JPH03145745A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH03145745A JPH03145745A JP1285224A JP28522489A JPH03145745A JP H03145745 A JPH03145745 A JP H03145745A JP 1285224 A JP1285224 A JP 1285224A JP 28522489 A JP28522489 A JP 28522489A JP H03145745 A JPH03145745 A JP H03145745A
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- plate
- chip
- semiconductor device
- light
- lower plate
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/50—Encapsulations or containers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/30—Coatings
- H10F77/306—Coatings for devices having potential barriers
- H10F77/331—Coatings for devices having potential barriers for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors
- H10F77/334—Coatings for devices having potential barriers for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors for shielding light, e.g. light blocking layers or cold shields for infrared detectors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/50—Bond wires
- H10W72/551—Materials of bond wires
- H10W72/552—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver
- H10W72/5524—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver comprising aluminium [Al]
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
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。
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〕
この発明は半導体装置に関し、特に固体撮像素子を実装
するパッケージに関するものである。
するパッケージに関するものである。
第１９図は従来の半導体装置を示す１部分解斜視図であ
り、第２０図はその断面図である。図において、１はア
ルミナ（Ａｆｆｉ□０３）からなる多層セラミック板、
２は多層セラミック板ｌの最下面にダイボンドされたイ
メージセンサチップ、３はチップ上のパッド４と多層セ
ラミック板ｌ上のインナーリード５を電気的に接続する
金属製のワイヤ、６は多層セラミック板ｌ内の多層配線
（図示せず）により該インナーリード５と電気的に接続
されたアウターリード、７はイメージエリア８以外への
光の入射を防ぐ遮光板、９は多層セラミック板１上に樹
脂接着されるガラスフタである。
り、第２０図はその断面図である。図において、１はア
ルミナ（Ａｆｆｉ□０３）からなる多層セラミック板、
２は多層セラミック板ｌの最下面にダイボンドされたイ
メージセンサチップ、３はチップ上のパッド４と多層セ
ラミック板ｌ上のインナーリード５を電気的に接続する
金属製のワイヤ、６は多層セラミック板ｌ内の多層配線
（図示せず）により該インナーリード５と電気的に接続
されたアウターリード、７はイメージエリア８以外への
光の入射を防ぐ遮光板、９は多層セラミック板１上に樹
脂接着されるガラスフタである。
次に動作について説明する。
装置の上面から入射し、ガラスフタ９を透過した光のう
ち、遮光板７の開口部を通過した光だけがイメージセン
サチップ２上のイメージエリア８に達し、光電効果によ
り映像信号は電気信号に変換される。この電気信号はパ
ッド４．ワイヤ３゜インナーリード５及びアルミナ製の
多層セラミック板１の多層配線（図示せず）を経由して
アウターリード６に出力される。
ち、遮光板７の開口部を通過した光だけがイメージセン
サチップ２上のイメージエリア８に達し、光電効果によ
り映像信号は電気信号に変換される。この電気信号はパ
ッド４．ワイヤ３゜インナーリード５及びアルミナ製の
多層セラミック板１の多層配線（図示せず）を経由して
アウターリード６に出力される。
従来の半導体装置は以上のように構成されているので、
熱硬化性のグイボンド樹脂を用いてシリコン製のイメー
ジセンサチップ（線膨張率α−３゜０４Ｘ１０−６Ｃ°
に伺〕）２とアルミナ製の多層セラミック板（線膨張率
ｃｘ＝ ６．８Ｘ１０−６Ｃ°Ｋ −’） ）１とを約
