(57)【要約】【課題】画像センサのためのプラスチックパッケージがリードフレームの周囲に型取りされるプラスチック本体からなりそして画像センサが配置される空洞を決める。ふた組立体は、空洞に取り付けられる画像センサを閉じこめるためにプラスチック本体に溶接できるかあるいはさもなければ接着できるプラスチックふたフレームに保持される透明ガラスふたをもって提供される。中間面層はリードフレームの表面上に形成される酸化第一銅基礎層そして酸化第一銅層の上に形成される酸化第二銅層からなるリードフレームの表面上に形成される。硬化酸化物外層はパッケージを形成で型取られるプラスチック材料に接着のため結合する機構を提供する針状構造をもっている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像センサパッケージであって次からなる：
金属リードフレームの周囲に型取られそして空洞を決めるプラスチックフレーム；
空洞内に中央部分そして複数のリードをもつリードフレーム；
その上に取り付けられる画像センサをもちそして複数のリードに接続されるに適した空洞内のリードフレームの中央部分；
プラスチックふたフレーム内に保持される透明ふたをもつふた組立体；そして
空洞内に取り付けられる画像センサをとり囲むためプラスチックフレームに溶接可能なふたフレーム。
【請求項２】
プラスチックフレームそしてふたフレームがそれぞれ高融点熱可塑性プラスチック材料である請求項１の画像センサパッケージ。
【請求項３】
プラスチックフレームそしてふたフレームがそれぞれ高融点ＬＣＰ材料である請求項２の画像センサパッケージ。
【請求項４】
ＬＣＰ材料が約３００℃よりも高い融点をもつ請求項２の画像センサパッケージ。
【請求項５】
ＬＣＰ材料が約２００℃よりも高い融点をもつ請求項２の画像センサパッケージ。
【請求項６】
ＬＣＰ材料が金属リードフレームのＣＴＥと互換性のあるＣＴＥを提供するために充填剤粒子を含む請求項２の画像センサパッケージ。
【請求項７】
ＬＣＰ材料のＣＴＥが約６−２５ｐｐｍ／℃の範囲である請求項６の画像センサパッケージ。
【請求項８】
充填剤粒子がナノサイズである請求項６の画像センサパッケージ。
【請求項９】
充填剤粒子が約１０−１７質量％の範囲である請求項６の画像センサパッケージ。
【請求項１０】
リードフレームが銅である請求項２の画像センサパッケージ。
【請求項１１】
リードフレームが銅合金である請求項２の画像センサパッケージ。
【請求項１２】
リードフレームが銅表面をもつ第一鉄金属である請求項２の画像センサパッケージ。
【請求項１３】
電子素子パッケージを製作する方法であって、方法は次の段階からなる：
金属リードフレームを提供する；
金属リードフレームの表面の少なくとも部分上に酸化物材料の中間面層を提供する；
中間面層をもつ金属リードフレームの部分の周囲にプラスチックフレームを型取りし、フレームが空洞を決める；
リードフレームが空洞に中央部分そして複数のリードをもつ；
空洞内のリードフレームの中央部分上に電子素子を取り付けそして複数のリードに素子を接続する；
プラスチックふたフレームに接着される透明ふたをもつふた組立体を提供する；そして
素子を取り囲むためにプラスチックフレームにふたフレームを溶接する。
【請求項１４】
密封封止可能な電子素子パッケージであって次からなる：
金属リードフレームに型取られそして空洞を決める高融点プラスチックフレーム；
空洞内に中央部分そして複数のリードをもつリードフレーム：
その上に取り付けられる電子素子をもちそして複数のリードに接続されるに適したリードフレームの中央部分；
高融点プラスチックのふたフレームに保持される高融点プラスチックのふたをもつふた組立体；そして
空洞内に取り付けられる電子素子を取り囲むためにプラスチックフレームに溶接されるふたフレーム。
【請求項１５】
金属リードフレームがプラスチックフレームに型取りされる表面上に金属リードフレームへ高融点プラスチックフレームの接着を改善するために効果的な材料の中間面層をもつ請求項１４のパッケージ。
【請求項１６】
リードフレームが銅からなる請求項１４のパッケージであって；そしてそこでは中間面層がプラスチックフレームと接触して少なくともリードフレームの表面上に形成され、中間面層がリードフレームの表面上に形成される酸化第一銅層そして酸化第一銅層の表面上に形成される酸化第二銅層からなる。
【請求項１７】
中間面層が金属リードフレームの表面上に形成される第１層；そして
