JP2004146530A

JP2004146530A - 樹脂製中空パッケージ

Info

Publication number: JP2004146530A
Application number: JP2002308776A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Kondo; 近藤　政幸
Original assignee: Mitsui Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Chemicals Inc
Priority date: 2002-10-23
Filing date: 2002-10-23
Publication date: 2004-05-20

Abstract

【課題】大きい発熱量を有する固体撮像素子でも低い温度に維持することが可能となる樹脂製中空パッケージを提供する。
【解決手段】樹脂製中空パッケージは、中空パッケージの外側面に露出する金属製放熱フィンを有する。好適な態様では、中空パッケージの相対する２つの側面にインナーリード及びアウターリードが配置され、中空パッケージの残りの相対する２つの外側面に露出する金属製放熱フィンを有する。放熱フィンは中空部底面樹脂層内部、乃至中空部内底面の表面に挿入された金属挿入板と連結させた構造とすることが好ましい。
【選択図】　　　図８

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、樹脂製中空パッケージに関し、さらに詳しくは装着される固体撮像素子等の発熱温度低下を図った高放熱性を有する樹脂製中空パッケージに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、固体撮像素子であるＣＣＤ（電荷結合素子）、及びＣＭＯＳ（相補的金属酸化半導体）収納用パッケージは樹脂製中空パッケージが主流となっている。その構造は図１に示すごとく中空構造となった樹脂製パッケージである。中空部棚段にインナーリード部を有し当該リードは樹脂内部を通りパッケージ外側に延出しアウターリードを構成している。中空部内底面であるダイアタッチ面に固体撮像素子が固着され、その素子とインナーリード間でワイヤーボンディングされた後、中空上面部にガラス等の透明板にてシールされる。
【０００３】
固体撮像素子の様に光を受光する素子の場合は中空部内の水分の露点を低く維持する必要がある。透明板に結露が発生すると光が遮断され固体撮像素子の機能が大きく阻害されてしまう為である。その対策のため特許２５３９１１１号に記載（図２参照）されている如く中空部底面樹脂内部に金属板を挿入させることによりパッケージの裏面側からの水分の透過を阻止させ耐湿性を向上させる構造がある。又特許２９６８９８８号に記載（図３参照）されている如く中空部内底面部に金属面を露出させることにより水分の中空部への透過を阻止させ耐湿性を向上させている。
【０００４】
一方、固体撮像素子の温度が高くなると白点不良等の不良が発生することから固体撮像素子自体の温度は低く抑えることが必要とされている。その対策には上記特許２５３９１１１号及び特許２９６８９８８号ともいずれも樹脂より高い熱伝導率を有する金属板を使用していることから熱の放出には有効な構造となっている。特許３０８０２３６号記載の様に金属板の熱伝導率が０．５ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ℃以上の更に高い熱伝導率を有する金属板を樹脂内部に挿入させる手段も有効である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、固体撮像素子であるＣＣＤ、ＣＭＯＳは小型でかつ高画素化の傾向にある。そのため固体撮像素子を収納する中空パッケージも小型になってきている。発熱量が高い高画素の固体撮像素子を小さな中空パッケージに収納するため固体撮像素子の温度が高くなってしまう。特にＣＭＯＳと比較してＣＣＤの場合は発熱量が大きいことからその傾向が大である。この様な状況のもと、前記特許に記載される構造では、小型で高画素の固体撮像素子の温度上昇を低く抑えることが困難となっており、大きな発熱量を有する固体撮像素子でも低い温度に維持できる高い放熱性を有した中空パッケージが求められて来ている。そこで、本発明は大きい発熱量を有する固体撮像素子でも低い温度に維持することが可能となる樹脂製中空パッケージを提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高い発熱量を有する固体撮像素子でもその素子の温度上昇を低く抑えるために樹脂製中空パッケージの外側面に金属製の放熱フィンを設けた構造を有するものである。好適な態様としては、中空パッケージの相対する２つの側面にインナーリード及びアウターリードが配置され、中空パッケージの残りの相対する２つの外側面に露出する金属製放熱フィンを有する樹脂製中空パッケージである。
