(57)【要約】【課題】  サイズの異なる半導体チップを収納することができる中空パッケージを提供する。【解決手段】  中空パッケージ４を構成するパッケージ本体１２のチップ収納部１３内に、断面が階段形状となるように段部１８を形成する。サイズの小さいイメージセンサチップ３を中空パッケージ４内に収納する場合には、イメージセンサチップ３をチップ収納部１３の底面１３ａにダイボンドし、ボンディングワイヤ１９によってリード１４と接続する。また、サイズの大きなイメージセンサチップ２２を中空パッケージ４に収納する場合には、段部１８の上面１８ａ上にイメージセンサチップ２２をダイボンドし、ボンディングワイヤ２４によってリード１４と接続する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッケージ本体と、
このパッケージ本体の上面に設けられた凹状のチップ収納部であって、断面が略階段状となるように形成され、各段に異なるサイズの半導体チップが載置できるようにされたチップ収納部と、
このチップ収納部のいずれかの段に載置された半導体チップと電気的に接続される接続部と、
パッケージ本体の上面に接合されてチップ収納部を封止するリッドとを備えたことを特徴とする中空パッケージ。
【請求項２】
前記チップ収納部の上方の段に半導体チップを載置する場合には、チップ収納部の下方の段に、半導体チップの下面と該チップ収納部の底面とに接触する熱伝導板を載置することを特徴とする請求項１記載の中空パッケージ。
【請求項３】
前記熱伝導板は、チップ収納部の下方の段に載置可能なサイズを有する不良品の半導体チップであることを特徴とする請求項２記載の中空パッケージ。
【請求項４】
前記チップ収納部の底面に、パッケージ本体を貫通する放熱用の穴を形成したことを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の中空パッケージ。
【請求項５】
請求項１ないし４いずれか記載の中空パッケージと、半導体チップとを備えたことを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
透明な材質で形成されたリッドを有する請求項１ないし４いずれか記載の中空パッケージと、この中空パッケージに収納されるイメージセンサチップとを備えたことを特徴とする固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子が収納される中空パッケージと、この中空パッケージに半導体チップを収納した半導体装置、及びイメージセンサチップを収納した固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置は、パッケージと呼ばれる実装基板上に半導体チップを実装し、この半導体チップの入出力パッドと、パッケージに設けられたリードとをボンディングワイヤで接続して形成されているものが多い。このパッケージの種類の一つとして、従来より中空パッケージが用いられている。
【０００３】
中空パッケージは、セラミックやプラスチック等を用いて形成され、上面に半導体チップが収納される凹状のチップ収納部が設けられた略箱形状のパッケージ本体と、このパッケージ本体にインサート成形されたリードと、パッケージ本体の上面に接合されてチップ収納部を封止するリッドとから構成されている。また最近では、ボンディングワイヤを用いず、バンプを用いて半導体チップとリードとを接続しているものもある。半導体チップとしてＣＣＤやＣＭＯＳ等のイメージセンサチップを収納する固体撮像装置では、透明な材質で形成されたリッドが用いられている。
【０００４】
イメージセンサチップは、撮像にともなって発熱し、この発熱により出力信号のＳ／Ｎ比が悪化してノイズが発生する。そのため、従来の固体撮像装置では、種々の方法によってイメージセンサチップの放熱を行なっており、その一つとして、中空パッケージに放熱機能を持たせることが考えられている。例えば、特許文献１及び２記載の中空パッケージでは、イメージセンサチップの裏面に当接する熱伝導部と、パッケージの外部に露呈されて放熱を行なう放熱部とをリードフレームと一体に形成している。また、特許文献３には、２枚の金属板とリードフレームとを重ね合わせ、全体として放熱効果を有する中空パッケージを形成することが記載されている。
【特許文献１】特開２００１−２５７３３０号公報
【特許文献２】特開２００４−１４６５３０号公報
【特許文献３】特開２００３−００７８８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、中空パッケージは、収納する半導体チップのサイズに合せて形成されていたため、異なるサイズの半導体チップに流用することはできなかった。しかし、半導体装置のローコスト化の観点から、異なるサイズの半導体チップを収納することのできる中空パッケージの登場が望まれている。
