JP2006324544A

JP2006324544A - 固体撮像装置の製造方法および固体撮像装置

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Publication number: JP2006324544A
Application number: JP2005147611A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Narita; 博史成田; Takaya Kuroda; 隆哉黒田
Original assignee: NEC Electronics Corp
Current assignee: NEC Electronics Corp
Priority date: 2005-05-20
Filing date: 2005-05-20
Publication date: 2006-11-30
Anticipated expiration: 2025-05-20
Also published as: US7348532B2; JP4759314B2; US20060263942A1

Abstract

【課題】接続信頼性が向上した固体撮像装置を得ることができる製造方法を提供する。
【解決手段】固体撮像装置の製造方法は、矩形状の外枠部と、その枠内において該外枠部と一体に形成されたリード部と、該外枠部の一方の面に形成された突出部とを有する一対のリードフレームを、該突出部において長尺状の金属基板の両端部表面に接続して、該リード部と該金属基板表面とが離間している複合リードフレームを形成する工程と、前記複合リードフレームを収容した金型内に絶縁性樹脂を供給し、前記金属基板表面と前記リード部との間隙に前記絶縁性樹脂を充填するとともに、前記外枠部と前記リード部との接合部を外方に露出するように複合リードフレームの一部をモールドし外枠体を形成する工程と、前記外枠体が形成された前記複合リードフレームに長尺状の固体撮像素子を搭載する工程と、前記外枠体の外方に露出した前記接合部を分離する工程と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のフォトトランジスタが直線状に形成された固体撮像素子を有する固体撮像装置およびその製造方法に関する。

従来の固体撮像装置としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。同文献に記載された固体撮像装置の概略斜視図を図６に示す。図６に示すように、固体撮像装置は、
長尺状のセラミック基板１１０表面の略中央部に、長尺状の固体撮像素子１１４が搭載されている。さらに、セラミック基板１１０の表面には、固体撮像素子１１４と略平行となるように一対の接着用ガラス１１１を備えている。セラミック基板１１０の長手方向両端部において、リード部１１３が接着用ガラス１１１を介して接着されている。なお、セラミック基板１１０、接着用ガラス１１１、リード部１１３、および固体撮像素子１１４のみを図示し、その他の部材の図示を省略する。このように、従来の固体撮像装置においては、リード部１１３を絶縁性のセラミック基板１１０表面に直接固定している。

しかしながら、近年、ＣＣＤの高速化が進められ、固体撮像素子１１４の発熱量が増加してきている。そこで、放熱効率を向上させるために、熱伝導性に優れた金属製の基板が用いられるようになってきた。しかしながら、金属製の基板は導電性であるため、基板表面にリード部を直接固定すると固体撮像装置の接続信頼性を保つことができない。そこで、特許文献２，３に示すように金属基板とリード部１１３との間に絶縁性樹脂層を介在させ電気的に絶縁している。このような固体撮像装置の製造方法は、特許文献２に記載されている。具体的には、金属基板とリードフレームとを、リードフレームの外枠の２箇所で接続した後、基板側からリードフレームを押し上げ、金属基板とリードフレームとを離間させる。その後、リードフレームが接続された金属基板を金型内に収容し、絶縁性樹脂でモールド成型を行う。これにより、金属基板とリードフレームとの間に絶縁性樹脂を充填する。
特開平７−１６１９４９号公報特開２００２−３３４９９５号公報特開２００５−１９６８０号公報

特許文献２、３においては、金属基板とリードフレームとの間に絶縁性樹脂が充填されており、金属基板とリードフレームとの絶縁性を確保している。しかしながら、近年、固体撮像装置の小型化が進むにつれ、固体撮像装置の接続信頼性の低下が顕在化してきた。つまり、固体撮像装置の小型化により、金属基板とリードフレームとの距離が短くなり、これらが接触し、絶縁不良となる可能性があった。そのため、絶縁性を保つためには、金属基板とリードフレームとを確実に離間させる必要がある。しかしながら、特許文献２に記載の方法では、金属基板表面にリードフレームを接続した後に、基板側からリードフレームを押し上げて、リードフレームを金属基板から離間させているに過ぎず、これらを精度良く離間させることは困難であった。そのため、これらを確実に離間させることはできず、固体撮像装置の接続信頼性が低下する恐れがあった。

