JP2009289924A - Package for semiconductor device chassis and its production process, package, semiconductor device, and microphone package - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体装置用パッケージ本体の全体を薄肉化するとともに、リードフレームとモールド樹脂体との相対位置関係を正確に形成する。
【解決手段】半導体チップ2が搭載されるステージ部11及び該ステージ部11と間隔をあけて配置される複数の端子部を有するリードフレーム5と、その表面の内部接続面及び裏面の外部接続面を露出させた状態で該リードフレーム5を埋設してなるモールド樹脂体6とからなり、内部接続面に接続状態で半導体チップ2が搭載され蓋体8によって覆われる半導体装置用パッケージ本体7であって、リードフレーム5の少なくとも裏面に、外部接続面に対してリードフレーム5の板厚の途中の深さまで窪ませてなる凹状面32Aが形成されるとともに、該凹状面32Aを覆うモールド樹脂体6に、凹状面32Aの一部を露出させる穴部33が形成されている。
【選択図】 図7The entire package body for a semiconductor device is thinned, and the relative positional relationship between a lead frame and a mold resin body is accurately formed.
A lead frame having a stage portion on which a semiconductor chip is mounted and a plurality of terminal portions spaced apart from the stage portion, and an internal connection surface on the front surface and an external connection surface on the back surface thereof. The semiconductor device package body 7 is composed of a molded resin body 6 in which the lead frame 5 is embedded in a state where the lead frame 5 is exposed, the semiconductor chip 2 is mounted on the internal connection surface in a connected state, and is covered with the lid body 8. Thus, at least the back surface of the lead frame 5 is formed with a concave surface 32A that is depressed to a depth halfway through the thickness of the lead frame 5 with respect to the external connection surface, and the mold resin body 6 that covers the concave surface 32A. In addition, a hole 33 for exposing a part of the concave surface 32A is formed.
[Selection] Figure 7
Description
本発明は、リードフレームの少なくとも一部をモールド樹脂体に埋設してなるパッケージ本体に半導体チップを搭載して蓋体により覆って構成される半導体装置に係り、そのパッケージ本体及びその製造方法、パッケージ、半導体装置、並びに該半導体装置を用いて構成したマイクロフォンパッケージに関する。 The present invention relates to a semiconductor device in which a semiconductor chip is mounted on a package body in which at least a part of a lead frame is embedded in a mold resin body and covered with a lid, the package body, a manufacturing method thereof, and a package The present invention relates to a semiconductor device, and a microphone package configured using the semiconductor device.
シリコンマイクや圧力センサ等の半導体装置として、リードフレームに樹脂をモールドしてなるプリモールドタイプの中空のパッケージの中にマイクロフォンチップ等を収納したものがある。この種の半導体装置は、小型化の要求から、リードフレームとなる金属板を板厚の途中までハーフエッチングすることにより、残された部分で端子面等を形成して全体を薄肉化する技術が提案されている。 2. Description of the Related Art Some semiconductor devices such as a silicon microphone and a pressure sensor include a microphone chip and the like housed in a pre-mold type hollow package obtained by molding a resin on a lead frame. This type of semiconductor device has a technology for reducing the overall thickness by forming a terminal surface and the like in the remaining portion by half-etching the metal plate to be a lead frame halfway through the thickness in response to a demand for miniaturization. Proposed.
このようなハーフエッチングしたリードフレームにより半導体パッケージを形成したものとして、例えば特許文献1記載の技術では、リードフレームの厚い枠部に囲まれたパッケージ形成領域において、リードフレームの表面の内部接続面及び裏面の外部接続面を除いて板厚の略1/3ずつが凹状にハーフエッチングされ、その凹部内にソルダーレジストが埋め込まれ、半導体チップを搭載した後に、全体をモールド樹脂によって覆ってパッケージが形成されている。
また、特許文献2記載の技術では、リードフレームの裏面が外部接続面を除いて板厚の半分程度の深さまで凹状にハーフエッチングされ、このリードフレームを射出成形金型の金型面によって挟持してモールド樹脂を射出することにより、ハーフエッチングにより形成されるリードフレームの凹部等にモールド樹脂が埋め込まれた形状とされている。
In the technique described in
しかしながら、特許文献1記載の技術であると、リードフレーム自体はハーフエッチングによって必要な凹凸が形成され、薄肉化が図られているが、パッケージ形成領域の外側に厚肉の枠部を形成しておく必要があるとともに、リードフレームの凹部にソルダーレジストを埋め込み、さらに全体をモールド樹脂で覆う構造であるため、結果として厚肉部分が生じるという問題がある。 However, according to the technique described in Patent Document 1, the lead frame itself has a necessary unevenness formed by half etching to reduce the thickness, but a thick frame portion is formed outside the package formation region. In addition, there is a problem that a thick portion is generated as a result of the structure in which the solder resist is embedded in the recess of the lead frame and the whole is covered with the mold resin.
また、特許文献2記載の技術では、射出成形時に、外部接続面が形成される付近は肉厚に形成され、その部分で射出成形金型により挟持されるが、中央のアイランド(ダイパッド)部分は半分の板厚で薄肉になっているため、強度が低下しており、射出圧力によって変形や移動が生じてアイランドの表面が露出せずにモールド樹脂に部分的に埋没してしまうなど、リードフレームとモールド樹脂体との相対位置関係にずれが生じるおそれがある。
Further, in the technique described in
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、半導体装置用パッケージ本体の全体を薄肉化するとともに、リードフレームとモールド樹脂体との相対位置関係を正確に形成することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to reduce the overall thickness of the package body for a semiconductor device and to accurately form the relative positional relationship between the lead frame and the molded resin body. .
