JP2007234977A

JP2007234977A - 半導体パッケージ

Info

Publication number: JP2007234977A
Application number: JP2006056599A
Authority: JP
Inventors: Yosuke Izumi; 洋亮和泉
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Priority date: 2006-03-02
Filing date: 2006-03-02
Publication date: 2007-09-13

Abstract

【課題】接着時の作業効率を高めると共に、リフロー等による高温時におけるパッケージ内の内圧上昇を抑えて、接着部位の剥離の発生や品質低下を防ぐことにある。
【解決手段】この半導体パッケージにおける基板３０と半導体素子３４を包囲する樹脂枠３８は第１の接着シート４２で接着されている。樹脂枠３８と透光性蓋体４０は第２の接着シート４４で接着されている。樹脂枠３８には、半導体素子３４に対面する部分に開口部３８ａが設けられている。下面３８ｂの内端３８ｃから開口部３８ａの開口縁に向かう内面３８ｄは内側に傾斜するように形成されている。第１の接着シート４２と第２の接着シート４４を用いることで液ダレを防止することができる。内面３８ｄは角錐台又は円錐台の側面形状となっている。この内面形状によって半導体素子を収容する最適な空間を形成している。
【選択図】図２

Description

本発明は、固体イメージセンサチップ、受光ＩＣ等の半導体素子を内包する半導体パッケージに関するものである。

従来のこの種の半導体素子を収容するパッケージとしては、図８に示すものがあった。このパッケージは、上面中央の載置部に固体撮像素子４が固定される絶縁基体２と、固体撮像素子４を囲うと共にその上部に内側に伸びる鉤部６ａを有する絶縁枠体６と、この絶縁枠体６の上面に取り付けられる透光性蓋体８とから構成されていた（特許文献１参照）。このパッケージにおける絶縁基体２と絶縁枠体６は、ガラスや樹脂等からなる接着剤１４により接着されている。尚、絶縁基体２の上面に設けられた配線層１０の絶縁枠体６が接着される部位には、アルミナ等からなる絶縁膜１２が設けられており、この絶縁膜１２を介して接着剤１４により接着されていた。一方、絶縁枠体６と透光性蓋体８は、樹脂やガラスからなる接着剤１６により接着されていた。

しかしながら、図８に示すパッケージでは、絶縁基体２と絶縁枠体６、絶縁枠体６と透光性蓋体８を、それぞれ接着剤１４，１６によって接着していたため、接着時に絶縁枠体６の内外へ接着剤が液ダレを起こすことがあり、作業性が悪いという問題があった。

また、この種の半導体パッケージでは、マザーボード等に実装する場合に高温のリフローに通して半田を行なうが、その際に、パッケージ内の空気が膨張して内圧が高まり、接着部分が剥離することがあった。このため、接着面積を大きくして接着強度を高めることが必要であったが、単に接着面積を大きくするとパッケージの外寸も大きくなるという問題があった。そこで、図９に示すように、固体イメージセンサチップ２６が取り付けられる底板１８とその上部周縁を囲むモールド枠２０とを備えたパッケージにおいて、そのモールド枠２０の内周面２０ｂを上方に向かって内側へ傾斜させ、上面２０ａの幅を広げることが提案されている（特許文献２参照）。このようにモールド枠２０の上面２０ａの幅を内側に広げることで、外寸を大きくすることなく、モールド枠２０と透明カバー２２との間の接着剤２４の塗布面積を広げて、接着強度を高めていた。

しかしながら、この図９に示すパッケージにおいても、接着剤が液ダレを起こすことがあり、接着作業の作業性を向上させることができなかった。
特開平５−９０５４８号公報特開平１０−２０９３１４号公報

本発明が解決しようとする課題は、上記従来の問題点を解決し、接着時の作業効率を高めると共に、リフロー等による高温時におけるパッケージ内の内圧上昇を抑えて、接着部位の剥離の発生や品質低下を防ぐことにある。

