(57)【要約】【課題】半導体素子が気密封止された内部に外部雰囲気の湿気が侵入することのない、高信頼性の半導体装置を提供すること。【解決手段】半導体装置１０は、上面に半導体素子３を収容するための凹部１ａが形成された絶縁基体１と、凹部１ａの内面から絶縁基体１の側面および下面の少なくとも一方にかけて形成された配線導体２と、絶縁基体１の凹部１ａの底面に載置されて電極４が配線導体２と電気的に接続された半導体素子３と、絶縁基体１の上面に凹部１ａを覆って樹脂接着剤７により取着された蓋体５とを具備し、樹脂接着剤７の外部に露出した表面に撥水性の樹脂層８が被着されている。【選択図】  図１
2004356346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に半導体素子を収容するための凹部が形成された絶縁基体と、前記凹部の内面から前記絶縁基体の側面および下面の少なくとも一方にかけて形成された配線導体と、前記絶縁基体の前記凹部の底面に載置されて電極が前記配線導体と電気的に接続された半導体素子と、前記絶縁基体の上面に前記凹部を覆って樹脂接着剤により取着された蓋体とを具備している半導体装置において、前記樹脂接着剤の外部に露出した表面に撥水性の樹脂層が被着されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記蓋体の外周の寸法が前記絶縁基体の上面の外周の寸法よりも小さく、前記樹脂接着剤の外部に露出した表面が傾斜面となっていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォトダイオード、ラインセンサ、イメージセンサ等の受光素子である光半導体素子またはこれらの受光部を有する光半導体素子等を具備した半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のフォトダイオード（ＰＤ）、ラインセンサ、イメージセンサ等の受光素子である光半導体素子またはこれらの受光部を有する光半導体素子を具備した光半導体装置等の半導体装置を構成する絶縁基体は、上面に光半導体素子を収容するための凹部が形成されている。また、絶縁基体の凹部の内面から絶縁基体の側面および下面の少なくとも一方にかけて配線導体が形成されている。
【０００３】
光半導体素子は絶縁基体の凹部の底面に載置され接着されており、その光半導体素子の上面の外周部には電極が設けられている。光半導体素子の電極と上記配線導体のうち凹部の内面に露出した部位とが、Ａｕ，Ａｌ等から成るボンディングワイヤにより電気的に接続される。また、透光性の蓋体が絶縁基体の上面に凹部を覆うようにして樹脂接着剤により取着されている。
【０００４】
このように従来の半導体装置は、透光性の蓋体を有することにより、半導体装置の内部空間にゴミなどの異物が侵入することを防止するとともに、半導体装置の内部空間を密閉空間とすることで、外部雰囲気の湿気が半導体装置内に侵入するのを極力防ぐようにして、光半導体素子の耐久性を向上させるようにしている。
【０００５】
なお、一般的な半導体装置では、外部機器との電気的接続を行うために絶縁基体の外周部に外部接続端子が配設されており、その外部接続端子は、絶縁基体の凹部内から絶縁基体の側面および下面の少なくとも一方にかけて形成された配線導体等を介して電極パッドと接続されている。
【０００６】
そして、半導体素子としての光半導体素子により透光性の蓋体を通して外光を受光して変換されて生じた電気信号は、配線導体および外部接続端子を経由して半導体装置の外部に配置された各種の機器や素子などに送られる。
【０００７】
なお、従来のＰＤ、ラインセンサ、イメージセンサ等の受光素子である光半導体素子またはこれらの受光部を有する光半導体素子を具備した半導体装置において、樹脂接着剤としては、一般的にシリカフィラーを混入させたエポキシ樹脂やフェノール樹脂，クレゾール樹脂，粉体カーボンとシリコン樹脂粒子の混合体等が使用されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開１９９８−１１６９４０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の半導体装置においては、絶縁基体に透光性の蓋体を取着するための樹脂接着剤が吸湿性を有しているため、外部雰囲気の水分がこの樹脂接着剤を通って半導体装置の内部に侵入するという問題があった。そして、半導体装置の内部に水分が侵入すると、光半導体素子の表面に形成された電源用や信号用等の電極に金属腐食、いわゆるコロージョンが発生するという問題点があった。
