JP2004327712A - Hollow-type semiconductor package - Google Patents

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JP2004327712A
JP2004327712A JP2003120271A JP2003120271A JP2004327712A JP 2004327712 A JP2004327712 A JP 2004327712A JP 2003120271 A JP2003120271 A JP 2003120271A JP 2003120271 A JP2003120271 A JP 2003120271A JP 2004327712 A JP2004327712 A JP 2004327712A
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hollow
resin
semiconductor package
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lid
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Toshihisa Yoda
稔久 依田
Kenichi Sakaguchi
健一 坂口
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Shinko Electric Industries Co Ltd
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Shinko Electric Industries Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hollow-type semiconductor package improved in its resistance to moisture permeation in the hollow part. <P>SOLUTION: Resin 340 seals a connection part between a semiconductor chip 301 and a spacer 305, as well as the connecting part between the spacer 305 and a lid 330. One among silica gel, zeolite, high water absorption polymer of polyvinyl alcohol base resin and polyacrylate base, porous silica, active carbon and polyimide resin is added to the resin 340 as a moisture-absorbing material. Accordingly, improvement in airtightness in the hollow part, in which a passive element 310 or a sensor 310 is arranged, becomes possible and moisture, in an environmental gas in the hollow part or moisture adhered to the inner wall surface constituting and the semiconductor chip 301, the hollow part in the spacer 305 and the lid 330 becomes easily absorbable, whereby the resistance to moisture permeation in the hollow part can be made to improve. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中空部を有する中空型半導体パッケージに関する。
【0002】
【従来の技術】
CCD(Charge Coupled Device)やDMD(Digital Micro Device)に代表されるセンサ等の光デバイスや、MEMS(Micro Electro Mechanical System)は、半導体ウェハから切り出されて、セラミックパッケージやプラスチックパッケージに収容され、気密封止される。これらのデバイスは、外部からの光を受けて動作したり、機械的な作動部を有するものである。このため、これらのデバイスを収容する半導体パッケージは中空構造を有する必要がある。
【0003】
従来の中空型半導体パッケージの製造工程では、基板の上面に枠材であるコバールリングが形成される。更に、このコバールリングで囲まれた領域に半導体ウェハから切り出された半導体チップが配置され、当該半導体チップと基板とがボンディングワイヤによって接続される。そして、コバールリングの上部に、当該コバールリングで囲まれた領域を覆う蓋部であるリッドが形成される(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−246489号公報(第3−4頁、図3)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体チップが配置される中空部の気密性を確保することは容易ではなく、当該中空部内に水分が侵入した場合には、半導体チップの信頼性が短期化する。このため、中空部内の耐透湿性を向上させ、半導体チップの信頼性の長期化を図った中空型半導体パッケージが要求されている。
【0006】
