JP2007027559A - 表面実装型電子部品、その製造方法および光学電子機器 - Google Patents

表面実装型電子部品、その製造方法および光学電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】 封止樹脂の経時変化が発生せず、信頼性が高く、低コストで量産性のある表面実装型電子部品、その製造方法およびそのような表面実装型電子部品を搭載した光学電子機器を提供する。
【解決手段】 表面実装型電子部品1は、表面実装用に構成された基板2、基板2の表面にダイボンディングおよびワイヤボンディングされて実装された半導体チップ3、半導体チップ3の端子を基板2に形成された配線パターン2pに接続するワイヤ4、基板2および半導体チップ3をエポキシ樹脂で樹脂封止して半導体チップ3およびワイヤ4を周囲環境から保護する樹脂封止部5により構成される。樹脂封止部5は、光電効果素子部3sの表面を除いて形成されている。
【選択図】 図1

Description

本発明は、基板上に実装された半導体チップを樹脂封止した表面実装型電子部品、その製造方法およびそのような表面実装型電子部品を用いた光学電子機器に関する。
従来の表面実装型電子部品の概要を、従来例1(図6、図7)、従来例2(図8)に基づいて説明する。
図6は、従来例1に係る表面実装型電子部品の説明図であり、(A)は透視的に表した透視側面図、(B)は平面図である。
従来例1に係る表面実装型電子部品81は、表面実装用に構成された基板82、基板82の表面にダイボンディングおよびワイヤボンディングされて実装(搭載)された半導体チップ83、半導体チップ83の所定端子(電極パッド83p)を基板82に形成された配線パターン82pに接続するワイヤ84、基板82および半導体チップ83をエポキシ樹脂で樹脂封止する樹脂封止部85により構成される。
図7は、従来例1に係る表面実装型電子部品の製造方法での各工程を説明する斜視図である。
多数の表面実装型電子部品81に対応する多数の半導体チップ83が、基板82に分割する前の状態である多連基板92に実装(搭載)される。半導体チップ83を実装した多連基板92の表面に樹脂封止用注型枠93を位置合わせする(同図(A))。
樹脂封止用注型枠93は、シリコーンゴムなどのシート材とその下面に両面粘着シートをラミネートして構成したラミネートシート材を所定の型枠形状に金型などを用いて打ち抜くことにより形成される。
樹脂封止用注型枠93は、多数のチップ83がマウントされた多連基板92上に適宜の治具などを使って所定の位置に貼り付けられる(同図(B))。
樹脂封止用注型枠93を貼り付けた多連基板92の表面に液状封止樹脂を注入、充填する。樹脂封止用注型枠93に封止樹脂を注入充填することにより多連樹脂封止部94を形成する(同図(C))。充填後、オーブンでキュアし封止樹脂を硬化する。
封止樹脂を硬化した後、樹脂封止用注型枠93を多連基板92から剥がすと、多連基板92上に封止樹脂(多連樹脂封止部94)が形成された状態となる(同図(D))。
多連基板92および多連樹脂封止部94をダイシングマシンにより所定のダイシングラインDLで切断することにより、個々の単体の表面実装型電子部品(電子部品パッケージ)81に分割する(同図(E))。
このような従来例1に係る表面実装型電子部品81は、例えば特許文献1などに開示されている。
図8は、従来例2に係る表面実装型電子部品の説明図であり、透視的に表した透視側面図である。
従来例2に係る表面実装型電子部品95は、アルミナなどを凹状に焼成されたセラミックパッケージ96、セラミックパッケージ96にダイボンディングおよびワイヤボンディングされて実装(搭載)された半導体チップ83、半導体チップ83の所定端子をセラミックパッケージ96に形成されたリード端子97に接続するワイヤ84、中空部分を樹脂封止する紫外線硬化樹脂部98、表面を保護する両面反射防止膜コーティングガラス99により構成される。
このような従来例2に係る表面実装型電子部品95は、例えば特許文献2などに開示されている。
特許第3541491号公報 特開平8−78561号公報
