JP3340035B2 - イメージセンサー装置 - Google Patents

イメージセンサー装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、イメージセンサー
素子をイメージセンサー素子収納用パッケージ内に封止
してなるイメージセンサー装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、イメージセンサー装置は、図２に
示すように酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウ
ム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、ガ
ラスセラミックス等のセラミックスから成り、その上面
略中央部にイメージセンサー素子１３を搭載するための
搭載部１１ａ及び該搭載部１１ａ周辺から外周部に導出
する複数のメタライズ配線層１２を有する絶縁基体１１
と、前記絶縁基体１１のメタライズ配線層１２に銀ロウ
等のロウ材を介して取着された外部リード端子１４と、
前記絶縁基体１１の搭載部１１ａに導電性接着部材１６
を介して接着固定されるとともに各電極がボンディング
ワイヤ１７を介して前記メタライズ配線層１２に電気的
に接続されたイメージセンサー素子１３と、前記絶縁基
体１１上面に樹脂、半田等の封止材を介して接合された
ガラス、サファイア等の透光性材料から成る蓋体１５と
から構成されており、外部リード端子１４を外部電気回
路基板の配線導体に電気的に接続することによって内部
のイメージセンサー素子１３の各電極がボンディングワ
イヤー１７、メタライズ配線層１２、外部リード端子１
４を介して外部電気回路に電気的に接続される。
【０００３】また、前記イメージセンサー素子１３は、
シリコン等の半導体材料から成る半導体基板上面にイメ
ージセンサー回路を構成するダイオードやトランジスタ
が形成されているとともに半導体基板がこれらのダイオ
ードやトランジスタの電極から電気的に浮いた構造とな
っており、半導体基板が電気的に浮いているとイメージ
センサー素子１３の作動が不安定なものとなるため、通
常は半導体基板の下面をサブストレート電圧と呼ばれる
電圧（０ボルト又は所定のバイアス電圧）に接続するこ
とによりイメージセンサー素子の作動を安定なものとし
ている。
【０００４】前記イメージセンサー素子１３を構成する
半導体基板下面をサブストレート電圧に接続するには、
絶縁基体１１の搭載部１１ａに予めメタライズ金属層１
８を設けるとともに該メタライズ金属層１８と前記メタ
ライズ配線層１２の一部とを電気的に接続しておき、し
かる後、前記搭載部１１ａに設けたメタライズ金属層１
８上にイメージセンサー素子１３の下面を半田、銀−エ
ポキシ樹脂等から成る導電性接着部材１６を介して接着
固定するとともに前記メタライズ金属層１８に接続され
たメタライズ配線層１２をこれに取着された外部リード
端子１４を介して外部のサブストレート電圧に接続する
方法が採られている。
【０００５】尚、前記従来のイメージセンサー装置は一
般に、その絶縁基体１１がセラミックグリーンシート積
層法を採用して製作されており、具体的には、セラミッ
ク原料粉末に適当なバインダー、溶剤等を添加混合して
得た泥漿物を従来周知のドクターブレード法やカレンダ
ーロール法によりシート状のセラミックグリーンシート
となし、次に前記セラミックグリーンシートに適当な打
ち抜き加工を施すとともに該セラミックグリーンシート
の表面にメタライズ配線層１２及びメタライズ金属層１
８となる金属ペーストを従来周知のスクリーン印刷法を
採用して所定パターンに印刷塗布し、しかる後、前記セ
ラミックグリーンシートを複数枚積層し、これを高温で
焼成することによって製作される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来のイメージセンサー装置においては、絶縁基体が複数
のセラミックグリーンシートを積層し、これを焼成する
ことによって製作されており、各セラミックグリーンシ
ートは焼成時の収縮量に差を有していることから得られ
る絶縁基体も前記収縮量の差に起因して約１００μｍ程
度の反りが発生してしまう。そのためこの絶縁基体の搭
載部にイメージセンサー素子を導電性接着部材を介して
接着固定すると、イメージセンサー素子が搭載部に傾い
て固定され、その結果、イメージセンサー素子と画像情
報とが正確に対向せずにイメージセンサー素子における
画像情報の電気信号への変換が不正確なものとなるとい
う欠点を有していた。
【０００７】そこで、上記欠点を解決するために絶縁基
体の搭載部上面を研削装置を用いて研削平坦化すること
が考えられる。
【０００８】しかしながら、絶縁基体の搭載部上面には
