JPH021179A - 光電変換装置の製造方法 - Google Patents

光電変換装置の製造方法

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JPH021179A
JPH021179A JP1029042A JP2904289A JPH021179A JP H021179 A JPH021179 A JP H021179A JP 1029042 A JP1029042 A JP 1029042A JP 2904289 A JP2904289 A JP 2904289A JP H021179 A JPH021179 A JP H021179A
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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] 本発明は光透過性樹脂で封止されている、たとえば、光
センサ、太陽電池、発光装置などの光電変換装置の製造
方法に関するものである。
[従来の技術] 従来、固体イメージセンサなどが樹脂により封止されて
いる半導体装置は、以下のように製造されていた。
まず、第1図および第2図に基づいて説明する。支持体
31に固定された半導体素子32上には電極バッド39
が設けられており、該半導体素子32の周囲に、内部リ
ード33を配置し、前記した電極パッド39と内部リー
ド33とを金属ワイヤ34でボンディングして電気的に
接続し、その後、樹脂封止用鋳型41内に配置し、この
樹脂封止用の鋳型41内に封止用の樹脂を注入していた
このとき、封止用樹脂の注入用ゲートは、鋳型41内で
の樹脂未充填部をなくするために、第4図中破線で示さ
れるように37aまたは37bの位置に設けていた。な
お、第2図中44はキャビティ内の空気を抜くためのエ
アベントである。
しかしながら、この方法では光電変換装置、たとえば、
CCDなどの固体イメージセンナを例として説明すると
、第2図に示すように、樹脂未充填部をなくすことだけ
に着眼し、光透過性樹脂注入用ゲートを37aまたは3
7bに設けている。
すると、ゲートと受光部36との間にはワイヤ34が存
在するため、ゲートから注入された流動光透過性樹脂は
、ワイヤ34に接触し、樹脂の流れに変化を生じる。
その結果、樹脂が硬化すると、屈折率が不均一な領域3
8が発生し、該領域は光電変換装置の受光部にまで及ん
でいた。詳しく説明するならば、第3図はワイヤ34の
近傍で発生する屈折率不均一領域38を拡大して示した
ものである。ここで、第4図および第5図において40
の矢印はゲートから注入される光透過性樹脂の流れを示
している。
つまり、ワイヤ34が、光透過性樹脂の流れのよどみ点
(stagration point)となって、光透
過性樹脂の流れが変化する。このような光透過性樹脂の
流れの変化により、屈折率の不均一な領域38は、固体
イメージセンサ上の受光エリア36上に達する。その結
果、製造された光電変換装置においては光透過性樹脂を
通して受光エリア36で検知されるべき入射光が屈折、
あるいは散乱させられてしまう。
すなわち、受光エリア36内の各画素が検知するはずの
光の光量が減少したり、あるいは、他の画素に入射した
りする。
このことは、固体イメージセンサなとの光電変換装置を
用いて、光強度や光分布を測定することにより、所望す
るシステムの動作をコントロールする場合、システムの
誤動作を発生させる原因となる。たとえば、自動焦点型
1眼レフカメラの測距センサとして、光透過性樹脂であ
る透明エポキシ樹脂内に固体イメージセンサを封止した
光電変換装置を用いる場合、合焦点のズレが発生し、ピ
ントの合った写真を写すことができない。
つまり、自動焦点型1眼レフカメラの光電変換装置とし
て、同一チップ上に、直列に2列の受光エリアをもち、
1列あたり48個の画素を持ち、画素の面積が30μm
X150μm−4500μ−であり、光照度がEV=2
〜1の低照度であっても光強度光分布の測定が可能であ
る固体イメージセンサを用いた合焦点測定によれば、ま
ず、レンズからメガネレンズを通して2列のラインセン
ナ上に同一像を結像させた後、2列のラインセンサが検
