(57)【要約】【課題】基体の上面と枠体の上面との平行度を向上させて撮像素子が透光性蓋体や外部装置の筒体に対して高精度に位置合わせされるようにして、撮像素子が正確かつ正常に作動し得るものとすること。【解決手段】撮像素子収納用パッケージは、上面の中央部に導体層から成る撮像素子５の搭載部が形成されたセラミックスから成る四角形状の基板１と、基体１の上面の外周部の対向する一対の辺部に外部リード端子３を介在させて外周部に全周にわたって低融点ガラスで接合されたセラミックスから成る枠体２とを具備し、基板１と枠体２との間のうちで外部リード端子３が介在していない部位に、略同じ厚みの板状または柱状の絶縁体から成る複数の支持片６が基体１の中心を挟んで互いに対向する位置に設置されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面の中央部に導体層から成る撮像素子の搭載部が形成されたセラミックスから成る四角形状の基板と、該基体の上面の外周部の対向する一対の辺部に外部リード端子を介在させて前記外周部に全周にわたって低融点ガラスで接合されたセラミックスから成る枠体とを具備しており、前記基板と前記枠体との間のうちで前記外部リード端子が介在していない部位に、略同じ厚みの板状または柱状の絶縁体から成る複数の支持片が前記基体の中心を挟んで互いに対向する位置に設置されていることを特徴とする撮像素子収納用パッケージ。
【請求項２】
前記複数の支持片は、それらの厚みばらつきが±１０μｍ以下であり、それぞれの上下面の平行度が１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の撮像素子収納用パッケージ。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の撮像素子収納用パッケージと、前記搭載部に搭載されるとともに前記外部リード端子に電気的に接続された撮像素子と、前記枠体の上面に取着された透光性蓋体とを具備していることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＣＤ、Ｃ−ＭＯＳ等の撮像素子を収納するための外部リード端子を有する撮像素子収納用パッケージおよび撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＣＣＤ、Ｃ−ＭＯＳ等の撮像素子は、その高性能化と多様化が相俟って需要が急速に高まっている。その用途は、例えば高画素数により画質の面で銀塩フィルムを用いたカメラに近づいたディジタルカメラ、携帯電話等の多機能携帯端末、犯罪防止用や無人監視化のための監視カメラ等である。このような撮像素子の高性能化と多様化に伴い、撮像素子とレンズアッセンブリとの高精度な位置合わせが益々要求されている。
【０００３】
従来の撮像素子収納用パッケージ（以下、パッケージともいう）の断面図を図２に示す。図２に示すように、１１はセラミックスから成る基板、１２はセラミックスから成る枠体、１３は外部リード端子、１４は低融点ガラス、１５は撮像素子である。従来のパッケージは、低融点ガラス１４で基板１１と枠体１２とを接合する前に、基板１１および枠体１２のそれぞれの接合面に予め低融点ガラス１４のガラスペーストをスクリーン印刷等の印刷法で塗布し、その後ガラスペーストを焼成し焼き付けておく。次に、外部リード端子１３を低融点ガラス１４が焼き付けられた基板１１および枠体１２で挟み込み、組み上げた状態でトンネル式の雰囲気炉またはオーブン等に通炉させることで低融点ガラス１４を溶融させ、基板１１、枠体１２および外部リード端子１３を強固に接着してパッケージを作製する。この場合、予め基板１１の表面および枠体１２の表面をラップ研磨し、３０μｍ以下の平面度とすることにより、撮像素子が実質的に傾くことなく高い位置精度で搭載されるパッケージが作製できる。
【０００４】
〔特許文献１〕
特開平２−５４２４９号公報
〔特許文献２〕
