(57)【要約】  【課題】  気密封止性に優れていて搭載された撮像素子を長く安定して動作させることが可能な撮像素子収納用パッケージを提供すること。  【解決手段】  撮像素子収納用パッケージは、上面の中央部に撮像素子４が搭載される搭載部が形成された四角平板状のセラミックスから成る基板３と、基板３の上面の外周部の対向する一対の辺部にそれぞれ取着された金属から成るリード端子５と、基板３の上面の外周部のリード端子５の取着領域以外の領域に基板３の中心に関して対称な位置に取着されたリード端子５と同じ厚みの複数の支持片６と、リード端子５および支持片６を介して基板３の上面の外周部の全周にわたって熱硬化性樹脂２で接合されたセラミックスから成る枠体１とを具備している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面の中央部に撮像素子が搭載される搭載部が形成された四角平板状のセラミックスから成る基板と、該基板の上面の外周部の対向する一対の辺部にそれぞれ取着された金属から成るリード端子と、前記基板の上面の外周部の前記リード端子の取着領域以外の領域に前記基板の中心に関して対称な位置に取着された前記リード端子と同じ厚みの複数の支持片と、前記リード端子および前記支持片を介して前記基板の上面の外周部の全周にわたって熱硬化性樹脂で接合されたセラミックスから成る枠体とを具備し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、それらの合計の体積が前記リード端子の取着領域以外の前記領域における前記基板と前記枠体とで挟まれる体積の30％乃至60％の体積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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主にＣＣＤ、Ｃ−ＭＯＳ等の撮像素子を収納するためのリード端子を有する撮像素子収納用パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境問題への取組みは必要不可欠な課題となっており、電子部品に使用されている鉛の使用量を削減または廃止することは環境負荷物質の使用量を削減する対策として必須課題となっている。
【０００３】
従来、撮像素子収納用パッケージとしては、リード端子を撮像素子搭載用基板および枠体で挟み込み接着する部分に酸化鉛を主成分とする低融点ガラスが用いられているサーディップタイプの撮像素子収納用パッケージが主に使用されていた。しかし、最近では環境負荷物質である鉛の使用を廃止するために低融点ガラスを熱硬化性樹脂に置き換えた構造の撮像素子収納用パッケージが検討されつつある。
【０００４】
この熱硬化性樹脂を用いた鉛フリー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において11はセラミックスから成る枠体、12は熱硬化性樹脂、13はセラミックスから成る基板、14は撮像素子、15はリード端子を示す。  このパッケージは従来の低融点ガラスの代わりに低融点ガラスを使用していた部位に熱硬化性樹脂12を使用したもので、次の方法によって作製される。すなわち、基板13の上面の枠体11との接合面に予めペースト状の熱硬化性樹脂12をスクリーン印刷法またはディスペンス法等の方法で塗布し、その上面にリード端子15を載置しオーブン等で加熱することで熱硬化性樹脂12を仮硬化し、基板13にリード端子15を仮固定する。次に、リード端子15の上面に熱硬化性樹脂12をスクリーン印刷法またはディスペンス法等の方法で塗布し、その上面に枠体11を載置することにより、リード端子15を基板13と枠体11とで挟み込んだ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熱硬化性樹脂12を完全に硬化させ、基板13、枠体11およびリード端子15を強固に接着してパッケージを作製する。
【特許文献１】特開平９−45804号公報
【特許文献２】特開平２−54249号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、低融点ガラス溶融時のガラスの粘度と熱硬化過程における熱硬化性樹脂12の粘度とを比較すると熱硬化性樹脂12の熱硬化過程の粘度の方が著しく低いことにより、基板13と枠体11との間のリード端子15の間隔が広く空いた部分の空隙では熱硬化性樹脂12が流れ出て確実に熱硬化性樹脂12を充填させることが困難であった。