JPH0883869A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JPH0883869A
JPH0883869A JP6242235A JP24223594A JPH0883869A JP H0883869 A JPH0883869 A JP H0883869A JP 6242235 A JP6242235 A JP 6242235A JP 24223594 A JP24223594 A JP 24223594A JP H0883869 A JPH0883869 A JP H0883869A
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sealing resin
hardness
semiconductor element
semiconductor device
nozzle
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JP6242235A
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Hideo Yamanaka
英雄 山中
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Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 封止樹脂に気泡が発生せずしかもごみの付
着、傷付きが発生しない半導体装置およびその製造方法
を提供すること。 【構成】 この半導体装置１は、半導体素子１０および
ボンディングワイヤー３を覆う封止樹脂４を、一の硬度
から成り少なくとも光学素子部１１の上方に設けられる
第１封止樹脂４１と、一の硬度よりも低い他の硬度から
成り第１封止樹脂４１以外の部分に設けられる第２封止
樹脂４２とから構成する。また半導体素子１０を実装し
た後、光学素子部１１の上方に配置した第１ノズルから
第１封止樹脂４１を滴下すると同時に、第１ノズルに隣
接配置した第２ノズルから第２封止樹脂４２を滴下する
半導体装置１の製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、基台上に実装した半導
体素子を封止樹脂にてポッティング封止して成る半導体
装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＣＤエリアセンサーやＣＣＤリニアセ
ンサー、発光ダイオード、レーザダイオード、ＥＰＲＯ
Ｍ等の光学的な特性を必要とする半導体装置では、半導
体素子の光学素子面上方に光路を確保するためセラミッ
クスやガラスエポキシ材を用いた中空パッケージによる
封止が使用されている。また、近年では生産性向上等の
観点からざぐり基板のざぐり部内に半導体素子を実装し
シールガラスで封止したり、基台上に実装した半導体素
子を透光性を備えた封止樹脂にてポッティング封止する
半導体装置も考えられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、封止樹
脂にてポッティング封止する半導体装置では、封止樹脂
の硬化後の硬度をある程度確保するためにチクソトロピ
ック性を付与したり架橋密度を大きくした流動性の悪い
樹脂を用いるとポッティングの際にボンディングワイヤ
ーと半導体素子との間やボンディングワイヤーと基台と
の間、半導体素子と基台との間に気泡が生じてしまう。
【０００４】気泡の発生原因としては、樹脂をポッテ
ィングする際の空気の巻き込み、樹脂中の脱泡不足
（チクソトロピック性を付与したものは真空脱泡しても
気泡が抜けにくい）、ダイボンドペースト剤からの発
生（エポキシ系ペースト剤に含まれる空気や水分がポッ
ティング樹脂に閉じ込められるため）、半導体素子と
基台との隙間にある空気からの発生、ボンディングワ
イヤーと基台およびボンディングワイヤーと半導体素子
との隙間にある空気からの発生などが考えられる。これ
らの発生原因により気泡がボンディングワイヤーと半導
体素子との間やボンディングワイヤーと基台との間に引
っ掛かることになる。
【０００５】反対に、この気泡を発生させないよう流動
性の良い樹脂を用いると、硬化後に所定の硬度を確保で
きないため表面に付着したごみを除去する際にそのごみ
が入り込んでしまったり、表面に傷が付いてしまうとい
う不都合が生じる。このような気泡やごみの付着、傷付
きが生じると、光の乱反射によるフレア等が発生し、光
学的な劣化を起こす原因となる。また、はんだ付け等の
温度ショックで気泡中の空気が膨張し、そのストレスで
ボンディングワイヤーのネック切れが発生するという問