そこで、本願は、中空部内の耐透湿性を向上させた中空型半導体パッケージを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は請求項1に記載されるように、中空部を有する半導体パッケージにおいて、前記中空部を封止する、吸湿材が添加された樹脂を備える。
【0008】
また、本発明は請求項2に記載されるように、凹部が形成された基板と、前記凹部内に配置される半導体チップと、前記凹部の上部に配置され、前記半導体チップを覆う蓋材と、前記基板と前記蓋部との接合部分を封止する、吸湿材が添加された樹脂とを備える中空型半導体パッケージである。
【0009】
また、本発明は請求項3に記載されるように、基板と、前記基板の上面に配置される枠材と、前記枠材で囲まれた領域に配置される半導体チップと、前記枠材の上部に配置され、該枠材で囲まれた領域を覆う蓋材と、前記基板と前記枠材との接合部分、及び、前記枠材と前記蓋部との接合部分を封止する、吸湿材が添加された樹脂とを備える中空型半導体パッケージである。
【0010】
また、本発明は請求項4に記載されるように、半導体チップと、前記半導体チップの上面に配置される枠材と、前記枠材で囲まれた領域に配置される半導体チップと、前記枠材の上部に配置され、該枠材で囲まれた領域を覆う蓋材と、前記半導体チップと前記枠材との接合部分、及び、前記枠材と前記蓋部との接合部分を封止する、吸湿材が添加された樹脂とを備える中空型半導体パッケージである。
【0011】
また、本発明は請求項5に記載されるように、請求項1乃至4の何れかに記載の中空型半導体パッケージにおいて、前記吸湿材は、シリカゲル、ゼオライト、ポリビニルアルコール系樹脂及びポリアクリル酸塩系の高吸水ポリマー、多孔質シリカ、活性炭、ポリイミド樹脂の何れかである。
【0012】
本発明によれば、中空型半導体パッケージにおける中空部が樹脂で封止される。具体的には、基板や半導体チップ、枠材、蓋材のそれぞれの接合部分が樹脂で封止され、しかも、この樹脂には吸湿材が添加されている。このため、半導体チップや素子が配置される中空部における耐透湿性を向上させ、半導体パッケージの信頼性を長期化させることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【0014】
(第1実施例)
図1乃至図5は、第1実施例における中空型半導体パッケージの製造工程を示す図である。図1に示す第1工程では、凹部が形成された基板100が用意され、図2に示す第2工程では、その凹部に半導体チップ110が配置される。
【0015】
図3に示す第3工程では、ボンディングワイヤ120により、基板100と半導体チップ110とが電気的に接続される。ボンディングの方法としては、例えば、ネイルヘッドボンディング法や超音波ウェッジボンディング法が採用される。
【0016】
ネイルヘッドボンディング法では、キャピラリに通された金のボンディングワイヤ120の先端が溶融されることによりボールが形成される。次に、このボールが半導体チップ110の上面に形成されたアルミニウム等の電極上に加熱圧着される。更に、キャピラリによってボンディングワイヤ120の先端が基板100の上面に形成された電極へ導かれ、当該電極に圧着される。その後、ボンディングワイヤ120は、クランパにより挟まれて、更に引っ張られることにより切断される。一方、超音波ウェッジボンディング法では、アルミニウムのボンディングワイヤ120の先端と半導体チップ110の上面に形成されたアルミニウム等の電極との接触部分が、ウェッジツールにより加圧され、更に超音波が印加される。これにより、接触面に塑性変形が生じ、ボンディングワイヤ120の先端と半導体チップ110の上面に形成された電極とが接合される。更に、ボンディングワイヤ120の先端が基板100の上面に形成された電極へ導かれ、これらボンディングワイヤ120の先端と基板100の上面に形成された電極との接触部分が、ウェッジツールにより加圧され、超音波が印加される。これにより、接触面に塑性変形が生じ、ボンディングワイヤ120の先端と基板100の上面に形成された電極とが接合される。この超音波ウェッジボンディング法は、常温での接合が可能であるという利点を有する。
【0017】
図4に示す第4工程では、基板100に形成された凹部の上部に、半導体チップ110を覆う蓋材としてのリッド130が形成される。このリッド130は透明な部材であれば良く、ガラス、プラスチック等が用いられる。
【0018】
図5に示す第5工程では、基板100とリッド130との接合部分を封止する樹脂140が塗布され、当該樹脂140が硬化することにより、中空型半導体パッケージが完成する。この樹脂140の材料は、例えば、エポキシ樹脂、硬化剤、フィラー(充填材)である。エポキシ樹脂は、線膨張係数が10−4〜10−5程度であり、例えばクレゾール・ノボラック系の樹脂が採用される。また、硬化剤としては、例えばフェノール・ノボラック系の樹脂が採用される。フィラーとしては、例えばシリカが採用される。フィラーを用いるのは、コスト削減、線膨張係数の低下、樹脂強度の向上のためである。
【0019】
更に、本実施例では、樹脂140には、更に吸湿材が添加される。吸湿材としては、シリカゲル、ゼオライト、ポリビニルアルコール系樹脂及びポリアクリル酸塩系の高吸水ポリマー、多孔質シリカ、活性炭、ポリイミド樹脂の何れかが採用される。通常、封止材として用いられる樹脂は、吸湿率の低いものが用いられる。しかし、本実施例では、吸湿材の添加され、吸湿率が向上した樹脂140が用いられる。このような樹脂140が用いられる場合には、基板100とリッド130に囲まれた中空部、換言すれば、半導体チップ110が配置された中空部の気密性を向上させることができる。また、樹脂140には、吸湿材が添加されているため、半導体チップ110が配置された中空部の雰囲気ガス中の水分や、基板100及びリッド130における当該中空部を構成する内壁面に吸着した水分が吸収されやすくなり、当該中空部における耐透湿性を向上させることができる。このため、中空型半導体パッケージの信頼性を長期化させることが可能となる。