本発明の固体撮像装置の製造方法は、矩形状の外枠部と、その枠内において該外枠部と一体に形成されたリード部と、該外枠部の一方の面に形成された突出部とを有する一対のリードフレームを、該突出部において長尺状の金属基板の両端部表面に接続して、該リード部と該金属基板表面とが離間している複合リードフレームを形成する工程と、
前記複合リードフレームを収容した金型内に絶縁性樹脂を供給し、前記金属基板表面と前記リード部との間隙に前記絶縁性樹脂を充填するとともに、前記外枠部と前記リード部との接合部を外方に露出するように複合リードフレームの一部をモールドし外枠体を形成する工程と、
前記外枠体が形成された前記複合リードフレームに長尺状の固体撮像素子を搭載する工程と、
前記外枠体の外方に露出した前記接合部を分離する工程と、
を含む。

この発明によれば、リードフレームの外枠部の一方の面に予め突出部を形成し、この一対のリードフレームを、この突出部において長尺状の金属基板の両端部表面に接続して、複合リードフレームを形成している。これにより、金属基板とリードフレームとの絶縁性を確実に保つことができる。
一方、特許文献２に記載の固体撮像装置の製造方法においては、金属基板表面にリードフレームを接続した後、基板側からリードフレームを押し上げ、金属基板とリードフレームとを離間させている。このような方法では、金属基板とリードフレームとを精度良く離間させることは困難であり、これらを確実に離間させることはできない。
これに対し、本願の方法によれば、リードフレームの外枠部の一方の面に予め突出部を形成し、この突出部において長尺状の金属基板の両端部表面に接続して、複合リードフレームを形成している。これにより、金属基板とリードフレームとを精度良く離間させることができ、これらの絶縁性を確実に保つことができる。そのため、この複合リードフレームを用いることにより固体撮像装置の接続信頼性を向上させることができる。

本発明の固体撮像装置の製造方法によれば、金属基板とリードフレームとの絶縁性が保たれるため、接続信頼性が向上した固体撮像装置を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施形態における、固体撮像装置の製造方法を図１乃至図５を参照しながら具体的に説明する。

本実施形態の固体撮像装置の製造方法は、矩形状の外枠部１８と、その枠内において外枠部１８と一体に形成されたリード部１７と、外枠部１８の一方の面に形成された突出部とを有する一対のリードフレーム２０を、前記突出部において長尺状の金属基板１０の両端部表面に接続して、リード部１７と金属基板１０表面とが離間している複合リードフレーム３０を形成する工程（図１）と、
複合リードフレーム３０を収容した金型内に絶縁性樹脂を供給し、金属基板１０表面とリード部１７との間隙に前記絶縁性樹脂を充填するとともに、外枠部１８とリード部１７との接合部を外方に露出するように複合リードフレーム３０の一部をモールドし外枠体３６を形成する工程（図２乃至図３）と、
外枠体３６が形成された複合リードフレーム３０に長尺状の固体撮像素子４０を搭載する工程（図４）と、
外枠体３６の外方に露出した接合部を分離する工程（図４）と、
を含む。

以下、本実施形態の固体撮像装置の製造方法を、工程順に説明する。
まず、矩形状の外枠部１８と、その枠内において外枠部１８と一体に形成されたリード部１７と、外枠部１８の一方の面に形成された突出部とを有する一対のリードフレーム２０を、前記突出部により長尺状の金属基板１０の両端部表面に接続して、リード部１７と金属基板１０表面とが離間している複合リードフレーム３０を形成する（図１）。

金属基板１０としては、鉄もしくは鉄を主成分とする合金製のヒートシンク、銅もしくは銅を主成分とする合金製のヒートシンクを用いることができる。本実施形態においては、鉄もしくは鉄を主成分とする合金製のヒートシンクを用いることが好ましい。ヒートシンクは、表面が黒化処理されていてもよく、この場合、錆や腐食に耐え、かつ光の乱反射を抑えることができる。金属基板１０の両端部の幅は、その中央部の幅よりも狭くなるように構成されている。

