JP2006303483A - 固体撮像素子収納用ケース及び固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】成形時に生じるソリを抑制でき、かつ実装時に固体撮像素子収納用ケースに加わる熱によりケースが変形し、それに伴う固体撮像素子の変形による特性不良を防止することができる固体撮像素子収納用ケース及び固体撮像装置を提供すること。
【解決手段】ケース内部に先端が露出したインサート金属端子を有し、略矩形の樹脂製底板とその周縁に略垂設された樹脂製側壁部から一体に成形され、開口部が透明板により閉塞可能な樹脂製中空ケースであって、該ケース内部に露出したインサート金属端子底面から透明板を固着する面までの高さ（ｃ）がケース外底面からケース内部に露出したインサート金属端子底面までの高さ（ａ）の０．７倍以上１．８倍以下であることを特徴とする固体撮像素子収納用ケース及びこれを用いた固体撮像装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、固体撮像素子収納用ケース及び固体撮像装置に関し、特に樹脂製の固体撮像素子収納用ケース及びそれを用いてなる固体撮像装置に係る。

従来、固体撮像装置の一部に透明板を用いて固体撮像素子表面の受光素子が受光可能にした固体撮像装置では、予めセラミックを材質として成形された中空ケースの側壁に、導電性金属材料を材質として成形されたリードフレームを挟み込んで、中空ケースを成形していた。

近年、資材費を安価にするため、中空ケースの材質をセラミックから樹脂に変更することが開発されつつある。従来のセラミックケースでは、セラミックと固体撮像素子の熱膨張差は同等であるのでアイランドは不要であるが、樹脂製ケースでは、樹脂と固体撮像素子には熱膨張差が生じ、固体撮像素子にストレスが加わるので、アイランドの設置が好ましい。

この樹脂製中空ケースに固体撮像素子を組み込む場合、まず、一体成形されたケース本体の下部に設けられたアイランドに熱伝導性のよい樹脂を塗布／乾燥して固体撮像素子をマウントし、固体撮像素子に設けられたボンディングパッドと、金属端子とをアルミニウム又は金等のボンディングワイヤで接続する。

その際、ボンディングワイヤとボンディングパッド又は金属端子の金属との密着性を向上させるために、通常、中空ケース全体を加熱してボンディングを行う。
そして、ボンディングによる接続が完了した後、パッケージ上部に光を透過する透明板を接着剤を用いて接着し、素子の実装が完了する。

このように、固体撮像素子収納用ケースでは、ケース上部及び下部と金属端子からなるケース本体を一体成形する時に加熱される他、固体撮像素子を中空ケースに実装するに際して、固体撮像素子をアイランドに接着するときの加熱、ボンディング強度を向上させるための加熱、光透過性のよい透明板を取り付ける際の加熱等、数回にわたってケースは加熱・冷却され、この加熱・冷却によってケースが変形すると、ケースに搭載される固体撮像素子もそれに伴って変形する。

このように、固体撮像素子が実装された固体撮像素子収納用ケースは、樹脂からなるケース本体と、金属からなる金属端子と、ガラス又はプラスチックからなる透明板等の熱膨張・熱収縮率の全く異なる材料によって構成されているため、実装時の加熱温度が高くなるに従って、熱膨張・熱収縮の違いによるケースの変形が大きくなる。

ここで、ケース上部とケース下部の体積比を、ケース上部の体積：ケース下部の体積＝１：１．６〜１：１．８にすることによって、一体成形時のソリを抑えることが提案されている（特許文献１参照）。
しかしながら、射出成形等によって成形された樹脂製ケースは、樹脂が線膨張率に異方性を有することが多いことから、成形時のケース内への樹脂の流れ方によってケース底板と側壁で線膨張率に差を有することがあり、この線膨張率の差がケースを加熱・冷却した場合のソリの原因となる。したがって、特許文献１のようにケース上部と下部の体積比を制御するだけではケースのソリを抑制するのは困難であり、成形時のケース内への樹脂の流れ方を制御するためにケース底板と側壁の寸法を制御する必要がある。

特に、実装の自動化が進むにつれ、実装時のケースの加熱温度が高くなる方向にあり、実装時の熱ストレスによりケースのソリが増大する。固体撮像素子は、アイランドに固着されているために、ケースのソリに追随して変形し、固体撮像素子のソリが規格を越えて特性不良を引き起すという問題が生じる。

また、この固体撮像素子のソリにより入射光の焦点がずれて、画像読み取り素子が画像を正確に読み取ることができなくなるという問題が生じる。

特開平１１−３３０２８５号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、成形時に生じるソリを抑制でき、かつ実装時に固体撮像素子収納用ケースに加わる熱によりケースが変形し、それに伴う固体撮像素子の変形による特性不良を防止することができる固体撮像素子収納用ケースを提供することにある。

本発明が解決しようとする課題は、以下の（１）によって解決された。
（１）ケース内部に先端が露出したインサート金属端子を有し、略矩形の樹脂製底板とその周縁に略垂設された樹脂製側壁から一体に成形され、開口部が透明板により閉塞可能な樹脂製中空ケースであって、該ケース内部に露出したインサート金属端子底面から透明板を固着する面までの高さ（ｃ）がケース外底面からケース内部に露出したインサート金属端子底面までの高さ（ａ）の０．７倍以上１．８倍以下であることを特徴とする固体撮像素子収納用ケース。

