(57)【要約】【課題】半導体素子で発生した熱を効率よく放出することができる半導体装置を提供する。【解決手段】固体撮像素子３の一部を熱硬化性ダイボンド樹脂９を用いてパッケージ５の実装面５ａ上に接着する。固体撮像素子３とパッケージ５との間に、伝熱部材７としてシリコーンを充填する。シリコーンは固体撮像素子５に発生した熱によって加熱されたときにほぼ一定の形状及び柔軟性を保ち、熱伝導性に優れた物質である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と、
この半導体素子の一部が接着剤を介して実装される実装面を有するパッケージとを備えている半導体装置において、
前記半導体素子が発熱しても柔軟性と高い熱伝導性とを有する伝熱部材が、前記半導体素子と前記パッケージとの間に設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記半導体素子と前記パッケージとの間の隙間に通じる孔が前記パッケージに形成され、その孔に前記伝熱部材の一部が入り込んで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】
前記孔が前記パッケージの底面から前記実装面へ通じていることを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記孔が長孔であることを特徴とする請求項３記載の半導体装置。
【請求項５】
前記パッケージに接触して放熱を促す接触部材を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の半導体装置。
【請求項６】
前記パッケージに接触して放熱を促す接触部材を備え、この接触部材が前記孔内の前記伝熱部材に接触していることを特徴とする請求項３又は４記載の半導体装置。
【請求項７】
前記接触部材の一部が前記孔の前記伝熱部材に埋設されていることを特徴とする請求項６記載の半導体装置。
【請求項８】
前記接触部材が放熱板であることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置として、受光素子パッケージと受光素子と熱硬化型ダイボンド樹脂とを備えた光電変換装置がある（下記特許文献１参照）。
【０００３】
この光電変換装置では、受光素子（例えば固体撮像素子）は熱硬化型ダイボンド樹脂によって受光素子パッケージ上に接着されている。
【０００４】
受光素子パッケージ上に塗布された熱硬化型ダイボンド樹脂の受光素子に接触する部分の面積は、受光素子の受光素子パッケージと対向する面の面積よりも小さい。
【０００５】
このような構成を採用することによって、熱硬化型ダイボンド樹脂が熱硬化した後に熱硬化型ダイボンド樹脂に生じる応力を小さくすることができ、受光素子がそり返るのを抑制することができる。
【特許文献１】特開２００４−３３５６２８号公報（段落００４４〜００５３、図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の光電変化装置では、受光素子で発生した熱のほとんどは熱硬化型ダイボンド樹脂を介して受光素子パッケージに伝わり、その受光素子パッケージから外部へ放出される。受光素子の熱硬化型ダイボンド樹脂に接触していない部分は窒素ガス、空気等の封入ガスに接触しており、その部分では放熱はほとんど行われない。
【０００７】
しかし、近年大型の受光素子が用いられようになり、発熱量が多くなったため、従来技術の放熱構造では、受光素子の放熱が追いつかず、暗電流が増加し、例えば画像に白むら等が発生するなど、画像が劣化する虞があった。
【０００８】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は半導体素子で発生した熱を効率よく放出することができる半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述の課題を解決するため請求項１の発明の半導体装置は、半導体素子と、この半導体素子の一部が接着剤を介して実装される実装面を有するパッケージとを備えている半導体装置において、前記半導体素子が発熱しても柔軟性と高い熱伝導性とを有する伝熱部材が、前記半導体素子と前記パッケージとの間に設けられていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１記載の半導体装置において、前記半導体素子と前記パッケージとの間の隙間に通じる孔が前記パッケージに形成され、その孔に前記伝熱部材の一部が入り込んでいることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項２記載の半導体装置において、前記孔が前記パッケージの底面から前記実装面へ通じていることを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項３記載の半導体装置において、前記孔が長孔であることを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか１項記載の半導体装置において、前記パッケージに接触して放熱を促す接触部材を備えていることを特徴とする。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項３又は４記載の半導体装置において、前記パッケージに接触して放熱を促す接触部材を備え、この接触部材が前記孔内の前記伝熱部材に接触していることを特徴とする。
