JPH02178952A - 光透過型半導体パッケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はＣＣＤ用、ラインセンサー用及びオートフォー
カス用等に使用される光透過型半導体バ・７ケージに関
するものである。

〔従来の技術〕

従来、この種の半導体パッケージとしては、第２図に示
す如く、セラミック基体Ｃのキャビティー１４の上部に
透光性蓋体１２をガラスＧを介して封着したものが一般
的である（例えば特開昭６２−１２４５６）。

これらセラミック基体Ｃの熱膨張係数は、例えばアルミ
ナで約６〜８Ｘ１０−’／　’Ｃであり、透光性蓋体１
２に使用するガラスのそれは一般的には４〜７　Ｘｌ０
−６／　’Ｃで、これらの熱膨張係数は略近似した稙で
る。また封着用ガラスＧの熱膨張係数も前記透光性蓋体
のガラスとほぼ同様の熱膨張係数を存するもので、セラ
ミック基体及び蓋体用ガラスとの封止界面の接着性及び
耐湿性に優れている。

更に、上記の様な熱膨張係数を有するガラスは一般的に
優れた耐候性を存するものであった。

〔発明が解決しようとする課題〕

近時、このような透光性蓋体を有する光透過型半導体パ
ンケージにおいては、前記セラミック基体に換えて、プ
ラスティック基体からなる半導体パッケージがコストメ
リットの点から要求されている。しかしながら、このよ
うな半導体パッケージにおいては、プラスティック基体
と蓋体に使用するガラスとの熱膨張係数に大きな差異が
有ることや、蓋体に使用するガラスと封着用樹脂との界
面特性が悪いことからプラスティック基体を使用した半
導体パッケージの封止には解決が要求される問題点が多
かった。

即ち、■プラスティック基体の熱膨張係数は１２０〜２
００　ｘｌＯ−’／　’ｃであるのに対し、蓋体である
ガラスのそれば一般に４〜７　Ｘｌ０−’／　’Ｃと大
きく相違し、この熱膨張係数の差が封止工程の熱処理時
に封止界面に影響し、この封止界面の充分な接着力が維
持され得ないため、パッケージの気密性において今一つ
高い信頼性が得られなかった。

また、■ごのような熱膨張係数に近いガラス（例えば、
ソーダ石灰ガラスで熱膨張係数７０〜１４０ＸＩＯ−６
／“Ｃ）の適用が考えられるが、このようなガラスの多
くにはナトリウムイオンが含まれており、そのためナト
リウムイオンがガラス表面に析出して、ガラス表面に水
ヤケ、白ヤケ等が生じ易く耐候性が悪くなる問題が生じ
る。

さらに、■封着用樹脂についてもガラス中のナトリウム
イオンが封着用樹脂中の、例えばエポキシ樹脂とイオン
結合して耐湿性を劣化させるので、これらの封着に好適
な樹脂が今一つ見つからなっかった。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明においては、前記ガラス蓋体の表面にシリカ、フ
ッカマグネシウム、アルミナ又は塩化スズの内の少なく
とも１種から選ばれる表面被覆層を形成するごとにより
、プラスティック基体と透光性蓋体に使用するガラスと
に多少の熱膨張係数の差があっても、特に透光性蓋体で
あるガラスと封止用樹脂との界面特性を向上させること
により、上記課題を解消した。

本発明においては、プラスティック基体のキャビティー
上部に透光性蓋体であるガラスを封着した光透過型半導
体パッケージであって、セラミ・７り基体を使用した」
−記従来のパッケージと路間等の良好な気密性、ｉ］湿
性および耐候性を有する光透過型半導体パッケージを提
供することを目的とする。

〔実施例１．〕 熱膨張係数が約１６０　ｘｌＯ−’／　”Ｃのプラステ
ィック基体を使用し、このキャビティーを」二部から封
止する透光性蓋体のガラス材料として、熱膨張係数が約
１０７　ｘｌＯ−６／　’ｃのソーダ石灰ガラスを使用
し、該ガラスの表面全体に第１表に示す表面被覆層を蒸
着した。この時の各表面被覆層の層厚は約１７００人で
あった。

次に、第１図に示す如く、これら表面被覆層１を有する
ガラス２からなる透光性蓋体３をＣＣＤ用半導体パッケ
ージであるプラスティック基体Ｐのキャビティ−４上部
に、第２表に示す組成比からなる封着用樹脂Ｒを用いて
上記基体Ｐのキャビティ−４内部を封止して第１表に示
す試料番号１〜５を得た。封止時は前記ガラスに塗布し
た封着用樹脂Ｒの面積は約６０ｍｍ２で、周面に幅１．
６５ｍｍ、厚さ７０μｍでスクリーン印刷した。