その結果、樹脂が欠落した空隙部分に空孔が発生し撮像素子収納用パッケージを気密に封止することができないために、撮像素子を長く安定して動作させることができ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、気密封止性に優れていて搭載された撮像素子を長く安定して動作させることが可能な鉛フリーの撮像素子収納用パッケージを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の撮像素子収納用パッケージは、上面の中央部に撮像素子が搭載される搭載部が形成された四角平板状のセラミックスから成る基板と、この基板の上面の外周部の対向する一対の辺部にそれぞれ取着された金属から成るリード端子と、前記基板の上面の外周部の前記リード端子の取着領域以外の領域に前記基板の中心に関して対称な位置に取着された前記リード端子と同じ厚みの複数の支持片と、前記リード端子および前記支持片を介して前記基板の上面の外周部の全周にわたって熱硬化性樹脂で接合されたセラミックスから成る枠体とを具備していることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の撮像素子収納用パッケージは、上記構成において好ましくは、前記複数の支持片は、それらの合計の体積が前記リード端子の取着領域以外の前記領域における前記基板と前記枠体とで挟まれる体積の30％乃至60％の体積であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の撮像素子収納用パッケージによれば、上面の中央部に撮像素子が搭載される搭載部が形成された四角平板状のセラミックスから成る基板と、基板の上面の外周部の対向する一対の辺部にそれぞれ取着された金属から成るリード端子と、基板の上面の外周部のリード端子の取着領域以外の領域に基板の中心に関して対称な位置に取着されたリード端子と同じ厚みの複数の支持片と、リード端子および支持片を介して基板の上面の外周部の全周にわたって熱硬化性樹脂で接合されたセラミックスから成る枠体とを具備していることから、基板および枠体に挟まれたリード端子の取着領域以外の領域に基板の中心に関して対称な位置に取着されたリード端子と同じ厚みの支持片が取着されるので熱硬化性樹脂のペーストが表面張力の力で支持片の周辺に均等に充填され、基板と枠体とを接着している熱硬化性樹脂に空孔を生じることなく基板と枠体とを気密に接着することが可能になる。その結果、収納された撮像素子が長く安定して動作することが可能な高性能の撮像素子収納用パッケージを提供することができる。
【００１０】
また、本発明の撮像素子収納用パッケージによれば、上記の構成において、複数の支持片は、それらの合計の体積がリード端子の取着領域以外の領域における基板と枠体とで挟まれる体積の30％乃至60％の体積であるときには、熱硬化性樹脂に空孔を生じることを有効に防止することができ、基板と枠体とを気密に接着することが可能になるので収納された撮像素子を長く安定させて動作させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の撮像素子収納用パッケージを添付図面に基づき詳細に説明する。図１は本発明の撮像素子収納用パッケージの実施の形態の一例を示す図であり、図１（ａ）はパッケージの平面図、図１（ｂ）は図1（ａ）のＡ−Ａ’線における断面図、図1（ｃ）は図1（ａ）のＢ−Ｂ’線における断面図である。
【００１２】
本発明の撮像素子収納用パッケージは、上面の中央部にＣＣＤまたはＣ−ＭＯＳ等の半導体素子である撮像素子４が搭載される搭載部が形成された四角平板状のセラミックスから成る基板３と、この基板３の上面の外周部の対向する一対の辺部にそれぞれ取着された金属から成るリード端子５と、基板３の上面の外周部のリード端子５の取着領域以外の領域に基板３の中心に関して対称な位置に取着されたリード端子５と同じ厚みの複数の支持片６と、リード端子５および支持片６を介して基板３の上面の外周部の全周にわたって熱硬化性樹脂２で接合されたセラミックスから成る枠体１とを具備している。
【００１３】
図１において、リード端子５は基板３の上面の外周部の対向する一対の長辺側に並べて取着されている。さらに基板３の上面の外周部のリード端子５が密に並んで取着されているリード端子５の取着領域以外の領域に、基板３の中心に関して対称な位置にリード端子５と同じ厚みの複数の支持片６が取着されている。その結果、リード端子５および支持片６を介して基板３の上面の外周部の全周にわたって熱硬化性樹脂２で枠体１を接合する際に、熱硬化性樹脂２のペーストが表面張力で支持片６の周辺にも均等に充填され、基板３と枠体１とを接着している熱硬化性樹脂２に空孔を生じることなく基板３と枠体１とを気密に接着することが可能になる。そして気密性が良くなる結果、収納された撮像素子４が長く安定して動作することが可能な高性能の撮像素子収納用パッケージを提供することができる。
【００１４】
さらに、複数の支持片６は、それらの合計の体積がリード端子５の取着領域以外の領域における基板３と枠体１とで挟まれる体積の30％乃至60％の体積であることが好ましい。支持片６の体積が30%乃至60％であると、熱硬化性樹脂２が熱硬化過程の粘度低下過程において、接着するに充分な体積を保有しつつも表面張力の作用により支持片６周囲に回り込むことにより、熱硬化性樹脂２のペーストがリード端子５の取着領域以外の領域にも均等に充填されるようになる。その結果、基板３と枠体１の間に全周にわたって接合される熱硬化性樹脂２の充填が均一になり、基板３と枠体１をより強力かつ気密に接着することが可能になるので、収納された撮像素子４を長く安定して動作させることが可能になる。
【００１５】
