JPH0732208B2 - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH0732208B2 JPH0732208B2 JP1285224A JP28522489A JPH0732208B2 JP H0732208 B2 JPH0732208 B2 JP H0732208B2 JP 1285224 A JP1285224 A JP 1285224A JP 28522489 A JP28522489 A JP 28522489A JP H0732208 B2 JPH0732208 B2 JP H0732208B2
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- light
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- 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]
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- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
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(Al2O3)からなる多層セラミック板、2は多層セ
ラミック板1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
1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1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(Al2O3)からなる多層セラミック板、2は多層セ
ラミック板1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
1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1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、
熱硬化性のダ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=3.04×10-6〔°K-1〕)
2とアルミナ製の多層セラミック板(線膨張率α=6.8
×10-6〔°K-1〕)1とを約150℃で接着して室温(25
℃)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ップ内
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。
熱硬化性のダ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=3.04×10-6〔°K-1〕)
2とアルミナ製の多層セラミック板(線膨張率α=6.8
×10-6〔°K-1〕)1とを約150℃で接着して室温(25
℃)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ップ内
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率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率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℃)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℃)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(SiC;線膨張
率3.7×10-6〔°K-1〕)で形成した厚さ1mmの下板、12
はインナーリード13を有し、アルミナ(Al2O3;線膨張
率6.8×10-6〔°K-1〕)で形成した中板であり、各層が
0.5mm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(Si;線膨脹率3.04×10-6〔°K-1〕)
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。16は中板12上に接合した、炭化珪素か
らなる厚さ1.5mmの上板である。17は該上板16上の枠状
溝内に載置した。つや消しクロムメッキがなされたステ
ンレス等からなる厚さ0.2mm程度の遮光板、18は該上板1
6の枠状部を封止する厚さ1mmのガラスフタである。19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30μm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(SiC;線膨張
率3.7×10-6〔°K-1〕)で形成した厚さ1mmの下板、12
はインナーリード13を有し、アルミナ(Al2O3;線膨張
率6.8×10-6〔°K-1〕)で形成した中板であり、各層が
0.5mm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(Si;線膨脹率3.04×10-6〔°K-1〕)
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。16は中板12上に接合した、炭化珪素か
らなる厚さ1.5mmの上板である。17は該上板16上の枠状
溝内に載置した。つや消しクロムメッキがなされたステ
ンレス等からなる厚さ0.2mm程度の遮光板、18は該上板1
6の枠状部を封止する厚さ1mmのガラスフタである。19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30μm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。
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。
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℃)に冷却
した際には上板16と下板11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くなる。
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℃)に冷却
した際には上板16と下板11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くなる。
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,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。
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。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。
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。
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18と離して内蔵するようにして遮光板17をチ
ップ14に近接して設けてもよい。
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18と離して内蔵するようにして遮光板17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18を上板16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18を上板16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の付け
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のダイパッド部
を隆起させて形成しても良い。下板11のダイパット部を
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、アウターリード20のロ
ー付け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。
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のダイパッド部
を隆起させて形成しても良い。下板11のダイパット部を
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、アウターリード20のロ
ー付け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ボルト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10
μm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,例えば人工衛生等に使用す
る場合に有効である。
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ボルト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10
μm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,例えば人工衛生等に使用す
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、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(AlN;線膨張率
4.3×10-6〔°K-1〕)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と窒化アル
ミニウム、あるいはその逆により構成してもよい。
炭化珪素を用いたが、これは絶縁抵抗、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(AlN;線膨張率
4.3×10-6〔°K-1〕)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と窒化アル
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。
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。
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,リーディッドチップキャリアタ
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,リーディッドチップキャリアタ
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。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IRCCD等の半導体装置では以下に示すよ
うな構成となる。
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。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IRCCD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15を有し、下板11
上にボンディングされたIRCCD等のイメージセンサーチ
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
ている。
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15を有し、下板11
上にボンディングされたIRCCD等のイメージセンサーチ
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。
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℃),あるいは本装置の動
作温度である液体窒素温度(−196℃)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
イクルに対する信頼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℃),あるいは本装置の動
作温度である液体窒素温度(−196℃)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
イクルに対する信頼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。
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。
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,リーディッドチップキャリアタ
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,リーディッドチップキャリアタ
イプのものであってもよい。
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、上板と下板により単層又は複
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
ージセンサチッ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。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、上板と下板により単層又は複
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
ージセンサチッ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。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、該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
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、該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
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11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図は第16図の断面図、第18図は第16図の分解斜
視図、第19図は従来の半導体装置を示す一部分解斜視
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はワイヤ、20はアウターリード、21
はイメージエリア、22は穴、23はブロック、24はボルト
である。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
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11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図は第16図の断面図、第18図は第16図の分解斜
視図、第19図は従来の半導体装置を示す一部分解斜視
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はワイヤ、20はアウターリード、21
はイメージエリア、22は穴、23はブロック、24はボルト
である。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (4)
- 【請求項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。 - 【請求項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。 - 【請求項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。 - 【請求項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 |
| DE69008480T DE69008480T2 (de) | 1989-10-31 | 1990-08-03 | Gehäuse für einen Festkörperbildsensor. |
| EP90114971A EP0425776B1 (en) | 1989-10-31 | 1990-08-03 | Package for a solid-state imaging device |
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 JPH03145745A (ja) | 1991-06-20 |
| JPH0732208B2 true 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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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5550398A (en) * | 1994-10-31 | 1996-08-27 | Texas Instruments Incorporated | Hermetic packaging with optical |
| DE19508222C1 (de) * | 1995-03-08 | 1996-06-05 | Siemens Ag | Optoelektronischer Wandler und Herstellverfahren |
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| JPH1084509A (ja) * | 1996-09-06 | 1998-03-31 | Matsushita Electron Corp | 撮像装置およびその製造方法 |
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