JP2006332686A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】平坦度が不十分な基板面に撮像素子が接合された場合でも、撮像素子が基板面に沿うことによる歪みの発生が抑制され、歪みによる電気的特性等への影響が軽減された固体撮像装置を提供する。
【解決手段】基板部２および矩形枠状のリブ３が樹脂により一体成形された筐体１と、筐体に埋め込まれ、筐体の内部空間に面する内部端子部および筐体の外部に露出した外部端子部を各々有する複数本の金属リード片９と、筐体の内部空間において基板部上に固定された撮像素子５と、撮像素子の電極と金属リード片の内部端子部とを各々接続する金属細線１０と、リブの上端面に接合された透光板７とを備える。基板部における撮像素子に面した領域には、３個以上の突起２ａが設けられ、撮像素子は突起に支持された状態で、突起支持の頭頂部高さは、金属リード表面より高い。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＣＣＤ等の撮像素子が筐体内に搭載された構成の固体撮像装置に関する。

固体撮像装置は、ビデオカメラやスチルカメラ等に広く用いられ、ＣＣＤ等の撮像素子を絶縁性材料からなる基台に搭載し、受光領域を透光板で覆ったパッケージの形態で提供される。装置の小型化のため、撮像素子は、ベアチップの状態で基台に搭載される。そのような固体撮像装置の従来例として、特許文献１に記載の固体撮像装置を図９に示す。

図９において、４１は筐体であり、樹脂モールドにより一体成形された基板部４１ａおよび枠状のリブ４１ｂからなり、その上面に内部空間４２が形成されている。筐体４１には、基板部４１ａの中央部に位置するダイパッド４３、およびリブ４１ｂの下部に位置するリード４４が埋め込まれている。内部空間４２の中央部に配置された撮像素子チップ４５は、ダイパッド４３の上面に固定されている。リード４４は、リブ４１ｂの内側の基板部４１ａ上面で内部空間４２に露出した内部端子部４４ａと、リブ４１ｂの下部において基板部４１ａ底面から露出した外部端子部４４ｂを有する。内部端子部４４ａと、撮像素子チップ４５のボンディングパッドとが、金属線からなるボンディングワイヤ４６によって接続されている。またリブ４１ｂの上端面に、透明なシールガラス板４７が接合されて、撮像素子チップ４５を保護するためのパッケージが形成されている。

この固体撮像装置は、図示されたようにシールガラス板４７の側を上方にむけた状態で回路基板上に搭載され、外部端子部４４ｂが、回路基板上の電極と接続するために用いられる。図示しないが、シールガラス板４７の上部には、撮像光学系が組み込まれた鏡筒が、撮像素子チップ４５に形成された受光領域との相互位置関係を、所定精度に調整して装着される。撮像動作の際は、鏡筒に組み込まれた撮像光学系を通して、被撮像対象からの光が受光領域に集光され光電変換される。

このような構造の固体撮像装置は、筐体底面に露出した外部端子部４４ｂにより回路基板上の電極と接続されるので、筐体の側面から下方に折れ曲がったアウターリードによる接続を用いた構造に比べて、パッケージの高さや占有面積が小さく、高密度実装に適している。
特開２００１−７７２７７号公報

上記従来例の固体撮像装置の構成において、筐体４１の基板部４１ａは十分な平坦度を有することが必要である。つまり、撮像素子チップ４５は通常、基板部４１ａの面に接着材により接合され、接着材が固化すると、撮像素子チップ４５を基板部４１ａの面に沿わせる力が作用する。従って、基板部４１ａの平坦度が良好でないと、撮像素子チップ４５が歪み内部応力が発生して、撮像素子チップ４５の電気的特性等が影響を受ける。