１５０°Ｃで接着して室温（２５°Ｃ）まで冷却すると
、冷却した分の温度差に起因するシリコンとアルミナの
線膨張率差によって半導体装置は歪み、シリコンチップ
２を上にして見た場合に上に凸形状の反りを生じる。第
２１図はチップ表面の反り量をチップ中心からの距離に
対して示したものであり、図に示すように全長８５ｍｍ
の長尺チップでおよそ２００μｍの反りを生じる。この
ため従来の半導体装置では光学系から入射する光がイメ
ージエリア上で焦点が合わず、該半導体装置が正常に動
作せず、またさらには室温におけるチンプ内の内部応力
が高く、ヒートサイクル等に対する信頼性が低いなど多
々の問題点があった。
熱硬化性のグイボンド樹脂を用いてシリコン製のイメー
ジセンサチップ（線膨張率α−３゜０４Ｘ１０−６Ｃ°
に伺〕）２とアルミナ製の多層セラミック板（線膨張率
ｃｘ＝ ６．８Ｘ１０−６Ｃ°Ｋ −’） ）１とを約
１５０°Ｃで接着して室温（２５°Ｃ）まで冷却すると
、冷却した分の温度差に起因するシリコンとアルミナの
線膨張率差によって半導体装置は歪み、シリコンチップ
２を上にして見た場合に上に凸形状の反りを生じる。第
２１図はチップ表面の反り量をチップ中心からの距離に
対して示したものであり、図に示すように全長８５ｍｍ
の長尺チップでおよそ２００μｍの反りを生じる。この
ため従来の半導体装置では光学系から入射する光がイメ
ージエリア上で焦点が合わず、該半導体装置が正常に動
作せず、またさらには室温におけるチンプ内の内部応力
が高く、ヒートサイクル等に対する信頼性が低いなど多
々の問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、チップ表面の反りが極めて少なく、光学系か
ら入射する光の焦点がイメージエリア上にて合い、チッ
プが正常動作できるとともに、チップの内部応力が低く
く、ヒートサイクル等に対する信頼性が充分に高い半導
体装置を得ることを目的とする。
たもので、チップ表面の反りが極めて少なく、光学系か
ら入射する光の焦点がイメージエリア上にて合い、チッ
プが正常動作できるとともに、チップの内部応力が低く
く、ヒートサイクル等に対する信頼性が充分に高い半導
体装置を得ることを目的とする。
この発明に係る半導体装置は、高絶縁抵抗、高機械的強
度で光をほとんど透過せず、かつ、これに搭載する半導
体チップと線膨張率がほぼ等しい値を有する材質からな
る下板、単層又は複数層の配線板からなる中板、高絶縁
抵抗、高機械的強度で光をほとんど透過せず、かつ下板
とほぼ等しい線膨張輌を有する材質からなり、光入射窓
を有する上板とを相互に接合するとともに、該上板上部
をガラス又は合成樹脂からなる蓋体で封止してなること
を特徴とするものである。
度で光をほとんど透過せず、かつ、これに搭載する半導
体チップと線膨張率がほぼ等しい値を有する材質からな
る下板、単層又は複数層の配線板からなる中板、高絶縁
抵抗、高機械的強度で光をほとんど透過せず、かつ下板
とほぼ等しい線膨張輌を有する材質からなり、光入射窓
を有する上板とを相互に接合するとともに、該上板上部
をガラス又は合成樹脂からなる蓋体で封止してなること
を特徴とするものである。
また、この発明に係る半導体装置は、高絶縁抵抗、高機
械的強度を有し、光をほとんど透過せず、かつ、これに
搭載する半導体チップと線膨張率がほぼ等しい値を有す
る材質からなりその一部に光入射窓を有する下板、単層
又は複数層の配線板からなる中板、高絶縁抵抗、高機械
的強度を有し、光をほとんど透過せず、かつ下板とほぼ
等しい線膨張率を有する材質からなる上板とを相互に接
合してなることを特徴とするものである。
械的強度を有し、光をほとんど透過せず、かつ、これに
搭載する半導体チップと線膨張率がほぼ等しい値を有す
る材質からなりその一部に光入射窓を有する下板、単層
又は複数層の配線板からなる中板、高絶縁抵抗、高機械
的強度を有し、光をほとんど透過せず、かつ下板とほぼ
等しい線膨張率を有する材質からなる上板とを相互に接
合してなることを特徴とするものである。
この発明においては、下板及び上板を高絶縁抵抗、高機
械的強度を有し、光をほとんど透過せず、かつ半導体チ
ップと線膨張率がほぼ等しい値を有するもので形成した
から、配線板である中板を挟んで高温で接合した後、室
温（２５°Ｃ）に冷却すると、上記中板の上下両側で収
縮力が互いに拮抗することとなり、チップ表面の反りが
減少し、又チップの内部応力が低くなる。
械的強度を有し、光をほとんど透過せず、かつ半導体チ
ップと線膨張率がほぼ等しい値を有するもので形成した
から、配線板である中板を挟んで高温で接合した後、室
温（２５°Ｃ）に冷却すると、上記中板の上下両側で収
縮力が互いに拮抗することとなり、チップ表面の反りが
減少し、又チップの内部応力が低くなる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第１図はこの発明の第１の実施例による半導体装置を示
す斜視図、第２図、及び第３図はその断面図、及び分解
斜視図である。図において、１１は炭化珪素（Ｓ ｉ
Ｃｊ線膨張率３．７Ｘ１０−’じに１〕）で形成した厚
さＩｔ（ｔは実数）の下板、１２はインナーリード１３
を有し、アルミナ（ＡＩ！、□０３；線膨張率６．８Ｘ
１０〜’ ＣｏＫ −’） ）で形成した中板であり、
各層が０．５ｔの厚さを有するものを３層積層して形成
している。１４はシリコン（ＳｉＨ線膨脹率３．０４
Ｘｌ０−’ビに一’））製の固体撮像素子などからなる
