JP2009147030A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】封止樹脂に内包する気泡を抑制する。
【解決手段】外部接続用の配線部４が設けられた絶縁基体１と、絶縁基体１に接着材料５にて接合され、配線部４に金属細線７にて電気的に接続された半導体素子６と、半導体素子６に接着材料８にて接合された保護体９と、絶縁基体１の周縁部に設けられた枠体２と、金属細線７を覆う封止樹脂１０とを有する半導体装置１３において、枠体２を貫通する樹脂注入経路１２を具備しており、樹脂注入経路１２が枠体２の外壁面に樹脂注入口１１を有し、枠体２の内壁面に樹脂流入口１３を有し、樹脂流入口１３が枠体２の内壁面と絶縁基体１との接合面に接する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を用いた固体撮像装置等の光学デバイスに係り、絶縁基体に半導体素子を搭載して構成する半導体装置に関するものである。

近年、携帯端末をはじめとする電子機器の小型化に伴い、半導体装置の小型化が要求されている。また、半導体装置には、小型化および薄型化だけでなく、その性能の信頼性向上を図るために封止樹脂内の気泡を除去することが要求されている。半導体装置のなかでも特に、ビデオカメラやスチルカメラ等に広く用いられている固体撮像装置等の光学デバイスにはこの市場要求が強い。

従来の固体撮像装置の構成を図６に示す。図６（ａ）は同固体撮像装置の平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）におけるＣ−Ｃ’断面図である。
図６において、固体撮像装置６０は、絶縁基体１と、絶縁基体１の周縁部に設けられた枠体２と、枠体２で囲われた内側の絶縁基体表面に設けられた素子搭載部３と、素子搭載部３の周囲から絶縁基体１の下面に導出された複数の配線部４と、素子搭載部３に接着剤５により固定された固体撮像素子６と、固体撮像素子６と配線部４とを電気的に接続している金属細線７と、固体撮像素子６上に接着剤８により接合された透光性の保護体９と、金属細線７を覆うように枠体２と固体撮像素子６の間に充填されている封止樹脂１０を有する構造である。尚、図６（ａ）は図６（ｂ）に示す樹脂１０を透視した状態で示している。

かかる固体撮像装置においては、封止樹脂１０に気泡を内包することなく充填するために、封止樹脂１０を充填した後に減圧チャンバに入れることで脱泡処理を行っていた。
また、特許文献１には、基板裏面に一対の貫通孔を形成し、その一方の貫通孔から封止樹脂を充填する方法が提案されている。
特開平８−２３６７３８号公報

しかしながら、上記のように減圧チャンバを用いる手法では、減圧時間にタクトがかかるために製造コストが増大化する虞があり、一般的なものでない。
また特許文献１に提案された充填方法では、上方から樹脂を充填し、上方へエアを抜く構成であるために、樹脂の流動とエアの排出方向が一致しない。そのために、樹脂充填後に枠体のコーナー部に気泡残りが発生していた。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、封止樹脂内に内包される気泡を抑制させることができる半導体装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の半導体装置は、外部接続用の配線部を設けた絶縁基体と、前記絶縁基体に接着材料で接合し、前記配線部と金属細線で電気的に接続する半導体素子と、前記半導体素子に接着材料で接合した保護体と、前記絶縁基体の周縁部に設けた枠体と、前記金属細線を覆う封止樹脂とを有する半導体装置であって、前記枠体を貫通する樹脂注入経路を具備し、前記樹脂注入経路が前記枠体の外壁面に樹脂注入口を有し、かつ前記枠体の内壁面に樹脂流入口を有し、樹脂流入口が前記枠体の内壁面と前記絶縁基体との接合面に接することを特徴とする。

本発明の半導体装置では、樹脂流入口が絶縁基体に接しているので、流入する樹脂の液面が絶縁基体の表面から上方へ徐々に上がりながら、樹脂が枠体に囲われた領域に充填され、樹脂の流動方向は絶縁基体表面から上方へ向かっているので、エアの排出を妨げることはない。よって、封止樹脂内の気泡が抑制されているので、製品信頼性を向上させることができる。また製品品質の安定と製造歩留りの向上をすることができる。更に減圧チャンバ等の設備投資が不要であり、工程削減できる為、従来より製造コストを削減することが可能である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。ここでは半導体装置の一例として固体撮像装置について説明する。
（実施形態１）
図１（ａ）は本発明の実施形態１の固体撮像装置の平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ’断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）におけるＸ−Ｘ’断面図である。