【０００７】
固体撮像素子からの熱の伝達性を向上させるために、放熱フィンは中空部底面樹脂層内部、乃至中空部内底面の表面に挿入された金属挿入板と連結させた構造とすることが好ましい。放熱フィンは相対する２つのパッケージ外側面から水平に延出した構造、又は相対する２つのパッケージ外側面から水平延出した直後に下方に屈曲させた構造、さらには相対する２つのパッケージ外側面から水平延出したあと下方に屈曲させ、さらに水平に屈曲させた構造を採ることができる。
【０００８】
本発明において、金属挿入板が中空部底面樹脂層、乃至中空部内底面に挿入されていると、耐湿性も向上させることができるので、好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明では、放熱フィンはリードフレームを用いて構成されることが好ましい。中空部底面樹脂層内部、乃至中空部内底面に金属挿入板を設置する場合、金属挿入板は前もってリードフレーム面より下方に、金型プレスにて連結バー部を屈曲させることにより一段下げられている。又当該金属挿入板は連結バーにて放熱フィンを構成する部位と連結されている。本リードフレームを用いて後述の樹脂によりインサート成形した後、成形体と一体となった放熱フィン部を所定の形状に切断成形することにより高放熱性の樹脂製中空パッケージを得ることができる。
【００１０】
ここで、樹脂製中空パッケージに搭載する固体撮像素子には、ＣＣＤ（電荷結合素子）、ＣＭＯＳ（相補的金属酸化物半導体）、さらにはＶＭＩＳ（しきい値変調型撮像素子）等の固体撮像素子を持ったものが挙げられる。又、中空部を封止する蓋体はガラス等の光透過性のあるものが望ましい。
【００１１】
樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂、又は液晶ポリマー、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、ポリスルホン、ポリアミド・イミド・ポリアリルスルフォン樹脂などの耐熱性熱可塑性樹脂により成形されることが望ましい。エポキシ樹脂としてはビスフェノールＡ型、オルソクレゾールノボラック型、ビフェニル型、ナフタレン型、グリシジルアミン型などのエポキシ樹脂を用いることができる。ポリイミド樹脂としては、ポリアミノビスマレイミド、ポリピロメリットイミド、ポリエーテルイミド樹脂を用いることができる。
【００１２】
これらの耐熱性樹脂には無機充填剤を添加したものが好ましい。無機充填剤としてはシリカ粉末、アルミナ粉末、窒化珪素粉末、ボロンナイトライド粉末、酸化チタン粉末、炭化珪素粉末、ガラス繊維、アルミナ繊維等の耐熱無機充填剤が挙げられる。これらの内、配合樹脂の等方性収縮を図る上から、繊維よりもシリカ粉末、アルミナ粉末、窒化珪素粉末、ボロンナイトライド粉末等の粉末が好ましい。無機充填剤の平均粒径（レーザ回折散乱法による測定）は通常０．１〜１２０μｍ、さらには、流動性の点で０．５〜８０μｍであることが好ましい。無機充填剤は耐熱性樹脂１００重量部に対して通常４０〜３２００重量部、好ましくは１００〜１１５０重量部配合される。また、無機充填剤の他に、硬化剤、硬化促進剤、及びカップリング剤が含まれていてもよい。
【００１３】
リードはフレーム形状で提供され、銅、鉄、アルミニウム又はこれらの合金からなる群より選ばれたもの、特に４２アロイ、又は銅合金で形成されることが望ましい。このリードフレームにことさら表面処理する必要はないが、必要に応じて全面ないし部分的に表面処理を施すことができる。たとえば、金、銀、ニッケル、半田のメッキを施しても良い。
【００１４】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を説明する。
