JP2003101723A

JP2003101723A - 固体撮像素子

Info

Publication number: JP2003101723A
Application number: JP2001285967A
Authority: JP
Inventors: Jun Ando; 純安藤; Tatsuya Tsuyuki; 達也露木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-09-19
Filing date: 2001-09-19
Publication date: 2003-04-04
Also published as: US6740949B2; US20030052381A1

Abstract

(57)【要約】【課題】低コスト化を図り、且つ、回路部品上に高精
度に取り付けることができるようにして歩留りを高くす
るとともに、生産後の品質の低下を生じさせず、且つ、
接着固定前に行なう位置調整にて、結像レンズより結像
された線像を固体撮像素子上に正確に位置させ、なおか
つ光学特性（ピント、倍率）を所定の要求精度で読み取
り、固体撮像素子を、Ｘ、Ｙ、Ｚ、β、γの５軸方向に
微動させることにより位置を調整することが可能とした
固体撮像素子の支持構造を提供する。【解決手段】少なくとも一つの光電変換素子ラインを
備えた撮像用の半導体チップ３と、半導体チップを内部
に収容するパッケージ２と、を備え、パッケージは、凹
所の平坦な内底面に半導体チップをを搭載した絶縁性の
パッケージ本体２と、凹所の外枠上面に固定されて凹所
を封止する透明なカバーガラス１５と、パッケージ本体
外部へ引き出されたリードフレーム７と、を備えた固体
撮像素子において、画像読取装置への取付用基準平面Ｐ
を、半導体チップを搭載した凹所の内底面３０と平行な
面とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリン
タ、ファクシミリ装置等の画像形成装置や、イメージス
キャナーに用いられる画像読取装置内部に用いる固体撮
像素子の構造の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等
の画像形成装置や、イメージスキャナーには、撮像対象
としての物体を光学像として読取る画像読取装置（撮像
装置）が装備され、画像読取装置には、固体撮像素子
（ＣＣＤ）が用いられている。図１３（ａ）及び（ｂ）
は、画像読取装置を構成する結像光学系の配置を示す略
図、及びその斜視図であり、結像光学系は、固体撮像素
子１、レンズＬ、撮像対象物（原稿）Ｄとを備えてい
る。同図において、固体撮像素子１は、回路基板１８上
に搭載するための構成を備えた電子部品であり、レンズ
Ｌにより撮像対象物Ｄの光像が結像される位置に受光面
が位置するように配置されている。また、図１３（ｂ）
において、画像読取装置内で、固体撮像素子１はプリン
ト基板１８の面上に実装されている。ここで、プリント
基板１８は、固体撮像素子１を駆動し、また、光学像の
受光に伴って生成される固体撮像素子１からの電気出力
信号に電気的な処理を施した後に画像読取装置本体制御
部（図示せず）に電送する機能を有している。そして画
像読取装置のうち、特に撮像対象物Ｄの読取り対象が画
像である場合には、使用される固体撮像素子１を構成す
る半導体チップ３上には、複数個の微小な光電変換素子
３ａが一列に配置される。よって、このとき画像は線像
として読み取られる。そして、特にカラー画像を読み取
るカラー画像読取装置においては、図１３（ｃ）に示す
ような、Ｒｅｄ、（以下、単にＲとする。）、Ｇｒｅｅ
ｎ（以下、単にＧとする。）、Ｂｌｕｅ（以下、単にＢ
とする。）に分光感度のピークを持つ画素をＲ、Ｇ、Ｂ
別に３ライン３ａ、３ｂ、３ｃ配置したカラー用半導体
チップ３が用いられる。さらに、固体撮像素子１は、外
形構造（パッケージ構造）によってもいくつかの種類に
分類される。その中でも、製造コストが有利（安い）と
いう点で、近年においては、サーディップ型の固体撮像
素子や樹脂製のパッケージを有する固体撮像素子が増え
てきており、画像読取装置においても使用されることが
多くなった。

【０００３】図１４（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は、一般的
な（従来型の）積層型固体撮像素子１Ａ（カラー用）の
基本構造を示す平面図、背面図、及びＡ−Ａ断面図であ
る。この積層型固体撮像素子１Ａは、パッケージ２内
に、光電変換素子を搭載した半導体チップ３を収容した
構成を備えている。パッケージ２は、所要形状を備えた
セラミック薄板を積層させて箱型としたパッケージ本体
５と、パッケージ本体５の凹所６の内部に収容される光
電変換素子を搭載した半導体チップ３と、半導体チップ
３の受光面に配置された光電変換素子ライン３ａ、３
ｂ、３ｃと、パッケージ本体５の凹所６の開口を封止す
る透明なカバーガラス１５と、を備えている。パッケー
ジ本体５は、凹所６の内底面（底板上面）に半導体チッ
プ３を搭載すると共に、側壁を貫通した状態で外部へ引
き出されたリードフレーム７を有し、リードフレーム７
の内側端部は半導体チップ３上の電極とリード線８によ
り導通されている。