【０００６】
また、特許文献１〜３記載の発明では、金属を使用してイメージセンサチップの放熱を行なっているが、部品点数の増加、これに伴う製造工数の増加によるコストアップが問題となる。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、サイズの異なる半導体チップを収納することができ、かつ半導体チップの放熱をローコストに行なうことができる中空パッケージと、これを使用した半導体装置及び固体撮像装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の中空パッケージは、パッケージ本体と、このパッケージ本体の上面に設けられた凹状のチップ収納部であって、断面が略階段状となるように形成され、各段に異なるサイズの半導体チップが載置できるようにされたチップ収納部と、このチップ収納部のいずれかの段に載置された半導体チップと電気的に接続される接続部と、パッケージ本体の上面に接合されてチップ収納部を封止するリッドとから構成している。この中空パッケージによれば、異なるサイズの半導体チップの収納に使用することができるため、中空パッケージのコストダウンを図ることができる。
【０００９】
また、チップ収納部の上方の段に半導体チップを載置する場合には、チップ収納部の下方の段に、半導体チップの下面とチップ収納部の底面とに接触する熱伝導板を載置している。これによれば、半導体チップの熱をパッケージ本体に伝達することができるので、半導体チップの放熱を行なうことができる。
【００１０】
また、熱伝導板としては、チップ収納部の下方の段に載置可能なサイズを有する不良品の半導体チップを使用している。これによれば、本来ならば廃棄される不良品の半導体チップを使用するため、ローコストである。また、廃棄物を減らすこともできる。
【００１１】
また、チップ収納部の底面に、パッケージ本体を貫通する放熱用の穴を形成してもよい。これによれば、中空パッケージ内に熱伝導部材等を挿入して、半導体チップや熱伝導板に接触させることができるので、放熱効果を高めることができる。
【００１２】
また、本発明の半導体装置及び固体撮像装置は、上記中空パッケージを使用している。これによれば、半導体装置及び固体撮像装置のコストダウンを図ることができる。また、半導体チップ及びイメージセンサチップの放熱効果を高めることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、中空パッケージと、この中空パッケージを使用する半導体装置及び固体撮像装置のコストダウンを図ることができ、かつチップの放熱を効果的に行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明を実施した固体撮像装置２の構成を示す断面図である。固体撮像装置２は、イメージセンサチップ３と、このイメージセンサチップ３を収納する中空パッケージ４とから構成されている。
【００１５】
イメージセンサチップ３は、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等からなり、シリコン等で形成されたチップ基板７の上面に、受光部８と、複数個の入出力パッド９とが形成されている。受光部８には、例えばフォトダイオード（ＰＤ）がマトリクス状に配列され、その上方にはカラーフィルタとマイクロレンズとが設けられている。入出力パッド９は、導電性を有する金属で形成された電極パッドであり、受光部８と電気的に接続されている。
【００１６】
中空パッケージ４は、セラミックやプラスチックによって形成された略箱形状のパッケージ本体１２と、このパッケージ本体１２の上面１２ａに設けられた凹状のチップ収納部１３と、パッケージ本体１２内にインサート成形された金属切片からなる複数本のリード１４と、パッケージ本体１２の上面１２ａに接合されてチップ収納部１３を封止するリッド１５とから構成されている。イメージセンサチップ３との電気的な接続に用いられる接続部であるリード１４の両端は、チップ収納部１３内で露呈されるインナーリード部１４ａと、パッケージ本体１２の外に突出されるアウターリード部１４ｂとして用いられる。リッド１５は、イメージセンサチップ３に光が入射できるようにするため、透明なガラス板やプラスチック板によって形成されている。
【００１７】
チップ収納部１３内には、断面が略階段状になるように、１つの段部１８が全周に形成されている。段部１８よりも小さなサイズのイメージセンサチップ３を中空パッケージ４に収納する場合には、イメージセンサチップ３をチップ収納部１３の底面１３ａにダイボンドする。そして、イメージセンサチップ３の入出力パッド９と、リード１４のインナーリード部１４ａとの間をボンディングワイヤ１９で接続して、リッド１５で封止する。
【００１８】
