JP2019036704A - 積層型センサ実装構造 - Google Patents

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Abstract

【解決手段】積層型センサ実装構造１００において、基板１と、基板１に設けられる半導体チップ２と、基板１に設けられるとともに半導体チップ２の外側に位置するフレーム３と、フレーム３に設けられるセンシングチップ４と、センシングチップ４と基板１を電気的に接続させる複数本のワイヤ５と、位置がセンシングチップ４に対応する光透過層６と、センシングチップ４と光透過層６との相対的位置を維持するための支持体７と、基板１に設けられるとともにフレーム３、支持体７と光透過層６を部分的に被覆する実装体８とを備える。【効果】内部にフレーム３が設けられていることで、全体の構造強度を強化し、センシングチップ４のワイヤボンディングの安定性が効果的に向上する。【選択図】図１

Description

本発明は、センサ実装構造に関し、特に積層型センサ実装構造に関する。
従来のセンサ実装構造は内部に複数のチップが設けられている場合、前記複数のチップの設置方式はワイヤボンディングの安定性に影響し、センサ実装構造における各種のデメリットを招く可能性がある。例えば、センサ実装構造にサイズの大きなセンシングチップとサイズの小さな半導体チップとを備え、前記センシングチップが半導体チップの上方に貼り付けられる場合、センシングチップのエッジにワイヤボンディングすると、大きな力が必要となる。このようにセンシングチップにダメージを与えることが多い。
それで、本発明者は上記デメリットが改善できると考えているので、鋭意検討し学理の応用に合わせて、設計が合理であり上記デメリットを効果的に改善する本発明をようやく提出した。
本発明の実施例は、従来のセンサ実装構造に生じ得るデメリットを効果的に改善できる積層型センサ実装構造を提供する。
本発明の実施例では、対向する上面と下面とを備え、前記上面に複数のパッドが形成されている基板と、前記基板に取り付けられる少なくとも一つの半導体チップと、前記基板の前記上面に固定されるとともに複数の前記パッドの内側に位置するフレームであって、少なくとも一つの前記半導体チップが前記フレームと前記基板によって囲まれる空間内に位置し前記フレームに接触せず、少なくとも一つの前記半導体チップ上方に位置する載置平面を備えるフレームと、サイズが少なくとも一つの前記半導体チップのサイズよりも大きく、対向する天面と底面とを備え、前記天面に複数の接続パッドが設けられており、前記底面が前記載置平面に固定されるセンシングチップと、一端がそれぞれ複数の前記パッドに接続され、他端がそれぞれ複数の前記接続パッドに接続される複数本のワイヤと、対向する第１の表面と第２の表面とを有し、前記第２の表面が前記センシングチップに向かっている中心エリアと環状を呈しており前記中心エリアの外側を取り囲む支持エリアとを備える光透過層と、環状を呈しており、前記センシングチップの前記天面と前記フレームの前記載置平面との少なくとも一つに設けられ、頂縁が前記光透過層の前記支持エリアに当接される支持体と、前記基板の前記上面に設けられるとともに前記フレームの外側縁、前記光透過層の少なくとも一部の外側縁、及び前記支持体の外側縁を被覆する実装体（ｐａｃｋａｇｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）であって、各前記ワイヤの少なくとも一部が前記実装体に埋め込まれる実装体とを備える積層型センサ実装構造が開示されている。
本発明の実施例に開示される積層型センサ実装構造において、基板にフレームが設けられているので、全体の構造強度を向上でき、センシングチップが安定性の高いフレームに設けられ得ることにより、その平坦度を制御する。なお、センシングチップのワイヤボンディングエリアがフレームによって強固に支持されるので、上記複数本のワイヤは、ワイヤボンディング成形の過程において、センシングチップのワイヤボンディングエリアに効果的に接続され、他の部品にダメージを与えることを回避することが可能である。
また、前記積層型センサ実装構造のセンシングチップと半導体チップがフレームによって離隔されるので、センシングチップは、半導体チップによる熱エネルギーにより直接影響されず、前記半導体チップによる熱エネルギーはさらに基板の伝導を介して散逸できることで、積層型センサ実装構造の放熱効率を効果的に向上させる。
なお、本発明の一実施例において、フレームに貫通孔が設けられており、フレームと基板間の粘着剤をベークする（図示せず）場合、フレームと基板間の空気は加熱されて膨張し、貫通孔を介して排気され、さらにフレーム（載置平面）の平坦度を保持することができる。
本発明の特徴及び技術内容がより一層判るように、以下本発明に関する詳細な説明と添付図面を参照するが、これらの説明と添付図面は本発明を説明するためのものに過ぎず、本発明の保護範囲が何ら制限されない。
