半導體裝置及其制作方法

專利名稱：半導體裝置及其制作方法
技術領域：
本發明一般涉及半導體裝置，更具體說，是涉及使光接收單元與攝影透鏡合成一體，成為一組件，并適合用于攝影的半導體裝置。


圖1是剖面圖，畫出把攝影透鏡與C-MOS傳感器半導體芯片合成一體的一種常規半導體裝置組件。在圖1所示半導體裝置組件中，半導體芯片1有一C-MOS傳感器，安裝在印刷電路板2上，傳感器剛性地并用線路焊接在印刷電路板2的線路圖案線路2a上，其中，芯片1的光接收表面1a在上部。
用于攝影的透鏡3粘附在外殼4上。外殼4固定在印刷電路板2上，其中，透鏡3安放在芯片1光接收表面1a上方的指定位置。因此，圖1所示小型攝像機半導體裝置組件的結構是，半導體芯片安裝在板上，而透鏡則安放在芯片的上方。此外，在透鏡3與半導體芯片1之間安放IR濾波器5。
在外殼4的基板上形成定位銷6。通過把銷6插入印刷電路板2提供的定位孔7，使外殼4精確地在印刷電路板2定位。因而，粘附在外殼4上的透鏡3，相對于安裝在印刷電路板2的半導體芯片1的定位，能夠容易完成。
具有上述結構的半導體裝置組件中，安裝電容器、電阻器之類電子部件9的另一塊印刷電路板8，安放在印刷電路板2之下。就是說，帶有半導體芯片1和外殼4的印刷電路板2，安裝在印刷電路板8之上，而電子部件9則安裝在印刷電路板8上。
但是，上述常規半導體裝置組件，由于它的結構，存在如下缺點。
首先，參考圖2，圖上畫出圖1的半導體裝置組件各部件布置的平面圖，在電子部件9安裝在印刷電路板8的情況下，電子部件9安排在印刷電路板2之外，印刷電路板2則安裝半導體芯片1和外殼4。因此，印刷電路板8要比印刷電路板2大，從而增大了整個半導體組件的尺寸。
其次，在制作帶有光接收單元的半導體芯片的過程中，為了減小半導體芯片1的厚度，要用研磨機研磨半導體芯片1的背面。
因此，半導體芯片1的厚度隨個別晶片而起伏。起伏范圍通常在正15μm到負15μm之間，而允許的起伏范圍約在正30μm到負30μm之間。
由于半導體芯片1厚度的起伏，半導體芯片1的光接收表面1a到透鏡3的距離也跟著起伏。
透鏡3要安放在離印刷電路板2表面指定的距離上，而光接收表面1a到印刷電路板2表面的距離等于半導體芯片的厚度。因此，當半導體芯片1的厚度增大時，半導體芯片1的光接收表面1a就接近透鏡3。當半導體芯片1的厚度減小時，半導體芯片1的光接收表面1a就遠離透鏡3。
透鏡3與半導體芯片1光接收表面1a之間的距離被設定等于透鏡3的焦距，使透鏡3拍攝的圖像精確地成像在光接收表面1a。因此，如果透鏡3與半導體芯片1光接收表面1a之間的距離如上所述地起伏，那么會出現非聚焦狀態，并導致圖像離焦。
第三，在把半導體芯片1安裝在印刷電路板2上時，半導體芯片1是用印模設備粘貼并固定在印刷電路板2上的。
該印模設備夾持半導體芯片1是靠抽吸半導體芯片1的表面，亦即形成光接收單元的表面，然后攜帶并把半導體芯片1放在印刷電路板2上。因為半導體芯片表面已被抽吸設備覆蓋，因此，不可能用圖像識別方法來識別形成光接收單元的表面。因為，要用圖像識別方法識別半導體芯片1的外部形狀，并且用該外部形狀作為參考來確定半導體芯片在印刷電路板上的位置。
但是，半導體芯片1的光接收表面1a與其外部形狀的定位關系不總是相同的。就是說，為了獲得單個半導體芯片1，在切割晶片時確定了半導體芯片1的外部形狀。光接收表面相對于半導體芯片1外部形狀的位置，隨切割晶片時的切割位置而改變。因此，透鏡3的聚焦位置與光接收表面1a的中心不精確重合的情形，是可能出現的。
第四，作為線路圖案2a的一部分而形成的線路焊接焊點，必須圍繞半導體芯片布置，因為半導體芯片依靠線路焊接固定在印刷電路板上。因此，必須在印刷電路板2上為焊接的焊點提供地方。上述布置防礙了半導體裝置組件的小型化。
最后，半導體裝置組件必需的基本厚度，等于透鏡3的焦距與半導體芯片1的厚度之和。但是，按照上述常規半導體裝置組件，因為對半導體芯片1來說，印刷電路板2放在與透鏡3相反的一側，所以該半導體裝置組件的實際厚度，等于透鏡3的焦距、半導體芯片1的厚度、與印刷電路板2的厚度之和。
因此，半導體裝置組件的厚度增加了印刷電路板2的厚度。此外，當安裝電子部件9時，因為印刷電路板8還要裝在印刷電路板2之下，該半導體裝置組件的實際厚度還要增加印刷電路板8的厚度。
本發明另外的且更為特殊的目的，是提供一種半導體裝置組件，它的厚度和面積比常規的裝置小，并提供制作該組件的方法。
本發明的上述各個目的，是用一種半導體裝置實現的，該半導體裝置包括裝有功能部件的樹脂外殼、由導電材料制成并模制在樹脂外殼內的線路圖案、從樹脂外殼露出的部分線路圖案、模制在樹脂外殼內的與線路圖案連接的電子部件、以及與樹脂外殼露出的部分線路圖案連接的半導體單元，其中的半導體單元協同樹脂外殼中功能部件，提供指定的功能。
按照上面的發明，線路圖案是模制在樹脂外殼內的，所以不需要支持線路圖案的板。該半導體裝置能夠減小等于該板厚度的厚度。此外，電子部件也模制在樹脂外殼內，從而環繞樹脂外殼安裝電子部件的板也不需要了。因此，減小了該半導體裝置的面積，同時也降低了該半導體裝置的厚度。
在上述半導體裝置中，半導體單元按倒裝片方式安裝在樹脂外殼露出的線路圖案部分。
按照上面的發明，該半導體芯片通過伸出的電極安裝在樹脂外殼的線路圖案上。因此，無需為了半導體單元的電連接而在半導體單元周圍布線，從而減小了半導體裝置的面積。此外，可以夾持電路形成表面相反一側的半導體芯片背面。因此，可以用識別電路形成表面的圖形來安裝半導體芯片。所以，能夠以高的定位精度把半導體芯片安裝在板上。
