JPH0964251A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH0964251A JP7240987A JP24098795A JPH0964251A JP H0964251 A JPH0964251 A JP H0964251A JP 7240987 A JP7240987 A JP 7240987A JP 24098795 A JP24098795 A JP 24098795A JP H0964251 A JPH0964251 A JP H0964251A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 凹型形状に樹脂成型されたパッケージを用い
る固体撮像装置などの半導体装置において、動作時の半
導体チップの温度上昇を低く抑える。 【解決手段】 凹型形状に樹脂成型されたパッケージ１
の凹部１ａの底部に放熱板４を埋め込む。凹部１ａの底
面上に搭載されるＣＣＤチップ２の中央部の下の部分の
パッケージ１に開口１ｂを設け、この開口１ｂを通じて
ＣＣＤチップ２と放熱板４とを接着剤３により接着す
る。接着剤３としては、パッケージ１を構成する樹脂よ
りも熱伝導率が大きいものを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置に関
し、特に、凹型形状に樹脂成型されたパッケージの凹部
の底面上に半導体チップが搭載され、このパッケージが
気密封止された構造を有する半導体装置、例えば固体撮
像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、固体撮像装置として図８に示すよ
うなものがある。図８に示すように、この従来の固体撮
像装置においては、凹型形状に樹脂成型されたパッケー
ジ１０１の凹部１０１ａの底面上に固体撮像素子である
ＣＣＤチップ１０２が接着剤１０３により接着されてい
る。符号１０４、１０５はそれぞれパッケージ１０１と
一体に形成されたアウターリードおよびインナーリード
を示す。ＣＣＤチップ１０２の図示省略したボンディン
グパッドとインナーリード１０５とがワイヤー１０６に
より相互にボンディングされ、これによってＣＣＤチッ
プ１０２とアウターリード１０４とが電気的に接続され
ている。また、パッケージ１０１の上面には光学ガラス
などからなる透明キャップ１０７が接着剤１０８により
接着されており、これによってパッケージ１０１の内部
が気密封止されている。
【０００３】しかしながら、この図８に示す従来の固体
撮像装置においては、パッケージ１０１の底面からこの
パッケージ１０１の底部を通って凹部１０１ａの内部に
水分が侵入しやすく、耐湿性が悪いという問題がある。
そこで、耐湿性を改善した固体撮像装置として、図９に
示すようなものがある。
【０００４】図９に示すように、この従来の固体撮像装
置においては、凹型形状に樹脂成型されたパッケージ１
０１の凹部１０１ａの底部に、アウターリード１０４お
よびインナーリード１０５の形成に用いられたリードフ
レームの一部（ディプレス部と呼ばれる）からなる耐湿
板１０９が埋め込まれている。その他の構成は、図８に
示す固体撮像装置と同様である。
【０００５】この図９に示す固体撮像装置においては、
耐湿板１０９により、パッケージ１０１の底面からパッ
ケージ１０１の凹部１０１ａの内部に水分が侵入するの
が防止され、これによって固体撮像装置の気密性の向上
が図られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
図８および図９に示す従来の固体撮像装置においては、
いずれも、熱伝導率の小さい（例えば、２．１×１０-3
ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃）樹脂からなるパッケージ１０１
の凹部１０１ａの底面上にＣＣＤチップ１０２が接着さ
れた構造となっているので、動作時にＣＣＤチップ１０
２から発生する熱がパッケージ１０１内にこもってしま
い、ＣＣＤチップ１０２の温度が上昇してしまうという
問題がある。このＣＣＤチップ１０２の温度上昇は、温
度特性を有する欠陥のレベルを増加させるため、この固
体撮像装置により撮像される画像の品質の劣化を招くお
それがあった。
【０００７】以上は固体撮像装置についてであるが、上
述の動作時のチップの温度上昇の問題は、パッケージ１
０１と同様なパッケージを用いる半導体装置全般に起こ
り得るものである。
【０００８】従って、この発明の目的は、動作時の半導
体チップの温度上昇を低く抑えることができる半導体装
置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、凹型形状に樹脂成型されたパッケージ
の凹部の底面上に半導体チップが搭載され、パッケージ
が気密封止された構造を有する半導体装置において、凹
部の底部のパッケージ中または凹部の底面上に放熱板が
設けられ、半導体チップと放熱板とがパッケージを構成
する樹脂よりも熱伝導率が大きい接着剤により接着され
ていることを特徴とするものである。
【００１０】この発明の一実施形態においては、凹部の
底部のパッケージ中に放熱板が埋め込まれ、凹部の底部