【０００４】次に、図１５（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は、
一般的な（従来型の）サーディップ型固体撮像素子１Ｂ
（ここではカラー用）の基本構造を示す。サーディップ
型固体撮像素子１Ｂは、パッケージ２内に、光電変換素
子を搭載した半導体チップ３を収容した構成を備えてい
る。パッケージ２は、パッケージ本体５と、パッケージ
本体５の凹所６の内部に収容される光電変換素子を搭載
した半導体チップ３と、半導体チップ３の受光面に配置
された光電変換素子ライン３ａ、３ｂ、３ｃと、パッケ
ージ本体５の凹所６の開口を封止する透明なカバーガラ
ス１５と、を備えている。パッケージ本体５は、セラミ
ック製平板状のベースフレーム（底板）１０ａの片面上
にセラミック製環状のウインドフレーム１０ｂを、封止
ガラス１０ｃを介して接合一体化するとともに、凹所内
底面に搭載された半導体チップ３上の電極とリード線８
によっ電気的に接続されたリードフレーム７を封止ガラ
ス１０ｃを貫通させて外部に引き出した構成を備えてい
る。

【０００５】図１６は、樹脂パッケージ型の固体撮像素
子１Ｃ（ここではカラー用）の基本構造の断面形状を示
している。この固体撮像素子１Ｃのパッケージ２は、上
面に凹所１１ａを有した樹脂パッケージ本体１１の凹所
１１ａの内底面に光電変換素子を搭載した半導体チップ
３を金属板１２を介して搭載し、パッケージ本体１１の
側壁を貫通して配置されたリードフレーム７と半導体チ
ップ上の電極との間をリード線（ボンディングワイヤ）
８によって接続した構成を備えている。通常樹脂パッケ
ージ本体１１には、熱硬化性樹脂が用いられる。凹所１
１ａの開口は、カバーガラス１５により封止されてい
る。ところで、固体撮像素子１は、通常、図１３（ａ）
に示した如くリードフレーム７を配線パターン上にハン
ダ接続することによって回路基板１８上に取り付けら
れ、その回路基板１８は画像読取装置（撮像装置）に設
けられた筐体等に取り付けられる。しかしながら固体撮
像素子１を回路基板１８上の所定位置に精度よく搭載す
ることは、ハンダなどで回路基板上に取付ける構造上困
難である。回路基板１８は画像読取装置に正確に配置す
ることができるが、固体撮像素子１と回路基板１８との
間の位置の不正確さは、結果として固体撮像素子１とレ
ンズＬなどの構成部品との間でしばしば位置合わせ不良
をもたらす。そのような位置合わせ不良は、撮像対象物
としての原稿Ｄ上の画像と固体撮像素子１との間で深刻
な位置合わせ不良を引き起こし、結果として対応する撮
像品質の劣化を生ずる。

【０００６】次に、図１７（ａ）（ｂ）は固体撮像素子
１を回路基板１８上に搭載する際に固体撮像素子を把持
するために使用される把持手段（チャック手段）の構成
を示す図であり、この把持手段５０は、図示しない作業
アームの先端に矢印方向へ進退可能に支持された一対の
把持部５１を備えており、各把持部５１の把持面５１ａ
によって固体撮像素子１のパッケージの適所を把持した
状態で回路基板１８上に移載して位置決めしていた。し
かし、把持部５１の把持面５１ａが固体撮像素子１のパ
ッケージ外面に当接する部位や、当接姿勢等について充
分に配慮が払われていた訳ではなく、高い精度で正確に
回路基板上に位置決めできる確率は決して高くなかっ
た。そこで、本出願人は、レンズＬより結像された線像
を固体撮像素子１上に位置させ、なおかつ光学特性（ピ
ント、倍率など）を所定の要求精度で読み取るために、
画像読取装置の製造段階で、固体撮像素子１を、図１３
（ｂ）に示すＸ、Ｙ、Ｚ、β、γの５軸方向に微動させ
て、回路基板１８上に載置される固体撮像素子１の位置
を調整する方法を提案した。このようにして位置調整さ
れた固体撮像素子１は、接着、ネジなどの固定手段を用
いて画像読取装置に設けられた保持部材に取り付けられ
る。しかしながら、固体撮像素子１の接着固定前の位置
調整作業において、結像レンズによって結像された線像
を固体撮像素子１上に位置させ、かつ光学特性を所定の
要求精度で読取るために、固体撮像素子１を５軸方向に
位置調整する際に、固体撮像素子１の取付けを高精度に
行うことは容易ではなく、歩留まりを高くしたり、固体
撮像素子１の固定力の低下が生じるのを防止するための
具体的な構成はこれまで提案されていなかった。

