TW200428546A - Semiconductor device and radiation ray detecting device using the same - Google Patents

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TW200428546A
TW200428546A TW093104573A TW93104573A TW200428546A TW 200428546 A TW200428546 A TW 200428546A TW 093104573 A TW093104573 A TW 093104573A TW 93104573 A TW93104573 A TW 93104573A TW 200428546 A TW200428546 A TW 200428546A
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Taiwan
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glass
semiconductor device
hole
radiation
wiring substrate
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Application number
TW093104573A
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English (en)
Inventor
Katsumi Shibayama
Yutaka Kusuyama
Masahiro Hayashi
Original Assignee
Hamamatsu Photonics Kk
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Publication date
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Description

200428546 玖、發明說明： (一） 發明所屬之技術領域 本發明係一種半導體裝置及使用該半導體裝置之放射線 檢測器，其中，該裝置係具有配線基板，而該基板係具有 可傳導電信號之導電電路者。 (二） 先前技術 CT(電腦斷層造影）用檢測器等所使用的放射線檢測器中 ，有一種是在其作爲半導體光檢測元件的半導體元件之光 入射面上設置閃爍器所構成的檢測器者。在於這種放射線 檢測器中，如有檢測對象物的X射線、γ射線、或帶電粒 子線等的放射線入射於閃爍器時，在閃爍器內會由放射線 的激發而產生閃爍光，於是，半導體光檢測元件會檢測由 閃爍器所入射的閃爍光，而將對應於放射線強度的電信號 輸出。 又，爲了要處理半導體光檢測元件所輸出的電信號，而 設置信號處理元件。在此場合中，要將半導體元件與信號 處理元件在電路上連接以傳導電信號的構成中，有一種是 φ 在設置導電電路的配線基板上連接半導體元件，以構成爲 整體的半導體裝置，並將信號處理元件連接在該半導體裝 置的配線基板上之構成者。使用配線基板的這種半導體裝 置是除被用在放射線檢測器外，也被應用在各種各樣的用 途上（例如參照特許2 5 5 5 7 2 0號公報、特開平3 - 2 0 3 3 4 1號 公報）。 (三） 發明內容 將半導體元件連接在配線基板所構成之半導體裝置中， 〇- 200428546 要將半導體元件的晶片以倒裝接合法裝配於配線基板上之 際，是介以設置在半導體元件的塊狀電極，以使半導體元 件與其在配線基板上所對應的導電電路在電路上連接者。 在於這種構成中，重要的是使半導體元件與配線基板在 物理上和電路上得以安定的連接者。然而，使用上述塊狀 電極的連接構成中，會有大的塊狀電極被過度壓壞，或相 鄰的塊狀電極彼此之間相接觸等，由於塊狀電極的大小、 高度、或配置等致使半導體元件與配線基板在連接上產生 問題之情形。 % 本發明是爲了要解決上述問題，目的是在於提供一種可 使其半導體元件得以良好的連接於其在配線基板上所對應 的導電電路之半導體裝置、及使用此半導體裝置的放射線 檢測器者。 爲了達成此目的，本發明的半導體裝置是包含：（1)可輸 出電信號的半導體元件；（2)在其信號輸入面與信號輸出面 之間設置可傳送導電信號的導電電路，並在其信號輸入面 上連接半導體元件之配線基板；而（3)配線基板是由：將多 ® 數條的包括核心玻璃部和設置在核心玻璃部周圍的被覆玻 璃之纖維狀玻璃構件捆扎，以形成爲整束狀玻璃構件後切 斷成爲所欲厚度，且，將其核心玻璃部除去以形成爲貫通 孔之玻璃基板；和，設置在貫通孔內，可使信號輸入面與 信號輸出面之間在電路上導通，而具導電電路功能之導電 性構件所構成；及，（4)半導體元件和其在配線基板上所對 應的導電性構件之間，是介以1對1的對應於導電性構件 -6- 200428546 所形成之塊狀電極在電路上所連接者。 