JP6377510B2 - Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、パッケージに固体撮像素子を搭載する半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device in which a solid-state image sensor is mounted on a package.
一般に、ＣＣＤイメージセンサ等が搭載される半導体装置は、デジタルカメラの本体内部等に配置されており、例えば、図１２の（ａ）および図１２の（ｂ）に示す従来の半導体装置２００が挙げられる。
In general, a semiconductor device on which a CCD image sensor or the like is mounted is disposed inside a main body of a digital camera or the like. For example, the
半導体装置２００は、凹形状を有するパッケージ２０２が基板２１０に実装されたものである。パッケージ２０２の底面２０２ａには固体撮像素子２０１（ＣＣＤチップ等）が固定材２０６により固定（接着）されている。固体撮像素子２０１の接続端子（図示なし）とパッケージ２内部の接続端子（図示なし）とはワイヤ２０５により接続されている。パッケージ２０２の、基板２１０に対向する面２０２ｃにはパッケージ側接続端子２０７が設けられている。基板２１０の主面２１０ａにおけるパッケージ側接続端子２０７に対向する位置には、基板側接続端子２１１が設けられている。パッケージ側接続端子２０７と基板側接続端子２１１とは半田２１２を介して電気的に接続されている。
The
さらに、パッケージ２０２には、パッケージ２０２の開口部２０２ｂを塞ぐように、シールガラス等の透光性のある覆部２０３が接着材２０４により接着されている。これにより、パッケージ２０２および覆部２０３により封止された中空部２１３が形成され、固体撮像素子２０１は中空部２１３に気密封止されている。
Further, a
しかし、上述した半導体装置２００のような従来の構造では、半導体装置２００の製造過程における中空部２１３の内部圧力の増加により、覆部２０３の剥がれ、またはズレが生じてしまうなどの問題があった。そこで、覆部２０３の剥がれ、またはズレを防止するための様々な試みがなされている。
However, the conventional structure such as the
例えば、特許文献１には、中空部と外部とを連通する通気孔を備える半導体装置について記載されている。特許文献１に記載されている半導体装置では、通気孔を備えることにより中空部を封止体にて閉塞した後も中空部が通気性を有しているので、封止体を中空部に取着の際に中空部内の内圧が高まることがなく、封止体の位置ズレや剥がれなどを防止することができる。
For example,
特許文献２には、シールガラスを接合する前に、凹部に連通する状態でパッケージに貫通穴を形成しておき、その後、パッケージにシールガラスを接合したのち、貫通穴を塞ぐ固体撮像装置の製造方法について記載されている。特許文献２に記載されている固体撮像装置の製造方法によれば、パッケージにシールガラスを接合する際には、貫通穴を通して凹部内のエアを外部に逃がすことができる。また、シールガラスを接合した後は、貫通穴を塞ぐことによって凹部内を気密状態に保持することができる。
In
また、特許文献３には、パッケージの中を不活性ガスで気密封止する際に用いられパッケージの底部に形成されている封止孔と、封止孔を塞ぐ封止剤を備える固体撮像装置について記載されている。
しかしながら、特許文献１に記載されている半導体装置は、製品として流通する際も通気孔により通気性を有したままであり、中空部は気密封止状態になっていない。したがって、劣悪な環境下、例えば高温、高湿度環境下で上記半導体装置を使用すると、中空部に設けられている固体撮像素子も周辺環境と同じく高温、高湿度環境下にさらされてしまう。このため、固体撮像素子の接続端子等の金属部の腐食が加速され、半導体装置の性能が損なわれる可能性があるという問題がある。
However, the semiconductor device described in
また、特許文献２に記載されている固体撮像装置の製造方法では、シールガラスを接合した後に貫通穴を塞ぎ、凹部内を気密状態に保持する。そのため、パッケージを基板に加熱実装する際における凹部内の熱膨張したエアを外部に排出することができず、シールガラスの剥がれ、または、シールガラスのズレが生じる可能性があるという問題がある。特許文献３に記載されている固体撮像装置についても、パッケージが基板に実装される前に封止孔が封止剤により塞がれているため、特許文献２に記載されている固体撮像装置の製造方法と同様の問題がある。
Moreover, in the manufacturing method of the solid-state imaging device described in
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、容易に製造でき、気密封止状態が保たれた製品信頼性の高い半導体装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device with high product reliability that can be easily manufactured and kept in an airtight sealed state.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る半導体装置は、基板と、上記基板の主面上に半田により実装される凹形状のパッケージと、上記パッケージの開口部を封止して中空部を形成している覆部と、上記パッケージの底面部に形成され、上記中空部と外部とを連通する貫通部と、上記基板の主面と対向する上記パッケージの面において上記貫通部の開口部の周囲に設けられている第１電極と、上記基板の主面において上記第１電極に対向する位置に設けられている第２電極と、上記基板と上記パッケージとを電気的に接続する接続部と、上記パッケージの上記基板に対向する面において上記第１電極と上記接続部との間に設けられる第１飛散防止接続部と、上記基板の主面において上記第１飛散防止接続部に対向する位置に設けられる第２飛散防止接続部と、を備え、上記貫通部の開口部は、上記第１電極と上記第２電極とを接続する半田により塞がれており、上記第１飛散防止接続部と上記第２飛散防止接続部とは半田により接続されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a semiconductor device according to one embodiment of the present invention seals a substrate, a concave package that is mounted on the main surface of the substrate by solder, and an opening of the package. A cover portion that forms a hollow portion, a through portion that is formed on the bottom surface portion of the package and communicates the hollow portion with the outside, and the through portion on the surface of the package that faces the main surface of the substrate Electrically connecting the first electrode provided around the opening, the second electrode provided at a position facing the first electrode on the main surface of the substrate, and the substrate and the package The first scattering prevention connecting portion provided between the first electrode and the connecting portion on the surface of the package facing the substrate, and the first scattering preventing connecting portion on the main surface of the substrate. Provided at a position opposite to Is a second scatter preventing connection portion, provided with a an opening of the through portion is closed by soldering for connecting the first electrode and the second electrode, the first scatter preventing connection portion and the The second scattering prevention connecting portion is connected by solder .
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法は、底面部に貫通部を有した凹形状のパッケージの開口部を覆部により封止して中空部を形成する中空部形成工程と、半田により基板の主面上に上記パッケージを実装する際に、上記基板の主面と対向する上記パッケージの面において上記貫通部の開口部の周囲に設けられている第１電極と、上記基板の主面において上記第１電極に対向する位置に設けられている第２電極と、を半田により接続し、上記貫通部の開口部を半田で塞ぎ、上記パッケージの上記基板に対向する面において（ｉ）上記第１電極と（ｉｉ）上記基板と上記パッケージとを電気的に接続する接続部との間に設けられる第１飛散防止接続部と、上記基板の主面において上記第１飛散防止接続部に対向する位置に設けられる第２飛散防止接続部と、を半田により接続する実装工程と、を含むことを特徴とする。 In addition, a method for manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention includes a hollow part forming step in which a hollow part is formed by sealing an opening of a concave package having a through part on a bottom part with a cover part; When the package is mounted on the main surface of the substrate by solder, a first electrode provided around the opening of the through portion on the surface of the package facing the main surface of the substrate; a second electrode provided at a position opposed to the first electrode on the main surface, were connected by soldering, busy technique the opening of the through portion by soldering, in the surface facing the substrate of the package ( i) a first scattering prevention connecting portion provided between the first electrode and (ii) a connecting portion for electrically connecting the substrate and the package; and the first scattering prevention connection on a main surface of the substrate. Provided at a position facing the A mounting step of connecting a second scatter preventing connections, a by soldering, characterized in that it comprises a.
