JP2009212270A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】封止樹脂の剥離を抑制する。
【解決手段】半導体装置１２は、外部接続用の配線部４が設けられた絶縁基体１と、絶縁基体１の表面の周縁部分に設けられた枠体２と、絶縁基体１の表面のうち枠体２よりも内側に接着されており金属細線７を介して配線部４に電気的に接続された半導体素子６と、半導体素子６の表面に接着された保護体９と、金属細線７を覆う封止樹脂１０とを備えている。配線部４には封止樹脂１０に接触する露出面４ａが存在しており、露出面４ａの一部には金メッキ部１１が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＣＣＤ（charge-coupled device）またはＣＭＯＳ（complementary metal-oxide semiconductor）等の撮像素子を用いた固体撮像装置等の光学デバイスなどに関するものであり、絶縁基体に半導体素子を搭載して構成される半導体装置に関するものである。

近年、携帯端末をはじめとする電子機器の小型化に伴い、半導体装置の小型化が要求されている。また、半導体装置には、小型化および薄型化だけでなく、その性能の信頼性向上を図るために封止樹脂の剥離を防止することが要求されている。半導体装置のなかでも特に、ビデオカメラまたはスチルカメラ等に広く用いられている固体撮像装置等の光学デバイスには、小型化および薄型化ならびに封止樹脂の剥離の防止が強く要求されている。

従来の固体撮像装置の構成を図５に示す。図５（ａ）は従来の固体撮像装置５０の平面図、図５（ｂ）は従来の固体撮像装置の図５（ａ）におけるVB-VB’線における断面図、図５（ｃ）は従来の固体撮像装置の図５（ｂ）における領域VCの拡大斜視図である。なお、図５（ａ）には、封止樹脂１０を透視した状態を示している。

固体撮像装置は、絶縁基体１と、絶縁基体１の表面の周縁部に設けられた枠体２と、絶縁基体１の表面のうち枠体２よりも内側に設けられた素子搭載部３と、素子搭載部３の外周部から絶縁基体１の下面へ延びる複数の配線部４と、接着剤５により素子搭載部３に固定された固体撮像素子６と、固体撮像素子６と配線部４とを電気的に接続している金属細線７と、接着剤８により固体撮像素子６の表面上に接着された透光性の保護体９と、金属細線７を覆うように枠体２と固体撮像素子６との間に充填された封止樹脂１０とを有する。

かかる固体撮像装置においては、使用される環境温度の変化により封止樹脂１０が絶縁基体１などから剥離する虞があり、封止樹脂１０の応力緩和特性を最適化させることにより封止樹脂１０が絶縁基体１などから剥離することを抑制している。

また、特許文献１には、樹脂に埋まるリードの先端の形状を屈曲形状とすることにより、リードと樹脂との接合力を向上させ、リードが樹脂から剥離することを抑制する方法が提案されている。
特開２００５−１４２３３４号公報

上記のように封止樹脂の応力緩和特性を調整するためには、配合する樹脂及びフィラーの種類ならびに配合率を最適化させるが、封止樹脂の応力緩和特性だけでなく、封止樹脂の耐熱性、流動性および塗布作業性も併せて考慮する必要がある。よって、封止樹脂を最適化させる為に要する時間およびコストが増大化してしまう。また、配合する材料の種類および配合量を変更しても封止樹脂の全ての特性を満足させることができない虞があり、リスクが高い。

また、特許文献１に提案されたリードの先端の形状を屈曲形状にする方法では、配線を平坦基板上に印刷して形成する場合には、リードの高さ方向においてリードの先端を屈曲形状にすることが困難である。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、充填した封止樹脂が剥離する事を抑制させることができる半導体装置を提供することにある。

本発明にかかる半導体装置は、外部接続用の配線部が設けられた絶縁基体と、絶縁基体の表面の周縁部に設けられた枠体と、絶縁基体の表面のうち枠体よりも内側に接着されており金属細線を介して配線部に電気的に接続された半導体素子と、半導体素子の表面上に接着された保護体と、金属細線を覆う封止樹脂とを有する。配線部は、封止樹脂が接触する露出面を有しており、露出面の一部分には、金メッキが施されている。

本発明の半導体装置では、封止樹脂の剥離が抑制されているので、半導体装置の信頼性を向上させることができる。温度変化に対する半導体装置の品質が安定するため、リフロー炉を使用した半田接合（半田を介して接合させること）の自動化が可能となり、半導体装置の実装コストを削減する事ができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。ここでは半導体装置の一例として固体撮像装置について説明する。

（実施形態１）
図１（ａ）は本発明の実施形態１の固体撮像装置１２の平面図、図１（ｂ）は本実施形態の固体撮像装置１２の図１（ａ）に示すIB−IB’線における断面図、図１（ｃ）は本実施形態の固体撮像装置１２の図１（ｂ）に示すIC領域の拡大斜視図である。なお、図１（ａ）には、封止樹脂１０を透視した状態を示している。