在上述半導體裝置中，要連接半導體光檢測元件等的半 導體元件之配線基板所使用的是由多數條光纖形成爲一整 體的，在所定位置設置從輸入面到輸出面的貫通孔之玻璃 基板者。而，使半導體元件的塊狀電極以1對1的對應於 貫通孔及導電性構件，以使半導體元件連接於在配線基板 上的導電電路之導電性構件者。 依這種構成時，要將半導體元件裝配於配線基板上之際 ，塊狀電極的一部分會進入於設置導電性構件的貫通孔內 ® 。由此，可實現半導體元件與其在配線基板上所對應的導 電電路是介以塊狀電極所良好的連接之半導體裝置。在此 ，有關配線基板上的導電電路之構成中，其導電性構件是 以形成在玻璃基板上的貫通孔之內壁者爲理想。 又，在玻璃基板上的貫通孔之在於信號輸入面的開口面 積，係形成爲比其在玻璃基板內部的所定位置之開口面積 爲大者爲理想。以這種構成時，要連接塊狀電極一側的貫 通孔之開口面積會加大，可使塊狀電極確實的連接於設置 ® 在貫通孔內之導電性構件。 貫通孔的具體構成是以玻璃基板上的貫通孔之在於信號 輸入面側的所定範圍，係形成爲從信號輸入面向玻璃基板 內部逐漸縮小其開口面積的錐形狀者爲理想。或者，玻璃 基板上的貫通孔之在於信號輸入面側的所定範圍，係以比 其在玻璃基板內部的包含所定位置的範圍之開口面積爲大 的所定開口面積，形成爲凹形狀者爲理想。 200428546 又，在於玻璃基板上的貫通孔中，也可至少包含持有所 定開口面積的第1貫通孔和持有與第1貫通孔不同開口面 積的第2貫通孔之構成者。在於這種構成中，可對應於要 連接於設置在貫通孔的導電性構件之塊狀電極的大小或高 度，適宜的設定各個貫通孔的開口面積者。
又，也可更具備連接於配線基板的信號輸出面，而可處 理從半導體元件來的電信號之信號處理手段的構成者。由 此，可製成從半導體元件所輸出的電信號是可由其信號處 理手段所處理的構成之半導體裝置。 又，本發明的放射線檢測器是由含有上述半導體裝置所 構成之放射線檢測器，其係包含：（1 )含有半導體元件，而 可檢測所入射的放射線以輸出電信號之放射線檢測手段； (2)可處理從放射線檢測手段來的電信號之信號處理手段 ;及’（3)含有配線基板，而放射線檢測手段及信號處理手 段是分別連接在其信號輸入面和信號輸出面之配線基板部 者0 在於上述放射線檢測器中，要將放射線檢測手段與信號 處理手段在電路上連接，以傳送電信號的檢測信號之配線 基板部所使用的是和放射線檢測手段所含有的半導體元件 一起構成爲上述半導體裝置之配線基板者。依這種構成時 ’半導體元件與其在配線基板上所對應的導電性構件得以 良好的連接，因而，可實現可確實的執行從放射線檢測手 段到信號處理手段的檢測信號之傳送，及，在信號處理手 段的檢測信號之處理之放射線檢測器。 如此地’要將上述半導體裝置應用於放射線檢測器時， - 8- 200428546 配線基板所使用的玻璃基板是以持有放射線遮蔽功能之所 定玻璃材料所形成者爲理想。由此，可抑制放射線的從放 射線檢測手段透射到信號處理手段。這種玻璃材料是例如 爲含有鉛的玻璃材料。 又，有關放射線檢測手段的構成中，放射線檢測手段是 可採用具有由放射線的入射而產生閃燦光的閃爍器和可檢 測閃爍光的半導體光檢測元件的構成者。或者，放射線檢 測手段也可採用具有可檢測所入射的放射線之半導體光檢 測元件的構成者。 (四）實施方式 以下，參照圖面詳細的說明本發明的半導體裝置及使用 該半導體裝置的放射線檢測器之理想實施形態。又，在圖 面說明中，同一要素是附以同一符號，從略其重複說明。 又，圖面的尺寸比率並不一定和說明的爲一致。 弟1圖是本發明的半導體裝置及放射線檢測器的一實施 形態之斷面構造側面斷面圖。又，第2圖是將第1圖的半 導體裝置及放射線檢測器的構成，以分解的表示其各構成 鲁 要素之斜視圖。又，在以下的各圖中，爲了方便說明，如 第1圖及第2圖所示的，設順著放射線入射方向的軸爲z 軸，與該Z軸正交的2軸爲X軸、y軸。在此，z軸的負方 向是在配線基板上的從信號輸入面向信號輸出面之導電方 向，及在放射線檢測器上的各構成要素之佈置方向。 第1圖所示的放射線檢測器是具備閃爍器1 〇、半導體裝 置5、及信號處理部3。這些構成要素是如第2圖所示的， •9- 200428546 順著所定的佈置方向，從上游側（圖中上側）向下游側（下側） 依序配置者。 首先說明由光二極體陣列1 5及配線基板20所構成的半 導體裝置5。 PD (光二極體）陣列1 5是構成半導體裝置5的上游側部分 。該P D陣列1 5是將多數個的可檢測所入射的光而輸出對 應於光強度的電信號之半導體元件的P D排列所形成之半 導體光檢測元件陣列者。 在第2圖中，PD陣列1 5的構成是例如以X軸及y軸爲 __ 排列軸，而將4 X 4 = 1 6個的P D 1 6以二維排列所形成之P D 陣列15者。又，PD陣列15的底面15b是成爲要輸出各 PD 1 6的檢測信號所用之信號輸出面。在該信號輸出面1 5b 上，以各個對應於PD 1 6的4x4排列配置檢測信號輸出用的 電極之1 6個塊狀電極1 7。又，圖雖未示，基板電極（共用 電極）用塊狀電極也採用和檢測信號輸出用的電極同樣的 形態。 配線基板2 0是構成半導體裝置5的下游側部分。