厚さ０．６２５ｍｍのイメージセンサチップで、パッド
１５を有し、下板１１上にボンディングされている。１
６は中板１２上に接合した、炭化珪素からなる厚さ１．
５ｔの上板である。１７は該上板１６上の枠状溝内にＳ
！置した、つけ消しクロムメツキがなされたステンレス
等からなる厚さ０．２を程度の遮光板、１８は該上板１
６の枠状部を封止する厚さ１ｔのガラスフタである。１
９はイメージセンサチップ１４上のパッド１５と、中板
１２上のインナーリード１３とを接続する直径３０ａｍ
のアルミニウムワイヤ、２０は中板１２に接合したアウ
ターリードである。さらに、２１はイメージセンサチッ
プ上に形成したイメージエリア、２２は上板１６に設け
た光入射用の長方形状の穴である。
す斜視図、第２図、及び第３図はその断面図、及び分解
斜視図である。図において、１１は炭化珪素（Ｓ ｉ
Ｃｊ線膨張率３．７Ｘ１０−’じに１〕）で形成した厚
さＩｔ（ｔは実数）の下板、１２はインナーリード１３
を有し、アルミナ（ＡＩ！、□０３；線膨張率６．８Ｘ
１０〜’ ＣｏＫ −’） ）で形成した中板であり、
各層が０．５ｔの厚さを有するものを３層積層して形成
している。１４はシリコン（ＳｉＨ線膨脹率３．０４
Ｘｌ０−’ビに一’））製の固体撮像素子などからなる
厚さ０．６２５ｍｍのイメージセンサチップで、パッド
１５を有し、下板１１上にボンディングされている。１
６は中板１２上に接合した、炭化珪素からなる厚さ１．
５ｔの上板である。１７は該上板１６上の枠状溝内にＳ
！置した、つけ消しクロムメツキがなされたステンレス
等からなる厚さ０．２を程度の遮光板、１８は該上板１
６の枠状部を封止する厚さ１ｔのガラスフタである。１
９はイメージセンサチップ１４上のパッド１５と、中板
１２上のインナーリード１３とを接続する直径３０ａｍ
のアルミニウムワイヤ、２０は中板１２に接合したアウ
ターリードである。さらに、２１はイメージセンサチッ
プ上に形成したイメージエリア、２２は上板１６に設け
た光入射用の長方形状の穴である。
ここで、中板１２は３層構造を成しており、これらを一
体に焼成して一枚の板として形成したものである。また
、上板１６．中板１２．及び下板１１はそれぞれその両
面を鏡面研磨し、全面に渡って平面度２０〜５０μｍ程
度の板とした後、ガラスフタ１８と上板１６．上板１６
と中板１２゜中板１２と下板１１．イメージセンサチッ
プ１４と下板１１をそれぞれ半田又は樹脂等の接着材に
より接着して接合することにより、一体に形成したもの
である。ここで、鏡面研磨は、接着前の板の反りをなく
すとともに、接着に必要な接着材の量を少なくするため
に行なうものである。
体に焼成して一枚の板として形成したものである。また
、上板１６．中板１２．及び下板１１はそれぞれその両
面を鏡面研磨し、全面に渡って平面度２０〜５０μｍ程
度の板とした後、ガラスフタ１８と上板１６．上板１６
と中板１２゜中板１２と下板１１．イメージセンサチッ
プ１４と下板１１をそれぞれ半田又は樹脂等の接着材に
より接着して接合することにより、一体に形成したもの
である。ここで、鏡面研磨は、接着前の板の反りをなく
すとともに、接着に必要な接着材の量を少なくするため
に行なうものである。
次に動作について説明する。
装置の上面から入射し、ガラスフタ１８を透過した光の
うち、遮光板１７の開口部を通過した光はイメージセン
サチップ１４上のイメージエリア２１に達し、ここで映
像信号は電気信号に変換される。この電気信号はパッド
１５．ワイヤ１９゜インナーリード１３及びアルミナ製
の中板１２の多層配線（図示せず）を経由してアウター
リード２０に出力される。
うち、遮光板１７の開口部を通過した光はイメージセン
サチップ１４上のイメージエリア２１に達し、ここで映
像信号は電気信号に変換される。この電気信号はパッド
１５．ワイヤ１９゜インナーリード１３及びアルミナ製
の中板１２の多層配線（図示せず）を経由してアウター
リード２０に出力される。
このような構成の本実施例においては、下板１１及び上
板１６をともにその線膨張率がチップ１４を構成するシ
リコンと極めて近接した炭化珪素で形成したので、配線
板である中板を挟んで高温で接合した後、室温（２５°
Ｃ）に冷却した際には上板１６と下板１，１とが同じ線
膨張率を有することから、中板の上下両側で冷却した温
度差に起因する収縮力が互いに拮抗することとなり、チ
ップ１４表面の反りが減少する。第１５図は組立後のチ
ップ１４表面の反り量とチップ１４の中心からの距離の
関係のシミュレーション結果を示しており、図に示すよ
うに例えば、８５ｍｍの長尺チップで、チップ表面の長
手方向の反りは３５μｍ程度に減少する。このチップの
反りは上板１６が光入射用の窓２２を有していることに
起因しており、上板１６と下板１１のアンバランスによ
り生じるものであるが、このような構成条件のもとでは
、３５μｍ程度の反りは光学系からの光がチップ１４上
で焦点を結ぶ際にほとんど問題にならず、装置は正常動
作する。また、このように反りが小さくなることから、
チップ内部の応力も低くなり、ヒートサイクルに対する
信頼性も高（なる。
板１６をともにその線膨張率がチップ１４を構成するシ
リコンと極めて近接した炭化珪素で形成したので、配線
板である中板を挟んで高温で接合した後、室温（２５°
Ｃ）に冷却した際には上板１６と下板１，１とが同じ線
膨張率を有することから、中板の上下両側で冷却した温
度差に起因する収縮力が互いに拮抗することとなり、チ
ップ１４表面の反りが減少する。第１５図は組立後のチ