本発明の積層型センサ実装構造の実施例１の概略的断面図である。 本発明の積層型センサ実装構造の実施例２の概略的断面図である。 本発明の積層型センサ実装構造の実施例３の概略的断面図である。 本発明の積層型センサ実装構造の実施例４の概略的断面図である。 本発明の積層型センサ実装構造の実施例５の概略的断面図１である。 本発明の積層型センサ実装構造の実施例５の概略的断面図２である。 本発明の積層型センサ実装構造の実施例６の概略的断面図である。 本発明の積層型センサ実装構造の実施例７の概略的断面図である。 本発明の積層型センサ実装構造の実施例８の概略的断面図である。 本発明の積層型センサ実装構造の実施例９の概略的断面図である。 本発明の積層型センサ実装構造の実施例１０の概略的断面図である。 本発明の積層型センサ実装構造の実施例１１の概略的断面図である。 本発明の積層型センサ実装構造の実施例１２の概略的断面図である。 本発明の積層型センサ実装構造の実施例１３の概略的断面図である。 本発明の積層型センサ実装構造の実施例１４の概略的断面図１である。 本発明の積層型センサ実装構造の実施例１４の概略的断面図２である。 本発明の積層型センサ実装構造の実施例１５の概略的断面図である。 本発明の積層型センサ実装構造の実施例１６の概略的断面図である。 本発明の積層型センサ実装構造の実施例１７の概略的断面図である。 本発明の積層型センサ実装構造の実施例１８の概略的断面図である。 本発明の積層型センサ実装構造の実施例１９の概略的断面図である。 本発明の積層型センサ実装構造の実施例２０の概略的断面図である。
図１乃至図２２を参照する。図１乃至図２２は本発明の実施例であり、本実施例の対応する添付図面に記載される関連数と外形は、本発明の実施の態様を具体的に説明し、本発明の内容が分かりやすくするためのものに過ぎず、本発明の保護範囲を限定するものではないことをまず明らかにしておく。なお、本発明で示していない他の実施例を構成するように、下記の複数の実施例に開示される技術特徴は互いに参考と転用され得る。
［実施例１］
図１に示すように、それは本発明の実施例１であり、本実施例は、積層型センサ実装構造１００を開示し、特に画像センサ実装構造１００に関するが、本発明はこれに制限されない。前記積層型センサ実装構造１００は、本実施例において基板１と、前記基板１に設けられる半導体チップ２と、前記基板１に設けられるとともに上記半導体チップ２の外側に位置するフレーム３と、前記フレーム３に設けられるセンシングチップ４と、前記センシングチップ４と基板１を電気的に接続させる複数本のワイヤ５と、位置が前記センシングチップ４に対応する光透過層６と、前記センシングチップ４と光透過層６との相対的位置を維持するための支持体７と、前記基板１に設けられるとともに前記フレーム３、支持体７及び光透過層６を被覆する実装体８（ｐａｃｋａｇｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）とを備える。以下に本実施例の積層型センサ実装構造１００中の各部材の構造及びその接続関係をそれぞれ説明する。
前記基板１は本実施例においてプラスチック基板、セラミック基板、リードフレーム（ｌｅａｄ ｆｒａｍｅ）、又は他の板状材料であってもよいが、本発明はこれを制限するものではない。なかでも、上記基板１は対向する上面１１と下面１２とを備え、上面１１には間隔を置いて配列される複数のパッド１１１が形成されている。なお、前記基板１は、下面１２にも複数のパッド（図示せず）が形成されていることで、それぞれ複数の半田ボール１３を溶接させるためのものである。つまり、前記複数の半田ボール１３が上記基板１の下面１２にアレイ状に配列され、本実施例の基板１についてボールグリッドアレイ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ、ＢＧＡ）を備える構造により説明するが、本発明はこれに制限されない。
前記半導体チップ２は、本実施例において基板１の上面１１に取り付けられ、ワイヤボンディングで基板１に電気的に接続されるが、本発明はこれに制限されない。なお、前記半導体チップ２のタイプは設計者の要求に従い変更してもよく、例えば、前記半導体チップ２はプロセッサチップ又はメモリーチップであってもよい。
前記フレーム３の本実施例における材質はガラスであり、一体成形されたワンピース構造である。つまり、前記フレーム３は、載置板の中間に矩形溝が穿設されて製造形成されてもよいが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、前記フレーム３の材質は高熱伝導率を有する剛性材質（例えば、セラミック又は金属）であってもよい。なかでも、前記フレーム３が前記基板１の上面に固定されるとともに上記複数のパッド１１１の内側に位置し、前記フレーム３と基板１によって囲まれる（閉塞状）空間内が空気に満たされており、前記半導体チップ２が上記フレーム３と基板１によって囲まれる空間内に位置し前記フレーム３に接触しない。
より詳しくは、前記フレーム３は、環状台座３１と前記環状台座３１の頂縁に一体的に接続される載置板３２とを備え、前記環状台座３１の底縁が上記基板１の上面１１に固定される。なかでも、前記フレーム３は接着剤層（図示せず）を介して環状台座３１を基板１に固定することができ、上記接着剤層は、光硬化型粘着剤（ＵＶ ｃｕｒｉｎｇ ｅｐｏｘｙ）、熱硬化型粘着剤（ｔｈｅｒｍａｌ ｃｕｒｉｎｇ ｅｐｏｘｙ）、上記光硬化型粘着剤と熱硬化型粘着剤とが混合された混合型粘着剤、又は粘着剤膜（ａｔｔａｃｈ ｆｉｌｍ）であってもよく、本発明はこれに制限されるものではない。
なお、前記載置板３２の外面（即ち図１中の載置板３２の天面）が上記半導体チップ２の上方に位置し載置平面３２１と定義されている。つまり、本実施例は平坦度の好ましい載置板３２の表面を前記センシングチップ４を載置する載置平面３２１とすることにより、センシングチップ４の平坦度を確保する。また、前記フレーム３は好ましい構造の剛性を備えることで、前記積層型センサ実装構造１００の反りの度合いを効果的に低減できる。
なお、前記フレーム３は設計者の要求に従いその構造を変更してもよい（下記の実施例に記載される通りである）。例えば、フレーム３には貫通孔が形成されていてもよく、その具体的説明は実施例１９に記載される通りである。