題もある。
【０００６】よって、本発明は封止樹脂に気泡が発生せ
ずしかもごみの付着、傷付きが発生しない半導体装置お
よびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために成された半導体装置およびその製造方法
である。すなわち、本発明における半導体装置は、上面
に光学素子面を備えた半導体素子と、半導体素子を実装
するための基台と、光学素子面を除く半導体素子と基台
に設けられた導体部分とを電気的に配線するボンディン
グワイヤーと、半導体素子およびボンディングワイヤー
を覆う封止樹脂とを備えているものであり、この封止樹
脂を、一の硬度から成り少なくとも光学素子面の上方に
設けられる第１封止樹脂と、一の硬度よりも低い他の硬
度から成り第１封止樹脂以外の部分に設けられる第２封
止樹脂とから構成するものである。
【０００８】また、基台上の半導体素子およびボンディ
ングワイヤーを一の硬度から成る封止樹脂にて封止し、
さらに光学素子面に対応する封止樹脂の少なくとも外表
面に一の硬度よりも高い他の硬度から成る保護膜を設け
る半導体装置でもある。
【０００９】また、本発明における半導体装置の製造方
法は、先ず、上面に光学素子面を備えた半導体素子を基
台上に実装し、次いで、光学素子面を除く半導体素子と
基台に設けられた導体部分とをボンディングワイヤーで
電気的に配線する。次に、光学素子面の上方に配置した
一のノズルから一の硬度の第１封止樹脂を滴下すると同
時に、一のノズルに隣接して配置した他のノズルから一
の硬度よりも低い他の硬度の第２封止樹脂を滴下して半
導体装置を製造する方法である。
【００１０】
【作用】本発明の半導体装置では、半導体素子およびボ
ンディングワイヤーを封止する封止樹脂が、一の硬度で
少なくとも光学素子面の上方を封止する第１封止樹脂
と、一の硬度よりも低い他の硬度で第１封止樹脂以外の
部分に設けられる第２封止樹脂とから構成されている。
つまり、一の硬度による第１封止樹脂によって光学的特
性に影響を及ぼす部分の保護を行うとともに、他の硬度
の第２封止樹脂によってポッティングの際の高流動性を
生かし気泡発生を抑制することができるようになる。
【００１１】また、半導体素子およびボンディングワイ
ヤーを一の硬度から成る封止樹脂にて封止し、光学素子
面に対応する封止樹脂の少なくとも外表面に一の硬度よ
りも高い他の硬度の保護膜を設ける半導体装置の場合に
は、封止樹脂の高流動性を生かして気泡発生を抑制し、
保護膜の硬度によって光学的特性に影響を及ぼす部分の
保護を行うことができる。
【００１２】また、本発明の半導体装置の製造方法で
は、光学素子面の上方に配置した一のノズルから第１封
止樹脂を滴下すると同時に、一のノズルと隣接して配置
した他のノズルから第２封止樹脂を滴下することで、光
学素子面の上方を第１封止樹脂にて封止でき、同時にそ
れ以外の部分すなわち光学素子面以外の半導体素子およ
びボンディングワイヤーを第２封止樹脂にて封止できる
ようになる。
【００１３】
【実施例】以下に本発明の半導体装置およびその製造方
法における実施例を図に基づいて説明する。図１は、本
発明の半導体装置における第１実施例を説明する断面図
である。第１実施例における半導体装置１は、上面に光
学素子部１１を備えた半導体素子１０と、この半導体素
子１０をダイボンド剤１２を介して実装するための基台
２と、光学素子部１１を除く半導体素子１０と基台２に
設けられた導体部分２１とを電気的に配線するボンディ
ングワイヤー３とを備えるとともに、半導体素子１０お
よびボンディングワイヤー３を封止する封止樹脂４とし
て少なくとも光学素子部１１の上方を封止する一の硬度
の第１封止樹脂４１と、それ以外の部分を封止する一の
硬度より低い他の硬度の第２封止樹脂４２とを備えてい
る。
【００１４】透光性を備える第１封止樹脂４１はチクソ
トロピック性が付与されていたり架橋密度が大きくなっ
ているため流動性が低く硬化後の硬度がある程度高くな
るものである。また第２封止樹脂４２は流動性が比較的
高く硬化後においてもそれほど高い硬度を必要としない
ものである。すなわち、第１封止樹脂４１はその表面に
付着したごみを除去する際に拭き取りを行ってもそのご
みが内部に入り込むことがなく、しかも表面に傷が付か
ないような硬度となっている。一方、第２封止樹脂４２
はポッティングの際にその高流動性によってボンディン
グワイヤー３と基台２との間や半導体素子１０と基台２
との間に容易に入り込み、気泡が発生しないような硬度
となっている。
【００１５】このような封止樹脂４にて半導体素子１０
およびボンディングワイヤー３を封止して成る第１実施
