JP2002016194A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
子の受光部に樹脂が侵入せず受光特性が低下しないもの
とすること。 【解決手段】上面に受光部2が設けられかつ上面の周縁
部に電極8が形成された半導体素子1が上側主面に載置
され、上側主面の半導体素子1の載置部より周縁側に電
極パッド9が形成された基体5と、電極8および電極パ
ッド9を電気的に接続したボンディングワイヤ6と、電
極8およびボンディングワイヤ6の電極8からの立ち上
がり部を覆うように上面の周縁部の全周に設けられた紫
外線硬化性樹脂4と、半導体素子1を覆うように紫外線
硬化性樹脂4の上部でもって接着された、外形が半導体
素子1と略同形の透光性部材3と、半導体素子1および
紫外線硬化性樹脂4並びに透光性部材3の側部の全周を
封止する封止樹脂7とを具備した。
Description
ド,ラインセンサ,イメージセンサ等の受光素子である
半導体素子またはこれらの受光部を有する半導体素子を
具備した半導体装置に関する。
ンセンサ,イメージセンサ等の受光素子である半導体素
子またはこれらの受光部を有する半導体素子を具備した
半導体装置は、以下のように構成されていた。セラミッ
クス等から成り半導体素子を載置する底板としての基体
と、セラミックス等から成り基体の周縁部に半導体素子
を囲繞するように設けられた枠体とから構成される容器
本体の内部に半導体素子を載置して接着固定し、半導体
素子の電極と基体上面の外部接続用の電極パッドとを基
体上面に設けられたメタライズ層等で接続し、枠体上面
の外形と略同形状のガラス等から成る蓋体を枠体上部に
載置し樹脂により封止することによって作製される。
ガラス基板と、ガラス基板面上に離隔し、撮像面のマイ
クロレンズを対向させて搭載、配置された固体撮像素子
と、固体撮像素子端子およびガラス基板端子間を電気的
に接続するバンプと、対向する固体撮像素子のマイクロ
レンズ面およびガラス基板面間に空間を形成しながら固
体撮像素子周面部を一体的に封止する樹脂層とを具備す
ることにより、マイクロレンズ面に異材質が直接接触す
ることを回避する構成を採ることができ、マイクロレン
ズ機能が常時十分に確保され、また組み立てが簡易化さ
れて生産性の高いものとなるというものが提案されてい
る(特開平7−231074号公報参照)。
ンサ,イメージセンサ等の受光素子を有する半導体素子
に対して、ガラス,石英,サファイア,透明樹脂等の透
明部材を、半導体素子の受光部表面との間に空間が形成
されるように半導体素子の受光部エリアにのみ配設し
て、受光部エリアを封止することにより、小型軽量化を
図ることができ、封止樹脂の受光部エリアへの侵入を防
止することができるものが知られている(特開平11−
26782号公報参照)。
従来例においては、固体撮像素子のマイクロレンズ面と
ガラス基板面間との間の空間、および、透明部材と半導
体素子の受光部表面との間の空間を形成するために、樹
脂製枠体や樹脂製の封止枠を、固体撮像素子や半導体素
子の外周部に設けており、この樹脂製枠体や樹脂製の封
止枠が半導体装置の小型軽量化、薄型化を妨げていた。
また、樹脂製枠体や樹脂製の封止枠を別途作製して位置
精度良く配置する必要があるため、組み立ての作業性が
悪く、生産性が低下し易いものであった。
代えて、封止樹脂により上記の空間を形成することもで
きるが、この場合塗布された封止樹脂が受光部エリアに
侵入し、受光部エリアの一部が封止樹脂で覆われて、受
光特性が劣化するという問題が発生し易いものであっ
た。
に、受光部表面を含む半導体素子の上面および側面を透
明樹脂で覆う構成(樹脂モールド)も採り得るが、半導
体素子の発熱による熱的ストレスや透明樹脂の吸湿によ
り、受光部表面から透明樹脂が剥離し易いという問題が
あった。さらに、半導体素子がマイクロレンズ付のイメ
ージセンサである場合、またはそのようなイメージセン
サ部を有するものである場合、透明樹脂のマイクロレン
ズ面上への被覆により、レンズ効果が大幅に低下すると
いう問題もあった。
れたものであり、その目的は、小型軽量化および薄型化
が達成されるとともに組み立ての作業性が良好であり、
生産性が良く、また封止樹脂が半導体素子の受光部エリ
アに侵入して受光特性が劣化するのを防止し得るものと
することにある。
