JP4637809B2 - 半導体装置、画像読取ユニット及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、寄生容量を防止できる半導体装置、画像読取ユニット及び画像形成装置に関する。

半導体素子を基板にフェースダウン接合する場合、半導体と基板との熱膨張率の違いから生じる、電気的な回路（接合点）切断回避のため、半導体と基板の間に接着剤（封止剤）を使用し、熱膨張による回路上へのストレス低減を狙う手段は一般的に知られている。

しかし、半導体が光学的な素子だった場合、接着剤が受光面（発光面）側に回り込み、接着剤が光の経路をさえぎり、性能を発揮出来ない問題が生じる場合がある。これを回避するために特開平６−２０４４４２号公報では、突起物を設け、接着剤が受光面に入り込まないようにしている。
特開平６−２０４４４２号公報

しかしながら、この解決方法では、突起物を設けるため、コストが上がったり、突起物を半導体の全周にわたり設ける必要があり、それを実施するために製造工程が複雑になるという問題があった。

また、上記の接着剤の回り込みが、光学素子のみならず、高周波回路でも問題視されることがある。この場合、接着剤が目に見えない電気的回路となり、有害な寄生容量としてコンデンサ的な働きをし、目的の機能を果たさなくなってしまう虞がある。接着剤の入り込み量を予測して、寄生容量を予測するのは困難であり、大量生産時に、接着剤の入り込み量をバラつきなくするのは至難の技である。昨今の半導体駆動高速化の動きの中では、この寄生容量の問題が顕著化し、半導体実装業界全体で無視できない問題となっている。

そこで、本発明は、突起物を設ける必要が無く、寄生容量を防止できる半導体装置、画像読取ユニット及び画像形成装置を提供することをその目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、配線部を有する光透過性の基板に対し、前記基板と対向する面である前面に光学的機能面を有し、該光学的機能面と前記光透過性基板との間の光入射領域が空間である半導体素子をフリップチップ接合する半導体装置において、前記半導体素子と前記基板とを固定する接着剤が、前記半導体素子の前面および前面の裏面である後面を共に除いた残りの面のうち少なくとも一つの面と前記基板とを接着するとともに、負圧が作用し、接着剤が流れ出すことがない接着剤保持体に前記接着剤が保持されていることを特徴とする半導体装置である。この構成では、接着剤が半導体素子の光学的機能面に接することがなくなり、接着剤が目に見えない電気的回路となり、有害な寄生容量としてコンデンサ的な働きをし、目的の機能を果たさなくなる問題が解決され、光学的な素子である半導体において、光入射領域内に接着剤が配置されていないので、接着剤が受光面（発光面）側に回り込み、半導体素子に入光（または出光）する光の光路を接着剤が遮ることがなく、半導体素子の性能を発揮出来ないという問題が生じることがない。また、低粘性の接着剤を用いた場合でも接着剤の流出を防止することができ、半導体機能面と基板との間に、接着剤が入り込むことが無くなる。したがって、接着剤として低粘性の接着剤を用いることができ、半導体機能面の反対の面に接着剤がついていないため、半導体素子から放出する熱を効率的に大気に逃がすことができる。

また、請求項２の発明は、前記接着剤保持体がスポンジ状であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置である。この構成では、接着剤保持体内に接着剤に対して負圧を働かすことができ、この負圧により接着剤を保持することが出来る。

また、請求項３の発明は、前記接着剤保持体が繊維集合体であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置である。この構成では、接着剤保持部材は、繊維集合体により接着剤を保持することが出来る。

また、請求項４の発明は、前記接着剤保持体が光透過性を有しており、前記接着剤は光硬化型接着剤であることを特徴とする請求項１〜３の何れか1項に記載の半導体装置である。この構成では、光が接着剤保持体を透過して、保持されている接着剤の全てに照射することができるので、光硬化型接着剤を使うことが出来る。また、接着剤を硬化させる時、接着剤の温度上昇がほとんどなく、熱の影響による基板と半導体素子との位置関係のズレを生じることなく、基板と半導体素子とを接着することが出来る。また、接着時に熱の影響による残留応力が発生しない。

また、請求項５の発明は、前記接着剤は、その硬化温度が前記基板と前記半導体素子との接合破壊温度を下回る熱硬化型接着剤であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の半導体装置である。この構成では、熱硬化型接着剤により光を照射できない場所でも接着剤の硬化を行うことができる。また、その硬化温度は半導体素子を配線部に電気的に接続した電極の接合を壊さない温度以下であるため、半導体素子と配線部の位置関係のズレがなく、ハンダ溶着部等の接合点を壊すことなく、電気的接合の信頼性を保持したまま、基板と半導体素子とを接着することが出来る。

また、請求項６の発明は、前記接着剤が、前記半導体素子の前面および後面を共に除いた残りの面の全周に渡って前記基板と前記半導体素子とを接着固定していることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の半導体装置である。この構成では、請求項１〜５の何れかの作用に加え、光入射領域内に接着剤が配置されていないので、半導体素子に入光（または出光）する光の光路を接着剤が遮ることがなく、半導体素子の性能を発揮出来ないという問題が生じることがない。

また、請求項７の発明は、前記半導体素子の後面に放熱手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜７の何れか1項に記載の半導体装置である。この構成では、請求項１〜６の作用に加えて、放熱手段を備えているので、半導体素子から放出する熱を効率的に大気に逃がすことができ、半導体素子の変形を抑えることができる。

また、請求項８の発明は、前記放熱手段が前記半導体素子の熱変形に追従して弾性変形する弾性部材から構成されていることを特徴とする８に記載の半導体装置である。この構成では、請求項７の作用に加えて、熱による半導体素子の伸縮に対し、放熱手段がその伸縮を規制することは無く、放熱手段の伸縮が半導体素子に影響を及ぼすことが無い。このことにより、半導体素子と基板とが自分自身以外の熱のストレスを受けることが無くなり、外力により変形させられることがない。

また、請求項９の発明は、前記弾性部材が波状に形成されている波状部材であることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置である。この構成では、請求項８の作用に加えて、放熱手段が固い材料であっても、半導体素子の伸縮方向に対して弾性を持たせることが出来る。

また、請求項１０の発明は、前記弾性部材がスパイラル状に形成されているスパイラル状部材であることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置である。この構成では、請求項８の作用に加えて、放熱手段が固い材料であっても、半導体素子の伸縮方向に対して弾性を持たせることが出来る。

また、請求項１１の発明は、前記放熱手段が線状に形成されている線状部材であることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置である。この構成では、請求項７の作用に加えて、半導体素子の熱の影響による伸縮に対して、放熱手段は半導体素子に対する接触面積が小さく、伸縮方向に対して放熱手段はその伸縮を規制することが無い。また、放熱手段自身の変形により半導体素子にストレスを与えることも無い。

また、請求項１２の発明は、前記放熱手段が針状に形成されている針状部材であることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置である。この構成では、請求項７の作用に加えて、半導体素子の熱の影響による伸縮に対して、放熱手段は半導体素子に対して接する面積が小さく、伸縮の方向に対して放熱手段はその伸縮を規制することが無い。また、放熱手段自身の変形により半導体素子にストレスを与えることも無い。

また、請求項１３の発明は、前記放熱手段が球状に形成されている球状部材であることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置である。この構成では、請求項７の何れかの作用に加えて、半導体素子の熱の影響による伸縮に対して、放熱手段は半導体素子に対して接する面積が小さく、伸縮方向に対して放熱手段はその伸縮を規制することが無い。また、放熱手段自身の変形により半導体素子にストレスを与えることも無い。

また、請求項１４の発明は、前記半導体素子が固体撮像素子であることを特徴とする請求項１ないし１３の何れか１項に記載の半導体装置である。この構成では、請求項１４の作用に加えて、固体撮像素子の光入射領域内に接着剤が配置されていないので、固体撮像素子への入射光の光路を接着剤が遮ることがなく、固体撮像素子の性能を発揮出来ないという問題が生じることがない。

また、請求項１５の発明は、前記請求項１４に記載の半導体装置を備えていることを特徴とする画像読取ユニットである。この構成では、固体撮像素子への入射光の光路が遮られることもなく、固体撮像素子が十分に性能を発揮できるので、画像の読み取りエラーを生じることがなく、高信頼性の画像読取ユニットを得ることができる。

