JP2009521798A - 半導体パッケージ、その製造方法及びイメージセンサー用の半導体パッケージモジュール - Google Patents

半導体パッケージ、その製造方法及びイメージセンサー用の半導体パッケージモジュール Download PDF

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Abstract

軽薄短小化され、工程が単純化可能な半導体パッケージが開示される。本発明の半導体パッケージは、上面の上に搭載される半導体チップを支持する搭載部と、周縁部に沿って複数のボンドパッドが形成され、前記搭載部の上に貼着される半導体チップと、前記半導体チップの側壁から離れて配置され、前記半導体チップの高さよりも大きな高さを有する複数のリードと、前記搭載部と前記導電性リードを固定すると共に、前記リードの上面及び下面を露出させながらパッケージの底面及び側壁を封止する封止材と、前記半導体チップのボンドパッドと前記リードの露出された上面を連結するボンドワイヤーと、前記半導体チップとの間に一定の空間を形成しながら前記リードの上に貼着された透明板と、を備える。
【選択図】図3A

Description

本発明は半導体パッケージに関する。さらに詳しくは、イメージセンサー用の半導体チップを備える半導体パッケージ、その製造方法及びイメージセンサー用の半導体パッケージモジュールに関する。
最近急成長中の携帯電話用のカメラやCCD(Charge
Coupled Device)カメラの用途に汎用される光検出素子であるCIS(CMOS
Image Sensor)用の半導体チップを搭載したパッケージをプリント回路基板(PCB)の上に実装するに当たって、高機能化及び軽薄短小化への消費者のニーズに応じて、チップサイズパッケージとして好適な半導体パッケージについての研究がなされている。
この種のイメージセンサー用のチップサイズパッケージとして、従来には、セラミックパッケージ及びプラスチックパッケージを主として用いていた。
図1は、従来のイメージセンサー用のセラミックパッケージの一例を示す断面図である。
図1を参照すると、セラミック製のパッケージ底部11aの上に半導体チップ12がエポキシ系の接着剤16により搭載されている。半導体チップ12の上面の周縁部に沿って複数のボンドパッド12aが形成されている。パッケージ底部11aには複数の外部リード15と内部リード17が形成されている。前記外部リード15はプリント回路基板(図示せず)の特定の回路と電気的に接続可能な接触部の役割を果たし、内部リード17は半導体チップ12の上部の周縁部に沿って形成された複数のボンドパッド12aとボンドワイヤー13により電気的に接続可能な接触部の役割を果たす。半導体チップ12から離れてセラミック製のパッケージ壁体部11bが形成され、パッケージ壁体部11bの上側にはガラスなどの透明板14が形成されている。
しかしながら、上記の如き従来のセラミックパッケージはその構造が複雑であるため、軽薄短小化を実現するのに限界があり、セラミックパッケージが高価である他、単品単位の生産であるために製造コストが高いという限界がある。
図2は、従来のイメージセンサー用のプラスチックパッケージの一例を示す断面図である。
図2を参照すると、外部リード25を有するEMC(Epoxy
Molding Compound)封止材21の中央の平坦面の上に半導体チップ22が接着剤26により搭載されている。半導体チップ22の上面の周縁部に沿って複数のボンドパッド22aが形成されている。前記外部リード25は前記封止材21を貫通してパッケージの内部空間に露出されて内部リード端部27を形成し、ボンドワイヤー23により内部リード端部27と半導体チップ22上のボンドパッド22aが電気的に接続される。なお、半導体チップ22から離れて封止材21の内壁の段差部の上にガラスなどの透明板24が形成されている。
しかしながら、上記の如き従来のイメージセンサー用のプラスチックパッケージもその構造が複雑であるため、軽薄短小化を実現するのに限界がある。
これらの理由から、従来のイメージセンサー用の半導体パッケージに比べて軽薄短小化され、製造工程が単純化され、量産に有利である他、生産コストを節減可能なイメージセンサー用の半導体パッケージが望まれている。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、軽薄短小化された半導体パッケージを提供するところにある。
本発明の他の目的は、前記軽薄短小化された本発明の半導体パッケージを単純に且つ安価に製造可能な半導体パッケージの製造方法を提供するところにある。
本発明のさらに他の目的は、前記軽薄短小化された本発明の半導体パッケージを用いたイメージセンサー用の半導体パッケージモジュールを提供するところにある。
前記本発明の目的を達成するために、本発明の一形態による半導体パッケージは、上面の上に搭載される半導体チップを支持する搭載部と、周縁部に沿って複数のボンドパッドが形成され、前記搭載部の上に貼着される半導体チップと、前記半導体チップの側壁から離れて配置され、前記半導体チップの高さよりも大きな高さを有する複数の導電性リードと、前記搭載部と前記導電性リードを固定すると共に、前記リードの上面及び下面を露出させながらパッケージの底面及び側壁を封止する封止材と、前記半導体チップのボンドパッドと前記リードの露出された上面を連結するボンドワイヤーと、を備える。
一方、前記半導体チップとの間に一定の空間を形成しながら前記リードの上に貼着された透明板を含むことができ、前記透明板の代わりに金属またはプラスチック類などの不透明な板を用いてもよい。前記一定の空間内に透明物質、例えば、透明エポキシが充填されて半導体チップを封止してもよい。半導体チップの上に透明物質が充填された場合、透明板を形成しても、形成しなくてもよい。
前記搭載部は前記封止材と同じ物質、例えば、EMCにより一体化されたものであってもよく、前記リードと同じ物質、例えば、リードフレームパッドよりなり、前記リードと分離されたものであってもよい。
前記リードの露出された上面及び下面の上にはめっき層がさらに形成され、前記ボンドワイヤーが前記上面に形成されためっき層と連結されてもよく、前記めっき層は前記リードの上面の全体または一部に形成可能である。
前記リードを除く部分または前記めっき層が形成されていない前記リードの上面の上に前記封止材が延在した形で突出部が形成されてもよい。前記リードの上面の一部にのみ形成されためっき層はボンドワイヤーとの連結が容易になるように前記リードの上面の上において前記半導体チップに隣り合う個所に形成されることが好ましく、前記封止材の突出部が前記上面の上に形成された前記めっき層を覆うように延在されてもよい。
