JP2007194441A - イメージセンサ用半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

イメージセンサ用半導体装置およびその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2007194441A
JP2007194441A JP2006011788A JP2006011788A JP2007194441A JP 2007194441 A JP2007194441 A JP 2007194441A JP 2006011788 A JP2006011788 A JP 2006011788A JP 2006011788 A JP2006011788 A JP 2006011788A JP 2007194441 A JP2007194441 A JP 2007194441A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
conductor
conductive plate
semiconductor device
semiconductor element
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2006011788A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsuyoshi Matsumoto
克良 松本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2006011788A priority Critical patent/JP2007194441A/ja
Publication of JP2007194441A publication Critical patent/JP2007194441A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/161—Cap
    • H01L2924/1615—Shape
    • H01L2924/16195—Flat cap [not enclosing an internal cavity]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/191—Disposition
    • H01L2924/19101—Disposition of discrete passive components
    • H01L2924/19107—Disposition of discrete passive components off-chip wires

Landscapes

  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

【課題】光半導体素子を含んだ複数の半導体素子を積層して搭載するイメージセンサ用半導体装置の放熱性能を高め、また半導体素子間の電気的な相互干渉を緩和する。
【解決手段】外部回路と接続するための導体１が設けられた凹状のパッケージ２内に、光半導体素子４，半導体素子３が積層して搭載され、パッケージ２の開口が光透過性蓋体６で封止されたイメージセンサ用半導体装置において、パッケージ２の内外に露出する熱伝導体８を備え、半導体素子４，半導体素子３間に熱伝導性板体９が配置され、熱伝導性板体９と熱伝導体８とが接続された構造とする。これにより、半導体素子３と光半導体素子４の双方から熱伝導性板体９と熱伝導体８とに順次に伝熱する、という高熱伝導率の伝熱経路が確保される。
【選択図】図１

Description

本発明は、パッケージ内に光半導体素子を含んだ複数の半導体素子を積層して搭載したイメージセンサ用半導体装置およびその製造方法に関し、特に放熱性の高い半導体装置を提供する技術に関するものである。
従来、光半導体素子は、光の経路を確保し且つ外部から保護するために、プラスチックやセラミックで形成したパッケージ内に実装し、ガラス板などの光透過性蓋体で封止している。
ＱＦＰタイプのイメージセンサ用半導体装置を図１５に示す。図１５（ａ）は同半導体装置の上面図、図１５（ｂ）は図１５（ａ）におけるＡＯＢラインでの断面図である。
このイメージセンサ用半導体装置は、外部回路と接続するための導体１が配置された凹状のパッケージ２と、パッケージ２内に搭載された半導体素子３および光半導体素子４と、半導体素子３および光半導体素子４をそれぞれ導体１に接続するワイヤ５Ａ，５Ｂと、パッケージ２の開口端を封止する光透過性蓋体６とを備えている。２Ａはパッケージ２の凹部、７は接着剤である。導体１の外部接続用端子は理解を容易にするために屈曲させることなく図示している。
上記半導体装置の製造方法を図１６を参照しながら説明する。図１６（ａ）〜（ｅ）は全て、図１５（ａ）におけるＡＯＢラインでの断面を示している。