本発明の半導体パッケージは、半導体素子が取り付けられる基板と、該基板に取り付けられた前記半導体素子を包囲する樹脂枠と、該樹脂枠の上面に取り付けられる透光性蓋体と、を備える半導体パッケージであって、前記基板と樹脂枠の下面とを第１の接着シートで接着し、前記樹脂枠の上面と透光性蓋体とを第２の接着シートで接着し、前記樹脂枠の前記半導体素子に対面する部分に開口部が設けられ、前記樹脂枠の下面内端から前記開口部の開口縁に向かう内面を内側に傾斜する傾斜面としたものである。この半導体パッケージにおける前記樹脂枠の開口縁と下面内端は、その平面形状がそれぞれ矩形をなし、前記樹脂枠の内面は、角錐台の側面形状をなすものである。また、前記樹脂枠の開口縁と下面内端は、その平面形状がそれぞれ円形をなし、前記樹脂枠の内面は、円錐台の側面形状をなすものである。また、前記樹脂枠の開口部は、前記半導体素子が必要とする入射光のみを通過させる開口面積に設定されている。また、前記基板の上面には、その中央に形成され且つ前記半導体素子を取り付けるマウント部と、該マウント部を挟むと共に前記樹脂枠の下面内端よりも内側に張り出すように形成され且つ前記半導体素子が接続される配線部と、を有する導電パターンが設けられている。また、前記基板の上面には、その中央に形成され且つ前記半導体素子を取り付けるマウント部と、該マウント部の周囲を囲むと共に前記樹脂枠の下面内端よりも内側に張り出すように形成され且つ前記半導体素子が接続される配線部と、を有する導電パターンが設けられている。

本発明の半導体パッケージにおいては、基板と樹脂枠を第１の接着シートで接着し、樹脂枠と透光性蓋体を第２の接着シートで接着しているので、接着剤のように液ダレが起きていることがない。このため、液ダレに注意しながら作業したり、接着剤の量を管理する必要がなくなり、接着作業の効率を高めることができる。

また、本発明によれば、樹脂枠の下面内端から上面の開口縁に向かう内面が内側に傾斜する傾斜面となっており、第２の接着シートを接着させる樹脂枠の上面の接着面積を大きくして接着強度を高めている。特に、樹脂枠の開口部は、これに対面する半導体素子が必要とする入射光のみを通過させる開口面積に設定されており、必要最小限の大きさに形成されている。このため、樹脂枠の上面における接着面積（開口部を除く部分の面積）を最大限に設定することができ、接着強度を最大限に高めることができる。

また、本発明によれば、樹脂枠の開口部の開口面積を必要最小限に設定しているので、不要な外光が入射することがなく、ノイズを低減することができる。更に、開口部が小さく下面の内端が大きく開いているので、樹脂枠の内面の傾斜角度が大きくなり、基板と樹脂枠により囲まれる内部空間を減少させることができる。これにより、温度上昇時における内部の空気の膨張による内圧の上昇を抑え、接着部分に加わる剥離方向の力を弱めることができる。

また、本発明によれば、樹脂枠の開口縁と下面内端の平面形状を矩形又は円形に形成することで、樹脂枠の内面を角錐台の側面形状又は円錐台の側面形状にしている。これにより、樹脂枠の側壁を厚くして強度を高めることができると共に、上方が狭く下方が広い空間を形成して半導体素子を収める空間を充分確保することができる。

また、本発明によれば、基板上に形成する導電パターンを、樹脂枠の下面内端の形状に合わせて、その下面内端よりも内側に張り出すように形成しているので、半導体素子の接続部を充分確保することができると共に、半導体素子を囲むように形成してあらゆる方向への接続も可能とすることができる。

本発明の半導体パッケージにおいては、半導体素子が取り付けられる基板とその半導体素子を包囲する樹脂枠とを第１の接着シートで接着し、樹脂枠と透光性蓋体とを第２の接着シートで接着している。また、樹脂枠には、半導体素子に対面する部分に開口部が設けられ、下面内端から開口部の開口縁に向かう内面が内側に傾斜するように形成されている。この半導体パッケージにおける基板の上面と樹脂枠の下面との接着部分は、半導体素子に隣接しているため、第１の接着シートを用いることで液ダレによる半導体素子及びその接続部分に悪影響を及ぼすことがない。また、樹脂枠の上面には必要最小限の開口部が設けられているだけで、上面のほとんどを接着面として使用することができるものとなっている。更に、樹脂枠の内面が傾斜しており、この内面が角錐台又は円錐台の側面形状となっている。この樹脂枠の内面形状によって半導体素子を収容する最適な空間を形成している。

