CN100407389C - 半导体装置及使用此半导体装置的放射线检测器 - Google Patents

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Abstract

连接半导体元件(10)所用的配线基板使用由具有从输入面(20a)到输出面(20b)的多个贯通孔(20c)以规定的排列形成的贯通孔群(20d)的玻璃基板，和在贯通孔群(20d)所含有的各个贯通孔(20c)的内壁上按照使输入面(20a)与输出面(20b)之间电导通而形成的导电性部件(21)构成的配线基板(20)。要连接于输入面(20a)的半导体元件(10)的凸块电极(12)是对应于贯通孔群(20d)、导电性部件(21)、及形成在覆盖贯通孔群(20d)的领域的导电部(22)，按照凸块电极(12)的一部分会进入多个贯通孔(20c)的各个的内部的方式与其连接。由此，可制成半导体元件与其在配线基板上所对应的导电通路之间得以良好的连接的半导体装置及使用该半导体装置的放射线检测器。

Description

半导体装置及使用此半导体装置的放射线检测器
技术领域
本发明涉及一种半导体装置及使用该半导体装置的放射线检测器，其中，该装置具有配线基板，而该基板具有可传送电信号的导电通路。
背景技术
CT(计算机控制X射线断层分析)用传感器等所使用的放射线检测器中，有一种是在半导体光检测元件的光入射面上设置闪烁器所构成的检测器。在这种放射线检测器中，如有检测对象物的X射线、γ射线、或带电粒子束等的放射线入射于闪烁器时，在闪烁器内会产生闪烁光，于是，半导体光检测元件会检测由闪烁器所入射的闪烁光，而将对应于放射线强度的电信号输出。
又，为了要处理半导体光检测元件所输出的电信号，而设置信号处理元件。在此场合中，要将半导体元件与信号处理元件加以电连接以传送电信号的构成中，有一种是在设置导电通路的配线基板上连接半导体元件，以构成为一体的半导体装置，并将信号处理元件连接在该半导体装置的配线基板的构成。使用配线基板的这种半导体装置是除被用在放射线检测器外，也被使用在各种各样的用途上(例如参照专利第2555720号公报、特开平3-203341号公报)。
发明内容
将半导体元件连接在配线基板所构成的半导体装置中，要将半导体元件的芯片以倒装片接合法装配于配线基板上之时，是通过设置在半导体元件的凸块电极，以使半导体元件与其在配线基板上所对应的导电通路加以电连接。
在这种构成中，重要的是要使半导体元件与配线基板物理上和电性上得以良好的连接。然而，使用上述凸块电极的连接构成中，会有大的电极被过度压坏，或相邻的凸块电极彼此之间相接触等，由于凸块电极的大小、高度、或配置等致使半导体元件与配线基板在连接上产生问题的情形。
本发明是为了要解决上述问题，目的是提供一种可使半导体元件得以良好的连接于其在配线基板上所对应的导电通路的半导体装置、及使用该半导体装置的放射线检测器。
为了达到上述目的，本发明的半导体装置是包含：(1)可输出电信号的半导体元件；(2)在其信号输入面与信号输出面之间设置可传送电气信号的导电通路，并在其信号输入面上连接半导体元件的配线基板；而(3)配线基板构成为具有：设置有具有多个贯通孔的贯通孔群的绝缘基板；和，设置在贯通孔群所含有的各个贯通孔内，而可使信号输入面与信号输出面之间电气导通的、作为导电通路发挥功能的导电性部件；及，(4)半导体元件与设置在配线基板的贯通孔群的导电性部件之间，是通过对应于贯通孔群所形成的凸块电极加以电连接。
在上述半导体装置中，要连接半导体光检测元件等的半导体元件所使用的配线基板是具有从其输入面到输出面的多个贯通孔是以规定排列形成为贯通孔群的绝缘基板。而使半导体元件的凸块电极对应于贯通孔群，以使半导体元件连接于在配线基板上所对应的、设置在贯通孔群的作为导电通路的导电性部件。
根据这种构成时，要将半导体元件装配于配线基板上之时，凸块电极的一部分会分别进入于设置有导电性部件的贯通孔群中的多个贯通孔各个的内部。由此可实现半导体元件与在配线基板上所对应的导电通路通过凸块电极良好连接的半导体装置。在此，有关配线基板上的导电通路的构成，导电性部件是以形成于设置在绝缘基板的贯通孔的内壁为优选。
又，配线基板所使用的绝缘基板优选通过对于将包括核心玻璃部和设置在核心玻璃部周围的覆盖玻璃部的纤维状玻璃部件捆扎而形成的束状玻璃部件切断为所要厚度，且将其核心玻璃部除去而形成有贯通孔的玻璃基板。由此，可利用用于设置导电性部件的贯通孔以所要的孔径及间距而形成的玻璃基板来构成配线基板。或，也可使用这种构成以外的玻璃基板、或玻璃基板以外的绝缘基板。