この固体撮像装置１４は、セラミックや樹脂等により形成した絶縁基体１と、絶縁基体１の周縁部に設けた枠体２と、枠体２で囲んだ内側の絶縁基体表面に設けた素子搭載部３と、素子搭載部３の周囲から絶縁基体１の下面に導出させた複数のメタライズ配線体等で形成した配線部４と、素子搭載部２に銀ペースト等の接着剤５により固定したＣＣＤ等の固体撮像素子６と、固体撮像素子６の電極パッドと配線部４とを電気的に接続しているＡｕワイヤー等の金属細線７と、固体撮像素子６の上にエポキシ樹脂等を主材とするＵＶ接着剤などの接着剤８により接合させた透光性の保護体９と、金属細線７を覆うように枠体２と固体撮像素子６の間に充填したエポキシ樹脂を主材とする封止樹脂１０とを有する構造である。尚、図１（ａ）は、図１（ｂ）、（ｃ）における樹脂１０を透視した状態で示している。

この固体撮像装置が先に図６を用いて説明した従来のものと相違するところは、枠体２を貫通する樹脂注入経路１２を具備する点である。樹脂注入経路１２は枠体２の外壁面に樹脂注入口１１を有し、枠体２の内壁面に樹脂流入口１３を有しており、樹脂流入口１３が絶縁基体１と枠体２との接合面に接している。

これによれば、枠体２の外壁面の樹脂注入口１１から注入した樹脂１０は、樹脂注入経路１２を通り、樹脂流入口１３から枠体２で囲われた絶縁基体１の上方へ流入する。したがって、封止樹脂１０は気泡を内包することなく、枠体２と固体撮像素子６の間に充填することができ、製品の信頼性を向上させることができる。
（実施形態２）
図２（ａ）は本発明の実施形態２の固体撮像装置の平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＢ−Ｂ’断面図、図２（ｃ）は図２（ａ）におけるＹ−Ｙ’断面図である。

この固体撮像装置２０が上記の実施形態１のものと相違するところは、樹脂注入口１１が枠体２の上面に形成されている点である。この構成により、樹脂注入後に樹脂注入口１１からの液垂れが生じないので、樹脂硬化前における液垂れ防止として耐熱テープ等で樹脂注入口１１をふさぐ必要がなく、簡便な製造工程となる。

この樹脂注入口１１の配置例を図３（ａ）、（ｂ）に示す。図３（ａ）に示す固体撮像装置３０では、枠体２の外壁上面に直線状に延びる樹脂注入口１１を形成しており、複数個のニードルを並列させたマルチノズルや平型のノズルを樹脂注入口１１に挿入して樹脂を注入することで、樹脂の充填速度を向上させることができる。

図３（ｂ）に示す固体撮像装置３１では、枠体２の外壁上面に複数個の樹脂注入口１１を形成しており、樹脂の充填速度を向上させることができる。この場合、特殊なマルチノズルや平型ノズルが必要なく、一般的な１つ穴ノズルを使用するので、コストメリットがある。

固体撮像素子６は一般的に長方形の形状をしているので、樹脂流入口１３は枠体２の辺の中央部に形成することが好ましい。この場合固体撮像素子６の周囲において樹脂１０の流動量に偏りがなく、均等に分岐して濡れ広がるので、樹脂充填品質が向上する。
（実施形態３）
図４は本発明の実施形態３の固体撮像装置の平面図である。但し、図４では固体撮像素子６を透視した状態で示す。

この固体撮像装置４０が上記の実施形態１のものと相違するところは、素子搭載部３となる絶縁基体１の表面に溝４１を形成されている点である。
先に説明したものでは、樹脂流入口１３から流入してくる樹脂１０は、固体撮像素子６の周囲を流動して充填されるので、樹脂流入量を増加させた場合は、樹脂流入口１３の近傍と固体撮像素子６を介した反対側とでは、樹脂液面の上昇速度に差異が出てしまい、樹脂流入口１３の近傍での樹脂液面上昇が早くなり、樹脂流入口１３の近傍で枠体２の上面へ樹脂１０がはみ出す。