本発明の一態様によれば、容易に製造でき、気密封止状態が保たれた製品信頼性の高い半導体装置を提供できる効果を奏する。 According to one embodiment of the present invention, it is possible to provide a highly reliable semiconductor device that can be easily manufactured and has a hermetically sealed state.
以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。なお、説明の便宜上、各実施形態に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付記し、適宜その説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted as appropriate.
〔実施形態１〕
本発明の実施形態１について、図１〜図８および図１２を参照して説明する。
〔半導体装置の構成〕
図１の（ａ）は、本実施形態に係る半導体装置５０の構成を示す断面図であり、図１の（ｂ）は、半導体装置５０におけるパッケージ２を方向Ａから見た平面図である。
[Configuration of semiconductor device]
1A is a cross-sectional view showing the configuration of the
半導体装置５０は、撮像のために用いれ、例えば、携帯電話機、デジタルカメラ等に組み込まれる。半導体装置５０は、図１の（ａ）に示すように、固体撮像素子１、パッケージ２、覆部３、ワイヤ５（ボンディングワイヤ）、固定材６、基板１０、中空部１３、通気孔封止部１４、および導通接続部１７（接続部）を備えている。
The
固体撮像素子１は、対象物（被写体）の入射光を受光するために用いられる。固体撮像素子１は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）などである。
The solid-
基板１０は、複数の配線が形成された板状の部材であり、パッケージ２が実装されている。
The
パッケージ２は、底面２ａに固体撮像素子１を搭載している。パッケージ２は基板１０の主面１０ａ上に半田により実装される。パッケージ２の底面部２ｆには通気孔８（貫通部）が設けられている。通気孔８について、詳しくは後述する。
The
パッケージ２は筐体であり、底面部２ｆに対向する面は開口されている。言い換えると、パッケージ２は凹形状であり、開口部２ｂを有する。パッケージ２の底面２ａの周囲には、外周に沿って凸部２ｄが形成されており、凸部２ｄの上面には、ワイヤ接続端子１８（図５の（ａ）参照）が形成されている。パッケージ２は、導通接続部１７により基板１０の主面１０ａに実装されている。パッケージ２は、例えば、セラミックパッケージ２０（図５参照）、もしくは、プリント基板パッケージ２１（図７参照）を用いることができる。どちらを用いるかにより、後述する通気孔付接続端子９の製造方法が異なる。詳しくは後述する。
The
固定材６は、底面２ａに固体撮像素子１を固定（接着）する。言い換えると、パッケージ２の底面部２ｆの中空部１３側には、固定材６を介して固体撮像素子１が固定されている。固体撮像素子１における接続端子（図示なし）とワイヤ接続端子１８（図５の（ａ）参照）とは、ワイヤ５により電気的に接続されている。
The fixing
一般的な固定材６の材料としては、ペースト状のエポキシ系樹脂が主流であり、導電性タイプとして銀等のフィラーを用いたものや、絶縁性タイプとしてアルミナ等のフィラーを用いたものがある。その他、固体撮像素子１がシリコンウェハ状態時に貼付け可能なフィルム状の固定材６を用いてもよい。
As a material for the
導通接続部１７は、パッケージ２と基板１０とを電気的に接続させる。パッケージ２は導通接続部１７を介して基板１０に実装される。導通接続部１７は、パッケージ側接続端子７、半田１２、基板側接続端子１１を有する。
The
パッケージ側接続端子７は、パッケージ２の基板１０に対向する面２ｃに設けられ、半田により基板側接続端子１１と接続されることにより、固体撮像素子１と基板１０との電気信号を送受可能とする。パッケージ側接続端子７は、例えば、パッケージ２の内部配線パターン（図示なし）と電気的に接続されることにより、固体撮像素子１と電気的に接続されている。
The package-
基板側接続端子１１は、基板１０の主面１０ａにおけるパッケージ側接続端子７に対向する位置に設けられている。基板側接続端子１１は、例えば、基板１０の主面１０ａ上のパターニングされた配線（図示なし）に接続されている。
The substrate
パッケージ側接続端子７と基板側接続端子１１とを半田１２を介して接触させた状態で、半田１２を加熱することにより、パッケージ２が基板１０に実装される。また、これにより、パッケージ側接続端子７と基板側接続端子１１とが電気的に接続される。
The
覆部３は、パッケージ２に搭載された固体撮像素子１を外部（例えば、塵や異物など）から保護するために用いられる。また、覆部３は、パッケージ２の開口部２ｂを封止して中空部１３を形成している。詳しくは、覆部３は、開口部２ｂを覆い、固体撮像素子１と向き合うように、パッケージ２の上端部２ｅに接着材４にて固定されている。覆部３は透光性を有する。覆部３の材料としては、一般的にガラス（硼珪酸ガラス）が用いられる。
The
〔通気孔および通気孔封止部の構成〕
通気孔８は、中空部１３を外部と連通させる。詳しくは、通気孔８は、パッケージ２の底面部２ｆの固体撮像素子１が搭載されていない箇所において、底面部２ｆを中空部１３側からパッケージ２の裏面側に円柱状に貫通する。言い換えると、通気孔８はパッケージ２の底面部２ｆの固体撮像素子１の周辺において、底面部２ｆを中空部１３側から基板１０側の外部に向かって貫通する。
[Configuration of vent hole and vent hole sealing part]
The
通気孔８の基板１０側の開口部８ａは、後述する通気孔封止部１４、具体的には、硬化した半田１２ａにより塞がれている（閉塞されている）。なお、通気孔８の形状は円柱状に限らず、中空部１３と外部とを連通するものであればよい。また、通気孔８はごく小さいサイズでも十分な効果が得られるため、例えば、通気孔８の直径を０．１ｍｍ程度とすることができる。
The
通気孔封止部１４は、通気孔８の開口部８ａを塞ぐ。通気孔封止部１４は、通気孔付接続端子９（第１電極）、半田１２ａ、基板側接続端子１１ａ（第２電極）を有する。
The vent
通気孔付接続端子９および基板側接続端子１１ａは、パッケージ２を基板１０に実装する処理中および実装後において、通気孔付接続端子９と基板側接続端子１１ａとの間に半田１２ａを配置させるためのものである。
The
通気孔付接続端子９は、パッケージ２裏面において通気孔８の周囲に設けられている。これにより、半導体装置５０の製造過程において、膨張した中空部の気体が通気孔８を介して外部へ排出される。
The
基板側接続端子１１ａは、基板１０の主面１０ａの通気孔付接続端子９に対向する位置に設けられている。基板側接続端子１１と基板側接続端子１１ａとは、同一平面上に設けられている。
The board-
また、通気孔付接続端子９は、基板側接続端子１１ａと半田接合できるように設けられている。通気孔付接続端子９は、例えば、パッケージ２の内部配線パターン（図示なし）と電気的に接続され、固体撮像素子１と電気的に接続されている。同様に基板側接続端子１１ａは、例えば、基板１０の主面１０ａ上のパターニングされた配線（図示なし）に接続されている。
Further, the
なお、通気孔付接続端子９は、パッケージ側接続端子７のように、必ずしも固体撮像素子１と電気的に接続されている必要はない。通気孔付接続端子９および基板側接続端子１１ａは、上述した、通気孔８の基板１０側の開口部８ａを塞ぐことを目的とする、いわゆるダミー端子であってもよい。
Note that the vented
〔通気孔付接続端子と基板側接続端子との接続〕
ここで、半導体装置５０の製造方法の特徴について説明しておく。半導体装置５０の製造方法の特徴は、底面部２ｆに通気孔８を有した凹形状のパッケージ２の開口部２ｂに、覆部３を接着して中空部１３を形成する中空部形成工程と、半田１２により基板１０の主面１０ａ上に上記パッケージ２を実装する際に、基板１０の主面１０ａと対向するパッケージ２の面２ｃにおいて通気孔８の開口部８ａの周囲に設けられている通気孔付接続端子９と、基板１０の主面１０ａにおいて通気孔付接続端子９に対向する位置に設けられている基板側接続端子１１ａと、を半田１２ａにより接続し、通気孔８の開口部８ａを半田１２ａで塞ぐ実装工程と、を含み、実装工程は、半田１２ａが溶解状態であるときは、通気孔８から中空部１３内の気体を排出し、半田１２ａが硬化することにより、上記半田１２ａが通気孔８の開口部８ａを塞ぐ点である。
(Connection between vented connection terminal and board side connection terminal)
Here, features of the method for manufacturing the