また、請求項１６の発明は、前記請求項１５に記載の画像読取ユニットを備えていることを特徴とする画像形成装置である。この構成では、固体撮像素子が十分に性能を発揮できるので、画像の読み取りエラーを生じることがなく、高信頼性の画像読取ユニットを得ることができる画像読取ユニットを備えているので、原稿画像の読み取りエラーを生じることがなく、感光体上に高精度な静電潜像を形成することができる。

以上、説明したように、請求項１の発明によれば、低粘性の接着剤を用いた場合でも接着剤の流出を防止することができ、半導体機能面と基板との間に、接着剤が入り込むことが無くなる。したがって、接着剤として低粘性の接着剤を用いることができ、接着剤が目に見えない電気的回路となり、有害な寄生容量としてコンデンサ的な働きをし、目的の機能を果たさなくなる問題が解決され、光学的な素子である半導体において、光入射領域内に接着剤が配置されていないので、接着剤が受光面（発光面）側に回り込み、半導体素子に入光（または出光）する光の光路を接着剤が遮ることがなく、半導体素子の性能を発揮出来ないという問題が生じることがない。また、半導体機能面の反対の面に接着剤がついていないため、半導体素子から放出する熱を効率的に大気に逃がすことができる。

また、請求項２の発明によれば、接着剤保持体内に接着剤に対して負圧を働かすことができ、この負圧により接着剤を保持することが出来る。

また、請求項３の発明によれば、接着剤保持部材は、繊維集合体により接着剤を保持することが出来る。

また、請求項４の発明によれば、光が接着剤保持体を透過して、保持されている接着剤の全てに照射することができるので、光硬化型接着剤を使うことが出来、接着剤を硬化させる時、接着剤の温度上昇がほとんどなく、熱の影響による基板と半導体素子との位置関係のズレを生じることなく、基板と半導体素子とを接着することが出来る。また、接着時に熱の影響による残留応力が発生しない。

また、請求項５の発明によれば、請求項１〜３の何れかの効果に加え、接着剤が熱硬化型接着剤であることにより、光を照射できない場所でも接着剤の硬化を行うことができる。また、その硬化温度は半導体素子を配線部に電気的に接続した電極の接合を壊さない温度以下であるため、半導体素子と配線部の位置関係のズレがなく、ハンダ溶着部等の接合点を壊すことなく、電気的接合の信頼性を保持したまま、基板と半導体素子とを接着することが出来る。

また、請求項６の発明によれば、請求項１〜５の何れかの効果に加え、半導体機能面を外気から遮断（封止）することができ、半導体機能面の保護が出来る。

また、請求項７の発明によれば、請求項１〜６の何れかの効果に加え、半導体機能面の反対の面に接着剤がついておらず、放熱手段を備えているので、半導体素子から放出する熱を効率的に大気に逃がすことができ、半導体素子の変形を抑えることができる。

また、請求項８の発明によれば、請求項７の効果に加えて、熱による半導体素子の伸縮に対し、放熱手段がその伸縮を規制することは無く、放熱手段の伸縮が半導体素子に影響を及ぼすことが無い。このことにより、半導体素子と基板とが自分自身以外の熱のストレスを受けることが無くなり、外力により変形させられることがない。

また、請求項９の発明によれば、請求項８の効果に加えて、放熱手段が固い材料であっても、半導体素子の伸縮方向に対して弾性を持たせることが出来る。

また、請求項１０の発明によれば、請求項８の効果に加えて、放熱手段が固い材料であっても、半導体素子の伸縮方向に対して弾性を持たせることが出来る。

また、請求項１１の発明によれば、請求項７の効果に加えて、半導体素子の熱の影響による伸縮に対して、放熱手段は半導体素子に対する接触面積が小さく、伸縮方向に対して放熱手段はその伸縮を規制することが無い。また、放熱手段自身の変形により半導体素子にストレスを与えることも無い。

また、請求項１２の発明によれば、請求項７の効果に加えて、半導体素子の熱の影響による伸縮に対して、放熱手段は半導体素子に対して接する面積が小さく、伸縮の方向に対して放熱手段はその伸縮を規制することが無い。また、放熱手段自身の変形により半導体素子にストレスを与えることも無い。

また、請求項１３の発明によれば、請求項７の効果に加えて、半導体素子の熱の影響による伸縮に対して、放熱手段は半導体素子に対して接する面積が小さく、伸縮方向に対して放熱手段はその伸縮を規制することが無い。また、放熱手段自身の変形により半導体素子にストレスを与えることも無い。

また、請求項１４の発明によれば、請求項１ないし１３の何れか１項の何れかの効果に加え、固体撮像素子の光入射領域内に接着剤が配置されていないので、固体撮像素子への入射光の光路を接着剤が遮ることがなく、固体撮像素子の性能を発揮出来ないという問題が生じることがない。

また、請求項１５の発明によれば、固体撮像素子への入射光の光路が遮られることもなく、固体撮像素子が十分に性能を発揮できるので、画像の読み取りエラーを生じることがなく、高信頼性の画像読取ユニットを得ることができる。

また、請求項１６の発明によれば、固体撮像素子が十分に性能を発揮できるので、画像の読み取りエラーを生じることがなく、高信頼性の画像読取ユニットを得ることができる画像読取ユニットを備えているので、原稿画像の読み取りエラーを生じることがなく、感光体上に高精度な静電潜像を形成することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は本発明に係る第１実施形態の半導体装置の全体を示す斜視図であり、図２は図１の半導体装置の素子長手方向に直交する方向に沿った断面図である。

図１、図２に示すように、第１実施形態の半導体装置は、半導体素子２の半導体機能面２ａ及びその反対面である後面２ｂ以外の面、即ち、側面２ｃと基板１とを円柱状の接着剤３で接着している。このとき、基板１と半導体素子２との間には隙間４が形成されており、この隙間４は接着剤３の無い空間になっている。

前記円柱状の接着剤３の半導体素子長手方向の長さは、図１に示すように、本実施形態では半導体素子２とほぼ同程度の長さに形成されている。

前記接着剤３は円柱形状、即ち断面円形であるので、接着剤３の内外圧力に対して強度を持たせることができる。また、接着剤３が多角柱形状、即ち、断面が多角形であると側面２ｃと基板１との接着面積を広げることができるので接着には有利となる。

この多角柱形状の場合には接着面となる２面のなす角度が半導体素子２の側面２ｃと基板１表面とのなす角度とほぼ等しいことが望ましい。また、接着面となる２面のなす角度が半導体素子２の側面２ｃと基板１表面とのなす角度とほぼ等しければ、円柱の一部を切り欠いた形状等であってもよい。

接着剤３は、接着剤保持体である接着剤保持部材に保持されている。そのため、接着剤３が流れ出すことがなくなり、半導体機能面２ａと基板１との間に接着剤３が入り込むことが無くなる。接着剤保持部材としては、例えば、スポンジ状のものを用いることができる。接着剤保持部材はスポンジ状であるので、接着剤保持部材内に接着剤に対して負圧を働かすことができ、接着剤３を保持することが出来る。また、接着剤保持部材として、繊維の集合体等を用いることができる。即ち、接着剤保持部材は、接着剤３が流れださないだけの保持力があればよい。また、接着剤保持部材に光透過性を持たせた場合、光が接着剤保持部材を透過して接着剤３に照射できるので、光硬化型の接着剤を使えるようになる。

以上の第１実施形態の半導体装置によれば、配線部５を有する基板１に対し、半導体素子２をフリップチップ接合する半導体装置において、半導体素子２と基板１とを固定する接着剤３が、半導体素子２の前面２ａおよび後面２ｂを共に除いた残りの面である側面２ｃのうち少なくとも一つの面と基板１とを接着するとともに、基板１と半導体素子２との間には接着剤が入り込んでいないので、接着剤３が半導体機能面２ａに接することがなくなり、接着剤が目に見えない電気的回路となり、有害な寄生容量としてコンデンサ的な働きをし、目的の機能を果たさなくなることがない。また、接着剤３の表面を硬化した接着剤で覆ったり、接着剤保持体を設けることにより、接着剤が流出して半導体素子と基板との間に流れ込むことがない。したがって、突起物を設ける必要がないので、製造工程が複雑化することがなく、低コストで製造することができる。

