JP4455011B2 - プリモールドパッケージ及びこれを用いた半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は、金型によって成形され、内部に、例えば半導体素子を搭載するプリモールドパッケージ及びこれを用いた半導体装置に関する。

従来、特許文献１に記載のように、例えば、プリモールドパッケージ５０は、図４に示すように、パッケージ本体５１とこれに被さる例えば、透明ガラス又は樹脂性の密閉蓋５２とを有している。パッケージ本体５１は、成型後に半導体素子搭載のための中空部分５３ａを確保するように加工されたモールド成型金型（図示せず）の間に、予め所定のパターンをエッチング又はプレス等の手法により形成されたアロイ４２や銅などの金属からなるリードフレーム５３を挟み、熱硬化性エポキシ樹脂からなるモールド樹脂を金型中へ注入することにより成型され、その後、インナーリード５４に金めっき等が施され、さらにアウターリード５５が所定の形状に曲げられて製造されている。

そして、これを用いた半導体装置５６は、パッケージ本体５１の中空部分５３ａの底部に直接銀ペースト等の接着剤５７を塗布した後、半導体素子５８を設置してダイボンディングされ、この後、半導体素子５８上の電極とインナーリード５４とをボンディングワイヤ（金細線）５９にてワイヤボンディングすることにより、相互の電気的導通を確保したうえで、パッケージ本体５１の開口部を塞ぐようにして、ガラス等の平板透光性材料からなる密閉蓋（リッド）５２を接着剤を介して取付けることにより得られる。

特開２００１−１９６４８８号公報（図１〜図８）

しかしながら、図４に記載のプリモールドパッケージ及びこれを用いた半導体装置においては、リード間隔を幅狭にすると半導体素子５８とインナーリード５４とを接続するボンディングワイヤ５９が少しでも左右方向に振れた場合に隣接するボンディングワイヤ５９同士が接触して電気的短絡の原因となっていた。そのためリード間隔が幅狭のリードフレームを使用する場合にはボンディングワイヤの張りや、ループ形状に厳密な管理が要求されていた。
また、多ピン型の半導体装置においては、隣り合うインナーリードの間隔が狭くなって、短絡事故を生じやすいという問題もあった。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、隣り合うインナーリードの間隔を広くしてリード間ショートの発生を減らし、更には、例えば、リード間隔が幅狭の多ピンタイプのリードフレームを採用するものに関し、特にワイヤボンディングにおける不具合の発生を防止することが可能なプリモールドパッケージ及びこれを用いた半導体装置を提供することを目的とする。

前記目的に沿う請求項１記載のプリモールドパッケージは、内側の中空部分には電子部品を載せる搭載部を備え、該搭載部を除く前記中空部分に複数のインナーリードを備えると共に、外部には該それぞれのインナーリードに連結するアウターリードが突出するパッケージ本体と、該パッケージ本体の密封蓋とを有するプリモールドパッケージであって、
前記インナーリードは折り曲げ加工によって複数段に設けられるとともに、複数段の前記インナーリードが表面を露出状態で配置され、しかも、下段に配置された前記インナーリードの先部は、上段に配置された前記インナーリードの先部より中央側に配置され、更に、複数段の前記インナーリードが加工されたリードフレームは一枚の金属素材から製造されている。
これによって、一枚の金属素材からプレス加工又はエッチング加工によって所定のリード形状を形成した後、プレス加工を行って特定のインナーリードの折り曲げ加工を行えば良い。

また、請求項２記載のプリモールドパッケージは、請求項１記載のプリモールドパッケージにおいて、上下段に配置された前記インナーリードは、交互に段を変えて配置されている。
これによって、同一平面上に配置されるインナーリードの間隔が広くなるので、搭載する半導体素子との電気的接続が容易となる。特に、ワイヤボンディングによって半導体素子の電極端子部とインナーリードとを連結する場合には、インナーリードの連結されるワイヤの位置を変えることができる。

請求項３記載の半導体装置は、内側の中空部分の中央には半導体素子を載せる搭載部を備え、その周囲には露出する複数のインナーリードを備えると共に、外部には該それぞれのインナーリードに連結するアウターリードが突出するパッケージ本体と、前記搭載部に設置される半導体素子と、該半導体素子の電極端子部と前記インナーリードとを連結する導通手段と、前記パッケージ本体の密閉蓋とを有する半導体装置において、
前記インナーリードは折り曲げ加工により複数段に設けられるとともに、複数段の前記インナーリードが表面を露出状態で配置され、しかも、下段に配置された前記インナーリードの先部は、上段に配置された前記インナーリードの先部より中央側に配置され、更に、複数段の前記インナーリードが加工されたリードフレームは一枚の金属素材から製造されている

