JPH03288462A - 受光半導体装置 - 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、電子部品、特に固体撮像素子、ＥＰＲＯＭ　
（Ｅｒａｓａｂｌｅ　Ｐｒｏｇｒａｍａｂｌｅ　Ｒｅａ
ｄ　０ｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）等の受光部を有する半導
体装置及びその製造方法に関する。

〔従来技術〕

半導体集積回路のパッケージを材料で分類すると、樹脂
モールド技術を利用したプラスチックパッケージ、セラ
ミックス配線基板を利用したセラミックパッケージ、２
枚のセラミックス板間にリードをはさみ低融点ガラスで
封止したガラス封止パッケージの３種類がある。現在、
固体撮像素子。

ＥＰＲＯＭ等の受光部を有する半導体素子のパッケージ
では、上記セラミックパッケージ、ガラス封止パッケー
ジが耐湿性面の有利さから普及しているが、コスト面か
らは単価の安いプラスチックパッケージが望ましい。

受光部を有する半導体素子でプラスチックパッケージを
用いて製造した半導体装置としては、特開昭５４−８７
１８５号公報においてキャビティを有するプラスチック
パッケージを透光部材で封止する構造が、特開昭５９−
８３６２号公報において上記特開昭５４−８７１８５号
公報と同形のキャビティを有するプラスチックパッケー
ジのキャビティ内部全体に透明樹脂を充填した構造が知
られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

第３図は特開昭５４−８７１８５号公報に記載された半
導体装置の構造である。リードフレーム１を一体成形し
たキャビティを有するプラスチックパッケージ２にチッ
プ３がダイボンディングされている。チップ３とリード
フレームｌのボンディングポスト部１３は、ボンディン
グワイヤ４で電気的に接続されている。プラスチツクパ
ッケージ２上部の開口部には透光部材５が接着剤６で接
着されており、プラスチックパッケージ２を封止してい
る。

第４図は、特開昭５９−８３６２号公報に記載された半
導体装置の構造である。この構造は第１図に記載されて
いるプラスチックパッケージ２のキャビティ内部全体に
透明樹脂７が充填されている。

第３図の構造体ではプラスチックパッケージ２の透湿性
が考慮されておらず、プラスチックパッケージ２に使用
される樹脂を、現状では最も透湿性が小さいＳｉＯ，フ
ィラー（８０ｖｏ１％程度）が混入されたエポキシ樹脂
（ビスフェノールＡ型、フェノールボラック型）にした
としても、外部からのキャビティ内部への透湿を防ぐ事
ができず、キャビティ内の湿度上昇が問題となる。つま
り、高湿度状態でチップ３を動作させると、第５図の如
くチップ３の発熱により透光部材５とチップ３との間に
温度差が生じ、透光部材５の内壁部やチップ３の受光面
側に結露８が生じ受光部の受光を阻害しまうのである。

また、キャビティ内の移動異物がチップ３の受光面の上
方空間に移動し、受光部の受光を阻害するという問題も
有る。

第４図の構造体では、キャビティ部が透明樹脂７で充填
されており、透光部材５の内壁部等に結露８が生じる等
の問題は生じないが、キャビティ内部に透明樹脂７を充
填する場合に、透明樹脂７の充填量が多いと、第６図（
ａ）のように透明樹脂７がキャビティ部からはみだし、
外観不良を生じるという問題が、また、透明樹脂７の充
填量が少ないと、第６図（ｂ）のように透明樹脂７中に
ボイド１０が発生し受光部の受光を阻害する場合が有る
という問題があり、製品を高歩留まりで製造することが
困難であった。

また、従来技術では、透明樹脂をキャビティ内部全体に
充填していたので、ボンディングワイヤ等も透明樹脂に
拘束されており、半導体装置に熱ストレスがかかったと
きに、ボンディングワイヤの断線等の問題が生じていた
。

