JP2008172092A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device.
従来の半導体装置として、受光素子パッケージと受光素子と熱硬化型ダイボンド樹脂とを備えた光電変換装置がある(下記特許文献1参照)。
As a conventional semiconductor device, there is a photoelectric conversion device including a light receiving element package, a light receiving element, and a thermosetting die bond resin (see
この光電変換装置では、受光素子(例えば固体撮像素子)は熱硬化型ダイボンド樹脂によって受光素子パッケージ上に接着されている。 In this photoelectric conversion device, a light receiving element (for example, a solid-state imaging element) is bonded onto a light receiving element package by a thermosetting die bond resin.
受光素子パッケージ上に塗布された熱硬化型ダイボンド樹脂の受光素子に接触する部分の面積は、受光素子の受光素子パッケージと対向する面の面積よりも小さい。 The area of the portion of the thermosetting die-bonding resin applied on the light receiving element package that contacts the light receiving element is smaller than the area of the surface of the light receiving element that faces the light receiving element package.
このような構成を採用することによって、熱硬化型ダイボンド樹脂が熱硬化した後に熱硬化型ダイボンド樹脂に生じる応力を小さくすることができ、受光素子がそり返るのを抑制することができる。
上述の光電変化装置では、受光素子で発生した熱のほとんどは熱硬化型ダイボンド樹脂を介して受光素子パッケージに伝わり、その受光素子パッケージから外部へ放出される。受光素子の熱硬化型ダイボンド樹脂に接触していない部分は窒素ガス、空気等の封入ガスに接触しており、その部分では放熱はほとんど行われない。 In the above-described photoelectric conversion device, most of the heat generated in the light receiving element is transmitted to the light receiving element package through the thermosetting die-bonding resin, and is released to the outside from the light receiving element package. The portion of the light receiving element that is not in contact with the thermosetting die-bonding resin is in contact with a sealed gas such as nitrogen gas or air, and almost no heat is dissipated in that portion.
しかし、近年大型の受光素子が用いられようになり、発熱量が多くなったため、従来技術の放熱構造では、受光素子の放熱が追いつかず、暗電流が増加し、例えば画像に白むら等が発生するなど、画像が劣化する虞があった。 However, in recent years, large-sized light receiving elements have come to be used, and the amount of heat generated has increased. With the heat dissipation structure of the prior art, the heat dissipation of the light receiving elements cannot catch up and dark current increases, for example, white unevenness occurs in the image. There is a risk that the image deteriorates.
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は半導体素子で発生した熱を効率よく放出することができる半導体装置を提供することである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a semiconductor device capable of efficiently releasing heat generated in a semiconductor element.
前述の課題を解決するため請求項1の発明の半導体装置は、半導体素子と、この半導体素子の一部が接着剤を介して実装される実装面を有するパッケージとを備えている半導体装置において、前記半導体素子が発熱しても柔軟性と高い熱伝導性とを有する伝熱部材が、前記半導体素子と前記パッケージとの間に設けられていることを特徴とする。
In order to solve the above-described problem, a semiconductor device according to
請求項2の発明は、請求項1記載の半導体装置において、前記半導体素子と前記パッケージとの間の隙間に通じる孔が前記パッケージに形成され、その孔に前記伝熱部材の一部が入り込んでいることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the first aspect, a hole that leads to a gap between the semiconductor element and the package is formed in the package, and a part of the heat transfer member enters the hole. It is characterized by being.
請求項3の発明は、請求項2記載の半導体装置において、前記孔が前記パッケージの底面から前記実装面へ通じていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the second aspect, the hole communicates from the bottom surface of the package to the mounting surface.
請求項4の発明は、請求項3記載の半導体装置において、前記孔が長孔であることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the third aspect, the hole is a long hole.
請求項5の発明は、請求項1〜4のいずれか1項記載の半導体装置において、前記パッケージに接触して放熱を促す接触部材を備えていることを特徴とする。 A fifth aspect of the present invention is the semiconductor device according to any one of the first to fourth aspects, further comprising a contact member that contacts the package and promotes heat dissipation.
