(57)【要約】【課題】半導体装置をセット基板に実装する時に加わる熱により、中空内部での結露による異常を防止する。【解決手段】半導体装置１Ａのキャップ１に酸化チタン膜１４を成膜する。酸化チタン膜１４の面を中空側の半導体素子２に向くように枠体５に接着して半導体装置１Ａを製作する。製作した半導体装置１Ａのリードフレーム６をセット基板１０に半田９によって実装する。半導体装置１Ａの超親水性と光触媒機能をもたせた酸化チタン膜１４に、紫外光を照射することによって実装時に発生した水分等による結露を防ぐ。【選択図】図１
2009182008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板と、
前記配線基板上に設置される上下が開口した中空の枠体と、
前記枠体内の前記配線基板上に実装された半導体素子と、
前記枠体の開口を閉鎖するキャップとから形成されてなり、
前記キャップの中空側の面に酸化チタン膜が形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記半導体素子が光半導体素子であり、前記キャップが光透過性部材であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記配線基板がリードフレームであることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
配線基板と、前記配線基板上に設置される上下が開口した中空の枠体と、前記枠体内の前記配線基板上に実装された半導体素子と、前記枠体の開口を閉鎖するキャップと、前記キャップの中空側の面に形成された酸化チタン膜とからなる半導体装置の製造方法において、
前記半導体装置のセット基板への実装後に、前記キャップに形成された酸化チタン膜に紫外光を照射することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの固体撮像素子を有する半導体装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の半導体装置は、図２（ａ），（ｂ）に示したように構成されている。図２（ａ）は半導体装置の上面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ’断面を示す図である。
【０００３】
図２（ａ），（ｂ）に示すような中空型の半導体装置１Ｂにおいては、通常、セラミックパッケージ内に半導体素子を収容し、その内部に窒素ガスやドライエアー等を充満させて機密封止した構造が採用されていた。これはセット側基板への半田付け時にリフローにより熱が加わっても内部はあまり膨張せず、結露もしないという特徴がある。しかし、セラミックパッケージは高価であり、半導体装置１Ｂを安価に製作することはできない。
【０００４】
図２（ａ），（ｂ）において、この半導体装置１Ｂは、配線基板であるリードフレーム６と、このリードフレーム６のダイパッド１１に半導体素子２を銀ペーストなどの接着剤１２を介して固定する。さらに配線基板を形成する符号の１３は複数のアウターリードであり、符号の８はダム樹脂である。半導体素子２のそれぞれの電極はボンディングワイヤ４で、対応するアウターリード１３の内端部にワイヤボンディングされている。
【０００５】
そして、この半導体素子２を取り囲むように樹脂製の上下が開放した中空の枠体５をアウターリード１３上に固定し、また、アウターリード１３の下端を密閉する形で底部を封止樹脂７により固定する。さらに、その開口は、接着剤３によって平板状のキャップ１を枠体５に固定することにより、内部が中空に形成される。密閉される半導体素子２が、光半導体素子である場合には、キャップ１は光透過性部材である。また、半導体装置１Ｂのリードフレーム６はセット基板１０に半田９によって実装する。
【特許文献１】特開２００４−１１９８８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような構成の半導体装置は、安価に製作できる構造であるが、一方で下記のような問題点があった。
【０００７】
キャップ１に光透過性のあるガラス板や樹脂板を用いた光半導体装置の場合は、下記の事由により光透過率が低下し所要特性が得られない。
（１）中空内部の水分がセット基板への実装時の加熱で水蒸気となり、キャップの内面に付着する。
（２）中空内部の水分が使用環境下の中空内部と外部の温度差により、キャップ内面に結露する。
【０００８】
また、実装を取り巻く環境としては、実装時の加熱温度については、これまでの鉛（Ｐｂ）含有半田から鉛（Ｐｂ）を使用しない鉛（Ｐｂ）フリー半田に移行しており、従来の錫（Ｓｎ）−鉛（Ｐｂ）半田の融点が１８３℃に対し、錫（Ｓｎ）−銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）半田では融点が２１７℃と３０℃以上高くなっている。さらに実装方式がリフローによるものから、レーザー等の光を使った実装方式も用いられるようになっており、光による実装ではパッケージ全体を予熱する必要がないため、外部との温度差がより大きくなる方向となっている。
【０００９】
このような状況の中で、本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、中空内部で結露などの不具合のない半導体装置を得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成するために、本発明の請求項１に係る半導体装置は、配線基板と、配線基板上に設置される上下が開口した中空の枠体と、枠体内の配線基板上に実装された半導体素子と、枠体の開口を閉鎖するキャップとから形成されてなり、キャップの中空側の面に酸化チタン膜が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に記載した半導体装置は、請求項１の半導体装置において、半導体素子が光半導体素子であり、キャップが光透過性部材であることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３に記載した半導体装置は、請求項１の半導体装置において、配線基板がリードフレームであることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４に記載した半導体装置の製造方法は、配線基板と、配線基板上に設置される上下が開口した中空の枠体と、枠体内の配線基板上に実装された半導体素子と、枠体の開口を閉鎖するキャップと、キャップの中空側の面に形成された酸化チタン膜とからなる半導体装置の製造方法において、半導体装置のセット基板への実装後に、キャップに形成された酸化チタン膜に紫外光を照射することを特徴とする。
