(57)【要約】【課題】薄型、低コストで実装の自由度が高い固体撮像装置用半導体パッケージを提供する。【解決手段】フレキシブル配線基板にフィルム状熱可塑性接着剤を仮接着する工程と、金属基板に凹部を絞り加工により形成する工程と、前記フレキシブル配線基板と前記金属基板を前記フィルム状接着剤を介して熱圧着する工程と、固体撮像素子チップを前記金属基板の凹部に搭載し前記固体撮像素子チップと前記フレキシブル配線基板とを電気的に接続する工程と、中空構造を形成するように光透過性基板を前記金属基板に接着し封止する工程を有することを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基板に形成された凹部に半導体素子チップが搭載され、前記金属基板上に形成れている配線回路と半導体素子チップとが電気的に接続され、前記金属基板の凹部を気密封止してなる半導体パッケージにおいて、
フレキシブル配線基板にフィルム状接着剤を仮接着する工程と、金属基板に半導体素子チップを搭載するための凹部を金属基板に絞り加工により形成する工程と、前記フレキシブル配線基板を前記金属基板の凹部形状に倣うように前記フィルム状接着剤を介して前記金属基板を熱圧着する工程と、半導体素子チップを前記金属基板の凹部に搭載し前記半導体素子チップと前記フレキシブル配線基板とをワイヤーボンディングにより電気的に接続する工程と、光透過性基板と前記金属基板が前記フレキシブル配線基板を挟み込むように接着剤によって接着し気密封止する工程を有することを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項２】
前記フィルム状接着剤が熱可塑性接着剤であることを特徴とする請求項１記載の半導体パッケージ。
【請求項３】
前記フィルム状接着剤が熱可塑・熱硬化混合接着剤であることを特徴とする請求項１記載の半導体パッケージ。
【請求項４】
前記金属基板に画像入力機器への取付けのための位置決め孔及びネジ止め孔を備えることを特徴とする請求項１記載の半導体パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像素子などの光電変換素子を備えた半導体装置に関するものであり、特に、金属基板に形成された凹部に半導体素子チップが搭載され、前記金属基板上に形成れている配線回路と半導体素子チップとが電気的に接続され、前記金属基板の凹部を気密封止してなる半導体装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体装置の一種としては、光電変換をおこなう固体撮像装置、太陽電池などが知られている。
【０００３】
このうち、固体撮像素子アレイを有する固体撮像装置を例に挙げて説明する。固体撮像装置は、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどの画像入力機器によく備えられている。このような固体撮像装置は、シリコンウエハなどの半導体基板上に、受光素子としてのフォトダイオードと、駆動読み出し回路としてのＣＣＤ、ＣＭＯＳなどを集積化して集積回路を作製した後に、撮像エリア（有効画素領域）の上方に、アクリル系材料などを用いてカラーフィルタ及びマイクロレンズを形成する。
【０００４】
そして、集積回路、カラーフィルタ及びマイクロレンズを形成したシリコンウエハをダイシングしてチップ化し、そのチップをセラミックパッケージなどに収納して、ワイヤーボンディングなどによりチップとリードとの間を電気的に接続する。その後、ガラス基板の保護キャップをパッケージ上に接着して、外気からチップを保護している。
【０００５】
ところで、近年、デジタルカメラなどの画像入力機器は小型化が進められ、そのため、固体撮像装置も小型化、薄型化が望まれている。また、小型化された画像入力機器の筐体の中に多くの部品を配置するために、実装の自由度が高い固体撮像装置が望まれている。
【０００６】
このような要求から、特開昭５８−１０５５４６号公報、特開平６−２９１２４３号公報、特開平８−１７２１４２号公報、特開平９−３０７０１９号公報、特開平２０００−１７４１６４号公報に開示されているような、金属基板上に配線パターンを形成し、配線パターンと金属基板を一体に絞り加工をおこなって半導体チップを搭載する凹部を形成する事によって得られる半導体パッケージがある。このような半導体パッケージを用いると、金属基板を使用していることでセラミックパッケージに比べ薄型にすることができ、配線層上に半田ボールを形成して表面実装するなど実装の自由度を高めることが可能である。
【０００７】
以下、その製造方法の一例を図５を用いて説明する。まず。金属基板１上に絶縁層１３を形成する（ｂ）。次に絶縁層１３の上に銅箔１４を被着し、フォトエッチングにより配線パターン１５を形成する（ｄ）。さらに配線パターン１５上に保護絶縁層１６を被覆する（ｅ）。そして、金属基板１、絶縁層１３、配線パターン１５、保護絶縁層１６からなる積層体を一体に絞り加工して中央に凹部を形成する（ｆ）。凹部に半導体素子チップ１７を搭載し、ワイヤーボンディングにより半導体素子チップ１７と配線パターン１５とを電気的に接続する（ｇ）。最後に凹部を封止して完成する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術では、金属基板に配線パターンを形成した後に、一体に絞り加工をおこなう為に配線パターンにクラックや断線が生じるといった問題があった。また、絞り加工性の点から絶縁層、導体パターン及び保護絶縁層の材料の選定や絞り加工形状が制約されるといった問題があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記課題を解決するために、次の特徴を備える。すなわち、金属基板に予め絞り加工により予め凹部を形成しておく工程と、フレキシブル配線基板にフィルム状熱可塑性接着剤をラミネートする工程と、前記金属基板に前記フレキシブル配線基板を前記フィルム状熱可塑性接着剤を介して凹部形状に倣うように熱圧着する工程と、半導体素子チップを前記金属基板の凹部に搭載し前記半導体素子チップと前記フレキシブル配線基板とをワイヤーボンディングにより電気的に接続する工程と、光透過性基板を前記金属基板に接着し封止する工程を有することを特徴とする半導体パッケージ。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について説明する。図１は、本発明による固体撮像装置用半導体パッケージの製造方法を示す説明図である。
