半导体器件的制作方法

文档序号:7214567阅读:184来源:国知局
专利名称:半导体器件的制作方法
技术领域
本发明涉及半导体器件,其包括用于探测比如对其施加的声压的变化的压力变化的半导体传感器芯片。
背景技术
传统上,已经开发了比如硅-电容器传声器和压力传感器的半导体器件,其中具有用于探测声压的变化的薄膜的膜片的半导体芯片被安装在印刷电路板的表面上。例如,日本专利申请公开No.2004-537182教导了硅-电容器传声器的一个示例。这种半导体传感器芯片探测了由于膜片的变化引起的比如声压的变化的压力变化,其中通过增加膜片的尺寸可以增加探测灵敏度。因此,优选的是增加半导体传感器芯片尺寸以增加探测灵敏度。
前述的半导体器件已经被安装在方便型电子器件,比如便携式电话(或蜂窝电话);因此强烈要求减小它们的尺寸。日本未审专利申请公开No.2000-349305教导了实现减小尺寸的半导体器件的另一个示例,其中与半导体传感器芯片建立电连接的外引线仅在封装的一个长侧边布置。
当前述的半导体器件被安装在电子器件的印刷电路板上时,仅在封装的一个长侧边布置的外引线通过焊接被固定到印刷电路板的连接端。这使得安装于印刷电路板上的半导体器件的安装不稳定。
可以将前述的半导体器件的技术特征组合;然而,当安装于印刷电路板上的半导体器件振动时,膜片可能不准确地探测由于振动引起的压力变化。
另外,比如压力传感器和硅-电容器传声器的常规已知的半导体器件被设计从而具有矩形形状和凹槽的半导体传感器芯片被安装在印刷电路板上,其中凹槽的减薄部分被用作具有桥路电阻电路的膜片(或移动电极),其中桥路电阻电路探测由声压导致的膜片的位移(或变形)作为电阻的变化,并基于其探测声压的变化。
在前述的半导体器件中,盖构件设置在印刷电路板的表面的上方以形成包围在其中的半导体传感器芯片的内空间。盖构件具有建立内空间和外空间之间的联系的开口孔,由此可以将在外空间中发生的声压的变化经由开口孔传输向内空间中的半导体传感器芯片。导电层形成于盖构件的内表面上从而以电磁屏蔽的方式阻挡经由开口孔传输到内空间中的电磁噪声传输向半导体传感器芯片。这可靠地避免了由于到达半导体传感器芯片的电磁噪声所引起的膜片上的误差变化的发生;由此可以精确地探测声压的变化。该技术例如在日本专利申请公开No.2004-537182和美国专利No.6,781,231中披露。
在以上,当前述的半导体器件被安装于便携式电话机等的印刷电路板上时,需要提供一种在盖构件的导电层和印刷电路板之间建立电连接的特定装置。
为了在前述的半导体器件中形成电磁屏蔽,盖构件应被如此设置,使得盖构件的导电层在位置上基本与形成于印刷电路板的上表面上的连接端子匹配。换言之,需要精细的精度而不导致盖构件的导电层和印刷电路板的连接端子之间的电气断开,因此,对于操作者(或工人)而言难于精确地设置与印刷电路板连接的盖构件。

发明内容
本发明的一个目的是提供一种半导体器件,其可以被缩小尺寸而不改变半导体传感器芯片的尺寸,且可以以稳定的方式被安装在印刷电路板上。
本发明的另一目的是提供一种半导体器件,其中盖构件可以被牢固地贴附到基板上,与印刷电路板连接,从而容易地形成电磁屏蔽。
在本发明的第一方面,一种半导体器件如此设计,从而半导体传感器芯片被固定到具有矩形形状的基板的上表面上,半导体传感器芯片具有用于基于其位移而探测压力变化的膜片,基板用盖构件覆盖从而在基板和盖构件之间形成包围半导体传感器芯片的空腔空间。这里,基板用模制树脂密封,从而多条芯片连接引线和多条封装引线部分暴露在模制树脂之外;芯片连接引线电连接半导体传感器芯片且沿半导体传感器芯片的一个侧边成直线设置;且封装引线经由半导体传感器芯片与芯片连接引线相对设置。
前述的半导体器件可以被容易地安装于印刷电路板上,从而芯片连接引线和封装引线简单地经由焊接结合印刷电路板的连接端子。这里,芯片连接引线和封装引线经由半导体传感器芯片相对设置;换言之,它们分别在基板的两侧布置。这使得可以将半导体器件以稳定的方式安装于印刷电路板上。另外,芯片连接引线沿半导体传感器芯片的一个侧边成直线相邻设置;因此,可以容易地减小半导体器件的尺寸,而不显著改变半导体传感器芯片的尺寸。
前述的半导体器件还包括台(stage),其用模制树脂密封且设置于半导体传感器芯片下方。该台与芯片连接引线和封装引线一体形成,从而形成具有导电性的引线框架。这里,芯片连接引线被弯曲,从而芯片连接引线的第一端和台部分地暴露于基板的下表面之外,且芯片连接引线的第二端暴露于基板的上表面之外。
在以上,具有导电性的台设置于半导体传感器芯片下方,且由此能够阻挡来自基板的下表面的电磁噪声被传输入空腔空间中。另外,芯片连接引线被弯曲,从而其第二端相对于该台(与引线框架一体形成)在基板的厚度方向移位,其中芯片连接引线和该台之间的间隙取决于弯曲的量。然而,如此设计半导体器件,从而芯片连接引线沿半导体传感器芯片和该台的一个侧边成直线相邻设置;且这使得前述的间隙仅形成于半导体传感器芯片和该台的一个侧边。于是,可以用具有尺寸充分大的台来完全覆盖半导体传感器芯片的下部。另外,因为封装引线被设置得接近该台,可以进一步减小半导体器件的尺寸。
半导体器件还包括多个用于将封装引线和该台一体互连在一起的互连引线,其中互连引线被嵌入模制树脂内。这里,封装引线和台一体一起形成的预定的部分暴露于模制树脂的下表面之外,且彼此相互分开。即,当将暴露于模制树脂的下表面之外的芯片连接引线的第一端和封装引线焊接到印刷电路板的连接端子时,可以容易地避免封装引线通过焊料而移向该台。另外,因为在封装引线和该台之间一体形成的互连引线嵌入模制树脂内,所以可以容易地避免该台和封装引线从模制树脂脱落。
半导体器件可以以如此的方式修改,从而多个内端子暴露在空腔空间中,且与半导体传感器芯片成直线相邻树脂设置;多个外端子暴露于基板的背侧且沿基板的两侧边设置;且导电布线形成于基板内,从而在内端子和至少一外端子之间建立电连接。这里,具有导电性的下屏蔽层还形成于半导体传感器芯片下方且电连接到该至少一个外端子。这可靠地通过下屏蔽层阻挡电磁噪声从基板的背侧传输进入空腔。
在本发明的第二方面,半导体器件被如此设计从而半导体传感器芯片被贴附于用树脂层密封的基板的上表面且用具有导电性的盖构件覆盖,其中半导体传感器芯片与多个外端子连接,且与多个外端子设置有基本相同的电势,外端子的第一端嵌入在树脂层内且其第二端延伸突出到树脂层之外。这里,外端子的第一端被成形且在基板的上表面的上方被部分暴露,且经由导电粘结剂固定到盖构件的下表面。另外,盖构件包括顶部,其由基板支撑从而形成包围半导体传感器芯片的空间;至少一个电磁屏蔽端子,其与顶部的侧端连接且向下沿密封基板的树脂层的预定边外延伸,且连接到在树脂层外延伸的外端子的第二端。盖构件还包括侧壁,其从顶部的侧端向下延伸以覆盖密封基板的树脂层。
具体而言,半导体器件配备有半导体传感器芯片,半导体传感器芯片具有用于由于其位移而探测对其施加的压力的膜片,该半导体器件包括树脂层,具有用于在其上设置具有膜片的半导体传感器芯片的内凹槽;台,具有矩形形状,设置于半导体传感器芯片下方且用树脂层密封;多个外端子,其第一端连接到台且其第二端被暴露于树脂层之外且在树脂层之外延伸;和盖构件,具有导电性,用于覆盖树脂层从而形成包围半导体传感器芯片的空间,其中盖构件电连接到外端子且与该台设置在基本相同的电势。
在以上,树脂层具有突起,其被延伸从而形成在其上设置半导体传感器芯片的内凹槽,其中外端子的第一端被成形且在基板的上表面的上方被部分地暴露,且经由导电粘结剂固定到盖构件的下表面。另外,盖构件包括顶部,其由基板支撑从而形成包围半导体传感器芯片的空间;至少一个电磁屏蔽端子,其与顶部的侧端连接且向下沿密封基板的树脂层的预定边外延伸,且连接到在树脂层外延伸的外端子的第二端。盖构件还包括侧壁,其从顶部的侧端向下延伸以覆盖密封基板的树脂层。
另外,电磁屏蔽端子由切口部分被分为两片,切口部分垂直地延伸,且其中外端子的第二端被紧密地固定,由此建立了电磁屏蔽端子和外端子之间的电连接。电磁屏蔽端子具有接合凹槽,其与形成于外端子的第二端的接合凹槽接合,从而树脂层被盖构件覆盖时,在电磁屏蔽端子和外端子之间建立电连接,其中就电磁屏蔽端子的外部而言,电磁屏蔽端子与外端子相交且重叠。盖构件还具有至少一个接合部分,其从顶部分向下延伸且与树脂层的预定边接合,从而建立盖构件和树脂层之间的连接。顺便提及,该台在相对于半导体传感器芯片的尺寸上被放大。
在本发明的第三表面,半导体器件包括半导体传感器芯片,半导体传感器芯片具有响应其变形而用于探测对其施加的声压的膜片,其中半导体器件还包括基板,用于固定其上表面上的半导体传感器芯片;盖构件,具有导电性,用于覆盖基板从而形成包围半导体传感器芯片的空腔;和下屏蔽构件,具有导电性,设置于半导体传感器芯片下方,且其中盖构件和下屏蔽构件的至少之一连接到暴露在基板外的屏蔽端子。这里,盖构件组成为顶部,设置与基板的上表面相对;多个侧壁,其从顶部的周边在基板的厚度方向向下延伸且设置相邻于基板的多个边。这使得可以容易地相对于基板设置盖构件。因为盖构件电连接到下屏蔽构件,所以可以容易地形成电磁屏蔽。
在以上,盖构件的侧壁与下屏蔽构件的上端沿基板的侧边接触。这使得可以容易地形成电磁屏蔽。另外,盖构件的侧壁通过使用粘结剂贴附到基板的侧边,粘结剂没有泄漏到空腔空间中。因此,可以防止空腔空间的体积和形状被意外地改变,且可以防止空腔的体积和形状的意外的变化不利地影响半导体传感器芯片的膜片的声特性。
设计下屏蔽构件以形成基板的下表面,由此可以容易地形成覆盖半导体传感器芯片的下侧的电磁屏蔽,其可以增加形成于半导体芯片下方的空腔的体积。另外,下屏蔽构件包括具有矩形形状的台,其被引入用树脂密封的基板且具有多个延伸的部分,所述多个延伸的部分向基板的多个侧边之外延伸,其中延伸部分接触盖构件的侧壁,且其中该台的预定部分形成基板的上表面。由此,可以形成三维地覆盖半导体传感器芯片的电磁屏蔽,且可以容易地将半导体传感器芯片贴附到利用平面的台形成的基板的上表面,另外,屏蔽端子或者与盖构件或者与下屏蔽构件一起一体形成。电连接到半导体传感器芯片的多个芯片连接引线线性地设置于半导体传感器芯片的两侧,且部分暴露于基板的多个侧边之外。顺便提及,下屏蔽构件可以形成以全部覆盖基板。
在本发明的第四方面,半导体器件包括基板,多个外端子从其向外突出且该基板用树脂层覆盖;半导体传感器芯片,固定到基板的上表面;盖构件,具有多个电磁屏蔽端子且覆盖基板从而形成包围半导体传感器芯片的空腔;和固定装置,用于将基板和盖构件固定在一起,从而电磁屏蔽端子与外端子接触。即,采用其中盖构件的电磁屏蔽端子被牢固地贴附到基板的盖连接引线的简单操作,就可以形成保护半导体传感器芯片的电磁屏蔽且可靠地将盖构件和基板固定在一起。这简化了半导体器件的构成且减少了制造成本。另外,当半导体器件被安装在印刷电路板时或在传输半导体器件的过程中,可以可靠地防止盖构件意外地从基板分离;因此使人操作者(或工人)容易处理半导体器件。
在以上,基板包括台,该台用树脂层密封且设置于半导体传感器芯片下方且电连接到外端子。这允许通过半导体传感器芯片和该台容易地形成包围半导体传感器芯片的电磁屏蔽;因此,可以可靠地保护半导体传感器芯片免受电磁噪声的影响。
另外,固定装置是用于将外端子和电磁屏蔽端子紧密结合在一起的填缝工具。或者,固定装置通过将外端子和电磁屏蔽端子铆接、焊接(welding)或纤焊(soldering)在一起而实现。因此,可以可靠地防止盖构件被意外地从基板分离。
在本发明的第五方面,半导体器件基本由基板和盖构件组成。用树脂密封的基板还包括多个突出其之外的外端子,且半导体传感器芯片贴附到基板的上表面上。具有导电性的盖构件覆盖基板从而形成包围半导体传感器芯片的电磁屏蔽。盖构件包括多个稍微突出于基板之外的多个电磁屏蔽端子,从而电磁屏蔽端子的下表面与外端子的下表面基本设置于同一平面。
在以上,半导体传感器芯片具有用于探测对其施加的声压的膜片。具体而言,树脂层具有凹槽,其在该树脂层上表面敞开,从而半导体传感器芯片的膜片设置于凹槽的开口的正上方。半导体器件还包括具有矩形形状的台,该台用树脂层密封且设置于半导体传感器芯片下。外端子的第一端连接到台,且第二端延伸到树脂层之外。当盖构件与树脂层组合时,形成了包围半导体传感器芯片的空间。电磁屏蔽端子向下延伸,从而其下表面邻近外端子的第二端的下表面且与其基本在同一平面设置。
另外,在树脂层中形成了环形突起从而形成了用于包围半导体传感器芯片的内凹槽。盖构件包括顶部,顶部的下表面贴附到树脂层的环形突起的顶部,从而形成包围半导体传感器芯片的空间。电磁屏蔽端子从顶部的侧端向下沿树脂层的预定边延伸,从而电磁屏蔽端子的下端的下表面邻近外端子的第二端的下表面且与其基本在同一平面设置。或者,盖构件包括多个侧壁,其从顶部的侧端向下延伸从而覆盖树脂层的预定边,其中电磁屏蔽端子从侧壁的下端沿树脂层的预定边向下延伸,从而电磁屏蔽端子的下端的下表面邻近外端子的第二端的下表面且与其基本在同一平面设置。
在以上,盖构件还包括多个接合部分,其从顶部的侧端向下延伸且与树脂层的预定边接合,从而盖构件牢固地贴附树脂层。或者,接合部分从侧壁的下端向下延伸且与树脂层的预定边接合,从而盖构件牢固地贴附树脂层。
顺便提交,在树脂层的上表面的平面图上,该台与半导体传感器芯片相比在尺寸上被增加了。


参考附图,将更详细地描述本发明的这些和其他目的、方面和实施例,在附图中图1是显示根据本发明的第一实施例的半导体器件的透视图;图2是显示半导体器件的内部分的平面图,其在上侧观看;图3是显示半导体器件的内部分的仰视图,其在下侧观看;图4是沿图2和3的线A-A所取的剖面图;图5是沿图2和3的线B-B所取的剖面图;图6是沿图2和3的线C-C所取的剖面图;图7是显示盖构件与基板组装的分解透视图,其包围在树脂中且具有半导体传感器芯片和放大器;图8是显示根据第一实施例的进一步的变体的半导体器件的基板;图9是沿图8的线D-D所取的剖面图;图10是沿图8的线E-E所取的剖面图;图11是沿图8的线F-F所取的剖面图;图12是显示根据本发明的第二实施例的半导体器件的透视图;图13是显示与基板组装以形成半导体器件的盖构件的分解透视图;图14是显示图12所示的半导体器件的内结构的剖面图;图15是沿图13的线X-X所取的剖面图;图16是沿图13的线Y-Y所取的剖面图;图17是显示用于制造半导体器件的引线框架的平面图;图18A是沿图17的线X-X所取的剖面图;图18B是沿图17的线Y-Y所取的剖面图;图19是显示通过使用一对金属模形成树脂层以包围基板的分解剖面图;
图20是显示根据本发明的第二实施例的第一变体的半导体器件的透视图;图21是显示通过将盖构件与用树脂层密封的基板组装在一起而制造的第一变体的半导体器件的分解透视图;图22是图20所示的半导体器件的剖面图;图23是显示基板夹在成对的金属模之间从而形成树脂层的剖面图;图24是显示根据本发明的第二实施例的第二变体的半导体器件的透视图;图25是显示通过将盖构件与用树脂层密封的基板组装在一起而制造的第二变体的半导体器件的分解透视图;图26是显示根据本发明的第二实施例的第三变体的半导体器件的透视图;图27是显示通过将盖构件与用树脂层密封的基板组装在一起而制造的第三变体的半导体器件的分解透视图;图28是显示根据本发明的第三实施例的半导体器件的平面图;图29是沿图28的线A-A所取的剖面图;图30是沿图28的线B-B所取的剖面图;图31是显示根据本发明的第三实施例的第一变体的半导体器件的平面图;图32是沿图31的线D-D所取的剖面图;图33是沿图31的线E-E所取的剖面图;图34是显示根据本发明的第三实施例的第二变体的半导体器件的平面图;图35是沿图34的线F-F所取的剖面图;图36是沿图34的线G-G所取的剖面图;图37是显示根据本发明的第三实施例的第三变体的半导体器件的平面图;图38是沿图37的线H-H所取的剖面图;图39是沿图37的线I-I所取的剖面图;图40是显示根据本发明的第三实施例的第四变体的半导体器件的平面图;
图41是沿图40的线J-J所取的剖面图;图42是沿图40的线K-K所取的剖面图;图43是沿图40的线L-L所取的剖面图;图44是显示根据本发明的第四实施例的半导体器件的平面图;图45是沿图44的线A-A所取的剖面图;图46是沿图44的线B-B所取的剖面图;图47是显示将盖构件与用树脂层密封的基板组装的分解透视图;图48是基板的平面图;图49是基板的仰视图;图50A是实现盖构件的电磁屏蔽端子和基板的盖连接引线之间的接合的第一步骤;图50B是实现电磁屏蔽端子和盖连接引线之间的接合的第二步骤;图50C是实现电磁屏蔽端子和盖连接引线之间的接合的第三步骤;图50D是实现电磁屏蔽端子和盖连接引线之间的接合的第四步骤;图50E是实现电磁屏蔽端子和盖连接引线之间的接合的第五步骤;图51是显示盖连接引线的第一端被弯曲从而通过使用一对金属模而形成接合部分的剖面图;图52是显示接合部分通过使用另一对金属膜被进一步的弯曲,由此紧密地固定电磁屏蔽端子的剖面图;图53是显示用于制造半导体器件的引线框架的变体的平面图;图54是显示接合部分从盖连接引线的一侧突出且被弯曲以紧密地固定电磁屏蔽端子的透视图;图55是显示沟道形成于接合部分的内表面上的透视图;图56是显示图55所示的接合部分被弯曲从而固定其中的电磁屏蔽端子的剖面图;图57是显示电磁屏蔽端子和盖连接引线被组合在一起且被夹置在具有锯齿部分的金属模之间;图58是显示电磁屏蔽端子和盖连接引线通过其波纹部分彼此接合的剖面图;图59A是显示盖构件与基板组合在一起从而形成根据第四实施例的第一变体半导体器件的分解透视图;
图59B是显示盖构件的电磁屏蔽端子与基板的盖连接引线通过使用铆钉接合的透视图;图59C是电磁屏蔽端子通过铆接被固定到盖连接引线的透视图;图60A是显示进行焊接(welding)和钎焊(soldering)从而将电磁屏蔽端子和盖连接引线通过通孔组合在一起的透视图;图60B是显示进行焊接和钎焊从而将电磁屏蔽端子和盖连接引线通过在电磁屏蔽端子的两侧上凹入的切口组合在一起的透视图;图60C是显示进行焊接和钎焊从而将电磁屏蔽端子和盖连接引线通过在电磁屏蔽端子的尖端中凹入的切口组合在一起的透视图;图61是显示电磁屏蔽端子和盖连接引线在厚度上被减小从而容易地实现焊接和钎焊的透视图;图62是显示构件本发明的第五实施例的半导体器件的透视图;图63是显示基板被盖构件覆以生产半导体器件的分解透视图;图64是沿图62的线X-X所取的剖面图;图65是显示图62所示的半导体器件的内配置的剖面图;图66是沿图63的线Y-Y所取的剖面图;图67是沿图63的线Z-Z所取的剖面图;图68是显示用于生产半导体器件的引线框架的平面图;图69A是沿图68的线X-X所取的剖面图;图69B是沿图68的线Y-Y所取的剖面图;图70是显示引线框架被固定在一对金属模之间以形成树脂层的剖面图;图71是显示半导体器件的修改的透视图,其与外端子、引线和电磁屏蔽端子的切割有关的方面上被部分地修改;图72是显示基板用盖构件覆盖的分解透视图,其在电磁屏蔽端子的方面被部分地修改;图73是显示根据第五实施例的第一变体的半导体器件的透视图;图74是显示基板用盖构件覆盖以形成图73的半导体器件的分解透视图;图75是沿图73的线X-X所示的剖面图;图76是图73的半导体器件的剖面图;图77是显示引线框架夹置在金属模之间以用于形成树脂层的剖面图;
图78是显示根据第五实施例的第一变体的进一步修改的半导体器件的透视图;图79是显示盖构件与用树脂层密封的基板组装以生产图78的半导体器件的分解透视图;图80是显示半导体器件就其制造方法而言被部分修改的透视图;图81是显示根据第五实施例的第二变体的半导体器件的透视图;和图82是显示盖构件与用树脂层密封的基板组装以生产图81的半导体器件的分解透视图。
具体实施例方式
参考附图通过示例将进一步详细描述本发明。
1、第一实施例参考图1到7,将根据本发明的第一实施例详细地描述半导体器件1。第一实施例的半导体器件1被设计来探测声压,这比如在其外部产生的声压,具体而言涉及使用引线框架制造的表面安装型半导体器件。具体而言,半导体器件1对应于表面安装型的SON(即小轮廓无引线封装)型。
如图1、2和6所示,半导体器件1包括基板3,在平面图中具有矩形形状;半导体传感器芯片5和放大器7,均设置于基板3的上表面3a上;和盖构件9,覆盖在基板3上的半导体传感器芯片5和放大器7。
如图2和6所示,基板3具有台11,在平面图中具有矩形形状;多条引线13、15、17和19,它们形成于台11的周边;和模制树脂(或树脂层)21,用于密封和一体地固定台11和引线13、15、17和19,它们均利用具有导电性的引线框架(未示出)来实现。
台11随同模制树脂21形成了平面基板3的下表面3b,且暴露于模制树脂21之外。台11形成为预定的尺寸,允许设置于基板3的上表面3a上的半导体传感器芯片5和放大器7在平面图中被设置于其上方。
与台11相似,至少引线13、15、17和19的预定部分与模制树脂21一起形成了平面基板3的下表面3b,且暴露于模制树脂21之外。引线13、15、17和19形成为带状形状。具体而言,半导体器件1包括与台11分开的芯片连接引线13、与台11一体形成的第一接地引线15、第二接地引线(或封装引线)17和盖连接引线19。