図１６（ａ）に示すように導体１が配置されたパッケージ２を準備し、図１６（ｂ）に示すようにパッケージ２の凹部２Ａ内の底面にペースト材（図示せず）を介して半導体素子３を搭載し、図１６（ｃ）に示すように半導体素子３の上面にペースト材（図示せず）を介して光半導体素子４を搭載し、図１６（ｄ）に示すように、半導体素子３または光半導体素子４の表面の電極（図示せず）と導体１の内端部の電極（図示せず）とをワイヤ５Ａまたは５Ｂによって電気的に接続し、図１６（ｅ）に示すようにパッケージ２の上端に接着剤７により光透過性蓋体６を取り付ける。
このように、光半導体素子４を他の半導体素子３と積層する際には一般にその間にペースト材等の接着材を配置しているが、イメージセンサ用でない半導体装置では、半導体素子間にダイパッドを配置する提案もなされている（例えば特許文献１参照）。
特開２００２−２３７５６５公報
しかしながら、従来の積層構造のイメージセンサ用半導体装置では、複数の半導体素子による発熱量が大きいことに加え、上側に配置される光半導体素子の主な放熱経路は、下側の半導体素子とパッケージとを通してという熱伝導性の悪い経路であるため、放熱性が十分ではない。また異なる機能を持った半導体素子が隣接するがゆえに、半導体素子間の電気的な相互干渉が無視できない。
本発明は、上記問題に鑑み、パッケージ内に光半導体素子を含んだ複数の半導体素子を積層して搭載する、積層型マルチチップの一種であるイメージセンサ用半導体装置の放熱性能を高め、また半導体素子間の電気的な相互干渉を緩和することを目的とする。
上記課題を解決するために本発明は、外部回路と接続するための導体が設けられた凹状のパッケージ内に、光半導体素子を含んだ複数の半導体素子が積層して搭載され、前記パッケージの開口が光透過性蓋体で封止されたイメージセンサ用半導体装置において、前記パッケージの内外に露出する熱伝導体を備え、前記複数の半導体素子の間に熱伝導性板体が配置され、前記熱伝導性板体と熱伝導体とが接続された構造としたことを特徴とする。
また、熱伝導性板体が下側の半導体素子の電極を覆わない形状に形成され、前記半導体素子がワイヤによって導体と接続されていることを特徴とする。熱伝導性板体の下側の半導体素子が導体に対してフリップチップ接続されていることを特徴とする。
熱伝導性板体が熱伝導性接着剤を介して熱伝導体と接続されていることを特徴とする。熱伝導性板体が金属ボールを介して熱伝導体と接続されていることを特徴とする。
熱伝導性板体および熱伝導体が導電性材料で形成されていることを特徴とする。熱伝導性板体が導電性材料で形成され、電気的に定電位に接続される導体と電気的に接続されていることを特徴とする。
熱伝導性板体の表面に反射光低減処理が施されていることを特徴とする。
熱伝導性板体の表面に絶縁膜が設けられていることを特徴とする。表面に絶縁膜が設けられた熱伝導性板体の端部が、その下側の半導体素子の端部よりも外側に位置していることを特徴とする。
半導体素子を搭載するためのダイパッドが熱伝導体と一体化されてパッケージ内に配置されていることを特徴とする。
熱伝導体が、熱伝導性板体の上側の半導体素子がワイヤにより接続される導体の内側に延びていて、その延在部に前記熱伝導性板体が接続されていることを特徴とする。
パッケージの底部が半導体基板よりなり、この半導体基板に導体が設けられるとともに、熱伝導体がビア状に設けられていることを特徴とする。
パッケージ内において導体の端部が千鳥状に配置され、熱伝導性板体の下側の半導体素子は内側に配置された導体の端部にフリップチップ接続によって接続され、熱伝導性板体の上側の半導体素子は外側に配置された導体の端部にワイヤにより接続されていることを特徴とする。
熱伝導性板体の下側の半導体素子がワイヤによって導体と接続されている上記のイメージセンサ用半導体装置を製造する際に、外部回路と接続するための導体と熱伝導体とが設けられた凹状のパッケージ内に前記半導体素子を搭載する工程と、前記半導体素子上に熱伝導性板体を搭載する工程と、前記熱伝導性板体上に光半導体素子を搭載する工程と、前記光半導体素子および半導体素子のそれぞれの電極をワイヤにより前記導体と接続させる工程と、前記パッケージの開口端に接着剤を介して光透過性蓋体を搭載する工程とを行うことができる。
熱伝導性板体の下側の半導体素子が導体に対してフリップチップ接続されている上記のイメージセンサ用半導体装置を製造する際に、外部回路と接続するための導体と熱伝導体とが設けられた凹状のパッケージ内に前記半導体素子をフリップチップ接続して搭載する工程と、前記半導体素子上に熱伝導性板体を搭載する工程と、前記熱伝導性板体上に光半導体素子を搭載する工程と、前記光半導体素子の電極をワイヤにより前記導体と接続させる工程と、前記パッケージの開口端に接着剤を介して光透過性蓋体を搭載する工程とを行うことができる。
本発明のイメージセンサ用半導体装置は、熱伝導性板体を両半導体素子間に配置し、パッケージの内外にわたる熱伝導体に接続する構造なので、両半導体素子について、熱伝導性板体への接触面から熱伝導性板体を経て熱伝導体のパッケージ外露出部まで伝熱する、という高熱伝導率の伝熱経路が確保される。したがって、熱伝導体を当該半導体装置が搭載されるプリント基板などと接続することによって、高い放熱性能を得ることが可能となる。よって、各半導体素子の特性悪化や熱暴走などを防止することが可能となる。この半導体装置を製造する際の組立ても容易である。
