(57)【要約】【課題】半導体パッケージの実装面積を縮小し、かつ実装面の幅に合わせてプリント基板の幅を縮小にすることができる半導体装置を提供する。【解決手段】半導体チップを搭載するパッケージ基板３０は、半導体チップを内部に封止するとともに、裏面３０ａに第１接合電極３２が配置され、Ｘ方向に対向する一対の側面３０ｂに第２接合電極３３がそれぞれ配置されている。プリント基板２８は、上面２８ａに第１ランド電極４０が配置され、Ｘ方向に対向する一対の側面２８ｂに第２ランド電極４１がそれぞれ配置されている。パッケージ基板３０及びプリント基板２８の幅寸法は、Ｘ方向に関して略同一である。第１接合電極３２と第１ランド電極４０との間は、はんだボール３４により電気的かつ機械的に接合され、第２接合電極３３と第２ランド電極４１との間は、はんだペースト５０により電気的かつ機械的に接合されている。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１接合電極が裏面に配置され、第２接合電極が一方向に対向する一対の側面にそれぞれ配置され、内部に半導体チップを封止した略直方体形状の半導体パッケージと、
前記裏面に対向する上面に第１ランド電極が配置され、前記一方向に対向する一対の側面にそれぞれ第２ランド電極が配置され、前記一方向に関して前記半導体パッケージと幅寸法が略同一であるプリント基板と、
前記第１接合電極と前記第１ランド電極との間と、前記第２接合電極と前記第２ランド電極との間を、電気的かつ機械的に接合する導電性接合材料と、
を備えたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第２ランド電極は、断面スルーホール構造であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記半導体パッケージは、低温同時焼成セラミックスからなることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記半導体パッケージは、樹脂からなることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１接合電極には、導電性接合材料としてはんだボールが形成されていることを特徴とする請求項１から４いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１及び第２接合電極は、前記第１及び第２ランド電極上にスクリーン印刷法によって形成された導電性接合材料を介して接合されていることを特徴とする請求項１から４いずれか１項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子等の半導体パッケージをプリント基板に実装してなる半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ミラーやプリズムを用いて光軸を９０度屈曲させることで、筐体の厚みを薄くするとともに、光軸方向に生じた長さの余裕を利用して、ズーム機能を組み込んだデジタルカメラが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このようなデジタルカメラの筐体には、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像素子が組み込まれている。固体撮像素子は、通常、セラミックパッケージ等でパッケージ化された状態で、プリント基板に実装される。
【０００４】
また、近年のデジタルカメラでは、固体撮像素子として、ＣＣＤイメージセンサと比較して、コストや消費電力の面で優位性を有するＣＭＯＳイメージセンサの使用が高まっている。
【特許文献１】特開平８−１３０７０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＣＭＯＳイメージセンサは、通常、ＣＣＤイメージセンサと比べて外部端子数が多いため、裏面にボール状の外部端子を２次元アレイ状に配するボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）タイプのパッケージを用いることにより、実装面積の縮小が図られている。
【０００６】
しかしながら、上記の屈曲光学系用の固体撮像素子として、外部端子数の多いものを用いる場合には、筐体の薄型化を図るために、筐体の厚み方向に関するパッケージ及びプリント基板の幅は、可能な限り小さいことが好ましく、さらなる改善を図る必要がある。このことは、ＣＭＯＳイメージセンサに限られず、ＣＣＤイメージセンサにおいても外部端子数が多い場合には同様に、上記の改善を図ることが好ましい。また、固体撮像素子に限られず、他の半導体パッケージをプリント基板に実装した半導体装置を備える電子機器の薄型化を図る場合についても同様である。
【０００７】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、半導体パッケージの実装面積を縮小し、かつ実装面の幅に合わせてプリント基板の幅を縮小することができる半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の半導体装置は、第１接合電極が裏面に配置され、第２接合電極が一方向に対向する一対の側面にそれぞれ配置され、内部に半導体チップを封止した略直方体形状の半導体パッケージと、前記裏面に対向する上面に第１ランド電極が配置され、前記一方向に対向する一対の側面にそれぞれ第２ランド電極が配置され、前記一方向に関して前記半導体パッケージと幅寸法が略同一であるプリント基板と、前記第１接合電極と前記第１ランド電極との間と、前記第２接合電極と前記第２ランド電極との間を、電気的かつ機械的に接合する導電性接合材料と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