【０００７】特開平５−２２６４９３号公報『ガラス封
止型集積回路』には、封止ガラスのクラック発生を防ぐ
ために、ガラスメニスカス面（封止ガラス側面のこと）
を凸形状にした構成が開示されている。また、特許第２
５７６６９４号『半導体装置』には、接着面積を増やし
て接着強度を上げるために、ウインドフレーム（キャッ
プ）の長さをベースよりも広げた構造が開示されてい
る。これらの公報に開示された各パッケージ構造は、い
ずれも後述する本発明の実施形態の構造と類似している
かに見えるが、しかし、これらの公報に記載された部品
は、いずれも固体撮像素子ではない。即ち、パッケージ
内に内蔵されている半導体チップが光電変換素子ではな
く、メモリ等の記憶素子（ＲＯＭ等）である。つまり、
これらの部品は、記憶素子であることから、これらを何
らかの電子機器などの回路基板上に搭載したときに、精
密位置調整の必要性が生じていない。つまり、本発明と
は技術課題（組立用基準）が全く異なっている。したが
って、上記各公報に記載された記憶素子のパッケージ
は、組立用基準として用いることができる構造にはなっ
ていない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記に鑑みて
なされたものであり、複雑な機構部品を極力廃すること
により低コスト化を図り、且つ、回路部品上に高精度に
取り付けることができるようにして歩留りを高くすると
ともに、生産後の品質の低下を生じさせず、且つ、接着
固定前に行なう位置調整にて、結像レンズより結像され
た線像を固体撮像素子上に正確に位置させ、なおかつ光
学特性（ピント、倍率）を所定の要求精度で読み取り、
固体撮像素子を、Ｘ、Ｙ、Ｚ、β、γの５軸方向に微動
させることにより位置を調整することが可能とした固体
撮像素子の支持構造を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１の発明は、少なくとも一つの光電変換素子
ラインを備えた撮像用の半導体チップと、該半導体チッ
プを内部に収容するパッケージと、を備え、前記パッケ
ージは、上面に凹所を備え且つ該凹所の平坦な内底面に
前記半導体チップをを搭載した絶縁性のパッケージ本体
と、該パッケージ本体の凹所の外枠上面に固定されて凹
所を封止する透明なカバーガラスと、該パッケージ本体
内部において半導体チップ上の電極と接続されると共に
パッケージ本体外部へ引き出されたリードフレームと、
を備えた固体撮像素子において、画像読取装置への取付
用基準平面を、前記半導体チップを搭載した前記凹所の
内底面と平行な面としたことを特徴とする。請求項２の
発明は、前記取付用基準平面は、前記カバーガラスを介
して前記半導体チップの受光面に入射する光の光軸と直
交する面であることを特徴とする。請求項３の発明は、
前記パッケージは、底板を構成するセラミック平板であ
るベースフレームと、該ベースフレームの片面上に封止
ガラスを介して固定されるセラミック製の環状のウイン
ドフレームと、から成るパッケージ本体と、前記ウイン
ドフレームの外枠上面に固定される透明なカバーガラス
と、前記封止ガラスを貫通して外部に引き出されるリー
ドフレームと、から成ることを特徴とする。

【００１０】請求項４の発明は、前記パッケージ本体は
樹脂製であり、該パッケージ本体の凹所内底面に配置し
た金属板上に前記半導体チップを搭載した構成を備え、
前記画像読取装置への取付用基準平面は、前記金属板上
に設定されていることを特徴とする。請求項５の発明
は、前記画像読取装置への取付用基準平面は、前記カバ
ーガラス上面からなることを特徴とする。請求項６の発
明は、前記画像読取装置への取付用基準平面は、前記パ
ッケージ本体の凹所の外枠上面、又は前記ウインドフレ
ーム上面であることを特徴とする。請求項７の発明は、
前記画像読取装置への取付用基準平面は、前記凹所内底
面又は前記ベースフレームの上面であることを特徴とす
る。請求項８の発明は、前記取付用基準平面は、前記パ
ッケージ本体の底板、ベースフレーム、或いは前記金属
板をいずれかの方向へ張り出した張り出し面上に配置さ
れていることを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示した実施
の形態により詳細に説明する。図１（ａ）（ｂ）及び
（ｃ）は本発明の一実施形態に係る固体撮像素子の支持
構造（画像読取装置の結像光学系）を示す斜視図、その
正面図、及び要部拡大図である。なお、図１３、図１
４、図１５、図１６、図１７及びその説明を併せて参照
しつつ本発明を説明する。この固体撮像素子１の支持構
造は、結像レンズＬを平坦面２１ａ上にレンズ押え板２
２によって固定し、且つ後方の２つの角隅部に夫々台座
２１ｂを突設した固体撮像素子保持用の保持部材２１
と、各台座２１ｂ上に底板２３ｂの底面を接着固定され
る透明材料から成るＬ字状の中間保持部材２３と、中間
保持部材２３の起立板２３ａの背面に前面を接着固定さ
れる固体撮像素子１と、固体撮像素子１を搭載した回路
基板１８と、を備えている。回路基板１８は、図示しな
い画像読取装置本体の適所に固定されている。固体撮像
素子１としては、上記の如き積層型固体撮像素子１Ａ、
サーディップ型固体撮像素子１Ｂ、及び樹脂パッケージ
型固体撮像素子１Ｃがあり、いずれも回路基板１８上の
配線パターン上に、リードフレーム７をハンダ接続され
ることによって搭載される。

【００１２】保持部材２１の平坦面２１ａ上には、原稿
画像をＲＧＢの各光電変換素子ライン３ａ、３ｂ、３ｃ
（図１３（ｃ）を参照）に結像させるための結像レンズ
Ｌが、Ｖ溝２１ｃにて位置決めされ、且つレンズ押え板
２２により押さえられ支持されている。そして、レンズ
Ｌの光軸Ｏは、座標上、Ｚ方向に該当する。他に、Ｘ方
向は画像読取装置における主走査方向、Ｙ方向は副走査
方向に相当する。また、回路基板１８は、固体撮像素子
１を実装している。ここで、回路基板１８は、固体撮像
素子１を駆動し、また、結像した光学像に伴う固体撮像
素子１の電気出力信号を電気的に処理した後に画像読取
装置の制御部に電送する機能を有した回路部品を搭載し
ている。そして、固体撮像素子１は、Ｌ字状の中間保持
部材２３を介して保持部材２１に取付けられている。中
間保持部材２３は、光透過材料から構成されている。よ
って、レンズＬによる光学像は、中間保持部材２３の起
立板２３ａを透過して固体撮像素子１の前面に位置する
半導体チップ上の光電変換素子ライン３ａ、３ｂ、３ｃ
上に結像される。固体撮像素子１のパッケージ前面と、
中間保持部材２３の起立板２３ｂ背面とを接続する手段
として、接着手段が考えられる。特に、硬化速度が１０
秒程度と速い紫外線硬化型接着剤を用いることが生産性
の点で有利である。