メタライズ金属層が被着されており、該搭載部上面を研
削装置を用いて研削すると、前記メタライズ金属層が研
削除去されてしまい、その結果、イメージセンサー素子
を構成する半導体基板をサブストレート電圧に電気的に
接続することができなくなり、イメージセンサー素子を
安定に作動させることが不可となってしまう。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、イメージセン
サー素子が搭載される搭載部及び該搭載部周辺に一端が
配置され、イメージセンサー素子の各電極が電気的に接
続される複数個のメタライズ配線層を有する絶縁基体
と、前記絶縁基体の搭載部に導電性接着剤を介して接着
固定されるとともに各電極が前記メタライズ配線層の一
端に電気的に接続されるイメージセンサー素子と、前記
絶縁基体に接合され、イメージセンサー素子を気密に封
止する蓋体とから成るイメージセンサー装置であって、
前記絶縁基体は搭載部が研削平坦化されており、且つ搭
載部下方にメタライズ金属層が埋設されているとともに
該メタライズ金属層上面から搭載部に延出するスルーホ
ールを有しており、スルーホール内に前記導電性接着剤
の一部を充填させることにより前記イメージセンサー素
子の下面とメタライズ金属層とを電気的に接続させたこ
とを特徴とするものであり、絶縁基体の搭載部上面を研
削平坦化させたことから該搭載部にイメージセンサー素
子を傾きなく搭載することができ、これによってイメー
ジセンサー素子に画像情報を正確に対向させてイメージ
センサー素子における画像情報の電気信号への変換を正
確となすことができる。またメタライズ金属層を絶縁基
体の搭載部下方に埋設させたことから、搭載部上面を研
削平坦化する際にメタライズ金属層が研削除去されるこ
とはなく、更に絶縁基体のメタライズ金属層から搭載部
にかけてスルーホールを形成するとともに該スルーホー
ル内にイメージセンサー素子を接着固定する導電性接着
剤の一部を充填させたことからイメージセンサー素子の
下面とメタライズ金属層とが確実に電気的接続され、そ
の結果、イメージセンサー素子の半導体基板をサブスト
レート電圧に確実に電気的接続して、イメージセンサー
素子を安定に作動させることも可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】次に本発明のイメージセンサー装
置について添付の図面を基に説明する。
【００１１】図１は、本発明の一実施形態を示す断面図
であり、１は絶縁基体、２は蓋体、３はイメージセンサ
ー素子であり、主に前記絶縁基体１と蓋体２とイメージ
センサー素子３とでイメージセンサー装置４が構成され
る。
【００１２】前記イメージセンサー装置４を構成する絶
縁基体１は、その上面中央部にイメージセンサー素子３
が搭載される搭載部１ａを有しており、該搭載部１ａ上
面にはイメージセンサー素子３が半田、銀−エポキシ樹
脂等の導電性接着部材５を介して接着固定されている。
【００１３】前記絶縁基体１は、酸化アルミニウム質焼
結体や窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、
炭化珪素質焼結体、ガラスセラミックス等のセラミック
スから成り、例えば酸化アルミニウ質焼結体から成る場
合、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、
酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダー、
溶剤、可塑剤、分散剤等を添加混合して泥漿物を作ると
ともに該泥漿物を従来周知のドクターブレード法等のシ
ート成形法を採用してシート状のセラミックグリーンシ
ートとなし、しかる後、前記セラミックグリーンシート
に適当な打ち抜き加工を施すとともにこれを複数枚積層
し、約１６００℃の温度で焼成することによって製作さ
れる。
【００１４】また前記絶縁基体１はその搭載部１ａ上面
が機械的研削法により反りが５０μｍ以下となるように
平坦化されており、これによって搭載部１ａにイメージ
センサー素子３を搭載しても搭載部１ａが平坦であるこ
とからイメージセンサー素子３が傾いて搭載されること
はなく、その結果、イメージセンサー素子３を常に画像
情報に正確に対向させることが可能となって、イメージ
センサー素子３に画像情報の電気信号への変換を正確に
行わせることができる。
【００１５】尚、前記絶縁基体１はその搭載部１ａ上面
の反りが５０μｍを越えると、搭載部１ａにイメージセ
ンサー素子３を搭載する際、イメージセンサー素子３が
搭載部１ａの反りに起因して斜めに固定されやすく、イ
メージセンサー素子３が傾いて搭載されるとイメージセ
ンサー素子３に画像情報を正確に電気信号に変換させる