図３は本発明に係る第２実施形態の半導体装置の全体を示す斜視図である。

図３に示すように、接着剤３が半導体機能面およびその反対の面以外の面、即ち側面２ｃの全周を覆って、側面２ｃと基板１の表面とを接合している。

この第２実施形態の半導体装置によれば、半導体機能面２ａを外気から遮断（封止）することができ、半導体機能面２ａの保護が出来る。

図４は、図１及び図２の半導体装置が光学的機能部品としての固体撮像装置である場合における図２の断面図に対応する断面図である。

図４に示すように、この半導体装置としての固体撮像装置は、図１及び図２に示した第１実施形態の半導体装置において、基板１としてガラス、プラスチック等の光透過性基板１Ａを用い、半導体素子２として固体撮像素子２０を用いたものであり、他の構成は図１及び図２と同様である。この固体撮像素子２０では、半導体素子２の半導体機能面２ａに対応する光学的機能面２０ａを備えている。

この固体撮像装置では、前面である光学的機能面２０ａおよびその反対の面である後面２０ｂ以外の面、即ち側面２０ｃと基板１Ａとが、円柱形状の接着剤３によって接着されている。この時光学的機能面２０ａが接着剤３に覆われてはいない。

図１〜図４に示した何れかの実施形態によれば、接着剤３が、半導体機能面２ａ（光学的機能面２０ａ）およびその反対の面である後面２ｂ（２０ｂ）以外の面である側面２ｃ（２０ｃ）の少なくとも１つの面と、基板１（１Ａ）とを接着しているので、半導体素子２（固体撮像素子２０）と基板１（１Ａ）の熱による伸び縮みストレスが一部に集中することが無くなり、全体でストレスを受けるようになり、半導体素子２（固体撮像素子２０）と基板１（１Ａ）の局部的な破壊を防ぐことが出来る。

また、接着剤３が半導体機能面２ａ（光学的機能面２０ａ）に接することがなくなり、接着剤が目に見えない電気的回路となり、有害な寄生容量としてコンデンサ的な働きをし、所望の機能を果たさなくなる問題が解決されたり、半導体素子を光学的素子とした場合、接着剤が受光面（発光面）側に回り込み、接着剤が光路をさえぎる問題が解決されることとなる。

また、図１〜図４に示した何れかの実施形態によれば、接着剤３は、接着剤保持体である接着剤保持部材に保持されているので、接着剤３が流れ出すことがなくなり、半導体機能面２ａ（光学的機能面２０ａ）と基板１（１Ａ）との間に接着剤３が入り込むことが無くなる。

また、図１〜図４に示した何れかの実施形態によれば、接着剤３は、断面が円形であるので、接着剤３の硬化前に内外圧力に対して強度を持たせることができる。また、製造が容易である。

また、図４に示した実施形態によれば、基板１が光透過性基板であり、半導体素子２が光学機能部品であるとき、光学的機能面２０ａが接着剤３に覆われていないので、接着剤３が入光（または出光）する光路を遮り、光学性能を発揮出来ないという問題が生じることがない。

図５は本発明に係る第３実施形態の半導体装置の全体を示す斜視図である。

図５に示すように、この第３実施形態の半導体装置は、図３に示した第２実施形態の半導体装置と比べて、放熱手段１１を設けた点のみ異なり、他の構成は第２実施形態の半導体装置と同様である。

この放熱手段１１は、山１１ａと谷１１ｂを繰り返す波状に形成され、半導体素子２の後面２ｂに谷１１ｂの部分を接着等により取り付けたものである。このように半導体素子２の長手方向に沿って、波状の放熱手段１１を設けているので、半導体素子２の熱による長手方向の伸縮に対して放熱手段１１は弾性を有している。このため、熱による半導体素子２の伸び縮みに対し、放熱手段１１がその伸び縮みを邪魔することは無い。また、放熱手段１１の伸び縮みが半導体素子２に影響を及ぼすことが無い。このことにより、半導体素子２と基板１とが自分自身以外の熱のストレスを受けることが無くなり、外力により変形させられることがない。

図６は図５の半導体装置の放熱手段の変形例を示す図である。

図６に示すように、この半導体装置は、図５の第３実施形態の半導体装置の放熱手段のみ異なり、他の構成は第３実施形態の半導体装置と同様である。

この放熱手段１２は、図５の放熱手段１１の向きを変えて設置したものである。上述したように、半導体素子２は、熱の影響により長手方向に大きく伸縮するが、その方向に対して放熱手段１２は弾性を持つので、図５の放熱手段１１と同様の作用効果を有している。

図７は図５の半導体装置の放熱手段のその他の変形例を示す図である。

図７に示すように、この半導体装置は、図５の第３実施形態の半導体装置の放熱手段のみ異なり、他の構成は第３実施形態の半導体装置と同様である。

この放熱手段１３は、スパイラル状に形成され、螺旋の中心軸を半導体素子の長手方向に沿わせて取り付けたものである。上述したように、半導体素子２は、熱の影響により長手方向に大きく伸縮するが、その方向に対して放熱手段１３は弾性を持つので、図５の放熱手段１１と同様の作用効果を有している。

図５〜図７に示した何れかの実施形態によれば、放熱手段１１〜１３は熱による半導体機能面２ａの面方向の変形に対して、弾性を持つ部材であるので、熱による半導体素子２の伸縮に対し、放熱手段１１〜１３がその伸縮を邪魔することは無い。また、放熱手段１１〜１３の伸縮が半導体素子２に影響を及ぼすことが無い。このことにより、半導体素子２と基板１が自分自身以外の熱のストレスを受けることが無くなり、外力により変形させられることがない。

図５〜図７に示した何れかの実施形態によれば、放熱手段１１、１２は波状の部材であり、放熱手段１３はスパイラル状の部材であるので、放熱手段１１〜１３が固い材料であっても、半導体素子２の伸縮方向に対して弾性を持たせることが出来る。

図８は図５の半導体装置の放熱手段のその他の変形例を示す図である。

図８に示すように、この半導体装置は、図５の第３実施形態の半導体装置の放熱手段のみ異なり、他の構成は図５の第３実施形態の半導体装置と同様である。

この放熱手段１４は、既存の熱圧着法、超音波ボンディング法等を用いたワイヤーボンディング装置により、途中で止めて切ることにより線状に形成されたものである。上述したように、半導体素子２は、熱の影響により長手方向に大きく伸縮するが、その方向に対して放熱手段１４は半導体素子２に対して接する面積が小さいので、熱による半導体素子２の伸び縮みに対し、放熱手段１４がその伸び縮みを邪魔することは無い。また、放熱手段１４の伸び縮みが半導体素子２に影響を及ぼすことが無い。このことにより、半導体素子２と基板１とが自分自身以外の熱のストレスを受けることが無くなり、外力により変形させられることがない。

図９は図５の半導体装置の放熱手段のその他の変形例を示す図である。

図９に示すように、この半導体装置は、図５の第３実施形態の半導体装置の放熱手段のみ異なり、他の構成は第３実施形態の半導体装置と同様である。

この放熱手段１５は、既存の熱圧着法、超音波ボンディング法等を用いたワイヤーボンディング装置により、途中で止めて切ることにより針状に形成されたものである。図９に示すように、ハンダをワイヤーボンディングしたときにできる針状の形状でも放熱効果はある。

上述したように、半導体素子２は、熱の影響により長手方向に大きく伸縮するが、その方向に対して放熱手段１５は半導体素子２に対して接する面積が小さいので、図８の放熱手段と同様の作用効果を有している。

即ち、図９に示した実施形態によれば、放熱手段１５は針状の部材であるので、半導体素子２の熱の影響による伸縮の際に、放熱手段１５は半導体素子２に対する接触面積が小さく、伸縮方向に対して放熱手段１５はその伸縮を邪魔することが無い。また、放熱手段自身の変形により半導体素子２にストレスを与えることも無い。

