JPH01215068A - 光センサ組み込み半導体装置 - 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〕 本発明は光センサないしは光センサアレイが組み込まれ
樹脂モールドパッケージ内に埋め込み収納されてなる半
導体装置に関する。

〔従来の技術〕

上述の光センサ組み込み半導体装置は単一のセンサとし
であるいは光センサを複数個配列した光センサアレイな
いしはイメージセンサとして広（用いられており、さら
に最近では例えば自動焦点カメラ用に光センサアレイを
集積回路と一緒に組み込んだ形でも利用されるようにな
って来た。いずれの場合にも、半導体装置であるからに
は何らかのパッケージ内に収納した上で使用する要があ
り、開発当初は窓がついた手中ン形パッケージ内に収納
して窓から受光するようにしていた。しかし、キャン形
パフケージでは寸法がどうしても大きくなって利用対象
内への組み込みに不便なのと、生産量が増えて来るとコ
スト低減をしなければならないので、樹脂モールド形の
パフケージが採用されるようになって来た。第４図はこ
の従来例を示すものである。

第４図の例では集積回路用の半導体チップｌＯ内に光セ
ンサ１１が光センサアレイの形で組み込まれており、図
かられかるようにＤＩＰ形の樹脂モールドパッケージ内
に収納される。半導体チップ１０はリードフレームのダ
イパッド２１上に接着剤１３等の手段で、取−り付けら
れ、その接続パッド１２がリードフレームのリード２２
の一端とボンディング線３０を介して接続されている。

半導体チップ１０の上面の光センサ１１に光りを受光す
る要があるので、パッケージ用の樹脂モールド体５０の
材料には透明なエポキシ樹脂やアクリル樹脂が用いられ
、トランスファモールド法や射出成形法によってモール
ド成形される。よく知られているように、この成形工程
後はリードフレームから余分な部分を除去することによ
りリード２２がリードフレームから切り離されて例えば
図示のように折り曲げられる。

ｄ１門が解決しようとする課題〕 上述の透明樹脂モールド形の光センサ組み込み半導体装
置は、組み立て作業や成形作業に手間が掛からず低コス
トで製作することができるが、性能上は若干の問題なし
としない、その一つは樹脂の劣化や変色により光透過性
率が次第に下がって使用中に光センサの感度が落ちて来
る問題である。

よく知られているように、フィラーを含まない透明樹脂
は比較的劣化が早い欠点がある。もう一つはモールド樹
脂の硬度があまり高くないので光センサの直ぐ上の樹脂
の表面に傷が付きやすいことであって、入射光りがこれ
によって散乱ないしは特定の方向に反射されてしまうの
で、この場合にも光センサの感度低下が生じる。さらに
もう一つの欠点は、図示のような迷光Ｌｓの影響を受け
やすいことであって、種々の方向から樹脂パッケージに
侵入する光がその表面で内部反射されながら迷光Ｌ３と
なっそ光センサ１１に混入するので、その光電出力値に
狂いが生じ、とくに光センサが光センサアレイである場
合はそれが受ける映像パターンと異なるパターンが検出
されたり、パターンが本来もつコントラストが低下して
パターンの検出が困難になる不都合が生じる。

本発明の課題は従来のかかろ問題点を解消して、使用中
に光センサの感度や検出能力が低下することがない光セ
ンサを組み込んだ半導体装置を得ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上述の課題は、光センサ組み込み半導体装置を光センサ
が組み込まれた半導体チップと、半導体チップの光セン
サが組み込まれた部分の表面を少なくとも覆うように半
導体チップ上に配置された光透過性材料からなる板状の
透光体と、半導“体チップにそれぞれ接続された複数個
のリードと、透光体の周縁部、半導体チップおよびリー
ドの半導体チップとの接続部を包み込みかつリードを外
方に突出させるように成形された遮光性の樹脂からなる
樹脂モールド体とで構成して、樹脂モールド体がら透光
体の中央部の表面を露出させることによって解決される
。

