、樹脂ばりの発生を抑制する。

本発明の実施の形態においては、以上のようなパッケージ構造の固体撮像装置を作製する工程において、樹脂ばりの発生をより最適に抑制して高精度なパッケージを得るために、図４〜図１０に示すとおりの、改良されたリード表面構造および製造工程を有する。

（実施の形態１）
図４は、実施の形態１における固体撮像装置を構成するリードの表面を示す平面図である。本実施の形態においては、図１１に示したような樹脂ばり７の侵入を阻止するために、内部端子部１ａ（あるいは外部端子部）の表面に、周縁に沿った四角形の周辺溝１０が形成される。

周辺溝１０は、あらかじめエッチング加工時に、内部端子部１ａ（あるいは外部端子部）の表面部に、ハーフエッチングで形成される。リブ部２ｂ（及び基板部）の一括樹脂成形時に、リード表面部に流入する樹脂を周辺溝１０で受けて、インナーリード部のワイヤボンディング位置への樹脂ばり７の発生を抑制することが可能となる。

ハーフエッチングにより形成する周辺溝１０の平面形状は、楕円形であっても樹脂ばり７の発生を抑制することが可能である。また、楕円形あるいは四角形のリード表面部の周辺溝を、プレス加工によりパンチで用いて打ち抜くことで形成しても、同様の効果が得られる。

なお、周辺溝１０の加工は、エッチングによる場合はリードフレームのめっき加工およびダイパッド部加工以前に行い、プレス加工による場合はめっき加工以後、ダイパッド部加工以前に行うのが好ましい。

図５に示すように、周辺溝１１は、内部端子部１ａ（あるいは外部端子部）の表面に、周縁に沿った縦方向と横方向のＶ字型の溝として形成してもよい。Ｖ字型の周辺溝１１は、プレス金型を用いてＶ字型のパンチによりプレス加工することで、各リード表面部に形成する。この周辺溝１１も、樹脂がモールド成形時に流れ込んで樹脂ばり７が発生することを効果的に阻止することが可能である。

Ｖ字型の周辺溝１１の形成は、リードフレーム加工時に、ダイパッド部を形成する以前に実施する。図６には、内部端子部１ａの表面部にＶ字型の周辺溝１１が、プレス加工により形成された状態を断面で示す。なお、周辺溝１１の断面形状はＶ字形状に限らず、樹脂の流れ込みを受けることができれば、他の形状とすることもできる。

（実施の形態２）
図７は、実施の形態２における固体撮像装置を構成するリードの表面を示す平面図である。本実施の形態においては、図１１に示したような樹脂ばり７の侵入を阻止するために、プレス加工によりリードフレームを打ち抜いて、内部端子部１ａ（あるいは外部端子部）の表面に、その周縁に沿った平面形状を有する突出部をプレスばり１２により形成する。

リードフレームにおいて、形成されるリード形状は本来、エッチング加工により形成されるが、フレーム原板の状態において、全てのリード形状をプレス加工で形成することで、全てのリード部の縁に積極的にプレスばり１２を形成する。それらのプレスばり１２を障壁として、リブ部２ｂ（及び基板部）を一括樹脂成形する際に、リード表面部に樹脂が流れ込むことを阻止することが可能となる。

図８および図９には、プレスばり１２が、内部端子部１ａ側および外部端子部１ｂ側にそれぞれ形成された状態を示す。図８はリードの縦断面、図９はリードの横断面である。このようなプレスばり１２により、樹脂の流れ込みを阻止する作用を効果的に得ることができる。

プレス加工により形成できることから、各リード部を形成する際に、全てのリード部の、全ての箇所でプレスばり１２を容易に作製することができる。また、プレス方向を順方向と逆方向で選択することができ、樹脂の流入を効果的に阻止することが可能となる。さらに、エッチング等の工程がなくなるため、工程の簡略化、コストダウンが可能である。

（実施の形態３）
図１０は、実施の形態３における固体撮像装置を構成するリードの表面を示す平面図である。本実施の形態においては、内部端子１ａ面の表面部分を平坦に削ることによって、図１２に示したような、材料特有の圧延方向に延びる溝形状の筋７をなくしたことを特徴とする。内部端子部１ａの表面を平滑化させて金型と密着させることで、成形時における樹脂の侵入を阻止することが可能となる。

外部端子部１ｂ面（図１参照）においても同様に、表面部分を浅く削ることによって、リード表面の圧延方向の筋をなくし、樹脂の侵入を阻止することが可能となる。それにより、固体撮像装置が回路基板上に搭載される際の、実装性の低下を防止することができる。

以上のようにして、本発明の実施の形態によれば、樹脂モールド成形による樹脂ばりの発生が効果的に抑制される。上述したような、エッチング加工あるいはプレス加工を用いて、各リード表面に樹脂の進入を阻止する形状を追加する製造方法であれば、パッケージ形態の変化やリード形状およびリード配置などの変化が起こったとしても、同様に適用可能であり、同様の効果を得ることが可能である。

なお、固体撮像素子３がフォトダイオード等の受光素子であっても、本発明を適用可能である。

本発明の固体撮像装置及びその製造方法によれば、各リード表面部における樹脂モールド成形時の樹脂ばりの発生を効果的に抑制することが可能であり、ビデオカメラやスチルカメラ等に用いられる固体撮像装置に有効である。

