JP4554492B2 - Manufacturing method of semiconductor package - Google Patents
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Description
本発明は、半導体素子を保護する半導体パッケージの製造方法に関するものであり、特に、半導体素子を収容した状態で、内部の結露を防止することが可能な半導体パッケージの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor package for protecting a semiconductor element, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor package capable of preventing internal condensation in a state in which the semiconductor element is accommodated.
従来から、半導体素子を保護する目的で半導体パッケージが広く用いられている。半導体パッケージは、絶縁性のパッケージ本体(基板)に、半導体素子を収容するキャビティを形成した構成となっており、このキャビティに半導体素子を収容して固定し蓋部材で密封することによって半導体装置が形成される。これにより、半導体素子が外力により損傷することを回避したり、埃や水分等から半導体素子を保護したりすることができる。 Conventionally, semiconductor packages have been widely used for the purpose of protecting semiconductor elements. A semiconductor package has a structure in which a cavity for housing a semiconductor element is formed in an insulating package body (substrate). The semiconductor device is housed and fixed in this cavity and sealed by a lid member. It is formed. Thus, the semiconductor element can be prevented from being damaged by an external force, and the semiconductor element can be protected from dust, moisture, and the like.
半導体装置が受光半導体装置である場合には、半導体パッケージ内で所定の光を受光できるよう半導体パッケージに採光部が設けられている。たとえば、蓋部材として、ガラス板等の透光性部材を用いれば、この透光性部材を採光部とすることができる。 When the semiconductor device is a light receiving semiconductor device, a daylighting unit is provided in the semiconductor package so that predetermined light can be received in the semiconductor package. For example, if a translucent member such as a glass plate is used as the lid member, this translucent member can be used as the daylighting unit.
上記半導体装置の構成の一例として、光を受光する半導体素子を用いた受光型の半導体装置を挙げて説明する。なお、受光型半導体の具体例としては、CCD固体撮像素子やCMOSイメージセンサー等を挙げることができる。 As an example of the structure of the semiconductor device, a light-receiving semiconductor device using a semiconductor element that receives light will be described. Specific examples of the light receiving type semiconductor include a CCD solid-state imaging device and a CMOS image sensor.
図5は、従来の受光型半導体装置60の一例を示す模式図であり、上段が断面図、下段が上段の断面図に対応する平面図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a conventional light-receiving
図5上段に示すように、絶縁性材料からなるパッケージ本体22にキャビティ20が形成されており、このキャビティ20内に半導体素子23が収容されて受光型半導体装置60が構成される。半導体素子23は金属配線26を介して、図5下段に示すようにインナーリード27に接続されている。
As shown in the upper part of FIG. 5, a
また、キャビティ20は、図5上段に示すように、接着部24を介して蓋部材25で封止される。この接着部24は、半導体装置の技術分野で公知の接着剤を用いることができ、図5下段に示すように、キャビティ20の周囲全体に接着剤を塗布して硬化させることにより形成される。
Further, the
ここで、図5に示す受光型半導体装置60は、受光型であるので、蓋部材25としては、例えばガラス板等の透光性部材が用いられる。これによって受光型半導体装置60の受光面(図の上方)から入射する光を半導体素子23で受光することができる。
Here, since the light-receiving
ところで、上記受光型に関わらず、半導体装置の技術分野では、通常、半導体パッケージ内に半導体素子を収容した状態で、蓋部材によりキャビティ内を密封するようになっている。ところが、このようなキャビティ内を密封すると、外気の温度とキャビティ内部との温度差等により、キャビティ内部に結露が生じるおそれがある。 By the way, regardless of the light receiving type, in the technical field of semiconductor devices, the inside of the cavity is usually sealed by a lid member in a state where the semiconductor element is accommodated in the semiconductor package. However, when such a cavity is sealed, there is a risk that condensation may occur inside the cavity due to a temperature difference between the outside air temperature and the inside of the cavity.