一方、前記半導体チップは前記搭載部の上面の上に接着剤により貼着され、前記半導体チップの周りに沿って前記接着剤が前記リードに向かってオーバーフローすることを防ぐために、前記封止材の突出爪または封止材が半導体チップに向かって突出された突出部がさらに形成されてもよい。
一方、前記本発明の他の目的を達成するために、本発明の他の形態による半導体パッケージの製造方法は、内側の空間に向かって突出された複数のリードを含む単位ユニットが複数形成されたリードフレームを用意するステップと、前記各単位ユニットにおいて前記リードの上面及び底面を露出させながらパッケージの側壁及び底面を封止するように封止材によりモールドするステップと、を含む。次いで、前記リード間の前記パッケージの底面の上に複数のボンドパッド付き半導体チップを貼着し、前記リードと前記半導体チップのボンドパッドとの間をワイヤーボンドした後、前記半導体チップとの間に一定の空間を形成しながら前記リードの上に透明板を貼着する。次いで、シンギュレーション工程を行うことにより、前記各単位ユニット別にパッケージを形成する。
前記リードフレームは前記リードと分離され、前記リード間に配置されるリードフレームパッドを備えてもよく、このとき、前記半導体チップは前記リードフレームパッドの上に貼着され、リードフレームパッドを備えていない場合にはモールド工程中に形成される封止材の底面の平坦面の上に貼着可能である。
前記モールドするステップ後、前記半導体チップを貼着するステップ前に、前記リードの露出された上面に、接着力を強めるためのめっき層を形成するステップをさらに含んでもよい。また、前記透明板を貼着した後、前記リードの露出された下面の上に半田めっき層を形成するステップをさらに含んでもよい。
他の方法として、前記モールドするステップ後、前記半導体チップを貼着するステップ前に、前記リードの露出された上面と下面に同時にめっき層(例えば、PPF(Ni/Pd/Au)などの層を有する)を形成する方法が挙げられる。
前記透明板は前記各単位ユニット別に分離されたものを貼着したり、前記リードフレームの全体に亘って分離されていない透明板を貼着した後、前記シンギュレーション工程中に各単位ユニット別に分離してもよい。
一方、本発明の前記目的を達成するために、本発明のさらに他の形態によるイメージセンサー用の半導体パッケージモジュールは、プリント回路基板、前記プリント回路基板の上に搭載されたイメージセンサー用の半導体パッケージ及び前記半導体パッケージの上側に配置されるレンズホルダーを備える。ここで、前記半導体パッケージは、上面の上に搭載される半導体チップを支持する搭載部と、周縁部に沿って複数のボンドパッドが形成され、前記搭載部の上に貼着される半導体チップと、を備える。さらに、前記半導体チップの側壁から離れて配置された複数のリードと、前記搭載部と前記導電性リードを固定すると共に、前記リードの上面及び下面を露出させながらパッケージの底面及び側壁を封止する封止材と、前記半導体チップのボンドパッドと前記リードの露出された上面を連結するボンドワイヤーと、前記半導体チップとの間に一定の空間を形成しながら前記リードの上に貼着された透明板と、を備える。
前記レンズホルダーは前記半導体パッケージの前記リードの上面の上に貼着されてもよく、前記プリント回路基板の上に直接的に搭載されてもよい。
本発明の前記目的を達成するために、本発明のさらに他の形態による半導体パッケージは、複数のボンドパッドが形成されている半導体チップと、前記半導体チップの側壁から離れて配置され、下面が前記半導体チップの下面と実質的に面一になる複数のリードと、前記半導体チップのボンドパッドと前記複数のリードを電気的に接続する複数のボンドワイヤーと、前記半導体チップの下面及び前記リードの下面を露出させながら前記半導体チップ、ボンドワイヤー及びリードを固定して封止する封止材と、を備える。
好ましくは、前記封止材は透明物質であり、前記封止材は、前記リードの上面以上の高さに形成されてもよい。また、前記リードの高さは前記半導体チップの高さよりも大きくても小さくてもよい。
一方、前記リードの露出された上面及び下面の上にはそれぞれ上部めっき層及び下部めっき層がさらに形成されており、前記ボンドワイヤーが前記上面に形成された上部めっき層と連結され、前記半導体チップの下面には半導体チップパッドがさらに形成されており、前記半導体チップパッドの下面と前記リードの下面が実質的に面一になってもよい。また、前記半導体パッケージは接着剤により2以上が垂直に積層されていてもよい。
一方、前記本発明の他の目的を達成するために、本発明のさらに他の形態による半導体パッケージの製造方法は、内側空間に向かって突出された複数のリードを含むリードフレームを用意した後、前記リードフレームの下面の上にテープを貼着する。次いで、前記リードフレームの内側空間内において露出された前記テープの上に半導体チップを貼着した後、前記リードと前記半導体チップを電気的に接続するためにボンドワイヤーによりワイヤーボンドを行う。次いで、前記リード、ボンドワイヤー及び半導体チップを封止するように封止材によりモールドした後、前記半導体チップから前記テープを除去する。
前記リードフレームの下面の上にテープを貼着する前に、前記リードの上面及び下面にそれぞれ上部めっき層及び下部めっき層を形成するステップをさらに含んでもよく、前記テープを除去する前に、リードフレームをシンギュレーションして単位パッケージに分離してもよい。
一方、前記本発明の目的を達成するために、本発明のさらに他の形態によるイメージセンサー用の半導体パッケージモジュールは、半導体パッケージと前記半導体パッケージの上側に配置されるレンズホルダーを備え、前記半導体パッケージは、複数のボンドパッドが形成されている半導体チップと、前記半導体チップの側壁から離れて配置され、下面が前記半導体チップの下面と実質的に面一になる複数のリードと、前記半導体チップのボンドパッドと前記複数のリードを電気的に接続する複数のボンドワイヤーと、前記半導体チップの下面及び前記リードの下面を露出させながら前記半導体チップ、ボンドワイヤー及びリードを固定して封止する封止材と、を備える。
また、前記半導体パッケージが貼着されるプリント回路基板をさらに備え、前記プリント回路基板には前記半導体パッケージの形成された前記半導体チップのサイズよりも大きな開口部が形成され、前記半導体パッケージが前記プリント回路基板の下面に貼着されてもよい。
本発明は半導体パッケージ、特に、イメージセンサー用の半導体パッケージモジュールに汎用可能である。特に、本発明によれば、軽薄短小化された半導体パッケージを単純に且つ安価に製造することができる。