なお、前記第２ランド電極は、断面スルーホール構造であることが好ましい。
【００１０】
また、前記半導体パッケージは、低温同時焼成セラミックスからなることが好ましい。また、前記半導体パッケージは、樹脂からなることも好ましい。
【００１１】
また、前記第１接合電極には、導電性接合材料としてはんだボールが形成されていることが好ましい。
【００１２】
また、前記第１及び第２接合電極は、前記第１及び第２ランド電極上にスクリーン印刷法によって形成された導電性接合材料を介して接合されていることも好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、半導体パッケージに第２接合電極を設けることにより、実装面積を縮小することができ、かつ、プリント基板に第２ランド電極を設けることにより、実装面の幅に合わせてプリント基板の幅を縮小することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１において、デジタルカメラ１０の筐体１１の全面には、向かって右側から左側へ順に、受光窓１２、ファインダ窓１３、フラッシュ発光部１４が配置されている。筐体１１は、前後方向（Ｘ方向）に扁平した直方体形状であって、その内部には、受光窓１２から入射した被写体光を屈曲させて結像させる屈曲光学系１５が設けられている。
【００１５】
屈曲光学系１５は、筐体１１内に、筐体１１の右側壁に沿って立てた状態で設けられている。屈曲光学系１５は、図２に示すように、鏡胴本体２０の内部に、ファインダ窓１３から露呈された対物レンズ２１と、対物レンズ２１の背後に設けられたプリズム２２と、プリズム２２の下方に配置されたズームレンズ２３，２４と、２つのズームレンズ２３，２４の間に配置されたシャッターユニット２５と、ズームレンズ２３，２４の下方に配置されたフォーカスレンズ２６とを備えている。
【００１６】
また、フォーカスレンズ２６の下方には、ＣＭＯＳイメージセンサからなる固体撮像素子２７が設けられている。固体撮像素子２７は、その下に配置されたプリント基板２８上に実装されている。
【００１７】
対物レンズ２１から入射した被写体光の光束Ｌは、プリズム２２によって下方に屈曲されて筐体１１の底面方向に向かう。プリズム２２から射出された光束Ｌは、ズームレンズ２３，２４、シャッターユニット２５、及びフォーカスレンズ２６を介して、固体撮像素子２７の撮像部に入射される。固体撮像素子２７は、フォーカスレンズ２６により結像された被写体光を受光し、その受光量に応じた画像信号を出力する。
【００１８】
プリント基板２８には、図示は省略するが、固体撮像素子２７の駆動を行う駆動回路や、固体撮像素子２７から出力された画像信号を信号処理するための信号処理回路の他、コンデンサや抵抗等の電子部品が表面実装方式により実装されている。
【００１９】
図３において、固体撮像素子２７は、ＣＭＯＳイメージセンサが形成された半導体チップ（図示せず）を、パッケージ基板３０とカバーガラス３１とで封入した半導体パッケージであって、上下方向に扁平した直方体形状となっている。パッケージ基板３０は、例えば、低温同時焼成セラミックス（Low Temperature Co-fired Ceramics）により形成されている。パッケージ基板３０は、上部が開放された開放容器形状であって、正方形状の裏面３０ａ（図４（Ａ），（Ｂ）参照）と、これを囲う側面３０ｂ，３０ｃとを有する。側面３０ｂは、Ｘ方向に対向する一対の側面であり、側面３０ｃは、Ｙ方向（Ｘ方向に直交する方向）に対向する一対の側面である。なお、上記半導体チップは、ＣＭＯＳイメージセンサに限られず、ＣＣＤイメージセンサが形成されたものであっても良い。
【００２０】
パッケージ基板３０の開放された上部には、カバーガラス３１が嵌め込まれている。このカバーガラス３１は、半導体チップに形成された撮像部を保護するように、該撮像部上を覆っている。
【００２１】
図４（Ａ）に示すように、パッケージ基板３０の裏面３０ａの中央部には、複数の第１接合電極３２が正方格子状に配置されている。また、パッケージ基板３０の裏面３０ａの周縁部には、複数の第２接合電極３３が設けられている。図４（Ｂ）に示すように、各第２接合電極３３は、パッケージ基板３０の裏面３０ａから側面３０ｂ，３０ｃにわたって表面が露出している。第１及び第２接合電極３２，３３は、固体撮像素子２７に信号を入力または出力するための外部端子であって、金属部材からなり、パッケージ基板３０中に埋設されている。なお、第１接合電極３２の配置は、正方格子状でなくても良い。
【００２２】
また、第１接合電極３２の表面上には、固体撮像素子２７をプリント基板２８に実装するためにはんだボール３４が形成されている。一方の第２接合電極３３は、後述するはんだペーストによって、プリント基板２８と接続される。第１及び第２接合電極３２，３３の総数は、実際には数十〜百数十個程度であるが、図の簡略化のため、同図では、第１接合電極３２を９個、第２接合電極３３を１２個のみ示している。
【００２３】
図３に戻り、プリント基板２８は、上下方向に扁平した直方体形状のリジッド基板であり、固体撮像素子２７が実装される長方形状の上面２８ａと、これを囲う側面２８ｂ，２８ｃとを有する。側面２８ｂは、Ｘ方向に対向する長辺側の一対の側面であり、側面２８ｃは、Ｙ方向に対向する短辺側の一対の側面である。プリント基板２８は、Ｘ方向に関して、固体撮像素子２７と略同一の幅Ｗを有しており、固体撮像素子２７がプリント基板２８に実装された状態で、側面２８ｂは、固体撮像素子２７の側面３０ｂとともに略同一平面を形成する。一方のＹ方向に関するプリント基板２８の長さは、固体撮像素子２７の幅より長く、側面２８ｃは、固体撮像素子２７の側面３０ｃより外側に位置している。
