CN1536659A - 固体摄象装置及其制造方法 - Google Patents

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寺川澄雄
一
迁井英一
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浅海政司
和
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Abstract

固体摄象装置及其制造方法，目的是解决难于把CCD芯片在光学上正确地搭载到陶瓷封装或封装的内部底面上，招致成品率降低，造价上升，以及小型化存在着限制之类的问题，采用把固体摄象器件容易且正确地搭载到树脂、陶瓷和玻璃封装上去的办法，获得可以用于高图象质量视频摄象机的固体摄象装置及其制造方法。本发明采用从插入口26把CCD芯片27和外围电路43装填到内设贯通孔把由内引线22和外引线23构成的引线框架24密封起来的封装21之内，通过凸出电极29把电极焊盘28连接到内引线22上，在进行了光学上的位置对准和连接之后，用粘接剂进行固定的办法，使得可以进行精度极其之高的位置调整，从而可以廉价地制造可以搭载到能够得到鲜明的色彩再现和纤细的图象的高图象质量的视频摄象机上去的固体摄象装置。

Description

固体摄象装置及其制造方法
本申请是申请日为1996年7月30日、申请号为96196024.8、发明名称为“固体摄象装置及其制造方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及把固体摄象器件(以下，叫做CCD芯片)搭载于应用合成树脂，陶瓷或玻璃的封装(以下叫做封装)上的固体摄象装置，特别是涉及在已使用了要求严格的光学位置精度的3个CCD芯片的视频摄象机中所用的固体摄象装置及其制造方法。
背景技术
近年来，视频摄象机，特别是作为家庭用的体积小重量轻便于携带的摄象机的向高功能化的前进，特别是消费者对色彩的忠实的再现性和微细的详尽的表现等高图象质量的要求，最近显著地向高级化方向发展了起来。对于这种倾向，与视频摄象机的许多构成部件有关的技术水平也显著地提高了，特别是在被称之为视频摄象机的心脏的固体摄象器件的所谓CCD的象素数目的扩大等的性能改进中，有的确实很显著。另一方面，在使用一个CCD芯片的单眼式视频摄象机为主体的家庭用的领域中，已使用了价格昂贵的专业用视频摄象机的3眼式即已具有了分别与R，G，B相对应的3块CCD芯片的视频摄象机也已实用化。与单眼式视频摄象机相比，在3眼式的情况下，为了光学上把3块CCD芯片配置到正确的位置上，当然就要求极其之高的位置精度，而为了体积小，便于携带，所以在把许多个构成部件达到极限地高密度地进行装配的家庭用视频摄象机中，开始要求改变固体摄象装置的构造本身。
图9、图10是现有的固体摄象装置的例子，图9是作为现有装置主流的陶瓷封装的固体摄象装置的剖面图。在该图中，1是已在其表面上形成了金属化导体2的陶瓷封装，在其中央部分处设有凹下部分3。在凹下部分3中用导电性粘接剂5等粘接固定有CCD芯片4，CCD芯片的电极焊盘6已用金属丝7引线键合到金属化导体2上。另外，8是已焊接到在陶瓷封装1的侧面上已露了出来的金属化导体2的端面上的引线端子。
图10是树脂封装的固体摄象装置的剖面图，介以导电性膏14把CCD芯片4粘接到设于把由内引线9和外引线10构成的引线框架11模制的树脂封装12的中央的凹下部分3中，与示于图9的陶瓷封装的情况一样，CCD芯片4上的电极焊盘6已用金属丝7引线键合到了内引线9上。