例の半導体装置１では、光学的な特性に影響を及ぼす部
分への傷付きを抑制でき、しかもボンディングワイヤー
３と基台２との間や半導体素子１０と基台２との間での
気泡発生を防止できるため、光学的特性が向上すること
になる。
【００１６】次に、このような半導体装置１の製造方法
を図２に基づいて工程順に説明する。先ず、図２（ａ）
に示す実装工程として、ガラスエポキシ材やセラミック
ス等から成る基台２上に半導体素子１０を実装する。こ
の実装を行う際には、絶縁性ペーストから成るダイボン
ド剤１２を実装面全体に塗布し、隙間なく半導体素子１
０を接着するようにする。この隙間の発生を無くすこと
で後のポッティング工程における気泡の発生（半導体素
子１０と基台２との間での気泡発生）を抑制できる効果
がある。次いで、半導体素子１０の光学素子部１１以外
に設けられたパッド（図示せず）と基台２に設けられた
導体部分２１とをボンディングワイヤー３にて配線す
る。
【００１７】ボンディングワイヤー３による配線が完了
した後は、図２（ｂ）に示すポッティング工程として半
導体素子１０およびボンディングワイヤー３を第１封止
樹脂４１および第２封止樹脂４２にてポッティング封止
する。このポッティング封止を行うにあたり、第１ノズ
ル５１を半導体素子１０の光学素子部１１の上方に配置
し、第２ノズル５２を第１ノズル５１に隣接して配置す
る。
【００１８】そして、この状態で第１ノズル５１から透
光性を備えた第１封止樹脂４１を滴下し、同時に第２ノ
ズル５２から第２封止樹脂４２を滴下する。第１ノズル
５１から滴下される第１封止樹脂４１は半導体素子１０
の少なくとも光学素子部１１上方を封止するようにな
り、第２ノズル５２から滴下される第２封止樹脂４２は
それ以外の半導体素子１０およびボンディングワイヤー
３を封止するようになる。特に第２封止樹脂４２はその
高流動性によってボンディングワイヤー３と基台２との
間に容易に流れ込んでいき気泡を発生させない。
【００１９】なお、基台２がガラスエポキシ材から成る
場合にはエポキシ系またはアクリル系の第１封止樹脂４
１および第２封止樹脂４２を使用し、基台２がセラミッ
クスから成る場合にはシリコーン系の第１封止樹脂４１
および第２封止樹脂４２を使用し、基台２と封止樹脂４
との膨張係数の差によるストレスを緩和するようにす
る。
【００２０】そして、第１封止樹脂４１および第２封止
樹脂４２を滴下した後これらを同時に硬化（加熱による
硬化、紫外線照射による硬化またはこれら両方による硬
化）させることで、図１に示すような第１実施例におけ
る半導体装置１を製造できる。このような製造方法によ
り、第１封止樹脂４１および第２封止樹脂４２から成る
２種類の樹脂を用いて封止樹脂４（図１参照）を構成す
る場合であっても、同一工程でのポッティング封止を行
うことができるようになる。
【００２１】また、半導体素子１０がＣＣＤリニアセン
サーなどの長尺状のものである場合には、ポッティング
の際にその長手方向に第１ノズルおよび第２ノズル５２
を移動させるようにする。すなわち、図２（ｂ）を半導
体素子１０の短手方向の断面図とみなした場合、先ず第
１ノズル５１を半導体素子１０の光学素子部１１上方に
配置し、第２ノズル５２を半導体素子１０の短手方向両
隣に配置する。
【００２２】この状態で図３に示すように半導体素子
（リニアセンサーチップ１０ａ）の長手方向に沿って第
１ノズル５１と第２ノズル５２とを移動させながら同時
に第１封止樹脂４１と第２封止樹脂４２とを滴下する。
これによって、リニアセンサーチップ１０ａの短手方向
の断面視において図１に示すような半導体装置１を容易
に製造することができる。
【００２３】なお、第１ノズル５１および第２ノズル５
２から第１封止樹脂４１および第２封止樹脂４２を滴下
する際、予め第１ノズル５１、第２ノズル５２の先端に
ヒータ（図示せず）を設けておき、温度調節器（図示せ
ず）によって滴下する第１封止樹脂４１および第２封止
樹脂４２の温度を制御し、その粘性を調節するようにし
てもよい。また、同時に基台２全体を適当な温度に制御
し、第１封止樹脂４１および第２封止樹脂４２の粘性を
調節するようにしてもよい。例えば、チクソトロピック
性を備えた樹脂を使用する場合には初期粘度が高くポッ
ティングにする際の流動性が悪いため、このような温度
制御により粘性を調節し流動性を高めることで気泡を発
生させることのないポッティング封止を容易に行うこと
ができるようになる。
【００２４】次に、本発明の半導体装置１の第２実施例
を説明する。図４は本発明の第２実施例を説明する断面
図である。すなわち、第２実施例における半導体装置１
は、基台２上に設けられた樹脂ダム部６の内側に封止樹
脂４が設けられた構造となっている。つまり、封止樹脂