特開平８−６４７１４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のパッケージにおいては、基板１１および枠体１２に焼き付けられた低融点ガラス１４を、トンネル式の雰囲気炉またはオーブン等に通炉させることで溶融し接着する際に、枠体１２は基体１１の上面の外周部に載置されているだけであり、低融点ガラスが溶融する際の部分的な粘度ばらつきによりそれらは容易に互いに傾いて接合されてしまう。その結果、基板１１の表面および枠体１２の表面をラップ研磨して３０μｍ以下の平面度としているにもかかわらず、基板１１の上面と枠体１２の上面との平行度を３０μｍ以下に制御することができなかった。したがって、枠体１２の上面に透光性蓋体や外部装置の筒体の下端面等を取着した際に、透光性蓋体や外部装置の筒体が撮像素子１５に対して傾くこととなり、結果的に撮像素子１５がパッケージに高精度に搭載されていないこととなり、撮像素子１５が正確かつ正常に作動しないという問題点があった。
【０００６】
従って、本発明は上記従来の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、基体の上面と枠体の上面との平行度を向上させて撮像素子が透光性蓋体や外部装置の筒体に対して高精度に位置合わせされるようにして、撮像素子が正確かつ正常に作動し得るパッケージおよび撮像装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の撮像素子収納用パッケージは、上面の中央部に導体層から成る撮像素子の搭載部が形成されたセラミックスから成る四角形状の基板と、該基体の上面の外周部の対向する一対の辺部に外部リード端子を介在させて前記外周部に全周にわたって低融点ガラスで接合されたセラミックスから成る枠体とを具備しており、前記基板と前記枠体との間のうちで前記外部リード端子が介在していない部位に、略同じ厚みの板状または柱状の絶縁体から成る複数の支持片が前記基体の中心を挟んで互いに対向する位置に設置されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の撮像素子収納用パッケージは、基板と枠体との間のうちで外部リード端子が介在していない部位に、略同じ厚みの板状または柱状の絶縁体から成る複数の支持片が基体の中心を挟んで互いに対向する位置に設置されていることにより、基板および枠体に焼き付けられた低融点ガラスを溶融し接着する際に、基体自体および枠体自体に若干の反りがあっても、それらは複数の支持片を介してきわめて小面積で接しているため、反りの影響をなくして全体的に傾かないようにして接合される。その結果、例えば基板の上面と枠体の上面との平行度を３０μｍ以下に制御することができるため、枠体の上面に透光性蓋体や外部装置の筒体の下端面等を取着した際に、透光性蓋体や外部装置の筒体が撮像素子に対して傾かず、結果的に撮像素子がパッケージに高精度に搭載されていることとなり、撮像素子が正確かつ正常に作動し得るものとなる。
【０００９】
また、絶縁体から成る支持片は、低融点ガラスの体積や接着面積を大きく低下させるものではないためその接着強度を損なうことがなく、また、外部リード端子の電気絶縁性を損なうこともない。その結果、撮像素子が長期にわたり安定して作動し得るものとなる。
【００１０】
本発明の撮像素子収納用パッケージにおいて、好ましくは、前記複数の支持片は、それらの厚みばらつきが±１０μｍ以下であり、それぞれの上下面の平行度が１０μｍ以下であることを特徴とする。
【００１１】
本発明の撮像素子収納用パッケージは、好ましくは複数の支持片はそれらの厚みばらつきが±１０μｍ以下でありそれぞれの上下面の平行度が１０μｍ以下であることから、基板の上面と枠体の上面との平行度をより高精度に保持することができるため、枠体の上面に透光性蓋体や外部装置の筒体の下端面等を取着した際に、透光性蓋体や外部装置の筒体が撮像素子に対して傾かず、結果的に撮像素子がパッケージに高精度に搭載されていることとなり、撮像素子が正確かつ正常に作動し得るものとなる。
【００１２】
本発明の撮像装置は、本発明の撮像素子収納用パッケージと、前記搭載部に搭載されるとともに前記外部リード端子に電気的に接続された撮像素子と、前記枠体の上面に取着された透光性蓋体とを具備していることを特徴とする。
【００１３】