前記センシングチップ４は、本実施例において画像センシングチップで説明し、そのサイズが上記半導体チップ２のサイズよりも大きいが、本発明はセンシングチップ４のタイプを制限しない。なかでも、前記センシングチップ４は、対向する天面４１と底面４２と、上記天面４１と底面４２に垂直に接続されている外側縁（図示せず）とを備える。前記天面４１は、検知エリア４１１と、上記検知エリア４１１の外側に位置するワイヤボンディングエリア４１２と、前記検知エリア４１１とワイヤボンディングエリア４１２との間に位置する載置エリア４１３とを備える。そして、センシングチップ４は上記ワイヤボンディングエリア４１２に複数の接続パッド４１２１が設けられており、つまり、上記複数の接続パッド４１２１が前記検知エリア４１１の外側に位置する。
より詳しくは、前記検知エリア４１１は、本実施例において略矩形状（例えば、正方形又は長方形）を呈しており、上記検知エリア４１１の中心が天面４１の中心であってもよく（例えば、図１）、又は天面４１の中心と距離を置いている（図示せず）。前記ワイヤボンディングエリア４１２は、本実施例において角リング状を呈しており、その各部位の幅はほぼ一致していることが好ましいが、その具体的外形は設計者又は製造者の要求に従い調整してもよく、ここで制限されていない。例えば、本発明で示していない他の実施例において、前記ワイヤボンディングエリア４１２は検知エリア４１１の一側に位置する直線状領域又はＬ字状領域、又は検知エリア４１１の反対の両側に位置する二つの直線状領域であってもよい。
なお、前記センシングチップ４の底面４２は、前記フレーム３の載置平面３２１に固定されるとともに、その周辺部位が好ましくは環状台座３１の上方に設けられる。なかでも、本実施例中のセンシングチップ４はダイ接着剤（Ｄｉｅ Ａｔｔａｃｈ Ｅｐｏｘｙ、図示せず）を介してその底面４２をフレーム３の載置平面３２１に固定するが、具体的設置方式はこれに限定されるものではない。
前記複数本のワイヤ５は一端がそれぞれ基板１の複数のパッド１１１に接続され、他端がそれぞれセンシングチップ４の複数の接続パッド４１２１に接続される。上記各ワイヤ５は、逆ボンディング（ｒｅｖｅｒｓｅ ｂｏｎｄ）又は正ボンディング（ｆｏｒｗａｒｄ ｂｏｎｄ）の方式により形成されてもよい。さらに、各ワイヤ５が逆ボンディング方式を用いる場合、上記センシンチップ４の天面４１と各ワイヤ５との隣接部位には４５度以下の夾角（図示せず）が形成され得るので、各ワイヤ５の頂点が低い高さ位置に位置し、さらに光透過層６に触れることを回避することが可能であるが、本発明はこれに制限されない。
前記光透過層６は、本実施例において透明状を呈しており、平板状のガラスで説明するが、本発明は光透過層６のタイプを制限しない。例えば、前記光透過層６は光透過型（又は透明の）プラスチック材質から形成されてもよい。なかでも、前記光透過層６は、対向する（例えば、反対の両面に位置する）第１の表面６１と第２の表面６２と、第１の表面６１と第２の表面６２に垂直に接続されている外側縁（図示せず）とを有する。本実施例の第１の表面６１と第２の表面６２は同じサイズの矩形（例えば、正方形又は長方形）であり、前記光透過層６の第２の表面６２の面積が上記センシングチップ４の天面４１の面積よりも小さいが、これに限定されるものではない。
さらに、前記光透過層６は支持体７を介してセンシングチップ４の上方に設けられ、その第２の表面６２が前記センシングチップ４の天面４１と略平行であり、かつそれに向かっている。さらに、前記第２の表面６２は、上記センシングチップ４に向かっている中心エリア６２１と、環状を呈しており前記中心エリア６２１の外側を取り囲む支持エリア６２２と、前記支持エリア６２２の外側に位置する固定エリア６２３とを備える。なかでも、前記センシングチップ４の検知エリア４１１が第２の表面６２に正投影し投影領域（図示せず）が形成されており、前記投影領域は、第２の表面６２の中心エリアに相当するが、本発明はこれに限定されるものではない。上記支持体７に当接される第２の表面６２部位は支持エリア６２２に相当し、上記中心エリア６２１と支持エリア６２２以外における第２の表面６２部位は前記固定エリア６２３に相当する。
また、上記光透過層６の第２の表面６２は、好ましくは各ワイヤ５に隣接設置されるがそれに接触せず、各ワイヤ５の頂点の基板１の上面１１に対する高さは、好ましくは前記光透過層６の第２の表面６２の基板１の上面１１に対する高さよりも小さいが、これに限定されるものではない。
前記支持体７は、本実施例において環状を呈しており、その材質は例えばガラス接着樹脂（Ｇｌａｓｓ Ｍｏｕｎｔ Ｅｐｏｘｙ、ＧＭＥ）であるが、本発明はこれに制限されない。なかでも、前記支持体７の底縁が上記センシングチップ４の天面４１の載置エリア４１３に設けられ、つまり、前記支持体７の底縁が上記検知エリア４１１と複数の接続パッド４１２１との間に位置する。前記支持体７の頂縁が上記光透過層６の支持エリア６２２に当接され、つまり、前記支持体７が光透過層６の中心エリア６２１と固定エリア６２３に接触しない。これにより、前記積層型センサ実装構造１００は、上記支持体７を介して、前記光透過層６の第２の表面６２がセンシングチップ４の天面４１に略平行となることが可能であり、光透過層６の第２の表面６２とセンシングチップ４の天面４１が所定の距離に保持され得る。
