JP4378868B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップを中空構造のパッケージ内に封入してなる半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４Ａ、Ｂは、従来の例えばＣＣＤ固体撮像素子や半導体レーザ等の受光半導体装置の例を示す。この半導体装置１は、樹脂（例えばエポキシ樹脂）、セラミック等からなる中空構造のパッケージ２の内部に半導体チップ３を配置し、リ−ド部材６のインナーリード６ａと半導体チップ３の電極間を金属線（例えば金Ａｕ線）で接続し、パッケージ２の受光側の開口部を封止用の接着剤４を介して光透過性の封止ガラス板５で気密封止して構成される。通常、中空パッケージを封止ガラス板５を介して気密封止する際は、図４Ｂに示すように、パッケージ２の上面全周にわたり接着剤４を塗布して封止される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述の半導体装置のパッケージ形態では、半導体チップ３の耐湿劣化やガラス板５内面への結露を防ぐために、極力パッケージ２内部に水分が侵入しないように、封止材（いわゆる接着剤４）やパッケージ２の材料を選択している。このため、封止材やパッケージ材料が特殊なものに限られ、パッケージが非常に高価なものとなり、パッケージを含む半導体装置が高価とならざるを得なかった。
【０００４】
本発明は、上述の点に鑑み、結露せず、かつ封止材、パッケージ材料の選択の自由度を増し、安価に構成できる半導体装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体装置は、酸化シリコン膜により被覆され、受光または発光する半導体素子と、前記半導体素子の電極と電気接続するリードフレームと、光透過性を有し、前記半導体素子と対向して配置されるガラス板と、樹脂又はセラミックにより形成され、前記半導体素子が設置されるパッケージ本体と、前記ガラス板と前記パッケージ本体と前記リードフレームにより内部に中空構造を形成し、前記半導体素子を、前記中空構造の内部に配置し、前記リードフレームを前記中空構造の内部から外部に導出して配置するするパッケージと、を備え、前記リードフレームが、前記パッケージ本体と接触する部分に撥水加工が施された部分を有し、前記パッケージの前記中空構造を形成する内部と前記パッケージの外部が前記撥水加工が施された部分を介して通気性を有することを特徴とする。
【０００６】
本発明の半導体装置においては、半導体素子を封入したパッケージの一部が通気性を有するので、パッケージの外部から内部へ通気し、パッケージを構成する封止ガラス部材の内面への結露が防止される。半導体素子として、耐湿性の高い素子を採用することにより、半導体装置の耐湿信頼性は得られる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の半導体装置の実施の形態を説明する。
【０００８】
パッケージ内に封入する半導体素子、いわゆる半導体チップとして、耐湿信頼性の高い半導体チップの場合には、パッケージを構成する封止ガラス部材への結露のみを考慮すれば良い。
本実施の形態に係る半導体装置おいては、耐湿信頼性の高い半導体チップを採用し、中空構造のパッケージ内に半導体チップを封入し、パッケージの一部に通気性を有せしめて構成する。但し、受光素子の場合は、パッケージ内へのゴミの侵入を防ぐ程度の通気性を有する構成とする。
【０００９】
図１は、本発明の半導体装置の一実施の形態を示す。
本実施の形態に係る半導体装置１１は、図１Ａに示すように、樹脂（例えばエポキシ樹脂）、セラミック等からなり、複数のリード部材１４を一体に有して導出してなる中空パッケージ、即ちパッケージ本体１２を設け、このパッケージ本体１２の内部に、半導体素子、例えばＣＣＤ等の固体撮像素子、半導体レーザ素子などの半導体チップ１３を配置し、リード部材１４のインナーリード部１４ａと半導体チップ１３の電極間を金属線（例えば金Ａｕ線）１５で接続し、パッケージ本体１２の受光側の開口部を封止用の接着剤１６を介して封止ガラス部材、即ち光透過性のガラス板１７で封止すると共に、この封止部に通気性を有するように構成する。パッケージ本体１２とガラス板１７で中空構造のパッケージ１９が構成される。
【００１０】