在該配 φ 線基板20上，設置要在於信號輸入面20a與信號輸出面 20b之間傳送電信號之導電電路，其信號輸入面20a是連 接於上述PD陣列15。 在具體上，配線基板2 0所使用的是將多數條的包括核心 玻璃部和設置在核心玻璃部周圍的被覆玻璃部之纖維狀玻 璃構件（玻璃纖維）捆扎，以形成爲成束狀玻璃構件’並在 於與玻璃纖維的軸交叉的所定方向將其切斷成爲所欲厚度 之玻璃基板者。在本實施形態中，是將半導體裝置5應用 -10- 200428546 在放射線檢測器上，因而，配線基板2 0的玻璃材料是使用 含有鉛的鉛玻璃材料等的持有放射線遮蔽功能的所定玻璃 材料。 第3 Α圖及第3 Β圖是分別表示配線基板2 0的構成平面 圖，第3A圖是表示其頂面的信號輸入面20a，第3B圖是 表示其底面的信號輸出面20b者。又，該圖上僅示出其主要 部分，而，對應PD陣列的基板電極部分等從略其圖示。 第4A圖及第4B圖是表示配線基板20的貫通孔20c，及 設置在貫通孔20c的導電性構件21之構成一例，第4A圖 儀| 是頂面圖，第4B圖是I-Ι箭頭方向之斷面圖。 在構成配線基板2 0的玻璃基板上，設置從信號輸入面 2 0 a到信號輸出面2 0 b的貫通孔2 0 c。其係對於玻璃基板所 含有的多數玻璃纖維中之所定玻璃纖維，將在於其中的核 心玻璃部除去所形成者。又，在於各個貫通孔2 0 c中設置 可使信號輸入面20a與信號輸出面20b之間在電路上導通 ，而具導電電路功能之導電性構件2 1。在本實施形態中， 對應於PD陣列15的構成，設置4x4 = 16個貫通孔20c及導 鲁 電性構件2 1。這些貫通孔20c及導電性構件2丨是形成爲 和PD陣列1 5的塊狀電極1 7同一間距者。 在配線基板2 0上以二維排列的形成有多數個（例如4 X 4 = 16個）貫通孔20c。各個貫通孔20c是如第4B圖所示的， 以垂直於配線基板2 0的信號輸入面2 0 a及信號輸出面2 0 b 的軸爲中心軸，形成爲持有圓形斷面的形狀者。又，在本 實施形態中，在貫通孔2 0 c的信號輸入面2 〇 a側的所定範 -11- 200428546 圍是形成爲從信號輸入面20a向玻璃基板內部逐漸縮小開 口面積的錐形狀之錐形部20d者。又，在信號輸出面20b 的所定範圍是形成爲從信號輸出面20b向玻璃基板內部逐 漸縮小開口面積的錐形狀之錐形部20e者。
在該貫通孔20c中作爲信號輸入面20a與信號輸出面20b 之間的電路上導通用之導電性構件2 1是形成在貫通孔20c 的內壁上。在具體上，如第4A圖及第4B圖所示，在包括 錐形部20d、2 0e的貫通孔20c內部中，在其內壁上形成導 通部21c。又，在信號輸入面20a上的錐形部20d之外圍部 位形成連續於導通部2 1 c的輸入部2 1 a。又，在信號輸出面 2 0b上的錐形部20e之外圍部位形成連續於導通部21c的輸 出部21b。由這些導通部21c、輸入部21a、及輸出部21b 構成爲配線基板20上的作爲導電電路之導電性構件2 1。
如第3 A圖所示，在配線基板20的信號輸入面20a上， 導電性構件2 1的輸入部2 1 a是設置在對應於PD陣列1 5 的輸出面15b上之塊狀電極17的位置。在此，PD陣列15 的塊狀電極1 7是以1對1的對應於配線基板20的貫通孔 2〇c及導電性構件2 1，輸入部2 1 a是成爲連接於塊狀電極 1 7的電極腳位。 要將塊狀電極1 7連接於其在配線基板20上所對應的導 電性構件2 1時，是使塊狀電極1 7的一部分進入到設置導 電性構件2 1的貫通孔2 0 c之內部者。由此，在P D陣列1 5 中可輸出檢測信號的光二極體1 6是可介以塊狀電極1 7在 電路上連接於在配線基板2 0上傳送檢測信號的導電電路 -12- 200428546 之導電性構件2 1。 又’如第3B圖所示，在配線基板20的輸出面20b上， 除導電性構件2 1的輸出部2 1 b外，也形成電極腳位2 2。 又’電極腳位2 2也介以配線2 3在電路上連接於其所對應 的導電性構件2 1之輸出部2 1 b。又，在輸出面20b上也形 成電極腳位22。該電極腳位24是要作爲連接於後述的外 殻40之用者。 接著說明包含上述半導體裝置5的放射線檢測器之構成。 在半導體裝置5的PD陣列1 5之上游側設置閃燦器1 0， βΙ 其頂面1 0a是成爲放射線檢測器的放射線入射面。閃爍器 1 0如從其入射面1 0a入射X射線。γ射線或帶電粒子線等 的放射線時，會產生所定波長的閃爍光。又，閃爍器1 0的 底面之光出射面10b與PD陣列15的頂面之光入射面15a 之間是介以可透射閃爍光的光學黏接劑Π在光學上所連 接·黏著。 在此，由閃爍器1 〇及PD陣列1 5構成爲本放射線檢測器 中的放射線檢測部1。該放射線檢測部1是可檢測所入射 的放射線，而將對應於其強度的電信號之檢測信號輸出之 檢測手段者。又，由配線基板2 0構成爲將放射線檢測部1 與信號處理部3連接之配線基板部2。 在半導體裝置5的配線基板2 0之下游側’設置信號處理 部3和外殼（封裝體）4〇。在本實施形態中，信號處理部3 是由具備要處理從P D陣列1 5來的檢測信號所用的信號處 理電路之信號處理元件3 0所構成。 -13- 200428546 在信號處理元件3 0的頂面上形成塊狀電極31 °該塊狀 電極31是設置在對應於配線基板20的輸出面20b上之電 極腳位2 2的位置。由此，在配線基板2 0上傳送檢測信號 的導電電路之導電性構件2 1是經由其輸出部2 1 b、配線2 3 、電極腳位2 2、及塊狀電極3 1，在電路上連接於設置在信 號處理元件3 0的信號處理電路。 又，在圖中僅示出對應於PD陣列的信號輸出之塊狀電極 ，但，信號處理電路的驅動信號和信號處理電路的輸出信 號，也同樣地經由塊狀電極連接於在配線基板20的輸出面 2 0b上之所定電極腳位，並經由在配線基板20的輸出面20b 上之電極腳位24和在外殻40上的塊狀電極44，在電路上 連接於所定的引線43。 又，外殻40是可將由閃爍器1 0、PD陣列1 5、及配線基 板2 0所構成的半導體裝置5和信號處理元件3 0，以整體 的保持之保持構件者。該外殻40是持有在其頂面上形成凹 部的，可將信號處理元件3 0收容在其內部之元件收容部 4 1，和設置在元件收容部4 1的外圍，而可介以其塊狀電極 4 4連接於配線基板2 0的電極腳位2 4，且可支承閃爍器1 〇 、半導體裝置5、及信號處理元件3 0之支承部42。又，在 外殼4 0的底面設置對外部的電信號輸入出用之引線4 3。 在上述構成中，如有X射線等的放射線入射於放射線檢 測部1的閃爍器1 0時，在閃爍器1 0內會由於放射線的激 發而產生閃爍光，該閃爍光會經由光學黏接劑1 1入射於半 導體元件的P D陣列1 5之光二極體1 6。光二極體1 6會檢 200428546 測該閃爍光，並輸出對應於放射線強度的電信號。 從P D陣列1 5的各光二極體1 6所輸出的電信號會依序 由其所對應的塊狀電極1 7、配線基板2 0的導電性構件 、及塊狀電極3 1，而輸入於信號處理元件3 〇。然後，在 號處理元件3 0的信號處理電路中進行信號處理。 接著說明本實施形態的半導體裝置及放射線檢測器之 果。 在第1圖〜第4A圖、第4B圖所示的半導體裝置5中 要連接半導體光檢測元件的P D陣列1 5所用的配線基板 是使用一種由多數條玻璃纖維形成爲一整體的，且將其 定位置的核心玻璃部除去以設置貫通孔2 0 c之玻璃基板 。由此，可由其設置導電性構件2 1所用的貫通孔20c是 所欲孔徑及間距所形成的玻璃基板來構成配線基板2 0。 如，在於這種構成的玻璃基板中，可由微細的孔徑及間 形成貫通孔20c。又，可容易的實施配線基板20的大面 化和薄型化。 又，是使PD陣列1 5的塊狀電極1 7以1對1的對應於 通孔2 0 c及形成在貫通孔2 0 c的導電性構件2 1，以使半 體元件的PD陣列1 5之光二極體1 6連接於配線基板20 的導電電路之導電性構件2 1者。由此，可使塊狀電極 與導電性構件2 1獲得良好的連接。 又，在於應用半導體裝置5的放射線檢測器中，要將 射線檢測部1與信號處理部3在電路上連接，以傳送檢 信號的配線基板2 0所使用的是和放射線檢測部1所含有 經 2 1 信 效 20 所 者 以 例 距 積 貫 導 上 17 放 測 的 200428546 PD陣列1 5 —起構成半導體裝置5之配線基板20者。依此 構成時’可使P D陣列1 5的光二極體1 6得以良好的連接於 配線基板2 0上的導電性構件2 1，因而，可實現可確實的 執行從放射線檢測部1到信號處理部3的檢測信號之傳送 ’及在信號處理部3的檢測信號的處理之放射線檢測器。 如此，要將由半導體元件和配線基板所構成的半導體 裝置應用在放射線檢測器時，配線基板20所用的玻璃基板 是以具備放射線遮蔽功能的所定玻璃材料所形成之基板爲 理想。由此，可抑制放射線的從位於配線基板2 0的頂面 β 2 〇 a側之放射線檢測部1透射到位於其底面2 〇 b側之信號 處理部3。 這種玻璃材料是有例如含有鉛的玻璃材料。要使用鉛玻 璃材料時，有關玻璃材料的鉛含有量是可依據在該放射線 檢測器中所要求的放射線遮蔽功能之程度等，做適當的設 定爲理想。又，也可使用鉛玻璃以外的具有放射線遮蔽功 能之玻璃材料者。或者，不需要放射線的遮蔽時，或將上 述半導體裝置應用在放射線檢測器以外的裝置時，也可使 ® 用無放射線遮蔽功能的玻璃材料。 第5 A圖及第5 b圖是配線基板上的貫通孔及導電性構件 之具體構成，及其與塊狀電極連接的一例。第5 A圖是連接 前的狀態，第5 B圖是連接後的狀態。 在本構成例中，有如在第1圖中所述的，是使一種在由 玻璃纖維所形成的玻璃基板之貫通孔2 0 c內，設置導電性 構件2 1之配線基板2 0，和持有以1對1的對應於貫通孔 -16- 200428546 2 〇 c及導電性構件2 1所形成的塊狀電極i 7之P D陣列1 5 ，以構成半導體裝置5者。
依這種構成時，如第5 B圖所示，在於將P D陣列1 5裝 上於配線基板2 0上之際，塊狀電極丨7的一部分會進入於 設置導電性構件2 1的貫通孔2 0 c之內部。由此，塊狀電極 1 7與導電性構件2 1的接觸面積會增大，p D陣列1 5的光二 極體1 6與其在配線基板2 0上所對應的導電性構件2 1可介 以塊狀電極1 7在電路上及物理上獲得良好的連接。配線基 板2 0上的導電性構件2 1是有如在第4 A圖及第4B圖所示 的，以使用形成在貫通孔20c內壁的構件爲理想。