【００１３】図１（ｃ）の接着状態を示す拡大図におい
て、中間保持部材２３は、底板２３ｂの底面を紫外線硬
化型接着剤２５ｂによって保持部材２１の台座２１ｂ上
に固定され、各起立板２３ａの背面は紫外線硬化型接着
剤２５ａによって固体撮像素子外形部（前面側両端部）
に夫々固定されている。紫外線硬化型接着剤２５ａ、２
５ｂは、中間保持部材２３が透明であることから、紫外
線（図示せず）を中間保持部材２３を透過させて照射さ
せることで、硬化が可能となる。製造時の接着剤硬化前
後においては、保持部材２１及び固体撮像素子１は把持
手段によって把持され、逆に中間保持部材２３は把持さ
れていない状態をとる。この把持形態をとることによ
り、接着剤の硬化時のメカニズムにおいては、本出願人
による出願である特開平１０−３０９８０１号公報に記
載されている如く、中間保持部材を介在させる構造とす
ることにより、各接着剤２５ａ、２５ｂの膜厚を必要最
小限とし、しかも硬化後の収縮による影響を受けること
なく、両接着部材間の位置精度を高く維持することがで
きる。即ち、接着剤２５ａ、２５ｂの収縮に伴う各部の
動きを、中間保持部材２３が固体撮像素子１と固体撮像
素子保持部材２１とに夫々近づく動き（ズレ）に変換さ
せることで、固体撮像素子１自体のズレを押えるように
したので、固体撮像素子保持部材２１に対し、固体撮像
素子１を高精度に位置決めすることができる固体撮像素
子構造とすることができる。この接着固定において、接
着剤２５ａと２５ｂの厚さは、硬化収縮の影響を少なく
するためできるだけ薄い方がよい。しかし、実際は、固
体撮像素子１、保持部材２１、中間保持部材２３の平面
度に応じて、平面の凸凹の差分を埋めるだけの厚さを設
定する必要が生じてくる。

【００１４】ところで、製造時においては、接着固定の
前に、まず中間保持部材１が所定位置に調整されていな
ければならない。つまり、この位置調整の段階で、光学
特性（ピント、倍率）を所定の要求精度で読み取り、固
体撮像素子１を、Ｘ、Ｙ、Ｚ、β、γの５軸方向に微動
させ位置を調整することが必要となる。まずＸ方向への
調整に際しては、台座２１ｂ上に塗布した接着剤２５ｂ
上を中間保持部材２３をＸ方向へ移動させることによ
り、中間保持部材２３と固体撮像素子１とが連動してＸ
方向にすべる動きをして調整される。Ｙ方向への調整に
際しては、起立板２３ａの背面に塗布した接着剤２５ａ
上を固体撮像素子１をＹ方向へ移動させることにより、
固体撮像素子１がＹ方向にすべる動きをして調整され
る。Ｚ方向への調整に際しては、接着剤２５ｂを、中間
保持部材２３がＺ方向にすべるようにして調整される。
回転調整方向のうちのβ方向調整は、接着剤２５ｂ上
を、中間保持部材２３と固体撮像素子１とが連動してβ
方向に回転する動きをして調整される。また、回転調整
のうちのγ方向調整は、接着剤２５ａ上を、固体撮像素
子１がγ方向に回転して調整される。これらＸ、Ｙ、
Ｚ、β、γの個々の動きは、完全に他方向に対して独立
して行なうことができる。それは、接着剤２５ａと２５
ｂを夫々塗布した接合面（起立板２３ａの背面と底板２
３ｂの底面）が直角に交差した状態に構成されているこ
とによる。２つの接着面が直角になっていることから、
すべらせて調整する動きも直角座標に一致させることが
できている。

【００１５】この実施形態の一つの特徴的な構成及び効
果は、中間保持部材２３の起立板２３ａの背面と接する
固体撮像素子１の前面（上面）１ａが、固体撮像素子の
パッケージ２内に配置された半導体チップ３の受光面
（光電変換素子配置面）と平行に配置されているため
に、Ｘ軸周りの回転方向αに対して結像レンズＬと固体
撮像素子１との距離が画素毎に異なってくるという不具
合がなく、光学特性に影響を受けないためＸ軸周りの回
転方向αの調整を行わなくても、高い光学特性を得るこ
とができることにある。また、上記の位置調整を行なう
ためには、製造時に、製造装置（図示せず）を構成する
把持手段等により固体撮像素子１を把持しながら行う必
要がある。このとき、把持手段によって固体撮像素子１
を直接把持するのではなく、把持の対象物を、固体撮像
素子１を実装している基板１８にする方法も考えられ
る。しかし、基板１８は剛性の点で問題がある。なぜな
ら、形状の点では基板１８は薄い板であり、材質的に
も、通常は剛性の高いものが使用されることはないから
である。このように剛性の低い基板１８を把持した場
合、把持による基板の弾性変形が生じ、延いてはこれが
固体撮像素子１の位置変化を生じさせる原因となる。記
憶素子等、調整精度の低い部品の場合は、このことは問
題とならないが、上述の如く、高精度が要求される画像
読取装置に使用される固体撮像素子の場合には、この変
形量は大きな問題となる。従って、製造時、調整時の把
持の対象は、固体撮像素子１を直接把持することが望ま
しい。このように、固体撮像素子１を把持手段（図１７
参照）により把持して接着工程、調整工程を実施する時
に、固体撮像素子１の前面１ａ（接合面）と同一平面を
基準として把持することによって把持時のα方向への位
置ずれを最小とすることができる。換言すれば、図１７
に示した把持手段５０の把持部５１に設けた基準面５１
ａを固体撮像素子１側の基準面に当接させることによ
り、把持手段に対する固体撮像素子の姿勢を一義的に確
定することができる。