このような目的を達成するため、本発明は、半導体チップが搭載されるステージ部及び該ステージ部と間隔をあけて配置される複数の端子部を有するリードフレームと、その表面の内部接続面及び裏面の外部接続面を露出させた状態で該リードフレームを埋設してなるモールド樹脂体とからなり、前記内部接続面に接続状態で半導体チップが搭載され蓋体によって覆われる半導体装置用パッケージ本体であって、前記リードフレームの少なくとも裏面に、前記外部接続面に対してリードフレームの板厚の途中の深さまで窪ませてなる凹状面が形成されるとともに、該凹状面を覆う前記モールド樹脂体に、前記凹状面の一部を露出させる穴部が形成されていることを特徴とする。 In order to achieve such an object, the present invention provides a lead frame having a stage portion on which a semiconductor chip is mounted, a plurality of terminal portions arranged at intervals from the stage portion, an internal connection surface on the surface, A package body for a semiconductor device comprising a molded resin body in which the lead frame is embedded with the external connection surface on the back surface exposed, and a semiconductor chip mounted on the internal connection surface and covered with a lid. A concave surface is formed on at least the back surface of the lead frame, the concave surface being recessed to a depth in the middle of the thickness of the lead frame with respect to the external connection surface, and the mold resin body covering the concave surface A hole portion for exposing a part of the concave surface is formed.
そして、この半導体装置用パッケージの製造方法は、前記リードフレームの凹状面をハーフエッチングにより形成した後、射出成形金型の金型面に前記内部接続面及び外部接続面を接触させた状態で金型面間に前記リードフレームを挟持するとともに、該金型面に形成した突起の先端面を前記凹状面の一部に接触させ、この状態で樹脂を射出して前記モールド樹脂体を形成することを特徴とする。 In this method of manufacturing a package for a semiconductor device, after the concave surface of the lead frame is formed by half etching, the inner connection surface and the external connection surface are brought into contact with the mold surface of the injection mold. The lead frame is sandwiched between mold surfaces, the tip surface of the protrusion formed on the mold surface is brought into contact with a part of the concave surface, and the resin is injected in this state to form the mold resin body. It is characterized by.
すなわち、リードフレームにモールド樹脂体を形成する際に、金型面に形成した突起を凹状面に接触させて射出成形することにより、この凹状面が突起の先端面により支持されるとともに、その反対面の少なくとも内部接続面に接触している金型面との間でリードフレームを挟持した状態とすることができる。そして、この突起の先端面で支持されることにより、射出成形時に樹脂の圧力が作用しても動き難く、変形等が生じにくい。したがって、その凹状面の反対面に形成すべき内部接続面をモールド樹脂体の表面に確実に露出させることができる。特に凹状面をハーフエッチングにより板厚の途中の深さまでを除去するようにして形成する場合、板厚が例えば半分程度に薄くなって変形等が生じ易い状態となるので、本発明の構成とすることは有効である。 That is, when forming the molding resin body on the lead frame, the projection formed on the mold surface is brought into contact with the concave surface and injection molding is performed so that the concave surface is supported by the tip surface of the projection and vice versa. The lead frame can be sandwiched between at least the mold surface in contact with the internal connection surface. And by being supported by the front end surface of this protrusion, even if the pressure of the resin acts during injection molding, it does not move easily, and deformation or the like hardly occurs. Therefore, the internal connection surface to be formed on the surface opposite to the concave surface can be reliably exposed on the surface of the mold resin body. In particular, when the concave surface is formed by removing half the depth of the plate thickness by half etching, the plate thickness is reduced to, for example, about half and is likely to be deformed. It is effective.
そして、このようにして金型の突起で凹状面を支持するものであるため、モールド樹脂体には金型の突起の部分が穴部となって形成される。この凹状面を射出成形金型の金型面に支持させる場合、金型面に設けた突起で凹状面を支持する構成とは逆に、凹状面の部分を一部残してハーフエッチングすることにより、リードフレームに、凹状面から突出する突起を形成して、その突起を射出成形金型の平坦な金型面に接触させることも考えられるが、この場合は、モールド樹脂体の裏面に突起の先端面が露出することになり、基板に固着したときにはんだが広がって突起に接触し短絡してしまうおそれがある。これに対して、本発明の構成の場合は、穴部となっているため、短絡現象が生じることはない。
なお、通常は、パッケージ本体は矩形板状に形成されるとともに、ステージ部及び各端子部の外部接続面が裏面の隅部にそれぞれ配置されるので、前記穴部はほぼ中央部に配置される。
Since the concave surface is supported by the protrusion of the mold in this way, the protrusion of the mold is formed as a hole in the mold resin body. When this concave surface is supported on the mold surface of an injection mold, the half surface is partially etched to leave a part of the concave surface, contrary to the configuration in which the concave surface is supported by the protrusion provided on the mold surface. It is also conceivable to form a protrusion protruding from the concave surface on the lead frame and bring the protrusion into contact with the flat mold surface of the injection mold, but in this case, the protrusion is formed on the back surface of the mold resin body. The tip end face is exposed, and when it is fixed to the substrate, the solder spreads out and may come into contact with the protrusion and short circuit. On the other hand, in the case of the configuration of the present invention, since it is a hole, a short circuit phenomenon does not occur.
Normally, the package body is formed in a rectangular plate shape, and the external connection surfaces of the stage part and each terminal part are respectively arranged at the corners on the back surface, so that the hole part is arranged almost at the center part. .
本発明の半導体装置用パッケージ本体において、前記穴部は前記内部接続面の背部に形成されている構成としてもよい。
内部接続面は射出成形金型の金型面に接触する部分であり、この内部接続面を形成する金型面と穴部を形成する突起の先端面とが同軸的に配置されることになる。したがって、リードフレームの薄肉部分がこれら金型の間で表裏両面から挟持され、射出圧力に対する拘束力を大きくして、その移動や変形を確実に防止することができる。
In the package body for a semiconductor device of the present invention, the hole portion may be formed on a back portion of the internal connection surface.
