JP2006303413A

JP2006303413A - 光センサパッケージおよび半導体基板の製造方法

Info

Publication number: JP2006303413A
Application number: JP2005257205A
Authority: JP
Inventors: Katsuyoshi Matsumoto; 克良松本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-03-22
Filing date: 2005-09-06
Publication date: 2006-11-02

Abstract

【課題】上部にガラス板を封着する際に、加工性を高め、加工位置精度を向上させる光センサパッケージおよび半導体基板の製造方法を提供する。
【解決手段】外部回路と接続するための導体３を有する半導体基板２と、半導体基板２上に搭載し導体３と接続される光センサ１と、半導体基板２の上面に配置されて接着剤６により封着されるガラス板５とを備えた光センサパッケージであって、半導体基板２の側面にガラス板５で封着された半導体基板２内部の空気抜け用の貫通穴７を設け、半導体基板２上面の接着剤６が塗布される部分から空気抜け用の貫通穴７に接続される接着剤充填用の穴８を設けた。これにより半導体基板２上面にガラス板５を封着する際に、ガラス板５全周が半導体基板２上面に塗布した接着剤６に接した後であっても、半導体基板２内部と外部の圧力差が発生せず、加工性の向上と加工位置精度の向上を図ることができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、半導体デバイスの中でも特に光センサを搭載するパッケージにおいて、半導体基板上をガラス封着する際の加工性を高め、接着箇所の寸法精度を高めることができる光センサパッケージおよび半導体基板の製造方法に関するものである。

従来から光センサ半導体や受光素子半導体では、一般に素子への光の経路を確保し、かつ外部から保護するために、プラスチックやセラミックのパッケージ基板内に実装した後で、その上からパッケージとほぼ同じ大きさのガラス板を接着剤で封着していた。

以下従来例としてプラスチックの筐体からなるＤＩＰタイプの光センサパッケージを例に、図８および図９によって説明する。

図８は光センサパッケージの断面図であり、図９は光センサパッケージのガラス板封着工程を示した断面図である。図９（ａ）は接着剤塗布前、図９（ｂ）は接着剤塗布直後、図９（ｃ）はガラス板が接着剤に接した直後、図９（ｄ）はガラス板が接着剤に接した後で荷重を付加し接着剤が潰れかけたところ、図９（ｅ）はガラス板に荷重を付加し封着工程が完了後のセンサパッケージを示した断面図である。

概略でいうと、この光センサパッケージは光センサ１、半導体基板２、導体３、ボンディングワイヤ４、ガラス板５、接着剤６を有している。ここで光センサ１は半導体基板２の凹部２Ａに搭載される。更に光センサ１は半導体基板２の内と外を電気的に接続する導体３とボンディングワイヤ４で接続される。半導体基板２の上部にはガラス板５が接着剤６を介して搭載される。

次にこの製造工程のうちガラス板を封着する工程を図９によって説明する。まず図９（ａ）のように半導体基板２の凹部２Ａ上に光センサ１が搭載され、光センサ１は半導体基板２の内と外を電気的に接続する導体３とボンディングワイヤ４で接続されている。次に図９（ｂ）のように半導体基板２の上面全周に接着剤６を塗布する。引き続き図９（ｃ）のようにガラス板５を接着剤６の上面から接触させる。更に図９（ｄ）のようにガラス板５に上面から荷重を掛けることによって接着剤６が潰れる変形をする。図９（ｅ）のようにガラス板５を規定の位置まで押しつける。

光センサ１としては主にＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどが用いられ。半導体基板２には積層セラミックやエポキシ系の樹脂などが用いられる。導体３としては銅や４２アロイなどの鉄系の合金などが用いられる。ボンディングワイヤ４としては金線が用いられることが多い。ガラス板５は用途に応じて様々なガラスが選択される。接着剤としてはエポキシ系の樹脂などが用いられる。

