CN110214376A - 半导体装置及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本技术涉及一种可以用于提供对热稳定的光学系统的半导体装置以及一种电子设备。提供了一种配备有传感器和用于保持传感器的保持基板的半导体装置，该半导体装置满足关系(EI×tI)+(ES×tS)>30和1.5<CTEI<4.5，其中，关于传感器，ES(GPa)表示杨氏模量且tS(mm)表示厚度，并且关于保持基板，CTEI(ppm/K)表示线性系数，EI(GPa)表示杨氏模量并且tI(mm)表示厚度。本技术可以应用于例如容纳图像传感器的半导体封装。

Description

半导体装置及电子设备
技术领域
本技术涉及一种半导体装置和电子设备，并且更具体地涉及一种能够提供热稳定光学系统的半导体装置和一种电子设备。
背景技术
应用半导体微细加工技术的固态成像元件(诸如电荷耦合器件(CCD)图像传感器和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器)已经广泛用于数码相机、移动电话装置等。
随着近年来传感器芯片的像素小型化的发展，存在使用具有小F数的透镜来增加每个像素的光量的趋势。因此，透镜焦深变得更小，并且因此，特别强调实现聚焦所需的传感器翘曲形状的热稳定性。
例如，在专利文献1和专利文献2中公开了用于提高传感器翘曲的热稳定性的技术。
专利文献1公开了一种用于稳定传感器翘曲形状的技术。通过该技术，对热具有高稳定性(如在高温下烧制的陶瓷)并且对湿度还具有高的形状稳定性等的材料用作保持光学传感器的基板材料。
专利文献2公开了一种用于稳定传感器翘曲形状的技术。通过该技术，具有与半导体芯片(传感器芯片)的硅(Si)的线性膨胀系数(CTE)接近的线性膨胀系数的诸如无碱玻璃的材料用作保持光学传感器的基板的芯体的材料。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：第2005-340539号日本专利申请公开
专利文献2：第2014-229674号日本专利申请公开
发明内容
本发明要解决的问题
然而，如上述专利文献1和2中公开的技术那样，仅通过选择基板材料不可能保持传感器翘曲的充分热稳定性。因此，需要具有更高热稳定性的结构。
已经鉴于这些情况提出了本技术，并且本技术能够提供热稳定的光学系统。
问题的解决方案
根据本技术的第一方面的半导体装置是包括传感器和保持传感器的保持基板的半导体装置。在半导体装置中，满足(EI×tI)+(ES×tS)>30和1.5<CTEI<4.5，其中ES(GPa)表示传感器的杨氏模量，tS(mm)表示传感器的厚度，CTEI(ppm/K)表示保持基板的线性膨胀系数，EI(GPa)表示保持基板的杨氏模量，并且tI(mm)表示保持基板的厚度。
在根据本技术的第一方面的半导体装置中，满足(EI×tI)+(ES×tS)>30和1.5<CTEI<4.5，其中ES(GPa)表示传感器的杨氏模量，tS(mm)表示传感器的厚度，CTEI(ppm/K)表示保持基板的线性膨胀系数，EI(GPa)表示保持基板的杨氏模量，并且tI(mm)表示保持基板的厚度。
根据本技术的第二方面的电子设备是包括半导体装置的电子设备，该半导体装置包括传感器和保持传感器的保持基板。在半导体装置中，满足(EI×tI)+(ES×tS)>30和1.5<CTEI<4.5，其中ES(GPa)表示传感器的杨氏模量，tS(mm)表示传感器的厚度，CTEI(ppm/K)表示保持基板的线性膨胀系数，EI(GPa)表示保持基板的杨氏模量，并且tI(mm)表示保持基板的厚度。
根据本技术的第二方面的电子设备包括半导体装置，在半导体装置中满足(EI×tI)+(ES×tS)>30和1.5<CTEI<4.5，其中ES(GPa)表示传感器的杨氏模量，tS(mm)表示传感器的厚度，CTEI(ppm/K)表示保持基板的线性膨胀系数，EI(GPa)表示保持基板的杨氏模量，并且tI(mm)表示保持基板的厚度。
本发明的效果
根据本技术的第一和第二方面，可以提供热稳定的光学系统。
注意，本技术的效果不必限于本文描述的效果，并且可以包括本公开中描述的任何效果。
附图说明
图1是常规半导体装置的结构的截面视图。
图2是示出传感器翘曲量与透镜的焦深之间的关系的图。
图3是示出常规技术中传感器翘曲取决于温度的变化量的图表。
图4是应用了本技术的半导体装置的结构的截面视图。
图5是应用了本技术的半导体装置的另一种结构的截面视图。
图6是示出在本技术与常规技术之间传感器翘曲取决于温度的变化量的比较的图表。
图7是示出本技术与本技术之间在每个温度下的传感器翘曲量的比较的图表。
图8是示出第一次模拟的条件(传感器的曲率半径：100mm或更小)的图。
图9是示出第一次模拟的条件(ES×tS、EI×tI：变化的)的图。
图10是示出作为第一次模拟的结果在EI×tI＝32的情况下ES×tS与传感器翘曲量之间的关系的图表。
图11是示出作为第一次模拟的结果在EI×tI＝8的情况下ES×tS与传感器翘曲量之间的关系的图表。
图12是示出第二次模拟的条件(CTEI：变化的)的图。
图13是示出作为第二次模拟的结果在本技术(CTEI＝3.05)与常规技术(CTEI＝7.5)之间在每一温度下的传感器翘曲量的比较的图表。
图14是示出第三次模拟的条件(电路体积：变化的)的图。
图15是示出作为第三次模拟的结果在每个温度下电路的总体积与传感器翘曲量之间的关系的图表。
图16是示出第四次模拟的条件(EC×tC＝约10、约12.5和约25)的图。
图17是示出作为第四次模拟的结果在EC×tC变化的情况下在每个温度下的传感器翘曲量的比较的图表。
图18是示出第五次模拟的条件(EC×tC＝约10、约12.5和约25)的图。
图19是示出作为第五次模拟的结果在EC×tC变化的情况下在每个温度下的传感器翘曲量的比较的图表。
图20是根据第一实施方式的半导体装置的第一结构的示例的截面视图。
图21是根据第一实施方式的半导体装置的第二结构的示例的截面视图。
图22是根据第一实施方式的半导体装置的第三结构的示例的截面视图。
图23是根据第一实施方式的半导体装置的第四结构的示例的截面视图。
图24是根据第三实施方式的半导体装置的第一结构的示例的截面视图。
图25是根据第三实施方式的半导体装置的第二结构的示例的截面视图。
图26是根据第三实施方式的半导体装置的第三结构的示例的截面视图。
图27是根据第三实施方式的半导体装置的第四结构的示例的截面视图。
图28是根据第四实施方式的半导体装置的结构的示例的俯视图。
图29是根据第五实施方式的半导体装置的示例结构的截面视图。
图30是根据第六实施方式的半导体装置的第一结构的示例的截面视图。
图31是根据第六实施方式的半导体装置的第二结构的示例的截面视图。
图32是根据第六实施方式的半导体装置的第三结构的示例的截面视图。
图33是根据第六实施方式的半导体装置的第四结构的示例的截面视图。
图34是根据第一实施方式的半导体装置的变形例的第一结构的示例的截面视图。
图35是根据第一实施方式的半导体装置的变形例的第二结构的示例的截面视图。
图36是根据第一实施方式的半导体装置的变形例的第三结构的示例的截面视图。
图37是根据第一实施方式的半导体装置的变形例的第四结构的示例的截面视图。
图38是根据第一实施方式的半导体装置的第三结构的变形例(第一至第三结构)的俯视图。
图39是根据第一实施方式的半导体装置的第三结构的变形例(第四结构的示例)的截面视图。
图40是根据第一实施方式的半导体装置的第三结构的变形例(第五结构的示例)的截面视图。
图41示出了第一至第六实施方式的变形例(第一至第三结构)的截面视图。
图42示出了第一至第六实施方式的变形例(第四至第六结构)的俯视图。
图43是示出在弯曲传感器安装在保持基板上的情况下的制造方法的示例的图。
图44是示出包括应用了本技术的半导体装置的电子设备的示例性配置的框图。
图45是示出容纳在应用了本技术的半导体装置中的图像传感器的使用示例的图。
图46是示意性地示出车辆控制系统的示例性配置的框图。
图47是示出外部信息检测器和成像单元的安装位置的示例的说明图。
具体实施方式
以下是参考附图对根据本公开的技术(本技术)的实施方式的描述。注意，将按以下顺序进行说明。
1.本技术的概述
2.示例性模拟
3.第一实施方式：基本结构
4.第二实施方式：保护了电极的结构
5.第三实施方式：配备有加热元件的结构
6.第四实施方式：具有偏置电极布置的结构
7.第五实施方式：配备有驱动机构以用于校正的结构
8.第六实施方式：配备有弯曲传感器的结构
9.变形例
(1)根据第一实施方式的半导体装置的变形例
(2)根据第一实施方式的半导体装置的第三结构的变形例
(3)根据第一至第六实施方式的半导体装置的变形例
(4)制造方法的示例
10.电子设备的配置
11.图像传感器的使用示例
12.移动对象的示例性应用
<1.本技术的概述>
(常规半导体装置的结构)
图1是常规半导体装置结构的截面视图。
在图1中，半导体封装10是常规半导体装置，其容纳和封装作为半导体芯片的传感器13。多个像素13P以矩阵方式二维地布置在传感器13的光接收表面上，并且通过透镜组11进入的光经由滤光器单元12被接收。入射光由像素13P进行光电转换，并且所得的电信号被输出。
传感器13安装在有机基板51上，并且用粘合剂固定在传感器13可以接收入射光的位置处。注意，传感器13(的焊盘单元)和有机基板51(的引线单元)通过使用导线31进行引线接合来电连接。此外，部件52固定到有机基板51上，并且用模制树脂53覆盖。框架单元54进一步被设置在模制树脂53上以固定滤光器单元12。
在此，如用于示出传感器13的框架中所示，在有机基板51由于温度或湿度而变形的情况下，传感器13翘曲从而反映变形。具体地，传感器13在框架中沿箭头A的方向翘曲。
此外，随着传感器13的像素小型化的发展，如上所述，存在使用具有小F数的透镜组11来增加像素13P的光量的趋势。另外，在其中使用具有小F数的透镜组11的情况下，透镜焦深变得更小，如图2中所示。注意，焦深Δ计算如下：Δ＝2εF(ε：分辨率，F：F数)。
在该阶段，如果传感器13的随温度波动的翘曲量变得大于如图2中所示的透镜焦深，则聚焦受到影响，并且因此，需要一种热稳定的光学系统。
在此，将上述专利文献1中公开的技术称为“常规技术1”，并且将上述专利文献2中公开的技术称为“常规技术2”。在使用这些常规技术的情况下的传感器翘曲量例如如图3中所示。具体地，在图3中，纵轴指示在0℃至100℃下的传感器翘曲量的变化(传感器翘曲的变化量)。常规技术1和2各自在传感器翘曲方面具有一定量的变化，并且因此，完全可以认为传感器的翘曲的温度稳定性差。
鉴于此，在应用了本技术的半导体装置中，对传感器翘曲保持充分的热稳定性使得可以提供热稳定的光学系统。在以下描述中，说明应用了本技术的半导体装置。
