JP3435925B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置に関
し、特に、凹型形状に樹脂成型されたパッケージの凹部
の底面上に半導体チップが搭載され、このパッケージが
気密封止された構造を有する半導体装置、例えば固体撮
像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、固体撮像装置として図8に示すよ
うなものがある。図8に示すように、この従来の固体撮
像装置においては、凹型形状に樹脂成型されたパッケー
ジ101の凹部101aの底面上に固体撮像素子である
CCDチップ102が接着剤103により接着されてい
る。符号104、105はそれぞれパッケージ101と
一体に形成されたアウターリードおよびインナーリード
を示す。CCDチップ102の図示省略したボンディン
グパッドとインナーリード105とがワイヤー106に
より相互にボンディングされ、これによってCCDチッ
プ102とアウターリード104とが電気的に接続され
ている。また、パッケージ101の上面には光学ガラス
などからなる透明キャップ107が接着剤108により
接着されており、これによってパッケージ101の内部
が気密封止されている。
【0003】しかしながら、この図8に示す従来の固体
撮像装置においては、パッケージ101の底面からこの
パッケージ101の底部を通って凹部101aの内部に
水分が侵入しやすく、耐湿性が悪いという問題がある。
そこで、耐湿性を改善した固体撮像装置として、図9に
示すようなものがある。
【0004】図9に示すように、この従来の固体撮像装
置においては、凹型形状に樹脂成型されたパッケージ1
01の凹部101aの底部に、アウターリード104お
よびインナーリード105の形成に用いられたリードフ
レームの一部(ディプレス部と呼ばれる)からなる耐湿
板109が埋め込まれている。その他の構成は、図8に
示す固体撮像装置と同様である。
【0005】この図9に示す固体撮像装置においては、
耐湿板109により、パッケージ101の底面からパッ
ケージ101の凹部101aの内部に水分が侵入するの
が防止され、これによって固体撮像装置の気密性の向上
が図られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
図8および図9に示す従来の固体撮像装置においては、
いずれも、熱伝導率の小さい(例えば、2.1×10-3
cal/cm・s・℃)樹脂からなるパッケージ101
の凹部101aの底面上にCCDチップ102が接着さ
れた構造となっているので、動作時にCCDチップ10
2から発生する熱がパッケージ101内にこもってしま
い、CCDチップ102の温度が上昇してしまうという
問題がある。このCCDチップ102の温度上昇は、温
度特性を有する欠陥のレベルを増加させるため、この固
体撮像装置により撮像される画像の品質の劣化を招くお
それがあった。
【0007】以上は固体撮像装置についてであるが、上
述の動作時のチップの温度上昇の問題は、パッケージ1
01と同様なパッケージを用いる半導体装置全般に起こ
り得るものである。
【0008】従って、この発明の目的は、動作時の半導
体チップの温度上昇を低く抑えることができる半導体装
置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、凹型形状に樹脂成型されたパッケージ
の凹部の底面上に半導体チップが搭載され、パッケージ
が気密封止された構造を有する半導体装置であって、
部の底部のパッケージ中に放熱板が設けられ、半導体チ
ップと放熱板とが凹部の底部に形成された開口を通じて
パッケージを構成する樹脂よりも熱伝導率が大きい接着
剤により接着されていることを特徴とするものである。
【0010】この発明の一実施形態においては、凹部の
底部のパッケージ中に放熱板が埋め込まれ、凹部の底部
のパッケージに放熱板の一部が露出するように設けられ
た開口を通じて半導体チップと放熱板とが接着剤により
接着される。
【0011】この発明の他の実施形態においては、凹部
の底面上に放熱板が設けられ、この放熱板上に半導体チ
ップが接着剤により接着される。
【0012】この発明において、パッケージを構成する
樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹
脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエス
テル樹脂などの熱硬化性樹脂が用いられる。
【0013】また、この発明において、パッケージを構
成する樹脂よりも熱伝導率が大きい接着剤としては、例
えば、エポキシ樹脂、イミド樹脂、シリコーン樹脂、ア
クリル樹脂などを主成分とする接着剤が用いられる。こ
れらの接着剤には、典型的には、熱伝導率を大きくする
ために、銀(Ag)などの金属からなるフィラーが添加
される。