のパッケージに放熱板の一部が露出するように設けられ
た開口を通じて半導体チップと放熱板とが接着剤により
接着される。
【００１１】この発明の他の実施形態においては、凹部
の底面上に放熱板が設けられ、この放熱板上に半導体チ
ップが接着剤により接着される。
【００１２】この発明において、パッケージを構成する
樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹
脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエス
テル樹脂などの熱硬化性樹脂が用いられる。
【００１３】また、この発明において、パッケージを構
成する樹脂よりも熱伝導率が大きい接着剤としては、例
えば、エポキシ樹脂、イミド樹脂、シリコーン樹脂、ア
クリル樹脂などを主成分とする接着剤が用いられる。こ
れらの接着剤には、典型的には、熱伝導率を大きくする
ために、銀（Ａｇ）などの金属からなるフィラーが添加
される。
【００１４】この発明において、パッケージの凹部の底
面上に放熱板が設けられ、この放熱板上に半導体チップ
が接着剤により接着される場合、特に半導体装置が固体
撮像装置であるときには、この放熱板の表面での光の反
射による悪影響が生ずるおそれがあるので、これを防止
するために、放熱板の表面に光吸収性の物質、例えばク
ロム（Ｃｒ）などをコーティングするのが好ましい。あ
るいは、放熱板による光の反射を抑えるには、この接着
剤に黒色顔料、例えばカーボンなどを添加して光吸収性
をもたせ、この接着剤を放熱板の表面に塗ることも有効
である。
【００１５】この発明の典型的な一実施形態において
は、パッケージを構成する樹脂はエポキシ樹脂であり、
パッケージを構成する樹脂よりも熱伝導率が大きい接着
剤はエポキシ樹脂を主成分とし、金属からなるフィラー
を含有する接着剤である。
【００１６】この発明において、放熱板は、典型的には
リードフレームの一部からなるが、リードフレームとは
別の材料を用いて形成してもよい。後者の場合、放熱板
は、パッケージの凹部の底面上に接着剤により接着され
る。この接着剤にも、パッケージを構成する樹脂よりも
熱伝導率が大きい接着剤が用いられる。
【００１７】この発明の典型的な一実施形態において
は、放熱が効果的に行われるようにするために、放熱板
の外形は半導体チップの外形よりも大きくする。
【００１８】この発明において、半導体装置には、ＣＣ
Ｄチップなどの固体撮像素子チップを搭載した固体撮像
装置のほか、ＩＣチップやＬＳＩチップを搭載した半導
体集積回路装置が含まれる。
【００１９】上述のように構成されたこの発明による半
導体装置においては、動作時に半導体チップから発生す
る熱は、パッケージよりも熱伝導率が大きい接着剤を介
して放熱板に迅速に伝導し、この放熱板の全体から放熱
が効果的に行われる。このため、動作時の半導体チップ
の温度上昇を低く抑えることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。
【００２１】図１〜図５はこの発明の第１の実施形態に
よる固体撮像装置を示す。ここで、図１は平面図、図２
は正面図、図３は側面図、図４は図１のＩＶ−ＩＶ線に
沿っての断面図、図５は図１のＶ−Ｖ線に沿っての断面
図である。
【００２２】図１、図２、図３、図４および図５に示す
ように、この第１の実施形態による固体撮像装置におい
ては、凹型形状に樹脂成型されたパッケージ１の凹部１
ａの底面上にＣＣＤチップ２が接着剤３により接着され
ている。この凹部１ａの底部のパッケージ１中には、Ｃ
ＣＤチップ２よりも大きな外形を有する放熱板４が埋め
込まれている。また、ＣＣＤチップ２の中央部の下の部
分のパッケージ１中には、ＣＣＤチップ２よりも小さな
外形を有する例えば四角形状の開口１ｂが設けられ、こ
の開口１ｂの部分に放熱板４の一部が露出している。そ
して、この開口１ｂを通じてＣＣＤチップ２と放熱板４
とが接着剤３により接着されている。
【００２３】ここで、開口１ｂの面積が大きいほど、接
着剤３を介してのＣＣＤチップ２と放熱板４との接触面
積が大きくなり、ＣＣＤチップ２から発生する熱の放熱
板４への伝導が効果的に行われるようになるので、この
開口１ｂの面積は、他に支障のない限り大きく選ぶのが
好ましい。
【００２４】符号５、６はそれぞれパッケージ１と一体
に形成されたアウターリードおよびインナーリードを示
す。ＣＣＤチップ２の図示省略したボンディングパッド
とインナーリード６とがワイヤー７により相互にボンデ
ィングされ、これによってＣＣＤチップ２とアウターリ
ード５とが電気的に接続されている。また、パッケージ
１の上面には光学ガラスなどからなる透明キャップ８が
接着剤９により接着されており、これによってパッケー
ジ１の内部が気密封止されている。
【００２５】この第１の実施形態においては、ＣＣＤチ
ップ２と放熱板４とを接着する接着剤３としては、パッ
ケージ１を構成する樹脂よりも熱伝導率が大きいものが
用いられる。具体的には、例えば、パッケージ１を構成
する樹脂としてエポキシ樹脂を用いるとすると、この接
着剤３としては、エポキシ樹脂を主成分とし、Ａｇから
なるフィラーを含有する接着剤が用いられる。ここで、
