(57)【要約】【課題】高価な金型を使用せず、受光素子及び／又は受発光素子を封入する安価なリードレス中空パッケージ及びその製造方法を提供すること。【解決手段】ＩＣチップに対応する個々のパッケージは予め製作せず、公知のプリント配線基板製造技術により集合基板を製作する。その上にＩＣチップを複数個搭載した後、ＩＣチップを取り囲むように粘稠な接着剤を塗布して「ダム」を形成する。次に、配線基板と略同寸法のガラス板を前記のダムに載せ、これを硬化した後、ガラス板、接着剤、基板を同時に切断することで、ＩＣチップが封止された個々の撮像素子パッケージを得るものである。これにより、ＩＣチップを搭載、配線する工程を集中して行うことができるため能率が上がる。更には、高価な金型が不要であり、多品種の生産にも容易且つ安価に対応できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換機能を持つＩＣチップを少なくとも１個以上収容するパッケージであって、
周囲に複数の電極を持つ基板と、この基板と同一の投影形状を持つ透光性カバーと、基板と透光性カバーとの間を充填し、且つ、ＩＣチップの光電変換部と透光性カバーの間は充填しない接着剤と、から成ることを特徴とするリードレス中空パッケージ。
【請求項２】
前記電極は、スルーホールを切断して形成したものであることを特徴とする請求項１記載のリードレス中空パッケージ。
【請求項３】
前記接着剤の外周側面は、基板及び透光性カバーと同一投影寸法に形成されていることを特徴とする請求項１記載のリードレス中空パッケージ。
【請求項４】
前記透光性カバーは、ガラス板、水晶板、赤外線カットフィルタ、ホログラム素子、回折格子及び／又はこれらを接着した積層板であることを特徴とする請求項１記載のリードレス中空パッケージ。
【請求項５】
複数のスルーホールを直線状、 ないしは格子状に配列形成した基板に、光電変換機能を持つＩＣチップを複数個搭載し、スルーホール上に粘稠な絶縁性接着剤を塗布し、基板と略同寸法の透光性カバーを搭載した後に接着剤を硬化し、スルーホールの中心を結ぶ中心線に沿って切断・個片化することを特徴とするリードレス中空パッケージの製造方法。
【請求項６】
スルーホール上に塗布した紫外線硬化型の粘稠な接着剤に、スルーホールを通して下方から紫外線を照射し、部分的に硬化させることを特長とする請求項５記載のリードレス中空パッケージの製造方法。
【請求項７】
前記透光性カバーを搭載する際、ＩＣチップの上部に局部的に紫外線を照射することを特徴とする請求項５記載のリードレス中空パッケージの製造方法。
【請求項８】
前記接着剤の粘度は概ね１００Ｐａ・ｓ（パスカル・秒）以上であることを特徴とする請求項６又は７記載のリードレス中空パッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体受発光素子のパッケージに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディジタルカメラ、ビデオカメラ等に使用される固体撮像素子は、シリコン単結晶の薄板（以下、シリコンウエハと呼ぶ）の表面に受光素子を公知の半導体プロセスで形成した後、プリント配線基板に半田付けするためのパッケージに封入することが行われている。
【０００３】
このパッケージは、撮像レンズから受光素子に到達する光線を損失なく透過すると共に、空気中の湿気、腐食性ガス等から半導体を保護し、且つ、半田付けの熱に耐える等の特性を有しなければならない。そのため、パッケージの光入射面にガラス等の透光性カバーを設けることが一般的である。ここで、受光素子の表面に集光効率を向上するためのマイクロレンズが形成されている場合は、透光性カバーとマイクロレンズとの間を空気層とすることが有利である。即ち、マイクロレンズは一般的に屈折率が概ね１．５〜１．６程度の樹脂製であるため、同等の屈折率を持つ樹脂等を充填すると、その集光力が損なわれるからである。
【０００４】
パッケージ本体は前述のように気密性、耐熱性等が求められるので、エポキシ樹脂やセラミックと金属端子との複合材料が広く用いられている。
【０００５】
以上の例を図６に示す。
【０００６】
１はシリコンウエハを切断したＩＣチップであり、その表面に受光素子１ａ、マイクロレンズ１ｂ、電極１ｃ等が公知の半導体プロセス技術により形成されている。
【０００７】
ＩＣチップ１はパッケージ３に接着剤４を用いて接着されている。金属細線（ワイヤ）２はＩＣ電極１ｃとパッケージに設けられた端子７の表面７ａとを公知のワイヤボンディング技術によって電気的に接続している。
【０００８】
透光性カバーであるガラス５は接着剤６によってパッケージ３に気密接着される。
【０００９】
このような固体撮像素子をプリント配線基板１０に接続するには、パッケージの端子７ｂと配線パターン１０ａとを半田付けすることが一般的である。
【特許文献１】特開平７−３０７４０８号公報