前記実装体８は、本実施例において液状シール剤（ｌｉｑｕｉｄ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）で説明するが、本発明はこれに制限されない。なかでも、前記実装体８が基板１の上面１１に設けられるとともに前記支持体７の外側縁、フレーム３の外側縁と一部の載置平面３２１、センシングチップ４の外側縁とワイヤボンディングエリア４１２、支持体７の外側縁、及び光透過層６の固定エリア６２３と外側縁を被覆する。さらに、上記実装体８の天面８１は、略斜面状又は曲面状を呈しており、そのエッジが前記光透過層６のエッジ（例えば、第１の表面６１のエッジ）に接続されているので、前記実装体８の天面が光透過層６の第１の表面６１と、鋭角をなす接線角度を形成しているが、本発明はこれに制限されない。また、上記各ワイヤ５及び各パッド１１１は全て上記実装体８に埋め込まれる。
上述したように、本実施例に開示される積層型センサ実装構造１００において、基板１にフレーム３が設けられるので、全体の構造強度を向上でき、センシングチップ４が安定性の高いフレーム３に設けられ得ることにより、その平坦度を制御する。なお、センシングチップ４のワイヤボンディングエリア４１２がフレーム３によって強固に支持されるので、上記複数本のワイヤ５は、ワイヤボンディング成形の過程において、センシングチップ４のワイヤボンディングエリア４１２に効果的に接続され、他の部品にダメージを与えることを回避することが可能である。
また、前記積層型センサ実装構造１００のセンシングチップ４と半導体チップ２がフレーム３によって離隔されるので、センシングチップ４は、半導体チップ２による熱エネルギーにより直接影響されず、前記半導体チップ２による熱エネルギーはさらに基板１及びその下面１２における金属ボール２１の伝導を介して散逸できることで、積層型センサ実装構造１００の放熱効率を効果的に向上させる。
［実施例２］
図２に示すように、それは本発明の実施例２であり、本実施例は上記実施例１とほぼ同じであり、二つの実施例の同じ点については説明を省略するが、その主な差異は前記フレーム３である。以下に本実施例と上記実施例１との相違点を説明する。
本実施例において、前記フレーム３の環状台座３１と載置板３２は一体成形された構造ではなく、前記環状台座３１は例えば接着剤層（図示せず）で載置板３２の周縁に接続され、その外側縁が載置板３２の外側縁に切り揃えられるが、本発明はこれに制限されない。なかでも、前記接着剤層は、光硬化型粘着剤、熱硬化型粘着剤、上記光硬化型粘着剤と熱硬化型粘着剤とが混合された混合型粘着剤、又は粘着剤膜であってもよく、本発明はここで制限されていない。
さらに、前記環状台座３１と載置板３２は一体成形された構造ではないので、上記環状台座３１の材質は上記載置板３２の材質と同じでも、又は異なってもよい。例えば、前記載置板３２又は環状台座３１の材質は、熱膨張係数（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ、ＣＴＥ）が１０よりも小さい剛性材料、例えば、ガラス材質（ＣＴＥ＝７．２ｐｐｍ／°Ｃ）、シリコン基材（ＣＴＥ＝２．６ｐｐｍ／°Ｃ）、金属、又はセラミックを選んで用いてもよく、本発明はここで制限されていない。
［実施例３］
図３に示すように、それは本発明の実施例３であり、本実施例は上記実施例２とほぼ同じであり、二つの実施例の同じ点については説明を省略するが、その主な差異は本実施例の積層型センサ実装構造１００が複数の受動電子部品Ｅをさらに備えることである。以下に本実施例と上記実施例２との相違点を説明する。
本実施例において、前記複数の受動電子部品Ｅが前記基板１の上面１１に取り付けられ、その中の一部の受動電子部品Ｅは基板１とフレーム３によって囲まれる空間内に位置し、半導体チップ２と間隔を置いて設けられ、他の受動電子部品Ｅは上記フレーム３の外側に位置するとともに前記実装体８に埋め込まれてもよい。
［実施例４］
図４に示すように、それは本発明の実施例４であり、本実施例は上記実施例２とほぼ同じであり、二つの実施例の同じ点については説明を省略するが、その主な差異は本実施例の積層型センサ実装構造１００がシーラント９をさらに備えることである。以下に本実施例と上記実施例２との相違点を説明する。
本実施例において、前記フレーム３と基板１によって囲まれる空間には上記シーラント９が部分的に充填されているので、前記半導体チップ２がシーラント９に埋め込まれる。さらに、前記環状台座３１が基板１の上面１１に固定されるが、載置板３２に接続されていない場合、前記環状台座３１にシーラント９を充填できることで、前記半導体チップ２を埋め込んでから、前記載置板３２を環状台座３１の頂縁に固定する。
［実施例５］
図５と図６に示すように、それらは本発明の実施例５であり、本実施例は上記実施例２とほぼ同じであり、二つの実施例の同じ点については説明を省略するが、その主な差異は前記フレーム３である。以下に本実施例と上記実施例２との相違点を説明する。
本実施例において、前記フレーム３はその載置平面３２１の外縁から環状を呈する切欠き３３を凹設形成しており、前記切欠き３３がセンシングチップ４の外側に位置する。なかでも、前記切欠き３３の載置平面３２１からの凹設の深さは、設計者の要求に従い変更してもよく、本発明はここで制限されていない。例えば、前記切欠き３３は、上記フレーム３の載置板３２のみに凹設されてもよく（例えば、図５）、又はフレーム３の載置板３２から環状台座３１に凹設されてもよい（例えば、図６）。
図７に示すように、それは本発明の実施例６であり、本実施例は上記実施例２とほぼ同じであり、二つの実施例の同じ点については説明を省略するが、その主な差異は前記光透過層６である。以下に本実施例と上記実施例２との相違点を説明する。
本実施例において、前記実装体８が前記階段部６３に付着するように、前記光透過層６の頂部周縁には階段部６３が形成されていてもよい。なかでも、上記階段部の具体的構造は、設計者の要求に従い変更してもよく、本発明はここで制限されていない。例えば、前記階段部６３は、環状、Ｌ字状、又は長尺状であってもよい。