上記の透光体としては硬度の高いものとぐに薄手のガラ
ス板を用い墨のがよく、光センサの感光波長帯を調節す
るためのフィルタ等をこれに組み合わせて用いることが
できる。

〔作用〕

上記の構成かられかるように、本発明は半導体チップの
光センサの受光部の前に透光体を配し、樹脂モールドを
この透光体の周縁部を包み込むように施し、透光体の中
央部をパッケージの表面に露出させて光をこの露出面か
ら光センサに皐り込むようにすることにより、モールド
樹脂６と劣化が生じても光センサの感度に影響を与えず
、かつ透光体のその周縁部のモールド樹脂の表面より凹
んだ露出面が外部から傷を受１ｊμくし、さらにモール
ド樹脂に遮光性のものを用いて透光体の側面や半導体チ
・ノブを囲み込むことにより、迷光が光センサに侵入し
えないようにして、前述の１１題を解決するものである
。

（実施例〕 以下、図を参照しながら本発明の詳細な説明する。第１
図は本発明の実施例の完成１専の断面図。

第２図ｉそれを樹脂モールドを施す前の状態で示す上面
図である。第３図にはその主な一造工程ごとの状態が断
面で示されている。

第１図において、この実施例における半導体チップ１０
は第４図の場合と同じ（集積回路用で、その上面の中央
部に光センサアレイ１１が組み込まれ、その左右の周縁
部に接続パッド１２が図の前後方向に並べて設けられて
おり、リードフレームの接続パッド１２上にその下面を
接着ないしははんだ付けすることにより取り付けられる
０図示されていないが、半導体チップｌＯの接続パッド
部以外の上面は窒化シリコン膜等のごく薄い保護膜で覆
わ□れている。透光体４０は例えば０．５鶴程度の薄い
ガラス板で、半導体チップ１０の上面に光センサ１１や
その周辺部を覆うように接着等の手段で取り付けないし
は配置されている。半導体チップ１０の接続パッド１２
とリードフレームのり一ド２２とめ接続はボンディング
線３０によりなされるが、この様子が第２図に詳しく示
されている。

リードフレーム２０は通常のように薄い金属板から打ち
抜かれた複数個の半導体装置に共用に設けられるもので
、図の１対の縦の一点鎖線間がその繰り返えしの単位２
０ｍになっている。その図の上下１対の横桁２３と左右
１対の縦桁２４とで１個のフレームが形成されていて、
その中央に半導体チップ１０が取り付けられるグイパッ
ド２１が１対の支え２５を介して横桁２３により支承さ
れている。？ｊＩ数本のリード２２はそれらの先端がグ
イバンド２１を取り囲むように配置されて縦桁２４によ
りそれぞれ基部が支承され、中間部は連絡桁２６により
相互に連結されかつ横桁２３とも連絡されている。上述
のボンディング線３０による接続は、半導体チップの左
右の周縁に並んだ接続パッド１２のそれぞれとり一ド２
２のやや広げられた各先端との間で図示のように行なわ
れる。このボンディング線による半導体チップｌＯとリ
ード２２との接続と前述の透光体４０の半導体テンプ１
０上への配置をすませた後、１対の横桁２３と１対の連
絡桁２６とによって囲まれた図では部分ハンチングを付
して示した範囲に樹脂モールドが施される。