還有，從樹脂外殼露出的部分線路圖案，可以從樹脂外殼的表面伸出。
因此，可以用樹脂外殼伸出的部分線路圖案，作為外部的連接端，很容易把該半導體裝置安裝在別的板上。
樹脂外殼可以包括圍繞半導體單元伸出至半導體芯片一側的伸出部分；和從樹脂外殼露出、暴露在伸出部分表面上的部分線路圖案。
因此，伸出部分的末端提供的線路圖案，可以用作外部連接端。
從連接半導體芯片的線路圖案表面到伸出的末端的距離，可以比連接半導體芯片的線路圖案表面到半導體裝置背面的距離更長。
因此，可以用伸出部分的末端提供的線路圖案，作為外部連接端，把半導體裝置安裝在板上。從而，不需要把半導體裝置與該板連接的部分。
此外，樹脂外殼可以包括直接在電子部件下面伸出的伸出部分，和以模制狀態在伸出部分伸延的部分線路圖案。因此有可能把線路圖案安排在電子部件下面，從而使電子部件下面的線路圖案到電子部件有長的距離。因而，即使焊接電子部件的焊料在電子部件下面流動，也可以防止焊料與電子部件下面的線路圖案接觸。
線路圖案可以用金屬涂敷或導電樹脂形成。因此，可以容易地形成線路圖案。
功能部件可以包括用于攝影的透鏡，半導體單元是有光接收表面的固態圖像感測芯片，而且，用于攝影的透鏡與固態圖像感測芯片安排在樹脂外殼上，使光穿過攝影透鏡，入射到固態圖像感測芯片的光接收表面。因而，該半導體裝置可以有如此小的面積和厚度，以致能安裝在移動電子裝置之類的裝置內。
功能部件還可以包括在其表面有一光闌的濾波器，并且，其中的濾波器可以設在樹脂外殼上，把該濾波器放在攝影用透鏡和半導體單元之間。因此，可以把濾波器放在攝影用透鏡和半導體單元的光接收表面之間，于是能夠提供具有高性能的用于攝影的半導體裝置。
還有一個目的，是提供一種用于攝影的半導體裝置，該裝置包括有一開孔的樹脂外殼，該開孔從樹脂外殼的頂部表面伸延至樹脂外殼的底部表面；由導電材料制成并模制在樹脂外殼內的線路圖案；露出在樹脂外殼底部表面上的部分線路圖案；與該線路圖案連接的電子部件，其中，電子部件是模制在樹脂外殼內的；固態圖像感測芯片，以倒裝片方式與露出在樹脂外殼底部表面上的部分線路圖案連接；以及安裝在外殼頂部表面的攝影用透鏡，其中，攝影用透鏡與固態圖像感測芯片的安排，要能讓透過攝影透鏡的光，通過樹脂外殼的開孔，入射在固態圖像感測芯片的光接收表面上。
因此，由于固態圖像感測芯片直接安裝在樹脂外殼上，無需連接固態圖像感測芯片的板。所以，該攝影用半導體裝置的厚度，基本上等于攝影透鏡的焦距與固態圖像感測芯片厚度之和。就是說，因為用于連接固態圖像感測芯片的板不包括在整個半導體裝置之內，可以減小整個半導體裝置的厚度。還有，因為攝影透鏡與固態圖像感測芯片被安排在穿越樹脂外殼的開孔的兩端，所以可以令固態圖像感測芯片上形成電路的表面，通過該開孔面對攝影透鏡。此外，當把固態圖像感測芯片安裝在樹脂外殼上時，可以夾持電路形成表面相反一側的半導體芯片背面，從而可以利用識別圖象來放置并安裝半導體芯片。因此，能夠對半導體芯片的位置以高精度放置并安裝該半導體芯片。
用于攝影的半導體裝置還可以包括在其表面有一光闌的濾波器，并且，其中的濾波器可以安放在樹脂外殼的開孔內，把該濾波器放在用于攝影的透鏡和半導體單元之間。
因此，只要把該濾波器放進樹脂外殼的開孔內，就可以把濾波器放在攝影透鏡與半導體單元的光接收表面之間。所以能夠提供高性能的半導體裝置。
還有一個目的，是提供制作半導體裝置的一種方法，該方法包括如下步驟在金屬板上用導電材料形成線路圖案；把電子部件與該線路圖案連接；形成一樹脂外殼，其中，通過把電子部件和線路圖案封裝在金屬板上，把電子部件和線路圖案模制在樹脂外殼內；從樹脂外殼上去除金屬板，使部分線路圖案露出；和把功能部件粘附在樹脂外殼上，該功能部件協同半導體單元提供指定的功能。
因此，能夠很容易在樹脂外殼內模制線路圖案和電子部件，也容易使樹脂外殼基板表面上的線路圖案露出。所以，能夠容易地制作上述半導體裝置。
在本方法中，可以在形成線路圖案步驟之前，在金屬板上形成凹坑部分，以便在凹坑部分安排部分線路圖案。
因此，能夠容易形成從樹脂外殼表面伸出的外部連接端。此外，能夠在電子部件下面形成伸出部分，且能夠在伸出部分安排線路圖案。
在本方法中，可以在形成線路圖案步驟之前，通過彎曲而在金屬板上形成凹坑部分，以便在凹坑部分安排部分線路圖案。
因此，能夠容易形成與樹脂外殼上凹坑形狀對應的伸出部分。可以用伸出末端上的線路圖案作為外部連接端。
在本方法中，線路圖案可以用金屬涂敷形成。因此容易形成線路圖案。
在本方法中，可以在用金屬涂敷形成線路圖案步驟之前，用不同于形成金屬板的金屬在金屬板上涂敷。
因此，在用蝕刻完全去除金屬板時，因為用蝕刻去除金屬板時，金屬板上有不同的金屬，蝕刻速度是變化的。如果選擇蝕刻速度低的材料或非蝕刻材料，作為與金屬板材料不同的材料，能夠容易控制蝕刻的完成。
在本方法中，線路圖案可以用導電樹脂形成。因此，容易形成線路圖案。
在本方法中，協同半導體單元提供指定功能的功能部件，可以在去除樹脂外殼的金屬板的步驟之后，粘附在樹脂外殼上。因此容易通過連續的過程，制作提供指定功能的半導體裝置。
在本方法中，功能部件可以包括用于攝影的透鏡，半導體單元是有光接收表面的固態圖像感測芯片，而且，用于攝影的透鏡與固態圖像感測芯片安排在樹脂外殼上，使光穿過攝影透鏡，入射到固態圖像感測芯片的光接收表面。