出した光強度分布の差が平となる位置にレンズを移動さ
せ、合焦点とする(図示せず)。
このときに用いた固体イメージセンナにおいて、当該固
体イメージセンサを封止している透明エポキシ樹脂内の
光路で、受光エリアに達するまでの領域に前記した屈折
率の不均一な領域があると、合焦点の頭側が発生する。
この合焦点の頭側は、特に、今後受光部として2次元的
に広い受光エリアを配置したエリ、アセンサについても
、撮像された画像のゆがみとして発生することがある。
さらには、この光電変換素子が発光素子であり半導体レ
ーザーなどに使用された際に、光の直線性が前記した屈
折率不均一層の存在によって損なわれる可能性も出てく
る。
[発明が解決しようとする課題] 本発明は、上述した従来の技術課題に鑑みなされたもの
である。
本発明の目的は、光電変換部上に屈折率の不均一な領域
が形成されることを防止で咎る光電変換装置の製造方法
を提供することである。
本発明の他の目的は、光電変換装置の封止用樹脂の注入
の際、樹脂の未充填部分が発生することのない光電変換
装置の製造方法を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、U単な構成で光学的特性の
良好な光電変換装置を製造することが可能な、光電変換
装置の製造方法を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、低コストで光学的特性に優
れた光電変換装置を製造可能とした、光電変換装置の製
造方法を提供するものである。
[課題を解決するための手段] 本発明の第1の要旨は、光電変換素子と、該光電変換素
子の?!極とリード電極とを電気的に接続するワイヤを
有するワイヤボンディング部とが樹脂封止され、前記光
電変換素子の光電変換部上に光透過部を有する光電変換
装置の製造方法において、 樹脂を封止するための注入口が配設されたキャビティ内
に前記光電変換素子と前記リード電極とを配設する工程
、 前記注入口より樹脂を注入し、前記ワイヤボンディング
部を通過した樹脂を前記光電変換部以外の領域に流す工
程、 とを有することを特徴とする光電変換装置の製造方法に
存在する。
本発明の第2の要旨は、光電変換素子と、該光電変換素
子の電極とリード電極とを電気的に接続するワイヤを有
するワイヤボンディング部とが樹脂封止され、前記光電
変換素子の光電変換部上に光透過部を有する光電変換装
置の製造方法において、 樹脂を注入する注入口に対し、前記光電変換部を介して
実貿的に反対側の位置に前記ワイヤボンディング部を配
設して樹脂封止することを特徴とする光電変換装置の製
造方法に存在する。
本発明の第3の要旨は、光電変換素子と、該光電変換素
子の電極とリード電極とを電気的に接続する接続部とが
樹脂封止され、前記光電変換素子の光電変換部上に光i
fi過部を有する光電変換装置の製造方法において、 前記電極とリード電極とをバンプを圧着する工程、 樹脂を注入するための注入口が配設されたキャビティ内
に前記光電変換素子と前記リード電極とを配設する工程
、 前記注入口より樹脂を注入し、樹脂封止する工程、 とを有することを特徴とする光電変換装置の製造方法に
存在する。
[作 用] 本発明は、ワイヤボンディング部を有する光電変換装置
の製造方法において、注入口よりキャビティ内に注入さ
れ、ワイヤボンディング部を通過した樹脂が光電変換部
外の領域に流れるようにワイヤボンディング部と光電変
換部と注入口の位置関係を規定し、ワイヤボンディング
部を通過した樹脂が光電変換部上に流れ込まないように
するものである。
さらには、接続部材としてバンプ(ここでは、Au、A
g、A11.Pb、Sn、Biおよびこれらの合金など
からなる金S>を用いることにより、ワイヤによる樹脂
の不均一な流れの問題を解決するものである。
[実施例] 以下、図面を参照しながら、本発明の詳細な説明するが
、本発明は以下に述べる実施例に限定されることなく、
本発明の目的が達成され得る構成であればよい、つまり
、光電変換素子の形状、電極の形、リード電極の形など
は適宜選択されるものである。
(実施例1) 第4図は本発明による光電変換装置の製造方法の特徴を