第１層上の表面上に形成される第２層であって第２層が高融点プラスチックフレームに接着される表面をもつ請求項１５のパッケージ。
【請求項１８】
リードフレームが銅表面をもち；
中間面層がリードフレームの銅表面上に形成される酸化第一銅の第１層をもち；そして
酸化第一銅層の表面上に形成される酸化第二銅層であって酸化第二銅層が高融点プラスチックフレームに接着される針状構造をもつ請求項１５のパッケージ。
【請求項１９】
銅リードフレームに型取られる高融点プラスチックフレームをもちそして空洞を決める密封封止される電子パッケージの製作において使用のためのリードフレームであって、リードフレームは次からなる：
高融点プラスチックフレームに型取りされる少なくとも部分にリードフレームの表面に形成される酸化第一銅の第１層；そして
第１層の上に形成されそして高融点プラスチックフレームに接着できる針状構造をもつ酸化第二銅の第２層。
【請求項２０】
金属リードフレームの周囲に型取られるプラスチックフレームをもちそして電子素子が取り付け可能な空洞を決める密封封止できるプラスチック電子素子パッケージにおいて使用のためのふた組立体であって、ふた組立体は次からなる：
パッケージのプラスチックフレームの空洞を覆う寸法そして構造であるふた；そして
パッケージ空洞を閉じ込めて密封封止するためにふたに接着できそしてパッケージのプラスチックフレームに溶接できるプラスチックふたフレーム。
【請求項２１】
プラスチックふたフレームに接着される透明ふたをもつふた組立体を組み立てる方法であって、方法は次の段階からなる：
予め決められた寸法に透明ふたをのこぎりで切る；
プラスチックふたを注入型取りする；そして
透明ふたを熱接着によってプラスチックふたに取り付ける。
【請求項２２】
プラスチックふたフレームに接着される透明なふたをもつ組立体を組み立てる方法であって、方法は次の段階からなる：
予め決められた寸法に透明ふたをのこぎりで切る；そして
プラスチックふたを過剰型取りによって透明ふた上に直接注入型取りする。
【請求項２３】
透明ふたをプラスチックふたフレームに熱接着する方法であって、方法は次の段階からなる：
固定台内で透明ふたを加熱する；
合致した固定台内でプラスチックふたを加熱する；
透明ふたそしてプラスチックふたをプラスチックふたの材料が透明ふたに接触しおよびそれに局部的に溶融するように固定された変位に合致させ；そして
組立体を位置に冷却する。
【請求項２４】
ふたフレームをプラスチックフレームに溶接する段階がプラスチックフレームへのふたフレームの超音波溶接からなり；そしてそこで超音波溶接がふたフレームの周囲にのみ適用される請求項１３の方法。
【請求項２５】
電子素子パッケージを製作する方法であって、方法は次の段階からなる：
金属リードフレームを提供する；
金属リードフレームの表面の少なくとも部分に酸化物材料の中間面層を提供する；
高融点熱可塑性プラスチックフレームを中間面層をもつ金属フレームの部分の周囲に型取りし、フレームが空洞を決める；
リードフレームが電子素子を取り付けるための空洞に中央部分そして電子素子に接続できる複数のリードをもち；
高融点熱可塑性プラスチックふたフレームに接着される透明ふたをもつふた組立体を提供する；そして
ふたフレームを空洞内に取り付けられる素子を閉じこめるためプラスチックフレームに溶接する。
【請求項２６】
前記高融点熱可塑性プラスチックがＬＣＰ材料であり、ヒドロキノン（ＨＱ）、テレフタル酸、イソフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、４−ヒドロキシ安息香酸（ＨＢＡ）、ビスフェノールあるいはビフェノール（ＢＰ）そしてヒドロキシナフトエ酸を繰り返し単位として含む；
そして滑石、ガラス繊維、粉砕ガラスそして薄片ガラスの少なくとも１つの充填剤粒子を含む請求項２５の方法。
【請求項２７】
充填剤粒子が１０−５０質量％の範囲である請求項２６の方法。
【請求項２８】
少なくともいくつかの充填剤粒子が約５０−３５０μｍの範囲の粒子寸法をもつ請求項２７の方法。
【請求項２９】
中間面層を提供する段階が金属リードフレームの少なくとも表面の部分上に第１酸化物を提供しそして第１酸化物上に第２酸化物を提供することを含む請求項２５の方法。
【請求項３０】
中間面層を提供する段階がリードフレームの全表面上に中間面層を提供することを含み；そしてさらに高融点熱可塑性プラスチックフレームを型取りした後、中間面層の曝露部分をリードフレームから除去する段階を含む請求項２９の方法。
