説明

半導体パッケージ、半導体装置の製造方法、および固体撮像装置

【課題】モジュールの薄型化を図る。
【解決手段】平板状の薄型プレートには、半導体チップとしてのイメージセンサがダイボンディングにより固定され、その薄型プレートにおいてイメージセンサが固定される領域の周囲の一部または全部には、配線層を含む配線基板が配置される。そして、イメージセンサと配線基板とは、例えば、ワイヤボンディングにより電気的に接続される。本技術は、例えば、イメージセンサをパッケージングするイメージセンサパッケージに適用することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本技術は、半導体パッケージ、半導体装置の製造方法、および固体撮像装置に関し、特に、モジュールの薄型化を図ることができるようにする半導体パッケージ、半導体装置の製造方法、および固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、イメージセンサのパッケージングにおいて、ダイボンディングによりイメージセンサを固定する基板として、平板上の基板や、イメージセンサの受光面上に空隙(キャビティ)が設けられるように形成された基板がある(例えば、特許文献1,2)。また、このような基板としては、セラミック基板や、有機基板(リジッド基板やフレキシブル基板)がよく用いられている。
【0003】
このような、パッケージの一部としての基板は、イメージセンサを支持する役割と、イメージセンサを配線する役割とを担う。前者の場合、強度の観点から、基板の厚みが大きい方が望ましい。また、後者の場合、配線層として2層以上の多層構造が一般的に用いられており、その層数に応じて、基板の厚みは大きくなる。一般的には、基板の厚みは、2層構造の配線層を含む基板で0.1mm以上、4層構造の配線層を含む基板で0.2mm以上となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2003−218333号公報
【特許文献2】特開2003−250072号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、近年、最終的なセット製品の軽薄短小化に伴い、イメージセンサパッケージの薄型化が要求されている。
【0006】
図1は、従来のカメラモジュールの断面図を示している。
【0007】
図1のカメラモジュール11は、配線基板21、イメージセンサ22、ワイヤ23、およびレンズ部24から構成される。
【0008】
配線基板21は、複数の配線パターン21aを備える多層構造の配線層を含み、配線基板21上には、イメージセンサ22がダイボンディングにより固定されている。配線基板21は、イメージセンサ22の受光面22a上にキャビティが設けられるように形成されている。配線基板21とイメージセンサ22とは、ワイヤボンディングにより、ワイヤ23を介して電気的に接続されている。レンズ部24は、レンズ24aと支持部24bとから構成され、支持部24bは、イメージセンサ22の受光面22aに光を入射させるレンズ24aを、配線基板21上で支持している。
【0009】
このようなカメラモジュール11において、その厚みを考えた場合、イメージセンサ22の受光面22aからレンズ部24上面までのレンズ設計要素の厚みと、イメージセンサ22の受光面22aから配線基板21下面までのパッケージ設計要素の厚みとに分けて考えることができる。
【0010】
カメラモジュール11の薄型化を図る場合、同一のレンズ設計要素すなわち光学系を用いるときには、パッケージ設計要素の厚みを小さくする必要があった。
【0011】
そこで、配線基板21の厚みを小さくすることが検討されるが、配線基板21がセラミック基板である場合、その厚みが小さくなるにつれ、配線基板21は割れやすくなってしまう。また、配線基板21が有機基板である場合、その厚みが小さくなるにつれ、配線基板21においてねじれや曲りが発生しやすくなってしまう。
【0012】
このように、従来用いられている基板の厚みを小さくして、カメラモジュールの薄型化を図るには限界があった。
【0013】
本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、モジュールの薄型化を図ることができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【0014】