通気性を有する構成としては、本例では図１Ａ、Ｂに示すように、パッケージ本体１２とガラス板１７の接着部の一部に故意に接着剤１６を塗布しない部分を設け、この部分を通気性を有する通気部分１８とし、この通気部分１８を通じて、パッケージ１９内部と外部との空気流通を可能にする。
接着剤１６が塗布されない通気部分１８の空間（厚さ）ｔは、通気を可能にすると共に、ゴミの侵入を防ぐことができる程度に薄く設定される。空間（厚さ）ｔとしては、１００μｍ以下、好ましくは数１０μｍ程度とすることができる。通気部分１８は、一箇所に限らず、図２に示すように、複数箇所に設けるようにしても良い。
半導体チップ１３は、チップ最表面に例えばプラズマＳｉＯ2 膜による耐湿性の高い保護膜を形成してなる耐湿信頼性の高い半導体チップを採用することができる。
【００１１】
リード部材１４の導出は、例えば図１Ｃに示すように、パッケージ本体１２を構成する部材１２Ａ、１２Ｂ間にリード部材１４を配置し、低融点ガラス２０で一体化して導出することができる。
【００１２】
本実施の形態によれば、パッケージ本体１２とガラス板１７間の封止部の一部に接着剤１６を塗布しない部分を通気部分１８として形成し、パッケージ１９に通気性を持たせた構成とすることにより、いかなる環境下においてもガラス板１７内面が結露しない半導体装置を実現できる。
接着剤１６やパッケージ本体１２として、透湿性を無視した接着剤、パッケージ本体を選択することが可能になり、材料選択の自由度が広がり、一方、単純な構造で結露防止ができることと相俟って、半導体装置の製造コストを低減できる。
パッケージ１９を構成するガラス板１７の封止部の一部に通気性を有せしめるときは、接着剤１６の塗布制御で簡単に通気部分１８を形成でき、半導体装置の製造を容易にする。
【００１３】
図３は、本発明の他の実施の形態を示す。
本実施の形態に係る半導体装置２１は、パッケージ本体としてリード部材１４、本例ではいわゆるリードフレームを一体にして成形した中空モールドパッケージ本体２３を用いる。この中空モールドパッケージ本体２３において、リードフレーム１４とモールド樹脂が接触する部分の領域Ａのリードフレーム１４の表面に撥水加工を施してリードフレーム１４とモールド樹脂の密着性を悪くし、このリードフレーム１４の導出部に通気性を有する通気部分２４を形成する。リードフレーム１４の撥水加工は、１リード部にみでも良く、或いは複数のリード部に、或いは全リード部に施しても良い。
【００１４】
本実施の形態では、かかる構成の中空モールドパッケージ本体２３内に半導体素子、例えばＣＣＤ等の固体撮像素子、半導体レーザ素子などの半導体チップ１３を配置し、リードフレーム１４のインナーリード部１４ａと半導体チップ１３の電極間を金属線（例えば金Ａｕ線）１５で接続し、パッケージ本体２３の受光側の開口部を封止用の接着剤１６を介して封止ガラス部材、即ち光透過性のガラス板１７で封止して構成する。パッケージ本体２３とガラス板１７で中空構造のパッケージ２５が構成される。
接着剤１６は、中空モールドパッケージ本体２３の上面の全周にわたって形成され、中空モールドパッケージ本体２３とガラス板１７とは気密封止される。
【００１５】
本実施の形態によれば、中空モールドパッケージ本体２３のリードフレーム１４とモールド樹脂との接触部、いわゆるリードフレーム１４の導出部に通気性を有する通気部分２４が形成されるので、上例と同様にいかなる環境下においてもガラス板１７内面が結露しない半導体装置を実現できる。また、封止用の接着剤１６や中空モールドパッケージ本体２３として、透湿性を無視した接着剤、パッケージ本体を選択することが可能になり、材料選択の自由度が広がり、一方、単純な構造で結露防止ができることと相俟って、半導体装置の製造コストを低減できる。通気性を有する部分２４では、空気の流通を可能にするも、ゴミの侵入は阻止される。
中空モールドパッケージ本体２３の場合は、最も廉価な汎用樹脂を使用でき、パッケージも単純な構造とすることができ、さらにコスト低減を図ることができる。
パッケージにおけるリードフレーム１４の導出部２４に通気性を有せしめるときは、中空モールドパッケージ本体２３を成形した時点で通気性を有するので、半導体装置の製造を容易にする。
【００１６】
【発明の効果】
本発明に係る半導体装置によれば、半導体素子を封入する中空構造のパッケージに通気性を有するので、パッケージ内での結露は生じにくく、いかなる環境下でも半導体装置の信頼性を維持することができる。