本発明の撮像装置は、上記の構成により、撮像素子が正確かつ正常に作動し得るとともに撮像素子が長期にわたり安定して作動し得る高性能で高信頼性のものとなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の撮像素子収納用パッケージについて以下に詳細に説明する。図１は本発明のパッケージについて実施の形態の一例を示すものであり、（ａ）はパッケージの平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線における断面図である。図１において、１は基板、２は枠体、３は外部リード端子、４は低融点ガラス、５は撮像素子、６は支持片である。
【００１５】
本発明のパッケージは、上面の中央部に導体層から成る撮像素子５の搭載部が形成されたセラミックスから成る四角形状の基板１と、基体１の上面の外周部の対向する一対の辺部に外部リード端子３を介在させて外周部に全周にわたって低融点ガラスで接合されたセラミックスから成る枠体２とを具備し、基板１と枠体２との間のうちで外部リード端子３が介在していない部位に、略同じ厚みの板状または柱状の絶縁体から成る複数の支持片６が基体１の中心を挟んで互いに対向する位置に設置されている。
【００１６】
本発明における基板１および枠体２は、酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス）、ムライト質焼結体、ステアタイト焼結体、窒化アルミニウム焼結体等のセラミックスからなり、例えば酸化アルミニウム焼結体からなる場合、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダ、溶剤、可塑剤、分散剤を添加混合して泥漿物を作り、この泥漿物を従来周知のスプレードライ法を用いて顆粒化し、この顆粒を所定の形状のプレス金型によりプレス成形した後、約１５００℃の高温で焼成することによって製作される。焼成後の基板１および枠体２は、表面を従来周知のラップ研磨で平坦に研磨加工され、撮像素子５を正確かつ正常に作動させるための３０μｍ以下の平面度が確保される。
【００１７】
なお、３０μｍ以下の平面度とは、四角形状の基体１の上下面がほぼ平行であって対角線における上下面の平面度がそれぞれ３０μｍ／４０ｍｍであるということであり、枠体２も同様である。また、枠体２の場合、枠体２の上下面を中心側に延長させて基板状のものと仮定した場合の平面度である。
【００１８】
基板１の上面の中央部には、撮像素子５を樹脂接着材で強固に接着出来うるに充分な面積と平坦部分を有したで撮像素子５の搭載部が形成されている。低融点ガラス４は、基板１の上面に外部リード端子３を固定するとともに枠体２を接着するためのものであり、基板１と外部リード端子３と枠体２との界面において低融点ガラス４中の酸化物が酸素を介して結合することにより、基板１と外部リード端子３と枠体２とが強固かつ気密に接合される。
【００１９】
この低融点ガラス４は、例えば酸化鉛５６〜６６重量％、酸化硼素４〜１４重量％、酸化珪素１〜６重量％および酸化亜鉛１〜１１重量％を含むガラス成分に、フィラーとして酸化ジルコニウムと酸化珪素との混合物の粉末を４〜１５重量％添加したガラス粉末に、適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して得たガラスペーストを、従来周知のスクリーン印刷法により基板１と枠体２の接合面に所定厚みに印刷塗布し、これらを約４３０℃の温度で焼成することにより基板１および枠体２に被着される。
【００２０】
外部リード端子３は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金や４２アロイ等の金属薄板を従来周知のスタンピング金型で打ち抜き、曲げ金型でＬ字状に折り曲げ加工して成り、基板１の上面の外周部でアルミニウム泊が圧着された対向する一対の辺部に、その辺部から基板１の側面に沿って下方に向かって導出されるように設けられる。外部リード端子３の基板１の上面側の端部には、搭載部に搭載された撮像素子５に電気的に接続するためのワイヤボンディング（図示せず）が接続される。
【００２１】