【請求項３１】
金属リードフレームが銅でありそしてここで中間面層が銅酸化物材料である請求項２５の方法。
【請求項３２】
型取りの段階が高融点熱可塑性プラスチックフレームを注入型取りすることからなり；ここでふた組立体を提供する段階がふたフレームを注入型取りしそしてそこに透明ふたを接着することからなる請求項２５の方法。
【請求項３３】
溶接する段階がふたフレームをプラスチックフレームに超音波溶接することからなる請求項２５の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連する申請への参照文献］
この申請はアメリカ合衆国の暫定特許申請６０／８７４，４５０号で２００６年１２月１２日に申請した３５  Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）に基づく優先権を特許請求し、この開示はここに参照により組み込まれる。
【０００２】
合衆国アカデミーの連邦援助研究あるいは開発援助に関連する陳述。
【０００３】
［発明の背景］
デジタルカメラそして他の光学あるいは画像検知機器で使用されるような画像センサは従来セラミックパッケージに収納されている。セラミックパッケージはガラスのふたあるいはカバーに樹脂接着されるセラミックフレームを含む。セラミックパッケージは高価でそして半導体パッケージ産業に広く採用されるように帯状の形あるいは他の多数の単位の形で製造するために容易に適用されない。さらに、接着剤として樹脂の使用は樹脂接着剤を通す湿気の透過、半導体装置を汚染する樹脂の放出ガス、そしてセラミックパッケージを密封（ハーメチック）封止する能力を制約する空気漏洩のような種々の問題を提供する。さらに、ガラスカバーが画像センサ表面に並行するようにセラミックフレームにガラスカバーを正確に整列することは困難である。この整列の困難性はガラスふたをセラミックフレームに封止するために通常採用される樹脂粒の厚みを制御する不能力に起因している。
【０００４】
従来のセラミックセンサパッケージは図１の断面正面図に示される。このパッケージはＣＣＤあるいはＣＭＯＳ画像センサ１４に配置される上側表面上に、外側セラミック基板１０および内側セラミック基板１２からなる２つの層のセラミック基板を含む。セラミックフレーム１６は画像センサが配置される空洞１８を決める。セラミックフレームは基板１０の周辺の表面に密封封止され、そしてホウケイ酸ガラスふたあるいは窓２０はＵＶ硬化接着剤によってフレーム１６の上側表面に封止される。画像センサの接点は基板１０の内側表面上に提供される接点２２にワイヤ接着される。これらの接点は基板１０に提供される導電性貫通孔あるいはビアによって外側接点パッド２４に電気的に接続される。貫通孔２６は内側および外側接点箇所間の電気導電を高めるため金で典型的にめっきされる。ＵＶ硬化接着剤は、ガラス窓を他の型の樹脂接着剤硬化に必要であるがしかし半導体センサを劣化するかあるいは破壊する高温に半導体センサの曝露を防ぐためにセラミックパッケージフレームに接着するために通常採用される。ＵＶ硬化接着剤に対する要求は、多くの樹脂接着剤は昇温で硬化するので、従来のセラミックパッケージに採用できる利用可能な樹脂の範囲を制限する。
【０００５】
画像センサパッケージを含む半導体および他の電子装置あるいは素子パッケージの信頼性はパッケージの“空気気密性”あるいは密封性に関係する。密封性は流体および湿気の入口からパッケージに取り込まれる半導体あるいは他の装置を保護するためのパッケージの能力の基準である。半導体装置上あるいは近くの湿気あるいは腐食性ガスは半導体装置に金属性跡の腐食を起こしそして損傷に至る。伝統的なハーメチックパッケージは金属、セラミックあるいはガラス質の材料から作られる。これらの材料は湿気および流体が典型的にこれらの材料によって邪魔される低い透過性をもち、そして腐食性ガスによって半導体装置上に凝縮あるいは汚染を起こす。
【０００６】
流体および湿気の透過に加えて、流体あるいは湿気は種々な中間面で“漏洩”により画像センサパッケージを透過する。セラミックパッケージに対する中間面は樹脂／ガラスおよび樹脂／セラミック中間面に加えて金属／セラミック中間面を含む。これらの中間面の如何なる小さい開口も流体あるいは湿気を画像センサパッケージ内にしみ出させる。
【０００７】
［発明の概要］
本発明に従う画像センサパッケージはセラミック素子に対する必要性を省略しそして望ましくは高融点液晶ポリマー（ＬＣＰ）材料を採用する。パッケージは画像センサのみならず他の光検知あるいは発光半導体あるいは他の装置あるいは素子に有用である。本発明に従うパッケージは非光学装置あるいは素子を含むためにもまた使用される。