因此，容易用樹脂外殼把攝影透鏡與固態圖像感測芯片組合成一體，制作一體的半導體裝置。該攝影用半導體裝置的面積和厚度是這樣小，以致能夠放進便攜式電子裝置之類的裝置內。
本發明還有一個目的，是提供一種用于攝影的半導體裝置，該裝置包括帶有攝影透鏡的透鏡夾持器、裝有該透鏡夾持器的樹脂模制體、對著安裝透鏡夾持器的面而安裝在樹脂模制體底面的固態圖像感測芯片、以及支承樹脂模制體的板，其中，該板在安裝樹脂模制體的地方有一開孔，并把固態圖像感測芯片安裝在樹脂模制體的底面，令該固態圖像感測芯片安排在開孔內。
按照上述發明，固態圖像感測芯片放在板的開孔內。因此，板的厚度不包括在攝影用半導體裝置的總高度內。所以能夠減小攝影用半導體裝置的總高度，從而能夠制作薄型的攝影用半導體裝置。
本發明還有一個目的，是提供制作半導體裝置的一種方法，該方法包括如下步驟把從底面有電極伸出的樹脂模制體，用該電極安裝在一板上；和在樹脂模制體用電極與板連接之后，通過板內設置的開孔，把固態圖像感測芯片安裝在該樹脂模制體的底面。
按照上述發明，是在連接樹脂模制體之后，才連接固態圖像感測芯片。因此，固態圖像感測芯片暴露在外部大氣中的時間很短，從而使塵埃之類粘附在固態圖像感測芯片上的可能性很低。因此能夠防止固態圖像感測芯片的光接收表面粘有塵埃等等，使圖像質量下降。
在結合附圖閱讀以下詳細說明后，本發明的其他目的、性能、和優點，將變得更為明顯。
圖3畫出按照本發明的半導體裝置組件的剖面圖。圖3所示半導體裝置組件包括半導體芯片10、線路圖案12a、和外殼14。半導體芯片10和外殼14分別對應于圖1中的半導體芯片1和外殼4。線路圖案12a對應于圖1中在印刷電路板2上形成的線路圖案2a。
就是說，按照本發明的半導體裝置組件沒有圖1所示印刷電路板2，且模制在外殼14內的線路圖案12a從外殼14的表面露出。半導體芯片10伸出的電極10a，是用各向異性導電樹脂16按倒裝片方式安裝在線路圖案12a上。雖然線路圖案是在板上形成的，但該板在制作半導體裝置組件過程中被去除，并最后成為圖3所示的情形。去除該板的過程將在稍后解釋。
在線路圖案12a的背面，即在外殼14一側，電子部件9用焊料9a焊接。就是說，在電子部件9安裝在線路圖案12a上之后，用構成外殼14的樹脂，模制電子部件9與線路圖案12a。
外殼14的用途，如稍后說明那樣，不僅支承攝影透鏡，還與半導體芯片10構成執行各種功能的半導體裝置組件。
按照上述實施例，與半導體芯片10有關的電子部件9被模制在外殼14內，并如圖4所示那樣安排在半導體芯片10的區域之內。因此，電子部件9不安排在外殼14之外，于是，半導體裝置組件的外形不會變大。此外，如圖1所示那種放置電子部件9的印刷電路板8不需要了，于是半導體裝置組件的厚度能夠減小等于印刷電路板8的厚度。還有，因為支承半導體芯片的線路圖案12a，是通過把線路圖案12a模制在外殼14內的方式固定的，所以不需要圖1中的印刷電路板2。因而，半導體裝置組件的厚度能夠再減小等于印刷電路板2的厚度。
按照本發明實施例制作半導體裝置組件的方法，稍后還將進一步解釋。
對本發明第一實施例的攝影用半導體裝置，參照圖5解釋如下。圖5畫出本發明第一實施例的攝影用半導體裝置的剖面圖。在圖5中，與圖1中相同的部件用相同的參考數字表示，并略去對它們的解釋。
按照本發明第一實施例的攝影用半導體裝置的結構，固態圖像感測芯片10A被用作半導體芯片10，和外殼14A被用作上面附有透鏡3的外殼14。相應地，與固態圖像感測芯片10A連接的電子部件9，被模制在帶有攝影透鏡3的外殼14A內。所以，按照本發明第一實施例的攝影用半導體裝置，在水平投影面積上，有比圖1的攝影用半導體裝置面積更小的面積。
此外，在本發明第一實施例的攝影用半導體裝置中，安放電子部件9的印刷電路板，即圖1的印刷電路板8，不再需要。還有，支承固態圖像感測芯片10A即半導體芯片10的線路圖案12a，通過模制在外殼14A內而固定。因而，供放置固態圖像感測芯片10A的印刷電路板即圖2的印刷電路板2，也不再需要了。因此，按照本發明第一實施例的攝影用半導體裝置，在高度方向測量的大小即厚度，比圖1的攝影用半導體裝置更小。
如上所述，按照本發明第一實施例的攝影用半導體裝置，其面積和厚度，都小于圖1的攝影用半導體裝置的面積和厚度。
下面解釋外殼14A的結構。
外殼14A有一幾基本上在中央的通孔。來自攝影透鏡3的光，經過該通孔，入射在固態圖像感測芯片10A的光接收表面12Aa上。在攝影透鏡3與固態圖像感測芯片10A的光接收表面12Aa之間，放置IR濾波器5。該IR濾波器5放在外殼14A通孔的臺階部分上，并用粘合劑20固定。IR濾波器5在透鏡3一側有一光闌5a，具有指定大小的開孔。
外殼14A通孔中的攝影透鏡3，設置在與固態圖像感測芯片10A相對的一側，并用透鏡夾持帽22固定。透鏡夾持帽22用粘合劑24固定在外殼14A上。因此，入射在攝影透鏡3上的光，被攝影透鏡3聚焦并通過光闌5a與IR濾波器5，入射在固態圖像感測芯片10A的光接收表面12Aa上。
如上所述，按照把線路圖案12a模制在外殼14A內的方式，把線路圖案12a放在外殼14A的基板上，又按倒裝片方式，把固態圖像感測芯片10A伸出的電極(凸塊)14Ab安裝在線路圖案12a上。在外殼14A的基板上形成外部連接端26，作為線路圖案12a的伸延部分。