在此，使用塊狀電極以將導電性構件與配線基板連接之 構成中，會有由於塊狀電極的大小、高度或配置等的原因 ，而在半導體元件與配線基板的連接上產生問題之情形。 例如在第5 A圖所示的例子中，在P D陣列1 5的輸出面1 5 b 上是設置4個塊狀電極1 7，但，這些塊狀電極1 7之中， 在內側的兩個是稍微小一點的塊狀電極1 7 1，在外側的兩 個是比塊狀電極1 7 1爲大的塊狀電極1 72。 在於這種構成中，將PD陣列1 5裝上於配線基板20時， 會產生PD陣列1 5與配線基板20之間的間隙成爲不均等， 或大的塊狀電極被過度的壓壞等之問題。又，如塊狀電極 的間距太窄時，會有於裝配時在相鄰塊狀電極彼此之間相 接觸而短路之問題。 針對於此，在上述構成的配線基板2 0中，如第5 B圖所 示，是使塊狀電極1 7的一部分可隨著該塊狀電極1 7的大 -17- 200428546 小或高度，各自以不同深度進入其所對應的設置導電性構 件2 1之貫通孔2 0 c的內部者。由此，可防止於裝配時的塊 狀電極之被過度壓壞，以致擴大到所對應電極腳位的周圍 等事。因而，塊狀電極彼此之間不會有短路之事，而可使 塊狀電極1 7與其所對應的導電性構件2 1獲得良好的連接。 又，在第1圖、第5A圖及第5B圖所示的構成中，設置 在配線基板20的貫通孔20c之在於輸入面20a側的所定範 圍是形成爲錐形部20d者。以這種構成時，在塊狀電極1 7 所要接觸的輸入面20a側，貫通孔20c的開口面積（圓形狀 的內徑）會加大，因而，塊狀電極1 7的對於導電性構件2 1 的連接會受到錐形部2 0 d所引導，可使塊狀電極1 7更容易 的進入貫通孔20c。由此可使塊狀電極17確實的連接於導 電性構件2 1。 這種配線基板2 0的貫通孔2 0 c在一般上是形成爲其在輸 入面20a的開口面積是比其在玻璃基板內部的所定位置（例 如包含中心位置的開口面積成爲恆定的範圍內之位置）之 開口面積爲大的形狀者爲理想。這種構成是除上述的貫通 孔的輸入面側所定範圍形成爲錐形的構成外’也可採用各 種各樣的構成。 第6 A圖及第6 B圖是配線基板上的貫通孔及導電性構件 的具體構成，及其與塊狀電極的連接之另一例。第6A圖是 連接前的狀態，第6B圖是連接後的狀態。 本構成例中’設置在配線基板2 〇的貫通孔2 0 c之在於輸 入面20a側的所定範圍是形成爲其開口面積（內徑）是比玻 200428546 璃基板內部的包含所定位置（例如中心位置）範圍的開口面 積（圓形內徑）爲大的凹形狀之凹部20f者。以這種構成時， 其在輸入面2 0 a側的所定範圍是和錐形部2 0 d的構成同樣 ，塊狀電極1 7所要連接的輸入面20a側的貫通孔20c之開 口面積會增大，而可使塊狀電極1 7確實的連接於導電性構 件21。 又，設置在配線基板20的貫通孔20c的構成中，也可不 設置在其輸入面20a側改變開口面積的錐形部20d或凹部 2〇f等，而形成爲持有一定的開口面積（圓形內徑）之筒狀形 β 狀者。 第7Α圖及第7Β圖是配線基板上的貫通孔及導電性構件 的具體構成，及，其與塊狀電極的連接之另一例。第7Α 圖是連接前的狀態，第7Β圖是連接後的狀態。 在第7圖所示的例子中，圖示的是在PD陣列1 5的輸出 面15b上設置4個塊狀電極17，但和第5Α圖同樣，這些 電極1 7之中，在內側的兩個是稍微小一點的塊狀電極1 7 1 ，在外側的雨個是比塊狀電極1 7 1爲大的塊狀電極1 7 2。 β 針對於此，在本構成例中是將對應於塊狀電極1 7的4個 貫通孔2 0 c之中，對應於塊狀電極1 7 1的內側面兩個形成 爲開口面積稍微小一點之貫通孔（第1貫通孔）20 1 c，對應 於塊狀電極1 7 2的外側面兩個形成爲開口面積比貫通孔 2 01c爲大之貫通孔（第2貫通孔）202c者。 在於這種構造中，塊狀電極材料是使用對金屬有較高浸 潤性的焊錫等，並在貫通孔的導電性構件之最表面上形成 -19- 200428546 受焊錫的浸潤性較高的金屬時，可獲最好的效果。 如此的，配線基板2 0上的貫通孔2 0 c如以設置開口面積 互爲不同的貫通孔201c、202c之構成時，可依據要連接於 導電性構件2 1的塊狀電極1 7之大小或高度，適當的設定 各個貫通孔20c之開口面積。由此，儘管塊狀電極17在大 小或高度上有所差異，都可將其確實的連接於其所對應的 導電性構件2 1。 接著參照第8A圖〜第11C圖說明第1圖所示的半導體 裝置及放射線檢測器上的配線基板所用之玻璃基板及其製 造方法。又，在此是說明有關持有貫通孔的玻璃基板在一 般上的構成側及其製造方法者。因而，以下所說明的玻璃 基板是與第1圖所示的放射線檢測器所使用的配線基板在 形狀及構成上有所差異。 首先，如第8 A圖所示，準備包括核心玻璃部6 3和設置 在其周圍的被覆玻璃部65之基底材料61。該基底材料61 的外徑是例如爲4 0〜4 5 mm程度，而核心玻璃部6 3的外徑 是例如爲2 8〜3 1 m m程度。核心玻璃部6 3是由酸溶性玻璃 所形成，被覆玻璃部6 5是由鉛玻璃、鈉鈣玻璃、柯華合金 (Kovar)玻璃、派勒斯玻璃（硼矽酸玻璃）等所形成。