本技術の一側面の半導体パッケージは、半導体チップが固定される平板状の薄型プレートと、前記薄型プレートにおいて前記半導体チップが固定される領域の周囲の一部または全部に配置される、配線層を含む基板とを備え、前記半導体チップと前記基板とは電気的に接続される。
【0015】
前記薄型プレートは、金属で形成されるようにすることができる。
【0016】
前記薄型プレートは、ステンレス鋼で形成されるようにすることができる。
【0017】
前記薄型プレートは、熱伝導率の高い金属で形成されるようにすることができる。
【0018】
前記薄型プレートは、ステンレス鋼と熱伝導率の高い金属とが積層されて形成されるようにすることができる。
【0019】
前記薄型プレートと前記基板とは電気的に接続されるようにすることができる。
【0020】
本技術の一側面の半導体装置の製造方法は、平板状の薄型プレートに半導体チップを固定し、前記薄型プレートにおいて前記半導体チップが固定される領域の周囲の一部または全部に、配線層を含む基板を配置し、前記半導体チップと前記配線基板とを電気的に接続するステップを含む。
【0021】
本技術の一側面の固体撮像装置は、レンズと、前記レンズにより取り込まれた光を光電変換するイメージセンサと前記イメージセンサが固定される平板状の薄型プレートと、前記薄型プレートにおいて前記イメージセンサが固定される領域の周囲の一部または全部に配置される、配線層を含む基板とを備え、前記イメージセンサと前記配線基板とは電気的に接続される。
【0022】
本技術の一側面においては、平板状の薄型プレートに半導体チップが固定され、薄型プレートにおいて半導体チップが固定される領域の周囲の一部または全部に、配線層を含む基板が配置され、半導体チップと配線基板とが電気的に接続される。
【発明の効果】
【0023】
本技術の一側面によれば、モジュールの薄型化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】従来のカメラモジュールの断面図である。
【図2】本技術を適用したカメラモジュールの断面図である。
【図3】カメラモジュールの製造処理について説明するフローチャートである。
【図4】カメラモジュールの製造工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下、本技術の実施の形態について図を参照して説明する。なお、説明は以下に示す順序で行うこととする。
1.カメラモジュールの構成
2.カメラモジュールの製造工程
【0026】
<1.カメラモジュールの構成>
図2は、本技術を適用した固体撮像装置としてのカメラモジュールの一実施の形態の構成を示す断面図である。
【0027】
図2のカメラモジュール51は、薄型プレート61、配線基板62、イメージセンサ63、ワイヤ64、およびレンズ部65から構成される。
【0028】
薄型プレート61は、例えば、平板状の金属により形成される。具体的には、薄型プレート61は、SUS(Steel Use Stainless:ステンレス鋼)系の金属や、Al,Cu等の熱伝導率の高い金属により形成され、その厚みは、0.1mm程度とされる。なお、薄型プレート61は、上述したような金属単体で形成されてもよいし、SUS系の金属とAlやCu等の熱伝導率の高い金属とが積層されて形成されてもよい。
【0029】
薄型プレート61上には、イメージセンサ63がダイボンディングにより固定されている。また、薄型プレート61において、イメージセンサ63が固定される領域の周囲には、イメージセンサ63を囲むように配線基板62が配置され接着されている。配線基板62は、複数の配線パターン62aを備える多層構造の配線層を含む。なお、配線基板62は、薄型プレート61において、イメージセンサ63が固定される領域の周囲の全部に配置されていてもよいし、その一部のみに配置されていてもよい。
【0030】
イメージセンサ63は、光電変換素子を含む単位画素(以下、単に、画素ともいう)が行列状(マトリックス状)に2次元配置されてなる受光面63aを有しており、受光面63aに入射した光量に応じた電荷量を物理量として画素単位で検知する。配線基板62とイメージセンサ63とは、ワイヤボンディングにより、ワイヤ64を介して電気的に接続されている。
【0031】
レンズ部65は、レンズ65aと支持部65bとから構成され、支持部65bは、イメージセンサ63の受光面63aに光を入射させるレンズ65aを、配線基板62上で支持している。
【0032】