リードフレーム２０は、矩形状の外枠部１８と、その枠内において外枠部１８と一体に形成されたリード部１７とを備える。リード部１７は、インナーリード１２と、アウターリード１４と、タイバー１６とを相互に接続して構成されている。突出部は、外枠部１８と一体であって、外枠部１８に曲げ加工を施すことにより形成される。具体的には、リードフレーム板の外枠部の一対の端部を所定の方法により押し下げ加工（ダウンセット）して、一対の接続部２２（突出部）を形成することにより、図１に示すようなリードフレーム２０が得られる。接続部２２は、外枠部１８を曲げ加工して設けられた傾斜面を有するとともに、金属基板１０と接続するための接続面を有する。接続部２２は、リードフレーム２０表面から距離ａ下方に位置している。距離ａは、１００μｍ以上６００μｍ以下程度の範囲に設定する。距離ａのばらつきは、押し下げ加工の精度により±１０μｍに管理することができる。このように、リードフレーム板に予め曲げ加工を施して、突出部が形成されたリードフレーム２０を用いることにより、金属基板とリードフレームとが精度良く離間させることができる。そのため、これらの絶縁性を確実に保つことができ、固体撮像装置の接続信頼性を向上させることができる。

このような接続部２２を、例えばカシメ接続など所定の接続手段２４を介して金属基板１０両端部の表面に接続して、リード部１７と金属基板１０表面とが所定距離離間している複合リードフレーム３０を形成する。このような形状のリードフレーム２０を用いることにより、金属基板１０表面とリードフレーム２０の下面とが、距離ａ離間することとなる。そのため、金属基板１０とリードフレーム２０とが確実に絶縁され、固体撮像装置の接続信頼性が向上する。

次いで、複合リードフレーム３０を収容した金型内に絶縁性樹脂を供給し、金属基板１０表面とリード部１７との間隙に前記絶縁性樹脂を充填するとともに、外枠部１８とリード部１７との接合部を外方に露出するように複合リードフレーム３０の一部をモールドし外枠体３６を形成する（図２乃至図３）。

まず、図２（ａ）の上面図に示すように複合リードフレーム３０を金型内に収容する。複合リードフレーム３０を金型内に収容する工程を、図２（ｂ）乃至図２（ｃ）を参照して説明する。図２（ｂ）乃至図２（ｃ）は、図２（ａ）に示す工程図のＡ−Ａ’線断面斜視図である。なお、図２（ｃ）は、上金型３４を透視した図である。

まず、図２（ｂ）に示すように、複合リードフレーム３０のリードフレーム２０を下金型３２上に載置する。本実施態様においては、金属基板１０の長手方向両端部の幅は、その中央部の幅よりも狭く構成されているため、金属基板１０の両端部の両脇に位置するインナーリード１２を下金型３２上の突き出し面３２ａ上に載置することができる。突き出し面３２ａは下金型３２の凹部底面より突出して形成されている。突き出し面３２ａにインナーリード１２を載置することにより、突き出し面３２ａは金属基板１０表面より距離ａだけ上方に位置する。次いで、図２（ｃ）に示すように、複合リードフレーム３０を下金型３２と上金型３４とにより狭持する。上金型３４は、インナーリード１２の上面と金属基板１０の表面に当接するように段差が設けられている。上金型３４の段差は、金属基板１０とインナーリード１２とを距離ａ離間させることができるように形成されている。このような下金型３２と上金型３４を用いることにより、金属基板１０とインナーリード１２とを確実に距離ａ離間させることができる。さらに、モールド成型後に金属基板１０表面の一部を露出させることができる。

複合リードフレーム３０を下金型３２と上金型３４とで狭持した後、上下金型内に絶縁性樹脂を供給し硬化して、複合リードフレーム３０の一部をモールドし、図３（ａ）の上面図に示すような外枠体３６を形成する。外枠体３６は、上部に開口する函形状であり、外枠体３６の内壁は２段に形成されている。図３（ａ）の複合リードフレーム３０のＢ−Ｂ’線断面斜視図を図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）に示すように、外枠体３６の内壁の下段表面３６ａには、インナーリード１２の表面が露出している。さらに外枠体３６内の底面には、金属基板１０表面が露出している。さらに、金属基板１０と、リードフレーム２０（インナーリード１２）との間には、距離ａに相当する一定の高さの絶縁性樹脂層が介在している。そのため、金属基板１０とリードフレーム２０とが確実に絶縁することとなる。また、外枠部１８とリード部１７との接合部が、外方に露出している。外枠部１８とリード部１７との接合部は、具体的には、外枠部１８とタイバー１６との接合部、および外枠部１８とアウターリード１４との接合部である。後述する工程において、この接合部を切断することにより金属基板１０とリード部１７とが電気的に絶縁する。なお、外枠部１８とタイバー１６との接合部の切断、およびアウターリード１４部分の曲げ加工は、この段階で予め行っておいてもよい。