以下、添付図面に基づき、本発明の好適な実施形態を詳述する。
後述する実施形態は種々の形態に変形可能であり、本発明の範囲が後述する実施形態に限定されるものではない。本発明の実施形態は当業界における通常の知識を持った者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。本発明の実施形態を説明する図面において、ある層や領域の厚さは明細書の明確性のために誇張されており、図中、同じ符号は同じ要素を指し示す。また、ある層が他の層または基板の「上部」にあると記載されている場合、前記ある層が前記他の層または基板の上部に直接的に存在することもあり、これらの間に第3の層が挟まれていることもある。
図3A、3B及び3Cは、本発明の一実施の形態によるイメージセンサー用の半導体パッケージを示す断面図、平面図及び底面図である。図3Bは、図3Aにおいて透明板34を貼着する前、または、上部めっき層38を形成する前の平面図であり、図3Cは、パッケージの底面または下部めっき層37を形成する前を示す底面図である。基本的に、上部めっき層38及び下部めっき層37はリード35の露出された部分の上にめっきされる。
図3Aから図3Cを参照すると、パッケージの底部は一定の厚さと平らな上面を有する封止材31から構成される。パッケージの側壁部はパッケージの底部の各辺から一定の高さに形成される。前記パッケージの側壁部は一定の高さを有する複数のリード35と、これらのリード35を固定する封止材31と、から構成される。パッケージの底部を構成する封止材31と側壁部を構成する封止材31は一体に形成されており、例えば、エポキシモールドコンパウンド(EMC)物質を用いてパッケージの底部と側壁部を封止するように構成される。封止材31により封止・固定されるリード35の上面及び下面は封止材31により封止されることなく、露出される。パッケージの底部を構成する封止材31は搭載部の役割を果たし、その上面の上には半導体チップ32が接着剤36を用いて搭載されている。前記接着剤36としては、例えば、エポキシ系の接着剤を用いる。
一方、前記半導体チップ32の周りに離れて配置される前記リード35の高さは、少なくとも前記半導体チップ32の高さよりも大きいことが好ましく、より好ましくは、前記半導体チップ32の高さに対応して前記リード35の上面の高さが前記搭載部の上に搭載される半導体チップ32の上面の高さよりも高い位置にあるように前記リード35の高さ及び/または前記搭載部の高さを適切に選択して用いることができる。
前記半導体チップ32には、携帯電話用のカメラやCCD用のカメラにおいて用いられる光検出素子であるCMOSイメージセンサーが形成されている。半導体チップ32の上面には周縁部に沿って外部回路と電気的に接続可能な複数のボンドパッド32aが形成されている。前記複数のボンドパッド32aはボンドワイヤー33により前記露出されたリード35の上面と電気的に接続される。本発明においては、アルミニウム、金などよりなるボンドワイヤー33との接着力を高めるために、金、銀などの金属よりなる上部めっき層38をリード35の露出された上面の上に形成する。図3B中、符号「35(38)」はリード35の上に上部めっき層38が形成されている場合を示している。一方、リード35の露出された下面の上には半田ペースト層(図8における71)との半田接着力を高めるために、例えば、SnPb半田めっき層よりなる下部めっき層37が形成される。
上部めっき層38の上に接着剤39により光を透過可能なガラスなどの透明板34が貼着されることにより、内部に一定の密封空間30を有するイメージセンサー用のリードレス半導体パッケージが形成される。
図3Dは、図3Aに対応する本発明の他の実施形態によるイメージセンサー用の半導体パッケージを示す断面図である。
図3Dは、図3Aに類似しているが、半導体チップ32が搭載される封止材31の底部の上面の周縁部に沿って封止材突出爪31cが形成されているという点で相違点がある。前記突出爪31cは、半導体チップ32を封止材31の底部の上面に貼着するときに、接着剤36がAgエポキシ系などの導電性接着剤である場合、オーバーフローされて隣り合うリード35と接触連結されて電気的なショートが発生することが防ぐためのものである。
図4A、4B及び4Cは、本発明の他の実施形態による半導体パッケージを示す断面図、平面図及び底面図である。図4Bは、図4Aにおいて透明板34を貼着する前または上部めっき層38を形成する前の平面図であり、図4Cは、パッケージの底面図である。図3Aから図3Dと同じ構成要素には同じ図面符号を付しており、同じ構成要素についての詳細な説明は一部省略される。
図4Aから図4Cを参照すると、パッケージの底部の中央には一定の厚さと平らな上面を有するリードフレームパッド35aが形成される。前記リードフレームパッド35aは前記リード35と同じ材質から形成され、半導体チップ32を安全に搭載すると共に、半導体パッケージの軽薄短小化を図るために前記リード35の高さよりも低くなるようにハーフエッチングされる。パッド35aの各角部にはリードフレームの本体に連結するためのリードフレーム連結バー35bが形成されている。パッケージの側壁部はパッケージの底部の各辺から一定の高さに形成される。前記パッケージの側壁部は一定の高さを有する複数のリード35と、これらのリード35を固定する封止材31と、から構成される。パッケージの底部と側壁部は、前記パッド35a、連結バー35b及びリード35を固定・封止する封止材31により一体に形成される。封止材31により封止・固定されるリード35の上面及び下面は封止材31により封止されることなく、露出される。パッケージの底部において、パッド35aは、半導体チップ32の搭載部の役割を果たし、搭載部を導電性のパッド35aに形成することにより半導体チップ32に対する支持が堅固になると共に、半導体チップ32の動作中に発生する熱を外部に効率よく放出する上で有利である。
一方、リード35の露出された下面の上には半田ペースト層(図8における71)との半田接着力を高めるために、例えば、SnPb半田めっき層よりなる下部めっき層37が形成され、同時に、リードフレームパッド35aの露出された底面にも下部めっき層37が形成される。
図4Dは、図4Aに対応する本発明の他の実施形態によるイメージセンサー用の半導体パッケージを示す断面図である。
図4Dを参照すると、図4Aに類似しているが、半導体チップ32が搭載されるパッド35aの上面の周縁部に沿ってパッド35aの上面よりも高い封止材突出爪31dが形成されている点で相違点がある。前記突出爪31dは、半導体チップ32をパッド35aの上面に貼着するとき、接着剤36がAgエポキシ系などの導電性接着剤である場合、オーバーフローされて隣り合うリード35と接触連結されて電気的なショートが発生することを予防するためのものである。