圖6是平面圖，畫出上述攝影用半導體裝置各部件的排列。圖6中最外面的線與外殼14A的外形對應。帶陰影的中心區域對應于固態圖像感測芯片10A的光接收表面12Aa。
下面，參照圖7至圖18，解釋圖5所示攝影用半導體裝置的制作方法。圖7至圖18是各個視圖，一步一步地表明攝影用半導體裝置的制作過程。在圖7至圖18各圖中，(b)是平面圖，而(a)是沿平面圖(b)的點劃線的剖面圖。
首先，如圖7所示，制備板12，作為構成線路圖案12a的基板。板12是厚度0.1mm的薄銅板。
下一步，如圖8所示，用腐蝕法、沖壓法等，在板12的指定地方形成凹坑28。凹坑28是凹陷部分，用于形成外部連接端26，且形成在圖6所示外部連接端26的位置上。
之后，如圖9所示，在板12的全部表面涂以感光膠30。然后，如圖10所示，去除構成線路圖案12a的感光膠28。感光膠28的去除，用熟知的技術如曝光處理或顯影處理完成。
在上述過程之后，如圖11所示，在去除感光膠28的地方形成線路圖案12a。線路圖案12a是用電解電鍍或涂以導電膏，把銅淀積在去除感光膠28的地方而形成。在使用電解電鍍時，最好先用不同于銅即板12所用材料的金屬，如金、鎳等電鍍，然后再電鍍銅。這是因為蝕刻板12時，由于金或鎳與銅的蝕刻速度的差別，蝕刻停止在金或鎳層上，只去除板12。
下一步，如圖12所示，去除剩下的感光膠30。線路圖案12a如上所述在板12上形成。凹坑28中的涂敷部分，與外部連接端26對應。接著，如圖13所示，按照板12上線路圖案指定的位置，安裝并焊接電子部件9。
之后，如圖14所示，用樹脂模制外殼14A。外殼14A形成在該線路圖案12a所形成的一側。因此，電子部件9、線路圖案12a、和外部連接端26都模制在外殼14A內。
下一步，如圖15所示，用蝕刻法去除板12。不過，如果在圖11所示涂敷過程中涂敷金或鎳，那么，能夠只去除銅而防止線路圖案12a和外部連接端26被去除，所以這一次是完成銅的蝕刻，因為該板是用銅形成的。在去除板12之后，剩下的是底面上露出線路圖案12a和外部連接端26的外殼14A。也可以把板12剝離，代替用蝕刻法去除板12。
在板12被去除后，因為外部連接端26形成在板12的凹坑28中，所以外部連接端26從外殼14A底面伸出。因此，例如把按照本實施例的攝影用半導體裝置，與另一板連接時，很容易用伸出的外部連接端26與另一板連接。但是，不必總是需要把外部連接端26伸出。只要求把外部連接端26與線路圖案12a在外殼14A的底面上露出。在此情形下，不必在板12上形成凹坑28。
在板12被去除后，如圖16所示，用各向異性的導電樹脂16，把固態圖像感測芯片10A，按倒裝片方式安裝至外殼14A底面露出的線路圖案12a上。
之后，如圖17所示，把上表面有光闌5a的IR濾波器5裝配進外殼14A，并用粘合劑固定。然后，如圖18所示，把透鏡3裝配進外殼14A，并用透鏡夾持帽22固定，于是，攝影用半導體裝置即告完成。
下面，參照圖19和20，解釋按照本發明第二實施例的攝影用半導體裝置。圖19畫出按照本發明第二實施例的攝影用半導體裝置的剖面圖。圖20是圖19中A部分的放大圖。在圖19和20中，與圖5中相同的部件用相同參考數字表示，并略去對它們的解釋。
按照本發明第二實施例的攝影用半導體裝置，基本上與上述本發明第一實施例有相同的結構。第二實施例與第一實施例的差別，在于外殼14A的結構。就是說，按照本發明第二實施例的攝影用半導體裝置，用外殼14B代替外殼14A。因此，第一實施例的外部連接端26用外部連接端26A代替。
如圖19和20所示，外殼14B有伸出部分14Ba，靠近固態圖像感測芯片10A，從固態圖像感測芯片10A的背面10Ac伸出。外部連接端26A形成在該伸出部分14Ba上。因此，外部連接端26A從固態圖像感測芯片10A的背面10Ac伸出。
按上述情形，當攝影用半導體裝置放在一平面上時，該攝影用半導體裝置由外部連接端26A固定。因此，按照本發明的攝影用半導體裝置，例如能夠用外部連接端26A，放在并安裝在印刷電路板上。因而，不需要準備柔性板之類的板，供與外部裝置連接，于是可以降低使用該攝影用半導體裝置的設備的價格和尺寸。
下面，參照圖21和22，解釋按照本發明第二實施例的攝影用半導體裝置的制作方法。
按照本發明第二實施例，攝影用半導體裝置的制作方法，基本上與圖7至18所示本發明第一實施例相同，只有圖21所示過程不同。
就是說，按照本發明第二實施例，攝影用半導體裝置的制作方法過程中，在形成線路圖案12a之前，通過如圖21那樣把板12彎曲，形成相對大的凹陷部分32。用圖21所示過程代替圖7所示過程。
為了形成線路圖案12a，在板12的兩個面都涂布感光膠30。圖22所示過程對應于圖9的過程。在圖22之后的過程，與按照第一實施例制作攝影用半導體裝置的方法相同，并略去對它們的解釋。
下面，參照圖23和24，解釋按照本發明第三實施例的攝影用半導體裝置。圖23畫出按照本發明第三實施例的半導體裝置的剖面圖。圖24是圖23中A部分的放大圖。圖25是一視圖，畫出圖23中A部分上各部件的排列。在圖23至25中，與圖5部件相同的部件用相同參考數字表示，并略去對它們的解釋。
按照本發明第三實施例的攝影用半導體裝置，除了外殼14A的結構外，基本上與本發明第一實施例的裝置有相同的結構。就是說，按照本發明第三實施例的攝影用半導體裝置，用外殼14C代替第一實施例的外殼14A。