半導体装置の技術分野で、中空構造内に半導体素子を封入した状態で、内部の結露を防止する技術としては、例えば、特許文献1および特許文献2に示す技術が挙げられる。
In the technical field of semiconductor devices, as a technique for preventing internal dew condensation in a state where a semiconductor element is sealed in a hollow structure, for example, techniques shown in
特許文献1には、パッケージの一部が通気性を有している構成が開示されており、より具体的には、中空構造のパッケージを構成する封止ガラス部材の封止部の一部が接着されず、該封止部の一部が通気性を有している構成や、パッケージにおけるリード部材の導出部が通気性を有している構成が開示されている。
また、特許文献2には、特許文献1と同様に、パッケージに中空部を外部と連通する通気孔を設ける構成が開示されているが、この通気孔は、パッケージの外部接続端子となるリードフレームに設けられている。また、この通気孔は、半導体装置の実装される実装基板に向けて設けられている。
In addition,
このように、キャビティ内での結露を防止する代表的な技術としては、(1)蓋部材をパッケージ本体に接着する接着部に通気部を設ける構成、および(2)リードフレーム周辺またはリードフレーム自体に通気部を設ける構成が知られている。これら技術を図5に示す受光型半導体装置60の構成に適応し、図6〜図8を例示して詳細に説明する。なお、なお、図6においては、図5と同様に、上段が受光型半導体装置61の断面図、下段が上段の断面図に対応する平面図となっており、図7は、受光型半導体装置62の断面図となっており、図8は、図7のリードフレーム部分の拡大図となっている。
As described above, typical techniques for preventing dew condensation in the cavity include (1) a configuration in which a ventilation portion is provided in an adhesive portion for bonding the lid member to the package body, and (2) the periphery of the lead frame or the lead frame itself. There is known a configuration in which a ventilation portion is provided in the base. These techniques are applied to the configuration of the light-receiving
まず、図6に基づいて(1)の技術について具体的に説明すると、図6上段に示すように、パッケージ本体22にキャビティ20が形成されており、このキャビティ20内に半導体素子23が収容されて受光型半導体装置61が構成される。半導体素子23は金属配線26を介して、図6下段に示すようにリード部材28のインナーリード28aに接続されている。また、キャビティ20は、図6上段に示すように、接着部24を介して蓋部材25で封止される。ここで接着部24には、図6下段にも示すように、一部に故意に接着剤16を塗布しない部分を設け、この部分を通気部11としている。
First, the technique (1) will be described in detail with reference to FIG. 6. As shown in the upper part of FIG. 6, a
次に、図7及び図8に基づいて(2)の技術について具体的に説明すると、図7に示すように、図5上段や図6上段と同様に、受光型半導体装置62は、パッケージ本体22のキャビティ20内に半導体素子23を収容し、接着部24により蓋部材25を貼り付けて封止した構成となっている。半導体素子23は、金属配線26を介してリード部材(インナーリードを含む)28に接続されている。
Next, the technique (2) will be described in detail with reference to FIGS. 7 and 8. As shown in FIG. 7, the light receiving
ここで、パッケージ本体22は樹脂やセラミックス等の絶縁性材料を主成分としているが、このパッケージ本体22に対してリード部材(リードフレーム)28は、低融点ガラス10で一体化されている。そこで、図8に示すように、リード部材28と低融点ガラス10が接触する部分の導出部に、低融点ガラス10を充填せずに、通気性を有する通気部11を形成する。
Here, the package
なお、リードフレーム自体に通気部を形成する技術については図示しないが、例えば、特許文献2では、導通用リードと補助リードとを設けたリードフレームに、射出成形によってプラスチックからなる底面壁と側面壁とを一体的に形成してパッケージ本体を構成しており、補助リードにあらかじめ貫通孔を穿設して通気孔としている。
Although a technique for forming a ventilation portion in the lead frame itself is not shown, for example, in
このように、従来では、キャビティ内と外部との通気を可能とすることで、キャビティ内での結露を防止している。
しかしながら、上記(1)の従来技術では、接着剤を一部塗布しないことにより、実用上さまざまな問題が生じる。具体的には、パッケージ本体と蓋部材とを封止する際に一部故意に接着剤を塗布しないため通気部の形状が一定とならず不安定化する。また、蓋部材を貼り付ける接着面積が低減するため接着力が低下するおそれがある。また、通気部からキャビティ内に異物が進入することを防止すべく、接着部の厚みを抑制することが好ましいが、接着剤を塗布しない通気部の存在により、接着部の厚み抑制はさらなる接着力の低下を引き起こす可能性がある。 However, in the prior art (1), various problems occur in practice because a part of the adhesive is not applied. Specifically, when the package main body and the lid member are sealed, a part of the adhesive is not intentionally applied, so that the shape of the ventilation portion is not constant and becomes unstable. Moreover, since the adhesion area which affixes a cover member reduces, there exists a possibility that adhesive force may fall. In addition, it is preferable to suppress the thickness of the adhesive portion in order to prevent foreign matter from entering the cavity from the ventilation portion. However, due to the presence of the ventilation portion to which no adhesive is applied, the thickness of the adhesive portion is further suppressed. May cause a decrease in
また、上記(2)の従来技術では、上記(1)の従来技術のように、蓋部材25の接着力低下といった問題が生じることはない。しかしながら、この(2)の技術はリードフレーム構造を有するという前提条件が必要であるため、言い換えれば、(2)の技術は、リードフレームを有する半導体パッケージでなければ適用できないことになる。
Further, in the prior art (2), there is no problem that the adhesive force of the
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、キャビティ内部に通気する部分を有する場合でも、当該通気部の形状を一定かつ安定に形成可能であり、かつ、異物の進入も有効に防止可能であり、さらに、リードフレームを有さない構造であっても適用可能な半導体パッケージの製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problem, and even when the cavity has a ventilation portion, the shape of the ventilation portion can be formed stably and stably, and the entry of foreign matter is also effective. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor package that can be prevented and that can be applied even to a structure that does not have a lead frame.
本発明者は上記課題について鋭意検討した結果、半導体パッケージに単純に通気部を形成するのではなく、半導体パッケージの一部であるパッケージ本体に、特定形状の通気孔を形成すれば、通気部の形状不安定、異物混入防止、リードフレームを有さない構造への適応といった課題を有効に解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of intensive studies on the above problems, the present inventor does not simply form the ventilation portion in the semiconductor package, but forms a ventilation hole of a specific shape in the package body that is a part of the semiconductor package. The present inventors have found that problems such as shape instability, prevention of foreign matter contamination, and adaptation to a structure without a lead frame can be effectively solved, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明にかかる製造方法によって形成される半導体パッケージは、上記の課題を解決するために、少なくとも、半導体素子を収容可能とするキャビティが形成されたパッケージ本体を備える半導体パッケージにおいて、さらに、半導体素子をキャビティに収容して蓋部材で封止した状態で、当該キャビティを外部に通じさせる通気部がパッケージ本体に形成されており、当該通気部は、屈曲構造を含む通孔となっていることを特徴としている。 That is, a semiconductor package formed by the manufacturing method according to the present invention is a semiconductor package including at least a package body in which a cavity capable of accommodating a semiconductor element is formed. In the state where the element is accommodated in the cavity and sealed with the lid member, a ventilation part for allowing the cavity to communicate with the outside is formed in the package body, and the ventilation part is a through hole including a bent structure. It is characterized by.