如图2到4所示,五条芯片连接引线13被用于建立与半导体传感器芯片5的电连接,且沿模制树脂21的一侧边21c成直线设置,之间具有相同的间距,该侧边21c与半导体芯片5和放大器7平行。
芯片连接引线13分别从模制树脂21的侧边21c向台11延伸,其中其第一端13a稍微在模制树脂21之外突出,且由此暴露于基板3的下表面3b之外。将芯片连接引线13弯曲,从而形成在其第一端13a和第二端13b之间的弯曲部分13c。由于弯曲部分13c的形成,第二端13b设置在第一端13a上。芯片连接引线13的第二端13b设置于与基板3的上表面3a基本匹配相同的平面中,且由此部分地从模制树脂21暴露。即,五条芯片连接引线13的第二端13b成直线设置,与设置半导体传感器芯片5和放大器7的区域相邻。
如图2、3和5所示,一对接地引线15沿模制树脂21的侧边21c邻近芯片连接引线13设置,且与芯片连接引线13一起成直线设置,在它们之间具有相同的间距。与芯片连接引线13相似,第一接地引线15的第一端15a稍微突出于模制树脂21的侧边21c之外,且第二端15b连接到台11的侧端。第一接地引线15的第一端15a和第二端15b暴露于基板3的下表面3b之外。
另外,第一接地引线15具有弯曲部分15c,弯曲部分15c在第一端15a和第二端15b之间向上突起。第一接地引线15的弯曲部分15c嵌入模制树脂21中。与芯片连接引线13的第二端13b相似,第一接地引线15的顶部15d设置在与基板3的上表面3a基本匹配的相同平面中,且因此部分地从模制树脂21暴露。
第一接地引线15的顶部15d与芯片连接引线13的第二端13b一起沿用于设置半导体传感器芯片5和放大器7的区域成直线设置。其中第一接地引线15的顶部15d和芯片连接引线13的第二端13b成直线设置的总长度短于用于设置半导体传感器芯片5和放大器7的区域的长边的长度。
邻近一条芯片连接引线13设置的一条接地引线15的第一端15a与一条芯片连接引线13一体形成,从而在它们之间建立电连接。即,一条芯片连接引线13电连接到具有相同电势的台11和第一接地引线15。
如图2到5所示,第二接地引线17关于半导体传感器芯片5、放大器7和台11与芯片连接引线13和第一接地引线15相对设置。即,一对第二接地引线17沿侧边21d成直线形成,该侧边21d与用于设置芯片连接引线13和第一接地引线15的模制树脂21的侧边21c相对。其中沿模制树脂21的侧边21d成直线设置第二接地引线17所占用的长度短于并且包含于其中沿模制树脂21的侧边21c成直线设置芯片连接引线13和第一接地引线15所占用的长度。
第二接地引线17与台11经由互连引线23一体形成。将互连引线23弯曲,从而在第二接地引线17和台11上方向上突起,其中它们嵌在模制树脂21中。即,第二接地引线17和台11经由互连引线23一体形成,且以彼此相互分开的方式部分地暴露于与模制树脂21的下表面匹配的基板3的下表面3b中。
如图2、3和6所示,盖连接引线19每个设置于一对侧边21e中,在基板3的平面图中该侧边21e垂直于模制树脂21的一对侧边21c和21d,其中盖连接引线19的端部19a突出于模制树脂21之外。另外,盖连接引线19沿其纵方向分别连接到台11的两端,其中它们全部暴露于基板3的下表面3b之外。
如图2到6所示,模制树脂21在平面图中形成为矩形形状,从而其上表面和下表面形成了基板3的上表面3a和下表面3b。另外,模制树脂21具有环形突起21f,其从基板3的上表面3a的周边向上突起。由此,模制树脂21具有空腔21g,其界定于与基板3的上表面3a连接的环状突起21f的内部。
模制树脂21具有成对的突起21h,该突起21h从模制树脂21的成对的侧边21e突起,且形成用于固定盖连接引线19的凹槽21i。
半导体传感器芯片5用作声压传感器芯片,其将声音转换为电信号。因此,半导体传感器芯片5具有响应关于经由半导体器件1的外部空间传播到其的声音的声压的变化而振动的膜片5a。膜片5a形成以在半导体传感器芯片5的厚度方向振动。电阻桥接电路(未示出)形成于膜片5a的上表面上,从而膜片5a的变形(或位移)被探测为电阻的变化,且然后被转换为应力(或内压力),从而探测声压,由此电信号响应所探测的声压而产生。
半导体传感器芯片5经由粘结剂膏B1被固定到模制树脂21的上表面3a(参见图5)。这形成了在半导体传感器芯片5的膜片5a和模制树脂21的上表面3a之间的空腔S1。当半导体传感器芯片5被贴附到模制树脂21的上表面3a时,空腔S1被闭合且与外空间隔离。
半导体传感器芯片5经由多条布线25(例如,四条布线25)电连接到放大器7。
放大器7放大从半导体传感器芯片5输出的电信号。与半导体传感器芯片5相似,放大器7经由粘结剂膏B2贴附到模制树脂21的上表面3a(参见图4)。放大器7经由多条布线27(例如,五条布线27)电连接到芯片连接引线13的第二端13b。这经由放大器7建立了半导体传感器芯片5和芯片连接引线13之间的电连接。
如图1和图4-6所示,利用比如铜的导电材料形成了盖构件9,且盖构件9包括具有矩形形状的顶部9a,其与基板3的上表面3a相对设置;和侧壁9a,其与顶部9a的侧端连接且从顶部9a向下悬垂。即,盖构件9整体上形成得如其开口孔向下的中空的碟状。
盖构件9的顶部9a被成形以与模制树脂21的环状凸起21f的上端接触。即,模制树脂21的空腔21g用盖构件9的顶部9a覆盖,由此形成包围其中的半导体传感器芯片5和放大器7的空腔空间S2。在厚度方向穿过盖构件9的开口孔9c大致形成在顶部9a的中心。由此,空腔空间S2经由开口孔9c与半导体器件1之外的外部空间联系。
形成围绕顶部9a的侧壁9b,从而覆盖与模制树脂21的侧边21c、21d和21e连接的环形凸起21f。另外,电磁屏蔽端子29与成对的侧壁9b一体形成,其设置在半导体传感器芯片5和放大器7的布置方向的两端,其中它们从对应的侧壁9b延伸。
具体而言,电磁屏蔽端子29向侧壁9b之外弯曲,由此,当被包围在模制树脂21中的基板3用盖构件9覆盖时,它们与盖连接引线19接触并重叠。电磁屏蔽端子29通过焊接或纤焊被固定到盖连接引线19。
由于盖连接引线19和电磁屏蔽端子29之间的固定,盖构件9被牢固地贴附到基板3且经由电磁屏蔽端子29电连接到台11。
在与电磁屏蔽端子29一体形成的侧壁9b的每个中,形成电磁屏蔽端子29的区域从其他区域物理上隔离,由此,电磁屏蔽端子29被固定在模制树脂21的凹槽21i内。
接下来,将详细描述具有前述的构成的半导体器件1的制造方法。
在半导体器件1的制造方法中,首先将由铜组成的薄金属板进行压力加工和蚀刻,由此形成具有台11和芯片连接引线13、第一接地引线15、第二接地引线17和盖连接引线19的引线框架,所有的这些引线均在台11的周边一起一体地形成。由此,芯片连接引线13的第二端13b设置得相互邻近台11。
与形成引线框架的同时或在完成形成引线框架之后,将芯片连接引线13弯曲,从而芯片连接引线13的第二端13b在引线框架的厚度方向上相对于台11在位置上移位。如图3和4所示,在芯片连接引线13的第二端13b和台11之间形成的间隙取决于在芯片连接引线13上进行的弯曲的量。
另外,与形成引线框架的同时或在完成形成引线框架之后,也将第一接地引线15和互连引线23弯曲,从而第一接地引线15的弯曲部分15c和互连引线23被弯曲且在引线框架的厚度方向相对于台11突出。这里,它们每个均在与芯片连接引线13的第一端13a的突起方向基本相同的预定方向突起。顺便提及,第一接地引线15和互连引线23与芯片连接引线13的弯曲在芯片连接引线13的弯曲的同时或之前或之后进行。
其后,使用用于形成模制树脂21的金属模(未示出)来将引线框架密封(或包围)在模制树脂21内。然后,将芯片连接引线13、第一接地引线15、第二接地引线17和盖连接引线19切割且独立地从彼此分开,由此完成形成用模制树脂21密封的基板3。
在完成形成基板3之后,半导体传感器芯片5和放大器7经由粘结剂膏B1和B2被贴附到基板3的上表面3a上。然后,进行引线键合(wiring bonding)从而经由布线25将半导体传感器芯片3和放大器7将电连接在一起;且进行引线键合从而经由布线27将放大器7和芯片连接引线13的第二端13b电连接在一起。
随后,如图1和7所示,模制树脂21的空腔21g用盖构件9覆盖,且电磁屏蔽端子29通过焊接或纤焊被固定到盖连接引线19,由此完成半导体器件1的制造。
当用模制树脂21密封的基板3与盖构件9组装在一起时,形成电磁屏蔽端子29的侧壁9b通过模制树脂21的突起21h引导,由此固定在模制树脂21的凹槽21i内。这实现了与基板3连接的盖构件9的容易的定位。
当半导体器件1被安装在印刷电路板(未示出)上时,芯片连接引线13、第一接地引线15和第二接地引线17经由例如焊接结合形成于印刷电路板上的连接端子。
在第一实施例的半导体器件1中,芯片连接端子13关于半导体传感器芯片5与第二接地引线17相对设置;即,它们分别布置在基板3的两侧;由此,可以将半导体器件1以稳定的方式安装于印刷电路板上。
另外,部分地暴露于基板3的上表面3a的芯片连接引线13和第一接地引线15沿用于设置半导体传感器芯片5和放大器7的矩形区域的长边成直线相邻地设置;由此,可以容易地缩小半导体器件1的尺寸而不显著改变半导体传感器芯片5的尺寸和放大器7的尺寸。
其第二端13b在厚度方向上相对于台11在位置上移位的芯片连接引线13沿半导体传感器芯片5的一边和台11成直线设置。这里,形成于台11和被弯曲的芯片连接引线13的第二端13b之间的间隙仅形成于半导体传感器芯片5的一边和台11。这使得台11可以完全覆盖半导体传感器芯片5和放大器7的下部同时确保尺寸充分大的台11。另外,第二接地引线17可以在前述的间隙内被设置成接近台11。这进一步减小了半导体器件1的尺寸。
台11电连接到具有导电性的盖构件9;由此,当半导体器件1被安装于印刷电路板上,从而第一和第二接地引线15和17电连接到建立参考电势的印刷电路板的接地端子时,可以可靠地通过盖构件9和台11阻挡电磁噪声从模制树脂21的上表面3a、下表面3b和侧边21c、21d和21e被传输到空腔空间S2内。
用于将第二接地引线17和台11互连在一起的互连引线23被嵌入到模制树脂21内,从而第二接地引线17和台11从彼此相互分离,且暴露于模制树脂21的下表面3b之外。因此,当将第二接地引线17焊接到印刷电路板的连接端子时,可以容易地通过焊接防止第二接地引线17向台11移动。这使得第二接地引线17可以可靠地通过焊接结合印刷电路板的连接端子。
因为互连引线23被嵌入到模制树脂21内,所以可以防止台11和第二接地引线17从模制树脂21脱落。
可以以各种方法修改第一实施例的半导体器件1;因此将描述变体如下。
(1)将互连引线23弯曲从而与第二接地引线17和台11比较向上突起;但是这不是限制。即,本实施例仅需要第二接地引线17和台11被可靠地嵌入模制树脂21内。换言之,互连引线23可以被半蚀刻(取代弯曲)且由此被嵌入模制树脂21内。
(2)第二接地引线17经由互连引线23与台11一体形成;但这不是限制。例如,第二接地引线17可以从台11分离;即,它们需要起到在印刷电路板上安装半导体器件1的作用。在该变体中,优选的是嵌入模制树脂21内的互连引线23与台11和第二接地引线17互连。由此,可以防止台11和第二接地引线17容易地从模制树脂21脱落。
(3)台11被设计为与模制树脂21一起形成基板3的平面下表面3b,且部分地暴露于模制树脂21之外;但这不是限制。本实施例仅需要台11被设置于半导体传感器芯片5和放大器7下方。换言之,台11可以被完全嵌入在模制树脂21内。
(4)电磁屏蔽端子29和盖连接引线19相互固定在一起,但这不是限制。本实施例仅需要盖构件9和台11均电连接在一起。
(5)半导体传感器芯片5和放大器7设置于基板3的上表面3a上,但这不是限制。半导体器件1可以重新设计以仅设置半导体传感器芯片5。在该变体中,芯片连接引线13和第一接地引线15沿矩形形状的半导体传感器芯片5的一边成直线相邻设置。
接下来,将参考图8到11详细描述第一实施例的进一步的变体,其中与前面的图中显示的相同的部分由相同的参考标号指示;由此,如需要将省略其描述。
半导体器件31包括具有表面33a的基板33,在表面33a上贴附了半导体传感器芯片5和放大器7;和盖构件39,其覆盖了半导体传感器5和放大器7。
基板33具有矩形形状,其由四个侧边33b和后表面33c以及表面33a界定。多条沟道41在四个侧边33b上形成从而它们均沿表面33a和后表面33c凹入并延伸。内凹槽43形成于基板33的表面33a上。
半导体传感器芯片5和放大器7设置于内凹槽43的底部43a上。台阶部分45形成以在沿半导体传感器芯片5和放大器7的布置方向在一边上从内凹槽43的底部43a突起。由于台阶部分45的形成,台阶状形状形成来基板33的表面33a和内凹槽43的底部43a连接。
基板33被设计为由陶瓷组成的多层布线基板,其具有用于建立半导体传感器芯片5、放大器7和其上安装半导体器件31的印刷电路板(未示出)之间的电连接的多条外连接布线47。
外连接布线47包括内端子49,其在台阶部分45的上表面45a上方暴露从而建立与放大器7的电连接;外端子51,其在基板33的下表面33c下方暴露从而建立与印刷电路板的电连接;导电布线53,其形成于基板33内,从而建立内端子49和外端子51之间的电连接。
具体而言,五个内端子49在台阶部分45的上表面45a上沿半导体传感器芯片5和放大器7的布置方向并接近放大器7成直线设置。另外,多个外端子51在基板33的两侧沿半导体传感器芯片5和放大器7的布置方向设置。
另外,接地内端子49A电连接到接地导电布线53A,其在台阶部分45的上表面45a上接近半导体传感器芯片5设置。接地导电布线53A形成以穿过从台阶部分45的上表面45a到基板33的后表面33c,且由此电连接到接地外端子51A。
具有导电性的下屏蔽层54形成于基板33内和在半导体传感器芯片5和放大器7下方。下屏蔽层54被放大从而全部覆盖基板33,即至少包括半导体传感器芯片5和放大器7以及建立其之间的电连接的布线57的区域。当然,下屏蔽层54形成以完全覆盖基板33的内凹槽43的底部43a。或者,下屏蔽层54可以形成以在基板33的厚度方向垂直地与导电布线53重叠。当导电布线53和下屏蔽层54形成于同一层时,导电布线53设置围绕下屏蔽层54。
下屏蔽层54经由导电部分56电连接到形成于基板33的表面33a上的环形连接焊盘55,以及连接到接地导电布线53A和接地外端子51A,导电部分56在基板33的厚度方向上垂直地延伸。即,下屏蔽层54和接地外端子51A一起一体地形成。
环状连接焊盘55部分地与形成于基板33的四个侧边33b上的沟道41中的沟道41A部分地连接。导电部分57形成于沟道41A的内表面上且与接地外端子51A连接。因此,环状连接焊盘55经由导电部分57和导电部分56电连接到接地外端子51A。
外连接布线47、环状连接焊盘55、下屏蔽层54和形成于沟道41A中的导电部分57都通过使用膏材料的丝网印刷来形成,该膏材料主要由银粉、铜粉和钨粉组成(或一种其中粘结剂(例如丙烯酸设置)与银粉、铜粉和钨粉混合的膏)。另外在台阶部分45的上表面45a上方暴露的内端子49和在基板33的下表面33c下方暴露的外端子51除了前述的膏材料以外还进行了镍和金镀覆。
与第一实施例相似,半导体传感器芯片5和放大器7被贴附到基板33的内凹槽43的底部43a且经由多条布线57(即四条布线57)电连接在一起。放大器7经由多条布线59(即五条布线59)电连接到内端子49。由此,半导体传感器芯片5经由放大器7电连接到内端子49。
盖构件39利用由比如铜的导电材料组成的平板形成,将所述平板进行镍镀覆。当将盖构件39贴附到基板33的表面33a上时,其完全覆盖内凹槽43从而与基板33一起形成包围半导体传感器芯片5和放大器7的空腔空间S2。开口孔39a形成于盖构件39的预定位置以在厚度方向穿过。因此,空腔空间S2与外空间经由开口孔39a联通。
盖构件39与具有导电性的环形连接焊盘55接触并电连接。即,盖构件39经由环形连接焊盘55、导电部分56和沟道41A的导电部分57电连接到接地外端子51A。
在制造半导体器件31中,首先制备基板33。可以独立地制造每单个基板33;然而,可以生产具有多个基板的板,这些基板然后被分为独立件。在该情形,多个通孔形成于相邻设置的基板之间以在厚度方向穿过;然后,它们在通孔处被分为独立件,由此形成基板的沟道41A,且由此在沟道41A的内表面中形成导电部分57,用于在环形连接焊盘55和接地外端子51A之间建立电连接。
前述的通孔可以减小板的刚度,特别在相邻设置的基板之间的划线处;因此,通过在划线处弯曲板,基板可以被容易地分成独立件。
接下来,半导体传感器芯片5和放大器7经由粘结剂膏(未示出)被贴附到基板33的内凹槽43的底部43a;然后它们通过引线键合经由布线57被电连接在一起。最终,盖构件39被固定到基板33的表面33a,由此完成半导体器件31的制造。这里,导电粘结剂例如被用于实现盖构件39与基板33的固定。
与第一实施例相似,半导体器件31被安装于印刷电路板上,从而外端子51结合印刷电路板的连接端子。
因为外端子51设置于基板33的两侧,所以可以以稳定的方式将半导体器件31安装于印刷电路板上。
另外,内端子49暴露于空腔空间S2中且在半导体传感器芯片5和放大器7的布置方向成直线设置;由此可以容易地缩小半导体器件31的尺寸而不显著改变半导体传感器芯片5和放大器7的尺寸。
另外,基板33的下屏蔽层54电连接到具有导电性的盖构件39,由此当将半导体器件31安装于印刷电路板时在接地外端子51A和确定参考电势的印刷电路板的接地端子(未示出)之间建立电连接的情况下,通过盖构件39和下屏蔽层54,可以可靠地阻挡来自基板33的表面33a和后表面33b的电磁噪声被传输到空腔空间S2内。
顺便提及,即使当盖构件39和下屏蔽层54之间在基板33的厚度方向上的间隙充分小于可能电磁干扰半导体传感器芯片5和放大器7的操作的电磁波的波长时,也可以可靠地阻挡来自基板33的表面33a和后表面33b的电磁噪声被传输到空腔空间S2内,而不需形成盖构件39的侧壁39b。
然而,当该间隙大于电磁波的波长时,盖构件39应被重新设计以具有平顶部,其适应基板33的表面33a;和侧壁,从顶部的矩形周边沿基板33的四个侧边33b向下延伸,由此通过盖构件39的侧壁,可以可靠地阻挡来自基板33的四个侧边33b的电磁噪声被传输到空腔空间S2内上述的第一实施例的进一步的变体被设计为内端子49形成于台阶部分45的上表面45a上。这不是限制。即,内端子49可以直接形成于内凹槽43的底部43a上,而不形成台阶部分45。
第一实施例的进一步的变体被设计为电连接到内端子49和下屏蔽层54的外端子51形成于基板33的后表面33c上。而是,可以在基板33的后表面33c上形成没有电连接到内端子49和下屏蔽层54的其他外端子。
而且,基板33不需由陶瓷组成;因此,其例如可以由玻璃环氧树脂组成。
2、第二实施例将参考图12-17、图18A和18B、以及图19详细描述第二实施例的半导体器件100A。半导体器件100A为QFN(四方扁平无引线封装)型且被设计来探测声压。
如图12到16所示,半导体器件100A包括台101,具有矩形形状;多个外端子102,其第一端102a连接到台101且其第二端102b延伸于半导体器件100A之外;多条引线103,从半导体器件100A的预定的侧边向台101延伸,从而其第一端103a邻近于台101设置;树脂层104,其密封台101、外端子102和引线103于其中,且具有从上表面104a(与基板100A1的上表面基本匹配)向下表面104b穿过的开口孔104c;半导体传感器芯片(或声压传感器芯片)105,具有矩形形状,固定到树脂层104的上表面104a上;放大器106,固定到树脂层104的上表面104a上从而放大从半导体传感器芯片105输出的电信号;多条布线107,用于将半导体传感器芯片105、放大器106和引线103电连接在一起;和碟状盖构件109,牢固地贴附到树脂层104上从而在半导体传感器芯片105和放大器106上方界定第一空间。这里,引线103还用作连接到外部装置(未示出)的外端子,但是与外端子102标注不同,其电连接到盖构件109的电磁屏蔽端子109d从而形成电磁屏蔽。基板100A1由台101、外端子102、引线103和密封它们的树脂层104构成。
如图14和16所示,台101设置于树脂层104的开口孔104c正下方,且其下表面101a形成了与树脂层104的下表面104b相同的平面且被暴露。另外,台101形成为预定的尺寸,允许被牢固地贴附到树脂层104的上表面104a上的半导体传感器芯片105和放大器106就上表面104a而言设置于台101的上方。
