(57)【要約】【課題】小型、薄型で、簡単な工程で安価に製造できる固体撮像素子装着用パッケージを提供する。【解決手段】固体撮像素子装着用パッケージは、固体撮像素子をフェースダウン実装するための透光用開口部を底面に有した箱型の樹脂製パッケージにおいて、電気的導通を実現する導電性金属板からなるリードが、そのインナーリードの上表面を、開口部近傍の内底面に露出し、屈曲されて、アウターリードの上表面及び端部を、それぞれ前記箱型樹脂製パッケージの側壁上面及び側壁外側面の上端部に露出し、リードの両端露出部以外は樹脂中に埋設されていることにより、３次元回路が形成されている。【選択図】　　　図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子をフェースダウン実装するための透光用開口部を底面に有した箱型樹脂製パッケージであって、電気的導通を実現する導電性金属板からなるリードが、そのインナーリードの上表面を、前記透光用開口部近傍の内底面に露出し、屈曲されて、アウターリードの上表面及び端部を、それぞれ前記箱型樹脂製パッケージの側壁上面及び側壁外側面の上端部に露出し、リードの両端露出部以外は樹脂中に埋設されていることを特徴とする固体撮像素子装着用パッケージ。
【請求項２】
前記箱型樹脂製パッケージにおいて、内底面から立ち上がる側壁のうち相対する２つの側壁がなく、アウターリードは他の２つの側壁上面及び外側面上端部から露出させられていることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子装着用パッケージ。
【請求項３】
前記箱型樹脂製パッケージの透光用開口部周辺の外底面側に、レンズ鏡筒装着用のホルダー、またはレンズ装着用の鏡筒を有することを特徴とする請求項１または２に記載の固体撮像素子装着用パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＣＣＤ（電化結合素子）やＣＭＯＳ（相補的金属酸化半導体）等の固体撮像素子をフェースダウン装着するための３次元回路が形成された樹脂製パッケージに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、固体撮像素子を装着するパッケージは、図１に示すごとく樹脂製の中空パッケージが使われてきた。これは、中空パッケージの中空部に固体撮像素子を装着した後、インナーリードと固体撮像素子とを金線等による細線でボンディングさせることにより通電させ、その後パッケージ樹脂部の上面に透明蓋体を接着し中空部を気密封止させたものである。
【０００３】
一方、近年固体撮像素子収納パッケージは小型化、薄型化の要求が強くなり、固体撮像素子をベアーチップにて実装する各種の方法が用いられはじめている。その内、図２に示されている様な３次元回路形成技術であるＭＩＤ（Ｍｏｌｄｅｄ　Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ　Ｄｅｖｉｃｅ）手法を応用した箱型成形体がある。本手法は箱底部に開口部を設けた成形体を射出成形にて成形した後に、当該箱型成形体内側の樹脂部表面に回路を形成し、その後、開口部近傍に形成された回路部に固体撮像素子をフェイスダウン実装する方法である。特開２００２−２８０５３５号公報には箱底部に開口部を設け、かつレンズ鏡筒を一体化した手法が記載されている。一体化した部位はレンズマウント台座と称され、レンズマウント台座の底部に直接メッキにより配線パターンを形成する手法を提案している。
【０００４】
ここでＭＩＤ手法による樹脂表面に回路を形成する方法は各種あるが、例えば２ショット法の場合は、最初に回路形成可能樹脂を射出成形し、次に別の金型内に当該成形品を装着後射出成形して外形をオーバーモールドする。その後回路形成可能な樹脂表面にメッキ処理を行い回路を形成する方法である。又、上記と別の手法である１ショット法では、まず樹脂表面にスパッタリングによる銅薄膜の蒸着、又は無電解メッキによる銅薄膜メッキを施したあと、レジスト塗布、露光・現像、銅エッチング、レジスト剥離し、その後回路形成部分にニッケル及び金メッキをする方法である。
【０００５】