本発明の好ましい実施態様（２）〜（６）を以下に列記する。
（２）ケースの長手方向の側壁部の厚さ（ｂ）がケース外底面からケース内部に露出したインサート金属端子底面までの高さ（ａ）の０．５倍以上２倍以下である(１)に記載の固体撮像素子収納用ケース、
（３）ケースの長手方向中央部の断面において、ケース内部に露出したインサート金属端子底面から下部のケースの断面積がインサート金属端子底面から上部のケースの断面積の２倍以上２０倍以下である（１）又は（２）に記載の固体撮像素子収納用ケース、
（４）ケースの底板の長手方向の長さが短手方向の長さの３倍以上１５倍以下である（１）〜（３）いずれか１つに記載の固体撮像素子収納用ケース、
（５）該樹脂が熱可塑性樹脂であり、該固体撮像素子収納用ケースが前記熱可塑性樹脂又はその組成物を射出成形することにより得られたものである（１）〜（４）いずれか１つに記載の固体撮像素子収納用ケース、
（６）（１）〜（５）いずれか１つに記載の固体撮像素子収納用ケースを用いた固体撮像装置。

換言すれば、上記固体撮像素子収納用ケースは、底板とその周縁に略垂設された側壁により構成される凹部を有する樹脂製のケース本体、前記底板の内底面上に設けられ、固体撮像素子が固定されるべきアイランド、及び、前記凹部内から前記側壁を貫通して前記ケース本体の外部に延びたリード端子を備え、前記底板の外底面から凹部の内底面と前記リード端子との界面までの距離を（ａ）とし、前記底板の内底面から前記凹部の開口端面までの距離を（ｃ）とした場合、（ｃ）は（ａ）の０．７倍以上１．８倍以下であることを特徴とする。
この場合、ケース本体の厚み方向の反り（ソリ）を従来の１／２以下に抑制することができた。
なお、このような反り抑制効果は、ケース本体の断面が矩形である場合、長手方向の短手方向に対するアスペクト比が３以上である場合に顕著であり、また、側壁の厚み（ｂ）は、（ａ）の０．５倍以上２倍以下であることが好ましい。この場合、底板と側壁の線膨張及び強度のバランスが良好であり、ソリが生じ難い。
特に、ケース本体の長手方向に沿ってケース本体の底板と一体に設けられた一対の樹脂製のリブを備える場合、ケース本体が歪が生じやすいアスペクト比の高いものであって、且つ、樹脂からなるにも拘わらず、ケース本体の長手方向に垂直な方向の反りや撓みを抑制することができる。

本発明によれば、熱ストレスによる固体撮像素子収納用ケース及び固体撮像素子のソリを低減し、特性不良を改善することができる。特に、自動実装に適した固体撮像素子収納用ケースを提供することができる。

本発明の固体撮像素子収納用ケース（本発明では、単に「ケース」ともいう。）は、ケース内部に先端が露出したインサート金属端子を有し、略矩形の樹脂製底板とその周縁に略垂設された樹脂製側壁から一体に成形され、開口部が透明板により閉塞可能な樹脂製中空ケースであって、該ケース内部に露出したインサート金属端子底面から透明板を固着する面までの高さ（ｃ）がケース外底面からケース内部に露出したインサート金属端子底面までの高さ（ａ）の０．７倍以上１．８倍以下であることを特徴とする固体撮像素子収納用ケースであることを特徴とする。

以下、本発明及びその好ましい実施態様について適宜図面を参照しながら説明する。
図１〜４は、本発明の固体撮像素子収納用ケース及びそれを用いた固体撮像装置の一例を示す断面概略図である。

本発明において固体撮像素子収納用ケース１は、樹脂又は樹脂組成物からなる中空構造の樹脂製中空ケースであり、開口部は、透明板５によって閉塞可能である。固体撮像用素子２は、固体撮像素子収納用ケース１内に設けられ、透明板５を通して入射する外部光を受光する。

本発明の固体撮像素子収納用ケースは、合成樹脂単独又は樹脂に必要に応じて各種充填材を含む樹脂組成物を成形して得られるものである。なお、樹脂及び充填剤の詳細については後述する。

また、透明板は、波長４００〜８００ｎｍにおいて９０％以上の透過率を有することが好ましく、特に、固体撮像装置をバーコードリーダーに用いる場合には、波長６５０〜６６０ｎｍにおいて、９０％以上の透過率を有することが好ましい。透明板は、例えば透明ガラス、透明樹脂又は透光性セラミックによって形成することができる。より具体的には、透明板の材質として、ガラス、アクリル樹脂、ポリカーボネート、シクロオレフィン単位含有ポリマーが例示できる。

樹脂製中空ケース１は略矩形の樹脂製底板１１とその周縁に略垂設された樹脂製側壁１２とから一体に形成されている。略矩形の樹脂製底板１１及び樹脂製側壁１２は、いずれも適当な厚さを有している。ここで、略矩形の樹脂底板１１はケース外部に面する外底面及びケース内側に面する内底面を有している。

固体撮像素子収納ケースの底板は、中空部である内底面上に矩形の金属製アイランド及び／又は固体撮像素子を設置することのできるものであればよい。従って、図１に示すように、平坦な内底面を有するものでもよく、また、図２に示すように、内底面の金属製アイランド及び／又は固体撮像素子を設置する面が凹みを有していてもよい。さらに、内底面から部分的に隆起した領域に金属製アイランド及び／又は固体撮像素子を設けてもよい。