【0020】
(第2実施例)
図6乃至図10は、第2実施例における中空型半導体パッケージの製造工程を示す図である。図6に示す第1工程では、基板200の上面に枠材としてのスペーサ205が配置される。更に、図7に示す第2工程では、スペーサ205により囲まれた領域に半導体チップ210が配置される。
【0021】
図8に示す第3工程では、ボンディングワイヤ220により、基板200と半導体チップ210とが電気的に接続される。ボンディングの方法としては、第1実施例と同様、例えば、ネイルヘッドボンディング法や超音波ウェッジボンディング法が採用される。
【0022】
図9に示す第4工程では、スペーサ205の上部に、半導体チップ210を覆う蓋材としてのリッド230が形成される。このリッド230は透明な部材であれば良く、ガラス、プラスチック等が用いられる。
【0023】
図10に示す第10工程では、基板200とスペーサ205との接合部分を封止するとともに、スペーサ205とリッド230との接合部分を封止する樹脂240が塗布され、当該樹脂240が硬化することにより、中空型半導体パッケージが完成する。この樹脂240の材料は、第1実施例と同様、例えば、エポキシ樹脂、硬化剤、フィラーである。
【0024】
また、本実施例では、樹脂240には、シリカゲル、ゼオライト、ポリビニルアルコール系樹脂及びポリアクリル酸塩系の高吸水ポリマー、多孔質シリカ、活性炭、ポリイミド樹脂の何れかが吸湿材として添加される。このような吸湿材が添加された樹脂240が用いられる場合には、第1実施例と同様、半導体チップ110が配置された中空部の気密性を向上させることが可能になるとともに、当該中空部の雰囲気ガス中の水分や、基板200、スペーサ205及びリッド230における当該中空部を構成する内壁面に吸着した水分が吸収されやすくなり、当該中空部における耐透湿性を向上させることができる。このため、中空型半導体パッケージの信頼性を長期化させることが可能となる。
【0025】
(第3実施例)
図11乃至図15は、第3実施例における中空型半導体パッケージの製造工程を示す図である。本実施例では、いわゆるウェハレベルパッケージ(WLP)が製造される。
【0026】
図11に示す第1工程では、半導体ウェハ300の上面に、トランジスタ等の受動素子310、CCDやDMD等のセンサ310又はMEMS310が形成される。更に、図12に示す第2工程では、半導体ウェハ300の上面に、上述した受動素子310、センサ310又はMEMS310を囲むように、枠材としてのスペーサ305が配置される。
【0027】
図13に示す第3工程では、スペーサ305の上部に、受動素子310、センサ310又はMEMS310を覆う蓋材としてのリッド330が形成される。このリッド330は透明な部材であれば良く、ガラス、プラスチック等が用いられる。
【0028】
図14に示す第4工程では、半導体ウェハ300とスペーサ305との接合部分を封止するとともに、スペーサ305とリッド330との接合部分を封止する樹脂340が塗布され、当該樹脂240が硬化する。この樹脂340の材料は、第1実施例と同様、例えば、エポキシ樹脂、硬化剤、フィラーである。
【0029】
また、本実施例では、樹脂340には、シリカゲル、ゼオライト、ポリビニルアルコール系樹脂及びポリアクリル酸塩系の高吸水ポリマー、多孔質シリカ、活性炭、ポリイミド樹脂の何れかが吸湿材として添加される。このような吸湿材が添加された樹脂340が用いられる場合には、第1実施例と同様、受動素子310、センサ310又はMEMS310が配置された中空部の気密性を向上させることが可能になるとともに、当該中空部の雰囲気ガス中の水分や、半導体ウェハ300、スペーサ305及びリッド330における当該中空部を構成する内壁面に吸着した水分が吸収されやすくなり、当該中空部における耐透湿性を向上させることができる。このため、中空型半導体パッケージの信頼性を長期化させることが可能となる。
【0030】
図15に示す第5工程では、半導体ウェハ300が個片(半導体チップ301)に切断されて、中空型半導体パッケージが完成する。
【0031】
次に、本発明による改善効果を説明する。図16は、各樹脂の吸水率の推移を示す図である。同図において、サンプル1(SPL−1)は本発明における吸湿材として多孔質シリカが添加されたエポキシ樹脂であり、サンプル2(SPL−2)は吸湿材が添加せずに別の方法によって吸水率を上昇させたエポキシ樹脂であり、サンプル3(SPL−3)は従来のエポキシ樹脂である。なお、図16は、温度85℃、湿度85%の条件下における各エポキシ樹脂の吸水率の推移が示されている。
【0032】
図16から明らかなように、本発明における吸湿材として多孔質シリカが添加されたサンプル1のエポキシ樹脂は、サンプル2及びサンプル3のエポキシ樹脂よりも高い吸水率である。
【0033】
一方、図17は、本発明における吸湿材が添加された樹脂を用いた場合における見かけ露点温度の推移を示す図である。図17は、温度60℃、湿度90%の環境下に本発明に係る中空型半導体パッケージを配置し、各経過時間において、中空型半導体パッケージのリッドの温度を変化させたときに、当該リッドが曇った温度を見かけ露点温度としてプロットした結果である。
【0034】
図17から明らかなように、時間が経過するほど、見かけ露点温度が上昇する。換言すれば、時間が経過するほど、リッドが曇りにくくなる。これは、樹脂により、半導体チップ等が配置された中空部内の吸湿が行われたためと考えられる。
【0035】
なお、上述した実施形態では、中空型半導体パッケージは、第1乃至第3実施例における構成を有しているが、他の構成を有する中空型半導体パッケージにも、本発明を適用することができる。
