JPH0621414A - 固体撮像装置とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鮮明な画像が得られ、しかも信頼性の高い固
体撮像装置とその製造方法を提供すること。 【構成】 基台２の凹部２１に固体撮像素子１０を搭載
し、所定高さの枠４を介して蓋５を取り付けて成る空間
内で固体撮像素子１０とリード３とをボンディングワイ
ヤー６にて配線した固体撮像装置１で、空間内の有効画
素１１上方以外の部分で少なくともボンディングワイヤ
ー６を封止剤７で包囲する。その製造方法は、蓋５の裏
面側に所定量の封止剤７を塗布し、この封止剤７にてボ
ンディングワイヤー６を埋め込むとともに、蓋５を枠４
上に取り付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基台と蓋との間に形成
される空間内に固体撮像素子とボンディングワイヤーが
封止された固体撮像装置とその製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】ＣＣＤ等の固体撮像素子を用いたエリア
センサーやリニアセンサーは、セラミックスやプラスチ
ックを用いた中空パッケージ内にこの固体撮像素子を密
封状態で収納したもので、外部から湿気やゴミ等が侵入
しない構造となっている。このような中空パッケージを
用いたエリアセンサーやリニアセンサー等の固体撮像装
置を図４の断面図に基づいて説明する。すなわち、この
固体撮像装置１は、略中央の凹部２１に固体撮像素子１
０が搭載された基台２と、基台２の周縁部から外側に向
けて延出する状態に、例えば低融点ガラスにて取り付け
られたリード３と、このリード３上の枠４を介して取り
付けられたガラス等から成る透明な蓋５とから構成され
たものである。

【０００３】蓋５は枠４の切り欠き部分に嵌め込まれた
もので、低融点ガラスや熱硬化性樹脂等から成る封止剤
７により接着されている。枠４に取り付けられた蓋５と
基台２の凹部２１との間には密封状態の空間が形成さ
れ、その空間内で固体撮像素子１０とリード３とがボン
ディングワイヤー６により配線されている。このため、
空間内に配置された固体撮像素子１０とリード３の一
部、およびボンディングワイヤー６は外部の湿気やゴミ
等から保護されている。

【０００４】この固体撮像装置１の製造方法は、先ず基
台２の凹部２１内に固体撮像素子１０を銀ペーストのエ
ポキシ系接着剤等により接着し、この固体撮像素子１０
と基台２の周縁部に設けられたリード３とをボンディン
グワイヤー６にて配線する。次いで、このリード３上に
所定高さの枠４を取り付け、さらにこの枠４上にガラス
等の蓋５を封止剤７にて接着する。その後、所定の温度
に加熱処理することで封止剤７を完全に硬化させて固体
撮像素子１０とボンディングワイヤー６およびリード３
の一部を空間内に密封する。このように製造された固体
撮像装置１は、蓋５を通して外部の光を取り込み、固体
撮像素子１０上に形成された有効画素１１にてこの光を
受光する。そして、固体撮像素子１０内で所定の電気信
号に変換し、これをボンディングワイヤー６を介してリ
ード３に伝達している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな固体撮像装置とその製造方法には、次のような問題
がある。すなわち、空間内に配置されたボンディングワ
イヤーは金ワイヤー等から成るため入射光の乱反射が発
生し、固体撮像素子の画像にフレア等の悪影響を起こし
てしまう。また、蓋や枠、およびリードの取り付けとし
て低融点ガラスを用いる場合には、この低融点ガラスか
ら放射されるα線による結晶欠陥に起因する画像欠陥を
引き起こし、固体撮像装置の性能低下を招くことにな
る。さらに、空間内でシリコンダストやセラミックスの
ゴミ等が散乱し、固体撮像素子に付着して画像に悪影響
を及ぼすことになる。