図１０は図５の半導体装置の放熱手段のその他の変形例を示す図である。

図１０に示すように、この半導体装置は、図５の第３実施形態の半導体装置の放熱手段のみ異なり、他の構成は第３実施形態の半導体装置と同様である。

この放熱手段１６は、球状に形成されたものである。図１０に示すように、ボール形状になったハンダを半導体素子２上に載せて、接合した物でも放熱効果はある。

上述したように、半導体素子２は、熱の影響により長手方向に大きく伸縮するが、その方向に対して放熱手段１６は半導体素子２に対して接する面積が小さいので、図８の放熱手段と同様の作用効果を有している。

即ち、図１０に示した実施形態によれば、放熱手段１６は球状の部材であるので、半導体素子２の熱の影響による伸縮の際に、放熱手段１６は半導体素子２に対する接触面積が小さく、伸縮の方向に対して放熱手段１６はその伸び縮みを邪魔することが無い。また、放熱手段自身の変形により半導体素子２にストレスを与えることも無い。

図１１は図５の半導体装置の放熱手段のその他の変形例を示す図である。

図１１に示すように、この半導体装置の放熱手段１７は、図８に示した線状の放熱手段の他の例である。ワイヤーボンディング装置で図８に示すように放熱手段１４をまっすぐに立てるのが困難な場合、図１１に示すように、２箇所に圧着したものを多数置くようにしてもよい。この放熱手段１７は、例えば逆Ｖ字状の線状に形成されている。この放熱手段１７においても図８の放熱手段１４と同様の作用効果を有している。

図１２は図５の半導体装置の放熱手段のその他の変形例を示す図である。

図１２に示すように、この半導体装置の放熱手段１８は、図８に示した線状の放熱手段１４の他の例である。ワイヤーボンディング装置で図８に示すように放熱手段１４をまっすぐに立てるのが困難な場合、図１２に示すように一本の線を多数箇所で圧着するのでも良い。この放熱手段１８は、例えば逆Ｖ字状の線状のものが連続的に屈曲形成されている。この放熱手段１８においても図１１の放熱手段１７と同様の作用効果を有している。

図５〜図１２に示す放熱手段１１〜１８は、金属等の熱伝導性の高い物がよく、接着で付けても、圧着で付けても良い。特に図８、図９、図１１、図１２に示す放熱手段１４，１５，１７，１８においては、既存のワイヤーボンディング装置を使って圧着させる方法を取っても良く、その場合の形状は、図８、図９、図１１、図１２に示すような形状になる。

図８、図１１、図１２に示した何れかの実施形態によれば、放熱手段１４、１７、１８は線状の部材であるので、半導体素子２の熱の影響による伸縮の際に、放熱手段１４、１７、１８は半導体素子２に対する接触面積が小さく、伸縮方向に対して放熱手段１４、１７、１８はその伸縮を邪魔することが無い。また、放熱手段自身の変形により半導体素子２にストレスを与えることも無い。

また、図１に示した第１実施形態の半導体装置においても、図５〜図１２の放熱手段１１〜１９の何れかを設けることができる。

また、図４に示した半導体装置である固体撮像装置の固体撮像素子２０の後面２０ｂに図５〜図１２の放熱手段１１〜１８の何れかを設けることができる。

また、図５〜図１２に示した半導体素子を図４の固体撮像素子に置き換えることができる。ただし、この場合、基板１として図４で説明したように、光透過性基板を用い、固体撮像素子の光学的機能面２０ａを接着剤で全て被覆するか、光学的機能面２０ａを接着剤で全て覆わないようにする必要がある。例えば、図１〜図３、図５〜図１２で半導体素子を固体撮像素子にした場合には、光学的機能面２０ａが接着剤で被覆されない。

なお、上記で説明してきた接着剤３は、光硬化型接着剤または、熱硬化型接着剤であり、熱硬化型接着剤の硬化温度は基板１と半導体素子２との接合を壊す温度を下回っている。

接着剤３を熱硬化型とした場合には、光の当てられない場所での接着剤硬化を行える。また、その硬化温度は半導体素子２を基板１の配線部５に電気的に接続したハンダ、金のバンプ等の電極６の接合を壊さない温度以下であるので、接合点を壊すことなく、電気的接合の信頼性を保持したまま、基板１と半導体素子２とを接着することが出来る。

また、接着剤３を光硬化型とした場合には、接着剤３を硬化させるとき、接着剤３の温度上昇がほとんどなく、熱の影響による基板１と半導体素子２との位置関係のズレを生じることなく、基板１と半導体素子２とを接着することが出来る。また、接着時に熱の影響による残留応力が発生しない。

なお、本発明の実施例ではラインＣＣＤのような長細い形状の半導体素子を対象としているが、この形状にとらわれることなく、正方形や、多角形、円形など、あらゆる形の半導体素子を対象としている。

図１３は本発明に係る半導体装置である固体撮像装置を用いた画像読取ユニットの斜視図である。

図１３に示すように、上述した固体撮像装置を用いた画像読取ユニット１０は、原稿面からの画像光としての光線が透過する透過面の周囲に側面であるコバ面２３ａを有する、光学エレメントであるレンズ２３と、コバ面２３ａに対向する第１の取付面２５ａと第１の取付面２５ａとは異なる角度、本実施形態では第１の取付面２５ａに対して９０度に形成されている第２の取付面２５ｂとを有し、レンズ２３と筐体２２とを接合する中間保持部材２５と、第２の取付面２５ｂに対向する取付面２２ｃを有するベース部材である筐体２２とを備えている。

この画像読取ユニット１０では、筐体２２と筐体２２に対して位置調整されたレンズ２３とが中間保持部材２５を介して接着固定されている。

前記レンズ２３は、そのコバ面２３ａに同一直径上に配置される平坦面２３ｂを備えている。この平坦面２３ｂは切削、研削等により形成され、必要に応じて研磨されている。このように平坦面２３ｂを形成することにより、中間保持部材２５の第１の取付面２５ａとの接着面積を拡大することができ、固定強度を高めることができる。

前記筐体２２は、レンズ２３と固体撮像装置２０Ａとを調整後に調整された配置関係で固定する。この筐体２２は、円弧状溝部２２ｂと、円弧状溝部２２ｂに隣接する平面状の取付面２２ｃと、固体撮像装置２０を取り付ける取付面２２ｄと、レンズ２３，２６等から構成される結像レンズ系と固体撮像装置２０Ａとの間を遮光する遮光用カバー２２ａとを備えている。この遮光用カバー２２ａを設けることによって、外乱光等の影響を防ぐことができ良好な画像を得られる。この筐体２２は後述する複写機等の画像走査装置の所定位置にねじ締め、カシメ、接着、溶着等の固定手段により固定される。

前記中間保持部材２５に用いる材質は、光（紫外線）透過率の高い部材、例えば、アートン、ゼオネックス、ポリカーボネイト等が用いられる。

前記中間保持部材２５は接着剤の表面張力により、レンズ調整によるレンズ位置の移動に対して、両接着面がすべるようにして動き、レンズ２３の移動に追従することができる。

前記中間保持部材２５の第１の取付面２５ａ及び第２の取付面２５ｂ、即ち両接着面を直交させることによって、レンズ２３の位置調整が６軸可能となり各軸が独立して調整することができる。

図１３に示すように、２個の中間保持部材２５を用いて光学エレメント側接着面であるレンズ２３のコバ面２３ａの平坦面２３ｂが対向するように配置することによって、接着剤が硬化するときの硬化収縮による影響を少なくすることができる。

図１３に示すように、中間保持部材２５の両接着面間に光透過性のリブ２５ｃを設けることによって、光硬化型接着剤を硬化させるときの光のロスを増加することなく、中間保持部材２５の強度を高めることができる。

前記中間保持部材２５のレンズ側固定面である第１の取付面２５ａと保持部材側固定面である第２の取付面２５ｂとは互いに垂直であるので、レンズのＸ、Ｙ、Ｚ、α、β、γ各位置調整方向への移動に対して互いに独立して調整することができる。

中間保持部材２５が紫外線硬化型の接着剤によってレンズ２３と筐体２２とに接続されている場合について考えてみると、まずＸ、Ｚ方向の調整の場合、レンズ２３と中間保持部材２５とが筐体２２の保持部材側固定面である筐体取付面２２ｃを介して筐体上をすべる動きをして調整される。