上面に受光部が設けられかつ前記上面の周縁部に電極が
形成された半導体素子が上側主面に載置されるととも
に、該上側主面の前記半導体素子の載置部より周縁側に
電極パッドが形成された基体と、前記電極および前記電
極パッドを電気的に接続したボンディングワイヤと、前
記電極および前記ボンディングワイヤの前記電極からの
立ち上がり部を覆うように前記上面の周縁部の全周に設
けられた紫外線硬化性樹脂と、前記半導体素子を覆うよ
うに前記紫外線硬化性樹脂の上部でもって接着された、
外形が前記半導体素子と略同形の透光性部材と、前記半
導体素子および前記紫外線硬化性樹脂並びに前記透光性
部材の側部の全周を封止する封止樹脂とを具備したこと
を特徴とする。
性樹脂が基体の周縁部に枠状に形成されるため、半導体
素子と透光性部材とで形成される空間の側壁と成り、ま
た紫外線硬化性樹脂はボンディングワイヤの頂部の直上
に透光性部材の周縁部が位置するように形成できるた
め、きわめて小型軽量で薄型の半導体装置と成し得る。
また、紫外線硬化性樹脂は塗布後直ちに硬化させること
ができるため、半導体素子の受光部に侵入するのを防ぐ
ことができ、また紫外線硬化性樹脂中にボンディングワ
イヤが入り込む構造であることから、紫外線硬化性樹脂
の硬化前の流れ出しを抑制でき、硬化後の強度も十分に
維持できる。従って、紫外線硬化性樹脂が半導体素子の
受光部エリアに侵入して受光特性が劣化するのを防止し
得、別個の枠体等を作製し配置する必要もないので、低
コストに製造でき、組み立ての作業性も良好となる。
硬化性樹脂が暗色系に着色されていることを特徴とす
る。
が、紫外線硬化性樹脂で散乱されてノイズとして受光さ
れるのを防ぐことができる。
に説明する。図1は本発明の半導体装置の断面図であ
り、同図において、1はフォトダイオード(PD),ラ
インセンサ,イメージセンサ,CCD(Charge Couple
d Device),EPROM(Erasable Programmable
ROM)等の受光素子である半導体素子またはこれらの
受光部を有する半導体素子、2は半導体素子の受光部、
3はガラス,石英,サファイア,透明樹脂等から成る透
光性部材、4は紫外線硬化性樹脂、5は半導体素子1を
載置する基体、6は半導体素子1の電極8と基体5の電
極パッドとを電気的に接続するボンディングワイヤ、7
は封止樹脂である。
面の中央部等の一部に受光部2が設けられており、その
上面の受光部2の周囲側である周縁部には、入出力用の
電極8が形成されている。
上側主面には、半導体素子1の載置部より周縁側に電極
パッド9が設けられており、この電極パッド9は基体5
の配線パターン(図示せず)や外部電気回路等に接続さ
れる。
ミックス,ムライト(3Al2O3・2SiO2)セラミ
ックス等のセラミックス材料、ガラスセラミックス材料
等の無機材料、四ふっ化エチレン樹脂(ポリテトラフル
オロエチレン;PTFE),四ふっ化エチレン・エチレ
ン共重合樹脂(テトラフルオロエチレン−エチレン共重
合樹脂;ETFE),四ふっ化エチレン・パーフルオロ
アルコキシエチレン共重合樹脂(テトラフルオロエチレ
ン−パーフルテロアルキルビニルエーテル共重合樹脂;
PFA)等のフッ素樹脂,ガラスエポキシ樹脂,ポリイ
ミド等の樹脂系材料、またはAl,Cu,Fe−Ni−
Co合金,Fe−Ni合金,Cu−W合金等の金属材料
が使用できる。
−Mnのメタライズ層上にNiメッキ層およびAuメッ
キ層を被着させたもの、Wのメタライズ層上にNiメッ
キ層およびAuメッキ層を被着させたもの、Cr−Cu
合金層、Cr−Cu合金層上にNiメッキ層およびAu
メッキ層を被着させたもの、Ta2N層上にNi−Cr
合金層およびAuメッキ層を被着させたもの、Ti層上
にPt層およびAuメッキ層を被着させたもの、または
Ni−Cr合金層上にPt層およびAuメッキ層を被着
させたもの等から成り、厚膜印刷法あるいは各種の薄膜
形成方法やメッキ法等により形成される。
ニウム(Al),金(Au)等から成るボンディングワ
イヤ6で電気的に接続されており、ボンディングワイヤ
6は電極8から立ち上がり、次いで基体5の上側主面の
周縁部の電極パッド9へ向かって下方へ折り曲げられて
おり、その折り曲げ部が頂部となる。
も立ち上がり部が紫外線硬化性樹脂4で覆われており、
かつ半導体素子1の上面の周縁部の全周に紫外線硬化性
樹脂4が設けられる。この紫外線硬化性樹脂4は、アク