但是，在上述现有的固体摄象装置及其制造方法中，在陶瓷封装1或树脂封装12两者中的无论哪一方法中，CCD芯片都已被粘接到凹下部分3或凹下部分13的底面上，要想把具有这种现有构造的固体摄象装置搭载到3眼式的视频摄象机上并使之进行光学上的位置对准，就必须把粘接CCD芯片4的陶瓷封装1或树脂封装12的凹下部分3或13的底面加工精度定得极其之高，同时，还必须使该底面与陶瓷封装1或树脂封装12的上表面之间的平行度也作成为极其正确，就存在着不仅招致陶瓷封装1或树脂封装12的价格的高涨，还将成为CCD芯片4的装配工序中的价格上涨的根由的问题。此外，使CCD芯片4的电极焊盘6与金属化导体2或者内引线9之内的连接，介以金属丝7用引线键合工艺进行的方法，由于是经过了长时间已成熟了的制造技术，故在生产时不合格率小，芯片的替换也容易，但却存在着固体摄象装置的小型化有一界限，不能充分地满足家庭用视频摄象机领域中的小型化的要求的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以搭载到可以得到鲜明的色彩的再现和纤细的图象的高图象质量的视频摄象机上，且可以低成本的进行制造的固体摄象装置及其制造方法。
为了达到这一目的，本发明是在已把CCD芯片和外围电路器件搭载到内部设有贯通孔已把由内引线和外引线构成的引线框架密封起来的封装之内的固体摄象装置的构造中，CCD芯片被连接固定到已在封装的第1台阶部分上露了出来的第1内引线上，外围电路器件被连接固定到已在封装的第2台阶部分上露了出来的第2内引线上。
另外，本发明还提供了一种把CCD芯片和外围电路器件搭载到内部设有贯通孔已把由内引线和外引线构成的引线框架密封起来的封装之内的固体摄象装置的制造方法，在把CCD芯片从封装的具有大的开口面积的开口部分把该基板装填到封装的贯通孔内，通过凸出电极或各向异性导电体把CCD芯片的电极焊盘连结到第1内引线上，在进行了光学上的位置对准和电连接之后，用粘接剂把CCD芯片的背面和封装固定起来后，从同一封装的具有大的开口面积的开口部分，把外围电路器件装填到封装的贯通孔内，通过凸出电极或各向异性导电体，把外围电路器件的电极焊盘连接到第2内引线上进行了电连接后，用粘接剂把外围电路器件的背面和封装固定起来的方法。
因此，倘采用本发明，由于在封装的内部设有贯通孔，故可以从封装的底面一侧即具有大的开口面积的开口部分装填CCD芯片，且可以通过凸出电极或各向异性导电体，把已在封装的具有小的开口面积的底面上露了出来的内引线和CCD芯片的电极焊盘进行电连接，同时，还可以进行光学上的位置对准，所以不需要象现有技术那样，用两个工序进行CCD芯片的管芯粘接和电极焊盘的引线键合，从而工序得以简化。此外，由于可以把安装CCD芯片的夹具配置到CCD芯片的背面，所以从CCD芯片的前面进行的光学上的位置对准变得极其容易，还可以进行高精度的位置调整。
附图说明
以下，简单地说明附图。
图1是本发明的一个实施例中的固体摄象装置的部分切除斜视图。图2是本发明的实施例1中的固体摄象装置的剖面图。图3是本发明的实施例2中的固体摄象装置的剖面图。图4是本发明的实施例3中的固体摄象装置的剖面图。图5是本发明的实施例4中的固体摄象装置的剖面图。图6是本发明的实施例5中的固体摄象装置的剖面图。图7是本发明的实施例6中的固体摄象装置的剖面图。图8是本发明的实施例7中的固体摄象装置的剖面图。图9是现有的固体摄象装置的剖面图。图10是另一现有的固体摄象装置的剖面图。
具体实施方式
以下，边参照附图边对本发明的一个实施例进行说明。图1是本发明的一个实施例中的固体摄象装置的部分切除斜视图。在图1中，21是把由内引线22和外引线23构成的引线框架24模制于内的封装。由图可知，在封装21的中央部分处开有贯通孔，在其前面形成了具有小的开口面积的开口部分25，在其背面上形成了具有大的开口面积的开口部分(以下，叫做插入口)26。开口部分25的面积被做成为比CCD芯片27所具有的面积小，且在开口部分25与插入口26之间的台阶部分背面把内引线22配置为使之露出来，并与已设于CCD芯片27的电极焊盘28上的凸出电极29电连接。
