JP2006287123A - 固体撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 セラミック製パッケージ内に収納された固体撮像素子の放熱を低コストで行う。
【解決手段】 セラミック製パッケージ１２内に固体撮像素子１１を収納して構成され、回路基板１上に取り付けられる固体撮像装置１０において、固体撮像素子１１の背面を露出させ該背面を回路基板１側に直接対面させる貫通穴１６をセラミック製パッケージ１２に設けると共に貫通穴１６の開口を固体撮像素子１１で封止する。これにより、固体撮像素子１１の低コストの放熱が可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明はＣＣＤ型イメージセンサやＣＭＯＳ型イメージセンサ等の固体撮像素子をセラミック製のパッケージ内に収納して構成した固体撮像装置に係り、特に、低コストで固体撮像素子の放熱性能の向上を図った固体撮像装置に関する。
デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ、カメラ付携帯電話機等のデジタルカメラに搭載される固体撮像素子は、高画素化（多画素化）が進展すると共に動作クロックの高クロック化が進み、その発熱が問題になってきている。このため、下記特許文献１，２に記載されている様に、セラミック製のパッケージ内に収納された固体撮像素子の背面側に、ダイパッドや固体板を介してペルチェ素子等の冷却装置を取り付け、固体撮像素子の冷却を図っている。
特開平９―５５４８９号公報 特開平５―２２６７１号公報
高画素化や高クロック化の進んだ固体撮像素子は冷却しないと性能が劣化するため、冷却する必要がある。しかし、従来の様に、ペルチェ素子等の冷却装置をセラミック製パッケージ内に設けて固体撮像素子の冷却を図る構成は、製造コストが嵩んでしまうという問題があり、また、冷却装置まで設置する必要のない固体撮像素子を用いる場合には、冷却装置が無駄になってしまう。
本発明の目的は、低コストで放熱性能の向上を図った固体撮像装置を提供することにある。
本発明の固体撮像装置は、セラミック製パッケージ内に固体撮像素子を収納して構成され、回路基板上に取り付けられる固体撮像装置において、前記固体撮像素子の背面を露出させ該背面を前記回路基板側に直接対面させる貫通穴を前記セラミック製パッケージに設けると共に該貫通穴の開口を前記固体撮像素子で封止したことを特徴とする。
本発明の固体撮像装置は、前記回路基板に取り付けられたとき前記貫通穴で形成される室を外部に連通させる隙間を形成する端子を固体撮像装置背面に突設したことを特徴とする。
本発明の固体撮像装置は、前記セラミック製パッケージより熱伝導率が大きい材料で構成されるインサート部材を前記貫通穴で形成される室内に挿入したことを特徴とする。
本発明の固体撮像装置は、前記インサート部材を前記固体撮像素子の背面側の露出面全面に接着したことを特徴とする。
本発明の固体撮像装置は、前記インサート部材が前記回路基板側に接着する大きさとしたことを特徴とする。
本発明によれば、固体撮像素子で発生した熱が固体撮像素子の背面側に形成される室内に逃げるため、パッケージを大きくすることなく、低コストで固体撮像素子の放熱を図ることができ、固体撮像素子の性能劣化を回避可能となる。
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の断面模式図である。回路基板１の上に載置される固体撮像装置１０は、半導体ウェハに形成された矩形の固体撮像素子１１と、この固体撮像素子１１を収納するセラミック製のパッケージ１２及び保護ガラス１３とから成る。
本実施形態のセラミック製のパッケージ１２は、上から順に４枚のリング形状のセラミック板１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを積層して成り、最上段のセラミック板１２ａは、上端開口が保護ガラス１３により密封される。
セラミック１２ａの下側に密着して積層されるセラミック板１２ｂの表面には、複数のインナーリード１４が形成されており、各インナーリード１４が固体撮像素子１１の電極パッドにボンディングワイヤ１５で接続される。
図２は、固体撮像装置１０の保護ガラス１３を除去した状態の上面図であり、図示の例では、固体撮像素子１１の図示しない電極パッドと対応のインナーリード１４とが左右夫々１０本づつ計２０本のボンディングワイヤ１５で接続されているところを示す。尚、必要となるインナーリード線数はこれに限るものでないことはいうまでもない。
図１に戻り、セラミック板１２ｂの下側に密着して積層されるセラミック板１２ｃは、中央に、固体撮像素子１１より小面積の、図示の例では円形の貫通穴１６ａが穿設されており、固体撮像素子１１は、この貫通穴１６ａを完全に塞ぐ様に、接着剤１７によりセラミック板１２ｃに接着される。尚、図２に示す固体撮像素子１１の内側の矩形１８は、固体撮像素子１１の受光エリアを示す。
最下層のセラミック板１２ｄはセラミック板１２ｄに密着して積層され、また、このセラミック板１２ｄにも貫通穴１６ａに整列して連通する同一径の貫通穴１６ｂが穿設されている。