如图12到16所示,外端子102具有平带状形状,其中其第一端102a连接到台101的侧端,从台101的上表面101b的平面图中向树脂层104之外延伸且垂直于台101的侧端。外端子102的第二端102b稍微从树脂层104的预定边(对应于基板100A1的预定边)之外突起,其中突起的侧端102b的下表面102c(对应于外端子102的下表面)与树脂层104的下表面104b设置在基本相同的平面中。如图14所示,外端子102具有弯曲部分102e,弯曲部分102e向上突起从而形成顶部102d,顶部102d设置于台101的上表面101b上方且与之平行,并在第一端102a和第二端102b之间。外端子102的弯曲部分102e的顶部102d被暴露,且与将在后面描述的树脂层104的突起104e的顶部104f基本设置于相同的平面中。本实施例使用一对外端子102,其彼此相对设置,其中一个外端子102的弯曲部分102e的顶部102d主要用于支撑台101,设置得低于树脂层104的突起104e的顶部104f。
如图12到16所示,多条引线103均形成为与外端子102相似的平带状形状。具体而言,本实施例在树脂层104的相对侧边104d的每个上接近半导体传感器芯片105提供了两条引线103。即,在树脂层104的相对侧边104d的每个上,两条引线103与外端子102平行延伸,从而两条引线103和一个外端子102彼此相邻,在它们之间具有相同的间距。另外,单引线103设置于相对侧边104d的一个上,其在从树脂层104的下表面104b的平面图中垂直于前述的相对侧边104d(每个设置有两条引线103和一个外端子102),并接近放大器106。与外端子102相似,引线103的第二端103b稍微突出于树脂层104之外,从而引线103的突起的第二端103b的下表面103c被暴露,且与树脂层104的下表面104b和外端子102的第二端102b的下表面102c基本设置于相同的平面中。如图14所示,引线103具有在第一端103a和第二端103b之间的弯曲部分103d,其中第一端103a的上表面103e设置得高于第二端103b的上表面103e,且与设置于树脂层104的突起104e内的内上表面104a基本设置于相同的平面中。
如图12到16所示,用于密封台101、外端子102和引线103的树脂层104具有上表面104a和下表面104b,其中突起104e从上表面104a向上突起,从而密封接近侧边104d的外端子102的弯曲部分102e和引线103的弯曲部分103d。突起104e沿树脂层104的侧边104d延伸,且在尺度(或宽度)上向其尖端(即顶部104f)逐渐减小。突起104e在树脂层104的上表面104a上形成了内凹槽104g。从上表面104a到下表面104b的方向上凹入的开口孔104c大致形成在内凹槽104g的范围内的树脂层104的上表面104a的中心。具体而言,开口孔104c从上表面104a到设置于树脂层104下方的台101的上表面101b穿过。
如图13到15所示,矩形形状的半导体传感器芯片105具有梯形凹槽,其在从下表面到上表面的方向上在下侧的平面图中的大致中心处凹入,且其中薄的部分形成了膜片(或移动电极)105a。膜片105a响应对其施加的声压而振动(或变形)。桥接电阻电路形成于膜片105a的上表面上,从而将其位移转化为电阻的变化,基于此响应声压而产生电信号。半导体传感器芯片105的下表面通过粘结剂被牢固地贴附到树脂层104的上表面104a上。这里,树脂层104的开口孔104c设置于膜片105的正下方。当半导体传感器芯片105被贴附到树脂层104的上表面104a时,第二空间110以气密方式相对于半导体传感器芯片105的梯形凹槽和树脂层104的开口孔104c形成。
比如运算放大器(其为集成电路,即IC)的放大器106经由粘结剂贴附到树脂层104的上表面104a上,由此放大器106设置与半导体传感器芯片105平行。
多个结合焊盘设置来用于半导体传感器芯片105和放大器106。通过使用结合焊盘,半导体传感器芯片105和放大器106以及在树脂层104的上表面104a的上方的第一空间108中暴露的引线103的上表面103e经由布线107连接在一起,由此建立了半导体传感器芯片105、放大器106和引线103之间的连接。
如图12到14所示,盖构件109使用比如铜的导电材料形成,且形成为其空腔向下的碟状形状。具体而言,盖构件109由具有矩形形状的顶部109a和从顶部109a的侧端垂下的侧壁109b构成。穿过盖构件109的通孔109e大致形成于顶部109a的中心。压印109f在顶部109a的上表面上凹入,形成且以矩形的形状沿平面图中的上表面的四个侧边连续地延伸(参见图12)。即,压印109f与盖构件109的顶部109a的其他部分相比向下突起。压印部分109f的下端部分经由导电粘结剂112牢固地贴附到树脂层104的突起104e的顶部104f,从而包围半导体传感器芯片105和放大器106的树脂层104的内凹槽104g被盖构件109的顶部109a覆盖。这里,盖构件109的侧壁109b向下垂向树脂层104的下表面104b,从而覆盖树脂层104的侧边104d。另外,盖构件109的顶部109a经由导电粘结剂112贴附到在树脂层104的突起104e的顶部104f上暴露的外端子102的弯曲部分102e的顶部102d,由此建立导电盖构件109、外端子102和台101之间的电连接,由此所有的这些基本设置于相同的电势。
接下来,将在下面描述半导体器件100A的制造方法。
如上所述,利用预先制备的引线框架120来制造半导体器件100A。如图17、18A、18B和19所示,引线框架120包括矩形框架120a、从矩形框架120a的外周向内突起且彼此相对设置的两对引线103(参见图17);从矩形框架120的外周向内突起且彼此相对设置的一对外端子102;与外端子互连且由外端子102支撑的台101。引线框架120或者通过压力加工或蚀刻或压力加工和蚀刻的两者来形成,其中引线103的弯曲部分103d和外端子102的弯曲部分102e同时形成。
在完成引线框架120的制备之后,如图19所示,在金属模E和F之间固定且紧密地夹住外端子102的预定部分、矩形框架120a和引线103。具体而言,设置于引线框架120上方的上金属模E具有用于形成树脂层104的内凹槽104g的梯形突起E1、用于形成树脂层104的突起104e和侧边104d的凹入沟道E2、和用于形成开口孔104c的小突起E3。设置于引线框架120下方的下金属模F具有平内表面。如图19所示,当在金属模对E和F之间紧密固定引线框架120时,下金属模F的平内表面与台101的下表面101a、设置于弯曲部分103d之外的引线103的下表面103c和设置于弯曲部分102e之外的外端子102的下表面102c接触。相对于上金属模E,梯形突起E1的内表面与接近第一端103a而不是弯曲部分103d设置的引线103的上表面103e接触,同时凹入的沟道E2的底部与设置于弯曲部分102e之外的外端子102的顶部102d接触。另外,小突起E3的上端稍微在台101的上表面101b的上方设置。
其后,将由环氧树脂组成的熔融树脂注入在夹住引线框架120的金属模E和F之间形成的空腔中,由此在其中嵌入台101、外引线102和引线103。在完成树脂的硬化之后,移除金属模E和F。由此,可以形成树脂层104,其中内凹槽104g和开口孔104c形成于台101上方,且外端子102的弯曲部分102e的顶部102d在突起104的顶部104f上暴露。
部分地包围在树脂层104中的前述的引线框架120被浸入包括比如银、金和钯(Pd)的金属的镀覆溶液中,从而在接近第一端103a的引线103的顶部103e上以及在接近第二端103b的下表面103c上形成镀覆层;然后,将在树脂层104之外延伸的引线103和外端子102切割。镀覆层被用于改善连接引线103和印刷电路板(其例如安装于便携式电话机中)的图案(连接端子)以及经由布线107电连接半导体传感器芯片105、放大器106和引线103的焊料的润湿性。镀覆层还形成于引线102的下表面102c上。
接下来,如图13和15所示,半导体传感器芯片105和放大器106彼此平行设置且经由粘结剂牢固地贴附到树脂层104的内凹槽104g的上表面104a。这里,半导体传感器芯片105如此设置从而其下表面与内凹槽104g的上表面相对设置,且膜片105a设置于开口孔104c的正上方。另外,布线107结合引线103和半导体传感器芯片105和放大器106的结合焊盘,由此将引线103、半导体传感器芯片105和放大器106电连接在一起。
然后,具有顶部109a和侧壁109b的碟状盖构件109与用树脂层104密封的基板100A1组装在一起,从而顶部109a的压印109f的下表面经由导电粘结剂112被贴附到树脂层104的突起104e的上表面104f上。当压印109f的下表面被贴附到树脂层104的突起104e的顶部104f时,要求外端子102的顶部102d经由导电粘结剂112电连接到盖构件109的顶部9a(即压印109f的下表面),其中相对于基板100A1的盖构件109的安装位置不需高精度地设定。盖构件109的侧壁109b完全覆盖树脂层104的内凹槽104g,从而围绕树脂层104的侧边104d。该操作建立了盖构件109和用树脂层104密封的基板100A1之间的精确定位,从而顶部109a的下表面(即压印109f的下表面)电连接到在突起104e的顶部104f上暴露的外端子102。即,本实施例实现了与外端子102电连接的盖构件109的容易的安装,由此完成了半导体器件100A的制造。
接下来,将详细描述如上述制造的半导体器件100A的效果和操作。
本实施例的半导体器件100A被安装于比如具有印刷电路板的便携式电话机的电子装置中。这里,引线103的下表面103c被暴露从而与树脂层104的下表面104b基本形成在相同的平面;由此,半导体器件100A可以在预定的位置被安装于印刷电路板上,从而引线103的下表面103c可靠地与印刷电路板的接触端子接触。然后,印刷电路板的引线103和接触端子经由焊料连接在一起。
另外,部分暴露在树脂层104之外的外端子102的下表面102c水平地固定在与引线103的下表面103c基本相同的平面。因此,当半导体器件100A被安装于印刷电路板上时,外端子102的下表面102c可靠地与印刷电路板的接触端子接触。当引线103和印刷电路板的接触端子经由焊料连接在一起时,可以同时经由焊料将外端子102的下表面102c和印刷电路板的接触端子连接在一起。这在外端子102、引线103和印刷电路板的接触端子之间容易地建立焊接的连接。这使得可以容易地将盖构件109、外端子102和台101设置在相同的电势。简言之,可以通过盖构件109和台101形成包围半导体传感器芯片105和放大器106的电磁屏蔽。
安装于印刷电路板上的半导体器件100A将在其之外产生的声音的声压经由盖构件109的通孔109e引入第一空间108中,从而声压达到半导体传感器芯片105的膜片105a,其由此相应地振动。桥接电阻电路探测膜片105a的位移(或变形)作为电阻的变化,其然后被转换为电信号。从半导体传感器芯片105输出的电信号被放大器106放大,由此可以精确地探测声压。另外,半导体器件100A受到在其外部发生的电磁噪声而不是声压的影响。电磁噪声可以传输通过树脂层104到达半导体传感器芯片105,从而膜片105a可能意外地振动。
本发明的半导体器件100A的特征在于包围在第一空间108中的半导体传感器芯片105和放大器106用具有顶部109a和侧壁109b的盖构件109和台101覆盖,且由此被电磁屏蔽围绕。即,通过树脂层104传输的电磁噪声被包围半导体传感器芯片105和放大器106的电磁屏蔽阻挡,由此可靠地防止电磁噪声到达半导体传感器芯片105。由此,本实施例的半导体器件可以以高可靠性探测声压,而不受到电磁噪声的影响。
在半导体器件100A中,通过简单的操作,可以将盖构件109和在树脂层104的突起104e的顶部104f上暴露的外端子102电连接在一起,其中顶部109a以如此的方式设置使得侧壁109b沿树脂层104的侧边104d设置,且顶部109a经由导电粘结剂112贴附到树脂层104的突起104e。例如通过简单地将外端子102的下表面102c焊接到印刷电路板的连接端子,半导体器件100A被安装于便携式电话机的印刷电路板上,由此形成包围半导体传感器芯片105和放大器106的电磁屏蔽。与常规已知的半导体器件相比,本实施例可以可靠地形成电磁屏蔽而不需与用树脂层104密封的基板100A1组装的盖构件109的高精度安装。这显著地减小了安装盖构件109的工作。即,可以减小制造半导体器件100A的成本。
在半导体器件100A中,上部用盖构件109的顶部109a覆盖;树脂层104的侧边104d用盖构件109的侧壁109b覆盖;且下部用其尺寸大于半导体传感器芯片105的台101覆盖,由此形成电磁屏蔽。这使得可以可靠地保护半导体传感器芯片105免受电磁噪声影响。由此,可以实现具有高可靠性的半导体器件100A,因为半导体传感器芯片105可以高精度地探测声压。
本实施例不必须限于前述的示例,因此,其可以以各种方式改变,其将在下面描述。
(1)盖构件109不是必须由顶部109a和侧壁109b构成。即,盖构件109可以被修改以仅具有顶部109a而省略侧壁109b。
(2)盖构件109的压印109f的下表面经由导电粘结剂112牢固地结合树脂层104的突起104e的顶部104f。然而,压印109f不必须形成于盖构件109中。相反,顶部109a的下表面形成为平面形状,其经由导电粘结剂112结合突起104e的顶部104f。
(3)在外产生的声音的声压经由形成于盖构件109的顶部109a中的通孔109e被引入第一空间108中。通孔109e不必须形成于盖构件109的顶部109a中。相反,另一孔形成于台101中,从而建立了外空间和树脂层104的开口孔104c之间的联通。即,在外产生的声音的声压经由开口孔104c和该孔被传输向膜片105a。在该情形,第一空间108以气密的方式被封闭,同时第二空间110被敞开且与外空间连接,由此使得半导体传感器芯片105可以探测声压。
(4)覆盖半导体传感器芯片105的下部的台101的下表面101a被部分地暴露从而与树脂层104的下表面104b形成在基本相同的平面。代替地,台101的下表面101a完全被嵌入树脂层104内且设置得接近树脂层104的上表面。
(5)树脂层104的开口孔104c被延伸以稍微高于台101的上表面101b。代替地,开口孔104c可以向下延伸从而其底部到达台101的上表面101b。
(6)半导体器件100A不必须装配有半导体传感器芯片105和放大器106的两者。即,半导体器件100A仅装配有半导体传感器芯片105。在该情形,放大器安装于便携式电话机的印刷电路板上,从而放大从半导体传感器芯片5输出的电信号。
(7)半导体传感器芯片105不必须如此设置从而其下表面固定到树脂层104的上表面104c上。代替地,半导体传感器芯片105的上表面设置得与树脂层104的上表面104a相对。在该情形,膜片105a形成接近开口孔104c。
(8)盖构件109的通孔109e不必须设置在半导体传感器芯片105的膜片105a的正上方。本实施例仅要求通孔109e形成以建立第一空间108和外空间之间的联通,其中通孔109的定位不必须是受限的。例如,即使当通孔109e仍设置于膜片105a上方但是在位置上水平移位时,半导体传感器芯片105相对于声压的探测精度上也不恶化。另外,其优点在于,当水成分通过通孔109e被引入到第一空间109内时,可以防止水成分直接到达膜片105a;因此,可以保持或改善对于声压的探测精度。
本实施例不必须限于前述的实施例,因此,其可以以各种方式改变,其将在下面描述。
将参考图20到23详细描述本实施例的第一变体。即,半导体器件100B被设计以探测外部产生的声音的声压且利用QFP(即四方扁平封装)型引线框架来制造。在图20到23中,与前述实施例中显示的相同的部分由相同的参考标号指示;由此,如需要将省略其描述。与半导体器件100A相似,半导体器件100B包括基板100B1,其中台101、外端子102和引线103用树脂层104密封。
与半导体器件100A比较,包括在半导体器件100B中的外端子102、引线103、树脂层104和盖构件109在形状和构成上被修改。在第一变体中,如图20和22所示,用树脂层104完全密封的引线103的预定部分被水平地延伸,从而在树脂层104的侧边104d之外延伸的其他部分向树脂层104的下表面104b垂下。即,引线103具有其下端向半导体器件100B之外水平弯曲的垂下的部分103f,。因此,引线103的下表面103c与树脂层104的下表面104b被基本设置在相同的平面。
外端子102具有弯曲部分102f,该弯曲部分102f被完全地嵌入树脂层104中且放置在第二端102b和与台101连接的第一端102a之间。如图22所示,上表面102d由于弯曲部分102f向上抬升,且与引线103的第一端103a的上表面103e基本设置在相同的平面。由此外端子102不在树脂层104的突起104e的顶部104f上暴露,而由于弯曲部分102f被向上固定的外端子102的预定的部分水平延伸且稍微突起于树脂层104之外。
树脂层104具有弯曲点H,其与引线103的第一端103a的上表面103e和外端子102的第二端102b的上表面102d设置在基本相同的平面。即,树脂层104的侧边104d在弯曲点H被弯曲,从而弯曲点H下方的其下部具有小的斜度,其向下并向半导体器件100B内倾斜。树脂层104的下表面104b与引线103的下表面103c和台101的下表面101a基本设置于相同的平面。
与半导体器件100A相似,半导体器件100B的盖构件109由顶部109a和侧壁109b构成,顶部109a固定到树脂层104的突起104e的顶部104f上,且侧壁109b从顶部109a的侧端向下垂从而覆盖树脂层104的侧边104d。另外,半导体器件100B的盖构件109具有电磁屏蔽端子109d,该电磁屏蔽端子109d从顶部109a的侧端到侧壁109b的下端109c沿侧壁109b延伸,且进一步向下延伸。电磁屏蔽端子109d通过切口部分109i被分为两片,其从下端到与顶部109a连接的上端延伸。即,电磁屏蔽端子109d的两件通过狭缝1091从彼此分开,在其之间具有间隙。其从侧壁109b的下端109c到顶部109a的侧端延伸。其后,电磁屏蔽端子109d的两片将被称为两个屏蔽端子109d,其通过切口部分109i彼此分开。
当盖构件109与树脂层104组装在一起时,外端子102的预定部分在树脂层104之外延伸,且被插入到两个屏蔽端子109d之间的切口部分109i,其由此在其之间夹持外端子102。这将两个屏蔽端子109d与外端子102接触,由此在导电盖构件109、外端子102和台101之间建立电连接。
接下来,在下面描述了半导体器件100B的制造方法。
使用图17所示的前述的引线框架120来制造半导体器件100B。在第一变体中,引线框架120被如此修改从而形成外端子102的弯曲部分102f,且从弯曲部分102f一体地延伸的第二端102b的上表面102d设置得高于台101的上表面101b。顺便提及,在树脂层104之外延伸且弯曲并垂下的引线103的垂下部分103f没有形成;因此,引线103仅在水平方向在树脂层104之外延伸。
然后,引线框架120的矩形框架120a与引线103和外端子102的预定部分由一对金属模M和N固定和夹持。具体而言,下金属模N具有梯形凹槽N1,该梯形凹槽N1具有斜度,倾斜得从而使在树脂层104中的弯曲点H下方的侧边104d的下部向下倾斜。上金属模M相似于最初在第二实施例中使用的前述的上金属模E成形(参见图19)。在引线框架120和其相关的部件被夹持在在金属模对M和N之间之后,将熔融的树脂被注入到形成于金属模M和N之间的空腔中;然后,在树脂的硬化完成之后,移除金属模M和N,由此形成树脂层104。
其后,延伸到树脂层104之外的引线103和外端子102的不需要的部分被切割,由此从而保留预定长度的引线103和外端子102。另外,仍在树脂层104之外保留的引线103的预定部分被向下弯曲从而形成垂下部分103f。此刻,垂下部分103f的下表面103c与树脂层104的下表面104b设置于基本相同的平面。然后,与第二实施例相似,半导体传感器芯片5和放大器106被贴附到树脂层104的上表面104a上,且与布线107连接。
接下来,提供盖构件109,其中预先形成了顶部109a、侧壁109b和屏蔽端子109d。将盖构件109定位从而顶部109a的下表面经由粘结剂贴附到树脂层104的突起104e的顶部104f上。在第一变体中,外端子102的预定部分延伸到树脂层104之外,且被插入到两个屏蔽端子109d之间的切口部分109i中,从而外端子102的预定部分被夹持并紧密地固定在两个屏蔽端子109d之间。这使得外端子102可以与两个屏蔽端子109d接触且彼此电连接。即,当完成盖构件109且由此将盖构件109与用树脂层104密封的基板100A1组装之后时,完成了半导体器件100B的制造。
接下来,将在下面描述半导体器件100B的操作和效果。
与第二实施例相似,第一变体的半导体器件100B被安装于便携式电话机中,从而引线103的垂下部分103f的下表面103c与印刷电路板的连接端子接触;然后,引线103通过焊料与印刷电路板连接。由此,通过简单的操作可以实现半导体器件100B的安装。
当半导体器件100B被安装于印刷电路板上时,台101的下表面101a被暴露且与树脂层104的下表面104b设置于基本相同的平面,并与印刷电路板的连接端子接触,树脂层104的下表面104b与外端子102连接。这允许与外端子102电连接的盖构件109与台101设置于相同的电势,其中半导体传感器芯片105包围在由盖构件109和台101形成的电磁屏蔽中。