【0036】
【発明の効果】
本発明によれば、中空型半導体パッケージにおける中空部の耐透湿性を向上させ、信頼性の長期化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例における中空型半導体パッケージの第1の製造工程を示す図である。
【図2】第1実施例における中空型半導体パッケージの第2の製造工程を示す図である。
【図3】第1実施例における中空型半導体パッケージの第3の製造工程を示す図である。
【図4】第1実施例における中空型半導体パッケージの第4の製造工程を示す図である。
【図5】第1実施例における中空型半導体パッケージの第5の製造工程を示す図である。
【図6】第2実施例における中空型半導体パッケージの第1の製造工程を示す図である。
【図7】第2実施例における中空型半導体パッケージの第2の製造工程を示す図である。
【図8】第2実施例における中空型半導体パッケージの第3の製造工程を示す図である。
【図9】第2実施例における中空型半導体パッケージの第4の製造工程を示す図である。
【図10】第2実施例における中空型半導体パッケージの第5の製造工程を示す図である。
【図11】第3実施例における中空型半導体パッケージの第1の製造工程を示す図である。
【図12】第3実施例における中空型半導体パッケージの第2の製造工程を示す図である。
【図13】第3実施例における中空型半導体パッケージの第3の製造工程を示す図である。
【図14】第3実施例における中空型半導体パッケージの第4の製造工程を示す図である。
【図15】第3実施例における中空型半導体パッケージの第5の製造工程を示す図である。
【図16】樹脂の吸水率の推移を示す図である。
【図17】見かけ露点温度の推移を示す図である。
【符号の説明】
100、200 基板
110、210、301 半導体チップ
120、220、320 ボンディングワイヤ
130、230、330 リッド
140、240、340 樹脂
205、305 スペーサ
300 半導体ウェハ
310 受動素子、センサ又はMEMS
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a hollow semiconductor package having a hollow portion.
[0002]
[Prior art]
Optical devices such as sensors typified by CCDs (Charge Coupled Devices) and DMDs (Digital Micro Devices), and MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) are cut out from semiconductor wafers and housed in ceramic or plastic packages. Hermetically sealed. These devices operate by receiving light from the outside and have a mechanical operating unit. For this reason, it is necessary that the semiconductor package that accommodates these devices has a hollow structure.
[0003]
In a conventional manufacturing process of a hollow semiconductor package, a Kovar ring which is a frame material is formed on an upper surface of a substrate. Further, a semiconductor chip cut from a semiconductor wafer is arranged in a region surrounded by the Kovar ring, and the semiconductor chip and the substrate are connected by bonding wires. Then, a lid, which is a lid that covers a region surrounded by the Kovar ring, is formed above the Kovar ring (for example, see Patent Literature 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-246489 (page 3-4, FIG. 3)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, it is not easy to ensure the airtightness of the hollow portion in which the semiconductor chip is arranged, and when moisture enters the hollow portion, the reliability of the semiconductor chip is shortened. For this reason, there is a demand for a hollow semiconductor package that improves the moisture resistance in the hollow portion and prolongs the reliability of the semiconductor chip.
