CN102194771A - 半导体装置及其制造方法 - Google Patents

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CN102194771A
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CN
China
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semiconductor device
light
transmissive element
protection film
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CN201110049238XA
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English (en)
Inventor
成濑俊道
高田秀夫
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种半导体装置及其制造方法。在进行光的发光或受光的以往的半导体装置中，利用没有填料的透明的树脂进行密封，由于热膨胀系数α的不一致而导致可靠性欠缺。通过在半导体芯片的表面上、特别是在受光或进行发光的区域内设置透射元件，利用混入有填料的绝缘树脂密封其他部位。因此使密封树脂的热膨胀系数接近Si的热膨胀系数α(Si)。若支承基板中混入有玻璃纤维、玻璃填料，则支承基板的热膨胀系数也接近Si的热膨胀系数，从而抑制发生弯曲。另外，若在表面上设置保护膜，准备与模具的内壁抵接的透射元件，则该保护膜能够防止透射元件的划伤，而且，设置为利用该保护膜围绕光的通过区域，因此防止上述密封树脂进入该区域内。

Description

半导体装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种发射光或检测入射光的半导体装置。
背景技术
发射光信号、或检测入射光的半导体装置被用于例如采用了DVD、最近则为蓝光(blue ray)的视频设备。
例如发射光的部件为半导体激光器(laser)，检测光的部件为受光用光学封装件(package)。DVD设备中的光拾取器组件(Optical pickup Module)使自被装入的半导体激光器发射出的光经由物镜照射到光盘，来自磁盘的反射光经由棱镜(prism)射入被装入到组件(module)中的受光用光学封装件。该受光用光学封装件通常为中空构造的构件。
对于受光用光学封装件，在印刷电路板上设有如拉门的框架那样的格子状的侧壁，在四周被上述侧壁围绕的空间中安装这种光学元件。而且在由侧壁形成的开口部上例如粘贴有玻璃板。关于该技术，例如在日本特开2001-053180号公报(US6521482号生效日：2003/Feb.18)(文献4)中有详细记述。
另一方面，半导体封装件通常利用传递模塑(transfer molding)法以流入树脂的方式进行密封。并且由长期以来的开发历史可知，为了与作为半导体芯片的材料的Si的热膨胀系数α1相吻合而在密封树脂中混入填料(filler)。但是在作为本发明的主题的光学封装件中，由于该填料使光散射，因此无法采用。假设没有混入填料，则热膨胀系数的差值变大，密封树脂中的半导体芯片的应力加大。
而且熔化时的树脂的粘性降低，熔融树脂自模具的接合面流出，而成为毛边。鉴于上述情况，半导体封装件基本都采用粘贴有玻璃板的中空封装件。
尽管如此，不在密封树脂内混入填料地进行传递模塑的方法也被实现。通常，半导体封装件为在印刷电路板上安装光学元件、利用模具统一地由树脂进行密封并通过切割(dicing)成为固体片的组件。
专利文献1：日本特开2001-351997号公报
专利文献2：日本特开2006-19363号公报
专利文献3：日本特开2004-319530号公报US7，566，588
专利文献4：日本特开2001-053180号公报(US6，521，482)
在图9的中空封装件50中，在侧壁51与光学元件52之间插入有芯片安装器(chip mounte r)工具、接合器(bonder)工具，因此无论如何都需要有余量(margin)，从而导致难以小型化，而且玻璃的粘贴工序变得复杂，所以难以降低成本。
