JP2002100691A

JP2002100691A - 半導体受光素子収納用容器

Info

Publication number: JP2002100691A
Application number: JP2000287457A
Authority: JP
Inventors: Koichi Uchimoto; 晃一内本
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-09-21
Filing date: 2000-09-21
Publication date: 2002-04-05

Abstract

(57)【要約】【課題】樹脂枠体とセラミック基板との間に隙間が発生
し、その隙間にダストが残留し、ダストが半導体受光素
子に付着して半導体受光素子が誤動作するという問題点
を解消し、また樹脂枠体とセラミック基板との接合時に
接着剤が半導体受光素子の搭載面へはみ出すのを抑える
こと。【解決手段】樹脂枠体２の接合面側に樹脂枠体２の内側
の略全周にわたる切り欠き部５が形成されており、かつ
切り欠き部５の内面の算術平均粗さＲａが０.０５〜０.
４μｍである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ファクシミリやイ
メージスキャナ等に使用される、長尺のラインセンサ用
ＣＣＤ等の半導体受光素子を搭載収納する中空部を有す
る半導体受光素子収納用容器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＯＡ機器類のファクシミリやイメ
ージスキャナ等に使用されるラインセンサは、長尺のラ
インセンサ用ＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷
結合素子）等の半導体受光素子を半導体受光素子収納用
容器（以下、半導体容器という）に搭載することによっ
て構成されている。このような半導体容器には、セラミ
ック基板の上面に形成された凹部に半導体受光素子の搭
載部を有して成るセラミックパッケージが用いられてい
た。そして、その搭載部に半導体受光素子をダイボンド
し、ボンディングワイヤ等による電気的配線を行って、
凹部の開口をガラスまたはプラスチックから成る透明窓
を封着することによって、ラインセンサとして使用され
ていた。

【０００３】また、種々の仕様やコスト低減の要求に応
えるべく、透明窓を封着する代わりに透光性封止樹脂に
よるポッティングを行うことや、セラミック基板に代え
て樹脂基板を用いたプラスチックパッケージを用いるこ
とが行われていた。

【０００４】最近では、複数のリードフレームを狭持し
た樹脂枠体とセラミック基板とを接着剤で接合すること
により、搭載面の寸法精度が高く、かつ熱放散性に優れ
る半導体受光素子収納用容器が提案されている（特開平
１２−１３８３０５号公報参照）。

【０００５】また、他の従来例として、容器本体とキャ
ップを接着するシール材が容器本体の中央部へ流れ込む
のを阻止するための溝が容器本体のシール部の内側に沿
って設けられている構成の半導体装置が提案されている
（特開平３−２６６４５３号公報参照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６の
ような特開平１２−１３８３０５号公報の半導体受光素
子収納用容器では、セラミック基板１１と樹脂枠体１２
を熱硬化性の接着剤１４で接合する際、接着剤１４が硬
化時に収縮し、セラミック基板１１と樹脂枠体１２の間
で隙間Ａが発生することがあり、その隙間Ａにダストが
挟まりやすくなり、洗浄工程でもダストの除去が困難と
なっていた。その結果、パッケージを封止した後にダス
トの一部が飛散し、半導体受光素子の表面にダストが付
着し半導体受光素子が誤動作してしまう場合があった。

【０００７】また、材料コスト低減の目的から接着剤１
４の幅を小さくすると、セラミック基板１１と樹脂枠体
１２の間の隙間Ａが図６の場合よりさらに大きくなるこ
ととなり、それによってダストがさらに挟まりやすくな
り、洗浄工程で挟まったダストをほとんど除去できなく
なっていた。その結果、半導体受光素子の表面にさらに
ダストが付着し半導体受光素子が誤動作してしまう場合
があった。さらに、接着剤１４の幅が小さいためセラミ
ック基板１１と樹脂枠体１２の間の接合強度が低下して
いた。

【０００８】逆に接着剤１４の幅を大きくすると、図７
に示すように接合時に接着剤１４の搭載面１１ａへのは
み出しが起こり、半導体受光素子へ流れ込んで、半導体
受光素子の側面に付着し、半導体受光素子自体の動作特
性に影響を与える場合があった。

【０００９】一方、特開平３−２６６４５３号公報のよ
うに、載置部に溝を設けると半導体受光素子の搭載面が
大きくなり、パッケージが大型重量化されるという問題
点を有していた。