The internal connection surface is a portion that contacts the mold surface of the injection mold, and the mold surface that forms the internal connection surface and the tip surface of the projection that forms the hole are arranged coaxially. . Accordingly, the thin portion of the lead frame is sandwiched between these molds from both the front and back surfaces, and the restraining force against the injection pressure can be increased to reliably prevent the movement and deformation.
また、本発明の半導体装置用パッケージは、前記半導体装置用パッケージ本体と、該半導体装置用パッケージ本体の表面を内部空間を形成した状態に覆う蓋体とを備えることを特徴とする。
そして、本発明の半導体装置は、前記半導体装置用パッケージにおける前記パッケージ本体の上に半導体チップが搭載され、該半導体チップが前記内部接続面に接続されていることを特徴とする。
さらに、本発明のマイクロフォンパッケージは、前記半導体装置を用いて構成され、前記半導体チップがマイクロフォンチップであり、前記蓋体又は前記パッケージ本体のいずれかに、内部空間に連通する音響孔が形成されていることを特徴とする。
また、本発明のマイクロフォンパッケージにおいて、前記パッケージ本体に、前記リードフレームの一部が前記モールド樹脂体に形成した窓穴部から露出されるとともに、その露出部分に前記リードフレームを貫通する複数の小孔が形成され、これら小孔により前記音響孔が構成されているようにしてもよい。
According to another aspect of the present invention, there is provided a package for a semiconductor device, comprising: the package body for a semiconductor device; and a lid that covers the surface of the package body for the semiconductor device in a state where an internal space is formed.
The semiconductor device according to the present invention is characterized in that a semiconductor chip is mounted on the package body in the semiconductor device package, and the semiconductor chip is connected to the internal connection surface.
Furthermore, a microphone package of the present invention is configured using the semiconductor device, the semiconductor chip is a microphone chip, and an acoustic hole communicating with an internal space is formed in either the lid or the package body. It is characterized by being.
In the microphone package of the present invention, a part of the lead frame is exposed to the package body from a window hole formed in the mold resin body, and a plurality of small holes penetrating the lead frame through the exposed portion. Holes may be formed, and the acoustic holes may be configured by these small holes.
本発明によれば、リードフレームに外部接続面に対して板厚の途中の深さまで窪ませてなる凹状面を形成し、その凹状面を埋めるようにモールド樹脂体を形成しているから、パッケージ本体の全体を薄肉化することが可能である。また、リードフレームの凹状面の一部を露出する穴部は、モールド樹脂体の射出成形時には金型の突起によりリードフレームを支持する部分であり、射出圧力によるリードフレームの移動や変形を防止し、リードフレームとモールド樹脂体との相対位置関係を正確に形成することができる。しかも、穴部として形成されているため、基板へのはんだ付け時にはんだにより短絡現象が生じることも防止することができる。 According to the present invention, the lead frame is formed with a concave surface that is recessed to a depth in the middle of the plate thickness with respect to the external connection surface, and the mold resin body is formed so as to fill the concave surface. It is possible to reduce the thickness of the entire body. Also, the hole that exposes a part of the concave surface of the lead frame is the part that supports the lead frame by the projection of the mold during injection molding of the mold resin body, preventing the lead frame from moving and deforming due to injection pressure. The relative positional relationship between the lead frame and the mold resin body can be accurately formed. And since it is formed as a hole part, it can also prevent that a short circuit phenomenon arises with solder at the time of soldering to a board | substrate.
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図1〜図8は第1実施形態を示している。この第1実施形態の半導体装置1は、マイクロフォンパッケージであり、図4、図6及び図7に示すように、半導体チップとしてマイクロフォンチップ2と回路チップ3との二つのチップが収納されている。また、そのパッケージ4は、ほぼ平坦な板状のリードフレーム5及びこのリードフレーム5に一体成形された箱型のモールド樹脂体6からなるパッケージ本体7と、このパッケージ本体7の上方を閉塞する蓋体8とを備える構成とされている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1 to 8 show a first embodiment. The semiconductor device 1 according to the first embodiment is a microphone package, and as shown in FIGS. 4, 6, and 7, two chips of a