【００１６】以下、把持手段によって固体撮像素子を把
持して各方向への調整作業を実施するのに適した構成を
備えた固体撮像素子について説明する。図２（ａ）
（ｂ）及び（ｃ）は本発明の第１の実施形態に係る積層
型固体撮像素子（ＣＣＤ）１Ａの構成を示す平面図、背
面図、及びＡ−Ａ断面図である。この積層型固体撮像素
子１Ａは、パッケージ２内に、光電変換素子を搭載した
半導体チップ３を収容した構成を備えている。パッケー
ジ２は、所要形状を備えたセラミック薄板を積層させて
箱型としたパッケージ本体５と、パッケージ本体５の凹
所６の内底面に搭載される光電変換素子を搭載した半導
体チップ３と、半導体チップ３の受光面に配置された光
電変換素子ライン３ａ、３ｂ、３ｃと、パッケージ本体
５の凹所６の開口を封止する透明なカバーガラス１５
と、を備えている。パッケージ本体５は、凹所６の内底
面（底板上面）に半導体チップ３を搭載すると共に、側
壁を貫通した状態で外部へ引き出されたリードフレーム
７を有し、リードフレーム７の内側端部は半導体チップ
３上の電極とリード線８により導通されている。この実
施形態に係る固体撮像素子１の特徴的な構成は、画像読
取装置の筐体（図示せず）への取付時の基準平面Ｐが、
半導体チップ３が配設されているパッケージ本体の平坦
な内底面３０と平行な面として設けられている点にあ
る。具体的には、図２の固体撮像素子１は、取付面配置
の一例として画像読取装置筐体への取付時の基準平面Ｐ
がパッケージ本体５の上面（外枠上面）５ａに設けられ
ている例を示している。なお、パッケージ本体の上面５
ａは、固体撮像素子１の前面（上面）と一致している。
この基準平面Ｐは、図１７に示した把持手段５０の把持
部５１の基準面５１ａに当接することによって、常に正
確な姿勢で回路基板１８上に搭載されることができる。

【００１７】次に、図３（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は、本
発明の第２の実施形態に係るサーディップ型固体撮像素
子（ＣＣＤ）１Ｂの構成を示す平面図、背面図、及びＡ
−Ａ断面図である。サーディップ型固体撮像素子１Ｂ
は、パッケージ２内に、光電変換素子を搭載した半導体
チップ３を収容した構成を備えている。パッケージ２
は、パッケージ本体５と、パッケージ本体５の凹所６の
内部に収容される光電変換素子を搭載した半導体チップ
３と、半導体チップ３の受光面に配置された光電変換素
子ライン３ａ、３ｂ、３ｃと、パッケージ本体５の凹所
６の開口を封止する透明なカバーガラス１５と、を備え
ている。パッケージ本体５は、セラミック製平板状のベ
ースフレーム１０ａの片面上にセラミック製環状のウイ
ンドフレーム１０ｂを、封止ガラス１０ｃを介して接合
一体化するとともに、凹所内底面に搭載された半導体チ
ップ３上の電極とリード線８によって電気的に接続され
たリードフレーム７を封止ガラス１０ｃを貫通させて外
部に引き出した構成を備えている。この実施形態に係る
サーディップ型固体撮像素子１Ｂは、画像読取装置筐体
（図示せず）への取付時の基準平面Ｐが、半導体チップ
３が配設されているパッケージ本体５の凹所内底面、即
ちベースフレーム１０ａの上面である平面３０と平行な
平面として設けられている点が特徴的である。具体的に
は、この実施形態は、取付面配置の一例として画像読取
装置筐体への取付時の基準平面Ｐがウインドフレーム１
０ｂの上面（外枠上面）５ａに設けられている場合を示
している。なお、この実施形態を図１６に示した樹脂製
パッケージから成る固体撮像素子１Ｃに適用する場合に
は、図１６に示した樹脂パッケージ本体１１の凹所１１
ａの平坦な内底面と平行な基準平面Ｐを樹脂パッケージ
１１の上面（外枠上面）に設定する。このように、図
２、図３の実施形態においては、固体撮像素子１を把持
手段により把持して接着工程、調整工程を実施する時
に、固体撮像素子１の前面１ａ、パッケージ本体の上面
５ａ（接合面）、或いはウインドフレーム１０ｂの上面
５ａと同一平面を基準平面Ｐとして、把持手段の基準面
に当接しながら把持することによって把持時のα方向へ
の位置ずれを最小とすることができる。また、パッケー
ジ本体の凹所内底面（底板上面）、ベースフレーム上に
夫々半導体チップ３の取付用基準平面Ｐを設けることに
よって、半導体素子の受光部との平行性を簡単に得るこ
とができ、固体撮像素子保持部材２１に対し、固体撮像
素子１を高精度に位置決めすることができる。