另一方面，在图10的光半导体装置60中，未混入填料的热固化性树脂61的粘度较低，而在进行传递模塑时，存在出现毛边的问题。另外由于该密封树脂的热膨胀系数(线膨胀系数)与基板的热膨胀系数(线膨胀系数)相差甚大，因此存在封装件发生弯曲、半导体芯片出现故障的问题。而且最近，BD(Blue-ray Disc：蓝光光盘)采用405nm的波长，而树脂的耐光性存在问题。由于接近紫外线因此树脂发生变色。
因此如日本特开2006-19363号公报(文献2)，提出了一种在芯片上载置方块(dice)状的玻璃之后进行模压(mold)的技术。但是存在玻璃基板与模具的内壁抵接而划伤玻璃板的问题。另外为了防止该划伤，而在模具上模的整个内壁上粘贴柔软性的树脂片材(sheet)，来谋求防止玻璃板的划伤。但是在剥离该树脂片材时，在玻璃板上积存有电荷(charge)而存在吸引尘埃的问题。
而且，在向模具安装树脂片材的情况下，由于树脂片材用的设备、该树脂片材的费用而导致成本变高。并且存在如下问题：当玻璃与树脂片材抵接时，玻璃陷入树脂片材，在完成后，玻璃形成为从封装件稍微突出。在这种情况下，当玻璃的角部碰撞到某部件时，角部会被碰掉。
上述技术存在如下问题：完成的半导体装置为了向组件上进行装配而向装配工序输送时，玻璃会落满尘埃、被划伤。另外在装配操作中，必须小心处理。
另一方面，在日本特开2004-319530号公报(文献3)中公开了一种在玻璃上覆盖保护膜之后进行模压的方法。该方法是在模压后去除保护膜的类型，该去除工作麻烦。而且存在如下问题：在剥离保护膜时产生电荷(charge up)，在玻璃表面上附着尘土。
发明内容
本发明是鉴于上述课题而做成的，能够适用于MAP用的基板或引线框(lead frame)，尤其包括：透射元件，其设在半导体芯片的表面上，由透射光的材料构成且具有一定的厚度；保护膜，其以围绕上述受光或发光的光的通过区域的方式设在上述透射元件的表面上；绝缘树脂，其混入有填料，该绝缘树脂覆盖半导体芯片且覆盖上述透射元件的侧面及上述保护膜的外侧侧面，并使上述保护膜的表面和由上述保护膜围绕的通过区域暴露。
另外，准备已设有半导体芯片的支承基板或引线框，上述半导体芯片的表面上设置透射元件，该透射元件由表面、背面及侧面构成并在上述表面上设有围绕光通过区域的保护膜，将支承基板或引线框设置到模具的模腔内，以阻隔绝缘树脂流入到由上述保护膜围绕的上述光通过区域内的方式统一地利用绝缘树脂进行密封，在从上述模具中取出之后，按各单元进行切割分离。
通过在半导体芯片的表面上、特别是在受光或进行发光的区域上设置透射元件，能够利用混入有填料的绝缘树脂密封其他部位。由此能够使密封树脂的热膨胀系数接近Si的热膨胀系数α(Si)。而且，若支承基板中混入有玻璃纤维、玻璃填料，则支承基板的热膨胀系数也能够接近Si的热膨胀系数，而能够抑制弯曲的发生。
另一方面，若准备在表面上设置保护膜而能够与模具的内壁抵接的透射元件，则该保护膜能够防止划伤透射元件，而且，利用该保护膜围绕光的通过区域地设置，因此能够防止上述密封树脂进入该区域内。
另外，取代没有混入填料的绝缘树脂，采用由玻璃等构成的较小的透射元件，并利用混入有填料的绝缘树脂密封该透射元件的周围，因此压入模具的树脂的粘度变高，能够抑制由模具的接合部分生成的毛边。
完成了的半导体装置的封装件的表面与保护膜的表面在实质上平齐，因此不会引起钩挂。另外，保护膜的开口部非常小，因此玻璃本身不会划伤，并且还能抑制附着来自外部的尘土或者由保护膜的磨擦而产生的尘土。
而且，上述保护膜由聚合而成的树脂构成。特别是，由于是聚合而成，因此结合性较高，由于磨擦而产生的尘土较少。
此外，上述保护膜由比上述绝缘树脂柔软的材料构成。
另一方面，在装配操作中，由于设有保护膜，因此不需要像以往例示的半导体装置那样小心地处理。
另外，半导体元件有时将结构光作为干扰信号接收。但是，保护膜具有阻隔该杂散光的作用，而还能够防止误操作。
附图说明
图1的(A)、(B-1)、(B-2)、(C)～(D)是说明本发明的半导体装置的图。
图2的(A)～(D)是说明本发明的半导体装置的图。
图3的(A)～(E)是用于说明本发明的半导体装置的制造方法的图。
图4的(A)～(B)是用于说明本发明的半导体装置的制造方法的图。
图5的(A)～(B)是用于说明本发明的半导体装置的制造方法的图。
图6的(A)～(B)是用于说明本发明的半导体装置的制造方法的图。
图7是用于说明本发明的半导体装置的制造方法的图。
图8是用于说明本发明的半导体装置的图。
图9是用于说明以往的半导体装置的制造方法的图。
图10是用于说明以往的半导体装置的制造方法的图。
图11的(A)～(B)是说明本发明所采用的引线框的图。
图12是本发明的半导体装置被光拾取器组件所采用时的概略图。
