JP2005039152A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 本発明は半導体素子が搭載された基板に封止部材を設けることにより半導体装置を封止する工程を有する半導体装置の製造方法に関し、加熱により封止部材内の圧力が増大しても破損部の発生を抑制することを課題とする。
【解決手段】 光学センサ素子１１が搭載された基板１２にホルダ１３を接合することにより光学センサ素子１１を封止する半導体装置の製造方法であって、ホルダ１３に通気孔２５を形成し、この通気孔２５が形成されたホルダ１３を基板１２に接合した後に通気孔２５を閉塞処理し、光学センサ素子１１を気密封止する。
【選択図】 図２

Description

本発明は半導体装置の製造方法に係り、特に半導体素子が搭載された基板に封止部材を設けることにより半導体装置を封止する工程を有する半導体装置の製造方法に関する。
近年、情報通信技術の急速な進歩発展によりデータ通信速度の向上やデータ通信量の拡大が実現し、携帯電話やノートパソコンなどのモバイル系の電子機器にはＣＣＤ（電荷結合素子）イメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどの半導体装置（撮像装置）が組込まれているものが普及しつつある。これらは、文字データのほかに撮像装置により撮像した画像データをリアルタイムで送信できるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
この撮像装置は、図５（Ａ）に示されるように、大略すると光学センサ素子１，基板２，及びホルダ５等により構成されている。光学センサ素子１はＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサであり、基板２上に搭載されている。
また、ホルダ５は、光学センサ素子１受光面に画像を合焦点させるためのレンズ６が設けられている。このホルダ５は、接着剤４を用いて基板２に固定される。これにより、光学センサ素子１はホルダ５内に形成された内部空間７内に封止された構成となり、光学センサ素子１の撮像面に塵埃等が付着するのを防止することができる。
上記構成とされた撮像装置の製造方法について、図４及び図５を参照して説明する。
図５（Ａ）に示す撮像装置を製造するには、先ず図４（Ａ）に示すように、基板２に光学センサ素子１を搭載する。図示しないが、光学センサ素子１と基板２は金ワイヤ等により電気的に接続される。
続いて、図４（Ｂ）に示すように、基板２の上部の所定位置にディスペンサー３を用いて接着剤４を配設する。この接着剤４の配設位置は、ホルダ５の下端の形状と対応するよう設定されている。尚、接着剤４としては、接合性の良好で接合信頼性の高い熱硬化性樹脂が一般に用いられている。
接着剤４の配設処理が終了すると、図４（Ｃ）に示すように、ホルダ５を接着剤４の配設位置に押し付け、これによりホルダ５を基板２に仮止めする。続いて、このホルダ５が仮止めされた基板２をキュア装置に装着し、キュア処理（加熱処理）することにより接着剤４を硬化させる。これにより接着剤４は硬化し、ホルダ５は基板２に接合される。
以上の工程を経ることにより、図５（Ａ）に示す撮像装置が製造される。この状態において、前記のように光学センサ素子１はホルダ５に封止されるため、光学センサ素子１に塵埃等が付着するのを防止することができる。
特開２００２−１８５８２７号公報。
ところで、ホルダ５を接着剤４により基板２に仮固定した状態において、基板２とホルダ５との間に形成される内部空間７は気密状態となる。この状態においてキュア処理が実施されると、内部空間７内の空気は加熱されて膨張することにより昇圧し、ホルダ５の内部と外部で圧力差（気圧差）が発生する。
しかしながら、従来の半導体装置の製造方法では、ホルダ５が基板２に気密状態でキュア処理が行なわれていた。このため、図５（Ｂ）に示すように、ホルダ５内の圧力上昇により、基板２とホルダ５との接合位置に破損部８が発生し、接着剤４の硬化後にもホルダ５内に形成される内部空間７の気密性が保てないという問題点があった。この場合、破損部８から内部空間７に塵埃が侵入し、これが光学センサ素子１に付着することにより、撮像装置としての信頼性が大きく低下してしまう。
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、加熱により封止部材内の圧力が増大しても破損部の発生を抑制できる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とする。