【００１０】従って、本発明は上記問題点に鑑み完成さ
れたもので、その目的は、樹脂枠体とセラミック基板と
の間に隙間が発生し、洗浄工程でダストがその隙間に残
り、ダストの一部が半導体受光素子に付着して誤動作を
起こすという問題点を解消し、また樹脂枠体とセラミッ
ク基板との接合時に接着剤の半導体受光素子の搭載面へ
のはみ出しを防止することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体容器は、
セラミック基板と、該セラミック基板と略同じ外形寸法
を有するとともに複数のリードフレームを狭持した樹脂
枠体とを接着剤により接合して成り、前記セラミック基
板上面の前記樹脂枠体に囲まれた領域に半導体受光素子
の搭載面を有する半導体受光素子収納用容器において、
前記樹脂枠体の接合面側に前記樹脂枠体の内側の略全周
にわたる切り欠き部が形成されており、かつ該切り欠き
部の内面の算術平均粗さＲａが０.０５〜０.４μｍであ
ることを特徴とするものである。

【００１２】本発明は、上記の構成により、樹脂枠体の
接合面側に樹脂枠体の内側の略全周にわたる切り欠き部
が形成されており、かつ切り欠き部の内面の算術平均粗
さＲａが０.０５〜０.４μｍであることにより、樹脂枠
体とセラミック基板との隙間に残ったダストを洗浄工程
で除去することが容易となり、半導体受光素子にダスト
が付着することがなくなり、半導体受光素子を正常に作
動することができる。さらに、樹脂枠体とセラミック基
板との接合時に接着剤の半導体受光素子の搭載面へのは
み出しを大幅に減少し得る。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の半導体容器について以下
に詳細に説明する。図１は本発明の半導体容器の実施の
形態の一例を示す断面図であり、図２はその斜視図であ
る。

【００１４】図１および図２において、１はセラミック
基板、２はセラミック基板１と略同じ外形寸法を有する
樹脂枠体、３は樹脂枠体２に挟時された複数のリードフ
レーム、４はセラミック基板１と樹脂枠体２とを接合す
る熱硬化性の接着剤である。この半導体容器は、セラミ
ック基板１上にリードフレーム３と一体成形された樹脂
枠体２が接着剤４により接合される。

【００１５】本発明のセラミック基板１は板体から成
り、その上面の樹脂枠体２に囲まれた領域に半導体受光
素子の搭載面１ａを有している。

【００１６】また、セラミック基板１のセラミックス材
料としては、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）質焼結体や
ムライト（３Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂）質焼結体，窒化ア
ルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体，窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）
質焼結体，炭化珪素（ＳｉＣ）質焼結体やガラスセラミ
ックス等の種々のセラミックス材料を用いることがで
き、寸法精度、強度、熱放散性等の要求特性に応じて適
宜選択すればよい。中でも、酸化アルミニウム質焼結体
を用いると、好適な熱伝導率を有し、研磨等による加工
が容易なことから、所望の寸法精度の搭載面１ａを有
し、強度、信頼性、熱放散性に優れた、良好な特性の半
導体容器を得ることができる。

【００１７】樹脂枠体２は、セラミック基板１の上面に
接着剤により接合されて内側の搭載面１ａを囲む領域に
半導体受光素子を収容する空間を形成し、セラミック基
板１とともに容器を構成する。

【００１８】尚、樹脂枠体２の樹脂材料としては、ビス
フェノールＡ型エポキシ樹脂，ノボラック型エポキシ樹
脂,グリシジアルアミン型エポキシ樹脂等のエポキシ樹
脂、ポリイミド樹脂，フェノール樹脂，不飽和ポリエス
テル樹脂，シリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂、または、
液晶ポリマー，ポリフェニレンスルフィド樹脂，ポリス
ルホン樹脂等の熱可塑性樹脂が用いられる。特に耐熱
性、耐湿性が良好でかつ低価格の観点からエポキシ樹脂
が好ましい。また、これらの樹脂には硬化剤、硬化促進
剤、充填剤、難燃剤、顔料、離型剤等が配合されていて
もよい。

【００１９】樹脂枠体２を製作するには、例えば射出成
形法あるいはトランスファー成形法により、複数のリー
ドフレーム３を所定位置にセットした金型中に、約５〜
２０ＭＰａ（メガパスカル）の圧力，約１５０〜２００
℃の温度，約１〜１０分の成型時間といった成型条件に
より、樹脂材料を注入固化することによって製作すれば
よい。

