JP2002134763A - 半導体受光素子収納用容器 - Google Patents

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、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。 【解決手段】セラミック基板１の上面の樹脂枠体２の下
方の部位に樹脂枠体２の内側面がその開口上に位置する
溝５が略全周にわたって形成されており、かつ溝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溝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、
溝の開口に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
る半導体容器が提案されている（特開平１２−１３８３
０５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との間に隙間Ｃが発
生することがあり、その隙間Ｃ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との間の隙間Ｃ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、半導体受光素子側へ流れ込んで、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、シール部の内側の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
板の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、前記上面の前記樹脂枠体の下方の部位に前記樹脂枠
体の内側面がその開口上に位置する溝が略全周にわたっ
て形成されており、かつ前記溝の内面の算術平均粗さＲ
ａ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、セラミック
基板の上面に略全周にわたって溝が所定の場所に形成さ
れており、かつ溝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
に減少し得る。また、セラミック基板の上面に溝を形成
しているため、表裏逆に接着剤を印刷塗布するといった
製造上の手違いも防止できる。

【００１３】また、本発明において好ましくは、前記樹
脂枠体の下面の途中から前記樹脂枠体の内側面にかけて
略全周にわたる切り欠き部が形成されていることを特徴
とする。

【００１４】上記の構成により、洗浄工程での溝内面に
残留したダストの除去がさらに容易となる。

【００１５】また、本発明において好ましくは、前記溝
の深さが０．０５ｍｍ〜０．５Ｙ（但し、Ｙはセラミッ
ク基板の厚さ）であることを特徴とする。

【００１６】上記の構成により、洗浄工程でのダスト除
去が容易になるとともに、セラミック基板の剛性を保持
してセラミック基板と樹脂枠体の接合時にセラミック基
板にクラック等が発生するのを防ぐことができる。

【００１７】

【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。

【００１８】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。

【００１９】本発明のセラミック基板１は板状体から成
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。

【００２０】また、セラミック基板１の材料としては、
酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）質焼結体，ムライト（３
Ａｌ₂Ｏ₃・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。

【００２１】溝５は、図１や図３に示すように、セラミ
ック基板１の上面の樹脂枠体２の下方の部位に樹脂枠体
２の内側面７がその開口上に位置して略全周にわたって
形成されている。溝５の大きさは、Ａの位置（セラミッ
ク基板１の端面を０とした場合に溝５の外周側の内側面
の位置）とＢの位置（セラミック基板１の端面を０とし
た場合に溝５の搭載面１ａ側の内側面の位置）と溝５の
深さによって決まる。樹脂枠体２の幅Ｘに対して、Ａの
位置は０．５Ｘ〜（Ｘ−０．１ｍｍ）、Ｂの位置は（Ｘ
＋０．１ｍｍ）〜１．５Ｘが好ましい。また、溝５の深
さは、セラミック基板１の厚さＹに対して０．０５ｍｍ
〜０．５Ｙが好ましい。

【００２２】Ａの位置が０．５Ｘ未満だと、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
の外れ等が多くなり、またセラミック基板１と樹脂枠体
２の隙間にダストが残り易くなり、洗浄工程でダスト除
去が困難になる。（Ｘ−０．１ｍｍ）（樹脂枠体２の内
側面７から外周側へ０．１ｍｍ離れた位置）を超える
と、接着剤４が搭載面１ａ側へはみ出し易くなる。ま
た、Ｂの位置が、（Ｘ＋０．１ｍｍ）（樹脂枠体２の内
側面７から半導体受光素子側へ０．１ｍｍ離れた位置）
未満だと、セラミック基板１と樹脂枠体２の隙間にダス
トが残り易くなるため洗浄工程でのダスト除去が困難に
なり、１．５Ｘ（樹脂枠体２の内側面７から半導体受光
素子側へ０．５Ｘ離れた位置）を超えると、結果的に搭
載面１ａが大きくなり、半導体容器が大型重量化され
る。