本発明の目的は、低コストでしかも、容易に高歩留まり
で製造できる耐湿性に優れた半導体装置及びその製造方
法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本願発明の特徴とするところは、キャビティ内部の結露
を防止するためにキャビティ部に透明樹脂を使用した受
光保護部を形成し、透明樹脂のボイドの発生やキャビテ
ィからのはみだしを防ぐために、受光保護部をキャビテ
ィ内部の一部だけに限定した。さらに、詳細に説明すれ
ば、受光保護部を半導体素子の受光部側の面を含むキャ
ビティ下面を下面とし、該透光部材の内壁側を上面とす
る柱状にし、透明樹脂を囲うように樹脂逃げ部をキャビ
ティ内に形成したことにある。また、透明樹脂の流出を
防止するためにキャビティ内部に樹脂流出防止手段を設
けた。さらに、詳細に説明すれば、樹脂流出防止手段を
半導体素子の受光部側の面またはキャビティの底面に設
けた。

そして、その製造方法として、まず、半導体素子の受光
部側の面を含むキャビティ下面に透明樹脂をポツティン
グし、その後、キャビティの開口部を覆う透光部材を透
明樹脂と接触するようにプラスチックパッケージに接着
したことにある。

〔作用〕

本発明の半導体装置及びその製造方法により、セラミッ
クパッケージやガラス封止パッケージと比較して単価の
安いプラスチックパッケージを使用したときに、半導体
素子と透光部材間の空間の一部に透明樹脂により受光保
護部が形成されているので、透光部材内面及び素子の受
光面の結露を防止できる。更に、透明樹脂による受光保
護部の形成が、キャビティ内部での部分形成になってい
るため、受光保護部を囲うように樹脂逃げ部をキャビテ
ィ内部に形成することができ、樹脂のキャビテイ外部へ
のはみだしによる外観不良を防止することができると共
に、透明樹脂の使用量も小量で済むものである。また、
半導体素子の受光部側の面またはキャビティの底面に設
けられた樹脂流出防止手段により受光保護部を形成する
ときに。

樹脂の所望範囲からの流出を防止できるので、受光保護
部を所望の形状にすることができる。

製造方法としては、透明樹脂の表面張力を利用して、半
導体素子の受光部側の面を含むキャビティ下面の一部に
透明樹脂をボッティングし、その後、キャビティの開口
部を覆う透光部材をポツティングした透明樹脂と接触す
るように落下させ、透明樹脂と透光部材を加熱硬化によ
り接着する工程により半導体装置を製作することができ
るので、簡単な工程で容易にボイド発生等の問題を解決
することができるものである。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を第１図により説明する。

第１図は１本発明を適用したプラスチックパッケージの
断面図である。第４図と、同一部分には同一符号が附し
である。本実施例の半導体装置は固体撮像素子であり、
受光部１１を有する半導体チップ３は、リードフレーム
１を一体成形したキャビティを有するプラスチックパッ
ケージ２のダイアタッチ部に装着されている。チップ３
のポンディングパッド１２とリードフレーム１のボンデ
ィングポスト１３は、Ａｌのボンディングワイヤ４で電
気的に接続されている。プラスチックパッケージ２の開
口部には、エキシボ系接着剤６により。

ホウケイ酸ガラスの透光部材５が固定されている。

そして、チップ３の受光面側の表面（受光部１１を含む
領域）を下面とし、透光部材５の内壁側（受光部１１が
受光する光が透光部材５を通過する領域を含む領域）を
上面とした円柱状に白金触媒による付加反応タイプのシ
リコーン樹脂を使用した透明樹脂（主鎖がポリシロキサ
ン、側鎖がフェニル基、一部接着性を高めるために水酸
基となっているもの。）により受光保護部１７をキャビ
ティ内部の一部（はぼキャビティの中心部）に形成しで
ある。そして、受光保護部１７を前述のように形成する
ことにより、キャビティ内部に円柱状の受光保護部の側
面を囲うように樹脂逃げ部１６を形成することができる
。この構造により受光部１１が受光する光が通過する受
光面表面及び投光部材５の光通過領域に結露が生じるこ
とを防ぐことができるのである。また、受光保護部１７
の透明樹脂を樹脂逃げ部１６に逃すことができるので、
キャビテイ外部に透明樹脂がはみ出すことがなく、外観
不良を生じることが無い。同時に、透明樹脂の使用量を
必要最小限にすることができるのである。さらに、ボン
ディングワイヤ４及びリードフレーム１の大半が透明樹
脂に拘束されないので、熱ストレスによるボンディング
ワイヤ４の断線、及び透明樹脂７とボンディングワイヤ
４及びリードフレーム１間での接着面の剥離等の問題が
生じないものである。