実装工程において、通気孔付接続端子９および基板側接続端子１１ａは、パッケージ側接続端子７と基板側接続端子１１とが半田１２を介して接触させた状態となるのと同様に、通気孔付接続端子９と基板側接続端子１１ａとが半田１２ａを介して接触させた状態となる。その状態で、パッケージ２を基板１０に実装する際、半田１２ａも半田１２と同時に加熱される。これにより、通気孔付接続端子９と基板側接続端子１１ａとは、半田１２ａにより接続される。
In the mounting process, the
半田１２ａが溶融状態であると、中空部１３内の膨張した気体を排出することが可能である。また、半田１２ａが硬化することで開口部８ａは完全に塞がれ、中空部１３は気密封止状態となる。つまり、パッケージ２を基板１０に実装する処理中、半田１２ａが加熱され溶融状態である場合、半田１２ａは開口部８ａを塞ぎつつ中空部１３内の膨張した気体を排出することができる。言い換えると、本実施形態では、膨張した中空部１３内の気体を通気孔８より溶解状態の半田１２ａを介して外部に排出しながら開口部８ａを塞ぎつつ、パッケージ２を基板１０に実装することができる。
When the
本実施形態に係る半導体装置５０は、通気孔８を有するため、実装処理以外の半導体装置５０の製造過程におけて増加した中空部１３の内部圧力を容易に降下させることができ、覆部３の剥がれ、またはズレは生じない。
Since the
しかし、パッケージ２に通気孔８を設けるのみでは中空部１３が気密封止されていない半導体装置５０となる。中空部１３が気密封止されていないと、半導体装置５０が劣悪な環境下、例えば高温、高湿度環境下で使用された場合、中空部１３に設けられている固体撮像素子１も周辺環境と同じ劣悪な環境下にさらされるため、半導体装置５０の性能が損なわれる可能性がある。中空部１３が気密封止状態となる半導体装置５０を実現するためには、組立完了（製造完了）時に通気孔８が閉塞されている必要がある。
However, the
そこで本実施形態では、基板側接続端子１１ａとの接続端子も兼ねた通気孔付接続端子９を通気孔８の開口部８ａの周辺に設け、パッケージ２を基板１０に実装する際、通気孔付接続端子９と基板側接続端子１１ａとを半田１２ａにより接続する。これにより、パッケージ２を基板１０に実装する処理中、例えば、リフローによる実装処理中、において、リフローの熱により膨張した中空部１３内の気体を、通気孔８および溶解状態の半田１２ａから容易に排出可能である。また、実装完了時、通気孔８の開口部８ａを半田１２ａにより自動的に塞ぐことができ、さらに、高温・乾燥状態において、中空部１３内の膨張した気体の排出および通気孔８の閉塞が可能となるため、中空部１３は極めて湿度の低い状態での気密封止状態を実現できる。
Therefore, in the present embodiment, when the
〔効果〕
半導体装置５０は、パッケージ２に覆部３を搭載する前、および覆部３をパッケージ２に搭載後、接着材４の硬化処理が完了し、パッケージ２を基板１０に実装する処理までは、通気孔８により中空部１３と外部との通気状態が維持されている。
〔effect〕
The
また、パッケージ２を基板１０に実装する際においても、半田１２ａが溶融状態時には通気孔８を介して中空部１３内の膨張した気体を排出することができ、通気状態が維持される。しかし、半田１２ａが硬化した後、つまり、パッケージ２を基板１０に実装した後には、通気孔８は半田１２ａにより塞がれる。これにより中空部１３が気密封止状態になる。言い換えると、半導体装置５０は、製造過程では中空部１３に通気機能があり、製造完了後は、中空部１３は気密封止構造となる。
Also, when the
下記に本実施形態の効果について、図２〜４、および図１２に基づき具体的に説明する。図１２の（ａ）は従来の半導体装置２００の構成を表す断面図であり、図１２の（ｂ）は図１２の（ａ）の方向Ｄから平面図である。半導体装置２００の構成については、背景技術において記載した通りである。
The effect of this embodiment will be specifically described below with reference to FIGS. 12A is a cross-sectional view showing a configuration of a
半導体装置２００で示されるような構造では、半導体装置２００が基板２１０に実装されるまでの製造過程において、接着材２０４に対して、中空部２１３の内部圧力増加により、パッケージ２０２から覆部２０３が引きはがされる方向に力が加わり、覆部２０３の剥がれ、またはズレが生じてしまい、気密状態が損なわれるなどの問題があった。
In the structure shown by the
具体的には、接着材２０４において、次の（１）〜（３）に記載する力が、接着材２０４から覆部２０３を引き剥がす方向に加わることが原因となり、覆部２０３の剥がれ、またはズレが生じる。（１）パッケージ２０２へ覆部２０３を貼り付ける際に覆部２０３が中空部２１３側に押し込まれ、中空部２１３の体積が圧縮されることにより増加した中空部２１３の内部圧力が覆部２０３を外側へ押し出す力。（２）覆部２０３を接着材２０４により接着した後、接着材２０４をオーブン等で熱硬化させる過程で、熱硬化の熱により中空部２１３内の気体が熱膨張し、覆部２０３を外側へ押し出す力。（３）気密封止されたパッケージ２０２を基板２１０へ、例えばリフローにより実装する際、リフローによる高温状態において中空部２１３内の気体が熱膨張し、覆部２０３を外側へ押し出す力。
Specifically, in the adhesive 204, the force described in the following (1) to (3) is applied in the direction of peeling the
また（２）および（３）に記載されている中空部２１３内の気体の熱膨張量は、中空部２１３に存在する水分量が多いほどより顕著になる。中空部２１３の水分は、基板２１０へ実装する前の湿度環境下にさられる時間が長いほど接着材２０４を介して浸入する量が多くなる。さらに、一度中空部２１３に入り込んだ水分はオーブン等で加熱しても安易に排出され難い特性がある。このため、パッケージ２０２を基板２１０へ実装するまでの時間が制限されてしまうという問題があり、制限された時間内に実装することができなかった場合には撮像装置を廃棄しなければならない場合もある。したがって従来の半導体装置２００で示されるような構造では、中空部２１３が気密封止状態となる半導体装置２００を実現するための製造条件の設定が難しい。
Further, the thermal expansion amount of the gas in the
図２の（ａ）・（ｂ）は半導体装置５０の効果を説明する断面図である。より詳しくは、図２の（ａ）は、固体撮像素子１をパッケージ２に固定材６にて固定し、次に固体撮像素子１の接続端子（図示なし）とパッケージ２内部のワイヤ接続端子１８（図５の（ａ）参照）とをワイヤ５にて接続し、次に接着材４をパッケージ２の上端部２ｅへ塗布した状態において、覆部３が接着材４に接触する瞬間の図であり、図２の（ｂ）は、覆部３が中空部１３側に押し込まれた後の状態を示す。
2A and 2B are cross-sectional views for explaining the effects of the
覆部３とパッケージ２とを貼り付けるために、覆部３は、図２の（ａ）で示す接着材４に接触した直後の状態から、図２の（ｂ）の状態まで覆部３を中空部１３側に押し込む必要がある。この覆部３を中空部１３側に押し込んだ、覆部押し込み量Ｔによって中空部１３内の気体の体積は圧縮される。しかし、パッケージ２は通気孔８を有しているため、図２の（ｂ）の破線矢印に示すように、圧縮されて増加した中空部１３の内部圧力を、通気孔８より容易に降下させることが可能である。このため、接着材４には、中空部１３の内部圧力増加による力、すなわち、パッケージ２から覆部３が引きはがされる方向への力、が加わらない。その結果、上述したパッケージ２へ覆部３を貼り付ける際の、覆部３の剥がれ、またはズレが発生する問題を回避することができる。
In order to affix the
図３は半導体装置５０の他の効果を説明する断面図である。より詳しくは、図３は、覆部３を貼り付けた状態で接着材４を熱硬化させるために、例えばオーブン等の接着材硬化装置３０に、パッケージ２を入れた状態の示す図である。接着材硬化装置３０の熱により、中空部１３内の気体が熱膨張する。しかし、パッケージ２には通気孔８があるため、図３の破線矢印に示すように、熱膨張して増加した中空部１３の内部圧力を、通気孔８より容易に降下させることが可能である。このため、接着材４には、中空部１３の内部圧力増加による力が加わらない。その結果、上述した接着材４をオーブン等で熱硬化させる際の、覆部３の剥がれ、またはズレが発生する問題を回避することができる。
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining another effect of the
図４の（ａ）〜図４の（ｃ）は半導体装置５０のさらに他の効果を説明する断面図である。より詳しくは、図４の（ａ）は、接着材４の熱硬化が完了したパッケージ２を、例えばリフロー実装装置等の実装装置３１に入れた状態において、実装処理中の半導体装置５０の状態を示す図であり、図４の（ｂ）は、図４の（ａ）の破線円部を拡大して、半田１２ａが溶解状態にある場合を示し、図４の（ｃ）は、図４の（ａ）の破線円部を拡大して、半田１２ａが硬化した状態を示す。
4A to 4C are cross-sectional views for explaining still another effect of the