最もよく表わす模式的上面図であり、ここでは光電変換
素子として前出の、自動焦点型1眼レフカメラに好適に
用いられる測距センサとして用いた固体イメージセンサ
を用いている。
この第4図で、7Cは光透過性樹脂としての透明エポキ
シ樹脂を鋳型11内に注入するために用いられる導入口
としてのゲート、9は固体イメージセンサの電極パッド
、3は光電変換装置の内部リード、4は金属ワイヤ、1
は固体イメージセンサ2を配備する支持体としてのアイ
ランド、6は固体イメージセンサの受光部、8は屈折率
の不均一な領域、矢印10はゲート7Cより注入された
透明エポキシ樹脂の流れ、15はリードフレーム、14
はキャビティ11内の空気を抜くためのエアベントであ
る。
第5図(A)は、上記製造方法により、光電変換素子を
樹脂封止し、光電変換装置を製造するための成形装置を
示す模式的上面図である。
第5図(B)は第5図(A)における成形装置のA−A
’ ラインによる模式的側面図である。
上記第5図(A)(B)を用いて、製造工程について説
明する。まず、リードフレーム15の所定の位置に固体
イメージセンサ2を配置し、ワイヤボンディング装置(
図示せず)を用いて、Auなどの金属ワイヤにより、固
体イメージセンサ2の電極パッド9とリードフレーム1
5の内部リード3を電気的に接続する。その後リードフ
レーム15の所望の部分、すなわち、固体イメージセン
サ2、金属ワイヤ4、内部リード3の各部材が配置され
た部分を鋳型(キャビティ)11内に配置する。そして
、ゲート7Cより透明エポキシ樹脂の注入を開始する。
注入されたエポキシ樹脂は、キャビティ11内の空気と
置換され、キャビティ11内に充填される。
このとき、キャビティ11内に存在していた空気はエア
ベント13および14より外部に導出される。この注入
の際の樹脂の流れは第4図、第5図(A)、の矢印Fに
示す通りである。
上記のような注入を行う場合、エアベント13がない場
合には、ゲーt−7cの位置から透明エポキシ樹脂を注
入すると、第4図中の斜線部12で示す位置に透明エポ
キシ樹脂の未充填部が発生することがあった。そこで、
本実施例では、エアベント14に加え、ざらに第5図(
A)に示すように、ゲートからみて、鋳型の手前左右側
端、すなわち、未充填部が発生しやすい位置にエアベン
ト13を設けである。そのため、未充填部が発生せず、
光電変換装置の樹脂封止部に欠肉部が存在しなくなる。
なお、エアベントは、第5図(A)13に示す位置に配
設することが好ましいが、本発明者の実験に基づく検討
結果より、第5図(A)の破線で示される箇所13゛に
設けることも可能であった。
上記第2のエアベント13.13°の位置としては、キ
ャビティ11の長さを1すると、ゲート7Cの注入口の
中心より上記長さ方向への実質的な長さがmとなる位置
であり、その関係は以下の通りである。
3 m≦1 また、上記キャビティ11の長さl方向と交差する巾方
向の実質的な長さをnとするとき、2m≦n を満たす関係があることが好ましい。
もちろん、上記2つの条件を同時に満たすことが最も好
ましい。
以上詳述した本実施例では、固体イメージセンサの四辺
のうち、金属ワイヤを接続していない辺に対応するキャ
ビティの壁の中央部近傍の位置にゲート7Cを設けであ
るため、注入された透明エポキシ樹脂は、まず固体イメ
ージセンサ上の受光部上より、金属ワイヤ部の外側へと
流れ、その後、エアベント14の方向に流れる。したが
って、金属ワイヤの存在により樹脂の屈折率の不均一な
領域が発生したとしても、それは固体イメージセンナの
受光部上に生じることはない。
以上の実施例によれば、屈折率の不均一な領域が受光部
上に存在せず、かつ、封止材に欠奴部のない構造の充電
変換装置(ここでは測距用固体イメージセンサ)を製造
することができ、光学特性も従来に比べ優れた光電変換
装置となる。なお、本製造方法により、光電変換装置製
造の歩留も向上した。
(実施例2) 第6図は本発明の他の実施例を示している。本実施例で
は固体イメージセンサの電極パッド9を固体イメージセ
ンサの四面端部のうち、隣り合った2面端部に設け、こ
れにしたがってAλなどの内部リードを設けて、Auな
どの金属ワイヤによって電気的に接続されている。