ップ１４表面の反り量とチップ１４の中心からの距離の
関係のシミュレーション結果を示しており、図に示すよ
うに例えば、８５ｍｍの長尺チップで、チップ表面の長
手方向の反りは３５μｍ程度に減少する。このチップの
反りは上板１６が光入射用の窓２２を有していることに
起因しており、上板１６と下板１１のアンバランスによ
り生じるものであるが、このような構成条件のもとでは
、３５μｍ程度の反りは光学系からの光がチップ１４上
で焦点を結ぶ際にほとんど問題にならず、装置は正常動
作する。また、このように反りが小さくなることから、
チップ内部の応力も低くなり、ヒートサイクルに対する
信頼性も高（なる。
また上記実施例では遮光板１７を上板１６上の溝部に載
置したものを示したが、これは中板１２上に溝を形成し
て載置しても良い。即ち、第４図。
置したものを示したが、これは中板１２上に溝を形成し
て載置しても良い。即ち、第４図。
第５図、及び第６図は本発明の第２の実施例による半導
体装置の構成を示す斜視図、断面図、及び分解斜視図で
あり、これらの図において、第１図と同一符号は同一部
分を示している。本実施例では、上述のように、遮光板
１７を中板１２上、詳０ しくは中板の最上層に載置するようにしたので、チップ
１４と遮光板１７とを近接して配置することができ、チ
ップ１４のイメージエリア２１以外に光が入射すること
を防止でき、迷光成分を低減できるので、装置の性能を
さらに向上することができる。
体装置の構成を示す斜視図、断面図、及び分解斜視図で
あり、これらの図において、第１図と同一符号は同一部
分を示している。本実施例では、上述のように、遮光板
１７を中板１２上、詳０ しくは中板の最上層に載置するようにしたので、チップ
１４と遮光板１７とを近接して配置することができ、チ
ップ１４のイメージエリア２１以外に光が入射すること
を防止でき、迷光成分を低減できるので、装置の性能を
さらに向上することができる。
また、上記第２の実施例においては、中板１２に設けた
遮光板１７と上板１６に設けたガラスフタ１８とを離し
て形成した例について示したが、これは互いに接触して
設けるようにしてもよい。
遮光板１７と上板１６に設けたガラスフタ１８とを離し
て形成した例について示したが、これは互いに接触して
設けるようにしてもよい。
即ち、第７図は本発明の第３の実施例よる半導体装置の
断面図であり、図において、第５図と同一符号は同一部
分を示している。上述のように本実施例では上板１６の
枠上に載置したガラスフタ１８を中板１２の最上層に載
置した遮光板１７と接触させて設けている。このような
本実施例においては、上記第２の実施例による効果を加
えて、さら装置の軽量化を図ることができるとともに、
装置の高密度実装化が可能になる。
断面図であり、図において、第５図と同一符号は同一部
分を示している。上述のように本実施例では上板１６の
枠上に載置したガラスフタ１８を中板１２の最上層に載
置した遮光板１７と接触させて設けている。このような
本実施例においては、上記第２の実施例による効果を加
えて、さら装置の軽量化を図ることができるとともに、
装置の高密度実装化が可能になる。
また、上記第１の実施例においては、上板１６内にガラ
スフタ１８及び遮光板１７を接触させて載置するように
したが、これは本発明の第４の実施例として第８図に示
すように、上板１６の下面に溝を形成して遮光板１７を
載置し、ガラスフタエ８と離して内蔵するようにして遮
光板Ｉ７をチップ１４に近接して設けてもよい。
スフタ１８及び遮光板１７を接触させて載置するように
したが、これは本発明の第４の実施例として第８図に示
すように、上板１６の下面に溝を形成して遮光板１７を
載置し、ガラスフタエ８と離して内蔵するようにして遮
光板Ｉ７をチップ１４に近接して設けてもよい。
また、第８図に示した構成に対し、本発明の第５の実施
例として第９図に示すように、ガラスフタＩ８を上板１
６の最下面に載置した遮光板１７と接触させて設けるよ
うにし、装置の軽量化、高密度実装化を図るようにして
もよい。
例として第９図に示すように、ガラスフタＩ８を上板１
６の最下面に載置した遮光板１７と接触させて設けるよ
うにし、装置の軽量化、高密度実装化を図るようにして
もよい。
また、さらに中板１２に接合するアウターリード２０の
付は根のロー材の面積を広くする必要のある場合は、本
発明の第６の実施例として第１０図に示すように、中板
１２を例えば５層構造にして厚く形成し、下板１１のグ
イパッド部を隆起させて形成しても良い。下板１１のグ
イバット部を隆起させて形成する理由は、チップ１４の
ワイヤボンド時にワイヤボンド工程を容易に行なわしめ
るためである。このような本実施例においては、１ ２ アウターリード２０のロー材は面積が大きくなるので、
アウターリード２０の引っ張り強度が大きくなり、装置
の信頼性が極めて向上する。
付は根のロー材の面積を広くする必要のある場合は、本
発明の第６の実施例として第１０図に示すように、中板
１２を例えば５層構造にして厚く形成し、下板１１のグ
イパッド部を隆起させて形成しても良い。下板１１のグ
イバット部を隆起させて形成する理由は、チップ１４の
ワイヤボンド時にワイヤボンド工程を容易に行なわしめ
るためである。このような本実施例においては、１ ２ アウターリード２０のロー材は面積が大きくなるので、
アウターリード２０の引っ張り強度が大きくなり、装置
の信頼性が極めて向上する。
また、イメージセンサが遮光を必要としない時は、本発
明の第７の実施例として第１１図に示すように遮光板を
除去しても良い。
