(57)【要約】【課題】  工数の増大やコストアップを伴うことなく接着強度を十分に確保し、気密封止方式における透光性部材とパッケージ本体との接着界面の密着性を向上させ、品質向上を図ることができる半導体装置を提供する。【解決手段】  撮像素子チップ１３と、撮像素子チップ１３を装着するためのチップ収容部１５を有するとともに、チップ収容部１５を囲んで形成された周壁１７を有するパッケージ本体１２と、パッケージ本体１２のチップ収容部１５を封止するように周壁１７と接合される透光性部材１４と、を備えた半導体装置１００であって、透光性部材１４と周壁１７の双方の接合面２０Ａ，２０Ｂに粗面化領域２１を形成した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子チップと、
撮像素子チップを装着するためのチップ収容部を有するとともに、該チップ収容部を囲んで形成された周壁を有するパッケージ本体と、
前記パッケージ本体の前記チップ収容部を封止するように前記周壁と接合される透光性部材と、を備えた半導体装置であって、
前記透光性部材と前記周壁の双方の接合面に粗面化領域を形成したことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記粗面化領域が、サンドブラスト処理により成形されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記粗面化領域が、前記透光性部材の周縁部に、前記周壁の接合面の幅と同一幅で形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２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、パッケージ本体に装着された撮像素子チップを透光性部材により封止した半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
代表的な半導体装置の封止方式として気密封止方式と呼ばれるものがある。この気密封止方式は、その封止構造から、金属封止、セラミック封止、ガラス封止等に区分される。こうした気密封止方式の半導体装置では、半導体装置のベースとなるパッケージ本体に、撮像素子チップ収納用の凹部を一体形成し、この凹部に撮像素子チップを装着して、更にパッケージ本体にリッド(蓋体)を接合することにより、撮像素子チップを気密状態に封止するものが広く知られている。
【０００３】
従来の半導体装置として、接着剤によってパッケージ本体の周囲にリッドを接合したものがある（例えば、特許文献１参照）。また、パッケージ本体と蓋体との接合面を凹凸状に形成したものもある（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に開示された半導体装置では、パッケージ本体側に複数の凹部や階段状部や波状部を環状に形成するとともに、蓋体側に同じく環状に複数の凸部や階段状部や波状部を形成し、これら凹部と凸部、両階段状部、両波状部を嵌め合わせるようにしている。
【特許文献１】特開平７−７８９５１号公報
【特許文献２】特開平１０−２４７６９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
気密封止方式の半導体装置においては、特に、ＣＣＤ型センサやＭＯＳ型センサに代表される固体撮像装置では、一般的に、ガラス製のリッドを熱硬化やＵＶ硬化樹脂等によりパッケージ本体に接合して封止している。この場合、ガラスリッドとパッケージ本体との密着性は、ガラスリッドおよびパッケージ本体の接着界面状態に大きく影響される。例えば、接着剤と接するガラスリッド及びパッケージ本体との界面の親水性が悪いと、接着時の樹脂硬化応力により、また、接着後もそれぞれの部材の熱膨張率の相違に起因する応力により、接着強度を十分に確保できない場合が生じる。そして、近年のパッケージ小型化に伴い、パッケージ本体とリッドとの接合面積を十分に確保できなくなることにより、更に接着強度の低下を招いている。その結果、半導体装置の気密性、特に素子品質に大きく影響を及ぼす耐湿性が低下して、固体撮像装置にあっては結露等による機能障害を生じる虞が予想される。
【０００５】
このように、上記特許文献１では、パッケージ本体側の接合面と、リッド側の接合面とがいずれも狭領域の平滑面であるため、双方の接着後に各接合面の面積が不十分となることや、各接合面がパッケージ本体及びリッドの熱膨張率の相違に起因する応力により、接着強度が十分に確保できなくなる虞がある。また、パッケージ本体とガラスリッドとの接合の位置合わせの確認が、ガラスリッドが透明体であるために外観からは困難となる。
【０００６】
また、上記特許文献２では、エポキシ樹脂製のパッケージ本体に複数の凹部や階段状部や波状部を形成するに際し、形状の複雑化に伴ってパッケージ本体に成形時のひけ等の支障を生ずる虞がある。また、ガラス製の蓋体に複数の凸部や階段状部や波状部を形成するに際し、角部に欠け等の破損を生ずることがある。さらに、ガラス製品に対する加工が難しいので、加工工数を多く必要としてコスト面で不利となり、実現性に乏しい。また、パッケージ本体がセラミック材である場合は、その形状加工が煩雑となりコストアップの要因となる。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、工数の増大やコストアップを伴うことなく接着強度を十分に確保し、気密封止方式における透光性部材とパッケージ本体との接着界面の密着性を向上させ、品質向上を図ることができる半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る上記目的は、下記構成により達成できる。