請求項１記載の発明は、
半導体素子が搭載された基板に封止部材を接合することにより前記半導体装置を封止する半導体装置の製造方法であって、
前記封止部材に通気孔を形成し、
該通気孔が形成された前記封止部材を前記基板に接合した後に前記通気孔を閉塞処理し、前記半導体素子を気密封止することを特徴とするものである。
上記発明によれば、封止部材を基板に接合した後に封止部材に形成された通気孔を閉塞して半導体素子を気密封止することとしたため、封止部材を基板に接合した後に加熱処理が行なわれても、封止部材内の空気は通気孔により外部と連通されているため、封止部材の内部と外部との間で圧力差が生じることはない。これにより、封止部材と基板との接合位置が損傷し気密封止が保てなくなることを防止できる。
また、請求項２記載の発明は、
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記通気孔の閉塞処理を、前記半導体素子、前記基板、及び前記封止部材に対する加熱処理が終了した後に実施することを特徴とするものである。
上記発明によれば、各部材に対する加熱処理が終了した後に通気孔の閉塞処理を実施するため、封止部材の内部と外部との間で圧力差が生じることを確実に防止することができる。
また、請求項３記載の発明は、
請求項１または２記載の半導体装置の製造方法において、
接着剤を用いて前記通気孔の閉塞処理を行なうと共に、該接着剤として紫外線硬化型の接着剤または瞬間接着材を用いることを特徴とするものである。
上記発明によれば、紫外線硬化型の接着剤は紫外線の照射を行なうことにより短時間で、また瞬間接着剤は大気中において短時間で硬化するため、通気孔の閉塞処理を短時間で行なうことができる。このため、接着剤が硬化するまでの時間内における封止部材内の圧力変化により接着不良が発生することを防止できる。
また、請求項４記載の発明は、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記半導体素子は、光電変換素子であることを特徴とするものである。
上記発明によれば、半導体素子として光電変換素子を用いたことにより、光電変換素子による光電変換処理を良好に行なうことができる。即ち、光電変換素子は塵埃の付着を嫌うが、本発明によれば封止部材内の気密状態を保つことができ、外部から塵埃が封止部材内に侵入することはない。よって、光電変換素子に塵埃が付着することはなく、光電変換素子による光電変換処理を良好に行なうことができる。
本発明によれば、封止部材を基板に接合した後に加熱処理が行なわれても、封止部材内の空気は通気孔により外部と連通されているため、封止部材の内部と外部との間で圧力差が生じることはない。これにより、封止部材と基板との接合位置が損傷し気密封止が保てなくなることを防止でき、製造される半導体装置の信頼性を高めることができる。
続いて、本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１及び図２は、本発明の一例である半導体装置の製造方法を説明するための図であり、図３は本発明の一例である製造方法により製造された半導体装置を示している。
尚、本実施例では半導体装置として、ＣＣＤ（電荷結合素子）イメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどの半導体素子（以下、光学センサ素子１１という）を内設する撮像装置１０を例に挙げて説明するものとする。
先ず説明の便宜上、撮像装置１０の製造方法の説明に先立ち、撮像装置１０の全体構成について説明し、その後に製造方法の説明を行なうものとする。図３に示されるように、撮像装置１０は大略すると光学センサ素子１１、基板１２、および封止部材となるホルダ１３等により構成されている。
光学センサ素子１１は、前記のようにＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどの半導体素子であり、基板１２の上部に配設される。具体的には、基板１２には制御素子１４が配設されており、光学センサ素子１１はこの制御素子１４の上部に搭載されている。
制御素子１４は光学センサ素子１１の駆動制御を行なうものである。このため、光学センサ素子１１はワイヤ１５により制御素子１４に接続されている。また制御素子１４は、基板１２にワイヤ１７により電気的に接続されている。更に、基板１２上には、コンデンサー等の受動素子１６も搭載されている。