この固体撮像装置１２は、セラミックまたは樹脂等により形成された絶縁基体１と、絶縁基体１の表面の周縁部に設けられた枠体２と、枠体２で囲われた絶縁基体１の表面に設けられた素子搭載部３と、素子搭載部３の外周部から絶縁基体１の下面に延びるメタライズ配線体等で形成された複数の配線部４と、銀ペースト等の接着剤５により素子搭載部３に固定されたＣＣＤ等の固体撮像素子６と、固体撮像素子６の電極パッド（不図示）と配線部４とを電気的に接続しているＡｕワイヤー等の金属細線７と、エポキシ樹脂等を主材とするＵＶ硬化樹脂などの接着剤８により固体撮像素子６上に接着された透光性の保護体９と、金属細線７を覆うように枠体２と固体撮像素子６との間に充填されているエポキシ樹脂を主材とする封止樹脂１０とを有する。

本実施形態の固体撮像装置は、図５などに示す従来の固体撮像装置５０とは異なり、配線部４のうち封止樹脂１０に接触する部分（露出面４ａ）の一部分には金メッキ部１１が形成されている。

一般に、固体撮像装置では、金属細線を配線部の表面に強固に固定させるために配線部の露出面全体に金メッキを施す場合がある。しかし、金メッキ部は封止樹脂との密着性に優れないので、露出面全体に金メッキを施すと絶縁基体からの封止樹脂の剥離を招来してしまう。ところが、本実施形態のように配線部４の露出面４ａのうち金属細線７に接続される部分にのみ金メッキ部１１を形成すれば、金属細線７と配線部４との接続強度を保持することができるとともに、各露出面４ａにおける金メッキ部１１の面積を従来に比べて減らすことができるので絶縁基体１からの封止樹脂１０の剥離を抑制できる。このように、本実施形態の固体撮像装置１２では、封止樹脂１０との密着性に優れない部分の面積を従来に比べて減らすことができるので、封止樹脂１０が絶縁基体１などから剥離することを抑制する事ができ、その結果、固体撮像装置の信頼性を向上させる事ができる。

（実施形態２）
図２（ａ）は本発明の実施形態２の固体撮像装置２０の平面図、図２（ｂ）は本実施形態の固体撮像装置２０の図２（ａ）に示すIIB−IIB’線における断面図、図２（ｃ）は本実施形態の固体撮像装置２０の図２（ｂ）に示すIIC領域の拡大斜視図である。なお、図２（ａ）には、封止樹脂１０を透視した状態を示している。

この固体撮像装置２０が上記の実施形態１の固体撮像装置１２と異なる点は、露出面４ａのうち金メッキ部１１が形成されていない部分に絶縁材料がコートされた部分（絶縁コート部１３）が形成されていることである。コートされる絶縁材料としては、金メッキ１１を施す際にマスクとして使用した絶縁性の樹脂材料でよく、絶縁コート部１３は、塗布または印刷により簡便に形成できる。これにより金メッキ部１１の周囲に封止樹脂１０との密着性に優れた樹脂が設けられることになるので、金メッキ部１１において封止樹脂１０との密着性に優れなくても、絶縁コート部１３において封止樹脂１０との密着性を十分に補強することができる。したがって、絶縁基体１からの封止樹脂１０の剥離を抑制することができ、固体撮像装置の信頼性を向上させる事ができる。

（実施形態３）
図３（ａ）は本発明の実施形態３の固体撮像装置３０の平面図、図３（ｂ）は本実施形態の固体撮像装置３０の図３（ａ）に示すIIIB−IIIB’線における断面図、図３（ｃ）は本実施形態の固体撮像装置３０の図３（ｂ）に示すIIIC領域の拡大斜視図である。なお、図３（ａ）には、封止樹脂１０を透視した状態を示している。

この固体撮像装置３０が上記の実施形態１の固体撮像装置１２と異なる点は、金メッキ部１１の表面が絶縁基体１の表面と面一であることである。具体的には、図３（ａ）に示すように、配線部４，４，…は互いに間隔を開けて配置されており、隣り合う配線部４，４の間には絶縁基体１の一部分が設けられており、その絶縁基体１の表面と金メッキ部１１の表面とは互いに面一である。このため、固体撮像装置３０では、封止樹脂１０との密着性に優れたセラミック等の絶縁基体１が金メッキ部１１の周囲に配置されるので、実施形態２と同等の効果を得ることができる。