即,半导体器件100B仅需要简单的操作,其中盖构件109的顶部109a被固定在树脂层104的突起104e上,同时侧壁109b沿树脂层104的侧边104d设置,从而外端子102被插入且紧密地固定在两个屏蔽端子109d之间的切口部分109i中,由此允许盖构件109电连接到外端子102。当半导体器件100B被安装于比如便携式电话机的电子装置的印刷电路板上时,可以使得台101与印刷电路板的连接端子接触;且还可以通过台101和盖构件109形成包围半导体传感器芯片105的电磁屏蔽。换言之,在安装了盖构件109的情况下,可以容易地形成电磁屏蔽;由此,可以减小制造半导体器件100B的成本。
在半导体器件100B中,盖构件109与用树脂层104密封的基板100B1组装,从而外端子102夹在两个屏蔽端子109d之间,由此在盖构件109和基板100B1之间实现了紧密连接。这可靠地防止了盖构件109在位置上移位或脱落。
第一变体可以以各种方式被进一步的修改,其将在下面描述。
(1)两个屏蔽端子109d通过切口部分109i和两个狭缝109l形成,切口部分109i从下端到对应于顶部109a的侧端的上端延伸,且狭缝109l从侧壁109b的下端109c到顶部109a的侧端延伸从而形成与侧壁109b的间隙。这不是限制。例如,切口部分109i从电磁屏蔽端子109d的下端到侧壁109b的下端109c下面的位置延伸;即,电磁屏蔽端子109d的下部经由切口部分109i被分为两片,从而形成了两个屏蔽端子109d,其中外端子102被紧密地固定在切口部分109i的下侧。
(2)当半导体器件100B被安装于印刷电路板上时,台101与印刷电路板的接触端子接触,从而通过盖构件109、外端子102和台101形成了电磁屏蔽。这不是限制。例如,外端子102可以相似于引线103被修改,从而在树脂层104之外延伸的其预定部分被弯曲以形成垂下部分,该垂下部分的下表面与引线103的下表面103c基本设置于相同的平面。在该修改中,当半导体器件100B被安装于印刷电路板上时,外端子102的垂下部分的下表面与印刷电路板的接触端子接触从而建立了在其之间的电连接。
(3)该构件不必须具有侧壁109b。即,半导体器件100B可以被进一步修改,如图24和25所示,图24和25显示了第二实施例的第二变体且其中盖构件109不具有侧壁109b。侧壁109b的消除可能导致电磁屏蔽效应的小的减少,然而,可以保留由半导体器件100B所展现的其他效果。
接下来,将参考图26和27描述第二实施例的第三变体,图26和27显示了半导体器件100C。与半导体器件100B相似,第三变体的半导体器件100C是QFP型,其使用引线框架制造。这里,与在第二实施例中所使用的相同的部件和其前述的变体由相同的参考标号指示;由此,如需要将省略其描述。
与其中树脂层104的上部用盖构件109覆盖从而外端子102连接到屏蔽端子109d的第一变体的半导体器件100B相比较,第三变体的半导体器件100C被设计,从而如图27所示,盖构件109水平地移动(即,方向“a”)且然后与树脂层104组装,使得外端子102连接到电磁屏蔽端子109d。为此,与半导体器件100B相比,半导体器件100C中的盖构件109和外端子102在形状和构成上被修改。与第二实施例和其第一变体相似,用于半导体器件100C中的基板100C1由台101、外端子102。引线103和树脂层104构成。为了方便,排除了盖构件109的半导体器件100C的主要部分(即装配有半导体传感器芯片105和放大器106且与之电连接的基板100C1)将被称为主体100C2。
与第一变体相似,盖构件109基本由顶部109a、侧壁109b和电磁屏蔽端子109d构成。这里,具有矩形形状的顶部109a被部分地修改,从而侧壁109b仅设置于四个侧边内的三个侧边上;因此,侧壁109b没有在一边形成,其是开口109j。
侧壁109b具有三个接合部分109h,其分别在三边上从下端109c向下延伸。如图26所示,在盖构件109用树脂层104密封之后,接合部分109h的下端被设置得高于树脂层104的下表面104b,且接合部分109h的下部在弯曲点H沿树脂层104的侧边104d的下部被弯曲;即,接合部分109h形成以与树脂层104的侧边104d的弯曲形状接合。换言之,其上端连接到侧壁109b的下端109c的接合部分104h形成为稍微弯曲的形状,该形状在与树脂层104的侧边104d的弯曲点H匹配的弯曲点T被弯曲。具体而言,范围从上端到弯曲点T的接合部分109h的上部在向弯曲点T的方向上向外扩展,而范围从弯曲点T到下端的接合部分109h的下部在向下端的方向上向内收缩。
盖构件109的电磁屏蔽端子109d向下延伸,从而其上端在外端子102上方的位置被连接到侧壁109b的下端109c。电磁屏蔽端子109d的上部被成形以匹配侧壁109b,同时下部在其下端的方向被向内弯曲;即,电磁屏蔽端子109d形成为在弯曲点S被弯曲的稍微弯曲的形状。另外,电磁屏蔽端子109d的下端还被进一步向树脂层104的侧边104d弯曲,其与盖构件109组装。电磁屏蔽端子109d的弯曲下端具有下表面109g,该下表面109g与引线103的下表面103c基本设置于相同的平面。一对侧端109k和109m沿电磁屏蔽端子109d的下部形成,其中设置接近盖构件109的开口109j的侧端109k具有向另一边109m凹入的接合凹槽109n。接合凹槽109n形成为U形,当从电磁屏蔽端子109d的外部观看时,其开口指向左。
与引线103相似,在树脂层104之外延伸的外端子102的预定部分被向下弯曲以形成垂下部分。外端子102的垂下部分的下端具有下表面102c,其与引线103的下表面103c基本设置于同一平面(基本匹配盖构件109的电磁屏蔽端子109d的下表面109g,该盖构件109与用树脂层104密封的基板100C1组装)。一对侧端102g和102h形成于在树脂层104之外延伸的外端子102的垂下部分中,其中向设置邻近引线103的侧端102g凹入的接合凹槽102i形成于侧端102h中。接合凹槽102i形成为U形,当从外端子102的外部观看时,其开口指向右。
接下来,将在下面描述半导体器件100C的制造方法。以下的描述指的是一种用于安装盖构件109的方法和一种将盖构件109和外端子102(和台101)电连接在一起的方法。
半导体器件100C的特征在于盖构件109具有顶部109a和侧壁109b以及开口109j,通过开口109j其被引入主体100C2中。具体而言,盖构件109的开口109j指向主体100C2,从而设置电磁屏蔽端子109d的侧壁109b的预定部分在位置上基本与设置外端子102的树脂层104的预定边104d匹配,同时顶部109a的下表面在位置上水平地与树脂层104的突起104e的顶部104f匹配;然后,盖构件109经由开口109j水平地移动到主体100C2中且与主体C2接合。此刻,盖构件109水平地移动以覆盖主体100C2的上部,而顶部109a的下表面与树脂层104的突起104e的顶部104f接触且沿其滑动。具有弯曲形状的接合部分109h沿盖构件109的移动方向“a”形成于侧壁109b的相对侧且与树脂层104接合,从而其弯曲点T基本与弯曲点H匹配,而其内表面与树脂层104的相应侧边104d接触地滑动。即,盖构件109被移动,从而沿树脂层104滑动且通过接合部分109h逐渐与树脂层104接合,因为弯曲点T匹配弯曲点H。然后,当形成于设置于盖构件109的背侧的侧壁109b的背部的接合部分109h与树脂层104的相应侧边104d接触并接合时,盖构件109在预定的位置完全与主体100C2接合。
由于在完成与主体100C2组装的盖构件109的安装完成之后建立的电磁屏蔽端子109d的接合凹槽109n和外端子102的接合凹槽102i之间的接合,电磁屏蔽端子109d的上部(其在接合凹槽109n的上方)匹配外端子102的上外侧,而电磁屏蔽端子109d的下部(其在接合凹槽109n的下方)匹配外端子102的下内侧。即,电磁屏蔽端子109d和外端子102通过接合凹槽109n和接合凹槽102i彼此交叉,其中当从电磁屏蔽构件109d的外部观看时它们部分地彼此重叠。具体而言,电磁屏蔽端子109d的接合凹槽109n的侧端109k与外端子102的接合凹槽102i的侧端102g交叉且与之接触,由此电磁屏蔽端子109d紧密地与外端子102连接。在该状态,电磁屏蔽端子109d的下外部(其在接合凹槽109n下方)与外端子102的内表面两维接触,同时下表面109g与外端子102的下表面102c基本设置于同一平面。这可靠地建立了盖构件109的精细安装和在电磁屏蔽端子109d和外端子102之间的电连接。这里,电磁屏蔽端子109d和外端子102之间的电连接可以通过例如焊接来提高。
在完成与主体100C2组装的盖构件109的安装时,接合部分109h与树脂层104侧边104d的上部和下部分别二维接触和接合,树脂层104的上部和下部在弯曲点H分开。这通过接合部分109h固定了盖构件109,且还建立了电磁屏蔽端子109和外端子102之间的连接状态。在该状态,盖构件109的顶部109a的下表面被固定且牢固地贴附到树脂层104的突起104e的顶部104f。即,半导体器件100C不必须使用粘结剂来实现盖构件109和树脂层104之间的粘结。
与第二实施例和其变体相似,利用特别设计的盖构件109的第三变体的半导体器件100C被安装于便携式电话机的印刷电路板上,其中引线103的垂下部分103f的下表面103c通过焊接与印刷电路板的接触端子接触并与之键合。
另外,外端子102的下表面102c和电磁屏蔽端子109d的下表面109g均与印刷电路板的连接端子接触;且引线103被同时焊接到如上所述的印刷电路板的连接端子。由此,可以通过经由外端子102电连接在一起的盖构件109和台101,形成包围半导体传感器芯片105的电磁屏蔽。
在半导体器件100C中,采用其中当其水平移动时,盖构件109经由开口109j被引入主体100C2中的简单的操作,可以建立电磁屏蔽端子109d和外端子102之间的连接。采用其中半导体器件100C被安装于印刷电路板上的简单操作,可以可靠地形成包围半导体传感器芯片105的电磁屏蔽。因此,可以减小安装盖构件109的工作量;且因此可以减小用于制造半导体器件100C的成本。
因为盖构件109可靠地通过接合部分109h支撑使得盖构件109的顶部109a的下表面与树脂层104的突起104e的顶部104f紧密接触,所以不需使用粘结剂来实现盖构件109和树脂层104之间的固定。鉴于此,可以减小安装盖构件109的工作量,且因此可以减小用于制造半导体器件100C的成本。
第三变体的半导体器件100C可以在设计上被进一步的修改或变化。例如,电磁屏蔽端子109d不必须具有下表面109g(其形成于接合凹槽109n下方的其下端),该下表面109g与外端子102的下端的下表面102c(其在接合凹槽102i下方)基本设置于相同的平面。仅要求电磁屏蔽端子109d被设计以实现盖构件109的安装且建立与外端子102的电连接;由此,下表面109g不必须形成于电磁屏蔽端子109d的下端。
3、第三实施例接下来,将参考图28到30详细描述本发明的第三实施例。第三实施例涉及SOP(小轮廓封装)型半导体器件,其是使用引线框架制造的表面安装型封装。
如图28到30所示,半导体器件201包括基板203,具有矩形形状;半导体传感器芯片205和放大器207,它们均贴附到基板203的上表面203a上;盖构件209,用于覆盖包括半导体传感器芯片205和放大器207的基板203的上表面;和台211,具有平板状形状,其设置于半导体传感器芯片205和放大器207下方,且形成基板203的上表面203a。
多条引线213形成于台211的两侧,且引线215形成于台211的预定侧。基板203具有引线213和引线215以及用于密封和将引线213和引线215固定在适当位置的模制树脂(或树脂层)219。
每条引线213和215形成为带状形状。具体而言,三条引线213(或两条引线213和一条引线215)沿半导体传感器芯片205和放大器207的布置方向相邻地设置于一侧,在其之间具有相同的间距。引线213的第一端213a和引线215的第一端215a邻近台211设置,从而与模制树脂219一起形成基板203的上表面203a。引线213的第二端213b和引线215的第二端215b延伸以突出在基板203的预定边203b之外。当半导体器件201安装于印刷电路板上时,引线213和215作为外端子,其焊接到印刷电路板(未示出)的连接端子。
具体而言,提供了与台211隔离的五条芯片连接引线213,和与台211一体形成的单条接地引线215(或单个屏蔽端子215)。芯片连接引线213被用于将半导体传感器芯片205和放大器207电连接在一起。接地引线215连接到其上安装了半导体器件201的印刷电路板的接地图案,且邻近芯片连接引线213之一设置。
台211由比如铜的导电材料组成,且形成以完全覆盖包括半导体传感器芯片205和放大器207的基板203的下部。即,台211形成以覆盖至少包括半导体传感器芯片205、放大器207、建立其之间的相互电连接的布线211的基板203的特定区域;然而,其可以形成以完全覆盖基板203的上表面203a。
台211延伸以稍微突起于侧边203c之外,由此形成延伸部211a和211b,侧边203c垂直于设置引线213和215的基板203的在前的侧边203b。在延伸部211a和211b从其稍微突起的基板203的侧边203c上没有引线形成。顺便提及,适于延伸部211a和211b的突起的长度为1mm或更小。
台211、芯片连接引线213和接地引线215均利用相同的引线框架形成。
在平面图中具有矩形形状的模制树脂219被成形以形成基板203的上表面203a和下表面203b。在模制树脂219中,环形突起219a形成以从基板203的上表面203a的周边向上突起。
环形突起219a在剖面上具有梯形形状(见图29和30),其中其宽度在向上的方向逐渐减小。内凹槽219b由环形突起219a界定,且形成与模制树脂219的上表面203a连接。台211的中间部分211c、芯片连接引线213的中间部分213c和接地引线215的中间部分被嵌入环形突起219a内。顺便提及,台211的中间部分211c设置于布置半导体传感器芯片205和放大器207的预定区域与延伸部211a和211b之间。
半导体传感器芯片205用作将声音转换为电信号的声压传感器芯片。具体而言,半导体传感器芯片205具有膜片205a,其响应对应于在半导体器件201之外的外部空间中产生的声音的声压的变化而振动。膜片205a形成以在半导体传感器芯片205的厚度方向上振动。当膜片205a响应对其施加的声压振动时,半导体传感器芯片205将膜片205a的变形(或位移)探测为静电电容的变化或电阻的变化,基于此电信号从其输出。
例如,当基于静电电容的变化而产生电信号时,半导体传感器芯片205用作具有与膜片205a相对设置的固定电极(未示出)的电容器传声器。这里,膜片205a和固定电极之间的距离的变化被转换为静电电容的变化,基于此半导体传感器芯片205输出电信号。
当基于电阻的变化产生电信号时,半导体传感器芯片205将膜片205a的变形转换为电信号的变化,基于此输出电信号。
半导体传感器芯片205经由由绝缘材料组成的粘结剂膏C1贴附到形成基板203的上表面203a的台211上,从而膜片205a与基板203的上表面203a相对设置。即,空腔S1形成于半导体传感器芯片205的膜片205a和基板203的上表面203a之间。当半导体传感器芯片205被固定到基板203的上表面203a上时,空腔S1以气密的方式闭合且与其外部空间隔离。半导体传感器芯片205经由布线221和223电连接到引线213的第一端213a和放大器207。
放大器207放大了从半导体传感器芯片205输出的电信号。与半导体传感器芯片205相似,放大器207经由粘结剂膏C2被贴附到模制树脂219的上表面203a上。放大器207经由布线225电连接到引线213的第一端213a。
盖构件209由比如铜的导电材料组成,且由顶部209a和两对侧壁209b和209c构成,顶部209a具有矩形形状与基板203的上表面203a相隔且相对设置,两对侧壁209b和209c连接到顶部209a的侧端且从其垂下。盖构件209整体上形成为其开口指向下的碟状形状。
顶部209a的下表面被成形从而与模制树脂219的环形突起219a的顶部接触;因此,其覆盖模制树脂219的内凹槽219b以形成包围其中的半导体传感器芯片205和放大器207的空腔空间S2。在其厚度方向上穿过盖构件209的开口孔209d大致形成于顶部209a的中心。空腔空间S2经由开口孔209d与存在于半导体器件201之外的外空间联通。
设置于台211的两侧的侧壁209b和209c形成围绕顶部209a的周边,以沿模制树脂219的侧边203b和203c覆盖环形突起219a。即,成对的侧壁209b经由粘结剂(未示出)贴附到模制树脂219的侧边203b,从侧边203b引线213和215向外突起。
沿半导体传感器芯片205和放大器207的布置方向设置于两侧上的成对的侧壁209c设置得与模制树脂219的侧边203c连接,台211的延伸部211a和211b从侧边203c稍微向外突起,且因此与延伸部211a和211b接合。即,侧壁209c的尖端向内弯曲(参见图30),从而其弯曲部分固定台211的延伸部211a和211b。这使得侧壁209c与延伸部211a和211b接触,由此建立了盖构件209和台211之间的电连接。
接下来,将在以下描述半导体器件201的制造方法。
在半导体器件201的制造中,首先将由铜组成的薄金属板进行压力加工和蚀刻,由此形成引线框架,其中台211、芯片连接引线213、接地引线215一体地连接在一起。具体而言,芯片连接引线213和接地引线215在其第二端213b和215b互连。
接下来,使用金属模(未示出)来形成密封引线框架的模制树脂219;然后,芯片连接引线213和接地引线215分别彼此分开,由此形成基板203。
在完成形成基板203之后,半导体传感器芯片205和放大器207经由粘结剂膏C1和C2粘结到形成基板203的上表面203a的台211上。然后,将它们进行引线键合从而经由布线211在其之间建立电连接。另外,半导体传感器芯片205、放大器207和芯片连接引线213的第一端213a经由布线223和225电连接在一起。
最后,盖构件209贴附到基板203,从而顶部209a覆盖模制树脂219的内凹槽219b,由此完成半导体器件201的制造。盖构件209的固定通过侧壁209b和模制树脂203的侧边203b之间的粘结以及通过侧壁209c和模制树脂219的侧边203c之间的接合来实现。
当半导体器件210被安装于印刷电路板(未示出)时,芯片连接引线213的第一端213a和接地引线215的第一端215a通过焊接电连接到印刷电路板的连接端子。
如上所述,半导体传感器芯片205和放大器207用盖构件209的顶部209a和台211在基板203的厚度方向上覆盖,且还被盖构件209的侧壁209b和209c沿基板203的侧边203b和203c围绕。另外,盖构件209与台211接触并电连接,其一体地连接到接地引线215。
因此,当半导体器件201被安装于印刷电路板(未示出)上时,接地引线215仅与印刷电路板的接地图案接触并电连接,从而包围半导体传感器芯片205和放大器207的盖构件209和台211电连接到印刷电路板的接地图案;由此可以形成用于阻挡电磁噪声被传输如空腔空间S2中的电磁屏蔽。
因为利用盖构件209和台211形成电磁屏蔽以包围半导体传感器芯片205和放大器207,所以可以减小没有完全用盖构件209和台211覆盖的空腔空间S2的特定的部分,即可以允许电磁噪声传输入空腔空间S2的区域。因此,可以容易地改善对抗电磁噪声的屏蔽性能。
具体而言,在形成接触区域的基板203的侧边203c上没有设置引线213和215,在该接触区域中盖构件209的侧壁209c与台211接触;即,本实施例可以放大接触区域。换言之,可以通过盖构件209和台211进一步放大用于包围半导体传感器芯片205和放大器207的区域;即,可以减小允许电磁噪声传输入空腔空间S2的区域;因此可以显著地改善对抗电磁噪声的屏蔽性能。当半导体传感器芯片205用作电容器传声器时,屏蔽性能的改善可以是有效的,电容器传声器由于其高阻抗而容易受电磁感应的影响。
盖构件209的侧壁209b和209c相邻设置以完全覆盖基板203的侧边203b和203c;由此,当盖构件209被贴附到基板203时,可以容易地相对于基板203决定盖构件209的定位。另外,盖构件209的侧壁209c与台211的延伸部211a和211b沿基板203的侧边203c接触;因此,采用其中盖构件209被贴附到基板203的简单操作,可以容易地形成电磁屏蔽。
用于将盖构件209粘结到基板203的粘结剂被简单地施加到基板203的侧边203b。换言之,粘结剂没有被施加到基板203的上表面;因此,可以可靠地防止粘结剂漏入空腔空间S2中。另外,可以防止空腔空间S2的体积和形状被意外地改变;且可以防止空腔空间S2的体积和形状意外的改变而不利地影响半导体传感器芯片205的膜片205a的声特性。另外,用于在其上布置半导体传感器芯片205和放大器207的基板203的上表面203a利用台211形成,且由此容易地形成为平面形状;因此,可以容易地将半导体传感器芯片205和放大器207贴附到基板203的平上表面203a。