如圖23所示，外殼14C包括在電子部件9下面伸出的伸出部分14Ca。如圖24所詳細指出的，線路圖案12a的一部分伸延至伸出部分14Ca。就是說，伸延至電子部件9下面的線路圖案12a，被模制在伸出部分14Ca內。因此，可以把線路圖案12a安排在電子部件9下面，從而在線路圖案12a與焊接電子部件9的焊料9a之間，有足夠的距離。
圖26是一視圖，表明沒有形成伸出部分，而把線路圖案12a安排在電子部件9下側的情形。在此情形下，如圖26的A部分所示，線路圖案12a與電子部件9之間的距離是非常短的。此外，在焊接電子部件9的焊料9a在電子部件9內部流動時，焊料9a有可能與伸延至電子部件9下面的線路圖案12a接觸。
但是，如果伸出部分14Ca形成在外殼14C上，且線路圖案12a模制在伸出部分14Ca內，那么，在伸延至電子部件9下面的線路圖案12a與電子部件9之間，以及在伸延至電子部件9下面的線路圖案12a與焊接電子部件9的焊料9a之間，可以有足夠的距離。因此，有可能把線路圖案12a安排在電子部件9的下面，并能改善線路圖案12a設計的靈活性。
同時，能夠用與圖11所示的過程一樣的過程制作伸出部分14Ca。就是說，在板12上形成線路圖案12a之前，在電子部件9的所在位置形成凹坑，并把線路圖案12a形成在凹坑內。
下面，參照圖27，解釋按照本發明第四實施例的攝影用半導體裝置40。圖27-(a)按照本發明第四實施例，畫出攝影用半導體裝置的平面圖，而圖27-(b)按照本發明第四實施例，畫出攝影用半導體裝置的剖面圖。
在本實施例中的攝影用半導體裝置40，包括外殼41和板42。攝影透鏡44和固態圖像感測芯片10A都安放在外殼41上。外殼41則安裝在板42上。
在本實施例中，外殼41分開地由透鏡夾持器41A與用樹脂制作的樹脂模制體41B構成。攝影透鏡44安裝在透鏡夾持器41A的近乎中央部分。在攝影透鏡44的上部形成開孔部分41Aa，以便透鏡44拍攝。在攝影透鏡44下面形成光闌41Ab。IR濾波器45安裝在光闌41Ab下面。
具有上述結構的透鏡夾持器41A，安放在樹脂模制體41B上，在樹脂模制體41B的中部設有開孔41Ba。在本實施例與第三實施例中，電子部件都放在樹脂模制體41B內部。從底面41Bb伸出的伸出部分41Bc上，形成外部連接端41Bd。在本實施例中，把電子部件設置在樹脂模制體41B內部，以及形成外部連接端41Bd，都可以通過與第三實施例相同的方法實現，因而省略對它們的解釋。
固態圖像感測芯片10A按倒裝片方式安裝在樹脂模制體41B的底面41Bb。固態圖像感測芯片10A的光接收表面10Aa，通過樹脂模制體41B的開孔部分41Ba，面對攝影透鏡44。因此，能夠用攝影透鏡44在光接收表面10Aa上成像。
在本實施例中，通過外殼41的樹脂模制體41B底面41Bb上形成的外部連接端41Bd，把外殼41安裝在板42上。
板42包括聚酰亞胺膜42A和線路42B。線路42B形成在聚酰亞胺膜42A膜上，并用薄銅板、銅箔之類制成。固態圖像感測芯片10A連接在樹脂模制體41B的底面41Bb上，由于存在該固態圖像感測芯片10A，所以在板42上要形成開孔部分41a。
舉例說，固態圖像感測芯片10A的厚度是600μm或更小。另外，板42的厚度是100μm或更小。外部連接端41Bd從樹脂模制體41B基面41Bb的伸出高度約80μm。那么，板42的厚度與外部連接端41Bd的伸出高度之和，遠小于固態圖像感測芯片10A的厚度。攝影用半導體裝置40的總高度，是外殼41的高度和固態圖像感測芯片10A的厚度之和。在本實施例中，因為固態圖像感測芯片10A放在板42上形成的開孔部分41a之內，所以板42的厚度與外部連接端41Bd的伸出高度，不包括在攝影用半導體裝置40的總高度中。因為攝影用半導體裝置40通常都裝進小型的設備內，諸如移動設備內，所以能夠從攝影用半導體裝置40的總高度中減去板42的厚度，是本發明的明顯優點。
圖28是平面圖，畫出圖27所示板的一個例子。環繞板42的開孔，設置電極焊盤42b。外殼41中樹脂模制體41B底面41Bb上的外部連接端41Bd，與電極焊盤42b連接。電極焊盤42b通過線路42B，與板42的末端用引線連接。
虛設焊盤(電極焊點)42c安排在板42開孔部分41a各個角的鄰域。虛設凸塊42c不與線路42B連接，因而虛設凸塊42c在電上是被隔離的。虛設焊盤42c是為與樹脂模制體41B四個角上形成的虛設凸塊(虛設伸出部分)對應而形成的。樹脂模制體41B的虛設凸塊，是與伸出部分41Bc和外部連接端41Bd一起形成的。但是，因為安裝在樹脂模制體41B底面41Bb的固態圖像感測芯片10A的電極，不與虛設凸塊連接，所以該虛設凸塊在電上是被隔離的。樹脂模制體41B的虛設凸塊，通過與板42的虛設焊盤42c連接，把板42各角固定在樹脂模制體41B上。
如果板42各角不幸未能固定，那么在制作過程中以及經長時間使用后，各角可能發生卷曲或向后彎曲。當把外部連接端41Bd設置在板42開孔部分41a的四個角鄰域，把該外部連接端41Bd與板42的電極焊盤42b連接，就可以把板42的各個角固定。但是，隨固態圖像感測芯片10A電極位置的不同，不一定把外部連接端41Bd安排在板42開孔部分41a的四個角鄰域。在此情形下，也可以用樹脂模制體41B把開孔部分41a的四個角鄰域固定，以防止板42開孔部分41a各角產生卷曲或向后彎曲。如果外部連接端41Bd形成在開孔部分42a的四個角上，則不一定要形成虛設凸塊，從而要安排的不是虛設焊盤42c，而是電極焊盤42b。