また、Ｙ方向の調整の場合、移動レンズ２３が中間保持部材２５のレンズ側固定面である第１の取付面２５ａをすべる動きをして調整される。

以下α、β、γも同様にして調整される。さらに、光学エレメントがレンズの場合光軸を中心とした球面形状をしているため、光軸（γ軸）周りに回転させてもレンズの加工誤差等で発生した光軸倒れを補正することはできない（光軸が回転するのみ）。したがってγ軸周りの調整は不要となる。

図１４は本発明に係る半導体装置である固体撮像装置を用いた画像読取ユニットを備えた画像走査装置の一例として多機能型デジタル画像形成装置の概略構成図である。

図１４に示すように、上述した画像読取ユニットを備えた画像形成装置は、自動原稿送り装置１０１、読み取りユニット１５０、書込ユニット１５７、給紙ユニット１３０及び後処理ユニット１４０とを備えて構成されている。自動原稿送り装置１０１は、原稿を読み取りユニット１５０のコンタクトガラス１０６上に自動的に給送し、読み取りが終了した原稿を自動的に排出する。読み取りユニット１５０はコンタクトガラス１０６上にセットされた原稿を照明して光電変換装置である固体撮像装置２０Ａによって読み取り、書込ユニット１５７は読み取られた原稿の画像信号に応じて感光体１１５上に画像を形成し、給紙ユニット１３０から給紙された転写紙上に画像を転写して定着する。定着が完了した転写紙は後処理ユニット１４０に排紙され、ソートやステープルなどの所望の後処理が行われる。

まず、読み取りユニット１５０は、原稿を載置するコンタクトガラス１０６と光学走査系で構成され、光学走査系は露光ランプ１５１、第１ミラー１５２、レンズ１３、固体撮像装置２０Ａ、第２ミラー１５５および第３ミラー１５６などからなっている。露光ランプ１５１および第１ミラー１５２は図示しない第１キャリッジ上に固定され、第２ミラー１５５および第３ミラー１５６は図示しない第２キャリッジ上に固定されている。原稿を読み取る際には、光路長が変化しないように第１キャリッジと第２キャリッジとは２対１の相対速度で機械的に走査される。この光学走査系は図示しないスキャナ駆動モータによって駆動される。

原稿画像は固体撮像装置２０Ａによって読み取られ、光信号から電気信号に変換されて処理される。レンズ１３および固体撮像装置２０Ａを図１４において左右方向に移動させると画像倍率を変化させることができる。すなわち、指定された倍率に対応してレンズ１３および固体撮像装置２０Ａの図において左右方向の位置が設定される。

書込ユニット１５７はレーザ出力ユニット１５８、結像レンズ１５９およびミラー１６０によって構成され、レーザ出力ユニット１５８の内部には、レーザ光源であるレーザダイオードおよびモータによって高速で定速回転するポリゴンミラーが設けられている。

レーザ出力ユニット１５８から照射されるレーザ光は、前記定速回転するポリゴンミラーによって偏向され、結像レンズ１５９を通ってミラー１６０で折り返され、感光体面上に集光されて結像する。偏向されたレーザ光は感光体１１５が回転する方向と直交する所謂主走査方向に露光走査され、後述する画像処理部によって出力された画像信号のライン単位の記録を行う。そして、感光体１１５の回転速度と記録密度に対応した所定の周期で主走査を繰り返すことによって感光体面上に画像、すなわち静電潜像が形成される。

このように書込ユニット１５７から出力されるレーザ光が、画像作像系の感光体１１５に照射されるが、感光体１１５の一端近傍のレーザ光の照射位置に主走査同期信号を発生する図示しないビームセンサが配されている。このビームセンサから出力される主走査同期信号に基づいて主走査方向の画像記録タイミングの制御、および後述する画像信号の入出力用の制御信号の生成が行われる。

以上において、寄生容量の問題は半導体素子表面の実際の機能面上に接着剤が付かなければほぼ問題無く、機能部以外の面に接着剤が付いて基板と固定される面積が広がることは、接合強度の向上と言う面では利点となる。

半導体素子と基板の接合を行なうのにあたり、半導体素子の電極部と基板の配電部をはんだで接合する方法がとられているが、半導体素子が長尺になると基板との線膨張係数の違いによるひずみが大きく影響してきて、はんだのような硬い物での接合では電気的接点の破壊の問題が生じてくる。長尺の半導体の接合に関しては本発明にある接着剤による接合が接合信頼性の面では有利である。

また、製造工程においてもはんだのような導電性材料は接点のみの塗布が必要となり、微細な実装工程には向いていない。半導体素子の微細な接点を接合するには本発明にある接着剤による接合が製造工程面で有利である。

また、半導体素子が光学的機能部品である時、半導体素子の位置は重要なものになってくる。たとえば光学的機能部品がＣＣＤである時、本来、実像（原稿）がレンズによって結像された場所にＣＣＤがあり、ＣＣＤに入光された光が情報として取り出されることが望ましいが、ＣＣＤの発熱により、基板とＣＣＤの膨張差が出てくるとＣＣＤが反る問題が生じる。これは、レンズの結像位置からＣＣＤが位置ズレをおこし、ピントがずれた状態を作ることになってしまう。これを回避するために放熱効果を上げることが必要である。これは、ＣＣＤのような光を受けるものだけでは無く、ＬＤアレイのような発光体に関しても同じことが言える。

そこで、以下に説明する発明では、（１）フリップチップ接合時の熱の影響（熱膨張）による接点破壊防止、（２）半導体素子（光学機能部品）機能面の保護、（３）高周波回路の有害な寄生容量の発生防止、（４）放熱効果の向上、（５）放熱することにより光学機能素子の変形防止をはかり、ピントズレを防止することで、光学特性の劣化を防止する点とを達成するために発案された。

以下の実施形態では前面に光学的機能面２０ａを有する半導体素子として、例えば受光素子の一例である固体撮像素子２０の場合について説明する。

図１５は前面に光学的機能面を有する半導体素子の一例としての固体撮像素子を示す図である。

図１５に示すように、固体撮像素子２０は、前面である光学的機能面２０ａと、光学的機能面２０ａの裏面である後面２０ｂと、固体撮像素子２０の前面の光学的機能面２０ａおよび後面２０ｂを共に除いた残りの面２０ｃとを備えて構成されている。光学的機能面２０ａには光学的機能部２０ｄと電極部２０ｅとが配置されている。この電極部２０ｅは固体撮像素子２０の両端部にあり、光学的機能部２０ｄを挟むように配置されている。

図１６は固体撮像素子の電極部に突起をつけた状態を局部的に見た図である。

図１６に示すように、固体撮像素子２０の電極部２０ｅに突起６がつけられている。この突起６は熱と超音波とを使い金線を電極部２０ｅに接合した物であり、一般的にはバンプと呼ばれる（金線を使う場合には金バンプと呼ばれる）。

図１７は図１６で突起をつけた固体撮像素子の光学的機能面を光透過性基板に向かいあわせにし、フリップチップ接合を行なう直前の図である。

図１７に示すように、図１６で突起６をつけた固体撮像素子２０の光学的機能面２０ａを光透過性基板１Ａに向かいあわせにし、フリップチップ接合を行なう。光透過性基板１Ａには配線部５があり、電極保護用の第一の接着剤３ａが塗布されている。この第一の接着剤３ａは熱硬化性でも光硬化性でもよい。

図１８は図１７の状態から固体撮像素子を光透過性基板に押し込んだ状態で第一の接着剤を硬化させ、固体撮像素子と光透過性基板とが接合完了した状態の図である。

図１８に示すように、図１７の状態から固体撮像素子２０を光透過性基板１Ａに押し込んだ状態で第一の接着剤３ａを硬化させ、固体撮像素子２０と光透過性基板１Ａとが接合を完了している。