固体撮像装置の構成を示す断面図 図１の固体撮像装置の透明板を取り去って示した上面図 図１の固体撮像装置の下面図 実施の形態１における固体撮像装置を構成するリードの表面を示す平面図 実施の形態１における固体撮像装置を構成する他の例のリードの表面を示す平面図 同リードの表面におけるＶ溝構造を示す断面図 実施の形態２における固体撮像装置を構成するリードの表面を示す平面図 同実施の形態のリードにおけるプレス加工打ち抜きばりを示す縦断面図 図８とは逆側から打ち抜きを行った場合のリードにおけるプレス加工打ち抜きばりを示す横断面図 実施の形態３１における固体撮像装置を構成するリードの表面を示す平面図 従来例の固体撮像装置におけるリード表面に樹脂ばりが発生した状態を示す平面図 従来例の固体撮像装置の他の例におけるリード表面の問題を説明するための平面図 同リード表面に他の状態の樹脂ばりが発生していることを示す平面図

符号の説明

１ リードフレーム
１ａ 内部端子部
１ｂ 外部端子部
２ 外容器
２ａ 基板部
２ｂ リブ部
３ 撮像素子
４ 内部領域
５ ガラス板
６ ボンディングワイヤ
７、９ 樹脂ばり
８ 筋
１０、１１ 周辺溝
１２ プレスばり

Claims (10)

1. 樹脂成型された基板部および前記基板部を囲う側壁であるリブ部を有する外容器と、
   前記外容器の内部の前記基板部に配置された内部端子部、及び前記リブ部の側面あるいは前記基板部の下面に配置された外部端子部を有するリードと、
   前記外容器の内部の前記基板部上に固着された受光素子と、
   前記受光素子の電極と前記内側端子部を接続する接続部材とを有する半導体装置において、
   前記内部端子部あるいは前記外部端子部の表面に、その周縁部に沿った環状の平面形状を有する周辺溝が設けられたことを特徴とする半導体装置。
2. 前記環状は、楕円形状あるいは四角形状である請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記周辺溝の断面形状はＶ字型である請求項２に記載の半導体装置。
4. 樹脂成型された基板部および前記基板部を囲う側壁であるリブ部を有する外容器と、
   前記外容器の内部の前記基板部に配置された内部端子部、及び前記リブ部の側面あるいは前記基板部の下面に配置された外部端子部を有するリードと、
   前記外容器の内部の前記基板部上に固着された受光素子と、
   前記受光素子の電極と前記内側端子部を接続する接続部材とを有する半導体装置において、
   前記内部端子部あるいは前記外部端子部の表面に、その周縁部に沿った平面形状を有する突出部が設けられたことを特徴とする半導体装置。
5. 金属材料を所定形状に圧延してリードフレームを形成する工程と、
   前記リードフレームを封じて樹脂成形することにより、前記リードフレームを含む基板部と、前記基板部を囲んで前記基板部の外周部から立ち上がる側壁を形成するリブ部と、前記リブ部の内側において前記基板部の上面に前記リードフレームが露出した内部端子部と、前記基板部の下面あるいは前記リブ部の側面に前記リードフレームが露出した外部端子部とを形成する工程と、
   前記リブ部の内側の前記基板部の上に受光素子を固着する工程と、
   前記受光素子の電極と前記内部端子部とを接続部材で接続する工程とを有する半導体装置の製造方法において、
   前記リードフレームの形成後であって前記樹脂成形前に、前記内部端子部あるいは外部端子部の表面に、その周縁部に沿った環状の平面形状を有する周辺溝を形成する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. 前記環状は、楕円形状あるいは四角形状である請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記周辺溝を、パンチを用いたプレスで形成する請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
8. 前記周辺溝を、Ｖ字型のパンチを用いたプレスでＶ字型の溝に形成する請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
9. 金属材料を所定形状に圧延してリードフレームを形成する工程と、
   前記リードフレームを封じて樹脂成形することにより、前記リードフレームを含む基板部と、前記基板部を囲んで前記基板部の外周部から立ち上がる側壁を形成するリブ部と、前記リブ部の内側において前記基板部の上面に前記リードフレームが露出した内部端子部と、前記基板部の下面あるいは前記リブ部の側面に前記リードフレームが露出した外部端子部とを形成する工程と、
   前記リブ部の内側の前記基板部の上に受光素子を固着する工程と、
   前記受光素子の電極と前記内部端子部とを接続部材で接続する工程とを有する半導体装置の製造方法において、
   前記内部端子部あるいは前記外部端子部を、前記リードフレームをパンチで打ち抜くことにより形成して、前記内部端子部あるいは前記外部端子部の外周部にバリによる突出部を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
10. 金属材料を所定形状に圧延してリードフレームを形成する工程と、
    前記リードフレームを封じて樹脂成形することにより、前記リードフレームを含む基板部と、前記基板部を囲んで前記基板部の外周部から立ち上がる側壁を形成するリブ部と、前記リブ部の内側において前記基板部の上面に前記リードフレームが露出した内部端子部と、前記基板部の下面あるいは前記リブ部の側面に前記リードフレームが露出した外部端子部とを形成する工程と、
    前記リブ部の内側の前記基板部の上に受光素子を固着する工程と、
    前記受光素子の電極と前記内部端子部とを接続部材で接続する工程とを有する半導体装置の製造方法において、
    前記リードフレームの形成後であって前記樹脂成形前に、前記内部端子部あるいは外部端子部の表面を平滑化する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。

Images