(57)【要約】【課題】チップを封止した樹脂パッケージ内の樹脂製のベース基板の反りの発生に起因する半導体光センサーの設定光軸の狂いの問題を解決する。【解決手段】平板状の樹脂製ベース基板１と、この基板上中央部に接着剤で固定された半導体光センサーチップ４とこのベース基板１と概略同一外形寸法を有し、このチップ４をとり囲むような形状で接着された樹脂製枠体２と、この枠体上面に接着された透光性のカバー部材３からなる半導体光センサーにおいて、樹脂製ベース基板１と接着すべきチップ４との熱膨張係数の差を９×１０−６／℃以下とする。また、ベース基板上にチップ４を固定する熱硬化性樹脂接着剤６の硬化温度を常温から１００℃の範囲にする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の樹脂製ベース基板と、この基板上中央部に接着剤で固定された半導体光センサーチップとこのベース基板と概略同一外形寸法を有し、このチップをとり囲むような形状で接着された樹脂製枠体と、この枠体上面に接着された透光性のカバー部材からなる半導体光センサーにおいて、
前記樹脂製ベース基板と接着すべきチップとの熱膨張係数の差が９×１０−６／℃以下である半導体光センサー。
【請求項２】
平板状の樹脂製ベース基板と、この基板上中央部に接着剤で固定された半導体光センサーチップとこのベース基板と概略同一外形寸法を有し、このチップをとり囲むような形状で接着された樹脂製枠体と、この枠体上面に接着された透光性のカバー部材からなる半導体光センサーにおいて、
前記ベース基板上にチップを固定する熱硬化性樹脂接着剤の硬化温度が常温から１００℃の範囲にある半導体光センサー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バーコードリーダーやスキャナー等に使用される長尺のリニアセンサーのような半導体光センサーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
係る半導体光センサーは、長尺の固体撮像素子（以下チップと記す）を中空のセラミック製の収納容器に接着剤で接着したのち、外部との電気的な接続をする為のインナーリードとチップの電極とを金線等で接続し、上部にガラス等の透明板を接着することで製造されていた。ところが、このセラミック製のパッケージは製造工程が煩雑であり、材料費や加工費が高価になるという問題があった。そのため、安価な方法として、セラミック製に代えて樹脂製のプリント配線板が使用されるようになった。
【０００３】
ところが、このような樹脂製のプリント配線基板を使用したパッケージでは、チップと封止樹脂との熱膨張係数の違いにより、反りが発生し、センサーの働きを阻害するという問題がある。
【０００４】
この熱膨張係数の違いによる問題を解決する手段として、例えば、特許文献１には、エポキシ樹脂中に無機微粒子を分散し、基板の中間にセラミック層を設けてプリント基板の熱膨張係数を小さくするとともに、チップを薄型のパッケージに封止してパッケージ全体の熱膨張係数を小さくすることが開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、ガラス繊維とエポキシ樹脂との積層板からなる基板に孔を開けて、その孔にエポキシ樹脂のみを充填してバンプに加わる応力を低下せしめて、チップと封止樹脂との熱膨張係数の違いによる応力を低下させるようにした基板が開示されている。
【０００６】
また、特許文献３には、ガラスエポキシからなるプリント基板上のＩＣチップとワイヤを熱硬化型のエポキシ樹脂の封止樹脂で封止する。そして、この封止樹脂の表面あるいは内部に基板とほぼ等しい線膨張係数のガラスクロスを配置することが開示されている。
【０００７】
さらに、特許文献４には、パッケージ基板の上面にそのパッケージ基板と同一材料の枠体を接着し、枠体の上面にガラス板を接着することによって、パッケージ基板と枠体との熱膨張係数を同じにして、接着後の熱応力によるパッケージ基板と枠体との間の反りと剥離を防止することが開示されている。
【０００８】
これらの従来の技術では、全て、プリント基板とチップを封止した樹脂パッケージのとの間の熱膨張係数の差をできるだけ小さくして、その間の反りと剥離を防止してプリント基板とパッケージ間を確実に接着しようとするものである。
【０００９】
【特許文献１】
特開平４−３２０３９０号公報
【００１０】
【特許文献２】
特開平５−２３５２０１号公報
【００１１】
【特許文献３】
特開２０００−１２４３６３号公報
【００１２】
【特許文献４】
特開２００２−１４１４３２号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
半導体光センサーの特性を維持するために最も大きい要素の一つは、チップによるセンサー機能の維持である。ところが、半導体光センサーの樹脂パッケージ内の樹脂製のベース基板とその上面に接着されるチップとの間の熱膨張係数の差に起因して半導体光センサーの設定光軸に微妙な狂いが生じ、その本来の働きを阻害する問題がある。
【００１４】
前記の先行文献にも見られるとおり、従来の基板との接合箇所における熱膨張係数の差の問題は、樹脂パッケージとプリント基板との間の問題に限られ、樹脂パッケージ内の樹脂製のベース基板の反りに起因する半導体光センサーの設定光軸の微妙な狂いの問題については何等考慮されていない。
【００１５】
本発明が解決しようとする課題は、チップを封止した樹脂パッケージ内の樹脂製のベース基板の反りの発生に起因する半導体光センサーの設定光軸の狂いの問題を解決することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、樹脂製のベース基板上へのチップの接着に際しての樹脂製ベース基板の反りの発生は、接着剤として使用される熱硬化性樹脂の適用温度による影響が大きいことに着目し本発明に至った。
【００１７】