接著， 如第8 B圖所示，將基底材料6 1拉線，製成纖維狀的玻璃 構件之玻璃纖維67。玻璃纖維67的外徑是例如爲〇.4mm 程度。 接著，如第8 C圖所示，將多數條上述玻璃纖維6 7捆札 ，排列在所定的模型6 9內。在此，是使用從玻璃纖維6 7 -20- 200428546 的中心軸方向觀看時成爲六角形的模型6 9，而將1萬條程 度的玻璃纖維6 7堆積在模型6 9內。由此，玻璃纖維6 7會 如第8 D圖所示的從其中心軸方向觀看時被排列成爲6角形 。又，也可使用從玻璃纖維6 7的中心軸方向觀看時成爲三 角形或四角形的模型，以將玻璃纖維67排列成爲三角形或 四角形者。 接著，如第8E圖所示，將排列狀態的玻璃纖維67束拉 絲，製成多纖維7 1。多纖維7 1的外徑是例如爲0.7mm程
接著，如第9 A圖所示，將多數條的拉線多纖維7 1排列 並收容在所定玻璃管73內。玻璃管73的內徑是l〇〇mm程 度。接著，如第9B圖所示，對被容納在玻璃管73內的多 纖維7 1加熱，使其彼此熔融而黏著。此時，在玻璃管7 3 的一端連接比該玻璃管7 3爲細的玻璃管7 5，而用旋轉泵 等排氣，降低其內部壓力，以使玻璃管7 3和容納在其內部 的多纖維7 1彼此之間於加熱時可由大氣壓使其以無間隙 的相接觸並熔融黏著。 加熱溫度是例如爲6 0 0度程度。內部壓力爲0 · 5 P a程度 。又’玻璃管73的另一端是被封閉。由以上的工程，可在 玻璃管7 3內形成多數的多纖維7 1成爲熔融黏著狀態之成 束玻璃構件7 7。 接著，折除玻璃管7 5及封閉的部分。然後，如第1 0 A 圖所示，用砂輪7 9等硏磨玻璃管7 3的外圍，進行成束玻 璃構件7 7的整形（暴露外徑）。此成束玻璃構件7 7的暴露 -21- 200428546 外徑之工程是可使用外圍硏磨機。 接著，如第1 〇 B圖所示，將成束玻璃構件7 7切斷成所欲 厚度。此時，將成束玻璃構件7 7順著與其中心軸成正交的 軸〖，用切割機8 1切斷，就可取得如第1圖所示的配線基 板20的，其貫通孔是可形成爲以垂直於頂面及底面的軸爲 其中心軸的形狀之玻璃基板。 或者，如第1 〇 B圖所示，也可從對中心軸成正交的軸， 傾斜所定角度Θ的方向，將成束玻璃構件7 7用切割機8 1 切斷者。又，由切割機8 1所切斷的玻璃構件之切斷面是要 經過硏磨。經由這些工程，可形成如第1 1 A圖及第1 1 B圖 所示的板狀玻璃構件8 3。又，在此的圖示例是從傾斜角度 Θ方向所切斷的玻璃構件8 3。 接著，如第Π C圖所示，從板狀玻璃構件8 3中除去核心 玻璃部63(拔芯）。此時，用HN〇3或HC1，以蝕刻技術除去 核心玻璃部6 3。由此，在板狀玻璃構件8 3上可形成貫通 其厚度方向的多數之貫通孔84，而形成持有貫通孔的玻璃 基板。 在第1圖所示的半導體裝置5及使用該半導體裝置5的 放射線檢測器上之配線基板2 〇是可使用例如由上述製造 方法所取得的玻璃基板’並在其貫通孔內形成作爲導電電 路的導電性構件者。即，在於這種構成的玻璃基板中，先 依據放射線檢測器的構成’設定其基板的形狀、貫通孔的 個數及配置等。然後’在玻璃基板上所設置的貫通孔中形 成作爲導電電路的導電性構件’並在其各面上分別形成由 -22- 200428546 所必要的電極及配線所構成之電路圖案，就可取得持有如 第3 A圖及第3 B圖所示構成之配線基板。 以下，槪略的說明第1圖所示的半導體裝置及放射線檢 測器之製造方法及其具體的構成例。 首先，準備如上述的將由多數玻璃纖維捆扎成束的玻璃 構件切斷，以形成板狀玻璃構件後，除去所定核心玻璃部 而形成將有貫通孔之玻璃基板。接著，在貫通孔內形成爲 導電電路的導電性構件，並在輸入面及輸出面的兩面上分 別形成持有所必要的電極及配線之電路圖案，而製成半導 β 體裝置5所使用之配線基板2 0。 在第1圖所示的構成中，半導體裝置5所用的配線基板 是在玻璃基板上所設置的貫通孔2 0 c內，形成由導通部2 1 c 、輸入部2 1 a及輸出部2 1 b所構成之導電性構件2 1，並在 其輸出面20b上形成電極腳位22、24及配線23，以作爲 配線基板20者。 要形成在玻璃基板上的上述導電性構件及電路圖案是例 如可由氮化鈦（TiN)、鎳（Ni)、鋁（A1)、鉻（Cr)、銅（Cu)、銀 · (Ag)、金（Αι〇或這些的合金所構成的導電性金屬層來形成 。這種金屬層是可爲單一的金屬層，也可爲複合膜或疊層 膜。又’其具體的形成方法是可由蒸鍍、C V D (化學氣相沈 積）、電鍍、或濺射等的方法形成金屬膜，並用光蝕刻法或 倉虫刻加工_在玻璃基板上形成所欲圖案者。或者，也有在 玻璃基板上敷設所欲圖案之遮罩，而用上述方法形成金屬 層後除去遮罩之方法者。又，如有必要，也可更在配線基 -23- 200428546 板2 0上形成塊狀電極者。 於製成配線基板2 〇後，使已形成塊狀電極3 1的信號處 理元件3 0之IC晶片對準於設置在配線基板2 〇的輸出面 20b上之電極腳位22，將其在物理上及電路上連接。