(57)【要約】【課題】プラスチック製のセンサステージに半導体光センサチップをマウントして接着剤で固着する際に、接着の欠陥を防いで製品の信頼性向上を図る。【解決手段】底壁３ａの上面中央に半導体光センサチップ４を設置するチャンネル状の凹溝３ｂを形成したプラスチック成形品になるセンサステージ３に対し、前記凹溝内に熱・ＵＶ硬化型接着剤を塗布してセンサチップを定位置に固着した構成になる半導体装置において、前記センサステージの底壁に形成した凹溝内の底面中央にセンサチップを載せる島形の偏平な台座３ｅ、また該台座の両脇にセンサチップを水平姿勢に担持する突起３ｄを設けるとともに、さらに該台座の側縁と対峙する凹溝の側面を傾斜面３ｂ−１にする。これにより、センサチップをマウントした際に凹溝に塗布した接着剤が外に抜け出るのを抑え、併せてＵＶ照射面積を拡大してセンサチップを確実に固着できる。【選択図】　　　図１
2004014992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサステージに半導体光センサチップをマウントし、光学レンズを通じて前記センサチップ上に結像された被写体像を電気信号に変換する半導体装置であり、前記センサステージが、その底壁の上面中央にセンサチップを設置するチャンネル状の凹溝を形成して該凹溝の側方にリード端子をインサート成形したプラスチック成形品であり、前記凹溝内に接着剤を塗布してセンサチップを定位置に固着した上で、センサチップの電極部とリード端子との間をボンディングワイヤで接続したものにおいて、
前記センサステージの底壁に形成した凹溝内の底面中央にセンサチップを載せる島形の偏平な台座を設けたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置において、接着剤が熱・ＵＶ硬化型接着剤であることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の半導体装置において、台座はその幅が凹溝の溝幅より小さく、かつセンサチップの上面両サイドに配列して形成した電極部の領域を下面から受け止める幅に設定したことを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体装置において、台座の側縁と対峙する凹溝の側面を傾斜面としたことを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の半導体装置において、センサステージの凹溝内に、台座とは別にセンサチップを下面から担持してその長手方向の傾きを防止する支持部材を設けたことを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項５記載の半導体装置において、支持部材が、凹溝の長手方向で台座の両側に配した突起であり、かつ該突起の高さを台座の高さよりも僅かに高く設定したことを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかにに記載の半導体装置が、当該装置に光学レンズ部と絞り部を組合せて構成する測距モジュールのセンサステージであることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラに搭載するオートフォーカス用測距モジュールなどに適用する半導体装置に関し、詳しくは半導体光センサチップをマウントするセンサステージの構造に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
まず、頭記したオートフォーカス用測距モジュールを例に、本発明と同一出願人より特願２００１─３２８５６８号として先に提案した測距モジュールの構成を図３に示す。図３において、１は左右一対のレンズ１Ｌ，１Ｒを備えた光学レンズ部、２は前記レンズ１Ｌ，１Ｒに対応する絞り穴２Ｌ，２Ｒを形成した絞り部、３は半導体光センサチップ４（以下「センサチップ」と呼称する）をマウントしたセンサステージ（半導体光センサチップを装備した半導体装置のパッケージ）であり、これら三つのパーツはプラスチック製になり、図示のように各パーツを上下に重ね合わせてその接合面を接着剤で接着した上で、その内部にゲル状の透明充填材を充填して測距モジュールを構成している。
【０００３】
ここで、半導体光センサチップ４は、一直線上に並ぶ左右のホトセンサアレイ４Ｌ，４Ｒを作り込んだ短冊状の外形になり、リード端子（デュアル・イン・ライン）５をインサート成形した樹脂製のセンサステージ３の底壁３ａ上の定位置にマウントして接着剤で固着した上で、センサチップ４の上面中央の両サイドに配列した電極部（ボンディングパッド）４ａとセンサステージ３の底壁上面に引出したリード端子５のインナーリード部５ａとの間をボンディングワイヤ６で接続している。なお、センサステージ３の底壁３ａの両脇に開口した窓穴は、測距モジュールの組立状態でその筐体内部に充填する透明充填材を注入口である。