[0006]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a hollow semiconductor package with improved moisture permeability in a hollow portion.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, the present invention provides a semiconductor package having a hollow portion, which includes a resin to which the hollow portion is added, to which a hygroscopic material is added.
[0008]
Further, according to the present invention, as described in claim 2, a substrate having a recess formed therein, a semiconductor chip disposed in the recess, and a lid member disposed on the recess and covering the semiconductor chip. A hollow semiconductor package including a resin to which a moisture absorbing material is added, which seals a joint between the substrate and the lid.
[0009]
Further, according to the present invention, as set forth in claim 3, a substrate, a frame member disposed on an upper surface of the substrate, a semiconductor chip disposed in a region surrounded by the frame member, and A lid member disposed at an upper portion and covering a region surrounded by the frame member, a joint portion between the substrate and the frame member, and a moisture absorbing material for sealing a joint portion between the frame member and the lid portion Is a hollow semiconductor package comprising:
[0010]
Further, according to the present invention, a semiconductor chip, a frame material disposed on an upper surface of the semiconductor chip, a semiconductor chip disposed in a region surrounded by the frame material, A lid member that is disposed on the top of the member and covers a region surrounded by the frame member, a joint portion between the semiconductor chip and the frame member, and a joint portion between the frame member and the lid member. And a resin to which a hygroscopic material is added.
[0011]
According to a fifth aspect of the present invention, in the hollow semiconductor package according to any one of the first to fourth aspects, the hygroscopic material is silica gel, zeolite, a polyvinyl alcohol-based resin, and a polyacrylate. It is any of a high water-absorbing polymer, porous silica, activated carbon, and a polyimide resin.
[0012]
According to the present invention, the hollow portion of the hollow semiconductor package is sealed with the resin. Specifically, the respective joints of the substrate, the semiconductor chip, the frame material, and the lid material are sealed with a resin, and furthermore, a hygroscopic material is added to the resin. For this reason, it is possible to improve the moisture permeability in the hollow portion where the semiconductor chip and the element are arranged, and to prolong the reliability of the semiconductor package.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0014]
(First embodiment)
FIGS. 1 to 5 are views showing a manufacturing process of the hollow semiconductor package in the first embodiment. In a first step shown in FIG. 1, a substrate 100 having a concave portion is prepared, and in a second step shown in FIG. 2, the semiconductor chip 110 is arranged in the concave portion.
[0015]
In the third step shown in FIG. 3, the substrate 100 and the semiconductor chip 110 are electrically connected by the bonding wires 120. As a bonding method, for example, a nail head bonding method or an ultrasonic wedge bonding method is employed.
[0016]
In the nail head bonding method, a ball is formed by melting the tip of a gold bonding wire 120 passed through a capillary. Next, the ball is heated and pressed on an electrode made of aluminum or the like formed on the upper surface of the semiconductor chip 110. Further, the tip of the bonding wire 120 is guided to an electrode formed on the upper surface of the substrate 100 by a capillary, and is pressed against the electrode. Thereafter, the bonding wire 120 is cut by being clamped by the clamper and further pulled. On the other hand, in the ultrasonic wedge bonding method, a contact portion between the tip of the aluminum bonding wire 120 and an electrode such as aluminum formed on the upper surface of the semiconductor chip 110 is pressurized by a wedge tool, and further ultrasonic waves are applied. . As a result, the contact surface undergoes plastic deformation, and the tip of the bonding wire 120 and the electrode formed on the upper surface of the semiconductor chip 110 are joined. Further, the tips of the bonding wires 120 are guided to the electrodes formed on the upper surface of the substrate 100, and the contact portions between the tips of the bonding wires 120 and the electrodes formed on the upper surface of the substrate 100 are pressed by a wedge tool, Ultrasound is applied. As a result, the contact surface undergoes plastic deformation, and the tip of the bonding wire 120 and the electrode formed on the upper surface of the substrate 100 are joined. This ultrasonic wedge bonding method has an advantage that bonding at room temperature is possible.
[0017]
In a fourth step shown in FIG. 4, a lid 130 as a cover material for covering the semiconductor chip 110 is formed above the concave portion formed on the substrate 100. The lid 130 may be a transparent member, such as glass or plastic.