【００１８】次に、図４は、本発明の他の実施形態に係
る固体撮像素子、及びその支持構造を示す斜視図であ
り、この実施形態に係る固体撮像素子１は、そのパッケ
ージ上面（前面）に設けた取付用基準平面Ｐが、カバー
ガラス１５を介して半導体チップ３の受光面（光電変換
素子ライン）に入射する光の光軸Ｏと直交する面である
ことが特徴的である。即ち、光軸ＯをＺ軸とした場合、
画像読取装置筐体（図示せず）への取付時の基準平面Ｐ
はＸ−Ｙ平面と平行な平面となる。このため、図４の実
施形態に係る固体撮像素子の支持構造においては、固体
撮像素子１を把持手段により把持して接着工程、調整工
程を実施する時に、固体撮像素子１の前面１ａ（接合
面）、或いはパッケージ本体の上面５ａと同一平面を基
準平面Ｐとして把持することによって把持時のα方向へ
の位置ずれを最小とすることができる

【００１９】次に、図５は、本発明の他の実施形態に係
るサーディップ型固体撮像素子１Ｂの平面図、背面図、
Ａ−Ａ断面図であり、画像読取装置筐体（図示せず）へ
の取付時の基準平面Ｐがカバーガラス１５の前面上に設
けられており、かつカバーガラス１５上の基準平面Ｐと
ベースフレーム１０ａの上面、即ち半導体チップ３を取
付る面３０は平行である。なお、カバーガラス１５の前
面上に、把持手段による把持する際の基準平面Ｐを設定
する構成は、図１６に示した樹脂パッケージ型の固体撮
像素子１Ｃにも適用することができ、この場合にも樹脂
パッケージの凹所を封止するカバーガラス１５の前面を
基準平面とする。このようにカバーガラス１５上に固体
撮像素子の取付用基準平面Ｐを設けることによって、半
導体チップ３の受光部（光電変換素子）との平行性を簡
単に得ることができ固体撮像素子保持部材２１に対し、
固体撮像素子を高精度に位置決めすることができるとと
もに、カバーガラスが固体撮像素子のレンズに一番近い
部分に位置している為、画像読取装置に取付時にレイア
ウト上の制約条件が少なくてすむ。図６は、結像レンズ
ＬをＸ軸方向から見た略図であり、画像読取装置筐体は
図示せず、固体撮像素子１の構成も略図である。撮像対
象物Ｄからの光（像）がレンズＬを通して固体撮像素子
１に集光されている。このときカバーガラス１５の上面
のうち、レンズＬにて集光される光束Ｏと干渉しない位
置に、画像読取装置筐体（図示せず）への取付時の基準
平面Ｐが設けられている。このため、固体撮像素子１を
把持手段により把持して接着工程、調整工程を実施する
時に、固体撮像素子１の拘束Ｏを回避したカバーガラス
１５の上面適所を基準平面Ｐとして把持することがで
き、適切な調整作業を行うことができる。

【００２０】次に、図７（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は、本
発明の他の実施形態に係るサーディップ型固体撮像素子
の平面図、背面図、及びＡ−Ａ断面図であり、この実施
形態に係るサーディップ型固体撮像素子１は、画像読取
装置筐体（図示せず）への取付時の基準平面Ｐがベース
フレーム１０ａの面上に設けられている。このとき、光
電変換素子を備えた半導体チップ３は、ベースフレーム
１０ａの平面３０上に取り付けられているので、半導体
チップ取付け面としての平面３０と、画像読取装置筐体
（図示せず）への取付時の基準平面Ｐは同一平面内にあ
りかつ平行である。図８（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は本発
明の他の実施形態に係るサーディップ型固体撮像素子の
平面図、背面図、及びＡ−Ａ断面図であり、この実施形
態に係るサーディップ型固体撮像素子１は、画像読取装
置筐体（図示せず）への取付時の基準平面Ｐがベースフ
レーム１０ａの面上に設けられている点では、図７の固
体撮像素子と同様であるが、図７の実施形態では、ベー
スフレーム１０ａの長辺全体がウィンドフレーム１０ｂ
に対してＹ方向に大きくなっているが、図８の固体撮像
素子は、ベースフレーム１０ａの長辺の中央部のみを側
方に張り出させてウインドフレーム１０ｂよりも大きく
構成し、この張り出し面を、画像読取装置筐体（図示せ
ず）への取付時の基準平面Ｐとしている。従って、ベー
スフレームの長辺の他の部分はウィンドフレーム１０ｂ
と同じ大きさで良い。このとき、光電変換素子を備えた
半導体チップ３は、ベースフレーム１０ａの平面３０上
に取り付けられているので、半導体チップ取付け面とし
ての平面３０と、画像読取装置筐体（図示せず）への取
付時の基準平面Ｐは同一平面内にありかつ平行である。