(本技术的半导体装置的结构)
图4是应用了本技术的半导体装置的结构的截面视图。
在图4中，半导体封装100是半导体装置，其容纳和封装作为半导体芯片的传感器113。
图像传感器113是固态成像元件，诸如电荷耦合器件(CCD)图像传感器或互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。多个像素以矩阵方式二维地布置在传感器113的光接收表面上，并且通过透镜组(未示出)进入的光经由密封构件112被接收。入射光由传感器113的(像素)进行光电转换，并且所得的电信号被输出。注意，密封构件112可以具有滤光器的功能。
保持基板114是用于保持传感器113的核心基板(传感器保持基板)。保持基板114具有作为传感器保持模式的结构，在该结构中传感器113的外围部分由基板电极从光接收表面侧保持。此外，在保持基板114的中心部分形成了具有矩形形状的开口，并且已经穿过开口的光从光接收表面进入传感器113。
此外，在保持基板114的上表面(光入射侧的表面)和下表面(与光入射侧相对的一侧的表面)上设置有基板上电路116。设置在下表面侧的基板上电路116通过例如各向异性导电膜(ACF)电连接到引出电路118。
背衬构件121是支持传感器113的构件(传感器背衬构件)。背衬构件121通过粘合剂122固定(连接)到传感器113的下表面(与光入射侧相对的一侧的表面)。
在如上所述设计的半导体封装100中，如下所述调整诸如传感器113、保持基板114和背衬构件121的相应部件的物理性质值，以防止传感器113的翘曲变化(或者使传感器113的翘曲几乎不变化)。
首先，在传感器113的杨氏模量由ES(GPa)表示、传感器113的厚度由tS(mm)表示、保持基板114的杨氏模量由EI(GPa)表示、并且保持基板114的厚度由tI(mm)表示的情况下，调整(EI×tI)+(ES×tS)使得传感器113的翘曲不会随温度变化(或几乎不变)。
其次，在保持基板114的线性膨胀系数(CTE：热膨胀系数)由CTEI(ppm/K)表示的情况下，调整CTEI使得传感器113的翘曲不会随温度变化(或几乎不变)。
第三，调整基板上电路116(保持基板114上的电路(不包括引出电路118))相对于保持基板114的体积的体积，使得传感器113的翘曲不会随温度变化(或几乎不变)。
第四，在背衬构件121的杨氏模量由EC(GPa)表示并且背衬构件121的厚度由tC(mm)表示的情况下，调整(EC×tC)使得传感器113的翘曲温度不会随温度变化(或几乎不变)。
注意，在图5中，示出了其中没有任何开口的保持基板214而非具有开口的保持基板114被设置为保持传感器113的保持基板、并且具有滤光器的功能的滤光器单元212被设置在保持基板214上的结构，作为图4中所示的半导体封装100的另一种结构。即使在采用图5中所示结构的情况下，也可以通过调整如上所述包括保持基板214的相应部件的物理性质值来防止传感器113的翘曲随温度变化(或使得传感器113的翘曲几乎不随温度变化)。
在此，在使用用于调整上述部件的物理性质值的本技术的情况下的传感器翘曲的变化量例如如图6中所示。注意，在图6中，还示出了在使用图3中所示的常规技术1和2的情况下的传感器翘曲的变化量，以与本技术进行比较。
即，在图6中，纵轴指示如图3中在0℃至100℃下的传感器翘曲的变化量。在使用本技术的情况下，传感器翘曲的变化量远小于使用常规技术1和2的情况。因此，通过使用本技术可以提高传感器翘曲的温度稳定性。
此外，当使用本技术的情况下的传感器翘曲量与使用常规技术2的情况下的传感器翘曲量进行比较时，比较结果例如如图7中所示。注意，在图7中，纵轴指示传感器翘曲量，并且横轴指示温度(℃)。
即，本技术的结果表明在其中如上所述在图4或图5中所示的半导体封装100中调整相应部件的物理性质值的情况下温度与传感器翘曲量之间的关系。关注本技术的结果，传感器翘曲量的值在-20℃至100℃的温度范围内基本恒定。另一方面，当关注常规技术2的结果时，向下倾斜的直线表示传感器翘曲量，其在较低温度下较大。
如上所述，在图4或图5中所示的半导体封装100中，通过调整相应部件的物理性质值，可以保持传感器翘曲量随温度变化基本恒定。
<2.示例性模拟>
同时，通过本技术的发明人(本发明人)执行的特定模拟，找到了在图4或图5中所示的半导体封装100中设计(调整)的相应部件的物理性质值。鉴于此，下面参考图8至图19详细描述模拟。
(1)第一次模拟
图8和图9是示出第一次模拟的条件的图。
图8中的A示出了在图4中所示的半导体封装100中由其中形成有开口的保持基板114保持的传感器113的曲率半径被设计(光学设计)为100mm或更小的情况下的结构。即，在图8中的A中所示的半导体封装100中，传感器113是曲率半径为100mm或更小的弯曲传感器。
在此，广角透镜可能受到外围照明减少的很大影响。然而，如图8中的A中所示，通过使传感器113的光接收表面弯曲以在透镜侧形成凹面，可以解决外围照明减少的问题。具体地，已知通过将传感器113的曲率半径设计为100mm或更小作为曲率量，可以获得更大的改善效果。
注意，本文中的广角透镜是具有比标准透镜更宽的视角的透镜，并且是例如视角为120°至180°的超宽透镜。
同时，图8中的B示出了在图5中所示的半导体封装100中由平板形式的保持基板214保持的传感器113的曲率半径被设计为100mm或更小的情况下的结构。已知在这种情况下，针对外围照明减少的问题，也可以获得更大的改善效果。
图9示出了第一次模拟的条件，其中EI×tI关于其中形成有开口的保持基板114变化，并且当ES×tS关于由保持基板114保持的传感器113变化时计算在每个温度下的传感器113的翘曲量使得可以调整图4中所示的半导体封装100中的(EI×tI)+(ES×tS)。
注意，如上所述，EI(GPa)和tI(mm)表示保持基板114的杨氏模量和的厚度，而ES(GPa)和tS(mm)表示传感器113的杨氏模量和厚度。
图10示出了作为本文中的第一次模拟的结果在保持基板114的EI×tI(保持基板EI×tI)被设定为EI×tI＝32的情况下的传感器ES×tS与传感器翘曲量之间的关系。
注意，在图10中，纵轴指示传感器113的翘曲量(传感器翘曲量)，而横轴指示传感器113的ES×tS(传感器ES×tS)。图10还示出了其中温度为0℃的情况的结果和其中温度为100℃的情况的结果。
在图10中，关注其中温度为0℃的情况的结果，传感器ES×tS,的值越小，传感器翘曲量的值就越大，而传感器ES×tS的值越大，传感器翘曲量就越小。此外，在图10中，关注其中温度为100℃的情况的结果，传感器翘曲量的值略小于其中温度为0℃的情况的结果，但是随着传感器ES×tS的值变大，传感器翘曲量变小。即，在EI×tI＝32的同时改变传感器ES×tS的值的情况下，0℃和100℃下的传感器翘曲量之间的差异不是很大。
例如，在图10中，其中传感器ES×tS的值小的区域对应于图8中的A和图8中的B的中所示的半导体封装100的结构(具有弯曲传感器113的结构)，而其中ES×tS的值大的区域对应于图9中所示的半导体封装100的结构(具有平面传感器113的结构)。
此外，如图10中所示，在保持基板EI×tI的值是诸如EI×tI＝32的相对较大值的情况下，即使传感器ES×tS的值很小，由诸如0℃和100℃的温度变化引起的翘曲的温度依赖性变化量也可以变小。
此外，图11示出了第一次模拟的结果在保持基板EI×tI被设定为EI×tI＝8的情况下的传感器ES×tS与传感器翘曲量之间的关系。注意，在图11中，纵轴和横轴以及图形的类型类似于图10中的那些类型。
在图11中，关注其中温度为0℃的情况的结果，获得形状与其中保持基板EI×tI＝32并且如图10中所示温度为0℃的情况的结果的形状类似的曲线，并且随着传感器ES×tS的值变大，传感器翘曲量变小。此外，在图11中，关注其中温度为100℃的情况的结果，获得比其中保持基板EI×tI＝32并且如图10中所示温度为100℃的情况的结果的曲线更陡峭的曲线，并且随着传感器ES×tS的值变大，传感器翘曲量变小。即，在EI×tI＝8的同时改变传感器ES×tS的值的情况下，0℃和100℃下的传感器翘曲量之间存在一定的差异。
例如，在图11中，其中传感器ES×tS的值小的区域对应于图8中的A和图8中的B的中所示的半导体封装100的结构(具有弯曲传感器113的结构)，而其中ES×tS的值大的区域也对应于图9中所示的半导体封装100的结构(具有平面传感器113的结构)。
此外，如图11中所示，在保持基板EI×tI的值是诸如EI×tI＝8的相对小的值的情况下，除非传感器ES×tS的值被调整为大值，否则由诸如0℃和100℃的温度变化引起的翘曲的温度依赖性变化量不能变小。
如上所述，即使传感器113的ES×tS的值小，但是只要保持基板114的EI×tI的值大，则翘曲的温度依赖性变化量也会变小。即使保持基板114的EI×tI的值小，但是只要传感器113的ES×tS的值大，则翘曲的温度依赖性变化量也会变小。此外，在保持基板114的EI×tI变化的情况下，存在与上述类似的关系。即，当传感器113的刚度与保持基板114的刚度之和为大时，可以保持传感器113的翘曲的温度依赖性变化量的稳定性。换句话说，传感器ES×tS和/或保持基板EI×tI需要具有大值。
注意，基于图10中所示的第一次模拟的结果所示的趋势，只要保持基板EI×tI大，即使在其中传感器ES×tS特别小(其中翘曲量的曲率半径为100mm或更小)的区域中，翘曲的温度依赖性变化量也可以变小。
然后，发明人分析了第一次模拟的结果，发现当满足下面的表达式(1)中所示的关系时，传感器113的翘曲的温度依赖性变化量的稳定性被保持，其中ES(GPa)表示传感器113的杨氏模量，tS(mm)表示传感器113的厚度，EI(GPa)表示保持基板114的杨氏模量，并且tI(mm)表示保持基板114的厚度。
(EI×tI)+(ES×tS)>30...(1)
注意，在表达式(1)中所示的关系中，如稍后参考图43所述，传感器ES×tS被设计为满足关系ES×tS<10，使得传感器113可以弯曲以匹配象场弯曲并且被安装在保持基板114上。
如上所述，第一次模拟的结果表明传感器113和保持基板114的物理性质值被设计(调整)以满足表达式(1)中所示的关系(EI×tI)+(ES×tS)>30，其中ES(GPa)和tS(mm)表示传感器113的杨氏模量和厚度，并且EI(GPa)和tI(mm)表示半导体封装100中的保持基板114的杨氏模量和厚度。以此方式，保持了传感器113的翘曲的温度依赖性变化量的稳定性。注意，在第一次模拟中，保持基板114的线性膨胀系数(CTEI)被设定为约3ppm/K(CTEI＝3ppm/K)。
(2)第二次模拟
图12是示出第二次模拟的条件的图。