本例では、図面上右辺と左辺が金属ワイヤが配設されて
いない辺に該当し、そのほぼ中央部に対向する位置は7
a、7bの位置に該当する。この構造によれば、エアベ
ント13を特別な位置に設ける必要は特にない。
本実施例では長方形の固体イメージセンサを挙げて、隣
り合う2辺のみに電極パッドが配置されている例につい
て説明したが、本発明は上述した構成に限定されること
なく、本発明の目的が達成されるものであればよい。
つまり、封止(パッケージ)がなされる成形用空間とし
てのキャビティに設けられた樹脂の注入口としてのゲー
トの位置に対して、受光部を介した反対側の位置にワイ
ヤボンディング部(電極パッド、金属ワイヤ、内部リー
ドなどを有する)が位置するように配置すること、換言
すれば、ゲートと受光面とで規定された面領域(たとえ
ば、第6図、S)より、少なくとも外部にワイヤボンデ
ィング部を配置することである。
(実施例3) 本発明による光電変換装置の製造方法を適用可能な成形
装置を第7図に示す。
第7図は前述した第5図(B)にほぼ対応している。異
なる点は第7図のように樹脂注入用のゲート7Cは固体
イメージセンサ2の受光面に対して所定の角度をもって
配設されている点、および空気抜き用のエアベントも同
様に受光面に対して所定の角度をもたせている点である
キャビティ11と以上のようなゲートおよびエアベント
の構成を上型100および下型200により形成してい
る。
(実施例4) 第8図および第2図は本発明による第4の実施例を示し
ており、光電変換装置としての固体イメージセンサの製
造工程の一部を示している。
第8図および第9図で101は固体イメージセンナ、1
06は受光エリア、115はリードフレーム、114は
光透過性樹脂注入時の鋳型内の空気を逃すためのエアベ
ント、117は光透過性樹脂注入用ゲート、109は固
体イメージセンサのAJl電極パッド、104はバンプ
を示している。さらに、第9図は第8図のA−A’断面
図である。
ここで、製造工程について第10図〜第14図を用いて
説明する。
(工程1) 第10図に示すようにバンプ転写用基板1
21上のバンプ104とリード フレーム103のリードの位置合わせ を行う。バンプとしてはリードの材質 にもよるが、Au、Cu、AJZなどが用いられる。
第11図に示すようにバンプ転写 ツール122を用いて加熱、加圧し、 リード103にバンプ104を転写す る。
第12図は、リード103に転写さ れたバンプ104を模式的に示したも のである。
第13図に示すようにリード103 に転写したバンプ104と固体イメー ジセンサ101のAI電極バッド 109の位置合わせを行う。
第14図に示すように、AJ2電極 バッド104、バンプ104接合用 ツール123を用いて、リード103 とAn電極パッド109をバンプ 109を通じて電気的、機械的に接合 する。
(工程5) その後リードフレーム103の所望(工程
2) (工程3) (工程4) の部分、すなわち、各部材を配置した 部分を鋳型内に配置し、ゲート116 より透明エポキシ樹脂を注入する。
以上の工程1〜工程5により製造される光電変換装置は
、金属ワイヤーがないために屈折率の不均一な領域のな
い光電変換装置となる。
また、ここで使用したリードフレーム103で固定され
るリード103は、その厚さを十分に検討する必要があ
る。すなわち、本発明の目的とする屈折率の不均一な領
域をなくすために金属ワイヤーを使用しない光電変換装
置を発明したわけであるが、もしリード103の厚さが
ある一定の厚さ以上であれば、やはり屈折率の不均一な
領域の発生の可能性が出てくる。本発明者が数多くの実
験を行った結果、リード103の厚さはバンプ104の
厚さを含めて0.1mm以下とすることが望ましいこと
が判明した。参考として金属ワイヤを用いた場合には、
金属ワイヤの光電変換素子表面(Au電4Jiの存在す
る面)から0.3〜0.7mm程度である。
つまりかなり薄いリード電極を用いることが好ましいの
である。
(実施例5) 次に本発明の第5の実施例を示す。第4の実施例の場合
、屈折率の不均一な領域の発生を防ぐことは十分可能で
あるが、リード103と光電変換素子(ここでは固体イ
メージセンサ1)の表面が完全に平行であるためにバン