又，也可以还具有连接于配线基板的信号输出面、可处理从半导体元件所输出的电信号的信号处理单元的构成。由此，可制成从半导体元件所输出的电信号是可由信号处理单元处理的构成的半导体装置。
又，本发明的放射线检测器是由含有上述半导体装置所构成的放射线检测器，其包含：(1)含有半导体元件，可检测所入射的放射线并输出电信号的放射线检测单元；(2)可处理从放射线检测单元来的电信号的信号处理单元；及，(3)含有配线基板，而放射线检测单元及信号处理单元是分别连接在信号输入面和信号输出面的配线基板部。
在上述放射线检测器中，要将放射线检测单元与信号处理单元加以电连接以传送电信号的配线基板部所使用的是和放射线检测单元所含有的半导体元件一起构成为上述半导体装置的配线基板。根据这种构成，半导体元件与其在配线基板上所对应的导电性部件得以良好的连接，因而，可实现可确实执行从放射线检测单元到信号处理单元的电信号的传送及在信号处理单元的电信号的处理的放射线检测器。
如此地，要将上述半导体装置应用于放射线检测器时，配线基板所使用的绝缘基板是以由具有放射线遮蔽功能的规定玻璃材料所形成的玻璃基板为优选。由此，可抑制放射线的从放射线检测单元透射到信号处理单元。这种玻璃材料是例如为含有铅的玻璃材料。
又，有关放射线检测单元的构成，放射线检测单元是可采用具有由放射线的入射而产生闪烁光的闪烁器和作为检测来自闪烁器的闪烁光的半导体元件的半导体光检测元件的构成。或，放射线检测单元也可采用具有作为检测所入射的放射线的半导体元件的半导体检测元件的构成。
附图说明
图1为半导体装置的一实施方式的截面构造侧面截面图。
图2为图1的半导体装置的构成分解立体图。
图3A、图3B为配线基板的贯通孔及设置在贯通孔的导电性部件的构成的一例图。
图4A、图4B为设置在配线基板的贯通孔群的导电性部件与凸块电极的连接一例图。
图5A、图5B为在配线基板上的设置在贯通孔群的导电性部件与凸块电极的连接的另一例图。
图6为半导体装置的构成的一例的侧面截面图。
图7为半导体装置的构成的另一例的侧面截面图。
图8为半导体装置的构成的另一例的侧面截面图。
图9为表示使用图1所示的半导体装置的放射线检测器的一实施方式的截面构造的侧面截面图。
图10为图9分解所示的放射线检测器的构成的立体图。
图11A～图11E为配线基板的制造方法的一例图。
图12A、图12B为配线基板的制造方法的一例图。
图13A、图13B为配线基板的制造方法的一例图。
图14A～图14C图为配线基板的制造方法的一例图。
具体实施方式
以下，参照图面详细的说明本发明的半导体装置及使用该半导体装置的放射线检测器的优选实施方式。又，在图面说明中，同一要素是附以同一符号，省略其重复说明。又，图面的尺寸比率并不一定和说明的一致。
图1是本发明的半导体装置的一实施方式的截面构造的侧面截面图。又，图2是将图1的半导体装置的构成分解表示其各构成要素的立体图。又，在以下的各图中为了方便说明，如图1及图2所示的，设沿着配线基板上的导电方向的轴为z轴，与该z轴正交的2轴为x轴、y轴。
又，在后述的使用半导体装置的放射线检测器中，此z轴成为沿着放射线入射的方向的轴。又，在此，z轴的负方向是成为从配线基板的信号输入面向信号输出面的导电方向及在半导体装置或放射线检测器中的各构成要素的布置方向。
图1所示的半导体装置是具有半导体元件10和连接半导体元件10的配线基板20。这些是如图2所示的，沿着规定的排列方向，从上游侧(图中上侧)向下游侧(下侧)按照顺序配置。在以下说明中，半导体元件10是以光二极管阵列(photo diode array)为例。
光二极管阵列(PD阵列)10构成半导体装置的上游侧部分。此PD阵列10是将多个可检测从其光入射面10a所入射的光，以输出对应于该光的电信号的光二极管(PD)排列形成的半导体光检测元件阵列。
在图2中的PD阵列10的构成是例以x轴及y轴为排列轴，将3×3＝9个光二极管11以二维排列所形成的PD阵列。又，PD阵列10的底面10b是成为要输出各光二极管11的检测信号的输出面。在该信号输出面10b上，以对应于各个光二极管11的方式，3×3排列设置9个作为检测信号输出用的电极的凸块电极12。又，图虽未示，基板电极(共用电极)用的凸块电极也采用和检测信号输出用电极同样的形态。
配线基板20是构成半导体装置的下游侧部分。在该配线基板20设置有可在信号输入面20a与信号输出面20b之间传送电信号的导电通路，而上述PD阵列10连接在其信号输入面20a上。
在本实施方式，配线基板20所使用的是将包括核心玻璃部和设置在核心玻璃部周围的覆盖玻璃部的纤维状玻璃部件(玻璃纤维)捆扎而形成为束状玻璃部件后，从与玻璃纤维的轴交叉的规定方向切断成所要厚度所形成的玻璃基板。