図5A及び5Bは、本発明のさらに他の実施形態による半導体パッケージを示す断面図及び平面図である。図5Bは、図5Aにおいて、透明板34を貼着する前の平面図である。図3Aから図3Dと同じ図面符号は同じ構成要素を示し、同じ構成要素についての具体的な説明は明細書の簡易化のために一部省略する。
図5A及び図5Bを参照すると、パッケージの底部及び側壁部は上述した図3Aとほとんど同様である。但し、この実施形態においては、リード35の露出された上面の一部にのみ上部めっき層38が形成され、上部めっき層38が形成されていない部分には封止材31が延在した封止材突出部31aが形成され、接着剤39が封止材突出部31aの上面の上にのみ形成される。ボンドワイヤー33によるワイヤーボンド工程が容易に行われるように、前記上部めっき層38は半導体チップ32に隣り合う側であり前記リード35の上面の上に形成される。このため、上部めっき層38の上には接着剤39が形成されないため、ボンドワイヤー33が上部めっき層38にきちんとボンドされたかどうかを容易に検査することができるというメリットがある。
リード35の露出された下面の上には半田接着力を高めるために、例えば、SnPb半田めっき層よりなる下部めっき層37が形成される。
一方、図5Aには示していないが、接着剤36のオーバーフローによる電気的なショートを防ぐために、上述した図3Dでのように、半導体チップ32が搭載される封止材31の搭載部の周縁部に沿って搭載部の上面から一定の高さだけ突出された封止材突出爪がさらに形成されてもよい。
図6は、本発明のさらに他の実施形態による半導体パッケージを示す断面図である。図6を参照すると、図3Aと比較して、上部めっき層38の上に別の封止材31bがさらに形成されている。
図7は、本発明のさらに他の実施形態による半導体パッケージとカメラホルダーとの結合状態を示す断面図である。
図7を参照すると、パッケージの底部及び側壁部は上述した図3Aと類似している。図示はしないが、パッケージの底部は、上述した図4Aでのように、半導体チップ32の搭載部としてリードフレームパッド35aを用いてもよい。一方、この実施形態においては、リード35の露出された上面の一部にのみ上部めっき層38が形成され、上部めっき層38の上に接着剤39が形成されて透明板34を貼着する。上部めっき層38が形成されていないリード35の上面には接着剤61が形成され、レンズホルダー60が貼着される。レンズホルダー60にはカメラ用のレンズ62が結合されている。上述したようにレンズホルダー60が結合された半導体パッケージは、後述するように、半田ペースト(図8における71)を介してプリント回路基板の上に搭載可能である。
図8は、図3Aの半導体パッケージをプリント回路基板70の上に実装したことを示す断面図である。すなわち、下部めっき層37の上に半田ペースト71を形成した後、プリント回路基板70の上に搭載する。前記半導体パッケージを取り囲んで前記プリント回路基板70の上にレンズホルダー60が貼着される。レンズホルダー60にはカメラ用のレンズ62が結合されている。
図9Aは図3Aの半導体パッケージを製造するためのリードフレームの平面図であり、図9Bから図9Kは、図3Aの半導体パッケージを製造する一例の過程を図9AのA−A’線に沿って切り取って示す断面図である。図9Aから図9Kに基づき、本発明の一実施形態による半導体パッケージを製造する過程について詳述する。
図9A及び9Bを参照すると、複数の単位ユニット82付きリードフレーム81が用意される。リードフレームは、銅、銅または銅とその他の鉄、ニッケル化合物が使用可能である。単位ユニット82には中央の空間30に向かって一定の長さだけ延びた複数のリードフレームリード35が形成されている。本発明のリードフレーム81の厚さ、すなわち、リード35の厚さは、図3Aから明らかなように、半導体チップ32の厚さよりも大きいことが好ましく、数十から数百μm以上であってもよい。
図9B、図9Cを参照すると、エポキシモールド工程を行い、EMC製の封止材31を形成する。前記封止材31は各単位ユニット82におけるリード35間の空間30の下部においてパッケージの底部を形成すると共に、各リード35間にも充填されてリード35を固定しながらパッケージの側壁部を形成する。
図9Dを参照すると、封止材31から露出されたリード35の上面の上にのみ選択的に上部めっき層38を形成する。
図9Eを参照すると、パッケージの底部である前記封止材31の上面の上に接着剤36を選択的に形成する。
図9Fを参照すると、封止材31の上に形成された前記接着剤36の上に半導体チップ32をダイボンドする。前記半導体チップ32はイメージセンサー用のチップであって、上面の周縁部に沿って複数のボンドパッド32aが形成されたものを用いる。
図9Gを参照すると、アルミニウムまたは金などのボンドワイヤー33により前記封止材31から露出されたリード35の上面と前記ボンドパッド32aとの間をワイヤーボンドする。
図9Hを参照すると、上部めっき層38の上面の上に接着剤39を塗布する。
図9Iを参照すると、前記各単位ユニット82別に前記接着剤39の上にガラスなどの透明板24を搭載する。
図9Jを参照すると、封止材31から露出されたリード35の下面の上に下部めっき層37を形成する。
図9Kを参照すると、シンギュレーション工程を通じてリードフレームから各単位パッケージを分離し、図3Aに示す半導体パッケージの製造を完了する。
図10Aから図10Cは、図3Aの半導体パッケージを製造する他の例の過程を図8AのA−A’線に沿って切り取って示す断面図である。上述した図9Hの段階までは同じ方法により形成される。
図10Aを参照すると、上部めっき層38の上に接着剤39を形成した後、透明板90を貼着する。図9Iとは異なり、リードフレーム31の全体に亘って1枚の透明板90が貼着される。
図10Bを参照すると、封止材31から露出されたリード35の下面の上にのみ選択的に下部めっき層37を形成する。
図10Cを参照すると、シンギュレーション工程を通じてリードフレーム81から単位パッケージを分離して半導体パッケージの製造工程を完了する。