次いで、外枠体３６が形成された複合リードフレーム３０に長尺状の固体撮像素子４０を搭載する（図４）。

図４に示すように、外枠体３６内に露出している金属基板１０の表面に、長尺状の固体撮像素子４０を固着するとともに、一対のインナーリード１２と、固体撮像素子４０のボンディングパッド４２とを、ボンディングワイヤ４４を介して電気的に接続する。

まず、外枠体３６内に露出している金属基板１０表面の略中央部に、固体撮像素子４０を接着剤４１で固着する。固体撮像素子４０は、例えば長さが３０乃至９０ｍｍ、幅が０．３乃至１．０ｍｍ、厚さが０．４乃至０．７ｍｍ程度の長尺形状であり、長手方向両端部に複数のボンディングパッド４２を備える。次いで、外枠体３６内に露出しているインナーリード１２表面と、固体撮像素子４０の表面に備えられたボンディングパッド４２とを、各々ボンディングワイヤ４４で接続する。

そして、外枠体３６の外方に露出した、外枠部１８とリード部１７との接合部を分離して、固体撮像装置を製造する。上述したように、接合部は、外枠部１８とタイバー１６との接合部、および外枠部１８とアウターリード１４との接合部であり、この接合部を切断することにより金属基板１０とリード部１７とを電気的に絶縁させることができる。具体的には、外枠体３６の外方に露出している外枠部１８を切除し、タイバー１６を切断する。

そして、断面略凹形状の外枠体３６の上端部にガラス板４６を貼付し、外枠体３６の上部開口を閉止した後、アウターリード１４部分を曲げ加工して固体撮像装置１００が製造される。

このようにして製造される固体撮像装置１００は、例えば長さが１００ｍｍ、幅が１５ｍｍ、厚さが１０ｍｍ程度の細長い形状である。この固体撮像装置は、ラインセンサとしてコピー機やスキャナー等の画像読取機能を有する電子機器に使用することができる。

以下に、本実施形態における固体撮像装置の製造方法の効果を説明する。

本実施形態においては、リードフレームの外枠部の一方の面に予め突出部を形成し、この突出部において長尺状の金属基板の両端部表面に接続して、複合リードフレームを形成し、この複合リードフレームを用いて固体撮像装置を製造している。これにより、金属基板とリードフレームとが精度良く離間させることができ、これらの絶縁性を確実に保つことができる。

一方、従来の固体撮像装置の製造方法においては、金属基板表面に直接リードフレームを接続した後、突き上げピンで基板側からリードフレームを持ち上げ、基板とリードフレームとを離間させている。しかしながら、このような方法では、金属基板とリードフレームとを、精度良く離間させ、これらを確実に離間させることができないことがあった。つまり、近年の固体撮像装置において、リードフレームを金属基板から離間させる距離は、上記のように極めて短いため、突き上げピンで精度良く離間させるのは非常に困難である。そのため、金属基板表面とリードフレームとが離間せずに接触し、固体撮像装置の接続信頼性が低下する恐れがあった。このような課題は、近年、固体撮像装置が微細化するにつれ顕在化してきたものであり、従来の固体撮像装置においてはそのような課題は存在しなかった。

これに対し、本実施形態によれば、リードフレーム２０の外枠部１８の一方の面に予め突出部（接続部２２）を形成し、この突出部において長尺状の金属基板１０の両端部表面に接続して、複合リードフレーム３０を形成し、この複合リードフレーム３０を用いて固体撮像装置を製造している。このような方法によれば、金属基板上にリードフレームを接続した後にリードフレームを下方から押し上げてこれらを離間させる特許文献２に記載の方法に比べて、金属基板とリードフレームとを精度良く離間させることができる。そのため、これらの絶縁性を確実に保つことができ、固体撮像装置の接続信頼性を向上させることができる。