图3A及图3B是配线基板20的贯通孔20c及设置在贯通孔20c的导电性部件21的构成的一例。图3A是俯视图，图3B是I-I箭头方向截面图。
在构成配线基板20的玻璃基板上，从玻璃基板所含有的多条玻璃纤维中的规定玻璃纤维中，除去其中央部位的核心玻璃部，就可形成从信号输入面20a到信号输出面20b的贯通孔20c。
如图3A所示，在本实施方式中是以x轴及y轴为排列轴，将4×4＝16个贯通孔20c以二维排列，而由这些16个贯通孔20c构成为1组贯通孔群20d。然后，如图2所示，以x轴及y轴为排列轴，使3×3＝9组的贯通孔群20d以二维排列的，对应于PD阵列10上的光二极管11的排列。由此，在PD阵列10上的半导体元件的光二极管11与在配线基板20上的具有多个贯通孔20c的贯通孔群20d是以1对1的相对应。
贯通孔群20d以和PD阵列10上的凸块电极12相同的间距形成。又，如图3B所示，各个贯通孔20c是以对配线基板20的信号输入面20a及信号输出面20b成垂直方向的轴为中心轴，具有圆形状的截面形状而形成的。
在贯通孔群20d所含有的16个的贯通孔20c各个内，分别设置可使输入面20a与输出面20b之间电气导通而作为导电通路发挥功能的导电性部件21。该导电性部件21是作为在玻璃基板上的贯通孔20c的内壁形成的部件而设置的。
在具体上，如图3A及图3B所示，在贯通孔20c内的内壁上形成导通部21c。又，在输入面20a上的贯通孔20c的外围部位形成连接于导通部21c的输入部21a。又，在输出面20b上的贯通孔20c的外围部位形成连接于导通部21c的输出部21b。由这些导通部21c、输入部21a及输出部21b构成为在配线基板20上的作为导电通路的导电性部件21。
在配线基板20的输入面20a上，对应于各个贯通孔群20d，在覆盖贯通孔群20d所含有的16个贯通孔20c的矩形状领域形成有导电部22。该导电部22包含设置在贯通孔群20d中的贯通孔20c的16个导电性部件21的输入部21a，而将这些输入部21a做成为一体的导电性部件。又，PD阵列10的凸块电极12是对于配线基板20的输入面20a，按照对应于贯通孔群20d、导电性部件21、及导电部22的方式形成，导电部22是成为凸块电极12所要连接的电极垫。
凸块电极12的连接于其在配线基板20上所对应的导电性部件21及导电部22时，凸块电极12的一部分会进入于导电部22覆盖的贯通孔群20d所含有的设置有导电性部件21的16个贯通孔20c的各个或其一部分的内部。由此，输出PD阵列10的检测信号的光二极管11会通过凸块电极12电连接于在配线基板20上作为传送检测信号的作为导电通路的导电性部件21。
又，在配线基板20的输出面20b上是和输入面20a上同样，对应于各个贯通孔群20d，在覆盖贯通孔群20d所含有的16个贯通孔20c的矩形领域形成导电部23。该导电部23是包含设置在贯通孔群20d中的贯通孔20c内的16个导电性部件21的输出部21b，是将这些输出部21b做成为一体的导电性部件。
以下说明根据本实施方式的半导体装置的效果。
在图1～图3A、图3B所示的半导体装置中，要连接半导体元件阵列的PD阵列10所用的配线基板20是具有由从输入面20a到输出面20b以规定排列形成的多个贯通孔20c构成的贯通孔群20d的玻璃基板。而，使PD阵列10的凸块电极12对应于该贯通孔群20d，以使作为半导体元件的PD阵列10的光二极管11连接于在配线基板20上对应的导电性部件21。
根据此构成时，在将PD阵列10装配于配线基板20之时，凸块电极12的一部分会进入于设置有导电性部件21的贯通孔群20d中的多个贯通孔20c的各个或其一部分的内部。由此，PD阵列10的光二极管11与其在配线基板20所对应的作为导电通路的导电性部件21及导电部22之间，可通过凸块电极12而得以良好的连接。配线基板20上的导电性部件21是以采用如图3A及图3B所示的，形成在贯通孔20c的内壁的部件为优选。
又，在上述实施方式中，配线基板20是使用一种由多条玻璃纤维形成为一体的、且设置有将规定位置的核心玻璃部除去的贯通孔20c的玻璃基板。由此，可利用用于设置导电性部件21的贯通孔20c以所要孔径及间距形成的玻璃基板来构成配线基板20。例如在这种构成的玻璃基板中，可由微细的孔径及间距形成贯通孔20c。又，可容易进行配线基板20的大面积化和薄型化。