セラミック板１２ｂの表面に設けられたインナーリード１４は、セラミック板１２ｂ，１２ｃ内を貫通して設けられる内部配線１９を介し、セラミック板１２ｃ，１２ｄの間から外部に引き出された端子２０に接続され、各端子２０の先端部は、セラミック板１２ｄの背面側に折り曲げられる。各端子２０の折り曲げられた先端部が、回路基板１の配線パッドに密着して接続され、隣接する端子２０の折り曲げられた先端部間に隙間が形成される。
以上述べた構成の固体撮像装置１０では、固体撮像素子１１は、自ら貫通穴１６ａを封止したセラミック板１２ｃと保護ガラス１３との間に形成された室２２内に密封される。このため、この室２２内への塵埃等の侵入が阻止される。
固体撮像素子１１の背面は、貫通穴１６（１６ａ，１６ｂ）を通して回路基板１に直接対面するように露出されている。このため、固体撮像素子１１で発生した熱の多くは、固体撮像素子１１から背面側の室２３（穴１６によって形成された室）内に逃げ、残りの熱は、固体撮像素子１１の周辺部からセラミック板１２ｃを介してパッケージ１２に逃げ、外部に放熱される。
室２３内に逃げた熱の一部は、回路基板１に伝達され、回路基板１から外部に放熱される。また、固体撮像装置１０と回路基板１との間は、端子２０で接続されているだけであるため、端子２０の無い部分は隙間となっている。このため、固体撮像素子１１の背面側の室２３内に逃げた熱で温度上昇した室２３内の空気は、この隙間を介して外部に流出し、代わりに外部の空気が室２３内に入り、固体撮像素子１１を冷却する。
以上述べた様に、本実施形態によれば、外部に連通すると共に固体撮像素子１１の背面が直接露出する貫通穴１６をパッケージ内に設けたため、低コストで固体撮像素子１１の放熱性能の向上を図ることが可能となる。
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の断面模式図である。本実施形態の固体撮像装置３０の構成は、第１の実施形態に係る固体撮像装置と大部分が同一であるため、同一部材には同一符号を付してその説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。
本実施形態に係る固体撮像装置３０は、第１の実施形態の穴１６内（室２３内）に、パッケージ１２の材料よりも熱伝導率が大きいインサート部材３１を挿入したことを特徴とする。インサート部材３１は、接着剤３２により、固体撮像素子１１の背面側の露出面全面に接着するのが良い。
インサート部材３１は、例えば、円柱状の銅塊で構成し、外面を金メッキしたものを用いるのが良い。金メッキで覆うのは、密着性の向上と耐腐食性の向上のためである。
インサート部材３１の回路基板１側の端面は、回路基板１に接触状態に設けても良く、また、離間した状態で設けてもよい。インサート部材３１を回路基板１に接触させることで、固体撮像素子１１の熱はインサート部材３１を介して回路基板１に直接伝達されるため、回路基板１の放熱特性が高い場合に好適である。また、第１の実施形態で説明したように、固体撮像装置３０と回路基板１との間の端子２０間の隙間を通した空気の入れ替わりを利用して放熱を図るのが好ましい場合には、インサート部材３１と回路基板１との間に隙間があっても良い。
本発明に係る固体撮像装置は、低コストで固体撮像素子の冷却を図ることができるので、高画素化や高クロック化の進展した固体撮像素子をセラミック製パッケージ内に搭載した固体撮像装置等として有用である。
本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の断面模式図である。 図１に示す固体撮像装置の保護ガラスを除去した状態の平面図である。 本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の断面模式図である。
符号の説明
１ 回路基板
１０，３０ 固体撮像装置
１１ 固体撮像素子
１２ セラミック製パッケージ
１３ 保護ガラス
１４ インナーリード
１５ ボンディングワイヤ
１６ 固体撮像素子背面側の貫通穴
１７，３２ 接着剤
１８ 受光エリア
２０ 端子
２３ 固体撮像素子背面側の室
３１ インサート部材

Claims (5)

  1. セラミック製パッケージ内に固体撮像素子を収納して構成され、回路基板上に取り付けられる固体撮像装置において、前記固体撮像素子の背面を露出させ該背面を前記回路基板側に直接対面させる貫通穴を前記セラミック製パッケージに設けると共に該貫通穴の開口を前記固体撮像素子で封止したことを特徴とする固体撮像装置。
  2. 記回路基板に取り付けられたとき前記貫通穴で形成される室を外部に連通させる隙間を形成する端子を固体撮像装置背面に突設したことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
  3. 前記セラミック製パッケージより熱伝導率が大きい材料で構成されるインサート部材を前記貫通穴で形成される室内に挿入したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の固体撮像装置。
  4. 前記インサート部材を前記固体撮像素子の背面側の露出面全面に接着したことを特徴とする請求項３に記載の固体撮像装置。
  5. 前記インサート部材が前記回路基板側に接着する大きさとしたことを特徴とする請求項４に記載の固体撮像装置。
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