图13的(A)～(B)是表示采用了Si转接板(Interposer)的发明的半导体装置的图。
具体实施方式
本发明的特征
以下，参照图1对本发明进行说明。通常，绝缘树脂11混入有填料。例如，氧化Si，氧化铝或玻璃纤维(glass fiber)等为该填料。考虑到半导体芯片6、支承基板2或引线框4A的热膨胀系数与绝缘树脂11的热膨胀系数来决定上述填料的混入率。但是，由于该混入物使光散射，因此在处理光的半导体封装件中不采用。确切而言，其原因在于由于在光通过的部分中具有填料，因此使光散射，而无法得到正确的信号。
另一方面，绝缘树脂11采用环氧系热固化性树脂，若采用没有混入物的树脂，则其粘度降低。这种情况，树脂自上模和下模的抵接部向模具外部流出，产生所谓的树脂毛边。这样的技术例如请参照日本特开2007-305859号公报。
在本发明中，配置比光的通过区域LP(例如，设在玻璃等透射元件上的激光器的光的通路)的尺寸大的玻璃基板作为透射元件9，其他的部位利用混入有填料的绝缘树脂11进行密封，从而能够排除使用低粘度的绝缘树脂。
另外，由于能够采用混入有填料的绝缘树脂11，因此能够抑制热膨胀系数的不一致，且能够防止弯曲。而且，通过以围绕光的通过区域LP的方式设置由树脂构成的保护膜10，使透射元件9不与模具的内壁直接抵接，而能够不划伤透射元件9地进行密封。并且，该保护膜10成为阻碍，而不会出现使混入有填料的绝缘树脂进入该通过区域LP。
鉴于上述情况，将透射元件9设在半导体芯片6之上，使该透射元件9的表面上的保护膜10与模具的内壁抵接地进行密封。因此，具有如下特征，即模具的内壁与保护膜10相抵接，而不会划伤透射元件9。结果，可以不需要在以往例中说明的粘贴在模具的内侧的树脂片材。然而，也可以采用树脂片材，但会使成本提高。
另外，采用玻璃等的透射元件9、保护膜10，并利用混入有填料的绝缘树脂11密封它们的周围，因此还能够抑制由模具周围的抵接部分产生的毛边。
在完成了的半导体装置1中，绝缘树脂11与保护膜10的外侧的侧面成为一体，封装件11的表面与保护膜10的表面在实质上平齐，因此通过区域LP的部分的透射元件9成为稍微凹陷的构造。因此不会划伤透射元件本身，并且保护膜10也不会被磨擦，从而还能够抑制由保护膜10产生的尘土的量。在图1的B-1中，只有通过区域的部分被蚀刻，因此透射元件9的其他部分的整个表面上设置有保护膜。另一方面，在图1的B-2中，利用蚀刻，使保护膜成为围绕通过区域的环状。采用上述何种方式都可以，尤其是图B-2中的情况，在模压时，在保护膜的外侧较薄地覆盖绝缘树脂11。在该图中由点划线所示的圆C的部分为较薄地覆盖的部分，其厚度大致为保护膜的厚度。在该构造中，绝缘树脂11与其他的部分成为一体，因此能够防止透射元件的脱离。而且，透射元件与绝缘树脂的界面不出现在封装件的表面上，而还能够提高耐湿性。
在此，优选透射元件为相对于光透明且具有一定的厚度的元件。在图1、图2中，优选该厚度为超过连接元件8的顶部的厚度。材料为玻璃、透明的树脂。另一方面，保护膜10一般为较薄地涂覆树脂而成的膜、树脂片材、薄板状的树脂等。如图1的(B)所示，优选保护膜10为能够进行通过区域LP等的蚀刻加工的材料。例如阻焊剂等液体状树脂容易进行涂覆、蚀刻加工而适合用作保护膜10。
通常，感光型焊剂(photo solder)不经过热处理等聚合工序就使用。但是，在装配等操作工序中，该感光型焊剂一旦与其他构件接触就会产生尘土，而有可能使尘土堆积在通过区域LP中。
因此，作为改善方案，在本发明中，使树脂聚合。在大块的玻璃板上较薄地形成酰亚胺树脂来作为材料，在形成了图案之后，对其进行加热来使其聚合，而成为聚酰亚胺。结果，酰亚胺树脂之间的结合变强，而抑制了尘土的产生。另外，聚酰亚胺比感光型焊剂、绝缘树脂柔软，而使施加到透射元件9上的力减小，从而能够抑制透射元件变差。
而且，如图1的D所示，保护膜10的开口部LP被限定为狭窄的区域，因此尘土不会进入该开口部LP中。或者，能够在很大程度上抑制尘土的进入。
另一方面，由于设有保护膜10，因此在装配操作中不需要像以往例示的半导体装置那样小心地处理。保护膜内侧的透射元件等与其他构件抵接的可能性也很小。
而且，通过在半导体芯片6的表面上、特别是在受光或者进行发光的区域上设置透射元件9，使其他的部位能够利用混入有填料的绝缘树脂11来进行密封。由此，能够与以往的封装件同样地使绝缘树脂11的热膨胀系数接近Si的热膨胀系数α(Si)。而且，若在支承基板2中混入有玻璃纤维、玻璃填料，则包括支承基板2在内也能够进行调整，从而能够抑制装置整体的弯曲。