さらに、図４に示すように、樹脂製中空ケースは、ケース外底面から垂設されたリブ１３を有することもできる。「リブ」とは、樹脂ケースの機械的強度を補強する部分をいう。リブは、外底面の長手方向に垂設されていることが好ましい。「長手方向」とは、矩形の長辺方向のことをいい、「短手方向」とは、矩形の短辺方向のことをいう。「外底面の長手方向に垂設されている」とは、外底面の長手方向とほぼ平行であって、外底面からほぼ垂直に設けられていればよく、リブの断面形状は、長方形や台形、三角形であってもよい。設けるリブの数としては、２つが好ましい。また、設ける位置は、樹脂製底板短手方向の両端部であることが好ましい。複数のリブを有する場合、各リブの断面形状が合同であることが好ましい。

また、「略矩形」とは、正方形及び矩形の形状のほかにほぼ矩形の形状を含む意である。「ほぼ矩形」とは、平行な長辺を有するが、短辺が直線状であっても長辺と直交していないか、又は短辺が直線でない形状、及び、きわめて縦長の楕円等を含む意である。例えば、樹脂製中空ケースの底板は、矩形の四隅が欠けている形状、矩形の角が丸みを帯びている形状、あるいは短辺が直線状ではなく、半円状の形状でもよい。

樹脂製側壁１２は略矩形の底板の周縁に略垂設されている。側壁は、底板の完全な周縁部ではなく、底面の長辺及び／又は短辺のやや内側から垂設されたものでもよい。また、「略垂設」とは、厳密に垂直に設けられた側壁の他に、開口部に向かってやや広がって設けられた側壁をも含む意である。「やや広がって」とは、垂直方向から４５°以内、好ましくは３０°以内の傾斜を有することをいう。また、側壁は、上部又は下部に向かって厚みを増すような傾斜を有する側壁、段差や凹みを有する側壁であってもよい。
また、樹脂製中空ケースの開口部周縁には、透明板５をはめ込むための切り込みや段差を設けることができる。

固体撮像素子２は、固体撮像素子収納用ケース１の内底面に設置されるが、図示されていない金属製のアイランドがケースの内底面に設置され、アイランド上に固体撮像素子２が固着されることが好ましい。固体撮像素子２は接着剤、ハンダ等でアイランドに固着されていることが好ましく、接着剤で固着されていることがより好ましい。固体撮像素子は、熱伝導率の高い接着剤で固着されていることが好ましい。具体的には、熱伝導率が１Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましく、３Ｗ／ｍＫ以上であることがより好ましい。また、絶縁性の樹脂を用いて固着されていることが好ましい。

固体撮像素子２は、アイランド上に固着されることが好ましいが、アイランドを設けずにケース内底面上に固着することもできる。

アイランドを設ける場合は、その両端は、金属端子と同様に、固体撮像素子収納用ケース１内に挟持埋設して挿設することが好ましい。この場合、金属端子形成部分及びアイランド形成部分が一体となった金属製リードフレームを射出成形用の金型内に挿入してから射出成形（インサート成形）を行った後に、金属製リードフレームの不要部分を切り取ることによって金属端子とアイランドを分離することができる。又、インサート成形時に、最初から金属端子とは分離しているアイランド形成部分を金型内に挿入することもできる。
なお、中空ケースを成形した後にアイランドの両端を接着剤等により中空ケースの内底面に固定することもできる。

アイランドは、平坦な金属板により構成され適当な厚さを有する。アイランドに使用する金属は、適当な強度と熱伝導率を有することが好ましく、銅、銅合金、鉄合金及びアルミニウム（アルミニウム合金）が例示できる。アイランド用金属として、銅や鉄５８％ニッケル４２％の合金である４２アロイ、アルミニウム（アルミニウム合金）を好ましく使用できる。これらの金属（合金）はメッキを施して使用することができ、メッキの材質としては、金、銀、ニッケル及びはんだが例示できる。

アイランドの形状は特に制限されないが、４以上の縦横比を有する矩形であることが好ましく、４〜１００の縦横比を有することがより好ましい。

アイランドの長手方向の側縁の一箇所以上に隣接した切り欠きを設けることも好ましい。この隣接する切り欠きは、アイランドの対向する長辺の反対側から交互に設けられていることが好ましい。また、この切り欠きはアイランドの長手方向に一様に設けられてはおらず、隣接する切り欠き群を複数設ける場合には、一定の距離をおいて、とびとびに設けることが好ましい。

さらに、アイランド上に固定された固体撮像素子２は、入出力端子を外部に引き出すための金属端子と接続される。導電性金属から形成された金属端子は、一部が固体撮像素子収納ケース１内に埋設されて、その内端側のインサート金属端子３は先端が露出しており、ケース内に差込まれている。一方、金属端子の他の一端は固体撮像素子収納ケース外に露出している。

金属端子は金属製であり、金属製の公知のものを使用することができる。金属としては銅、銅合金、鉄合金が例示でき、銅や鉄５８％ニッケル４２％の合金である４２アロイを好ましく使用できる。これらの金属（合金）はメッキを施して使用することができ、メッキの材質としては、金、銀、ニッケル及びはんだが例示できる。
固体撮像素子２は、先端が露出したインサート金属端子３と、ボンディングワイヤ４で接続される。ボンディングワイヤ４はアルミニウム又は金等の金属からなる細線である。