熱伝導性板体の下側の半導体素子は導体に対してワイヤによって接続してもよいし、フリップチップ接続してもよいが、フリップチップ接続方式によれば、この半導体素子上の電極を避けることを考慮することなく、熱伝導性板体の形状を決めることが可能となる。このため熱伝導板体を大きくしてパッケージ外への伝熱経路をより高熱伝導率とすることも可能となる。当該半導体素子自体のサイズも大きく設定できる。ワイヤによって接続する場合には、この半導体素子上の電極（ワイヤボンドされる電極）を覆わない形状に熱伝導性板体を形成する。
熱伝導性板体を熱伝導体に対して接続するのに、熱伝導性接着剤や金属ボールを用いると、両者間の熱伝導性が高くなり、高い放熱性能が可能となる。
熱伝導性板体を導電性材料で形成して、電気的に定電位に接続される導体と電気的に接続することにより、また熱伝導性板体および熱伝導体をともに導電性材料で形成して、熱伝導体をパッケージ外の電気的に定電位に接続される導体と電気的に接続することにより、熱伝導性板体の上下に配置される半導体素子間の電気的な相互干渉を緩和することができる。
熱伝導性板体の表面に反射光低減処理を施すことにより、この熱伝導板体の表面やその下側の半導体素子の上面での反射光を抑えることができ、その反射光が更に光透過性蓋体の裏面などで反射して光半導体素子に入射することで発生するノイズを低減することができる。
熱伝導性板体の表面に絶縁膜を設けることにより、この熱伝導性板体の上側に搭載された光半導体素子に接続されるワイヤと当該熱伝導性板体との電気的なショートを防ぐことができる。さらに、この絶縁膜を有した熱伝導性板体を、その下側の半導体素子の端部よりも外側に端部が位置するように形成しておくことにより、上側に搭載される光半導体素子に接続されるワイヤと下側の半導体素子との電気的なショートを防ぐことができる。
半導体素子を搭載するためのダイパッドを熱伝導体と一体化させてパッケージ内に配置することにより、ダイパッドの露出部分の面積分だけ、熱伝導性板体と熱伝導体とが接続した合計面積を大きくすることができ、より効果的な、高熱伝導率の伝熱経路が確保される。ダイパッドと一体化させる熱伝導体の数は多い方が放熱性能の面では有利となる。
熱伝導体を、熱伝導性板体の上側の半導体素子がワイヤにより接続される導体の内側に延びた形状とし、その延在部に熱伝導性板体を接続することにより、熱伝導性板体と熱伝導体とが接続した合計面積を大きくすることができ、より効果的な、高熱伝導率の伝熱経路が確保される。
パッケージの底部を半導体基板とし、この半導体基板に導体とともに熱伝導体をビア状に設けることによっても、このビア状の熱伝導体によって、高熱伝導率の伝熱経路が確保される。このパッケージに対して、熱伝導板体の下側の半導体素子をフリップチップ接続する場合には、当該半導体素子の周辺部だけでなく底面全体にアレイ状にバンプを配置できるので、同じサイズのパッケージであっても、パッケージ内の複数の半導体素子とパッケージ外部との間でより多くの電気信号をやりとりできるようになる。逆に言うと、同じ端子数であっても、より小さなパッケージサイズのイメージセンサ用半導体装置を実現できる。
パッケージ内において導体の端部を千鳥状に配置し、熱伝導性板体の下側の半導体素子を内側に配置された導体の端部にフリップチップ接続によって接続し、熱伝導性板体の上側の半導体素子を外側に配置された導体の端部にワイヤにより接続することにより、同じサイズのパッケージであっても、パッケージ内の複数の半導体素子とパッケージ外部との間でより多くの電気信号をやりとりできるようになる。逆に言うと、同じ端子数であっても、より小さなパッケージサイズのイメージセンサ用半導体装置を実現できる。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１（ａ）は本発明の第１の実施形態のイメージセンサ用半導体装置の上面図、図１（ｂ）は同半導体装置の図１（ａ）におけるＡＯＢラインでの断面図、図１（ｃ）は同半導体装置の図１（ａ）におけるＣＯＤラインでの断面図、図１（ｄ）は同半導体装置を対称面で１／４分割した上面図である。ここではＱＦＰタイプのイメージセンサ用半導体装置を例示している。外部接続用端子は理解を容易にするために屈曲させることなく図示している。図１（ｄ）においては光透過性蓋体の図示を省略している。
図１（ａ）〜（ｄ）に示すように、このイメージセンサ用半導体装置は、外部回路と接続するための導体１を下部に配した凹状のパッケージ２内に、半導体素子３および光半導体素子４を積層して搭載し、これら半導体素子３および光半導体素子４をそれぞれワイヤ５Ａおよびワイヤ５Ｂにより導体１に電気的に接続し、パッケージ２の上端にパッケージ２とほぼ同じ大きさの光透過性蓋体６を接着剤７で取り付けている。パッケージ２の凹部２Ａ内に光半導体素子４を半導体素子３とともに密封した構造である。