このようなカメラモジュール51においては、イメージセンサ63の受光面63aからレンズ部65上面までがレンズ設計要素となり、イメージセンサ63の受光面63aから薄型プレート61下面までがパッケージ設計要素、すなわちイメージセンサパッケージとなる。
【0033】
<2.カメラモジュールの製造工程>
次に、図3および図4を参照して、カメラモジュール51の製造工程について説明する。図3は、カメラモジュール51の製造処理の流れについて説明するフローチャートであり、図4は、カメラモジュール51の製造工程を示す図である。
【0034】
まず、ステップS11において、図4Aに示されるように、薄型プレート61が用意される。
【0035】
ステップS12において、図4Bに示されるように、薄型プレート61に配線基板62が接着される。このとき、薄型プレート61を接地した上で、薄型プレート61と配線基板62とを、電気的に接続させるようにしてもよい。これにより、配線基板62の電気的特性やシールド効果を高めることができるようになる。
【0036】
ステップS13において、図4Cに示されるように、薄型プレート61にイメージセンサ63がダイボンディングにより固定される。
【0037】
ここで、ダイボンディングに用いるボンド材として、絶縁性の材料を用いるようにしてもよいし、導電性の材料を用いるようにしてもよい。例えば、ボンド材として絶縁性の材料を用いるようにした場合には、薄型プレート61とイメージセンサ63のSi基板とを絶縁することができるようになる。また、薄型プレート61を接地した上で、ボンド材として導電性の材料を用いるようにした場合には、イメージセンサ63のSi基板を接地することができるようになる。このように、ダイボンディングに用いるボンド材は、イメージセンサ63の特性に合わせて、絶縁性の材料か導電性の材料かを選択するようにすればよい。
【0038】
ステップS14において、図4Dに示されるように、配線基板62とイメージセンサ63とが、ワイヤボンディングにより、ワイヤ64を介して電気的に接続される。なお、ここでは、配線基板62とイメージセンサ63とが電気的に接続されればよく、ワイヤボンディング以外のボンディング手法を用いてもよい。
【0039】
そして、ステップS15において、図4Eに示されるように、レンズ部65が、配線基板62上に搭載される。これにより、カメラモジュール51が完成する。
【0040】
以上の構成及び工程によれば、配線層を含まない薄型プレート61にイメージセンサ63が固定され、イメージセンサ63の周囲に配線層を含む配線基板62が配置されるようにしたので、配線層を含む配線基板にイメージセンサを固定する従来の構成と比較して、イメージセンサパッケージの厚みを配線層の分だけ薄くすることができ、ひいては、カメラモジュールの薄型化を図ることが可能となる。
【0041】
また、薄型プレート61が、金属により形成されるようにしたので、イメージセンサパッケージの厚みを薄くした場合であっても、その強度を保持することができる。
【0042】
そして、薄型プレート61が、SUS系の金属により形成されるようにした場合には、防錆処理を必要とせず、剛性の高いイメージセンサパッケージを実現することができる。
【0043】
また、薄型プレート61が、AlやCu等の熱伝導率の高い金属により形成されるようにした場合には、イメージセンサ63から発せられる熱を、イメージセンサ63裏面から薄型プレート61を介して、外部に効率的に放熱させることが可能なイメージセンサパッケージを実現することができる。
【0044】
さらに、薄型プレート61が、SUS系の金属とAlやCu等の熱伝導率の高い金属とが積層されて形成されるようにした場合には、上述した2つの特徴を併せ持つイメージセンサパッケージを実現することができる。
【0045】
また、薄型プレート61と配線基板62とは別体として構成されるので、薄型プレート61および配線基板62には、それぞれの用途に適切な特性を有する材料を用いることができる。具体的には、配線基板62として、従来用いられている基板(セラミック基板や有機基板)を用いることで、配線基板としての特性を維持することができる。また、薄型プレート61の材料として、薄くても強度や剛性の高い材料を使用することで、配線基板の材料として最適なセラミックや有機材料で実現しにくい強度や剛性を実現することができる。
【0046】
なお、以上においては、薄型プレート61は金属により構成されるものとしたが、十分な強度や剛性を実現することができれば、金属以外の材料により構成されるようにしてもよい。
【0047】