第三实施例可以以各种方式修改,其将在下面描述。
(1)贴附到基板203的盖构件209的固定不必须通过盖构件209的侧壁209b和模制树脂219的侧边203b之间的粘结以及通过侧壁209c和侧边203c之间的接合来实现。即,固定可以通过粘结或接合来实现。
(2)台211不必须设置以形成基板203的上表面203a。本实施例仅要求台211被设置于半导体传感器芯片205和放大器207下面。即,台211可以完全嵌入模制树脂219内。
(3)引线213和215不必须在基板203的侧边203b之外突起。因为它们需要在基板203之外暴露,所以它们可以例如被设置以在基板203的下表面203d之外暴露。
接下来,将参考图31到33详细描述第三实施例的第一变体。第一变体的半导体器件231与半导体器件201的不同之处在于,半导体传感器芯片205的下部没有用台211覆盖但用另一构件覆盖。为了方便,仅相对于前述的不同之处描述第一变体,其中与半导体器件201相同的半导体器件231的部件由相同的参考标号来指示;由此,如需要将省略其描述。
取代台211,下屏蔽构件233设置于图31到33所示的半导体器件231中的半导体传感器芯片205和放大器207下面。下屏蔽构件233由比如铜的导电材料组成,且由具有矩形形状的平部分233a和侧壁233b和233c构成,平部分233a设置以完全覆盖基板203的下表面203d,而侧壁233b和233c与平部分233a的侧端连接且在基板203的厚度方向上向上突起。即,下屏蔽构件233整体上形成为其开口指向上的碟状形状。
如上所示,下屏蔽端子233的平部分233a设置以完全覆盖在半导体传感器芯片205和放大器207下面的基板203的下表面203d。这里,要求下屏蔽构件233的平部分233a形成以完全覆盖基板203的至少预定区域,包括半导体传感器芯片205、放大器207和在其之间建立电连接的布线211;或者平部分233a可以形成以适应基板203的上表面203a。
下屏蔽构件233的侧壁233b和233c经由粘结剂(未示出)粘结到基板203的侧边203b和203c,由此下屏蔽构件233被贴附到基板203。贴附到其中没有设置引线213和215的基板203的侧边203c的侧壁233c的上端与盖构件209的侧壁209c的下端接触,由此下屏蔽构件233电连接到盖构件209(参见图33)。
通过将盖构件209的侧壁209b的下端弯曲向基板3之外而形成弯曲端子209e(参见图32)。当盖构件209被贴附到基板203时,弯曲端子209e与接地引线215在基板203的厚度方向重叠,由此盖构件209电连接到接地引线215。顺便提及,弯曲端子209e例如通过焊接结合接地引线215。
向下凹入且从上表面203a到下表面203d穿过的孔219c大致形成于模制树脂219的中心;因此,半导体传感器芯片205粘结到上表面203a以覆盖孔219c。在该状态,半导体传感器芯片205的膜片205a经由孔219c与下屏蔽构件233的平部分233a相对设置。即,通过半导体传感器芯片205、孔219c和下屏蔽构件233的平部分233a形成了空腔S1。空腔S1以气密的方式闭合。
因为半导体传感器芯片205和放大器207被固定到用模制树脂219密封的基板203的上表面203a,所以半导体器件231不需要粘结剂膏C1和C2。
半导体器件231与半导体器件201稍微不同,即半导体传感器芯片205和放大器207由盖构件209和下屏蔽构件233在基板203的厚度方向上垂直地覆盖,且由基板203的侧边203b和203b水平地围绕。这使得可以减小没有用盖构件209和下屏蔽构件233覆盖的空腔空间S2的特定的部分,即允许电磁噪声传输入空腔空间S2的区域。由此,可以容易地改善电磁屏蔽的屏蔽性能。
具体而言,在基板203的侧边203c上没有设置引线213和215,由此盖构件209和下屏蔽构件233彼此接触且形成了盖构件209和下屏蔽构件233之间比较大的接触区域。由此可以放大由盖构件209和台211界定以在其中包围半导体传感器芯片205和放大器207的总的空间;且可以显著地减小允许电磁噪声传输入空腔空间S2的区域。
另外,下屏蔽构件233的侧壁233b和233c与基板203的侧边203b和203c相邻设置;由此,当下屏蔽构件233被贴附到基板203时,可以容易地相对于基板203建立下屏蔽构件233的定位。
采用其中盖构件209和下屏蔽构件233被贴附到基板203的简单操作,可以使得侧壁209c和侧壁233c与基板的侧边203c接触;由此可以容易地形成电磁屏蔽。
将下屏蔽构件233设置于基板203的下表面203d下面允许孔219c从基板203的上表面203a到下表面203d穿过;因此,可以容易地增加空腔S1的体积。当空腔S1具有小体积时,空腔S1的空气的弹簧常数变大从而膜片205a可能难于振动,由此膜片205a的位移变小,从而声压的变化不能被高精度地探测。相反,半导体器件231引入了下屏蔽构件233从而增加了空腔S1的体积。
需要空腔S1以气密的方式相对于半导体器件231的外空间被闭合。鉴于此,半导体器件231被如此设计从而基板203的下表面203d用下屏蔽构件233覆盖;因此,即使当孔219c从基板203的上表面203a到下表面203d穿过时,可以防止孔219c与半导体器件231的外部空间联通。
下屏蔽构件233通过将侧壁233b和233c粘结到基板203的侧边203b和203c来固定到适当的位置;但这不是限制。例如,基板203的下部可以被简单地固定在下屏蔽构件233的侧壁233b和233c之间。或者,下屏蔽构件233可以通过将平部分233a粘结到基板203的下表面203d而固定到适当的位置。
当下屏蔽构件233被粘结到基板203时,粘结剂设置于基板203的下表面203d和下屏蔽构件233之间。换言之,可以在基板203的下表面203d和下屏蔽构件233之间通过适当地控制粘结剂的量或粘结面积而形成小的间隙。这稍微减小了空腔S1的气密性能,从而使得空腔S的内压基本匹配大气压。在该情形,空腔S1的内压可以响应大气压的变化和/或半导体器件231的周围的温度的变化而改变,由此膜片205a可能难于基于这些变化而变形。
间隙可能基于空腔S1和半导体器件231的外部空间之间的静压的变化而导致空气流;因此,在尺寸上控制该间隙,从而阻挡由于施加到膜片205a的空气压的变化引起的空气传输。
静压被作为在静态没有导致空气流的空腔S1的空气压或外部空间的空气压。静压的变化每单位时间比较小。例如,当将空气S1加热或冷却,或当由于半导体传感器芯片205贴附到基板203的粘结所导致的回流而导致气体除去时,在空腔S1中产生了静压的变化。另外,静压的变化可以进一步包括由于高度引起的外部空间中的大气空气的静态变化。相反,空气压的变化被作为声压的动态变化且由此大于每单位时间的静压的变化。即,空腔S1内的静压的变化和外部空间中的大气压的变化不作为空气压力的变化。
在半导体器件231中,盖构件209的弯曲端子209e与接地引线215接触,但这不是限制。即,仅要求接地引线215电连接到盖构件209或下屏蔽构件233。例如,可以在下屏蔽构件233中形成弯曲端子,其相似于盖构件209的弯曲端子209e,其中下屏蔽构件233的弯曲端子与接地引线215接触。
接下来,将参考图34到36详细描述第三实施例的第二变体。即,第二变体的半导体器件241被如此设计从而台211另外被引入半导体器件231中。在半导体器件241的下面的描述中,与半导体器件201和231相同的部件由相同的参考标号指示;因此,如需要将省略其描述。
如图34到36所示,半导体器件241包括形成在半导体器件201中使用的基板203的上表面203a的台211;和在半导体器件231中使用的下屏蔽构件233。用于覆盖半导体传感器芯片205和放大器207的下屏蔽通过台211和下屏蔽构件233形成。在半导体器件241中,盖构件209的侧壁209c的下端和下构件233的侧壁233c的上端与台211的延伸部211a和211b接触,延伸部211a和211b稍微在基板203的侧边203c之外突起。这建立了盖构件209、下屏蔽构件233和台211之间的电连接。另外,通孔211d形成于台211中从而与前述的模制树脂219的孔219c联通。即,空腔S1由半导体传感器芯片205、台211的通孔211d、模制树脂219的孔219c和下屏蔽构件233的平部分233a界定。
半导体器件241呈现了与半导体器件201和231相似的效果。另外,模制树脂219的孔219c可以在尺寸上增加以大于半导体传感器芯片205的尺寸。由于联通模制树脂219的孔219c的台211的通孔211d的形成,可以确保半导体传感器芯片205的安装表面,其中可以增加孔219c的尺寸从而大于通孔211d。这可以进一步增加了空腔S1的体积。
接下来,将参考图37到39详细描述了第三实施例的第三变体。第三变体的半导体器件251关于盖构件209的构成与半导体器件231不同;因此,以下的描述将主要关于与盖构件209相关的结构差异,其中与半导体器件231中所使用的相同的部件由相同的参考标号指示;因此,如需要将省略其描述。
如图37到39所示,半导体器件251具有盖构件253。与盖构件209类似,盖构件253由比如铜的导电材料组成,且由具有矩形形状的顶部253a和两对侧壁253b和253c构成,顶部253a与基板203的上表面203a相对设置,侧壁253b和253c从顶部253a的周边垂下,由此盖构件253整体上形成为其开口指向下的碟状形状。另外,开口孔253d大致形成于顶部253a的中心,从而建立空腔空间S2和半导体器件251的外部空间之间的联通。具体而言,彼此相对设置的侧壁253b设置来与布置芯片连接引线213的基板203的侧边203b接触,且彼此相对设置的另一侧壁253c设置来与没有引线的基板203的另一侧边203c接触。
接地引线(或屏蔽连接端子)244通过弯曲侧壁253b的下端的预定部分形成,且将其向基板203的侧边203b之外弯曲。与接地引线215相似,接地引线255连接到其上安装有半导体器件255的印刷电路板(未示出)的接地图案。当盖构件253贴附到基板203时,接地引线255邻近芯片连接引线213之一设置。
与半导体器件231中所使用的盖构件209类似,盖构件253的侧壁253c的下端与下屏蔽构件233的侧壁233c的上端接触,由此建立盖构件253和下屏蔽端子233之间的电连接。
半导体器件251展示了与半导体器件231的前述的效果相似的效果。因为接地引线255与盖构件253一起一体地形成,可以容易地通过使用均设置于基板203之外的盖构件253和下屏蔽构件233形成电磁屏蔽。
接下来,将参考图40到43详细描述第三实施例的第四变体,其中与前述的图中所示的相同的部件由相同的参考标号指示;因此如需要将省略其描述。
半导体器件271包括具有表面273a的基板273,在基板273上贴附有半导体传感器芯片205和放大器207;和覆盖半导体传感器芯片205和放大器206的盖构件279。
基板273具有由四个侧边273b和背侧273c以及表面273a界定的矩形形状。多个沟道281形成于四个侧边273b上,从而它们均沿表面273a和背侧273c凹入并延伸。内凹槽283形成于基板273的表面273a上。
半导体传感器芯片205和放大器207设置于内凹槽283的底部283a上。台阶部分285形成从而在一边沿半导体传感器芯片205和放大器207的布置方向从内凹槽283的底部283a突起。由于台阶部分285的形成,台阶状形状形成与基板273的表面273a和内凹槽283的底部283a连接。
基板273被设计为由陶瓷组成的多层布线基板,其具有用于建立半导体传感器芯片205、放大器207、和其上安装了半导体器件271的印刷电路板(未示出)之间的电连接的多条外连接布线287。
外连接布线287包括内端子289,其在台阶部分285的上表面285a上方暴露以建立与放大器207的电连接;外端子291,在基板273的背侧273c下面暴露以建立与印刷电路板的电连接;和导电布线293,形成于基板273内以建立内端子289和外端子291之间的电连接。
具体而言,五个内端子289在台阶部分285的上表面285a上沿半导体传感器芯片205和放大器207的布置方向接近放大器207成直线设置。另外,多个外端子291沿半导体传感器芯片205和放大器207的布置方向在基板273的两侧设置。
另外,接地内端子289A电连接到接近台阶部分285的上表面285a上的半导体传感器芯片205设置的接地导电布线293A。接地导电布线293A形成以从台阶部分285的上表面285a到基板273的背侧273c穿过,且由此电连接到接地外端子291A。
具有导电性的下屏蔽层294形成与基板273内和半导体传感器芯片205和放大器207下面。下屏蔽层294被放大从而完全覆盖基板273,即至少包括半导体传感器芯片205、放大器207以及建立其之间的电连接的布线297的区域。当然,下屏蔽层294形成以完全覆盖基板273的内凹槽283的底部283a。或者,下屏蔽层294可以形成以在基板273的厚度方向上与导电布线293垂直地重叠。当导电布线293和下屏蔽层294形成于相同的层中时,导电布线293设置以围绕下屏蔽层294。
下屏蔽层294经由在基板273的厚度方向上垂直延伸的导电部分296电连接到接地导电布线293A、接地外端子291A和形成于基板273的表面273a上的环形连接焊盘295。即,下屏蔽层294和接地外端子291A一体地一起形成。
环形连接焊盘295在形成于基板273的四个侧边273b上的沟道281内与沟道281A部分地连接。导电部分281C形成于沟道281A的内表面上且与接地外端子291A连接。因此,除了导电部分296以外,环形连接焊盘295还经由导电部分281C电连接到接地外端子291A。
外连接布线287、环形连接焊盘295、下屏蔽层294和形成于沟道281A中的导电部分281C均通过使用膏材料的丝网印刷形成,该膏材料主要由银粉、铜粉和钨粉组成(和其中粘结剂(例如丙烯酸树脂)与银粉、铜粉和钨粉混合的膏)。另外,在台阶部分285的上表面285a上方暴露的内端子289和在基板273的背侧273c下面暴露的外端子291除了前述的膏材料以外还进行了镍和金镀覆。
半导体传感器芯片205和放大器207被贴附到基板273的内凹槽283的底部283a上,且经由多条布线297(即四条布线297)电连接在一起。放大器207经由多条布线299(即五条布线299)电连接到内端子289。由此,半导体传感器芯片205经由放大器207电连接到内端子289。
盖构件279使用由比如铜的导电材料组成的平板形成,将该平板进行了镍镀覆。当盖构件279被贴附到基板273的表面273a上时,其完全覆盖内凹槽283以与基板273一起形成包围半导体传感器芯片205和放大器207的空腔空间S2。开口孔279a形成与盖构件279的预定位置以在厚度方向穿过。因此,空腔空间S2经由开口孔279a与外部空间联通。
盖构件279与具有导电性的环形连接焊盘295接触并电连接。即,盖构件279经由环形连接焊盘295、导电部分296和沟道281A的导电部分281C电连接到接地外端子291A。
在半导体器件271的制造中,首先制备基板273。每个单个基板273可以被独立地制造;然而,可以生产具有多个基板的板,然后该基板被分为单独的片。在该情形,多个通孔形成在相邻设置的基板之间以在厚度方向上穿过;然后,它们在通孔处被分为单独的片,由此形成基板的沟道281且由此在沟道281A的内表面中形成导电部分281C,用于建立环形连接焊盘295和接地外端子291A之间的电连接。
前述的通孔可能减小该板的刚度,尤其是在相邻设置的基板之间的划线处;由此,基板可以简单地通过在划线处弯曲该板而容易地被分成多片。
接下来,半导体传感器芯片205和放大器207经由粘结剂膏(未示出)被贴附到基板273的内凹槽283的底部283a上;然后,它们经由布线297通过引线键合电连接在一起。最后,盖构件279被固定到基板273的表面273a,由此完成半导体器件271的制造。这里,导电粘结剂例如被用于实现盖构件239与基板273的固定。
当半导体器件271被安装于印刷电路板上时,使得外端子291结合印刷电路板的连接端子。
半导体器件271展现了与第三实施例和前述的变体相似的效果。当盖构件279被贴附到基板273时,盖构件279和下屏蔽层294被电连接在一起。采用其中接地外端子291A电连接到印刷电路板的接地图案的简单操作,可以容易地形成电磁屏蔽。因为下屏蔽层294完全覆盖空腔空间S2的下侧,可以进一步减小允许电磁噪声被传输入空腔空间S2的区域;由此,可以进一步改善对抗电磁噪声的屏蔽性能。
半导体器件271被如此设计从而仅使用盖构件279和下屏蔽层294形成电磁屏蔽。当在厚度方向上形成于盖构件279和下屏蔽层294之间的间隙充分地小于电磁波的波长时,可以可靠地阻挡电磁噪声经由基板273的侧边273b传输入空腔空间S2中,而不需与盖构件209一体形成前述的侧壁209b和209c。
最后,可以以各种方法进一步修改第四变体,其将在下面描述。
(1)内端子289不必须沿半导体传感器芯片205和放大器207的布置方向成直线设置;即,内端子289可以在半导体传感器芯片205和放大器207的两侧上或在它们的周围区域设置。在该情形,台阶部分(与台阶部分285相似)形成于半导体传感器芯片205和放大器207的两侧上或在它们的周围区域中,从而内端子289设置于其上表面上(与上表面285a相似)。或者,内端子289可以直接形成于内凹槽283的底部283a而不形成台阶部分285。
(2)电连接到内端子289和下屏蔽层294的外端子291不必须形成于基板273的背侧273c上。而是,可以形成不电连接到内端子289和下屏蔽层294的外端子。
(3)基板273不必须由陶瓷组成;因此,基板273可以例如由玻璃环氧树脂组成。下屏蔽层294不必须设置于基板273内。例如,下屏蔽层294可以被设置以形成内凹槽283的底部283a。
(4)盖构件279作为整体不必须形成为平面形状。即,盖构件279可以由平顶部和侧壁构成,其中平顶部设置于基板273的表面273a上方,且侧壁从顶部的周边在基板273的厚度方向上向下延伸以相邻地结合基板273的侧边273b。这使得当盖构件279被贴附到基板273时可以容易地建立盖构件279相对于基板273的定位。在该情形,即使当在基板273的厚度方向上形成于盖构件279和下屏蔽层294之间的间隙大于电磁波的波长时,也可以可靠地阻挡电磁噪声经由基板273的侧边273b通过盖构件279的侧壁传输入空腔空间中。
(5)当盖构件279由顶部和侧壁构成时,可以水平地延伸下屏蔽层294,因此下屏蔽层294暴露于基板273的侧边273b之外,由此接近基板273的侧边273b盖构件279的侧壁与下屏蔽层279的延伸部接触。或者,盖构件279的侧壁经由粘结剂被贴附到基板273的侧边273b。
所有前述的半导体器件不必须被如此设计,而使得半导体传感器芯片205和放大器207两者被贴附到基板203的上表面203a上。即,它们可以被重新设计从而仅半导体传感器芯片205被贴附到基板203的上表面203a上。
4、第四实施例接下来,将参考图44到49、50A-50E、51和52详细描述本发明的第四实施例。第四实施例涉及SON(小轮廓无引线封装)型的半导体器件,其使用引线框架来制造以探测声压。
如图44到46所示,半导体器件301由在平面图中具有矩形形状的基板303、贴附到基板303的上表面303a上的一对半导体传感器芯片305和放大器307、和覆盖基板303从而包围半导体传感器芯片305和放大器307的盖构件209构成。
如图44到49所示,基板303包括在平面图中具有矩形形状的台311;设置来围绕台311的多条引线313、315和317;和密封且一体地固定台311和引线313、315和317的模制树脂(或树脂层)319。台311部分地暴露于模制树脂319的下表面之外从而形成基板303的平下表面303b。台311形成为预定的形状,从而允许被贴附到基板303的上表面303a上的半导体传感器芯片305和放大器307在平面图中设置于其上方。
如图45到49所示,引线313、315和317与台311一起部分地暴露于模制树脂319之外从而形成基板303的平下表面303b。即,当半导体器件301被安装于印刷电路板时,引线313、315和317用作焊接到印刷电路板(未示出)的连接端子的外端子。每条引线313、315和317形成为带状形状。具体而言,提供有与台311隔离的多条芯片连接引线313、与台311一起一体形成的多条接地引线315、和多条盖连接引线(或外端子)317。