しかしながら、基板部４１ａを成形する場合には、断面形状においてある程度の捩れあるいは反りを生じることは避け難く、平坦度は完全ではない。

従って本発明は、平坦度が不十分な基板面に撮像素子が接合された場合でも、撮像素子が基板面に沿うことによる歪みの発生が抑制され、歪みによる電気的特性等への影響が軽減された固体撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の固体撮像装置は、基板部および矩形枠状のリブが樹脂により一体成形された筐体と、前記筐体に埋め込まれ、前記筐体の内部空間に面する内部端子部および前記筐体の外部に露出した外部端子部を各々有する複数本の金属リード片と、前記筐体の内部空間において前記基板部上に固定された撮像素子と、前記撮像素子の電極と前記金属リード片の内部端子部とを各々接続する金属細線と、前記リブの上端面に接合された透光板とを備えた固体撮像装置において、前記基板部における前記撮像素子に面した領域には、３個以上の突起が設けられ、前記撮像素子は前記突起に支持された状態で、前記突起支持の頭頂部高さは、前記金属リード表面より高いことを特徴とする。

また、本発明の固体撮像装置は、基板部および矩形枠状のリブが樹脂により一体成形された筐体と、前記筐体に埋め込まれ、前記筐体の内部空間に面する内部端子部および前記筐体の外部に露出した外部端子部を各々有する複数本の金属リード片と、前記筐体の内部空間において前記基板部上に固定された撮像素子と、前記撮像素子の電極と前記金属リード片の内部端子部とを各々接続する金属細線と、前記リブの上端面に接合された透光板とを備えた固体撮像装置において、前記基板部における前記撮像素子に面した領域には、３個以上の突起が設けられ、前記突起部が前記撮像素子を支えている部分は、前記撮像素子の金属細線の接続部領域より内側であることを特徴とする。

上記構成によれば、撮像素子が突起に支持された状態で接合されているため、撮像素子が基板面に沿わされる作用が抑制される。従って、平坦度が良好でない基板面に撮像素子が接合されても、撮像素子に歪みが発生することが抑制され、歪みによる電気的特性等への影響が軽減される。

以下、本発明の実施の形態における固体撮像装置ついて、図面を参照して具体的に説明する。図１は固体撮像装置の断面図、図２は下面図、図３は側面図である。

１はエポキシ樹脂等の可塑性樹脂からなる筐体であり、平板状の基板部２上に矩形枠状のリブ３を配置した構造を、一体成形により作製したものである。筐体１の内部空間４に面した基板部２上に、撮像素子５が接着材６により固定されている。リブ３の上端面には、例えばガラスからなる透光板７が接着剤８により接合され、それにより筐体１の内部空間４が封止されて、パッケージが形成されている。

撮像素子５に面する基板部２の上面の領域内には、複数個の半球形突起２ａが設けられている。従って、撮像素子５は、半球形突起２ａに支持された状態で、基板部２に対して接着材６により接合されている。そのため、撮像素子５は、基板部２面に沿うことはなく、平坦度が良好でない基板面に起因して撮像素子５に歪みが発生することは軽減される。半球形突起２ａの個数は、実用的には３個以上で５個以下であることが望ましい。突起の形状は、実質的に半球状であることが好ましいが、他の形状であってもよい。

筐体１には、複数の金属リード片９が成形時に埋め込まれている。金属リード片９は、筐体１の内部空間４から外部に電気的な導出を行うための部材であり、基板部２の内部空間４側の面に露出した内部端子部９ａと、基板部２の裏面の内部端子部９ａと対応する位置に露出した外部端子部９ｂと、筐体１の外側面に露出した側面電極部９ｃとを有する。撮像素子５の電極（図示せず）と各金属リード片９の内部端子部９ａとは、各々金属細線１０により接続されている。パッケージ全体の厚みは、例えば２．０ｍｍ以下に設定される。図１の固体撮像装置から透光板７を取り去った状態の平面形状を、図４に示す。

図１に示されるように、金属リード片９において、内部端子部９ａの位置に対応する裏面が、外部端子部９ｂとなる。また、それらの部分において金属リード片９は基板部２と実質的に同一の厚さを有する。金属リード片９におけるリブ３の下部に位置する部分は、ハーフエッチにより肉薄にされ、下面が樹脂に覆われている。

図１および３に示されるように、筐体１の各外側面すなわちリブ３の外周面は、基板部２の面に対して実質的に直交する平面を形成している。また、透光板７の端面および側面電極部９ｃの表面は、筐体１の外側面と実質的に同一平面を形成している。このような同一平面をなす形状は、例えば、製造工程においてリブ３および透明板７を一括して切断することにより、良好な平坦度をもって形成することが可能である。