【００１０】
従って、本発明は上記問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、樹脂接着剤によって水分が吸湿され浸透することによって半導体装置内に水分が侵入することが効果的に防止された、信頼性の高い半導体装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置は、上面に半導体素子を収容するための凹部が形成された絶縁基体と、前記凹部の内面から前記絶縁基体の側面および下面の少なくとも一方にかけて形成された配線導体と、前記絶縁基体の前記凹部の底面に載置されて電極が前記配線導体と電気的に接続された半導体素子と、前記絶縁基体の上面に前記凹部を覆って樹脂接着剤により取着された蓋体とを具備している半導体装置において、前記樹脂接着剤の外部に露出した表面に撥水性の樹脂層が被着されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の半導体装置は、樹脂接着剤の外部に露出した表面に撥水性の樹脂層を被着させたことから、外部雰囲気の湿気が撥水性の樹脂層によりはじかれるので、樹脂接着剤が吸湿することは効果的に抑えられ、半導体素子が封止されている半導体装置の内部に水分が侵入することが効果的に防止される。これにより、半導体素子の表面に形成された電極に金属腐食、いわゆるコロージョンが発生することが防止され、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
【００１３】
また本発明の半導体装置は、好ましくは、前記蓋体の外周の寸法が前記絶縁基体の上面の外周の寸法よりも小さく、前記樹脂接着剤の外部に露出した表面が傾斜面となっていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の半導体装置は、好ましくは蓋体の外周の寸法が絶縁基体の上面の外周の寸法よりも小さく、樹脂接着剤の外部に露出した表面が傾斜面となっていることから、傾斜面となった樹脂接着剤の外部に露出した表面に対する撥水性の樹脂層の被着をより容易かつ確実なものとすることができるとともに、樹脂接着剤と撥水性の樹脂層との被着界面をより一層確実かつ良好に密着したものとすることができる。その結果、外部雰囲気の湿気が半導体装置の内部に侵入することをより一層確実に防止することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の半導体装置について以下に詳細に説明する。図１は本発明の半導体装置について実施の形態の例を示す断面図である。図１において、１は絶縁基体、２は配線導体、３は半導体素子、４は半導体素子の電極、５は蓋体、６は半導体素子３を絶縁基体１に搭載し固定するための接合材、７は樹脂接着剤、８は撥水性の樹脂層、９はボンディングワイヤである。これらの絶縁基体１、配線導体２、半導体素子３、蓋体５、樹脂接着剤７、撥水性の樹脂層８、ボンディングワイヤ９により、半導体装置１０が主に構成されている。
【００１６】
本発明の絶縁基体１の上面に形成された凹部１ａには、半導体素子３が収容され凹部１ａの底面に接合材６により接合される。この半導体素子３は上面に受光部が設けられた光半導体素子であり、また半導体素子３の上面の外周部には電源用や信号用等の電極が設けられている。半導体素子３が光半導体素子である場合、蓋体５は透光性のものとなる。また、凹部１ａの底面の外周部や凹部１ａの内周面には電極パッドが設けられており、その電極パッドと半導体素子３の電極４とがＡｕ，Ａｌ等から成るボンディングワイヤ９で電気的に接続されている。
【００１７】
さらに、絶縁基体１の上面の凹部１ａの周囲の全周に樹脂接着剤７を塗布し、ガラス，石英，サファイア，透明樹脂等から成る透光性の蓋体５が接合されて取着される。
【００１８】
本発明における絶縁基体１は、アルミナ質焼結体（アルミナセラミックス），窒化アルミニウムセラミックス，炭化珪素セラミックス，窒化珪素セラミックス，ガラスセラミックス等のセラミックス、樹脂等から成る。そして、絶縁基体１はその底板部の上面の外周部に別体の枠状の側壁部が設けられているか、または絶縁基体１の底板部と側壁部とが一体的に形成されていてもよい。