プ104の淳さ、接合用ツール123の使用方法に十分
注意を払わないと第15図の124のようになカケが発
生する場合がある。接合用ツール123を用いた接合方
法の条件出しを十分行えば、解決できるが、その場合、
製造工程の十分な管理が必要となる。
そこで、この管理工程を省くために、第16図のように
なり一ドフレームを用いることによりこのような技術課
題を改善することとした。この場合、注意すべきことは
、第16図中、リード125の角度θ、を十分大きくと
り、さらに、リード125の屈曲部を光電変換素子10
1とリード125の接合部から十分離さなくてはならな
い。特に、θ1が小さい場合、リード125は前出の金
属ワイヤーのように屈折率の不均一な領域の発生につな
がる。
本研究では、θを160°以上180°未満とすること
により屈折率の不均一な領域の発生をなくすことが可能
であることが実験的に明らかになっている。さらに、第
17図のように光電変換素子101とリード131のバ
ンプ104による接合部のみを光電変換素子101と平
行にし、リード131の本体を第17区のように傾けθ
2を十分に小さくすることにより屈折率不均一層の発生
をなくすことが可能である。我々は、第17図の02を
20°以下に設計し良好な結果を得ている。
また、たとえ、第16図の01、第17図の02を所望
の値にすることができない場合も、第18図のようにゲ
ート126をエアベント114の反対側中心部に設ける
ことにより光透過性樹脂は受光エリア106を通過後、
リード25.31に進み、屈折率の不均一な領域は受光
エリア106上に発生することはない。
また、この場合第18図127の位置に光通過性樹脂未
充填部が発生することがあるので、第19図のようにエ
アベント128を追加することをすすめる。第19図で
130は鋳型である。
以上説明した光電変換装置の製造方法が適用される透明
エポキシ樹脂の注入方法としては、鋳型の中に素子をセ
ットし液状の樹脂を注入して、室温または加熱により硬
化させるキャスティング法、あるいは、粉状または固形
状樹脂材料を予熱して、その後加熱・加圧して溶解させ
鋳型の中へ注入し、さらに加熱・加圧を続は硬化させる
トランスファーモールド法などがある。
また、以上の各実施例で製造した光電変換装置は、酸無
水物硬化の透明エポキシ樹脂を用いているが、他の光透
過性樹脂を用いる光電変換装置にも適用できる。
さらにまた、ここで用いた固体イメージセンサは、CC
Dラインセンサを用いたが、他にもMOS型、イメージ
センサにおいても全く同様の効果が得られることはいう
までもない。
さらには、各実施例の組み合わせにより本願発明をなす
こともできる。
特に、U、S、P、4,686,5540toni e
t alに開示されているような、光エネルギーを受け
ることによりキャリアを蓄積する制御電極領域と容量負
荷を含む出力回路に一方を接続された主電極領域とを有
するトランジスタと、蓄積されたキャリアに基づき信号
を読み出す読み出し手段とから構成され、受容した光エ
ネルギーによって変化する出力信号を供給する光電変換
装置であって、制御電極領域が、主電極に対して選択的
に制御電極領域の電位を制御するポテンシャルソースに
接続され、読み出し期間中は上記制御電極領域と主電極
領域の接合部に順バイアスし、かつ、出力信号が容量負
荷における電圧として生成される光電変換装置において
好適に用いられる。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、屈折率の不均一
な領域が光電変換部に発生しない、光学特性に優れた光
電変換装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の適用され得る光電変換装置を示す模
式的断面図である。第2図は、従来の光電変換装置の製
造方法を説明するための模式図である。第3図は、第2
図におけるワイヤボンディング部の模式的な部分拡大図
である。第4図は、本発明による光電変換装置の製造方
法を説明するための模式図である。第5図(A−)は、
第4図に対応する、光電変換装置の製造装置を示す模式
的上面図、(B)は、模式的側面図である。第6図は、