【００１４】
前記半導体装置およびその製造方法によれば、キャップ内部に成膜した酸化チタン膜の超親水性効果や光触媒反応により、半導体装置の実装時に加熱で中空内部の水分が水蒸気となってキャップに付着した結露状態や、使用環境下の温度差によるキャップの結露状態を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、キャップ内部に成膜した酸化チタン膜の超親水性効果や光触媒反応により、半導体装置の実装時の加熱で中空内部の水分が水蒸気となってキャップに付着した結露状態や、使用環境下の温度差によるキャップの結露状態によって生じる光透過性の低下という問題が発生しないという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。
【００１７】
図１（ａ），（ｂ）は本発明の実施形態における半導体装置を示したもので、図面を参照しながら製造方法について説明する。図１（ａ）は、本実施形態における半導体装置の上面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’断面を示す図である。ここで、前記従来例を示す図２（ａ），（ｂ）において説明した構成部材に対応し同等の機能を有するものには同一の符号を付してこれを示す。
【００１８】
図１（ａ），（ｂ）において、半導体装置１Ａは、配線基板であるリードフレーム６を中心に半導体素子２が固定されている。このリードフレーム６はダイパッド１１とアウターリード１３とダム樹脂８を備え、半導体素子２はダイパッド１１に銀ペーストなどの接着剤１２を介して固定されている。
【００１９】
配線基板を形成する符号の１３は複数本のアウターリードであり、符号の８はダム樹脂である。半導体素子２のそれぞれの電極は金等によるボンディングワイヤ４で、対応するアウターリード１３の内端部にワイヤボンディングされている。
【００２０】
そして、半導体素子２を取り囲むように樹脂製の中空の枠体５がリードフレーム６上に固定されており、その開口は平板状のキャップ１で接着剤３により接着することによって密閉され、内部が中空に形成されている。また、アウターリード１３の下端を密閉する形で底部を封止樹脂７により固定する。
【００２１】
次に、図１（ａ），（ｂ）の半導体装置１Ａをセット基板１０に実装する際の方法について説明する。半導体装置１Ａは、セット基板１０に半田９によって実装する。この時、半田付けを良好に行うため、リードフレーム６，アウターリード１３は、２００℃以上の高温となっている。この熱により、半導体装置１Ａの内部から水分等がガス化して、中空部へ出てくる。また、発生した水蒸気は一番温度の低いキャップ１の表面で結露する可能性がある。
【００２２】
実装が終わった後に半導体装置１Ａに紫外光を照射する。図１（ｂ）のキャップ１の中空側の面に形成した、紫外光の照射に応じて光触媒反応と超親水性効果をもたせた酸化チタン膜１４により、キャップ１の表面の結露を防止する。ここで、密閉される半導体素子２としては、ＣＣＤ、フォトダイオードなどの光半導体素子などである。半導体素子２が光半導体素子である場合には、キャップ１は光透過性部材である。さらに、配線基板をリードフレーム６で構成することが好ましい。
【００２３】
また、樹脂製の枠体５は樹脂成形で形成でき、その枠体５をアウターリード１３に固定するには接着剤で接着するか、通常の半導体装置のモールド工程によりモールド装置を使って形成することもできる。本実施形態では、配線基板としてリードフレーム６を採り上げて説明したが、リードフレーム６に限定されるものではなく、印刷配線基板、あるいは絶縁基板上にメッキ，蒸着などの薄膜形成手段で配線を形成した基板にも適用できる。
【００２４】
本実施形態の半導体装置１Ａにおいては、リードフレーム６やダイパッド１１等の配線基板上に配設される上下が開口した中空の枠体５と、枠体５内の配線基板上に実装された半導体素子２と、中空の枠体５の開口を閉鎖するキャップ１と、このキャップ１の中空側の面にスパッタ法により成膜された酸化チタン膜１４を備えている。
【００２５】
キャップ１への酸化チタン膜１４の成膜は、ターゲットにチタン（Ｔｉ）を用いスパッタガスにアルゴン（Ａｒ）と酸素（Ｏ２）の混合ガスを用いたマグネトロンＤＣスパッタを使用する。もしくは、酸化チタンターゲットを用いスパッタガスにアルゴン（Ａｒ）もしくはアルゴン（Ａｒ）と酸素（Ｏ２）の混合ガスを用いたＲＦスパッタを用いる。
【００２６】
また、セット基板１０に実装する場合に加熱され、中空内部に発生した残留水分、樹脂製の枠体５や接着剤１２あるいは半導体素子２からのアウトガスが、キャップ１の中空側の面に結露する。紫外光を照射することにより、キャップ１の中空側の面に成膜した酸化チタン膜１４に光触媒反応と超親水性効果を発揮させることで結露を防ぐことができる。
【００２７】
また、本実施形態における半導体装置の製造方法においても、配線基板上に配設される上下が開口した中空の枠体５と、枠体５内の配線基板上に実装された半導体素子２と、中空の枠体５の開口を閉鎖するキャップ１と、このキャップ１の中空側の面にスパッタ法により成膜された酸化チタン膜１４を備えた半導体装置において、枠体５が樹脂成型品であって配線基板上の所定の位置に接着剤で接着固定し製作したものである。その枠体５は、配線基板上の所定の位置に直接モールド成形で形成するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明に係る半導体装置およびその製造方法は、実装時の温度の影響を受けても、キャップがくもりにくい半導体装置を得ることができ、その産業上の利用可能性は大きい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体装置を示す（ａ）は上面図、（ｂ）はＡ−Ａ’断面図
【図２】従来の半導体装置を示す（ａ）は上面図、（ｂ）はＡ−Ａ’断面図
【符号の説明】
【００３０】
１Ａ，１Ｂ  半導体装置
１  キャップ
２  半導体素子
３，１２  接着剤
４  ボンディングワイヤ
５  枠体
６  リードフレーム
７  封止樹脂
８  ダム樹脂
９  半田
１０  セット基板
１１  ダイパッド
１３  アウターリード
１４  酸化チタン膜
【図１】
2009182008.tif 000003
【図２】
2009182008.tif 000004