そして、低融点ガラス４が焼き付けられた基板１および枠体２と外部リード端子３とについて、図１のように基板１の上面の外周部と枠体２との間に外部リード端子３の一端部を挟んだ組立体の状態で、トンネル式の雰囲気炉またはオーブン等に通炉させて、低融点ガラス４を加熱溶融させることでこれら３者を接着させてパッケージとなる。
【００２２】
なお、低融点ガラス４を加熱溶融させる前に、基板１と枠体２の間のうちで外部リード端子３が介在していない部位（例えば四隅部）に、支持片６を設置しておく。このとき、基体１または枠体２の融点ガラス４の印刷パターンに、または基体１や枠体２に、支持片６が嵌入される凹部を形成しておくのが好ましい。これにより、支持片６が基板１および枠体２の所定位置に正確に設置されるとともに、パッケージとなる組立体を雰囲気炉やオーブン等に搬入する際等または低融点ガラス４を加熱溶融させて接着する際に支持片６が位置ずれを起こすのを防ぐことができる。なお、融点ガラス４の印刷パターンに支持片６が嵌入される凹部を形成する場合、融点ガラス４の印刷パターンに支持片６が嵌入される貫通孔を形成してもよい。
【００２３】
そして、支持片６を基板１と枠体２の間に設置して枠体２上面に適当な加重を加えるための重しを載せて、トンネル式の雰囲気炉やオーブンで加熱し、低融点ガラス４を加熱溶融することで、支持片６の厚みが低融点ガラス４の厚みを精度よく規制するとともに基板１と枠体２との平行度を高精度に保持する。
【００２４】
この支持片６は、ガラスやセラミックス等から成り、母基板から切断加工で個片化されたものであってもよい。例えば、支持片６はホウ珪酸を主成分とした板ガラス、石英の板ガラス等から成るのがよく、低融点ガラス４を４３０℃程度で溶融させる際に、低融点ガラス４の軟化温度（４３０℃以下）に対して支持片６の軟化温度が８５０℃と充分高温なものとなり、接着時に支持片６が塑性変形することがなく低融点ガラス４の厚み精度に影響を及ぼさない。
【００２５】
支持片６の厚みは外部リード端子３の厚みの１倍から２．５倍相当の厚みがよく、外部リード端子厚み１倍相当以下では、支持片６が基板１と枠体２に完全に接することが困難になる。外部リード端子３の厚み２．５倍相当を超えると、低融点ガラス４が基板１と枠体２間をむらなく充分にぬれ広がることが困難になる。また、支持片６の外形寸法は、０．５ｍｍ×０．５ｍｍ程度、直径０．５ｍｍ程度のものである。
【００２６】
支持片６の形状は、横断面形状が正方形や長方形等の四角形、多角形、円形等であり、母基板を切断することによって多数個を効率的に製造できるといった製造のし易さ、凹部に嵌着して位置固定するのに便利な点で、四角形がよい。
【００２７】
また、支持片６は、図３（ａ）〜（ｅ）に示すように、基体１の側面や枠体２の内外面に延出する延出部が形成されていてもよい。（ａ）は基体１の側面に延出する延出部が形成されているもの、（ｂ）は基体１の側面および枠体２の内面に延出する延出部が形成されているもの、（ｃ）は枠体２の内外面に延出する延出部が形成されているもの、（ｄ）は基体１の側面および枠体２の外面に延出する延出部が形成されているもの、（ｅ）は基体１の側面および枠体２の内外面に延出する延出部が形成されているものである。このように、基体１の側面と枠体２の内外面のうちの少なくとも一面に延出する延出部が形成されている支持片６とすることにより、支持片６が位置ずれを起こすのを有効に防止できるとともに、支持片６の接合強度が向上する。
【００２８】
また、複数の支持片６は、それらの厚みばらつきが±１０μｍ以下であり、それぞれの上下面の平行度が１０μｍ以下であることが好ましい。厚みばらつきが±１０μｍを超えるか、上下面の平行度が１０μｍ以下であると、基板１と枠体２とが予め研磨されてそれらの平面度が３０μｍ以下とされていても、基板１の上面と枠体２の上面との平行度（ＪＩＳ  Ｂ  ００２２）が３０μｍ以下となり劣化する傾向にある。
【００２９】
なお、高精度のパッケージの組立を行うためには、支持片６の厚みで規制される基板１と枠体２との間の間隔を埋めるのに充分な量の低融点ガラス４を予め被着させておくことが好ましい。このためには、基板１および枠体２に形成される低融点ガラス４の厚みは各々外部リード端子厚みの１．２倍相当程度がよい。