【００２１】次に、図９（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は本発
明のサーディップ型固体撮像素子１Ｂの平面図、背面
図、及びＡ−Ａ断面図であり、このサーディップ型固体
撮像素子１を、画像読取装置筐体（図示せず）へ取付け
る時の基準平面Ｐは、固体撮像素子長手方向両端へ張り
出したベースフレーム１０ａの張り出し面上、もしくは
ウィンドフレーム１０ｂ上、或いはカバーガラス１５上
に設けられている。図９に示した基準平面Ｐの設定は、
樹脂パッケージ型の固体撮像素子１Ｃのパッケージ構造
にも適用することができ、この場合、基準平面Ｐは樹脂
製パッケージの長手方向両端部の張り出し面等に設定さ
れることとなる。次に、図１０（ａ）（ｂ）及び（ｃ）
は、本発明の他の実施形態に係る樹脂パッケージ型の固
体撮像素子１Ｃの構成を示す平面図、背面図、及びＡ−
Ａ断面図である。このタイプの固体撮像素子１Ｃは、パ
ッケージ２の凹所６内に半導体チップ３を搭載した状態
で、凹所６をカバーガラス１５によって封止した構成を
備えている。パッケージ２は、セラミック、樹脂等の絶
縁材料から成るパッケージ本体５と、凹所６の平坦な内
底面に配置した金属板４０と、パッケージ本体５の側壁
を貫通し金属板４０上の半導体チップ３の電極とリード
線８により導通したリードフレーム７と、を備えてい
る。この固体撮像素子１Ｃにおいては、画像読取装置筐
体（図示せず）への取付時の基準平面Ｐが金属板４０上
に設けられている。具体的には、金属板４０は、パッケ
ージ本体５の長手方向両端部に位置する側壁を貫通して
張り出しており、この張り出し部の面を基準平面Ｐとし
ている。凹所６の内底面に相当する半導体チップ取付面
と画像読取装置筐体（図示せず）への取付時の基準平面
Ｐは同一平面内にありかつ平行である。

【００２２】また、図１０の実施形態に係る樹脂パッケ
ージ型の固体撮像素子１Ｃでは、光電変換素子を備えた
半導体チップ３が搭載されている金属板４０の長手方向
両端部がパッケージ本体５の側壁から外部へ突出してい
るが、図１１の固体撮像素子のように長手方向へ延びる
側面中央部から短手方向に金属板４０を張り出し、この
張り出し面を基準平面Ｐとしてもよいし、或いは図１２
のように金属板４０を全周にわたってパッケージ本体５
の側壁から外側へ張り出した構成とし、この張り出し面
を基準平面としてもよい。図７乃至図１２の各実施形態
のように、取付用基準平面Ｐをパッケージ本体の両端に
張り出した面に設けることによって、画像読取装置筐体
への取付部のピッチを広くすることができ、その結果光
軸周りの回転方向の力に強い画像読取装置とすることが
でき、画像品質が向上する。

【００２３】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、特開平１０−
３０９８０１号公報記載の発明と同様に、固定時（＝接
着硬化時）に生じる接着剤の硬化収縮の影響に対し、接
着剤の収縮を、中間保持部材が固体撮像素子と固体撮像
素子保持部材とに近づく動き（ズレ）に変換させること
で、固体撮像素子自体のズレを押さえることができ、固
体撮像素子保持部材に対し、固体撮像素子を高精度に位
置決めすることができる固体撮像素子構造とすることが
できる。さらに、接着面のうち、直角な２面２５ａ、２
５ｂ）をスライド調整をさせることで、構造全体とし
て、Ｘ、Ｙ、Ｚ、β、γの５軸方向に微動させ位置を調
整することができる固体撮像素子構造とすることができ
る。請求項２の発明によれば、カバーガラス上に固体撮
像素子の取付用基準平面を設けることによって、半導体
チップの受光部（光電変換素子）との平行性を簡単に得
ることができ固体撮像素子保持部材に対し、固体撮像素
子を高精度に位置決めすることができる固体撮像素子構
造とすることができるとともに、カバーガラスが固体撮
像素子のレンズに一番近い部分に位置している為、画像
読取装置に取付時にレイアウト上の制約条件が少なくて
すむ。

【００２４】請求項３、６の発明によれば、ウィンドフ
レーム上に固体撮像素子の取付用基準平面を設けること
によって、光電変換素子の受光部との平行性を簡単に得
ることができ、固体撮像素子保持部材に対し、固体撮像
素子を高精度に位置決めすることができる固体撮像素子
構造とすることができる。請求項４、５、７の発明によ
れば、金属板上、カバーガラス上面、パッケージ本体の
凹所内底面（底板上面）、ベースフレーム上に夫々固体
撮像素子の取付用基準平面を設けることによって、光電
変換素子の受光部との平行性を簡単に得ることができ、
固体撮像素子保持部材に対し、固体撮像素子を高精度に
位置決めすることができる固体撮像素子構造とすること
ができる。請求項８の発明によれば、取付用基準平面を
ＣＣＤパッケージ両端張り出し部等に設けることによっ
て、画像読取装置筐体への取付部のピッチを広くするこ
とができ、その結果光軸周りの回転方向の力に強い画像
読取装置とすることができ、画像品質が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は本発明の一実施形態
に係る固体撮像素子の支持構造（画像読取装置の要部構
成）を示す斜視図、その正面図、及び要部拡大図。

【図２】（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は本発明の第１の実施
形態に係る積層型固体撮像素子（ＣＣＤ）の構成を示す
平面図、背面図、及びＡ−Ａ断面図。

【図３】（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は、本発明の第２の実
施形態に係るサーディップ型固体撮像素子（ＣＣＤ）１
Ｂの構成を示す平面図、背面図、及びＡ−Ａ断面図。