請求項6の発明は、請求項3又は4記載の半導体装置において、前記パッケージに接触して放熱を促す接触部材を備え、この接触部材が前記孔内の前記伝熱部材に接触していることを特徴とする。 A sixth aspect of the present invention is the semiconductor device according to the third or fourth aspect, further comprising a contact member that contacts the package and promotes heat dissipation, and the contact member is in contact with the heat transfer member in the hole. It is characterized by.
請求項7の発明は、請求項6記載の半導体装置において、前記接触部材の一部が前記孔の前記伝熱部材に埋設されていることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the sixth aspect, a part of the contact member is embedded in the heat transfer member of the hole.
請求項8の発明は、請求項5〜7のいずれか1項記載の半導体装置において、前記接触部材が放熱板であることを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to any one of the fifth to seventh aspects, the contact member is a heat radiating plate.
この発明によれば、半導体素子で発生した熱を効率よく放出することができる。 According to the present invention, the heat generated in the semiconductor element can be efficiently released.
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1はこの発明の第1実施形態に係る撮像装置の平面図、図2は図1のII−II線に沿う断面を示す概念図、図3は図1に示す撮像装置のパッケージの平面図である。 1 is a plan view of an imaging apparatus according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a conceptual diagram showing a cross section taken along line II-II in FIG. 1, and FIG. 3 is a plan view of a package of the imaging apparatus shown in FIG. It is.
図1〜3に示すように、撮像装置(半導体装置)1は固体撮像素子(半導体素子)3とパッケージ5と伝熱部材7とを備える。
As shown in FIGS. 1 to 3, the imaging device (semiconductor device) 1 includes a solid-state imaging element (semiconductor element) 3, a
固体撮像素子3の平面形状は矩形であり、固体撮像素子3の中央部だけが熱硬化性ダイボンド樹脂(接着剤)9によってパッケージ5の実装面5a上に接着されている。
The planar shape of the solid-
パッケージ5は4つの孔5bと16本のリード5cとを有する。孔5bの断面形状は円形であり、パッケージ5の底面5eから実装面5aへ通じている。4つの孔5bはそれぞれパッケージ5の実装面5a上の矩形の素子貼付領域5dの四隅に位置している。一般に固体撮像素子3の周縁部には駆動部等が設けられているので、固体撮像素子3の周縁部は発熱量が多い。4つの孔5bは素子貼付領域5dの四隅に位置しているので、孔5bは固体撮像素子3の発熱量が多い部分に対向する。
The
リード5cはパッケージ5の両サイドにそれぞれ8本ずつ設けられている。リード5cはパッケージ5の両側面から直角に折り曲げられて下方へ延びている。リード5cはそれぞれパッケージ5のキャビティティ部5fに設けられた内部電極(図示せず)に接続されている。内部電極はボンディングワイヤ11を介して固体撮像素子3の接続電極(図示せず)に接続されている。
Eight
伝熱部材7は例えばグリース状のシリコーンであり、孔5bに充填される。伝熱部材7の一部は固体撮像素子3とパッケージ5との間の隙間に入り込んでいる。シリコーンとは有機ケイ素化合物の総称である。伝熱部材7の熱伝導率はパッケージ5に封入される窒素ガス等の封入ガスの熱伝導率よりも高い。また、伝熱部材7は撮像装置1が作動しているとき、固体撮像素子3によって加熱されるが、伝熱部材7は加熱されても孔5bから流出しないような性質を有する。また、伝熱部材7は加熱されても柔軟性が保たれ、固化しないためダイボンド樹脂のように加熱によって固化して固体撮像素子3をそらせる虞が無い。
The
パッケージ5の開口面には封止ガラス12が接触剤13によって固定されている。
A
撮像装置1を組み立てるには、まず、固定撮像素子3を熱硬化性ダイボンド樹脂9でパッケージ5の実装面5a上に接着し、その後、熱硬化性ダイボンド樹脂9を加熱して硬化させる。