如图45、48和49所示,芯片连接引线313被用于建立与半导体传感器芯片305的电连接。具体而言,三条芯片连接引线313的两组沿半导体传感器芯片305和放大器307的布置方向以其之间具有相同的间距沿模制树脂319的一对相对侧边319c设置。芯片连接引线313从模制树脂319的侧边319c向台311内延伸,其中其第一端313a稍微在模制树脂319之外突起且暴露于基板303的下表面303b之外。芯片连接引线313具有在第一端313a和第二端313b之间的弯曲部分313c,其接近台311设置,由此第二端313b由于弯曲部分313c与第一端313a相比向上设置。顺便提及,芯片连接引线313的第二端313b被部分地暴露,并与通过模制树脂319形成的基板303的上表面303a基本设置于相同的平面。
提供有两条接地引线315,其邻近两条芯片连接引线313设置,在其之间具有相同的间距。与连接引线313相似,接地引线315的第一端315a稍微在模制树脂319之外突起,且第二端315b连接到台311的侧端。接地引线315的第一端315a和第二端315b被部分地暴露于基板303的下表面303b之外。
如图46、48和49所示,提供有在一对相对侧边319d上的两条盖连接引线317,该侧边319d在平面图中垂直于模制树脂319的相对侧边319c,其中盖连接引线317的第一端317a在模制树脂319之外突起。在纵向方向上观察,盖连接引线317的第二端317b连接到台311的两端。盖连接引线317的第一端317a和第二端317b被部分地暴露于基板303的下表面303b之外。
盖连接引线317的第一端317a具有接合部分317d,其与盖构件309的电磁屏蔽端子325接合(参见图47)。接合部分317d从盖连接引线317的第一端317a水平地扩展。
台311、芯片连接引线313、接地引线315和盖连接引线317通过引线框架一体连接在一起。
如图45到49所示,模制树脂319在平面图中具有矩形形状从而形成基板303的上表面303a和下表面303b。模制树脂319具有沿密封芯片连接引线313的侧边319c和319d从上表面303a向上突起的环形突起319e。环形突起319e形成为梯形形状(参见图45),从而在剖面中观看的宽度在向上的方向逐渐减小,由此内凹槽319f形成于模制树脂319的上表面303a上。
凹槽319g大致形成于模制树脂319的上表面303a的中心且从上表面303a向下凹入。凹槽319g具有底部和指向台311的开口。
模制树脂319具有突起319h,其从模制树脂319的侧边319d水平地突起且设置于盖连接引线317的两侧(参见图49),由此凹槽319i形成以水平地在其中包围盖连接引线317。凹槽319i形成用于保护盖连接引线317的目的。
半导体传感器芯片305是将声音转换为电信号的声压传感器芯片。半导体传感器芯片305具有响应于由在半导体器件501的外部空间中产生的声音导致的声压的变化而在其厚度方向上振动的膜片305a。桥接电阻电路(未示出)形成于膜片305a的上表面上以将膜片305a的变形(或位移)探测为电阻的变化,基于此半导体传感器芯片305产生电信号。
半导体传感器芯片305经由粘结剂膏B1被粘结在模制树脂319的上表面303a上以覆盖凹槽319a。这在膜片305a和模制树脂319的凹槽319g之间形成具有预定形状和尺寸的空腔S1,其允许膜片305a振动。当半导体传感器芯片305被固定到模制树脂319的上表面303a时,空腔S1以气密的方式被闭合且与半导体器件301的外部隔离。半导体传感器芯片305经由多条布线321(例如四条布线321)电连接到放大器307。
放大器307放大了从半导体传感器芯片305输出的电信号。与半导体传感器芯片305类似,放大器307经由粘结剂膏B2被粘结在模制树脂319的上表面303a上。放大器307经由多条布线323(例如四条布线323)电连接到芯片连接引线313的第一端313a。即,半导体传感器芯片305经由放大器307电连接到芯片连接引线313。
如图44到47所示,盖构件309有比如铜的导电材料组成,由具有矩形形状且与基板303的顶部303a相对设置的顶部309a和从顶部309a的侧端垂下的侧壁309b构成,由此盖构件309整体上形成为其开口指向下的碟状形状。
顶部309a与模制树脂319的环形突起309e接触,由此顶部309a覆盖模制树脂319的内凹槽319f,从而形成包围半导体传感器芯片305和放大器307的空腔空间S2。在其厚度方向穿过盖构件309的开口孔309c大致形成于顶部309a的中心,由此空腔空间S2经由开口孔309a与半导体器件301的外部空间联通。
侧壁309b整体沿顶部309a的周边形成以沿模制树脂319的侧边319b和319c覆盖环形突起319e。另外,电磁屏蔽端子325在半导体传感器芯片305和放大器307的布置方向设置在两侧的侧壁309b一起一体形成,其中电磁屏蔽端子325向侧壁309b之外延伸。电磁屏蔽端子325的尖端325a被向外弯曲,因此当盖构件309与基板303组装在一起时与盖连接引线317重叠。
在电磁屏蔽端子325与盖连接引线317的第一端317a接触之后,盖连接引线317的接合部分317d被弯曲并折叠,由此紧密地与盖连接引线317接合。即,接合部分317d用作填缝工具(caulking too1)327,用于紧锢电磁屏蔽端子325且将它们固定到盖连接引线317。因此,盖构件309通过填缝工具327被固定到基板303,由此盖构件309经由电磁屏蔽端子325电连接到台311;即,盖构件309和台311基本设置于相同的电势。顺便提及,设置电磁屏蔽端子325的侧壁309b的预定部分与侧壁309b的其他部分物理地隔离;由此电磁屏蔽端子325被可靠地固定在模制树脂319的凹槽319i内。
接下来,将在下面描述半导体器件301的制造方法。
在半导体器件301的制造中,将由42合金或铜组成的薄金属板进行压力加工或蚀刻以形成引线框架(未示出),其中台311、设置于台311周边的芯片连接引线313、接地引线315和盖连接引线317一起一体形成。与引线框架形成同时或引线框架形成之后,将芯片连接引线313弯曲,从而其第二端313b在引线框架的厚度方向上相对于台311在位置上移位。
接下来,使用金属模(未示出)形成用于密封引线框架的模制树脂319;然后,芯片连接引线313、接地引线315和盖连接引线317从彼此分开以形成具有前述结构的基板303。
在完成基板303的形成之后,半导体传感器芯片305和放大器307经由粘结剂膏B1和B2被粘结在基板303的上表面303a上,且然后进行引线键合使得半导体传感器芯片305和放大器307经由布线321电连接在一起,同时放大器307和芯片连接引线313的第二端313b经由布线323电连接在一起。
随后,如图44和45所示,盖构件309设置以覆盖模制树脂319的内凹槽319f,且盖构件309的电磁屏蔽端子325被固定到盖连接引线317,由此完成半导体器件301的制造。
当基板303用盖构件309覆盖时,设置电磁屏蔽端子325的侧壁309b的预定部分由模制树脂319的突起319h引导,并因此被固定在模制树脂319的凹槽319i内。这使得可以容易地建立相对于基板303的盖构件309的定位。
电磁屏蔽端子325和盖连接引线317的固定通过以下的步骤进行。
首先,在用盖构件309覆盖基板303之前,如图50A-50E和图51所示,将盖连接引线317的接合部分317d弯曲。在弯曲之前,盖连接引线317均形成为平T形状;然后,接合部分317在模制树脂319的厚度方向被弯曲和折叠从而形成接合部分317d。
在以上,如图51所示,具有凹槽C1的下金属模C设置于盖连接引线317的第一端317a下面,且具有突起D1(在剖面中观看具有矩形形状)的上金属模D设置于盖连接引线317的第一端317a上方。当盖连接引线317夹在下金属模C和上金属模D之间时,盖连接引线317的第一端317a通过在凹槽C1的两侧突起的一对突起C2向上压,且由此向上弯曲,从而形成接合部分317d,其中接合部分317d同时与上金属模D的突起D1的两侧D2接触,因此防止接合部分317d的尖端之间的距离被过度减小。由此,如图50A和50B所示,盖连接引线317的第一端317a被垂直地弯曲从而形成接合部分317d。
接下来,模制树脂319用盖构件309覆盖,从而电磁屏蔽端子325的尖端325a设置与盖连接引线317的弯曲第一端317a垂直地重叠,如图50C所示。在该状态,电磁屏蔽端子325的尖端325a由接合部分317d引导;因此,可以容易地建立相对于盖连接引线317的第一端317a的电磁屏蔽端子325的尖端325a的定位。在该状态,接合部分317d的尖端(即盖连接引线317的弯曲第一端317a的尖端)与电磁屏蔽端子325的尖端325a比较向上设置。然后,将接合部分317d进行进一步的弯曲从而紧密地将电磁屏蔽端子325的尖端325a与接合部分317d的尖端固定,如图50D所示。
在以上,如图52所示,具有一对突起E1的下金属模E设置于盖连接引线317的接合部分317d下面,且具有凹槽F1的上金属模F设置于盖连接引线317的接合部分317d上方。
当盖连接引线317夹在下金属模E和上金属模F之间时,接合部分317d设置于突起E1之间,由此通过突起E1建立相对于下金属模E的盖连接引线317的定位。另外,随着上金属模F向下移动且压下接合部分317d,接合部分317d的尖端与上金属模F的凹槽F1接触且沿凹槽F1的弯曲表面弯曲,由此接合部分317d的尖端与电磁屏蔽端子325的尖端325a的上表面接触。由此,如图50E所示,电磁屏蔽端子325的尖端325a紧密地固定在接合部分317d的平部分(对应于盖连接引线317的第一端317a)和接合部分317d的尖端之间,由此盖构件309与基板303在位置上固定且电连接到台311。
当半导体器件301被安装于印刷电路板(未示出)上时,芯片连接引线313的第一端313a、接地引线315的第一端315a和盖连接引线317的第一端317a分别被焊接到印刷电路板的连接端子。在该状态,具有导电性的盖构件309电连接到印刷电路板;由此,可以可靠地通过盖构件309和台311形成包围半导体传感器芯片305和放大器307的电磁屏蔽。换言之,可以可靠地通过盖构件319和台311阻挡电磁噪声传输入空腔空间S2中。
如上所述,采用其中盖构件309的电磁屏蔽端子325被贴附到基板307的盖连接引线317的操作,可以形成用于保护半导体传感器芯片305的电磁屏蔽,且容易地将盖构件309固定到基板303;即,不需单独提供设计用于将盖构件309简单地固定到基板303的特定的装置。这简化了半导体器件301的构成以减小制造成本。
另外,可以可靠地防止盖构件309在半导体器件301的传输过程中或当半导体器件301安装于印刷电路板上时意外地从基板303分开。这使得对于操作者(或工人)容易处理半导体器件301。具体而言,使用填缝工具327来实现电磁屏蔽端子325和盖连接引线317之间的固定;因此可以可靠地防止盖构件309从基板303分离。
在半导体器件301的制造中,芯片连接引线313、接地引线315和盖连接引线317在完成形成模制树脂319之后单独地从彼此分开;然而,这不是限制。例如,它们可以在引线键合之后单独地从彼此分开。或者,在完成引线键合之后,仅单独地分开盖连接引线317;然后,在将盖构件309的电磁屏蔽端子325贴附到盖连接引线317之后,芯片连接引线313和接地引线315单独地从彼此分开。
在前述的情形,优选的是利用单个薄金属板一体形成多个引线框架,其中多个基板相互互连在一起且由此同时进行前述用于制造半导体器件的步骤,比如半导体传感器芯片和放大器的固定以及引线键合。这增加了制造的效率以减小每个半导体器件的制造成本。
当利用单个薄金属板一体形成多个引线框架时,可以在半导体器件301的角部附加地形成与台311互连的垂下引线。在该情形,即使当芯片连接引线313、接地引线315和盖连接引线317在形成模制树脂319之后单独地彼此分开,但是通过垂下引线,多个基板303也相互与彼此互连;因此,可以改善在制造过程中半导体器件301的处理。
可以以各种方式修改第四实施例,其将在下面描述。
(1)盖连接引线317不需要在电磁屏蔽端子325被贴附到盖连接引线317之前从彼此分开。即,盖连接引线317可以在电磁屏蔽端子325被贴附到盖连接引线317之后从彼此分开。
(2)在以上,需要重新设计如图53所示的引线框架,其中第一支撑引线316连接到接合部分317d的两侧,且,第二支撑引线318在接合部分317d的中心连接到盖连接引线317的第一端317a。第一支撑引线316和第二支撑引线318与引线框架一体形成,由此盖连接引线317连接到与芯片连接引线313和接地引线315互连的矩形框架320。
(3)另外,在形成模制树脂319之后和在固定到盖连接引线317的电磁屏蔽端子325的固定之前,将第一支撑引线316进行切割以将接合部分317d从矩形框架320分离;然后,在将电磁屏蔽端子325固定到盖连接引线317之后,将第二支撑引线318的切割部分318a切割以将盖连接引线317与矩形框架320分开。为了容易地切割第二支撑引线318,优选的是将第二支撑引线318的切割部分318a预先进行半蚀刻或压力加工。
(4)前述的改进改善了包括将电磁屏蔽端子325固定到盖连接引线317的制造工艺中的半导体器件301的处理。当电磁屏蔽端子325被固定到盖连接引线317时,盖连接引线317由第二支撑引线318支撑;因此,可以可靠地防止盖连接引线317被意外地变形。
(5)在基板303用盖构件309覆盖之前,芯片连接引线313和接地引线315单独地从彼此分开,而没有被盖构件309的侧壁309b中断。换言之,由于芯片连接引线313和接地引线315的单独的分离,所以可以不限制盖构件309的侧壁309b的形状。
(6)接合部分317d从盖连接引线317的两侧突起,但这不是限制。即,如图54所示,接合部分从盖连接引线3117的一边突起,其中电磁屏蔽端子325的尖端325a可以由盖连接引线317的第一端317a和接合部分317d的尖端部分紧密地固定。这减小了用于在其中固定盖连接引线317的第一端317a的模制树脂319的凹槽319i的尺寸;因此可以减小半导体器件310的尺寸。
(7)如图55所示,沟道317e可以形成于接合部分317d的弯曲部分,在该处接合部分317d弯曲且与电磁屏蔽端子325的尖端325a接合。顺便提及,沟道317e形成于接合部分317d的弯曲部分的内表面上;或者,沟道317e形成于接合部分317d的弯曲部分的外表面上。由于沟道317e的形成,弯曲部分与接合部分317d的其他部分相比在厚度上被减小。因此,如图56所示,接合部分317d的两侧在沟道317e处可以容易并可靠地弯曲。顺便提及,沟道317e通过压力加工或蚀刻形成。
(8)为了通过填缝工具327将电磁屏蔽端子325固定到盖连接引线317,可以在电磁屏蔽端子325的上表面上形成凹槽。在该情形,接合部分317d的尖端与电磁屏蔽端子325的凹槽接合;因此,可以可靠地将电磁屏蔽端子325固定到盖连接引线317。凹槽通过压力加工或蚀刻形成。当凹槽通过压力加工形成时,可以形成从电磁屏蔽端子325的下表面向下突起的突起。
(9)填缝工具327不必须如此设计使得电磁屏蔽端子325通过该连接引线317被紧密地固定。或者,可以重新设计填缝工具327,从而盖连接引线317通过电磁屏蔽端子325被紧密地固定。相反,可以如图57所示利用一对金属模G和H来形成填缝工具327。即,盖连接引线317和电磁屏蔽端子325被组合在一起,然后夹在具有锯齿部分G1和H1的金属模G和H之间;由此,如图58所示,盖连接引线317和电磁屏蔽端子325通过其波浪形部分相互彼此接合。
接下来,将参考图59A到59C描述第四实施例的第一变体。第一变体的半导体器件在电磁屏蔽端子325和盖连接引线317的固定方面与半导体器件301不同。因此,下面的描述仅指的是适于该半导体器件的技术差异,其中与半导体器件301相同的部件由相同的参考标号指示;因此,如需要将省略其描述。
如图59A所示,基板303具有盖连接引线(和外端子)331,其尖端331a在模制树脂319之外突起,其中铆钉331f从盖连接引线311的第一端311a的上表面331e向上突起。铆钉331f通过在铆钉331f的围绕的区域上进行的半蚀刻或压力加工形成。该半蚀刻或压力加工可以在形成引线框架之前或之后进行。
另外,盖构件309具有电磁屏蔽端子333,其尖端333a与盖连接引线331的上表面331e重叠,其中穿过厚度方向的通孔333b形成于电磁屏蔽端子333的尖端333a中。通孔333b被成形以与铆钉331f接合;因此,通过半蚀刻或压力加工电磁屏蔽端子333的尖端333a与盖构件309的侧壁309a相比在厚度上减小。
为了建立盖连接引线331和电磁屏蔽端子333之间的接合和固定,模制树脂319用盖构件309覆盖以将铆钉331f插入通孔333b中,由此电磁屏蔽端子333的尖端333a与该连接引线331的尖端331a组合,如图59B所示。然后,与通孔333b接合且稍微从电磁屏蔽端子333的上表面向上突起的铆钉331被压下且被部分地损坏,从而电磁屏蔽端子333被固定到盖连接引线331。
第一变体的半导体器件展示了与半导体器件301的相似的效果,其中电磁屏蔽端子333和盖连接引线331的固定通过铆接来实现;因此可以防止盖构件309从基板303意外地分离。
在第一变体中,基板303的盖连接引线331具有铆钉331f,盖构件309的电磁屏蔽端子333具有通孔333b;但这不是限制。第一变体仅需要电磁屏蔽端子333和该连接引线331通过铆接固定在一起。即,电磁屏蔽端子333具有从其向下突起的铆钉,且盖连接引线331具有允许铆钉通过其插入的通孔。或者,电磁屏蔽端子333和盖连接引线331均具有从其通过的通孔,其中独立提供的铆钉被插入到两个通孔中且然后被铆接。
顺便提及,电磁屏蔽端子325和333以及盖连接引线317和331之间的固定不必须通过其之间的接合来实现。即,固定可以通过在电磁屏蔽端子325和333以及该连接引线317和331上进行的焊接或纤焊来实现。在该情形,可以展示前述的效果,即可以可靠地将电磁屏蔽端子325和333与盖连接引线317和331固定在一起;因此,可以可靠地防止盖构件309从基板303意外地分离。
焊接通过例如激光焊、点焊和超声焊来实现。激光焊利用YAG激光器来实现,超声焊通过将频率为60kHz或更小的变化施加到盖连接引线和电磁屏蔽端子来实现。
纤焊以如此的方式实现,其中将彼此相对设置的盖连接引线和电磁屏蔽端子预先进行焊料镀覆(例如利用Sn-2Bi),其后,焊料膏(例如由Su-3Ag-0.5Cu)夹在盖连接引线和电磁屏蔽端子之间,然后在260℃或更小的预定温度下进行回流。
具体而言,在具有通孔343b的电磁屏蔽端子343上和具有上表面341e的盖连接引线341上进行焊接或纤焊,例如图60A所示。即,当电磁屏蔽端子343和盖连接引线341组合在一起时,上表面341e经由通孔343b被部分暴露,且然后被焊接或纤焊。具体而言,在盖连接引线341的上表面341e的暴露的区域上经由电磁屏蔽端子343的通孔343b可以容易地进行激光焊。在纤焊中,通孔343b允许过量的焊料膏由于回流流入通孔343b中,其由此防止焊料膏溢出到盖连接引线341和电磁屏蔽端子343之外。
或者,在其中在两侧形成两个切口347c的电磁屏蔽端子347上,以及在具有经由切口347c被部分暴露的上表面345a的盖连接引线345上进行焊接或纤焊,如图60B所示。或者,在其中在尖端上形成单个切口353c的电磁屏蔽端子353上,以及在具有经由切口353c被暴露的上表面351e的盖连接引线351上进行焊接或纤焊,如图60C所示。
另外,焊接或纤焊可以如此进行,即如图61所示,盖连接引线355的尖端355a与电磁屏蔽端子357的尖端357a组合在一起,其中尖端355a和357与盖连接引线355和电磁屏蔽端子357的其他部分相比在厚度上均减小一半。尖端355a和357a可以通过半蚀刻或压力加工容易地在厚度上减小。
前述的修改允许振动被传输到结合在一起的盖连接引线355和电磁屏蔽端子357;因此,可以容易地进行超声焊。另外,前述的修改允许盖连接引线355和电磁屏蔽端子357带电;因此,可以容易地进行点焊。
在第四实施例和其变体和改变中,盖连接引线317、331、341、345和355连接到台311;但这不是限制。本实施例仅要求盖连接引线317、331、341、345被牢固地贴附到盖构件309的电磁屏蔽端子325、333、343、347、353和355,由此可靠地结合半导体器件301和印刷电路板。
台311不必须暴露在模制树脂319之外以形成与模制树脂319的下表面一起形成基板303的平下表面303b。本实施例仅要求台311设置于半导体传感器芯片305和放大器307下面。即,台311可以完全嵌入模制树脂319内。半导体器件301不必须如此设计从而半导体传感器芯片305和放大器307被贴附到基板303的上表面303a上。即,仅半导体传感器芯片305被贴附到基板303的上表面303a上。
5、第五实施例接下来,将参考图62到68、图69A和69B和图70详细描述本发明的第五实施例。第五实施例涉及探测声压的QFN(四方扁平无引线封装)型半导体器件。