固体撮像素子２０は図示しない接合装置により光透過性基板１Ａと位置決めされた後（詳細には電極部２０ｅにつけた突起６と配電部５との位置決め）、荷重をかけながら第一の接着剤３ａの硬化条件に合わせた硬化方法で第一の接着剤３ａを硬化させている。硬化条件とは熱硬化性の接着剤であれば加熱温度であり、光硬化型の接着剤であれば光の波長や強度である。このとき、突起６は荷重によりつぶされ、配電部５に食い込むようなかたちになる。

またこのとき、第一の接着剤３ａは固体撮像素子２０の光学的機能面２０ａと光透過性基板１Ａとの間にはいるが、光学的機能部２０ｄには入り込んでいない。また、第一の接着剤３ａは、固体撮像素子２０の電極部２０ｅ又は突起６と光透過性基板１Ａの配線部５との接触部周囲を全周に渡って覆い、接着固定している。第一の接着剤３ａには耐湿性があり突起６と光透過性基板１Ａとの配線部５の接合部を外気から保護している。

なお、このとき固体撮像素子２０の電極部２０ｅには突起６をつけたが、電気的接続が図れるのであれば突起６を付ける必要はないが、突起６を付けたほうが電気的な信頼性は向上する。また、図１８の第一の接着剤３ａは非導電性の接着剤であるが、異方導電性接着剤を使うことでより信頼性は向上する。

異方導電性接着剤とは非導電性の接着剤のなかに配線部５のパターン間隔より十分小さい導電性の粒子が分布され、隣接する電極間では絶縁性を示すが、加圧した方向には導電性の粒子が被加圧物の間に挟まり導電性を示し、結果接触している電極同士が導電するという物である。ただし、配線部５のパターン間隔が狭くなってくると隣接する電極間の絶縁性を保つのが難しくなってくるので、信頼性及び集積度に応じて非導電性接着剤と異方導電性接着剤とを適宜選択することができる。

図１９は図１８で接合完了した半導体装置の全体図である。

図１９に示すように、電極部２０ｅは固体撮像素子２０の両端部にあり、それぞれ突起６を介して光透過性基板１Ａの配線部５と接合され、第一の接着剤３ａにより接合部が外気から保護されている。また、第一の接着剤３ａは固体撮像素子２０の光学的機能面２０ａと光透過性基板１Ａとの間にはいるが、光学的機能部２０ｄには入り込んでいない。

図２０は図１８で接合完了した半導体装置を光透過性基板側から見た図である。

図１９に示すように、第一の接着剤３ａは固体撮像素子２０の光学的機能面２０ａと光透過性基板１Ａの間にはいるが、図２０にも示すように、光学的機能部２０ｄには入り込んでいない。

図２１は図１９の状態から第二の接着剤を塗布し、硬化させた状態を示す図である。

図２１に示すように、図１９の状態から第二の接着剤３ｂを塗布し、硬化させる。第二の接着剤３ｂは固体撮像素子２０の前面の光学的機能面２０ａおよび後面２０ｂを共に除いた残りの面２０ｃと光透過性基板１Ａとを接着しており、光透過性基板１Ａと固体撮像素子２０の前面で光学的機能部２０ｄを除いた面との間には、第一の接着剤３ａ又は第二の接着剤３ｂが入り込んでいるが、光学的機能部２０ｄには入り込んでいない（図２２の第１の状態Ｚ１）。

この第二の接着剤３ｂの入り込みは、入り込みがない場合に比べ、光透過性基板１Ａと固体撮像素子２０の固定を強固なものにし、結果、熱膨張などのひずみや外力に対して強度が上がることになる。また、接着剤３ａ、３ｂが光学的機能部２０ｄには入り込んでいないため、光透過性基板１Ａ側から入射（又は出射）する光に対して、接着剤による劣化の問題は生じない。

図２２は図２１の状態を光透過性基板側から見た状態を示す図である。

図２１の状態を光透過性基板１Ａ側から見た状態である。このとき接着剤３ａ、３ｂは固体撮像素子２０の光学的機能面２０ａと光透過性基板１Ａの間にはいるが、光学的機能部２０ｄには入り込んでいない（第１の状態Ｚ１）。また、図では見えないが、配電部５は光透過性基板１Ａの裏側で接着剤３ｂの外に出ていて、外部との信号のやり取りを行なえるようになっている。なお、この接着剤３ｂは配電部５のショート防止のため、非導電性である。

図２３は図２１の状態から固体撮像素子の後面に放熱部材を第三の接着剤にて固定した状態を示す図である。

図２３に示すように、第一の接着剤３ａ、第二の接着剤３ｂ及び第三の接着剤３ｃは何れも光学的機能部２０ｄには入り込んでいない。

図２４は図２３の状態を光透過性基板側から見た図である。

図２４に示すように、第一の接着剤３ａ及び第二接着剤３ｂは固体撮像素子２０の光学的機能面２０ａと光透過性基板１Ａとの間に入るが、光学的機能部２０ｄには入り込んでいない（第２の状態Ｚ２）。また、第三の接着剤３ｃは光透過性基板１Ａに接着されているが光学的機能部２０ｄには入り込んでいない。また、図２４では見えないが、配電部５は光透過性基板１Ａの裏側で第二の接着剤３ｂ及び第三の接着剤３ｃの外に出ていて、外部との信号のやり取りを行なえるようになっている。なお、このとき第二の接着剤３ｂ及び第三の接着剤３ｃは配電部５のショート防止のため、非導電性である。

図２５は図１９の状態から固体撮像素子の後面に放熱部材を接着剤にて固定した状態を示す図である。

図２５に示すように、図１９の状態から前記固体撮像素子２０の後面２０ｂに放熱部材５０を接着剤３ｂにて固定した。第二の接着剤３ｂは固体撮像素子２０の前面である光学的機能面２０ａおよび後面２０ｂを共に除いた残りの面２０ｃと光透過性基板１Ａとを接着し、かつ固体撮像素子２０の後面２０ｂと放熱部材５０を接着固定している。この光透過性基板１Ａと固体撮像素子２０の前面で光学的機能部２０ｄを除いた面との間には、第一の接着剤３ａ又は第二の接着剤３ｂが入り込んでいるが、光学的機能部２０ｄには入り込んでいない（図２６の第３の状態Ｚ３）。

この状態にするのに、固体撮像素子２０と光透過性基板１Ａとの接着固定を先に行ない、別工程で放熱部材５０と固体撮像素子２０及び光透過性基板１Ａとの接着を行なっても良いし、工程短縮のため、一度の塗布で光透過性基板１Ａ、固体撮像素子２０及び放熱部材５０の接着固定してもかまわない。

図２６は図２５の状態を光透過性基板側から見た図である。

図２６に示すように、第一の接着剤３ａ及び第二接着剤３ｂは固体撮像素子２０の光学的機能面２０ａと光透過性基板１Ａとの間にはいるが、光学的機能部２０ｄには入り込んでいない（第３の状態Ｚ３）。また、図では見えないが、配電部５は光透過性基板１Ａの裏側で接着剤３ｂの外に出ていて、外部との信号のやり取りを行なえるようになっている。なおこのとき接着剤３ｂは配電部５のショート防止のため、非導電性である。

放熱部材５０の形状は図にあるもののみが対象になるのではなく、固体撮像素子２０の発熱量と、必要放熱量との関係から最適な形状を選定すれば良く、発熱量が大きければ放熱板の表面積を大きくしたり、発熱量が少なければコストダウンを兼ねて放熱板を単純な形状にするのもよい。

以上の図では分かりやすいように厚さ方向（半導体素子２又は固体撮像素子２０の機能面に垂直な方向）を非常に厚く描いてある。実際には、光透過性基板１Ａと半導体素子２又は固体撮像素子２０との間隔は約５０μｍ程度、半導体素子２又は固体撮像素子２０と放熱部材５０との間隔は数１０μｍ程度の薄さとなっている。

（実施例１）
光透過性基板１Ａがガラス基板であり、半導体素子の一例としての固体撮像素子２０がラインＣＣＤのチップとしたときの接合を行う。光透過性基板１Ａについた配電部５は、ガラス基板上にクロームを蒸着し、パターニングした後で金メッキをした物である。金メッキにより導電性及び接合性は向上する。固体撮像素子２０の電極部２ｅにつける突起６は、金バンプと呼ばれる物であり、熱と超音波を使い金線を電極部２０ｅに接合した物である。