【０００６】また、透光性のエポキシ樹脂等により固体
撮像素子を一体封止する固体撮像装置の製造方法がある
が、製造時における金型離型剤の汚れや樹脂のヒケによ
る表面くもり等の欠陥を除去するため、その表面を鏡面
研磨する必要がある。しかも、樹脂中に異物が混入する
のを防ぐため、製造装置の高度なクリーン化等が必要と
なり、固体撮像装置のコストアップにつながる。さら
に、樹脂にて一体封止して硬化する際に、固体撮像素子
と樹脂との界面剥離やパッケージクラック等が発生しや
すく、耐熱性、耐衝撃性および耐湿性等の信頼性が不十
分になってしまう。また、色フィルター上に樹脂製のオ
ンチップマイクロレンズが設けてある場合、透光性のエ
ポキシ系樹脂によってレンズ効果がなくなるので感度低
下の問題がある。よって、本発明は鮮明な画像が得ら
れ、しかも信頼性の高い固体撮像装置とその製造方法を
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を解決するために成された固体撮像装置とその製造方
法である。すなわち、この固体撮像装置は、基台の略中
央に設けられた凹部内に固体撮像素子を搭載し、この基
台の周縁部から外側に向けてリードを取り付け、このリ
ード上に所定高さの枠を介して蓋を取り付けることで凹
部との間に空間を形成し、この空間内で固体撮像素子と
リードとをボンディングワイヤーにて配線したもので、
この空間内のうち、固体撮像素子の有効画素上方を除く
部分において、少なくともボンディングワイヤーを包囲
する状態に封止剤を設けたものである。しかも、この封
止剤内に遮光剤を含ませたものである。

【０００８】また、この固体撮像装置の製造方法は、先
ず、基台の略中央部に設けられた凹部内に固体撮像素子
を接続し、この基台上の周縁部に取り付けられたリード
と固体撮像素子とをボンディングワイヤーにて配線す
る。次いで、蓋の裏面側の周縁部に所定量の封止剤を塗
布し、この封止剤にてボンディングワイヤーを埋め込む
とともに、この蓋を所定高さの枠上に取り付けるもので
ある。

【０００９】

【作用】空間内に配置された固体撮像素子の有効画素上
方以外の部分で、ボンディングワイヤーを封止剤にて包
囲しているため、ボンディングワイヤーに当たる光が低
減するとともに、ボンディングワイヤーから有効画素に
到達する反射光が減少することになる。この封止剤内に
遮光剤を含むことで、特に固体撮像素子の有効画素上方
以外からの光を遮断するため、必要な光だけが固体撮像
素子に到達することになる。また、空間内に設けられた
封止剤により、固体撮像素子の有効画素上方以外の空間
に散乱しているゴミを封止することになるため、このゴ
ミが有効画素に付着しなくなる。

【００１０】また、固体撮像装置の製造方法として、蓋
の裏面側の周縁部に塗布した所定量の封止剤によりボン
ディングワイヤーを埋め込むとともに、この蓋を枠上に
取り付けることで、蓋の取り付けと同時にボンディング
ワイヤーを封止剤にて包囲することができる。

【００１１】

【実施例】以下に、本発明の固体撮像装置とその製造方
法を図に基づいて説明する。先ず、本発明の固体撮像装
置について説明する。図１は、本発明の固体撮像装置１
を説明する断面図である。この固体撮像装置１は、基台
２の略中央部に設けられた凹部２１と、基台２上の枠４
を介して取り付けられた蓋５との間に空間が構成された
中空パッケージから成るもので、この空間内に固体撮像
素子１０が配置されている。

【００１２】セラミックスやプラスチック等から成る基
台２は、その略中央の凹部２１内に固体撮像素子１０が
接続されており、基台２の周縁部から外側に向けて４２
アロイや銅材等からなるリード３が取り付けられてい
る。このリード３と固体撮像素子１０とが先に述べた空
間内でボンディングワイヤー６を介して電気的に接続さ
れている。このリード３上には所定高さの枠４が取り付
けられ、この枠４の切り欠き部分にガラス等から成る蓋
５が嵌め込まれている。枠４と蓋５との接続には、例え
ばエポキシ系樹脂から成る封止剤７が用いられており、
蓋５と凹部２１との間の空間内を密封状態にしている。
しかも、この封止剤７は固体撮像素子１０の有効画素１
１上方の空間以外の部分にも充填されており、その部分
のボンディングワイヤー６を包囲する状態に設けられて
いる。