【0014】この発明において、パッケージの凹部の底
面上に放熱板が設けられ、この放熱板上に半導体チップ
が接着剤により接着される場合、特に半導体装置が固体
撮像装置であるときには、この放熱板の表面での光の反
射による悪影響が生ずるおそれがあるので、これを防止
するために、放熱板の表面に光吸収性の物質、例えばク
ロム(Cr)などをコーティングするのが好ましい。あ
るいは、放熱板による光の反射を抑えるには、この接着
剤に黒色顔料、例えばカーボンなどを添加して光吸収性
をもたせ、この接着剤を放熱板の表面に塗ることも有効
である。
【0015】この発明の典型的な一実施形態において
は、パッケージを構成する樹脂はエポキシ樹脂であり、
パッケージを構成する樹脂よりも熱伝導率が大きい接着
剤はエポキシ樹脂を主成分とし、金属からなるフィラー
を含有する接着剤である。
【0016】この発明において、放熱板は、典型的には
リードフレームの一部からなるが、リードフレームとは
別の材料を用いて形成してもよい。後者の場合、放熱板
は、パッケージの凹部の底面上に接着剤により接着され
る。この接着剤にも、パッケージを構成する樹脂よりも
熱伝導率が大きい接着剤が用いられる。
【0017】この発明の典型的な一実施形態において
は、放熱が効果的に行われるようにするために、放熱板
の外形は半導体チップの外形よりも大きくする。
【0018】この発明において、半導体装置には、CC
Dチップなどの固体撮像素子チップを搭載した固体撮像
装置のほか、ICチップやLSIチップを搭載した半導
体集積回路装置が含まれる。
【0019】上述のように構成されたこの発明による半
導体装置においては、動作時に半導体チップから発生す
る熱は、パッケージよりも熱伝導率が大きい接着剤を介
して放熱板に迅速に伝導し、この放熱板の全体から放熱
が効果的に行われる。このため、動作時の半導体チップ
の温度上昇を低く抑えることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。
【0021】図1〜図5はこの発明の第1の実施形態に
よる固体撮像装置を示す。ここで、図1は平面図、図2
は正面図、図3は側面図、図4は図1のIV−IV線に
沿っての断面図、図5は図1のV−V線に沿っての断面
図である。
【0022】図1、図2、図3、図4および図5に示す
ように、この第1の実施形態による固体撮像装置におい
ては、凹型形状に樹脂成型されたパッケージ1の凹部1
aの底面上にCCDチップ2が接着剤3により接着され
ている。この凹部1aの底部のパッケージ1中には、C
CDチップ2よりも大きな外形を有する放熱板4が埋め
込まれている。また、CCDチップ2の中央部の下の部
分のパッケージ1中には、CCDチップ2よりも小さな
外形を有する例えば四角形状の開口1bが設けられ、こ
の開口1bの部分に放熱板4の一部が露出している。そ
して、この開口1bを通じてCCDチップ2と放熱板4
とが接着剤3により接着されている。
【0023】ここで、開口1bの面積が大きいほど、接
着剤3を介してのCCDチップ2と放熱板4との接触面
積が大きくなり、CCDチップ2から発生する熱の放熱
板4への伝導が効果的に行われるようになるので、この
開口1bの面積は、他に支障のない限り大きく選ぶのが
好ましい。
【0024】符号5、6はそれぞれパッケージ1と一体
に形成されたアウターリードおよびインナーリードを示
す。CCDチップ2の図示省略したボンディングパッド
とインナーリード6とがワイヤー7により相互にボンデ
ィングされ、これによってCCDチップ2とアウターリ
ード5とが電気的に接続されている。また、パッケージ
1の上面には光学ガラスなどからなる透明キャップ8が
接着剤9により接着されており、これによってパッケー
ジ1の内部が気密封止されている。
【0025】この第1の実施形態においては、CCDチ
ップ2と放熱板4とを接着する接着剤3としては、パッ
ケージ1を構成する樹脂よりも熱伝導率が大きいものが
用いられる。具体的には、例えば、パッケージ1を構成
する樹脂としてエポキシ樹脂を用いるとすると、この接
着剤3としては、エポキシ樹脂を主成分とし、Agから
なるフィラーを含有する接着剤が用いられる。ここで、
エポキシ樹脂を主成分とし、Agからなるフィラーを含
有するこの接着剤の熱伝導率は、Agの含有率が80〜
90%のときには(8〜10)×10-3cal/cm・
s・℃であり、パッケージ1を構成するエポキシ樹脂の
熱伝導率2.1×10-3cal/cm・s・℃に比べて
4〜5倍も大きい。
【0026】この場合、放熱板4は、アウターリード5
およびインナーリード6の形成に用いられるリードフレ
ームの一部からなる。このリードフレームの材料には、
例えば、ニッケル含有率が42重量%の鉄−ニッケル合
金(いわゆる42アロイ)や銅系の材料などの大きな熱
伝導率を有するものが好適に用いられる。熱伝導率の値
は、前者の鉄−ニッケル合金は0.03cal/cm・