図４（ａ）に示す様なリードフレーム７を用意する。リードフレーム７は、インナーリード１、アウターリード２、金属挿入板６、連結バー８、放熱フィン９、樹脂止めタイバー１０から構成されている。金属挿入板６は中空部底面樹脂層内に挿入されるため図４（ｂ）に示す様にリード面より下方に金型プレスにて連結バー部８を屈曲加工させることにより一段下げられた構造となっている。ここで金属挿入板と放熱フィン部を連結する連結バー８は固体撮像素子の熱を放熱フィンに伝達する上から連結バーの総面積は大きくなる形状が好ましい。ただ連結バー部は屈曲させる箇所となることから各連結バーの幅は細くかつ本数を多くした方が好ましい。
【００１５】
リードフレーム７を使って図５に示す様な樹脂本体が形成される。この樹脂本体の成形は、リードフレーム７を成形金型に装着し、該金型のキャビティーにエポキシ樹脂等をトランスファー成形或いは射出成形にてインサート成形をすることによって得られる。トランスファー成形の条件は使用する樹脂によって異なるが、エポキシ樹脂の場合を例にとると、通常、成形圧力５〜３０ＭＰａ、成形温度１３０〜２００℃、成形時間１０〜１２０秒の条件、好ましくは成形圧力１０〜１７ＭＰａ、成形温度１５０〜１８０℃、成形時間１５〜６０秒の条件で行われる。又、射出成形の場合は、通常、射出圧力５〜１００ＭＰａ、成形温度１３０〜２００℃、成形時間１０〜１２０秒の条件、好ましくは射出圧力８〜６０ＭＰａ、成形温度１５０〜１８０℃、成形時間１５〜６０秒の条件で成形される。その後、必要に応じて後硬化を加えることができる。
【００１６】
この様にしてリードフレームを用いてインサート成形された成形体（図５）では図４に示す樹脂止めタイバー１０が切断除去されている。その後リードフレームと４箇所で繋がった放熱フィン切断部１１が切断される。次にリード成形金型（フォーミング金型）にて図６に示す如くアウターリード部が屈曲成形されることにより、中空部底面樹脂内部に挿入された金属挿入板と連結バーにて連結された放熱フィンが相対する２つのパッケージ外側面から水平に延出した高放熱性の樹脂製中空パッケージを得ることができる。アウターリードの屈曲成形は図６（ｂ）に示す通りＤＩＰ（Ｄｕａｌ　Ｉｎｌｉｎｅ　Ｐａｃｋａｇｅ）型の様に直角屈曲形状でも良いし、またＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ　Ｏｕｔｌｉｎｅ　Ｐａｃｋａｇｅ）型の様にガルウィング形状でも良い。或いはＪベント形状でも良い。
【００１７】
他の例として、図４（ａ）、（ｂ）に示した金属挿入板のリード面からの下げ量を少なくすることにより、図７（ａ）、（ｂ）の様にインサート成形後の形状で中空部内底面に金属挿入板６を露出させた構造にさせることもできる。その後は、上記と同様、放熱フィン部切断、アウターリード屈曲成形させることにより、中空部内底面に露出した金属挿入板と連結バーにて連結した放熱フィンが相対する２つのパッケージ外側面から水平に延出した高放熱性の樹脂製中空パッケージを得ることができる。アウターリード形状は上記同様各種形状を取ることができる。
【００１８】
また他の例では、図４に示すリードフレームを用いてインサート成形した後、樹脂止めタイバー部１０を切断後、リードフレームと４箇所で繋がった放熱フィン切断部１１（図５参照）を切断する。その後フォーミング金型にてアウターリードをＤＩＰ型の直角屈曲形状、又はＳＯＰ型のガルウィング形状、或いはＪベント形状に屈曲成形させる。その際、図８に示す様に放熱フィン部９も下方に屈曲させることにより、相対する２つのパッケージ外側面から水平方向に延出直後垂直下方向に屈曲された金属製放熱フィンを有する高放熱性の樹脂製中空パッケージを得ることができる。尚、下方に屈曲した放熱フィンの先端部の位置はパッケージ裏面と同一であっても良いし、裏面より上方であっても良い。更には裏面より下方であっても良い。又、図７に示すインサート成形体も上記と同様に放熱フィン部を屈曲させることができる。
【００１９】