リル系樹脂,エポキシ系樹脂,シリコーン系樹脂,ポリ
エーテルアミド系樹脂であり、紫外線硬化性と熱硬化性
の両特性を有する併用型であってもよい。また、ボンデ
ィングワイヤ6の立ち上がり部から折り曲げ部までの部
分を紫外線硬化性樹脂4で覆ってもよく、その折り曲げ
部は頂部に至らない部分まで、略頂部まで、または頂部
から下向きに折り曲がった部分までのいずれであっても
よい。
さによって規定される、半導体素子1と透光性部材3と
の間隔が0.01〜0.5mmであることが好ましく、
0.01mm未満では、マイクロレンズに接触するとい
った不具合を生じるおそれがあり、0.5mmを超える
と、小型化、薄型化が成されず実用性が低下する。
色、茶色、褐色、黒褐色、濃緑色、濃青色、青緑色、濃
紫色、暗赤色等の暗色系に着色されているのがよく、こ
の場合染料、顔料等を紫外線硬化性樹脂4に混入させる
ことで容易に暗色系とし得る。このように、紫外線硬化
性樹脂4を暗色系とすることで、紫外線硬化性樹脂4の
表面における光の反射、散乱を抑制することができ、受
光部2にノイズが入るのを大幅に抑えることができる。
等であり、またはこれらの2種以上の混合物がよくこの
場合黒色系の顔料となり最も光吸収性に富むものとな
る。紫外線硬化性樹脂4の全固形成分に対する顔料の含
有量は0.1〜50重量%がよく、0.1重量%未満で
は着色が困難となり、50重量%を超えると紫外線硬化
性樹脂4に照射される紫外線が顔料により遮断されて紫
外線硬化性樹脂4の硬化が困難となる。また、カーボン
等の導電性粒子の場合その導電性粒子にアクリル樹脂等
をコーティングしたものを用いれば、ボンディングワイ
ヤ6から紫外線硬化性樹脂4を通じてのショート等の問
題が解消される。また、アルミナ等の粒子を用いること
もでき、これはCr等を混入することで濃紫色とし得
る。
5〜約1μmがよく、0.05μm未満ではフィラーが
凝集して分散性が低下し易くなる。1μmを超えると、
粒子間の隙間が大きくなり、また紫外線が粒子で遮断さ
れ易くなり、紫外線硬化性樹脂4の硬化性および接着性
が低下し易くなる。
性に関しては、全くの黒色等に着色すると紫外線が粒子
で遮断され易くなり、紫外線硬化性樹脂4の硬化性が低
下する。従って、半光透過性にしたものや茶色系に着色
したものが、紫外線硬化性樹脂4の硬化性を阻害しない
点で好ましい。
ュー,ガゼイン等の天然樹脂あるいはアミン変性ポリビ
ニルアルコール等の合成樹脂から成る染色基材を酸性染
料等の染料で染色して、それを紫外線硬化性樹脂4に混
入させることにより着色し得る。
の反射、散乱を抑制するために、艶消し剤を含有させて
もよい。
紫外線硬化性樹脂4並びに透光性部材3の側部の全周を
封止するように設けられ、半導体素子1と透光性部材3
と紫外線硬化性樹脂4とで形成される内部の空間を気密
に封止する。この封止樹脂7は、図1に示すように、基
体5の周縁側の電極パッド9およびボンディングワイヤ
6の立ち下がり部までを覆うように設けることができ
る。また、半導体素子1と紫外線硬化性樹脂4および透
光性部材3の側部のみに設けることもでき、従って、こ
の側部に少なくとも塗布形成すればよい。
リコーン系樹脂,アクリル系樹脂,ポリエーテルアミド
系樹脂,尿素樹脂,メラミン樹脂,ポリエステル樹脂,
エポキシ系樹脂,ケイ素樹脂,フタル酸ジアリル,ポリ
ウレタン等の熱硬化性樹脂がよく、このような熱硬化性
樹脂を用いることで、硬化した紫外線硬化性樹脂4を熱
により軟化させることがなく、半導体素子1と透光性部
材3と紫外線硬化性樹脂4とで形成される内部の空間を
保持した状態で気密に封止し得る。特に、この封止樹脂
7は、シリコーン系樹脂,アクリル系樹脂,エポキシ系
樹脂がよく、これらは密着封止性に優れている。
数個を作製しておき、作製後ダイシング法等により個々
の半導体装置に切断し分割してもよい。その場合、図1
の破線部7aに示すように、封止樹脂7の上部および側
部は、半導体装置全体が直方体状を成すように角張って
いてもよい。
覆うような半導体素子1の外形と略同形の板状のもので
あり、外光を透過させる窓部および蓋体として機能す
る。この透光性部材3は、主面が平面状の平板状に限ら
ず、レンズ状に加工されたものでもよい。透光性部材3
の厚さは0.3〜1.0mm程度が良く、0.3mm未
満では、強度が小さいため組み立て中に破損したり、樹