本発明において、ケース内部に露出したインサート金属端子底面から透明板を固着する面までの高さ（ｃ）は、ケース外底面からケース内部に露出したインサート金属端子底面までの高さ（ａ）の０．７倍以上１．８倍以下であり、０．８倍以上１．５倍以下であることが好ましい。

樹脂製ケースを射出成形法等で成形する場合、樹脂はケース底板についてはその面と水平方向に流動するが、側壁については側壁の面内方向、つまり底板面とは垂直の方向にも流動しやすい。その結果、樹脂製ケースの底板と側壁はケースの長手方向に対して異なる線膨張率を有することになり、側壁が底板よりも線膨張率が大きくなる傾向にあり、加熱・冷却時にケースにソリが生じる。

ｃがａの０．７倍未満及び１．８倍を超える場合は、上記理由により側壁と底板の線膨張の差が大きくなり、ケースにソリが生じてしまう。一方、このように固体撮像素子収納用ケースの底板の厚み及び中空部の高さを規定することによって、ケースのソリを抑えることができる。

また、ケースの長手方向の側壁の厚さ（ｂ）がケース底面からケース内部に露出したインサート金属端子底面までの高さ（ａ）の０．５倍以上２倍以下であることが好ましく、０．８倍以上１．８倍以下であることがより好ましい。

ｂがａの０．５倍以上２倍以下であると、底板と側壁の線膨張及び強度のバランスが良好であり、ソリが生じ難いので好ましい。さらに、ｂがａの０．５倍以上２倍以下であると、射出成形等による成形時における側壁への樹脂の底板面とは垂直方向への流動が顕著にならず、底板と側壁の線膨張差が小さいため、ケースにソリが生じ難いので好ましい。

従って、ケース側壁の厚さを規定することにより、さらにソリの少ない固体撮像素子収納用ケースとすることができるので好ましい。

ここで、ケース外底面からケース内部に露出したインサート金属端子底面までの高さ（ａ）及びケースの長手方向の側壁の厚さ（ｂ）について説明する。

図１〜図４は、異なる断面形状を有する本発明の固体撮像素子収納用ケースの断面概略図を例示している。

図１において、ａは、ケース外底面、すなわち底板の外底面からケース内部に露出したインサート金属端子（リード端子）底面までの高さを指す。また、図２に示すように固体撮像素子の固着面とインサート金属端子底面に段差がある場合であっても、ケース外底面からインサート金属端子底面までの高さをａとする。図４に示すように底板外底面にリブが設けられ、ケース外底面に段差がある場合でも、底板の外底面からの高さをａとする。

ｂは、ケースの長手方向の側壁の厚さを指す。側壁が傾斜を有する場合、図３に示すように側壁が段差を有する場合には、ケース内部に露出したインサート金属端子底面から透明板固着面までの範囲にある側壁部のうち、５割以上の水平方向の側壁の厚みが上記範囲にあることが好ましい。即ち、該側壁の５割以上がａ（ケース外底面からケース内部に露出したインサート金属端子底面までの高さ）の０．５倍以上２倍以下であることが好ましい。

また、図２に示すようにインサート金属端子底面より下部に段差を有していても、ｂはインサート金属端子底面より上部の厚さを問題とし、インサート金属端子底面より下部の厚さについてはこれを考慮しないものである。

本発明において、ケースの長手方向中央部の断面において、ケース内部に露出したインサート金属端子底面から下部のケースの断面積がインサート金属端子底面から上部のケースの断面積の２倍以上２０倍以下であることが好ましい。２倍以上１５倍以下であることがより好ましく、２倍以上１０倍以下であることがさらに好ましい。

上記範囲内にあると、底板と側壁の線膨張及び強度のバランスが良く、ケースにソリを生じ難いので好ましい。さらに、固体撮像素子の載置スペースが十分に確保できるので好ましい。

また、固体撮像素子収納用ケースの底板の長手方向の長さが短手方向の長さの３倍以上１５倍以下であることが好ましく、４倍以上１２倍以下であることがより好ましい。

上記範囲内であると、本発明の効果が十分に得られると共に、長手方向のケースのソリが抑制できるので好ましい。

固体撮像素子収納用ケースは、樹脂又は必要に応じて各種充填剤を充填した樹脂組成物からなる中空構造を有し、射出成形法、射出圧縮成形法、圧縮成形法、トランスファー成形法等により形成される。使用される樹脂としては、成形可能な熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂が挙げられ、難燃性、電気絶縁性、強度・剛性の観点から選択することが好ましい。成形サイクルが短縮でき、成形コストが削減できるという観点からは、熱可塑性樹脂を使用し、射出成形法で該ケースを形成することが好ましい。

また射出成形を行う場合は、底板と側壁への樹脂及び／又は樹脂組成物の流動を制御してケースにソリを生じにくくさせるという観点から、ゲートはケースの短手方向の側壁部又はケース外底面の長手方向端部に設けられていることが好ましい。ここで、「短手方向の側壁部」とは、底板の短辺とほぼ平行であって、底板よりほぼ垂直に設けられた側壁のことをいう。