従来例1に係る表面実装型電子部品では、発光素子または受光素子のような光電効果素子を有する半導体チップを樹脂封止する際、光電効果素子として動作させるために透明な封止樹脂を用いて樹脂封止部(クリアモールド)を形成することとなる。このクリアモールドに用いられる透明エポキシ樹脂は、405nm以下の短波長発光領域のレーザ光を長時間照射することにより樹脂の劣化が起こりレーザ光の透過性が低下していくというパッケージの信頼性に関する問題がある。
405nm以下の短波長発光領域のレーザ光は、DVDなどの光ディスクとの間で光信号の送信受信を行う光学電子機器としてのピックアップ(光ピックアップ)などに用いられており、パッケージの信頼性の向上が強く求められているが、405nm以下の短波長発光領域のレーザ光に適用しても樹脂の劣化が生じない封止樹脂は見出されていない。したがって、この分野に適用する表面実装型電子部品には、樹脂封止の技術は適用できないことから、量産性、価格などに問題がある。
また、従来例2に係る表面実装型電子部品では、セラミックパッケージ、封止用のガラスを用いるが、これらはいずれも高価であり、生産性の面からも量産には向いていないという問題がある。また、ガラスのキズ、汚れ、パッケージ内の異物混入による歩留まり低下も発生する。さらに、紫外線硬化樹脂などの封止樹脂を用いないで封止した場合には、急激な温度変化によりパッケージ内部が結露する恐れもあることから、半導体チップの表面に形成されたアルミパッド部(電極パッド)が腐食するという問題もある。
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、半導体チップを樹脂封止する表面実装型電子部品およびその製造方法において、樹脂封止部を光電効果素子部の表面を除いて形成することにより、封止樹脂の経時変化が発生せず、信頼性が高く、低コストで量産性のある表面実装型電子部品およびその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、本発明に係る表面実装型電子部品を用いた光学電子機器とすることにより、信頼性の高い光学電子機器を提供することを他の目的とする。
本発明に係る表面実装型電子部品は、半導体チップを実装してある基板と、前記半導体チップおよび前記基板を樹脂封止する樹脂封止部とを備えた表面実装型電子部品において、前記半導体チップは光電効果素子部を有してあり、前記樹脂封止部は前記光電効果素子部の表面を除いて形成してあることを特徴とする。
この構成により、光電効果素子部の光学特性に何ら影響を及ぼすことのない、また光電効果素子部の光学特性に影響されない樹脂封止部を有する表面実装型電子部品とすることができる。
本発明に係る表面実装型電子部品では、前記光電効果素子部の表面の周囲に、前記封止樹脂を位置決めする段差部が形成してあることを特徴とする。
この構成により、封止樹脂が光電効果素子部の表面を被覆することを確実に防止することができる。
本発明に係る表面実装型電子部品では、前記段差部は、前記光電効果素子部に対する表面電極により構成してあることを特徴とする。
この構成により、表面電極を厚く形成するだけで良いことから、容易に段差部を形成することができる。
本発明に係る表面実装型電子部品では、前記光電効果素子部の表面に、撥樹脂部が被覆形成してあることを特徴とする。
この構成により、段差部を用いなくても、封止樹脂が光電効果素子部の表面を被覆することを防止することができる。
本発明に係る表面実装型電子部品では、前記撥樹脂部は、フッ素系離型剤で形成してあることを特徴とする。
この構成により、容易に撥樹脂部を形成することができる。
本発明に係る表面実装型電子部品では、前記光電効果素子部は、受光素子または発光素子を有することを特徴とする。
この構成により、フォトダイオード、フォトトランジスタ、発光ダイオード(LED)、または半導体レーザを内蔵する半導体チップを実装した表面実装型電子部品とすることができる。
本発明に係る表面実装型電子部品では、前記発光素子は短波長発光領域を有する半導体レーザであることを特徴とする。
この構成により、封止樹脂の劣化を防止することが可能な光ピックアップ用の表面実装型電子部品となる。