【０００８】
画像センサパッケージは望ましくはＬＣＰ材料のプラスチック本体あるいはフレームからなり、金属のリードフレーム周りに型取りされ、画像センサが配置される空洞を決める。リードフレームは画像センサが取り付けられる空洞の中央の部分、そしてセンサの接続箇所に接続できる複数のリードをもつ。ふた組立体はプラスチック、望ましくはＬＣＰ材料でまた作られるふたフレームに保たれる透明なガラスをもって提供される。ふたフレームは空洞に取り付けられる画像センサを閉じこめるためにパッケージのプラスチックフレームに溶接されるかあるいはさもなければ接着される。リードフレームは通常銅あるいは銅合金、あるいは銅被覆された第一鉄合金で構成される。中間面層はプラスチックフレームと接触する少なくともリードフレームの表面の部分に形成される。この中間面層はリードフレームとプラスチック材料間の改善された接着を実質的に提供しそして金属とプラスチック材料間の密封（ハーメチック）接着を達成する働きをする。中間層はリードフレームの表面上に形成された酸化第一銅ベース層そして酸化第一銅上に形成される酸化第二銅層で構成される。酸化第二銅層はパッケージを形成で型取りされるプラスチック材料に接着のための連結機構を提供する針状構造をもつ。
【０００９】
本発明の他の観点で、密封封止および封止技術は金属要素そしてプラスチック要素間の中間面層あるいは中間物層を使用する金属要素そしてプラスチック要素間に提供され、金属材料に強い接着性を提供する第一酸化物ベース層および第一酸化物ベース上に形成されそしてプラスチック材料に強い接着性の針状構造をもつ第二酸化物層からなる。
【００１０】
本発明は付属する図面と連携して行われる次の詳細説明でさらに完全に記述される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】従来の組立てのセラミックパッケージの断面拡大図。
【図２Ａ】本発明に従って作られた画像センサパッケージ。
【図２Ｂ】図２Ａのパッケージの底面。
【図３】本発明のパッケージに使用されるリードフレームの帯片。
【図４Ａ】ふた組立体の断面透視図。
【図４Ｂ】ふた組立体の透視図。
【図４Ｃ】図４Ａの組立体の断面拡大図。
【図５】超音波溶接画像センサパッケージの断面拡大図。
【図６】銅リードフレームそしてパッケージフレーム材料間の中間面層の光学写真。
【図７】中間面層の概略拡大図。
【図８Ａ】パッケージ製作の段階を示すフローシート。
【図８Ｂ】ふた組立体製作の段階を示すフローシート。
【図９】パッケージに装置の取り付けで製造者によって採用される典型的な段階のフローシート。
【図１０】非ハーメティクである従来のＬＣＰパッケージを通る染料漏洩を示す光学顕微鏡写真。
【図１１】漏洩試験後、本発明のハーメティクＬＣＰパッケージの上面および底面の写真。
【図１２】パッケージ材料の透過率を示す図。
【００１２】
［本発明の詳細な説明］
パッケージ、材料およびパッケージの製作の方法は画像センサのために望ましい実施態様で記述される。本発明は画像センサのパッケージあるいは他の光学装置に制限されないが、しかし他の半導体、電気そして電子装置、素子あるいは回路を内包するために広く有用である。
【００１３】
パッケージの構造は特別なパッケージの要求に適するために種々な形式であることができる。パッケージの構造は寸法そして形状で変わりそして多くの異なる形式の電気リードの構造を含む。本発明はどのような特別なパッケージ型あるいは構造にも制限されない。本発明はデジタルカメラそして他のデジタル画像センサシステムおよび装置で使用されるような半導体画像センサのためのパッケージの背景で記述される。
【００１４】
本発明に従う画像センサパッケージは高融点熱可塑性プラスチック、望ましくはＬＣＰ材料の金属リードフレームの周囲に型取りされる本体あるいはフレームからなる。
画像センサチップはリードフレームの中央部分のパッケージの空洞に取り付けられそしてチップはリードフレームのリードにワイヤ接着されるかあるいは他の方法で配線される。高融点熱可塑性、また望ましくのＬＣＰ材料のフレーム内に保持されるガラスふたからなるふた組立体は、センサチップがパッケージの空洞に取り付けられた後、パッケージフレームに取り付けられる。ふた組立体のフレームはセンサをハーメティク封止される封入を提供するために画像センサパッケージのプラスチックフレームに超音波溶接される。ガラスふたはふた組立体のプラスチックフレームに化学的に、望ましくは熱接着によって、接着される。代わりに、ガラスふたはふた組立体フレームに型取りされる挿入体である。ガラスは光学的品質をもっておりそして関心のある光学スペクトルに透過性である。光写真センサに対して、ガラスは可視光スペクトルに透過性である。あるＬＥＤパッケージのような他の目的に対して、ガラスはＵＶ光に透過性である。