脂封止によって反りが発生し取り込んだ画像が歪むとい
う問題が発生し易い。1.0mmを超えると、小型軽量
化および薄型化が成されず実用性が低下する。
製造のし易さ、化学的安定性、強度等の点で、ソーダガ
ラス等のガラス、プラスチック、サファイア(アルミナ
の単結晶)、石英等が好ましい。
半導体素子と透光性部材とで形成される空間の側壁と成
り、またボンディングワイヤの頂部の直上に透光性部材
の周縁部が位置するように形成できるため、きわめて小
型軽量で薄型の半導体装置と成る。また、紫外線硬化性
樹脂は塗布後直ちに硬化させることができるため、半導
体素子の受光部に紫外線硬化性樹脂が侵入するのを防ぐ
ことができ、また紫外線硬化性樹脂中にボンディングワ
イヤが入り込む構造であることから、紫外線硬化性樹脂
の硬化前の流れ出しを抑制でき、硬化後の強度も十分に
維持できる。従って、紫外線硬化性樹脂が半導体素子の
受光部エリアに侵入して受光特性が劣化するのを防止し
得、別個の枠体等を作製し配置する必要もないので、低
コストに製造でき、組み立ての作業性も良好となる。
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内におい
て種々の変更を行なうことは何等差し支えない。
上面の周縁部に電極が形成された半導体素子が上側主面
に載置されるとともに、上側主面の半導体素子の載置部
より周縁側に電極パッドが形成された基体と、電極およ
び電極パッドを電気的に接続したボンディングワイヤ
と、電極およびボンディングワイヤの電極からの立ち上
がり部を覆うように上面の周縁部の全周に設けられた紫
外線硬化性樹脂と、半導体素子を覆うように紫外線硬化
性樹脂の上部でもって接着された、外形が半導体素子と
略同形の透光性部材と、半導体素子および紫外線硬化性
樹脂並びに透光性部材の側部の全周を封止する封止樹脂
とを具備したことにより、紫外線硬化性樹脂が基体の周
縁部に枠状に形成されて、半導体素子と透光性部材とで
形成される空間の側壁と成り、また紫外線硬化性樹脂は
ボンディングワイヤの頂部の直上に透光性部材の周縁部
が位置するように形成できるため、きわめて小型軽量で
薄型の半導体装置と成る。また、紫外線硬化性樹脂は塗
布後直ちに硬化させることができ、半導体素子の受光部
にそれが侵入するのを防ぐことができる。また、紫外線
硬化性樹脂中にボンディングワイヤが入り込む構造であ
ることから、紫外線硬化性樹脂の硬化前の流れ出しを抑
制でき、硬化後の強度も十分に維持できる。従って、紫
外線硬化性樹脂が半導体素子の受光部エリアに侵入して
受光特性が劣化するのを防止し得、別個の枠体等を作製
し配置する必要もないので、低コストに製造でき、組み
立ての作業性も良好となる。
着色されていることにより、外部より入射された光が、
紫外線硬化性樹脂で散乱されてノイズとして受光される
のを防ぐことができる。
る。
Claims (2)
- 【請求項1】上面に受光部が設けられかつ前記上面の周
縁部に電極が形成された半導体素子が上側主面に載置さ
れるとともに、該上側主面の前記半導体素子の載置部よ
り周縁側に電極パッドが形成された基体と、前記電極お
よび前記電極パッドを電気的に接続したボンディングワ
イヤと、前記電極および前記ボンディングワイヤの前記
電極からの立ち上がり部を覆うように前記上面の周縁部
の全周に設けられた紫外線硬化性樹脂と、前記半導体素
子を覆うように前記紫外線硬化性樹脂の上部でもって接
着された、外形が前記半導体素子と略同形の透光性部材
と、前記半導体素子および前記紫外線硬化性樹脂並びに
前記透光性部材の側部の全周を封止する封止樹脂とを具
備したことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】前記紫外線硬化性樹脂が暗色系に着色され
ていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
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- 2000-06-29 JP JP2000197393A patent/JP4313503B2/ja not_active Expired - Fee Related
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