本发明能够适用于使用模具的方法。例如，能够利用传递模塑进行密封的方法可适用于所有的封装件。特别是在考虑到小型化的情况下，对采用了支承基板、引线框的被称作MAP法的制造方法有效。
第1实施方式
如图1所示，本半导体装置1采用了支承基板2。支承基板至少表面进行了绝缘处理。具体而言，可以是陶瓷基板、树脂基板或者表面经过了绝缘处理的金属基板。特别是树脂基板被称作转接板(Interposer)，优选为：以绝缘树脂为芯，两表面上形成有Cu图案的绝缘性基板；以Cu为芯，在两表面上覆盖绝缘树脂，然后在覆盖了绝缘树脂的两表面上形成Cu图案的绝缘性基板。绝缘树脂为环氧系、聚酰亚胺系材料，且混入有填料、玻璃纤维。在此，采用了玻璃环氧基板。
在该支承基板2的表面上设有半导体芯片6的安装区域3以及与半导体芯片6电连接的内部电极4，在背面上设有与内部电极电连接的外部电极5。在该连接中，例如，在内部电极4的背面设有从支承基板2的表面贯通到背面的通孔(through hole)，借助设在该通孔中的电极材料，内部电极与外部电极5电连接。而且根据需要，在除该外部电极的中央之外的部位上设置感光型阻焊剂(photo solder resist)PSR，在暴露的外部电极5上设钎焊材料。
另外，在此，根据附图的状况显示了两层布线层，但是也可以是两层以上的多层构造。另外也可以是一层图案。在一层构造的情况下，在相当于内部电极4的背面侧的的支承基板2上设有通孔，在暴露于该通孔中的内部电极4上设置钎焊材料。
安装区域3与内部电极4、外部电极5为同一材料，设有以Cu为主要成分的岛(island)，半导体芯片6的背面固定在该岛上。通常，岛3镀有Ni、Au，其上借助Ag膏或者绝缘性粘接剂固定有钎焊材料。另外，在芯片由绝缘性粘接剂固定的情况下，也可以省略岛3，而将芯片直接固定在支承基板上。此外，在半导体芯片6因高速处理而散发热量较大的情况下，也可以形成通孔来作为散热通孔，在支承基板2的背面设置放热电极。另外，若将芯片的背面与GND连接，则也可以在支承基板2的背面上准备外部电极。
半导体芯片6能够发射光，或接收入射的光，前者为LED、激光器，后者的受光元件为光电二极管、内置有光电二极管的光I C。特别是，光电二极管或者光IC作为DVD、被称为蓝光的组件的一部分而被使用。即，被用于光拾取器，检测自光盘反射来的激光，进行1、0的检测或者光斑位置的检测。另外，在该半导体芯片6的表面的周围设置作为焊盘(pad)的内部电极4，在该焊盘的内侧，利用半导体工艺做出了具有该光处理功能的扩散区域(光电二极管元件)。
在该半导体芯片6的背面利用地线接地的情况下，芯片的背面具有背面电极，利用钎焊材料或者Ag膏等与上述岛电连接。另外，上述连接电极7与上述内部电极4利用金属丝8连接。另外，在没有地线接地的情况下，使用绝缘性粘接剂。
接着，设置透射元件9。其由能够透射光的材料构成，例如优选玻璃或者透明的树脂(通常优选塑料)。然后，切割成方块状，并在其表面上以围绕光通过区域的方式形成保护膜10。该光通过区域是指，入射光或射出光的通路。例如，为激光芯片时，该光通过区域为光被发射并向外部射出的通路，在该通路上设置玻璃板，以围绕该玻璃板上的被限定了的通路的周围的方式在玻璃板的表面上设置保护膜10。
另外，在被作为光拾取器所采用的光IC中，自外部射入的光(例如激光)射入到被设在IC内的光电二极管。特别是，该激光在上述玻璃板的表面上映现为光斑状，与比该光斑直径大一圈的尺寸(例如直径为0.7mm)相当的区域以被上述保护膜围绕的方式设置保护膜10。
图1的(B)为该透射元件9的一例，其为被切割成由表面、背面及4个侧面构成的方块状的玻璃板。在此，透射元件9从上方来看为矩形，但可以是任意形状。也可以是圆形、多边形。若为四边形，则能够利用后述的切割加工简单地做出，但是，若为四边形以外的形状，则能够利用冲切加工冲裁或利用蚀刻进行加工。另外，背面为粘接剂AD，色彩浓重的画有斜线的部分为保护膜10。另外，也可以在保护膜的背面上设有防反射膜。
该透射元件9设在半导体芯片6上，利用绝缘树脂11密封。保护膜10与构成膜腔的上模或者下模的内壁抵接，由此绝缘树脂11密封支承基板2的表面、半导体芯片6，而且与透射元件的侧面及保护膜的外侧的侧面紧密接触地进行密封。
本发明的特征在于，采用了玻璃作为透射元件，因此不采用粘度较低的树脂，在透射元件的周围设置已混入有填料的绝缘树脂11。例如，填料为氧化硅膜、氧化铝或者玻璃等填料、玻璃纤维。
透射元件的大小根据封装件、半导体芯片的大小的不同也不同，当封装件为4(长)×5(宽)×0.85(厚度)mm、半导体芯片6为2.12(长)×2.5(宽)×0.33(厚度)mm时，透射元件为1.1×1.1×0.25(厚度)mm，占整体大小的1.7％。而绝缘树脂的含量占12％。