上記構成によれば、半導体素子を接着するパッケージ本体が異物の進入を防止する形状の通気部を有することになる。それゆえ、単に直線状の貫通孔を形成する場合に比べて、キャビティ内に異物の進入を防止できる。しかも、接着剤の塗布の有無により通気部を形成する技術と比較して、通気部の形状を一定させ、通気部の形成も安定化することができるだけでなく、蓋部材を貼り付ける接着部の接着面積が低減されることや、接着部の厚さ抑制の調整も回避することができる。また、リードフレームの有無に関係なく通気部を形成できるので、技術の汎用性を高めることができる。 According to the said structure, the package main body which adhere | attaches a semiconductor element has a ventilation part of the shape which prevents invasion of a foreign material. Therefore, it is possible to prevent foreign matter from entering the cavity as compared with the case where a straight through hole is simply formed. Moreover, compared to the technique of forming the ventilation portion depending on whether or not the adhesive is applied, not only can the shape of the ventilation portion be constant and the formation of the ventilation portion can be stabilized, but also the adhesive portion to which the lid member is attached Reduction of the bonding area and adjustment of suppression of the thickness of the bonded portion can also be avoided. Further, since the ventilation portion can be formed regardless of the presence or absence of the lead frame, the versatility of the technique can be improved.
上記半導体パッケージにおいては、上記通気部は、上記パッケージ本体において、半導体素子を固定する位置の周辺で、かつ、キャビティの側面および底面の少なくとも何れかに対応する位置に形成されていることが好ましい。 In the semiconductor package, it is preferable that the ventilation portion is formed around the position where the semiconductor element is fixed and at a position corresponding to at least one of a side surface and a bottom surface of the cavity in the package body.
上記構成であれば、汎用の半導体構造においても本発明にかかる半導体パッケージの構成を好適に適用することができる。 If it is the said structure, the structure of the semiconductor package concerning this invention can be applied suitably also in a general purpose semiconductor structure.
また、上記半導体パッケージにおいては、上記キャビティが多角形状である場合、上記通気部は、上記パッケージ本体において、キャビティの角となる位置に形成されていてもよい。 In the semiconductor package, when the cavity has a polygonal shape, the ventilation portion may be formed at a position that is a corner of the cavity in the package body.
上記構成によれば、通気部がキャビティの角となる位置に設けられているため、金属線を接続する部分に保持部を設けることが不要となる。それゆえ、結露の影響をより受け難くなるため半導体パッケージのより一層の小型化を図ることが可能となる。 According to the above configuration, since the ventilation portion is provided at a position that becomes the corner of the cavity, it is not necessary to provide a holding portion in a portion to which the metal wire is connected. Therefore, since it becomes less susceptible to dew condensation, it is possible to further reduce the size of the semiconductor package.
本発明にかかる半導体パッケージの製造方法は、パッケージ本体が、複数の層を積層して形成されることを特徴としている。 The method of manufacturing a semiconductor package according to the present invention, the package body is characterized by being formed by stacking a plurality of layers.
上記構成であれば、例えば複数の有機系材料(高分子重合体等)からなる層を積層してパッケージ本体を形成することになるので、それぞれの層に孔を形成して各層を重ね合わせて一体化することで、屈曲構造を有する通気部を容易かつ効率的に形成することができる。 If it is the said structure, since the package main body will be formed by laminating | stacking the layer which consists of a several organic type material (polymer polymer etc.), for example, a hole is formed in each layer and each layer is piled up. By integrating, the ventilation part which has a bending structure can be formed easily and efficiently.
上記半導体パッケージにおいては、上記パッケージ本体にキャビティがあらかじめ形成されていてもよいし、パッケージ本体の半導体素子の載置面に、蓋部材を覆い被せることによりキャビティが形成されるようになっていてもよい。 In the semiconductor package, the cavity may be formed in the package body in advance, or the cavity may be formed by covering the mounting surface of the semiconductor element of the package body with a lid member. Good.
上記何れの構成であっても、少なくともパッケージ本体に通気部を設けていれば、キャビティ内の結露を有効に防止することができる。 In any of the above configurations, condensation in the cavity can be effectively prevented as long as at least a ventilation portion is provided in the package body.
本発明には、上記半導体パッケージを用いた半導体装置の製造方法も含まれる。すなわち、本発明にかかる製造方法によって形成される半導体装置は、上記何れかの半導体パッケージを用いてなる半導体装置である。 The present invention also includes a method for manufacturing a semiconductor device using the semiconductor package. That is, the semiconductor device formed by the manufacturing method according to the present invention is a semiconductor device using any one of the above semiconductor packages.
上記半導体装置は、蓋部材が透光性部材であり、半導体素子をキャビティに収容して蓋部材で封止した状態で、外部からの光を半導体素子で受光可能とする受光型となっていてもよい。 The semiconductor device has a light receiving type in which the lid member is a light-transmitting member, and the semiconductor element can be received by the semiconductor element in a state where the semiconductor element is accommodated in the cavity and sealed with the lid member. Also good.
上記構成によれば、受光型半導体装置に対しても本発明にかかる製造方法によって形成される半導体パッケージの構成を好適に適用することができる。 According to the said structure, the structure of the semiconductor package formed by the manufacturing method concerning this invention can be applied suitably also to a light-receiving type semiconductor device.
