JP6477355B2 - 半導体装置 - Google Patents

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Description

本発明は、パッケージの封止後に内部を観察可能にしつつ、パッケージの外観を容易に認識できる半導体装置に関する。
トランジスタ、ダイオード又はＩＣなどの半導体チップを、金属、セラミックス又は樹脂などで構成されるパッケージ内に収納した半導体装置は様々な電子機器に用いられてきている。この半導体装置ではパッケージ内部に異物が混入すると、出荷前の電気特性検査では異常は見られずとも、出荷後に使用されている間に異物が変形したり成分の一部が半導体チップを劣化させたりすることで半導体装置の電気特性に異常を引き起こす場合がある。そこで、組み立ての際にパッケージ内及び半導体チップ上を光学顕微鏡により観察し異物混入を検査している。しかし、パッケージ内部の異物検査後から封止までの間に異物が混入する場合があり、封止後の電気特性検査の時点で電気特性に異常を及ぼしていない異物混入品を検出できなかった。これに対し、封止されたＩＣを容易に視認できる透明なパッケージを用いた半導体装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−８８１号公報
パッケージ上には、電極の方向、製品名及び製造番号などを示すマークが印字される。しかし、可視光に対して透明なパッケージを用いる場合、パッケージ上に印字されたマークと、パッケージを透けて見える内部構造とが重なって、マークが読みとり難い。また、外観検査でパッケージ表面の傷が検出し難くなる。
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的はパッケージの封止後に内部を観察可能にしつつ、パッケージの外観を容易に認識できる半導体装置を得るものである。
本発明に係る半導体装置は、電子部品を有する半導体チップと、前記半導体チップを封止するパッケージとを備え、前記パッケージは、可視光に対して不透明であって近赤外光又は近紫外光に対して透明な透明部を有し、前記透明部は前記電子部品が外部から前記近赤外光又は前記近紫外光により観察可能となるような位置に配置され、前記透明部にマークが印字されていることを特徴とする。
本発明ではパッケージの透明部は可視光に対して不透明であるため、パッケージの外観を容易に認識できる。また、透明部が近赤外光又は近紫外光に対して透明であるため、パッケージの封止後に内部を近赤外光又は近紫外光により観察可能である。
本発明の実施の形態１に係る半導体装置を示す断面図である。 本発明の実施の形態１に係るキャップを示す断面図である。 本発明の実施の形態２に係る半導体装置を示す断面図である。
本発明の実施の形態に係る半導体装置について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る半導体装置を示す断面図である。この半導体装置は受光デバイス及び発光デバイスの何れでもなく、例えば、マイクロ波通信用高周波信号増幅デバイス、スイッチングデバイス、発振器、及びＭＭＩＣ（Monolithic Microwave Integrated Circuit）などである。従って、通常のデバイスの機能としては透明なパッケージを必要としない。
パッケージ１が半導体チップ２を封止する。半導体チップ２の上面にはトランジスタ、ダイオード又は電気回路などの電子部品３が形成されている。パッケージ１は、パッケージ本体４と、キャップ５とを有する。
パッケージ本体４は、セラミックスや樹脂などのパッケージ主材６と、電気配線７とを有する。半導体チップ２の裏面が銀ペースト、金錫はんだ又はエポキシ樹脂などのダイボンド材８によりパッケージ本体４に固定されている。電気配線７は、銅、鉄又はニッケルなどの合金に金、銀又は錫などをメッキしたものであり、パッケージ内部のパッド部と、パッケージ外部に引き出された電極部とを有する。半導体チップ２の電子部品３とパッケージ１の電気配線７のパッド部が金合金又は銅合金などの金属細線９で接続されている。なお、パッケージ１内には抵抗又はキャパシタなど半導体チップ２以外の電子部品を収納してもよい。
キャップ５はエポキシ樹脂などの接着剤１０によりパッケージ本体４に固定され、パッケージ本体４の主面（図１において上面）全体を覆うように構成されている。キャップ５は、可視光（波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）に対して不透明であって近赤外光（波長８００ｎｍ〜２５００ｎｍ）又は近紫外光（波長２００ｎｍ〜３８０ｎｍ）に対して透明な透明部である。このため、キャップ５を介してパッケージ１の外側からパッケージ１内の半導体チップ２の電子部品３を観察可能である。本実施の形態では、パッケージ本体４の上面を覆うキャップ５全体が透明部として構成されることで、半導体装置の上面全体が透明部として形成されている。なお、キャップ５は半導体装置の上面全体を覆うことは必ずしも必須ではなく、パッケージ本体４の外形の方が大きくキャップ５がパッケージ本体４の上面の一部を覆うように構成することとしてもよい。さらに、キャップ５はパッケージ本体４の上面だけではなく、側面を覆うことしてもよいし、上面と側面の双方を覆うこととしても構わない。
キャップ５は、例えば、有機色素や無機顔料などを用いた可視光を吸収する可視光吸収材を、透明なエポキシ樹脂や含フッ素化ポリイミドなどの透明基材に混合し硬化させて作製する。
封止された半導体装置に対して照明として近赤外光の光源（例えば波長８９０ｎｍの赤外線ＬＥＤ）を用い赤外線カメラで観察して異物検査を行った後、キャップ５上に電極の方向、製品名又は製造番号などを示すマーク１１を印字する。
本実施の形態ではパッケージ１のキャップ５が可視光に対して不透明であるため、目視や可視光の画像認識によりマーク１１又は傷などのパッケージ１の外観を容易に認識できる。また、キャップ５は近赤外光又は近紫外光に対して透明であるため、パッケージ１の封止後に内部を近赤外光又は近紫外光により観察可能である。従って、封止後の半導体装置内部の異物検査を行うことができる。また、異物検査だけでなく、半導体チップ２が位置ズレしたり割れたりしていないか、配線が曲がっていないか、などの検査も行うことができる。
図２は、本発明の実施の形態１に係るキャップを示す断面図である。キャップ５は、透明樹脂又はガラスの基材１２と、その下面に蒸着やスパッタリングで形成された酸化インジウムスズや酸化亜鉛などの透明導電膜１３と、基材１２の上面にコーティングされた可視光吸収材の膜１４とを有する。透明導電膜１３により、外部から半導体装置内に侵入しようとするマイクロ波又はミリ波といった電磁波がシールドされる。従って、外来の電磁波が半導体装置に侵入して動作に影響を与えるのを抑制でき、例えば出力信号の雑音を低減することができる。
また、キャップ５をパッケージ本体４に固定する接着剤１０として、キャップ５が透明性を示す紫外線で硬化される紫外線硬化樹脂を用いることができる。この場合、パッケージ本体４上に紫外線硬化樹脂とキャップ５を置いた後、キャップ５上方より紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を硬化させキャップ５を固定する。これにより、加熱を行うことなく、キャップ５を固定することができる。従って、熱硬化樹脂を使用する場合に比べて低温かつ短時間で封止を完了させることができる。そのため、熱に弱い材料を使用することができ、製造工程のエネルギー消費を削減することもできる。
紫外線硬化樹脂は一般にモノマー、オリゴマー又は光重合開始剤とその他の添加剤で構成される。光を照射されると光重合開始剤がイオンを発生してそのイオンがモノマー又はオリゴマーと重合し、一般に熱硬化樹脂に比べて低温かつ短時間で硬化する。紫外線硬化樹脂にはアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂又はシリコーン系樹脂等などがあり容易に市場（スリーボンド製、日立化成製、その他など）から入手できる。なお、接着剤１０として紫外線硬化樹脂に限らず、キャップ５が透明性を示す近赤外光又は近紫外光で硬化される光硬化接着剤を用いることができる。
また、半導体チップ２の側方のパッケージ本体４を透明部としてもよい。この場合は、側方からパッケージ１内部を観察することにより、異物検査の他に、半導体チップ２とパッケージ１の電気配線７を接続する金属細線９の高さ方向の形状や、半導体チップ２の傾きを検査することができる。または、半導体チップ２の下方のパッケージ本体４を透明部としてもよい。この場合は、ダイボンド材８で固定している半導体チップ２の裏面に異物を挟んでいないかを検査することができる。すなわち、透明部は検査対象の電子部品を外部から観察可能となるように配置すればよく、半導体装置の上面、下面、又は側面の少なくとも何れか１つの面全体を透明部として構成することやキャップ５全体を透明部として構成することがより好ましい。
また、キャップ５は、透明の樹脂又はガラスの基材表面に可視光吸収材を塗布などでコーティングして作製してもよい。また、可視光非透過フィルタを市場（ＨＯＹＡ製、シグマ光機製、その他）から入手してキャップ５に適用することもできる。
また、近赤外光の波長で透明なキャップ５の材料として、１μｍ以下の波長では不透明で１．２〜６μｍの波長では透明という特性を持つ単結晶シリコンを用いてもよい。この場合、異物検査の光源に波長１３００〜１６００ｎｍの赤外線ＬＥＤなどを用いてパッケージ１内を検査することができる。
実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２に係る半導体装置を示す断面図である。本実施の形態のパッケージ１は、半導体チップ２、電気配線７及び金属細線９を封止樹脂１５でモールド成形により覆い固めたものである。封止樹脂１５は、可視光吸収材と透明樹脂を混合したものであり、可視光に対して不透明であって近赤外光又は近紫外光に対して透明な透明部である。この構成でも実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
１ パッケージ、２ 半導体チップ、３ 電子部品、４ パッケージ本体、５ キャップ（透明部）、１０ 接着剤、１１ マーク、１５ 封止樹脂（透明部）