明の第７の実施例として第１１図に示すように遮光板を
除去しても良い。
さらにチップ表面の反りをさらに減少する必要のある時
は、本発明の第８の実施例として第１２図の斜視図、及
び第１２図のＡ−Ａ’断面図である第１３図に示すよう
に、パッケージ裏面と接触する面が平坦であるブロック
２３上に本発明の半導体装置を載置し、半導体装置をパ
ッケージ両端の貫通穴を通してポルト２４によりブロッ
ク２３に締めつけて反りを矯正するようにしても良い。
は、本発明の第８の実施例として第１２図の斜視図、及
び第１２図のＡ−Ａ’断面図である第１３図に示すよう
に、パッケージ裏面と接触する面が平坦であるブロック
２３上に本発明の半導体装置を載置し、半導体装置をパ
ッケージ両端の貫通穴を通してポルト２４によりブロッ
ク２３に締めつけて反りを矯正するようにしても良い。
この矯正方法によると、第１４図に示すようにチップ表
面の反り量を１０μｍ程度、あるいはこれ以下にまで減
少させることができ、チップの長手方向の反りをほとん
どなくすことができる。従って、本実施例装置によれば
、上記第１ないし第７の実施例に比し、内部応力が極め
て小さく、ヒートサイクル等に対する信頼性が充分に高
い半導体装置を得ることができ、特に、本実施例装置は
現在では高性能化が要求されている宇宙環境５例えば人
工衛星等に使用する場合に有効である。
面の反り量を１０μｍ程度、あるいはこれ以下にまで減
少させることができ、チップの長手方向の反りをほとん
どなくすことができる。従って、本実施例装置によれば
、上記第１ないし第７の実施例に比し、内部応力が極め
て小さく、ヒートサイクル等に対する信頼性が充分に高
い半導体装置を得ることができ、特に、本実施例装置は
現在では高性能化が要求されている宇宙環境５例えば人
工衛星等に使用する場合に有効である。
なお、以上の実施例では下板１１及び上板１６の材質と
して炭化珪素を用いたが、これは絶縁抵抗１機械的強度
が高く、光をほとんど透過しない材質で、しかもチップ
を構成する材質と近似した線膨張率を有するものであれ
ばこれに限らず、例えば、窒化アルミニウム（Ａ／！Ｎ
；線膨張率４．３ＸＩＯ−６じに一’））等を用いても
よい。また、下板１１と上板１６とは必ずしも同一の材
質からなるものでなくてもよく、例えば、下板１１を炭
化珪素、上板１６を窒化アルミニウム、あるいはその逆
により構成してもよい。
して炭化珪素を用いたが、これは絶縁抵抗１機械的強度
が高く、光をほとんど透過しない材質で、しかもチップ
を構成する材質と近似した線膨張率を有するものであれ
ばこれに限らず、例えば、窒化アルミニウム（Ａ／！Ｎ
；線膨張率４．３ＸＩＯ−６じに一’））等を用いても
よい。また、下板１１と上板１６とは必ずしも同一の材
質からなるものでなくてもよく、例えば、下板１１を炭
化珪素、上板１６を窒化アルミニウム、あるいはその逆
により構成してもよい。
また、以上の実施例では中板１２として３層あるいは４
層、または５層構造のアルミナを用いたが、中板の材質
及び層数はこれに限定されるものではなく、例えば材質
としては黒色化した窒化アルミニウム等を用いてもよい
。
層、または５層構造のアルミナを用いたが、中板の材質
及び層数はこれに限定されるものではなく、例えば材質
としては黒色化した窒化アルミニウム等を用いてもよい
。
３
４
また、以上の実施例では、上板枠上部の蓋体１８として
ガラスフタを用いたが、これは透明な合成樹脂板であっ
ても良い。
ガラスフタを用いたが、これは透明な合成樹脂板であっ
ても良い。
さらに以上の実施例では実装される半導体チップとして
リニアイメージセンサを用いたが、これはエリアイメー
ジセンサでもよく、同様の効果を奏する。
リニアイメージセンサを用いたが、これはエリアイメー
ジセンサでもよく、同様の効果を奏する。
また、以上の実施例においては、フラットタイプのアウ
ターリードを示したが、これはデュアルインラインタイ
プ、リードレスタイプ、リープイツトチップキャリアタ
イプのものであってもよい。
ターリードを示したが、これはデュアルインラインタイ
プ、リードレスタイプ、リープイツトチップキャリアタ
イプのものであってもよい。
以上、これまでの実施例においては、可視光。
近赤外光、及び紫外光を受光して動作する半導体装置に
ついて示したが、以下、本発明の第９の実施例として赤
外光を受光して動作する半導体装置について説明する。
ついて示したが、以下、本発明の第９の実施例として赤
外光を受光して動作する半導体装置について説明する。
ここで、可視光等は半導体チップを通過することができ
ないため、光はチップの表面からそのイメージエリア部
分のみに入射させる必要があり、透明なガラス板や遮光
板等を設けなければならないという制約があったが、こ
れに対して赤外光は半導体チップを通過できるため、半
導体チップの裏面から全面入射により光を入力すること
可能となり、従ってＩ ＲＣＣＤ等の半導体装置では以
下に示すような構成となる。
ないため、光はチップの表面からそのイメージエリア部
分のみに入射させる必要があり、透明なガラス板や遮光
板等を設けなければならないという制約があったが、こ
れに対して赤外光は半導体チップを通過できるため、半
導体チップの裏面から全面入射により光を入力すること
可能となり、従ってＩ ＲＣＣＤ等の半導体装置では以
下に示すような構成となる。
即ち、第１６図、第１７図、及び第１８図は本発明の第
９の実施例による半導体装置を示しており、それぞれ順
に斜視図、断面図、及び分解斜視図である。図において