【００１５】
本発明に従う画像センサは図２Ａに絵で描いた図そして図２Ｂに底面図で示される。プラスチックフレームあるいは本体３０は画像センサがリードフレームによって提供される銅表面３２上に取り付けられる空洞箇所を決める。空洞の周辺部の周囲に提供される銅リード３４は図２Ｂに示されるようにリードフレームの底面上の位置３６に型取りされる本体を通して延びる。
【００１６】
リードフレームは従来の方法（例えば、エッチングあるいはめっき）を使用して銅あるいは銅合金で製作される。費用そして製造の容易さの理由で、リードフレームは通常リールに製作される。リードフレームはプラスチック材料で  型取りするための接着を改善するために、下記に記述の処理に曝される。この処理はリール−リールあるいは帯片形式のいずれかで実施される。
【００１７】
リードフレーム帯片の部分は６個のリードフレーム単位４０が帯片４２の幅を横切って配置される図３に示される。一つの実施態様において、６個のパッケージ本体はリードフレーム帯片の幅を横切って同様に型取られる。リードフレーム帯片はそれから進行して、そして追加の６個の本体が帯片の幅を横切って配置されるリードフレームの列に型取りされる。同様の方法で、リードフレーム帯片はパッケージ本体で一杯となり、そして帯片は連続リールに巻き取られる。代わりに、リールは使用者の要求に適した意図する長さそして幅の帯片に分離される。さらなる代わりに、各リードフレーム単位に型取りされたパッケージ本体はセンサをパッケージに使用する使用者にその後に供給される個々の単位に分離されるかあるいは単独にされる。
【００１８】
ふた組立体は図４Ａ−４Ｃに示される。ふた組立体は高融点プラスチックフレーム５０、望ましくはＬＣＰ材料からなる。ガラスふた５２はガラスふたとプラスチックフレーム間の密封封止を提供するために望ましくは熱接着によってプラスチックフレーム５０に化学的に接着される。ガラスふたはパッケージ内に閉じ込められた画像センサへ適当な光透過を提供するため望ましくは光学品質のホウケイ酸ガラスである。フレーム５０はふた５２が配置されていることを示すように凹所の棚箇所をもっている。ふたは棚５３に接着される。プラスチックフレームは図５に示すように、パッケージのプラスチックフレームの周辺部に提供される構造に補足的な周辺構造５４をもっている。ふた組立体は超音波封止を提供するためにふたフレームおよびパッケージフレームのこれらの噛み合う構造で超音波的に溶接される。パッケージフレームあるいは本体に接着されたふた組立体をともなう封止パッケージは図５に示される。
【００１９】
リードは約２．１％と約２．６％の間の範囲の鉄、約０．０１５％と約０．１５％の間の範囲のリン、約０．０５％と約０．２％の亜鉛、残りが銅である銅合金から望ましくは作られる。しかしながら、他のこれらの材料の組み合わせは受け入れられる。リードはさらに望ましくは約９７．５％の銅、約２．３５の鉄、約０．３％のリンそして約０．１２％の亜鉛から作られる。このような合金はＵＮＳ規格  Ｃ１９４００としてＯｌｉｎ社から利用できる。
【００２０】
代わりに、リードはニッケル−鉄合金である合金４２のような第一鉄合金から作られる。銅はリードフレームへのプラスチック本体あるいはフレームの型取りに先立ってリードフレームの表面上にめっきされる。
【００２１】
パッケージ本体あるいはフレームは望ましくは高融点液晶ポリマー（ＬＣＰ）材料である熱可塑性材料である。ふた組立体のプラスチックフレームもまた望ましくはＬＣＰ材料である。多くの応用において、パッケージ本体は３００−３５０℃の範囲の比較的高融点をもつ型ＩのＬＣＰ材料から構成される。この高融点材料はパッケージの銅基板に画像センサチップを取り付けるためしばしば使用される金−錫型−取付体に採用される温度に耐えるため便利である。他の応用に対して、鉛なし半田の型−取付体のような約２８０−３２０℃の融点をもつ型ＩＩのＬＣＰ材料が使用される。
【００２２】