（１）撮像素子チップと、撮像素子チップを装着するためのチップ収容部を有するとともに、該チップ収容部を囲んで形成された周壁を有するパッケージ本体と、前記パッケージ本体の前記チップ収容部を封止するように前記周壁と接合される透光性部材と、を備えた半導体装置であって、前記透光性部材と前記周壁の双方の接合面に粗面化領域を形成したことを特徴とする半導体装置。
【０００９】
このように構成された半導体装置においては、透光性部材におけるパッケージ本体への接合面に粗面化領域が形成されているために、親水性が高くなって接着界面の密着性が向上する。それにより、接着時の樹脂硬化応力や、接着後の透光性部材とパッケージ本体との熱膨張率の相違による応力が加えられたとしても、接着強度が低下することなく高い強度を発揮して確実な接合を行うことができる。
【００１０】
（２）前記粗面化領域が、サンドブラスト処理により成形されていることを特徴とする（１）記載の半導体装置。
【００１１】
このように構成された半導体装置においては、サンドブラスト処理により、透光性部材のパッケージ本体側の接合面の表面積が大きくなるために、接着剤の食い付きが良好になって接着強度を向上させることができる。
【００１２】
（３）前記粗面化領域が、前記透光性部材の周縁部に、前記周壁の接合面の幅と同一幅で形成されていることを特徴とする（１）又は（２）記載の半導体装置。
【００１３】
このように構成された半導体装置においては、透光性部材とパッケージ本体との組付け工程に対し、透光性部材の粗面化領域をパッケージ本体の周壁の接合面に合わせることで位置合わせの確認が行われる。これにより、万一、透光性部材がパッケージ本体の周壁に対して位置ずれしている場合、粗面化領域に周壁が一致していないことで位置ずれを生じていることが外観から簡単に判別できるので、製造工程の早期から不良品の選別が可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の半導体装置によれば、接着強度を十分に確保し、また工数の増大やコストアップを伴うことなく、気密封止方式における透光性部材とパッケージ本体との接着界面の密着性を向上させ、半導体装置の品質向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る半導体装置の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。
図1に半導体装置の分解斜視図、図２に図１に示す半導体装置のＡ−Ａ縦断面図を示した。ここでは半導体装置の一例として固体撮像素子パッケージを説明することにする。
【００１６】
まず、この固体撮像パッケージ１００の構成から説明する。
図１、図２に示すように、固体撮像パッケージ１００は、パッケージ本体１２と半導体チップ１３とからなる組立体１１と、カバーガラス１４とを有して構成されている。パッケージ本体１２はセラミック材料からなり、中央部にチップ収容部１５を有するとともに、このチップ収容部１５の周りに段部１６を有し、段部１６の周りに直立した周壁１７を有する。
【００１７】
チップ収容部１５は、段部１６の略中央部に凹状に形成されており、半導体チップ１３がダイボンド剤を介して装着されている。
段部１６は、半導体チップ１３の側部に配置された不図示の複数の各ポートとの間にそれぞれ電気的に接続された複数の導電部材（ボンディングワイヤ）１８に電気的に接続される不図示のリードフレームを一体に埋め込んでなる。各ボンディングワイヤ１８は、一端部が半導体チップの各ポートに電気的に接続され、他端部がリードフレームの一端部に電気的に接続される。リードフレームは、他端部がパッケージ本体１２の下面や側面から外側に表出して不図示の制御回路に電気的に接続される。
【００１８】
周壁１７は、予め定められた厚さを有し、その上面に平坦な接合面２０Ａを有する。接合面２０Ａの幅は、全周に渡ってＷ１とされている。カバーガラス１４は、その接合面２０Ｂと、パッケージ本体１２の接合面２０Ａとの間にシーリング剤（接着剤）２３を介在させて周壁１７上に接合される。ここで、周壁１７の接合面２０Ａは、全周に渡って粗面化処理を施した粗面化領域２１とされている。粗面化領域２１には、接合面２０Ａと略同一の幅内においてサンドブラスト処理等による粗面加工が全周に渡って施されている。
【００１９】
図３にカバーガラスの接合面側の平面図を示した。
カバーガラス１４は、比較的薄い透明のガラス板であり、中央部分が光透過用であって、裏面の周囲に、パッケージ本体１２の周壁１７の接合面２０Ａと同一の幅Ｗ２を有する接合面２０Ｂを有し、この接合面２０Ｂの全周が粗面化領域２２として形成されている。パッケージ本体１２の粗面化領域２１は、カバーガラス１４の粗面化領域２２と重ね合わせた際に一致するように形成される。カバーガラス１４の粗面化領域２２は、パッケージ本体１２側と同様に、サンドブラスト処理等による粗面加工が周壁１７の全周に渡って施されている。
【００２０】
サンドブラスト処理は、周壁１７やカバーガラス１４の周囲に所定の幅を介してマスキングを行ったうえで、専用のシェルター内において、周壁１７やカバーガラス１４の表面に砂等のサンドブラスト材を圧縮空気により吹き付けることにより、接合面２０Ａ，２０Ｂを断面のこぎり波状の微小凹凸に粗面化する処理である。なお、カバーガラス１４の場合、粗面化領域２１はサンドブラスト処理に代えてエッチング加工等を用いて形成することもできる。