另外，封装件为这样的封装件，即，透射元件的表面积的大小为相对于封装件的表面积的比率为6％左右的极小比率的封装件。
因此，采用绝缘树脂，若调整其中的混入物的含量，则能够调整支承基板2、绝缘树脂11及芯片的热膨胀系数的不一致，从而能够防止弯曲。
另外，由图可知，保护膜10的表面与绝缘树脂11的表面平齐。因此，即使与外物接触，也不会接触到玻璃基板。尽管保护膜突出的部分由于接触等而成为尘埃、尘土的产生源，而导致光通过的部分污浊。但是，由于两表面平齐，因此也不需要太过担心。因此，在装配工序中，即使不那么小心地管理也能够安心地处理。
接着，说明制造方法，被形成为方块状的固体片的透射元件9能够利用安装在接合(bonding)装置上的吸附夹具(collet)保持。特别是在本发明中，保护膜10的表面与绝缘树脂11的表面在实质上平齐，因此为容易利用该吸附夹具吸引的构造。
图1的(A)为利用后述的MAP法构成，因此支承基板及绝缘树脂11的侧壁一致。另一方面，也可以如图1的(C)那样个别地进行模压，密封部也可以比支承基板小一圈。
而且，通过观察图1的(D)能够看出其形状的特征。由树脂构成的较薄的正方体的封装件为黑色的树脂，在表面上具有小于十分之一的较小的绿色的保护膜，在该保护膜的中央具有取出材料而成的光通路LP。好像是在封装件的表面具有较小的圆圆的孔的封装件。
来自外面被缩径的激光也能够从该构造通过，超过通过区域的干扰光能够利用该保护膜阻隔，而使光的干扰信号的影响也较少。
接着，说明图1的(B-1)和(B-2)的不同之处。B-1除了通过区域大约φ0.7mm之外，透射元件9的整个上表面上都设有保护膜10，B-2设有呈环状围绕通过区域9的保护膜10。内径约为0.7mm，外径约为0.9mm。若采用B-1的构造，则如图1的(A)中的箭头所示，透射元件9和绝缘树脂11的界面与保护膜10和绝缘树脂11的界面一致，而有可能从箭头所示的部分进入湿气或者产生裂纹。另一方面，若采用B-2的构造，则如图1的(D)所示，在环状保护膜的外侧横跨透射元件9的上表面地覆盖有绝缘树脂11。
因此，保护膜10和绝缘树脂11的界面进入内侧，而能够防止出现裂纹、进入湿气。而且，绝缘树脂覆盖由虚线的圆所示的部分C，因此能够防止透射元件9本身的脱离等。
为了在该C的部分也混入填料，保护膜10的厚度需要为大约50μm～100μm。另外，若也可以不混入填料，则也可以为50μm以下。另外，若为能够由UV等光聚合的树脂，例如酰亚胺系树脂，则能够聚合为聚酰亚胺，即使与模具抵接，产生的尘土也较少。
第2实施方式
图2为引线4A、岛3A被埋入树脂封装件的背面而引线、岛的背面暴露的构造的半导体装置。实现该构造的方法具有多种。例如通过使引线的背面与模具抵接来实现，或采用由半蚀刻形成有岛、电极的Cu板而在模压之后去除Cu板的背面的方法来实现，或在支承基板上设置引线、岛，而在密封之后剥离该支承基板的方法也能够实现。这还存在MAP法与个别模压的密封方法。
首先，对利用MAP法制造的半导体装置进行说明。其中，与图1一致的部位尽可能标记相同的附图标记。
图2的(C)为图2(A)的透视图，且封装件外形由上表面、背面及4个侧面构成，首先具有矩形的岛3A。该岛3A设有自该岛3A的角部朝向外侧的4根悬垂引线L，中途分成两股。
另一方面，在岛3A的周围设有一端接近岛而另一端朝向封装件1A的侧面的引线4A，该引线4A的端面与封装件的侧面平齐。并且，在该岛3A上与上述第1实施方式同样地设有半导体芯片6。该半导体芯片6的连接电极7借助金属丝8与引线4A的一端电连接。而且，在半导体芯片6上设有透射元件9。该透射元件为与上述第1实施方式相同的构造，其表面上设有保护膜10。另外，图2的(A)、(B)表示设有图1的(B-2)的环状的保护膜10的半导体装置，也可以如图1的(A)那样在透射元件9的整个上表面上设置保护膜10。
然后，包括该透射元件9在内，利用绝缘树脂11进行密封。通过保护膜10与上模或下模的内壁抵接，密封树脂11密封岛3A、引线4A、金属丝及半导体芯片6，而且，透射元件9的侧面被绝缘树脂覆盖，自保护膜的外侧的侧面覆盖相当于外侧的部分的透射元件9的表面。
与上述第1实施方式同样，透射元件小于封装件，而且能够透射光，因此绝缘树脂11能够混入混入物。例如，混入物可以是氧化硅膜，氧化铝或玻璃等填料、玻璃纤维。虽然根据尺寸的不同也不相同，透射元件9为覆盖半导体芯片6的一部分(1/2～1/10)左右的大小，因此绝缘树脂的含量占一半～一半以上。因此，若调整该混入物的含量，则能够调整绝缘树脂11的热膨胀系数，从而能够防止弯曲。而且，即使封装件整体弯曲，由于透射元件9覆盖保护膜的周围，因此不会在界面上产生间隙、出现间隙。