従来技術としては、コの字型の冶具を用いてガラス板を押さえつけて封着させるというものがあった（例えば特許文献１参照）。
特開平６−５３５２８号公報

しかしながら、上部にガラス板を封着させる光センサパッケージにおいては、ガラス板全周が半導体基板上に塗布された接着剤に接した直後から、内部の空気の内圧によってガラス板を押しつける力に逆らう力が発生し、加工性の低下と加工位置精度の低下の原因となっている。

したがって、この発明の目的は、前記に鑑み、ガラス板を封着する際に、加工性を高め、加工位置精度を向上させることができる光センサパッケージおよび半導体基板の製造方法を提供することである。

前記の目的を達成するためにこの発明の請求項１記載の光センサパッケージは、外部回路と接続するための導体を有する半導体基板と、前記半導体基板上に搭載し前記導体と接続される光センサと、前記半導体基板の上面に配置されて接着剤により封着されるガラス板とを備えた光センサパッケージであって、前記半導体基板の側面に前記ガラス板で封着された半導体基板内部の空気抜け用の貫通穴を設け、前記半導体基板上面の前記接着剤が塗布される部分から前記空気抜け用の貫通穴に接続される接着剤充填用の穴を設けた。

請求項２記載の光センサパッケージは、外部回路と接続するための導体を有する半導体基板と、前記半導体基板上に搭載し前記導体と接続される光センサと、前記半導体基板の上面に配置されて接着剤により封着されるガラス板とを備えた光センサパッケージであって、前記半導体基板の側面に前記ガラス板で封着された半導体基板内部の空気抜け用の貫通部を、前記半導体基板上面の前記接着剤が塗布される部分に開口するように設けた。

請求項３記載の光センサパッケージは、外部回路と接続するための導体を有する半導体基板と、前記半導体基板上に搭載し前記導体と接続される光センサと、前記半導体基板の上面に配置されて接着剤により封着されるガラス板とを備えた光センサパッケージであって、前記半導体基板の側面に前記ガラス板で封着された半導体基板内部の空気抜け用の貫通穴を設け、前記空気抜け用の貫通穴の半導体基板内部側に細長い管を接続した。

請求項４記載の半導体基板の製造方法は、請求項２記載の光センサパッケージにおける半導体基板を金型を用いて樹脂成形する際、前記空気抜け用の貫通部を樹脂成形するための形状を前記金型に配置する工程と、前記金型に樹脂封止する工程と、前記樹脂封止後に前記金型から硬化した樹脂で形成された前記半導体基板をリリースする工程とを含む。

この発明の請求項１記載の光センサパッケージによれば、半導体基板の側面にガラス板で封着された半導体基板内部の空気抜け用の貫通穴を設けたので、半導体基板上面にガラス板を封着する際に、ガラス板全周が半導体基板上面に塗布した接着剤に接した後であっても、半導体基板内部と外部の圧力差が発生しない。このため、ガラス板を押しつける力に逆らう力が発生せず、加工性の向上と加工位置精度の向上を図ることができる。更に半導体基板上面の接着剤が塗布される部分から空気抜け用の貫通穴に接続される接着剤充填用の穴を設けたので、ガラス板封着後には前記空気抜け用の貫通穴は接着剤によって塞がれる。このため、気密性も確保し、ガラス板封着後のダストの混入も防ぐことができる。また接着剤が前記空気抜け用の貫通穴を完全に塞がない場合でも、この箇所の穴の大きさが非常に小さくなり、通気口の役割を果たすのもこの１つだけであることから、ガラス板封着後にはダストの混入は非常に困難となる。

請求項２記載の光センサパッケージによれば、半導体基板の側面にガラス板で封着された半導体基板内部の空気抜け用の貫通部を、半導体基板上面の接着剤が塗布される部分に開口するように設けたので、半導体基板上面にガラス板を封着する際に、ガラス板全周が半導体基板上面に塗布した接着剤に接した後であっても、半導体基板内部と外部の圧力差が発生しない。このため、ガラス板を押しつける力に逆らう力が発生せず、加工性の向上と加工位置精度の向上を図ることができる。更にガラス板封着後には前記空気抜け用の貫通部は接着剤によって塞がれるため、気密性も確保し、ガラス板封着後のダストの混入も防ぐことができる。また接着剤が前記空気抜け用の貫通部を完全に塞がない場合でも、この箇所の穴の大きさが非常に小さくなり、通気口の役割を果たすのもこの１つだけであることから、ガラス板封着後にはダストの混入は非常に困難となる。