其次，对本实施例的制造方法进行说明。图2是本发明的实施例1中的固体摄象装置的剖面图。向已配置好由磷青铜等构成的引线框架24的模具中，注入已混合进无机质填充物的环氧树脂在高温中进行模制之后，从模具中取出来，切掉引线框架的框体，把外引线23向插入口26的方向弯曲做成封装21。另一方面，在电极焊盘28上边用安装夹具(没有画出来)保持已形成了凸出电极29的CCD芯片27的背面，并从封装21的插入口26插入封装21内，把凸出电极29压焊连接到被配置为使得在封装21的开口部分25和插入口26之间的台阶部分背面上露出来的内引线22上。在该压焊作业中，位置信号从设于CCD芯片27的前面的光学位置调整装置(未画出)反馈到安装夹具上去，边对CCD芯片27的方位进行微调边把CCD芯片27配置到封装21的台阶部分的背面，同时，从已设置于压焊夹具的侧部的分配器中射出恒定量的紫外硬化型粘接剂30，把CCD芯片27的4边和封装21粘接固定起来，CCD芯片27就可以正确地搭载到封装21上边。
图3是本发明的实施例2中的固体摄象装置的剖面图。与实施例1不同之处是内引线22的顶端部分22a从封装21的开口部分25向内部稍稍突出了出去，借助于内引线顶端部分22a的弹性，光学性位置对准和与凸出电极之间的键合将变得更加容易。
此外，在实施例1和2中，虽然说明的是把凸出电极29设于CCD芯片27的电极焊盘28上的情况，但也可以把该凸出电极29设于内引线22的顶端上使之与CCD芯片27的电极焊盘28焊接。
图4是本发明的实施例3的固体摄象装置的剖面图，示出的是剖开为使得看起来象使内引线22排列成并行形状的剖面图。如图所示，在本实施例中，CCD芯片27的电极焊盘28与内引线22之间的连接不用凸出电极29，而代之以介以仅仅在上下方向上具有导电性的各向异性导电体31来进行。在本实施例的情况下，借助于由导电性橡胶等构成的各向异性导电体31所具有的弹性，和实施例2的情况下一样，具有CCD芯片27的光学性位置对准将变得容易的优点。
这样一来，倘采用上述实施例，由于在封装的内部设贯通孔，从设于封装的底面一侧即设于外引线一侧的插入口装填CCD芯片，且可以通过凸出电极或各向异性导电体，把已在封装的开口部分和插入口之间的台阶部分背面上露了出来的内引线和CCD芯片的电极焊盘进行电连接，同时，还可以进行光学上的位置对准，所以与现有技术比较，可以显著地简化工序。此外，由于可以把装配CCD芯片的夹具配置到CCD芯片的背面，所以从CCD芯片的前面进行的光学上的位置对准变得极其容易，还可以进行高精度的位置调整。
图5是本发明的实施例4中的固体摄象装置的剖面图。和实施例1的情况一样，向已配置好由磷青铜等构成的引线框架24的模具中，注入已混合进无机质填充物的环氧树脂在高温中进行模制之后，从模具中取出来，切掉引线框架的框体，把外引线23向插入口26的方向弯曲做成封装21。另一方面，把在其表面上已形成了布线群(没有画出来)和CCD芯片41的硅圆片等的半导体基板构成的基板42的部分表面上用别的工序做成的外围电路器件43面朝下进行配置，用安装夹具(没有画出来)对已设于该外围电路器件43的电极焊盘44上的凸出电极29和基板42上的布线群的电极焊盘45连接起来所得到的功能器件(以下，叫做CCD组件)46的背面进行保持，并从封装21的插入口26插入封装21内，把凸出电极29压焊到已设于CCD组件46的周边的电极焊盘47上之后连接到已在封装21的开口部分25和插入口26之间的台阶部分背面露了出来的内引线22上。在该压焊作业期间，位置信号从设于CCD芯片41的前面的光学位置调整装置(未画出)反馈到安装夹具上去，边对CCD芯片41的方位进行微调整边把CCD组件46配置到封装21的台阶部分的背面，同时，从已设置于压焊夹具的侧部的分配器中射出恒定量的紫外硬化型粘接剂30，把CCD组件46的4边和封装21粘接固定起来，CCD芯片41就可以正确地搭载到封装21上边。
其次，图6是本发明的实施例5中的固体摄象装置的剖面图。本实施例是上述实施例4中的实施方案的一个变形例，在从封装21的插入口26装填已形成或安置了CCD芯片或外围电路器件及布线群CCD组件46并且边对CCD芯片的光学位置进行微调整边固定封装上这一点上，其构造或其制造方法都和上述实施例4一样，但是，与上述实施例4的不同之处如下：在实施例4中，CCD芯片是在将成为CCD组件46的基板42的半导体基板的上表面上经由直接扩散工序等的电路芯片形成工序做成的，与此相反，在本实施例中，CCD芯片41也和外围电路器件43一样，是事先用别的工序制作好的CCD芯片，把该外围电路器件43和CCD芯片41配置到并已形成了布线群的基板42上进行电连接，制作成CCD组件46。