封止用の接着剤やパッケージ材料として、透湿性を無視した接着剤、パッケージ材料を選択できるので、材料選択の自由度が広がり、一方、単純な構造で結露防止ができることと相俟って、半導体装置の製造コストを低減できる。
パッケージを構成する封止ガラス部材の封止部の一部に通気性を有せしめるときは、接着剤の塗布制御で簡単に通気部を形成でき、半導体装置の製造を容易にする。
パッケージにおけるリード部材の導出部に通気性を有せしめるときは、パッケージを成形した時点で通気性を有するので、半導体装置の製造を容易にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａ 本発明に係る半導体装置の一実施の形態を示す構成図である。
Ｂ パッケージを構成する封止ガラス板を外した状態の平面図である。
Ｃ 要部の他の例の断面図である。
【図２】本発明に係る半導体装置の他の実施の形態を示すパッケージを構成する封止ガラス板を外した状態の平面図である。
【図３】本発明に係る半導体装置の他の実施の形態を示す構成図である。
【図４】Ａ 従来例に係る半導体装置を示す構成図である。
Ｂ パッケージを構成する封止ガラス板を外した状態の平面図である。
【符号の説明】
１１、２１・・・半導体装置、１２・・・パッケージ本体、１３・・・半導体チップ、１４・・・リード部材（リードフレームを含む）、１５・・・金属線、１６・・・接着剤、１８、２４・・・通気部分、１９、２５・・・パッケージ、２３・・・中空モールドパッケージ本体。
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップを中空構造のパッケージ内に封入してなる半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４Ａ、Ｂは、従来の例えばＣＣＤ固体撮像素子や半導体レーザ等の受光半導体装置の例を示す。この半導体装置１は、樹脂（例えばエポキシ樹脂）、セラミック等からなる中空構造のパッケージ２の内部に半導体チップ３を配置し、リ−ド部材６のインナーリード６ａと半導体チップ３の電極間を金属線（例えば金Ａｕ線）で接続し、パッケージ２の受光側の開口部を封止用の接着剤４を介して光透過性の封止ガラス板５で気密封止して構成される。通常、中空パッケージを封止ガラス板５を介して気密封止する際は、図４Ｂに示すように、パッケージ２の上面全周にわたり接着剤４を塗布して封止される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述の半導体装置のパッケージ形態では、半導体チップ３の耐湿劣化やガラス板５内面への結露を防ぐために、極力パッケージ２内部に水分が侵入しないように、封止材（いわゆる接着剤４）やパッケージ２の材料を選択している。このため、封止材やパッケージ材料が特殊なものに限られ、パッケージが非常に高価なものとなり、パッケージを含む半導体装置が高価とならざるを得なかった。
【０００４】
本発明は、上述の点に鑑み、結露せず、かつ封止材、パッケージ材料の選択の自由度を増し、安価に構成できる半導体装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体装置は、酸化シリコン膜により被覆され、受光または発光する半導体素子と、前記半導体素子の電極と電気接続するリードフレームと、光透過性を有し、前記半導体素子と対向して配置されるガラス板と、樹脂又はセラミックにより形成され、前記半導体素子が設置されるパッケージ本体と、前記ガラス板と前記パッケージ本体と前記リードフレームにより内部に中空構造を形成し、前記半導体素子を、前記中空構造の内部に配置し、前記リードフレームを前記中空構造の内部から外部に導出して配置するするパッケージと、を備え、前記リードフレームが、前記パッケージ本体と接触する部分に撥水加工が施された部分を有し、前記パッケージの前記中空構造を形成する内部と前記パッケージの外部が前記撥水加工が施された部分を介して通気性を有することを特徴とする。
【０００６】
本発明の半導体装置においては、半導体素子を封入したパッケージの一部が通気性を有するので、パッケージの外部から内部へ通気し、パッケージを構成する封止ガラス部材の内面への結露が防止される。半導体素子として、耐湿性の高い素子を採用することにより、半導体装置の耐湿信頼性は得られる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の半導体装置の実施の形態を説明する。