In order to assemble the
次に、固体撮像素子3の接続電極とパッケージ5のリード5cの後端部とをボンディングワイヤ11で接続する。
Next, the connection electrode of the solid-
その後、パッケージ5の孔5bに伝熱部材7としてシリコーンを充填する。
Thereafter, the
最後に、封止ガラス12を接着剤13でパッケージ5の上面に接着する。このとき、パッケージ5内に例えば窒素ガス等の封入ガスを封入する。
Finally, the
撮像装置1を使用しているとき、固体撮像素子1は発熱する。この熱は熱硬化ダイボンド樹脂9及び伝熱部材7を介してパッケージ5に伝達される。パッケージ5に伝達された熱はパッケージ5を介して空気中に放出される。
When the
以上のように、この実施形態の撮像装置1によれば、固体撮像素子3で発生した熱を熱硬化性ダイボンド樹脂9だけでなく伝熱部材7をも介してパッケージ5に伝達させるので、固体撮像素子3の熱を効率よく放出することができる。したがって、例えば露出時間を長くしたときなどに出力される画像に白むら等が生ずるのを防ぐことができ、画像の劣化を抑えることができる。
As described above, according to the
図4は図1に示す第1実施形態の第1変形例のパッケージの平面図である。 FIG. 4 is a plan view of a package of a first modification of the first embodiment shown in FIG.
この第1変形例はパッケージ5の構成だけが第1実施形態と異なる。それ以外の部分は第1実施形態と同様であるので、第1実施形態に係る撮像装置と共通する部分については同一符号を付してその説明を省略する。以下、主な相違部分についてだけ説明する。
This first modification differs from the first embodiment only in the configuration of the
第1実施形態の撮像装置1のパッケージ5の孔5bの断面形状は円形であるが、図4に示す第1変形例では、パッケージ25の孔5hの断面形状はほぼ楕円形である。孔5hはリード5cの配列方向Pとほぼ直交する方向へ延びている。
The cross-sectional shape of the
第1変形例によれば、孔5hの形状をリード5cの配列方向Pとほぼ直交する方向へ延びた長孔にしたので、伝熱部材7の固体撮像素子3との接触面積を第1実施形態よりも大きくすることができ、固体撮像素子3の熱をより効率よく放出することができる。
According to the first modification, since the shape of the hole 5h is a long hole extending in a direction substantially orthogonal to the arrangement direction P of the
図5は図1に示す第1実施形態の第2変形例のパッケージの平面図である。 FIG. 5 is a plan view of a package of a second modification of the first embodiment shown in FIG.
この第2変形例はパッケージ35の構成だけが第1実施形態と異なる。それ以外の部分は第1実施形態と同様であるので、第1実施形態に係る撮像装置と共通する部分については同一符号を付してその説明を省略する。以下、主な相違部分についてだけ説明する。
This second modification differs from the first embodiment only in the configuration of the
図5に示す第2変形例では、第1変形例と同様にパッケージ35の孔5iの形状を長孔にした。但し、第1変形例と異なり、孔5iはリード5cの配列方向Pへ延びている。
In the second modification shown in FIG. 5, the shape of the hole 5i of the
第2変形例によれば、孔5iの形状をリード5cの配列方向Pへ延びた長孔にしたので、第1変形例と同様の作用効果を得ることができる。
According to the second modified example, since the shape of the hole 5i is a long hole extending in the arrangement direction P of the
図6はこの発明の第2実施形態に係る撮像装置の平面図、図7は図6のVII−VII線に沿う断面を示す概念図である。 FIG. 6 is a plan view of an imaging apparatus according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a conceptual diagram showing a cross section taken along line VII-VII in FIG.
第1実施形態と共通する部分については同一符号を付してその説明を省略する。以下、主な相違部分についてだけ説明する。 Portions common to the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. Only the main differences will be described below.