上記構成の固体撮像装置を製造する方法について、図５〜７を参照して説明する。

先ず図５（ａ）に示すように、リードフレーム２１を用意する。リードフレーム２１は、図６の平面形状に示されるように、図１に示した金属リード片９を形成するためのリード部２２を複数本連結したものである。各リード部２２の内部端子部９ａに対応する位置における厚みは、基板部２の厚みと実質的に同一に設定される。リード部２２はその下面にハーフエッチにより形成された凹部２３を有し、後の工程においてこの部分で切断されることにより、図１に示した金属リード片９の形状になる。

次に、図５（ｂ）に示すように、リードフレーム２１を埋め込んで、樹脂の一体成形により、基板部２４およびリブ形成部材２５からなる筐体２６を複数個一括して作製する。基板部２４の上面には、複数個（図では各筐体内に４個）の半球形突起２４ａを形成する。成形後の平面形状を、図７に示す。リード部２２の上下面は、各々基板部２４の上下面から露出するように埋め込まれて、各々内部端子部９ａおよび外部端子部９ｂを形成する。リブ形成部材２５は、隣接する筐体２６のリブを一本に合体させて成形する。

次に、図５（ｃ）に示すように、各筐体２６の半球形突起２４ａが形成された撮像素子５を固定すべき領域に接着材６を付与する。そして、半球形突起２４ａ上に支持され、接着材６により接合されるように撮像素子５を載置する。さらに、撮像素子５のパッド電極（図示せず）と各内部端子部９ａとを金属細線１０により接続する。

次に図５（ｄ）に示すように、リブ形成部材２５の上端面に接着材２８を塗布し、透明板２７を載置して接合する。

次に図５（ｅ）に示すように、透明板２７、リブ形成部材２５、リード部２２および基板部２４を、ダイシングブレード２９により切断して、図５（ｆ）に示すように、各固体撮像装置を形成する個片に分離する。切断は、図５（ｅ）に示したとおり、基板部２４に直交する方向であって、かつ平面形状において各リブ形成部材２５の幅を２分する方向に行う。その結果、分断された透明板２７、リブ形成部材２５、リード部２２および基板部２４により、１個の固体撮像装置を構成する透明板７と、基板部２およびリブ３からなる筐体１と、金属リード片９が形成される。また、金属リード片９の側面電極部９ｃが露出する。

この製造方法によれば、隣接する筐体２６の２本のリブが一体に合体された１本のリブ形成部材２５は、１本のリブを個別に成形する場合の幅の２倍より小さい幅に設定可能である。したがって、これを図５（ｅ）に示すように半分に切断すれば、図５（ｆ）に示す各個片の固体撮像装置におけるリブ３の幅は、１本のリブを個別に成形した場合に比べると小さくなり、その分、固体撮像装置の面積が縮小される。

また、リブ形成部材２５を幅方向に２分して切断することにより、切断面は基板部２４に垂直になり、透明板２７、リブ形成部材２５およびリード部２２が同一のダイシングブレード２９により一括して切断されるので、透明板２７の端面、筐体１の側面および金属リード片９の端面が形成するパッケージ側面は、実質的に同一平面となり、良好な平坦度を得ることができる。したがって、光学系を収容した鏡筒を装着する際、パッケージの側面を利用して、撮像素子５の受光部に対する光学系の位置決めを高精度で行うことができる。

次に、上述の製造工程の図５（ｂ）に示した、樹脂による筐体の成形工程について、図８を参照して具体的に説明する。

まず図８（ａ）に示すように、上金型３０および下金型３１の間にリードフレームを配置して、リード部２２の上下面を、上金型３０および下金型３１でクランプする。下金型３１の上面は平面であるが、上金型３０の下面には凹部３２が設けられている。リード部２２を介することにより上金型３０および下金型３１の間に形成された空間部３３、上金型３０の凹部３２の空間部、およびリード部２２の凹部２３の空間部が、樹脂成形用のキャビティを形成する。基板部２４を成形するための空間部３３に対応する上金型３０の面には、基板部２４の半球形突起２４ａに対応する位置（図５（ｂ）参照）に、半球形窪み３０ａが形成されている。