【０００８】
パッケージ内に封入する半導体素子、いわゆる半導体チップとして、耐湿信頼性の高い半導体チップの場合には、パッケージを構成する封止ガラス部材への結露のみを考慮すれば良い。
本実施の形態に係る半導体装置おいては、耐湿信頼性の高い半導体チップを採用し、中空構造のパッケージ内に半導体チップを封入し、パッケージの一部に通気性を有せしめて構成する。但し、受光素子の場合は、パッケージ内へのゴミの侵入を防ぐ程度の通気性を有する構成とする。
【０００９】
図１は、本発明の半導体装置の一実施の形態を示す。
本実施の形態に係る半導体装置１１は、図１Ａに示すように、樹脂（例えばエポキシ樹脂）、セラミック等からなり、複数のリード部材１４を一体に有して導出してなる中空パッケージ、即ちパッケージ本体１２を設け、このパッケージ本体１２の内部に、半導体素子、例えばＣＣＤ等の固体撮像素子、半導体レーザ素子などの半導体チップ１３を配置し、リード部材１４のインナーリード部１４ａと半導体チップ１３の電極間を金属線（例えば金Ａｕ線）１５で接続し、パッケージ本体１２の受光側の開口部を封止用の接着剤１６を介して封止ガラス部材、即ち光透過性のガラス板１７で封止すると共に、この封止部に通気性を有するように構成する。パッケージ本体１２とガラス板１７で中空構造のパッケージ１９が構成される。
【００１０】
通気性を有する構成としては、本例では図１Ａ、Ｂに示すように、パッケージ本体１２とガラス板１７の接着部の一部に故意に接着剤１６を塗布しない部分を設け、この部分を通気性を有する通気部分１８とし、この通気部分１８を通じて、パッケージ１９内部と外部との空気流通を可能にする。
接着剤１６が塗布されない通気部分１８の空間（厚さ）ｔは、通気を可能にすると共に、ゴミの侵入を防ぐことができる程度に薄く設定される。空間（厚さ）ｔとしては、１００μｍ以下、好ましくは数１０μｍ程度とすることができる。通気部分１８は、一箇所に限らず、図２に示すように、複数箇所に設けるようにしても良い。
半導体チップ１３は、チップ最表面に例えばプラズマＳｉＯ2 膜による耐湿性の高い保護膜を形成してなる耐湿信頼性の高い半導体チップを採用することができる。
【００１１】
リード部材１４の導出は、例えば図１Ｃに示すように、パッケージ本体１２を構成する部材１２Ａ、１２Ｂ間にリード部材１４を配置し、低融点ガラス２０で一体化して導出することができる。
【００１２】
本実施の形態によれば、パッケージ本体１２とガラス板１７間の封止部の一部に接着剤１６を塗布しない部分を通気部分１８として形成し、パッケージ１９に通気性を持たせた構成とすることにより、いかなる環境下においてもガラス板１７内面が結露しない半導体装置を実現できる。
接着剤１６やパッケージ本体１２として、透湿性を無視した接着剤、パッケージ本体を選択することが可能になり、材料選択の自由度が広がり、一方、単純な構造で結露防止ができることと相俟って、半導体装置の製造コストを低減できる。
パッケージ１９を構成するガラス板１７の封止部の一部に通気性を有せしめるときは、接着剤１６の塗布制御で簡単に通気部分１８を形成でき、半導体装置の製造を容易にする。
【００１３】
図３は、本発明の他の実施の形態を示す。
本実施の形態に係る半導体装置２１は、パッケージ本体としてリード部材１４、本例ではいわゆるリードフレームを一体にして成形した中空モールドパッケージ本体２３を用いる。この中空モールドパッケージ本体２３において、リードフレーム１４とモールド樹脂が接触する部分の領域Ａのリードフレーム１４の表面に撥水加工を施してリードフレーム１４とモールド樹脂の密着性を悪くし、このリードフレーム１４の導出部に通気性を有する通気部分２４を形成する。リードフレーム１４の撥水加工は、１リード部にみでも良く、或いは複数のリード部に、或いは全リード部に施しても良い。
【００１４】
本実施の形態では、かかる構成の中空モールドパッケージ本体２３内に半導体素子、例えばＣＣＤ等の固体撮像素子、半導体レーザ素子などの半導体チップ１３を配置し、リードフレーム１４のインナーリード部１４ａと半導体チップ１３の電極間を金属線（例えば金Ａｕ線）１５で接続し、パッケージ本体２３の受光側の開口部を封止用の接着剤１６を介して封止ガラス部材、即ち光透過性のガラス板１７で封止して構成する。パッケージ本体２３とガラス板１７で中空構造のパッケージ２５が構成される。