本発明に係る表面実装型電子部品では、前記基板に受動電子部品が実装してあることを特徴とする。
この構成により、必要な受動電子部品を内蔵することから、光学電子機器に適した表面実装型電子部品とすることができる。
本発明に係る表面実装型電子部品の製造方法は、光電効果素子部を有する半導体チップを基板上に実装する工程と、前記基板上に樹脂封止用注型枠を載置する工程と、前記樹脂封止用注型枠に封止樹脂を注入して硬化する工程とを備える表面実装型電子部品の製造方法において、前記光電効果素子部の表面に、封止樹脂防止部材を載置して前記封止樹脂を注入することを特徴とする。
この構成により、光電効果素子部の表面を除いて樹脂封止部を形成することが確実にできる。
本発明に係る表面実装型電子部品の製造方法は、光電効果素子部を有する半導体チップを基板上に実装する工程と、前記基板上に樹脂封止用注型枠を載置する工程と、前記樹脂封止用注型枠に封止樹脂を注入して硬化する工程とを備える表面実装型電子部品の製造方法において、前記封止樹脂を前記光電効果素子部から離れた半導体チップの外周部に沿って注入することを特徴とする。
この構成により、光電効果素子部の表面を除いて樹脂封止部を形成することが確実にできる。
本発明に係る光学電子機器は、表面実装型電子部品を搭載した光学電子機器において、前記表面実装型電子部品は、本発明に係る表面実装型電子部品であることを特徴とする。
この構成により、光学特性の変化が生じない信頼性の高い表面実装型電子部品を用いることから、信頼性の高い光学電子機器を実現することができる。
本発明に係る表面実装型電子部品およびその製造方法によれば、半導体チップに対する樹脂封止部を光電効果素子部の表面を除いて形成することから、光電効果素子部の受光素子、発光素子の光学特性による影響を受けない、また、光電効果素子部の受光素子、発光素子の光学特性に対する影響を及ぼさない樹脂封止部を有する表面実装型電子部品を提供することができるという効果を奏する。
また、本発明に係る表面実装型電子部品およびその製造方法によれば、光電効果素子部に対応する領域で樹脂封止部の特性が劣化することがない(経時変化を生じない)ので、極めて信頼性の高い表面実装型電子部品を提供することができるという効果を奏する。
また、本発明に係る表面実装型電子部品およびその製造方法によれば、高価な部材を用いることなく、安価で量産性に優れた封止樹脂を用いることから、安価(低コスト)で信頼性の高い表面実装型電子部品を量産性良く提供することができるという効果を奏する。
また、本発明に係る光学電子機器によれば、光学特性が変化しない樹脂封止部を有する表面実装型電子部品を用いることから、光学特性が変化しない信頼性に優れた光学電子機器を安価に提供することができるという効果を奏する。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
<実施の形態1>
図1は、本発明の実施の形態1に係る表面実装型電子部品の説明図であり、(A)は透視的に表した透視側面図、(B)は平面図である。
本実施の形態に係る表面実装型電子部品1は、表面実装用に構成された基板2、基板2の表面にダイボンディングおよびワイヤボンディングされて実装(搭載)された半導体チップ3、半導体チップ3の所定端子(電極パッド3p)を基板2に形成された配線パターン2pに接続するワイヤ4、基板2および半導体チップ3をエポキシ樹脂で樹脂封止して半導体チップ3およびワイヤ4を周囲環境から保護する樹脂封止部5により構成される。
樹脂封止部5は、半導体チップ3およびワイヤ4を保護する。電極パッド3pおよびワイヤ4を完全に保護することにより、半導体チップ3の電極パッド(アルミパッド)3pの腐食を抑制し、外的なストレスによるワイヤ4の変形、断線、ショートを防止している。
半導体チップ3は、チップ表面に光電効果素子部3sを有している。光電効果素子部3sは、例えば受光素子または(および)発光素子で構成してある。受光素子としては、例えばフォトダイオード、フォトトランジスタなどを用いることができる。また、発光素子としては、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)、レーザダイオード(LD:Laser Diode)などを用いることができる。