【００２１】
このように、本実施形態の固体撮像パッケージ１００によれば、パッケージ本体１２の周壁１７の接合面２０Ａ、及びカバーガラス１４におけるパッケージ本体１２への接合面２０Ｂの双方に、粗面化領域２１、２２が形成されているために、各接合面２０Ａ，２０Ｂの親水性が高くなって接着界面の密着性が向上する。その結果、接着時における樹脂硬化応力や、接着後のカバーガラス１４とパッケージ本体１２との熱膨張率の相違による応力が加えられたとしても、高い接着強度を維持して確実な接合を行うことができる。さらに、気密性において重要な耐湿性能を向上させることで、結露等による機能障害を生ずることを確実に防止できる。
【００２２】
次に、固体撮像パッケージ１００の組立て時の作用について説明する。
図４（ａ）は固体撮像パッケージ１００の組立て状態における不具合を説明する縦断面図、図４（ｂ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ線の縦断面図である。
固体撮像パッケージ１００は、パッケージ本体１２の周壁１７における接合面２０Ａと、カバーガラス１４の接合面２０Ｂとの間にシーリング材２３を介在させて、カバーガラス１４が周壁１７上に接合されることで組立てが行われる。
【００２３】
このとき、カバーガラス１４とパッケージ本体１２とが相対的に位置ずれを起こす場合がある。例えば図示のように一方向への位置ずれが生じ、パッケージ本体１２の周壁１７の接合面２０Ａに対してカバーガラス１４の接合面２０Ｂが長さΔＷだけずれて接合されると、カバーガラス１４の粗面化領域２２の外側に、パッケージ本体１２の粗面化領域２１に一致しない周壁１７からはみ出した非接合面部２４がカバーガラス１４を通して観察される。この非接合面部２４は、カバーガラス１４の接合面２０Ｂにおける粗面化領域２２の幅寸法Ｗ２が、周壁１７の接合面２０Ａの幅寸法Ｗ１と同一寸法になっており、カバーガラス１４の粗面化領域２２が半透明の摺りガラス状となり不透明な白色になっていることにより明瞭に観察できる。
【００２４】
即ち、カバーガラス１４の粗面化領域２２のうち、パッケージ本体１２の周壁１７の接合面２０Ａと接合された部分では、シーリング材２３によりカバーガラス１４の粗面化領域２２の微小凹凸が埋まり、光の拡散効果が薄れる。これにより、カバーガラス１４を通して周壁１７が透けて見える状態となる。その場合の周壁１７は、周壁１７側の粗面化領域２１の微小凹凸がシーリング材２３により埋まり、パッケージ本体１２の素地色、若しくはシーリング材２３が有色の場合はシーリング材２３の色として観察される。
【００２５】
一方、カバーガラス１４の粗面化領域２２のうち、周壁１７の内側で表出した周壁１７の接合面２０Ａの一部２５は、接合面２０Ａの粗面化状態における光拡散面のままとなり、隣接するカバーガラス１４と接合された領域との差が明瞭に視認できる。これにより、非接合面部２４，２５が外観上観察可能となることで、カバーガラス１４とパッケージ本体１２との位置ずれを簡単に見つけることができる。
【００２６】
このように、本実施形態の固体撮像パッケージ１００によれば、カバーガラス１４とパッケージ本体１２との組付けに際し、カバーガラス１４の粗面化領域２２をパッケージ本体１２の周壁１７に合わせることで位置合わせが行われる。これにより、万が一に、カバーガラス１４がパッケージ本体１２の周壁１７に対して位置ずれしている場合、粗面化領域２２に周壁１７が一致していないことで位置ずれを生じていることを、周壁１７からはみ出した非接合面部２４，２５によって簡単に判別できる。これにより、製造工程の早期の段階で不良品を簡単に見つけることができる。そして、粗面化領域２１、２２は、接合面２０Ａ，２０Ｂの接合時の位置合せ手段としても用いることができるので、簡単にして、位置ずれのない高品質な固体撮像パッケージ１００を製造することができる。
【００２７】
以上説明した本発明に係る固体撮像パッケージ１００によれば、サンドブラスト処理等の粗面化処理により、カバーガラス１４及びパッケージ本体１２の接合面２０の表面積が増大するために、接着剤の食い付きが良好になって接着強度を向上させることができ、密閉性が良好となり、耐湿性が高められる。また、カバーガラス１４とパッケージ本体１２とを組み付ける際の位置合わせ精度を簡単に向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る半導体装置の分解斜視図である。
【図２】図１に示す半導体装置のＡ−Ａ縦断面図である。
【図３】カバーガラスの接合面側の平面図である。
【図４】（ａ）は図１に示した固体撮像パッケージの組立状態における作用を説明する縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線の縦断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１２  パッケージ本体
１３  半導体チップ（撮像素子チップ）
１４  カバーガラス（透光性部材）
１５  チップ収容部
１７  周壁
２０Ａ  接合面（パッケージ本体側）
２０Ｂ  接合面（カバーガラス側）
２１  粗面化領域
１００  固体撮像パッケージ（半導体装置）
【図１】
2006319130.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2006319130.tif 000006