支持片６の体積がリード端子５の取着領域以外の領域において30％未満の場合は、熱硬化性樹脂２の粘度低下時に粘度の不足によりリード端子５の取着領域以外の領域に位置する熱硬化性樹脂２のペーストが流れ出して充填不足となり、リード端子５の取着領域以外の領域において気密に接着することができなくなる場合があり、60％を超える場合は、基板３と枠体１を接着するに必要な樹脂が不足するので、基板３と枠体１とを強固に接着することができなくなる場合がある。
【００１６】
なお、支持片６の厚みはリード端子５とほぼ同じ厚みとするが、支持片６の幅は基板３と枠体１とで挟まれる体積の30％乃至60％の体積に相当する適当な幅とすればよい。すなわち、支持片６の幅はリード端子５とほぼ同じ幅として、その合計体積がリード端子５の取着領域以外の領域において30％乃至60％となるように支持片６の数を増やして取着するようにしてもよいし、支持片６の幅を広げた分、支持片６の数を減らし、支持片６の合計体積が30％乃至60％となるように取着してもよい。
【００１７】
枠体１及び基板３は絶縁体であり、例えば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，窒化アルミニウム質焼結体等のセラミックスから成り、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、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。
【００１８】
熱硬化性樹脂２は熱硬化性のエポキシ樹脂であり、例えばビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂，ビスフェノールＦ型液状エポキシ樹脂，フェノールノボラック型液状樹脂から成る主剤に、球状の酸化珪素からなる充填材，テトラヒドロメチル無水フタル酸を主とする硬化剤および着色剤としてカーボン紛を添加し遠心攪拌機を用いて混合，混練しペースト状にした後に、スクリーン印刷法，ディスペンス法等で必要部分に塗布した後に150℃の雰囲気で90分程度加熱することで樹脂を硬化させて接合される。熱硬化性樹脂２としては、この他にも例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂やビスフェノールＡ変性エポキシ樹脂，ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂，フェノールノボラック型エポキシ樹脂，クレゾールノボラック型エポキシ樹脂，特殊ノボラック型エポキシ樹脂，フェノール誘導体エポキシ樹脂，ビスフェノール骨格型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂にイミダゾール系，アミン系，リン系，ヒドラジン系，イミダゾールアダクト系，アミンアダクト系，カチオン重合系，ジシアンジアミド系等の硬化剤を添加したもの等を使用することができる。
【００１９】
支持片６は、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金や42アロイ（Ｆｅ58−Ｎｉ42合金）等の金属から成り、これら金属の板材を、外周部に枠を有し、リード端子５と、リード端子５より短くて枠体１と基板３に挟まれる長さを有する支持片６とが枠の内周面から内側に向かって延出された形状のリードフレームに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形成される。そして、このリードフレームをペースト状の熱硬化性樹脂２が塗布された基板３に載置し、オーブン等で加熱して仮硬化させてリードフレームを仮固定した後に、さらにその上にペースト状の熱硬化性樹脂２をスクリーン印刷法またはディスペンス法等の方法で塗布し、枠体１を載置してリードフレームのリード端子５および支持片６となる部分を挟み込み、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熱硬化性樹脂２を硬化させ、基板３，枠体１，支持片６およびリード端子５を強固に接着し、最後にリードフレームの枠とリード端子５および支持片６との連結部を打ち抜き金型等を用いて切断してパッケージが完成する。
【００２０】
なお、リードフレームには、打ち抜き形成された後にその表面に２μｍ程度の厚みのニッケルめっき層およびその上に0.05μｍ程度の厚みの金めっき層を被着させておくとよい。これらめっき層を被着させることにより、撮像素子４とリード端子５とを金線やアルミニウム線によるワイヤボンディング（図示せず）によって電気的に接続することが容易となりかつパッケージの外部に延出されたリード端子５部分と外部電子回路基板の配線導体（図示せず）とを半田接合することが容易となる。
【実施例】
【００２１】
本発明のパッケージの実施例を以下に説明する。  
図１に示す本発明のパッケージを以下のように作製した。  
酸化アルミニウム質焼結体から成る基板３および枠体１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。基板３は縦56ｍｍ×横9.65ｍｍ×厚さ1.02ｍｍの直方体形状、枠体１は縦57ｍｍ×横9.65ｍｍ×厚さ0.9ｍｍの外形寸法とし、対向する一対の長辺の枠部（図１では横方向の枠部）の幅が2.75ｍｍ、これと隣接する一対の枠部（図１では縦方向の枠部）の幅が2.68ｍｍである四角枠状のものとした。