、１１は炭化珪素で形成した下板、１２はインナーリー
ド１３を持つアルミナで形成した中板、１４はパッド１
５を有し、中板１２上にボンディングされたＩ ＲＣＣ
Ｄ等のイメージセンサ−チップ、１６は中板１２に接合
される炭化珪素で形成した上板、１９はパッド１５とイ
ンナーリード１３とを接続するワイヤ、２０は中板に接
合されたアウターリード、２２は下板に設けられた光入
射用の長方形状の穴である。ここで、中板１２は一体焼
成により形成し、また、上板１６．中板１２．及び下板
１１はそれぞれその両面を鏡面研磨した後、上板１６と
中板１２゜中板１２と下板１１、イメージセンサチップ
１４５ ６ と下板１１をそれぞれ半田又は樹脂等の接着材により接
着している。
９の実施例による半導体装置を示しており、それぞれ順
に斜視図、断面図、及び分解斜視図である。図において
、１１は炭化珪素で形成した下板、１２はインナーリー
ド１３を持つアルミナで形成した中板、１４はパッド１
５を有し、中板１２上にボンディングされたＩ ＲＣＣ
Ｄ等のイメージセンサ−チップ、１６は中板１２に接合
される炭化珪素で形成した上板、１９はパッド１５とイ
ンナーリード１３とを接続するワイヤ、２０は中板に接
合されたアウターリード、２２は下板に設けられた光入
射用の長方形状の穴である。ここで、中板１２は一体焼
成により形成し、また、上板１６．中板１２．及び下板
１１はそれぞれその両面を鏡面研磨した後、上板１６と
中板１２゜中板１２と下板１１、イメージセンサチップ
１４５ ６ と下板１１をそれぞれ半田又は樹脂等の接着材により接
着している。
次に動作について説明する。
装置の下面から入射した光はイメージセンサチップ１４
を通過してその表面にある画素に達し、ここで映像信号
は電気信号に変換される。この電気信号はパッド１５．
ワイヤ１９．インナーリード１３及び中板１２の多層配
線（図示せず）を経由してアウターリード２０に出力さ
れる。
を通過してその表面にある画素に達し、ここで映像信号
は電気信号に変換される。この電気信号はパッド１５．
ワイヤ１９．インナーリード１３及び中板１２の多層配
線（図示せず）を経由してアウターリード２０に出力さ
れる。
このような構成においては、上記の可視光、紫外光、近
赤外光用のデバイスと同様に、下板１１と上板１６をそ
の線膨張率がチップ１４を構成するシリコンと極めて近
接した炭化珪素で形成したので、配線板である中板１２
を挟んで高温で接合した後、室温（２５°Ｃ）、あるい
は本装置の動作温度である液体窒素温度（−１９６°Ｃ
）に冷却した際には、中板１２の上下両側で冷却した温
度差に起因する収縮力が互いに拮抗し、チップ１４の長
手方向の反りを抑制することができる。従って、内部応
力が小さく、ヒートサイクルに対する信転性が高い半導
体装置を得ることができる。
赤外光用のデバイスと同様に、下板１１と上板１６をそ
の線膨張率がチップ１４を構成するシリコンと極めて近
接した炭化珪素で形成したので、配線板である中板１２
を挟んで高温で接合した後、室温（２５°Ｃ）、あるい
は本装置の動作温度である液体窒素温度（−１９６°Ｃ
）に冷却した際には、中板１２の上下両側で冷却した温
度差に起因する収縮力が互いに拮抗し、チップ１４の長
手方向の反りを抑制することができる。従って、内部応
力が小さく、ヒートサイクルに対する信転性が高い半導
体装置を得ることができる。
また、さらに上記構成の半導体装置における反りを抑制
したい場合には、半導体装置の上板側に表面が平坦なブ
ロックを接触させ、半導体装置全体をブロックに固定す
るようにするとよい。
したい場合には、半導体装置の上板側に表面が平坦なブ
ロックを接触させ、半導体装置全体をブロックに固定す
るようにするとよい。
なお、上記実施例では下板１１及び上板１６の材質とし
て炭化珪素を用いたが、これは下板１１及び上板１６の
どちらか一方、あるいはその両方ともに窒化アルミニウ
ムを用いてもよい。
て炭化珪素を用いたが、これは下板１１及び上板１６の
どちらか一方、あるいはその両方ともに窒化アルミニウ
ムを用いてもよい。
また、中板１２としてはアルミナを用いたが、中板１２
の材質及び層数はこれに限定されるものではない。
の材質及び層数はこれに限定されるものではない。
さらに上記実施例では実装される半導体チップとしてリ
ニアイメージセンサを用いたが、これはエリアイメージ
センサでもよい。
ニアイメージセンサを用いたが、これはエリアイメージ
センサでもよい。
また、上記実施例においては、フラットタイプのアウタ
ーリードを示したが、これはデュアルインラインタイプ
、リードレスタイプ、リープイツトチップキャリアタイ
プのものであってもよい。
ーリードを示したが、これはデュアルインラインタイプ
、リードレスタイプ、リープイツトチップキャリアタイ
プのものであってもよい。
７
８
以上のように、この発明によれば、紫外光、可視光、近
赤外光を受光して動作する半導体装置において、炭化珪
素又は窒化アルミニウムを下板及び上板とし、該下板上
に半導体チップを搭載し、上板と下仮により単層又は複
数層の配線板からなる中板を挟んで接合し、該上板の枠
上部をガラス又は合成樹脂の蓋体で封止し、上板に設け
た開孔部から光を入射するようにしたので、長尺のイメ
ージセンサデツプ等の半導体チップの室温における長手
方向の反りがほとんどな（、内部応力が小さく、性能及
び信頼性の高い半導体装置が得られる効果がある。また
、このような構成の半導体装置の下面にブロックを設け
、該半導体装置をこれに固定した場合には、さらに半導