上記実施例のほか、本発明で使用されるプラスティック
基体Ｐの熱膨張係数は市販のもので約１２０〜２００　
Ｘｌ０−６／　”ｃの範囲から選ばれ得る。また、蓋体
に使用するガラスとしては上記のソーダ石灰ガラスのほ
か、ホウケイ酸ガラス等が使用でき、これらガラスの熱
膨張係数は４〜１４Ｘ１０−６／　”Ｃの範囲から選ば
れる。さらに、表面被覆層としてはシリカ、フッカマグ
ネシウム、アルミナ及び塩化スズから選ばれるが、これ
らの熱膨張係数は４０〜７５Ｘ１０−６／　’ｃであり
、層厚としては約１００〜１００００人の範囲で適用で
き、好ましくは５００〜３０００人であれば良い。１０
０人より薄いと層を形成した効果がなく、１００００人
を超えると熱膨張係数の差により、蓋体であるガラスの
表面から表面被覆層が剥離し気密性及び耐湿性が損なわ
れる。さらに、封着用樹脂Ｒの組成物としては、クレゾ
ールノボラック系、フェノールノボラック系等の樹脂が
使用できるが、本実施例ではビスフェノール系エポキシ
樹脂を使用した。この組成比として上記実施例では第２
表のものを使用しているが、本発明では以下の組成範囲
において適用できる。

封着用樹脂組成比 主剤　ビスフェノール系エポキシ樹脂　　１００部硬化
剤　芳香族アミン　　　　　　　１５〜４０部硬化促進
剤　アミン系錯塩　　　　　０．１〜５部フィラー　無
機微粉末　　　　　　　１５〜１２０部添加剤　　変成
エポキシ及びシラン カンプリング剤　　　　　０，２〜５部可塑剤　　　　
　　　　　　　　　　　１〜１０部前記硬化剤が１５部
未満であると充分反応せず、４０部を超えると強度劣化
が生しる。硬化促進剤が０．１部未満であると硬化温度
が高くなり過ぎ、５部を超えると耐湿性が劣化する。フ
ィラーが１５部未満であると樹脂の流れ性が悪くなり、
１２０部を超えると耐湿性、耐熱性及び耐熱衝撃性が劣
化する。添加剤が０，２部未満であると耐湿性が劣化し
、５部を超えても添加効果がなく、かつ余り多過ぎると
メタノールの発生によりキャビティー内部にガスが発生
し易くなる。可塑剤が１部未満であると柔軟性がなく前
記基体とガラスとの熱膨張係数の差異による応力を充分
吸収することができず、１０部を超えると耐熱性及び強
度が劣化する。上記組成の封着用樹脂は約１５０°Ｃ以
下で硬化するものとして、かつＢ−ステージのものとし
た。

尚、プラスティック基体（熱膨張係数的１２０〜２００
　ｘｌＯ−’／　’ｃ）と、蓋体に使用するガラス（熱
膨張係数的７０〜１４０　ｘｌＯ−’／　’ｃ）又は上
記表面被覆層（熱膨張係数的４０〜１４０　Ｘｌ０−’
／　”Ｃ）との熱膨張係数には範囲として大きな差異が
見られるが、上記封着用樹脂を使用することにより、該
樹脂と表面被覆層との界面の接着性が優れていること、
及び上記樹脂組成中の可塑剤（樹脂に柔軟性を与える）
の添加量を調整することにより　プラスティック基体と
透光性蓋体に使用するガラスとの熱膨張係数の差異によ
る応力を充分吸収することができる。尚、云うまでもな
く、封止用樹脂Ｒとプラスティック基体Ｐとは樹脂同士
であるので強固に接着する。このようにして得られた第
１表の各試料につき、ヘリウムリークテストを行い、そ
のリーク量がＩ　Ｘｌ０−８以下のものにＯ印を、それ
を超えるものにＸ印を付してその気密性を評価した。

また、耐湿性評価であるＰＴＣテストについては、各１
０個の試料を１２１　°Ｃ１２，１気圧の水蒸気雰囲気
の条件下で５時間置き、乾燥後、グロスリークを行って
良品率を決定した。さらに、耐候性については上記ＰＣ
ＴＣステスト後ラス表面を双眼顕微鏡により観察して、
ガラス表面に白濁等のヤケが生していないかどうか調べ
た。これらの評価結果を第１表に同様に示す。尚、透光
性蓋体に使用するガラス２に前記各表面被覆層を形成し
ても、上記範囲の膜厚であれば、光の透過性に何隻悪影
響は生じなっかった。

〔比較例〕

前記実施例と同様の熱膨張係数を有するプラスティック
基体Ｐを使用し、封止する蓋体３のガラス２の材料とし
てソーダ石灰ガラスを使用し、該ガラスの表面には上記
実施例で示したような表面被覆層１を形成しないで、該
ガラスを第１図と同様のＣＣＤ用半導体パッケージのキ
ャビティ−４上部に直接前記封着用樹脂Ｒを用いて封着
した。これらについて前記実施例と同様の評価を行い第
１表に併記した。