この第2実施形態では、図6、7に示すように、パッケージ5の底面5eに放熱板(接触部材)15が接着剤16によって接着されている。
In the second embodiment, a heat radiating plate (contact member) 15 is bonded to the
放熱板15には複数のピン(接触部材の一部)15aが形成されている。ピン15aは孔5b内の伝熱部材7に埋設されている。
A plurality of pins (a part of contact members) 15 a are formed on the
第2実施形態によれば、パッケージ5の底面5eに放熱板15が接着され、しかも放熱板15のピン15aが伝熱部材7に埋設されているので、固体撮像素子3からパッケージ5や伝熱部材7に伝達された熱をより効率よく放出することができる。
According to the second embodiment, the
なお、上述の各実施形態はいずれも撮像装置1,201であるが、この発明の適用は撮像装置1,201に限られず、撮像装置1,201以外の半導体装置にも適用することができる。
Note that each of the above-described embodiments is the
また、上述の各実施形態では、伝熱部材7としてシリコーンを用いたが、伝熱部材をシリコーンに限定するものではない。伝熱部材としては、熱伝導率が封止ガスよりも良く、また、半導体素子によって加熱されてもほぼ一定の形状が保たれ、しかも、柔軟性が保たれる物質であればよい。
Moreover, in each above-mentioned embodiment, although silicone was used as the heat-
なお、上述の各実施形態では、固体撮像素子3をパッケージ5に接着する接着剤として熱硬化性ダイボンド樹脂9が用いられているが、接着剤はこれに限られない。
In each of the above-described embodiments, the thermosetting
また、第2実施形態では、接触部材として放熱板15が用いられているが、接触部材は放熱板に限られず、半導体装置を支持する支持部材等、半導体装置に接触し、熱伝導率が封入ガスよりも高いものであればよい。接触部材としては、本来、放熱のためにパッケージ5に設けられたものでなくとも、パッケージ5に接触しているもので、パッケージ5の熱を放出することができるものであればよい。
In the second embodiment, the
なお、第2実施形態では、放熱板15はピン15aを有しているが、ピン15aに限られるものではなく、パッケージ5の孔5h,5iの形状が図4、5に示すように、長孔であれば、板状のものでもよい。また、伝熱部材7にピン15a等を採用するか否かは任意である。
In the second embodiment, the
1:撮像装置(半導体装置)、3:固体撮像素子(半導体素子)、5:パッケージ、5a:実装面、5b,5h,5i:孔、7:伝熱部材、9:熱硬化性ダイボンド樹脂(接着剤)、15:放熱板(接触部材)、15a:ピン(接触部材の一部)。 1: imaging device (semiconductor device), 3: solid-state imaging device (semiconductor device), 5: package, 5a: mounting surface, 5b, 5h, 5i: hole, 7: heat transfer member, 9: thermosetting die bond resin ( Adhesive), 15: heat sink (contact member), 15a: pin (a part of the contact member).
Claims (8)
この半導体素子の一部が接着剤を介して実装される実装面を有するパッケージとを備えている半導体装置において、
前記半導体素子が発熱しても柔軟性と高い熱伝導性とを有する伝熱部材が、前記半導体素子と前記パッケージとの間に設けられていることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor element;
In a semiconductor device comprising a package having a mounting surface on which a part of this semiconductor element is mounted via an adhesive,
A semiconductor device, wherein a heat transfer member having flexibility and high thermal conductivity even when the semiconductor element generates heat is provided between the semiconductor element and the package.
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JP2011203532A (en) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Canon Inc | Lens barrel and imaging device |
JP2012227270A (en) * | 2011-04-18 | 2012-11-15 | Kyocera Corp | Imaging element mounting member and imaging device |
JP2016122723A (en) * | 2014-12-25 | 2016-07-07 | 京セラ株式会社 | Electronic element mounting board and electronic device |
WO2023140100A1 (en) * | 2022-01-21 | 2023-07-27 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Semiconductor device, electronic apparatus and method for manufacturing semiconductor device |
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