エポキシ樹脂を主成分とし、Ａｇからなるフィラーを含
有するこの接着剤の熱伝導率は、Ａｇの含有率が８０〜
９０％のときには（８〜１０）×１０-3ｃａｌ／ｃｍ・
ｓ・℃であり、パッケージ１を構成するエポキシ樹脂の
熱伝導率２．１×１０-3ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃に比べて
４〜５倍も大きい。
【００２６】この場合、放熱板４は、アウターリード５
およびインナーリード６の形成に用いられるリードフレ
ームの一部からなる。このリードフレームの材料には、
例えば、ニッケル含有率が４２重量％の鉄−ニッケル合
金（いわゆる４２アロイ）や銅系の材料などの大きな熱
伝導率を有するものが好適に用いられる。熱伝導率の値
は、前者の鉄−ニッケル合金は０．０３ｃａｌ／ｃｍ・
ｓ・℃、後者の銅系の材料は０．４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・
℃であり、いずれもエポキシ樹脂の熱伝導率と比較して
１０倍以上大きい。リードフレームの材料として後者の
銅系の材料を用いた場合には、放熱板４による放熱効果
は極めて良好である。
【００２７】以上のように、この第１の実施形態によれ
ば、パッケージ１の凹部１ａの底部に放熱板４が埋め込
まれ、ＣＣＤチップ２とこの放熱板４とがこのＣＣＤチ
ップ２の中央部の下の部分のパッケージ１に設けられた
開口１ｂを通じて、パッケージ１を構成する樹脂よりも
熱伝導率が大きい接着剤３により接着されている。この
ため、動作時にＣＣＤチップ２から発生する熱は、熱伝
導率が大きい接着剤３を介して放熱板４に迅速に伝導
し、この放熱板４の全体から放熱が効果的に行われる。
これによって、動作時のＣＣＤチップ２の温度上昇を低
く抑えることができる。そして、このＣＣＤチップ２の
温度上昇による問題、すなわち温度特性を有する欠陥の
レベルの増加や画質の劣化を抑えることができる。ここ
で、ＣＣＤチップ２の温度上昇の抑制効果の一例を挙げ
ると、例えば図９に示す従来の固体撮像装置において
は、動作時のＣＣＤチップの温度上昇は約５℃であるの
に対して、この第１の実施形態による固体撮像装置にお
ける動作時のＣＣＤチップの温度上昇は約２℃と、実用
上問題のないレベルに抑えられている。
【００２８】また、放熱板４はパッケージ１の底部に埋
め込まれているので、透明キャップ８から凹部１ａの内
部に入射した光は放熱板４に達する前にパッケージ１に
より吸収される。このため、この入射光が放熱板４の表
面で反射されることによるフレアやゴーストの発生を抑
えることができる。
【００２９】さらに、放熱板４は、パッケージ１の底面
からパッケージ１の底部を通って凹部１ａの内部に水分
が侵入するのを防止する耐湿板としても機能するので、
固体撮像装置の耐湿性は良好である。
【００３０】次に、この発明の第２の実施形態について
説明する。
【００３１】この第２の実施形態による固体撮像装置の
平面図、正面図および側面図は図１〜図３に示すと同様
であり、また、図４および図５に対応する断面図はそれ
ぞれ図６および図７に示す通りである。
【００３２】図１、図２、図３、図６および図７に示す
ように、この第２の実施形態による固体撮像装置におい
ては、第１の実施形態による固体撮像装置と異なり、放
熱板４はパッケージ１の凹部１ａの底面上に密着して設
けられており、また、この凹部１ａの底部に開口１ｂは
設けられていない。その他の構成は、第１の実施形態に
よる固体撮像装置と同様である。
【００３３】この第２の実施形態においては、放熱板４
はパッケージ１の凹部１ａの底面上に設けられているた
め、このままでは、この放熱板４の表面での光の反射に
よるゴーストやフレアが発生する可能性がある。これ
は、良質な画質を必要としない用途の固体撮像装置にお
いては必ずしも問題とならないが、良質な画質を必要と
する用途の固体撮像装置においては何らかの対策を講ず
る必要がある。この対策としては、この放熱板４の表面
にＣｒなどの光吸収性物質をコーティングし、光の反射
を抑えることが挙げられる。この放熱板４の表面のコー
ティングは通常、この放熱板４、アウターリード５およ
びインナーリード６の形成に用いられるリードフレーム
のうちの放熱板４となる部分、すなわちディプレス部の
表面のみコーティングすることにより行われる。別の対
策としては、接着剤３にさらに、黒色顔料、例えばカー
ボンを所定量添加して光吸収性を持たせ、この接着剤３
を放熱板４の表面全体に塗布する方法がある。
【００３４】この第２の実施形態によれば、パッケージ
１の凹部１ａの底面上に放熱板４が設けられ、ＣＣＤチ
ップ２とこの放熱板４とがパッケージ１を構成する樹脂
よりも熱伝導率が大きい接着剤３により接着されている
ので、第１の実施形態におけると同様に、動作時のＣＣ
Ｄチップ２の温度上昇を低く抑えることができ、これに
よって温度特性を有する欠陥のレベルの増加や画質の劣
化を抑えることができる。また、放熱板４の表面にＣｒ
などの光吸収性物質をコーティングしたり、カーボンの
ような黒色顔料を添加した接着剤３を放熱板４の表面全
体に塗布したりすることにより、放熱板４の表面で光が
反射されることによるフレアやゴーストの発生を防止す