【００１１】
まず、金属基板１に絞り加工をおこない、固体撮像素子チップ５を搭載するための凹部を形成する。後工程で光透過性基板６の接着を妨げないように、凹部の深さは、搭載する固体撮像素子チップの厚さ＋０．３ｍｍ以上に設定するのが望ましい。温度サイクル試験等においてより高い信頼性を確保するために、金属基板１は、熱膨張係数が１１ｐｐｍ／℃以下の材質、例えば４２アロイ、ＳＵＳ４３０、インバー、スーパーインバー、コバール、パーマロイＰＢなどを使用するのが望ましい。また、絞り加工性の観点から、金属基板１の厚さは０．３〜０．６ｍｍの範囲で選択するのが望ましい。
【００１２】
次に、フレキシブル配線基板２にフィルム状熱可塑性接着剤３を仮接着する。本実施例では、フレキシブル配線基板２として、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）を用いた。仮接着は、熱圧着機または熱ロールによって仮接着することができる。ＦＰＣの外形打ち抜き前にフィルム状熱可塑性接着剤３をラミネートし、ＦＰＣと一緒に外形打ち抜きをおこなえば生産性を向上することができる。
【００１３】
次に、先ほど絞り加工により凹部を形成した金属基板１に、フレキシブル配線基板２を先ほど仮接着したフィルム状熱可塑性接着剤３を介して、熱圧着する。この際、金属基板１の凹部形状に倣うようにフレキシブル配線基板２が接着される。本実施例では、図２に示したような圧着ツール８を用いて熱圧着した。圧着ツール８にはパルスヒーターが内蔵されていて、加熱することができる。また、圧着ツール８の圧着面には、熱伝導性シリコーンゴム９が取り付けられており、圧着面に均等に荷重が加わるようになっている。上記以外の熱圧着方法として、図３に示したように、２段階に分けて圧着しても良い。この方法では、工程数は増えるが圧着ツールの設計・加工が容易となる。金属基板１とフレキシブル配線基板２の接着性により高い信頼性が求められる場合には、フィルム状熱可塑性接着剤３の替わりにフィルム状熱可塑・熱硬化混合接着剤を用い、熱圧着工程終了後、オーブン等によって熱硬化をおこなうことが望ましい。
【００１４】
次に、固体撮像素子チップ５を金属基板１の凹部にダイボンデイィングする。図示していないが、固体撮像素子チップ５は、金属基板１にダイボンド剤により固定されている。さらに、固体撮像素子チップ５とフレキシブル配線基板２をワイヤーボンディングにより電気的に接続する。ボンディングワイヤー４のループ形状は、後工程で光透過性基板６の接着を妨げないように、金属基板１の最上面より低くなるように調整する。
【００１５】
最後に、光透過性基板６を金属基板１に接着されたフレキシブル配線基板２に接着して、密閉封止する。本実施例では、固体撮像素子チップ５への入射光を極力減衰させないために、接着は外周部のみでおこない、中空構造とした。光透過性基板６としては、例えばガラス基板、アクリル基板が用いられる。光透過性基板６不要な入射光を遮る為に、光透過性基板６の少なくともどちらか一方の面に遮光部材７を形成するのが望ましい。また、光透過性基板６の片面あるいは両面に反射防止膜、赤外カットフィルター又は光学ローパスフィルターのうち少なくとも１つを形成するのが望ましい。
【００１６】
図４は、本発明による固体撮像装置用半導体パッケージの一実施例の平面図である。金属基板１の周辺部に位置決め孔１１及びネジ留め孔１２が形成されている。画像入力機器、例えばデジタルカメラの実装位置に位置決め孔１１と勘合する位置決めピンと、ネジ留め孔１２に対応するネジ孔を設けておくことで固体撮像装置の取り付けを簡単におこなうことができる。本実施例ではフレキシブル配線基板２の出力側をコネクターに差し込める形状にしてある。これにより、はんだ付けなどの作業が不要となり、他部品との接続・取り外しが容易となる。また、フレキシブル配線基板２を金属基板１の外形から延長して引き出してあるため、接続される部品の配置の自由度が向上している。
【００１７】
【発明の効果】
本発明に係る半導体パッケージ及び半導体パッケージの製造方法によれば、一般的で安価な配線材料を使用して、比較的自由な絞り加工形状で、金属基板を用いた半導体パッケージが容易に製造できる。また、画像入力機器への実装性の自由度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による半導体パッケージの製造方法の実施例を示す説明図である。
【図２】本発明による半導体パッケージの製造方法における熱圧着工程の一実施例をを示す説明図である。
【図３】本発明による半導体パッケージの製造方法における熱圧着工程の一実施例を示す説明図である。
【図４】本発明による固体撮像装置用半導体パッケージの一実施形態を示す平面図である。
【図５】従来の半導体パッケージの製造方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１  金属基板
２  フレキシブル配線基板
２１  カバーレイフィルム
２２  銅配線
２３  絶縁ベースフィルム
２４  コネクター差し込み部補強板
３  フィルム状熱可塑性接着剤
４  ボンディングワイヤー
５  固体撮像素子チップ
６  光透過性基板
７  遮光部材
８  接着剤
９  圧着ツール
１０  熱伝導性シリコーンゴム
１１  位置決め孔
１２  ネジ留め孔
１３  絶縁層
１４  銅箔
１５  配線パターン
１６  保護絶縁層
１７  半導体素子チップ
１８  封止剤
【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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