又、上記箱型成形体にＭＩＤによる回路を形成する手法とは別に、特開２００２−２０４４００号公報に記載されている様にレンズ付撮像モジュールの回路パターンをリードフレームにより形成する手法も提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の樹脂製中空パッケージは中空パッケージ内に固体撮像素子を装着しこれを透明な蓋体にて気密封止する構造のため、全体が大きくかつ厚くなってしまう。そのため、この形態では小型化、薄型化の最近の要求に合わなくなってきている。又、撮像素子とインナーリード部とを金線にてボンディングするため、ボンディングワイヤー部分で乱反射した光が撮像素子に入り画像の乱れを発生させることがあった。
【０００７】
一方、ＭＩＤ手法による樹脂表面に３次元回路が形成された成形体に固体撮像素子をフェースダウンする方法は、ベアーチップ実装であるため、中空パッケージの様な筐体が不要であり装置全体が薄く小さくできる利点を有している。又、金線によるワイヤーボンディングが無いためワイヤー部での乱反射が発生しないことから、画像の乱れも発生しなくなる。
【０００８】
しかしながら、ＭＩＤ手法による樹脂成形体に３次元回路を形成させる方法は、２ショット法では２つの成形金型が必要なこと、及び１ショット目の回路形成可能な樹脂成形後に、樹脂界面の密着力をあげるため樹脂表面の粗化が必要となる。一方、１ショット法は１つの成形金型だけで良いが、回路形成のため、薄膜メッキ、レジスト塗布、露光・現像、銅エッチング、レジスト剥離等の何段階もの工程を経て回路が形成される。いずれの方法も工程が複雑なため製造コストが高くなるという欠点を有している。
【０００９】
又、特開２００２−２０４４００号公報では、レンズ付き撮像素子モジュール回路をリードフレームにより形成する手法が提案されているが、本手法では成形時にリードがあらかじめ屈曲されていないため、インサート成形された後にアウターリードを箱型成形体の外周部に沿って複雑に屈曲させることが必要となってしまう。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、小型で薄型の固体撮像装置を作る上で抱えている上記課題を解決するために、固体撮像素子をフェースダウン実装するための透光用開口部を底面に有した箱型の樹脂製パッケージにおいて、電気的導通を実現する導電性金属板からなるリードが、そのインナーリードの上表面を開口部近傍の内底面に露出し、屈曲されて、アウターリードの上表面および端部をそれぞれ前記箱型樹脂製パッケージの側壁上面および側壁外側面の上端部に露出し、リードの両端露出部以外は樹脂中に埋設されていることにより、３次元回路が形成される固体撮像素子装着用パッケージに係わる。
【００１１】
ここで使用される導電性金属板は、一般的に半導体封止にて使用されているリードフレームを３次元屈曲加工させることにより、箱型樹脂製パッケージに回路形成することが可能となる。本手法はリードフレームを使用して３次元回路を形成させているため、ＭＩＤ手法の様な複雑な工程を経る必要が無く、安価に作ることが可能となる。すなわち、リード部が屈曲されて３次元構造をしたリードフレームを成形金型にセットしたあと樹脂成形し、その後リード表面に残る薄い樹脂ばりを除去したあと、樹脂成形体端面に延出したリードを切断しリードフレームから分離させることにより、容易に固体撮像素子装着用の樹脂製パッケージを得ることができる。
【００１２】
ここで、箱型樹脂製パッケージに搭載される固体撮像素子は、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の光受光型半導体素子である。
【００１３】
また、箱型樹脂製パッケージの成形に使用される樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂、又は液晶ポリマー、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、ポリスルホン、ポリアミド・イミド・ポリアリルスルフォン樹脂などの耐熱熱可塑性樹脂によって成形されることが望ましい。これらの内エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ＰＰＳ　等が特に好ましい。ポリイミド樹脂としてはポリアミノビスマレイミド、ポリピロメリットイミド、ポリエーテル等のポリイミド樹脂を用いることができる。
【００１４】