ゲートをケース短手方向の片側側壁面内又はケース外底面の長手方向端部に設けることにより、長手方向の側壁及び長手方向と平行に設けられたリブに対して平行方向に樹脂がバランスよく流動することになり、成形されたケースの側壁部、底板及びリブの各部の線膨張率が均等になり、加熱・冷却時の熱変形に伴う反りの発生を抑制することができるので好ましい。

熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂等が例示でき、フェノール樹脂、エポキシ樹脂が好ましく使用される。また熱可塑性樹脂としては、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、フッ素樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、液晶性ポリマー、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂等が例示でき、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、液晶性ポリマーが好ましく使用され、流動性、耐熱性、剛性に優れているという観点からは液晶性ポリマーがもっとも好ましく使用される。これらの樹脂は単独で用いても複数を同時に用いてもよい。

上記の樹脂の概要については、「高分子大辞典」（丸善株式会社発行、平成６年９月２０日）及びそこに引用される文献などに記載されている。

固体撮像素子収納用ケースを形成する樹脂は、強度や剛性、耐熱性の向上、寸法精度向上、線膨張係数低下等の目的から、各種の充填材が充填されているドガラスファイバーなど）、ガラスビーズ、中空ガラス球、ガラス粉末、マイカ、タルク、クレー、シリカ、アルミナ、チタン酸カリウム、ウォラストナイト、炭酸カルシウことが好ましい。使用される充填剤としては、ガラス繊維（ミルドガラスファイバー、チョップム、炭酸マグネシウム、硫酸ソーダ、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、亜硫酸カルシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、珪酸カルシウム、けい砂、けい石、石英、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉄、グラファイト、モリブデン、アスベスト、シリカアルミナ繊維、アルミナ繊維、石膏繊維、炭素繊維、カーボンブラック、ホワイトカーボン、珪藻土、ベントナイト、セリサイト、シラス、黒鉛などの無機フィラー、チタン酸カリウムウィスカ、アルミナウィスカ、ホウ酸アルミニウムウィスカ、炭化珪素ウィスカ、窒化珪素ウィスカなどの金属ウィスカ又は非金属ウィスカ類などを例示することができる。

本発明の固体撮像素子収納用ケースは、固体撮像装置に好ましく使用できる。
固体撮像素子は、透明板を通して入射する光に応答して信号電荷を発生する画素の配列と画素配列の信号電荷を順次読み出す機能を有する読み出し部を有する。固体撮像素子は、好ましくは多数の画素配列を有する半導体撮像素子である。
固体撮像素子は、一次元状画素配列の一次元イメージセンサと二次元状画素配列の二次元イメージセンサに大別されるが、本発明の固体撮像素子は、一次元イメージセンサであることが好ましい。一次元イメージセンサの代表的な長さは、２〜１５ｃｍであり、好ましくは３〜１０ｃｍである。
なお、一次元イメージセンサを使用した固体撮像装置はファクシミリ、スキャナ、バーコードリーダー等に利用することができ、二次元イメージセンサを使用した固体撮像装置はテレビカメラ等に利用することができる。

以下、上述の固体撮像素子収納用ケースを備えた固体撮像装置２０の具体的な構成について説明する。

図５は、固体撮像素子収納用ケースを備えた固体撮像装置２０の一例を示す分解斜視図である。
図６は、図５に示す固体撮像素子収納用ケースの断面図である。

図５に示す本発明の固体撮像装置２０は、底板１１とその周縁に略垂設された側壁１２により構成される凹部を有する樹脂製のケース本体１、前記底板の内底面上に設けられ、固体撮像素子２を固定するためのアイランド３０、前記アイランド３０上に固定された固体撮像素子２、前記凹部内から前記側壁１２を貫通して前記ケース本体１００の外部に延びたリード端子３、前記固体撮像素子２と前記リード端子３とを接続するボンディングワイヤ（不図示、図１〜４参照）及び凹部の開口部を塞ぐ透明板５を備える。

上述のように、固体撮像素子収納用ケース１は、固体撮像素子２を内部に配置するための凹部ＤＰを有し、長手方向Ｘの寸法が幅方向Ｙの寸法の３倍以上の樹脂製のケース本体（中空ケース）１００と、収納用凹部ＤＰの内部からケース本体１００の長手方向Ｘに平行な側壁（側壁部）１２を貫通して外部に延びた複数のリード端子（インサート金属端子）３を備えている。

この固体撮像装置２０は、固体撮像素子収納用ケース１と、収納用凹部ＤＰ内に設けられた固体撮像素子２と、収納用凹部ＤＰの開口部を塞ぐ透明板５とを備えている。ケース本体１００の長手方向の短手方向（幅方向）に対するアスペクト比は高く、３以上である。アスペクト比の高いケース本体１００の材料として液晶ポリマーを用いると、長手方向に揃った高分子の配向状態を得ることができ、耐熱性、強度特性、低熱膨張性に優れることとなる。また、上述のように、好適には、樹脂内に無機材料からなるフィラーを含む。すなわち、無機材料からなるフィラーが樹脂内に含まれることにより、更に剛性を高めることができる。液晶ポリマーと無機材料フィラーとの組み合わせにより相乗的に高剛性を有するケースを構成することができる。フィラーは、複数の繊維状体又は針状体からなり、個々の繊維状体又は針状体のアスペクト比は５以上である。