又，配线基板20所用的基板只要是设置有具有如上述的多个贯通孔的贯通孔群，也可用其它构成的玻璃基板。又，也可用玻璃基板以外的绝缘基板。例如，基板材料是可用玻璃或陶瓷等，或它们的复合材料所形成的非导电性无机材料、或环氧树脂、丙烯酸酯树脂、聚酰亚胺、或硅等，或它们的复合材料所形成的非导电性有机材料，或它们的无机材料及有机材料的复合材料等。
又，有关在玻璃基板等的绝缘基板上的贯通孔的构成中，也不只限于将构成玻璃基板的玻璃纤维的核心玻璃部除去以形成贯通孔的上述构成；而可根据绝缘基板的构成以采用各种各样的构成。例如对于由规定的绝缘材料构成的绝缘基板，可用蚀刻加工、钻孔、或激光等以形成贯通孔的构成。
又，在上述实施方式中，连接于配线基板20的半导体元件10是以使用半导体光检测元件阵列的光二极管阵列为例所说明，但，也可使用其它的各种各样的半导体元件。
以下，对上述构成的半导体装置中，半导体元件10的凸块电极12与配线基板20的导电性部件21的连接进一步说明。
图4A及图4B是设置在配线基板20上的贯通孔群20d的导电性部件21与设置在半导体元件10的输出面10b的凸块电极12的连接的一例，图4A是连接前的状态，图4B是连接后的状态。
在本构成例中，如图4A所示，要将半导体元件10连接于配线基板20所用的凸块电极12中，与其大小相比，凸块的间距窄，而成为凸块电极12彼此之间的间隙很窄的情形。
针对于此，根据上述构成的配线基板20时，在对应于凸块电极12的贯通孔群20d所含有的多个贯通孔20c的各个中，凸块会浸润于贯通孔的延伸方向，凸块电极12的部分会进入于贯通孔20c内部。由此可抑制相邻凸块电极12彼此之间由于接触而产生短路的事。又，也可保持半导体元件10的芯片与配线基板20之间的间隙的均匀性。又，凸块电极12与导电性部件21的接合面积也会加大，因而可提高半导体元件10与配线基板20的连接强度。
图5A及图5B是设置在配线基板20上的贯通孔群20d的导电性部件21与设置在半导体元件10的输出面10b的凸块电极12的连接的另一例，图5A是连接前的状态，图5B是连接后的状态。
在本构成例中，如图5A所示，要将半导体元件10连接于配线基板20所用的凸块电极12中，有大小及高度不同的凸块的存在，或凸块在大小上有差异的情形。
针对于此，根据上述构成的配线基板20时，在对应凸块电极12的贯通孔群20d所含有的多个贯通孔20c的各个中，或其一部分中，凸块电极12会根据其大小或高度，其一部分会进入于贯通孔20c的内部。由此，可抑制相邻凸块电极12彼此之间由于接触而产生短路的事。又，也可保持半导体元件10的芯片与配线基板20之间的间隙的均匀性。又，凸块电极12与导电性部件21的接合面积也会加大，因而可提高半导体元件10与配线基板20的连接强度。
以下，以具体实施例说明半导体装置的构成。又，在图6～图8中，为简略图示，在配线基板20的构成中，仅表示具有多个贯通孔20c的贯通孔群20d，而省略配线和导电性部件等。又，对于配线基板20上的导电性部件21及导电部22、23的构成是和图1～图3A、图3B所示的实施方式相同。
图6是半导体装置的构成的一例的侧面截面图。在本构成例中，在配线基板20的输入面20a上是通过凸块电极12连接着半导体元件10，而在该配线基板20的输出面20b上通过凸块电极26连接另一配线基板25。
在这种构成中，半导体元件10所输出的电信号是可经由配线基板20上的作为导电通路的导电性部件21及配线基板25上的导电通路(图未示)输出到外部电路等。
图7是半导体装置的另一构成例的侧面截面图。在本构成例中，半导体元件10是通过凸块电极12连接于配线基板20的输入面20a，而在配线基板20的输出面20b的规定位置上利用锡焊或焊接连接着引线27。
在这种构成中，半导体元件10所输出的电信号是可经由配线基板20上的作为导电通路的导电性部件21及引线27输出到外部电路等。又，也可用直接凸块接合、引线接合、ACF(各向异性导电性薄膜)、ACP(各向异性导电性糊料)、或NCP(非导电性糊料)等连接于软性配线基板，以取代引线27的构成
图8是半导体装置的另一构成例的侧面截面图。在本构成例中，半导体元件10是通过凸块电极12连接于配线基板20的输入面20a，而在配线基板20的输出面20b上通过凸块电极29连接于半导体元件28。
在这种构成中，半导体元件10与28之间可经由配线基板20上的作为导电通路的导电性部件21输入输出电信号，以执行由半导体元件28的对半导体元件10的、由半导体元件10的对半导体元件28的控制或半导体元件10、28互相的控制等。例如，半导体元件28是使用可处理电信号的信号处理元件时，可取得从PD阵列等的半导体元件10所输出的电信号是在信号处理元件30所处理的构成的半导体装置。又，除半导体元件28外，也可进一步连接电阻元件或电容元件等。