圖29畫出板42的另一個例子的平面圖。圖29所示板42的開孔部分41a有一開孔并呈缺少一邊的矩形。由于開孔部分41a取這種形狀，所以能夠容易地把固態圖像感測芯片10A放進開孔部分42a。對開孔部分42a的這種形狀，用虛設凸塊來連接四個角是有作用的。
圖30-(a)是平面圖，畫出把加強板粘附在圖28所示板42的背面的情形，且畫出的是從線路42B一側看見的板42。圖30-(b)是側視圖，畫出把加強板粘附在圖28所示板的背面的情形。板42開孔部分42a的周邊有窄的寬度，故易于使板彎曲。在把樹脂模制體41B安裝在板42上時，如果板42發生彎曲，可能產生樹脂模制體41B的定位間隙或不滿意的連接。因此，用粘合劑之類，把加強板43粘貼在板42開孔部分41a的周邊，從而防止發生彎曲。
對加強板43和板42的基板，可能需要使用聚酰亞胺膜。加強板43的厚度約50μm至100μm。如果加強板43較好地取50μm至100μm，則板42的厚度和加強板43的厚度之和，比固態圖像感測芯片10A的厚度小，于是，攝影用半導體裝置40能有足夠小的厚度，便于裝進小型的設備內。
圖31-(a)是平面圖，畫出把加強板46粘附在圖29所示板42的背面的情形，且畫出的是從線路42B一側看見的板42。圖31-(b)是側視圖，畫出把加強板46粘附在圖29所示板42的背面的情形。圖31中加強板46的優點和圖30中加強板46的優點相同，因而省略相同的解釋。在本特定情況下，開孔部分41a有一開孔并呈缺少一邊的矩形。因此，易于發生板42的彎曲。所以，在板42上設置加強板43是重要的。
下面，參考圖32，說明攝影用半導體裝置40的制作方法。
雖然首先要形成樹脂模制體41B，但樹脂模制體41B的形成方法與本發明第一實施例中外殼41A的制作方法相同，所以省略詳細的解釋。
樹脂模制體41B的制作過程畫在圖32-(a)至(c)。如圖32-(a)所示，金屬板50在與樹脂模制體41B伸出部分對應的位置有凹陷部分，在該金屬板50上形成線路圖案，并把電子部件9安裝在線路圖案上。下一步，如圖32-(b)所示，用樹脂模制法形成樹脂模制體41B。之后，如圖32-(c)所示，去除金屬板50。
另一方面，圖33畫出安裝電子部件9前金屬板50的平面圖。在一整塊金屬板上形成多塊金屬板50。首先，如有必要，在整塊金屬板上形成與伸出部分41Bc對應的凹陷部分52和與虛設凸塊對應的凹陷部分52A。然后，在凹陷部分52與凹陷部分52A上形成外部連接端41Bd，并且在整塊金屬板上形成安裝電子部件9的電極焊點54。在整塊金屬板上形成連接固態圖像感測芯片10A的電極焊點56。還在整塊金屬板上形成線路圖案58，用于電極焊點56與電極焊點54的連接、電極焊點56與外部連接端41Bd的連接、和電極焊點54與外部連接端41Bd的連接。外部連接端41Bd、電極焊點54、電極焊點56、和線路圖案58，都用相同過程形成，該過程如上面本發明第一實施例所述，使用感光膠。在電極焊點54和56及線路圖案58都在整塊金屬板上形成之后，把整塊金屬板切割成小片的金屬板50。與金屬板50對應的區域，在圖33中由虛線包圍的區域表示。
圖34是剖面圖，畫出電子部件9安裝在其上的金屬板50的情形。電子部件9用導電膏與電極焊點54連接。一般使用焊料作導電膏，在本實施例中，使用銀(Ag)膏60。
在本實施例中，電極焊點54和56及線路圖案58，都從下到上完全涂敷例如鈀(Pd)、鎳(Ni)、鈀(Pd)、金(Au)層。在用導電膏把電子部件9安裝在電極焊點54上之后，用樹脂模制方法形成樹脂模制體41B。之后，去除金屬板50，從而露出電極焊點54和56及線路圖案58。
如果是用焊料把電子部件9安裝在電極焊點54上，則在焊料焊接部分的鄰域，有可能發生電極焊點54和線路圖案58從樹脂模制體41B剝離。在此情形下，在焊接電極焊點54和線路圖案58之后，可以在電極焊點54和線路圖案58的焊料焊接部分鄰域，觀察到變色的出現。變色的出現可能是由于線路圖案和焊料成分發生化學化合而產生的。因為在變色出現的地方，常常發生這類剝離，所以認為剝離是線路圖案和焊料成分發生化學化合的結果。
據此，在本實施例中，電子部件9用銀(Ag)膏60焊接，因為過去銀膏一直被用作芯片焊接材料。一般認為，使用焊料既不會出現變色，用銀(Ag)膏焊接電子部件9也不會出現剝離。因此，對電子部件9的焊接，首先把適量的銀(Ag)膏涂在金屬板50的電極焊點54上。然后，在電子部件9由裝配器放在指定位置之后，使銀(Ag)膏熱熔，從而使電子部件9完全固定在電極焊點54上。
這里，再參照圖32，繼續說明攝影用半導體裝置40的制作方法。
如圖32-(d)所示，由圖32-(a)至(c)過程形成的樹脂模制體41B，被安裝在板42上。此時，固態圖像感測芯片10A還未安裝到樹脂模制體41B上。下一步，如圖32-(e)所示，把固態圖像感測芯片10A在板42開孔部分42a的適當位置準確定位，并用焊接安裝在樹脂模制體41B上。最后，安裝設有攝影透鏡44和IR濾波器45的透鏡夾持器41A，并用粘合劑之類完全固定在樹脂模制體41B上，從而完成攝影用半導體裝置40。
在上述制作過程中，在樹脂模制體41B安裝在板42上之后，再把固態圖像感測芯片10A安裝在樹脂模制體41B上。假如在樹脂模制體41B安裝在板42上之前，把固態圖像感測芯片10A安裝在樹脂模制體41B上，則固態圖像感測芯片10A的光接收表面10Aa在樹脂模制體41B的安裝過程中是暴露的。