また、固体撮像素子２のアスペクト比も３以上である。固体撮像素子２は、一次元ＣＣＤ（ラインセンサ）であることが好ましい。アスペクト比の高い固体撮像素子２は撓みやすいので、本発明は、このような固体撮像素子２を使用する場合に特に効果的である。なお、固体撮像素子２は、アイランド３０の長手方向両端部のみでアイランド３０に固定してもよい。

固体撮像素子収納用ケース１の長手方向両端部には、それぞれ補強部１０５が設けられている。補強部１０５は、側壁１２と一体に形成されており、ケース本体１００の長手方向両端から、長手方向Ｘに沿って外方に突き出している。補強部１０５のＸＹ断面はケース本体１００の両端部と共に略Ｕ字型を構成している。補強部１０５は、側壁１２に垂直な方向の反りや撓みを抑制している。補強部１０５の内側の空間内には、リードフレームの一部（不図示）を露出させてもよい。

ケース本体１００の側壁部１２は、幅方向Ｙを深さ方向とし、長手方向Ｘに沿って延びた複数の凹部（肉盗み部：凹溝）１０４を有している。これにより、樹脂成型時の樹脂の流れを均一化し、且つ、軽量化を行うことができる。側壁部とは、側壁、底板の周縁部及びリブがある場合にはこれを含めたケース本体１の外周部をいう。

図７は、スリット（切り欠き）３２を有するアイランド３０を備えた固体撮像素子収納用ケースの一例についての中央部の斜視図である。

ケース本体１００には、ケース本体１００の底板１１の長手方向Ｘに沿って底板１１及び側壁１２と一体的に設けられた一対の樹脂製のリブ１３が設けられている。一対のリブ１３によって、これらの間に凹溝ＬＧＲが形成されている。ケース本体１００は、歪が生じやすいアスペクト比の高いものであって、且つ、樹脂からなるにも拘わらず、この装置では、長手方向Ｘの延びたリブ１３を有することにより、ケース本体１００の長手方向Ｘに垂直な方向の反りや撓みを抑制することができる。リブ１３の数は複数であることが好ましく、剛性を高める観点からは、リブ１３は側壁１２の高さ方向Ｚの延長線上に位置することが好ましい。

固体撮像素子収納用ケース１は、凹部ＤＰの底面上に設けられ、固体撮像素子２を固定するためのアイランド３０と、アイランド３０に連続しケース本体１００の長手方向に沿った側壁１２内を貫通しケース外部に露出するアイランド押さえ部３４とを備えている。アイランド押さえ部３４が側壁１２に貫通しているため、アイランド３０のケース本体１００に対する移動を規制することができ、したがって、アイランド３０のソリ及び固体撮像素子２のソリを抑制し、その特性の劣化を抑制することができる。また、アイランド押さえ部３４を介してケース外部に放熱を行うこともできる。

アイランド３０は、その両端部を除く位置において、幅方向の一方端から他方端に向けて延びた一対のスリット（切り欠き）３２を備えている。スリット３２の近傍のアイランド部分には容易に応力が集中して、このアイランド部分が撓み、また、膨張・収縮を吸収するため、固体撮像素子２の撓みを抑制することができる。

また、固体撮像素子収納用ケース１は、アイランド３０に連続しケース本体１００の長手方向に沿った側壁１２内へ延びた少なくとも一対のアイランド押さえ部３４を備えている。一対のアイランド押さえ部３４は、長手方向Ｘに沿って離隔しており、スリット３２は、一対のアイランド押さえ部３４間の中央位置Ｊの近傍に設けられている。アイランド押さえ部３４の位置は、アイランド３０の幅方向に沿ったアイランド押さえ部３４の中心線の位置で規定する。一対のアイランド押さえ部３４間の距離をＸ０とすると、一方のアイランド押さえ部３４の位置から中央位置Ｊまでの距離Ｘ１と、他方のアイランド押さえ部３４から中央位置Ｊまでの距離Ｘ２は、共にＸ０／２に等しい。

上述のように、一対のアイランド押さえ部３４が存在するため、アイランド３０のソリは抑制されるが、一対のアイランド押さえ部３４の位置が側壁１２に固定されているため、これらの間のアイランド３０の中央位置Ｊの近傍に応力がかかりやすくなる。この中央位置Ｊの近傍にスリット３２が設けられているため、この位置で応力を吸収して、このアイランド部分が撓み、また、膨張・収縮を吸収するため、固体撮像素子２の撓みを抑制することができる。

スリット３２の最深部Ｄは、曲面で構成されている。この曲面は、アイランド３０の厚み方向に平行なＺ軸を中心とした円筒面を部分的に含む。この場合、スリット３２の形成部位におけるアイランド３０に応力が集中した場合、最深部Ｄにおける局所的な応力集中を緩和することができるため、アイランド３０の耐久性に優れることとなる。また、スリットの最深部が曲面で構成されることにより、成型時のバリ発生を低減することも可能となる。

スリット３２の内部には気体が充填されている。換言すれば、スリット３２の撓みを抑制する固体（樹脂）がスリット３２の内部に存在しないため、スリット３２の形成部位におけるアイランド３０が容易に撓み、また、膨張・収縮を吸収することができる。