又， 使已形成塊狀電極1 7的P D陣列1 5對準於設置在配線基板 20的輸入面20a上，作爲電極腳位的導電性構件21之輸 入部2 1 a，將其在物理上及電路上連接。 形成塊狀電極3 1、1 7的凸塊材料是可使用例如鎳（N丨）、 銅（Cu)、銀（Ag)、金（Αι〇、焊錫、含有導電性塡充物的樹 脂、或這些的複合材料、或形成爲疊層構造者。又，在塊 狀電極與其下面的電極腳位之間，也可插久塊底金屬（UBM 'under bump metal) ° 接著，使已形成塊狀電極4 4的外殼4 0對準於設置在配 線基板2 0的輸出面2 0 b上之電極腳位2 4，將其在物理上 及電路上連接。由以上的工序，可經由設置在外殼40的引 線43與外部電路之間進行信號的輸入出動作。又，在Pd 陣列1 5的光入射面1 5 a上，介以光學黏接劑1 1裝上閃爍 益1 0 ’就可取得弟1圖所不之放射線檢測器。 在此，在半導體裝置5中，作爲半導體光檢測元件陣列 所設置的PD陣列1 5是可使用其光二極體是形成在光入射 面（表面）15a之表面入射型者，或者，也可使用其光二極體 是形成在信號輸出面（背面）1 5b之背面入射型者。又，光檢 測元件的光二極體之個數或排列等也可適宜的設定之。 又’要將光二極體的檢測信號從輸出面1 5 b輸出的構成 -24- 200428546 是可依據P D陣列的具體構成而利用例如在輸出面1 5 b上所 形成的電路圖案之構成，或形成在P D陣列1 5內的貫通電 極之構成。
又，在第1圖所示的放射線檢測器中，放射線檢測部1 所採用的是包含可由放射線的入射而產生閃爍光的閃爍器 1 〇，和由可檢測從閃燦器1 0來的閃爍光之半導體光檢測元 件的光二極體1 6所配置的PD陣列1 5之構成者。這種構成 是由閃爍器1 0將所入射的X射線的放射線轉換爲所定波長 的光（例如爲可見光）後，由Si-PD陣列等的半導體光檢測 元件檢測之間接檢測型的構成者。
或者，放射線檢測部也可不設置閃爍器，而用持有可檢 測所入射的放射線之半導體光檢測元件之構成者。這種構 成是用CdTe或CdZnTe等所形成的半導體光檢測元件以檢 測所入射的X射線等的放射線之直接檢測型之構成者。或 者，也可由在於Si中將其厚度十足的加厚使其成爲全耗盡 層來用，或者，使其形成爲可從背面入射的構造者來實現 之。這些是相當於例如在第1圖的構成中去掉閃爍器1 〇， 並將P D陣列1 5換成半導體光檢測元件陣列之構成者，此 時，由半導體光檢測元件和配線基板構成爲半導體裝置。 又，由半導體元件和配線基板所組成的上述構成之半導 體裝置是除放射線檢測器外，也可應用在各種各樣的裝置 上。在此場合中，半導體元件也可使用半導體光檢測元件 或半導體光檢測元件以外的元件。又，除配線基板及連接 在配線基板的信號輸入面之半導體元件外’也可更在配線 -25- 200428546 基板的信號輸出面上連接信號處理元件，而介以配線基板 將半導體元件和要處理半導體元件所輸出的電信號之信號 處理元件構成爲整體的半導體裝置者。 又，配線基板2 0與信號處理元件3 0的連接等是以如上 述實施形態的，介以塊狀電極在電路上連接之直接接合方 式爲理想。以這種用金屬塊狀電極作爲電路上的連接手段 時，可將各部分在電路上連接的很妥當。 又，在第1圖所示的放射線檢測器中，在其配線基板2 0 的輸出面2 0 b上，除導電性構件2 1的輸出部2 1 b外，也設 置要連接信號處理元件3 0所用之電極腳位2 2。此電極腳 位也可將導電性構件2 1的輸出部2 1 b照樣作爲電極腳位用 之構成。 或者，除用這種塊狀電極之構成外，也可更採用在於塊 狀電極連接後的不足部分充塡樹脂的構成，或以各向異性 導電性薄膜（ACF)方式、各向異性導電性糊料（ACP)方式、 非導電性糊料（NCP)方式等的構成者。又，在各個基板上也 可視其所需，在於使其電極腳位保持開口的狀態下，形成 由絕緣性物質所構成的鈍化膜者。 [發明之效果] 依本發明的半導體裝置及使用該半導體裝置的放射線檢 測器時，如上所詳細說明的，可應用在其半導體元件與其在 配線基板上所對應的導電電路之間可獲得良好的連接之半 導體裝置，及使用該半導體裝置的放射線檢測器上。即， ®接半導體元件所用的配線基板是由多數條玻璃纖維形成 -26- 200428546 爲一整體的。在其所定位置設置從輸入面到輸出面的貫通 孔之玻璃基板，且，使半導體元件的塊狀電極以1對1的 對應於貫通孔及導電性構件，以使半導體元件連接於配線 基板上的導電電路之導電性構件者，因而，在於將半導體 元件裝配於配線基板上時，塊狀電極的一部分會進入於設 置導電性構件的貫通孔內。由此，可實現其半導體元件與 其在配線基板上所對應的導電電路之間是介以塊狀電極而 獲得良好的連接之半導體裝置。
又，依應用這種構成的半導體裝置之放射線檢測器時， 由於其半導體元件與其在配線基板上所對應的導電電路之 間有良好的連接，由此，可實現可確實的執行從放射線檢 測手段到信號處理手段的檢測信號之傳送及在信號處理手 段的檢測信號之放射線檢測器。 (五）圖式簡單說明 第1圖爲半導體裝置及使用該半導體裝置的放射線檢測 器之一實施例斷面構造側面斷面圖。