［実施例７］
図８に示すように、それは本発明の実施例７であり、本実施例は上記実施例２とほぼ同じであり、二つの実施例の同じ点については説明を省略するが、その主な差異は前記支持体７である。以下に本実施例と上記実施例２との相違点を説明する。
本実施例において、前記支持体７は頂縁が光透過層６の支持エリア６２２に当接され、その底縁がセンシングチップ４の天面４１のワイヤボンディングエリア４１２に設けられる。なかでも、上記支持体７は前記複数の接続パッド４１２１と各ワイヤ５の一部を被覆し、各ワイヤ５の他の一部が前記実装体８に埋め込まれる。別の観点からは、本実施例中のセンシングチップ４の天面４１は、検知エリア４１１と、検知エリア４１１の外側に位置するワイヤボンディングエリア４１２のみを有し、載置エリア４１３を有しない。別の観点からは、前記センシングチップ４の天面４１は、ワイヤボンディングエリア４１２と載置エリア４１３とが重なり合うと見なされてもよい。
［実施例８］
図９に示すように、それは本発明の実施例８であり、本実施例は上記実施例７とほぼ同じであり、二つの実施例の同じ点については説明を省略するが、その主な差異は前記支持体７である。以下に本実施例と上記実施例７との相違点を説明する。
本実施例において、前記支持体７は頂縁が光透過層６の支持エリア６２２に当接され、その底縁の一部がセンシングチップ４の天面に設けられ、複数の接続パッド４１２１と各ワイヤ５の一部を被覆し、各ワイヤ５の他の一部が前記実装体８に埋め込まれる。
より詳しくは、前記センシングチップ４の側辺部位４３（例えば、図９中のセンシングチップ４の右側辺部位）に何れの接続パッド４１２１も設けられておらず、前記支持体７は、第１の支持部７１と第２の支持部７２とを備える。なかでも、前記第１の支持部７１は頂縁が前記光透過層６の支持エリア６２２に当接され、その底縁が上記センシングチップ４の天面４１のワイヤボンディングエリア４１２に設けられ、複数の接続パッド４１２１と各ワイヤ５の一部を被覆する。前記第２の支持部７２は頂縁が前記光透過層６の支持エリア６２２に当接され、その底縁が前記載置平面３２１に設けられるとともに上記側辺部位４３に近接し、前記第２の支持部７２は何れのワイヤ５にも接触しない。
なお、前記第２の支持部７２は、本実施例において互いに積み重なる２層式構造で説明するが、本発明はこれに制限されない。例えば、本発明で示していない他の実施例において、前記第２の支持部７２は一体成形されたワンピース構造であってもよい。
また、前記第１の支持部７１と第２の支持部７２は一体的に接続される構造であってもよく、例えば、第２の支持部７２の下地層構造を成形してから、互いに接続され環状を呈する第１の支持部７１と第２の支持部７２のトップ層構造を成形し、第２の支持部７２のトップ層構造が上記下地層構造に積み重なる。或いは、前記第１の支持部７１と第２の支持部７２は互いに分離される構造であってもよく、本発明はここで制限されていない。
なお、本実施例は前記センシングチップ４の側辺部位４３に何れの接続パッド４１２１も設けられていないことにより説明し、前記第２の支持部７２は上記側辺部位４３に対応して設置されるが、本発明はこれに制限されない。例えば、本発明で示していない他の実施例において、前記センシングチップ４は少なくとも二つの側辺部位４３に何れの接続パッド４１２１も設けられていなくてもよい。
［実施例９］
図１０に示すように、それは本発明の実施例９であり、本実施例は上記実施例８とほぼ同じであり、二つの実施例の同じ点については説明を省略するが、その主な差異は前記支持体７である。以下に本実施例と上記実施例８との相違点を説明する。
本実施例において、前記支持体７は上記フレーム３の載置平面３２１に設けられるとともに前記センシングチップ４の外側縁に位置し、各ワイヤ５の一部を被覆し、各ワイヤ５の他の一部が前記実装体８に埋め込まれる。より詳しくは、前記支持体７は、支持層７３と接着層７４とを備える。前記支持層７３は、上記フレーム３の載置平面３２１に設けられ、前記センシングチップ４の外側縁に位置し、何れのワイヤ５にも接触しない。前記接着層７４は支持層７３に設けられ、その頂縁が前記光透過層６の支持エリア６２２に当接され、各ワイヤ５の一部が接着層７４に埋め込まれる。なかでも、前記支持層７３の載置平面３２１に対する高さは前記センシングチップ４の天面４１の載置平面３２１に対する高さとほぼ等しく、各ワイヤ５の一部が接着層７４に埋め込まれるが、本発明はこれに制限されない。
なお、前記支持体７の支持層７３及び接着層７４は、本実施例において二つの部材で説明するが、本発明はこれに制限されない。例えば、本発明で示していない他の実施例において、前記支持層７３及び接着層７４は一体成形されたワンピース部材であってもよい。
なお、本実施例の支持体７は支持層７３を介してセンシングチップ４の外側縁に接続されているが、本発明で示していない他の実施例において、前記支持体７とセンシングチップ４の外側縁との間に隙間が残っていてもよい。
［実施例１０］
図１１に示すように、それは本発明の実施例１０であり、本実施例は上記実施例８とほぼ同じであり、二つの実施例の同じ点については説明を省略するが、その主な差異は前記実装体８である。以下に本実施例と上記実施例８との相違点を説明する。
本実施例において、前記実装体８は、液状シール剤８２とモールドシール剤８３（ｍｏｌｄｉｎｇ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）とを備え、本実施例の液状シール剤８２は上記実施例で説明されたので、ここで重複する説明は省略する。なお、前記モールドシール剤８３は上記液状シール剤８２の天面８２１に形成され、その天面８３１が前記光透過層６の第１の表面６１と平行となるとともにそれよりも低く、略５０μｍから１００μｍのオーバーフロー防止距離Ｄが離れている。