【０００４】
次に、前記センサステージ部３の従来構造の詳細を図４，図５に示す。すなわち、センサステージ３にはその底壁３ａの上面中央にセンサチップ４の幅に対応する溝幅に設定したチャンネル状の凹溝（断面Ｕ字形）３ｂが形成されており、さらにこの凹溝３ｂ沿って溝内の両サイドにはセンサチップ４を載せる一対の台座３ｃ、および底壁３ａの長手方向の両端側に突起３ｄが階段状に形成されている。
【０００５】
ここで、台座３ｃは、センサチップ４の電極部４ａにワイヤボンディングを施す際の受け台としての役目と、さらに向かい合って並ぶ台座の間で凹溝内の中央に接着剤溜まりを確保するものであり、その幅，長さは図５（ａ）で表すようにセンサチップ４の電極部４ａの配列領域に対応している。一方、突起３ｄはセンサチップ４をセンサステージ３に組付けた状態でその長手方向での姿勢の傾きを防ぐ支柱の役目を果たすものである。
【０００６】
上記構造のセンサステージ３に対して、センサチップ４は次のような方法で装着される。まず、センサステージ３の底壁３ａに形成した凹溝３ｂに接着剤として熱・ＵＶ硬化型接着剤を塗布し、続いてセンサチップ４をマウントして定位置に押さえ付け、この状態でセンサステージ３の上方からの紫外線照射によりＵＶ硬化を行ってセンサチップ４を定位置に仮止めする。その後に接着剤を熱硬化させてセンサチップ４をセンサステージ３に固着し、最後にセンサチップ４の電極部４ａとセンサステージ３にインサート形成されているリード端子５のインナーリード部５ａとの間にワイヤ６をボンディングする。
【０００７】
なお、接着剤として熱・ＵＶ硬化型接着剤を使用するのは、前記組立工程での製造効率，信頼性の両面からセンサチップ４を定位置に精度よく接合させるためであり、前記のように接着剤をＵＶ硬化させることでセンサステージ３にマウントしたセンサチップ４を位置精度よく仮止めでき、さらに熱硬化を行うことで高い接着強度を確保することができる。また、図４，図５で述べたように凹溝３ｂの溝内に沿って両サイドに台座３ｃを設けて溝内中央部に接着剤溜まりとなる隙間を確保し、この台座３ｃの上に載置したセンサチップ４の裏面と凹溝３ｃの底面との間の隙間を接着剤で満たすことで、接着剤に厚みを持たせ、センサステージ（プラスチック）とセンサチップ（シリコン）との熱膨張差に起因するセンサチップの位置ずれ，剥離を抑えて高い信頼性が確保できる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記した従来構造のセンサステージでは、センサチップをマウントする組立工程で次に記すような問題点がある。
すなわち、センサステージ３の底壁に形成した凹溝３ｂに接着剤を塗布する工程では、この溝内の側縁に沿って階段状に形成した台座３ｃの上面にも接着剤が塗布される。このために、続くセンサチップ４のマウント工程でチップを台座３ｃの上に載せて上方から押さえ付けると、凹溝３ｂに塗布された流動性のある接着剤の一部は逃げ場を失ってセンサチップ４の側縁と凹溝３ａとの間に残る細隙を這い上がり、底壁３ａの上面側に飛び散ってリード端子５のインナーリード部５ａおよびセンサチップ４の電極部４ａに付着することがある。また、この接着剤の抜け出しに伴い凹溝３ｂの中央部分では接着剤量が減少し、このためにセンサチップ４と凹溝底面との間にボイドが生じ、センサチップ４の一部面域がセンサステージ３に接着されなくなるといった欠陥が発生する。
【０００９】
図７はこのような接着の欠陥の発生状況を表した図である。すなわち、センサチップ４をセンサステージ３にマウントして接着剤を硬化処理した後に、センサチップ４をセンサステージから剥ぎ取ってその接着剤の付き具合を調べたことろ、図示のように接着剤７はセンサステージ３に形成した突起３ｄ（図４参照）に対応する痕跡７ａを取り囲む部分に多く集中し、センサチップ４の裏面中央部分には接着剤が殆ど付着してない領域が見られるほか、さらにこの部分に付着している接着剤は、ＵＶ硬化工程でセンサステージ３の上方から照射する紫外線が十分に届かないためにキュアが不十分であることも認められた。
【００１０】
しかも、製造工程でこのような接着の欠陥が生じると、製品（測距モジュール）の使用中に衝撃力が加わったりすると不測にセンサチップ４がセンサステージ３から剥離して計測不能のトラブルを引き起こすおそれがあって信頼性が低下する。