第２図は、本発明の一実施例の製造方法である。

（ａ）は、プラスチックパッケージ２にチップ３をダイ
ボンディングし、ワイヤボンディングした図である。（
ｂ）は、透光部材５をプラスチックパッケージ２に接着
するために、プラスチックパッケージ２の封止部の接着
部１４に熱硬化性エポキシ系接着剤６を塗布し、チップ
３受光面側の表面（受光部１１を含む領域）上にシリコ
ーン樹脂を使用した透明’Ｉｊｔｓをポツティングした
図である。

このとき、透明樹脂は、表面張力によりチップ３上でほ
ぼ半球状になっており、そのポツティング高さはキャビ
テイ外に透明樹脂の一部（半球の上部）が突出する高さ
である。（Ｃ）は、透光部材５を熱硬化性エポキシ系接
着剤６とシリコーン樹脂を使用した透明樹脂のキャビテ
イ外に突出した部分に接触させ、透明樹脂が表面張力に
より透光部材５のキャビティ側表面（受光部１１が受光
する光が通過する領域を含む表面）に広がるようにし、
円柱状の受光保護部１７の中心軸と受光部１１の中心が
ほぼ重なるように受光保護部１７を形成し、キャビティ
内部の残りの空間を樹脂逃げ部１６とし、その後加熱し
、加熱硬化により透光部材５をプラスチックパッケージ
２に接着させた図である。ここで、透明樹脂はチップ３
上にボッティングしであるので、上述の方法で半導体装
置を製作すれば、透明樹脂の表面張力により円柱状の受
光保護部１７の中心軸と受光部１１の中心を重ねること
ができるので、受光部１１の受光を確実に保護すること
ができるものである。また、透明樹脂と接着剤６にＵＶ
硬化性（アクリル系等）樹脂を用い、透光部材５の接着
をＵＶ照射により行なうことも可能である。

ここで、本発明の構造及び製造方法を実現させるために
は、第７図の斜線部分に示された範囲（直線Ａと直線Ｂ
と曲線Ｃに囲まれた範囲）の受光部１１−透光部材５間
距離、透明樹脂の粘度が必要である。ここで、第７図の
直＃ＸＡは、チップ３の上方に存在するボンディングワ
イヤ４の高さ（チップ３の受光面側表面からボンディン
グワイヤ４の最高点までの距離）を示している（通常は
。

０．３α位）、つまり、ボンディングワイヤ４が透孔部
材５に接触するのを防ぐために、受光部１１−透光部材
５間距離は直線Ａ以上でなければならないのである。ま
た、第７図の直線Ｂは、キャビティの一部に受光保護部
１７を形成する透明樹脂として使用することができる透
明樹脂の粘度限界を示したものである。つまり、直線３
以上の粘度では樹脂中に極小のボイドを含んでしまうの
である。

本発明に使用する透明樹脂は、通常、使用前に真空状態
でボイド抜きを行い、ボイドの発生を防止しているが、
直Ｉ！Ｂ以上の粘度の樹脂では極小のボイドを含んでい
るためにボイド抜きを完全に行うことができないのであ
る。そしてその後、樹脂を熱硬化させると、樹脂中のボ
イドの体積が膨張し、受光を阻害する大きさを有するボ
イドと成るものである。次に１曲線Ｃは、樹脂の粘度毎
で得られるポツティング形状の限界高さを示したもので
ある。つまり、各粘度で樹脂をポンティングして曲線Ｃ
以上のポツティング高さを形成することは不可能なので
ある。なぜならば、曲線Ｃ以上の高さを有するように樹
脂をポツティングしようとすると、表面張力の限界を越
えてしまい、チップ３上から樹脂が流出することとなる
のである。