[0018]
In a fifth step shown in FIG. 5, a resin 140 for sealing a joint portion between the substrate 100 and the lid 130 is applied, and the resin 140 is cured, whereby a hollow semiconductor package is completed. The material of the resin 140 is, for example, an epoxy resin, a curing agent, and a filler. The epoxy resin has a coefficient of linear expansion of about 10 −4 to 10 −5 , and for example, a cresol / novolak resin is used. As the curing agent, for example, a phenol-novolak resin is used. For example, silica is employed as the filler. The reason for using the filler is to reduce the cost, decrease the linear expansion coefficient, and improve the resin strength.
[0019]
Further, in the present embodiment, a hygroscopic material is further added to the resin 140. As the hygroscopic material, any one of silica gel, zeolite, polyvinyl alcohol-based resin and polyacrylate-based superabsorbent polymer, porous silica, activated carbon, and polyimide resin is employed. Usually, a resin having a low moisture absorption is used as a resin used as a sealing material. However, in this embodiment, a resin 140 to which a hygroscopic material is added and whose moisture absorption is improved is used. When such a resin 140 is used, the airtightness of the hollow portion surrounded by the substrate 100 and the lid 130, in other words, the hollow portion in which the semiconductor chip 110 is arranged can be improved. In addition, since the resin 140 is added with a hygroscopic material, the resin 140 is adsorbed on the moisture in the atmospheric gas in the hollow portion where the semiconductor chip 110 is disposed, and on the inner wall surface of the substrate 100 and the lid 130 constituting the hollow portion. Moisture is easily absorbed, and the moisture resistance in the hollow portion can be improved. Therefore, the reliability of the hollow semiconductor package can be prolonged.
[0020]
(Second embodiment)
6 to 10 are views showing a manufacturing process of the hollow semiconductor package in the second embodiment. In the first step shown in FIG. 6, a spacer 205 as a frame material is disposed on the upper surface of the substrate 200. Further, in the second step shown in FIG. 7, the semiconductor chip 210 is arranged in a region surrounded by the spacer 205.
[0021]
In the third step shown in FIG. 8, the substrate 200 and the semiconductor chip 210 are electrically connected by the bonding wires 220. As in the first embodiment, for example, a nail head bonding method or an ultrasonic wedge bonding method is employed as the bonding method.
[0022]
In the fourth step shown in FIG. 9, a lid 230 as a cover material for covering the semiconductor chip 210 is formed on the spacer 205. The lid 230 only needs to be a transparent member, and glass, plastic, or the like is used.
[0023]
In a tenth step shown in FIG. 10, a resin 240 for sealing the joint between the substrate 200 and the spacer 205 and for sealing the joint between the spacer 205 and the lid 230 is applied, and the resin 240 is cured. Thereby, the hollow semiconductor package is completed. The material of the resin 240 is, for example, an epoxy resin, a curing agent, and a filler, as in the first embodiment.
[0024]
In this embodiment, any one of silica gel, zeolite, polyvinyl alcohol-based resin and polyacrylate-based super-absorbent polymer, porous silica, activated carbon, and polyimide resin is added to the resin 240 as a hygroscopic material. When the resin 240 to which such a hygroscopic material is added is used, it is possible to improve the airtightness of the hollow portion where the semiconductor chip 110 is arranged, as in the first embodiment, and to improve the airtightness. In the atmosphere gas and the water adsorbed on the inner wall surface of the substrate 200, the spacer 205, and the lid 230 constituting the hollow portion can be easily absorbed, and the moisture permeability in the hollow portion can be improved. Therefore, the reliability of the hollow semiconductor package can be prolonged.
[0025]
(Third embodiment)
FIG. 11 to FIG. 15 are views showing a manufacturing process of the hollow semiconductor package in the third embodiment. In this embodiment, a so-called wafer level package (WLP) is manufactured.
[0026]
In the first step shown in FIG. 11, a passive element 310 such as a transistor, a sensor 310 such as a CCD or DMD, or a MEMS 310 is formed on the upper surface of a semiconductor wafer 300. Further, in the second step shown in FIG. 12, a spacer 305 as a frame material is arranged on the upper surface of the semiconductor wafer 300 so as to surround the above-described passive element 310, sensor 310, or MEMS 310.