以下说明使用上述半导体装置的本发明放射线检测器的构成。
图9是表示使用图1的半导体装置的放射线检测器的一实施方式的截面构造的侧面截面图。又，图10是将图9的放射线检测器的构成加以分解表示的各构成要素的立体图。又，该图仅示出主要部分，而对应于PD阵列的基板电极的部分等省略其图示。
图9所示的放射线检测器是包含闪烁器15、半导体装置5、及信号处理部3。这些是如图10所示，沿着规定的布置方向从上游侧(图中上侧)向下游侧(下侧)根据此顺序配置。
它们之中，有关PD阵列10及由配线基板20所形成的半导体装置5的构成在图1所示的半导体装置中说明。又，在本实施方式中，是将半导体装置5应用在放射线检测器，因而，配线基板20所用的玻璃基板的玻璃材料是以含有铅的铅玻璃材料等的、具放射线遮蔽功能的规定玻璃材料为优选。
在半导体装置5的PD阵列10的上游侧设置闪烁器15，其上面15a是成为放射线检测器的放射线入射面。闪烁器15如从其入射面15a作为检测对象入射X射线、γ射线、或带电粒子束等的放射线时，会产生规定波长的闪烁光。又，作为闪烁器15的底面的光出射面15b与作为PD阵列10的上面的光入射面10a之间通过可透射闪烁光的光学粘结剂16加以光学接续粘结。
在此，由闪烁器15及PD阵列10构成为本放射线检测器的放射线检测部1。该放射线检测部1是可检测所入射的放射线、而将对应于其强度的电信号输出的检测单元。又，由配线基板20构成为将放射线检测部1与信号处理部3连接的配线基板部2。
在半导体装置5的配线基板20的下游侧设置信号处理部3和外壳(封装体)40。在本实施方式中，信号处理部3是由设置有可处理从PD阵列10来的检测信号的信号处理电路的信号处理元件30所构成。
在信号处理元件30的上面上形成凸块电极31。凸块电极31是对应配线基板20的输出面20b，按照对应于贯通孔群20d、导电性部件21、及导电部23的方式形成，导电部23是成为连接凸块电极31的电极垫。由此，在配线基板20上传送检测信号的作为导电通路的导电性部件21是通过凸块电极31电连接于设置在信号处理元件30的信号处理电路。
又，在图中仅示出对应于PD阵列的信号输出的凸块电极，而信号处理电路的驱动信号或从信号处理电路所输出的信号也同样地通过凸块电极连接于在配线基板20的输出面20b上具有的规定导电部(图未示)，并经由在配线基板20的输出面20b上具有的电极垫(图未示)和外壳40上的凸块电极44电连接于规定的引线43。
又，外壳40是可将由闪烁器15、PD阵列10及配线基板20所构成的半导体装置5和信号处理元件30保持为一体的保持部件。该外壳40具有在其上面上作为凹部而设置的、将信号处理元件30收容在内部的元件收容部41；和设置在元件收容部41的外围，而可通过凸块电极44连接于设置在配线基板20的输出面20b上的规定位置的电极垫(图未示)，且可支撑闪烁器15、半导体装置5及信号处理元件30的支撑部42。又在外壳40的底面设置有电信号对外部输入输出用的引线43。
在上述构成中，如有X射线等的放射线入射于放射线检测部1的闪烁器15时，在闪烁器15内会产生闪烁光，该闪烁光会经由光学粘结剂16入射于半导体元件的PD阵列10的光二极管11。光二极管11会检测该闪烁光，并输出对应于放射线强度的电信号。
从PD阵列10的各光二极管11所输出的电信号会顺序经由所对应的凸块电极12、配线基板20的导电性部件21、及凸块电极31，而输入于信号处理元件30。然后，在信号处理元件30的信号处理电路中进行所必要的信号处理。
针对本实施方式的放射线检测器的效果进行说明。
在图9和图10所示的放射线检测器中，将放射线检测部1与信号处理部3加以电连接以传送电信号所用的配线基板部2是一种和放射线检测部1所含有的PD阵列10一起构成半导体装置5的上述构成的配线基板20。根据这种构成时，PD阵列10的光二极管11与配线基板20上的导电性部件21得以良好的连接，因而可实现可确实的执行从放射线检测部1到信号处理部3的检测信号的传送，及在信号处理部3的检测信号的处理的放射线检测器。
如此地，要将由半导体元件和配线基板所构成的半导体装置应用在放射线检测器时，配线基板20所用的绝缘基板是以具有放射线遮蔽功能的规定玻璃材料所形成玻璃基板为优选。由此可抑制放射线的从位于配线基板20的上面20a侧的放射线检测部1透射到位于下面20b侧的信号处理部3。