体チップの長手方向の反りをなくすことができ、内部応
力が小さく、ヒートサイクルに対する信頼性が高い、極
めて高性能の半導体装置を得ることができる。
赤外光を受光して動作する半導体装置において、炭化珪
素又は窒化アルミニウムを下板及び上板とし、該下板上
に半導体チップを搭載し、上板と下仮により単層又は複
数層の配線板からなる中板を挟んで接合し、該上板の枠
上部をガラス又は合成樹脂の蓋体で封止し、上板に設け
た開孔部から光を入射するようにしたので、長尺のイメ
ージセンサデツプ等の半導体チップの室温における長手
方向の反りがほとんどな（、内部応力が小さく、性能及
び信頼性の高い半導体装置が得られる効果がある。また
、このような構成の半導体装置の下面にブロックを設け
、該半導体装置をこれに固定した場合には、さらに半導
体チップの長手方向の反りをなくすことができ、内部応
力が小さく、ヒートサイクルに対する信頼性が高い、極
めて高性能の半導体装置を得ることができる。
また、この発明によれば、赤外光を受光して動作する半
導体装置において、炭化珪素又は窒化アルミニウムを下
板及び上板とし、咳下板上に半導体チップを搭載し、イ
ンナーリード、アウターリード、及び単層又は複数層の
配線板を有する中板を上板と下板とで挟んで接合し、下
仮に設けた開孔部から光を入射するようにしたので、長
尺のイメージセンサチップ等の半導体チップの長手方向
の反りがほとんどなく、内部応力が小さく、性能及び信
頼性の高い半導体装置が得られる効果がある。
導体装置において、炭化珪素又は窒化アルミニウムを下
板及び上板とし、咳下板上に半導体チップを搭載し、イ
ンナーリード、アウターリード、及び単層又は複数層の
配線板を有する中板を上板と下板とで挟んで接合し、下
仮に設けた開孔部から光を入射するようにしたので、長
尺のイメージセンサチップ等の半導体チップの長手方向
の反りがほとんどなく、内部応力が小さく、性能及び信
頼性の高い半導体装置が得られる効果がある。
第１図はこの発明の第１の実施例による半導体装置を示
す斜視図、第２図は第１図の断面図、第３図は第１図の
分解斜視図、第４図はこの発明の第２の実施例による半
導体装置の斜視図、第５図は第４図の断面図、第６図は
第４図の分解斜視図、第７図は本発明の第３の実施例に
よる半導体装置の断面構造を示す図、第８図は本発明の
第４の実施例による半導体装置の断面構造を示す図、第
９図は本発明の第５の実施例による半導体装置の断面構
造を示す図、第１０図は本発明の第６の実施例による半
導体装置の断面構造を示す図、第１１９ ０ 図は本発明の第７の実施例による半導体装置の断面構造
を示す図、第１２図は本発明の第８の実施例による半導
体装置の分解斜視図、第１３図は第１２図のＡ−Ａ’断
面図、第１４図は本発明の第８の実施例による半導体装
置をブロックにて矯正した時のチップ表面の反りを示す
図、第１５図は本発明の第１の実施例による半導体装置
のチップ表面の反りを示す図、第１６図は本発明の第９
の実施例による半導体装置を示す斜視図、第１７図なお
図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 解斜視図、第２０図は第１９図の断面図、第２１図は従
来の半導体装置におけるチップ表面の反りを示す図であ
る。 図において、１１は下板、１２は中板、１３はインナー
リード、１４は半導体チップ、１５はパッド、１６は上
板、１７は遮光板、１８は蓋体、１９ばワイヤ、２０は
アウターリード、２１はイメージエリア、２２は穴、２
３はブロック、２４はボルトである。 １ ２ 手続補正書 （自発） 事件の表示 特願平１−２８５２２４号 特許の名称 半導体装置 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号名 称
（６０１）三菱電機株式会社代表者 志岐守哉
す斜視図、第２図は第１図の断面図、第３図は第１図の
分解斜視図、第４図はこの発明の第２の実施例による半
導体装置の斜視図、第５図は第４図の断面図、第６図は
第４図の分解斜視図、第７図は本発明の第３の実施例に
よる半導体装置の断面構造を示す図、第８図は本発明の
第４の実施例による半導体装置の断面構造を示す図、第
９図は本発明の第５の実施例による半導体装置の断面構
造を示す図、第１０図は本発明の第６の実施例による半
導体装置の断面構造を示す図、第１１９ ０ 図は本発明の第７の実施例による半導体装置の断面構造
を示す図、第１２図は本発明の第８の実施例による半導
体装置の分解斜視図、第１３図は第１２図のＡ−Ａ’断
面図、第１４図は本発明の第８の実施例による半導体装
置をブロックにて矯正した時のチップ表面の反りを示す
図、第１５図は本発明の第１の実施例による半導体装置
のチップ表面の反りを示す図、第１６図は本発明の第９
の実施例による半導体装置を示す斜視図、第１７図なお
図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 解斜視図、第２０図は第１９図の断面図、第２１図は従
来の半導体装置におけるチップ表面の反りを示す図であ
る。 図において、１１は下板、１２は中板、１３はインナー
リード、１４は半導体チップ、１５はパッド、１６は上
板、１７は遮光板、１８は蓋体、１９ばワイヤ、２０は
アウターリード、２１はイメージエリア、２２は穴、２
３はブロック、２４はボルトである。 １ ２ 手続補正書 （自発） 事件の表示 特願平１−２８５２２４号 特許の名称 半導体装置 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号名 称