このイメージセンサ用半導体装置が従来のものと相違するのは、パッケージ２の下部のコーナ近傍に導体１と同様に延びる熱伝導体８を配置し、半導体素子３と光半導体素子４との間に熱伝導性板体９を配置し、これら熱伝導性板体９と熱伝導体８とを熱伝導性接着剤１０で接続している点である。熱伝導性板体９は、半導体素子３上の電極１１を覆わず、パッケージ２内の底面に露出した熱伝導体８の露出部８Ａを覆う形状である。具体的には、熱伝導性板体９は、半導体素子３の周縁部の電極１１よりも内側に外端が位置する矩形の板体であり、そのコーナから熱伝導体８の露出部８Ａに向かう方向に延びた接続部９Ａを有している。
パッケージ２の材料としては積層セラミックやエポキシ系の樹脂などが用いられ、導体１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。半導体素子３の素材には主にシリコンが用いられ、光半導体素子４としては主にＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどが用いられる。ワイヤ５Ａ、５Ｂとしては金線が用いられることが多い。光透過性蓋体６としては主にガラス板が用いられるが、ローパスフィルタやレンズなどの光学部品が用いられることもある。接着剤７としてはエポキシ系の樹脂などが用いられる。熱伝導体８，熱伝導性板体９の材料としては銅や４２アロイなどの鉄系の合金などが用いられ、熱伝導性接着剤１０としてはエポキシ系の樹脂などが用いられる。
上記のイメージセンサ用半導体装置の製造方法を図２を参照しながら説明する。図２（ａ）〜（ｃ）と図２（ｅ）〜（ｇ）は同半導体装置の図１（ａ）におけるＡＯＢラインでの断面を示し、図２（ｄ）は同半導体装置の図１（ａ）におけるＣＯＤラインでの断面を示している。
図２（ａ）に示すような凹状のパッケージ２を準備する。パッケージ２の下部には、側壁の内外で露出する複数の導体１を配設するとともに、少なくとも１本の熱伝導体８（図１（ａ）参照）を同様に配設しておく。そして、図２（ｂ）に示すように、半導体素子３をパッケージ２内の底面の所定位置に接着剤や粘着テープなどの接着材（図示せず）を用いて接続固定する。
次に、図２（ｃ）に示すように、熱伝導性板体９を半導体素子３上の所定位置に熱伝導性接着剤（図示せず）を用いて接続固定するとともに、図２（ｄ）に示すように、熱伝導性板体９の接続部９Ａを熱伝導体８の露出部８Ａ上に熱伝導性接着剤１０を用いて接続固定する。
次に、図２（ｅ）に示すように、光半導体素子４を熱伝導性板体９上の所定位置に熱伝導性接着剤（図示せず）を用いて接続固定する。その後に、図２（ｆ）に示すように、半導体素子３の表面の電極と導体１の内端部の電極（図示せず）とをワイヤ５Ａで接続するとともに、光半導体素子４の表面の電極（図示せず）と導体１の内端部の電極（図示せず）とをワイヤ５Ｂで接続する。
最後に、図２（ｇ）に示すように、パッケージ２の上端に光透過性蓋体６を接着剤７により接続固定して、イメージセンサ用半導体装置の完成品を得る。
完成品たるイメージセンサ用半導体装置には、半導体素子３の上面および光半導体素子４の底面の双方からの熱が熱伝導性板体９へと伝わり、続いて熱伝導体８の露出部８Ａから外端部まで伝えられる、という高熱伝導率の伝熱経路が確保される。このため、熱伝導体８の外端部を、この半導体装置を実装するプリント基板などと接続することによって、高い放熱性能を得ることが可能となる。その結果、半導体素子３や光半導体素子４の特性悪化や熱暴走などを防止することが可能となる。
製造の際も、パッケージ２に熱伝導体８を予め設けておき、その熱伝導体８に、上述した形状の熱伝導性板体９を接続するだけなので、組立てが容易であり、熱伝導性板体９が、半導体素子３のワイヤボンディングの妨げになることもない。
図３は本発明の第２の実施形態のイメージセンサ用半導体装置を示す。図３（ａ）は同半導体装置を対称面で１／４分割した上面図、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＯＤラインでの断面図である。
このイメージセンサ用半導体装置では、熱伝導体８および熱伝導性板体９の材料として、上述した第１の実施形態のイメージセンサ用半導体装置でも使用した銅や４２アロイ等の鉄系の合金などの導電性材料を用いている。ただし、これらを接着固定する熱伝導性接着剤１３として、金属フィラーを混合したエポキシ系の樹脂等の導電性接着剤を用いている。このことにより、熱伝導性板体９，熱伝導体８で形成される伝熱経路を導電経路としても機能させることができる。よって、熱伝導体８の外端部をパッケージ外の定電位に接続することで、半導体素子３と光半導体素子４との電気的な相互干渉を緩和することが可能となる。
図４は本発明の第３の実施形態のイメージセンサ用半導体装置を示す。同半導体装置を対称面で１／４分割した上面図として示している。
このイメージセンサ用半導体装置では、熱伝導性板体９の材料として、上述した第１の実施形態のイメージセンサ用半導体装置でも使用した銅や４２アロイ等の鉄系の合金などの導電性材料を用いている。ただし、熱伝導性板体９を、導体１の内でパッケージ外の定電位に接続される導体１Ｂにワイヤ５Ｃによって接続している。このことにより、熱伝導性板体９が定電位となり、半導体素子３と光半導体素子４との電気的な相互干渉を緩和することが可能となる。