这种玻璃材料是例如含有铅的玻璃材料。要使用铅玻璃时，有关玻璃材料的铅含有量是可根据在该放射线检测器所要求的放射线遮蔽功能的程度等做适当的设定为优选。又，也可使用铅玻璃以外的具有放射线遮蔽功能的玻璃材料。或不需要放射线的遮蔽时，或将上述半导体装置应用在放射线检测器以外的装置时等，也可如在图1中所述的使用不具放射线遮蔽功能的玻璃材料，或玻璃材料以外的绝缘材料。
接着，参照图11A～图14C，说明图1所示的半导体装置及图9所示的放射线检测器上的配线基板所用的玻璃基板的构成及其制造方法的一例。又，在此是说明有关具有贯通孔的玻璃基板的一般构成例及其制造方法。因而，以下所说明的玻璃基板是与上述半导体装置及放射线检测器所用的配线基板在形状及构成上有所差异。
首先，如图11A所示，准备包括核心玻璃部63和设置在其周围的覆盖玻璃部65的母材61。该母材61的外径是例如为40～45mm左右，而核心玻璃部63的外径是例如为28～31mm左右。核心玻璃部63是由酸溶性玻璃所形成，覆盖玻璃部65是由铅玻璃、钠钙玻璃、科瓦铁镍钴合金(Kovar)玻璃、派拉克斯玻璃(Pyrex硼硅酸玻璃)等所形成。接着，如图11B所示，将母材61拉丝，制成作为纤维状的玻璃部件的玻璃纤维67。玻璃纤维67的外径是例如为0.4mm左右。
接着，如图11C所示，将多条上述玻璃纤维67捆札，排列在规定的模具69内。在此是使用从玻璃纤维67的中心轴方向观看时成为六角形的模具69，而将1万条左右的玻璃纤维67堆积在模具69内。由此，玻璃纤维67会如图11D所示的从其中心轴方向观看时，被排列成六角形。又，也可使用从玻璃纤维67的中心轴方向观看时成为三角形或四角形的模具，以将玻璃纤维67排列成为从中心轴方向观看时成为三角形或四角形。
接着，如图11E所示，将排列状态的玻璃纤维67的束拉丝制成复型纤维71。复型纤维71的外径是例如为0.7mm左右。
接着，如图12A所示，将多条拉丝的复型纤维71排列并收容在规定玻璃管73内。玻璃管73的内径是100mm左右。接着，如图12B所示，对被容纳在玻璃管73内的复型纤维71加热，使其彼此之间熔接。此时，在玻璃管73的一端连接比该玻璃管73为细的玻璃管75，而用旋转泵等排气，降低其内部压力，以使玻璃管73和容纳在其内部的复型纤维71彼此之间于加热时可利用大气压使其无间隙相接触并熔接。
加热温度是例如为600℃左右，内部压力为0.5Pa左右。又，玻璃管73的另一端是被封闭。由以上的工程，可在玻璃管73内形成多个的复型纤维71成为熔接状态的束状玻璃部件77。
接着，拆除玻璃管75及封闭的部分。然后，如图13A所示，用砂轮79等研磨玻璃管73的外围，进行束状玻璃部件77的整形(外径调整)。此束状玻璃部件77的外径调整的工程是可使用外围研磨机。
接着，如图13B所示，将束状玻璃部件77切断成所要厚度。此时，将束状玻璃部件77沿着与其中心轴成正交的轴1，用切割器81切断，就可取得如图1所示的配线基板20那样的、其贯通孔形成为以垂直于上面及下面的轴为其中心轴的形状的玻璃基板。
或，如图13B所示，也可从对中心轴成正交的轴1倾斜规定角度θ的方向，将束状玻璃部件77用切割器81切断。又由切割器81所切断的玻璃部件的切断面是要经过研磨。经由这些工程，可形成如图14A及图14B图所示的板状玻璃部件83。又，在此的图示例是从倾斜角度θ方向所切断的玻璃部件83。
接着，如图14C图所示，从板状玻璃部件83中除去核心玻璃部63(拔芯)。此时，用HNO3或HCl，以蚀刻技术除去核心玻璃部63。由此，在板状玻璃部件83上可形成贯通其厚度方向的多个贯通孔84，而形成具有贯通孔的玻璃基板。
上述半导体装置及使用该半导体装置的放射线检测器上的配线基板20是可使用例如由上述制造方法所取得的玻璃基板，并在其贯通孔内形成作为导电通路的导电性部件。即，在这种构成的玻璃基板中，可根据半导体装置或放射线检测器的构成，以设定其基板的形状、贯通孔的个数及配置等。
然后，在设置在玻璃基板上的贯通孔中形成作为导电通路的导电性部件，并在其各面上分别形成由所必要的电极及配线所构成的电气配线图形，就可取得如图1及图2所示构成的配线基板。又，在图2中，在配线基板20的上面20a上以虚线所表示的是，使用上述构成的玻璃基板时，由多条玻璃纤维所形成的六角形复型纤维(multi fiber)的配置。
以下，概略的说明图1所示的半导体装置的制造方法及图9所示的放射线检测器的制造方法及其具体的构成例。
首先，准备如上述的通过将由多条玻璃纤维捆扎成束的玻璃部件切断、除去规定核心玻璃部而并形成设置有包括多个贯通孔的贯通孔群的玻璃基板。接着，在该贯通孔内形成成为导电通路的导电性部件，并在其输入面及输出面的两面上分别形成具有所必要的电极及配线的电气配线图形，而制成半导体装置5所使用的配线基板20。