（６０１）三菱電機株式会社代表者 志岐守哉
Claims (4)
- （１）可視光、近赤外光、紫外光を受光して動作する半
導体チップを半導体容器に実装してなる半導体装置にお
いて、 高絶縁抵抗、高機械的強度で、光をほとんど透過せず、
かつ、上記半導体チップと線膨張率がほぼ等しい値を有
する材質からなる下板と、 該下板上に搭載した上記半導体チップと、 単層又は複数層の配線板からなる中板と、 高絶縁抵抗、高機械的強度で、光をほとんど透過せず、
かつ上記下板とほぼ等しい線膨張率を有する材質からな
り、その一部に光入射窓を有する上板とを備え、 上記中板を上記下板と上板とで挟んで接合するとともに
、該上板上部をガラス又は合成樹脂からなる蓋体で封止
してなることを特徴とする半導体装置。 - （２）上記半導体チップの上部に遮光板を載置したこと
を特徴とする請求項１記載の半導体装置。 - （３）請求項１記載の半導体装置を、表面が平坦なブロ
ック上にその下板が接触するように載置し、該ブロック
と上記半導体装置とをボルトにより固定したことを特徴
とする半導体装置。 - （４）赤外光を受光して動作する半導体チップを半導体
容器に実装してなる半導体装置において、高絶縁抵抗、
高機械的強度で、光をほとんど透過せず、かつ、上記半
導体チップと線膨張率がほぼ等しい値を有する材質から
なり、その一部に光入射窓を有する下板と、 該下板上に搭載した上記半導体チップと、 インナリード、及びアウターリードを有し、単層又は複
数層の配線板からなる中板と、 高絶縁抵抗、高機械的強度を有し、光をほとんど透過せ
ず、かつ上記下板とほぼ等しい線膨張率を有する材質か
らなる上板とを備え、 上記中板を上記下板と上板とで挟んで接合してなること
を特徴とする半導体装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1285224A JPH0732208B2 (ja) | 1989-10-31 | 1989-10-31 | 半導体装置 |
| US07/561,578 US5087964A (en) | 1989-10-31 | 1990-08-02 | Package for a light-responsive semiconductor chip |
| EP90114971A EP0425776B1 (en) | 1989-10-31 | 1990-08-03 | Package for a solid-state imaging device |
| DE69008480T DE69008480T2 (de) | 1989-10-31 | 1990-08-03 | Gehäuse für einen Festkörperbildsensor. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1285224A JPH0732208B2 (ja) | 1989-10-31 | 1989-10-31 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03145745A true JPH03145745A (ja) | 1991-06-20 |
| JPH0732208B2 JPH0732208B2 (ja) | 1995-04-10 |
Family
ID=17688711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1285224A Expired - Fee Related JPH0732208B2 (ja) | 1989-10-31 | 1989-10-31 | 半導体装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5087964A (ja) |
| EP (1) | EP0425776B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0732208B2 (ja) |
| DE (1) | DE69008480T2 (ja) |
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| JP2004007833A (ja) * | 2003-08-28 | 2004-01-08 | Nikon Corp | 固体撮像装置 |
| JP2011155142A (ja) * | 2010-01-27 | 2011-08-11 | Mitsui Chemicals Inc | リニアセンサ収納用中空パッケージ及びそれを用いたリニアセンサ装置 |
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| DE19508222C1 (de) * | 1995-03-08 | 1996-06-05 | Siemens Ag | Optoelektronischer Wandler und Herstellverfahren |
| US5760466A (en) * | 1995-04-20 | 1998-06-02 | Kyocera Corporation | Semiconductor device having improved heat resistance |
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