さらに、上記受光型半導体装置においては、上記蓋部材には、さらに上記透光性部材に光を導く光学手段が備えられていてもよい。このような光学手段としては、例えば、レンズが挙げられる。この場合、蓋部材そのものがレンズホルダーユニットとなっているか、蓋部材とレンズホルダーユニットとが一体化されていてもよい。 Further, in the light receiving semiconductor device, the lid member may further include an optical unit that guides light to the light transmissive member. An example of such an optical means is a lens. In this case, the lid member itself may be a lens holder unit, or the lid member and the lens holder unit may be integrated.
上記構成によれば、外部からの光を、レンズ等の光学素子を介して半導体素子で受光することが可能である。それゆえ、各種受光型半導体装置、例えばCCD固体撮像素子やCMOSイメージセンサーなどの半導体装置に本発明を好適に適用することができる。 According to the above configuration, light from the outside can be received by the semiconductor element via the optical element such as a lens. Therefore, the present invention can be suitably applied to various light receiving semiconductor devices, for example, semiconductor devices such as a CCD solid-state imaging device and a CMOS image sensor.
以上のように、本発明にかかる製造方法によって形成される半導体パッケージは、半導体素子を封入するパッケージ本体に屈曲構造を含む通孔となっている通気部が設けられている。このように、通気部により半導体パッケージ内での結露は生じにくく、かつ通気部が屈曲構造を含んでいるため、キャビティへの異物進入を防止できるという効果を奏する。 As described above, the semiconductor package formed by the manufacturing method according to the present invention is provided with a ventilation portion serving as a through hole including a bent structure in the package body enclosing the semiconductor element. As described above, the ventilation portion hardly causes dew condensation in the semiconductor package, and since the ventilation portion includes a bent structure, it is possible to prevent foreign matter from entering the cavity.
しかも、本発明にかかる製造方法によって形成される半導体パッケージではパッケージ本体に通気部を設けているので、蓋部材を貼り付ける接着部に通気部を設ける従来技術と比較して、通気部の形状を一定化かつ安定化させることができる。それゆえ、異物進入を防止する構造である「屈曲構造」を確実に有する通気部を設けることができるという効果も奏する。 Moreover, in the semiconductor package formed by the manufacturing method according to the present invention , since the ventilation portion is provided in the package body, the shape of the ventilation portion is compared with the conventional technique in which the ventilation portion is provided in the bonding portion to which the lid member is attached. It can be stabilized and stabilized. Therefore, there is also an effect that it is possible to provide a ventilation portion that surely has a “bending structure” that is a structure that prevents foreign matter from entering.
また、接着部に通気部を設けないため、接着部の接着面積が低減するような事態を回避できるだけでなく、異物の進入を防止するために接着部の厚さを抑制する必要も無くなる。その結果、接着部の接着力(蓋部材の貼り合わせ状態の安定性)の低下を回避し、半導体パッケージの信頼性をより一層向上させることができるという効果も奏する。 Further, since the ventilation portion is not provided in the bonding portion, it is possible not only to avoid a situation in which the bonding area of the bonding portion is reduced, but also to eliminate the need to suppress the thickness of the bonding portion in order to prevent foreign matter from entering. As a result, it is possible to avoid a decrease in the adhesive strength of the adhesive portion (stability of the bonded state of the lid member) and further improve the reliability of the semiconductor package.
さらに、パッケージ本体に通気部を形成することから、通気部の形成にリードフレームの有無は関係なくなる。したがって、リードフレームを有する半導体パッケージに限定されず、半導体パッケージの技術分野に広く適用することができるという効果も奏する。 Further, since the ventilation part is formed in the package body, the presence or absence of the lead frame is irrelevant to the formation of the ventilation part. Therefore, the present invention is not limited to a semiconductor package having a lead frame, and has an effect that it can be widely applied to the technical field of semiconductor packages.
なお、本発明では安定かつ所定の形状の通気部を設けることができるので、キャビティ内の結露は有効に防止される。そのため、本発明を用いれば、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ことはいうまでもない。また、接着部の接着領域、接着剤の種類、パッケージ本体の透湿性等は無視できるため、半導体装置の設計も容易になると共に半導体装置の小型化を図ることができるという効果も奏する。さらに、半導体装置の開発においても結露に対する評価が不要になり、製造においてもパッケージ本体に通気性があるため接着剤塗布等の工程管理が容易になるという効果も奏する。 In the present invention, since a stable and predetermined ventilation portion can be provided, condensation in the cavity is effectively prevented. Therefore, it goes without saying that the reliability of the semiconductor device can be maintained under any environment by using the present invention. In addition, since the bonding area of the bonding portion, the type of adhesive, the moisture permeability of the package body, and the like can be ignored, the semiconductor device can be easily designed and the semiconductor device can be downsized. Further, evaluation of dew condensation is not required even in the development of a semiconductor device, and there is also an effect that process management such as adhesive application is facilitated because the package body has air permeability in manufacturing.
〔実施の形態1〕
本発明にかかる製造方法によって形成される半導体パッケージ及び半導体装置の実施の一形態について図1ないし図3に基づいて説明すれば以下の通りである。なお、本発明はこれに限定されるものではない。
[Embodiment 1]
An embodiment of a semiconductor package and a semiconductor device formed by the manufacturing method according to the present invention will be described below with reference to FIGS. Note that the present invention is not limited to this.