請求項３記載の光センサパッケージによれば、半導体基板の側面にガラス板で封着された半導体基板内部の空気抜け用の貫通穴を設けたので、半導体基板上面にガラス板を封着する際に、ガラス板全周が半導体基板上面に塗布した接着剤に接した後であっても、半導体基板内部と外部の圧力差が発生しない。このため、ガラス板を押しつける力に逆らう力が発生せず、加工性の向上と加工位置精度の向上を図ることができる。更にガラス板封着後には前記空気抜け用の貫通穴は細長い管に接続されているため、通気口の役割を果たすのもこの１つだけであることから、ガラス板封着後にはダストの混入は非常に困難となる。

請求項４記載の光センサパッケージの製造方法は、請求項２記載の光センサパッケージにおいて、前記空気抜け用の貫通部の形状を樹脂成形するための形状を金型に配置し、金型を用いた樹脂成形を可能としたので、金型による樹脂成形後に穴空け等の加工をせずに半導体基板を製造することを可能とした。このため量産性に優れ、安価に半導体基板を製造できる。

この発明の第１の実施形態を図１および図２に基づいて説明する。図１（ａ）は本発明の第１の実施形態の光センサパッケージの断面図、（ｂ）はその光センサパッケージを上面図、（ｃ）はその光センサパッケージの側面図である。

図１（ａ）に示すように、外部回路と接続するための導体３を有する半導体基板２と、半導体基板２上の凹部２Ａに搭載し導体３とボンディングワイヤ４で接続される光センサ１と、半導体基板２の上面に配置されて接着剤６により封着されるガラス板５とを備えている。また、半導体基板２の側面にガラス板５で封着された半導体基板２内部の空気抜け用の貫通穴７を設け、半導体基板２上面の接着剤６が塗布される部分から空気抜け用の貫通穴７に接続される接着剤充填用の穴８を設けた。

次に上記光センサパッケージのガラス板封着工程の製造方法について説明する。図２は本発明の第１の実施形態の光センサパッケージのガラス板封着工程を示す工程断面図である。

まず図２（ａ）に示すように、半導体基板２の凹部２Ａ上に光センサ１が搭載され、光センサ１は半導体基板２の内と外を電気的に接続する導体３とボンディングワイヤ４で接続されている。半導体基板２の側面には空気抜け用の貫通穴７が配置され、半導体基板２上面の接着剤６の塗布されるエリアから前記空気抜け用の貫通穴７に接続される接着剤充填用の穴８が配置される。光センサ１としては主にＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどが用いられ。半導体基板２には積層セラミックやエポキシ系の樹脂などが用いられる。導体３としては銅や４２アロイなどの鉄系の合金などが用いられる。ボンディングワイヤ４としては金線が用いられることが多い。

図２（ｂ）に示すように、前記図２（ａ）の半導体基板２の上面全周に接着剤６を塗布する。このとき前記の塗布された接着剤６は前記接着剤充填用の穴８に掛かるように塗布される。この接着剤６としてはエポキシ系の樹脂などが用いられる。