【００１３】すなわち、固体撮像素子１０の有効画素領
域に対応する部分には封止剤７が設けられていないた
め、外部からの光は蓋５の有効画素領域に対応する部分
のみから入射して、固体撮像素子１０の有効画素１１に
取り込まれることになる。さらに、ボンディングワイヤ
ー６自体の断線や接触に対する保護となるとともに、ボ
ンディングワイヤー６による反射光がこの封止剤７にて
遮断され、有効画素１１に到達しにくくなる。特に、こ
の封止剤７に黒色の顔料等からなる遮光剤を含ませえて
おくことで、ボンディングワイヤー６による反射光や、
他の部分から侵入する不要な光を積極的に遮断すること
ができる。

【００１４】また、封止剤７は、ボンディングワイヤー
６を包囲するとともに、その下方の固体撮像素子１０の
側面まで覆う状態にしてもよい。すなわち、固体撮像素
子１０の側面には、固体撮像素子１０の切り出しの際に
発生したシリコンダストや切削屑等のゴミが多く付着し
ているため、このように固体撮像素子１０の側面を封止
剤７で覆うことで、空間内にこれらのゴミが散乱するの
を防ぐことができる。

【００１５】次に、本発明の固体撮像装置の製造方法に
ついて図２〜図３の断面図に基づいて工程順に説明す
る。先ず、搭載工程として図２に示すように、基台２の
凹部２１内に固体撮像素子１０を搭載する。固体撮像素
子１０の厚さは例えば４００〜４５０μｍ程度であり、
固体撮像素子１０の上面と基台２に取り付けたリード３
の上面とがほぼ一致するか、又はわずかに固体撮像素子
１０の上面の方が低い状態に搭載する。リード３および
枠４は予め低融点ガラス等により基台２周縁部に取り付
けられており、基台２の外側に延出するリード３のアウ
ターリード表面に錫（Ｓｎ）等のメッキが施してある。
また、リード３のインナーリード表面には例えばアルミ
ニウムクラッド層を形成してある。そして、この固体撮
像素子１０とリード３のインナーリードとを金ワイヤー
等から成るボンディングワイヤー６を用いて例えば熱圧
着法により接続する。

【００１６】なお、枠４に設けられた切り欠き部４ａの
高さで、後述する蓋５と固体撮像素子１０との隙間、ま
た蓋５とボンディングワイヤー６との隙間が決まるが、
配線するボンディングワイヤー６のループ高さに応じて
決定すればよい。

【００１７】次いで、蓋の取り付け工程として図３に示
すように、ガラス等から成る蓋５の裏面側のうち、固体
撮像素子１０の有効画素領域に対応する部分以外の所定
の領域に樹脂シーラー等の封止剤７を塗布し、蓋５を枠
４の切り欠き部４ａ上に取り付ける。樹脂シーラーから
成る封止剤７は、例えば熱硬化性樹脂に硬化剤を添加し
て半硬化状にしたもので、必要に応じて黒色の顔料等の
遮光剤を含ませておく。

【００１８】この封止剤７が裏面側に塗布された蓋５を
枠４上に加熱しながら押圧することで、蓋５と枠４との
間に封止剤７が密着するとともに、空間内に膨出し（図
中二点鎖線）ボンディングワイヤー６を包囲することに
なる。このため、蓋５の裏面側に塗布する封止剤７の量
と場所、および粘度等を調節して、有効画素１１上方の
空間内に入り込まないようにするとともに、ボンディン
グワイヤー６が変形しすぎてワイヤータッチやチップシ
ョートしないようにする。

【００１９】この調節の一例として、半硬化状の封止剤
７を用い、蓋５裏面側で有効画素領域と対応する部分以
外に２００〜３００μｍの厚さで塗布する。この厚さ
は、先に述べた蓋５と固体撮像素子１０との隙間よりも
わずかに厚いもので、ボンディングワイヤー６を完全に
包囲することができる値である。また、必要に応じてこ
の厚さ等を調節し、固体撮像素子１０の側面側を封止剤
７にて覆う状態にしてもよい。なお、封止剤７の塗布の
際、蓋５の４隅に空間内のガス抜きのための隙間を設け
た状態に塗布するのが望ましい。