因此，在本实施例的情况下，基板42也可以用半导体基板以外的材料。由图6可知，在象本实施例这样，把用另外的工序做成的CCD芯片41安置到基板42上边的情况下，结果就变成为用金属丝47a用引线键合法把CCD芯片41的电极和基板42上边的布线群的电极端子连接起来。
图7是本发明的实施例6中的固体摄象装置的剖面图。本实施例也是上述实施例5中的实施方案的一个变形例。本实施例与上述实施例5的不同之处是：在实施例5中，外围电路器件43与实施例4一样以面朝下的方式经由凸出电极29连接到基板42上，但是，在本实施例中，外围电路器件43也与实施例5中的CCD芯片41一样使其电路形成面面朝上地配置到基板42上，外围电路器件43的电极也用金属丝47a，用引线键合法和基板42上的布线群的电极端子进行连接。
本发明的实施例4、5、6中的构成，如上所述，其构造上存在着类似点和不同点，下边，对这些实施例的每一实施例中的固体摄象装置的优点进行说明。首先，在实施例4中，由于在本身为半导体基板的基板42上边可以与其它的布线群一起同时形成CCD芯片41，所以CCD芯片41的电极与布线群的电极端子之间的电连接极其容易，同时，也可以确实地进行，另外，对于固体摄象装置的小型化也有效。其次，在实施例5中，一般说，被认为成品率极其之低的象素数目多的高精度的CCD芯片先在别的工序中作好，采用仅仅用合格品的办法，使之对降低整体的造价作出贡献。在实施例6中，CCD芯片41和外围电路器件43的电极与基板42上边的布线群的电极端子(之间的连接)都用具有以装配技术或其自动装配机器中的多年的实际成绩为基础的高可靠性的引线键合法来进行，外围电路器件43由于被配置为使其电路形成面朝上，故虽然需要遮光膜48，但是，却具有在CCD芯片41或外围电路器件43中发生了故障的情况下，也容易进行其替换，构成部件可以再次利用的优点。在图7中，49是用金属等的蒸发或溅射法形成了遮光膜48的玻璃基板。
如上面所说明的那样，这些实施例4、5、6中的固体摄象装置可以根据其所要求的性能、价格和最佳用途等采取适当的可使用的形态。
其次，图8是本发明的实施例7中的固体摄象装置的剖面图。本实施例与上述各实施例的不同之点是：把CCD芯片或外围电路器件做成为多层构造装填于封装之内这一点，因此封装与上述各实施例的构造不同，从封装内的具有2个不同的贯通孔的大的开口面积的开口部分构成的插入口把CCD芯片和外围电路器件装填到封装里边去。
其次，与其制造方法一起对本实施例的构造进行说明。在图8中，50是在本实施例中使用的具有特别的构造的封装，在其一个端面上设有具有小的开口面积的第1开口部分51，在另一端面上则设有一个具有大的开口面积的第2开口部分52和具有比其第2开口部分还大的开口面积的第3开口部分53。此外，封装50，在其上部框体50a上设有第1开口部分51和第2开口部分52，在其内部具有弯曲地进行配置的内引线54，在其内引线54的一端，在第1开口部分51与第2开口部分52之间的第1台阶部分处露了出来，形成了第1内引线端子54a。此外，在封装50的上部框体50a内弯曲地向下方延伸的内引线54的另一端54b被密封在封装50的下部框体50b与上部框体50a之间，并在封装内，连接到其一端在第2开口部分52和第3开口部分53之间的台阶部分上露了出来的第2内引线端子54c与从封装50伸出外部并弯向下方而形成的外引线55之间的连接点上。
如图8所示，其制造方法如下。首先与实施例1一样，向已配置好由磷青铜等内引线54和外引线55构成的引线框架的模具中，注入已混合了无机质填充物的环氧树脂，在高温中进行模制之后，从模具中取出来，切掉引线框架的框体，把外引线55向由第3开口部分53构成的插入口的方向弯曲做成封装50。