パッケージ２を基板１０に実装する際、パッケージ２および基板１０は通気孔付接続端子９と基板側接続端子１１ａとの間に半田１２ａが配置された状態で、実装装置３１により加熱される。パッケージ２および基板１０が実装装置３１により加熱された際、その熱により中空部１３内の気体が熱膨張する。しかし、パッケージ２には通気孔８があり、さらに半田１２ａは加熱により溶融状態にある。このため、熱膨張した中空部１３内の気体は、図４の（ｂ）の矢印Ｐ１に示すように、通気孔８から溶融した半田１２ａの内部を突き抜け外部に排出される。その結果、熱膨張して増加した中空部１３の内部圧力により加わる接着材４への力は極めて低くなるので、上述したパッケージ２を基板１０に実装させる際の、覆部３の剥がれ、またはズレが発生する問題を回避することができる。
When the
また、実装装置３１の加熱終了後は、半田１２ａは硬化され、図４の（ｃ）に示すように、通気孔８の開口部８ａは半田１２ａにより閉塞された状態になる。これにより、中空部１３が気密封止状態となる半導体装置５０が完成する。
Further, after the heating of the mounting
本実施形態に係る半導体装置５０は、パッケージ２が基板１０に実装される直前まで、中空部１３が通気性を有する。そのため、接着材４をオーブン等で熱硬化させる過程とは別に、実装直前に再度加熱処理するパッケージベーキング処理においても、中空部１３の水分、接着材４の吸湿水分、および固定材６の吸湿水分を、容易に外部に排出することができる。これにより、接着材４をオーブン等で熱硬化させた後、パッケージ２を基板１０へ実装するまでに、接着材４および固定材６が吸湿しても、容易に水分を排出することができる。その結果、上述したパッケージ２を基板１０へ実装するまでの時間が制限されてしまう問題も回避することができる。
In the
以上説明した通り、本実施形態では、特別な設備を要さずに、接着材４に、中空部１３の内部圧力増加による力を加えることなく、気密封止状態が保たれた半導体装置５０を製造することができる。そのため、気密封止状態が保たれた製品信頼性の高い半導体装置５０を容易かつ安価に製造するこができる。
As described above, in the present embodiment, the
言い換えると、本実施形態に係る半導体装置５０は、製造過程おいて接着材４に中空部１３の膨張圧ストレスが無い状態で製造可能であるため、覆部３の接着信頼性が高くなる。そのため、信頼性の要求が高い半導体装置５０を容易かつ安価に製造し、提供することが可能となる。
In other words, since the
〔通気孔付接続端子の形成方法〕
上述したように、パッケージ２において、セラミックパッケージ２０（図５参照）、およびプリント基板パッケージ２１（図７参照）のどちらを採用するかにより、通気孔付接続端子９の製造方法が異なる。詳しくは図５〜図８に基づき以下に説明する。
[Method of forming connection terminals with vents]
As described above, in the
〔セラミックパッケージの場合〕
まず、パッケージ２がセラミックパッケージ２０である場合の通気孔付接続端子９の形成方法について以下に説明する。
[Ceramic package]
First, a method for forming the vented
図５の（ａ）〜図５の（ｆ）は半導体装置５０のおけるパッケージ２の製造方法を説明する模式図である。詳しくは、図５の（ａ）・（ｂ）・（ｃ）は、セラミックパッケージ２０の製造方法を説明する断面図であり、図５の（ｄ）・（ｅ）・（ｆ）は、図５の（ａ）・（ｂ）・（ｃ）における、通気孔付接続端子９の平面図である。
FIG. 5A to FIG. 5F are schematic views illustrating a method for manufacturing the
セラミックパッケージ２０は、各層分かれており、まず、図５の（ａ）に示すように、それぞれの層に必要な処理を行う。
The
パッケージ層２０ａは、セラミックパッケージ２０の側壁の役割の層である。パッケージ層２０ｂは、固体撮像素子１とワイヤ５により接続されるワイヤ接続端子１８を有した層である。パッケージ層２０ｃは、ワイヤ接続端子１８からの電気信号を外部の任意の位置へ送受するための配線レイアウトを行う層である。
The
パッケージ層２０ｄは、基板１０との接続端子であるパッケージ側接続端子７を配置する層であり、このパッケージ層２０ｄを形成する段階で、通気孔付接続端子９を成す接続端子パターン２０ｅをパッケージ側接続端子７と同一平面上に配置する。また、この接続端子パターン２０ｅには、後の工程で形成する通気孔８のための開口部９１を設ける。
The
図５の（ａ）の段階で通気孔８も形成することは可能であるが、次の図５の（ｃ）に示すように、パッケージ層２０ａ〜パッケージ層２０ｄを貼り合わせた際の貼り合わせのズレにより通気孔８が塞がる可能性があるので、図５の（ａ）の段階では通気孔８は形成しない方がよい。
Although it is possible to form the
次に、図５の（ｂ）に示すように、各層を貼り合わせる。その後、図５の（ｃ）に示すように、開口部９１内においてセラミックパッケージ２０を貫通するように通気孔８を設ける。また、図５の（ａ）〜図５の（ｃ）の工程ではセラミックパッケージ２０の材料はまだ焼成工程前の段階であり、柔らかい状態なので容易に形状加工が可能となる。
Next, as shown in FIG. 5B, the layers are bonded together. Thereafter, as shown in FIG. 5C, the
〔通気孔付接続端子の設計例〕
図６の（ａ）はセラミックパッケージ２０における通気孔付接続端子９の例を示す平面図であり、図６の（ｂ）は通気孔付接続端子９の他の例を示す平面図である。
[Design example of connection terminal with vent hole]
6A is a plan view showing an example of the
図６の（ａ）に示すように、通気孔付接続端子９の外径は四角形を有する。また、通気孔８の直径を０．１ｍｍ程度とし、通気孔８を形成する際の位置ズレを考慮して通気孔８の外周から開口部９１までの距離を０．１ｍｍ程度確保しているが、上記に限らない。通気孔８の外周から開口部９１までの距離は、接続端子パターン２０ｅ、開口部９１、および通気孔８を形成する装置の加工精度によって適宜設計すればよい。接続端子パターン２０ｅの外形は０．６ｍｍ程度あれば、本実施形態の通気孔付接続端子９の機能が得られる。
As shown to (a) of FIG. 6, the outer diameter of the connecting
また、通気孔付接続端子９の変形例として、図６の（ｂ）に示すように、円形状の接続端子パターン２０ｅを用いて、通気孔付接続端子９としてもよい。通気孔付接続端子９が円形状の場合は、ＢＧＡ（Ball Grid Array）パッケージ（図９の（ｃ）参照）の端子の１つとして使用しやすくなる。
As a modification of the
〔プリント基板パッケージの場合〕
次に、パッケージ２がプリント基板パッケージ２１である場合の通気孔付接続端子９ａの形成方法について以下に説明する。なお、通気孔付接続端子９ａは、通気孔付接続端子９と同じ機能を有する。
[For printed circuit board package]
Next, a method for forming the vented
図７の（ａ）〜図７の（ｄ）は半導体装置５０におけるパッケージ２の他の製造方法を説明する模式図である。詳しくは、図７の（ａ）は、プリント基板パッケージ２１の製造方法を説明する断面図であり、図７の（ｃ）は、図７の（ａ）の破線円部を拡大して示す断面図である。図７の（ｂ）・（ｄ）は、図７の（ａ）・（ｃ）における、通気孔付接続端子９ａの平面図である。
FIG. 7A to FIG. 7D are schematic views for explaining another method for manufacturing the
プリント基板パッケージ２１は、プリント基板基材２１ａにパッケージ外壁材２１ｂが貼付けられたものである。また、プリント基板基材２１ａの表面（パッケージ外壁材２１ｂが貼付けられている面）にはワイヤ接続端子１８ａが配置されており、プリント基板基材２１ａの裏面（基板１０に対向する面）にはパッケージ側接続端子７ａが配置されている。ワイヤ接続端子１８ａおよびパッケージ側接続端子７ａは、ワイヤ接続端子１８およびパッケージ側接続端子７と同じ機能を有する。ワイヤ接続端子１８ａとパッケージ側接続端子７ａとは、プリント基板基材２１ａ上の配線パターンと、プリント基板基材２１ａの表面と裏面を繋ぐスルーホール２１ｆを介して電気的に接続されている。
The printed
プリント基板基材２１ａの表面と裏面を繋ぐスルーホール２１ｆの工法は一般的工法である。プリント基板基材２１ａの表面および裏面は、ソルダレジスト２１ｄにより配線パターンが保護されている。電気的接続端子であるワイヤ接続端子１８ａおよびパッケージ側接続端子７ａが配置されている部分はソルダレジスト２１ｄが開口されており、プリント基板パッケージ２１以外との電気的接続が可能となっている。
The construction method of the through