図２（ｃ）に示すように、前記図２（ｂ）のガラス板５を接着剤６の上面から接触させる。ガラス板５は用途に応じて様々なガラスが選択される。

図２（ｄ）に示すように、ガラス板５に上面から荷重を掛けることによって接着剤６が潰れる変形をする。さらにこれと同時に接着剤６は接着剤充填用の穴８に進入していく。

最後に図２（ｅ）に示すように、ガラス板５を規定の位置まで押しつける。このとき同時に接着剤６は接着剤充填用の穴８により深く進入し、空気抜け用の貫通穴７まで進入する。空気抜け用の貫通穴７は接着剤６によって塞がれるため、気密性も確保し、ガラス板封着後のダストの混入も防ぐことができる。また接着剤６が前記空気抜け用の貫通穴７を完全に塞がない場合でも、この箇所の穴の大きさが非常に小さくなり、通気口の役割を果たすのもこの１つだけであることから、ガラス板５封着後にはダストの混入は非常に困難となる。

この発明の第２の実施の形態を図３および図４に基づいて説明する。（ただし半導体基板外部に位置する導体を省略して記載する。）図３（ａ）は本発明の第２の実施形態の光センサパッケージの断面図、（ｂ）はその光センサパッケージを上面図、（ｃ）はその光センサパッケージの側面図である。

図３（ａ）に示すように、外部回路と接続するための導体３を有する半導体基板２と、半導体基板２上の凹部２Ａに搭載し導体３とボンディングワイヤ４で接続される光センサ１と、半導体基板２の上面に配置されて接着剤６により封着されるガラス板５とを備えている。また、半導体基板２の側面にガラス板５で封着された半導体基板２内部の空気抜け用の貫通部７’を、半導体基板２上面の接着剤６が塗布される部分に開口するように設けた。

次に上記光センサパッケージのガラス板封着工程の製造方法について説明する。図４は本発明の第２の実施形態の光センサパッケージのガラス板封着工程を示す工程断面図である。

まず図４（ａ）に示すように、半導体基板２の凹部２Ａ上に光センサ１が搭載され、光センサ１は半導体基板２の内と外を電気的に接続する導体３とボンディングワイヤ４で接続されている。半導体基板２の上面に掛かった空気抜け用の貫通部７’が半導体基板２の側面に配置される。光センサ１としては主にＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどが用いられ。半導体基板２には積層セラミックやエポキシ系の樹脂などが用いられる。導体３としては銅や４２アロイなどの鉄系の合金などが用いられる。ボンディングワイヤ４としては金線が用いられることが多い。

図４（ｂ）に示すように、前記図４（ａ）の半導体基板２の上面全周に接着剤６を塗布する。このとき前記の塗布された接着剤６は前記空気抜け用の貫通部７’に掛かるように塗布される。この接着剤６としてはエポキシ系の樹脂などが用いられる。

図４（ｃ）に示すように、前記図４（ｂ）のガラス板５を接着剤６の上面から接触させる。ガラス板５は用途に応じて様々なガラスが選択される。

図４（ｄ）に示すように、ガラス板５に上面から荷重を掛けることによって接着剤６が潰れる変形をする。さらにこれと同時に接着剤６は空気抜け用の貫通部７’に進入していく。

最後に図４（ｅ）に示すように、ガラス板５を規定の位置まで押しつける。このとき同時に接着剤６は空気抜け用の貫通部７’により深く進入する。空気抜け用の貫通部７’は接着剤６によって塞がれるため、気密性も確保し、ガラス板封着後のダストの混入も防ぐことができる。また接着剤６が前記空気抜け用の貫通部７’を完全に塞がない場合でも、この箇所の穴の大きさが非常に小さくなり、通気口の役割を果たすのもこの１つだけであることから、ガラス板５封着後にはダストの混入は非常に困難となる。

この発明の第３の実施の形態を図５に基づいて説明する。（ただし半導体基板外部に位置する導体を省略して記載する。）図５（ａ）は本発明の第３の実施形態の光センサパッケージの断面図、（ｂ）はその光センサパッケージを上面図、（ｃ）はその光センサパッケージの側面図である。