図５は本発明の第４の実施形態のイメージセンサ用半導体装置を示す。図５（ａ）は同半導体装置を対称面で１／４分割した上面図、図５（ｂ）は図５（ａ）におけるＯＤラインでの断面図である。
このイメージセンサ用半導体装置が第１の実施形態のものと相違するのは、熱伝導性板体９の上面をつや消し黒色の塗料などの反射防止膜１４で覆ったことである。このように反射光の低減処理を施したことにより、熱伝導性板体９の上面での反射光を抑えることができ、かかる反射光が光透過性蓋体６の裏面などで更に反射されて光半導体素子４に入射することによるノイズを低減することが可能となる。
図６は本発明の第５の実施形態のイメージセンサ用半導体装置を示す。同半導体装置を対称面で１／４分割した上面図として示している。
このイメージセンサ用半導体装置が第１の実施形態のものと相違するのは、熱伝導性板体９の接続部９Ａを熱伝導体８に対して、その露出部８Ａの上面（あるいは熱伝導性板体９の接続部９Ａの下面）に予め形成したバンプ（金属ボール）１５Ａを介して接続固定したことである。このため、熱伝導体８の外端部を、この半導体装置を実装するプリント基板などと接続することによって、高い放熱性能を得ることが可能となる。
図７は本発明の第６の実施形態のイメージセンサ用半導体装置を示す。図７（ａ）は同半導体装置を対称面で１／４分割した上面図、図７（ｂ）は図７（ａ）におけるＯＤラインでの断面図である。
このイメージセンサ用半導体装置が第１の実施形態のものと相違するのは、熱伝導性板体９の上面をエポキシ樹脂などの絶縁膜１６で覆ったことである。このような絶縁処理を施したことにより、熱伝導性板体９と、その上に搭載される光半導体素子４に接続されるワイヤ５Ｂとの電気的なショートを防ぐことができる。
図８は本発明の第７の実施形態のイメージセンサ用半導体装置を示す。図８（ａ）は同半導体装置を対称面で１／４分割した上面図、図８（ｂ）は図８（ａ）におけるＯＡラインでの断面図である。
このイメージセンサ用半導体装置が第６の実施形態のものと相違するのは、表面を絶縁膜１６で覆った熱伝導性板体９を、その下側の半導体素子１よりも、パッケージ２の内側面に近い位置まで配置したことである。このことにより、熱伝導性板体９の上側に搭載される光半導体素子４に接続されるワイヤ５Ｂと、熱伝導性板体９の下側に配置される半導体素子３との電気的なショートを防ぐことができる。
図９は本発明の第８の実施形態のイメージセンサ用半導体装置を示す。図９（ａ）は同半導体装置を対称面で１／４分割した上面図、図９（ｂ）は図９（ａ）におけるＯＡラインでの断面図である。
このイメージセンサ用半導体装置が第１の実施形態のものと相違するのは、パッケージ２内の底部に銅や４２アロイ等の鉄系の合金などのダイパッド１８を設けるとともに、このダイパッド１８と、熱伝導性板体９が接続される熱伝導体８の内の少なくとも１つとを一体化した点である。
このことにより、半導体素子３よりも外周側にあるダイパッド１８の露出部分も熱伝導体８の延長部として機能させて、熱伝導性板体９と熱伝導体８との接続面積を大きくすることができ、熱伝導性板体９、ダイパッド１８、熱伝導体８で形成される、より効果的な、高熱伝導率の伝熱経路を確保することが可能となる。なおダイパッド１８はより多くの熱伝導体８と一体化させた方が放熱性能の面では有利である。
図１０は本発明の第９の実施形態のイメージセンサ用半導体装置を示す。図１０（ａ）は同半導体装置の上面図、図１０（ｂ）は同半導体装置の図１０（ａ）におけるＡＯＢラインでの断面図、図１０（ｃ）は同半導体装置の図１０（ａ）におけるＣＯＤラインでの断面図である。
このイメージセンサ用半導体装置が第１の実施形態のものと相違するのは、半導体素子３をスタッドバンプなどのバンプ１５Ｂを用いるフリップチップ接続によって導体１と接続していることである。このような接続法を採用することにより、熱伝導性板体９の形状を、半導体素子３上の電極を避けることを考慮せずに決めることが可能になる。ここでは、パッケージ２外への伝熱経路をより高熱伝導率化させるべく、熱伝導板体９を大きくするとともに、搭載する半導体素子３のサイズを大きくしている。
上記イメージセンサ用半導体装置の製造方法を図１１を参照しながら説明する。図１１（ａ）〜（ｃ）と図１１（ｅ）〜（ｇ）は図１０（ａ）におけるＡＯＢラインでの断面を示し、図１１（ｄ）は図１０（ａ）におけるＣＯＤラインでの断面を示している。
図１１（ａ）に示すような凹状のパッケージ２を準備する。パッケージ２の下部には、側壁の内外に露出する複数の導体１を配設するとともに、少なくとも１本の熱伝導体８（図１０（ａ）参照）を同様に配設しておく。そして、図１１（ｂ）に示すように、半導体素子３をパッケージ２内の底面の所定位置に配置し、半導体素子３に予め形成したバンプ１５Ｂを用いて導体１とフリップチップ接続する。
次に、図１１（ｃ）に示すように、熱伝導性板体９を半導体素子３上の所定位置に熱伝導性接着剤（図示せず）を用いて接続固定するとともに、図１１（ｄ）に示すように、熱伝導性板体９の接続部９Ａを熱伝導体８の露出部８Ａ上に熱伝導性接着剤１０を用いて接続固定する。