图12示出了第二次模拟的条件，其中对于将传感器113保持在图4中所示的半导体封装100中的保持基板114，当保持基板114的线性膨胀系数(CTEI)变化时测量传感器113在每个温度下的翘曲量，使得可以调整保持基板114的线性膨胀系数(CTEI)。
在此，在图13中，示出了在本技术与常规技术之间的相应温度下的传感器翘曲量的比较，作为第二次模拟的结果。
注意，在图13中，纵轴指示传感器翘曲量，并且横轴指示温度(℃)。图13还示出了本技术的结果和常规技术的结果。
即，本技术的结果表明在图12(图4)中所示的半导体封装100中的保持基板114的线性膨胀系数(CTEI)的值被设定为3.05ppm/K(CTEI＝3.05ppm/K)的情况下温度与传感器翘曲量之间的关系。另一方面，常规技术的结果表明在常规技术1的固态成像装置(半导体装置)中的保持基板的线性膨胀系数(CTEI)的值被设定为7.5ppm/K(CTEI＝7.5ppm/K)的情况下温度与传感器翘曲量之间的关系。
在图13中，关注本技术的结果，传感器翘曲量的值在-20℃至100℃的温度范围内基本恒定。另一方面，当关注常规技术的结果时，向下倾斜的直线表示传感器翘曲量，其在较低温度下较大。
如上所述，例如，在保持基板114的线性膨胀系数(CTEI)是变化的并且被设定为3.05ppm/K(CTEI＝3.05ppm/K)的情况下，传感器113的翘曲量随温度变化可以基本恒定。
然后，发明人分析了第二次模拟的结果，发现当满足以下表达式(2)中所示的关系时，传感器113的翘曲量几乎不随温度变化，其中CTEI(ppm/K)表示线性保持基板114的膨胀系数。
1.5<CTEI<4.5...(2)
如上所述，在第二次模拟中获得的结果表明保持基板114的物理性质值被设计(调整)以满足表达式(2)中所示的关系1.5<CTEI<4.5，其中CTEI(ppm/K)表示半导体封装100中的保持基板114的线性膨胀系数，并且因此，保持传感器113的翘曲的温度依赖性变化量的稳定性。
(5)第三次模拟
图14是示出第三次模拟的条件的图。
图14示出了第三次模拟的条件，其中当构成在保持传感器113的保持基板114的上表面(光入射侧的表面)和下表面(与光入射侧相对的一侧的表面)上形成的基板上电路116的布线构件的体积在图4中所示的半导体封装100中变化时，测量传感器113的翘曲量。这使得能够相对于保持基板114的体积调整构成基板上电路116的布线构件的体积。
注意，在该模拟中，构成基板上电路116的布线构件的体积与保持基板114的体积的比率变化，其中保持基板114的体积＝1。
在此，在图15中，示出了在相应温度下的构成电路的布线构件的总体积与传感器翘曲量之间的关系作为第三次模拟的结果。
注意，在图15中，纵轴指示传感器113的翘曲量(传感器翘曲量)，而横轴指示构成电路的布线构件的总体积。电路的总体积由构成基板上电路116的布线构件的体积与保持基板114的体积的比率来表达，其中保持基板114的体积＝1。图15还示出了其中温度为0℃的情况的结果和其中温度为100℃的情况的结果。
在图15中，关注其中温度为0℃的情况的结果，随着构成电路的布线构件的总体积(构成基板上电路116的布线构件的体积与保持基板114的体积)的比率变高，传感器翘曲量的值变大。另一方面，随着构成电路的布线构件的总体积(构成基板上电路116的布线构件的体积与保持基板114的体积)的比率变小，传感器翘曲量的值变小。当比率达到某个值时，传感器翘曲量的值变得基本恒定。
此外，在图15中，关注其中温度为100℃的情况的结果，传感器翘曲量的总值小于其中温度为0℃的情况。然而，随着构成电路的布线构件的总体积(构成基板上电路116的布线构件的体积与保持基板114的体积)的比率变低，传感器翘曲量的值变小。当比率达到某个值时，传感器翘曲量的值变得基本恒定。
如上所述，在其中构成基板上电路116的布线构件的体积与保持基板114的体积的比率变化的情况下，随着比率变低，传感器翘曲量变小，并且因此，可以使传感器113的翘曲量基本恒定。
然后，发明人分析了第三次模拟的结果，发现当满足以下表达式(3)中所示的关系时，传感器113关于温度变化的翘曲量可以大幅降低。
构成基板上电路116的布线构件的体积≤保持基板114的体积×1/10...(3)
注意，在表达式(3)所示的关系中，构成基板上电路116的布线构件的体积指示作为设置在保持基板114的上表面和下表面的导电布线构件的基板上电路116(不包括引出电路118)的总体积。此外，在基板上电路116中，可以采用其中布线构件(例如，诸如铜(Cu)的金属)和绝缘构件(例如，诸如聚酰亚胺的树脂)交替地堆叠的结构作为电路。
如上所述，在第三次模拟中获得的结果表明基板上电路116的物理性质值被设计(调整)以满足表达式(3)中所示的关系：构成基板上电路116的布线构件的体积≤保持基板114的体积×1/10。因此，保持传感器113的翘曲的温度依赖性变化量的稳定性。
(6)第四次模拟
图16是示出第四次模拟的条件的图。
图16示出了第四次模拟的条件，其中当在图4中所示的半导体封装100中支持传感器113的背衬构件121的EC×tC变化时，测量传感器113在每个温度下的翘曲量，使得可以调整EC×tC。
注意，如上所述，EC(GPa)和tC(mm)表示背衬构件121的杨氏模量和厚度。此外，在第四次模拟中，在条件为C1至C3时，背衬构件121的EC×tC变化为EC×tC＝约10、约12.5和约25。
在此，在图17中，示出在其中背衬构件121的EC×tC(背衬构件EC×tC)变化的情况下在相应温度下的传感器翘曲量的比较，作为第四次模拟的结果。
注意，在图17中，纵轴指示传感器113的翘曲量(传感器翘曲量)，并且横轴指示温度(℃)。图17还示出了在条件C1(EC×tC＝约10)的情况下、在条件C2(EC×tC＝约12.5)的情况下以及在条件C3(EC×tC＝约25)的情况下的相应模拟的结果。
在此，在图17中，关注在条件C1和C2下的模拟结果，传感器翘曲量的值在-20℃至100℃的温度范围内基本恒定。此外，关注在条件C3下的模拟结果，获得平缓向上倾斜的直线，并且传感器翘曲量在较低温度下较小。
虽然最佳背衬构件121根据传感器113的尺寸等而不同，但是在条件C1至C3下的第四次模拟中获得的结果表明，在条件C1(EC×tC＝约10)的情况下和条件C2(EC×tC＝约12.5)的情况下可以实现减小传感器113的翘曲的充分效果，并且在条件C3(EC×tC＝约25)的情况下可以实现一定的翘曲减小效果，如上所述。然而，例如，在(EI×tI)+(ES×tS)大于本计算模型的情况下，假设EC×tC具有高达约40的调整余量。
(7)第五次模拟
图18是示出第五次模拟的条件的图。
图18示出了第五次模拟的条件，其中类似于图16中所示的第四次模拟的条件，当背衬构件121的EC×tC变化时，测量传感器113在每个温度下的翘曲量，使得可以调整EC×tC。
注意，在图18中所示的第五次模拟中，与图16中所示的第四次模拟相比，移除了设置在背衬构件121的上表面(光入射侧的表面)的引出电路118，并且在半导体封装100中设置了被调整到该高度的调整构件141。
此外，在第五次模拟中，在条件为C4至C6时，背衬构件121的EC×tC变化为EC×tC＝约10、约12.5和约25。注意，如上所述，EC(GPa)和tC(mm)表示背衬构件121的杨氏模量和厚度。
在此，在图19中，在其中背衬构件121的EC×tC(背衬构件EC×tC)变化的情况下在相应温度下的传感器翘曲量的比较被示为第五次模拟的结果。
注意，在图19中，纵轴类似于图17中所示的纵轴。图19还示出了在条件C4(EC×tC＝约10)的情况下、在条件C5(EC×tC＝约12.5)的情况下以及在条件C6(EC×tC＝约25)的情况下的相应模拟的结果。
在此，在图19中，关注在条件C4下的模拟结果，传感器翘曲量的值在-20℃至100℃的温度范围内基本恒定。此外，关注在条件C5和C6下的模拟结果，获得平缓向上倾斜的直线，并且传感器翘曲量在较低温度下较小。
虽然最佳背衬构件121根据传感器113的尺寸等而不同，但是在条件C4至C6下的第五次模拟中获得的结果表明，在条件C4(EC×tC＝约10)的情况下和条件C5(EC×tC＝约12.5)的情况下可以实现减小传感器113的翘曲的充分效果，并且在条件C6(EC×tC＝约25)的情况下可以实现一定的翘曲减小效果，如上所述。然而，例如，在(EI×tI)+(ES×tS)大于本计算模型的情况下，假设EC×tC具有高达约40的调整余量。
然后，发明人分析了第四次和第五次模拟的结果，发现当满足以下表达式(4)中所示的关系时，实现了减小由温度变化引起的传感器113的翘曲的效果，其中EC(GPa)表示背衬构件121的杨氏模量并且tC(mm)表示背衬构件121的厚度。
(EC×tC)<40...(4)
如上所述，在第四次和第五次模拟中获得的结果表明，背衬构件121的物理性质值被设计(调整)以满足在表达式(4)中所示的关系(EC×tC)<40，其中EC(GPa)和tC(mm)表示背衬构件121的杨氏模量和厚度。因此，保持传感器113的翘曲的温度依赖性变化量的稳定性。
注意，在上述每一次模拟中，主要描述图4中所示的半导体封装100的结构。然而，在图5中所示的半导体封装100的结构的情况下，可以获得与上述类似的模拟结果。
此外，随着传感器113的像素小型化的发展，如上所述，存在使用具有小F数的透镜组111来增加像素113P的光量的趋势，尽管在上述模拟中未提及。另外，在其中使用具有小F数的透镜组111的情况下，透镜的焦深变得更小，如图2中所示。然而，为了增加本技术中的像素113P的光量，优选使用包括多个透镜的透镜组111，并形成其中在打开光圈时的F数为2.8或更小的光学系统。
接下来，描述包括具有作为上述相应模拟的结果而获得的物理性质值的部件的本技术的半导体装置的结构。在以下描述中，根据第一至第六实施方式的能够减小传感器113的翘曲的温度依赖性变化的结构将被描述为应用了本技术的半导体装置的结构。
<3.第一实施方式>
首先，参考图20至图23描述根据第一实施方式的半导体装置的结构。
(第一结构的示例)
图20是根据第一实施方式的半导体装置的第一结构的示例的截面视图。
在图20中，根据本技术，半导体封装100A是容纳和封装作为半导体芯片的传感器113的半导体装置(成像装置)。
半导体封装100A包括透镜组111、密封构件112、传感器113、保持基板114、贯通电极115、基板上电路116、部件117、引出电路118、电极119、电极保护构件120和背衬构件121。
透镜组111包括多个透镜。透镜组111使来自对象的光经由诸如玻璃的密封构件112进入传感器113的光接收表面。
传感器113是诸如CCD图像传感器或CMOS图像传感器的固态成像元件(半导体图像传感器)。传感器113对通过透镜组111进入的光进行光电转换，并且输出所得的电信号。