一般的に、スルーホール部は、スルーホール２１ｆのようにソルダレジスト２１ｄにより覆われている場合が多い。しかし、プリント基板パッケージ２１では、スルーホール２１ｅで示すようなソルダレジスト２１ｄにより覆われていないスルーホール部を利用し、通気孔８とする。
Generally, the through hole portion is often covered with a solder resist 21d like the through
詳しくは、まずスルーホール２１ｅの真下に位置する部分へ半田接続可能な接続端子パターン２１ｉ（通気孔付接続端子９ａ）を形成する。このスルーホール２１ｅは通気性を有するようにしなければならないため、ワイヤ接続端子１８ａやパッケージ側接続端子７ａの部分と同様に、スルーホール２１ｅの表面および裏面のソルダレジスト２１ｄを開口させ、ソルダレジスト開口部２１ｃおよびソルダレジスト開口部２１ｇを形成する。
Specifically, first, a
〔通気孔付接続端子の設計例〕
図８の（ａ）はプリント基板パッケージ２１の通気孔付接続端子９ａの例を示す平面図であり、図８の（ｂ）は通気孔付接続端子９ａの他の例を示す平面図である。
[Design example of connection terminal with vent hole]
FIG. 8A is a plan view showing an example of the
図８の（ａ）に示すように、接続端子パターン２１ｉ（通気孔付接続端子９ａ）の外径は四角形を有する。また、スルーホール２１ｅ（通気孔８）の直径を０．１ｍｍ程度とし、接続端子パターン２１ｉ（通気孔付接続端子９ａ）の外形は０．６ｍｍ程度とし、ソルダレジスト開口部２１ｇ外径は０．８ｍｍ程度とすることにより、本実施形態の通気孔付接続端子９と同じ機能が得られる。また、通気孔付接続端子９ａの変形例として、図８の（ｂ）に示すように、円形状の接続端子パターン２１ｉを用いて、通気孔付接続端子９ａとしてもよい。
As shown to (a) of FIG. 8, the outer diameter of the
〔実施形態２〕
近年、固体撮像素子１を搭載したパッケージ２は小型化が進んでおり、実施形態１のように、パッケージ２の底面部２ｆの底面２ａにおいて、固体撮像素子１の周辺に通気孔８を設けるためのスペースが無い場合がある。そこで、本実施形態では、底面部２ｆの底面２ａにおいて固体撮像素子１と対向する位置に通気孔８を設けることで、パッケージ２の小型化を実現する。
[Embodiment 2]
In recent years, the
本発明の実施形態２について、図９および図１０を参照して説明する。図９の（ａ）は本実施形態に係る半導体装置５０ａの構成を表す断面図であり、図９の（ｂ）・（ｃ）は上記半導体装置５０ａを方向Ｂから見た平面図である。図９に示す半導体装置５０ａは、図１に示す半導体装置５０に比べて、固定材６に代えて、固定材６ａが設けられている点、および、通気孔８が底面部２ｆにおいて固体撮像素子１と対向する位置に形成されている点が異なり、その他の構成は同様である。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 9 and FIG. 9A is a cross-sectional view showing the configuration of the
〔半導体装置〕
本実施形態の半導体装置５０ａでは、通気孔８は、底面部２ｆにおいて固体撮像素子１に対向する位置に形成されている。言い換えると、通気孔８および通気孔付接続端子９が固体撮像素子１の真下、つまり、通気孔８および通気孔付接続端子９が固体撮像素子１と基板１０とに挟まれる位置に形成されている。
[Semiconductor device]
In the
また、固定材６ａは、通気孔８と中空部１３とをつなぐ通気路１６を備える。
In addition, the fixing
〔通気路〕
通気路１６について、図１０に基づき下記に説明する。図１０の（ａ）〜図１０の（ｃ）は半導体装置５０ａの通気路１６を説明する平面図である。通気路１６は、通気孔８と中空部１３とをつなぐ。言い換えると、固定材６ａが通気路１６を備えることで、中空部１３と外部とが、通気孔８および通気路１６を介してつながり、通気性を有する。
[Ventilation path]
The
より詳しくは、通気孔８に重ならないように、かつ、固定材６ａ同士が複数個所重ならないように、固定材６ａを底面２ａに配置する。つまり、通気路１６が２箇所以上の場合、底面２ａの固体撮像素子１が搭載される位置において全面一様に固定材６ａを塗布するのではなく、固定材６ａを塗布する位置を複数に箇所に分け、固定材６ａがお互いに接触しないように塗布することで通気路１６を形成する。すなわち、通気路１６は、固定材６ａの底面２ａへの塗布方法により決定される。
More specifically, the fixing
具体的には、例えば、図１０の（ａ）に示すように、固定材６ａを底面２ａに均等に４箇所塗布し、固体撮像素子１を固定することで、隣接する固定材６ａ間において通気孔８と中空部１３とを通気可能な通気路１６が４箇所形成される。
Specifically, for example, as shown in FIG. 10 (a), the fixing
通気路１６の形成箇所数は上記に限らず、少なくとも１箇所以上あればよく、図１０の（ｂ）に示すように、固定材６ａを凹形状に塗布することで、通気路１６を１箇所とすることができる。また、図１０の（ｃ）に示すように固定材６ａを底面２ａに無数に分散して塗布し、通気路１６を形成してもよい。固定材６ａを介して、固体撮像素子１の発熱を外部へ放熱させること等を目的とした場合は、最も接着面積の広い、図１０の（ｂ）で示す固定材６ａの塗布方法が好ましく、発熱を考慮しなくともよい場合、使用材料の量が少なくなるので、図１０の（ｃ）で示す固定材６ａの塗布方法が好ましい。使用する固体撮像素子１の性質の合わせ、固定材６ａの塗布方法を決定すればよい。
The number of locations where the
上述した実施形態２の半導体装置５０ａであれば、固体撮像素子１を収納するパッケージ２の底面部２ｆの任意の位置に自由に通気孔８を配置することができる。したがって、底面部２ｆの固体撮像素子１の周辺にスペースを設ける必要がなくなり、パッケージ２を小型化することができる。さらに、面２ｃにおける、通気孔付接続端子９の設置位置の自由度が増し、図９の（ｃ）に示すような、ＢＧＡパッケージにも対応しやすくなる。
In the
また、本実施形態の固定材６ａのように通気路１６を構成する場合、装置等により、任意の形状に固定材６ａをパッケージ２と固体撮像素子１との間に塗布することが可能であることから、ペースト状の固定材６ａが有効である。固定材６ａにおいて導電性タイプもしくは絶縁性タイプのどちらを採用するかは、固体撮像素子１の性能を考慮して選定すればよい。フィルム状の固定材も使用可能であるが、固体撮像素子１の底面全面が固定材６ａとなり、通気路１６を構成することができない可能性がある。
Further, when the
〔実施形態３〕
実施形態１および実施形態２に係る半導体装置５０・５０ａにおいて、パッケージ２を基板１０に実装する処理中において、通気孔８および溶融状態の半田１２ａを介して中空部１３内の熱膨した気体を外部に排出する際、気体排出時に、半田１２ａも合わせて飛び出し、周囲に飛散してしまうことが考えられる。飛散した半田１２ａ（以降、飛散半田１２ｃと称する）が、電気的機能を有した接続端子（導通接続部１７）と、隣接する他の電気的機能を有した接続端子（隣接する他の導通接続部１７）との間に位置した場合、導通接続部１７同士をショートさせてしまう可能性が考えられる。そこで、この本実施形態では、通気孔封止部１４と導通接続部１７との間に飛散防止部４０をさらに備えることで、半田１２ａの飛散により生じる不具合を解消する。
[Embodiment 3]
In the
本発明の実施形態３について、図１１を参照して説明する。図１１の（ａ）は実施形態３に係る半導体装置５０ｂの構成を表す断面図であり、図１１の（ｂ）は図１１の（ａ）の破線円部を拡大して示す断面図であり、図１１の（ｃ）は半導体装置５０ｂにおけるパッケージ２を方向Ｃから見た平面図である。図１１に示す半導体装置５０ｂは、図９に示す半導体装置５０ａに比べて、飛散防止部４０をさらに備える点が異なり、その他の構成は同様である。
〔半導体装置の構成〕
本実施形態の半導体装置５０ｂは、通気孔封止部１４の周囲に飛散防止部４０を備えている。言い換えると、半導体装置５０ｂは、通気孔封止部１４と導通接続部１７との間に飛散防止部４０を備えている。
[Configuration of semiconductor device]
The
飛散防止部４０は、パッケージ２を基板１０に実装する処理中において、中空部１３内の膨張した気体を排出する際に、飛散半田１２ｃが導通接続部１７に飛散してしまうことを防止する。飛散防止部４０は、飛散防止パッケージ側接続部４１、半田１２ｂ、および飛散防止基板側接続部４２を有する。
The scattering prevention unit 40 prevents the
飛散防止パッケージ側接続部４１（第１飛散防止接続部）は、面２ｃにおいて通気孔付接続端子９の周囲に設けられている。言い換えると、飛散防止パッケージ側接続部４１は、通気孔付接続端子９とパッケージ側接続端子７との間に設けられている。
The anti-scattering package side connection portion 41 (first anti-scattering connection portion) is provided around the