次に、図１１（ｅ）に示すように、光半導体素子４を熱伝導性板体９上の所定位置に熱伝導性接着剤（図示せず）を用いて接続固定する。その後に、図１１（ｆ）に示すように、光半導体素子４の表面の電極（図示せず）と導体１の内端部の電極（図示せず）とをワイヤ５Ｂで接続する。
最後に、図１１（ｇ）に示すように、パッケージ２の上端に光透過性蓋体６を接着剤７により接続固定して、イメージセンサ用半導体装置の完成品を得る。
このように、パッケージ２に熱伝導体８を予め設けておき、その熱伝導体８に別個の熱伝導性板体９を接続する構造なので、組立てが容易であるとともに、高放熱構造を実現できる。
図１２は本発明の第１０の実施形態のイメージセンサ用半導体装置を示す。同半導体装置を対称面で１／４分割した上面図として示している。
このイメージセンサ用半導体装置が第９の実施形態のものと相違するのは、パッケージ２内において、導体１をその内端が千鳥状に並ぶように配置し、内側に配置された導体１に対して半導体素子３をフリップチップ接続によって接続し、外側に配置された導体１に対して光半導体素子４をワイヤ５Ｂで接続したことである。
このことにより、パッケージ２内の複数の半導体素子３や光半導体素子４とパッケージ２外部との間で、同じサイズのパッケージであっても、より多くの電気信号をやりとりすることが可能となる。逆に言うと、同じ端子数であっても、より小さなパッケージサイズのイメージセンサ用半導体装置が実現可能である。
図１３は本発明の第１１の実施形態のイメージセンサ用半導体装置を示す。図１３（ａ）は同半導体装置を対称面で１／４分割した上面図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）におけるＯＡラインでの断面図である。
このイメージセンサ用半導体装置が第９の実施形態のものと相違するのは、熱伝導性板体９に接続される熱伝導体８を、光半導体素子４が接続される導体１の内側に延びた形状とし、この延在部８Ｂに熱伝導性板体９を接続したことである。このことにより、熱伝導性板体９と熱伝導体８との接続面積が大きくすることができ、より効果的な、高熱伝導率の伝熱経路を確保することが可能となる。
図１４は本発明の第１２の実施形態のイメージセンサ用半導体装置を示す。図１４（ａ）は同半導体装置の上面図、図１４（ｂ）は図１４（ａ）におけるＡＯＢラインでの断面図、図１４（ｃ）は図１４（ａ）におけるＣＯＤラインでの断面図である。
このイメージセンサ用半導体装置では、パッケージ２の底部をガラスエポキシ製などの半導体基板１９とし、この半導体基板１９の上にエポキシ樹脂などの樹脂側壁２０を一体に設けている。半導体基板１９には、その上面から下面にわたる内層配線である導体１Ｃを複数に設け、各導体１Ｃに接続する外部接続用のバンプ１５Ｃを下面に設けるとともに、熱伝導性板体９に接続される熱伝導体８Ｃを半導体基板１９内にビア状に設けている。そして導体１Ｃに対して半導体素子３をフリップチップ接続によって接続している。
この構造によれば、半導体素子３の周縁部だけでなく底面全体にアレイ状にバンプ１５Ｂを配置しておき、これらのバンプ１５Ｂに対応する導体１Ｃ，バンプ１５Ｃをパッケージ２に設けておくことにより、同じサイズのパッケージ２であっても、半導体素子３と外部回路との間でより多くの電気信号をやりとりすることが可能になる。逆に言うと、同じ端子数で、より小さなパッケージサイズのイメージセンサ用半導体装置が実現可能である。また、パッケージ２を構成する半導体基板１９の熱伝導率が高くなくても、ビア形状の熱伝導体８Ｃによって高い放熱性を実現することができる。
本発明のイメージセンサ用半導体装置は、高熱伝導率の伝熱経路を有し、高い放熱性能を備えているので、かかる半導体装置を搭載するデジタルスチルカメラ、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有用である。
本発明の第１の実施形態のイメージセンサ用半導体装置の構成図 図１のイメージセンサ用半導体装置の製造方法を説明する工程断面図 本発明の第２の実施形態のイメージセンサ用半導体装置の構成図 本発明の第３の実施形態のイメージセンサ用半導体装置の構成図 本発明の第４の実施形態のイメージセンサ用半導体装置の構成図 本発明の第５の実施形態のイメージセンサ用半導体装置の構成図 本発明の第６の実施形態のイメージセンサ用半導体装置の構成図 本発明の第７の実施形態のイメージセンサ用半導体装置の構成図 本発明の第８の実施形態のイメージセンサ用半導体装置の構成図 本発明の第９の実施形態のイメージセンサ用半導体装置の構成図 図１０のイメージセンサ用半導体装置の製造方法を説明する工程断面図 本発明の第１０の実施形態のイメージセンサ用半導体装置の構成図 本発明の第１１の実施形態のイメージセンサ用半導体装置の構成図 本発明の第１２の実施形態のイメージセンサ用半導体装置の構成図 従来のイメージセンサ用半導体装置の構成図 図１５のイメージセンサ用半導体装置の製造方法を説明する工程断面図
符号の説明
１ 導体
２ パッケージ
３ 半導体素子
４ 光半導体素子
5A,5B,5C ワイヤ
６ 光透過性蓋体
８ 熱伝導体
９ 熱伝導性板体
10 熱伝導性接着剤