传感器113包括像素阵列单元(像素单元)和外围电路单元(逻辑单元)，在像素阵列单元中具有光电转换元件(例如，光电二极管)的多个像素113P以矩阵方式二维布置，外围电路单元执行像素113P等的驱动。
例如，在背照式CMOS图像传感器(BI-CIS)中，像素单元和逻辑单元彼此分离。然而，在本说明书中，没有说明作为复杂部件的像素单元和逻辑单元，并且仅说明传感器113的主体部分的材料。例如，硅(Si)用作传感器113(的主体部分)的材料。
在这种情况下，传感器113(的主体部分)的线性膨胀系数(CTE)例如约为2.8ppm/K。同时，传感器113(的主体部分)的杨氏模量例如约为190GPa。此外，传感器113(的主体部分)的厚度可以是例如任何适当的厚度，诸如150μm或700μm或更小。
保持基板114是用于保持传感器113的核心基板。保持基板114具有作为传感器保持模式的结构，其中传感器113的外围部分由电极119从光接收表面侧保持。此外，在保持基板114的中心部分形成具有矩形形状的开口，并且已经穿过开口的光从光接收表面进入传感器113。
保持基板114的材料可以是例如无碱玻璃。在该阶段，在保持基板114中，线性膨胀系数(CTE)为例如约3ppm/K，杨氏模量为例如约80GPa，并且厚度例如为400μm、在100μm至500μm的范围内等。注意，这些物理性质值随玻璃组成而变化，并且因此仅用作参考值。
贯通电极115是穿过保持基板114形成的电极，并且电连接到形成在保持基板114的上表面(光入射侧的表面)和下表面(与光入射侧相对的一侧的表面)上的基板上电路116。例如，贯通电极115的材料可以是铜(Cu)。
基板上电路116是导电布线构件，并且例如由铜(Cu)和聚酰亚胺的薄膜层叠形成。注意，除了聚酰亚胺之外，例如，可以使用聚苯并恶唑(PBO)、环氧树脂、酚醛树脂等作为绝缘层。各种部件117设置在基板上电路116上，所述基板上电路设置在保持基板114的上表面上。
引出电路118例如由柔性印刷电路(FPC)形成，并且例如通过各向异性导电膜(ACF)电连接到基板上电路116。
电极119将设置在保持基板114的下表面上的基板上电路116电连接到传感器113。例如，电极119的材料可以是金(Au)。在该阶段，在电极119中，线性膨胀系数(CTE)例如为约14.2ppm/K，并且杨氏模量例如为约79GPa。
此外，电极119由电极保护构件120保护。电极保护构件120的材料可以是例如树脂材料。在该阶段，在电极保护构件120中，线性膨胀系数(CTE)例如为约数十至数百ppm/K，并且杨氏模量例如为约2GPa至12GPa。注意，电极保护构件120的杨氏模量优选地更接近电极119的杨氏模量。
背衬构件121是支持传感器113的构件。背衬构件121通过粘合剂122固定到传感器113的下表面(与光入射侧相对的一侧的表面)，并且通过粘合剂123固定到引出电路118。当调整背衬构件121的厚度等时，可以调整传感器113的翘曲量(传感器翘曲量)。
背衬构件121的材料可以是例如铜(Cu)。在该阶段，在背衬构件121中，线性膨胀系数(CTE)为例如约16.8ppm/K，杨氏模量为例如约125GPa，并且厚度例如为100μm、在50μm至300μm的范围内等。
注意，粘合剂122的材料可以是例如高散热树脂材料(tIM：热界面材料)。在该阶段，在粘合剂122中，线性膨胀系数(CTE)例如为约数十至数百ppm/K，杨氏模量例如为约0.01MPa至10MPa或约0.01MPa至1MPa，并且厚度例如小于50μm等。
此外，粘合剂123的材料可以是例如树脂材料。在该阶段，在粘合剂123中，线性膨胀系数(CTE)例如为约数十至数百ppm/K，杨氏模量例如为约10MPa，并且厚度例如小于50μm等。
在如上所述设计的半导体封装100A中，相应部件由具有作为上述相应模拟的结果而获得的物理性质值的材料形成。因此，可以减小由保持基板114保持并由背衬构件121支持的传感器113的翘曲的温度依赖性变化。
例如，在第一实施方式中，满足以上表达式(2)中所示的关系(例如，CTEI约为3)。因此，进行调整以满足上述表达式(1)、(3)和(4)中所示的关系使得可以减小翘曲变化量。在这种情况下，可以仅从表达式(1)中所示的关系获得所需的翘曲变化量。如果不能获得所需的翘曲变化量，则应当进行调整以按顺序满足例如表达式(3)和(4)中所示的关系。
注意，在图20中所示的半导体封装100A中，相应材料的物理性质值是示例，并且取决于所采用的结构等，可以使用最佳物理性质值。此外，每个构件的物理性质值是在0℃的值。
(第二结构的示例)
图21是根据第一实施方式的半导体装置的第二结构的示例的截面视图。
在图21中，类似于图20中所示的半导体封装100A，半导体封装100B容纳并封装传感器113。然而，图21中所示的半导体封装100B与图20中所示的半导体封装100A的不同之处在于：设置滤光器构件212和保持基板214来代替密封构件112和保持基板114。
即，在图21中所示的半导体封装100B中，在保持基板214中没有形成任何开口，并且在传感器113的上表面(光入射侧的表面)与保持基板214的下表面(与光入射侧相对的一侧的表面)之间形成像素保护构件131。
如同保持基板114，保持基板214具有作为传感器保持模式的结构，其中传感器113的外围部分由电极119从光接收表面侧保持。此外，如同在保持基板114，保持基板214的材料可以是例如无碱玻璃。在该阶段，在保持基板214中，线性膨胀系数(CTE)为例如约3ppm/K，杨氏模量为例如约80GPa，并且厚度例如为400μm、在100μm至500μm的范围内等。
像素保护构件131是用于保护设置在传感器113的光接收表面上的多个像素113P的构件。像素保护构件131的材料可以是例如树脂材料。在该阶段，在像素保护构件131中，线性膨胀系数(CTE)例如为约数十至数百ppm/K，并且杨氏模量例如为约2GPa至12GPa。
注意，在图21中的半导体封装100B中，与上面参考图20描述的材料及其物理性质值类似的材料和物理性质值可以用作在诸如传感器113和背衬构件121的其他部件上使用的材料以及这些材料的物理性质值。
在如上所述设计的半导体封装100B中，相应部件由具有作为上述相应模拟的结果而获得的物理性质值的材料形成(例如，假设满足上述表达式(2)中所示的关系，进行调整以进一步满足上述表达式(1)、(3)和(4)中所示的关系)。因此，可以减小由保持基板214保持并由背衬构件121支持的传感器113的翘曲的温度依赖性变化。
(第三结构的示例)
图22是根据第一实施方式的半导体装置的第三结构的示例的截面视图。
在图22中，类似于图20中所示的半导体封装100A，半导体封装100C容纳并封装传感器113。然而，图22中的半导体封装100C与图20中的半导体封装100A的不同之处在于：引出电路118之一(图中左侧的引出电路118)被高度已调整的调整构件136替换。
调整构件136的材料可以是例如树脂材料。在该阶段，在调整构件136中，线性膨胀系数(CTE)例如为约数十ppm/K，并且杨氏模量例如为约10GPa。
在图22中的半导体封装100C中，与上面参考图20描述的材料及其物理性质值类似的材料和物理性质值可以用作在诸如传感器113、保持基板114和背衬构件121的其他部件上使用的材料以及这些材料的物理性质值。
在如上所述设计的半导体封装100C中，相应部件由具有作为上述相应模拟的结果而获得的物理性质值的材料形成(例如，假设满足上述表达式(2)中所示的关系，进行调整以进一步满足上述表达式(1)、(3)和(4)中所示的关系)。因此，可以减小传感器113的翘曲的温度依赖性变化。
(第四结构的示例)
图23是根据第一实施方式的半导体装置的第四结构的示例的截面视图。
在图23中，类似于图20中所示的半导体封装100A，半导体封装100D容纳并封装传感器113。然而，图23中的半导体封装100D与图20中的半导体封装100A的不同之处在于：图中右侧和左侧的引出电路118被各自调整了高度的调整构件141替换。
调整构件141与背衬构件121一体地形成，并且例如铜(Cu)可以用作调整构件141的材料。在该阶段，在与调整构件141一体地形成的背衬构件121中，线性膨胀系数(CTE)为例如约16.8ppm/K，杨氏模量为例如约125GPa，并且厚度例如为100μm、在50μm至300μm的范围内等。
注意，在半导体封装100D中，引出电路118设置在保持基板114的下表面的适当位置处，并且电连接到基板上电路116。此外，在图22中的半导体封装100D中，与上面参考图20描述的材料及其物理性质值类似的材料和物理性质值可以用作在诸如传感器113、保持基板114和背衬构件121的其他部件上使用的材料以及这些材料的物理性质值。
在如上所述设计的半导体封装100D中，相应部件由具有作为上述相应模拟的结果而获得的物理性质值的材料形成(例如，假设满足上述表达式(2)中所示的关系，进行调整以进一步满足上述表达式(1)、(3)和(4)中所示的关系)。因此，可以减小传感器113的翘曲的温度依赖性变化。
以上是根据第一实施方式的半导体装置的结构。
<4.第二实施方式>
接下来，描述根据第二实施方式的半导体装置的结构。注意，根据第二实施方式的半导体装置的截面结构类似于根据上述第一实施方式的半导体装置的截面结构，因此未在附图中示出。
在根据第二实施方式的半导体装置中，采用其中传感器113的外围部分由作为基板电极的电极119从光接收表面侧保持的结构作为用于保持传感器113的模式的情况下，电极119由杨氏模量为4GPa或更高的含填料的树脂材料等保护。由于以此方式保护电极119，可以二次增加用于将传感器113保持在基板上的力，并且因此，可以实现针对传感器113的翘曲的更高的热稳定性。
即，在图20中的半导体封装100A、图22中的半导体封装100C和图23中的半导体封装100D中，保持基板114利用电极119从光接收表面侧保持传感器113的外围部分。电极119由杨氏模量为4GPa或更高的含填料的树脂材料等保护。
此外，在图21的半导体封装100B中，保持基板214利用电极119保持传感器113的外围部分。电极119可以由杨氏模量为4GPa或更高的含填料的树脂材料等保护。
注意，在根据第二实施方式的作为半导体装置的半导体封装100A、100B、100C和100D中，可以使用与上述第一实施方式中说明的材料及其物理性质值类似的材料和物理性质值作为在诸如传感器113、保持基板114(保持基板214)和背衬构件121等其他部件上使用的材料以及作为这些材料的物性值。
以上是根据第二实施方式的半导体装置的结构。
<5.第三实施方式>
接下来，参考图24至图27描述根据第三实施方式的半导体装置的结构。
(第一结构的示例)
图24是根据第三实施方式的半导体装置的第一结构的示例的截面视图。
在图24中，半导体封装100E具有其中包括用于调整高度的调整构件136的两个半导体封装100C(图22)并排布置并彼此连接(接合)的结构。半导体封装100E包括两个图像传感器，它们是传感器113-1和传感器113-2(所谓的双透镜图像传感器)。