図５（ａ）に示すように、外部回路と接続するための導体３を有する半導体基板２と、半導体基板２上の凹部２Ａに搭載し導体３とボンディングワイヤ４で接続される光センサ１と、半導体基板２の上面に配置されて接着剤６により封着されるガラス板５とを備えている。また、半導体基板２の側面にガラス板５で封着された半導体基板２内部の空気抜け用の貫通穴７を設け、空気抜け用の貫通穴７の半導体基板２内部側に細長い管９を接続した。この箇所の穴の大きさが非常に小さく、通気口の役割を果たすのもこの１つだけであることから、ガラス板５封着後にはダストの混入は非常に困難となる。

光センサ１としては主にＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどが用いられ。半導体基板２には積層セラミックやエポキシ系の樹脂などが用いられる。導体３としては銅や４２アロイなどの鉄系の合金などが用いられる。ボンディングワイヤ４としては金線が用いられることが多い。細長い管としてはプラスチックや金属製のものを用いる。また、細長い管は、ダストの進入を防ぐためのもので、もしダストの進入があった場合でも細い管中にとどまり管を抜けて内部に入らなければ、光学的な悪影響を及ぼすことがないため、ダストによる不良が発生しない。

この発明の第４の実施の形態を図６および図７に基づいて説明する。（ただし半導体基板外部に位置する導体を省略して記載する。）図６（ａ）は本発明の第４の実施形態の光センサパッケージの半導体基板２の断面図、（ｂ）はその半導体基板２用の金型１０Ａ，１０ＢのＡ−Ａでの断面図、（ｃ）はその半導体基板２用の金型１０Ａ，１０ＢのＢ−Ｂでの断面図である。なお、本実施形態の半導体基板２は、第２の実施形態の半導体基板と同様の構成であり、図６（ａ）ではその形状を一部省略して図示している。

図６（ａ）に示すように、前記空気抜け用の貫通部７’を配置した半導体基板２においてＡ−Ａ断面とＢ−Ｂ断面を定義し、（ｂ）に前記Ａ−Ａ断面、（ｃ）にＢ−Ｂ断面を示すように、金型１０Ａ，１０Ｂには空気抜け用の貫通部形成用の凸部１１を配置した。

次に図７（ａ）に示すように、前記金型１０Ａ，１０Ｂを合わせる。

図７（ｂ）に示すように、前記金型１０Ａ，１０Ｂの内部に樹脂封止をする。

図７（ｃ）に示すように、前記金型１０Ａ，１０Ｂから樹脂成形され硬化された半導体基板２をリリースする。このように金型を用いた樹脂成形を可能としたので、金型による樹脂成形後に穴空け等の加工をせずに半導体基板を製造することを可能とした。このため量産性に優れ、安価に半導体基板を製造できる。なお、凸部１１は金型１０Ａと一体でもよく、また別部材として金型１０Ａと組合せてもよい。

本発明に係る光センサパッケージは、光センサを搭載した半導体基板上をガラス封着する際の加工性を高め、接着箇所の寸法精度を高める効果を有する。

従って、光センサとしてＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどを搭載された光センサパッケージであるプラスチックパッケージやセラミックパッケージを適用するデジタルスチルカメラや携帯用カメラ、ムービー、車載用カメラ、監視カメラ、医療用カメラ、放送用カメラ、Ｗｅｂカメラ、テレビ電話用カメラ、ゲーム機用カメラ、光学マウス、ＤＶＤ・ＣＤドライブなどの光ピックアップなどにおいて有用である。