在图1及图9所示的构成中，针对半导体装置5的配线基板，对于在玻璃基板上所设置的贯通孔群20d所含有的各个贯通孔20c，形成由导通部21c、输入部21a及输出部21b所构成的导电性部件21。并在其输入面20a上形成分别对应于各贯通孔群20d的导电部22，及，在输出面20b上同样形成导电部23，以作为配线基板20。
要形成在玻璃基板上的上述导电性部件及电气配线图形是例如可由氮化钛(TiN)、镍(Ni)、铝(Al)、铬(Cr)、铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)或它们的合金所构成的导电性金属层来形成。这种金属层是可为单一的金属层，也可为复合膜或叠层膜。又，其具体的形成方法是可由蒸镀、CVD(化学气相沉积)、电镀或溅射等方法形成金属膜，并用光蚀刻法或蚀刻加工等在玻璃基板上形成所要图形。或，也有在玻璃基板上设置所要图形的掩模，而用上述方法形成金属层后除去掩模的方法(掩模蒸镀或剥落方法)。又，如有必要，也可进一步在配线基板20上形成凸块电极。
在制成配线基板20后，使已形成凸块电极31的信号处理元件30的IC芯片对准于设置在配线基板20的输出面20b上的作为电极垫而发挥作用的导电部23，将其在物理上及电气上连接。又，使已形成凸块电极12的PD阵列10对准于设置在配线基板20的输入面20a上的作为电极垫发挥作用的导电部22，将其在物理上及电气上连接。
形成凸块电极31、12的凸块材料是可使用例如锡(Sn)、铅(Pb)、铟(In)、金(Au)、铜(Cu)等的金属，含有它们的焊锡、含有导电性填充物的树脂、或它们的复合材料、或形成为叠层构造。又，在凸块电极与其下面的电极垫之间也可以插入凸点下金属层(UBM：under bumpmetal)。
又，要用凸块电极进行装配时，预先将配线基板20加热到100℃左右的凸块电极材料的熔点附近的规定温度为优选。由此，设置在配线基板20的贯通孔20c的内部的空气会膨胀。
接着，使PD阵列10或信号处理元件30的芯片对应于配线基板20后，对芯片加热，将其装于配线基板20。在此时刻，凸块会熔化，或凸块会软化。而将空气或氮气吹向于装在配线基板20上的芯片，使其急冷。此时，在贯通孔20c内部所膨胀的空气会收缩，使凸块电极材料沿着导电性部件21的表面浸透到贯通孔20c的内部，凸块电极与导电性部件21得以良好的连接。
接着，使已形成凸块电极44的外壳40对准于设置在配线基板20的输出面20b上的对应电极垫(图未示)，将其进行物理的、电气性的连接。由以上的工序，可经由设置在外壳40的引线43与外部电路之间进行信号的输入输出动作。又，在PD阵列10的光入射面10a上，通过光学粘结剂16装上闪烁器15，就可取得如图9所示的放射线检测器。
在此，在半导体装置5中，作为半导体光检测元件阵列所设置的PD阵列10是可使用其光二极管是形成在光入射面(表面)10a的表面入射型，或，也可使用其光二极管是形成在信号输出面(背面)10b的背面入射型。又，光检测元件的光二极管的个数或排列等也可适宜设定。
又，要将光二极管的检测信号从输出面10b输出的构成是可根据PD阵列的具体构成，而利用例如基于在输出面10b上所形成的配线图形的构成，或基于形成在PD阵列10内的贯通电极的构成。
又，在图9所示的放射线检测器中，放射线检测部1所采用的是包含可由放射线的入射而产生闪烁光的闪烁器15和由可检测从闪烁器15来的闪烁光的半导体光检测元件的光二极管11所配置成的PD阵列10的构成。这种构成是由闪烁器15将所入射的X射线等的放射线转换为规定波长的光(例如为可见光)后，由Si-PD阵列等的半导体光检测元件检测的间接检测型的构成。
或，放射线检测部也可不设置闪烁器，而用具有可检测所入射的放射线的半导体检测元件的构成。这种构成是用CdTe或CdZnTe等所形成的半导体检测元件以检测所入射的X射线等的放射线的直接检测型的构成。或也可由在Si中将其厚度十足的加厚使其成为全耗尽层来用，或，使其形成为可从背面入射的构造来实现的。这些是相当于例如在图9的构成中去掉闪烁器15，并将PD阵列10换成半导体检测元件阵列的构成，此时，由半导体检测元件阵列和配线基板构成为半导体装置。
又，由半导体元件和配线基板所组成的上述构成的半导体装置是除放射线检测器外，也可应用在各种各样的装置上。在此场合中，半导体元件也可使用半导体光检测元件或半导体检测元件以外的元件。又，除配线基板及连接在配线基板的信号输入面的半导体元件外，也可在配线基板的信号输出面上连接信号处理元件，而通过配线基板将半导体元件和要处理半导体元件所输出的电信号的信号处理元件构成为一体的半导体装置。