［実施例１１］
図１２に示すように、それは本発明の実施例１１であり、本実施例は上記実施例７とほぼ同じであり、二つの実施例の同じ点については説明を省略するが、その主な差異は前記実装体８である。以下に本実施例と上記実施例７との相違点を説明する。
本実施例において、前記実装体８はモールドシール剤８３である。なかでも、前記モールドシール剤８３（実装体８）が基板１の上面１１に設けられるとともに、前記支持体７の外側縁、フレーム３の外側縁と一部の載置平面３２１、センシングチップ４の外側縁、及び前記光透過層６の固定エリア６２３と一部の外側縁を被覆する。なお、前記モールドシール剤８３（実装体８）の天面８３１は、平面状を呈しており前記光透過層６の第１の表面６１よりも低く、略５０μｍから１００μｍのオーバーフロー防止距離Ｄが離れている。
［実施例１２］
図１３に示すように、それは本発明の実施例１２であり、本実施例は上記実施例２とほぼ同じであり、二つの実施例の同じ点については説明を省略するが、その主な差異は本実施例の積層型センサ実装構造１００が複数の半導体チップ２を備えることである。以下に本実施例と上記実施例２との相違点を説明する。
本実施例において、前記複数の半導体チップ２が互いに積み重なって基板１の上面１１に設けられ、各半導体チップ２は全て前記基板１の上面１１にワイヤボンディングされることで、基板１と電気的な接続を達成するが、本発明はこれに制限されない。
［実施例１３］
図１４に示すように、それは本発明の実施例１３であり、本実施例は上記実施例１２とほぼ同じであり、二つの実施例の同じ点については説明を省略するが、その主な差異は本実施例の積層型センサ実装構造１００が埋め込み式チップＣをさらに備えることである。以下に本実施例と上記実施例１２との相違点を説明する。
本実施例において、前記埋め込み式チップＣが上記基板１に埋め込まれ、本発明で示していない他の実施例において、基板１に埋め込まれる埋め込み式チップＣの数は複数であってもよい。
［実施例１４］
図１５及び図１６に示すように、それらは本発明の実施例１４であり、本実施例は上記実施例７とほぼ同じであり、二つの実施例の同じ点については説明を省略するが、その主な差異は前記半導体チップ２である。以下に本実施例と上記実施例７との相違点を説明する。
本実施例において、前記半導体チップ２は基板１にワイヤボンディングされていない。より詳しくは、前記半導体チップ２は複数の金属ボール２１で基板１の上面１１に溶接されることで、基板１と電気的な接続を達成する。なお、前記半導体チップ２と上記基板１との間にアンダーフィル剤２２（ｕｎｄｅｒｆｉｌｌ）が選択的に充填されていてもよく、複数の前記金属ボール２１が前記アンダーフィル剤２２に埋め込まれる（例えば、図１６）。
［実施例１５］
図１７に示すように、それは本発明の実施例１５であり、本実施例は上記実施例１２とほぼ同じであり、二つの実施例の同じ点については説明を省略するが、その主な差異は前記基板１である。以下に本実施例と上記実施例１２との相違点を説明する。
本実施例において、前記基板１の上面１１には収容溝１１２が凹設形成されており、前記複数の半導体チップ２は、上記収容溝１１２に位置するとともに、全て前記収容溝１１２の溝底にワイヤボンディングされることで、各半導体チップ２が基板１と電気的な接続を達成する。
［実施例１６］
図１８に示すように、それは本発明の実施例１６であり、本実施例は上記実施例１５とほぼ同じであり、二つの実施例の同じ点については説明を省略するが、その主な差異は前記基板１である。以下に本実施例と上記実施例１５との相違点を説明する。
本実施例において、前記基板１の上面１１は上記フレーム３と収容溝１１２との間にワイヤボンディング領域１１３を残しており、複数の前記半導体チップ２の少なくとも一つの半導体チップ２（例えば、図１８に上方に位置する半導体チップ２）が前記ワイヤボンディング領域１１３にワイヤボンディングされ、他の半導体チップ２（例えば、図１８に下方に位置する半導体チップ２）が前記収容溝１１２の溝底にワイヤボンディングされることで、各半導体チップ２が基板１と電気的な接続を達成する。
［実施例１７］
図１９に示すように、それは本発明の実施例１７であり、本実施例は上記実施例１５とほぼ同じであり、二つの実施例の同じ点については説明を省略するが、その主な差異は前記フレーム３である。以下に本実施例と上記実施例１５との相違点を説明する。
本実施例において、前記フレーム３がさらに前記基板１の上面１１に固着される載置板３２に限定され、前記載置板３２の外面が載置平面３２１と定義されている。なかでも、前記載置板３２の周縁は例えば接着剤層（図示せず）で前記基板１の上面１１に接続され、上記収容溝１１２を閉鎖するが、本発明はこれに制限されない。さらに、前記接着剤層は、光硬化型粘着剤、熱硬化型粘着剤、上記光硬化型粘着剤と熱硬化型粘着剤とが混合された混合型粘着剤、又は粘着剤膜であってもよく、本発明はここで制限されていない。
［実施例１８］
図２０に示すように、それは本発明の実施例１８であり、本実施例は上記実施例１７とほぼ同じであり、二つの実施例の同じ点については説明を省略するが、その主な差異は本実施例の積層型センサ実装構造１００がシーラント９’をさらに備えることである。以下に本実施例と上記実施例１７との相違点を説明する。
本実施例において、前記半導体チップ２が前記シーラント９’に埋め込まれるように、前記収容溝１１２に上記シーラント９’が充填されている。
［実施例１９］