【００２２】
リード端子５および支持片６を有するリードフレームは、厚み0.25ｍｍの42アロイの薄板を従来周知のスタンピング金型で打ち抜いた後に、曲げ金型でＬ字状に折り曲げ加工する連続金型を用いて加工した。支持片６は、支持片６の幅方向の寸法を打ち抜き金型の寸法を変化させることにより、リード端子５の取着領域以外の領域の体積の20％〜70%になるようにしたものを用意した。打ち抜き曲げ加工が完了したリードフレームの枠に連結されたリード端子５および支持片６の全表面には電気めっきにより下層にニッケルめっきを２〜３μｍ、上層に金めっきを0.07〜0.09μｍ施した。
【００２３】
熱硬化性樹脂２となる樹脂ペーストは、ビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂が3.3質量％，ビスフェノールＦ型液状エポキシ樹脂が5.9質量％およびフェノールノボラック型液状樹脂が9.9質量％から成る主剤に球状の酸化珪素からなる充填材を72.1質量％，テトラヒドロメチル無水フタル酸を主とする硬化剤を7.9質量％，イミダゾール系硬化剤を0.5質量％、着色剤としてカーボン紛を0.4質量％添加し遠心攪拌機を用いて混合、混練して作製した。
【００２４】
この樹脂ペーストをスクリーン印刷法を用いて基板３の外周部全周に長辺側は外周から内側へ幅2.25ｍｍ、短辺側は外周から内側へ幅4.03ｍｍ、厚み0.03ｍｍに印刷塗布した後にリード端子５および支持片６が形成されたリードフレームを所定の位置に載置し、150℃の雰囲気のオーブン中で10分間、仮硬化させた。その後、樹脂ペーストをディスペンサー法を用いて基板３の上部に載置されたリード端子５の上部から先の樹脂ペーストに重なるように基板外周部に沿ってφ（直径）1.4ｍｍのノズルから導出し環状に塗布し、その後に枠体１をその上部に載置した。
【００２５】
かくして、熱硬化性樹脂２を介して基板３，リード端子５，支持片６および枠体１が組み上げられた状態のものを150℃のオーブン中で90分加熱することで熱硬化性樹脂２を硬化させてこれらを接合させた。熱硬化性樹脂２の硬化の過程で、樹脂がゲル化し粘度が低下しても表面張力でリード端子５及び支持片６の周辺に保持され、基板３と枠体１との間の空隙が樹脂で完全に充填された。その後、熱硬化性樹脂２の硬化が完了し基板３と枠体１とを隙間なく強固に接着固定させることが出来ることが確認できた。
【００２６】
最後にリードフレームの枠に連結されている支持片６の連結部を打ち抜き金型で切断した後にリード端子５を切断することで撮像素子収納用パッケージを完成した。そして、目視検査により熱硬化性樹脂２の充填不足により空孔が発生しているパッケージの発生率、および基板３と枠体１との接着強度を計測することにより、接着強度不良の発生率を求めた。接着強度は、ＭＩＬスタンダード規格883E2024.2項の試験方法を適用し、トルク試験機（ハイブリット社製トルクテスター）により基体３と枠体１を水平に回転させて基体３と枠体１が破断分離する強度を計測し、またその合否の判定基準を同規格同方法に従い、破断する接着強度が8.8Ｎ・ｍ以下のものを接着強度不良と判定した。
【００２７】
支持片６の体積を変化させた各々の場合における空孔の発生率および接着強度不良発生率を表１に示す。
【表１】
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【００２８】
表１によると支持片６の体積が少なくとも30％以上60%以下であると、空孔の発生がなく、接着強度も十分な気密性のよいパッケージを形成することが可能なことが分かった。
【００２９】
なお、本発明は、上記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更を行うことは何等差し支えない。例えば、図１においてリード端子５の取着領域は長辺にそって一群に設けられているが、リード端子５の取着領域が長辺の両端部に分けて設けられており、それらの中間部がリード端子５の取着領域でない領域のときには、その領域に支持片６を設けることにより上記同様にこの領域における空孔の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の撮像素子収納用パッケージの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、（c）は（ａ）のＢ−Ｂ’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、（c）は（ａ）のＢ−Ｂ’線における断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１：枠体
２：熱硬化性樹脂
３：基板
４：撮像素子
５：リード端子
６：支持片
【図１】
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【図２】
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