これらの耐熱樹脂には無機充填剤を添加したものが好ましい。無機充填剤としてはシリカ粉末、アルミナ粉末、窒化珪素粉末、ボロンナイトライド粉末、酸化チタン粉末、炭化珪素粉末、ガラス繊維、アルミナ繊維等の耐熱無機充填剤が挙げられる。これらの内、シリカ粉末、アルミナ粉末、窒化珪素粉末、ボロンナイトライド粉末が、成形後の収縮が等方性収縮となることからより好ましい。無機充填剤の粒径は、０．１〜１２０μｍが好ましく、成形時の流動性の点から０．５〜６０μｍがより好ましい。無機充填剤は耐熱樹脂１００重量部に対して好ましくは４０〜３２００重量部、より好ましくは１００〜１１５０重量部配合される。又、無機充填剤のほかに、硬化剤、硬化促進剤、及びカップリング剤が含まれていても良い。
【００１５】
リードはリードフレーム形式で提供され、銅、鉄、アルミニウム及びこれらの合金からなる群から選ばれたもの、特に４２アロイ、又は銅合金で形成されることが望ましい。このリードフレームはことさら表面処理する必要はないが、必要に応じて全面ないし部分的に表面処理を施すことができる。例えば、金、銀、ニッケル、半田等のメッキを施しても良い。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
まず、図３に例示する４方向にリードがあるリードフレーム９を用意する。このリードフレームは４２アロイ又は銅合金からなる薄い板状の金属板を所定の形状に加工して得ることができる。リードフレーム９は、図３に示されるようにインナーリード２とアウターリード１０との途中部１１において段差状に屈曲加工される。又、本形状のリードは図４、図５に例示する２方向にリードがあるリードフレームを用いても良い。
【００１７】
次に図３に示されるリードフレーム９を使用して図６に例示する箱型樹脂製パッケージが形成される。すなわち図６の箱型樹脂製パッケージは、側壁１２と底面を有し、底面にはそれを貫通する開口部８が形成されている。開口部周囲には側壁１２に囲まれた開口部内底面１４が形成されており、インナーリード２の上表面の少なくとも一部は開口部内底面１４に露出しており、アウターリード１０の上表面の少なくとも一部は側壁上面１３に露出し、アウターリードの端部は側壁外側面の上端部に露出している。
【００１８】
図４に示される２方向にリードがあるリードフレームの場合は図７の様な箱型樹脂製パッケージが形成される。また、図５のリードフレームを使い、箱型形状の内底面から立ち上がる相対する２つの側壁が無い成形金型を用いた場合は図８の様な樹脂製パッケージが形成される。図８のパッケージ形状の場合は、図７のパッケージ形状と比較して、対向する２つの側面が無い分だけパッケージの外形寸法を小さくすることが可能となる。更には、箱型樹脂製パッケージの成形に、開口部外底面側に円筒状ホルダーを形成出来る成形金型を用いた場合は、図９に示される様な開口部外底面側に円筒状ホルダー１６を有した樹脂製パッケージを形成することが出来る。又、開口部外底面側にレンズ装着用の鏡筒形状を有した成形金型を用いれば図１０に示される様な鏡筒１７を備えた樹脂製パッケージも形成することが出来る。
【００１９】
これらの樹脂製パッケージの成形はリードフレーム９を成形金型に装着し当該金型のキャビティーにエポキシ樹脂等をトランスファー成形或いは射出成形にてインサート成形をすることによって得られる。トランスファー成形の条件は使用する樹脂によっても異なるが、エポキシ樹脂の場合を例にとると通常、成形圧力は５〜３０ＭＰａ、好ましくは１０〜１７ＭＰａ、温度は１３０〜２００℃、好ましくは１５０〜１８０℃、時間は１０〜１２０秒、好ましくは１５〜６０秒の条件で加圧加熱が行われる。又、射出成形の場合は通常、射出圧力は５〜１００ＭＰａ、好ましくは８〜６０ＭＰａ、成形温度は１３０〜２００℃、好ましくは１５０〜１８０℃、時間は１０〜１２０秒、好ましくは１５〜６０秒の条件で成形される。その後、それぞれの成形手法において必要に応じて、後硬化を加えることができる。
【００２０】
上記成形により、開口部近傍の内底面にインナーリードをその上表面が露出した状態で、箱型樹脂製パッケージの側壁上面にアウターリードをその上表面が露出した状態で形成することが可能となる。又、成形時にインナーリード及びアウターリードの表面に発生した薄い樹脂ばりは、高圧水等をあてることにより除去される。
【００２１】
次に箱型樹脂製パッケージの側壁外側面の上端部から延出したアウターリードを切断しリードフレーム本体から切り離すことにより、固体撮像素子装着用の樹脂製パッケージを得ることができる。このため、アウターリードの端部はパッケージ側壁外側面の上端部より露出する。尚、アウターリードの切断位置は箱型樹脂製パッケージ側壁外側面の上端部の樹脂製パッケージ最外周であっても良いし、最外周より外方向に延出した箇所でも良い。
【００２２】