また、本実施形態において、金属基板１０の長手方向両端部の幅は、その中央部の幅よりも狭く構成することができる。

これにより、複合リードフレーム３０を上下金型内に収容する際、下金型３２上に、インナーリード１２が直接載置され、インナーリード１２と金属基板１０とを距離ａ離間させることができる。インナーリード１２はボンディングパッド４２と電気的に接続される箇所であるため、インナーリード１２と金属基板１０とを確実に離間させることにより金属基板１０とリードフレーム２０との絶縁性を効果的に保つことができる。これにより、固体撮像装置の接続信頼性がより向上する。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

例えば、本実施形態においては、外枠部１８自体を突出させて接続部２２とした例により説明したが、金属基板１０とリードフレーム２０とを離間させることができれば、外枠部１８の一方の面に別部材を固定することにより凸部を形成して接続部としてもよい。また、本実施形態において、金属基板１０の両端部の幅が、その中央部の幅よりも狭くなるように構成されている例によって説明したが、本発明の効果を損なわない範囲で、長手方向に一定幅を有する板状の金属基板１０を用いることもできる。

本実施形態の固体撮像装置の製造工程を示す工程上面図である。本実施形態の固体撮像装置の製造工程を示す工程上面図および工程斜視図である。本実施形態の固体撮像装置の製造工程における工程上面図および工程斜視図である。本実施形態の製造方法により得られた固体撮像装置の斜視図である。図４に示す固体撮像装置のＣ−Ｃ’線断面斜視図である。従来の固体撮像装置の概略斜視図である。

符号の説明

１０金属基板
１２インナーリード
１４アウターリード
１６タイバー
１７リード部
１８外枠部
２０リードフレーム
２２接続部
２４接続手段
３０複合リードフレーム
３２下金型
３２ａ突き出し面
３４上金型
３６外枠体
３６ａ下段表面
４０固体撮像素子
４１接着剤
４２ボンディングパッド
４４ボンディングワイヤ
４６ガラス板
１００固体撮像装置
１１０セラミック基板
１１１接着用ガラス
１１３リード部
１１４固体撮像素子

Claims

矩形状の外枠部と、その枠内において該外枠部と一体に形成されたリード部と、該外枠部の一方の面に形成された突出部とを有する一対のリードフレームを、該突出部において長尺状の金属基板の両端部表面に接続して、該リード部と該金属基板表面とが離間している複合リードフレームを形成する工程と、
前記複合リードフレームを収容した金型内に絶縁性樹脂を供給し、前記金属基板表面と前記リード部との間隙に前記絶縁性樹脂を充填するとともに、前記外枠部と前記リード部との接合部を外方に露出するように複合リードフレームの一部をモールドし外枠体を形成する工程と、
前記外枠体が形成された前記複合リードフレームに長尺状の固体撮像素子を搭載する工程と、
前記外枠体の外方に露出した前記接合部を分離する工程と、
を含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記外枠部と前記突出部とは一体に形成されていることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
請求項１または２に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記複合リードフレームを形成する前記工程の前に、
矩形状の外枠部と、その枠内において該外枠部と一体に形成されたリード部とを有するリードフレーム板を用意し、このリードフレーム板の前記外枠部の一部を一方に押し出すことによって、該外枠部と一体に形成された突出部を形成する工程を有することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
請求項１乃至３のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記金属基板の長手方向両端部の幅は、その中央部の幅よりも狭いことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
請求項１乃至４のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記リード部は、前記固体撮像素子と電気的に接続されるインナーリードを含んでなり、
前記外枠体をモールド成型する前記工程は、
前記金属基板両端部の両脇に位置する前記インナーリードの下面を下金型に当接するように前記複合リードフレームを前記下金型に載置し、次いで上金型と前記下金型とで前記複合リードフレームを狭持した後、該金型内に絶縁性樹脂を供給し硬化して前記外枠体をモールド成型する工程であることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
請求項１乃至５のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記金属基板は鉄または鉄を主成分とする合金からなることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
請求項１乃至６のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法により得られたことを特徴とする固体撮像装置。