本発明にかかる製造方法によって形成される半導体装置の一例を挙げると、図2に示すように、キャビティ10及び複数の通気部1が形成されたパッケージ本体(基板)2に、接着部4によってガラス基板(蓋部材)5が貼り合わせられた、受光型半導体装置30を挙げることができる。ここでいう受光型とは、半導体素子3をキャビティ10に収容してガラス基板5で封止した状態で、当該ガラス基板5を採光部として外部からの光を半導体素子3で受光可能とする構成を指す。なお、図2の上段が断面図、下段が上段の断面図に対応する平面図である。
An example of a semiconductor device formed by the manufacturing method according to the present invention is as follows. As shown in FIG. 2, glass is bonded to a package body (substrate) 2 in which a
図2上段に示すように、キャビティ10内には、半導体素子3が収容されており、この半導体素子3は金属線6を介して、図2下段に示すようにインナーリード7に接続されている。ガラス基板5は、キャビティ10を封止する蓋部材として機能するとともに、外部から照射される光を半導体素子3で受光する採光部としても機能する。通気部1は、半導体素子3をキャビティ10に収容してガラス基板5で封止した状態で、当該キャビティ10を外部に通じさせるようになっている。
As shown in the upper part of FIG. 2, the
上記通気部1は、パッケージ本体2に形成されている管状の貫通孔であるが、図2に示すように、屈曲構造を有している。この屈曲構造は、受光型半導体装置30の外部から異物が進入することを防止する構造として機能する。屈曲構造の具体的な構成は特に限定されるものではないが、図2に示すように、ほぼ直角の折れ曲がり形状を挙げることができる。このような直角の折れ曲がり形状であれば、後述するように、複数層を積層して形成される半導体パッケージにおいて、各層に直線状の孔を形成してそれを位置合わせするだけで容易に形成することができる(図1参照)。
The
もちろん、通気部1の形状は、直角の折れ曲がり形状に限定されるものではなく、円弧状の曲線を含む構成であってもよいし、鋭角および鈍角の少なくとも一方の角度を有する折れ曲がり形状を含む構成であってもよい。このように、通気部1の形状は、外部からの異物をトラップできるような屈曲構造を含んでいればよい。
Of course, the shape of the
通気部1に含まれる屈曲構造は、例えば、図2上段の図中右下及び下段図中右上方の通気部1のように、1個のみであってもよいが、他の通気部1のように2個含まれていてもよいし、図示しないが3個以上含まれていてもよい。屈曲構造の数は、通気部1の形成方法や通気部1に要求されるトラップ機能の程度等によって適宜設定されるものであり、特に限定されない。
The ventilation structure included in the
一つのパッケージ本体2に設けられる通気部1の個数も特に限定されるものではなく、半導体装置の想定される使用環境や、キャビティ10の大きさ等の諸条件に応じて、結露の発生を有効に防止できるような数を設ければよい。図2に示す構成では、パッケージ本体2の5箇所に通気部1が設けられているが、通気部1の個数は5個に限定されるものではない。
The number of
上記通気部1の形成される位置は特に限定されるものではないが、図2に示すように、パッケージ本体2において、半導体素子3を固定する位置の周辺で、かつ、キャビティ10の側面および底面の少なくとも何れかに対応する位置であればよい。例えば、図2では、キャビティ10は平面状に広がり方形状の窪みとなっているが、図2上段に示すように、パッケージ本体2の断面においてキャビティ10の側面には、それぞれ1個ずつの通気部1が形成されており、底面には3個の通気部1が形成されている。このように、半導体素子3の周囲に通気部1を形成することで、通気部1を流入する外気が半導体素子3に直接かかるような状態を回避することができる。
The position where the
また、側面か底面の少なくとも一方の位置に通気部1を形成するようになっているということは、例えば受光型半導体装置30をどのような実装基板に実装するか等、実装条件によって、通気部1を適切または好ましい位置に形成すればよいことになる。したがって、通気部1の形成位置について、設計段階での自由度を高めることも可能となる。
Further, the
なお、通気部1の形成位置は、図2に示すように、側面および底面の両方であってもよいが、側面のみであってもよいし、底面のみであってもよい。また、通気部1の形成位置は、通気部1のキャビティ10側の開口部を基準としてもよいが、外部側の開口部を基準として通気部1の設計をしてもよい。実装条件等によっては、例えば受光型半導体装置30の特定の面に通気部1を形成しないことがよい場合もありうる。そこで、図2に示す例のように、図2下段の下側には通気部1の外側の開口部が位置しないように、通気部1の設計を行うことも可能である。なお、本実施の形態では、半導体装置として見た場合、収容される半導体素子3に与える影響を考慮して、キャビティ10内に形成される開口部の位置を基準として、通気部1の形成位置を特定しているが、もちろんこれに限定されるものではない。
As shown in FIG. 2, the
上記通気部1の延伸方向の断面および開口部の形状は特に限定されるものではない。例えば円形状であってもよいし、多角形状であってもよい。また、通気部1全体に渡って、その断面の形状は必ずしも一定でなくてよい。例えば、外部側の開口部が円形状であり、パッケージ本体2内部の断面及びキャビティ10側の開口部が正方形状であってもよい。後述するように、パッケージ本体2が積層型の場合、積層する各層に形成しやすい形状の孔を形成し、各層を重ねて一体化したときに、各孔が通気部1として連通するようになっていれば、通気部1全体の断面形状は異なっていてもよい。さらに、この場合、例えば円形状の孔から正方形状の孔に接続される部位では、通気部1として内周面に部分的に不連続となる箇所が生じるが、このような箇所によって異物のトラップ効果が向上する場合もある。
The cross section of the
上記通気部1の断面積すなわち通気部1の内径は特に限定されるものではないが、5μm以上300μm以下が好ましく、5μm以上100μm以下がより好ましい。通気部1の内径が上記範囲内であれば、キャビティ10への通気の作用を十分確保できるだけでなく、「貫通孔」としての通気部1が小さいことになるので、異物がより内部に侵入しにくくなるという効果もある。
The cross-sectional area of the
上記パッケージ本体2は、半導体装置の技術分野で一般的な材料で形成される一般的な構成のものを好適に用いることができる。もちろん、公知の特別な構造や形状のものも本発明には適用可能であることはいうまでもない。
As the package