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、頭記した半導体装置を対象に、センサステージにマウントしたセンサチップを接着剤で固着する際に、接着の欠陥発生を抑えて信頼性向上が図れるようにそのチップマウント部の構造を改良した半導体装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、センサステージに半導体光センサチップをマウントし、光学レンズを通じて前記センサチップ上に結像された被写体像を電気信号に変換する半導体装置であり、前記センサステージが、その底壁の上面中央にセンサチップを設置するチャンネル状の凹溝を形成して該凹溝の側方にリード端子をインサート成形したプラスチック成形品であり、前記凹溝内に熱・ＵＶ硬化型接着剤を塗布してセンサチップを定位置に固着した上で、センサチップの電極部とリード端子との間をボンディングワイヤで接続したものにおいて、
前記センサステージの底壁に形成した凹溝内の底面中央にセンサチップを載せる島形の偏平な台座を設けるものとする（請求項１）。
【００１２】
このように凹溝内の底面中央に島型の台座を設け、凹溝に接着剤を塗布した状態でセンサチップを台座の上に載置して押付けると、接着剤はこの台座を取り囲む周域に広がってセンサチップの裏面と凹溝の底面との間の隙間を満たす。しかも、台座の側縁とこれに対峙する凹溝の縁との間には接着剤溜まりとなる段差のない隙間が確保されるので、センサチップを押付けた際に接着剤が逃げ場を失って凹溝から外に飛び散ることもなく、これにより従来構造で問題となっていたボイドの発生なしに、センサチップとセンサステージとの間に広い接合面積を確保して確実に固着できる。
【００１３】
さらに、前記接着剤としてはＵＶ・熱硬化型接着剤を適用し、ＵＶ照射による第一次硬化と、加熱によに第二次硬化を併用する（請求項２）ことにより、より一層高い接着強度を確保することができる。
また、本発明によれば、前記したセンサステージのチップマウント部を次記のような具体的態様で構成することができる。
【００１４】
（１）台座は、その幅が凹溝の溝幅より小さく、かつセンサチップの上面両サイドに配列して形成した電極部の領域を下面から受け止める幅に設定し、センサチップの電極部に対するワイヤボンディングが確実に行えるようにする（請求項３）。
（２）センサステージに形成した台座の側縁と対峙する凹溝の側面を傾斜面となし、センサチップの側縁との間の隙間を拡大して接着剤溜まりの容積を拡大させるとともに、この拡大した隙間を通じてセンサチップの裏面側を満たしている接着剤に向けて広いＵＶ照射面積を確保するようにする（請求項４）。
【００１５】
（３）センサステージの凹溝内に、台座とは別にセンサチップを下面から担持してその長手方向の傾きを防止する支持部材を設けるものする（請求項５）。また、その支持部材を凹溝の長手方向で台座の両側に配した突起として、その高さを台座の高さよりも僅かに高く設定し、センサチップを載置した状態で前記台座の上面とセンサチップの裏面との間に接着剤領域を確保することもできる（請求項６）。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１，図２に示す実施例に基づいて説明する。なお、実施例の図中で図４，図５に対応する部材には同じ符号を付してその説明は省略する。
すなわち、図示実施例においては、図４の従来構造で凹溝内の両サイドに分けて配した２本の台座３ｃに代えて、センサステージ３の底壁３ａに形成したチャンネル状凹溝３ｂの底面中央には島型（方形状）の偏平な台座３ｅが形成されており、さらにこの台座３ｅを挟んで凹溝３ｂの長手方向の両側には図４と同様な一対の突起３ｄが形成されている。さらに、前記台座３ｅの側縁と対峙する凹溝３ｂの側面を、図４のように垂直面とはせずに、溝の開口縁に向けて広がる傾斜面３ｂ−１で形成されている。
【００１７】
ここで、前記の台座３ｅは、その横幅を凹溝３ｂの溝幅よりは小さく、かつ台座３ｅ上にマウントするセンサチップ４の上面両サイドに配列して形成した電極部４ａの領域を下面側から受け止めるように設定する。また、センサチップ４の長手方向での姿勢の傾きを抑えるために設けた一対の突起３ｄは、前記台座３ｅと同じ高さにするか、または僅かに高く（１００μｍ以下）設定して、センサチップ３の裏面と台座３ｅの上面との間の隙間に接着剤領域を確保するようにしてもよい。
【００１８】
上記の構成で、従来の組立工程と同様な手順でセンサステージ３の底壁３ａに形成した凹溝３ｂに熱・ＵＶ硬化型接着剤を塗布した後、センサチップ４をマウントして定位置に上方から押さえ付けると、接着剤は台座３ｅを取り囲む周域に広がるようになるが、この場合に台座３ｅの側方には凹溝３の側壁との間に台座３ｅよりも一段低い溝があり、さらに凹溝３ｂの側壁が上方に向けて広がるように傾斜していてこの部分に大きな容積の接着剤溜まりが確保されている。
【００１９】
したがって、接着剤は従来構造のようにセンサチップ４と凹溝３ｂの間の隙間を這い上がって外側に飛び散るといった現象を伴うことなく、凹溝３ｂの溝内に保持される。これにより、センサチップ４の裏面側に充填された接着剤の量が不足して接合面にボイドを生じるといった不具合を生じることがなく、広い接合面積を確保してセンサチップ４を確実に固着することができる。