【特許文献２】特開平８−１０７１６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
以上述べたパッケージ技術は広く用いられてきたが、より低コスト化を求められる中では限界に達しつつある。
【００１１】
パッケージ３及び端子７は、不図示の金型にエポキシ樹脂やセラミック原料を注入、硬化して作製される。成型作業は比較的高能率に行えるが、金型は概して高価である。更に、ＩＣチップやガラス板の接着作業はパッケージ１個ずつ行わなければならないため、加工能率の向上を阻んできた。
【００１２】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、高価な金型を使用せず、受光素子及び／又は受発光素子を封入する安価なリードレス中空パッケージ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明は、ＩＣチップに対応する個々のパッケージは予め製作せず、公知のプリント配線基板製造技術により集合基板を製作する。その上にＩＣチップを複数個搭載した後、ＩＣチップを取り囲むように粘稠な接着剤を塗布して「ダム」を形成する。
【００１４】
次に、配線基板と略同寸法のガラス板を前記のダムに載せ、これを硬化した後、ガラス板、接着剤、基板を同時に切断することで、ＩＣチップが封止された個々の撮像素子パッケージを得るものである。これにより、ＩＣチップを搭載、
配線する工程を集中して行うことができるため能率が上がる。更には、高価な金型が不要であり、多品種の生産にも容易且つ安価に対応できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高価な金型を使用せず、受光素子及び／又は受発光素子を封入する安価な中空パッケージを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１７】
＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１の工程を示す断面図、図２は同斜視図である。尚、図１及び図２中では、図６に示した受光素子１ａ、マイクロレンズ１ｂ、電極１ｃ、接着剤４を便宜的に省略してある。
【００１８】
図１ａ）及び図２ａ）は格子状ないしは列状にスルーホールが設けられたプリント配線基板（以下、基板）である。これは公知のＣＯＢ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｂｏａｒｄ）実装に用いるもので、材質はガラスエポキシの他、より耐熱性に優れた三菱ガス化学（株）製のＢＴ（ビスマレイミド・トリアジン）、或はポリイミドを基材としたフレキシブルプリント板（ＦＰＣ）でも良い。基板１０３にはスルーホール１０７が複数個設けられており、それらの中心線１０８を結ぶ仮想中心線１０８ａは格子状ないし列状に配列されている。
【００１９】
基板１０３の表面１０３ａと裏面１０３ｂには、スルーホール１０７を介して電気的に接続した電極１０７ａ，１０７ｂが設けられているが、これらは基板１０３に貼り付けた銅箔をフォトリソグラフィ技術によりパターニングし、表面処理を施したものが一般的に用いられる。尚、この表面処理はワイヤボンディングや半田付けに適するよう金メッキが、より望ましくは銅箔の上にニッケルメッキを施し、更に電解金メッキが施される。
【００２０】
次に、図１ｂ）及び図２ｂ）に示すように、公知のＣＯＢ技術を用いて複数のＩＣチップを基板に組み立てる。即ち、ＩＣチップ１を基板表面１０３ａに接着し、次にＩＣチップの電極１ｃと基板電極１０７ａ間を公知のワイヤボンディング技術によりワイヤ２で接続する。一般にこのワイヤは直径が０．０３ミリメートル前後の金細線が用いられる。
【００２１】
図１ｃ）及び図２ｃ）では、スルーホール１０７の仮想中心線１０８ａの位置に粘稠な接着剤１０６をディスペンサ３００で塗布し、「ダム」を形成する。この接着剤１０６は、常温で１００Ｐａ・ｓ（パスカル・秒）以上の粘性を持ち、紫外線及び／又は熱で硬化するものが適当である。更に、硬化後は透湿しないこと、絶縁性であることも必要である。これらの要件を満足するものとして、例えばナミックス（株）製ＸＶ６８４１（商品名：粘度は８００Ｐａ・ｓ程度）等が望ましい。上記の接着剤は粘稠であるためスルーホール上から塗布しても直ちに裏面側に漏れることはない。
【００２２】
尚、スルーホールを設けたプリント基板に封止樹脂を塗布し、且つ、この樹脂が裏面に漏れないようにするための公知技術としては、例えば特開平７−３０７４０８号公報（特許文献１）、特開平８−１０７１６１号公報（特許文献２）等で開示されているように、スルーホール孔内部に半田付け可能な金属等を充填するか、孔の表面にフィルムを貼ることもある。
【００２３】
しかしながら、これではプリント基板の製造工程が複雑となり、価格が上昇するという欠点がある。
【００２４】