図２１に示すように、それは本発明の実施例１９であり、本実施例は上記実施例１とほぼ同じであり、二つの実施例の同じ点については説明を省略するが、その主な差異は前記フレーム３である。以下に本実施例と上記実施例１との相違点を説明する。
本実施例において、前記フレーム３の載置板３２に貫通孔３２２が設けられており、前記センシングチップ４が上記貫通孔３２２を遮蔽する。なかでも、本実施例の貫通孔３２２は前記半導体チップ２の真上に位置しないが、それのフレーム３に形成される具体的位置はこれに限定されるものではない。これにより、フレーム３と基板１との間の粘着剤（図示せず）をベークし、前記フレーム３が基板１の上面１１に固定される過程において、上記フレーム３と基板１との間の空気が加熱されて膨張し、前記貫通孔３２２を介して排気され、さらにフレーム３（載置平面３２１）の平坦度を保持することができる。
［実施例２０］
図２２に示すように、それは本発明の実施例２０であり、本実施例は上記実施例１９とほぼ同じであり、二つの実施例の同じ点については説明を省略するが、その主な差異は本実施例の積層型センサ実装構造１００が少なくとも三つの半導体チップ２、２’、２’’を備えることである。以下に本実施例と上記実施例１９との相違点を説明する。
本実施例において、前記三つの半導体チップ２、２’、２’’はそれぞれ異なる固定技術を用い、それぞれ第１の半導体チップ２、第２の半導体チップ２’、及び第３の半導体チップ２’’と名付けられ得ることで、互いに仕分けされ説明しやすくなるが、前記「第１」、「第２」、及び「第３」は他の物理的意味を有しない。
前記第１の半導体チップ２は複数の金属ボール２１で基板１の上面１１に溶接されることで、第１の半導体チップ２と基板１との間が電気的な接続を達成する。なお、前記第１の半導体チップ２と上記基板１との間にアンダーフィル剤２２（ｕｎｄｅｒｆｉｌｌ）が充填されており、複数の前記金属ボール２１が前記アンダーフィル剤２２に埋め込まれる。
前記第２の半導体チップ２’が第１の半導体チップ２に積み重なり、前記基板１の上面１１にワイヤボンディングされることで、第２の半導体チップ２’が基板１と電気的な接続を達成する。
前記第３の半導体チップ２’’が前記基板１の上面１１に設けられるとともに、上記互いに積み重なる第１の半導体チップ２と第２の半導体チップ２’の一側に位置し、前記第３の半導体チップ２’’が前記基板１の上面１１にワイヤボンディングされることで、第３の半導体チップ２’’が基板１と電気的な接続を達成する。
なお、前記第１の半導体チップ２、第２の半導体チップ２’、及び第３の半導体チップ２’’のタイプは、設計者の要求に従い調整し変更してもよく、例えば、画像信号プロセッサ（ｉｍａｇｅ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ、ＩＳＰ）、フラッシュメモリ（ｆｌａｓｈ ｍｅｍｏｒｙ）、又はマイクロコントローラ（ｍｉｃｒｏ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）であり、本発明はここで制限されていない。
上述したのは本発明の好ましい実施可能な実施例に過ぎず、本発明の保護範囲を限定するためのものではなく、本発明の特許請求の範囲に基づき為された等価の変化と変更は、全て本発明の特許請求の範囲の保護範囲に属するものとする。
１ 基板
１１ 上面
１００ 積層型センサ実装構造
１１１ パッド
１１２ 収容溝
１１３ ワイヤボンディング領域
１２ 下面
１３ 半田ボール
２ 半導体チップ（第１の半導体チップ）
２１ 金属ボール
２２ アンダーフィル剤
２’ 第２の半導体チップ
２’’ 第３の半導体チップ
３ フレーム
３１ 環状台座
３２ 載置板
３２１ 載置平面
３２２ 貫通孔
３３ 切欠き
４ センシングチップ
４１ 天面
４１１ 検知エリア
４１２ ワイヤボンディングエリア
４１２１ 接続パッド
４１３ 載置エリア
４２ 底面
４３ 側辺部位
５ ワイヤ
６ 光透過層
６１ 第１の表面
６２ 第２の表面
６２１ 中心エリア
６２２ 支持エリア
６２３ 固定エリア
６３ 階段部
７ 支持体
７１ 第１の支持部
７２ 第２の支持部
７３ 支持層
７４ 接着層
８ 実装体
８１ 天面
８２ 液状シール剤
８２１ 天面
８３ モールドシール剤
８３１ 天面
９、９’ シーラント
Ｅ 受動電子部品
Ｃ 埋め込み式チップ
Ｄ オーバーフロー防止距離

Claims (17)

  1. 対向する上面と下面とを備え、前記上面に複数のパッドが形成されている基板と、
    前記基板に取り付けられる少なくとも一つの半導体チップと、
    前記基板の前記上面に固定されるとともに複数の前記パッドの内側に位置するフレームであって、少なくとも一つの前記半導体チップが前記フレームと前記基板によって囲まれる空間内に位置し前記フレームに接触せず、少なくとも一つの前記半導体チップ上方に位置する載置平面を備えるフレームと、
    サイズが少なくとも一つの前記半導体チップのサイズよりも大きく、対向する天面と底面とを備え、前記天面に複数の接続パッドが設けられており、前記底面が前記載置平面に固定されるセンシングチップと、
    一端がそれぞれ複数の前記パッドに接続され、他端がそれぞれ複数の前記接続パッドに接続される複数本のワイヤと、
    対向する第１の表面と第２の表面とを有し、前記第２の表面が前記センシングチップに向かっている中心エリアと環状を呈しており前記中心エリアの外側を取り囲む支持エリアとを備える光透過層と、
    環状を呈しており、前記センシングチップの前記天面と前記フレームの前記載置平面との少なくとも一つに設けられ、頂縁が前記光透過層の前記支持エリアに当接される支持体と、