如图62到67所示,半导体器件400A由如下部分构成具有矩形形状的台410;其第一端402a连接到台301且其第二端402b向外延伸的多个外端子402;其第一端403a设置得接近台401且其第二端403b向外延伸的多条引线403;密封台401、外端子402和引线403且具有从上表面404a到下表面404b向下凹入的凹槽404的树脂层404;和贴附到树脂层404的上表面404a上的半导体传感器芯片(或声压传感器芯片)405;贴附到树脂层404的上表面404a上以放大从半导体传感器芯片405输出的电信号的放大器406;用于将半导体传感器芯片405、放大器406和引线403电连接在一起的多条布线407;和具有碟状形状盖409,其贴附到树脂层404从而形成用于包围半导体传感器芯片405和放大器406的第一空间408。在第五实施例中,引线403还用作外端子;然而,为了方便起见,电连接到盖构件409的电磁屏蔽端子409d以形成电磁屏蔽的端子被称为外端子402,其与引线403不同。顺便提及,基板400A1由台401、外端子402、和引线403构成,其均用树脂层404密封。
如图65到67所示,台401设置在树脂层404的凹槽404c正下面,其中其下表面401a被部分暴露从而匹配树脂层404的下表面404b。另外,以预定的尺寸和形状形成台401,从而半导体传感器芯片405和放大器406均贴附到树脂层404的上表面404a上,且在上表面404a的平面图中设置于台401上方。
如图62到67所示,外端子402均成形为带状形状,其中第一端402a连接到台401的侧端且在垂直于台401的侧端的方向在上表面401b的平面图中向外延伸。外端子402的第二端402b稍微在树脂层404的侧边404d之外突起,其中其下表面402c与树脂层404的下表面404b基本设置于相同的平面。如图65所示,在剖面中具有梯形形状的弯曲部分402e设置于台401的上表面401b上方且与之平行,且形成于外端子402的第一端402a和第二端402b之间。弯曲部分402e嵌入树脂层404的环形突起404e内,从而接近第一端402a设置的上表面402d的预定部分被暴露且与树脂层404的上表面404a(其上布置半导体传感器芯片405和放大器406)基本设置于相同的平面,同时上表面402d的其他部分密封在树脂层404内。
与外端子402相似,引线403均形成为带状形状。具体而言,对于树脂层404的相对侧边404d中每个设置两条引线403,且该两条引线403与对应的外端子402平行延伸,在其之间具有相同的间距。另外,单条引线403设置于预定的侧边404d上,侧边404d设置得垂直于树脂层404的相对侧边404d(参见图66和67)。所有的前述的引线403(即五条引线403)稍微在树脂层404之外突起,其中第二端403b的下表面403c与外端子402的第二端420b的下表面402c基本设置于相同的平面。如图65所示,弯曲部分403d形成于具有上表面403e的引线403的第一端403a和第二端403b之间,由此第一端403a的上表面设置高于第二端403b的上表面,且与环形突起404e内的树脂层404的上表面404a基本设置于相同的平面。
环形突起404e沿树脂层404的四个侧边404d形成以从上表面404a垂直地突起,其中其在剖面中具有梯形形状,从而其宽度向其顶部404f逐渐减小。由此,内凹槽404g在上表面404a上方和环形突起404g内形成。如上所示,从上表面404a到下表面404b向下凹入的凹槽440c形成得与内凹槽404g连接,其中凹槽404c的开口设置于上表面404a上。
在平面图中具有矩形形状的半导体传感器芯片405包括在剖面中具有梯形形状且大致在其中心向下敞开的凹槽。由于该凹槽,膜片(或移动电极)405a通过半导体传感器芯片405的减薄的部分形成。膜片405a响应对其施加的声压变形或振动。桥接电阻电路(未示出)形成于膜片405a的上表面上,由此将膜片405a的变形(或位移)转换为电阻的变化,基于此半导体传感器芯片405产生电信号。半导体传感器芯片405经由粘结剂被贴附在树脂层404的上表面404a上。树脂层404的凹槽404c形成于半导体传感器芯片405的膜片405a的正下面,由此通过半导体传感器芯片405的凹槽和树脂层404的凹槽404c以气密的方式形成第二空间410。
放大器406(或比如运算放大器的IC)经由粘结剂被贴附到树脂层404的上表面404a上;因此,放大器406与半导体传感器芯片405平行设置。
多个结合焊盘设置用于半导体传感器芯片405和放大器406。通过使用结合焊盘,在半导体传感器芯片405和放大器406之间、在半导体传感器芯片405、放大器406和在第一空间408内的树脂层404的上表面404a上暴露的引线403的上表面403e的预定部分之间,通过布线407建立电连接。
如图62到65所示,由比如铜的导电材料组成的盖构件409形成为其开口指向下的碟状形状,其中盖构件409由具有矩形形状的顶部409a、从顶部409a的侧端垂下的侧壁409b、和从顶部409a的侧端向下延伸的电磁屏蔽端子409d构成。通孔409e大致形成于顶部409a的中心。向下凹入的压印部分409f沿顶部409a的侧端形成为矩形方式。压印409f的下表面与顶部409a的下表面相比稍微向下突起。盖构件409与基板400A1组装,从而压印409f的下表面贴附到树脂层404的环形突起409e的顶部404f,由此树脂层404的内凹槽404g完全用顶部409a覆盖。此刻,侧壁409b沿树脂层404的侧边404d向下表面404d指向下。电磁屏蔽端子409d的下端具有与顶部409a的下表面平行形成但设置于其之下的下表面409g。电磁屏蔽端子409d的下端设置得与外端子402相邻,外端子402的第二端402d暴露在树脂层404之外,从而下表面409g也与外端子402的下表面402c基本设置于相同的平面。
接下来,将在下面描述半导体器件400A的制造方法。
半导体器件400A利用引线框架420制造。如图68和图69A和69B所示,引线框架420包括矩形框架420a、从矩形框架420a的相对边向内延伸的多条引线403、从矩形框架420a的相对边向内延伸的多个外端子402、与外端子402连接且由其支撑的台401。引线框架420通过对薄金属板进行压力加工或者蚀刻或者两者来生产。在本实施例中,引线403的弯曲部分403d和外端子402的弯曲部分402e与引线框架420同时形成。
接下来,如图70所示,引线框架420的主要部分(其包括矩形框架420a但排除引线403的预定部分和外端子402)被紧密地固定并夹持在一对金属模E和F之间。具体而言,上金属模E具有用于形成树脂层404的内凹槽404g的突起E1、用于形成树脂层404的突起404e和侧边404d的突起E2、和用于形成树脂层404的凹槽404c的突起E3。下金属模F具有平表面。当引线框架420夹在金属模E和F之间时,下金属模F的平表面与台401的下表面401a、设置于引线403的弯曲部分403d之外的下表面403的预定部分和设置于外端子402的弯曲部分402e之外的下表面402c的预定部分接触。另外,上金属模E的突起E1与设置接近第一端403a并稍微离开引线403的弯曲部分403d的上表面403e的预定部分和设置接近第一端402a并稍微离开外端子402的弯曲部分402e的上表面402d的预定部分接触。另外,突起E3的尖端略微设置在台401的上表面401b上方。
当引线框架420夹持在金属模E和F之间以在其之间形成空腔时,比如环氧树脂的熔融树脂被注入空腔中以在其中包围台401、外端子402和引线403。在完成树脂的硬化之后,从引线框架420移除金属模E和F。于是,可以形成其中内凹槽404f和凹槽404c形成于台401上方的树脂层404。
在本实施例中,用树脂层404密封的引线框架420被浸入由银、金或钯组成的镀覆溶液中,由此镀覆层形成于接近引线403的第一端403a设置的上表面403e的预定部分上和接近引线403的第二端403b的下表面403c的预定部分上;然后,在树脂层404之外突起的引线403和外端子402被切割。顺便提及,镀覆层改善了当半导体器件400A被安装于便携式电话机等的印刷电路板上时焊料相对于引线403和印刷电路板(未示出)的图案(即连接端子)之间的电连接,以及改善了相对于经由布线407在半导体传感器芯片405、放大器406和引线403之间的电连接的润湿性。顺便提及,镀覆层还形成于外端子402的下表面402c上。
接下来,如图65和66所示,半导体传感器芯片405和放大器406经由粘结剂分别被贴附到树脂层404的内凹槽404g的上表面404a上,从而它们彼此相邻设置。此刻,半导体传感器芯片405相对于树脂层404的内凹槽404g的上表面404a设置,从而膜片405a设置于凹槽404c的正上方。然后,布线407结合半导体传感器芯片405和放大器406的结合焊盘以及引线403,由此建立半导体传感器芯片405、放大器406以及引线403之间的电连接。
预先制备具有碟状形状的盖构件409,其包括顶部409a、侧壁409b和下端具有下表面409g的电磁屏蔽端子409d。然后,顶部409a的压印部分409f的下表面被贴附到树脂层404的环形突起404e的顶部404f。这里,本实施例不必须要求相对于在盖构件409的顶部409a的压印部分409f和树脂层404的环形突起404e的顶部404f之间的粘结的高精度定位。即,由于盖构件409的侧壁409b沿树脂层404的侧边404d设置,它们相对于彼此设置。即使当盖构件409相对于基板400A1设置而没有高精度定位时,通过简单地将盖构件409的顶部409a粘结在树脂层404的环形突起404e的顶部404f上,电磁屏蔽端子409d的下端的下表面409g与在树脂层404之外延伸的外端子402的下表面402c基本设置于相同的平面,其中下表面402c和409g彼此相邻设置。即,在完成与基板400A1组合的盖构件409的安装时,完成了半导体器件400A的制造。
接下来,现将描述半导体器件400A的操作和效果。
如上所述,半导体器件400A被安装于例如便携式电话机的印刷电路板上。此刻,引线403的下表面403c被部分地暴露且与树脂层404的下表面404b基本设置于相同的平面。因此,当半导体器件400A被安装于印刷电路板上时,引线403的下表面403c与印刷电路板的连接端子接触。
另外,本实施例的特征在于在树脂层404之外暴露的外端子402的下表面402c设置得邻近电磁屏蔽端子409d的下端的下表面409g且与其基本设置于相同的平面,其中类似于引线403的下表面403c,当半导体其400A被安装于印刷电路板时,下表面402c和409g均与印刷电路板的连接端子接触。即,当引线403被焊接到印刷电路板时,可以同时容易地将下表面402c和409g焊接到印刷电路板的连接端子。采用如此的简单操作,可以将盖构件409、外端子402和台401基本设置于相同的电势。
在安装于印刷电路板上的半导体器件400A中,外部产生的声音的声压经由盖构件409的通孔409e被传输入第一空间408中以达到半导体传感器芯片405的膜片405a,其由此振动以响应对其施加的声压导致变形(或位移)。桥接电阻电路将膜片405a的变形转换为电阻的变化,基于此半导体传感器芯片405产生电信号。放大器406放大了从半导体传感器405输出的电信号。这使得可以精确地探测声压。半导体器件400A的工作还受到除了声压以外可能在外部产生的电磁噪声的影响。电磁噪声通过树脂层404向半导体传感器芯片405传输,由此导致膜片405a的意外振动。
为了解决上述的问题,半导体器件400A被如此设计从而当其被安装于印刷电路板上时,盖构件409与基板400A1的外端子402接触,由此将盖构件409、外端子402和台401基本设置于相同的电势。因此,设置于第一空间408内的半导体传感器芯片405和放大器406被包围在由盖构件409的顶部409a和侧壁409b以及台401形成的电磁屏蔽内。电磁屏蔽可靠地阻挡传输通过树脂层404的电磁噪声到达半导体传感器芯片405。结果,半导体器件400A提供了相对于声压的探测的高可靠性,而没有受到电磁噪声的影响。
在半导体器件400A(其例如安装于便携式电话机的印刷电路板上)中,外端子402的下表面402c和邻近下表面402c设置且与其基本设置于相同平面的电磁屏蔽端子409d的下端子409g通过焊接电连接在一起。由此可以形成包围半导体传感器芯片405和放大器406的电磁屏蔽。半导体器件400A不需要当其制造时通过建立与盖构件409的电连接而形成电磁屏蔽;因此,与常规已知的半导体器件相比,可以减小安装盖构件409所需的工作时间,盖构件409不需要相对于基板400A1的高精度定位。于是,可以减小制造成本。
盖构件409由顶部409a、侧壁409b和电磁屏蔽端子409d构成,其中顶部409a的下表面仅与树脂层404的环形突起404e的顶部404f接触,从而外端子402的下表面402c设置得接近电磁屏蔽端子409d的下表面409f且与其基本设置于相同的平面。于是,当半导体器件400A被安装于印刷电路板上时,可以容易地将下表面402c和409f连接在一起;因此,可以可靠地且容易地形成电磁屏蔽。另外,树脂层404的四个侧边404d用盖构件409的四个侧壁409b覆盖,以加强电磁屏蔽;因此,通过电磁屏蔽,可以可靠地保护半导体传感器芯片405。
半导体器件400A的特征在于与半导体芯片405相比,在树脂层404的上表面404a的平面图中台401的尺寸增加;因此,可以可靠地通过由盖构件409和台401形成的电磁屏蔽包围半导体传感器芯片401。这可靠地保护半导体传感器芯片405免受电磁噪声的影响。结果,半导体器件400A具有高可靠性,从而半导体传感器芯片405可以精确地探测对其施加的声压。
可以以各种方式修改第五实施例,其将在下面描述。
(1)连接到台401的外端子402设置得从引线403分开;但这不是限制。即,可以重新设计半导体器件400A,从而不使用台401和外端子402,仅引线403被用作外端子。或者,仅盖构件409的电磁屏蔽端子409d连接到其上安装了半导体器件400A的印刷电路板的连接端子,从而形成电磁屏蔽。
(2)外端子402和引线403在通过使用金属模E和F完成形成树脂层404之后不必进行切割。即,可以以如此的方式改变制造方法,如图71和72所示,在切割外端子402和引线403之前,基板400A1用具有电磁屏蔽端子409d的盖构件409覆盖,电磁屏蔽端子d的低端在尺寸上没有限制且仍然延伸,其中与切割外端子402和引线403的同时,电磁屏蔽端子409d的下端被切割,由此完成半导体器件400A的制造。
(3)盖构件409不必须由顶部409a、侧壁409b和电磁屏蔽端子409d构成。即,盖构件409被修改从而不形成侧壁409b,从而电磁屏蔽端子409d直接连接到顶部409a的侧端。该修改可以稍微减小半导体器件400A中的电磁屏蔽效果,因为盖构件409不包括侧壁409b;然而,该修改可以展示基本相似于半导体器件400A的前述的效果。
(4)盖构件409的压印部分409f的下表面经由粘结剂被贴附到树脂层404的环形突起404e的顶部404f,但这不是限制。即,压印部分409f不必形成于盖构件409中;因此,顶部409a的平下表面粘结到树脂层404的环形突起404e的顶部404f上。
(5)外部产生的声音的声压经由盖构件409的顶部409a的通孔409e传输入第一空间408中;但这不是限制。取代通孔409e,另一孔形成于台401中以经由树脂层404的凹槽404c与外部空间联通,其中声压经由该孔和凹槽404c被传输到膜片405a。即,第一空间408以气密的方式闭合,同时第二空间410被部分敞开以与半导体器件400A的外部联通,由此半导体传感器芯片405经由第二空间410探测对其传输的声压。
(6)覆盖半导体传感器芯片405的下侧的台401的下表面401a被暴露且与树脂层404的下表面404b基本设置于相同的平面中;但这不是限制。即,台401可以接近树脂层404的上表面404a设置,从而其下表面401a嵌入树脂层404内。另外,树脂层404的凹槽404c的底部不必须设置得稍微高于台401的上表面401b;即,凹槽404c的底部可以与台401的上表面401b基本设置于相同的水平。
(7)半导体器件400A不必须装配有半导体传感器芯片405和放大器406两者。即,半导体器件400A可以仅装配有半导体传感器芯片405。在该情形,放大器被独立地设置于便携式电话机的印刷电路板上,从而放大从结合到半导体器件400A中的半导体传感器芯片405输出的电信号。
(8)半导体传感器芯片405不必须贴附到树脂层404的上表面404a上,从而其下表面设置来与上表面404a相对。即,半导体传感器芯片405的上表面可以设置来与树脂层404的上表面404a相对,其中膜片405a可以设置得接近树脂层404的凹槽404c。
(9)盖构件409具有通孔409e,其设置于半导体传感器芯片405的膜片405的正上方;但这不是限制。本实施例仅要求通孔409e形成从而建立第一空间408和外空间之间的联通。例如,通孔409e可以在位置上水平地偏移稍微离开膜片405a,其中在没有导致相对于声压的探测精度减小的情况下,可以防止水分直接传输到膜片405a。
接下来,将参考图73到77详细描述第五实施例的第一变体。第一变体涉及QFP(四方扁平封装)型的半导体器件,其使用引线框架制造以探测外部产生的声音的声压。这里,与前述的图中使用的相同的部件由相同的参考标号指示;因此,如需要将省略其描述。
即,第一变体的半导体器件400B在结构上相对于外端子402、引线403、树脂层404和盖构件409与半导体器件400A不同。如图73到76所示,嵌入树脂层404的引线403的预定部分被水平地延伸,且在树脂层404的侧边404d之外延伸的引线403的延伸部向树脂层404的下表面404b被向下弯曲从而形成垂下部分403f。垂下部分403f的下端被水平弯曲从而形成下表面403c,其与树脂层404的下表面404b基本设置于相同的平面。基板400B1由均用树脂层404密封的台401、外端子402和引线403构成。
外端子402具有设置于第二端402b和连接到台401的第一端402a之间且用树脂层404密封的弯曲部分402f。弯曲部分402f的上表面402d与引线403的第一端403a的上表面403e基本设置于相同的平面。与引线403相似,在树脂层404之外延伸的外端子402的延伸部向树脂层的下表面404b向下弯曲,从而形成垂下部分,即垂下端子402g。垂下端子402g的下表面402c与树脂层404的下表面404b基本设置于相同的平面。
弯曲点H被标在树脂层404的侧边404d的预定位置,该预定位置与弯曲部分402f的上表面402d和引线403的第一端403a的上表面403e基本设置于相同的平面。即,弯曲点H下面的侧边404d的下部向内以一斜度倾斜。引线403的垂下部分403f的下表面403c、垂下端子402g的下表面402c(包括在外端子402中的)、和台401的下表面401a均与树脂层404的下表面404b基本设置于相同的平面。
适用于半导体器件400B的盖构件409由如下部分构成其下表面粘结到树脂层404的环形突起404e的顶部404f上的顶部409a、从顶部409a的侧端向下延伸以覆盖树脂层404的侧边404d的侧壁409b和如此形成从而相对的侧壁409b的下端409c的预定部分向下延伸的电磁屏蔽端子409d。因为外端子402的第二端402b和引线403的第二端403b向树脂层404的下表面404b垂下,电磁屏蔽端子409d的下端可以向下进一步延伸,从而其下表面409g设置得邻近于垂下端子409g的下表面402c(包括在外端子402中的)且与其基本设置于相同的平面。
另外,盖构件409具有一对接合部分409h,其如此形成从而相对侧壁409b的预定部分向下延伸。当盖构件409与用树脂层404密封的基板400B1组合时,接合部分409h的下端设置于树脂层404的下表面404b上方,且接合部分409h整体上沿树脂层404对应的侧边404d设置且与其接合。具体而言,每个接合部分404h在弯曲点T弯曲,弯曲点T与树脂层404的弯曲点H匹配。
接下来,在下面描述半导体器件400B的制造方法。
利用图68所示的引线框架420制造半导体器件400B。在引线框架420中,如图77所示,外端子402包括弯曲部分402f,且第二端402b的上表面402d设置于台401的上表面401b上方。然而,在该状态,两者均在树脂层404之外延伸并向下弯曲的引线403的垂下部分403f和外端子402的垂下端子402g没有形成于引线框架420中;因此,第二端403b和402b被水平延伸。
引线框架420被夹持,从而矩形框架420a和外端子402和引线403的预定部分被紧密地固定在一对金属模M和N之间。具体而言,下金属模M具有凹槽N1,该凹槽N1具有内壁倾斜从而在弯曲点H下面的树脂层404的侧边404d的下部上形成斜度。上金属模M基本与前述的上金属模E相同成形(参见图70)。
在通过使用金属模M和N完成夹持引线框架420之后,将熔融的树脂注入在金属模M和N之间形成的空腔。然后,在完成树脂的硬化之后,金属模M和N被移除从而形成树脂层404。