【００２０】
また、台座３ｅの幅を前記のように設定したことで、ワイヤ６のボンディング工程でも、センサチップ４の上面両サイドに形成した電極部４ａの領域を台座３ｅで下面側から受け止めてボンディング作業を確実に行うことができる。
さらに、凹溝３ｂの側面を傾斜面としてマウントしたセンサチップ４の側縁との間の隙間を拡大させたことにより、接着剤のＵＶ照射面積が拡大する。これにより、接着剤のＵＶ硬化工程でセンサステージ３の上方から照射する紫外線をセンサチップ４の裏面側に向け効率よく導光してこの部分に充填されている接着剤をＵＶ硬化させることができる。
【００２１】
さらに、ＵＶ硬化の後に、熱硬化を実施して接着剤主体の硬化を進めることにより、より高い接着強度を確保できる。従来技術でも同様の効果が得られるが、本発明においては上記のようにＵＶが接着剤に効率よく照射されるので、ＵＶ・熱硬化型接着剤の性能を効果的に引き出して最終的な接着強度を向上させることができる。
【００２２】
なお、図６は上記のチップマウント構造のセンサステージ３にセンサチップ４をマウントして接着剤を硬化処理した後に、図７と同様にセンサチップ４をセンサステージからから剥ぎ取った状態での接着剤の固着状況を表す図であり、図中の符号７ａは突起３ｄに対応す痕跡を、また７ｂは台座３ｅに対応する痕跡を表している。この図から判るように、接着剤７は台座３ｅおよび突起３ｄを取り囲む周域でセンサチップ４に満遍なく付着しており、図７で述べたような接着の欠陥の発生が見られない。
【００２３】
なお、上記の実施例は、図３の測距モジュールに適用するセンサステージについて述べたがこれに限定されるものではなく、イメージセンサ等の半導体チップをプラスチックパッケージにマウントして構成した半導体装置として広く適用できる。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、底壁の上面中央に半導体光センサチップを設置するチャンネル状の凹溝を形成し、かつ該凹溝の側方にリード端子をインサート成形したプラスチック成形品になるセンサステージに対し、前記凹溝内に熱・ＵＶ硬化型接着剤を塗布してセンサチップを定位置に固着した上で、センサチップの電極部とリード端子との間をボンディングワイヤで接続した半導体装置において、前記センサステージの底壁に形成した凹溝内の底面中央にセンサチップを載せる島形の偏平な台座を設けたことにより、
従来のチップマウント構造で問題となっていた接着剤の飛び散り，およびこれに起因するチップ接合面のボイドなどの接着欠陥を抑制し、センサチップとセンサステージとの間に広い接合面積を確保してを確実に固着することができる。
【００２５】
また、前記凹溝の側面を傾斜面としたことで、センサチップの裏面側に充填されている接着剤に対するＵＶ照射面積を広げててＵＶ硬化を効率よく行えるなど、当該半導体装置を光学レンズ部，絞り部と組合せて信頼性の高い測距モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例によるセンサステージの構造図であり、（ａ），（ｂ）はそれぞれ外観斜視図，および平面図
【図２】図１のセンサステージに半導体光センサチップを装着した組立状態を表す要部拡大図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ａ−Ａ断面図
【図３】本発明に係る半導体装置に光学レンズ部，絞り部を組合せて構成した測距モジュールの分解斜視図
【図４】図３におけるセンサステージの従来構造図であり、（ａ），（ｂ）はそれぞれ外観斜視図，および平面図
【図５】図４のセンサステージに半導体光センサチップを装着した組立状態を表す要部拡大図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ａ−Ａ断面図
【図６】図２の組立構造でセンサチップの裏面に固着した接着剤の付着状況を表す図
【図７】図５の組立構造でセンサチップの裏面に固着した接着剤の付着状況を表す図
【符号の説明】
１　　光学レンズ部
２　　絞り部
３　　センサステージ
３ａ　底壁
３ｂ　凹溝
３ｄ　突起
３ｅ　島形の台座
４　　半導体光センサチップ
４ａ　電極部
５　　リード端子
５ａ　インナーリード部
６　　ボンディングワイヤ
７　　接着剤
【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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【図６】
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【図７】
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