【００１５】
請求項７の発明は、請求項６記載の半導体装置において、前記接触部材の一部が前記孔の前記伝熱部材に埋設されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項８の発明は、請求項５〜７のいずれか１項記載の半導体装置において、前記接触部材が放熱板であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、半導体素子で発生した熱を効率よく放出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１はこの発明の第１実施形態に係る撮像装置の平面図、図２は図１のII−II線に沿う断面を示す概念図、図３は図１に示す撮像装置のパッケージの平面図である。
【００２０】
図１〜３に示すように、撮像装置（半導体装置）１は固体撮像素子（半導体素子）３とパッケージ５と伝熱部材７とを備える。
【００２１】
固体撮像素子３の平面形状は矩形であり、固体撮像素子３の中央部だけが熱硬化性ダイボンド樹脂（接着剤）９によってパッケージ５の実装面５ａ上に接着されている。
【００２２】
パッケージ５は４つの孔５ｂと１６本のリード５ｃとを有する。孔５ｂの断面形状は円形であり、パッケージ５の底面５ｅから実装面５ａへ通じている。４つの孔５ｂはそれぞれパッケージ５の実装面５ａ上の矩形の素子貼付領域５ｄの四隅に位置している。一般に固体撮像素子３の周縁部には駆動部等が設けられているので、固体撮像素子３の周縁部は発熱量が多い。４つの孔５ｂは素子貼付領域５ｄの四隅に位置しているので、孔５ｂは固体撮像素子３の発熱量が多い部分に対向する。
【００２３】
リード５ｃはパッケージ５の両サイドにそれぞれ８本ずつ設けられている。リード５ｃはパッケージ５の両側面から直角に折り曲げられて下方へ延びている。リード５ｃはそれぞれパッケージ５のキャビティティ部５ｆに設けられた内部電極（図示せず）に接続されている。内部電極はボンディングワイヤ１１を介して固体撮像素子３の接続電極（図示せず）に接続されている。
【００２４】
伝熱部材７は例えばグリース状のシリコーンであり、孔５ｂに充填される。伝熱部材７の一部は固体撮像素子３とパッケージ５との間の隙間に入り込んでいる。シリコーンとは有機ケイ素化合物の総称である。伝熱部材７の熱伝導率はパッケージ５に封入される窒素ガス等の封入ガスの熱伝導率よりも高い。また、伝熱部材７は撮像装置１が作動しているとき、固体撮像素子３によって加熱されるが、伝熱部材７は加熱されても孔５ｂから流出しないような性質を有する。また、伝熱部材７は加熱されても柔軟性が保たれ、固化しないためダイボンド樹脂のように加熱によって固化して固体撮像素子３をそらせる虞が無い。
【００２５】
パッケージ５の開口面には封止ガラス１２が接触剤１３によって固定されている。
【００２６】
撮像装置１を組み立てるには、まず、固定撮像素子３を熱硬化性ダイボンド樹脂９でパッケージ５の実装面５ａ上に接着し、その後、熱硬化性ダイボンド樹脂９を加熱して硬化させる。
【００２７】
次に、固体撮像素子３の接続電極とパッケージ５のリード５ｃの後端部とをボンディングワイヤ１１で接続する。
【００２８】
その後、パッケージ５の孔５ｂに伝熱部材７としてシリコーンを充填する。
【００２９】
最後に、封止ガラス１２を接着剤１３でパッケージ５の上面に接着する。このとき、パッケージ５内に例えば窒素ガス等の封入ガスを封入する。
【００３０】
撮像装置１を使用しているとき、固体撮像素子１は発熱する。この熱は熱硬化ダイボンド樹脂９及び伝熱部材７を介してパッケージ５に伝達される。パッケージ５に伝達された熱はパッケージ５を介して空気中に放出される。
【００３１】
以上のように、この実施形態の撮像装置１によれば、固体撮像素子３で発生した熱を熱硬化性ダイボンド樹脂９だけでなく伝熱部材７をも介してパッケージ５に伝達させるので、固体撮像素子３の熱を効率よく放出することができる。したがって、例えば露出時間を長くしたときなどに出力される画像に白むら等が生ずるのを防ぐことができ、画像の劣化を抑えることができる。
【００３２】
図４は図１に示す第１実施形態の第１変形例のパッケージの平面図である。
【００３３】
この第１変形例はパッケージ５の構成だけが第１実施形態と異なる。それ以外の部分は第１実施形態と同様であるので、第１実施形態に係る撮像装置と共通する部分については同一符号を付してその説明を省略する。以下、主な相違部分についてだけ説明する。