13 導電性接着剤
14 反射防止膜
15A,15B,15C バンプ
16 絶縁膜
18 ダイパッド
19 半導体基板

Claims (16)

  1. 外部回路と接続するための導体が設けられた凹状のパッケージ内に、光半導体素子を含んだ複数の半導体素子が積層して搭載され、前記パッケージの開口が光透過性蓋体で封止されたイメージセンサ用半導体装置であって、
    前記パッケージの内外に露出する熱伝導体を備え、前記複数の半導体素子の間に熱伝導性板体が配置され、前記熱伝導性板体と熱伝導体とが接続されたイメージセンサ用半導体装置。
  2. 熱伝導性板体は下側の半導体素子の電極を覆わない形状に形成され、前記半導体素子はワイヤによって導体と接続されている請求項１記載のイメージセンサ用半導体装置。
  3. 熱伝導性板体の下側の半導体素子は導体に対してフリップチップ接続されている請求項１記載のイメージセンサ用半導体装置。
  4. 熱伝導性板体は熱伝導性接着剤を介して熱伝導体と接続されている請求項１記載のイメージセンサ用半導体装置。
  5. 熱伝導性板体は金属ボールを介して熱伝導体と接続されている請求項１記載のイメージセンサ用半導体装置。
  6. 熱伝導性板体および熱伝導体は導電性材料で形成されている請求項１記載のイメージセンサ用半導体装置。
  7. 熱伝導性板体は導電性材料で形成され、電気的に定電位に接続される導体と電気的に接続されている請求項１記載のイメージセンサ用半導体装置。
  8. 熱伝導性板体の表面に反射光低減処理が施されている請求項１記載のイメージセンサ用半導体装置。
  9. 熱伝導性板体の表面に絶縁膜が設けられている請求項１記載のイメージセンサ用半導体装置。
  10. 表面に絶縁膜が設けられた熱伝導性板体の端部は、その下側の半導体素子の端部よりも外側に位置している請求項９記載のイメージセンサ用半導体装置。
  11. 半導体素子を搭載するためのダイパッドが熱伝導体と一体化されてパッケージ内に配置されている請求項１記載のイメージセンサ用半導体装置。
  12. 熱伝導体は、熱伝導性板体の上側の半導体素子がワイヤにより接続される導体の内側に延びていて、その延在部に前記熱伝導性板体が接続されている請求項１記載のイメージセンサ用半導体装置。
  13. パッケージの底部が半導体基板よりなり、この半導体基板に導体が設けられるとともに、熱伝導体がビア状に設けられている請求項１記載のイメージセンサ用半導体装置。
  14. パッケージ内において導体の端部が千鳥状に配置され、熱伝導性板体の下側の半導体素子は内側に配置された導体の端部にフリップチップ接続によって接続され、熱伝導性板体の上側の半導体素子は外側に配置された導体の端部にワイヤにより接続されている請求項３記載のイメージセンサ用半導体装置。
  15. 熱伝導性板体の下側の半導体素子がワイヤによって導体と接続されている請求項１記載のイメージセンサ用半導体装置を製造する際に、
    外部回路と接続するための導体と熱伝導体とが設けられた凹状のパッケージ内に前記半導体素子を搭載する工程と、前記半導体素子上に熱伝導性板体を搭載する工程と、前記熱伝導性板体上に光半導体素子を搭載する工程と、前記光半導体素子および半導体素子のそれぞれの電極をワイヤにより前記導体と接続させる工程と、前記パッケージの開口端に接着剤を介して光透過性蓋体を搭載する工程とを行うイメージセンサ用半導体装置の製造方法。
  16. 熱伝導性板体の下側の半導体素子が導体に対してフリップチップ接続されている請求項１記載のイメージセンサ用半導体装置を製造する際に、
    外部回路と接続するための導体と熱伝導体とが設けられた凹状のパッケージ内に前記半導体素子をフリップチップ接続して搭載する工程と、前記半導体素子上に熱伝導性板体を搭載する工程と、前記熱伝導性板体上に光半導体素子を搭載する工程と、前記光半導体素子の電極をワイヤにより前記導体と接続させる工程と、前記パッケージの開口端に接着剤を介して光透過性蓋体を搭載する工程とを行うイメージセンサ用半導体装置の製造方法。
JP2006011788A 2006-01-20 2006-01-20 イメージセンサ用半導体装置およびその製造方法 Withdrawn JP2007194441A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006011788A JP2007194441A (ja) 2006-01-20 2006-01-20 イメージセンサ用半導体装置およびその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006011788A JP2007194441A (ja) 2006-01-20 2006-01-20 イメージセンサ用半導体装置およびその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007194441A true JP2007194441A (ja) 2007-08-02

Family

ID=38449892