リードフレーム5は、帯状の金属板に、図1に示す単位を1個のものとして1列で又は複数列並んでプレス加工により連続して形成されるものである。この明細書中では、図1に示す1個単位のものをリードフレームと称しており、以下では図1の上下方向を縦方向、左右方向を横方向というものとする。また、図1中、符号9は、リードフレーム5の打ち抜きにより形成される外枠部10に接続状態の接続フレーム部を示している。
The
このリードフレーム5は、比較的広い面積を有するステージ部11と、該ステージ部11の周囲に配置された例えば電源用、出力用、ゲイン用の3個の端子部12〜14とが相互に間隔をあけて配置された構成とされ、それぞれが複数の接続フレーム部9によって独立して外枠部10に接続されている。
この場合、リードフレーム5は全体としては矩形状に形成され、ステージ部11は、その矩形状の中の一つの隅部を中心に配置され、該隅部を形成する二辺に接続された本体部15から二つの延長部16,17が一体に形成され、これら延長部16,17の先端が他の二辺のほぼ中央位置にそれぞれ接続されている。
In the
In this case, the
そして、このステージ部11と外枠部10とにより囲まれた残りの三か所の隅部に、それぞれ端子部12〜14が配置されている。これら端子部12〜14は、その表面側の一部が後述する半導体チップに対する内部接続面21〜23とされ、この内部接続面21〜23を除く部分の表面側は板厚を薄くするようにハーフエッチングされていることにより、このハーフエッチングされた表面が内部接続面21〜23よりも板厚方向に低い低床面24とされている。図1でハッチングされた領域が、ハーフエッチングされた低床面24を示している。
この場合、リードフレーム5として全体の外周部には、図1に示すように、ステージ部11における本体部15の角部及び延長部16,17の先端部がそれぞれ配置されるが、各端子部12〜14においてはハーフエッチングされた低床面24が配置されており、各端子部12〜14の内部接続面21〜23は、リードフレーム5の外周部よりも内側に入り込んだ位置に配置されている。すなわち、図1において二本の二点鎖線で囲まれる領域が、後述するモールド樹脂体の周壁部の形成領域Aを示しており、この周壁部の形成領域A内に端子部12〜14の内部接続面21〜23が配置されている。また、この周壁部の形成領域A内に配置されるステージ部11における一つの延長部16の一部分が、ステージ部11に対する接地用の内部接続面25とされている。なお、この周壁部の形成領域Aよりも外側はモールド樹脂体における張り出し部の形成領域とされ、この張り出し部の形成領域には、前述したように、ステージ部11における本体部15の角部、延長部16,17の先端部、及び各端子部12〜14の低床面24が配置されている。
In this case, as shown in FIG. 1, the corner portion of the
一方、このリードフレーム5の裏面は、図2にハッチングでハーフエッチング領域を示したように、四隅の矩形状の部分を残して他の大部分はハーフエッチングされており、これら4か所の矩形状部分が、後述するように基板に搭載されたときの外部接続面26〜29とされている。
この場合、ステージ部11においては、その本体部15の隅部(図2の右上隅部)に矩形状に外部接続面29が形成され、各端子部12〜14は、そのうちの一つの端子部(図2の左下隅部に配置される端子部)13は外部接続面27が全体形状と同じ矩形状に形成され、他の二つの端子部12,14は、外部接続面26,28に対して面方向に突出する突出部30,31が形成され、その突出部30,31の裏面が板厚を薄くするようにハーフエッチングされている。これらステージ部11の外部接続面29及び各端子部12〜14の外部接続面26〜28は、それぞれほぼ同じ大きさの矩形状に形成されており、リードフレーム5の全体としての四隅に配置されている。図1と照合するとわかるように、二つの端子部12,14における両張り出し部30,31の表面側は内部接続面21,23とされている。
なお、リードフレーム5の裏面のハーフエッチングされた部分を凹状面32A〜32Cと称することにする。また、いずれの接続フレーム部9も、ハーフエッチングされることなく元板厚に設定される。
On the other hand, the rear surface of the
In this case, in the
The half-etched portion on the back surface of the
そして、このように加工されたリードフレーム5に対してモールド樹脂体6が一体に成形されることにより、図3に示すようにパッケージ本体7が構成されている。モールド樹脂体6は、図3及び図4に示すように、マイクロフォンチップ2と制御回路チップ3とを並べることができる長さの矩形板状に形成された底板部41と、この底板部41の周縁部から立設した角筒形の周壁部42と、周壁部42の下部の周囲に一体に形成した張り出し部43とを備える箱型に形成されている。
Then, by molding the molded
底板部41は、リードフレーム5の中央部分、図1では周壁部の形成領域Aよりも内側の領域を占めるステージ部11の比較的広い範囲の部分の表裏両面がほぼ全面にわたって埋設状態とされている。また、周壁部42は、上方に向かうにしたがって幅が小さくなる台形の横断面に形成されており、図1の形成領域Aで示したように、ステージ部11における本体部15の一部、両延長部16,17の途中部分(そのうちの一つがステージ部11の内部接続面25とされる)、各端子部12〜14の内部接続面21〜23、低床面24の一部を埋設状態としている。そして、図3に示すように、この周壁部42の一部が若干低くかつ幅広に形成され、その幅広部44に、ステージ部11の内部接続面25及び各端子部12〜14の内部接続面21〜23を一部ずつそれぞれ上方に露出状態とする4個の穴部45が形成されている。
The
また、この周壁部42の外側に形成される張り出し部43は、底板部41と同じ平板上に形成され、リードフレーム5において図1のAで示す領域よりも外側の領域の部分が配置される。そして、リードフレーム5のステージ部11における本体部15の角部及び二か所の延長部16,17における先端部のそれぞれの表面は張り出し部43の上面に露出させられ、他の端子部12〜14の表面は、ハーフエッチングされた低床面24が配置されることにより、モールド樹脂によって張り出し部43内に埋設状態とされている。この場合、この張り出し部43の表面はステージ部11及びその延長部16,17の露出面を含めて面一に形成されている。
Further, the overhanging
一方、モールド樹脂体6の裏面側においては、前述したようにリードフレーム5のハーフエッチングされた凹状面32A〜32Cが埋設状態とされ、図5に示すように、ステージ部11の外部接続面29及び各端子部12〜14の外部接続面26〜28が四隅に露出した状態とされている。また、ステージ部11のほぼ中央部の裏面(凹状面32A)に、スポット状に穴部33が形成され、該穴部33内でステージ部11の裏面が露出している。また、3個の端子部12〜14のうち、突出部31がリードフレーム5の幅方向(左右方向)の中央部まで延びている端子部(図2の右下隅部に配置されている端子部)14においては、その突出部31の裏面(凹状面32B)にも穴部34が形成されている。したがって、図4及び図5を照合するとわかるように、この端子部14の突出部31は、表面の内部接続面23が表側の穴部45から露出し、裏面も裏側の穴部34から露出した構成とされている。