ホルダ１３は、レンズホルダ２０、ハウジング２１、及び集光レンズ２２等により構成されている。ホルダ１３は円筒形状を有しており、その内部に集光レンズ２２が配設されている。この集光レンズ２２は、ホルダ１３を基板１２に配設した状態において、光学センサ素子１１の受光面に対して画像を合焦点させるためのものである。また、集光レンズ２２の上面には、不要光をカットするためのアパーチャ２３が設けられている。
更に、ホルダ１３の集光レンズ２２と対向する上部には、カバーガラス２４が配設されている。このカバーガラス２４は防塵用のカバーであり、これにより塵埃が集光レンズ２２に付着することを防止している。
一方、ハウジング２１は、大径部２１ａと小径部２１ｂとを有しており、また小径部２１ａと大径部２１ｂとの間には肩部２１ｃが形成されている。小径部２１ａの外周には雄ネジ部が形成されており、また前記したホルダ１３の内周部分には雌ネジ部が形成されている。
よってホルダ１３は、ハウジング２１の小径部２１ａに螺着されるよう構成されている。このホルダ１３がハウジング２１に螺着した状態において、ホルダ１３とハウジング２１との間は気密な状態となるよう構成されている。
大径部２１ｂの下端部は、接合用接着剤２８により基板１２に固定されている。これにより、基板１２とホルダ１３との間に形成される内部空間２７は、気密に封止された状態となる。これにより、内部空間２７内に位置する光学センサ素子１１に塵埃が付着することを防止することができる。
また、小径部２１ａと大径部２１ｂとの間に形成される肩部２１ｃに注目すると、本実施例では肩部２１ｃに通気孔２５が形成されており、かつ、この通気孔２５が接合用接着剤２８により閉塞された構成となっている。
次に、上記構成とされた撮像装置１０の製造方法について、図１及び図２を参照して説明する。尚、図１及び図２では、製造方法の理解を容易とするために図３に示される構成の内、要部のみを図示するものとし、これに基づき説明を行なうものとする。
図３に示す撮像装置１０を製造するには、先ず図１（Ａ）に示すように、基板１２に光学センサ素子１１を搭載する。図示しないが、制御素子１４及び受動素子１６の配設、及びワイヤ１５，１７のボンディング処理もこの工程で実施される。
続いて、図１（Ｂ）に示すように、基板１２の上部の所定位置にディスペンサー２９を用いて接合用接着剤２８を配設する。この接合用接着剤２８の配設位置は、ホルダ１３の下端の形状（具体的には、大径部２１ｂの下端形状）と対応するよう設定されている。尚、接合用接着剤２８としては、接合性の良好で接合信頼性の高い熱硬化性樹脂が一般に用いられている。
接合用接着剤２８の配設処理が終了すると、図１（Ｃ）に示すように、ホルダ１３の下端部を接合用接着剤２８の配設位置に押し付け、これによりホルダ１３を基板１２に仮止めする。続いて、このホルダ１３が仮止めされた基板１２をキュア装置に装着し、キュア処理（加熱処理）することにより接合用接着剤２８を硬化させる。
これにより接合用接着剤２８は硬化し、ホルダ１３は基板１２に接合される。この状態において、光学センサ素子１１は基板１２とホルダ１３との間に形成される内部空間２７内に封止される。
図２は、キュア処理中のホルダ１３及び基板１２を示している。キュア処理を実施することにより、内部空間２７内の空気は加熱されて膨張する。しかしながら、本実施例ではホルダ１３に通気孔２５が形成されている。よって、この通気孔２５を介して内部空間２７はホルダ１３の外部と連通している。
これにより、ホルダ１３内に形成された内部空間２７の空気が加熱されて膨張しても、この空気は通気孔２５を介してホルダ１３の外部に放出される（この空気の流れを図２（Ａ）に矢印で示す）。即ち、内部空間２７内の圧力はホルダ１３の外部の圧力と常に等しい圧力となり、キュア処理中のホルダ１３の内外で圧力差（気圧差）が発生するようなことはない。これにより、キュア処理中にホルダ１３と基板１２との接合位置、具体的には接合用接着剤２８による接合位置が損傷することを防止できる。
上記のようにホルダ１３を基板１２に接合するためのキュア処理（加熱処理）が終了すると、続いて通気孔２５を閉塞する処理が実施される。この通気孔２５を閉塞する処理は、基板１２及びホルダ１３等が常温に戻った後に実施される。