在该情形,引线403和外端子402的第二端403b和402b的延伸部被切割从而对其留下预定的长度;然后,第二端403b和402b被向下弯曲以形成垂下部分403f和垂下端子402g,其中垂下部分403f的下表面403c和垂下端子402g的下表面402c基本设置于与树脂层404的下表面404b相同的平面。然后,半导体传感器芯片405和放大器406粘结到树脂层404的上表面402g的下表面402c和盖构件409的电磁屏蔽端子409d的下表面409g不必都与树脂层404的下表面404b设置于相同的平面。即,它们可以设置于相同的平面但在树脂层404的下表面404b下方。
(2)在制造中,在利用金属模M和N形成树脂层404之后,引线403和外端子402被切割;形成了引线403的垂下部分403f和外端子402的垂下端子402g;另外,盖构件409完全预先形成以包括顶部409a、侧壁409b、电磁屏蔽端子409d和接合部分409h。代替地,如图78和79所示,盖构件409可以被重新设计以不具有侧壁409b,其中电磁屏蔽端子409d和接合部分409h从顶部409a的侧端延伸。或者,如图80所示,在切割引线403和外端子402之前,盖构件409与用树脂层404密封的基板400B1组装在一起,在盖构件409中电磁屏蔽端子409d水平延伸而没有限制其长度;然后,与切割引线403和外端子402同时将电磁屏蔽端子409d切割,其中垂下部分403f和垂下端子402g形成为预定的形状。如图78和79所示,切口部分409i可以形成于连接到盖构件409的顶部409a的电磁屏蔽端子409d和接合部分409h的连接部分。由于切口409a的形成,即使当电磁屏蔽端子409d和接合部分409h弹性变形时,可以防止顶部409a意外地变形,且可以防止顶部409a意外地从树脂层404的环形突起404e的顶部404f分开,无论其之间的粘结如何。
接下来,将参考图81和82描述第五实施例的第二变体。第二变体涉及QFP型的半导体器件400C,其使用引线框架制造,其中与半导体器件400B相同的部件由相同的参考标号指示,如需要将省略其描述。
与其中用树脂层密封的基板400B1用盖构件409覆盖从而电磁屏蔽端子409d设置得邻近于外端子402的半导体器件400B相反,半导体器件400C被如此设计从而如图82所示,盖构件409在方向“a”上水平移动且然后与用树脂层404密封的基板400C1组合,从而电磁屏蔽端子409d设置得邻近外端子402。即,半导体器件400C就盖构件409的构成而言与半导体器件400B不同。基板400C1由均用树脂层404密封的台401、外端子402和引线403构成。顺便提及,参考标号400C2指示主体,其中半导体传感器芯片405和放大器406被固定到基板400C1且电连接在一起,但却不包括盖构件409。
盖构件409由顶部409a、侧壁409b和电磁屏蔽端子409d构成,其中三404a上且使用布线407经历引线键合。
包括顶部409a、侧壁409b、电磁屏蔽端子409d和接合部分409h的盖构件409与用树脂层404密封的基板400B1组合,从而顶部409a的下表面与树脂层404的环形突起404e的顶部404f接触且被粘结于其上。这里,盖构件409与树脂层404一起组装,从而接合部分409h的下端首先接触树脂层404的侧边404d且被其压按,由此接合部分409h向外弹性地变形。这将接合部分409h的下端设置于树脂层404的弯曲点H下面;然后,当顶部409a的下表面与树脂层404的环形突起404e的顶部404f接触时,接合部分409h的弯曲点T与树脂层404的弯曲点H匹配。在该状态,接合部分409h的内表面与树脂层404的侧边404d二维接触,其中由于接合部分409h的弹性它们被压在一起,从而盖构件409被贴附到树脂层404。另外,电磁屏蔽端子409d的下表面409g设置得邻近于外端子402的垂下端子402g的下表面402c,且与其基本设置于相同的平面。如上所述,当盖构件409完全与用树脂层404密封的基板400B1组合时完成了半导体器件400B的制造。
接下来,将在下面描述半导体器件400B的操作和效果。
半导体器件400B可以被可靠地安装于印刷电路板上,从而外端子402的垂下端子402g的下表面402c和盖构件409的电磁屏蔽端子409d的下表面409g均基本设置于相同的平面且经由焊接连接在一起,由此具有导电性的盖构件409和台401基本被设置于相同的电势。因此,可以通过盖构件409和台401形成包围半导体传感器芯片405的电磁屏蔽。
即,采用其中半导体器件400B被安装于印刷电路板上的简单操作,从而外端子402的垂下端子402g的下表面402c和盖构件409的电磁屏蔽端子409d的下表面409g电连接到印刷电路板的连接端子,可以形成包围半导体传感器芯片405的电磁屏蔽。因为盖构件409简单地与用树脂层404密封的基板400B1组合在一起从而可靠地形成了电磁屏蔽,可以减小相对于半导体器件400B的制造成本。
盖构件409通过接合部分409h简单而可靠地与树脂层404组合在一起,其中电磁屏蔽端子409d的下表面409g与垂下端子402g的下表面402c基本设置于相同的平面。因此,可以防止盖构件409意外地从树脂层404分开。
第五实施例的第一变体可以进一步以各种方式修改,其将在下面描述。
(1)引线403的垂下部分403f的下表面403c、外端子402的垂下端子个侧壁409b设置用于具有矩形形状的顶部409a的四个侧端中的三个侧端,从而在顶部409a的剩余侧端上没有设置侧壁,其由此被用作开口409j。
三个接合部分409h分别从三个侧壁409b的下端409c向下延伸。如图81所示,当盖构件409与用树脂层404密封的基板400C1组合时,接合部分409h的下端设置于树脂层404的下表面404b上方,其中接合部分409h被成形以适应在弯曲点H弯曲的侧边404d的弯曲形状,且由此与树脂层404的侧边404d接合。即,每个接合部分409h在与弯曲点H匹配的弯曲点T弯曲,由此接合部分409h的上部向外倾斜,同时下部向内倾斜。
接下来,将在下面描述在盖构件409和外端子402(或台401)之间建立电连接的方法。
半导体器件400C被组装从而主体400C2经由盖构件409的开口409j被引入由三个侧壁409b和顶部409a形成空腔空间中。这里,主体400C2指向盖构件的开口409j,从而顶部409a的下表面在位置上水平地匹配树脂层404的环形突起404e的顶部404f,且具有电磁屏蔽端子409d的相对侧壁409b的延伸方向与具有外端子402的树脂层404的相对侧边404的延伸方向基本匹配。然后,盖构件409水平地移动,从而主体400C2经由开口409j被引入盖构件409的空腔空间中。此刻,随着顶部409a的下表面水平移动而且沿树脂层404的环形突起404e的顶部404f滑动,主体400C2逐渐用盖构件409覆盖。另外,形成于盖构件409的相对侧壁409b中的具有弯曲形状的接合部分409h与树脂层404的对应侧边404b接合,同时弯曲点T与弯曲点H匹配,其中接合部分409h的内表面与树脂层404的对应侧边404d二维接触且沿其滑动。由于接合部分409h的接合和滑动运动,盖构件409当在弯曲点T被引导时整体上沿树脂层404的侧边404d水平地移动和滑动。当形成于盖构件409的后侧壁409b中的接合部分409h与树脂层404的对应侧边404d接触并与其接合时,盖构件409被设置,具有与主体400C2的预定的定位,其中外端子402的下表面402c设置得邻近于电磁屏蔽端子409d的下表面409g且与其基本设置于相同的平面。
因此,采用简单的操作,其中外端子402的下表面402c和电磁屏蔽端子409d的下表面409g结合其上安装有半导体器件400C的印刷电路板,可以容易地形成包围半导体传感器芯片405的电磁屏蔽。这有助于半导体器件400C的制造成本的减小。
半导体器件400C不要求盖构件409经由粘结剂被贴附到用树脂层404密封的基板400C1,因为接合部分409h可靠地确保了盖构件409和树脂层404之间的固定,从而顶部409a的下表面紧密地贴附到环状突起404e。这减小了用于与主体400C2组合的盖构件409的安装的工作时间;因此,可以减小半导体器件400C的制造成本。
最后,本发明不必须限制于前述的实施例、变体和修改;因此,本实施例可以在由权利要求所界定的本发明的范围内在设计上被进一步修改或改变。
本申请要求七个日本专利申请的优先权,所述专利申请的申请号为2005-376396、2005-354458、2006-48351、2006-21164、2005-354459、2006-303717和2006-303837,其全部内容引入于此作为参考。
权利要求
1.一种半导体器件,其中半导体传感器芯片被固定到具有矩形形状的基板的上表面上,所述半导体传感器芯片具有基于其位移而用于探测压力变化的膜片,所述基板用盖构件覆盖从而在所述基板和所述盖构件之间形成包围所述半导体传感器芯片的空腔空间,其中所述基板用模制树脂密封,从而多条芯片连接引线和多条封装引线被部分暴露在所述模制树脂之外;其中所述多条芯片连接引线电连接到所述半导体传感器芯片且沿所述半导体传感器芯片的一个侧边成直线地设置,以及其中所述多条封装引线经由所述半导体传感器芯片与所述多条芯片连接引线相对设置。
2.根据权利要求1所述的半导体器件,还包括台,所述台用所述模制树脂密封且设置于所述半导体传感器芯片下方,其中所述台与所述多条芯片连接引线和所述多条封装引线一体形成,从而形成具有导电性的引线框架,其中所述多条芯片连接引线被弯曲,从而所述芯片连接引线的第一端和所述台被部分地暴露于所述基板的下表面之外,且所述芯片连接引线的第二端暴露于所述基板的上表面之外。
3.根据权利要求2所述的半导体器件,还包括用于将所述封装引线和所述台一体地互连在一起的多条互连引线,其中所述多条互连引线被嵌入在所述模制树脂内。
4.一种半导体器件,其中半导体传感器芯片被固定到具有矩形形状的基板的上表面上,所述半导体传感器芯片具有基于其位移而用于探测压力变化的膜片,所述基板用盖构件覆盖从而在所述基板和所述盖构件之间形成包围所述半导体传感器芯片的空腔空间,其中多个内端子暴露于所述空腔空间中且与所述半导体传感器芯片成直线地相邻设置,其中多个外端子暴露于所述基板的背侧且沿所述基板的两侧设置,和其中导电布线形成于所述基板内以在所述内端子和至少一个所述外端子之间建立电连接。
5.根据权利要求4所述的半导体器件,其中具有导电性的下屏蔽层形成于所述半导体传感器芯片下方,且电连接到所述至少一个所述外端子。
6.一种半导体器件,其中半导体传感器芯片被贴附到用树脂层密封且用具有导电性的盖构件覆盖的基板的上表面上,其中所述半导体传感器芯片与所述多个外端子连接,且设置在与所述多个外端子基本相同的电势,所述多个外端子的第一端嵌入在所述树脂层内且第二端延伸突出到所述树脂层之外。
7.根据权利要求6所述的半导体器件,其中所述外端子的第一端被成形为在所述基板的上表面的上方部分地暴露,且经由导电粘结剂被固定到所述盖构件的下表面。
8.根据权利要求6所述的半导体器件,其中所述盖构件包括顶部和至少一个电磁屏蔽端子,所述顶部由所述基板支撑从而形成包围所述半导体传感器芯片的空间,所述电磁屏蔽端子与所述顶部的侧端连接,沿密封所述基板的树脂层的预定边向下向外延伸,且连接到在所述树脂层之外延伸的外端子的第二端。
9.根据权利要求6所述的半导体器件,其中所述盖构件包括顶部,由所述基板支撑从而形成包围所述半导体传感器芯片的空间;侧壁,从所述顶部的侧端向下延伸以覆盖密封所述基板的树脂层;至少一个电磁屏蔽端子,与所述顶部的侧端连接,沿所述树脂层的预定边向下向外延伸,且连接到在所述树脂层之外延伸的外端子的第二端。
10.一种半导体器件,具有半导体传感器芯片,其中形成由于其位移而探测对其施加的压力的膜片,所述半导体器件包括树脂层,具有用于在其上设置具有所述膜片的半导体传感器芯片的内凹槽;台,具有矩形形状,设置于所述半导体传感器芯片下方且用所述树脂层密封;多个外端子,其第一端连接到所述台,且其第二端被暴露于所述树脂层之外且在所述树脂层之外延伸;和盖构件,具有导电性,用于覆盖所述树脂层从而形成包围所述半导体传感器芯片的空间,其中所述盖构件电连接到所述多个外端子且设置在与所述台基本相同的电势。
11.根据权利要求10所述的半导体器件,其中所述树脂层具有突起,所述突起延伸从而形成在其上设置所述半导体传感器芯片的内凹槽,其中所述外端子的第一端被成形且在所述突起的顶部的上方被部分暴露,所述盖构件的下表面经由导电粘结剂贴附于所述突起上且连接到所述外端子。
12.根据权利要求10所述的半导体器件,其中所述树脂层具有突起,所述突起延伸从而形成在其上设置所述半导体传感器芯片的内凹槽,且其中所述盖构件具有顶部,由所述突起的顶部支撑从而形成设置所述半导体传感器芯片的空间;至少一个电磁屏蔽端子,与所述盖构件的顶部的侧端连接,沿所述树脂层的预定边向下向外延伸,且连接到在所述树脂层之外延伸的外端子的第二端。
13.根据权利要求10所述的半导体器件,其中所述树脂层具有突起,所述突起延伸从而形成在其上设置所述半导体传感器芯片的内凹槽,且其中所述盖构件具有顶部,由所述突起的顶部支撑从而形成包围所述半导体传感器芯片的空间;侧壁,从所述顶部的侧端向下延伸以覆盖所述树脂层;至少一个电磁屏蔽端子,与所述盖构件的顶部的侧端连接,沿所述树脂层的预定边向下向外延伸,且连接到在所述树脂层之外延伸的外端子的第二端。
14.根据权利要求12或13所述的半导体器件,其中所述电磁屏蔽端子由切口部分被分为两片,所述切口部分垂直地延伸,且在所述切口中所述外端子的第二端被紧密地固定,由此建立所述电磁屏蔽端子和所述外端子之间的电连接。
15.根据权利要求12或13所述的半导体器件,其中所述电磁屏蔽端子具有接合凹槽,其与形成于所述外端子的第二端中的接合凹槽接合,从而在所述树脂层被所述盖构件覆盖时,在所述电磁屏蔽端子和所述外端子之间建立电连接,且其中就所述电磁屏蔽端子的外部而言,所述电磁屏蔽端子与所述外端子相交且重叠。
16.根据权利要求10到15中任一所述的半导体器件,其中所述盖构件具有至少一个接合部分,所述结合部分从所述顶部分的侧端向下延伸且与所述树脂层的预定边接合,从而在所述盖构件和所述树脂层之间建立连接。
17.根据权利要求10到15中任一所述的半导体器件,其中所述台与所述半导体传感器芯片相比在尺寸上被放大。
18.一种半导体器件,包括半导体传感器芯片,所述半导体传感器芯片具有响应于其变形而用于探测对其施加的声压的膜片,所述半导体器件包括基板,用于在其上表面上固定所述半导体传感器芯片;盖构件,具有导电性,且用于覆盖所述基板从而形成包围所述半导体传感器芯片的空腔空间;和下屏蔽构件,具有导电性,且设置于所述半导体传感器芯片下方,其中所述盖构件和所述下屏蔽构件中至少之一连接到暴露在所述基板外的屏蔽端子。
19.根据权利要求18所述的半导体器件,其中所述盖构件的组成为顶部,与所述基板的上表面相对设置;多个侧壁,从所述顶部的周边在所述基板的厚度方向上向下延伸且相邻于所述基板的多个侧边设置。
20.根据权利要求19所述的半导体器件,其中所述盖构件的多个侧壁与所述下屏蔽构件的上端沿所述基板的多个侧边接触。
21.根据权利要求18到20中任一所述的半导体器件,其中所述盖构件的多个侧壁通过使用粘结剂被贴附到所述基板的多个侧边。
22.根据权利要求18到20中任一所述的半导体器件,其中所述下屏蔽构件形成所述基板的下表面。
23.根据权利要求18到20中任一所述的半导体器件,其中所述下屏蔽构件包括具有矩形形状的台,所述台被结合到用树脂密封的所述基板中且具有多个延伸的部分,所述多个延伸的部分向所述基板的多个侧边之外延伸,且其中所述多个延伸的部分接触所述盖构件的多个侧壁。
24.根据权利要求18到20中任一所述的半导体器件,其中所述下屏蔽构件包括具有矩形形状的台,所述台被结合到用树脂密封的所述基板中且具有多个延伸的部分,所述多个延伸的部分向所述基板的多个侧边之外延伸,其中所述多个延伸的部分接触所述盖构件的多个侧壁,且其中所述台的预定部分形成所述基板的上表面。
25.根据权利要求18到20中任一所述的半导体器件,其中所述屏蔽端子与所述盖构件或者与所述下屏蔽构件一起一体地形成。
26.根据权利要求18到20中任一所述的半导体器件,其中电连接到所述半导体传感器芯片的多条芯片连接引线线性地设置于所述半导体传感器芯片的两侧,且被部分地暴露于所述基板的多个侧边之外。
27.根据权利要求18到20中任一所述的半导体器件,其中所述下屏蔽构件形成以全部覆盖所述基板。
28.一种半导体器件,包括基板,多个外端子从所述基板向外突出且所述基板用树脂层覆盖;半导体传感器芯片,固定到所述基板的上表面;盖构件,具有多个电磁屏蔽端子且覆盖所述基板从而形成包围所述半导体传感器芯片的空腔空间;和固定装置,用于将所述基板和所述盖构件固定在一起,从而所述电磁屏蔽端子与所述外端子接触。
29.根据权利要求28所述的半导体器件,其中所述基板包括台,所述台用所述树脂层密封且设置于所述半导体传感器芯片下方,且其中所述外端子电连接到所述台。
30.根据权利要求1或2的所述的半导体器件,其中所述固定装置是用于将所述外端子和所述电磁屏蔽端子紧密结合在一起的填缝工具。
31.根据权利要求1或2的所述的半导体器件,其中所述固定装置通过将所述外端子和所述电磁屏蔽端子铆接在一起而实现。
32.根据权利要求1或2的所述的半导体器件,其中所述固定装置通过将所述外端子和所述电磁屏蔽端子焊接在一起而实现。
33.根据权利要求1或2的所述的半导体器件,其中所述固定装置通过将所述外端子和所述电磁屏蔽端子纤焊在一起而实现。
34.一种半导体器件,包括基板,用树脂密封,且包括多个突出其之外的外端子,其中半导体传感器芯片贴附到所述基板的上表面上;和盖构件,具有导电性,覆盖所述基板从而形成包围所述半导体传感器芯片的电磁屏蔽,且包括多个稍微突出于所述基板之外的多个电磁屏蔽端子,从而所述电磁屏蔽端子的下表面与所述外端子的下表面基本上设置于同一平面。
35.一种半导体器件,包括半导体传感器芯片,所述半导体传感器芯片具有用于探测对其施加的声压的膜片,所述半导体器件包括树脂层,具有凹槽,所述凹槽在所述树脂层的上表面敞开,其中所述半导体传感器芯片的膜片设置于所述凹槽的开口的上方;台,具有矩形形状,用所述树脂层密封且设置于所述半导体传感器芯片下方;多个外端子,其第一端连接到所述台,且其第二端延伸到所述树脂层之外;和盖构件,具有导电性,与所述树脂层组合形成了包围所述半导体传感器芯片的空间,其中所述盖构件包括多个电磁屏蔽端子,所述多个电磁屏蔽端子向下延伸从而其下表面邻近所述外端子的第二端的下表面且与其基本在同一平面设置。
36.根据权利要求35所述的半导体器件,其中在所述树脂层中形成了环形突起从而形成了用于包围所述半导体传感器芯片的内凹槽,其中所述盖构件包括顶部,所述顶部的下表面贴附到所述树脂层的环形突起的顶部,从而形成包围所述半导体传感器芯片的空间,且其中所述多个电磁屏蔽端子从所述顶部的侧端向下沿所述树脂层的多个侧边延伸,从而形成于所述电磁屏蔽端子的下端的下表面邻近所述外端子的第二端的下表面且与其基本在同一平面设置。
37.根据权利要求35所述的半导体器件,其中在所述树脂层中形成了环形突起从而形成了用于包围所述半导体传感器芯片的内凹槽,其中所述盖构件包括顶部,所述顶部的下表面贴附到所述树脂层的环形突起的顶部,从而形成包围所述半导体传感器芯片的空间;和多个侧壁,从所述顶部的侧端向下延伸从而覆盖所述树脂层的多个侧边,且其中所述多个电磁屏蔽端子从所述侧壁的下端向下沿所述树脂层的多个侧边延伸,从而所述电磁屏蔽端子的下端的下表面邻近所述外端子的第二端的下表面且与其基本在同一平面设置。
38.根据权利要求36所述的半导体器件,其中所述盖构件包括多个接合部分,所述结合部分从所述顶部的侧端向下延伸且与所述树脂层的多个侧边接合,从而所述盖构件牢固地贴附到所述树脂层。
39.根据权利要求37所述的半导体器件,其中所述盖构件包括多个接合部分,所述结合部分从所述侧壁的下端向下延伸且与所述树脂层的多个侧边接合,从而所述盖构件固定地贴附到所述树脂层。
40.根据权利要求34到39中任一所述的半导体器件,其中在所述树脂层的上表面的平面图中,所述台与所述半导体传感器芯片相比在尺寸上被增加。
全文摘要
一种半导体器件被如此设计,从而半导体传感器芯片被固定到具有矩形形状的基板的上表面上,半导体传感器芯片具有用于基于其位移而探测压力变化的膜片,基板用盖构件覆盖从而在基板和盖构件之间形成包围半导体传感器芯片的空腔空间。这里,基板用模制树脂密封,从而芯片连接引线和封装引线部分地暴露在模制树脂之外;芯片连接引线电连接到半导体传感器芯片且沿半导体传感器芯片的一边成直线设置;且封装引线经由半导体传感器芯片与芯片连接引线相对设置。于是,可以缩小半导体器件的尺寸而不显著改变半导体传感器芯片的尺寸。
文档编号H01L23/552GK1983582SQ200610164038
公开日2007年6月20日 申请日期2006年12月6日 优先权日2005年12月8日
发明者榊原慎吾, 齐藤博, 铃木利尚 申请人:雅马哈株式会社
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1