On the other hand, on the back side of the
このように形成されたパッケージ本体7の底板部41の上に、図4、図6及び図7に示すように、マイクロフォンチップ2と制御回路チップ3とがダイボンド46によってそれぞれ固定され、モールド樹脂体6の周壁部42の穴部45に臨ませられている各端子部12〜14の内部接続面21〜23及びステージ部11の内部接続面25にボンディングワイヤ47によって接続されている。マイクロフォンチップ2は、音響等の圧力変動に応じて振動するダイヤフラム電極と固定電極とが対向配置され、ダイヤフラム電極の振動に伴う静電容量変化を検出するものである。また、制御回路チップ3は、マイクロフォンチップ2への電源の供給回路、マイクロフォンチップ2からの出力信号の増幅器等を備える構成とされている。
As shown in FIGS. 4, 6 and 7, the
一方、このパッケージ本体7に被せられる蓋体8は、銅材等の導電性金属材料により、パッケージ本体7の周壁部42の高さの分、絞り加工されて形成されており、天板部51
の周囲に側板部52が形成され、該側板部52の下端に、天板部51と平行につば部53が形成されている。また、天板部51には音響孔54が貫通状態に形成されている。そして、この蓋体8をパッケージ本体7に被せると、図7に示すように、天板部51がパッケージ本体7の周壁部42に囲まれた内部空間55を閉塞するとともに、その内部空間55を音響孔54によって外部に連通させた状態とし、かつ、側板部52が周壁部42の外側に配置され、つば部53が張り出し部43に重ねられる構成である。これらパッケージ本体7と蓋体8とは、パッケージ本体7の張り出し部43に蓋体8のつば部53が導電性接着剤56によって固着されるようになっており、パッケージ本体7の張り出し部43に露出しているステージ部11が導電性接着剤56を介して蓋体8と電気的接続状態とされる。したがって、これらパッケージ本体7に蓋体8を固着してなるパッケージ4は、蓋体8からリードフレーム5のステージ部11の間が電気的接続状態となって内部空間55内の半導体チップ2,3を囲った状態とするものである。
On the other hand, the
A
次に、このように構成される半導体装置1の製造方法について説明する。
まず、帯状金属板の必要な個所にマスキングをしてエッチング処理することにより、図1及び図2のハッチング領域を板厚の半分程度までハーフエッチングする。そして、プレス加工によって外形を打ち抜き、接続フレーム部9により外枠部10に接続状態とされたリードフレーム5を形成する。このようにして形成されるリードフレーム5は、ハーフエッチングされた部分に若干の凹凸を有するものの、ほぼ平坦な板状に形成される。
次に、このリードフレーム5を射出成形金型内に配置し、このリードフレーム5を埋設するように樹脂を射出成形してモールド樹脂体6を成形する。
Next, a method for manufacturing the semiconductor device 1 configured as described above will be described.
First, the hatched region in FIGS. 1 and 2 is half-etched to about half the plate thickness by masking and etching the necessary portions of the band-shaped metal plate. Then, the outer shape is punched out by press working, and the
Next, the
図8はプレス成形した後のリードフレーム5を射出成形金型内に配置した状態を示しており、上型60と下型61との間にモールド樹脂が注入されるキャビティ62が形成されている。リードフレーム5は、その表面においては、モールド樹脂体6の周壁部42の穴部45から各端子部12〜14の内部接続面21〜23及びステージ部11の内部接続面25がそれぞれ露出し、裏面においては、外部接続面26〜29がそれぞれ露出するようになっているが、これらの露出面は、内部接続面21〜23,25については射出成形時に上型60の凸部63が当接し、外部接続面26〜29については下型61の平坦面が当接することによりそれぞれ形成される。
また、下型61の金型面にはパッケージ本体7の穴部33,34となる位置にそれぞれ突起64,65が形成されており、これら突起64,65の先端面がステージ部11のほぼ中央部の裏面(凹状面32A)及び端子部14の突出部31の裏面(凹状面32B)にそれぞれ当接して、これらステージ部11及び突出部31を裏側から支持している。
FIG. 8 shows a state in which the
Further,
この場合、リードフレーム5の表面の内部接続面21〜23、及び裏面の外部接続面26〜29がそれぞれ金型60,61に接触するとともに、突起64,65がリードフレーム5の裏面(凹状面32A,32B)を支持しており、リードフレーム5は、表裏両面で金型60,61に分散して接触して、キャビティ63内で両面から支持されることになる。特に底板部41においては、ステージ部11の表面側にも樹脂部分が形成され、このため、ステージ部11の表面と上型61の内面との間に広い範囲にわたって隙間が形成されることになるが、ステージ部11の裏面に突起64が当接するとともに、張り出し部43において両面に金型60,61が接触していることにより、ステージ部11全体としては表裏両面から支持されることになる。また、端子部14の突出部31は、比較的長く形成されているが、図8(b)に抜き出して図示したように、その先端部の表面が内部接続面23で上型60の凸部63に接触しているとともに、裏面は突起65により支持されているから、これら同軸上に配置された凸部63と突起65とによって挟持されることになり、強固に固定される。したがって、リードフレーム5は、射出時の圧力によって撓んだり動いたりすることがなく、金型60,61内に確実に固定される。
In this case, the internal connection surfaces 21 to 23 on the surface of the
そして、このようにしてリードフレーム5にモールド樹脂体6を一体に成形した後、そのパッケージ本体7の底板部41の上に半導体チップ2,3をダイボンド46により固着し、周壁部42の穴部45に露出している各端子部12〜14の内部接続面21〜23及びステージ部11の内部接続面25とワイヤボンディングして接続状態とする。この場合、前述したようにモールド樹脂体6の射出成形時にリードフレーム5が金型面で動かないように保持されていたことから、モールド樹脂体6の表面と内部接続面21〜23,25の表面との高さ位置関係が正確に仕上げられており、ワイヤボンディング作業をトラブルなく円滑に行うことができる。
After the
次に、このワイヤボンディング作業の後、張り出し部43の上面に導電性接着剤56を塗布して、別に製作しておいた蓋体8を被せて接着する。この状態では、パッケージ本体7は、そのリードフレーム5が隣接するリードフレームに接続フレーム部9を介して連結状態とされていることにより、複数個が縦横に連なっており、蓋体8もリードフレーム5と同様の接続フレーム部(図示略)によりパッケージ本体7と同じピッチで複数個が連結状態とされ、これらが一括して接着される。
そして、この接着後に、モールド樹脂体6から突出しているリードフレーム5の接続フレーム部9や蓋体8の接続フレーム部を一括して切断して、個々のパッケージ4に分割す
る。
Next, after this wire bonding operation, a
Then, after this bonding, the