図１は本発明の実施例１に係る半導体パッケージを示す斜視図、図２は図１に示す半導体パッケージの中央縦断面図であり、図３は図１及び図２に示す樹脂枠の平面図、図４は図１及び図２に示す基板の平面図である。３０は絶縁材からなる基板であり、本実施例においては平面形状が矩形をなす平板からなるものである。この基板３０の表面には導電パターン３２が形成されている。この導電パターン３２は、基板３０の上面中央に矩形状に設けられたマウント部３２ａと、このマウント部３２ａを一定の間隔をあけて挟むと共に基板３０の上面に設けられた一対の配線部３２ｂと、この配線部３２ｂに連設され且つ基板３０の側面から裏面に回り込む端子部３２ｃと、を有している。このマウント部３２ａには受光ＩＣ等からなる半導体素子３４が導電性ペーストにより固着され、配線部３２ｂには半導体素子３４が金ワイヤー３６により接続される。尚、配線部３２ｂは、後述する樹脂枠３８の下面３８ｂの内端３８ｃよりも内側に張り出すように形成されており、この張り出した部分に半導体素子３４が金ワイヤー３６により接続される。

３８は金型を用いた樹脂成形により形成される樹脂枠である。この樹脂枠３８は、平面形状が基板３０と同じ矩形をなす略直方体の外形を有している。この樹脂枠３８の上部には、半導体素子３４に対面する部分に開口部３８ａが設けられている。本実施例における開口部３８ａは、平面形状が矩形をなし、半導体素子３４の上面中央にある受光部３４ａに充分な入射光が当たる必要最小限の開口面積に設定されている。また、この樹脂枠３８の下面３８ｂの内端３８ｃは、半導体素子３４を囲うと共に平面形状が矩形をなすように設定されている。更に、この下面３８ｂの内端３８ｃから開口部３８ａの開口縁に向かう内面３８ｄは、内側に傾斜する傾斜面からなり、本実施例においては角錐台の側面形状をなす。

４０はガラス板等からなる透光性蓋体であり、本実施例においては、樹脂枠３８の上面３８ｅ全面を覆うように形状及び外寸が設定されている。

４２は樹脂枠３８の下面３８ｂと基板３０との間に設けられてそれらを接着する第１の接着シートである。この第１の接着シート４２は、樹脂枠３８の下面３８ｂに適合するように平面形状が矩形の枠状をなす。

４４は樹脂枠３８の上面３８ｅと透光性蓋体４０との間に設けられてそれらを接着する第２の接着シートである。この第２の接着シート４４は、樹脂枠３８の開口部３８ａに対応する位置に孔４４ａを有し、上面３８ｅ前面に付着する形状及び外寸に設定されている。尚、この第２の接着シート４４も第１の接着シート４２と同様の接着シートを用いている。

４６は導電パターン３２の配線部３２ｂと樹脂枠３８の下面３８ｂとの間に設けられたレジスト膜である。このレジスト膜４６は、配線部３２ｂの上に印刷等により形成されるものであり、導電パターン３２と樹脂枠３８との絶縁をより確かなものにするために設けられている。尚、本実施例においては、このレジスト膜４６の上に第１の接着シート４２の一部が被さり、樹脂枠３８と配線部３２ｂとの間に第１の接着シート４２とレジスト膜４６が介在するように構成される。

上記構成からなる半導体パッケージは、次のような工程を経て形成される。はじめに、基板３０の表面に導電パターン３２が印刷等により形成される。次に、導電パターン３２のマウント部３２ａに半導体素子３４が導電性ペーストによりダイボンドされ、金ワイヤー３６により配線部３２ｂにワイヤーボンドされる。尚、ここで配線部３２ｂにおける金ワイヤー３６が接続される部分の外側にレジスト膜４６を形成するか、又は半導体素子３４を取り付ける前に予め所定位置にレジスト膜４６を形成する。その後、第１の接着シート４２により基板３０に樹脂枠３８を接着する。このときに予め樹脂枠３８の上面に第２の接着シート４４によって透光性蓋体４０を接着しておいても良いし、また、基板３０に樹脂枠３８を接着した後、透光性蓋体４０を樹脂枠３８に接着しても良い。

このように形成された半導体パッケージにおいては、基板３０と樹脂枠３８を第１の接着シート４２で接着し、樹脂枠３８と透光性蓋体４０を第２の接着シート４４で接着しているため、接着剤のように液ダレを起こすことがない。また、接着剤の液ダレは発生すると、樹脂枠３８の開口部３８ａが塞がれて入射光が遮られることもあるが、第２の接着シート４４を使用することでこのような問題の発生を防ぐことができる。