また、以上においては、本技術を、イメージセンサをパッケージングするイメージセンサパッケージに適用した例について説明してきたが、本技術は、所定の半導体チップをパッケージングする半導体パッケージに適用することが可能である。すなわち、本技術によれば、半導体パッケージを薄くすることができ、ひいては、半導体パッケージを含む半導体装置(半導体モジュール)の薄型化を図ることが可能となる。
【0048】
なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【0049】
さらに、本技術は以下のような構成をとることができる。
(1) 半導体チップが固定される平板状の薄型プレートと、
前記薄型プレートにおいて前記半導体チップが固定される領域の周囲の一部または全部に配置される、配線層を含む基板と
を備え、
前記半導体チップと前記基板とは電気的に接続される
半導体パッケージ。
(2) 前記薄型プレートは、金属で形成される
(1)に記載の半導体パッケージ。
(3) 前記薄型プレートは、ステンレス鋼で形成される
(2)に記載の半導体パッケージ。
(4) 前記薄型プレートは、熱伝導率の高い金属で形成される
(2)に記載の半導体パッケージ。
(5) 前記薄型プレートは、ステンレス鋼と熱伝導率の高い金属とが積層されて形成される
(2)に記載の半導体パッケージ。
(6) 前記薄型プレートと前記基板とは電気的に接続される
(2)乃至(5)のいずれかに記載の半導体パッケージ。
(7) 平板状の薄型プレートに半導体チップを固定し、
前記薄型プレートにおいて前記半導体チップが固定される領域の周囲の一部または全部に、配線層を含む基板を配置し、
前記半導体チップと前記配線基板とを電気的に接続する
ステップを含む半導体装置の製造方法。
(8) レンズと、
前記レンズにより取り込まれた光を光電変換するイメージセンサと
前記イメージセンサが固定される平板状の薄型プレートと、
前記薄型プレートにおいて前記イメージセンサが固定される領域の周囲の一部または全部に配置される、配線層を含む基板と
を備え、
前記イメージセンサと前記配線基板とは電気的に接続される
固体撮像装置。
【符号の説明】
【0050】
51 カメラモジュール, 61 薄型プレート, 62 配線基板, 62a 配線パターン, 63 イメージセンサ, 63a 受光面, 64 ワイヤ, 65 レンズ部, 65a レンズ, 65b 支持部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体チップが固定される平板状の薄型プレートと、
前記薄型プレートにおいて前記半導体チップが固定される領域の周囲の一部または全部に配置される、配線層を含む基板と
を備え、
前記半導体チップと前記基板とは電気的に接続される
半導体パッケージ。
【請求項2】
前記薄型プレートは、金属で形成される
請求項1に記載の半導体パッケージ。
【請求項3】
前記薄型プレートは、ステンレス鋼で形成される
請求項2に記載の半導体パッケージ。
【請求項4】
前記薄型プレートは、熱伝導率の高い金属で形成される
請求項2に記載の半導体パッケージ。
【請求項5】
前記薄型プレートは、ステンレス鋼と熱伝導率の高い金属とが積層されて形成される
請求項2に記載の半導体パッケージ。
【請求項6】
前記薄型プレートと前記基板とは電気的に接続される
請求項2に記載の半導体パッケージ。
【請求項7】
平板状の薄型プレートに半導体チップを固定し、
前記薄型プレートにおいて前記半導体チップが固定される領域の周囲の一部または全部に、配線層を含む基板を配置し、
前記半導体チップと前記配線基板とを電気的に接続する
ステップを含む半導体装置の製造方法。
【請求項8】
レンズと、
前記レンズにより取り込まれた光を光電変換するイメージセンサと
前記イメージセンサが固定される平板状の薄型プレートと、
前記薄型プレートにおいて前記イメージセンサが固定される領域の周囲の一部または全部に配置される、配線層を含む基板と
を備え、
前記イメージセンサと前記配線基板とは電気的に接続される
固体撮像装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2012−238687(P2012−238687A)
【公開日】平成24年12月6日(2012.12.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−105993(P2011−105993)
【出願日】平成23年5月11日(2011.5.11)
【出願人】(000002185)ソニー株式会社 (34,172)
【Fターム(参考)】