【００２０】また、樹脂枠体２を製作する金型は表面を
切削加工で荒削りをしたのち放電加工を施し、図３に示
すように切り欠き部５が設けられている面６の部位に当
たる金型の部分のみを砥石，研磨布，遊離研粒等の研磨
材で仕上げる。その切り欠き部５は、セラミック基板１
と接合する面の内側（搭載面１ａ側）に形成されてい
る。切り欠き部５の大きさは、図１に示すように、樹脂
枠体２の幅Ｘに対して０.１Ｘ〜０.５Ｘがよく、また樹
脂枠体２のリードフレームの下側の厚Ｙに対して０.１
Ｙ〜０.５Ｙがよい。０.１Ｘ未満だと、セラミック基板
１と樹脂枠体２の隙間にダストが残るため洗浄工程での
ダスト除去が困難になり、また、０.５Ｘを超えると、
セラミック基板１と樹脂枠体２との接着強度が低下し、
樹脂枠体２の外れ等が多くなる。０.１Ｙ未満だと、セ
ラミック基板１と樹脂枠体２の隙間にダストが残るため
洗浄工程でのダスト除去が困難になり、０.５Ｙを超え
るとリードフレーム３の下の樹脂枠体２の厚みが薄くな
り、剛性が低下しワイヤボンディング不良が多くなる。
具体的には、Ｘの長さは２〜８ｍｍ程度、Ｙの厚みは
０.２５〜１ｍｍ程度である。

【００２１】また、成形時の樹脂の流動により金型が磨
耗するのを防ぐために金型表面の表面硬化処理を行う。
その表面硬化処理方法としては、硬質クロム（Ｃｒ）メ
ッキ、ニッケル（Ｎｉ）メッキ、Ｎｉ−テフロンコーテ
ィング、窒化処理、浸硫化処理、硼化処理、ＴｉＮ膜等
の物理蒸着法（ＰＤＶ法）、ＴｉＮ膜等の化学蒸着法
（ＣＶＤ法）等によって行うことができる。

【００２２】この金型で樹脂成形した場合、金型の表面
粗さが半導体受光素子収納用容器の表面に転写され金型
とほぼ同じ表面性状に仕上がる。そして、切り欠き部５
の内面の算術平均粗さＲａは０.０５〜０.４μｍ程度に
なる。０.０５μｍ未満の場合は成型金型の加工限界で
あり、また０.４μｍを超える場合は洗浄工程でのダス
ト除去が困難となる。好ましくは、０.０５〜０.２５μ
ｍが好適である。

【００２３】さらに、切り欠き部５の内面の算術平均粗
さＲａが０.０５〜０.４μｍであることにより、一般的
に量の多い０.４μｍを超える大きさのダストはほとん
ど付着しなくなる。また、０.０５μｍ以下の大きさの
ダストが切り欠き部５の内面に付着しても、そのような
小さなダストは内面との分子間力で付着している場合が
多く、その結果付着力が弱く、洗浄工程で容易に除去で
きるようになる。従って、切り欠き部５に付着するダス
トはほとんどなくなるため、半導体受光素子を正常に作
動させることができる。

【００２４】セラミック基板１の算術平均粗さＲａは、
０.１５〜１μｍが好ましい。０.１５μｍ未満の場合
は、接着剤４やダイボンド剤との接着強度が低下し、セ
ラミック基板１の外れ等が多くなり、１μｍを超えると
セラミック基板１の平坦性が劣化して半導体受光素子を
光学系に必要な精度で搭載できなくなる。

【００２５】リードフレーム３は、鉄（Ｆｅ）−ニッケ
ル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金やＦｅ−Ｎｉ合金、
銅（Ｃｕ）合金等の金属材料から成り、容器内部に収容
される半導体受光素子にボンディングワイヤ等の電気的
接続手段により接続されるとともに、外部電気回路に半
田等を介して接続されることにより、両者間の導電路と
して機能するものである。

【００２６】また、リードフレーム３は、例えば、Ｆｅ
−Ｎｉ−Ｃｏ合金のインゴット（塊）に圧延加工法や打
ち抜き加工法等、従来周知の金属加工法を施すことによ
って、所定の形状、寸法に形成される。また、その露出
表面には、耐蝕性に優れ、かつろう材やボンディングワ
イヤ等との濡れ性が良いニッケルや金等の良導電性の金
属メッキ膜を０.１〜２０μｍの厚みに被着させておく
と、リードフレーム３の酸化腐食を有効に防止すること
ができるとともに、ボンディングワイヤや半田等による
電気的接続を良好なものとすることができる。

【００２７】セラミック基板１の上面に樹脂枠体２を接
合する接着剤４は、アクリル系ゴムを含有したエポキシ
樹脂等から成る。このようなエポキシ樹脂から成る接着
剤としては、具体的にはビスフェノールＡ型エポキシ樹
脂やノボラック型エポキシ樹脂、グリシジアルアミン型
エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂にアミン系硬化剤やイミ
ダゾール系硬化剤、酸無水物硬化剤等の硬化剤を添加し
た樹脂接着剤を用い、これにブチルアクリレートゴムや
架橋ポリメチルメタアクリレートゴム、エチルアクリレ
ートゴム、ウレタンアクリレートゴム等からなるアクリ
ル系ゴムの粒子を含有させたものを用いる。