また、本実施例における樹脂枠３８を基板３０に接着すると、樹脂枠３８の内面３８ｄの上面により囲まれた内部空間は、下方が広がり上方が狭まる角錐台形状をなすことになる。これにより、下方の広いスペース内に半導体素子３４を余裕をもって収めることができると共に、上方の空間を削減して内部の空気を減らし、内圧の上昇を抑えることができる。また、樹脂枠３８は、第１の接着シート４２により半導体素子３４を囲む下面３８ｂの全域が基板３０に接着され、第２の接着シート４４により上面３８ｅのほぼ全域が透光性蓋体４０に接着されており、接着面積が広く強力に接着される。このように、本実施例の半導体パッケージでは、リフローを通しても内圧が高くならず、接着部分も強力に接着しているので、接着部分が剥離することがない。

また、樹脂枠３８の開口部３８ａは、前述したように、半導体素子３４の受光部３４ａにのみ必要な入射光が当たるように、受光部３４ａよりわずかに大きい程度の開口面積に設定されている。これにより、不要な入射光によるノイズを低減することが可能となる。更に不要な入射光を制限するために、図５に示すように、樹脂枠３８の開口部３８ａの内側縁部分に半導体素子３４の受光部３４ａに向かって突出する筒状のスリーブ３８ｋを設けても良い。このように開口部３８ａの内側にスリーブ３８ｋを設けると、斜め上方からの入射光が樹脂枠３８の内部にまで差し込むことを防ぐことができ、ノイズをより低減することができる。また、図６に示すように、樹脂枠３８の上壁３８ｍにおける開口部３８ａ周囲の厚みを増して開口部３８ａの内部に形成される孔３８ｎを受光部３４ａの方向に伸ばしても、上記スリーブ３８ｋと同様の効果を得ることができる。また、このようにスリーブ３８ｋを設けたり孔３８ｎを伸ばすだけでなく、図６に示すように、それらの内部に径小となる絞り部３８ｐを形成すると、スリーブ３８ｋ又は孔３８ｎ内における反射光が樹脂枠３８の内部に入射することも制限することができる。

図７は本発明の実施例２に係る半導体パッケージを示す断面図、図８は図７に示す樹脂枠の平面図、図９は図７に示す基板の平面図である。本実施例は、基板３０の導電パターンの形状と樹脂枠の開口部と内面の形状が、それぞれ実施例１のものと異なるだけで、他の構成に関しては全て実施例１のものと同一となっている。即ち、基板３０の表面には半導体素子３４が接続される導電パターン５２が設けられており、この基板３０の上面に樹脂枠３８が第１の接着シート４２により接着されている。また、この樹脂枠３８の上面には第２の接着シート４４により透光性蓋体４０が接着されている。本実施例における導電パターン５２は、基板３０の上面中央に円形状に設けられたマウント部５２ａと、このマウント部５２ａを一定の間隔をあけて囲むと共に基板３０の上面に設けられた配線部５２ｂと、この配線部５２ｂに連設され且つ基板３０の側面から裏面に回り込む端子部５２ｃと、を有している。

また、本実施例における樹脂枠３８の開口部３８ｆは、平面形状が円形をなすように形成されている。また、樹脂枠３８の下面３８ｂの内端３８ｇは平面形状が円形をなすように設定されており、これに伴ってこの内端３８ｇから開口部３８ｆの開口縁に向かう内面３８ｈは、内側に傾斜すると共に円錐台の側面形状をなすものとなる。

また、導電パターン５２の配線部５２ｂも、実施例１の配線部３２ｂと同様に、樹脂枠３８の下面３８ｂの内端３８ｇより内側に円形に張り出しており、この張り出した部分に半導体素子３４がワイヤーボンドされている。

尚、レジスト膜４６は樹脂枠３８の下面３８ｂの全面に対応するように形成され、第１の接着シート４２も下面３８ｂと同一形状に設定することが好ましいが、必ずしも同一形状にする必要はない。