【００３４】
第１実施形態の撮像装置１のパッケージ５の孔５ｂの断面形状は円形であるが、図４に示す第１変形例では、パッケージ２５の孔５ｈの断面形状はほぼ楕円形である。孔５ｈはリード５ｃの配列方向Ｐとほぼ直交する方向へ延びている。
【００３５】
第１変形例によれば、孔５ｈの形状をリード５ｃの配列方向Ｐとほぼ直交する方向へ延びた長孔にしたので、伝熱部材７の固体撮像素子３との接触面積を第１実施形態よりも大きくすることができ、固体撮像素子３の熱をより効率よく放出することができる。
【００３６】
図５は図１に示す第１実施形態の第２変形例のパッケージの平面図である。
【００３７】
この第２変形例はパッケージ３５の構成だけが第１実施形態と異なる。それ以外の部分は第１実施形態と同様であるので、第１実施形態に係る撮像装置と共通する部分については同一符号を付してその説明を省略する。以下、主な相違部分についてだけ説明する。
【００３８】
図５に示す第２変形例では、第１変形例と同様にパッケージ３５の孔５ｉの形状を長孔にした。但し、第１変形例と異なり、孔５ｉはリード５ｃの配列方向Ｐへ延びている。
【００３９】
第２変形例によれば、孔５ｉの形状をリード５ｃの配列方向Ｐへ延びた長孔にしたので、第１変形例と同様の作用効果を得ることができる。
【００４０】
図６はこの発明の第２実施形態に係る撮像装置の平面図、図７は図６のVII−VII線に沿う断面を示す概念図である。
【００４１】
第１実施形態と共通する部分については同一符号を付してその説明を省略する。以下、主な相違部分についてだけ説明する。
【００４２】
この第２実施形態では、図６、７に示すように、パッケージ５の底面５ｅに放熱板（接触部材）１５が接着剤１６によって接着されている。
【００４３】
放熱板１５には複数のピン（接触部材の一部）１５ａが形成されている。ピン１５ａは孔５ｂ内の伝熱部材７に埋設されている。
【００４４】
第２実施形態によれば、パッケージ５の底面５ｅに放熱板１５が接着され、しかも放熱板１５のピン１５ａが伝熱部材７に埋設されているので、固体撮像素子３からパッケージ５や伝熱部材７に伝達された熱をより効率よく放出することができる。
【００４５】
なお、上述の各実施形態はいずれも撮像装置１，２０１であるが、この発明の適用は撮像装置１，２０１に限られず、撮像装置１，２０１以外の半導体装置にも適用することができる。
【００４６】
また、上述の各実施形態では、伝熱部材７としてシリコーンを用いたが、伝熱部材をシリコーンに限定するものではない。伝熱部材としては、熱伝導率が封止ガスよりも良く、また、半導体素子によって加熱されてもほぼ一定の形状が保たれ、しかも、柔軟性が保たれる物質であればよい。
【００４７】
なお、上述の各実施形態では、固体撮像素子３をパッケージ５に接着する接着剤として熱硬化性ダイボンド樹脂９が用いられているが、接着剤はこれに限られない。
【００４８】
また、第２実施形態では、接触部材として放熱板１５が用いられているが、接触部材は放熱板に限られず、半導体装置を支持する支持部材等、半導体装置に接触し、熱伝導率が封入ガスよりも高いものであればよい。接触部材としては、本来、放熱のためにパッケージ５に設けられたものでなくとも、パッケージ５に接触しているもので、パッケージ５の熱を放出することができるものであればよい。
【００４９】
なお、第２実施形態では、放熱板１５はピン１５ａを有しているが、ピン１５ａに限られるものではなく、パッケージ５の孔５ｈ，５ｉの形状が図４、５に示すように、長孔であれば、板状のものでもよい。また、伝熱部材７にピン１５ａ等を採用するか否かは任意である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１はこの発明の第１実施形態に係る撮像装置の平面図である。
【図２】図２は図１のII−II線に沿う断面を示す概念図である。
【図３】図３は図１に示す撮像装置のパッケージの平面図である。
【図４】図４は図１に示す第１実施形態の第１変形例のパッケージの平面図である。
【図５】図５は図１に示す第１実施形態の第２変形例のパッケージの平面図である。
【図６】図６はこの発明の第２実施形態に係る撮像装置の平面図である。
【図７】図７は図６のVII−VII線に沿う断面を示す概念図である。
【符号の説明】
【００５１】
１：撮像装置（半導体装置）、３：固体撮像素子（半導体素子）、５：パッケージ、５ａ：実装面、５ｂ，５ｈ，５ｉ：孔、７：伝熱部材、９：熱硬化性ダイボンド樹脂（接着剤）、１５：放熱板（接触部材）、１５ａ：ピン（接触部材の一部）。
【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】
2008172092.tif 000007
【図６】
2008172092.tif 000008
【図７】
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