ることができる。さらに、放熱板４が耐湿板として機能
することにより、パッケージ１の底面からパッケージ１
の底部を通って凹部１ａの内部に水分が侵入するのを防
止することができ、固体撮像装置の耐湿性を良好なもの
とすることができる。
【００３５】以上、この発明の実施形態につき具体的に
説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定される
ものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変
形が可能である。
【００３６】例えば、上述の第１の実施形態において、
接着剤３にカーボンのような黒色顔料を添加し、この接
着剤３に光吸収性を持たせるようにしてもよい。このよ
うにすることにより、パッケージ１の凹部１ａの底部の
開口１ｂに露出した放熱板４の表面による光の反射を抑
えることができる。これは、特に、この開口１ｂの面積
を大きくする場合に有効である。
【００３７】また、上述の第１の実施形態および第２の
実施形態におけるパッケージ１の形状やアウターリード
５およびインナーリード６の数（いわゆるピン数）など
は一例に過ぎず、これと異なる形状やピン数としてもよ
いことは言うまでもない。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、この発明による半
導体装置によれば、凹部の底部のパッケージ中または凹
部の底面上に放熱板が設けられ、半導体チップと放熱板
とがパッケージを構成する樹脂よりも熱伝導率が大きい
接着剤により接着されているので、動作時に半導体チッ
プから発生する熱はこの接着剤を介して放熱板に迅速に
伝導し、この放熱板の全体から効果的に放熱が行われ、
これによって動作時の半導体チップの温度上昇を低く抑
えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態による固体撮像装置
を示す平面図である。
【図２】この発明の第１の実施形態による固体撮像装置
を示す正面図である。
【図３】この発明の第１の実施形態による固体撮像装置
を示す側面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿っての断面図である。
【図５】図１のＶ−Ｖ線に沿っての断面図である。
【図６】この発明の第２の実施形態による固体撮像装置
を示す断面図である。
【図７】この発明の第２の実施形態による固体撮像装置
を示す断面図である。
【図８】従来の固体撮像装置の一例を示す断面図であ
る。
【図９】従来の固体撮像装置の他の例を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
１ パッケージ １ａ 凹部 １ｂ 開口 ２ ＣＣＤチップ ３、９ 接着剤 ４ 放熱板 ５ アウターリード ６ インナーリード ７ ワイヤー ８ 透明キャップ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 凹型形状に樹脂成型されたパッケージの
    凹部の底面上に半導体チップが搭載され、上記パッケー
    ジが気密封止された構造を有する半導体装置において、 上記凹部の底部の上記パッケージ中または上記凹部の底
    面上に放熱板が設けられ、 上記半導体チップと上記放熱板とが上記パッケージを構
    成する樹脂よりも熱伝導率が大きい接着剤により接着さ
    れていることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項２】 上記凹部の底部の上記パッケージ中に上
    記放熱板が埋め込まれ、上記凹部の底部の上記パッケー
    ジに上記放熱板の一部が露出するように設けられた開口
    を通じて上記半導体チップと上記放熱板とが上記接着剤
    により接着されていることを特徴とする請求項１記載の
    半導体装置。
  3. 【請求項３】 上記凹部の底面上に上記放熱板が設けら
    れ、上記放熱板上に上記半導体チップが上記接着剤によ
    り接着されていることを特徴とする請求項１記載の半導
    体装置。
  4. 【請求項４】 上記パッケージを構成する樹脂はエポキ
    シ樹脂であり、上記接着剤はエポキシ樹脂を主成分と
    し、金属からなるフィラーを含有する接着剤であること
    を特徴とする請求項１記載の半導体装置。
  5. 【請求項５】 上記放熱板はリードフレームの一部から
    なることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
  6. 【請求項６】 上記放熱板の外形は上記半導体チップの
    外形よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の半導
    体装置。
  7. 【請求項７】 上記半導体装置は固体撮像装置であるこ
    とを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
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