〔従来例］ 第２図に示す如く、セラミック基体Ｃとしてアルミナを
使用し、透光性蓋体１２をキャビティ−１４上部に通常
使用されているガラスＧを用いて封着した。これらにつ
いても前記実施例と同様の評価を行い第１表に併記した
。

〔以下余白〕

第 表 第　　２　　表 （封着用樹脂Ｒの組成比） 主剤　ビスフェノール系エポキシ樹脂　　１００部硬化
剤　芳香族アミン　　　　　　　　　３４部硬化促進剤
　アミン系錯塩　　　　　　　　１部フィラー　　無機
微粉末　　　　　　　　８０部添加剤　　　変成エポキ
シおよびシランカップリング剤　　　　　　　３部 可塑剤　　　　　　　　　　　　　　　　　４部第１表
から理解されるように、表面被覆層を有しないガラスを
透光性蓋体として封着した比較例のものは、ヘリウムリ
ークテストにおいてリーク量がＩ　Ｘｌ、Ｏ−８を超え
ており、Ｉ）ＣＴテストにおける良品率が１０個中３個
の３０Ｘ　、耐候性評価においてはガラス表面に一部白
濁が発生しており、ヤケが生じている。

これに対し、本発明の実施例における試料番号１〜５の
表面被覆層、即ちシリカ、フッカマグネシウム、アルミ
ナ及び塩化スズの内の少なくとも１種を蒸着したガラス
の蓋体を使用したものは、］　１ ヘリウムリークテストにおいて、そのリーク量が全て１
．　Ｘｌ、Ｏ−”以下であり、ＰＣＴテス１〜後の良品
率も１０個中９個以上、即ち９０％以上であり、さらに
耐候性評価においても全て白濁の発生が見受けられず、
ヤケ等の発生がなっかった。従って、セラミック基体を
使用した従来例（第１表参照）と同様の良好な各特性を
有するものであることが理解される。

このことは、表面被覆層を形成することにより該被覆層
と封着用樹脂との界面接着性を向上させ、また蓋体に使
用するガラス中のナトリウムイオンが表面に析出するの
を防止してヤケ等の発生を防ぎぐと共に、封着用樹脂中
のエポキシ樹脂とガラス中のすｌ・リウムイオンとのイ
オン結合をこの被覆層を介在させることにより阻止して
、封着後の樹脂自体の耐湿性を劣化させることがないた
めと考えられる。

（実施例２） 前記実施例］、の試料番号Ｎｏ、１について、シリカの
表面被覆層の厚みを第３表に示す厚さと成るように蔽着
した。これらについて前記実施例１．と同様の気密性評
価を行い、特にＩ　Ｘ　１０−８以上で良好なものに○
印を、多少上記値の近傍でバラツキはあるが使用可能な
ものにΔ印を付して第３表に併記した。

第３表 第３表より明らかな如く、表面被覆層としてシリカを使
用したものに於いては、層厚が９０人である試料番号６
のものは表面被覆層を形成した効果が見られず気密性に
劣り、層厚１２０００人と厚い試■４ 料番号１１のものは表面被覆層に剥離が生じたため気密
性評価テストが不可能であった。これに対し、１００人
〜ｔｏｏｏｏへの範囲の層厚を有する試料番号７〜１０
ば使用可能であり、特に５００人〜３０００人の範囲に
おいて特に良好な気密性が得られることが理解される。

なお、実施例１．におけるシリカ以外の他の表面被覆層
（フッカマグネシウム、アルミナ、塩化スズ及びこれら
の複合層）においても同様の結果が得られた。尚、上記
層厚があまり厚くなると、光の透過性が悪くなり、ＣＣ
Ｄ用半導体パンケージとして使用目的に沿えないものと
なった。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明においてはプラスティック基体のキ
ャヒティー上部に、シリカ、フッカマグネシウム、アル
ミナ又は塩化スズの内の少なくとも１種から選ばれる表
面被覆層を形成した透光性蓋体を樹脂封着するようにし
たので、プラスティック基体に透光性蓋体を封着しても
、従来のセラミック基体を使用した半導体パッケージと
同様の良好な気密性、耐湿性及び耐候性を有する光透過
用半導体バケージを得ることができ、光透過型半導体パ
ッケージの基体材料として安価なプラスティックを使用
した良好な光透過型半導体バ・ノケージを得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例におけるＣＣＤ用半導体パンケ
ージの縦断面図、第２図は従来のＣＣＤ用半導体パッケ
ージの縦断面図である。 表面被覆層 ガラス（透光性蓋体） 透光性蓋体 キャビティ プラスティック基体 封着用樹脂

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. プラスティック基体のキャビティー上部に、シリカ、フ
   ッカマグネシウム、アルミナ、塩化スズの内の少なくと
   も一種から選ばれる表面被覆層を形成した光透過性ガラ
   ス蓋体を樹脂封止したことを特徴とする光透過型半導体
   パッケージ。