また、段部よりも大きなサイズのイメージセンサチップを中空パッケージに収納する場合には、図２に示す固体撮像装置２１のように、段部１８の上面１８ａにイメージセンサチップ２２をダイボンドする。そして、イメージセンサチップ２２の入出力パッド２３と、リード１４のインナーリード部１４ａとの間をボンディングワイヤ２４で接続して、リッド１５で封止する。なお、ボンディングワイヤを用いずにバンプを用いてイメージセンサチップ２２とリード１４とを接続することも可能である。
【００１９】
このように、チップ収納部１３内に適当なサイズの段部１８を形成することにより、サイズの異なるイメージセンサチップ３，２２を選択的に収納することのできる中空パッケージ４を構成することができる。また、中空パッケージ４を共通化することができるので、固体撮像装置２のコストダウンに資することができる。
【００２０】
なお、図２に示すように、段部１８の上面１８ａにイメージセンサチップ２２をダイボンドすると、イメージセンサチップ２２とチップ収納部１３の底面１３ａとの間に隙間が生じるため、イメージセンサチップ２２の熱がパッケージ本体１２に伝わりにくくなり、放熱効果が低下する。イメージセンサチップ２２の温度が上昇すると、出力信号のＳ／Ｎ比が悪化してノイズが発生する。
【００２１】
上記問題を解決するために、図３に示す固体撮像装置２８のように、イメージセンサチップ２２の下に、イメージセンサチップ２２の下面２２ａとチップ収納部１３の底面１３ａとに接触する熱伝導板２７を挟み込むとよい。この熱伝導板２７としては、熱の伝達効率の良い材質で形成された板状のものを用いることができる。また、熱伝導板２７として、機能検査により不良品と判断されたサイズの小さなイメージセンサチップを用いてもよい。これによれば、本来ならば廃棄されるものを有効に利用することができるため、固体撮像装置のローコスト化を図ることができ、更に廃棄物を減らすことができる。また、イメージセンサチップを構成するシリコン製の基板は、熱伝導効率が高いため、イメージセンサチップの放熱効果を高めることができる。
【００２２】
また、図４に示す固体撮像装置３０の中空パッケージ３１のように、イメージセンサチップ３２の放熱効果を高めるために、パッケージ本体３３の下面に貫通穴３４を形成してもよい。この貫通穴３４に対し、熱伝導率の高い部材３５を挿入して熱伝導板３６の下面に接触させれば、パッケージ本体３３を介して放熱を行なう場合よりも放熱効果を高めることができる。
【００２３】
なお、上記実施形態では、中空パッケージ内にイメージセンサチップを収納する固体撮像装置を例に説明したが、メモリ等の半導体チップを中空パッケージに収納してもよい。この場合でも、サイズの異なる半導体チップを中空パッケージに収納できるようにすることで、半導体装置のコストを下げることができる。また、チップ収納部内に形成する段部を１段としたが、複数の段部を設けてもよい。これによれば、収納可能なチップのサイズを増やすことができ、更なるローコスト化を図ることができる。
【００２４】
また、サイズに応じてパッケージ本体内でイメージセンサチップをダイボンドする位置を変更したが、イメージセンサチップの光軸方向での位置調整を行なうためにダイボンド位置を変更してもよい。例えば、固体撮像装置の撮像光学系には、光学ローパスフィルタ（ＯＬＰＦ）が挿入されるが、このＯＬＰＦは、イメージセンサチップの画素ピッチに応じて厚みが変わるため、光路長が変化してしまう。この光路長の変化によりイメージセンサチップの結像面位置が変化するので、これを調整するためにパッケージ本体内でイメージセンサチップのダイボンド位置を変更してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】サイズの小さいイメージセンサチップを中空パッケージに収納した固体撮像装置の断面図である。
【図２】サイズの大きいイメージセンサチップを中空パッケージに収納した固体撮像装置の断面図である。
【図３】サイズの大きいイメージセンサチップを中空パッケージに収納し、かつその下方に熱伝導板を収納した固体撮像装置の断面図である。
【図４】サイズの大きいイメージセンサチップを中空パッケージに収納し、その下方に熱伝導板を収納するとともに、パッケージ本体の下面に貫通穴を形成した固体撮像装置の断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
２  固体撮像装置
３，２２  イメージセンサチップ
４  中空パッケージ
１２  パッケージ本体
１３  チップ収納部
１４  リード
１５  リッド
１８  段部
２７  熱伝導板
３０  貫通穴
【図１】
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【図２】
2006339291.tif 000004
【図３】
2006339291.tif 000005
【図４】
2006339291.tif 000006