また他の例では、図４に示すリードフレームで放熱フィン部９の幅を更に大きくさせたリードフレームを用いてインサート成形する。その後、樹脂止めタイバー１０を切断、リードフレームと４箇所で繋がった放熱フィン切断部１１（図５参照）を切断する。次いでフォーミング金型にてアウターリード部をＤＩＰ型の直角屈曲形状、又はＳＯＰ型のガルウィング形状、或いはＪベント形状に屈曲成形させる。その際、図９に示す様に放熱フィン９を断面Ｌ字形状に屈曲成形させることにより、相対する２つのパッケージ外側面から水平に延出直後下方に屈曲させさらに水平に屈曲された断面Ｌ字形状の金属製放熱フィンを有する高放熱性の樹脂製中空パッケージを得ることができる。尚、放熱フィン先端平面部の位置はパッケージ裏面と同一であっても良いし、裏面より上方であっても良い。更には、裏面より下方であっても良い。又、図７に示すインサート成形体も上記と同様に放熱フィン部を屈曲させることができる。
【００２０】
更に、図６に示した高放熱性の樹脂製中空パッケージの放熱フィン９に、図１０に示す様なレンズ鏡筒装着用の穴１２を有した形状を採ることにより実装穴付き高放熱性の樹脂製中空パッケージを得ることができる。実装用の穴は全て同じ径の丸穴でも良いし、レンズ鏡筒装着時の位置精度を上げるために図１０（ａ）に示す如く対角方向にある丸穴と長穴を位置決め穴とし、他の対角穴を固定穴にする形状でも良い。
尚、本パッケージにおいて図４（ｂ）に示す金属挿入板６のリードからの下げる量を少なくすることにより金属挿入板を中空部内底面に露出させることも可能である。
【００２１】
同様に、図９に示した高放熱性パッケージの断面Ｌ字形状放熱フィン９の水平部に、図１１に示す様なレンズ鏡筒用の実装穴１２を有した形状を採ることにより実装穴付高放熱性中空パッケージを得ることができる。実装用の穴は全て同じ径の丸穴でも良いし、レンズ鏡筒装着時の位置精度を上げるために図１１（ａ）に示す如く対角方向にある丸穴と長穴を位置決め穴とし、他の対角穴を固定穴にする形状でも良い。
【００２２】
【発明の効果】
本発明により、固体撮像素子の温度上昇を低く抑えることが可能な高い放熱性を有した固体撮像素子装着用樹脂製中空パッケージを提供することができる。この中空パッケージは、固体撮像素子用に好適に用い得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のＤＩＰ型中空パッケージの概略断面図である。
【図２】金属挿入板を中空部底面の樹脂内部に挿入させた従来のＤＩＰ型中空パッケージの概略断面図である。
【図３】金属挿入板を中空部内底面に露出させた従来のＤＩＰ型中空パッケージの概略断面図である。
【図４】（ａ）金属挿入板と連結バーにて連結した放熱フィンを有したリードフレームの平面図である。（ｂ）金属挿入板と連結バーにて連結した放熱フィンを有したリードフレームの放熱フィン部分の断面形状を示す図である。
【図５】図４のリードフレームを用いてインサート成形した後の中空パッケージの平面図である。（ｂ）その放熱フィン部分の断面形状を示す図である。
【図６】（ａ）アウターリード部が屈曲成形された水平放熱フィンを有する中空パッケージの平面図である。（ｂ）それの正面図である。
【図７】（ａ）図４のリードフレームを用いインサート成形した金属挿入板を中空部内底面に露出させた中空パッケージの平面図である。（ｂ）その放熱フィン部分の断面形状を示す図である。
【図８】（ａ）垂直に屈曲した放熱フィンを有する中空パッケージの平面図である。（ｂ）それの正面図である。
【図９】（ａ）断面Ｌ字形状に屈曲した放熱フィンを有する中空パッケージの平面図である。（ｂ）それの正面図である。
【図１０】（ａ）水平に延出した放熱フィンにレンズ鏡筒用実装穴を有する中空パッケージの平面図である。（ｂ）それの正面図である。
【図１１】（ａ）断面Ｌ字形状に屈曲した放熱フィンにレンズ鏡筒用実装穴を有する中空パッケージの平面図である。（ｂ）それの正面図である。
【符号の説明】
１　インナーリード
２　アウターリード
３　中空部内底面
４　固体撮像素子
５　透明板
６　金属挿入板
７　リードフレーム
８　連結バー
９　放熱フィン
１０　樹脂止めタイバー
１１　放熱フィン切断部
１２　レンズ鏡筒固定穴

Claims

中空パッケージの外側面に露出する金属製放熱フィンを有する樹脂製中空パッケージ。
中空パッケージの相対する２つの側面にインナーリード及びアウターリードが配置され、中空パッケージの残りの相対する２つの外側面に露出する金属製放熱フィンを有する請求項１に記載の樹脂製中空パッケージ。
前記金属製放熱フィンが、中空部底面の樹脂内部に挿入された金属挿入板と連結されている請求項１または２に記載の樹脂製中空パッケージ。
前記金属製放熱フィンが、中空部内底面に露出した金属挿入板と連結されている請求項１または２に記載の樹脂製中空パッケージ。