(57)【要約】【課題】中空構造を有する半導体パッケージにおいて、内部の素子性能への影響が少ないセラミック・パッケージ部へ先に結露させる半導体パッケージを提供する。【解決手段】（Ｃ１）はパッケージ内部の側面上部の内部空気層に露出している面であり、（Ｃ２）はパッケージ内部の側面下部の内部空気層に露出している面であり、（Ｃ３）はパッケージ内部の底面で半導体チップ３が接する部分を引いた残りの部分で内部空気層に露出している面である。パッケージ部１の内部底面に掘り込み５を形成し、その底面部分（Ｃ４）の厚さを薄くすることによって、他の部分に比べて、相対的に結露値を大きくする。これによって、セラミック・パッケージ部１全体の結露値を、ガラス・リッド部２の結露値よりも相対的に大きくする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップを封止した中空構造を有する半導体パッケージにおいて、
内部空気層に露出しているセラミックからなるパッケージ部及びガラスからなるリッド部を備え、
結露値＝熱伝導率・露出表面積／厚み  （１）
上記（１）式より得られた結露値が、リッド部よりパッケージ部の方が大きいことを特徴とする半導体パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルカメラ等に適用して好適な、固体撮像素子等を形成した半導体チップを封止した中空構造を有する半導体パッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、従来の中空構造を有する半導体パッケージの一般的な構造を示す。１がセラミックよりなるパッケージ部、２がガラスよりなるリッド部、３が半導体チップ、４が半導体チップ３への入出力ワイヤである。
【０００３】
この半導体パッケージにおいて、どの部材に先に結露が生じるかを、下記の（１）式による結露値を用いて確認した。
【０００４】
結露値＝熱伝導率・露出表面積／厚み  （１）
はじめに半導体チップ面（Ａ）については、シリコンを材質としているため、シリコンは非常に熱伝導率が低いことを考慮して、結露の優先順位は最も低いと考えられる。
【０００５】
リッド部２のパッケージ内部空気層に露出している面（Ｂ）は、その表面積が、１２７６平方ミリメートルであり、厚さが０．４ミリメートルである。
【０００６】
（Ｃ１）は、パッケージ内部の側面上部の内部空気層に露出している面であり、（Ｃ２）は、パッケージ内部の側面下部の内部空気層に露出している面であり、（Ｃ３）は、パッケージ内部の底面で半導体チップ３が接する部分を引いた残りの部分で内部空気層に露出している面である。（Ｃ１）（Ｃ２）（Ｃ３）それぞれの表面積（及び厚さ）は、１１６平方ミリメートル（１．９４ミリメートル）、１５９．７８平方ミリメートル（２．９ミリメートル）、１７３．１平方ミリメートル（１．２４ミリメートル）、である。
【０００７】
また、リッド部２のガラスの熱伝導率は、２．０  ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃であり、パッケージ部１のセラミックの熱伝導率は、１２．０４  ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃である。
【０００８】
従って、（１）式により、リッド部（ガラス）の結露値は、
２．０・１２７６／０．４＝６３８０．０
パッケージ部（セラミック）の結露値は、
（１２．０４・１７３．１／１．２４）＋（１２．０４・１１６．０／１．９４）＋（１２．０４・１５９．７８／２．９）＝３０６４．１  である。
【０００９】
従って、結露値の比は、リッド部（ガラス）／パッケージ部（セラミック）＝２．０８となる。
【００１０】
これにより、結露値の大きいリッド部のガラス面に先に結露が生じてしまうことが分かる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、中空構造を有する半導体パッケージにおいては外部から急激な温度変化を与えられることによって、パッケージ内部の水分がリッド裏面やチップ表面に結露してしまう問題がある。
【００１２】
特に固体撮像素子を形成した半導体チップをパッケージする中空構造パッケージの場合、近年のカメラ製品の薄型化の要求により、パッケージ部やリッド部も薄型化され、それによってリッド部に用いるガラスの熱抵抗が軽減されることでガラス面がパッケージ面より先に急冷されてガラス面に結露を生じてしまう問題があった。これによって、撮像有効部へ結露が生じてしまうことになり、素子性能が低下してしまう。
【００１３】
そこで本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、上記結露が生じる大きな要因は各部の熱抵抗差であることに着目して、中空構造を有する半導体パッケージにおいて、内部の素子性能への影響が少ないセラミック・パッケージ部へ先に結露させる半導体パッケージを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明は、半導体チップを封止した中空構造を有する半導体パッケージにおいて、
結露値＝熱伝導率・露出表面積／厚み  （１）
上記（１）式に基づいて、セラミック・パッケージ部の結露値が、半導体（シリコン）チップ表面、ガラス・リッド裏面の結露値より大きくなるように、熱伝導率、厚み、内部空気との露出面積を設計したことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の好適な実施形態によれば、内部空気層に対して露出しているパッケージ部の全体又は一部に、表面積が大きくかつ厚さが薄くなるように掘り込みを設けている。
【００１６】
更に本発明の好適な実施形態によれば、上記掘り込みをパッケージ部の底部に設けている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、固体撮像素子からなる半導体チップを封止した中空構造を有する半導体パッケージの構造を示す。１がセラミックよりなるパッケージ部、２がガラスよりなるリッド部、３が固体撮像素子を形成した半導体チップ、４が半導体チップ３への入出力ワイヤである。