上記半導体パッケージ2の材質は特に限定されるものではなく、公知の絶縁性材料を好適に用いることができる。具体的には、例えば、エポキシ等の高分子重合体(樹脂)や、ガラエポ、セラミックスを挙げることができる。
The material of the
上記パッケージ本体2の具体的な構造も特に限定されるものではない。例えば、図2に示す構造では、略正方形状のキャビティ10が形成される構成となっており、さらに、ガラス基板5を接着部4で貼り付けることができるように、キャビティ10の周囲に、貼りしろに相当する領域(接着部4の設けられている領域)を設けた構成となっているが、もちろんこれに限定されるものではない。その他の構成も特に限定されるものではなく、例えば、本実施の形態では、通気部1の形成のしやすさも含めて、後述するように、複数の基板層を積層して一体化した積層型の構造を好ましく用いることができる。
The specific structure of the
上記キャビティ10は、少なくとも、半導体素子3を収容可能とする形状及び大きさでパッケージ本体2に形成されていればよい。図2に示す例では、収容する半導体素子3が略正方形の形状を有しているため、キャビティ10も正方形状であればよい。また、通気部1を形成したり、キャビティ10内に半導体素子3を入れたりするときの便宜等から、半導体素子3の大きさに対してある程度のマージン(余地)を設けることが好ましい。このマージンとしては、一般的な半導体装置において公知のマージンであればよい。上記通気部1の形成方法の一例について、図1に基づいて具体的に説明する。以下の説明では、本発明にかかる製造方法によって形成される半導体パッケージの必須構成であるパッケージ本体(基板)2は、複数の基板層を積層して形成される積層型パッケージ(積層基板)となっているが、本発明はもちろんこれに限定されるものではない。
The
上記積層型パッケージは複数の基板層を積層して一体化することにより形成される。各基板層は、絶縁性の材料であればどのような材質であってもよく、有機系の高分子重合体(いわゆる合成樹脂またはプラスチック)、セラミックス等を好適に用いることができる。各層の材質は同一であってもよいし、異なっていてもよい。 The stacked package is formed by stacking and integrating a plurality of substrate layers. Each substrate layer may be made of any material as long as it is an insulating material, and an organic polymer (so-called synthetic resin or plastic), ceramics, or the like can be suitably used. The material of each layer may be the same or different.
通気部1の形成は、各基板層にそれぞれ孔や溝を形成し、これらを積層して一体化することで、得られるパッケージ本体2に、屈曲構造を含む通気部1を形成する。例えば、図1に示す構成では、基板層が、最上層2a、上方の中間層2b、下方の中間層2c、最下層2dからなる4層構造となっている。まず、(1)最上層2aにおいては、当該最上層2aの上面から下面に貫通する貫通孔1eを設けるとともに、上側の中間層2bには、外側から内側に形成される貫通しない通気溝1bを設ける。この通気溝1bは、外側の端部の位置が最上層2aの貫通孔1eに合うようになっている。さらに、下側の中間層2cには、上記通気溝1dとは別に、内側から外側に形成される貫通しない通気溝1cを設ける。この通気溝1cは、外側の端部が、上記通気溝1bの内側の端部に合うようになっている。最上層2a及び中間層2b・2cを積層すると、貫通孔1e、通気溝1b、通気溝1cが連通し、2つの屈曲構造を有する通気部1が形成される。
The
次に、(2)下側の中間層2cには、半導体素子3を配置する面(底面)に接し、かつキャビティ10の側面となる面から外部に向かって、例えば、屈曲構造(屈折構造)を複数有するように貫通する通気溝1dを設ける。この通気溝1dは、2つの屈曲構造を有する通気部1となる。
Next, (2) the lower
さらに、(3)最下層2dは、半導体素子3を配置する層(キャビティ10の底面となる層)となるが、この半導体素子3を配置する表面(底面)から反対面へ貫通する貫通孔1aを設ける。この貫通孔1aに対して、例えば、最上層2aや中間層2b・2cのような貫通孔1eや通気溝1b〜1dを設けた基板層を積層すれば、上記(1)で述べたような屈曲構造を有する通気部1となる。
Further, (3) the
このように、主として上記(1)〜(3)に示す各ステップ、またはこれらステップを組み合わせ、各基板層を積層して一体化することにより、キャビティ10から外部へつながる、屈曲構造を有する通気部1を容易に形成することができる。
In this way, each step shown mainly in the above (1) to (3), or a combination of these steps, and by laminating and integrating each substrate layer, the ventilation portion having a bent structure connected from the
もちろん通気部1の形成方法はこれに限定されるものではなく、パッケージ本体2の種類(積層型でない場合等)に応じて、他の方法を用いることもできる。
Of course, the formation method of the
上記半導体素子3は、用途に応じて適切なものが選択される。本実施の形態では、半導体装置が受光型半導体装置30であるので、受光型の各種半導体素子を用いればよい。また、本実施の形態にかかる受光型半導体装置30は、例えば、CCD固体撮像素子やCMOSイメージセンサー等として好適に用いることができるので、パッケージ本体2や蓋部材であるガラス基板5もその用途に応じた適切な形状や材質のものを選択すればよい。
As the
なお、半導体素子3のパッケージ本体2への実装状態、すなわち金属線6やインナーリード7の構成等についても特に限定されるものではなく、金属線6やインナーリード7等は公知の構成を好適に用いることができ、実装方法も公知の他の方法を用いてもよい。
Note that the mounting state of the
上記ガラス基板5は、半導体素子3を収容したキャビティ10を封止(閉鎖)できる蓋部材として機能するものであれば特に限定されない。本実施の形態では、受光型半導体装置30を例示しているため、蓋部材はガラス基板5のように透光性部材(透光板)であるが、この透光性部材は、ガラス基板5に限定されるものではなく透光性樹脂からなっていてもよい。また、受光する光の種類によっては、透光性部材が着色するなどしてもよい。
The
上記ガラス基板5の大きさも特に限定されるものではないが、図2下段に示すように、キャビティ10という開口を完全に塞ぐことができ、かつ、接着状態の信頼性を損なわないために、ある程度の接着領域を周辺に確保できるような大きさであればよい。図2下段では、接着部4の領域が上記接着領域に相当する。接着領域の具体的な大きさについても特に限定されるものではなく、半導体装置の分野で公知の範囲内の大きさ(面積)であればよい。