第一の接着剤３ａは非導電性接着剤である新日鐵化学製のエスアレックスＮＥＸ−１５１を用い（接合方式としては非導電性接合方式（ＮＣＰ（non conductive Regin paste）方式））、第二の接着剤３ｂはＵＶ接着剤である日本電気化学工業製のＯＰ−１５４０を用いた。この条件にて製作した物は、光学機能面に接着剤が入り込まず、光学特性に異常は無かった。また、ヒートサイクルテストを行なった後も正常動作した。

（実施例２）
実施例１の材料のうち、第一の接着剤３ａを異方導電性接着剤である新日鐵化学製のエスアレックスＮＥＸ−２５１を用いた（接合方式としては異方導電性接合方式（ＡＣＰ（Anisotropic conductive paste）方式））。この条件にて製作した物は、光学機能面に接着剤が入り込まず、光学特性に異常は無かった。また、ヒートサイクルテストを行なった後も正常動作した。

（実施例３）
実施例１、２の物にアルミ製の放熱部材５０である放熱板を第三の接着剤３ｃにて固定する。このとき第三の接着剤３ｃはシリコン系の熱硬化性接着剤である、ＧＥ東芝シリコーン製のＴＳＥ３２２ＳＸを用いる。この第三の接着剤３ｃをエポキシ系の物にして固定するとヒートサイクル試験にて固体撮像素子とアルミ放熱板との間に剥離破壊が生じたが、上記シリコン系の接着剤であると剥離破壊は生じなかった。

（実施例４）
実施例３の物でアルミ製の放熱部材５０である放熱板は第二の接着剤３ｂにて固定する。このとき第二の接着剤３ｂはシリコン系の熱硬化性接着剤である、ＧＥ東芝シリコーン製のＴＳＥ３２２ＳＸを用いる。これにより、光透過性基板、固体撮像素子及び放熱板の接着を一度に行える。

（実施例５）
実施例３の固体撮像素子２０を発光素子のＬＥＤアレイにしたものであり、接点の破壊は生じない。

本発明の実施例では、長細い形状の半導体素子である長尺形状の固体撮像素子を対象としているが、この形状にとらわれることなく、正方形や、多角形、円形など、あらゆる形の半導体素子を対象としている。

以上説明したように、配線部５を有する光透過性基板１Ａに対し、前面が光学的機能面２０ａである固体撮像素子２０をフリップチップ接合する半導体装置において、固体撮像素子２０と光透過性基板１Ａとを固定する接着剤が、接着剤の保持が可能な接着剤保持体に保持されており、固体撮像素子２０の前面および後面を共に除いた残りの面のうち少なくとも一つの面と光透過性基板１Ａとを接着するとともに、光透過性基板１Ａ板と固体撮像素子２０の光学的機能部２０ｄとの間には接着剤が入り込んでいないので、接着剤が固体撮像素子２０の光学的機能部２０ｄに接することがなくなり、接着剤が目に見えない電気的回路となり、有害な寄生容量としてコンデンサ的な働きをし、目的の機能を果たさなくなる問題が解決されとともに、接着剤が光路をさえぎる問題が解決されることとなる。また、光学的機能面２０ａの反対の面に接着剤がついていないため、固体撮像素子２０から放出する熱を効率的に大気に逃がすことができる。

また、配線部５を有する光透過性基板１Ａに対し、前面が光学的機能面２０ａである固体撮像素子２０をフリップチップ接合する半導体装置において、固体撮像素子２０の電極部２０ｅと光透過性基板の配線部５を接触した状態でその周囲を固定する第一の接着剤３ａと、固体撮像素子２０と光透過性基板１Ａとを固定する接着剤３ｂで、固体撮像素子の前面である光学的機能面２０ａおよび後面２０ｂを共に除いた残りの面２０ｃのうち少なくとも一つの面と光透過性基板とを接着する第二の接着剤３ｂを持ち、光透過性基板１Ａと、固体撮像素子２０の前面で光学的機能部２０ｄとの間には、第一の接着剤３ａ又は第二の接着剤３ｂが入り込んでいないので、第一の接着剤３ａ又は第二の接着剤３ｂが光学的機能部２０ｄに接することがなくなり、接着剤が目に見えない電気的回路となり、有害な寄生容量としてコンデンサー的な働きをし、目的の機能を果たさなくなる問題が解決されたり、接着剤が受光面（発光面）側に回り込み、接着剤が光の経路をさえぎる問題が解決されることとなる。また、光学的機能面２０ａの反対の面２０ｂに接着剤がついていないため、固体撮像素子２０から放出する熱を効率的に大気に逃がすことができ、線膨張係数の違いによる熱変形やひずみの発生を少なくしたり、固体撮像素子の位置をずらすことをなくすことができ光学的特性への影響を減らすことができる。

また、光透過性基板１Ａと、固体撮像素子２０の前面で光学的機能部２０ｄを除いた面との間には、第一の接着剤３ａ又は第二の接着剤３ｂが入り込んでいるので、光透過性基板１Ａと固体撮像素子２０との接着強度を高くでき、固体撮像素子２０の発熱による線膨張係数の違いによる変形や外力からのひずみに対して強くなる。

また、固体撮像素子２０の電極部２０ｅ、又は、光透過性基板１Ａの配線部５に導電性の突起６がついているので、電極部２０ｅと配線部５とが接触しやすくなり、固体撮像素子２０の電極部２０ｅ、又は、光透過性基板１Ａの配線部５を接合しやすくする。また、突起６の高さ分の距離を光透過性基板１Ａと固体撮像素子２０との間におくことで、線膨張係数の違いによる変形を緩和し、そり量を低減させることができ、固体撮像素子２０の位置をずらすことをなくすことができ光学的特性への影響を減らすことができる。

また、第一の接着剤３ａが、固体撮像素子２０の電極部２０ｅ又は突起６と光透過性基板１Ａの配線部５との接触部の周囲を全周に渡って接着固定しているので、線膨張係数の違いによる変形によるひずみ応力から接合部を保護することができ、電気的信頼性を高くすることができる。

また、第一の接着剤３ａ又は第二の接着剤３ｂが、固体撮像素子２０の前面で光学的機能部２０ｄの周囲を全周に渡って、光透過性基板１Ａと固体撮像素子２０とを接着固定しているので、光透過性基板１Ａと固体撮像素子２０との接着強度を高くでき、固体撮像素子２０の発熱による線膨張係数の違いによる変形や外力からのひずみに対して強くなるのと同時に、光学的機能部２０ｄを大気から遮断することができ、機能部へのごみの侵入を防ぐことができる。

また、第二の接着剤３ｂが、固体撮像素子２０の前面である光学的機能面２０ａおよび後面２０ｂを共に除いた残りの面２０ｃの全周に渡って、光透過性基板１Ａと固体撮像素子２０とを接着固定しているので、光透過性基板１Ａと固体撮像素子２０との接着強度を高くでき、固体撮像素子２０の発熱による線膨張係数の違いによる変形や外力からのひずみに対して強くなるのと同時に、光学的機能部２０ｄを大気から遮断することができ、機能部へのごみの侵入を防ぐことができる。

また、第一の接着剤３ａ又は第二の接着剤３ｂが、耐湿性能を持っているので、水分による接点電極の保護ができるようになったり、光学的機能部２０ｄへの水分の付着による光学的機能の低下を防ぐことができる。

また、第一の接着剤３ａ又は第二の接着剤３ｂは硬化前に固体撮像素子２０と光透過性基板１Ａとの間に生じる毛細管力より強い形状保持力を持つ接着剤であるので、硬化前に光透過性基板１Ａと固体撮像素子２０とを接合する際、接着剤が光透過性基板１Ａ上、または固体撮像素子２０上で移動することがなくなり、光学的機能部２０ｄへの接着剤の流出をなくすことができ、光学的機能の低下を防ぐことができる。

また、第一の接着剤３ａは熱硬化型接着剤であるので、接着剤の硬化までの時間をコントロールすることができ、固体撮像素子２０と光透過性基板１Ａとの接合時の位置決めに調整する時間的余裕ができる。また、外部から熱がかかった場合、さらに接合強度が強化される。（はんだ接合の場合は熱がかかると接点が破壊される。）