ＬＣＰ組成は寸法の安定性、熱膨脹係数（ＣＴＥ）の調整、非等方性の調整、低い透過率、塵埃による汚染を減らすため小さい粒径の達成、そしてその密封封止の最適化のために添加される充填剤を含む。充填剤粒子は滑石、ガラス、グラファイト、二酸化チタン、炭酸カルシウム、雲母、窒化ホウ素、水晶、そして溶融石英を含む。粒子はナノ球の形状、あるいは平坦な面状構造である板状構造である。このような粒子形状の混合はまた採用される。一つの実施態様において、充填剤粒子は板状構造そしてナノ球の５０％混合の形の滑石である。滑石の粒子は直径あるいは幅で１μｍ以下であるかあるいは約１−３μｍのより大きい寸法範囲である。粒子の板状構造は減少する非等方性を助ける分子内のいくらかの“曲げ”を提供するためにＬＣＰ分子と相互作用をする。ＬＣＰ組成中約３０−５０質量％の範囲の滑石が材料のＣＴＥを最適化すための１つの望ましい範囲である。望ましくはＬＣＰ材料のＣＴＥはリードフレームのＣＴＥと互換性のある約６ｐｐｍ／℃−３５ｐｐｍ／℃の範囲であるべきである。ナノ寸法の充填剤粒子はリードフレーム材料の密封封止性能を高めるため有益である。他の組成で、ガラスは繊維、粉砕ガラス、そして薄片を含む幾何学的寸法の種々な組み合わせで使用される。
【００２３】
ふた組立体のフレームは望ましくはまた約１０−３０質量％の範囲の充填剤粒子をもつＬＣＰ材料である。
【００２４】
ＬＣＰ材料組成の実施例は表１に示される。
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【００２５】
ＬＣＰパッケージフレームへのリードフレームの接着を強化しそしてより良い密封封止性を提供するため、中間面層あるいは中間物層はプラスチック材料が型取りされるリードフレームの箇所内の少なくともリードフレームの表面上に提供される。この中間面層は２つの従属層からなる；すなわち、リードフレームあるいはそれの意図する部分上に形成される酸化第一銅の基礎層、そして酸化第一銅層の上に形成される酸化第二銅。酸化第二銅層はパッケージの形成でそこに型取られるプラスチック材料に接着のために連結する構造の針状、樹枝状あるいは針のような構造をもつ。典型的に、全リードフレームは型取りされる前に中間面材料で被覆される。リードフレームにフレームの型取った後、型取られるパッケージ本体の箇所の外側の中間物層材料の曝された部分は除去される。
【００２６】
中間面層はリードフレームの銅表面が酸化第一銅基礎層および酸化第二銅外層が形成させる工程条件で酸化される化学変換工程によって提供される。適当な条件で、酸化第一銅層および酸化第二銅層は実質的に同時に成長するかあるいは形成する。アルカリ性溶液の添加、例えば、約１２５°Ｆ（５１．７℃）よりも大きい反応温度を提供する量の塩化ナトリウムにより緩和される化学酸化剤のような酸化材料が採用される。リードフレームに酸化材料の適用の後、反応時間および温度は２つの中間面層の成長を決定する。反応時間は１０分より長い。１つの実施態様において、酸化溶液へのリードフレームを曝した後の反応時間は約２１２−２１６°Ｆ（１００．０−１０２．２℃）の温度で約２０分である。リードフレームは中間面層を提供するために酸化溶液の浴に浸漬される。
【００２７】
中間面層は約１−１０μｍの範囲の厚みをもつ。基礎層は約１：５の比で、この範囲は種々な工程条件で変わるけれども、酸化第二銅層よりも薄い。酸化物材料は形成される銅に対して高い密度でありそして高い接着力をもつ。この二重の酸化物層は中間面層の歪みを除去し、そしてリードフレームにパッケージ本体の型取りの間あるいはパッケージ取り付け表面に画像センサまたは他のチップを取り付けに採用される型−取付体温度によってさもなければ起きる酸化物の亀裂あるいは他の劣化を避けるため、少なくとも４００℃の温度に耐える。酸化第二銅の被覆の針状構造は典型的に不均一である。酸化第二銅はまた銅と接触する下層の酸化第一銅の防御を提供する。このような防御はパッケージを型取りそして型取付け時に存在しそして銅／酸化物界中間面の退化を起こす高温による損害から下層を覆うことによる。
【００２８】
中間面層で提供されたリードフレームへ型取りされたプラスチックパッケージ本体はプラスチック本体そしてリードフレーム間の湿気抵抗および密封封止接着を達成する。引き続くふた組立体のパッケージ本体への接着は、パッケージ空洞内の画像センサ設置の後、パッケージ本体そしてふた組立体間の湿気抵抗および密封封止接着をまた提供し、このようにして密封封止パッケージとなる。
【００２９】