Although the size of the
上記ガラス基板5を張り合わせる接着部4は、半導体装置の技術分野で一般的に用いられている各種接着剤により形成されていればよい。なお、接着部4の厚み、接着部4のガラス基板5またはパッケージ本体2への接着面積(すなわちガラス基板5の上記接着領域)等は、キャビティ10の封止状態を十分に保持できるような厚みや接着面積であればよく、半導体装置の材質や使用環境等に応じて適宜設定可能であって、特に限定されるものではない。
The
さらに、キャビティ10を塞ぐ蓋部材としては、図2に示すようなガラス基板5に限定されるものではなく、半導体装置の用途等に応じて適切な構造のものを採用することができる。例えば、図3に示すように、レンズホルダーユニット35がパッケージ本体2に被せられた構成の受光型半導体装置31を挙げることができる。なお、図3では、上段が受光型半導体装置31の断面図、下段が上段の断面図に対応する平面図である。また、半導体素子3が金属線6を介してインナーリード7に接続されている点は図2と同様である。
Furthermore, the lid member that closes the
上記受光型半導体装置31では、パッケージ本体2が、図2に示す受光型半導体装置30とは異なり、ガラス基板5を受けるキャビティ10の縁部が形成されていない平板形状となっている。このパッケージ本体2には、半導体素子3を実装する部位が中央に設けられているが、図2に示す受光型半導体装置30のように、パッケージ本体2に予めキャビティに相当する凹部(窪み)が設けられているわけではない。
In the light receiving
しかしながら、蓋部材を兼用するレンズホルダーユニット35をパッケージ本体2に覆い被せ、レンズホルダーユニット35の下側の縁部とパッケージ本体2とを接着部4で接着することで、図3上段に示すように、キャビティ10が形成される。このとき、パッケージ本体2には、図3下段に示すように、屈曲構造を有する通気部1が形成されているので、半導体パッケージ全体(あるいは半導体装置全体)として見れば、図2に示す受光型半導体装置30と同様に複数の通気部1を有する構成となっている。
However, the
このように、本発明においては、パッケージ本体2は、半導体素子3を収容するキャビティ10を形成可能となっていればよく、それゆえ、図2に示すように、パッケージ本体2にキャビティ10があらかじめ形成されていてもよいし、図3に示すように、パッケージ本体2の半導体素子3の載置面に、蓋部材(この場合、レンズホルダーユニット35)を覆い被せることによりキャビティ10が形成されるようになっていてもよい。
Thus, in the present invention, the
上記レンズホルダーユニット35はレンズ36を保持する部材、すなわち光学手段保持部材となっている。あるいは、レンズ36と一体化していると見なしてレンズホルダーユニット35を光学手段と見なすことも可能である。さらに、レンズホルダーユニット35は、図3上段に示すように、ガラス基板5が一体化されているので、採光部を有する蓋部材としても機能する。このように、本発明においては、パッケージ本体2の構造や形状、半導体装置の用途等に応じて、蓋部材に上記透光性部材に光を導く光学手段が備えられている構成であってもよいし、蓋部材そのものが光学手段と一体化している構成であってもよい。
The
なお、上記光学手段としては、本実施の形態では、1個のレンズ36を挙げているが、もちろんこれに限定されるものではなく、複数のレンズからなる光学系となっていてもよいし、レンズ以外の光学部材を備える構成となっていてもよい。さらに、パッケージ本体2そのものは、図2に示すようにキャビティ10が予め形成されている構成となっており、ガラス部材5にレンズホルダーユニット等の光学手段が取り付けられた構成となっていてもよい(図2・図3の折衷構造)。
As the optical means, one
また、図3に示す構成では、パッケージ本体2に、キャビティ10の側面に相当する部位が存在しないため、通気部1もキャビティ10の側面には形成されておらず、底面のみに形成されている。図3に示す構成では、底面に形成される3つの通気部1は、図2に示す構成のパッケージ本体2の底面に形成される通気部1と同様の形状となっているが、もちろん本発明はこれに限定されるものではなく、キャビティ10に接続され、屈曲構造を含む通気部1が形成されていれば、半導体パッケージ全体の構成は、図2及び図3に示す構成に限定されない。すなわち、レンズホルダーユニット36等の蓋部材に通気部1が形成されていてもよい。
In the configuration shown in FIG. 3, the
このように、本発明にかかる製造方法によって形成される半導体パッケージおよび半導体装置では、パッケージ本体2に通気部1を形成することで、上記通気部1がキャビティ10を外部に通じさせる。そのため、キャビティ10と外部との通気が可能となる。それによりキャビティ10と外部との温度差が生じにくくなりキャビティ10内での結露を防止することができる。また、通気部1は屈曲構造を含むため、通気の際には異物が屈曲構造でトラップされる等してキャビティ10内に進入しにくくなる。そのため、通気部1は異物の進入を効果的に防止することができる。
As described above, in the semiconductor package and the semiconductor device formed by the manufacturing method according to the present invention, the
また、本実施の形態では、蓋部材としてガラス基板5(図2参照)やレンズホルダーユニット(図3参照)を用いているため、得られる半導体装置は、半導体素子3で光を受講する受光型となっている。このような受光型の半導体装置においても、本発明は好適に用いることができる。
In this embodiment, since the glass substrate 5 (see FIG. 2) and the lens holder unit (see FIG. 3) are used as the lid member, the obtained semiconductor device is a light receiving type in which the
〔実施の形態2〕
本発明の他の実施形態について図4に基づいて説明すれば以下の通りである。なお、説明の便宜上、実施の形態1で用いた部材と同一の機能を有する部材には同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。
[Embodiment 2]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIG. For convenience of explanation, members having the same functions as those used in the first embodiment are denoted by the same member numbers, and description thereof is omitted.