本発明による光電変換装置の製造方法を説明するための
模式図である。第7図は、本発明による光電変換装置の
製造装置の模式的側断面図である。第8図は、本発明に
よる光電変換装置の製造方法を説明するための模式図で
ある。第9図は、第8図におけるA−A’ ラインによ
る模式的な断面図である。第10図〜14図は、本発明
による光電変換装置の製造方法を説明するための模式図
である。第15図は、本発明にょる光電変換装置の製造
方法を説明するための模式的な部分拡大図である。第1
6図は、本発明にょる光電変換装置を示す模式的な部分
拡大図である。第17は、本発明による光電変換装置を
承す模式的な部分拡大図である。第18図は、本発明に
ょる光電変換装置の製造方法を説明するための模式図で
ある。第19図は、本発明による光電変換装置の製造装
置を示す模式的な上面図である。 1・・・アイランド、2・・・固体イメージセンサ、3
・・・内部リード、4・・・金属ワイヤ、6・・・受光
部、7c・・・ゲート、8・・・屈折率の不均一な領域
、9・・・電極パッド、10・・・透明エポキシ樹脂の
流れ、11・・・キャビティ、13.13″、14・・
・エアベント、15・・・リードフレーム、25・・・
リード、31・・・支持体、32・・・半導体素子、3
3・・・内部リード、34・・・金属ワイヤ、36・・
・受光部、37a、37b・・・光透過性樹脂注入用ゲ
ート、38・・・屈折率不均一層、39・・・電極パッ
ド、41・・・樹脂封止用鋳型、44・・・エアベント
、lOO・・・上型、101・・・固体イメージセンサ
、103・・・リードフレーム、104・・・バンプ、
106・・・受光エリア、109・・・電極パッド、1
14・・・エアベント、115・・・リードフレーム、
116・・・ゲート、1!7・・・光透過性樹脂注入用
ゲート、121・・・転写用基板、122・・・転写ツ
ール、123・・・接合用ツール、125・・・リード
、126・・・ゲート、128・・・エアベント、13
1・・・リード、130・・・鋳型、200・・・下型 第 図 第 図 第 ス(A) 第 図(B) /C 第 図 第 図 第 図 第 図 第8図 第9図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 旧 図 第 図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光電変換素子と、該光電変換素子の電極とリード
    電極とを電気的に接続するワイヤを有するワイヤボンデ
    ィング部と、が樹脂封止され、前記光電変換素子の光電
    変換部上に光透過部を有する光電変換装置の製造方法に
    おいて、 樹脂を封止するための注入口が配設されたキャビティ内
    に前記光電変換素子と前記リード電極とを配設する工程
    、 前記注入口より樹脂を注入し、前記ワイヤボンディング
    部を通過した樹脂を前記光電変換部以外の領域に流す工
    程、 とを有することを特徴とする光電変換装置の製造方法。
  2. (2)光電変換素子と、該光電変換素子の電極とリード
    電極とを電気的に接続するワイヤを有するワイヤボンデ
    ィング部とが樹脂封止され、前記光電変換素子の光電変
    換部上に光透過部を有する光電変換装置の製造方法にお
    いて、 樹脂を注入する注入口に対し、前記光電変換部を介して
    実質的に反対側の位置に前記ワイヤボンディング部を配
    設して樹脂封止することを特徴とする光電変換装置の製
    造方法。
  3. (3)光電変換素子と、該光電変換素子の電極とリード
    電極とを電気的に接続する接続部と、が樹脂封止され、
    前記光電変換素子の光電変換部上に光透過部を有する光
    電変換装置の製造方法において、 前記電極とリード電極とをバンプを圧着する工程、 樹脂を注入するための注入口が配設されたキャビティ内
    に前記光電変換素子と前記リード電極とを配設する工程
    、 前記注入口より樹脂を注入し、樹脂封止する工程、 とを有することを特徴とする光電変換装置の製造方法。
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