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006011788A Withdrawn JP2007194441A (ja) 2006-01-20 2006-01-20 イメージセンサ用半導体装置およびその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007194441A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2234151A1 (en) 2009-03-24 2010-09-29 Sony Corporation Semiconductor device
JP2012182491A (ja) * 2007-09-28 2012-09-20 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd ガラスキャップモールディングパッケージ及びその製造方法、並びにカメラモジュール
JP2015162506A (ja) * 2014-02-26 2015-09-07 京セラ株式会社 撮像素子実装用基板及び撮像装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012182491A (ja) * 2007-09-28 2012-09-20 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd ガラスキャップモールディングパッケージ及びその製造方法、並びにカメラモジュール
EP2234151A1 (en) 2009-03-24 2010-09-29 Sony Corporation Semiconductor device
JP2015162506A (ja) * 2014-02-26 2015-09-07 京セラ株式会社 撮像素子実装用基板及び撮像装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20210020679A1 (en) Electronic device package and fabricating method thereof
KR102467001B1 (ko) 이미지 센서 모듈용 기판 구조체 및 이를 포함하는 이미지 센서 모듈
TWI334307B (en) Package module and electronic assembly for image sensor device and fabrication method thereof
US7521790B2 (en) Semiconductor device module and manufacturing method of semiconductor device module
US7202460B2 (en) Camera module for compact electronic equipments
US20140061841A1 (en) Semiconductor package
JP2005012221A (ja) 固体撮像用半導体装置
US20100289104A1 (en) Photosensor package
TWI652808B (zh) 多晶片塑膠球狀陣列封裝結構
JPWO2006075381A1 (ja) カメラモジュールおよび半導体装置
US20130140664A1 (en) Flip chip packaging structure
US20130026589A1 (en) Miniaturization active sensing module and method of manufacturing the same
JP5658466B2 (ja) 固体撮像装置の製造方法
JP2007194441A (ja) イメージセンサ用半導体装置およびその製造方法
JP7029507B2 (ja) 携帯用電子装置及びその撮像モジュール
US10972642B2 (en) Imager and imaging device
JP2007318250A (ja) カメラモジュール
JP2004343638A (ja) 光デバイス及びその製造方法、光モジュール並びに電子機器
JP2004282227A (ja) 光モジュール及びその製造方法並びに電子機器
JP2004134875A (ja) 光モジュール及びその製造方法、回路基板並びに電子機器
JP2013085095A (ja) 撮像デバイス
KR20050118833A (ko) 이미지 센서용 패키지
TWM448054U (zh) 影像感測晶片之封裝結構
JP2008034762A (ja) 回路装置
JP2004335709A (ja) 半導体装置およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20080430

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080804

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20090609