請求項４記載の半導体装置は、請求項３記載の半導体装置において、前記インナーリードのうち、隣り合うインナーリードは異なる段に配置されている。

請求項１及び２記載のプリモールドパッケージにおいては、インナーリードは複数段に設けられ、しかも、下段に配置されたインナーリードの先部は、上段に配置されたインナーリードの先部より中央側に配置されているので、パッケージサイズの大型化を図ることなく、高機能の半導体素子の搭載が可能となる。
更には、ワイヤボンディングによって半導体素子とインナーリードとの電気的導通を図る場合には、ボンディングワイヤをより簡潔に整理して配置することができる。
また、一枚の金属材料から形成することができ、比較的安価に製造できる。

特に、請求項２記載のプリモールドパッケージにおいては、上下段に配置されたインナーリードは、交互に段を変えて配置されているので、平面上に並ぶインナーリード先端部の間隔が広くなって、電気的短絡が無くなると共に、ワイヤボンディングによって半導体素子とインナーリードとの電気的導通を図る場合には、隣り合うボンディングワイヤ同士の接触による電気的短絡がなくなり、さらにはワイヤボンディング工程における管理も容易となる。

請求項３及び４記載の半導体装置においては、インナーリードは複数段に設けられ、しかも、下段に配置されたインナーリードの先部は、上段に配置されたインナーリードの先部より中央側に配置されているので、パッケージサイズの大型化を図ることなく、多ピンの半導体素子の搭載が可能となって、より複雑で高機能の半導体装置を提供できる。

特に、請求項４記載の半導体装置においては、インナーリードのうち、隣り合うインナーリードは異なる段に配置されているので、同一平面上で隣り合うインナーリードの間隔が広くなり、配線時の短絡等を防止することができ、より複雑で多ピンの半導体素子の搭載が可能となる。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の断面図、図２は同半導体装置の一部省略斜視図、図３は本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の断面図である。

図１、図２に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置１０は、プリモールドパッケージ１１とその中空部分（内部）１５に収納されている電子部品の一例である半導体素子（例えば、撮像素子）１２とを有している。プリモールドパッケージ１１は、四角箱状に形成されたエポキシ樹脂製のパッケージ本体１３と、光透過性の合成樹脂又はガラスからなる板状の密閉蓋１４とを有し、パッケージ本体１３の内側の中空部分１５の下部には半導体素子１２を載せる搭載部１６を備えている。そして、パッケージ本体１３の内側周囲（搭載部１６を除く中空部分１５）には、複数の段（この実施の形態では上段１７と下段１８）が設けられ、上段１７及び下段１８には、それぞれ複数のインナーリード１９、２０が表面を露出状態でかつ隙間を有して配置されている。上段１７及び下段１８は階段状になって、下段１８のインナーリード２０の方が、上段１７のインナーリード１９より中央側に突出している。

このインナーリード１９、２０は、パッケージ本体１３を貫通して、それぞれ外側では独立したアウターリード２１が接続されている。それぞれのインナーリード２０は隣り合うインナーリード１９に対して下方に折り曲げられている。外側のアウターリード２１は外側端部の連結片（図示せず）を切り落とした後、直角に折り曲げ加工されている。
搭載部（パッド部）１６は、インナーリード２０の位置より一段下がって形成され、搭載される半導体素子１２の各電極端子部２２とインナーリード２０との配線が短くかつ容易にできる構造となっている。

このパッケージ本体１３の製造にあっては、予め、所定形状のリードフレームを製造しておき、金型内に配置し、これを樹脂封止することによって製造される。この場合のリードフレームは、パッケージ本体１３内に配置されるインナーリード１９、２０の形状加工を行っておくが、これらに連結される外側のアウターリード２１の外側端部は平面状となって連結片によって連結されている。
インナーリード１９、２０の先端部の貴金属めっき処理は、パッケージ本体１３にインナーリードを組み込んで行ってもよいし、予めめっき処理をしてパッケージ内に組み込んでもよい。

半導体素子１２は、搭載部１６に例えば銀ペースト等の接着剤を介して接合される。そして、半導体素子１２の電極端子部２２とインナーリード１９、２０との接合が行われるが、隣り合うインナーリード１９、２０が交互に上段１７及び下段１８に配置されているので、図１に示すように、導通手段の一例であるボンディングワイヤ２３に長短があって、より簡潔かつ簡単に配線が行える。更には、半導体素子１２が撮像素子等の場合には、ボンディングワイヤ２３等に邪魔されず、広い視野を確保できる。
このワイヤボンディング処理が終えた後、パッケージ本体１３内に適当な不活性ガス（例えば、アルゴン）を充填した後、密閉蓋１４を完全シール状態で被せる。