【００１９】
この絶縁基体１は、半導体装置１０を外部電気回路基板等に実装した際に、半導体素子３の作動、停止にともなう発熱で膨張、収縮するため、半導体素子３に加わる熱応力を極力小さくして信頼性を高めるうえで、熱膨張係数が５×１０−６／℃程度と小さく、半導体素子３との熱膨張係数の差の小さいアルミナを主成分としたセラミックスから成ることが好ましい。
【００２０】
絶縁基体１の上面には、半導体素子３を収容し底面に載置するための凹部１ａが形成されており、配線導体２が凹部１ａ内に形成された電極パッドに電気的に接続されるとともに、電極パッドが半導体素子３の電極にボンディングワイヤ９を介して接続されることにより、絶縁基体１に搭載された半導体素子３は、電極４、ボンディングワイヤ９、電極パッドおよび配線導体２を介して外部電気回路に電気的に接続される。
【００２１】
この配線導体２は、タングステン，モリブデン，銅，銀等のメタライズ導体等により形成されている。そして、配線導体２は、例えば絶縁基体１となるセラミックグリーンシート（以下、グリーンシートともいう）に予め所定のスルーホールを形成し、タングステン，モリブデン，銅，銀等の金属ペーストをスルーホールの内面に印刷塗布したり充填しておくことにより形成される。
【００２２】
また、半導体素子３は、その上面の中央部に受光部が設けられており、その上面の受光部の周囲である外周部には、電源用や信号用の電極４が設けられている。半導体素子３は、ＰＤ，ラインセンサ，イメージセンサ，ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  ａｎｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ＲＯＭ）等の受光素子、またはこれらの受光部を有する光半導体素子などからなるものである。また本発明において、半導体素子３はＩＣ，ＬＳＩ等の半導体集積回路素子であってもよい。
【００２３】
この半導体素子３は絶縁基体１の凹部１ａの底面に載置され、樹脂接着剤，ろう材，低融点ガラス等から成る接合材６によって接合されており、半導体素子３の外周部には電極４が設けられている。半導体素子３の電極４と、配線導体２の凹部１ａの露出部分にある電極パッドとは、Ａｕ，Ａｌ等からなるボンディングワイヤ９により電気的に接続される。
【００２４】
なお、ボンディングワイヤ９は、その長さを０．３〜０．８ｍｍとすることが好ましい。０．３ｍｍ未満では、ボンディングワイヤ９が短すぎて十分なループを形成することが難しくなるため、半導体素子３の電極４と電極パッドとを確実に接続することが難しくなり、接続不良が生じやすくなる。０．８ｍｍを超えると、ボンディングワイヤ９が長くなりすぎてループが不要に高くなる傾向があり、ボンディングワイヤ９に不要なインダクタンスが発生して高周波信号の伝送性が劣化しやすくなるとともにコスト高となる。
【００２５】
また、半導体素子３の電極４と電極パッドとの接続は、ボンディングワイヤ９により行うものに限らず、いわゆるリボン等の帯状の接続線等を用いてもよい。
【００２６】
また、蓋体５が樹脂接着剤７を介して絶縁基体１の上面に接合され取着されており、これにより半導体素子３を搭載し収容した凹部１ａが気密封止される。この樹脂接着剤７は、アクリル系樹脂，エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂，クレゾール系樹脂，シリコーン系樹脂，ポリエーテルアミド系樹脂等から成る。この樹脂接着剤７は、余計な外光の入射を遮断するために、黒色，茶褐色，暗褐色，暗緑色，濃青色等の暗色系の顔料や染料を混入させてもよい。
【００２７】
また、蓋体５の上下面の少なくとも一方に、紫外線を遮断するための光学膜を形成してもよい。
【００２８】
本発明の半導体装置１０は、蓋体５を絶縁基体１の上面に取着している樹脂接着剤７の外部に露出した表面に、撥水性の樹脂層８が形成されている。これにより、外部雰囲気の湿気が撥水性の樹脂層８によりはじかれるため、樹脂接着剤７が吸湿することを効果的に抑え、半導体素子３が封止されている半導体装置１０の内部に水分が侵入することが効果的に防止される。その結果、半導体素子３の表面に形成された電極４に金属腐食（コロージョン）が発生することが防止され、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