樹脂封止部5は、光電効果素子部3sの表面を除いて形成されている。光電効果素子部3sの表面は、樹脂封止部5の封止樹脂を被覆しなくても、安定した反射防止膜である窒化膜(SiN膜)で被覆してあることから、化学的な劣化を生じる恐れはない。
樹脂封止部5の封止樹脂が光電効果素子部3sの表面には存在しない形状のパッケージ形状とすることにより、例えば、405nm以下の短波長発光領域のレーザ光を発光する半導体レーザを光電効果素子部3sに発光素子として用いても、レーザ光が樹脂封止部5の封止樹脂を劣化させることはないので、レーザ光の透過性が劣化しない樹脂封止部5を有する表面実装型電子部品1とすることができる。
したがって、本実施の形態に係る表面実装型電子部品1をピックアップ(光ピックアップ)などの光学電子機器に適用することにより、光学特性が変化しない信頼性の高い光学電子機器とすることができる。
また、その他の発光素子、受光素子の場合でも、封止樹脂が存在しないことから樹脂封止部5による発光素子、受光素子の光学特性に対する影響が全くなく、また逆に、発光素子、受光素子による樹脂封止部5に対する影響の生じない表面実装型電子部品1とすることができる。
また、樹脂封止部5を光電効果素子部3sの表面に形成しないことから、封止樹脂での気泡の巻き込み、また、封止ガラスを採用した場合の表面傷などを考慮する必要がなくなることから生産性を向上することができる。
本実施の形態に係る表面実装型電子部品1の基板2は、半導体チップ3以外に、他の受動電子部品(不図示)を併せて搭載(実装)することができ、さらに多機能で光学電子機器に適した表面実装型電子部品1とすることができる。
本実施の形態によれば、セラミックパッケージやガラスといった高価な部材を使用しないことから、405nm以下の短波長発光領域のレーザ光を使用するピックアップ用光半導体装置(表面実装型電子部品)を安価に量産することができる。
図2は、本実施の形態1に係る表面実装型電子部品に適用する半導体チップを説明する概略断面図である。なお、図面の見易さを考慮してハッチングを一部省略してある。
本実施の形態での半導体チップ3において、光電効果素子部3sとして受光素子(PN接合フォトダイオード)を形成した場合を示す。PN接合フォトダイオードは、表面電極としてのカソード電極3kとアノード電極3aを周囲に形成してあり、また、チップ表面は反射防止膜3rで被覆してある。
従来の半導体チップでは光電効果素子部を有する場合、そのカソード電極とアノード電極の電極高さは一般的に約2μmであるが、本実施の形態では、電極高さHを約10μmとすることにより、封止樹脂が光電効果素子部3sに浸入しない形態としてある。このように、光電効果素子部3sの表面の周囲に封止樹脂を位置決めする段差部を形成することにより、封止樹脂が光電効果素子部3s(の表面)に浸入しない形態とすることができる。つまり、段差部を形成することにより、封止樹脂が光電効果素子部3s(の表面)に浸入することを確実に防止することができる。
また、光電効果素子部3sに対する表面電極(カソード電極3kとアノード電極3a)が段差部として作用することから、通常形成する表面電極の厚さを厚くするだけで良いことから、容易に段差部を形成することができる。
この構成により、樹脂封止部5は、光電効果素子部3sの表面を除いて形成されることから、相互に影響を排除することが可能となる。なお、発光素子の場合においても同様に適用することができる。
図3は、本実施の形態1に係る表面実装型電子部品に適用する半導体チップを説明する概略断面図である。なお、図面の見易さを考慮してハッチングを一部省略してある。
本実施の形態での半導体チップ3において、光電効果素子部3sとしては、図2に示したPN接合フォトダイオードと同様のものを用いるが、表面電極を通常(従来)のものとし、代わりに、光電効果素子部3sの表面に撥樹脂部3fを被覆したものである。撥樹脂部3fには、フッ素系離型材を用いることが可能であり、容易に撥樹脂部3fを形成することができる。