４は先に説明したように、一の硬度から成る第１封止樹
脂４１と一の硬度より低い他の硬度から成る第２封止樹
脂４２とから構成されている。このため、ポッティング
封止を行う際に第２封止樹脂４２の高流動性によって樹
脂流れが発生しやすい状態となっており、これを防止す
るため基台２上に樹脂ダム部６を設けている。
【００２５】第２実施例における半導体装置１を製造す
るには、半導体素子１０の実装およびボンディングワイ
ヤー３の配線を行った後、樹脂封止範囲を囲む状態に樹
脂ダム部６を取り付ける。そして、この樹脂ダム部６内
に例えば図２（ｂ）に示すような第１ノズル５１および
第２ノズル５２を用いて第１封止樹脂４１および第２封
止樹脂４２を同時に滴下する。
【００２６】半導体素子１０が長尺状のものから成る場
合には、図３に示すように第１ノズル５１および第２ノ
ズル５２をその長手方向に沿って移動しながら第１封止
樹脂４１および第２封止樹脂４２の滴下を行う。これに
よって、半導体素子１０の少なくとも光学素子部１１上
方を透光性を備えた第１封止樹脂４１にて封止し、それ
以外の部分を第２封止樹脂４２にて封止する半導体装置
１を樹脂流れなく製造することができる。
【００２７】第２実施例における半導体装置１では、光
学素子部１１上方の傷付き防止およびボンディングワイ
ヤー３と基台２との間における気泡の発生防止を図るこ
とができるようになるとともに、樹脂ダム部６の高さに
合わせたポッティング封止で封止樹脂４の厚さを一定に
できるようになる。これによって、封止樹脂４の上面を
平坦にすることが可能となり、より光学的特性を向上さ
せることが可能となる。
【００２８】次に、本発明の半導体装置１の第３実施例
を説明する。図５は本発明の第３実施例を説明する断面
図である。第３実施例における半導体装置１は、半導体
素子１０およびボンディングワイヤー３を封止する一の
硬度から成る封止樹脂４と、一の硬度よりも高い他の硬
度から成り光学素子部１１と対応する封止樹脂４の少な
くとも外表面に設けられる保護膜７とから構成されてい
るものである。
【００２９】すなわち、この半導体装置１を製造するに
あたり、半導体素子１０の実装およびボンディングワイ
ヤー３の配線を行った状態で、先ずこれら全体を透光性
を備えた封止樹脂４にてポッティング封止し、その後、
少なくとも光学素子部１１に対応する封止樹脂４の外表
面に透光性を備えた保護膜７を被着する。透光性を備え
た保護膜７としては、透光性樹脂やＳｎＯ2 やＩＴＯな
どの透光性酸化膜を用いる。
【００３０】これにより、高流動性の封止樹脂４によっ
てボンディングワイヤー３と基台２との間に気泡を発生
させることなく封止できるとともに、高硬度の保護膜７
によって光学素子部１１と対応する外表面の傷付きを防
止できるような半導体装置１となる。なお、この保護膜
７を被着するには、透光性樹脂の場合にはスプレー方式
やロールコート方式を用いたり、透光性酸化膜の場合に
は蒸着やスパッタリング法を用いればよい。
【００３１】また、図６は本発明の半導体装置１におけ
る第４実施例を説明する断面図であり、この半導体装置
１では半導体素子１０およびボンディングワイヤー３の
全体を封止する封止樹脂４の外表面全体に保護膜７を被
着した構成となっている。第４実施例における半導体装
置１も第３実施例と同様に、気泡の発生防止および光学
素子部１１に対応する外表面への傷付き防止を図ること
ができる。
【００３２】また、この保護膜７として、高硬度の無反
射コーティングや紫外線フィルタとなるＵＶコーティン
グ、赤外線フィルタとなるＩＲコーティングを用いても
よい。これによって、外乱光による悪影響を抑制できる
半導体装置１となり、動作信頼性をさらに向上させるこ
とが可能となる。また、保護膜７としてアクリル系また
はポリエステル系の導電性透明薄膜を用いることにより
静電気によるごみの付着を防止することができるように
なる。
【００３３】さらに、第１実施例から第４実施例におけ
るいずれの半導体装置１においても、封止後の封止樹脂
４表面に例えばアルミニウム製粘着テープやポリイミド
製粘着テープ、ガラスクロス製粘着テープから成る耐熱
性テープ（図示せず）を貼っておき、リフローの際の熱
から封止樹脂４を保護するようにしてもよい。このよう
な耐熱性テープを貼ることにり、封止樹脂４自体はもち
ろん内部に含浸した水分の膨張による爆発や樹脂クラッ
ク、ボンディングワイヤー３の切れ等を防止することが
可能となる。
【００３４】しかも、出荷時における衝撃から傷付き発
生を防止したり、ハンドリング時の傷付きおよび汚れか
ら封止樹脂４を保護することもできるようになる。特
に、封止樹脂４がシリコーン系から成る場合にはエポキ