チップを樹脂製のベース基板に接着するための接着剤としては、通常１５０℃以上で硬化する熱硬化性樹脂が使用されており、チップと樹脂基板は１５０℃以上の雰囲気で伸びた状態で固定され、冷却時に収縮する際に熱膨張係数の差により樹脂基板の方が収縮量が大きい為に反りが発生する。
【００１８】
その解決手段の第１は、樹脂製ベース基板の材料として、その熱膨張係数が接着すべきチップのそれに近い材料を採用することで収縮時の応力を低下させるものである。実質的には、ベース基板とチップとの熱膨張係数の差は９×１０−６／℃以下とすることで反りを低減し、設定光軸の狂いへの影響はなくすことができる。これ以上の差になると、収縮時の反りが大きくなり、半導体光センサーの機能が著しく阻害される。
【００１９】
また、その解決手段の第２は、チップと樹脂製ベース基板を固定する時の接着剤の硬化温度を低くすることで、常温に戻るまでの収縮量を小さくし反りの発生を抑えるもので、チップ固定のための接着剤として１００℃以下で硬化する接着剤を使用することで半導体光センサーの特性への影響をなくすことができる。
【００２０】
この場合、使用する熱硬化性接着剤としては、樹脂製ベース基板の反りを低減させるためにはできるだけ常温に近い硬化温度を有するものが望ましいが、常温硬化タイプのものは通常２液性であるために、混合工程が必要であり、また、混合してからは短時間で硬化する等、作業性が劣ることになる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付の図１と図２によって説明する。
【００２２】
図１は、本発明を適用した半導体光センサーを断面によって示し、図２は、その外観を示す斜視図である。
【００２３】
図１および図２において、１は四角形状をなす樹脂製ベース基板で、その上部にベース基板１と概略同一外形寸法を持つ樹脂製枠体２が接着剤７により固定されている。この上部に、透明板３が接着剤８により接着されている。
【００２４】
樹脂製ベース基板１の中央部には、半導体光センサーチップ４が接着剤６により固定され、このチップ４の電極と表面に金めっきされた銅配線５が、ボンディングワイヤー９により電気的に接続されている。
【００２５】
樹脂製ベース基板１としては、プリント配線基板として使用されているガラスエポキシ基板は、ガラス繊維の配合量を増やすことで、その熱膨張係数は小さくなるので、半導体光センサーチップ４との熱膨張係数差が９×１０−６／℃以下となるように調整した。
【００２６】
また、樹脂製ベース基板１には、通常のプリント配線基板と同様の製造法で半導体光センサーチップ４と外部を電気的につなぐ為の回路が形成され、表面と裏面はスルーホールにより電気的に連結されている。最終的には、ルーター加工等の機械加工により所定形状を得た。
【００２７】
半導体光センサーチップ４を載せる空間を作る為の樹脂製枠体２は同じく機械加工により所定の形状に加工される。材質は、樹脂製ベース基板１と同じ材質でもよいが、内側加工端面から発生する切りくずが半導体光センサー４を阻害することのないよう、切りくず発生の少ないものを選定するとよい。また、発生くずを少なくする為には、機械加工ではなく、枠形状に樹脂で一体成形したものを用いてもよい。
【００２８】
樹脂製ベース基板１と樹脂製枠体２の貼り合わせは、ディスペンサーあるいはスクリーン印刷法により樹脂製ベース基板１上の樹脂製枠体２の接する部分に熱硬化性の接着剤７を塗布し、樹脂製枠体２を載せて硬化することで行われる。なお、接着剤としては、シート状に形成されたエポキシ樹脂接着剤を所定寸法に切断して熱圧着する方法で行うこともできる。
【００２９】
半導体光センサーチップ４の固定は、樹脂製ベース基板１の中央部にディスペンサーにより、熱硬化性接着剤６を塗布後、半導体光センサーチップ４を搭載し、１００℃以下の硬化温度で接着剤６を硬化することにより行われる。具体的には、半導体光センサーチップ４の熱膨張係数が３．５×１０−６／℃で、樹脂製ベース基板の熱膨張係数が１０〜１２×１０−６／℃であり、熱硬化性接着剤６として、ケミテック社製の硬化条件が７０℃×１時間のケミシールＥ−１２０２（商品名）と称されるエポキシ樹脂系の熱硬化性樹脂接着剤を用いた。
【００３０】
半導体光センサーチップ４と外部を電気的に接続する為に樹脂製ベース基板１上に形成された回路（銅配線５）と半導体光センサーチップ４の電極は、金線等のボンディングワイヤー９により接続される。接続には、通常のワイヤーボンダーが使用される。
【００３１】
最終的な封止の為の透明板３は、樹脂製枠体２上部にディスペンサー等で接着剤８を塗布した後に搭載し固定される。透明板３は、アクリル、ポリカーボネート等の透明プラスチック板やガラス板の中から要求される特性のものを選定すればよい。低コスト化の為にはプラスチック板が有利である。このための接着剤８としては、熱硬化タイプのものでもよいが、作業性の上からは紫外線硬化タイプのものが望ましい。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、セラミックパッケージに比べてはるかに安価な樹脂製ベース基板を用いる事が可能になり、低価格でかつ、軽量、小型の半導体光センサーを提供できる上、半導体光センサーチップと樹脂製ベース基板の組立時に反りが発生しない。
【００３３】
この半導体光センサーパッケージを駆動回路を形成したプリント基板上に組み付けるときにも歪や反りが生じないため、組立時に起因する設定光軸の狂いの無い半導体光センサー素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した半導体光センサーの断面図である。
【図２】図１の半導体光センサーの外観を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  樹脂製ベース基板
２  樹脂製枠体
３  透明板
４  半導体光センサーチップ
５  銅配線
６  チップ用接着剤
７  枠体用接着剤
８  透明板用接着剤
９  ボンディングワイヤー
【図１】
2004172511.tif 000003
【図２】
2004172511.tif 000004