在图24的半导体封装100E中，调整构件136-1形成在图中左侧的保持基板114-1的下表面上，而调整构件136-2形成在图中的右侧的保持基板114-2的下表面上。此外，引出电路118-2仅设置在图中右侧的保持基板114-2的下表面上。
注意，在图24中的半导体封装100E中，与上面参考图20和图22描述的材料及其物理性质值类似的材料和物理性质值可以用作在诸如传感器113-1和113-2、保持基板114-1和114-2以及背衬构件121以及调整构件136-1和136-2的相应部件上使用的材料以及这些材料的物理性质值。
在此，在半导体封装100E中，除传感器113-1和传感器113-2之外作为加热元件的部件117-1和部件117-2安装在由保持基板114-1和保持基板114-2构成的保持基板上，或者安装在那些保持基板附近。
在如上所述设计的半导体封装100E中，调整在上述相应部件中使用的材料及其物理性质值(例如，进行调整以满足上述表达式(1)至(4)中的一者中所示的关系)，使得尽管在其中安装了更多数量的加热元件，但传感器的翘曲量随温度变化可以基本恒定。因此，获得了对传感器翘曲的热稳定性的更大益处。
(第二结构的示例)
图25是根据第三实施方式的半导体装置的第二结构的示例的截面视图。
在图25中，半导体封装100F具有其中半导体封装100C的保持基板114(图22)在图中右侧延伸(拉伸)并且部件146设置在延伸的保持基板114的上表面和下表面的结构。例如，部件146可以是惯性传感器、处理器、激光器、调节器等。
注意，在图25中的半导体封装100F中，与上面参考图20和图22描述的材料及其物理性质值类似的材料和物理性质值可以用作在诸如传感器113、保持基板114、背衬构件121以及调整构件136的相应部件上使用的材料以及这些材料的物理性质值。
在此，在半导体封装100F中，部件146作为除传感器113之外的加热元件安装在延伸的保持基板114的上表面和下表面上。
在如上所述设计的半导体封装100F中，调整在上述相应部件中使用的材料及其物理性质值(例如，进行调整以满足上述表达式(1)至(4)中的一者中所示的关系)，使得尽管在其中安装了更多数量的加热元件，但传感器的翘曲量随温度变化可以基本恒定。因此，获得了对传感器翘曲的热稳定性的更大益处。
(第三结构的示例)
图26是根据第三实施方式的半导体装置的第三结构的示例的截面视图。
在图26中，如同图25中所示的半导体封装100F，半导体封装100G具有延伸的保持基板114。然而，诸如惯性传感器的部件146仅设置在延伸的保持基板114的上表面上。
注意，在图26中的半导体封装100G中，与上面参考图20和图22描述的材料及其物理性质值类似的材料和物理性质值可以用作在诸如传感器113、保持基板114、背衬构件121以及调整构件136的相应部件上使用的材料以及这些材料的物理性质值。
在如上所述设计的半导体封装100G中，除传感器113之外作为加热元件的部件146仅安装在延伸的保持基板114的上表面上，但是调整在上述相应部件中使用的材料及其物理性质值(例如，进行调整以满足上述表达式(1)至(4)中的一者中所示的关系)使得获得针对传感器翘曲的热稳定性的更大益处。
(第四结构的示例)
图27是根据第三实施方式的半导体装置的第四结构的示例的截面视图。
在图27中，如同图25中所示的半导体封装100F，半导体封装100H具有延伸的保持基板114。然而，诸如惯性传感器的部件146仅设置在延伸的保持基板114的下表面上。
注意，在图27中的半导体封装100H中，与上面参考图20和图22描述的材料及其物理性质值类似的材料和物理性质值可以用作在诸如传感器113、保持基板114、背衬构件121以及调整构件136的相应部件上使用的材料以及这些材料的物理性质值。
在如上所述设计的半导体封装100H中，除传感器113之外作为加热元件的部件146仅安装在延伸的保持基板114的下表面上，但是调整在上述相应部件中使用的材料及其物理性质值(例如，进行调整以满足上述表达式(1)至(4)中的一者中所示的关系)使得获得针对传感器翘曲的热稳定性的更大益处。
以上是根据第三实施方式的半导体装置的结构。
<6.第四实施方式>
接下来，参考图28描述根据第四实施方式的半导体装置的结构。
(结构的示例)
图28是根据第四实施方式的半导体装置的结构的示例的俯视图。
在图28中，半导体封装100I具有与图20中的半导体封装100A等类似的截面结构，并采用其中传感器113的外围部分由作为基板电极的电极119从光接收表面侧保持的结构。
注意，在图28中的半导体封装100I中，与上面参考图20等描述的材料及其物理性质值类似的材料和物理性质值可以用作在诸如传感器113、保持基板114和电极119的相应部件上使用的材料以及这些材料的物理性质值。
在此，在半导体封装100I中，五个电极119作为基板电极设置在保持基板114的下表面侧上，并且沿具有矩形形状的传感器113(形成在保持基板114中的开口)的三个侧面(图中底侧、左侧和右侧)中的每一侧布置(沿三个侧面总共有15个电极119)。然后，传感器113的外围部分(与保持基板114的开口的三个侧面相对应的一部分)由那些电极119(沿三个侧面总共有15个电极119)从光接收表面侧保持。
即，在半导体封装100I中，在传感器113的相应侧面(保持基板114的开口)上存在电极布置的偏置。注意，在参考图28描述的情况下，电极119沿传感器113的三个侧面设置。然而，电极119不一定沿上述三个侧面设置，并且可以沿例如传感器113的两侧(例如，图中左侧和右侧)设置。在这种双侧布置的情况下，该结构在电极布置中沿传感器113的相应侧面具有偏置。
换句话说，在半导体封装100I中，传感器113的光接收表面在透镜组111的一侧凹入地弯曲，并且在用于保持传感器113的模式中传感器113的外围部分由基板电极从光接收侧保持的结构中，结构电极119的布置中沿传感器113的相应侧面存在偏置。
在如上所述设计的半导体封装100I中，传感器113的光接收表面在透镜组111的一侧凹入地弯曲，并且在电极119的布置沿传感器113的相应侧面存在偏置。然而，在满足上述表达式(1)至(4)中所示的关系的情况下，保持基板114对传感器113的保持是稳定的。因此，可以减小以凹形弯曲的传感器113处的偏心率。
以上是根据第四实施方式的半导体装置的结构。
<7.第五实施方式>
接下来，参考图29描述根据第五实施方式的半导体装置的结构。
(结构的示例)
图29是根据第五实施方式的半导体装置的结构的示例的截面视图。
在图29中，半导体封装100J具有与图20中的半导体封装100A等类似的截面结构，并且用于驱动透镜组111的机构进一步设置在保持基板114的上表面侧。该驱动机构具有透镜结构，该透镜结构形成有第一构件151、第二构件152和第三构件153。容纳在第一构件151中的第二构件152通过马达等沿光轴方向被驱动，使得可以驱动保持在第二构件152中的透镜组111。
在半导体封装100J中，第一构件151利用粘合剂154固定到设置在保持基板114的上表面上的基板上电路116，而第三构件153通过焊料156经由固定构件155固定。因此，透镜结构被安装在保持基板114上。
注意，虽然未在图29中示出，但是可以提供用于图像稳定的机构以便执行半导体封装100J的驱动、半导体封装100J的驱动与透镜组111的驱动的组合、半导体封装100J和透镜组111的共同驱动等，而非驱动上述透镜组111。
在图29中的半导体封装100J中，与上面参考图20等描述的材料及其物理性质值类似的材料和物理性质值可以用作在诸如传感器113、保持基板114和电极119的相应部件上使用的材料以及这些材料的物理性质值。
在如上所述设计的半导体封装100J中，透镜组111和图像稳定驱动机构可以安装在保持基板114上，但是调整在上述相应部件中使用的材料及其物理性质值(例如，进行调整以满足上述表达式(1)至(4)中的一者中所示的关系)使得可以提高透镜和机构的安装精度，同时保持传感器翘曲的热稳定性。
以上是根据第五实施方式的半导体装置的结构。
<8.第六实施方式>
接下来，参考图30至图33描述根据第六实施方式的半导体装置的结构。
(第一结构的示例)
图30是根据第六实施方式的半导体装置的第一结构的示例的截面视图。
在图30中，半导体封装100K具有与半导体封装100C(图22)等类似的截面结构，包括用于调整高度的调整构件136。然而，半导体封装100K与半导体封装100C的不同之处在于，传感器113的光接收表面在透镜组111侧凹入地弯曲。
在图30中的半导体封装100K中，与上面参考图22等描述的材料及其物理性质值类似的材料和物理性质值可以用作传感器113、保持基板114、电极119、调整构件136等的材料以及这些材料的物理性质值。
然而，从第一次模拟(图8)的结果可以明显看出，传感器113的曲率半径被设计(光学设计)为100mm或更小，使得解决了如上所述的外围照明减少的问题。
此外，从第四次模拟(图16和图17)和第五次模拟(图18和图19)的结果可以明显看出，调整背衬构件121的EC×tC以满足关系(EC×tC)<40(表达式(4))使得如上所述获得减小传感器113的翘曲的效果。注意，背衬构件121具有与凹入的弯曲传感器113相对应的形状。在该示例中，例如，可以将未固定有传感器113的部分(最厚部分)的厚度或不包括调整构件136的水平部分之间的距离设定为厚度tC。
在如上所述设计的半导体封装100K中，传感器113的光接收表面在透镜组111侧凹入地弯曲。例如，传感器113的曲率半径被设计为100mm或更小，或者调整背衬构件121的材料的物理性质值以满足关系(EC×tC)<40，其中EC(GPa)和tC(mm)表示背衬构件121的杨氏模量和厚度。以此方式，可以减小传感器113的翘曲的温度依赖性变化，同时解决外围照明的问题。
(第二结构的示例)
图31是根据第六实施方式的半导体装置的第二结构的示例的截面视图。
在图31中，半导体封装100L具有其中传感器113的光接收表面如同图30中的半导体封装100K那样弯曲的结构，但是支持传感器113的背衬构件121的厚度更薄。
因此，虽然传感器113的整个下表面固定到半导体封装100K(图30)中的背衬构件121，但是传感器113的下表面的仅一部分固定到半导体封装100L(图31)中的背衬构件121。此外，在背衬构件121上，调整构件136不仅设置在图中左侧，而且还设置在图中右侧。
在图31中的半导体封装100L中，与上面参考图22等描述的材料及其物理性质值类似的材料和物理性质值可以用作传感器113、保持基板114、电极119、调整构件136等的材料以及这些材料的物理性质值。注意，例如，在背衬构件121的EC×tC的调整中，可以采用未固定有传感器113的部分(最厚部分)的厚度作为厚度tC。