【００２３】溝５の深さが０．０５ｍｍ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り易くな
り、洗浄工程でのダスト除去が困難になる。０．５Ｙを
超えるとセラミック基板１の剛性が低下し、セラミック
基板１と樹脂枠体２の接合時に溝５部にクラックが発生
する。具体的には、Ｘの長さは２〜８ｍｍ程度、Ｙの厚
みは０．５〜３ｍｍ程度である。

【００２４】また、セラミック基板１を研磨等の加工に
より、溝５の内面の算術平均粗さＲａは０．０５〜０．
４μｍ程度とする。０．０５μｍ未満の場合は研磨の加
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。

【００２５】さらに、溝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
が溝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、溝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。

【００２６】樹脂枠体２は、セラミック基板１の上面に
接着剤４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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】本発明の半導体容器の搭載部１ａ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。

【００３４】かくして、本発明は、セラミック基板の上
面に略全周にわたって溝が所定の場所に形成されてお
り、かつ溝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
少し得る。

【００３５】また、セラミック基板の上面に溝を形成し
ているため、溝が目印になってセラミック基板の表裏逆
に接着剤を印刷塗布するといった製造上の手違いも防止
できる。

【００３６】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、図
４に示すように、樹脂枠体２の下面の途中から樹脂枠体
２の内側面７にかけて略全周にわたる切り欠き部６を設
けることにより、洗浄工程での溝５内面に残留したダス
トの除去がさらに容易となる。また、図４の構成におい
て、切り欠き部６内の外周側の側面６ａは、溝５の外周
側の内側面５ａと略面一か、または内側面５ａよりも外
周側にある（内側面５ａよりも奥まっている）ことが好
ましい。この場合、接着剤４が搭載面１ａ側へはみ出す
のより抑制することができる。

【００３７】

【発明の効果】本発明は、セラミック基板の上面に略全
周にわたって溝が所定の場所に形成されており、かつ溝
の内面の算術平均粗さＲａが０．０５〜０．４μｍであ
ることから、溝の内面に残留し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
しを大幅に抑制することができる。また、セラミック基
板の上面に溝を形成しているため、セラミック基板の表
裏逆に接着剤を印刷塗布するといった製造上の手違いも
防止できる。さらに、溝が、樹脂枠体の内側面がその開
口上に位置するように形成されているので、溝を樹脂枠
体に囲まれた領域内に形成するよりも半導体容器が小型
化されるという作用効果も有する。

【００３８】また、本発明は、好ましくは樹脂枠体の下
面の途中から樹脂枠体の内側面にかけて略全周にわたる
切り欠き部が形成されていることにより、洗浄工程での
溝内面に残留したダストの除去がさらに容易となる。

【００３９】また、本発明は、好ましくは溝の深さが
０．０５ｍｍ〜０．５Ｙ（但し、Ｙはセラミック基板の
厚さ）であることにより、洗浄工程でのダスト除去が容
易になるとともに、セラミック基板の剛性を保持してセ
ラミック基板と樹脂枠体の接合時にセラミック基板にク
ラック等が発生するのを防ぐことができる。

【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】図１の半導体容器の斜視図である。

【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の半導体容器について他の実施の形態を示
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他の例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：溝 ７：内側面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【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
   セラミック基板の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、前記上面の前記樹脂枠体の下方の部位に
   前記樹脂枠体の内側面がその開口上に位置する溝が略全
   周にわたって形成されており、かつ前記溝の内面の算術
   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。
2. 【請求項２】前記樹脂枠体の下面の途中から前記樹脂枠
   体の内側面にかけて略全周にわたる切り欠き部が形成さ
   れていることを特徴とする請求項１記載の半導体受光素
   子収納用容器。
3. 【請求項３】前記溝の深さが０．０５ｍｍ〜０．５Ｙ
   （但し、Ｙは前記セラミック基板の厚さ）であることを
   特徴とする請求項１または請求項２記載の半導体受光素
   子収納用容器。