また、第一の接着剤３ａは光硬化型接着剤であるので、第一の接着剤３ａを硬化させる時、第一の接着剤３ａの温度上昇がほとんどなく、熱の影響による光透過性基板１Ａと固体撮像素子２０の位置関係のズレを生じることなく、光透過性基板１Ａと固体撮像素子２０とを接着することが出来る。また、接着時に熱の影響による残留応力が発生しない。

また、第一の接着剤３ａは非導電性型接着剤であるので、隣接する配電部（接合部）をショートさせることがない。

また、第一の接着剤３ａは異方導電性型接着剤であるので、隣接する配電部（接合部）をショートさせることがない。また、被接合物の接点の間には導電性の物がはさまれることになるので、接合の信頼性を上げることができる。

また、第二の接着剤３ｂは熱硬化型接着剤であるので、固体撮像素子からの発熱によりさらに接着強度が強化される。

また、第二の接着剤３ｂは光硬化型接着剤であるので、第二の接着剤３ｂを硬化させる時、第二の接着剤３ｂの温度上昇がほとんどなく、熱の影響による光透過性基板１Ａと固体撮像素子２０の位置関係のズレを生じることなく、光透過性基板１Ａと固体撮像素子２０とを接着することが出来る。また、接着時に熱の影響による残留応力が発生しない。

また、第二の接着剤３ｂは非導電性型接着剤であるので、光透過性基板１Ａ上にある配線部５に接着剤３ｂがついたときもショートさせることがない。

また、第一の接着剤３ａ又は第二の接着剤３ｂは、その硬化温度がチップの破壊温度を下回るので、接着剤の硬化時に固体撮像素子を破壊することがない。

また、固体撮像素子２０の後面２０ｂに放熱部材５０が設けられているので、固体撮像素子２０から放出する熱を効率的に大気に逃がすことができ、線膨張係数の違いによる熱変形やひずみの発生を少なくしたり、固体撮像素子の位置をずらすことをなくすことができ光学的特性への影響を減らすことができる。

また、放熱部材５０は固体撮像素子２０の後面２０ｂと前記光透過性基板１Ａとに固定されているので、放熱部材５０に対する接着面積を大きくとることができ、接着強度を増やすことができる。

また、放熱部材５０は第二の接着剤３ｂで固体撮像素子２０の後面２ｂと光透過性基板１Ａとに固定されているので、固体撮像素子２０の封止と放熱部材５０の接着を一度にでき、工程の簡素化がはかれる。また、接着剤の種類を減らすことで、接着剤の線膨張係数の違いによるひずみを発生させないようにできる。

また、放熱部材５０を固定する接着剤３ｃは非導電性型接着剤であるので、光透過性基板１Ａ上にある配線部５に第二の接着剤３ｂがついたときもショートさせることがない。

また、放熱部材５０を固定する第三の接着剤３ｃはシリコン系の接着剤であるので、放熱部材５０と固体撮像素子２０の線膨張係数の違いによる熱変形のひずみをシリコンのやわらかさで消すことができ、そりの発生を少なくしたり、固体撮像素子２０の位置をずらすことをなくすことができ光学的特性への影響を減らすことができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば、図１５〜図２６で説明した半導体装置を図１３の画像読取ユニットや図１４の画像形成装置に用いることができる。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明に係る第１実施形態の半導体装置の全体を示す斜視図である。 図１の半導体装置の素子長手方向に直交する方向に沿った断面図である。 本発明に係る第２実施形態の半導体装置の全体を示す斜視図である。 図１及び図２の半導体装置が光学的機能部品としての固体撮像装置である場合における図２の断面図に対応する断面図である。 本発明に係る第３実施形態の半導体装置の全体を示す斜視図である。 図５の半導体装置の放熱手段の変形例を示す図である。 図５の半導体装置の放熱手段のその他の変形例を示す図である。 図５の半導体装置の放熱手段のその他の変形例を示す図である。 図５の半導体装置の放熱手段のその他の変形例を示す図である。 図５の半導体装置の放熱手段のその他の変形例を示す図である。 図５の半導体装置の放熱手段のその他の変形例を示す図である。 図５の半導体装置の放熱手段のその他の変形例を示す図である。 本発明に係る半導体装置である固体撮像装置を用いた画像読取ユニットの斜視図である。 本発明に係る半導体装置である固体撮像装置を用いた画像読取ユニットを備えた画像走査装置の一例として多機能型デジタル画像形成装置の概略構成図である。 前面に光学的機能面を有する半導体素子の一例としての固体撮像素子を示す図である。 固体撮像素子の電極部に突起をつけた状態を局部的に見た図である。 図１６で突起をつけた固体撮像素子の光学的機能面を光透過性基板に向かいあわせにし、フリップチップ接合を行なう直前の図である。 図１７の状態から固体撮像素子を光透過性基板に押し込んだ状態で第一の接着剤を硬化させ、固体撮像素子と光透過性基板とが接合完了した状態の図である。 図１８で接合完了した半導体装置の全体図である。 図１８で接合完了した半導体装置を光透過性基板側から見た図である。 図１９の状態から第二の接着剤を塗布し、硬化させた状態を示す図である。 図２１の状態を光透過性基板側から見た状態を示す図である。 図２１の状態から固体撮像素子の後面に放熱部材を第三の接着剤にて固定した状態を示す図である。 図２３の状態を光透過性基板側から見た図である。 図１９の状態から固体撮像素子の後面に放熱部材を接着剤にて固定した状態を示す図である。 図２５の状態を光透過性基板側から見た図である。

１ 基板
１Ａ 光透過性基板
２ 半導体素子
２ａ 半導体機能面（前面）
２ｂ 後面
２ｃ 側面
５ 配線部
１０ 画像読取ユニット
１１ 波状の放熱手段
１２ 波状の放熱手段
１３ スパイラル状の放熱手段
１４ 線状の放熱手段
１５ 針状の放熱手段
１６ 球状の放熱手段
１７ 線状の放熱手段
１８ 線状の放熱手段
１９ 板状の放熱手段
２０ 固体撮像素子
２０Ａ 固体撮像装置
２０ａ 光学的機能面（前面）
２０ｂ 後面
２０ｃ 側面

Claims (16)

1. 配線部を有する光透過性の基板に対し、前記基板と対向する面である前面に光学的機能面を有し、該光学的機能面と前記光透過性基板との間の光入射領域が空間である半導体素子をフリップチップ接合する半導体装置において、
   前記半導体素子と前記基板とを固定する接着剤が、前記半導体素子の前面および前面の裏面である後面を共に除いた残りの面のうち少なくとも一つの面と前記基板とを接着するとともに、負圧が作用し、接着剤が流れ出すことがない接着剤保持体に前記接着剤が保持されていることを特徴とする半導体装置。
2. 前記接着剤保持体がスポンジ状であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記接着剤保持体が繊維集合体であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
4. 前記接着剤保持体が光透過性を有しており、前記接着剤は光硬化型接着剤であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の半導体装置。
5. 前記接着剤は、その硬化温度が前記基板と前記半導体素子との接合破壊温度を下回る熱硬化型接着剤であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の半導体装置。
6. 前記接着剤が、前記半導体素子の前面および後面を共に除いた残りの面の全周に渡って前記基板と前記半導体素子とを接着固定していることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の半導体装置。
7. 前記半導体素子の後面に放熱手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の半導体装置。
8. 前記放熱手段が前記半導体素子の熱変形に追従して弾性変形する弾性部材から構成されていることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
9. 前記弾性部材が波状に形成されている波状部材であることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
10. 前記弾性部材がスパイラル状に形成されているスパイラル状部材であることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
11. 前記放熱手段が線状に形成されている線状部材であることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
12. 前記放熱手段が針状に形成されている針状部材であることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
13. 前記放熱手段が球状に形成されている球状部材であることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
14. 前記半導体素子が固体撮像素子であることを特徴とする請求項１ないし１３の何れか１項に記載の半導体装置。
15. 前記請求項１４に記載の半導体装置を備えていることを特徴とする画像読取ユニット。
16. 前記請求項１５に記載の画像読取ユニットを備えていることを特徴とする画像形成装置。

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