図11A、11B及び11Cは、本発明のさらに他の実施形態によるイメージセンサー用の半導体パッケージを示す平面図、底面図及び断面図である。図11A、図11Bにおいては説明の便宜のために上部めっき層133及び下部めっき層131の図示を省略しており、単にリード132の図面番号にその図面番号を併記している。なお、平面図において、たとえ上部が封止材140に覆われているが、リード132のレイアウト関係を示すために、リード132及びボンドワイヤー138及び半導体チップ134を視認可能にしている。図11Cは、図11AにおけるB−B’線に沿って切り取った断面図である。
図11Aから図11Cを参照すると、半導体パッケージの中央には半導体チップ134が位置し、半導体チップ134を取り囲むように離れて複数のリード132が配置されている。半導体チップ134の上面には周縁部に沿って複数のボンドパッド136が形成されている。各リード132の上部面には上部めっき層133が形成されており、下面の上には下部めっき層131が形成されている。
また、上部めっき層133と半導体チップ134のボンドパッド136はボンドワイヤー138により電気的に接続されており、前記リード132及び半導体チップ134を封止する封止材140が形成されている。図11Cに示すように、実質的に半導体チップ134の下面とリード132の下面、または、リード132の下面の上に形成された下部めっき層131の下面は面一になっている。
前記封止材140は一体に形成されており、例えば、光が透過可能な透明物質である透明エポキシモールドコンパウンド(EMC)を用いて形成することができる。一方、この実施形態においては、前記半導体チップ134の周りに離れて配置される前記リード132の高さは、少なくとも前記半導体チップ132の上面の高さよりも大きく形成されている。
前記半導体チップ134には携帯電話用のカメラやCCD用のカメラにおいて用いられる光検出素子であるCMOSイメージセンサーが形成されている。半導体チップ134の上面には周縁部に沿って外部回路と電気的に接続可能な複数のボンドパッド136が形成されている。前記複数のボンドパッド136はボンドワイヤー138により前記露出されたリード132の上面と電気的に接続される。本発明においては、アルミニウム、金などよりなるボンドワイヤー138との接着力を高めるために、金(Au)、銀(Ag)などの金属またはNiPdなどの合金よりなる上部めっき層133をリード132の露出された上面の上に形成する。
一方、リード132の露出された下面の上には前記上部めっき層133と同じ物質よりなる下部めっき層131が形成されてもよく、半導体パッケージを取り付けるための基板(図示せず)との半田接着力を高めるために、例えば、SnPb半田めっき層が形成されてもよい。上部めっき層133として前記金、銀などの金属の代わりに、Ni、Pd、Auなどの金属層よりなるPPF(Pre−Plated
Frame)めっき層を用い、下部めっき層131としてSnPb半田めっき層の代わりに、Ni、Pd、Auなどの金属層よりなるPPFめっき層を用いてもよい。
図12は、図11Cに対応する本発明のさらに他の実施形態によるイメージセンサー用の半導体パッケージを示す断面図である。図12は図11Cに類似しているが、封止材140の高さが半導体チップ134の周りに配置されたリード132の高さ、またはリード132の上面に形成された上部めっき層133の表面高さとほとんど同じである点で相違点がある。
図13は、図12に対応する半導体パッケージが垂直に接着剤142により積層されていることを示すものである。本発明において、垂直に積層される半導体パッケージは2つまたはそれ以上に形成可能である。
図14は、図12に対応する半導体パッケージがプリント回路基板146の下面に接着剤144により取り付けられた状態を示すものである。図14を参照すると、プリント回路基板146には光が透過可能な開口部が形成され、前記開口部はその下に取り付けられる半導体パッケージの半導体チップ134よりも広く形成されることが、透光効率の面から好ましい。
図15は、図12に対応する半導体パッケージに類似するものであって、図12とは異なり、半導体チップ134の下面とリード132の下面が面一に形成され、リード132の下面には下部めっき層131がさらに形成されている。
図16は、図11Cに対応する本発明のさらに他の実施形態によるイメージセンサー用の半導体パッケージを示す断面図である。図16は図11Cに類似しているが、半導体チップ134の周りに配置されたリード132aの高さ、または、リード132の上面に形成された上部めっき層133aの表面高さが半導体チップ134の表面高さよりも低い点で相違点がある。
図17Aは、図11Cに対応する本発明のさらに他の実施形態によるイメージセンサー用の半導体パッケージを示す断面図であり、図17Bは底面図である。図17A及び図17Bは、図11Cお呼び図11Bに類似しているが、リードフレームの形状が異なる。すなわち、リードフレームにおけるリード132間の空間にリード132と同じ材質からなるものの、高さがリード132よりも低いダイパッド132bが形成され、半導体チップ134がダイパッド132bの上に接着剤(図示せず)により搭載される。このため、リード132の下面に下部めっき層131aが形成されるとき、ダイパッド132bの下面の上にも同様にダイパッドめっき層131aが形成される点で相違点がある。このため、この実施形態においては、リード132またはリード132の下面の上に形成された下部めっき層131の下面とダイパッドめっき層131aが面一になる。
図18は、本発明のさらに他の実施形態による半導体パッケージとカメラホルダーが結合されたモジュールを概略的に示す断面図である。この実施形態においては、半導体パッケージとして図11Cに示す半導体パッケージを適用した例を示しているが、図12から図17Aに示す他の実施形態の半導体パッケージも適用可能であることは言うまでもない。
図18を参照すると、半導体パッケージとカメラホルダーとの結合モジュールは、図11Cに示すパッケージにおいて、半導体パッケージの周縁部に沿ってレンズホルダー150を接着剤(図示せず)により貼着したような形状を有する。レンズホルダー150にはカメラ用のレンズ152が結合されている。上記のようにレンズホルダー150が結合された半導体パッケージは、プリント回路基板などの基板(図示せず)の上に搭載可能である。
図19、図20Aから図20Fに基づき、本発明の実施形態による半導体パッケージを製造する過程を詳述する。図19は、図11Cに示す半導体パッケージを製造するためのリードフレームの平面図であり、図20Aから図20Fは、図11Cの半導体パッケージを製造する一例の過程を図19のC−C’線に沿って切り取って示す断面図である。