其次，用安装夹具(没有画出来)对在电极焊盘28上边已形成了凸出电极29的CCD芯片27的背面进行保持，并从封装50的具有大的开口面积的第3开口部分53，插入封装50之内，把凸出电极29压焊连接到位于封装50的上部框体的第1台阶部分处所设置的第1内引线端子54a上。在该压焊作业期间，位置信号从设于CCD芯片27的前面的光学位置调整装置(未画出)反馈到安装夹具上去，边对CCD芯片27的方位进行微调整边在封装50的第1台阶部分上对CCD芯片27进行位置调整，同时，从已设置于压焊夹具的侧部的分配器中射出一定量的紫外硬化型粘接剂30，把CCD芯片27的4边和封装50粘接固定起来，CCD芯片27就可以正确地搭载到封装50上边。
其次，外围电路器件43从同一第3开口部分53的插入孔被插入封装50的下部框体50b之内，并介以凸出电极29把在第2开口部分52与第3开口部分53之间的台阶上露出来的第2内引线端子54c压焊连接到外围电路器件43的电极焊盘44上。同时，从已设置于压焊夹具的侧部的分配器中射出一定量的紫外硬化型粘接剂30，把外围电路器件43的4边和封装50粘接固定起来，外围电路器件43就可以正确地搭载到封装50上边。
如上所述，倘采用上述实施例，则由于可以把CCD芯片27和外围电路器件43在封装内以多层构造即以立体式地进行配置，故借助于使固体摄象装置和驱动电路形成一体化，可以减小基板上的安装面积，可以向小型视频摄象机中进行高密度装配。
此外，在图8中，56是用来保护固体摄象装置的内部的由玻璃等的透明体构成的保护板，但在本发明的上述各实施例中，与其利用的有否无关，本发明的目的功能和效果没有变化。
此外，在上述实施例5到8中，与上述本发明的实施例3的情况下一样，使内引线的顶端部分从封装的开口部分往内部少许突出出去是有可能的，借助于内引线顶端部分的弹性，光学上的位置对准和与凸出电极之间的键合将会变得更容易。另外，在上述实施例1、2中，虽然说明的是把凸出电极29设于CCD芯片27的电极焊盘28上边的情况，但是也可以把该凸出电极29设于内引线22的顶端上使之与CCD组件46的电极焊盘47进行焊接。
还有，在上述从5到8的实施例中，也可以和上述实施例4的情况一样不用凸出电极29，而代之以通过仅在上下方向上有导电性的各向异性导电体，进行CCD组件46的电极焊盘与内引线端子之间的连接。
如上所述，倘采用本发明的固体摄象装置及其制造方法，则由于这是一种把CCD芯片或外围电路器件等搭载到内设贯通孔把由内引线和外引线构成的引线框架密封起来的封装之内的固体摄象装置及其制造方法，并做成为下述构造：封装在其两个端面上分别具有不同的开口面积的开口部分，从具有大的开口面积的开口部分装填固体摄象装置，然后，密闭该贯通孔，使CCD芯片或外围电路器件的电极焊盘通过凸出电极和各向异性导电体连接到内引线上，所以可以显著地简化工序。此外，由于CCD芯片的安装夹具配置在CCD芯片的背面，从CCD芯片的前面进行光学性位置对准，所以，可以进行精度极其之高的位置调整，因而可以价格低廉地制造可以搭载到能够得到鲜明的色彩的再现和纤细的图象的高图象质量视频摄象机上的固体摄象装置。

Claims (2)

1.一种把固体摄象器件和外围电路器件搭载于内设贯通孔把由内引线和外引线构成的引线框架密封起来的封装之内的固体摄象装置，其特征是，具有如下构造：上述固体摄象器件连接到在上述封装的第1台阶部分上露了出来的第1内引线上，上述外围器件连接到在上述封装的第2台阶上露了出来的第2内引线上。
2.一种把固体摄象器件和外围电路器件搭载于内设贯通孔把由内引线和外引线构成的引线框架密封起来的封装之内的固体摄象装置的制造方法，其特征是：从上述封装的具有大的开口面积的开口部分，把上述固体摄象器件装填于上述封装的贯通孔内，通过凸出电极或各向异性导电体把上述固体摄象器件的电极焊盘连接到第1内引线上，在进行了光学上的位置对准和电连之后，用粘接剂使上述固体摄象器件的背面与封装固定之后，把外围电路器件从同一个的具有大的开口面积的开口部分装填于上述封装的贯通孔内，通过凸出电极或各向异性导电体把上述外围电路器件的电极焊盘连接到第2内引线上，在进行了光学性位置对准和电连接之后，用粘接剂使上述外围电路器件的背面与封装固定。
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