上記のような変更を加えた本実施例においては、基板３０の表面と樹脂枠３８の内面３８ｈにより囲まれた内部空間は円錐台形状となり、前述した実施例１と同様に、半導体素子３４を余裕をもって収容すると共に効果的に内部の空気を減らして内圧上昇を抑えることができる。また、実施例１のように内面３８ｄを角錐台の側面形状に形成したり、本実施例のように内面３８ｈを円錐台の側面形状に形成すると、樹脂枠３８の壁厚を厚くすることができ、強度を高めることができる。また、本実施例のように、内面３８ｈを円錐台の側面形状に形成すると、実施例１に比べて外力に対する力の分散が更に良好となり、強度をより高めることができる。また、半導体素子３４の周囲に導電パターン５２の配線部５２ｂが配置されているため、最適な方向にワイヤーを引き出してワイヤーボンドすることが可能となる。

尚、本実施例においても、不要な入射光を制限するために、図５及び図６に示すようなスリーブ３８ｋ、孔３８ｎ及び絞り部３８ｐを設けるような変更を施すことが必要に応じて可能である。

本発明半導体パッケージは、実施例において固体イメージセンサチップ、受光ＩＣ等を収容するものであるが、発光素子等を収容することも可能である。

本発明の実施例１に係る半導体パッケージを示す斜視図である。図１に示す半導体パッケージの中央縦断面図である。図１及び図２に示す樹脂枠の平面図である。図１及び図２に示す基板の平面図である。図２に示す樹脂枠に変更を施した一部変更例を示す断面図である。図２に示す樹脂枠に他の変更を施した一部変更例を示す断面図である。本発明の実施例２に係る半導体パッケージを示す断面図である。図７に示す樹脂枠の平面図である。図７に示す基板の平面図である。従来のパッケージを示す断面図である。従来の他のパッケージを示す断面図である。

符号の説明

２絶縁基体
４固体撮像素子
６絶縁枠体
６ａ鉤部
８透光性蓋体
１０配線層
１２絶縁膜
１４，１６接着剤
１８底板
２０モールド枠
２０ａ上面
２０ｂ内周面
２２透明カバー
２４接着剤
２６固体イメージセンサチップ
３０基板
３２，５２導電パターン
３２ａ，５２ａマウント部
３２ｂ，５２ｂ配線部
３２ｃ，５２ｃ端子部
３４半導体素子
３４ａ受光部
３６金ワイヤー
３８樹脂枠
３８ａ，３８ｆ開口部
３８ｂ下面
３８ｃ，３８ｇ内端
３８ｄ，３８ｈ内面
３８ｅ上面
３８ｋスリーブ
３８ｍ上壁
３８ｎ孔
３８ｐ絞り部
４０透光性蓋体
４２第１の接着シート
４４第２の接着シート
４４ａ孔
４６レジスト膜

Claims

半導体素子が取り付けられる基板と、該基板に取り付けられた前記半導体素子を包囲する樹脂枠と、該樹脂枠の上面に取り付けられる透光性蓋体と、を備える半導体パッケージであって、
前記基板と樹脂枠の下面とを第１の接着シートで接着し、
前記樹脂枠の上面と透光性蓋体とを第２の接着シートで接着し、
前記樹脂枠の前記半導体素子に対面する部分に開口部が設けられ、前記樹脂枠の下面内端から前記開口部の開口縁に向かう内面を内側に傾斜する傾斜面としたことを特徴とする半導体パッケージ。
前記樹脂枠の開口縁と下面内端は、その平面形状がそれぞれ矩形をなし、前記樹脂枠の内面は、角錐台の側面形状をなすことを特徴とする請求項１記載の半導体パッケージ。
前記樹脂枠の開口縁と下面内端は、その平面形状がそれぞれ円形をなし、前記樹脂枠の内面は、円錐台の側面形状をなすことを特徴とする請求項１記載の半導体パッケージ。
前記樹脂枠の開口部は、前記半導体素子が必要とする入射光のみを通過させる開口面積に設定されていることを特徴とする請求項１乃至３の一つに記載の半導体パッケージ。
前記基板の上面には、その中央に形成され且つ前記半導体素子を取り付けるマウント部と、該マウント部を挟むと共に前記樹脂枠の下面内端よりも内側に張り出すように形成され且つ前記半導体素子が接続される配線部と、を有する導電パターンが設けられることを特徴とする請求項２記載の半導体パッケージ。
前記基板の上面には、その中央に形成され且つ前記半導体素子を取り付けるマウント部と、該マウント部の周囲を囲むと共に前記樹脂枠の下面内端よりも内側に張り出すように形成され且つ前記半導体素子が接続される配線部と、を有する導電パターンが設けられることを特徴とする請求項３記載の半導体パッケージ。