接着剤１６は、中空モールドパッケージ本体２３の上面の全周にわたって形成され、中空モールドパッケージ本体２３とガラス板１７とは気密封止される。
【００１５】
本実施の形態によれば、中空モールドパッケージ本体２３のリードフレーム１４とモールド樹脂との接触部、いわゆるリードフレーム１４の導出部に通気性を有する通気部分２４が形成されるので、上例と同様にいかなる環境下においてもガラス板１７内面が結露しない半導体装置を実現できる。また、封止用の接着剤１６や中空モールドパッケージ本体２３として、透湿性を無視した接着剤、パッケージ本体を選択することが可能になり、材料選択の自由度が広がり、一方、単純な構造で結露防止ができることと相俟って、半導体装置の製造コストを低減できる。通気性を有する部分２４では、空気の流通を可能にするも、ゴミの侵入は阻止される。
中空モールドパッケージ本体２３の場合は、最も廉価な汎用樹脂を使用でき、パッケージも単純な構造とすることができ、さらにコスト低減を図ることができる。
パッケージにおけるリードフレーム１４の導出部２４に通気性を有せしめるときは、中空モールドパッケージ本体２３を成形した時点で通気性を有するので、半導体装置の製造を容易にする。
【００１６】
【発明の効果】
本発明に係る半導体装置によれば、半導体素子を封入する中空構造のパッケージに通気性を有するので、パッケージ内での結露は生じにくく、いかなる環境下でも半導体装置の信頼性を維持することができる。
封止用の接着剤やパッケージ材料として、透湿性を無視した接着剤、パッケージ材料を選択できるので、材料選択の自由度が広がり、一方、単純な構造で結露防止ができることと相俟って、半導体装置の製造コストを低減できる。
パッケージを構成する封止ガラス部材の封止部の一部に通気性を有せしめるときは、接着剤の塗布制御で簡単に通気部を形成でき、半導体装置の製造を容易にする。
パッケージにおけるリード部材の導出部に通気性を有せしめるときは、パッケージを成形した時点で通気性を有するので、半導体装置の製造を容易にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａ 本発明に係る半導体装置の一実施の形態を示す構成図である。
Ｂ パッケージを構成する封止ガラス板を外した状態の平面図である。
Ｃ 要部の他の例の断面図である。
【図２】本発明に係る半導体装置の他の実施の形態を示すパッケージを構成する封止ガラス板を外した状態の平面図である。
【図３】本発明に係る半導体装置の他の実施の形態を示す構成図である。
【図４】Ａ 従来例に係る半導体装置を示す構成図である。
Ｂ パッケージを構成する封止ガラス板を外した状態の平面図である。
【符号の説明】
１１、２１・・・半導体装置、１２・・・パッケージ本体、１３・・・半導体チップ、１４・・・リード部材（リードフレームを含む）、１５・・・金属線、１６・・・接着剤、１８、２４・・・通気部分、１９、２５・・・パッケージ、２３・・・中空モールドパッケージ本体。
Claims (2)
- 酸化シリコン膜により被覆され、受光または発光する半導体素子と、
前記半導体素子の電極と電気接続するリードフレームと、
光透過性を有し、前記半導体素子と対向して配置されるガラス板と、
樹脂又はセラミックにより形成され、前記半導体素子が設置されるパッケージ本体と、
前記ガラス板と前記パッケージ本体と前記リードフレームにより内部に中空構造を形成し、前記半導体素子を、前記中空構造の内部に配置し、前記リードフレームを前記中空構造の内部から外部に導出して配置するするパッケージと、
を備え、
前記リードフレームが、前記パッケージ本体と接触する部分に撥水加工が施された部分を有し、前記パッケージの前記中空構造を形成する内部と前記パッケージの外部が前記撥水加工が施された部分を介して通気性を有することを特徴とする半導体装置。 - 前記ガラス板と前記パッケージ本体との接触部が接着剤により封止され、前記ガラス板と前記パッケージ本体との接触部の一部が接着剤により接着されない部分を有することにより、前記パッケージの前記中空構造を形成する内部と前記パッケージの外部が前記接着剤により接着されない部分を介して通気性を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
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