このようにして製造した半導体装置1は、その底面に露出している各端子部12〜14及びステージ部11の外部接続面26〜29を基板にはんだ付けすることにより実装される。このとき、外部接続面26〜29と基板との間に介在されるはんだが、固化するまでの間に押しつぶされて若干横に広がる場合がある。
この場合、モールド樹脂体6には射出成形金型61,62の突起64,65の部分が穴部33,34となって形成されているが、この構成とは逆に、凹状面の一部を残してハーフエッチングすることにより、リードフレームに、凹状面から突出する突起を形成して、その突起を射出成形金型の平坦な金型面に接触させることも考えられる。この場合は、モールド樹脂体の裏面に突起の先端面が露出することになる。このため、基板に固着したときにはんだが広がって突起に接触し短絡してしまうおそれがある。
本実施形態の構成の場合は、穴部33,34となっているため、基板へのはんだ付け時にはんだにより短絡現象が生じることを防止することができる。したがって、その分、面方向にもさらなる小型化を図ることが可能になる。
The semiconductor device 1 manufactured in this way is mounted by soldering the
In this case, the
In the case of the configuration of the present embodiment, since the
また、この半導体装置1は、図7に示すように、底板部41内に埋設されているステージ部11が半導体チップ2,3の下方に配置され、このステージ部11の内部接続面25に半導体チップ2,3が接続され、ステージ部11の延長部16,17に導電性接着剤56を介して蓋体8が接続され、その蓋体8が半導体チップ2,3の上方を覆っている。したがって、半導体チップ2,3は、その周囲をステージ部11や蓋体8によって囲まれた状態となり、このステージ部11の外部接続面29が基板を介して接地状態とされることにより、半導体チップ2,3を外部磁界からシールドすることができる。
Further, as shown in FIG. 7, in the semiconductor device 1, the
また、パッケージ本体7は、半導体チップ2,3が固着される底板部41と、蓋体8が固着される張り出し部43との間に周壁部42が立設し、この周壁部42の穴部45内に各端子部12〜14の内部接続面21〜23及びステージ部11の内部接続面25が露出しているので、ダイボンド46や導電性接着剤56が周壁部42により堰き止められ、その壁を乗り越えて穴部45内に侵入することはない。したがって、底板部41におけるチップ搭載領域と内部接続面21〜23,25とを接近させて配置することが可能になり、その分、面積を小さくすることができる。
The
しかも、周壁部42に穴部45を設けて各端子部12〜14やステージ部11の内部接続面21〜23,25を露出させ、蓋体8も周壁部42の外側で底板部41と同じ平面上に形成された張り出し部43に固着する構成とされ、リードフレーム5自体は平坦に形成されているので、これを屈曲させて端子部や蓋体との接続部分を形成する従来技術構成のものと比べても、全体の小型化を図ることができる。
したがって、この半導体装置1は、基板上の実装面積を小さくすることができ、基板上の他の回路等への干渉を少なくし得て、高密度の実装を可能にすることができる。
Moreover, a
Therefore, the semiconductor device 1 can reduce the mounting area on the substrate, reduce interference with other circuits on the substrate, and enable high-density mounting.
一方、図9〜図15は本発明の第2実施形態を示している。これらの図において、第1実施形態と共通部分には同一符号を付して説明を省略する。
前述の第1実施形態では蓋体に音響孔を形成したが、この第2実施形態の半導体装置においては、パッケージ本体に音響孔を形成している。すなわち、図9及び図10に示すように、リードフレーム71は、ステージ部72の本体部73が第1実施形態のものよりも長く延びており、この本体部73に、これを貫通するように音響孔用の下孔74が設けられている。
On the other hand, FIGS. 9-15 has shown 2nd Embodiment of this invention. In these drawings, parts common to those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
In the first embodiment described above, the acoustic hole is formed in the lid, but in the semiconductor device of the second embodiment, the acoustic hole is formed in the package body. That is, as shown in FIGS. 9 and 10, the
また、3個の端子部のうち、隅部に配置される2個の端子部13,14は第1実施形態の対応する端子部とほぼ同様の構成であるが、他の端子部75は、リードフレーム71の上下方向の中央位置に配置され、突出部のない端子部13と同様に矩形状に形成され、その一部に内部接続面76が形成されている。また、この端子部75の形状に対応して、ステージ部72も、一つの延長部17は第1実施形態のものと同様の形状とされているが、端子部75に隣接している他の延長部77はストレート状に形成されている。
Of the three terminal portions, the two
また、ステージ部72の裏面は、大部分がハーフエッチングされて凹状面78Aとされているが、端子部75と対応する上下方向の中央位置に外部接続面77が形成されている。また、端子部14に形成されている突出部31の裏面もハーフエッチングされて凹状面78Bとされている。
Further, the back surface of the
そして、このリードフレーム71をプレス成形した後、図15に示す射出成形金型に設置する。この射出成形金型には、下型80に、リードフレーム71の下孔74よりも若干小径のピン81が突出状態に設けられるとともに、このピン81の回りを若干の間隔をおいて囲むようにリング状の突起82が形成され、上型83には、ピン82の先端部を挿入する穴84と、この穴84より若干大径の座ぐり部85とが同心状に形成されている。この型81,83を締めてピン81を穴84に挿入状態としたときに、キャビティ86には、ピン81の回りのリング状の突起82との間及び座ぐり部85により筒状の空所が形成されるようになっており、また、リードフレーム71の下孔74の周囲が下方からリング状の突起82により支持されるようになっている。さらに、ステージ部72の本体部73が長く延びて形成されていることにより、ステージ部72の下方を支持する突起64が長さ方向に間隔をおいて2個所に設けられている。
And after this
この射出成形金型にリードフレーム71を設置して樹脂を射出することにより、そのモールド樹脂体90の底板部41には、図11〜図14に示すように、ピン81によって形成された音響孔91が形成され、音響孔91の周囲を囲む筒状壁92が底板部41の上下面に突出して形成される。この筒状壁92は、半導体チップ2,3を接着する際のダイボンド46をせき止め、音響孔91内に流れ込むことを防止する。また、底板部41の裏面には、ステージ部72の途中位置に形成される穴部33とは別に、筒状壁92の外側にリング状に穴部93が形成されている。
一方、このパッケージ本体94と組み合わせてパッケージ95を構成する蓋体96には、図14に示すように孔のないものが用いられる。また、この蓋体96は、第1実施形態と同様、導電性金属材料により形成され、半導体装置97としては、この蓋体96がリードフレーム71に電気的接続状態となることにより、内部空間55がシールドされる。