图2的(A)利用采用了引线框的MAP法制造，因此半导体装置1A成为由表面、背面及4个侧面构成的六面体，侧面与引线的端面一致。
另一方面，图2的(B)为对每个半导体装置进行个别模压，考虑到脱模性，构成为侧面稍微倾斜的六面体。图2的(B)为随着自封装件的背面朝向上方去，向内侧倾斜。而且，引线4A自封装件的侧面突出。
图2的(D)为两端子构造，作为二极管的半导体芯片的背面与岛3A电连接，与岛3A一体连接而成的的一方的引线4B在附图中位于上侧，半导体芯片的表面的电极借助金属丝与以离开岛的方式设置的下方的引线4A电连接。并且，密封岛3A、半导体芯片，且引线4A，4B的另一端自密封部向封装件的外部露出。而且透射元件9同样地设在半导体芯片之上，在透射元件9上以围绕光的通过区域的方式设有保护膜10。这也是个别地进行模压，设置为保护膜与模具的内壁抵接，注入树脂。
另外，图2的(D)为利用上述的引线框以外的方法来实现的，对Cu箔进行半蚀刻而形成岛7、引线，或在支承基板上形成它们的图案，因此为不需要支承引线的构造。
接着，由图3说明采用了图1的支承基板的MAP法。
首先，对透射元件9进行说明。在此，如图3的(A)所示，首先准备大块的玻璃板20。该玻璃板20的表面侧设有保护膜10。而且由图可知，配置成矩阵状。在此，根据附图的情况，保护膜10的个数为16个，但实际上，长、宽为1.10mm ×1.10mm左右，其个数相当多。另外，在整个表面侧上设有例如TiN作为防反射膜，而且在防反射膜上设有感光型焊剂，在感光型焊剂形成了图案之后，借助图案化了的感光型焊剂，使防反射膜被图案化。在矩形的俯视形状的保护膜10上以圆形贯穿形成了中间的光的通过区域LP。该光的通过区域为圆形。但是，若光源倾斜地入射，则为椭圆形。
另外，若两个光源倾斜地入射并重叠，则为十字状。因此，可以认为贯穿的形状一般具有圆形、椭圆、如椭圆呈十字状重叠的飞镖的形状(参照图3的(C)、(E))等各种情况。另外，如上所述，在采用酰亚胺系树脂的情况下，优选以大块的状态进行热处理、聚合处理。
然后，以由点划线表示的部分为设想的分割线DL，沿着该分割线DL进行切割。由此，能够制造如图3的(B)那样的方块状的透射元件。图1的(C)表示了该形状。由于保护膜10向内侧后退，因此自玻璃的边缘到该后退的部分被绝缘树脂11覆盖，而被固定。另一方面，如图1(B-1)所示那样到分割线DL的部分形成有保护膜，也可以在该状态下进行切割。在该情况下，如图1的(A)那样，透射元件9的侧面与保护膜10的周围一致。
接着，参照图4。(A)表示大块的支承基板2，成为单元的导电图案被配置成矩阵状。在此，岛3与其周围的8个内部电极4构成一个单元。虽然在附图中省略了，支承基板2的背面设有矩阵状的一个单元的外部电极5。并且，岛及引线的连接部按自下向上的顺序镀Ni、Au而被覆盖。
接着，如图4的(B)所示，在各岛上固定有半导体芯片6，半导体芯片6的连接电极7与内部电极4利用金属丝电连接。
之后，如图5的(A)所示，将透射元件9固定在半导体芯片6上。预先在半导体芯片6上涂敷透明的粘接剂，然后将透射元件9设在其上。利用装配工具的吸附夹具吸引该透射元件9，仅载置在半导体芯片上即可。另外，也可以在玻璃基板的背面粘贴粘接片。
另一方面，将光电二极管作为半导体芯片的一例来简单地进行说明。通常，利用PN接合将扩散区域形成在半导体基板上，当光入射到该扩散区域上时，根据光的强度产生输出。若从俯视角度来看，构成为“田”字状，利用差动电路等比较4个光电二极管的输出，来判断来自外部的光是否正好位于中央位置。另外，为了使光到达扩散区域，也可以去除相当于扩散区域的部位的钝化膜。在该情况下，上述透射元件的粘接剂与该去除区域周围的钝化膜抵接。
接着，如图5的(B)所示，上述支承基板2被设置到模具中。通常，构成膜腔的上模或下模的内壁为平面状。即若透射元件的保护膜10与上模抵接，则上表面为平面状，若透射元件的保护膜10与下模抵接，则底面为平面状，在此，以透射元件的保护膜10与上模的上表面或下模的底面抵接的方式配置。通常为支承基板被配置在下模中、下模上升而由两模夹持支承基板2的周围的机构，而成为与上模的上表面抵接的情况。而且，行列配置的单元被载置在一个膜腔内，多个单元一起进行密封。
自浇口注入的绝缘树脂混入有氧化硅膜、氧化铝、树脂颗粒等填料，而调整了热膨胀系数。