s・℃、後者の銅系の材料は0.4cal/cm・s・
℃であり、いずれもエポキシ樹脂の熱伝導率と比較して
10倍以上大きい。リードフレームの材料として後者の
銅系の材料を用いた場合には、放熱板4による放熱効果
は極めて良好である。
【0027】以上のように、この第1の実施形態によれ
ば、パッケージ1の凹部1aの底部に放熱板4が埋め込
まれ、CCDチップ2とこの放熱板4とがこのCCDチ
ップ2の中央部の下の部分のパッケージ1に設けられた
開口1bを通じて、パッケージ1を構成する樹脂よりも
熱伝導率が大きい接着剤3により接着されている。この
ため、動作時にCCDチップ2から発生する熱は、熱伝
導率が大きい接着剤3を介して放熱板4に迅速に伝導
し、この放熱板4の全体から放熱が効果的に行われる。
これによって、動作時のCCDチップ2の温度上昇を低
く抑えることができる。そして、このCCDチップ2の
温度上昇による問題、すなわち温度特性を有する欠陥の
レベルの増加や画質の劣化を抑えることができる。ここ
で、CCDチップ2の温度上昇の抑制効果の一例を挙げ
ると、例えば図9に示す従来の固体撮像装置において
は、動作時のCCDチップの温度上昇は約5℃であるの
に対して、この第1の実施形態による固体撮像装置にお
ける動作時のCCDチップの温度上昇は約2℃と、実用
上問題のないレベルに抑えられている。
【0028】また、放熱板4はパッケージ1の底部に埋
め込まれているので、透明キャップ8から凹部1aの内
部に入射した光は放熱板4に達する前にパッケージ1に
より吸収される。このため、この入射光が放熱板4の表
面で反射されることによるフレアやゴーストの発生を抑
えることができる。
【0029】さらに、放熱板4は、パッケージ1の底面
からパッケージ1の底部を通って凹部1aの内部に水分
が侵入するのを防止する耐湿板としても機能するので、
固体撮像装置の耐湿性は良好である。
【0030】次に、この発明の第2の実施形態について
説明する。
【0031】この第2の実施形態による固体撮像装置の
平面図、正面図および側面図は図1〜図3に示すと同様
であり、また、図4および図5に対応する断面図はそれ
ぞれ図6および図7に示す通りである。
【0032】図1、図2、図3、図6および図7に示す
ように、この第2の実施形態による固体撮像装置におい
ては、第1の実施形態による固体撮像装置と異なり、放
熱板4はパッケージ1の凹部1aの底面上に密着して設
けられており、また、この凹部1aの底部に開口1bは
設けられていない。その他の構成は、第1の実施形態に
よる固体撮像装置と同様である。
【0033】この第2の実施形態においては、放熱板4
はパッケージ1の凹部1aの底面上に設けられているた
め、このままでは、この放熱板4の表面での光の反射に
よるゴーストやフレアが発生する可能性がある。これ
は、良質な画質を必要としない用途の固体撮像装置にお
いては必ずしも問題とならないが、良質な画質を必要と
する用途の固体撮像装置においては何らかの対策を講ず
る必要がある。この対策としては、この放熱板4の表面
にCrなどの光吸収性物質をコーティングし、光の反射
を抑えることが挙げられる。この放熱板4の表面のコー
ティングは通常、この放熱板4、アウターリード5およ
びインナーリード6の形成に用いられるリードフレーム
のうちの放熱板4となる部分、すなわちディプレス部の
表面のみコーティングすることにより行われる。別の対
策としては、接着剤3にさらに、黒色顔料、例えばカー
ボンを所定量添加して光吸収性を持たせ、この接着剤3
を放熱板4の表面全体に塗布する方法がある。
【0034】この第2の実施形態によれば、パッケージ
1の凹部1aの底面上に放熱板4が設けられ、CCDチ
ップ2とこの放熱板4とがパッケージ1を構成する樹脂
よりも熱伝導率が大きい接着剤3により接着されている
ので、第1の実施形態におけると同様に、動作時のCC
Dチップ2の温度上昇を低く抑えることができ、これに
よって温度特性を有する欠陥のレベルの増加や画質の劣
化を抑えることができる。また、放熱板4の表面にCr
などの光吸収性物質をコーティングしたり、カーボンの
ような黒色顔料を添加した接着剤3を放熱板4の表面全
体に塗布したりすることにより、放熱板4の表面で光が
反射されることによるフレアやゴーストの発生を防止す
ることができる。さらに、放熱板4が耐湿板として機能
することにより、パッケージ1の底面からパッケージ1
の底部を通って凹部1aの内部に水分が侵入するのを防
止することができ、固体撮像装置の耐湿性を良好なもの
とすることができる。
【0035】以上、この発明の実施形態につき具体的に
説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定される
ものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変
形が可能である。
【0036】例えば、上述の第1の実施形態において、
接着剤3にカーボンのような黒色顔料を添加し、この接