この樹脂モールドは第１図で樹脂モールド体５０により
示されたように、半導体チップ１０やそのリード２２と
の接続部を包み込むようになされるのは従来と同じであ
るが、透光体４０に対してはその上面の中央部を除いて
その周縁部および側面を覆うように施される。これ用の
樹脂としては例えば黒色の遮光性ないしは光吸収性のも
の管用いるのが望ましい、具体的な手段は後述するが、
遮光性の樹脂モールド体５０の透光体４０の図の上側に
当たる部分にｊｊ：５０ａが明けられ、この窓の底に透
光体４０の中央部が露出されて、そこに入射する光りが
透光体４０を通過して光センサ１１に与えられる０図か
られかるように、光センサ１１に入射される光りはその
正面の窓５０ａから入って来るものだけで、側方から迷
光が混入する余地は実質上なくなる。透光体４０は樹脂
モールド体５０の上面から沈んでいるので、少々手荒に
扱ってもその表面に物が当たって傷がつくおそれがずっ
と少なくなる。もちろん、樹脂モールド体５０用の樹脂
が使用中劣化しても光センサが受ける光の量がその影響
を受ける心配もなくなる。

なお、樹脂モールド体５０の成形後は、通例のよう・に
リードフレーム２０の横桁２３．縦桁２４および連絡桁
２６をすべて打ち抜き作業等により切り落としてリード
２２を相互に分離し、適宜に折り曲げることにより第１
図の状態にされる。

第３図は本発明による光センサ組み込み半導体装置の主
な製造工程を示すものである。同図（司の工程では、半
導体チップ１Ｇをリードフレームのグイパッド２１上に
ａｔ粉入りの導電性のエポキシ系接着剤１３等で接着し
、あるいははんだ付けすることにより取り付けた上で、
ふつうは金線であるボンディング線３０により半導体チ
ップの接続パッド１２　　　’とリード２２の先端とを
相互に接続する。同図山）の工程では、ガラス板等の透
光体４０を透明なアクリル形接着剤ないしはエポキシ樹
脂４１により半導体チップ１０の上面に光センサ１１を
覆うように取り付ける。この際、透光体４０の光透過性
を利用して接着剤４１に紫外線硬化形のものを用いると
便利である。

同図（０）は樹脂モールド時の状態を示す、このため、
半導体チップおよび透光体を取り付けたリードフレーム
２０を金型６１．６２に挿入するのであるが、その前に
樹脂モールド体５０に前述の窓５０ａを明けるための一
種のスペーサ４２として、所定の厚みのポリエチレンや
テフロン等のフィルムの小片を透光体４０の上に貼着す
る。このフィルムとしてはやや厚めのいわゆる粘着テー
プを利用すると便利である。リードフレームを挟んで両
金型６１．６２を図示のように閉じ合わせたとき、両金
型の凹み６１ａ。

６２ａにより成形キャビティが形成され、図示のように
リードフレーム２０の連絡桁２６が下金型６１の突起６
１ｂにより上金型６２の下面に抑え付けられてキャビテ
ィが完全閉鎖される。モールド用樹脂としては黒色のフ
ィラーを含むエポキシ樹脂を用いるのがよく、通例のよ
うにトランスファモールド法や射出成形法によって短時
間内で成形を完了させることができる。

同図（ｃｌ）は樹脂モールド工程の異なる態様を示し、
この例ではリードフレーム２０は前例とは上下を逆にし
て金型６３．６４間に挿入されており、下金型６３の凹
み６３ａの中央部に窓用の突起６３ｃが設けられている
０両金型の凹み６３ａ、６４ａにより成形キャビティが
形成され、下金型の突起６３ｂによってリードフレーム
の連絡桁２６が抑えられてキャピテイが閉鎖されるのは
前と同じである。また、この図には上金型６４に設けら
れた樹脂用通路６４ｂとこれから成形キャビティに樹脂
が注入されるゲート６４ｃが示されており、その形状は
前の第２図の下の横桁２３上に細線で示されている０図
かられかるように、ゲート６４ｃから樹脂がキャビティ
に注入されたとき成形圧力によってリードフレーム２０
が下方に押され、透光体４０のこの図では下面が下金型
６３の突起６３ｃに押し付けられ、これによって樹脂モ
ールド体に窓が明けられる。