図19を参照すると、複数の単位ユニット付きリードフレーム130が用意される。リードフレームは、銅、銅または銅とその他の鉄、ニッケル化合物などの導電性物質が使用可能である。単位ユニットには内側空間135に向かって一定の長さだけ延びた複数のリードフレームリード132が形成されている。本発明のリードフレーム130の厚さ、すなわち、リード132の厚さは、図11Cから明らかなように、半導体チップ134の厚さよりも大きいことが好ましく、数十から数百μm以上であってもよい。しかしながら、図16の実施形態においては、リード132aの厚さが半導体チップ134のそれよりも小さくてもよい。
図20Aを参照すると、リードフレーム130、より具体的には、リード132の上面及び下面の上にそれぞれ上部めっき層133及び下部めっき層131を同じ工程または別途の工程により形成する。上部めっき層133はアルミニウム、金などよりなるボンドワイヤー(図20Dにおける138)との接着力を高めるために、金(Au)、銀(Ag)などの金属またはNiPdなどの合金よりなる上部めっき層133をリード132の露出された上面の上に形成する。一方、リード132の露出された下面の上には前記上部めっき層133と同じ物質からなる下部めっき層131が形成されるか、あるいは、半導体パッケージを取り付けるための基板(図示せず)との半田接着力を高めるために、例えば、SnPb半田めっき層が形成されてもよい。上部めっき層133として前記金、銀などの金属の代わりに、Ni、Pd、Auなどの金属層よりなるPPF(Pre−Plated
Frame)めっき層を用い、下部めっき層131としてSnPb半田めっき層の代わりに、Ni、Pd、Auなどの金属層よりなるPPFめっき層を用いてもよい。
図20Bを参照すると、リードフレーム130の下面の上に接着性と柔軟性を有するテープを貼着する。
図20Cを参照すると、リードフレーム130の各単位ユニット別にリード132の間に形成された内側空間135に予め形成された半導体チップ134を貼着する(ダイ付け)。
図20Dを参照すると、半導体チップ134の上面に形成されたボンドパッド136とリードの上面に形成された上部めっき層133を電気的に接続するために、ボンドワイヤー138によりワイヤーボンドする。
続けて、図20Eを参照すると、封止材140として透明EMCを用いて前記半導体チップ134、ボンドワイヤー138及びリード132を固定しながらモールドする。
図20Fを参照すると、モールドが完了した後、ブレードを用いて各単位ユニット別に分離するシンギュレーション工程を行った後、テープ160を除去することにより本発明の単位半導体パッケージを完成する。
以上においては、本発明を種々の実施形態を挙げて説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明が属する技術的な思想内において当分野における通常の知識を持った者により多くの変形が可能であることは言うまでもない。例えば、半導体チップ134の厚さに対してリード132と封止材140の高さを適切に選択して用いることができ、封止材140として透明エポキシ物質を用いているが、本発明が適用される限り、種々のモールド物質を選択して使用可能である。また、図19から図20Fは、ダイパッドなしのリードフレームを用いて本発明の半導体パッケージを製造する過程について説明しているが、図17A及び図17Bの半導体パッケージを製造するためには、リード間の内側空間にダイパッドが形成されたリードフレームを用いて上述した工程と同じ工程を行うことができることは言うまでもない。
本発明は半導体パッケージ、特に携帯電話用カメラまたはCCDs(charge coupled devices)など、CMOSイメージセンサー(CIS)用半導体モジュールに幅広く利用可能である。
図1は、従来のセラミック半導体パッケージの一例を示す断面図である。 図2は、従来のプラスチック半導体パッケージの他の例を示す断面図である。 図3Aは、本発明の一実施形態による半導体パッケージを示す断面図、平面図及び底面図である。 図3Bは、本発明の一実施形態による半導体パッケージを示す断面図、平面図及び底面図である。 図3Cは、本発明の一実施形態による半導体パッケージを示す断面図、平面図及び底面図である。 図3Dは、図3Aに対応する本発明の他の実施形態による半導体パッケージを示す断面図である。 図4Aは、本発明の他の実施形態による半導体パッケージを示す断面図、平面図及び底面図である。 図4Bは、本発明の他の実施形態による半導体パッケージを示す断面図、平面図及び底面図である。 図4Cは、本発明の他の実施形態による半導体パッケージを示す断面図、平面図及び底面図である。 図4Dは、図4Aに対応する本発明の他の実施形態による半導体パッケージを示す断面図である。 図5Aは、本発明のさらに他の実施形態による半導体パッケージを示す断面図及び平面図である。 図5Bは、本発明のさらに他の実施形態による半導体パッケージを示す断面図及び平面図である。 図6は、本発明のさらに他の実施形態による半導体パッケージを示す断面図である。 図7は、本発明のさらに他の実施形態による半導体パッケージとカメラホルダーとの結合状態を示す断面図である。 図8は、図3Aの半導体パッケージのプリント回路基板への実装状態を示す断面図である。 図9Aは、図3Aの半導体パッケージを製造するためのリードフレームの平面図である。 図9Bは、図3Aの半導体パッケージを製造する一例の過程を図9AのA−A’線に沿って切り取って示す断面図である。 図9Cは、図3Aの半導体パッケージを製造する一例の過程を図9AのA−A’線に沿って切り取って示す断面図である。 図9Dは、図3Aの半導体パッケージを製造する一例の過程を図9AのA−A’線に沿って切り取って示す断面図である。 図9Eは、図3Aの半導体パッケージを製造する一例の過程を図9AのA−A’線に沿って切り取って示す断面図である。 図9Fは、図3Aの半導体パッケージを製造する一例の過程を図9AのA−A’線に沿って切り取って示す断面図である。 図9Gは、図3Aの半導体パッケージを製造する一例の過程を図9AのA−A’線に沿って切り取って示す断面図である。 図9Hは、図3Aの半導体パッケージを製造する一例の過程を図9AのA−A’線に沿って切り取って示す断面図である。 図9Iは、図3Aの半導体パッケージを製造する一例の過程を図9AのA−A’線に沿って切り取って示す断面図である。 図9Jは、図3Aの半導体パッケージを製造する一例の過程を図9AのA−A’線に沿って切り取って示す断面図である。 図9Kは、図3Aの半導体パッケージを製造する一例の過程を図9AのA−A’線に沿って切り取って示す断面図である。 図10Aは、図3Aの半導体パッケージを製造する他の例の過程を図8AのA−A’線に沿って切り取って示す断面図である。 