着剤3に光吸収性を持たせるようにしてもよい。このよ
うにすることにより、パッケージ1の凹部1aの底部の
開口1bに露出した放熱板4の表面による光の反射を抑
えることができる。これは、特に、この開口1bの面積
を大きくする場合に有効である。
【0037】また、上述の第1の実施形態および第2の
実施形態におけるパッケージ1の形状やアウターリード
5およびインナーリード6の数(いわゆるピン数)など
は一例に過ぎず、これと異なる形状やピン数としてもよ
いことは言うまでもない。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように、この発明による半
導体装置によれば、凹部の底部のパッケージ中または凹
部の底面上に放熱板が設けられ、半導体チップと放熱板
とがパッケージを構成する樹脂よりも熱伝導率が大きい
接着剤により接着されているので、動作時に半導体チッ
プから発生する熱はこの接着剤を介して放熱板に迅速に
伝導し、この放熱板の全体から効果的に放熱が行われ、
これによって動作時の半導体チップの温度上昇を低く抑
えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施形態による固体撮像装置
を示す平面図である。
【図2】この発明の第1の実施形態による固体撮像装置
を示す正面図である。
【図3】この発明の第1の実施形態による固体撮像装置
を示す側面図である。
【図4】図1のIV−IV線に沿っての断面図である。
【図5】図1のV−V線に沿っての断面図である。
【図6】この発明の第2の実施形態による固体撮像装置
を示す断面図である。
【図7】この発明の第2の実施形態による固体撮像装置
を示す断面図である。
【図8】従来の固体撮像装置の一例を示す断面図であ
る。
【図9】従来の固体撮像装置の他の例を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
1 パッケージ 1a 凹部 1b 開口 2 CCDチップ 3、9 接着剤 4 放熱板 5 アウターリード 6 インナーリード 7 ワイヤー 8 透明キャップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 23/34 - 23/473

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 凹型形状に樹脂成型されたパッケージの
    凹部の底面上に半導体チップが搭載され、前記パッケー
    ジが気密封止された構造を有する半導体装置であって、 前記凹部の底部の前記パッケージ中に放熱板が設けら
    前記半導体チップと前記放熱板とが前記凹部の底部に形
    成された開口を通じて前記パッケージを構成する樹脂よ
    りも熱伝導率が大きい接着剤により接着されていること
    を特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記パッケージを構成する樹脂はエポキ
    シ樹脂であり、 前記接着剤はエポキシ樹脂を主成分とし、金属からなる
    フィラーを含有する接着剤であることを特徴とする請求
    項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記放熱板はリードフレームの一部から
    なることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記放熱板の外形は前記半導体チップの
    外形よりも大きいことを特徴とする請求項1記載の半導
    体装置。
  5. 【請求項5】 前記半導体装置は固体撮像装置であるこ
    とを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  6. 【請求項6】 凹型形状に樹脂成型されたパッケージの
    凹部の底面上に半導体チップが搭載され、前記パッケー
    ジが気密封止された構造を有する半導体装置であって、 前記凹部の底面上に放熱板が設けられ、 前記半導体チップと前記放熱板とが前記パッケージを構
    成する樹脂よりも熱伝導率が大きい接着剤により接着さ
    れ、 前記放熱板の表面は光吸収性物質によりコーティングさ
    れていることを特徴とする半導体装置。
  7. 【請求項7】 凹型形状に樹脂成型されたパッケージの
    凹部の底面上に半導体チップが搭載され、前記パッケー
    ジが気密封止された構造を有する半導体装置であって、 前記凹部の底面上に放熱板が設けられ、 前記半導体チップと前記放熱板とが前記パッケージを構
    成する樹脂よりも熱伝導率が大きい接着剤により接着さ
    れ、 前記接着剤は所定量の黒色顔料が添加されていることを
    特徴とする半導体装置。
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