【００２４】
図５（Ａ）に示すように、プリント基板２８の上面２８ａには、複数の第１及び第２ランド電極４０，４１が形成されている。第１ランド電極４０は、固体撮像素子２７の第１接合電極３２に対応する位置と、側面３０ｃに配置された第２接合電極３３に対応する位置とに設けられている。一方の第２ランド電極４１は、固体撮像素子２７の側面３０ｂに配置された第２接合電極３３に対応する位置に設けられている。
【００２５】
図５（Ｂ）に示すように、第２ランド電極４１は、プリント基板２８を上下方向に貫通するように設けられたスルーホールに導電部材を埋設してなる柱状電極を、上下方向に切断することにより半円柱状とした、いわゆる断面スルーホール構造であり、表面が側面２８ｂに露出している。上記の導電部材は、Ｃｕ等の金属膜であって、メッキ法によりスルーホールの内部に埋め込むことが可能である。
【００２６】
図６は、固体撮像素子２７をプリント基板２８に実装してなる半導体装置を、Ｘ方向に沿って切断した様子を示す。プリント基板２８の第２ランド電極４１上に、はんだペースト５０が設けられている。固体撮像素子２７のプリント基板２８への実装は、はんだボール３４を第１ランド電極４０上に当接させるとともに、第２接合電極３３をはんだペースト５０に接触させ、リフロー（加熱工程）を実施することによりなされる。これにより、固体撮像素子２７は、プリント基板２８に対して、電気的かつ機械的に接合される。
【００２７】
以上のように、固体撮像素子２７の側面３０ｂ，３０ｃに第２接合電極３３を設けることにより、固体撮像素子２７のサイズを大きくすることなく、外部端子の数を増加させることができる。これにより、固体撮像素子２７の実装面積を縮小することができる。
【００２８】
また、プリント基板２８は、側面２８ｂに第２ランド電極４１を設けており、筐体１１の厚み方向であるＸ方向に関する幅を、固体撮像素子２７の幅（すなわち実装面の幅）に合わせて略同一とすることができる。よって、Ｘ方向に関する固体撮像素子２７及びプリント基板２８の幅寸法を縮小することができ、筐体１１の厚みを縮小することが可能となる。
【００２９】
また、第２接合電極３３及び第２ランド電極４１は、互いに対向する面に加えて、側面もはんだペースト５０の接合面として使用することができるため、確実にかつ安定的に接合が行われる。
【００３０】
なお、上記実施形態では、第１接合電極３２を、はんだボール３４を介して第１ランド電極４０に接合しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、はんだペースト等の他の導電性接合材料により接合することも可能である。
【００３１】
例えば、図７に示すように、スクリーン印刷法によって、プリント基板２８の第１及び第２ランド電極４０，４１上にはんだペースト６０を形成し、各はんだペースト６０に第１及び第２接合電極３２，３３がそれぞれ当接するように固体撮像素子２７を載置した状態でリフローを行うことにより、固体撮像素子２７をプリント基板２８に接合させる。この接合方法によれば、固体撮像素子２７にはんだボールを形成する工程が不要となるため、製造工程を簡略化することができる。
【００３２】
また、上記実施形態では、パッケージ基板３０を低温同時焼成セラミックスにより形成しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、パッケージ基板３０を樹脂によって形成しても良い。
【００３３】
また、上記実施形態では、固体撮像素子２７をプリント基板２８に実装してなる半導体装置を組み込んだデジタルカメラ１０を例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、固体撮像素子以外の半導体パッケージをプリント基板に実装してなる半導体装置を組み込んだ種々の電子機器に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係るデジタルカメラの外観斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う屈曲光学系の断面図である。
【図３】固体撮像素子及びプリント基板の外観斜視図である。
【図４】（Ａ）は、固体撮像素子の裏面を示す平面図であり、（Ｂ）は、同図（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図５】（Ａ）は、プリント基板の上面を示す平面図であり、（Ｂ）は、同図（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図６】固体撮像素子をプリント基板に実装してなる半導体装置の断面図である。
【図７】固体撮像素子とプリント基板との他の接合方法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  デジタルカメラ
１１  筐体
１５  屈曲光学系
２７  固体撮像素子
２８  プリント基板
２８ａ  上面
２８ｂ，２８ｃ  側面
３０  パッケージ基板
３０ａ  裏面
３０ｂ，３０ｃ  側面
３１  カバーガラス
３２  第１接合電極
３３  第２接合電極
３４  はんだボール（導電性接合材料）
４０  第１ランド電極
４１  第２ランド電極
５０，６０  はんだペースト（導電性接合材料）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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