中間面層６０は銅リードフレームに接着されたＬＣＰパッケージ本体材料の断面を示す図６の光学写真にみられる。銅表面に形成された酸化第一銅層そして酸化第一銅の基礎層上に形成された酸化第二銅層からなる中間面層は次の性質そして利点をもつ。酸化第一銅は銅リードフレームに強固な接着を形成しそして積層の剥がれに抵抗する。酸化第二銅の針状トポグラフィは接着に対してＬＣＰの濡れを促進するため表面応力を減じそしてＬＣＰ材料の接着に対して表面積を増加するために表面粗さを強調する。酸化第二銅はまた汚染を遅らせる不活性上側表面そして湿気抵抗に対して無機の低透過率材料を提供する。
【００３０】
中間面層６０は図７の概略図に示されそして銅リードフレーム６４に強力な接着のための酸化第一銅基礎層（Ｃｕ２Ｏ）、そして針状あるいは樹枝状構造４８をもち、ＬＣＰパッケージ材料に型取りされる酸化第二銅層（ＣｕＯ）６６を示す。
【００３１】
上述のように、層は化学転換工程によって提供され、そして標準ライン上の浴で実施される。リードフレームは典型的に、ラック（ｒａｃｋ）あるいはリール−リール形式である。
【００３２】
この中間面層は上述の銅と同様に第一鉄金属および合金と共に使用される。このように中間面層は他の金属そして熱可塑性材料間の中間面としてまた使用される。この中間面層の利用により、金属要素は密封封止が金属そしてプラスチック化合物間に要求される種々の目的に対して熱可塑性要素に密封封止される。このような目的の１つはここに記述する密封封止される電子パッケージのためであるが、しかし密封あるいは密封に近い封止が金属そしてプラスチック材料間に望まれる種々な電気、電子、機械そして他の構造に対して広く有用である。
【００３３】
図８Ａは画像センサパッケージを作る段階を示す。リードフレームは段階７０において型に入れて打ち抜くかあるいは化学エッチングによって作られる。中間面層はＬＣＰ材料に型取りされる少なくとも部分の段階７２においてリードフレーム上に形成される。ＬＣＰ材料はパッケージ空洞を創るために段階７４においてリードフレームに型取りされる。リードフレームは段階７６においてリードのような意図する部分にめっきされる。段階７８において、画像センサパッケージは個々の部分品に単一化されあるいは帯片あるいはリール形式にパックされる。
【００３４】
ふた組立体の製作は図８Ｂに示される。ガラスの部分品は段階８０において希望する寸法にのこぎりで切られるかあるいはさもなければ切断される。ＬＣＰのリングフレームは段階８２において注入型取りによって作られる。ガラスふたは段階８４において熱接着のような熱的取り付けの工程によってリングフレームに取り付けられる。ふたは挿入型取りのような他の技術によってふたフレームに取り付けられる。
【００３５】
図９は顧客あるいは最終使用者が画像センサパッケージに画像センサ装置を取り付ける段階を示す。段階９０において、装置はパッケージ空洞の銅取り付け表面に接着される。装置の接触は段階９２においてパッケージの電位接触にワイヤ接着される。ふた組立体は段階９４において超音波溶接によりパッケージフレームに取り付けられる。完成したパッケージは、もし製作が帯片形式であるならば、段階９６において単一化される。
【００３６】
本発明に従って組み立てられたパッケージは従来のそしてさらに高価なセラミックパッケージと代替できる密封性を達成する。厳しい密封性の要求に合致する本発明の成果は以下に記述する。
【００３７】
空洞パッケージの密封性評価の伝統的方法はヘリウム漏洩試験（ＭＩＬ−ＳＴＤ−８８３）による。この試験では、封止されたパッケージがヘリウム加圧容器（用語“ボンべ（ｂｏｍｂ）”内に置かれる。いくらかのヘリウムが漏洩孔の１個を通して空洞パッケージに浸透する。空洞パッケージがボンベから撤去された後、空洞パッケージはヘリウム漏洩試験器に接続され、空洞パッケージの漏洩速度が検出される。放出されるヘリウムの量は漏洩孔の寸法および空洞パッケージ内のヘリウム圧力に依存する。空洞パッケージ内のヘリウム圧力は空銅パッケージのヘリウム量および内容積に依存する。密封性の水準はＭＩＬ−ＳＴＤ−８８３試験条件１０１４に規制されている。次は密封速度および試験方法である。
（i）試験条件  Ａ：ヘリウム追跡ガスを使用する微小漏洩
Ａ１：  固定法
Ａ２：  順応法
Ａ４：  非封止パッケージに対する開放缶漏洩
（ii）試験条件  Ｂ：放射性追跡ガスを使用する微小漏洩
（iii）試験条件  Ｃ：大量漏洩および微小漏洩試験技術
Ｃ１：  大量漏洩泡試験
Ｃ３：  大量漏洩気相試験
Ｃ４／Ｃ５：  ＯＬＴ  光学漏洩検知（大量および微小漏洩）