By installing a
On the other hand, as the
また、この第2実施形態のようにパッケージ本体に音響孔を設ける場合、図16から図18に示す第3実施形態のような構造としてもよい。この半導体装置100のパッケージ101においては、パッケージ本体102の一部に、図16及び図17に示すように、リードフレーム103のステージ部104を覆うモールド樹脂体105の一部を円形に繰り抜かれていることにより、その窓穴部106からステージ部104の一部が円形に露出しており、その露出部分に複数の小孔107が貫通状態に形成され、これら小孔107によって音響孔108が形成される構成とされている。また、この音響孔108と半導体チップ2の搭載領域との間に立設されるように壁109が円弧状に形成されている。
Moreover, when providing an acoustic hole in the package body as in the second embodiment, the structure as in the third embodiment shown in FIGS. 16 to 18 may be adopted. In the
このパッケージ本体102を製造する場合、音響孔108の小孔107はリードフレーム103をハーフエッチングする際に形成することができる。つまり、リードフレーム103は、第1、第2実施形態と同様にハーフエッチングされるので、そのときに、音響孔形成領域の部分では小孔用の孔明きのマスキングをしてエッチングすることにより、貫通状態の小孔107を形成することができる。そして、このリードフレーム103にモールド樹脂体105を射出成形する際に、図18に示すように、上型111と下型112とに形成した円形突出部113によって音響孔108の形成部分を挟むことにより小孔107を塞いだ状態として射出成形する。また、上型111には、円形突出部113に隣接して円弧状の溝114を形成しておく。これにより、図16及び図17に示すようにステージ部104の一部が円形に露出し、その露出部分に複数の小孔107が貫通してなる音響孔108が形成され、また、その音響孔108の半分程度を囲む円弧状の壁109が形成される。なお、この円弧状の壁109は第2実施形態と同様に筒状に形成してもよい。
When the
音響孔108をこのような構造とすることにより、製造工程の一部であるエッチング工程の中で音響孔108を形成することができて効率的であるとともに、複数の小孔107によって音響孔108としたことにより、個々の小孔107は小さくなり、ゴミ等の異物が内部空間55に侵入することを防止することができ、また、ノイズの発生も抑制することができる。さらに、射出成形時には、音響孔108の部分が上下から円形突出部113によって挟持されるため、第2実施形態のような下孔74の周囲を支持するリング状の突起82は不要であり、リードフレーム103がより強固に保持される。
With the
なお、本発明は上記実施形態の構成のものに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では半導体装置としてマイクロフォンパッケージに適用した例を示したが、マイクロフォン以外にも、圧力センサ、加速度センサ、磁気センサ、流量センサ、風圧センサ等にも適用することが可能である。この場合、上記実施形態のマイクロフォンにおいては、音響孔のような内部空間と外部とを連通させる連通孔が必要であったが
、センサの種類によっては連通孔が不要になる場合や、流量センサのように二つの連通孔が必要になる場合がある。
In addition, this invention is not limited to the thing of the structure of the said embodiment, A various change can be added in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
For example, in the above embodiment, an example in which the semiconductor device is applied to a microphone package has been described. However, the present invention can be applied to a pressure sensor, an acceleration sensor, a magnetic sensor, a flow rate sensor, a wind pressure sensor, and the like in addition to the microphone. In this case, in the microphone of the above-described embodiment, a communication hole that communicates the internal space such as the acoustic hole and the outside is necessary. However, depending on the type of sensor, the communication hole may be unnecessary, In some cases, two communication holes are required.
また、前記ステージ部及び各端子部の外部接続面は、各実施形態では4端子の構成とし、例えば電源用、出力用、ゲイン用、接地用にそれぞれ供されるようにしたが、少なくとも電源用、出力用、接地用の接続面があればよい。その場合、接地用の接続面を2個設けるようにしてもよい。また、内部に収納される半導体チップによっては端子数が実施形態のものより増えることもある。半導体チップの数も必ずしも2個に限らない。
また、各実施形態では、リードフレームをほぼ平坦な板状のままとし、凹状面等の凹凸形状をハーフエッチングにより形成したが、わずかなエンボス加工、コイニング加工等により、外部接続面に対して板厚の途中まで窪ませて凹状面を形成してもよい。
さらに、モールド樹脂体を成形するための射出成形金型に外部接続面を嵌合するように凹部を形成し、モールド樹脂体の裏面よりも外部接続面及び支持面を突出させるように形成してもよく、モールド樹脂体の裏面を基板の表面から浮かせた状態に搭載することができる。また、パッケージ本体に導電性接着剤を塗布して蓋体を接着したが、パッケージ本体に接着シートを貼り付けて蓋体を接着する構成としてもよい。
In addition, the external connection surfaces of the stage unit and each terminal unit have a four-terminal configuration in each embodiment, and are provided for, for example, power supply, output, gain, and ground, but at least for power supply There should be a connection surface for output and ground. In that case, two ground connection surfaces may be provided. Further, depending on the semiconductor chip housed inside, the number of terminals may be larger than that of the embodiment. The number of semiconductor chips is not necessarily limited to two.