Claims (4)

  1. 電子部品を有する半導体チップと、
    前記半導体チップを封止するパッケージとを備え、
    前記パッケージは、可視光に対して不透明であって近赤外光又は近紫外光に対して透明な透明部を有し、
    前記透明部は前記電子部品が外部から前記近赤外光又は前記近紫外光により観察可能となるような位置に配置され、
    前記透明部にマークが印字されていることを特徴とする半導体装置。
  2. 前記透明部の少なくとも一部が導電性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。
  3. 電子部品を有する半導体チップと、
    前記半導体チップを封止するパッケージとを備え、
    前記パッケージは、可視光に対して不透明であって近赤外光又は近紫外光に対して透明な透明部を有し、
    前記透明部は前記電子部品が外部から前記近赤外光又は前記近紫外光により観察可能となるような位置に配置され、
    前記パッケージは、パッケージ本体と、前記パッケージ本体の少なくとも上面の一部を覆うとともに前記透明部であるキャップとを有し、
    前記キャップは、前記キャップが透明性を示す前記近赤外光又は前記近紫外光で硬化される光硬化接着剤により前記パッケージ本体に固定されていることを特徴とする半導体装置。
  4. 前記半導体装置は、マイクロ波通信用高周波信号増幅デバイス、スイッチングデバイス、発振器、及びＭＭＩＣの何れか１つであることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の半導体装置。
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