因為樹脂模制體41B的安裝過程中包括焊料的再流動過程，因此在再流動爐中，存在極大的可能性，使塵埃或外界物體粘附在固態圖像感測芯片10A的光接收表面10Aa上。因為攝影的光入射在固態圖像感測芯片10A的光接收表面10Aa上，光接收表面10Aa粘附的塵埃或外界物體，對圖像有不良影響。
為了防止這類塵埃或外界物體的粘附，在本實施例中，在把樹脂模制體41B安裝在板42上的板安裝過程之后，才實施固態圖像感測芯片的安裝過程，即把固態圖像感測芯片10A安裝在樹脂模制體41B上。以此減少固態圖像感測芯片10A光接收表面10Aa暴露在外部大氣中的時間，從而，防止因粘附塵埃而降低產品的產出率。
此外，固態圖像感測芯片10A的耐熱溫度，一般約為230℃，接近低熔點焊料的熔點，后者約為220至230℃。因此，在把固態圖像感測芯片10A安裝在樹脂模制體41B之后，把樹脂模制體41B安裝在板42上時，不能用低熔點焊料。在此情況下，必須換用比低熔點焊料熔點更低的焊料，如熔點接近180℃的焊料，諸如無鉛焊料。無鉛焊料的焊接能力低于低熔點焊料的焊接能力。因此，使用無鉛焊料的產品的可靠性可能低。但是，按照本發明的本實施例，如上所述，是把樹脂模制體41B安裝在板42上的板安裝過程之后，才實施固態圖像感測芯片安裝過程，即把固態圖像感測芯片10A安裝在樹脂模制體41B上。因此，當把樹脂模制體41B安裝在板42上時，可以使用各種連接材料，包括低熔點焊料。
本發明不受上述各實施例的限制，在不偏離本發明的范圍內，可以作出各種變化和修改。
本專利申請是基于2001年2月28申請的日本優先專利申請No.2001-055735，和2001年10月12申請的專利No.2001-315672，本文引用以上申請的全部內容，供參考。
權利要求
1.一種半導體裝置，其特征在于包括帶有功能部件的樹脂外殼(14、14A、14B、14C)；用導電材料制成并模制在樹脂外殼(14、14A、14B、14C)內的線路圖案(12a)，部分線路圖案(12a)從樹脂外殼(14、14A、14B、14C)露出；與線路圖案(12a)連接的電子部件(9)，且電子部件(9)是模制在樹脂外殼(14、14A、14B、14C)內的；和與從樹脂外殼(14、14A、14B、14C)露出的部分線路圖案(12a)連接的半導體單元(10、10A)。
2.按照權利要求1的半導體裝置，特征在于，半導體單元(10、10A)是按倒裝片方式，安裝在從樹脂外殼(14、14A、14B、14C)露出的部分線路圖案(12a)上。
3.按照權利要求1或2的半導體裝置，特征在于，從樹脂外殼(14、14A、14B、14C)露出的部分線路圖案(12a)，是從樹脂外殼(14、14A、14B、14C)的表面伸出的。
4.按照權利要求1或2的半導體裝置，特征在于，樹脂外殼(14、14A、14B、14C)包括環繞半導體單元伸出至半導體芯片一側的伸出部分(26、26A)，以及從樹脂外殼(14、14A、14B、14C)露出的部分線路圖案(12a)，暴露在該伸出部分(26、26A)的表面上。
5.按照權利要求4的半導體裝置，特征在于，從連接半導體芯片(10、10A)的線路圖案(12a)表面到伸出部分(26、26A)末端之間的距離，比從連接半導體芯片(10、10A)的線路圖案(12a)表面到半導體裝置背面的距離更長。
6.按照權利要求1至5之一的半導體裝置，特征在于，樹脂外殼(14、14A、14B、14C)包括直接在電子部件下面伸出的伸出部分(14Ca)，和按模制方式在伸出部分(14Ca)上伸延的部分線路圖案(12a)。
7.按照權利要求1至6之一的半導體裝置，特征在于，線路圖案(12a)是用金屬涂敷方法形成的。
8.按照權利要求1至6之一的半導體裝置，特征在于，線路圖案(12a)是用導電樹脂(16)形成的。
9.按照權利要求1至8之一的半導體裝置，特征在于，功能部件包括攝影透鏡(3)，該半導體單元是帶有光接收表面(10Aa)的固態圖像感測芯片(10A)，并且攝影透鏡(3)與固態圖像感測芯片(10A)安裝在樹脂外殼(14、14A、14B、14C)上，使通過攝影透鏡(3)的光入射在固態圖像感測芯片(10A)的光接收表面(10Aa)上。
10.按照權利要求9的半導體裝置，特征在于，功能部件還包括在其表面帶有光闌(5a)的濾波器(5)，且其中的濾波器(5)放在樹脂外殼(14、14A、14B、14C)上，使該濾波器(5)位于攝影透鏡(3)和半導體單元(10A)之間。
11.一種攝影用半導體裝置，其特征在于包括帶有開孔的樹脂外殼(14A、14B、14C)，開孔從樹脂外殼(14A、14B、14C)的上表面伸延至該外殼的下表面；用導電材料制成并模制在樹脂外殼內的線路圖案(12a)，部分線路圖案在樹脂外殼的底面上露出；與線路圖案(12a)連接的電子部件(9)，且電子部件(9)是模制在樹脂外殼(14A、14B、14C)內的；固態圖像感測芯片(10A)，按倒裝片方式，安裝在樹脂外殼底面上露出的部分線路圖案(12a)上；和安裝在外殼(14A、14B、14C)上表面的攝影透鏡(3)；其中，攝影透鏡(3)與固態圖像感測芯片(10A)的排列，要使通過攝影透鏡(3)的光，通過樹脂外殼的開孔，入射在固態圖像感測芯片(10A)的光接收表面(10Aa)上。