第2圖爲第1圖的放射線檢測器之構成分解斜視圖。 第3A圖、第3B圖爲配線基板的（A)信號輸入面、及（B) 信號輸出面之構成平面圖。 第4A圖、第4B圖爲配線基板的貫通孔和設置在貫通孔 的導電性構件之構成一例圖。 第5 A圖、第5 B圖爲在配線基板上的貫通孔和導電性構 件的構成，及其與塊狀電極的連接之一例圖。 第6 A圖、第6 B圖爲在配線基板上的貫通孔和導電性構 -27- 200428546 件的構成，及其與塊狀電極的連接之另一例圖。 第7A圖、第7B圖爲在配線基板上的貫通孔和導電性構 件的構成，及其與塊狀電極的連接之另一例圖。 第8 A圖〜第8 E圖爲配線基板的製造方法之一例圖。 第9A圖、第9B圖爲配線基板的製造方法之一例圖。 第10A圖、第10B圖爲配線基板的製造方法之一例圖。 第1 1 A圖〜第1 1 C圖爲配線基板的製造方法之一例圖。 i要部分之代表符號說明 1 放射線檢測部 2 配線基板部 3 信號處理部 5 半導體裝置 10 閃爍器 11 光學黏接劑 15 PD(光二極體）陣列 16 光二極體（pd) 17 塊狀電極 20 配線基板 2 〇 c 貫通孔 20d，20e 錐形部 21 導電性構件 2 1a 輸入部 21b 輸出部 2 1 c 導通部
-28- 200428546 22, 2 4 電 極 腳 位 23 配 線 3 0 信 號 處 理 元件 3 1 塊 狀 電 極 40 外 殻 4 1 元 件 收 容 部 42 支 承 部 43 引 線 44 塊 狀 電 極 6 1 基 底 材 料 63 核 心 玻 璃 部 65 被 覆 玻 璃 部 67 玻 璃 纖 維 69 模 型 7 1 多 纖 維 73 玻 璃 管 7 5 細 玻 璃 管 77 玻 璃 構 件 7 9 砂 輪 8 1 切 割 機 8 3 玻 璃 構 件 84 通 孔
-29-

Claims (1)

  1. 200428546 拾、申請專利範圍· 1. 一種半導體裝置，包含： 可輸出電信號的半導體元件；和 在其信號輸入面與信號輸出面之間設置可傳送上述w 信號的導電電路，並在上述信號輸入面上連接著上述$ 導體元件之配線基板；而 上述配線基板是由具貫通孔之玻璃基板及導電性構# 所構成，其中該貫通孔爲，將包括核心玻璃部和設置在 核心玻璃部周圍的被覆玻璃之纖維狀玻璃構件捆扎，以 g 形成成束狀玻璃構件後，切斷成爲所欲厚度，且將上述 核心玻璃部除去而形成，而該導電性構件係設置在上述 貫通孔內，用以使上述信號輸入面與上述信號輸出面之 間在電路上導通，且具上述導電電路的功能；且， 上述半導體元件和其在上述配線基板上所對應的上述 導電性構件是介以與上述導電性構件1對1對應於所形 成之塊狀電極而作電連接。 2 .如申請專利範圍第丨項之半導體裝置，其中 鲁 上述導電性構件是形成在上述玻璃基板所設置的上述 貫通孔之內壁。 3 ·如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中 上述配線基板上的上述貫通孔係形成爲，在上述信號 輸入面的開口面積是比在上述玻璃基板的內部之所定位 置的開口面積爲大。 . 4 .如申請專利範圍第3項之半導體裝置，其中 >30- 200428546 在上述配線基板的上述貫通孔之在上述信號輸入面側 的所定範圍係形成爲，從上述信號輸入面向上述玻璃基 板的內部逐漸縮小開口面積的錐形狀。 5 .如申請專利範圍第3項之半導體裝置，其中 在上述玻璃基板的上述貫通孔之在上述信號輸入面側 的所定範圍係，以比包含有上述玻璃基板內部的所定位 置的範圍之開口面積還大的開口面積，形成爲凹形狀。
    6 .如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中 上述玻璃基板所持有的貫通孔係至少包含具所定開口 面積的第1貫通孔和具有與該第1貫通孔不同開口面積 的第2貫通孔。 7 .如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中包含： 連接於上述配線基板的上述信號輸出面，用以處理來 自上述半導體元件之上述電信號的信號處理手段。 8 . —種放射線檢測器，其係由含有申請專利範圍第7項所 記載的半導體裝置所構成之放射線檢測器，其特徵爲包 含： 含有上述半導體元件，用以檢測所入射的放射線以輸 出上述電信號的放射線檢測手段； 用以處理來自上述放射線檢測手段之上述電信號的上 述信號處理手段；及 含有上述配線基板，用以將上述放射線檢測手段及上 述信號處理手段分別連接在上述信號輸入面及上述信號 輸出面的配線基板部。 -31- 200428546 9 .如申請專利範圍第8項之放射線檢測器，其中 上述玻璃基板係由具放射線遮蔽功能之所定玻璃材料 所形成。 1 〇 ·如申請專利範圍第8項之放射線檢測器，其中 上述放射線檢測手段係具備，依放射線的入射而產生 閃爍光之閃爍器和用以檢測來自該閃爍器之上述閃爍光 的上述半導體元件。
    1 1 .如申請專利範圍第8項之放射線檢測器，其中 上述放射線檢測手段是具備用以檢測所入射的放射線 之上述半導體元件。
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