【００３０】
かくして、本発明のパッケージは、基板１と枠体２の平行度を３０μｍ以下に保持することができ、撮像素子５と外部のカメラの光学レンズとを光学的に適切な位置にセットすることができ、撮像素子５の機能を損なうことのないものとなる。また、支持片６によって低融点ガラス４の体積や接着面積がほとんど低下しないので、低融点ガラス４の接着強度が劣化せず、また、外部リード端子３の電気絶縁性を損なうことなく基体１と枠体２とを相互を平行に保持することが可能となる。その結果、撮像素子５が長期にわたり安定して作動することができるパッケージを提供することができる。
【００３１】
また、パッケージに撮像素子５を搭載し、透光性蓋体（図示せず）や外部装置の筒体を枠体２の上面に樹脂接着材等で接着して撮像素子５を気密に封止することによって、撮像装置となる。本発明の撮像装置は、デジタルスチルカメラ等に光学的に正しい位置に搭載されることから、撮像素子５を正確かつ正常に機能させることができる。
【００３２】
【実施例】
本発明のパッケージの実施例を以下に説明する。
【００３３】
図１のような本発明のパッケージを以下のように構成した。酸化アルミニウム質焼結体から成る基板１および枠体２を、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化カルシウムの原料粉末に、有機バインダ、溶剤、可塑剤、分散剤を添加混合して泥漿物を作り、この泥漿物をスプレードライ法を用いて顆粒化し、この顆粒を所定形状のプレス金型によりプレス成形した後、約１５００℃で焼成することによって製作した。焼成後の基板１および枠体２の表面を、ラップ研磨して平坦に研磨加工し、１５μｍの平面度とした。
【００３４】
また、基体１は縦４０ｍｍ、横２９ｍｍ、厚さ１．４ｍｍの四角形状、枠体２は縦４０ｍｍ、横２９ｍｍ、厚さ０．９ｍｍ、対向する一対の枠部（図１（ａ）では横方向の枠部）の幅３ｍｍ、対向する一対の他の枠部（図１（ａ）では縦方向の枠部）の幅５．５ｍｍである四角形の枠状のものとした。
【００３５】
低融点ガラス４として、酸化鉛６１重量％、酸化硼素９重量％、酸化珪素３．５重量％および酸化亜鉛６重量％から成るガラス成分に、フィラーとして酸化ジルコニウムおよび酸化珪素の混合粉末を９．５重量％添加し、これにＢＣＡ（ブチルカルビトールアセテート）およびαテルピネから成る有機溶剤、硝化綿から成る溶媒を添加混合してガラスペーストを作製した。このガラスペーストをスクリーン印刷法により基板１の上面の外周部に厚さ０．３ｍｍ、横幅４．３５ｍｍ、縦幅５．５ｍｍで印刷塗布するとともに、枠体２の下面に厚さ０．３ｍｍで印刷塗布し、これらを約４３０℃で焼成することによって基板１および枠体２にそれぞれ被着させた。
【００３６】
外部リード端子３は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金の薄板をスタンピング金型で打ち抜き、曲げ金型でＬ字状に折り曲げ加工して作製し、基板１の上面の外周部でアルミニウム泊が圧着された対向する一対の辺部に、その辺部から基板１の側面に沿って下方に向かって導出されるように設けた。
【００３７】
低融点ガラス４が被着された基板１および枠体２と外部リード端子３との組立体をトンネル式の雰囲気炉を通炉させて、低融点ガラス４を加熱溶融させることによって、これらを接着させることでパッケージを作製した。
【００３８】
このとき、基板１と枠体２の間の四隅部のそれぞれに、ダイヤモンドディスクで母基板から切断個片化された、それぞれの上下面の平行度が１μｍ、縦０．６ｍｍ×横０．６ｍｍ×厚さ０．５５ｍｍのホウ珪酸の板ガラスからなる四角形状の支持片６を設置した。基体１の上面の外周部で支持片６が設置される部位には、予め低融点ガラス４のガラスペースト層に印刷パターンで凹部（貫通孔）を形成し、その凹部に支持片６を嵌着し、枠体２の上面に約５ｇの重しを載せて加圧し、この状態でトンネル式の雰囲気炉に通炉させて４３０℃で低融点ガラス４を加熱溶融させた。これにより、本発明のパッケージを３０個作製した。
【００３９】
比較例として、図２のように支持片６のない従来構成のパッケージを上記実施例と同様に３０個作製した。