【図４】本発明の他の実施形態に係る固体撮像素子、及
びその支持構造を示す斜視図。

【図５】（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は、本発明の他の実施
形態に係るサーディップ型固体撮像素子１Ｂの平面図、
背面図、Ａ−Ａ断面図。

【図６】結像レンズＬをＸ軸方向から見た略図。

【図７】（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は、本発明の他の実施
形態に係るサーディップ型固体撮像素子の平面図、背面
図、及びＡ−Ａ断面図。

【図８】（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は本発明の他の実施形
態に係るサーディップ型固体撮像素子の平面図、背面
図、及びＡ−Ａ断面図。

【図９】（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は本発明のサーディッ
プ型固体撮像素子１Ｂの平面図、背面図、及びＡ−Ａ断
面図。

【図１０】（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は、本発明の他の実
施形態に係る樹脂パッケージ型の固体撮像素子１Ｃの構
成を示す平面図、背面図、及びＡ−Ａ断面図。

【図１１】（ａ）及び（ｂ）は本発明の他の実施形態に
係る固体撮像素子の平面図、及びＡ−Ａ断面図。

【図１２】（ａ）及び（ｂ）は本発明の他の実施形態に
係る固体撮像素子の平面図、及びＡ−Ａ断面図。

【図１３】（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は従来の画像読取装
置の構成説明図。

【図１４】（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は従来の積層型固体
撮像素子の平面図、背面図、及びＡ−Ａ断面図。

【図１５】（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は従来のサーディッ
プ型固体撮像素子の平面図、背面図、及びＡ−Ａ断面
図。

【図１６】従来の樹脂パッケージ型固体撮像素子の断面
図。

【図１７】（ａ）及び（ｂ）は従来の把持手段の構成及
び動作説明図。

【符号の説明】

１固体撮像素子、Ｌ結像レンズＬ、２パッケー
ジ、３半導体チップ、３ａ、３ｂ、３ｃ光電変換素
子ライン、５パッケージ本体、５ａ上面、６凹所、
７リードフレーム、８リード線、１０ａベースフ
レーム、１０ｂウインドフレーム、１０ｃ封止ガラ
ス、１１樹脂パッケージ本体、１５カバーガラス、
２１保持部材、１８回路基板、２２レンズ押え
板、２３中間保持部材、Ｐ基準平面、２５ａ、２５
ｂ接着剤、４０金属板、５０把持手段、５１把
持部、５１基準面。

フロントページの続きＦターム(参考） 4M118 AA10 AB10 BA10 FA08 GC08 GD02 HA02 HA03 HA23 HA24 5B047 AA01 AB04 BB03 BC02 BC05 5C024 CY47 CY49 DX01 EX01 EX22 EX23 EX25 GX02 5C051 AA01 BA03 DA03 DA06 DB01 DB22 DB35 DC02 DC07 DD02 DE21 EA01 FA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一つの光電変換素子ラインを
備えた撮像用の半導体チップと、該半導体チップを内部
に収容するパッケージと、を備え、前記パッケージは、上面に凹所を備え且つ該凹所の平坦
な内底面に前記半導体チップをを搭載した絶縁性のパッ
ケージ本体と、該パッケージ本体の凹所の外枠上面に固
定されて凹所を封止する透明なカバーガラスと、該パッ
ケージ本体内部において半導体チップ上の電極と接続さ
れると共にパッケージ本体外部へ引き出されたリードフ
レームと、を備えた固体撮像素子において、画像読取装置への取付用基準平面を、前記半導体チップ
を搭載した前記凹所の内底面と平行な面としたことを特
徴とする固体撮像素子。
【請求項２】前記取付用基準平面は、前記カバーガラ
スを介して前記半導体チップの受光面に入射する光の光
軸と直交する面であることを特徴とする請求項1に記載
の固体撮像素子。
【請求項３】前記パッケージは、底板を構成するセラミック平板であるベースフレーム
と、該ベースフレームの片面上に封止ガラスを介して固
定されるセラミック製の環状のウインドフレームと、か
ら成るパッケージ本体と、前記ウインドフレームの外枠上面に固定される透明なカ
バーガラスと、前記封止ガラスを貫通して外部に引き出されるリードフ
レームと、から成ることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項４】前記パッケージ本体は樹脂製であり、該
パッケージ本体の凹所内底面に配置した金属板上に前記
半導体チップを搭載した構成を備え、前記画像読取装置への取付用基準平面は、前記金属板上
に設定さ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。
【請求項５】前記画像読取装置への取付用基準平面
は、前記カバーガラス上面に設定されていることを特徴
とする請求項１、２、３又は４に記載の固体撮像素子。
【請求項６】前記画像読取装置への取付用基準平面
は、前記パッケージ本体の凹所の外枠上面、又は前記ウ
インドフレーム上面に設定されていることを特徴とする
請求項１、２、３又は４に記載の固体撮像素子。
【請求項７】前記画像読取装置への取付用基準平面
は、前記凹所内底面又は前記ベースフレームの上面に設
定されていることを特徴とする請求項１、２、３又は４
に記載の固体撮像素子。
【請求項８】前記取付用基準平面は、前記パッケージ
本体の底板、ベースフレーム、或いは前記金属板をいず
れかの方向へ張り出した張り出し面上に設定されている
ことを特徴とする請求項１、２、３、又は４のいずれか
一項に記載の固体撮像素子。