図10Bは、図3Aの半導体パッケージを製造する他の例の過程を図8AのA−A’線に沿って切り取って示す断面図である。 図10Cは、図3Aの半導体パッケージを製造する他の例の過程を図8AのA−A’線に沿って切り取って示す断面図である。 図11Aは、本発明のさらに他の実施形態による半導体パッケージを示す平面図、底面図及び断面図である。 図11Bは、本発明のさらに他の実施形態による半導体パッケージを示す平面図、底面図及び断面図である。 図11Cは、本発明のさらに他の実施形態による半導体パッケージを示す平面図、底面図及び断面図である。 図12は、本発明のさらに他の実施形態による半導体パッケージを示す断面図である。 図13は、本発明のさらに他の実施形態による半導体パッケージを示す断面図であって、図12の半導体パッケージを2つ積層した状態を示している。 図14は、本発明のさらに他の実施形態による半導体パッケージを示す断面図であって、図12の半導体パッケージのプリント回路基板の下への貼着状態を示している。 図15は、本発明のさらに他の実施形態による半導体パッケージを示す断面図であって、図12に対応するものである。 図16は、本発明のさらに他の実施形態による半導体パッケージを示す断面図である。 図17Aは、本発明のさらに他の実施形態による半導体パッケージを示す断面図である。 図17Bは、図17Aの底面図である。 図18は、 本発明のさらに他の実施形態による半導体パッケージとカメラホルダーが結合されたイメージセンサー用のパッケージモジュールを示す概略断面図である。 図19は、本発明のさらに他の実施形態による半導体パッケージを製造するためのリードフレームの平面図である。 図20Aは、図11Cの半導体パッケージを製造する一例の過程を図19のC−C’線に沿って切り取って示す断面図である。 図20Bは、図11Cの半導体パッケージを製造する一例の過程を図19のC−C’線に沿って切り取って示す断面図である。 図20Cは、図11Cの半導体パッケージを製造する一例の過程を図19のC−C’線に沿って切り取って示す断面図である。 図20Dは、図11Cの半導体パッケージを製造する一例の過程を図19のC−C’線に沿って切り取って示す断面図である。 図20Eは、図11Cの半導体パッケージを製造する一例の過程を図19のC−C’線に沿って切り取って示す断面図である。 図20Fは、図11Cの半導体パッケージを製造する一例の過程を図19のC−C’線に沿って切り取って示す断面図である。

Claims (35)

  1. 上面の上に搭載される半導体チップを支持する搭載部と、
    周縁部に沿って複数のボンドパッドが形成され、前記搭載部の上に貼着される半導体チップと、
    前記半導体チップの側壁から離れて配置され、前記半導体チップの高さよりも大きな高さを有する複数の導電性リードと、
    前記搭載部と前記導電性リードを固定すると共に、前記リードの上面及び下面を露出させながらパッケージの底面及び側壁を封止する封止材と、
    前記半導体チップのボンドパッドと前記リードの露出された上面を連結するボンドワイヤーと、
    を備える半導体パッケージ。
  2. 前記搭載部は、前記封止材と同じ物質により一体化されたものであることを特徴とする請求項1に記載の半導体パッケージ。
  3. 前記搭載部は前記リードと同じ物質からなり、前記リードとは分離されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体パッケージ。
  4. 前記リードの露出された上面及び下面の上にはめっき層がさらに形成され、前記ボンドワイヤーが前記上面に形成されためっき層と連結されることを特徴とする請求項1に記載の半導体パッケージ。
  5. 前記リードの露出された上面の上にはめっき層が上面の一部にのみ形成されていることを特徴とする請求項4に記載の半導体パッケージ。
  6. 前記めっき層が形成されていない前記リードの上面の上に前記封止材が延材した突出部が形成されていることを特徴とする請求項5に記載の半導体パッケージ。
  7. 前記めっき層の上面に封止材がさらに形成されていることを特徴とする請求項4に記載の半導体パッケージ。
  8. 前記半導体チップは前記搭載部の上面の上に接着剤により貼着され、前記接着剤が前記リードに向かってオーバーフローすることを防ぐために、前記半導体チップの周りに沿って前記封止材の突出爪または突出部がさらに形成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体パッケージ。
  9. 前記リードの外側壁が露出されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体パッケージ。
  10. 前記半導体チップの上において前記リードの上に貼着された透明板をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の半導体パッケージ。
  11. 前記半導体チップの上において前記リードの上に貼着された不透明板をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の半導体パッケージ。
  12. 内側の空間に向かって突出された複数のリードを含む単位ユニットが複数形成されたリードフレームを用意するステップと、
    前記各単位ユニットにおいて前記リードの上面及び底面を露出させながらパッケージの側壁及び底面を封止するように封止材によりモールドするステップと、
    前記リード間の前記パッケージの底面の上に複数のボンドパッド付き半導体チップを貼着するステップと、
    前記リードと前記半導体チップのボンドパッドとの間をワイヤーボンドするステップと、
    前記半導体チップを封止するステップと、
    シンギュレーション工程を行うことにより、前記各単位ユニット別にパッケージを形成するステップと、
    を含む半導体パッケージの製造方法。
  13. 前記リードフレームは前記リードと分離され、前記リード間に配置されるリードフレームパッドを含み、前記半導体チップは前記リードフレームパッドの上に貼着されることを特徴とする請求項12に記載の半導体パッケージの製造方法。
  14. 前記モールドするステップ後、且つ、前記半導体チップを貼着するステップ前に、前記リードの露出された上面にめっき層を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項12に記載の半導体パッケージの製造方法。
  15. 前記リードの上面にめっき層を形成するステップにおいては、前記めっき層を前記リードの上面の一部にのみ形成することを特徴とする請求項12に記載の半導体パッケージの製造方法。