【００２９】
撥水性の樹脂層８は、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の臨界表面張力が小さく、水で濡れにくい樹脂からなる。この撥水性の樹脂層８は、厚みを１０〜２００μｍ程度とすることが好ましい。１０μｍ未満では、十分な撥水効果を得ることが難しくなる。また、２００μｍを超えると、撥水性の樹脂層８が樹脂接着剤７から絶縁基体１側へ広がり、絶縁基体１の側壁部の外面に垂れることがある。このような場合、半導体装置１０の外形寸法の違いが生じたり、絶縁基体１の側壁部に配線導体２がある場合には、配線導体２とソケット等の装着部材との間で導通不良を生じるおそれがある。
【００３０】
また、樹脂層８は、樹脂接着剤７に対する接着強度を高くするうえで、シリコーン系樹脂からなることが好ましい。
【００３１】
また、樹脂層８は、絶縁基体１の上面や蓋体５との界面の外縁部分で厚みを漸次薄くなるようにして、外縁部分からの剥がれを防止するようにしてもよい。この場合、樹脂層８は、その外縁部を絶縁基体１の側面や蓋体５の側面にまで延ばして形成してもよい。
【００３２】
また、本発明の半導体装置１０は、蓋体５の外周の寸法を絶縁基体１の上面の外周の寸法よりも小さくして、樹脂接着剤７の外部に露出した表面を傾斜面とすることが好ましい。この場合、傾斜面となった樹脂接着剤７の外部に露出した表面に対する撥水性の樹脂層８の被着をより容易かつ確実なものとすることができるとともに、この被着界面をより一層確実かつ良好に密着したものとすることができる。その結果、外部雰囲気の湿気が半導体装置１０の内部に侵入することを、より一層確実に防止することができる。
【００３３】
また、蓋体５の外形寸法を絶縁基体１の上面の外形寸法より小さくすると、蓋体５の外周端が絶縁基体１の外側にはみ出ないため、蓋体５の外周部が傷ついたり、蓋体５の外周部が他の部品に当たって蓋体５が絶縁基体１から剥離するのを抑えることができる。また、樹脂接着剤７および樹脂層８が蓋体５の側面に這い上がり易くなり、蓋体５と樹脂接着剤７および樹脂層８との接合面積が増大して接合強度が向上し、より一層信頼性に優れた半導体装置１０を作製することができる。
【００３４】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。例えば、ボンディングワイヤ９を、そのループの最高部が蓋体５の下面に接していてもよい。この場合、半導体装置１０の低背化が容易になるともに、蓋体５をより一層安定的に取着することができる。また、ボンディングワイヤ９と電極４や電極パッドとの接続部も接合材６で覆われていてもよい。この場合、ボンディングワイヤ９および電極４の接続部の接続の信頼性が向上する。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の半導体装置は、樹脂接着剤の外部に露出した表面に撥水性の樹脂層を被着させたことから、外部雰囲気の湿気が撥水性の樹脂層によりはじかれるので、樹脂接着剤が吸湿することは効果的に抑えられ、半導体素子が封止されている半導体装置の内部に水分が侵入することが効果的に防止される。これにより、半導体素子の表面に形成された電極に金属腐食、いわゆるコロージョンが発生することが防止され、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
【００３６】
本発明の半導体装置は、好ましくは蓋体の外周の寸法が絶縁基体の上面の外周の寸法よりも小さく、樹脂接着剤の外部に露出した表面が傾斜面となっていることから、傾斜面となった樹脂接着剤の外部に露出した表面に対する撥水性の樹脂層の被着をより容易かつ確実なものとすることができるとともに、樹脂接着剤と撥水性の樹脂層との被着界面をより一層確実かつ良好に密着したものとすることができる。その結果、外部雰囲気の湿気が半導体装置の内部に侵入することをより一層確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体装置について実施の形態の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１：絶縁基体
１ａ：凹部
２：配線導体
３：半導体素子
４：電極
５：蓋体
６：接合材
７：樹脂接着剤
８：樹脂層
１０：半導体装置
【図１】
2004356346.tif 000003