（ａ）は本発明の第１の実施形態の光センサパッケージの断面図、（ｂ）はその光センサパッケージの上面図、（ｃ）はその光センサパッケージの側面図である。本発明の第１の実施形態の光センサパッケージのガラス板封着工程を示した断面図である。（ａ）は接着剤塗布前、（ｂ）は接着剤塗布直後、（ｃ）はガラス板が接着剤に接した直後、（ｄ）はガラス板が接着剤に接した後で荷重を付加し接着剤が潰れかけたところ、（ｅ）はガラス板に荷重を付加し封着工程が完了後の光センサパッケージを示した断面図である。（ａ）は本発明の第２の実施形態の光センサパッケージの断面図、（ｂ）はその光センサパッケージを上面図、（ｃ）はその光センサパッケージの側面図である。本発明の第２の実施形態の光センサパッケージのガラス板封着工程を示した断面図である。（ａ）は接着剤塗布前、（ｂ）は接着剤塗布直後、（ｃ）はガラス板が接着剤に接した直後、（ｄ）はガラス板が接着剤に接した後で荷重を付加し接着剤が潰れかけたところ、（ｅ）はガラス板に荷重を付加し封着工程が完了後の光センサパッケージを示した断面図である。（ａ）は本発明の３の実施形態の光センサパッケージの断面図、（ｂ）はその光センサパッケージを上面図、（ｃ）はその光センサパッケージの側面図である。（ａ）は本発明の第４の実施形態の光センサパッケージの半導体基板の上面図、（ｂ）はその半導体基板成型用の金型１０Ａ，１０ＢのＡ−Ａ断面図、（ｃ）はその半導体基板成型用の金型１０Ａ，１０ＢのＢ−Ｂ断面図である。本発明の第４の実施形態の半導体基板の樹脂成形工程を図６で定義したＢ−Ｂ断面図である。（ａ）は樹脂封止前、（ｂ）は樹脂封止後、（ｃ）は金型から半導体基板をリリースした直後の半導体基板を示した断面図である。（ａ）は従来例の半導体装置の断面図である。従来例の光センサパッケージのガラス板封着工程を示した断面図である。（ａ）は接着剤塗布前、（ｂ）は接着剤塗布直後、（ｃ）はガラス板が接着剤に接した直後、（ｄ）はガラス板が接着剤に接した後で荷重を付加し接着剤が潰れかけたところ、（ｅ）はガラス板に荷重を付加し封着工程が完了後の光センサパッケージを示した断面図である。

符号の説明

１光センサ
２半導体基板
２Ａ半導体基板２の凹部
３導体
４ボンディングワイヤ
５ガラス板
６接着剤
７空気抜け用の貫通穴
７' 空気抜け用の貫通部
８接着剤充填用の穴
９細長い管
１０Ａ金型
１０Ｂ金型
１１空気抜け用の貫通部形成用の凸部

Claims

外部回路と接続するための導体を有する半導体基板と、前記半導体基板上に搭載し前記導体と接続される光センサと、前記半導体基板の上面に配置されて接着剤により封着されるガラス板とを備えた光センサパッケージであって、前記半導体基板の側面に前記ガラス板で封着された半導体基板内部の空気抜け用の貫通穴を設け、前記半導体基板上面の前記接着剤が塗布される部分から前記空気抜け用の貫通穴に接続される接着剤充填用の穴を設けたことを特徴とする光センサパッケージ。
外部回路と接続するための導体を有する半導体基板と、前記半導体基板上に搭載し前記導体と接続される光センサと、前記半導体基板の上面に配置されて接着剤により封着されるガラス板とを備えた光センサパッケージであって、前記半導体基板の側面に前記ガラス板で封着された半導体基板内部の空気抜け用の貫通部を、前記半導体基板上面の前記接着剤が塗布される部分に開口するように設けたことを特徴とする光センサパッケージ。
外部回路と接続するための導体を有する半導体基板と、前記半導体基板上に搭載し前記導体と接続される光センサと、前記半導体基板の上面に配置されて接着剤により封着されるガラス板とを備えた光センサパッケージであって、前記半導体基板の側面に前記ガラス板で封着された半導体基板内部の空気抜け用の貫通穴を設け、前記空気抜け用の貫通穴の半導体基板内部側に細長い管を接続したことを特徴とする光センサパッケージ。
請求項２記載の光センサパッケージにおける半導体基板を金型を用いて樹脂成形する際、前記空気抜け用の貫通部を樹脂成形するための形状を前記金型に配置する工程と、前記金型に樹脂封止する工程と、前記樹脂封止後に前記金型から硬化した樹脂で形成された前記半導体基板をリリースする工程とを含む半導体基板の製造方法。