  16. 前記めっき層の上に封止材を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項14に記載の半導体パッケージの製造方法。
  17. 前記リードの上面にめっき層を形成するステップにおいて、同時に前記リードの露出された下面の上にもめっき層を形成することを特徴とする請求項14に記載の半導体パッケージの製造方法。
  18. 前記透明板を貼着した後、前記リードの露出された下面の上に半田めっき層を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項12に記載の半導体パッケージの製造方法。
  19. 前記半導体チップを封止するステップは、半導体チップとの間に一定の空間を形成しながら前記リードの上に透明板を貼着するステップを含むことを特徴とする請求項12に記載の半導体パッケージの製造方法。
  20. 前記透明板は、前記各単位ユニット別に貼着されることを特徴とする請求項19に記載の半導体パッケージの製造方法。
  21. 前記透明板は、前記リードフレームの全体に亘って貼着された後、前記シンギュレーション工程中に各単位ユニット別に分離されることを特徴とする請求項19に記載の半導体パッケージの製造方法。
  22. プリント回路基板と、
    前記プリント回路基板の上に搭載されたイメージセンサー用の半導体パッケージと、
    前記半導体パッケージの上側に配置されるレンズホルダーと、を備えるイメージセンサー用の半導体パッケージモジュールにおいて、
    前記半導体パッケージは、
    上面の上に搭載される半導体チップを支持する搭載部と、
    周縁部に沿って複数のボンドパッドが形成され、前記搭載部の上に貼着される半導体チップと、
    前記半導体チップの側壁から離れて配置され、前記半導体チップの高さよりも大きな高さを有する複数のリードと、
    前記搭載部と前記導電性リードを固定すると共に、前記リードの上面及び下面を露出させながらパッケージの底面及び側壁を封止する封止材と、
    前記半導体チップのボンドパッドと前記リードの露出された上面を連結するボンドワイヤーと、
    前記半導体チップとの間に一定の空間を形成しながら前記リードの上に貼着された透明板と、
    を備えることを特徴とするイメージセンサー用の半導体パッケージモジュール。
  23. 前記レンズホルダーは、前記半導体パッケージの前記リードの上面の上に貼着されることを特徴とする請求項22に記載のイメージセンサー用の半導体パッケージモジュール。
  24. 複数のボンドパッドが形成されている半導体チップと、
    前記半導体チップの側壁から離れて配置され、下面が前記半導体チップの下面と実質的に面一になる複数のリードと、
    前記半導体チップのボンドパッドと前記複数のリードを電気的に接続する複数のボンドワイヤーと、
    前記半導体チップの下面及び前記リードの下面を露出させながら前記半導体チップ、ボンドワイヤー及びリードを固定して封止する封止材と、
    を備える半導体パッケージ。
  25. 前記封止材が透明物質であることを特徴とする請求項24に記載の半導体パッケージ。
  26. 前記封止材は、前記リードの上面以上の高さに形成されていることを特徴とする請求項24に記載の半導体パッケージ。
  27. 前記リードの露出された上面及び下面の上にはそれぞれ上部めっき層及び下部めっき層がさらに形成されており、前記ボンドワイヤーが前記上面に形成された上部めっき層と連結されることを特徴とする請求項24に記載の半導体パッケージ。
  28. 前記半導体チップの下面には半導体チップパッドがさらに形成されており、前記半導体チップパッドの下面と前記リードの下面が実質的に面一になることを特徴とする請求項24に記載の半導体パッケージ。
  29. 伝導性接着剤により2以上が垂直に積層されていることを特徴とする請求項24に記載の半導体パッケージ。
  30. 内側空間に向かって突出された複数のリードを含むリードフレームを用意するステップと、
    前記リードフレームの下面の上にテープを貼着するステップと、
    前記リードフレームの内側空間内において露出された前記テープの上に半導体チップを貼着するステップと、
    前記リードと前記半導体チップを電気的に接続するためにボンドワイヤーによりワイヤーボンドを行うステップと、
    前記リード、ボンドワイヤー及び半導体チップを封止するように封止材によりモールドするステップと、
    前記半導体チップから前記テープを除去するステップと、
    を含む半導体パッケージの製造方法。
  31. 前記リードフレームの下面の上にテープを貼着する前に、前記リードの上面及び下面にそれぞれ上部めっき層及び下部めっき層を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項30に記載の半導体パッケージの製造方法。
  32. 前記半導体チップを封止するステップにおいては、前記封止材が前記リードの高さ以上になるように半導体チップの封止を行うことを特徴とする請求項30に記載の半導体パッケージの製造方法。
  33. 前記封止材は透明物質であることを特徴とする請求項30に記載の半導体パッケージの製造方法。
  34. 半導体パッケージと前記半導体パッケージの上側に配置されるレンズホルダーを備えるイメージセンサー用の半導体パッケージモジュールにおいて、
    前記半導体パッケージは、
    複数のボンドパッドが形成されている半導体チップと、
    前記半導体チップの側壁から離れて配置され、下面が前記半導体チップの下面と実質的に面一になる複数のリードと、
    前記半導体チップのボンドパッドと前記複数のリードを電気的に接続する複数のボンドワイヤーと、
    前記半導体チップの下面及び前記リードの下面を露出させながら前記半導体チップ、ボンドワイヤー及びリードを固定して封止する封止材と、
    を備えることを特徴とするイメージセンサー用の半導体パッケージモジュール。
  35. 前記半導体パッケージが貼着されるプリント回路基板をさらに備え、前記プリント回路基板には前記半導体パッケージの形成された前記半導体チップのサイズよりも大きな開口部が形成され、前記半導体パッケージが前記プリント回路基板の下面に貼着されていることを特徴とする請求項34に記載のイメージセンサー用の半導体パッケージモジュール。
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