[0027]
In the third step shown in FIG. 13, a lid 330 as a cover material for covering the passive element 310, the sensor 310, or the MEMS 310 is formed on the spacer 305. The lid 330 may be a transparent member, such as glass or plastic.
[0028]
In the fourth step shown in FIG. 14, a resin 340 for sealing the joint between the semiconductor wafer 300 and the spacer 305 and for sealing the joint between the spacer 305 and the lid 330 is applied, and the resin 240 is cured. . The material of the resin 340 is, for example, an epoxy resin, a curing agent, and a filler, as in the first embodiment.
[0029]
Further, in this embodiment, any one of silica gel, zeolite, polyvinyl alcohol-based resin and polyacrylate-based superabsorbent polymer, porous silica, activated carbon, and polyimide resin is added to the resin 340 as a moisture absorbing material. When the resin 340 to which such a moisture absorbing material is added is used, it is possible to improve the airtightness of the hollow portion where the passive element 310, the sensor 310, or the MEMS 310 is disposed, as in the first embodiment. At the same time, moisture in the atmosphere gas in the hollow portion and moisture adsorbed on the inner wall surfaces of the semiconductor wafer 300, the spacer 305, and the lid 330 constituting the hollow portion are easily absorbed, and the moisture permeability in the hollow portion is improved. Can be done. Therefore, the reliability of the hollow semiconductor package can be prolonged.
[0030]
In a fifth step shown in FIG. 15, the semiconductor wafer 300 is cut into individual pieces (semiconductor chips 301) to complete a hollow semiconductor package.
[0031]
Next, the improvement effect of the present invention will be described. FIG. 16 is a diagram showing the transition of the water absorption of each resin. In the same figure, Sample 1 (SPL-1) is an epoxy resin to which porous silica is added as a moisture absorbing material in the present invention, and Sample 2 (SPL-2) is a method of absorbing water by another method without adding a moisture absorbing material. Sample 3 (SPL-3) is a conventional epoxy resin. FIG. 16 shows changes in the water absorption of each epoxy resin under the conditions of a temperature of 85 ° C. and a humidity of 85%.
[0032]
As is clear from FIG. 16, the epoxy resin of Sample 1 to which porous silica is added as a moisture absorbing material in the present invention has a higher water absorption than the epoxy resins of Samples 2 and 3.
[0033]
On the other hand, FIG. 17 is a diagram showing the transition of the apparent dew point temperature when the resin to which the moisture absorbent is added in the present invention is used. FIG. 17 shows a case where the hollow semiconductor package according to the present invention is arranged in an environment of a temperature of 60 ° C. and a humidity of 90%, and when the temperature of the lid of the hollow semiconductor package is changed at each elapsed time, the lid becomes It is the result which plotted cloudy temperature as apparent dew point temperature.
[0034]
As apparent from FIG. 17, as the time elapses, the apparent dew point temperature increases. In other words, the lid becomes less cloudy as the time elapses. This is probably because the resin absorbed moisture in the hollow portion where the semiconductor chip and the like were arranged.
[0035]
In the above-described embodiment, the hollow semiconductor package has the configuration in the first to third examples. However, the present invention can be applied to a hollow semiconductor package having another configuration. .
[0036]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the moisture permeability of the hollow part in a hollow-type semiconductor package can be improved, and long-term reliability can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a first manufacturing process of a hollow semiconductor package in a first embodiment.
FIG. 2 is a view showing a second manufacturing process of the hollow semiconductor package in the first embodiment.
FIG. 3 is a view showing a third manufacturing process of the hollow semiconductor package in the first embodiment.
FIG. 4 is a view showing a fourth manufacturing step of the hollow semiconductor package in the first embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing a fifth manufacturing process of the hollow semiconductor package in the first embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing a first manufacturing process of the hollow semiconductor package in the second embodiment.
FIG. 7 is a view showing a second manufacturing process of the hollow semiconductor package in the second embodiment.
FIG. 8 is a view showing a third manufacturing step of the hollow semiconductor package in the second embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing a fourth manufacturing step of the hollow semiconductor package in the second embodiment.
FIG. 10 is a view showing a fifth manufacturing step of the hollow semiconductor package in the second embodiment.
FIG. 11 is a diagram showing a first manufacturing step of the hollow semiconductor package in the third embodiment.