在如上所述设计的半导体封装100L中，传感器113的光接收表面在透镜组111侧凹入地弯曲。例如，传感器113的曲率半径被设计为100mm或更小，或者调整背衬构件121的材料的物理性质值以满足关系(EC×tC)<40，其中EC(GPa)和tC(mm)表示背衬构件121的杨氏模量和厚度。以此方式，可以减小传感器113的翘曲的温度依赖性变化，同时解决外围照明的问题。
(第三结构的示例)
图32是根据第六实施方式的半导体装置的第三结构的示例的截面视图。
在图32中，半导体封装100M具有其中传感器113的光接收表面如同图30中的半导体封装100K那样弯曲的结构，但是传感器113的下表面部分地与形成在背衬构件121中的凹槽分离。此外，图32中的半导体封装100M与图31中的半导体封装100L的不同之处在于，图中右侧和左侧的调整构件136被替换为与背衬构件121一体形成的调整构件141。
在图32中的半导体封装100M中，与上面参考图23等描述的材料及其物理性质值类似的材料和物理性质值可以用作传感器113、保持基板114、电极119、调整构件141等的材料以及这些材料的物理性质值。注意，例如，在背衬构件121的EC×tC的调整中，可以采用未固定有传感器113的部分(最厚部分)的厚度作为厚度tC。
在如上所述设计的半导体封装100M中，传感器113的光接收表面在透镜组111侧凹入地弯曲。例如，传感器113的曲率半径被设计为100mm或更小，或者调整背衬构件121的材料的物理性质值以满足关系(EC×tC)<40，其中EC(GPa)和tC(mm)表示背衬构件121的杨氏模量和厚度。以此方式，可以减小传感器113的翘曲的温度依赖性变化，同时解决外围照明的问题。
(第四结构的示例)
图33是根据第六实施方式的半导体装置的第四结构的示例的截面视图。
在图33中，半导体封装100N具有其中传感器113的光接收表面如同图30中的半导体封装100K等那样弯曲的结构，但是支持传感器113的背衬构件121的厚度是均匀的。传感器113通过粘合剂122固定到背衬构件121的上表面上。此外，与图30中的半导体封装100K不同，图33中的半导体封装100N不包括诸如调整构件136的任何调整构件。
在图33中的半导体封装100N中，与上面参考图20等描述的材料及其物理性质值类似的材料和物理性质值可以用作传感器113、保持基板114、电极119等的材料以及这些材料的物理性质值。注意，背衬构件121的厚度是均匀的，因此，例如，在背衬构件121的EC×tC的调整中，可以采用均匀厚度作为厚度tC。
在如上所述设计的半导体封装100N中，传感器113的光接收表面在透镜组111侧凹入地弯曲。例如，传感器113的曲率半径被设计为100mm或更小，或者调整背衬构件121的材料的物理性质值以满足关系(EC×tC)<40，其中EC(GPa)和tC(mm)表示背衬构件121的杨氏模量和厚度。以此方式，可以减小传感器113的翘曲的温度依赖性变化，同时解决外围照明的问题。
以上是根据第六实施方式的半导体装置的结构。
<9.变形例>
(1)根据第一实施方式的半导体装置的变形例
首先，参考图34至图37描述根据第一实施方式的半导体装置的变形例的结构。
(第一结构的示例)
图34是根据第一实施方式的半导体装置的变形例的第一结构的示例的截面视图。
在图34中，除了在保持基板114中没有形成贯通电极115之外，半导体封装100A'具有与图20中的半导体封装100A类似的结构。此外，在半导体封装100A'中，部件117不是设置在保持基板114的上表面上而是设置在下表面上，并且调整部件117的位置和尺寸以避免引出电路118设置在同一个表面上。
在如上所述设计的半导体封装100A'中，相应部件由具有作为上述相应模拟的结果而获得的物理性质值的材料形成(例如，进行调整以满足上述表达式(1)至(4)中的一者中所示的关系)。因此，可以减小传感器113的翘曲的温度依赖性变化。
(第二结构的示例)
图35是根据第一实施方式的半导体装置的变形例的第二结构的示例的截面视图。
在图35中，除了在保持基板214中没有形成贯通电极115之外，半导体封装100B'具有与图21中的半导体封装100B类似的结构。此外，在半导体封装100B'中，部件117不是设置在保持基板214的上表面上而是设置在下表面上，并且调整部件117的位置和尺寸以避免引出电路118设置在同一个表面上。
在如上所述设计的半导体封装100B中，相应部件由具有作为上述相应模拟的结果而获得的物理性质值的材料形成(例如，进行调整以满足上述表达式(1)至(4)中的一者中所示的关系)。因此，可以减小传感器113的翘曲的温度依赖性变化。
(第三结构的示例)
图36是根据第一实施方式的半导体装置的变形例的第三结构的示例的截面视图。
在图36中，除了在保持基板114中没有形成贯通电极115之外，半导体封装100C'具有与图22中的半导体封装100C类似的结构。此外，在半导体封装100C'中，部件117不是设置在保持基板114的上表面上而是设置在下表面上，并且调整部件117的位置和尺寸以避免引出电路118和调整构件136设置在同一个表面上。
在如上所述设计的半导体封装100C'中，相应部件由具有作为上述相应模拟的结果而获得的物理性质值的材料形成(例如，进行调整以满足上述表达式(1)至(4)中的一者中所示的关系)。因此，可以减小传感器113的翘曲的温度依赖性变化。
(第四结构的示例)
图37是根据第一实施方式的半导体装置的变形例的第四结构的示例的截面视图。
在图37中，除了在保持基板114中没有形成贯通电极115之外，半导体封装100D'具有与图23中的半导体封装100D类似的结构。此外，在半导体封装100D'中，部件117不是设置在保持基板114的上表面上而是设置在下表面上，并且调整部件117的位置和尺寸以避免调整构件141设置在同一个表面上。
在如上所述设计的半导体封装100D'中，相应部件由具有作为上述相应模拟的结果而获得的物理性质值的材料形成(例如，进行调整以满足上述表达式(1)至(4)中的一者中所示的关系)。因此，可以减小传感器113的翘曲的温度依赖性变化。
(2)根据第一实施方式的半导体装置的第三结构的变形例
接下来，参考图38至图40描述根据第一实施方式的半导体装置的第三结构的变形例。
(第一至第三结构的示例)
图38示出了根据第一实施方式的半导体装置的第三结构的变形例(第一至第三结构)的俯视图。
在图38中，每个半导体封装100C'相当于图22中的半导体封装100C，但是当从上方观察时，为引出电路118提供的调整构件136的形状是不同的。注意，在图38中的每个半导体封装100C'中，未示出基板上电路116、部件117、背衬构件121等以促进对结构的理解。
(第一结构的示例)
图38中的A是根据第一实施方式的半导体装置的第三结构的变形例的第一结构的示例的俯视图。
在图38中的A中，半导体封装100C'容纳并封装传感器113。在图38中的A中的半导体封装100C'中，引出电路118沿包围具有矩形形状的传感器113的四个侧面中的下侧形成，并且调整构件136沿另外三个侧面形成。注意，沿三个侧面形成的调整构件136是连接(接合)的。
(第二结构的示例)
图38中的B是根据第一实施方式的半导体装置的第三结构的变形例的第二结构的示例的俯视图。
在图38中的B中，半导体封装100C'容纳并封装传感器113。在图38中的B中的半导体封装100C'中，引出电路118沿包围传感器113的四个侧面中的下侧形成。此外，调整构件136沿包括下侧的四个侧面形成，以包围传感器113。注意，沿四个侧面形成的调整构件136是连接(接合)的。
(第三结构的示例)
图38中的C是根据第一实施方式的半导体装置的第三结构的变形例的第三结构的示例的俯视图。
在图38中的C中，半导体封装100C'容纳并封装传感器113。在图38中的C中的半导体封装100C'中，引出电路118沿包围传感器113的四个侧面中的下侧形成，并且仅沿上侧形成调整构件136。
(第四结构的示例)
图39是根据第一实施方式的半导体装置的第三结构的变形例(第四结构的示例)的截面视图。
在图39中，除了背衬构件121上的调整构件136不仅形成在图中左侧而且还形成在图中右侧且其宽度被调整之外，半导体封装100C'具有与图22中的半导体封装100C类似的结构。此外，引出电路118与背衬构件121分离。
(第五结构的示例)
图40是根据第一实施方式的半导体装置的第三结构的变形例(第五结构的示例)的截面视图。
在图40中，除了背衬构件121上的调整构件136还形成在图中右侧并且引出电路118与背衬构件121分离之外，半导体封装100C'具有与图22中的半导体封装100C类似的结构。此外，部件117不仅设置在保持基板114的上表面上，而且还设置在下表面上。
如上所述，图22所示的半导体封装100C可以如同图38至图40中所示的半导体封装100C'那样采用结构的变化。此外，虽然本文中已经描述了半导体封装100C作为示例，但是也可以采用其他半导体封装100的结构的变化，只要具有作为上述相应模拟的结果而获得的物理性质值的材料用于相应部件即可。
(3)根据第一至第六实施方式的半导体装置的变形例
接下来，参考图41和图42描述根据第一至第六实施方式的半导体装置的变形例。
(第一至第三结构的示例)
图41示出了第一至第六实施方式的变形例(第一至第三结构)的截面视图。
图41示出了半导体封装100A至100N(图20至图33)以及设置在保持基板114(保持基板214)与背衬构件121之间的引出电路118的外围的部分视图。
(第一结构)
图41中的A是第一至第六实施方式的变形例的第一结构的示例的截面视图。
在图41中的A中，固定到背衬构件121的上表面上的引出电路118不是用上述粘合剂123固定，而是用导电构件161固定。例如，导电构件161的材料可以是焊料、导电膏等。当使用导电构件161时，基板上电路116、引出电路118和背衬构件121变得连续，并且可以电连接。
(第二结构)
图41中的B是第一至第六实施方式的变形例的第二结构的示例的截面视图。
在图41中的B中，提供被调整到预定高度的导电构件161来代替诸如调整构件136或调整构件141的调整构件。即，图41中的B中的导电构件161不仅电连接基板上电路116和背衬构件121，而且还起到调整高度的作用。
(第三结构)
图41中的C是第一至第六实施方式的变形例的第三结构的示例的截面视图。
在图41中的C中，导电构件161与诸如调整构件136的调整构件设置在一起。即，图41中的C中的导电构件161起到电连接基板上电路116和背衬构件121的作用，同时保持调整高度到调整构件136的作用。注意，在这种情况下，固定到背衬构件121的上表面上的调整构件136可以用粘合剂123固定，或者可以用由焊料、导电膏形成等的导电构件161固定。
(第四至第六结构的示例)
图42示出了第一至第六实施方式的变形例(第四至第六结构)的俯视图。