次に図８（ｂ）に示すように、キャビティに樹脂を充填して、基板部２４およびリブ形成部材２５を成形する。基板部２４の上面には半球形突起２４ａが形成される。その後図８（ｃ）に示すように、金型を開いて、図５（ｂ）に示したような、筐体が連結された成型体を取り出す。

この成形工程によれば、上金型３０に若干の変更を加えるのみで、他の工程を追加することなく、半球形突起２４ａを簡単に形成することができる。

なお、この成形工程においては、リード部２２の上下面を、上金型３０および下金型３１でクランプすることにより、金型面とリード部２２の上下面が密着した状態を安定して得ることができる。また、上金型３０の凹部３２の境界部は、リード部２２の上面に配置される。以上の結果、成形による樹脂ばりの発生が効果的に抑制される。

また、筐体の樹脂成形に際して、金型とリードフレーム２１の間に、樹脂フラッシュバリの発生を抑制するための樹脂シートを介在させれば、ばりの発生をより効果的に抑制できる。

本発明の固体撮像装置は、平坦度が不十分な基板面に撮像素子が接合された場合でも、撮像素子が基板面に沿うことによる歪みの発生を抑制し、歪みによる電気的特性等への影響が軽減され、ビデオカメラやスチルカメラ等へ効果的に適用可能である。

本発明の一実施の形態における固体撮像装置の構成を示す断面図 図１の固体撮像装置の下面図 図１の固体撮像装置の側面図 図１の固体撮像装置の透明板を取り去って示した平面図 図１の固体撮像装置の製造方法を示す断面図 同製造方法におけるリードフレームを示す平面図 同製造方法におけるリードフレームを埋め込んで成形された樹脂成型体を示す平面図 同製造方法における樹脂成形の工程を具体的に示す断面図 従来例の固体撮像装置の断面図

符号の説明

１ 筐体
２ 基板部
２ａ 半球形突起
３ リブ
４ 内部空間
５ 撮像素子
６ 接着材
７ 透光版
８ 接着材
９ 金属リード片
９ａ 内部端子部
９ｂ 外部端子部
９ｃ 側面電極部
１０ 金属細線
２１ リードフレーム
２２ リード部
２３ 凹部
２４ 基板部
２４ａ 半球形突起
２５ リブ
２６ 筐体
２７ 透明板
２８ 接着材
２９ ダイシングブレード
３０ 上金型
３０ａ 半球形窪み
３１ 下金型
３２ 凹部
３３ 空間部
３４ 透明板
３５、３６ フィレット

Claims (2)

1. 基板部および矩形枠状のリブが樹脂により一体成形された筐体と、前記筐体に埋め込まれ、前記筐体の内部空間に面する内部端子部および前記筐体の外部に露出した外部端子部を各々有する複数本の金属リード片と、前記筐体の内部空間において前記基板部上に固定された撮像素子と、前記撮像素子の電極と前記金属リード片の内部端子部とを各々接続する金属細線と、前記リブの上端面に接合された透光板とを備えた固体撮像装置において、
   前記基板部における前記撮像素子に面した領域には、３個以上の突起が設けられ、前記撮像素子は前記突起に支持された状態で、前記突起支持の頭頂部高さは、前記金属リード表面より高いことを特徴とする固体撮像装置。
2. 基板部および矩形枠状のリブが樹脂により一体成形された筐体と、前記筐体に埋め込まれ、前記筐体の内部空間に面する内部端子部および前記筐体の外部に露出した外部端子部を各々有する複数本の金属リード片と、前記筐体の内部空間において前記基板部上に固定された撮像素子と、前記撮像素子の電極と前記金属リード片の内部端子部とを各々接続する金属細線と、前記リブの上端面に接合された透光板とを備えた固体撮像装置において、
   前記基板部における前記撮像素子に面した領域には、３個以上の突起が設けられ、前記突起部が前記撮像素子を支えている部分は、前記撮像素子の金属細線の接続部領域より内側であることを特徴とする固体撮像装置。
   

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