FIG. 12 is a view showing a second manufacturing step of the hollow semiconductor package in the third embodiment.
FIG. 13 is a view showing a third manufacturing step of the hollow semiconductor package in the third embodiment.
FIG. 14 is a view showing a fourth manufacturing step of the hollow semiconductor package in the third embodiment.
FIG. 15 is a view showing a fifth manufacturing step of the hollow semiconductor package in the third embodiment.
FIG. 16 is a diagram showing a change in water absorption of a resin.
FIG. 17 is a diagram showing changes in apparent dew point temperature.
[Explanation of symbols]
100, 200 Substrate 110, 210, 301 Semiconductor chip 120, 220, 320 Bonding wire 130, 230, 330 Lid 140, 240, 340 Resin 205, 305 Spacer 300 Semiconductor wafer 310 Passive element, sensor or MEMS

Claims (5)

中空部を有する中空型半導体パッケージにおいて、
前記中空部を封止する、吸湿材が添加された樹脂を備える中空型半導体パッケージ。
In a hollow semiconductor package having a hollow portion,
A hollow semiconductor package including a resin added with a hygroscopic material, which seals the hollow portion.
凹部が形成された基板と、
前記凹部内に配置される半導体チップと、
前記凹部の上部に配置され、前記半導体チップを覆う蓋材と、
前記基板と前記蓋部との接合部分を封止する、吸湿材が添加された樹脂と、
を備える中空型半導体パッケージ。
A substrate having a recess formed thereon,
A semiconductor chip disposed in the recess,
A cover member that is disposed above the recess and covers the semiconductor chip;
A resin to which a hygroscopic material is added, which seals a joint portion between the substrate and the lid,
A hollow semiconductor package comprising:
基板と、
前記基板の上面に配置される枠材と、
前記枠材で囲まれた領域に配置される半導体チップと、
前記枠材の上部に配置され、該枠材で囲まれた領域を覆う蓋材と、
前記基板と前記枠材との接合部分、及び、前記枠材と前記蓋部との接合部分を封止する、吸湿材が添加された樹脂と、
を備える中空型半導体パッケージ。
Board and
A frame material arranged on the upper surface of the substrate,
A semiconductor chip arranged in a region surrounded by the frame material,
A lid member disposed on the top of the frame member and covering an area surrounded by the frame member,
A joint with the substrate and the frame member, and a resin to which a joint between the frame member and the lid is sealed, to which a hygroscopic material is added,
A hollow semiconductor package comprising:
半導体チップと、
前記半導体チップの上面に配置される枠材と、
前記枠材で囲まれた領域に配置される半導体チップと、
前記枠材の上部に配置され、該枠材で囲まれた領域を覆う蓋材と、
前記半導体チップと前記枠材との接合部分、及び、前記枠材と前記蓋部との接合部分を封止する、吸湿材が添加された樹脂と、
を備える中空型半導体パッケージ。
A semiconductor chip,
A frame material arranged on the upper surface of the semiconductor chip,
A semiconductor chip arranged in a region surrounded by the frame material,
A lid member disposed on the top of the frame member and covering an area surrounded by the frame member,
A joining portion between the semiconductor chip and the frame material, and a resin added with a hygroscopic material, for sealing a joining portion between the frame material and the lid portion;
A hollow semiconductor package comprising:
請求項1乃至4の何れかに記載の中空型半導体パッケージにおいて、
前記吸湿材は、シリカゲル、ゼオライト、ポリビニルアルコール系樹脂及びポリアクリル酸塩系の高吸水ポリマー、多孔質シリカ、活性炭、ポリイミド樹脂の何れかである中空型半導体パッケージ。
The hollow semiconductor package according to any one of claims 1 to 4,
The hollow semiconductor package, wherein the hygroscopic material is any one of silica gel, zeolite, polyvinyl alcohol-based resin and polyacrylate-based superabsorbent polymer, porous silica, activated carbon, and polyimide resin.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009278016A (en) * 2008-05-16 2009-11-26 Kyocera Corp Electronic part
JP2010003716A (en) * 2008-06-18 2010-01-07 Fuji Electric Holdings Co Ltd Moisture getter material and package of hermetically sealed structure
EP1990389A4 (en) * 2006-02-27 2010-05-26 Sumitomo Bakelite Co Adhesive film

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