飛散防止基板側接続部４２（第２飛散防止接続部）は、基板１０の主面１０ａの飛散防止パッケージ側接続部４１に対向する位置に設けられている。
The anti-scattering substrate side connection portion 42 (second anti-scattering connection portion) is provided at a position facing the anti-scattering package
パッケージ２を基板１０に実装する処理において、飛散防止パッケージ側接続部４１および飛散防止基板側接続部４２は、パッケージ側接続端子７と基板側接続端子１１とが半田１２を介して接触させた状態となるのと同様に、飛散防止パッケージ側接続部４１と飛散防止基板側接続部４２とが半田１２ｂを介して接触させた状態となる。その状態で、パッケージ２を基板１０に実装する際、半田１２ｂも半田１２と同時に加熱される。これにより、飛散防止パッケージ側接続部４１と飛散防止基板側接続部４２とは、半田１２ｂにより接続され、飛散防止部４０が形成される。
In the process of mounting the
ここで、飛散防止パッケージ側接続部４１は、例えば、パッケージ２の内部配線パターン（図示なし）とは電気的に接続されておらず、また、飛散防止基板側接続部４２は、例えば、基板１０の主面１０ａ上のパターニングされた配線（図示なし）に接続されていない。そのため、飛散防止部４０において、半田１２ｂが飛散半田１２ｃを吸着しても、半導体装置５０ｂには不具合が生じない。したがって、飛散防止部４０は、半導体装置５０ｂに不具合を生じさせることなく、飛散半田１２ｃが導通接続部１７に飛散することを防止することができる。
Here, the scattering prevention package
本実施形態に係る半導体装置５０ｂによれば、飛散半田１２ｃが発生しても、飛散防止部４０の半田１２ｂに飛散半田１２ｃが付着し吸収されるので、飛散半田１２ｃが異なる導通接続部１７間に付着してショートさせてしまうような不具合を回避できる。
According to the
また、飛散防止部４０により通気孔封止部１４の周囲を完全に囲んでしまうと、パッケージ２と基板１０と飛散防止部４０とで形成される空間が密閉されてしまい、上記空間内の気体が加熱により膨張した場合、半田１２ｂ自体が導通接続部１７へ飛散してしまう可能性がある。そこで、飛散防止パッケージ側接続部４１を面２ｃにおける通気孔付接続端子９とパッケージ側接続端子７との間に設ける際、一部を開口し、開口部４１ａを設ける。これにより、上記空間内の増加した気体が、開口部４１ａより排出されるため、半田１２ｂ自体が周囲に飛散することを回避する事ができる。
Moreover, if the periphery of the vent
異なる導通接続部１７間に飛散半田１２ｃが付着した場合、製品（半導体装置５０ｂ）の動作不良の原因となる。半導体装置５０ｂの製品出荷前に隣接する導通接続部１７間に飛散半田１２ｃが付着した場合、電気的動作試験実施前により不良品として上記製品の流出防止は可能である。
If the
一方、飛散防止部４０がない状態で、異なる導通接続部１７間以外の部分（例えば、通気孔封止部１４と導通接続部１７との間）に飛散半田１２ｃが付着し残留していた場合、出荷前の動作試験では問題無く動作する。しかし、その後、出荷された後に発生する外部衝撃や振動により飛散半田１２ｃが移動し、異なる導通接続部１７間に付着した場合、出荷後に動作不良となる（市場不良）可能性がある。
On the other hand, when the
本実施形態は、飛散防止部４０を設けることにより、製品出荷後においても飛散半田１２ｃが異なる導通接続部１７間へ移動することを防止することができるので、市場不良を防止することができる。
In the present embodiment, by providing the scattering prevention part 40, it is possible to prevent the
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る半導体装置５０・５０ａ・５０ｂは、基板１０と、上記基板１０の主面１０ａ上に半田１２により実装される凹形状のパッケージ２と、上記パッケージ２の開口部２ｂを封止して中空部１３を形成している覆部３と、上記パッケージ２の底面部２ｆに形成され、上記中空部１３と外部とを連通する貫通部（通気孔８）と、上記基板１０の主面１０ａと対向する上記パッケージ２の面２ｃにおいて上記貫通部（通気孔８）の開口部８ａの周囲に設けられている第１電極（通気孔付接続端子９）と、上記基板１０の主面１０ａにおいて上記第１電極に対向する位置に設けられている第２電極（基板側接続端子１１ａ）と、を備え、上記貫通部（通気孔８）の開口部８ａは、上記第１電極と上記第２電極とを接続する半田１２ａにより塞がれている。
[Summary]
A
上記の構成によれば、パッケージは凹形状であり、覆部はパッケージの開口部を封止し、パッケージと覆部とにより中空部が形成されている。また、パッケージの底面部には中空部と外部とを連通する貫通部が備えられている。これにより、実装処理以外の製造過程において、中空部の膨張した気体を容易に外部へ排出することができる。その結果、実装処理以外の製造過程で発生する中空部の内部圧力の増加による覆部の剥がれ、またはズレを防ぐことができる。 According to said structure, a package is concave shape, a cover part seals the opening part of a package, and the hollow part is formed of the package and the cover part. In addition, a bottom portion of the package is provided with a through portion that communicates the hollow portion with the outside. Thereby, in the manufacturing process other than the mounting process, the expanded gas in the hollow portion can be easily discharged to the outside. As a result, it is possible to prevent peeling or displacement of the cover due to an increase in the internal pressure of the hollow portion that occurs in the manufacturing process other than the mounting process.
また、基板の主面と対向するパッケージの面における貫通部の開口部の周囲には、第１電極が設けられている。基板の主面における第１電極と対向する位置には、第２電極が設けられている。さらに、貫通部の開口部は、第１電極および第２電極を接続する半田により塞がれている。第１電極および第２電極を接続する半田は、第１電極と第２電極とを接続する処理中、すなわち、パッケージを基板に実装する処理中には溶解状態であるため、処理中の加熱により膨張した中空部の気体を溶解状態の半田を介して貫通部より容易に外部に排出しながら、第１電極と第２電極とを接続することができる。そのため、パッケージを基板に実装する処理中であっても、発生する中空部の内部圧力の増加による覆部の剥がれ、ズレを防ぐことができる。 A first electrode is provided around the opening of the penetrating portion on the surface of the package facing the main surface of the substrate. A second electrode is provided at a position facing the first electrode on the main surface of the substrate. Further, the opening of the penetrating portion is closed with solder connecting the first electrode and the second electrode. The solder connecting the first electrode and the second electrode is in a dissolved state during the process of connecting the first electrode and the second electrode, that is, during the process of mounting the package on the substrate. The first electrode and the second electrode can be connected while the expanded hollow portion gas is easily discharged from the through portion through the solder in a dissolved state. Therefore, even during the process of mounting the package on the substrate, it is possible to prevent the cover portion from being peeled off and displaced due to the increase in the internal pressure of the generated hollow portion.