（iv）試験条件  Ｄ：染料浸透剤を使用する大量漏洩（破壊的）
（v）試験条件  Ｅ：重量増加測定による大量漏洩
【００３８】
密封パッケージとして表示するために、空洞パッケージのヘリウム漏洩速度は表２に示される次の基準に合致しなければならない。
2010512665.tif 000004
【００３９】
微小漏洩によるヘリウムそして他のガスの流れは微細漏洩孔に起因する分子である。表面の単位面積を叩く分子の数はガスの圧力に比例しそしてその分子量の平方根に反比例する。下の表３は画像センサパッケージに関係のあるこのような分子種（ガス）から画像センサンパッケージを保護することが望ましいいくつかの分子種の性質である：
【００４０】
2010512665.tif 000005
【００４１】
ＭＩＬ−ＳＴＤ−８８３Ｄ試験に従う画像センサパッケージに対して、中間面で開口による漏洩は小さくあるべきである。大量漏洩試験条件Ｃ１を通過する画像センサパッケージに対して：ＭＩＬ−ＳＴＤ−８８３は次を適用する：
・ヘリウム漏洩速度≦１×１０−５ａｔｍ・ｃｍ３／ｓｅｃそして
・１×１０−４ｃｍよりも大きい断面寸法をもつ漏洩孔は画像センサパッケージをこの試験に不合格とする。
【００４２】
図１０は標準ＬＣＰ材料を使用するプラスチック型取りＬＣＰ画像センサパッケージに関連する中間面の問題を示す。リードフレームへこの材料の接着は最適ではなく、そして空洞に挿入された染料はＬＣＰ／リードフレーム中間面を通って漏洩する。この従来のプラスチック材料をもつパッケージは適用する工業標準に適合しない。（ＭＩＬ−ＳＴＤ−８８３、試験条件Ｄ：染料浸透剤を使用する大量漏洩）。
【００４３】
比較のため、図１１は染料漏洩試験後の本発明の構造を示す。染料浸透剤はＬＣＰ／リードフレーム中間面を通す漏洩はなく、ＭＩＬ−ＳＴＤ−８８３標準にこのパッケージは適合した。
【００４４】
図１２は半導体パッケージに使用される種々な材料を示す。非密封パッケージでは、流体および湿気が容易に浸透するような浸透性をもつポリマーが使用される。密封パッケージでは、比較的流体および湿気を通さない材料が使用される。見られるように、“非密封”材料の透過率は高く、比較的流体および湿気が容易に侵入する。ガラス、セラミックそして金属は比較的透過率は低く、これらは密封パッケージに適している。また本発明の画像センサパッケージに使用されるＬＣＰ製品の測定透過率が示される。ＬＣＰ製品の透過率は最も適した“密封”パッケージを作るガラスに等しい。
【００４５】
本発明に従って組み立てられたパッケージは密封封止されているので、パッケージは内部を満たす液体あるいはゲルを含むＬＥＤｓのような素子を封じ込むために採用される。このような目的のために、本発明のパッケージは適当に封止されない従来のパッケージに起きるゲルの漏洩を避ける。
【００４６】
本発明は画像センサパッケージにおける使用に対して記述したが、一方本発明は画像センサパッケージあるいは光学パッケージに制限されず、他の半導体、電気あるいは電子素子、装置あるいは回路を含むプラスチックパッケージを提供するために有用である。ガラスふたが必要でない適用において、ふた組立体はふたあるいは覆いの部分そしてパッケージフレームに接着される周りのフレームを含む１つの部分品に型取りされる。付け加えると本発明の中間面層はリードフレームそしてプラスチックフレーム間に制限されず、回路あるいは装置パッケージ以外の金属そしてプラスチック間の中間面層にさらに通常有用である。従って、本発明は示されそして記述された実施態様に制限されず、付帯する特許請求項の全精神および範囲を包含している。
【符号の説明】
【００４７】
１０    外側セラミック基板
１２    内側セラミック基板
１４    画像セン
１６    セラミックフレーム
１８    空洞
２２    接点
２４    外側接点パッド
２６    貫通孔
３０    本体
３２    銅表面
３４、３６    銅リード
４０    リードフレーム単位
４２    帯片
４８    樹枝状構造
５０    プラスチックフレーム
５２    ふた
５３    棚
５４    周辺構造
６０    中間面層
６２    Ｃｕ２Ｏ
６４    銅リードフレーム
６６    酸化第二銅層（ＣｕＯ）
６８    ＣｕＯ針状構造
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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