以上のようにして製作された半導体装置はアルコール等
の溶剤で透光体の表面を清浄にした上で使用に供される
０本発明による光センサ組み込み半導体装置は長期の使
用後にも光センサの感度や光センサアレイのパターン検
出能力の低下がほとんどないことが実証されている。

以上説明した実施例のほか、本発明は種々の態様で実施
をすることができる０例えば透光体は単一の例えばガラ
ス板であるとしたが、半導体チップに組み込まれた光セ
ンサや光センサアレイは赤外に近い領域の感度が高いの
で他の波長領域をカットするフィルタが用いられる場合
があり、透光体を利用してこれにフィルり作用を持た・
瞼あるむ１は透光体にフィルタとを組み合わせることが
できる。

〔発明の効果〕

以上述べたとおり本発明では、光センサ組み込み半導体
装置を光センサが組み込まれた半導体チップと、半導体
チップの光センサが組み込まれた部分の表面を少なくと
も覆うように半導体チップ上に配置された光透過性材料
からなる板状の透光体と、半導体チップにそれぞれ接続
された複数個のリードと、透光体の周縁部、半導体チッ
プおよびリードの半導体チップとの接続部を包み込みか
つリードを外方に突出させるように成形された遮光性の
樹脂からなる樹脂モールド体とで構成して、樹脂モール
ド体から透光体の中央部の表面を露出させるようにした
ので、パッケージとしてのモールド樹脂が劣化しても光
センサの感度や検出能力が低下することがなく、透光体
の表面がパッケージから若干沈んでいて外物の衝突によ
り傷かつ（おそれが少なく、光センサにはその正面から
の光のみが入射されて迷光が混入することがない利点が
得られる０本発明の実施に際してはごく小さな透光体を
半導体チップの表面に配置した状態で樹脂モールドを施
せばよいので、製作コストは従来とほとんど変わらず、
最低の費用で上述の効果が得られる。

本発明はとくに自動焦点カメラ用の集積回路と光センサ
アレイとを一体化した半導体装置に有用で、本発明の実
施によりその被写体の映像パターンの検出能力を長期に
亘って膚定に保つことができる著効が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図までが本発明に関し、第１図は本発明
による光センサ組み込み半導体装置の実施例の断面図、
第２図はそれを樹脂モールド前の状態で示す上面図、第
３図はその主な製造工程ごとの状態を示す断面図である
。第４図は従来技術による光センサ組み込み半導体装置
の断面図である０図において、 １０：半導体チップ、１１：光センサないしは光センサ
アレイ、１２：接続バンド、１１接着剤層、２０：リー
ドフレーム、２０ａ：リードフレームの単位、２１；ダ
イパッド、２２：リード、２３：横桁２３．２４：縦桁
、２５；ダイパッドの支え、２６：連絡桁、３０：ボン
ディング線、４０：透光体、４１：接着剤層、４２ニス
ペーサ、５０：樹脂モールド体、５０ａ：窓、６１：下
金型、６１ａ：凹み、６１ｂ＋突起、６２：上金型、６
２ａ：凹み、６３：下金型、６３ａ：凹み、６３ｂ：突
起、６３ｃ：窓形成用突起、６４：上金型、６４ａ：凹
み、６４ｂ：樹脂用通路、６４ｃ：樹脂注入ゲート、Ｌ
：光、Ｌ３：第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　光センサが組み込まれた半導体チップと、半導体チッ
   プの光センサが組み込まれた部分の表面を少なくとも覆
   うように半導体チップ上に配置された光透過性材料から
   なる板状の透光体と、半導体チップにそれぞれ接続され
   た複数個のリードと、透光体の周縁部、半導体チップお
   よびリードの半導体チップとの接続部を包み込みかつリ
   ードを外方に突出させるように成形された遮光性の樹脂
   からなる樹脂モールド体とを備え、樹脂モールド体から
   透光体の中央部の表面を露出させてなることを特徴とす
   る光センサ組み込み半導体装置。