【００１９】
（Ｃ１）は、従来例と同様、パッケージ内部の側面上部の内部空気層に露出している面であり、表面積及び厚さは、１１６平方ミリメートル、１．９４ミリメートルである。同様に、（Ｃ２）は、パッケージ内部の側面下部の内部空気層に露出している面であり、表面積及び厚さは、１５９．７８平方ミリメートル、２．９ミリメートルである。（Ｃ３）は、パッケージ内部の底面で半導体チップ３が接する部分を引いた残りの部分で内部空気層に露出している面であり、表面積及び厚さは、１７３．１平方ミリメートル、１．２４ミリメートルである。
【００２０】
本実施形態では、パッケージ部１の内部底面の長辺方向両端に２つの掘り込み５を形成し、その底面部分（Ｃ４）の厚さを薄くすることによって、他の部分に比べて、相対的に結露値を大きくする。これによって、セラミック・パッケージ部１全体の結露値を、ガラス・リッド部２の結露値よりも相対的に大きくする。
【００２１】
また、セラミック・パッケージ部１の内部底面の中央部を残し、長辺方向両端に２つの掘り込み５を形成することによって、セラミック・パッケージ部１に半導体チップ３を確実に固定することができる。
【００２２】
掘り込み５の底面部分（Ｃ４）の表面積は、２つの掘り込み５を合わせて４４８平方ミリメートルであり、その厚さは０．３ミリメートルである。掘り込み５は、パッケージ内部の底面で半導体チップ３が接する部分を引いた残りの部分（Ｃ３）と連結しており、内部空気が循環できる。本実施形態では、（Ｃ３）面の一部が、掘り込み５の底面部分（Ｃ４）と重複しているので、結露値の計算に際しては、その部分の面積５１．９平方ミリメートルを差し引く。
【００２３】
なお、以下の結露値の説明で、掘り込み５の周囲側面については、その表面積が小さく、かつパッケージ部１の外側面との間の厚さが大きいので、相対的に全体の結露値に与える影響が小さいので、省略する。その他の部分は、従来例の図２と同様である。
【００２４】
また、リッド部２のガラスの熱伝導率は、２．０  ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃であり、パッケージ部１のセラミックの熱伝導率は、１２．０４  ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃である。
【００２５】
従って、
結露値＝熱伝導率・露出表面積／厚み  （１）
（１）式により、リッド部（ガラス）の結露値は、従来例と同様に、
２．０・１２７６／０．４＝６３８０．０
パッケージ部（セラミック）の結露値は、従来例で（Ｃ３）面の表面積から、掘り込み５と重なる部分の面積５１．９平方ミリメートルを減算すると共に、掘り込み５の結露値を加算して、
（１２．０４・（１７３．１−５１．９）／１．２４）＋（１２．０４・１１６．０／１．９４）＋（１２．０４・１５９．７８／２．９）＋（１２．０４・４４８／０．３）＝２０５３９．４  である。
【００２６】
結露値の比は、リッド部／パッケージ部＝０．３１となる。
【００２７】
以上のように、底面に掘り込み５を形成することでパッケージ部（セラミック）の結露値をリッド部（ガラス）のそれよりも大きくして、先に結露させることができる。
【００２８】
なお、従来例と同様、固体撮像素子を形成した半導体チップ３については、シリコンを材質としているため、シリコンは非常に熱伝導率が低いことを考慮して、結露の優先順位は最も低いと考えられる。
【００２９】
このため、本発明による半導体パッケージを、デジタルカメラ等の固体撮像素子のパッケージに適用した場合、寒冷地等での使用により、固体撮像素子を封止したパッケージ部の温度が低下しても、ガラス・リッド部及び固体撮像素子（半導体チップ）への結露を防止することができ、撮像有効部への結露を回避することができる。
【００３０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の好適な実施態様を以下の通り列挙する。
【００３１】
〔実施態様１〕
半導体チップを封止した中空構造を有する半導体パッケージにおいて、
内部空気層に露出しているセラミックからなるパッケージ部及びガラスからなるリッド部を備え、
結露値＝熱伝導率・露出表面積／厚み  （１）
上記（１）式より得られた結露値が、リッド部よりパッケージ部の方が大きいことを特徴とする半導体パッケージ。
【００３２】
〔実施態様２〕
内部空気層に対して露出しているセラミック・パッケージ部の全体又は一部に、表面積が大きくかつ厚さが薄くなるように掘り込みを設けていることを特徴とする実施態様１に記載の半導体パッケージ。
【００３３】
〔実施態様３〕
上記掘り込みをセラミック・パッケージ部の底部に設けていることを特徴とする実施態様２に記載の半導体パッケージ。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、半導体チップを封止した中空構造の半導体パッケージにおいて、ガラス・リッド部及び半導体チップへの結露を防止することができる。
【００３５】
更に、半導体チップに固体撮像素子を形成した場合には、その撮像有効部への結露を防止することができ、素子性能を劣化させない固体撮像素子を提供することができる。
【００３６】
また、セラミック・パッケージ部の底部に掘り込みを設けることによって、簡易な構造で、すなわち低コストで、ガラス・リッド部よりもセラミック・パッケージ部の結露値を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による中空構造を有する半導体パッケージの構造断面図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】従来の中空構造を有する半導体パッケージの構造断面図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【符号の説明】
１  セラミックよりなるパッケージ部
２  ガラスよりなるリッド部
３  固体撮像素子を形成した半導体チップ部
４  入出力ワイヤ
５  掘り込み
【図１】
2004153145.tif 000003
【図２】
2004153145.tif 000004