ここで、絶縁基体１は、複数のセラミックグリーンシートが積層されて形成されたものであることが好ましい。この場合、上記実施形態１の固体撮像装置に対してセラミックグリーンシートを追加すれば、本実施形態の固体撮像装置を実現することができる。そのため、現在使用中の工場設備を使用して本実施形態の固体撮像装置を製造することができるので、設備投資を必要とせず、固体撮像装置のコストを抑えることができる。

（実施形態４）
図４（ａ）は本発明の実施形態４の固体撮像装置４０の平面図、図４（ｂ）は本実施形態の固体撮像装置４０の図４（ａ）に示すIVB−IVB’線における断面図、図４（ｃ）は本実施形態の固体撮像装置４０の図４（ｂ）に示すIVC領域の拡大斜視図である。なお、図４（ａ）には、封止樹脂１０を透視した状態を示している。

この固体撮像装置４０が上記の実施形態１の固体撮像装置１２と異なる点は、金メッキ部１１の表面が絶縁基体１の表面よりも下方にあることである。すなわち、金メッキ部１１の表面は、絶縁基体１のうち隣り合う配線部４，４の間に存在する部分の表面よりも下方に存在している。このため、固体撮像装置４０では、封止樹脂１０との密着性に優れたセラミック等の絶縁基体１が金メッキ部１１の周囲に配置されるので、実施形態３と同等の効果を得ることができる。

この場合は、金メッキ部１１の厚みを薄く形成できる為、固体撮像装置の製造コストを易く抑えることができ、経済的である。

尚、上記実施形態１〜４の固体撮像装置の場合、構成する樹脂の選定及び調合による封止樹脂１０の特性良好範囲が拡大化され、固体撮像装置の品質の安定および信頼性の向上を図る事ができる。

また、実施形態１〜４では、半導体装置として固体撮像装置を例に挙げて説明したが、固体撮像装置以外の光デバイス、さらには光デバイス以外の半導体装置にも適用することができ、固体撮像装置以外の半導体装置への適用も容易である。上述のように上記実施形態１〜４の半導体装置では製品の信頼性を向上できるので、かかる半導体装置が実装された電子機器、たとえばビデオカメラまたはデジタルスチルカメラ等も、従来品に比較して信頼性を向上することが可能である。

本発明では、封止樹脂の剥離を抑制することができるので、樹脂封止型半導体装置に有用である。

（ａ）は本発明の実施形態１の固体撮像装置１２の平面図、（ｂ）は（ａ）に示すIB−IB’線における断面図、（ｃ）は（ｂ）に示すIC領域の拡大斜視図である。 （ａ）は本発明の実施形態２の固体撮像装置２０の平面図、（ｂ）は（ａ）に示すIIB−IIB’線における断面図、（ｃ）は（ｂ）に示すIIC領域の拡大斜視図である。 （ａ）は本発明の実施形態３の固体撮像装置３０の平面図、（ｂ）は（ａ）に示すIIIB−IIIB’線における断面図、（ｃ）は（ｂ）に示すIIIC領域の拡大斜視図である。 （ａ）は本発明の実施形態４の固体撮像装置４０の平面図、（ｂ）は（ａ）に示すIVB−IVB’線における断面図、（ｃ）は（ｂ）に示すIVC領域の拡大斜視図である。 （ａ）は従来の固体撮像装置５０の平面図、（ｂ）は（ａ）に示すVB−VB’線における断面図、（ｃ）は（ｂ）に示すVC領域の拡大斜視図である。

符号の説明

１ 絶縁基体
２ 枠体
３ 素子搭載部
４ 配線部
５ 接着剤
６ 固体撮像素子
７ 金属細線
８ 接着剤
９ 保護体
１０ 封止樹脂
１１ 金メッキ部
１３ 絶縁コート部

Claims (4)

1. 外部接続用の配線部が設けられた絶縁基体と、前記絶縁基体の表面の周縁部に設けられた枠体と、前記絶縁基体の前記表面のうち前記枠体よりも内側に接着されており金属細線を介して前記配線部に電気的に接続された半導体素子と、前記半導体素子の表面上に接着された保護体と、前記金属細線を覆う封止樹脂とを有する半導体装置であって、
   前記配線部は、前記封止樹脂に接触する露出面を有しており、
   前記露出面の一部分には、金メッキが施されて金メッキ部が形成されていることを特徴とする半導体装置。
2. 前記露出面のうち前記金メッキ部以外の部分には、絶縁材料が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記配線部は、複数存在しており、
   前記複数の配線部は、互いに間隔を開けて設けられており、
   前記金メッキ部の表面は、互いに隣り合う前記配線部の間に存在する前記絶縁基体の表面と面一である、または、互いに隣り合う前記配線部の間に存在する前記絶縁基体の前記表面よりも下方に存在していることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
4. 前記半導体素子は、受光または発光する光学素子であり
   前記保護体は、透光性部材であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１つに記載の半導体装置。

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