この様にして得られた固体撮像素子装着用箱型樹脂製パッケージに固体撮像素子を装着する手順を以下に説明する。まず図１１に示すような撮像部周辺に突起電極１８を有した固体撮像素子１を図６、図７、図８に示される様な箱型樹脂製パッケージの開口部内底面１４のインナーリード露出部に導電性接着剤にてフェイスダウン実装する。その後固体撮像素子とインナーリード部の間隙を液状封止樹脂１９にて封止する。次に開口部外底面１５に透明蓋体６をシール剤（図示せず）にて接着固定させることにより、図１１に示す小型で薄い固体撮像素子が装着された装置を得ることができる。
【００２３】
図９に示す樹脂パッケージ開口部周辺の外底面側にレンズ鏡筒装着用のホルダー１６を設けた樹脂製パッケージの場合も、図１２に示すように、上記と同様に固体撮像素子１をフェースダウン実装した後、開口部の外底面１５に透明蓋体６を接着固定させ、その後レンズ鏡筒２０を円筒状ホルダー１６に嵌合することによりレンズ一体型固体撮像素子を得ることができる。レンズ鏡筒は図１２に示す様にホルダーの内側であっても良いし外側であっても良い。本方式の場合、開口部外底面側に透明蓋体無しでそのままレンズ鏡筒を装着することにより気密封止させることも可能である。
【００２４】
又、図１０に示す樹脂製パッケージ開口部周辺の外底面側にレンズ装着用の鏡筒を設けた樹脂製パッケージの場合も、図１３に示すように、上記と同様に固体撮像素子１が開口部内底面１４に装着された後、開口部外底面１５に透明蓋体６を接着固定させ、その後鏡筒１７にレンズを装着固定させることによりレンズ一体型固体撮像素子を得ることが出来る。又、本方式も前記方式と同様に開口部外底面側に透明蓋体無しでも良い。これらの開口部外底面側にホルダーないし鏡筒を有した樹脂製パッケージの場合は、固体撮像素子の中心とレンズ中心の位置合わせが容易となる利点を有している。この様にして得られた箱型樹脂製パッケージのアウターリード部と、外部への接続回路基板となるプリント基板またはフレキシブル配線基板とを半田接合させることにより撮像素子装置のモジュールを作ることが出来る。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によればフェースダウン実装型の固体撮像素子装着用の樹脂製パッケージを安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の中空パッケージを示す断面図である。
【図２】ＭＩＤ手法により作製された成形体に固体撮像素子が装着された装置の断面図である。
【図３】本発明で用いる４方向にリードがあるリードフレームの平面図及び断面図である。
【図４】本発明で用いる２方向にリードがあるリードフレーム平面図である。
【図５】本発明で用いる２方向にリードがある別のリードフレーム平面図である。
【図６】図３のリードフレームを用いた本発明に係る箱型樹脂製パッケージの平面図及び断面図である。
【図７】図４のリードフレームを用いた本発明に係る箱型樹脂製パッケージの平面図及び断面図である。
【図８】図５のリードフレームを用いた本発明に係る対向する２つの側壁が無い樹脂製パッケージの平面図及び断面図である。
【図９】本発明に係る開口部外底面側に円筒状ホルダーを形成した樹脂製パッケージの断面図である。
【図１０】本発明に係る開口部外底面側に鏡筒を形成した樹脂製パッケージの断面図である。
【図１１】本発明に係る箱型樹脂製パッケージに固体撮像素子が装着された装置を示す断面図である。
【図１２】本発明に係る開口部外底面側に円筒状ホルダーが形成された樹脂製パッケージに、レンズ、鏡筒が装着された固体撮像装置を示す断面図である。
【図１３】本発明に係る開口部外底面側に鏡筒が形成された樹脂製パッケージに、レンズが装着された固体撮像装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１　固体撮像素子
２　インナーリード
３　樹脂部
４　金線
５　中空部
６　透明蓋体
７　回路部
８　開口部
９　リードフレーム
１０　アウターリード
１１　リード屈曲部
１２　側壁
１３　側壁上面
１４　開口部内底面
１５　開口部外底面
１６　円筒状ホルダー
１７　鏡筒
１８　突起電極
１９　液状封止樹脂
２０　レンズ鏡筒
２１　固定リング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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