つまり、PN接合フォトダイオードは、表面電極としてのカソード電極3kとアノード電極3aを周囲に形成してあり、また、チップ表面を反射防止膜3rで被覆してある。PN接合フォトダイオードは、さらに、カソード電極3kとアノード電極3aに囲まれた領域の反射防止膜3rの表面に撥樹脂部3fを被覆してある。
撥樹脂部3fを被覆することにより、樹脂封止部5は、撥樹脂部3fの周囲、つまり、表面電極としてのカソード電極3kとアノード電極3aの位置で位置決めされ終端している。したがって、段差部を用いなくても、樹脂封止部5が光電効果素子部3sの表面を被覆することを防止できる。
この構成により、樹脂封止部5は、光電効果素子部3sの表面を除いて形成されることから、相互に影響を排除することが可能となる。なお、発光素子の場合においても同様に適用することができる。
<実施の形態2>
図4は、本発明の実施の形態2に係る表面実装型電子部品の製造方法の工程を説明する説明図である。
多数の表面実装型電子部品1に対応する半導体チップ3が、基板2に分割する前の状態である多連基板12の表面にダイボンディングおよびワイヤボンディングされて実装される(同図(A))。なお、半導体チップ3は実施の形態1の場合と同一のものを適用することができ、本実施の形態でも、半導体チップ3の表面には光電効果素子部3sが形成してある。
次に、シリコーンゴム製の封止樹脂防止部材20を光電効果素子部3sの表面に載置して光電効果素子部3sの表面を覆う(同図(B))。封止樹脂防止部材20は、封止樹脂を注入(形成)しない部分にのみ対応するように先端を適宜の形状に加工してあり、例えばワイヤ4などとは接触しない形状としてある。
封止樹脂防止部材20を光電効果素子部3sの表面に載置した状態で、封止樹脂を注入する。この状態で封止樹脂をオーブンでキュアし硬化することにより、多連パッケージ15を形成する(同図(C))。なおこのとき、樹脂封止用注型枠30(図5参照)を、多連基板12の表面外周に貼り付けておく。
硬化後、封止樹脂防止部材20を除去し、適宜のダイシングラインDLで多連パッケージ15を切断することにより、個々の単体の表面実装型電子部品(電子部品パッケージ)1に分割する(同図(D))。
<実施の形態3>
図5は、本発明の実施の形態3に係る表面実装型電子部品の製造方法の工程を説明する説明図である。
多数の表面実装型電子部品1に対応する半導体チップ3が、基板2に分割する前の状態である多連基板12の表面にダイボンディングおよびワイヤボンディング(不図示)されて実装される(同図(A))。なお、半導体チップ3は実施の形態1、実施の形態2の場合と同一のものを適用することができ、本実施の形態でも、半導体チップ3の表面には光電効果素子部3s(不図示)が形成してある。
樹脂封止用注型枠30は、多連基板12の表面外周に位置合わせされ、適宜の治具などを使って所定の位置に貼り付けられる(同図(A))。なお、樹脂封止用注型枠30は、シリコーンゴムなどのシート材とその下面に両面粘着シートをラミネートして構成したラミネートシート材を所定の型枠形状に金型などを用いて打ち抜くことにより形成される。
樹脂封止用注型枠30を貼り付けた多連基板12の表面にシリンジ32に投入した液状の封止樹脂31を注入、充填する。樹脂封止用注型枠30に封止樹脂を注入充填することにより多連樹脂封止部15を形成する(図4(C)参照)。
なお、液状封止樹脂31を注入する際に、シリンジ32をシリンジ軌跡ST(矢符号S〜E)(図5(B))で示すように、半導体チップ3の光電効果素子部3sから離れた外周部に沿って注入することにより、光電効果素子部3sの表面に封止樹脂が浸入しないようにすることができ、光電効果素子部3sの表面を除いて樹脂封止部15を形成することができる。
<実施の形態4>
本実施の形態では、実施の形態1ないし実施の形態3で開示した表面実装型電子部品1を光学電子機器(不図示)に実装(搭載)する。本発明に係る表面実装型電子部品1は、光電効果素子部3sの表面に樹脂封止部5が形成されないことから、光電効果素子部3sによる樹脂封止部5への影響が全く生じない。