【００４０】
これら２種のパッケージの各３０個について、基板１の上面と枠体２の上面の平行度を測定し比較した。測定方法は、スタンドダイヤルゲージで基板１の上面の中央部と枠体２の上面との高低差を測定した後、最高値、最低値および平均値を求める方法で行った。その結果を表１に示す。
【００４１】
【表１】
2004247513.tif 000003
【００４２】
表１より、本実施例のパッケージにおいては、基板１と枠体２の平行度は３０μｍ以下を充分満足していることがわかった。一方、従来構成のパッケージにおいては、３０μｍを上回るものが３０個中２５個存在した。
【００４３】
なお、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を施すことは何等差し支えない。
【００４４】
【発明の効果】
本発明の撮像素子収納用パッケージは、基板と枠体との間のうちで外部リード端子が介在していない部位に、略同じ厚みの板状または柱状の絶縁体から成る複数の支持片が基体の中心を挟んで互いに対向する位置に設置されていることにより、基板および枠体に焼き付けられた低融点ガラスを溶融し接着する際に、基体自体および枠体自体に若干の反りがあっても、それらは複数の支持片を介してきわめて小面積で接しているため、反りの影響をなくして全体的に傾かないようにして接合される。その結果、例えば基板の上面と枠体の上面との平行度を３０μｍ以下に制御することができるため、枠体の上面に透光性蓋体や外部装置の筒体の下端面等を取着した際に、透光性蓋体や外部装置の筒体が撮像素子に対して傾かず、結果的に撮像素子がパッケージに高精度に搭載されていることとなり、撮像素子が正確かつ正常に作動し得るものとなる。
【００４５】
また、絶縁体から成る支持片は、低融点ガラスの体積や接着面積を大きく低下させるものではないためその接着強度を損なうことがなく、また、外部リード端子の電気絶縁性を損なうこともない。その結果、撮像素子が長期にわたり安定して作動し得るものとなる。
【００４６】
本発明の撮像素子収納用パッケージは、好ましくは複数の支持片はそれらの厚みばらつきが±１０μｍ以下でありそれぞれの上下面の平行度が１０μｍ以下であることから、基板の上面と枠体の上面との平行度をより高精度に保持することができるため、枠体の上面に透光性蓋体や外部装置の筒体の下端面等を取着した際に、透光性蓋体や外部装置の筒体が撮像素子に対して傾かず、結果的に撮像素子がパッケージに高精度に搭載されていることとなり、撮像素子が正確かつ正常に作動し得るものとなる。
【００４７】
本発明の撮像装置は、本発明の撮像素子収納用パッケージと、搭載部に搭載されるとともに外部リード端子に電気的に接続された撮像素子と、枠体の上面に取着された透光性蓋体とを具備していることにより、撮像素子が正確かつ正常に作動し得るとともに撮像素子が長期にわたり安定して作動し得る高性能で高信頼性のものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の撮像素子収納用パッケージについて実施の形態の一例を示し、（ａ）は撮像素子収納用パッケージの平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線における断面図ある。
【図２】従来の撮像素子収納用パッケージの断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は本発明の撮像素子収納用パッケージについて実施の形態の各種例を示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１：基板
２：枠体
３：外部リード端子
４：低融点ガラス
５：撮像素子
６：支持片
【図１】
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【図２】
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【図３】
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