【００２８】そして、このような接着剤４によりセラミ
ック基板１と樹脂枠体２とを接合するには、例えば、ま
ずセラミック基板１の上面のうち樹脂枠体２と接合させ
る部分にスクリーン印刷法やディスペンサー法等により
接着剤４を枠状に印刷塗布する。次に樹脂枠体２を載置
して、接着剤４の硬化特性に応じて２〜８Ｎ（ニュート
ン）程度の圧力を加えつつ、１２０〜１８０℃の温度で
５分〜３時間程度の加熱処理を行い、接着剤４を熱硬化
させることによりセラミック基板１に樹脂枠体２を接合
させる。

【００２９】本発明の半導体容器の搭載部に半導体受光
素子を搭載し、半導体受光素子の電極とリードフレーム
３とをボンディングワイヤ等により電気的に接続し、樹
脂枠体２の上面にガラスやプラスチックス等からなる透
明窓を封着し、あるいは透光性封止樹脂のポッティング
により半導体受光素子を封止することにより、ファクシ
ミリやイメージスキャナ等に使用されるラインセンサ等
の半導体受光装置となる。

【００３０】かくして、本発明は、樹脂枠体の接合面側
に樹脂枠体の内側の略全周にわたる切り欠き部が形成さ
れており、かつ切り欠き部の内面が所定の粗さの平滑面
とされていることから、洗浄工程でのダスト除去が容易
となり半導体受光素子を正常に作動させることができ
る。さらに樹脂枠体とセラミック基板との接合時での接
着剤の半導体受光素子の搭載面へのはみ出しを大幅に減
少させることができる。

【００３１】尚、本発明は上述の実施の形態に限定され
るものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば
種々の変更・改良が可能であることは言うまでもない。
例えば、デジタルカメラ，ビデオカメラ等に使用され
る、エリアセンサ用ＣＣＤ等の半導体受光素子を搭載す
る中空部を有する半導体容器にも適用できる。また、切
り欠き部の形状については、図３に示すもの以外で図４
のような切り欠き深さが内側に向かって大きくなった円
弧状、階段状等のものであってもよく、その形状にする
ことにより、ダストの付着をより効果的に防止でき、セ
ラミック基板１と樹脂枠体２の接合時に発生する応力が
緩和できる効果も有する。さらに、切り欠き部５以外の
樹脂枠体２の内側面７も算術平均粗さＲａを０.０５〜
０.４μｍとすることにより、ダストの付着がさらに防
止でき、ワイヤボンディング時の不良をなくすことがで
きる効果を有する。

【００３２】

【発明の効果】本発明は、樹脂枠体の搭載面側に樹脂枠
体の内側の略全周にわたる切り欠き部が形成されてお
り、かつ切り欠き部の内面の算術平均粗さＲａが０.０
５〜０.４μｍであることから、洗浄工程での切り欠き
部内面に残留したダスト除去が容易となり、半導体受光
素子にダストが付着することがなくなり、半導体受光素
子を正常に作動させることができる。さらに樹脂枠体と
セラミック基板との接合時に接着剤の半導体受光素子の
搭載面へのはみ出しを大幅に減少することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体容器の実施の形態の一例を示す
断面図である。

【図２】本発明の半導体容器の実施の形態の一例を示す
斜視図である。

【図３】図１の半導体容器の要部拡大断面図である。

【図４】図１の半導体容器の他の実施の形態の一例を示
す要部拡大断面図である。

【図５】従来の半導体容器の断面図である。

【図６】従来の半導体容器の要部拡大断面図である。

【図７】従来の半導体容器の要部拡大断面図である。

【符号の説明】

１：セラミック基板２：樹脂枠体３：リードフレーム４：接着剤５：切り欠き部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミック基板と、該セラミック基板と略
同じ外形寸法を有するとともに複数のリードフレームを
狭持した樹脂枠体とを接着剤により接合して成り、前記
セラミック基板上面の前記樹脂枠体に囲まれた領域に半
導体受光素子の搭載面を有する半導体受光素子収納用容
器において、前記樹脂枠体の接合面側に前記樹脂枠体の
内側の略全周にわたる切り欠き部が形成されており、か
つ該切り欠き部の内面の算術平均粗さＲａが０.０５〜
０.４μｍであることを特徴とする半導体受光素子収納
用容器。