在保护膜10直接与内壁抵接的情况下，由于稍微的加压，而使保护膜被从上方挤压而进行密封。由此，根据保护膜的厚度的不同，在从模具取出时，该保护膜从压力中释放，有时比封装件的表面稍微超出数μm级。另外，为了使绝缘树脂不进入由保护膜围绕的部分，在上模的整个内壁上粘贴了剥离用的树脂片材，当保护膜与该树脂片材抵接时，成行列排列的整个保护膜区域能够抵接，从而能够实现高精度的密封。
最后，从模具取出，只要按点划线部分进行切割，就完成如图1的(A)所示的半导体装置。
接着，说明采用了引线框30的例子。图6的(A)的右图表示引线框30，左图表示成为半导体装置的单元的部分截面。
首先，具有岛3A，在岛3A的4个角部上延伸有悬垂引线L。另一方面，在岛3A的四侧边上分别连接有一端接近岛而另一端朝向外侧的多根引线4A。在与该半导体装置相对应的一个单元中，被配置为矩阵状且呈格子状延伸的连接杆(tie bar)T正好被配置在与切割线相当的区域。若从附图标记L的引出线的根的部分来看该连接杆，该连接杆的左右与单元邻接，且右单元的引线4A和左单元的引线4A由一根连接杆支承。其他的三根连接杆也一样。并且，悬垂引线L向连接杆的交点或交点的附近延伸，与连接杆成为一体。
在此，在该引线框30的岛3A上安装半导体芯片6，半导体芯片6的连接电极7与引线利用金属丝连接。
在准备了该引线框之后，载置图3中所制造的透射元件9。利用装备在接合装置上的吸附夹具来吸引透射元件9，将透射元件9载置到半导体芯片上。
假设在载置了透射元件之后，焊接(bonding)金属丝，则焊接头(bonding head)可能会接触到透射元件，而不优选这种方式。
接着，如图7所示，将该引线框载置到模具中进行传递模塑。保护膜10与上模的内壁抵接地进行模压，因此绝缘树脂表面与保护膜表面在实质上平齐。
最后，取出模塑后的引线框，按连接杆的部分进行切割，使其成为固体片。
在以上的所有实施例中，透射元件由相对于光透明的材料构成，以围绕光的通过区域的方式形成有保护膜。因此，能够利用混入有填料的绝缘树脂密封其他部位。结果，能够调整α。另外，在光的接收部或发光部以外的部位上做成演算用的IC的情况下，由于能够利用混入有填料的绝缘树脂对该部分进行密封，因此能够提供可靠性高的半导体装置。
另一方面，保护膜围绕光的通过区域且配置在透射元件的表面上，该保护膜与模具的上表面或底面抵接，由此该光的通过区域能够排除绝缘树脂。因此，能够残留极少的部分地利用混入有填料的绝缘树脂进行密封，由此能够确保与一般的半导体封装件相同的可靠性。
并且，由于绝缘树脂表面与保护膜平齐地进行密封，因此能够防止划伤、附着尘土。
以上，能够以非常简单的方法且以可靠性较高的状态提供具有批量生产性的封装件。
图11为取代图6的引线框而采用的部件。图6为QFN封装件，图11为VSON封装件。支承引线沿与岛3相对的两侧边L1延伸，而与第1框体F 1成为一体。另外，在与该第1框体F1交叉的第2框体F2上朝向岛3地设有引线4A。由于以引线框MAP方式密封，因此在统一地模压之后，能够在框体F1、F2的部位进行切割。
图12表示该半导体装置被光拾取器组件所采用时的一例。附图标记100为光拾取器的外壳，为了使内置的激光器的光到达半导体装置1，而设有开口部101。在该外壳100的下方设有印刷电路板以构成电路，该印刷电路板的端子与挠性薄板103的电路连接。并且，与挠性薄板一体地设有印刷电路板105，在该印刷电路板105上设有半导体装置1。弯曲挠性薄板103，在固定部104的内侧配置上述半导体装置1，利用粘接剂固定印刷电路板105和固定部104。
图13采用Si半导体基板作为半导体装置1及支承基板2，在基板上设有贯通电极TSV，连接电极7与外部电极5电连接。在该Si半导体基板的内侧设有受光部，在该受光部上设有透射元件。在该情况下，由于共用半导体芯片与支承基板，因此更加薄型化。(A)为利用绝缘树脂覆盖到基板的周围，(B)为侧面与绝缘树脂侧面一致。
另外，也可以采用Si转接板作为图1的支承基板。取代图1的支承基板材料，仅采用Si基板，其他的结构在实质上是相同的。

Claims (16)

1.一种半导体装置，其中，该半导体装置至少具有：支承基板，在该支承基板的表面上具有用于设置元件的安装区域、设在上述安装区域的周围的内部电极，在该支承基板的背面设有外部电极；半导体芯片，其设在上述安装区域内，用于受光或进行发光；连接元件，其用于将设在上述半导体芯片上的焊盘与上述内部电极连接起来；透射元件，其设在上述半导体芯片的表面上，由透射光的材料构成且具有一定的厚度；保护膜，其以围绕上述受光或发光的光的通过区域的方式设在上述透射元件的表面上；绝缘树脂，其混入有填料，该绝缘树脂覆盖上述支承基板的表面、上述半导体芯片、上述连接元件、上述透射元件的侧面及上述保护膜的外侧侧面，并使上述保护膜的表面和由上述保护膜围绕的通过区域暴露。