しかしながら、図４に示すものでは、素子搭載部２となる絶縁基体１の表面に、格子状に溝４１を形成しているので、樹脂流入量を増加させた場合にも、固体撮像素子６の周囲だけでなく、固体撮像素子６の下に形成した溝４１を通って樹脂１０が流動して、樹脂流入口１３の近傍と固体撮像素子６を介した反対側とにおいて均等に樹脂液面が上昇する。

このため、枠体２上面からの樹脂はみだしを防止することができ、樹脂充填の速度向上と共に品質安定性が向上する。この場合に、固体撮像素子６を素子搭載部３に固定するための接着剤は、ＡＣＦ等のテープ状の接着剤を使用すれば、溝４１を塞ぐことなく固体撮像素子６を素子搭載部３に固定することができ、樹脂流動を妨げることなく充分な効果が得られる。

この絶縁基体１及び枠体２は、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、複数のセラミックグリーンシートを積層させた多層セラミック基板で形成しても良い。
図５（ａ）の場合には、樹脂注入経路１２を型抜きした第２層目のシート５２を、第１層目のシート５１と第３層目のシート５３で挟んで積層して焼成することで、容易に樹脂注入経路１２を持つパッケージを作製することができる。

図５（ｂ）の場合には、第１層目のシート５１と第２層目のシート５２の間に棒状の例えば木材等の可燃性物質５４を挟んで積層して焼成する。可燃物質５４は焼成により消失するので、可燃物質５４に対応する部位に樹脂注入経路となる空洞を容易に作製することができる。

図５（ｃ）の場合には、第１層目のシート５１に、例えば金型治具等で押圧することで溝４１を形成し、その上に第２層目のシート５２を積層して焼成することで、樹脂注入経路１２及び素子搭載部の溝４１を持つパッケージを容易に作製することができる。

尚、上述の本実施形態をとる場合も、脱泡のための減圧チャンバ等の設備が不要になるので、コストメリットが大きく有益である。

本発明は、固体撮像装置以外の光デバイス、さらには光デバイスでない半導体装置にも適用することができ、加工も容易である。製品信頼性を向上し且つ製造コストを抑えることができるから、かかる半導体装置を実装する電子機器、たとえばビデオカメラやスチルカメラ等も、従来品に比較して信頼性を向上することができ、且つ低コストで製造することが可能である。

本発明の実施形態１としての固体撮像装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は（ａ）のＸ−Ｘ’断面図 本発明の実施形態２としての固体撮像装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ’断面図、（ｃ）は（ａ）のＹ−Ｙ’断面図 それぞれ本発明の実施形態２の樹脂注入口の配置例 本発明の実施形態３としての固体撮像装置を示す平面図 本発明の実施形態としてセラミックグリーンシートを積層した作製例を示す模式図 従来の固体撮像装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ’断面図

符号の説明

１ 絶縁基体
２ 枠体
３ 素子搭載部
４ 配線部
５ 接着剤
６ 固体撮像素子
７ 金属細線
８ 接着剤
９ 保護体
１０ 封止樹脂
１１ 樹脂注入口
１２ 樹脂注入経路
１３ 樹脂流入経路
１４、２０、３０、４０、６０ 固体撮像装置
４１ 溝
５１ 第１層目シート
５２ 第２層目シート
５３ 第３層目シート
５４ 可燃性物質

Claims (5)

1. 外部接続用の配線部を設けた絶縁基体と、前記絶縁基体に接着材料で接合し、前記配線部と金属細線で電気的に接続する半導体素子と、前記半導体素子に接着材料で接合した保護体と、前記絶縁基体の周縁部に設けた枠体と、前記金属細線を覆う封止樹脂とを有する半導体装置であって、
   前記枠体を貫通する樹脂注入経路を具備し、前記樹脂注入経路が前記枠体の外壁面に樹脂注入口を有し、かつ前記枠体の内壁面に樹脂流入口を有し、樹脂流入口が前記枠体の内壁面と前記絶縁基体との接合面に接することを特徴とする半導体装置。
2. 樹脂注入口が前記枠体の外壁上面に形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
3. 前記枠体に囲まれた内側となる前記絶縁基体の表面に溝が形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
4. 前記絶縁基体は、複数枚のセラミックグリーンシートを積層して形成された多層セラミック基板であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の半導体装置。
5. 前記半導体素子は受光または発光する光学素子であり、前記保護体は透光性部材であることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の半導体装置。

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