    前記基板の前記上面に設けられるとともに前記フレームの外側縁、前記光透過層の少なくとも一部の外側縁、及び前記支持体の外側縁を被覆する実装体（ｐａｃｋａｇｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）であって、各前記ワイヤの少なくとも一部が前記実装体に埋め込まれる実装体とを備えることを特徴とする、積層型センサ実装構造。
  2. 前記フレームは前記載置平面の外縁から環状を呈する切欠きが凹設形成されており、前記切欠きが前記センシングチップの外側に位置することを特徴とする、請求項１に記載の積層型センサ実装構造。
  3. 前記支持体の少なくとも一部は前記センシングチップの前記天面に設けられ、複数の前記接続パッド及び各前記ワイヤの一部を被覆することを特徴とする、請求項１に記載の積層型センサ実装構造。
  4. 前記センシングチップの側辺部位に何れの前記接続パッドも設けられておらず、前記支持体は、
    前記センシングチップの前記天面に設けられ、複数の前記接続パッド及び各前記ワイヤの一部を被覆する第１の支持部と、
    前記載置平面に設けられるとともに前記側辺部位に近接し、何れの前記ワイヤにも接触しない第２の支持部とを備え、
    前記第１の支持部の頂縁と前記第２の支持部の頂縁が全て前記光透過層の前記支持エリアに当接されることを特徴とする、請求項１に記載の積層型センサ実装構造。
  5. 前記センシングチップの前記天面が検知エリアを備え、複数の前記接続パッドが前記検知エリアの外側に位置し、前記支持体が前記天面に設けられ前記検知エリアと複数の前記接続パッドとの間に位置することを特徴とする、請求項１に記載の積層型センサ実装構造。
  6. 前記支持体は、前記フレームの前記載置平面に設けられるとともに前記センシングチップの外側縁に位置し、各前記ワイヤの一部を被覆することを特徴とする、請求項１に記載の積層型センサ実装構造。
  7. 前記支持体は、
    前記載置平面に設けられ、前記センシングチップの外側縁に位置する支持層と、
    前記支持層に設けられ、頂縁が前記光透過層の前記支持エリアに当接される接着層とを備えることを特徴とする、請求項６に記載の積層型センサ実装構造。
  8. 前記支持層の前記載置平面に対する高さは前記センシングチップの前記天面の前記載置平面に対する高さとほぼ等しく、各前記ワイヤの一部が前記接着層に埋め込まれ、前記支持層が何れの前記ワイヤに接触しないことを特徴とする、請求項７に記載の積層型センサ実装構造。
  9. 前記実装体はさらにモールドシール剤（ｍｏｌｄｉｎｇ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）に限定され、その天面が平面状を呈しており、前記光透過層の前記第１の表面よりも低く、略５０μｍから１００μｍのオーバーフロー防止距離が離れていることを特徴とする、請求項１に記載の積層型センサ実装構造。
  10. 前記実装体は、
    前記フレームの前記外側縁、前記光透過層の前記外側縁、及び前記支持体の前記外側縁を被覆し、その天面が斜面状を呈しており、前記天面のエッジが前記光透過層のエッジに接続されている液状シール剤（ｌｉｑｕｉｄ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）と、
    前記液状シール剤の前記天面に形成され、その天面が前記光透過層の前記第１の表面と平行となるとともにそれよりも低く、略５０μｍから１００μｍのオーバーフロー防止距離が離れているモールドシール剤（ｍｏｌｄｉｎｇ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）とを備えることを特徴とする、請求項１に記載の積層型センサ実装構造。
  11. 前記基板に埋め込まれる少なくとも一つの埋め込み式チップをさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の積層型センサ実装構造。
  12. 前記フレームは、
    前記基板に固定される環状台座と、
    前記環状台座に接続され、その外面が前記載置平面と定義されている載置板とを備えることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか１項に記載の積層型センサ実装構造。
  13. 前記載置板に貫通孔が設けられており、前記センシングチップが前記貫通孔を遮蔽することを特徴とする、請求項１２に記載の積層型センサ実装構造。
  14. 前記基板は前記上面に収容溝が凹設形成されており、少なくとも一つの前記半導体チップが前記収容溝に位置することを特徴とする、請求項１から１１のいずれか１項に記載の積層型センサ実装構造。
  15. 前記フレームがさらに前記基板の前記上面に固着される載置板に限定され、前記載置板の外面が前記載置平面と定義されていることを特徴とする、請求項１４に記載の積層型センサ実装構造。
  16. 少なくとも一つの前記半導体チップの数は複数であり、複数の前記半導体チップが前記基板にワイヤボンディングされることを特徴とする、請求項１４に記載の積層型センサ実装構造。
  17. 前記基板の前記上面は前記フレームと前記収容溝との間にワイヤボンディング領域を残しており、複数の前記半導体チップの少なくとも一つの前記半導体チップが前記ワイヤボンディング領域にワイヤボンディングされることを特徴とする、請求項１６に記載の積層型センサ実装構造。
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