以上のことから、本発明においては、第７図の斜線部分
に示された範囲（直線Ａと直線Ｂと曲線Ｃに囲まれた範
囲）の受光部上１−透光部材５間距離、透明樹脂の粘度
となるのである。

なお、ボッティング高さの限界高さを上げるには、第８
図のようにチップ３上にダム１５の如き樹脂の流出を防
ぐ樹脂流出防止手段を設けることが考えられる。そして
、このようにダム１５を設けた場合は、第７図の曲線Ｃ
が上方に移動することと成るのである。つまり、ダム１
５により樹脂の流出を防ぎ、チップ３上に表面張力によ
り形成することができるポツティング高さをダム１５を
設けない場合よりも上げることができるのである。

さらに、ダム１５を設けることにより、安定したポツテ
ィング形状を得ることができる。また、ダム１５はチッ
プ３上だけではなく、プラスチックパッケージ２の底面
上に設けることもできる。そして、ダム１５をプラスチ
ックパッケージ２上に設けた場合は、チップ３上だけに
樹脂をボッティングした場合と比較したときに、確実に
受光部１工上に樹脂をボッティングすることができ、信
頼性の面で良好である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、パッケージがプラスチック製であり、
また、パッケージ中に充填する透明樹脂を節減できるの
で低コストで耐湿性に優れた半導体装置を提供できる。

その他に、構造的にボンディングワイヤまたはリードフ
レームの大半が透明樹脂に拘束されないので、熱ストレ
スに強い半導体装置を提供できる。

また上記特性を有した半導体装置を、容易に、且つ歩留
まり良く製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の一実施例を適用した半導体装置の断
面図、第２図は、本発明の一実施例を適用した半導体装
置の製造方法を示した図、第３図及び第４図は、従来の
半導体装置の断面図、第５図は、第３図の半導体装置の
問題点を示した図、第６図は、第４図の半導体装置の問
題点を示した図、第７図は、本発明に必要なボッティン
グ高さを得るために必要な樹脂粘度とチップ−透光部材
間距離の領域を示した図、第８図及び第９図は。 本発明の他の実施例を示した図である。 ｌ・・・リードフレーム、 ２・・・プラスチックパッケージ、３・・・チップ、４
・・・ボンディングワイヤ、５・・・透光部材、６・・
・接着剤、７・・・透明樹脂、８・・・結露、９・・・
透明樹脂のはみ出し、１０・・・ボイド、１１・・・受
光部、１２・・・ポンディングパッド、１３・・・ボン
ディングポスト部、１４・・・接着部、１５・・・ダム
、１６・・・樹脂逃げ部、１７・・・受光保護部 第　１　口 躬　３　口 萬　４　口 蛸　２０ 第　４　口 第　５　口 （αン （０） （づ） （６）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、キャビティを有するプラスチックパッケージと、該
   キャビティの開口部を覆う透光部材と、該キャビティ内
   に搭載された受光部を有する半導体素子と、該キャビテ
   ィ内部の一部に透明樹脂により形成された受光保護部と
   、該受光保護部を囲うように前記キャビティ内に形成さ
   れた樹脂逃げ部とからなることを特徴とする半導体装置
   。 ２、前記受光保護部が前記半導体素子の受光部側の面を
   含む領域を下面とし、前記透光部材の内壁側の面を上面
   とする柱状の透明樹脂であることを特徴とする請求項１
   記載の半導体装置。 ３、前記透明樹脂の流出を防止する樹脂流出防止手段を
   有することを特徴とする請求項１記載の半導体装置。 ４、前記樹脂流出防止手段が前記半導体素子の受光部側
   の面または前記キャビティの底面に設けられていること
   を特徴とする請求項３記載の半導体装置。 ５、プラスチックパッケージのキャビティに受光部を有
   する半導体素子を搭載し、該半導体装置の受光部側面上
   に透明樹脂をポッティングし、該キャビティの開口部を
   覆う透光部材を該透明樹脂と接触するように該プラスチ
   ックパッケージに接着することを特徴とする半導体装置
   製造方法。 ６、前記ポッティングにおいて、樹脂流出防止手段によ
   り前記透明樹脂の流出を防止することを特徴とする請求
   項５記載の半導体装置製造方法。