また、接続完了後には、貫通部の開口部は硬化した上記半田により自動的に塞がれるため、中空部の気密性が保たれた半導体装置を製造することができる。 Further, after the connection is completed, the opening of the penetrating portion is automatically closed by the hardened solder, so that a semiconductor device in which the airtightness of the hollow portion is maintained can be manufactured.
さらに、高温・乾燥状態において、中空部内の膨張した気体の排出および貫通部の開口部を塞ぐことができるため、中空部は極めて湿度の低い状態での気密封止状態を実現できる。その結果、容易に気密封止状態が保たれた製品信頼性の高い半導体装置を製造することができる。 Further, in the high temperature / dry state, the expanded gas can be discharged from the hollow portion and the opening of the penetrating portion can be closed, so that the hollow portion can realize a hermetically sealed state with extremely low humidity. As a result, a semiconductor device with high product reliability in which the hermetic sealing state is easily maintained can be manufactured.
本発明の態様２に係る半導体装置５０ａは、上記態様１において、上記貫通部（通気孔８）と対向する固体撮像素子１と、上記固体撮像素子１を上記底面部２ｆの上記中空部１３側に固定させる固定材６ａと、をさらに備え、上記固定材６ａは、上記貫通部（通気孔８）と上記中空部１３とをつなぐ通気路１６を有していてもよい。
The
上記構成によれば、貫通部と中空部とをつなぐ通気路を有する固定材により固体撮像素子がパッケージの底面部の中空部側に固定されている。そのため、パッケージにおいて固体撮像素子周辺に貫通部を設けるスペースがない場合であっても、底面部において固体撮像素子に対向する位置に貫通部を設け、中空部と外部とを貫通部および通気路により連通することができる。その結果、省スペースを実現できる。 According to the said structure, the solid-state image sensor is being fixed to the hollow part side of the bottom face part of a package with the fixing material which has a ventilation path which connects a penetration part and a hollow part. For this reason, even if there is no space for providing a penetrating part around the solid-state image sensor in the package, a penetrating part is provided at a position facing the solid-state image sensor on the bottom surface part, and the hollow part and the outside are connected by the penetrating part and the air passage. You can communicate. As a result, space saving can be realized.
本発明の態様３に係る半導体装置５０ｂは、上記態様１または２において、上記基板１０と上記パッケージ２とを電気的に接続する接続部（導通接続部１７）と、上記パッケージ２の上記基板１０に対向する面２ｃにおいて上記第１電極（通気孔付接続端子９）と上記接続部（導通接続部１７）との間に設けられる第１飛散防止接続部（飛散防止パッケージ側接続部４１）と、上記基板１０の主面１０ａにおいて上記第１飛散防止接続部（飛散防止パッケージ側接続部４１）に対向する位置に設けられる第２飛散防止接続部（飛散防止基板側接続部４２）と、をさらに備え、上記第１飛散防止接続部（飛散防止パッケージ側接続部４１）と上記第２飛散防止接続部（飛散防止基板側接続部４２）とは半田１２ｂにより接続されていてもよい。
The
上記構成によれば、半導体装置は基板とパッケージとを電気的に接続する接続部をさらに備え、パッケージの基板の主面に対向する面において第１電極と接続部との間に設けられる第１飛散防止接続部、および基板の主面において第１飛散防止接続部に対向する位置に設けられる第２飛散防止接続部は、半田により接続されている。そのため、第１電極と第２電極とが半田により接続されている箇所と接続部との間に、第１飛散防止接続部と第２飛散防止接続部とが半田により接続されている箇所（以降、飛散防止部と称する）が配置されている。これにより、実装処理中に膨張した中空部内の気体を溶解状態の半田を介して貫通部より排出する際に飛散する半田が発生しても、飛散した半田は飛散防止部により飛散防止部外部への飛散が防止される。その結果、飛散した半田が接続部に付着してショートさせてしまう等の不具合を回避することができる。 According to the above configuration, the semiconductor device further includes a connection portion that electrically connects the substrate and the package, and the first surface provided between the first electrode and the connection portion on the surface of the package that faces the main surface of the substrate. The anti-scattering connection portion and the second anti-scattering connection portion provided at a position facing the first anti-scattering connection portion on the main surface of the substrate are connected by solder. Therefore, the location where the first scattering prevention connection portion and the second scattering prevention connection portion are connected by solder between the location where the first electrode and the second electrode are connected by solder and the connection portion (hereinafter referred to as “the soldering”). , Referred to as a scattering prevention unit). As a result, even if the solder that scatters when the gas in the hollow part that has expanded during the mounting process is discharged from the penetration part through the solder in the dissolved state, the scattered solder is transferred to the outside by the scatter prevention part. Is prevented from scattering. As a result, it is possible to avoid problems such as the scattered solder adhering to the connecting portion and causing a short circuit.