【００２０】このように、加熱しながら押圧することで
蓋５を取り付けるとともに、ボンディングワイヤー６を
封止剤７にて包囲することで固体撮像素子１０を密封状
態にした固体撮像装置１を製造する。このような製造方
法により、固体撮像素子１０の有効画素領域上に異物が
なく、さらに、空間内にシリコンダスト等のゴミが散乱
しない固体撮像装置１となるとともに、中空パッケージ
により高感度特性、耐熱性、耐衝撃性、および耐湿性等
を十分得る事ができる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の固体撮像
装置とその製造方法によれば、次のような効果がある。
すなわち、この固体撮像装置によればボンディングワイ
ヤーが封止剤にて包囲されているため、ボンディングワ
イヤーの保護となるとともに、金ワイヤー等を用いた場
合であっても入射光の乱反射が固体撮像素子に侵入する
ことがない。したがって、フレア等の画像の悪影響がな
く、信頼性の高い固体撮像装置となる。また、この封止
剤により、リード等の取り付けに用いた低融点ガラスか
ら放射されるα線が固体撮像素子に到達する量を減少で
きるため、画像欠陥の低減を図ることが可能となる。さ
らに、シリコンダスト等のゴミが散乱して固体撮像素子
の有効画素に付着することがないため、高品質の鮮明な
画像を得ることができる。

【００２２】また、この固体撮像装置の製造方法によれ
ば、蓋の取り付けとともにボンディングワイヤーや固体
撮像素子の側面を封止剤にて包囲することができるた
め、固体撮像素子の有効画素領域にゴミ等が散乱しない
固体撮像装置を容易に製造できる。このため、製造装置
の高度なクリーン化等を必要とせず、固体撮像装置のコ
ストダウンを図ることが可能となる。さらに、色フィル
ター上のオンチップマイクロレンズの感度アップ効果を
損なうことのない高性能の鮮明な画像を得ることができ
る。しかも、中空パッケージの耐熱性や耐衝撃性および
耐湿性等の信頼性を十分得ることができる固体撮像装置
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の固体撮像装置を説明する断面図であ
る。

【図２】枠の取り付け工程を説明する断面図である。

【図３】蓋の取り付け工程を説明する断面図である。

【図４】従来例を説明する断面図である。

【符号の説明】

１ 固体撮像装置 ２ 基台 ３ リード ４ 枠 ５ 蓋 ６ ボンディングワイヤー ７ 封止剤 １０ 固体撮像素子 １１ 有効画素 ２１ 凹部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 略中央の凹部内に固体撮像素子が搭載さ
   れた基台と、 前記基台の周縁部から外側に向けて取り付けられたリー
   ドと、 前記リード上に所定高さの枠を介して取り付けられ、前
   記凹部との間に空間を形成する蓋と、 前記空間内で、前記固体撮像素子と前記リードとを配線
   するボンディングワイヤーとから成る固体撮像装置であ
   って、 前記空間内のうち、前記固体撮像素子の有効画素上方を
   除く部分において、少なくとも前記ボンディングワイヤ
   ーを包囲する状態に封止剤が設けられていることを特徴
   とする固体撮像装置。
2. 【請求項２】 前記封止剤内に遮光剤が含まれているこ
   とを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
3. 【請求項３】 所定高さの枠が取り付けられた基台の略
   中央部に固体撮像素子を接続してボンディングワイヤー
   にて配線した後、前記枠上に蓋を取り付けて成る固体撮
   像装置の製造方法において、 先ず、前記基台の略中央部に設けられた凹部内に前記固
   体撮像素子を接続し、前記基台上の周縁部に取り付けら
   れたリードと前記固体撮像素子とをボンディングワイヤ
   ーにて配線する工程と、 前記蓋の裏面側の周縁部に所定量の封止剤を塗布して、
   該封止剤にて前記ボンディングワイヤーを埋め込むとと
   もに、前記蓋を前記枠上に取り付ける工程とから成るこ
   とを特徴とする固体撮像装置の製造方法。