2.一种半导体装置，其中，该半导体装置至少具有：在该半导体装置的表面上具有用于设置元件的岛和设在上述岛的周围的引线；半导体芯片，其设在上述岛上，用于受光或进行发光；连接元件，其用于将设在上述半导体芯片上的焊盘与上述引线连接起来；透射元件，其设在上述半导体芯片的表面上，由透射光的材料构成且具有一定的厚度；保护膜，其以围绕上述受光或发光的光的通过区域的方式设在上述透射元件的表面上；绝缘树脂，其混入有填料，该绝缘树脂覆盖上述岛、上述引线、上述半导体芯片、上述连接元件、上述透射元件的侧面及上述保护膜的外侧侧面，并使上述保护膜的表面和由上述保护膜围绕的通过区域暴露。
3.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其中，上述保护膜被设为比上述透射元件的外周向内侧后退，在暴露的透射元件上覆盖有上述绝缘树脂。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体装置，其中，上述保护膜由聚合了的树脂构成。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体装置，其中，上述保护膜由比上述绝缘树脂柔软的材料构成。
6.根据权利要求4所述的半导体装置，其中，上述保护膜由聚酰亚胺树脂构成。
7.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体装置，其中，上述透射元件是对透射光的板进行了加工而成的。
8.根据权利要求7所述的半导体装置，其中，上述保护膜的表面与上述绝缘树脂的表面在实质上平齐。
9.根据权利要求7所述的半导体装置，其中，上述板为玻璃板或透明树脂。
10.根据权利要求9所述的半导体装置，其中，上述透射元件的俯视形状为矩形、圆、椭圆或十字状。
11.一种半导体装置的制造方法，其中，
该方法具体如下：
准备支承基板，在支承基板的表面上呈矩阵状排列有单元，该单元具有用于设置元件的安装区域、设在上述安装区域的周围的内部电极和设在背面的外部电极，并且受光或进行发光的半导体芯片与上述安装区域电连接并被设在上述安装区域上；
在上述半导体芯片的表面上设置有透射元件，该透射元件由表面、背面及侧面构成，且在上述表面上设有围绕光通过区域的保护膜；
将配置为上述矩阵状的上述安装区域设置到模具的模腔内，阻隔绝缘树脂流入由上述保护膜围绕的上述光通过区域内，统一地利用绝缘树脂进行密封；
在从上述模具中取出之后，对每个上述单元进行切割分离。
12.根据权利要求11所述的半导体装置的制造方法，其中，上述透射元件以如下方式形成：准备玻璃板或透明树脂板，将由阻焊剂或聚合了的树脂构成的上述保护膜作为第2单元而以矩阵状设在上述透射元件上，对每个上述第2单元进行切割加工或冲切加工。
13.根据权利要求12所述的半导体装置的制造方法，其中，上述保护膜与构成上述模具的上模或下模的内壁抵接，或者使树脂片材吸引在上述上模或下模的内壁上，使上述保护膜抵接在上述树脂片材上来阻隔上述绝缘树脂向上述光通过区域内的流入。
14.一种半导体装置的制造方法，其中，
该方法具体如下：
准备引线框，在该引线框的表面上呈矩阵状排列有单元，该单元具有用于设置元件的岛和设在上述岛的周围的引线，并且受光或进行发光的半导体芯片与上述岛电连接并被设在上述岛上；
在上述半导体芯片的表面上设置透射元件，该透射元件由表面、背面及侧面构成，且在上述表面上设有围绕光通过区域的保护膜；
将配置为上述矩阵状的上述引线框设置到模具的模腔内，阻隔绝缘树脂流入由上述保护膜围绕的上述光通过区域内，统一地利用绝缘树脂进行密封；
在从上述模具中取出之后，对每个上述单元进行切割分离。
15.根据权利要求14所述的半导体装置的制造方法，其中，上述透射元件以如下方式形成：准备玻璃板或透明树脂板，将由阻焊剂或聚合了的树脂构成的上述保护膜作为第2单元而以矩阵状设在上述透射元件上，对每个上述第2单元进行切割加工或冲切加工。
16.根据权利要求15所述的半导体装置的制造方法，其中，上述保护膜与构成上述模具的上模或下模的内壁抵接，或者使树脂片材吸引到上述上模或下模的内壁上，使上述保护膜抵接在上述树脂片材上来阻隔上述绝缘树脂向上述光通过区域内的流入。
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