図4下段の平面図に示すように、パッケージ本体(基板)2に通気部1が設けられている。通気部1の形成方法に関しては実施の形態1で示した形成方法と同様である。図4に示すように上記通気部1の位置は、キャビティの角となる位置に形成されている。さらに、パッケージ本体2には異物進入防止形状を備えた保持部分が設けられている。パッケージ本体と蓋材料を接着する際にこの保持部で、蓋材料の距離や平行性確保できる。
As shown in the lower plan view of FIG. 4, a
そのため、保持部以外は異物進入防止と接着強度向上を目的とした接着剤塗布を行えば良く、金属線26を接続する部分に保持部が不要になりパッケ−ジの小型化を図ることができる。
Therefore, it is only necessary to apply an adhesive for the purpose of preventing the entrance of foreign matter and improving the adhesive strength except for the holding portion, and the holding portion is not necessary at the portion where the
なお本発明は、以上説示した各構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the configurations described above, and various modifications can be made within the scope of the claims, and the technical means disclosed in different embodiments are appropriately combined. The obtained embodiment is also included in the technical scope of the present invention.
以上のように、本発明にかかる製造方法によって形成される半導体パッケージでは、半導体パッケージのパッケージ本体が異物混入防止状の通気部を有している。そのため、半導体素子を収容する中空構造(キャビティ)内部が結露することを防止できるだけでなく、異物混入の防止、封止状態の信頼性の向上、インナーリードのないタイプへの適用等を実現することが可能となり、さらには、半導体装置の設計の容易化や小型化も実現することが可能となる。そのため、本発明は、半導体装置に代表される各種記憶装置などの電子部品その部品を製造する分野、さらにはこれら部品を用いた電子・電気製品の分野に広く利用することができる。 As described above, in the semiconductor package formed by the manufacturing method according to the present invention , the package body of the semiconductor package has a foreign matter-preventing ventilation portion. Therefore, it is possible not only to prevent the inside of the hollow structure (cavity) containing the semiconductor element from condensing, but also to prevent foreign matter contamination, improve the reliability of the sealed state, and apply to a type without an inner lead. In addition, the design and size reduction of the semiconductor device can be realized. Therefore, the present invention can be widely used in the field of manufacturing electronic parts such as various storage devices typified by semiconductor devices, and further in the field of electronic and electrical products using these parts.
1・1a・1b・1c・1d 通気部
2 パッケージ本体
2a 最上層
2b・2c 中間層
2d 最下層
3 半導体素子
4 接着部
5 ガラス基板(蓋部材)
6 金属線
7 インナーリード
10 キャビティ
30・31・32 半導体装置
35 レンズホルダーユニット(蓋部材・光学手段)
36 レンズ(光学手段)
1, 1a, 1b, 1c,
6
36 Lens (optical means)
Claims (3)
パッケージ本体を形成する基板層を、少なくとも最上層と、中間層と、最下層とに分け、各基板層には事前にそれぞれ孔または溝を形成する工程と、Dividing the substrate layer forming the package body into at least an uppermost layer, an intermediate layer, and a lowermost layer, and forming holes or grooves in each substrate layer in advance,
上記孔または溝が形成された各基板層を積層して一体化することで、上記パッケージ本体の各基板層の孔または溝が連通して、上記キャビティ内から外部につながる屈曲構造を有する通気部を形成する工程と、 A ventilation part having a bent structure in which the holes or grooves of each substrate layer of the package body communicate with each other by laminating and integrating the substrate layers in which the holes or grooves are formed, and connect from the inside of the cavity to the outside Forming a step;
を有することを特徴とする半導体パッケージの製造方法。A method for manufacturing a semiconductor package, comprising:
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