又，配线基板20与信号处理元件30的连接等是以如上述实施方式，通过凸块电极加以电连接的直接接合方式为优选。以这种用金属凸块电极作为电连接部件时，可将各部分适当地加以电连接。
又，在图9所示的放射线检测器中，在配线基板20的输出面20b上，是和输入面20a同样地设置导电部23，将其作为电极垫以连接信号处理元件30的凸块电极31。由此，配线基板20与信号处理元件30可介由凸块电极31而获得良好的连接。此输出面20b上的电极垫是可和包含导电性部件21的输出部21b的导电部23分开另设置电极垫的构成。
或，除用这种凸块电极的构成外，也可采用在基于凸块电极的连接后充填底部充填树脂的构成，或以各向异性导电性薄膜(ACF)方式、各向异性导电性糊(ACP)方式、非导电性糊(NCP)方式等的构成。又，在各个基板上也可视其所需，在使电极垫保持其开口的状态下，形成由绝缘物质所构成的钝化膜。
发明的效果
根据本发明的半导体装置及使用该装置的放射线检测器时，如上所详细说明的，可应用在其半导体元件与其在配线基板上所对应的导电通路之间可获得良好的连接的半导体装置，及使用该半导体装置的放射线检测器。即，连接半导体光检测元件等的半导体元件所用的配线基板是具有从其输入面到输出面的多个贯通孔是以规定的排列形成为贯通孔群的绝缘基板，并使半导体元件的凸块电极对应于该贯通孔群，以使半导体元件连接于其在配线基板上所对应的贯通孔群所设置的作为导电通路的导电性部件的构成时，在要将半导体元件装上于配线基板上之时，凸块电极的一部分会进入于设置有导电性部件的贯通孔群中的多个贯通孔各个的内部。由此可实现其半导体元件与其在配线基板上所对应的导电通路之间是通过凸块电极而获得良好的连接的半导体装置。
又，根据应用了这种构成的半导体装置的放射线检测器时，由于其半导体元件与其在配线基板上所对应的导电性部件之间有良好的连接，由此，可实现可确实执行从放射线检测单元到信号处理单元的检测信号的传送、及在信号处理单元中的检测信号的处理的放射线检测器。

Claims (8)

1.一种半导体装置，其特征在于，包含：
可输出电信号的半导体元件；和
在信号输入面与信号输出面之间设置传送所述电信号的导电通路，并在所述信号输入面上连接着所述半导体元件的配线基板，
所述配线基板构成为，具有：设置有包括多个贯通孔的贯通孔群的绝缘基板；和设置在所述贯通孔群所含有的各个所述贯通孔内，可使所述信号输入面与所述信号输出面之间电导通而作为所述导电通路发挥功能的导电性部件，
所述半导体元件与设置在所述配线基板的所述贯通孔群内的所述导电性部件，通过对应于所述贯通孔群所形成的单一的凸块电极，而在所述凸块电极的一部分进入到所述贯通孔群中的各个所述贯通孔内、或者一部分所述贯通孔内的状态下，加以电连接。
2.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
所述导电性部件形成于设置在所述绝缘基板的所述贯通孔的内壁。
3.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
所述绝缘基板是将包括核心玻璃部和设置在所述核心玻璃部周围的覆盖玻璃部的纤维状玻璃部件捆扎形成的束状玻璃部件切断成为所要厚度，且通过将所述核心玻璃部除去而形成所述贯通孔的玻璃基板。
4.如权利要求1～3所述的半导体装置，其特征在于，包括：
连接在所述配线基板的所述信号输出面，用以处理来自所述半导体元件的所述电信号的信号处理单元。
5.一种放射线检测器，含有权利要求4所述的半导体装置，其特征在于，
该放射线检测器具备放射线检测单元，该放射线检测单元含有所述半导体元件，该放射线检测单元检测所入射的放射线而输出所述电信号；
所述信号处理单元处理来自所述放射线检测单元的所述电信号，
所述放射线检测单元及所述信号处理单元分别连接在所述配线基板的所述信号输入面及所述信号输出面。
6.如权利要求5所述的放射线检测器，其特征在于，
所述配线基板所用的所述绝缘基板是由具放射线遮蔽功能的规定材料所形成的玻璃基板。
7.如权利要求5或6所述的放射线检测器，其特征在于，
所述放射线检测单元包括：利用放射线的入射而产生闪烁光的闪烁器；和作为检测来自所述闪烁器的所述闪烁光的所述半导体元件的半导体光检测元件。
8.如权利要求5或6所述的放射线检测器，其特征在于，
所述放射线检测单元包括作为检测所入射的放射线的所述半导体元件的半导体光检测元件。
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