また、ケース本体１００は、アイランド３０の幅方向両端に接触する一対の突起部１０１を備えている。突起部１０１は、アイランド３０の長手方向に沿って延びている。一対の突起部１０１はアイランド３０の幅方向の移動を規制することができる。ケース本体１００は、アイランド３０の長手方向に沿って延びた一対の凹溝ＳＧＲを備えており、各突起部１０１の側面は、それぞれ各凹溝ＳＧＲの一方の側面を構成している。なお、突起部１０１は、スリット３２の形成位置には設けられておらず、スリット３２の形成部位におけるアイランド３０が容易に変形できるようになっている。

図７は、分割されたアイランドを備えた固体撮像素子収納用ケースの一例の中央部の斜視図である。

一対のアイランド３０，３０はケース本体１００の長手方向に沿って離間して設けられている。すなわち、アイランド３０，３０は分離しており、双方のアイランド３０，３０の間のケース本体部位１００Ａにアイランドが固定されていないため、このケース本体部位１００Ａが撓み易く、また、膨張・収縮を吸収することができ、固体撮像素子２の撓みを抑制することができる。他の構造は上述の通りであり、一対のアイランド押さえ部３４間の中央位置Ｊは、ケース本体１００の長手方向の中央位置に一致する。

図９は、固体撮像素子収納用ケースの一例を射出成形するための金型の一例を説明する断面図である。

上述の固体撮像素子収納用ケースを射出成型する場合、対向面間に上述のケース形状のキャビティを有する第１金型Ｍ１と第２金型Ｍ２との間に、樹脂ＲＥを流し込む。第１金型Ｍ１と第２金型Ｍ２はケース成形用金型を構成する。第１金型Ｍ１と第２金型Ｍ２との間には、上述のリードフレーム５０が挿入される。

第２金型Ｍ２は、Ｚ方向に延びたテーパ状の樹脂導入孔Ｍ２１を有しており、樹脂導入孔Ｍ２１の先端部からＸ方向に延びる連絡通路Ｍ２２を有している。連絡通路Ｍ２２の先端部は、ゲート部を構成し、ここからキャビティ内に樹脂ＲＥが導入され、樹脂はＸ方向に沿ってキャビティ内を流れていく。したがって、樹脂ＲＥが液晶ポリマーである場合には、これを構成する高分子の配向がＸ方向に揃ってくる。

樹脂を充填し固化した後、第１金型Ｍ１と第２金型Ｍ２を分離し、第１金型Ｍ１を貫通した複数のエジェクタピンＥＰで、固化した樹脂を第２金型Ｍ２方向へ押すと、固体撮像素子収納用ケースが完成する。すなわち、本発明の方法は、金型Ｍ１，Ｍ２のキャビティ部に樹脂を注入・固化する工程を含んでいる。しかる後、アイランド３０上に固体撮像素子２を固着し、続いて、固体撮像素子２とリード端子３をボンディングワイヤで電気的に接続し、最後に、ケースの上部開口部を透明板５にて封止し、上述の固体撮像装置２０が完成する。

（実施例１）
液晶性ポリマー（スミカスーパー Ｅ６００８ Ｂ（住友化学（株）製））を使用し、射出成形機（ＥＳ−４００（日精樹脂工業（株）製））を使用して、矩形状底板外寸が１０ｍｍ×８０ｍｍであり、金属製のリード端子が挿入されている固体撮像素子収納用ケースを作成した。このとき、ケースの外底面からケース内部に露出したインサート金属端子底面までの高さ（底板厚み）（ａ）を１．５ｍｍ、インサート金属端子底面から透明板を固着する面までの高さ（側壁部高さ）（ｃ）を１．５ｍｍ、側壁部の厚さ（ｂ）を２．２ｍｍとし、ゲートを短手方向の片側側壁部面内に設置した（成形温度：３５０℃、射出速度：５０ｍｍ／ｓｅｃ）。得られたケースの底面の長手方向の最大反り量は１８μｍであった。

ここで、ケース底面の長手方向の最大反り量とは、ケース底板裏面の長手方向の両端を結ぶ直線を基準としたときのケース長手方向中央部の最大の変形量を表す。

（比較例１）
底板厚み（ａ）を１．０ｍｍ、側壁部高さ（ｃ）を２．０ｍｍ、側壁部の厚さ（ｂ）を２．２ｍｍとした以外は実施例１と同様にして、樹脂製固体撮像素子収納用ケースを作成した。得られたケースの底面の長手方向の最大反り量は４６μｍであった。

（比較例２）
底板厚み（ａ）を１．０ｍｍ、側壁高さ（ｃ）を２．０ｍｍ、側壁の厚さ（ｂ）を１．５ｍｍとした以外は実施例１と同様にして、樹脂製固体撮像素子収納用ケースを作成した。得られたケースの底面の長手方向の最大反り量は５４μｍであった。

このように、本発明では、ケース本体の厚み方向の反りを従来の１／２以下に抑制することができた。

本発明の固体撮像素子収納用ケース及びこれを用いた固体撮像装置の一例を示す断面概略図である。 ケース内底面が段差を有する本発明の固体撮像素子収納用ケース及びこれを用いた固体撮像装置の一例を示す断面概略図である。 ケース側壁部が段差を有する本発明の固体撮像素子収納用ケース及びこれを用いた固体撮像装置の一例を示す断面概略図である。 底板に一対のリブを設けてケース外底面が凹状である本発明の固体撮像素子収納用ケース及びこれを用いた固体撮像装置の一例を示す断面概略図である。 固体撮像素子収納用ケースを備えた固体撮像装置の一例の分解斜視図である。 図６は、図５に示す固体撮像素子収納用ケースの断面図である。 切り欠きを有するアイランドを備えた固体撮像素子収納用ケースの一例の中央部の斜視図である。 分割されたアイランドを備えた固体撮像素子収納用ケースの一例の中央部の斜視図である。 固体撮像素子収納用ケースを射出成形するための金型の一例を説明する断面図である。