したがって、封止樹脂は、光電効果素子部3sの発光素子、受光素子により影響を受けることがなく、経時変化を生じる恐れが全くない。また、光電効果素子部3s(表面実装型電子部品1)の光学特性に封止樹脂による経時変化を生じる恐れが全くないことから、極めて信頼性の高い光学電子機器とすることができる。特に、高エネルギのレーザ光を使用する光学電子機器としてのBlu−ray、HD−DVDなどに適用して大きな効果を奏することができる。
本発明の実施の形態1に係る表面実装型電子部品の説明図であり、(A)は透視的に表した透視側面図、(B)は平面図である。 本実施の形態1に係る表面実装型電子部品に適用する半導体チップを説明する概略断面図である。 本実施の形態1に係る表面実装型電子部品に適用する半導体チップを説明する概略断面図である。 本発明の実施の形態2に係る表面実装型電子部品の製造方法の工程を説明する説明図である。 本発明の実施の形態3に係る表面実装型電子部品の製造方法の工程を説明する説明図である。 従来例1に係る表面実装型電子部品の説明図であり、(A)は透視的に表した透視側面図、(B)は平面図である。 従来例1に係る表面実装型電子部品の製造方法での各工程を説明する斜視図である。 従来例2に係る表面実装型電子部品の説明図であり、透視的に表した透視側面図である。
符号の説明
1 表面実装型電子部品
2 基板
3 半導体チップ
3a アノード電極(段差部)
3k カソード電極(段差部)
3f 撥樹脂部
3s 光電効果素子部
5 樹脂封止部
12 多連基板
15 多連樹脂封止部
20 封止樹脂防止部材
30 樹脂封止用注型枠
31 封止樹脂
32 シリンジ
ST シリンジ軌跡

Claims (11)

  1. 半導体チップを実装してある基板と、前記半導体チップおよび前記基板を樹脂封止する樹脂封止部とを備えた表面実装型電子部品において、
    前記半導体チップは光電効果素子部を有してあり、前記樹脂封止部は前記光電効果素子部の表面を除いて形成してあることを特徴とする表面実装型電子部品。
  2. 前記光電効果素子部の表面の周囲に、前記封止樹脂を位置決めする段差部が形成してあることを特徴とする請求項1に記載の表面実装型電子部品。
  3. 前記段差部は、前記光電効果素子部に対する表面電極により構成してあることを特徴とする請求項2に記載の表面実装型電子部品。
  4. 前記光電効果素子部の表面に、撥樹脂部が被覆形成してあることを特徴とする請求項1に記載の表面実装型電子部品。
  5. 前記撥樹脂部は、フッ素系離型剤で形成してあることを特徴とする請求項4に記載の表面実装型電子部品。
  6. 前記光電効果素子部は、受光素子または発光素子を有することを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一つに記載の表面実装型電子部品。
  7. 前記発光素子は短波長発光領域を有する半導体レーザであることを特徴とする請求項6に記載の表面実装型電子部品。
  8. 前記基板に受動電子部品が実装してあることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか一つに記載の表面実装型電子部品。
  9. 光電効果素子部を有する半導体チップを基板上に実装する工程と、前記基板上に樹脂封止用注型枠を載置する工程と、前記樹脂封止用注型枠に封止樹脂を注入して硬化する工程とを備える表面実装型電子部品の製造方法において、
    前記光電効果素子部の表面に、封止樹脂防止部材を載置して前記封止樹脂を注入することを特徴とする表面実装型電子部品の製造方法。
  10. 光電効果素子部を有する半導体チップを基板上に実装する工程と、前記基板上に樹脂封止用注型枠を載置する工程と、前記樹脂封止用注型枠に封止樹脂を注入して硬化する工程とを備える表面実装型電子部品の製造方法において、
    前記封止樹脂を前記光電効果素子部から離れた半導体チップの外周部に沿って注入することを特徴とする表面実装型電子部品の製造方法。
  11. 表面実装型電子部品を搭載した光学電子機器において、前記表面実装型電子部品は、請求項1ないし請求項8のいずれか一つに記載の表面実装型電子部品であることを特徴とする光学電子機器。
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