在图42中，从上方观察，示出了为图41中所示的半导体封装100A至100N(图20至图33)中的引出电路118设置的导电构件161，并且该导电构件的形状变化。注意，在图42中，未示出基板上电路116、部件117、背衬构件121、调整构件136等以促进对结构的理解。
(第四结构)
图42中的A是第一至第六实施方式的变形例的第四结构的示例的俯视图。
在图42中的A中，引出电路118沿包围具有矩形形状的传感器113的四个侧面中的下侧形成。此外，导电构件161沿包括下侧的四个侧面形成，以包围传感器113。
注意，在图42中的A中，沿包围传感器113的四个侧面中的上侧、左侧和右侧这三个侧面形成的导电构件161-1电连接。另一方面，沿包围传感器113的四个侧面中的下侧形成的导电构件161-2未连接到其他导电构件161-1，而是电连接到引出电路118。
(第五结构)
图42中的B是第一至第六实施方式的变形例的第五结构的示例的俯视图。
在图42中的B中，引出电路118沿包围传感器113的四个侧面中的下侧形成。此外，导电构件161沿包括下侧的四个侧面形成，以包围传感器113。
然而，在图42中的B中，沿包围传感器113的所有四个侧面形成的导电构件161电连接。注意，沿包围传感器113的四个侧面中的下侧形成的导电构件161未连接到引出电路118。
(第六结构)
图42中的C是第一至第六实施方式的变形例的第六结构的示例的俯视图。
在图42中的C中，引出电路118沿包围传感器113的四个侧面中的下侧形成。此外，导电构件161沿包括下侧的四个侧面形成，以包围传感器113。
然而，在图42中的C中，沿包围传感器113的所有四个侧面形成的导电构件161与粘合剂123交替形成。
具体地，导电构件161、粘合剂123和导电构件161的图案沿包围传感器113的四个侧面中的上侧和下侧中的每一侧重复三次。同时，导电构件161、粘合剂123和导电构件161的图案沿包围传感器113的四个侧面中的右侧和左侧中的每一侧重复两次。注意，这些重复图案是示例，并且可以采用一些其他图案。
如上所述，在半导体封装100A至100N(图20至图33)中，可以采用包括由焊料、导电膏等形成的导电构件161的结构。
(4)制造方法的示例
图43是示出在其中弯曲传感器113安装在保持基板114上的情况下的制造方法的示例的图。
由于使用图43中所示的制造方法，可以实现在半导体封装100(图4等)中具有其中ES×tS特别小(传感器113的翘曲量等于或小于曲率半径100mm)的区域的结构，其中ES(GPa)和tS(mm)表示安装在传感器安装工具126上的传感器113的杨氏模量和厚度。
在图43中，电极119电连接到设置在保持基板114的下表面上的基板上电路116，使得安装在传感器安装工具126上的传感器113的外围部分从接收光表面侧保持。注意，在上面安装有传感器113的传感器安装工具126中形成用于真空抽吸的孔。由于以此方式使用传感器安装工具126，传感器113可以是弯曲的(例如，曲率半径为100mm或更小)，并且可以安装在保持基板114上。
如上所述，使用图43中所示的制造方法使得可以强制地弯曲传感器113以符合象场弯曲。即使在其中结构被设计以满足关系ES×tS<10的情况下，其中ES(GPa)和tS(mm)表示传感器113的杨氏模量和厚度，也可以保持上述表达式(1)中所示的关系或关系(EI×tI)+(ES×tS)>30，其中ES(GPa)和tS(mm)表示传感器113的杨氏模量和厚度，并且EI(GPa)和tI(mm)表示保持基板114的杨氏模量和厚度。因此，可以保持传感器113的翘曲的温度依赖性变化量的稳定性。
<10.电子设备的配置>
图44是示出包括应用了本技术的半导体装置的电子设备的示例性配置的框图。
在图44中，例如，电子设备1000是诸如成像设备(如数码相机或摄像机)或者具有成像功能的移动终端装置(如智能电话或平板计算机)的电子设备。
在图44中，电子设备1000包括半导体封装1001、数字信号处理器(DSP)电路1002、帧存储器1003、显示单元1004、记录单元1005、操作单元1006和电源单元1007。此外，在电子设备1000中，DSP电路1002、帧存储器1003、显示单元1004、记录单元1005、操作单元1006和电源单元1007经由总线1008彼此连接。
半导体封装1001相当于图20至图33中所示的半导体封装100A至100N，并且例如具有与上述第一至第六实施方式中的一者相对应的结构。半导体封装1001容纳并封装传感器1011。传感器1011相当于上述传感器113。
DSP电路1002是处理从半导体封装1001供应的信号的信号处理电路。DSP电路1002输出通过处理从半导体封装1001供应的信号而获得的图像数据。帧存储器1003逐帧地临时存储由DSP电路1002处理的图像数据。
显示单元1004例如形成有诸如液晶面板或有机电致发光(EL)面板的面板显示装置，并显示由半导体封装1001形成的运动图像或静止图像。记录单元1005将由半导体封装1001形成的运动图像或静止图像的图像数据记录到诸如半导体存储器或硬盘的记录介质中。
操作单元1006根据用户执行的操作输出关于电子设备1000的各种功能的操作指令。电源单元1007适当地向DSP电路1002、帧存储器1003、显示单元1004、记录单元1005和操作单元1006供应各种电源作为这些供电目的地的操作电源。
电子设备1000如上配置。在电子设备1000中，图20至图33中所示的半导体封装100A至100N中的任一者可以用作半导体封装1001，使得可以保持容纳在半导体封装1001中的传感器1011的翘曲的充分热稳定性，并且可以提供热稳定的光学系统。结果，例如，可以增强捕获图像的图像质量。
<11.图像传感器的使用示例>
图45是示出容纳在应用了本技术的半导体装置中的图像传感器的使用示例的图。
作为容纳在半导体封装100中的传感器113的图像传感器可以用于其中例如如下所述感测诸如可见光、红外光、紫外光或X射线的光的各种情况。即，如图45中所示，图像传感器可以用在不仅用于拍摄图像的观赏活动领域中并且用于观赏活动领域而且还用于例如运输领域、家用电器领域、医学和保健领域、安全领域、美容护理领域、运动领域、农业领域等的设备。
具体地，在观赏活动领域中，图像传感器可以用在例如用于拍摄要在观赏活动中使用的图像的设备(诸如图44中所示的电子设备1000)，诸如数码相机、智能手机或具有摄像头功能的移动电话。
在运输领域中，例如，图像传感器可以用在运输用途设备中，诸如车载传感器(其被配置为拍摄汽车的前部、后部、周围环境、内部等的图像以例如执行如自动停止的安全驾驶并识别驾驶员的状况)、用于监视行驶车辆和道路的监控摄像头，以及用于测量车辆之间的距离等的测距传感器等。注意，安装在诸如汽车的移动结构中的设备将在后面参考图46和图47进行描述。
在家用电器领域中，例如，图像传感器可以用在用作家用电器的设备中，诸如电视机、冰箱或空调，以拍摄用户的手势图像并根据手势操作设备。此外，在医学和保健领域中，例如，图像传感器可以用在医疗用途或保健用途的设备中，诸如内窥镜或用于接收用于血管造影的红外光的设备。
在安全领域，例如，图像传感器可以用在安全用途设备中，诸如用于防止犯罪的监控摄像头或用于个人认证的摄像头。此外，在美容护理领域中，例如，图像传感器可以用于美容护理用途的设备，诸如被配置为对皮肤成像的皮肤测量设备或用于对头皮进行成像的显微镜。
在运动领域中，例如，图像传感器可以用在运动用途设备中，诸如用于运动等的运动摄像头或可穿戴摄像头。此外，在农业领域中，例如，图像传感器可以用于农业用途设备，诸如用于监视田地和农作物状况的摄像头。
<12.至移动对象的示例性应用>
根据本公开的技术(本技术)可以应用于各种产品。例如，根据本公开的技术可以体现为安装在任何类型的移动对象上的设备，移动对象为诸如汽车、电动车辆、混合动力电动车辆、摩托车、自行车、个人移动装置、飞机、无人机、船只或机器人。
图46是示意性地示出作为可以应用根据本公开的技术的移动对象控制系统的示例的车辆控制系统的示例性配置的框图。
车辆控制系统12000包括经由通信网络12001连接的多个电子控制单元。在图46中所示的示例中，车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、车身系统控制单元12020，外部信息检测单元12030、车内信息检测单元12040和总控制单元12050。微计算机12051、声音/图像输出单元12052和车内网络接口(I/F)12053也被示出为总控制单元12050的功能部件。
驱动系统控制单元12010根据各种程序控制与车辆的驱动系统相关的装置的操作。例如，驱动系统控制单元12010用作控制装置，诸如用于产生车辆的驱动力的驱动力产生装置(诸如内燃机或驱动马达)、用于将驱动力传输到车轮的驱动力传输机构、用于调整车辆的转向角的转向机构，以及用于产生车辆制动力的制动装置。
车身系统控制单元12020根据各种程序控制安装在车身上的各种装置的操作。例如，车身系统控制单元12020用作无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动车窗装置或用于各种灯(诸如前照灯、倒车灯、制动灯、转向信号灯或雾灯)的控制装置。在这种情况下，车身系统控制单元12020可以接收从替代钥匙的便携式装置传输的无线电波或来自各种开关的信号。车身系统控制单元12020接收这些无线电波或信号的输入，并控制车辆的门锁装置、电动车窗装置、灯等。
外部信息检测单元12030检测配备有车辆控制系统12000的车辆外部的信息。例如，成像单元12031连接到外部信息检测单元12030。外部信息检测单元12030使成像单元12031捕获车辆外部的图像，并接收捕获的图像。根据接收的图像，外部信息检测单元12030可以执行用于检测人、车辆、障碍物、标志、路面上的特征等的对象检测过程，或者执行距离检测过程。
成像单元12031是接收光的光学传感器，并输出与接收的光量相对应的电信号。成像单元12031可以输出电信号作为图像，或输出电信号作为距离测量信息。此外，由成像单元12031接收的光可以是可见光，或者可以是诸如红外光的不可见光。
车内信息检测单元12040检测关于车辆内部的信息。例如，检测驾驶员的状态的驾驶员状态检测器12041连接到车内信息检测单元12040。驾驶员状态检测器12041包括例如捕获驾驶员的图像的摄像头，并且根据从驾驶员状态检测器12041输入的检测信息，车内信息检测单元12040可以计算驾驶员的疲劳程度或集中程度，或者确定驾驶员是否打瞌睡。
根据由外部信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获取的外部/内部信息，微计算机12051可以计算驱动力产生装置、转向机构或制动装置的控制目标值，并将控制命令输出到驱动系统控制单元12010。例如，微计算机12051可以执行协同控制以实现高级驾驶员辅助系统(ADAS)的功能，包括车辆碰撞避免或撞击缓解、基于车辆之间的距离的跟随行驶、车速保持行驶、车辆碰撞警告、车道偏离警告等。