続いて、図３に示す本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置２５について説明するが、第１の実施の形態に係る半導体装置１０と相違する点は、各インナーリード２６、２７の配置にあり、その他の部分は半導体装置１０と同一であるので、同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。
この実施の形態に係る半導体装置２５においては、アウターリード２１から直線状に連結されるインナーリード２７は下段１８にあって、上段１７に配置されるインナーリード２６は、隣り合うインナーリード２７の中間に配置されているインナーリード２６を上方に折り曲げ加工することによって形成されている。
これによって、隣り合うインナーリード２６、２７を上下に配置できるので、各インナーリード２６及びインナーリード２７の隙間が広がり、しかも、これらが上段１７、下段１８に分けて配置されるので、ボンディングワイヤ２３の配置が容易となり、隣り合うボンディングワイヤ２３の短絡等が無くなる。

前記実施の形態では、半導体素子１２を載せる搭載部１６に金属製のパッド部はなく直接樹脂底の上に半導体素子１２を搭載しているが、この部分に金属製のパッド部を配置し、このパッド部の上に半導体素子１２を搭載することもできる。この場合、金属製のパッド部は、通常の樹脂封止型のリードフレームと同様にサポートリードによって支持されると共に、デプレス加工が行われ、下段１８に配置されるインナーリード２０、２７より下方に位置するのがよい。

また、図１、図２に示す半導体素子１０、２５においては、半導体素子１２を中央にして、左右２方にインナーリードが設けられているように記載されているが、当然のことながら、半導体素子１２を中央にして、前後左右４方にそれぞれ複数のインナーリードが配置され、しかも隣り合うインナーリードが複数段に形成される場合も、当然本発明の技術的範囲に属する。
更には、多数のインナーリードがある場合、これに連結されるアウターリードも隣り合うピッチが小さくなるので、図３に符号２１ａで示すように、アウターリードの折り曲げ位置を隣り合うアウターリード毎に変えて、２１、２１ａとすることによって、基板への配線がより容易となる。
本発明は実施の形態の形状に限定されず、例えば、密閉蓋は不透明の板状物であってもよく、更には、樹脂の種類も熱硬化性エポキシ樹脂には限定されない。

本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の断面図である。 同半導体装置の一部省略斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の断面図である。 従来例に係る半導体装置の断面図である。

１０：半導体装置、１１：プリモールドパッケージ、１２：半導体素子、１３：パッケージ本体、１４：密閉蓋、１５：中空部分、１６：搭載部、１７：上段、１８：下段、１９、２０：インナーリード、２１、２１ａ：アウターリード、２２：電極端子部、２３：ボンディングワイヤ、２５：半導体装置、２６、２７：インナーリード

Claims (4)

1. 内側の中空部分には電子部品を載せる搭載部を備え、該搭載部を除く前記中空部分に複数のインナーリードを備えると共に、外部には該それぞれのインナーリードに連結するアウターリードが突出するパッケージ本体と、該パッケージ本体の密封蓋とを有するプリモールドパッケージであって、
   前記インナーリードは折り曲げ加工によって複数段に設けられるとともに、複数段の前記インナーリードが表面を露出状態で配置され、しかも、下段に配置された前記インナーリードの先部は、上段に配置された前記インナーリードの先部より中央側に配置され、更に、複数段の前記インナーリードが加工されたリードフレームは一枚の金属素材から製造されていることを特徴とするプリモールドパッケージ。
2. 請求項１記載のプリモールドパッケージにおいて、上下段に配置された前記インナーリードは、交互に段を変えて配置されていることを特徴とするプリモールドパッケージ。
3. 内側の中空部分の中央には半導体素子を載せる搭載部を備え、その周囲には露出する複数のインナーリードを備えると共に、外部には該それぞれのインナーリードに連結するアウターリードが突出するパッケージ本体と、前記搭載部に設置される半導体素子と、該半導体素子の電極端子部と前記インナーリードとを連結する導通手段と、前記パッケージ本体の密閉蓋とを有する半導体装置において、
   前記インナーリードは折り曲げ加工により複数段に設けられるとともに、複数段の前記インナーリードが表面を露出状態で配置され、しかも、下段に配置された前記インナーリードの先部は、上段に配置された前記インナーリードの先部より中央側に配置され、更に、複数段の前記インナーリードが加工されたリードフレームは一枚の金属素材から製造されていることを特徴とする半導体装置。
4. 請求項３記載の半導体装置において、前記インナーリードのうち、隣り合うインナーリードは異なる段に配置されていることを特徴とする半導体装置。

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