Further, in each embodiment, the lead frame is left in a substantially flat plate shape, and a concave and convex shape such as a concave surface is formed by half etching, but the plate is formed on the external connection surface by slight embossing, coining processing, etc. A concave surface may be formed by recessing in the middle of the thickness.
Further, a recess is formed so that the external connection surface is fitted to an injection mold for molding the mold resin body, and the external connection surface and the support surface are formed so as to protrude from the back surface of the mold resin body. In other words, the back surface of the mold resin body can be mounted in a state where it is floated from the surface of the substrate. In addition, the conductive adhesive is applied to the package body and the lid body is bonded, but an adhesive sheet may be attached to the package body to bond the lid body.
1…半導体装置、2…マイクロフォンチップ、3…制御回路チップ、4…パッケージ、5…リードフレーム、6…モールド樹脂体、7…パッケージ本体、8…蓋体、9…接続フレーム部、10…外枠部、11…ステージ部、12〜14…端子部、15…本体部、16
,17…延長部、21〜23…内部接続面、24…低床面、25…内部接続面、26〜29…外部接続面、30,31…突出部、32A〜32C…凹状面、33,34…穴部、41…底板部、42…周壁部、43…張り出し部、44…幅広部、45…穴部、46…ダイボンド、47…ボンディングワイヤ、51…天板部、52…側板部、53…つば部、54…音響孔、55…内部空間、56…導電性接着剤、60…上型、61…下型、62…キャビティ、63…凸部、64,65…突起、71…リードフレーム、72…ステージ部、73…本体部、74…下孔、75…端子部、76…内部接続面、77…延長部、78A,78B…凹状面、80…下型、81…ピン、82…突起、83…上型、84…穴、85…座ぐり部、86…キャビティ、90…モールド樹脂体、91…音響孔、92…筒状壁、93…穴部、94…パッケージ本体、95…パッケージ、96…蓋体、97…半導体装置、100…半導体装置、101…パッケージ、102…パッケージ本体、103…リードフレーム、104…ステージ部、105…モールド樹脂体、106…窓穴部、107…小孔、108…音響孔、109…壁、111…上型、112…下型、113…円形突起部、114…溝、
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor device, 2 ... Microphone chip, 3 ... Control circuit chip, 4 ... Package, 5 ... Lead frame, 6 ... Mold resin body, 7 ... Package main body, 8 ... Cover body, 9 ... Connection frame part, 10 ... Outside Frame part, 11 ... stage part, 12 to 14 ... terminal part, 15 ... body part, 16
, 17 ... Extension part, 21 to 23 ... Internal connection surface, 24 ... Low floor surface, 25 ... Internal connection surface, 26 to 29 ... External connection surface, 30, 31 ... Projection part, 32A to 32C ... Concave surface, 33, 34 ... Hole part, 41 ... Bottom plate part, 42 ... Peripheral wall part, 43 ... Overhang part, 44 ... Wide part, 45 ... Hole part, 46 ... Die bond, 47 ... Bonding wire, 51 ... Top plate part, 52 ... Side plate part, 53 ... collar part, 54 ... acoustic hole, 55 ... internal space, 56 ... conductive adhesive, 60 ... upper mold, 61 ... lower mold, 62 ... cavity, 63 ... convex part, 64, 65 ... projection, 71 ...
Claims (7)
前記リードフレームの少なくとも裏面に、前記外部接続面に対してリードフレームの板厚の途中の深さまで窪ませてなる凹状面が形成されるとともに、該凹状面を覆う前記モールド樹脂体に、前記凹状面の一部を露出させる穴部が形成されていることを特徴とする半導体装置用パッケージ本体。 A lead frame having a stage portion on which a semiconductor chip is mounted and a plurality of terminal portions spaced apart from the stage portion, and the lead in a state where the internal connection surface on the front surface and the external connection surface on the back surface are exposed. A package body for a semiconductor device comprising a molded resin body in which a frame is embedded, wherein a semiconductor chip is mounted in a connected state on the internal connection surface and covered with a lid body,
At least the back surface of the lead frame is formed with a concave surface that is recessed to a depth halfway through the thickness of the lead frame with respect to the external connection surface, and the mold resin body that covers the concave surface has the concave shape A package body for a semiconductor device, wherein a hole portion for exposing a part of the surface is formed.
前記リードフレームの凹状面をハーフエッチングにより形成した後、射出成形金型の金型面に前記内部接続面及び外部接続面を接触させた状態で金型面間に前記リードフレームを挟持するとともに、該金型面に形成した突起の先端面を前記凹状面の一部に接触させ、この状態で樹脂を射出して前記モールド樹脂体を形成することを特徴とする半導体装置用パッケージ本体の製造方法。 A method of manufacturing a package body for a semiconductor device according to claim 1 or 2,
After the concave surface of the lead frame is formed by half etching, the lead frame is sandwiched between the mold surfaces in a state where the internal connection surface and the external connection surface are in contact with the mold surface of the injection mold, A method of manufacturing a package body for a semiconductor device, wherein a tip end surface of a protrusion formed on the mold surface is brought into contact with a part of the concave surface, and a resin is injected in this state to form the mold resin body. .
前記半導体チップがマイクロフォンチップであり、前記蓋体又は前記パッケージ本体のいずれかに、前記内部空間に連通する音響孔が形成されていることを特徴とするマイクロフォンパッケージ。 A microphone package configured using the semiconductor device according to claim 5,
The microphone package, wherein the semiconductor chip is a microphone chip, and an acoustic hole communicating with the internal space is formed in either the lid or the package body.
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