本発明の態様４に係る半導体装置５０・５０ａ・５０ｂの製造方法は、底面部２ｆに貫通部（通気孔８）を有した凹形状のパッケージ２の開口部２ｂを覆部３により封止して中空部１３を形成する中空部形成工程と、半田１２により基板１０の主面１０ａ上に上記パッケージ２を実装する際に、上記基板１０の主面１０ａと対向する上記パッケージ２の面２ｃにおいて上記貫通部（通気孔８）の開口部８ａの周囲に設けられている第１電極（通気孔付接続端子９）と、上記基板１０の主面１０ａにおいて上記第１電極（通気孔付接続端子９）に対向する位置に設けられている第２電極（基板側接続端子１１ａ）と、を半田により接続し、上記貫通部（通気孔８）の開口部８ａを半田１２ａで塞ぐ実装工程と、を含む。
In the manufacturing method of the
上記構成によれば、態様１と同様の効果を奏する。
According to the said structure, there exists an effect similar to the
本発明の態様５に係る半導体装置５０の製造方法は、上記態様４において、上記実装工程は、上記半田１２ａが溶解状態であるときは、上記貫通部（通気孔８）から上記中空部１３内の気体を排出し、上記半田１２ａが硬化することにより、上記半田が上記貫通部の開口部８ａを塞いでもよい。
In the manufacturing method of the
上記構成によれば、態様１と同様の効果を奏する。
According to the said structure, there exists an effect similar to the
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項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。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention. Furthermore, a new technical feature can be formed by combining the technical means disclosed in each embodiment.
本発明は、気密封止中空構造を有する半導体装置に利用することができる。 The present invention can be used for a semiconductor device having a hermetically sealed hollow structure.
１ 固体撮像素子
２ パッケージ
２ｂ 開口部
２ｃ 面
２ｆ 底面部
３ 覆部
６、６ａ 固定材
８ 通気孔（貫通部）
８ａ 開口部
９ 通気孔付接続端子（第１電極）
１０ 基板
１０ａ 主面
１１ａ 基板側接続端子（第２電極）
１２、１２ａ、１２ｂ 半田
１３ 中空部
１６ 通気路
１７ 導通接続部（接続部）
４１ 飛散防止パッケージ側接続部（第１飛散防止接続部）
４２ 飛散防止基板側接続部（第２飛散防止接続部）
５０、５０ａ、５０ｂ 半導体装置
DESCRIPTION OF
10
12, 12a,
41 Splash prevention package side connection (first splash prevention connection)
42 Spattering prevention board side connection part (second scattering prevention connection part)
50, 50a, 50b Semiconductor device
Claims (4)
上記基板の主面上に半田により実装される凹形状のパッケージと、
上記パッケージの開口部を封止して中空部を形成している覆部と、
上記パッケージの底面部に形成され、上記中空部と外部とを連通する貫通部と、
上記基板の主面と対向する上記パッケージの面において上記貫通部の開口部の周囲に設けられている第１電極と、
上記基板の主面において上記第１電極に対向する位置に設けられている第２電極と、
上記基板と上記パッケージとを電気的に接続する接続部と、
上記パッケージの上記基板に対向する面において上記第１電極と上記接続部との間に設けられる第１飛散防止接続部と、
上記基板の主面において上記第１飛散防止接続部に対向する位置に設けられる第２飛散防止接続部と、を備え、
上記貫通部の開口部は、上記第１電極と上記第２電極とを接続する半田により塞がれており、
上記第１飛散防止接続部と上記第２飛散防止接続部とは半田により接続されていることを特徴とする半導体装置。 A substrate,
A concave package mounted by solder on the main surface of the substrate;
A cover that seals the opening of the package to form a hollow portion;
A through-hole formed on the bottom surface of the package and communicating the hollow portion with the outside;
A first electrode provided around the opening of the through portion on the surface of the package facing the main surface of the substrate;
A second electrode provided at a position facing the first electrode on the main surface of the substrate;
A connection part for electrically connecting the substrate and the package;
A first anti-scattering connection provided between the first electrode and the connection on the surface of the package facing the substrate;
A second anti-scattering connection portion provided at a position facing the first anti-scattering connection portion on the main surface of the substrate ,
The opening of the penetrating portion is closed with solder connecting the first electrode and the second electrode ,
The semiconductor device, wherein the first scattering prevention connecting portion and the second scattering prevention connecting portion are connected by solder .
上記固体撮像素子を上記底面部の上記中空部側に固定させる固定材と、をさらに備え、
上記固定材は、上記貫通部と上記中空部とをつなぐ通気路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。 A solid-state imaging device facing the penetrating portion;
A fixing material for fixing the solid-state imaging device to the hollow portion side of the bottom surface portion, and
The semiconductor device according to claim 1, wherein the fixing member has a ventilation path that connects the through portion and the hollow portion.
半田により基板の主面上に上記パッケージを実装する際に、
上記基板の主面と対向する上記パッケージの面において上記貫通部の開口部の周囲に設けられている第１電極と、
上記基板の主面において上記第１電極に対向する位置に設けられている第２電極と、を半田により接続し、上記貫通部の開口部を半田で塞ぎ、
上記パッケージの上記基板に対向する面において（ｉ）上記第１電極と（ｉｉ）上記基板と上記パッケージとを電気的に接続する接続部との間に設けられる第１飛散防止接続部と、
上記基板の主面において上記第１飛散防止接続部に対向する位置に設けられる第２飛散防止接続部と、を半田により接続する実装工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A hollow part forming step of forming a hollow part by sealing an opening of a concave package having a through part on the bottom part with a cover part,
When mounting the above package on the main surface of the board with solder,
A first electrode provided around the opening of the through portion on the surface of the package facing the main surface of the substrate;
A second electrode provided at a position opposed to the first electrode in the main surface of the substrate, were connected by soldering, busy technique the opening of the through portion by soldering,
A first anti-scattering connection provided between (i) the first electrode and (ii) a connection for electrically connecting the substrate and the package on the surface of the package facing the substrate;
A mounting step of connecting, by solder, a second anti-scattering connection portion provided at a position facing the first anti-scattering connection portion on the main surface of the substrate ;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
上記半田が溶解状態であるときは、上記貫通部から上記中空部内の気体を排出し、
上記半田が硬化することにより、上記半田が上記貫通部の開口部を塞ぐ
ことを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。 The mounting process is
When the solder is in a dissolved state, the gas in the hollow part is discharged from the through part,
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3 , wherein the solder is hardened to block the opening of the through portion.
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