通过根据关于车辆的周围环境的信息控制驱动力产生装置、转向机构、制动装置等，微计算机12051还可以执行协同控制以进行自动驾驶等以便不依赖于驾驶员的操作而自主地行驶，信息已经由外部信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获取。
微计算机12051还可以根据由外部信息检测单元12030获取的外部信息向车身系统控制单元12020输出控制命令。例如，微计算机12051根据由外部信息检测单元12030检测到的前方车辆或迎面而来的车辆的位置来控制前照灯，并通过从远光灯切换到近光灯等来执行协同控制以实现防眩光效果。
声音/图像输出单元12052将音频输出信号和/或图像输出信号传输到输出装置，输出装置能够在视觉上或听觉上向车辆的乘客或车辆外部通知信息。在图46中所示的示例中，音频扬声器12061、显示单元12062和仪表板12063被示出为输出装置。例如，显示单元12062可以包括车载显示器和/或平视显示器。
图47是示出成像单元12031的安装位置的示例的图。
在图47中，车辆12100包括成像单元12101、12102、12103、12104和12105作为成像单元12031。
成像单元12101、12102、12103、12104和12105设置在以下位置处：例如车辆12100的前端边缘、侧镜、后保险杠、后门、车辆内部的前挡风玻璃内部的上部等。设置在前端边缘上的成像单元12101和设置在车辆内部的前挡风玻璃的上部的成像单元12105主要捕获车辆12100前方的图像。设置在侧镜上的成像单元12102和12103主要捕获车辆12100侧面的图像。设置在后保险杠或后门上的成像单元12104主要捕获车辆12100后面的图像。由成像单元12101和12105获取的前方图像主要用于检测在车辆12100前方行驶的车辆、行人、障碍物、交通信号灯、交通标志、车道等。
注意，图47示出了成像单元12101至12104的成像范围的示例。成像范围12111指示设置在前端边缘上的成像单元12101的成像范围，成像范围12112和12113指示设置在相应侧镜上的成像单元12102和12103的成像范围，并且成像范围12114指示设置在后保险杠或后门的成像单元12104的成像范围。例如，由成像单元12101至12104捕获的图像数据彼此叠加，使得获得从上方观察的车辆12100的俯视图像。
成像单元12101至12104中的至少一个可以具有获取距离信息的功能。例如，成像单元12101至12104中的至少一个可以是包括多个成像装置的立体摄像头，或者可以是具有用于相位差检测的像素的成像装置。
例如，根据从成像单元12101至12104获得的距离信息，微计算机12051计算到成像范围12111至12114内的相应三维对象的距离，以及距离的时间变化(相对于车辆12100的速度)。以此方式，作为车辆12100的行驶路径上最接近的三维对象并以与预定速度(例如0km/h或更高)沿与车辆12100基本相同的方向上行驶的三维对象可以被提取作为在车辆12100前方行驶的车辆。此外，微计算机12051可以预先设定要在车辆12100前面行驶的车辆前方保持的车辆间距离，并且可以执行自动制动控制(包括跟随停止控制)、自动加速控制(包括跟随起动控制)等。以此方式，可以执行协同控制以进行自动驾驶等以不依赖于驾驶员的操作而自主行驶。
例如，根据从成像单元12101至12104获得的距离信息，微计算机12051可以在两轮车辆、普通车辆、大型车辆、行人、电线杆等的类别下提取关于三维对象的三维对象数据，并使用三维对象数据来自动避开障碍物。例如，微计算机12051将车辆12100附近的障碍物分类为车辆12100的驾驶员可见的障碍物和难以视觉识别的障碍物。然后，微计算机12051确定指示与相应障碍物碰撞的风险的碰撞风险。如果碰撞风险等于或高于设定值，并且存在碰撞的可能性，则微计算机12051经由音频扬声器12061和显示单元12062向驾驶员输出警告，或者可以执行驾驶支持以通过执行强制减速避免碰撞或经由驱动系统控制单元12010避免转向。
成像单元12101至12104中的至少一个可以是检测红外光的红外摄像头。例如，微计算机12051可以通过确定由成像单元12101至12104捕获的图像中是否存在行人来识别行人。这种行人识别是通过例如从由用作红外摄像头的成像单元12101至12104捕获的图像中提取特征点的过程以及对指示对象轮廓的特征点系列执行图案匹配并确定是否有行人的过程来执行的。如果微计算机12051确定在由成像单元12101至12104捕获的图像中存在行人并识别行人，则声音/图像输出单元12052控制显示单元12062以叠加方式显示用于强调所识别的行人的矩形轮廓线。声音/图像输出单元12052还可以控制显示单元12062显示指示行人在所需位置的图标等。
以上已经描述了可以应用根据本公开的技术的车辆控制系统的示例。根据本公开的技术可以按上述配置应用于成像单元12031。具体地，图20至图33中所示的半导体封装100A至100N可以在成像单元12031中使用。当根据本公开的技术应用于成像单元12031时，保持容纳在半导体封装100中的传感器113的翘曲的充分热稳定性，提供对热稳定的光学系统，并且可以增强捕获图像的质量。因此，例如，可以更高的准确度识别诸如行人的目标。
注意，本技术的实施方式不限于上述实施方式，并且可以在不脱离本技术的范围的情况下对其进行各种修改。
本技术还可以体现在下面描述的配置中。
(1)一种半导体装置，包括：
传感器；以及
保持基板，保持传感器，
其中，
满足(EI×tI)+(ES×tS)>30以及
1.5<CTEI<4.5，
其中ES(GPa)表示传感器的杨氏模量，tS(mm)表示传感器的厚度，
CTEI(ppm/K)表示保持基板的线性膨胀系数，EI(GPa)表示保持基板的杨氏模量，并且tI(mm)表示保持基板的厚度。
(2)根据(1)所述的半导体装置，其中
保持基板具有其中传感器的外围部分由基板电极从光接收表面侧保持的结构，并且
形成在保持基板上的导电布线构件的总体积不大于保持基板的体积的1/10。
(3)根据(1)或(2)所述的半导体装置，还包括
背衬构件，支持传感器，
其中
满足(EC×tC)<40，
其中EC(GPa)表示背衬构件的杨氏模量并且tC(mm)表示背衬构件的厚度。
(4)根据(1)至(3)中任一项所述的半导体装置，还包括
透镜组，包括多个透镜，
其中，传感器是弯曲传感器，弯曲传感器的曲率半径不大于100mm并且在透镜组的一侧凹入地弯曲。
(5)根据(4)所述的半导体装置，其中
满足ES×tS<10。
(6)根据(1)至(3)中任一项所述的半导体装置，还包括
透镜组，包括多个透镜，
其中，透镜组的F数不大于2.8。
(7)根据(1)至(6)中任一项所述的半导体装置，其中，作为加热元件的部件安装在保持基板上。
(8)根据(4)所述的半导体装置，其中，用于驱动透镜组的机构安装在保持基板上。
(9)根据(1)至(8)中任一项所述的半导体装置，其中，传感器是包括像素单元的图像传感器，在像素单元中多个像素以矩阵形式二维地布置。
(10)一种电子设备，包括
半导体装置，包括：
传感器；以及
保持基板，保持传感器，
其中
满足(EI×tI)+(ES×tS)>30以及
1.5<CTEI<4.5，
其中ES(GPa)表示传感器的杨氏模量，tS(mm)表示传感器的厚度，
CTEI(ppm/K)表示保持基板的线性膨胀系数，EI(GPa)表示保持基板的杨氏模量，并且tI(mm)表示保持基板的厚度。
附图标记列表
100、100A至100N 半导体封装
111 透镜组
112 密封构件
113 传感器
113P 像素
114 保持基板
115 贯通电极
116 基板上电路
117 部件
118 引出电路
119 电极
120 电极保护构件
121 背衬构件
122 粘合剂
123 粘合剂
131 像素保护构件
136 调整构件
141 调整构件
146 部件
151 第一构件
152 第二构件
153 第三构件
161 导电构件
212 滤光器构件
214 保持基板
1000 电子设备
1001 半导体封装
1011 传感器
12031 成像单元。

Claims (10)

1.一种半导体装置，包括：
传感器；以及
保持基板，保持所述传感器，
其中，
满足(EI×tI)+(ES×tS)>30以及
1.5<CTEI<4.5，
其中ES(GPa)表示所述传感器的杨氏模量，tS(mm)表示所述传感器的厚度，
CTEI(ppm/K)表示所述保持基板的线性膨胀系数，EI(GPa)表示所述保持基板的杨氏模量，并且tI(mm)表示所述保持基板的厚度。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，
所述保持基板具有其中所述传感器的外围部分由基板电极从光接收表面侧保持的结构，并且
形成在所述保持基板上的导电布线构件的总体积不大于所述保持基板的体积的1/10。
3.根据权利要求2所述的半导体装置，还包括：
背衬构件，支持所述传感器，
其中，
满足(EC×tC)<40，
其中EC(GPa)表示所述背衬构件的杨氏模量并且tC(mm)表示所述背衬构件的厚度。
4.根据权利要求3所述的半导体装置，还包括：
透镜组，包括多个透镜，
其中，所述传感器是弯曲传感器，所述弯曲传感器的曲率半径不大于100mm并且在所述透镜组的一侧凹入地弯曲。
5.根据权利要求4所述的半导体装置，其中，
满足ES×tS<10。
6.根据权利要求3所述的半导体装置，还包括：
透镜组，包括多个透镜，
其中，所述透镜组的F数不大于2.8。
7.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，作为加热元件的部件安装在所述保持基板上。
8.根据权利要求4所述的半导体装置，其中，用于驱动所述透镜组的机构安装在所述保持基板上。
9.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述传感器是包括像素单元的图像传感器，在所述像素单元中多个像素以矩阵形式二维地布置。
10.一种电子设备，包括：
半导体装置，包括：
传感器；以及
保持基板，保持所述传感器，
其中，
满足(EI×tI)+(ES×tS)>30以及
1.5<CTEI<4.5，
其中ES(GPa)表示所述传感器的杨氏模量，tS(mm)表示所述传感器的厚度，
CTEI(ppm/K)表示所述保持基板的线性膨胀系数，EI(GPa)表示所述保持基板的杨氏模量，并且tI(mm)表示所述保持基板的厚度。
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