12.按照權利要求11的攝影用半導體裝置，其特征還在于包括在其表面帶有光闌(5a)的濾波器(5)，且其中的濾波器(5)放在樹脂外殼(14A、14B、14C)的開孔內，使該濾波器(5)位于攝影透鏡(3)和半導體單元(10A)之間。
13.一種制作半導體裝置的方法，特征在于包括如下步驟在金屬板(12)上形成用導電材料制成的線路圖案(12a)；把電子部件(9)與線路圖案(12a)連接；形成樹脂外殼(14)，通過在金屬板(12)上封裝電子部件(9)和線路圖案(12a)，把電子部件(9)和線路圖案(12a)模制在該外殼內；通過去除樹脂外殼(14)中的金屬板(12)，露出部分線路圖案(12a)；和把功能部件粘附在樹脂外殼(14)上，該功能部件協同半導體單元(10)提供指定的功能。
14.按照權利要求13的半導體裝置制作方法，特征在于，在形成線路圖案(12a)步驟之前，在金屬板(12)上形成凹坑部分(28)，在該凹坑部分(28)中形成部分線路圖案(12a)。
15.按照權利要求13或14的半導體裝置制作方法，特征在于，在形成線路圖案(12a)步驟之前，通過彎曲，在金屬板(12)上形成凹坑部分(28)。
16.按照權利要求13至15之一的半導體裝置制作方法，特征在于，線路圖案(12a)是用金屬涂敷方法形成的。
17.按照權利要求16的半導體裝置制作方法，特征在于，在用金屬涂敷方法形成線路圖案(12a)步驟之前，用與形成金屬板(12)的金屬不同的金屬，涂敷金屬板(12)。
18.按照權利要求13至15之一的半導體裝置制作方法，特征在于，線路圖案(12a)是用導電樹脂(16)形成的。
19.按照權利要求13至15之一的半導體裝置制作方法，特征在于，在去除樹脂外殼(14)中的金屬板(12)步驟之后，把協同半導體單元(10)提供指定功能的功能部件，粘附在樹脂外殼(14)上。
20.按照權利要求19的半導體裝置制作方法，特征在于，功能部件包括攝影透鏡(3)，該半導體單元(10)是帶有光接收表面(10Aa)的固態圖像感測芯片(10A)，并且攝影透鏡(3)與固態圖像感測芯片(10A)安裝在樹脂外殼(14)上，使通過攝影透鏡(3)的光入射在固態圖像感測芯片(10A)的光接收表面(10Aa)上。
21.一種攝影用半導體裝置(40)，其特征在于包括帶有攝影透鏡(44)的透鏡夾持器(41A)；安放透鏡夾持器(41A)的樹脂模制體(41B)；安裝在樹脂模制體(41B)底面的固態圖像感測芯片(10A)，該底面對著安放透鏡夾持器(41A)的表面；和安裝樹脂模制體(41B)的板(42)；其中，該板在樹脂模制體(41B)安裝的地方，有一開孔(41a)，且固態圖像感測芯片(10A)安裝在樹脂模制體(41B)的底面，要使該固態圖像感測芯片(10A)被安放在該開孔(41a)中。
22.按照權利要求21的攝影用半導體裝置，其特征還在于包括在樹脂模制體(41B)中形成一穿透的孔，且其中透鏡夾持器(41A)的攝影透鏡(44)，通過該孔，面對固態圖像感測芯片(10A)的光接收表面(10Aa)。
23.按照權利要求21的攝影用半導體裝置，其特征還在于包括從樹脂模制體(41B)表面伸出的電極(41Bd)，該樹脂模制體(41B)上安裝著固態圖像感測芯片(10A)，其中，通過該電極把樹脂模制體(41B)安裝在板上。
24.按照權利要求23的攝影用半導體裝置，其特征還在于包括在該板上形成并露出在樹脂模制體(41B)表面的電極焊點(42c)和線路圖案(42B)，其中的電板(41Bd)從樹脂模制體(41B)表面伸出；和模制在樹脂模制體(41B)內的電子部件，要使該電子部件能與電極焊點(42c)連接。
25.按照權利要求24的攝影用半導體裝置，特征在于，電子部件是用銀(Ag)膏與電極焊點(42c)連接的。
26.按照權利要求23的攝影用半導體裝置，其特征還在于包括在樹脂模制體(41B)上形成的虛設的伸出部分，其位置與板(12)一個角的鄰域對應，該虛設的伸出部分與電極(41Bd)有相同的結構，只是在電上是隔離的，和在電上隔離的電極焊點(42c)，設置在板(12)上并與在電上隔離的虛設伸出部分連接。
27.按照權利要求21的攝影用半導體裝置，其特征還在于包括加強板(43)，在樹脂模制體(41B)安裝的區域粘附在板(42)上，以增強樹脂模制體(41B)。
28.一種制作半導體裝置的方法，特征在于包括如下步驟借助從樹脂模制體(41B)底面伸出的電極(41Bd)，把樹脂模制體(41B)安裝在板(42)上；和在借助電極(41Bd)把樹脂模制體(41B)與板(42)連接之后，通過板(42)中提供的開孔(41a)，把固態圖像感測芯片(10A)安裝在樹脂模制體(41B)的底面。
全文摘要
一種半導體裝置,包括:裝有功能部件的外殼(14、14A、14B、14C);用導電材料制成并模制在樹脂外殼(14、14A、14B、14C)中的線路圖案(12a);從外殼(14、14A、14B、14C)露出的部分線路圖案(12a);與線路圖案(12a)連接的電子部件(9),其中的電子部件(9)是模制在樹脂外殼(14、14A、14B、14C)內的;以及連接在外殼(14、14A、14B、14C)露出的部分線路圖案(12a)上的半導體單元(10、10A)。
文檔編號H04N5/335GK1373519SQ0114396
公開日2002年10月9日 申請日期2001年12月27日 優先權日2001年2月28日
發明者譽田敏幸, 辻和人, 小野寺正德, 青木廣志, 小林泉, 森屋晉, 海谷寬 申請人:富士通株式會社