符号の説明

１：固体撮像素子収納用ケース
２：固体撮像素子
３：インサート金属端子（リード端子）
４：ボンディングワイヤ
５：透明板
１１：（樹脂製）底板
１２：（樹脂製）側壁
１３：リブ
２０：固体撮像装置
３０：（金属製）アイランド
３２，３２Ａ，３２Ｂ：スリット（切り欠き）
３４：アイランド押さえ部
４０：リード端子
５０：リードフレーム
１００：ケース本体
１０１：突起部
１０４：肉盗み部
１０５：補強部
ａ：ケース外底面からケース内部に露出したインサート金属端子底面までの高さ
ｂ：ケースの長手方向の側壁の厚さ
ｃ：ケース内部に露出したインサート金属端子底面から透明板を固着する面までの高さ
Ｄ：スリットの最深部
ＤＰ：ケース内部の凹部
ＬＧＲ：一対のリブの間の凹溝
ＳＧＲ：ケース内底面におけるアイランドの長手方向に沿って延びた凹溝
Ｊ：一対のアイランド押さえ部間の中央位置
Ｘ₀：一対のアイランド押さえ部間の距離
Ｘ₁，Ｘ₂：アイランド押さえ部から中央位置Ｊまでの距離
Ｐ：アイランド上の第１のスリット３２Ａと第２のスリット３２Ｂとの間の中央点
Ｍ１，Ｍ２：金型
ＲＥ：樹脂
Ｍ２１：樹脂導入孔
Ｍ２２：連絡通路
ＥＰ：エジェクタピン

Claims (13)

1. ケース内部に先端が露出したインサート金属端子を有し、
   略矩形の樹脂製底板とその周縁に略垂設された樹脂製側壁から一体に成形され、開口部が透明板により閉塞可能な樹脂製中空ケースであって、
   該ケース内部に露出したインサート金属端子底面から透明板を固着する面までの高さ（ｃ）がケース外底面からケース内部に露出したインサート金属端子底面までの高さ（ａ）の０．７倍以上１．８倍以下であることを特徴とする固体撮像素子収納用ケース。
2. ケースの長手方向の側壁の厚さ（ｂ）がケース外底面からケース内部に露出したインサート金属端子底面までの高さ（ａ）の０．５倍以上２倍以下である請求項１に記載の固体撮像素子収納用ケース。
3. ケースの長手方向中央部の断面において、ケース内部に露出したインサート金属端子底面から下部のケースの断面積がインサート金属端子底面から上部のケースの断面積の２倍以上２０倍以下である請求項１又は２に記載の固体撮像素子収納用ケース。
4. ケースの底板の長手方向の長さが短手方向の長さの３倍以上１５倍以下である請求項１〜３いずれか１つに記載の固体撮像素子収納用ケース。
5. 該樹脂が熱可塑性樹脂であり、該固体撮像素子収納用ケースが前記熱可塑性樹脂又はその組成物を射出成形することにより得られたものである請求項１〜４のいずれか１つに記載の固体撮像素子収納用ケース。
6. 請求項１〜５のいずれか１つに記載の固体撮像素子収納用ケースを用いた固体撮像装置。
7. 底板とその周縁に略垂設された側壁により構成される凹部を有する樹脂製のケース本体、
   前記底板の内底面上に設けられ、固体撮像素子を固定するためのアイランド、及び
   前記凹部内から前記側壁を貫通して前記ケース本体の外部に延びたリード端子を備え、
   前記底板の外底面から前記凹部の内底面と前記リード端子との界面までの距離を（ａ）とし、
   前記底板の内底面から前記凹部の開口端面までの距離を（ｃ）とした場合、（ｃ）は（ａ）の０．７倍以上１．８倍以下であることを特徴とする固体撮像素子収納用ケース。
8. 前記アイランドの幅方向両端に接触し、前記アイランドの長手方向に沿って延びた一対の突起部を備える請求項７に記載の固体撮像素子収納用ケース。
9. 前記ケース断面が矩形であり、長手方向の短手方向に対するアスペクト比が３以上である請求項７又は８に記載の固体撮像素子収納用ケース。
10. 前記側壁の厚み（ｂ）は、（ａ）の０．５倍以上２倍以下である請求７〜９いずれか１つに記載の固体撮像素子収納用ケース。
11. 前記ケース本体の長手方向に沿って前記ケース本体の底板と一体に設けられた一対の樹脂製のリブを備える請求項７〜１０いずれか１つに記載の固体撮像素子収納用ケース。
12. 該樹脂が熱可塑性樹脂であり、該固体撮像素子収納用ケースが前記熱可塑性樹脂又はその組成物を射出成形することにより得られたものである請求項７〜１１いずれか１つに記載の固体撮像素子収納用ケース。
13. 請求項７〜１２のいずれか１つに記載の固体撮像素子収納用ケースを用いた固体撮像装置。
    

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