シ系に比べて柔らかく傷付きやすいため、このような耐
熱性テープを貼ることが傷付き防止を図る上で有効な手
段となる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置およびその製造方法によれば次のような効果がある。
すなわち、本発明の半導体装置によれば、封止樹脂によ
るポッティング封止であってもボンディングワイヤーと
基台との間に気泡が発生せず、しかも光学素子面に対応
する部分への傷付きを防止できるため、光学的特性を向
上させることが可能となる。また、本発明の半導体装置
の製造方法によれば、第１封止樹脂および第２封止樹脂
を同時にポッティングできるようになる。つまり、気泡
の発生がなくしかも光学素子面に対応する部分への傷付
きを防止できる半導体装置を少ない工程で容易に製造す
ることができ、大幅なコストダウンを図ることが可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を説明する断面図である。
【図２】本発明の半導体装置の製造方法を順に説明する
断面図で、（ａ）は実装工程、（ｂ）はポッティング工
程である。
【図３】リニアセンサーチップの場合の製造方法を説明
する図である。
【図４】本発明の第２実施例を説明する断面図である。
【図５】本発明の第３実施例を説明する断面図である。
【図６】本発明の第４実施例を説明する断面図である。
【符号の説明】
１ 半導体装置 ２ 基台 ３ ボンディングワイヤー ４ 封止樹脂 ７ 保護膜 １０ 半導体素子 １１ 光学素子部 １２ ダイボンド剤 ２１ 導体部分 ４１ 第１封止樹脂 ４２ 第２封止樹脂
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 23/31 33/00 Ｎ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 上面に光学素子面を備えた半導体素子
    と、該半導体素子を実装するための基台と、該光学素子
    面を除く半導体素子と該基台に設けられた導体部分とを
    電気的に配線するボンディングワイヤーと、該半導体素
    子および該ボンディングワイヤーを覆う封止樹脂とを備
    えている半導体装置であって、 前記封止樹脂は、一の硬度から成り少なくとも前記光学
    素子面の上方に設けられる第１封止樹脂と、 前記一の硬度よりも低い他の硬度から成り前記第１封止
    樹脂以外の部分に設けられる第２封止樹脂とから成るこ
    とを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項２】 上面に光学素子面を備え所定の基台上に
    実装される半導体素子と、 前記光学素子面を除く半導体素子と前記基台に設けられ
    た導体部分とを電気的に配線するボンディングワイヤー
    と、 一の硬度から成り前記半導体素子および前記ボンディン
    グワイヤーを封止する封止樹脂と、 前記一の硬度よりも高い他の硬度から成り前記光学素子
    面に対応する前記封止樹脂の少なくとも外表面に設けら
    れる保護膜とから成ることを特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項３】 前記保護膜は、導電性透明薄膜から成る
    ことを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
  4. 【請求項４】 上面に光学素子面を備えた半導体素子を
    基台上に実装する工程と、 前記光学素子面を除く半導体素子と前記基台に設けられ
    た導体部分とをボンディングワイヤーで電気的に配線す
    る工程と、 前記光学素子面の上方に配置した一のノズルから一の硬
    度の第１封止樹脂を滴下すると同時に、該一のノズルに
    隣接して配置した他のノズルから該一の硬度よりも低い
    他の硬度の第２封止樹脂を滴下する工程とから成ること
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項５】 前記半導体素子が長尺状のものである場
    合において、 前記一のノズルを中心として該半導体素子の短手方向両
    隣に前記他のノズルを配置し、 前記一のノズルおよび他のノズルを前記半導体素子の長
    手方向に沿って移動しながら前記第１封止樹脂および第
    ２封止樹脂を同時に滴下することを特徴とする請求項４
    記載の半導体装置の製造方法。
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