また、上記したホルダ１３を基板１２に接合するためのキュア処理以外に、光学センサ素子１１，基板１２，ホルダ１３に対し加熱を必要とする他の要加熱工程が有る場合には、この他の要加熱工程を終了した後に通気孔２５を閉塞する処理を実施する。
通気孔２５を閉塞する処理は、本実施例では接合用接着剤２８を用いる。この接合用接着剤２８は紫外線硬化型の接着剤であり、軟化状態の接合用接着剤２８を通気孔２５に装填後、紫外線を照射することにより短時間で硬化する。
本実施例のように、紫外線硬化型の接合用接着剤２８を用いることにより、紫外線の照射を行なうことにより短時間で接合用接着剤２８を硬化させることができる。このため、接合用接着剤２８が硬化するまでの時間内に、ホルダ１３内の圧力変化により接着不良が発生することを防止できる。
尚、ここで接合用接着剤２８が硬化するまでの時間内に発生するホルダ１３内の圧力変化は、例えば紫外線照射により内部空間２７の温度が上昇し、これによりホルダ１３内の圧力変化すること等が考えられる。
また、接合用接着剤２８の種類としては、紫外線硬化型の接着剤に限定されるものではなく、大気中において短時間で硬化する瞬間接着剤を用いることも可能である。
上記のように通気孔２５を閉塞することにより内部空間２７は外部に対して隔離され、光学センサ素子１１は気密封止された状態となる。また前記したように、通気孔２５の閉塞は撮像装置１０の製造工程において実施される加熱処理が終了した後に行なわれるため、光学センサ素子１１が気密封止された後にホルダ１３の内部と外部との間で圧力差が生じることはない。
これにより、基板１２とホルダ１３との接合位置が損傷し気密封止が保てなくなることを防止でき、光学センサ素子１１に塵埃が付着することを確実に防止できる。
特に本実施例で用いている光学センサ素子１１（ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ）は塵埃の付着を嫌うが、本実施例によれば外部から塵埃の侵入を確実に防止することができるため、光学センサ素子１１による光電変換処理を良好に行なうことができ、撮像装置１０の信頼性を高めることができる。
尚、上記した実施例では、通気孔２５の形成個数は１個としたが、通気孔２５の形成個数は特に１個に限定されるものではない。また、本実施例ではホルダ１３の肩部２１ｃに通気孔２５を形成する構成としたが、通気孔２５の形成位置はこれに限定されるものではない。例えば、大径部２１ｂに形成することも、更には基板１２に形成することも可能である。
本発明の一例である半導体装置の製造方法を説明するための図である（その１）。 本発明の一例である半導体装置の製造方法を説明するための図である（その２）。 本発明の一例である半導体装置の製造方法により製造された撮像装置を示す図である。 従来の一例である半導体装置の製造方法を説明するための図である（その１）。 従来の一例である半導体装置の製造方法を説明するための図である（その２）。
符号の説明
１０ 撮像装置
１１ 光学センサ素子
１２ 基板
１３ ホルダ
２０ レンズホルダ
２１ ハウジング
２２ 集光レンズ
２５ 通気孔
２６ 封止用接着剤
２７ 内部空間
２８ 接合用接着剤

Claims (4)

  1. 半導体素子が搭載された基板に封止部材を接合することにより前記半導体装置を封止する半導体装置の製造方法であって、
    前記封止部材に通気孔を形成し、
    該通気孔が形成された前記封止部材を前記基板に接合した後に前記通気孔を閉塞処理し、前記半導体素子を気密封止することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
    前記通気孔の閉塞処理を、前記半導体素子、前記基板、及び前記封止部材に対する加熱処理が終了した後に実施することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 請求項１または２記載の半導体装置の製造方法において、
    接着剤を用いて前記通気孔の閉塞処理を行なうと共に、該接着剤として紫外線硬化型の接着剤または瞬間接着材を用いることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記半導体素子は、光電変換素子であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
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