その他、特開平８−１０７１６１号公報（特許文献２）では基板の裏面にシリコーンゴム板等を密着或は粘着しておく技術も開示されているが、この工程では封止樹脂の乾燥、硬化が終了するまでこのゴムを基板と離すことができない。工程が煩雑となるばかりでなく、シリコーンゴムから発生するシロキ酸が基板の電極部に付着すると、パッケージとして完成した後、半田付け性に不具合が生ずる恐れもある。
【００２５】
以上の不都合を回避するために、図１及び図２ｄ）に示すように、接着剤の塗布中及び／又は塗布後に裏面１０３ｂ側から紫外線２００を照射するとスルーホール１０７直上の接着剤１０６のみが硬化して蓋を形成し、スルーホール１０７に充填されることを防止できる。
【００２６】
ダムの厚さはワイヤ２の最大高さより大きい必要がある。ＩＣチップ１の厚みは通常０．７ｍｍ前後、ワイヤ２のループが更に０．２ｍｍ程度であるため、最低でも１ｍｍは必要である。１回で必要な厚さが得られない場合、数回に別けて塗布することもある。
【００２７】
図１及び図２ｄ）のようにダムを塗布し終わった基板１０３に、図１及び図２ｆ）に示すガラス板１０４を載せてから紫外線２０１を照射し、接着剤１０６を硬化する。必要によっては、更に加熱してより完全に硬化させる。
【００２８】
工程は若干複雑になるが、図１ｅ）に示すように、基板１０３とガラス板１０４の相対する面にそれぞれ接着剤１０６を塗布しておき、これらを貼り合わせても良い。
【００２９】
尚、ガラス板１０４の代わりに、水晶板、プラスチック板、赤外線吸収ガラス板、これらを積層接着した光学ローパスフィルタ、或はホログラム素子、回折格子等の光学素子を形成した板等を使用することもできる。
【００３０】
最後に図１及び図２ｇ）のようにスルーホール１０７の内径より薄い切断砥石（不図示）を用いてガラス板１０４、接着剤１０６、基板１０３を同時に切断し、個々のパッケージとして完成する。仮想中心線１０８ａに沿って切断することで前述の金メッキを施したスルーホール１０７の内面がパッケージ端面に露出し、半田付け端子として使用することができる。
【００３１】
以上の工程により、ＩＣチップの上を空気とする中空パッケージを効率的に作製することができる。
【００３２】
＜実施の形態２＞
図３に実施の形態２を示す。
【００３３】
ガラス板１０４を載せる際、マスク２０３を通して紫外線２０１を照射することにより、紫外線硬化型の接着剤１０６は、照射面に進入できない。これによりマイクロレンズ１ｂ上を選択的に中空とすることができる。
【００３４】
＜実施の形態３＞
図４に本発明の実施の形態３を示す。
【００３５】
接着剤１０６に紫外線・熱両硬化タイプを使用する場合、前述のマスク０３を予めガラス板０４の表面又は裏面に印刷しておくことができる（図４の１０４ａ）。この場合、接着剤１０６の硬化は最終的には加熱によって行う。
【００３６】
＜実施の形態４＞
図５に本発明の実施の形態４を示す。
【００３７】
１個のパッケージ中に受光素子を形成したＩＣチップ１の他、ＬＥＤ等の発光素子１０９も封入することで、フォトインタラプタ、光学エンコーダ素子等を作製することができる。このとき、受光素子と発光素子の間に遮光ダム１１０を設けることが有効である。
【００３８】
即ち、発光素子１０９より放射される光２１０は、例えばエンコーダスケール２１１で一部が反射して受光素子に到達するが、遮光ダム１１０を設けることで、それ以外の不要光が到達することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態１の工程例を示す断面図である。
【図２】図１に対応する斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態２を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態３を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態４を示す断面図である。
【図６】従来の中空パッケージ断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１          ＩＣチップ
２          ワイヤ
３          パッケージ
４          接着剤
５，１０４      カバーガラス
６          接着剤
１０３        基板
１０６        粘稠接着剤
１０７        スルーホール
１０８      スルーホールの中心線
１０９        発光素子
１１０        遮光ダム
２００，２０１  紫外線
２０３        マスク
２１０        光
２１１      エンコーダスケール
３００      ディスペンサ
【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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