ことができなくなる。従って、前記絶縁基体１はその搭
載部１ａ上面の反りが５０μｍ以下となるように研削平
坦化されていることが好ましい。
【００１６】更に、前記絶縁基体１は、搭載部１ａ周辺
から外周側面に導出するタングステン、モリブデン、マ
ンガン、銅、銀、金等の金属粉末から成る複数のメタラ
イズ配線層６が被着形成されている。
【００１７】前記メタライズ配線層６は、搭載部１ａに
搭載されたイメージセンサー素子３の各電極を絶縁基体
１外部に電気的に導出する作用を為し、その搭載部１ａ
周辺部位にはイメージセンサー素子３の各電極がボンデ
ィングワイヤー７を介して電気的に接続されており、外
周側面に導出した部位には後述する外部リード端子８が
銀ロウ等のロウ材を介して取着されている。
【００１８】前記メタライズ配線層６は、例えばタング
ステン粉末から成る場合、タングステン粉末に適当な有
機バインダー、溶剤を添加混合して得た金属ペーストを
絶縁基体１となるセラミックグリーンシートに従来周知
のスクリーン印刷法を採用して所定パターンに印刷塗布
しておき、これを前記セラミックグリーンシートととも
に焼成することによって絶縁基体１の搭載部１ａ周辺か
ら外周側面にかけて導出するように被着形成される。
【００１９】前記メタライズ配線層６は、またその露出
する表面にニッケル、金等の耐蝕性に優れ、且つボンデ
ィングワイヤやロウ材との接合性に優れる金属をめっき
法により１乃至２０μｍの厚みに鍍着させておくと、メ
タライズ配線層６が酸化腐蝕するのを有効に防止するこ
とができるとともにメタライズ配線層６とボンディング
ワイヤ７及びメタライズ配線層６と後述する外部リード
端子８との接合を強固、且つ容易なものとすることがで
きる。従って、前記メタライズ配線層６はその露出する
表面にニッケル、金等の耐蝕性に優れ、且つボンディン
グワイヤやロウ材との接合性に優れる金属をめっき法に
より１乃至２０μｍの厚みに鍍着させておくことが好ま
しい。
【００２０】更に、前記メタライズ配線層６の外周側面
に導出した部位には、イメージセンサー素子３の電極を
外部電気回路に接続するための外部リード端子８が銀ロ
ウ等のロウ材を介して取着されており、該外部リード端
子８を外部電気回路基板の配線導体に電気的に接続する
ことによりイメージセンサー装置４内部に収容されたイ
メージセンサー素子３の各電極が外部電気回路に電気的
に接続されることとなる。
【００２１】前記外部リード端子８は、鉄−ニッケル−
コバルト合金や鉄−ニッケル合金等の金属から成り、鉄
−ニッケル−コバルト合金や鉄−ニッケル合金等の金属
から成る薄い板材に従来周知のパンチング加工やエッチ
ング加工を施すことによって、所定の形状に製作され
る。
【００２２】前記外部リード端子８をメタライズ配線層
６に銀ロウ等のロウ材を介して取着するには、前記メタ
ライズ配線層６と外部リード端子８とを間に銀ロウ等の
ロウ材を介して当接させるとともに、これらを還元雰囲
気炉中で約８００〜９００℃の温度に加熱することによ
って前記ロウ材を溶融させ、該溶融したロウ材をメタラ
イズ配線層６と外部リード端子８との間に濡れ広がらせ
た後、該ロウ材を冷却固化する方法が採用される。前記
外部リード端子８及びロウ材は、またその露出する表面
にニッケルや金等の耐蝕性に優れる金属をめっき法によ
り１〜２０μｍの厚みに鍍着させておくと、外部リード
端子８やろう材が酸化腐食するのを有効に防止すること
ができる。
【００２３】従って、前記外部リード端子８及びロウ材
は、その露出する表面にニッケルや金等の耐蝕性に優れ
る金属をめっき法により１〜２０μｍの厚みに鍍着させ
ておくことが好ましい。
【００２４】また更に、前記絶縁基体１は前記搭載部１
ａ下方にメタライズ配線層６の一部に電気的に接続され
たメタライズ金属層９が埋設されており、該メタライズ
金属層９は、イメージセンサー素子３の半導体基板にサ
ブストレート電圧を供給する作用を為す。
【００２５】前記メタライズ金属層９は、タングステ
ン、モリブデン、マンガン、銅、銀、金、パラジウム等
の金属粉末から成り、例えばタングステン粉末から成る
場合、タングステン粉末に適当な有機バインダー、溶剤
等を添加混合して得た金属ペーストを絶縁基体１となる
セラミックグリーンシートに従来周知のスクリーン印刷
法を採用して所定パターンに印刷塗布しておき、これを
前記セラミックグリーンシートとともに焼成することに
よって絶縁基体１の搭載部１ａ下方に埋設される。
【００２６】尚、前記メタライズ金属層９は、絶縁基体
１の搭載部１ａ下方に埋設されているので絶縁基体１の
搭載部１ａ上面を研削により平坦化してもメタライズ金
属層９が研削除去されることはない。
【００２７】また、前記絶縁基体１は、前記メタライズ
金属層９上面から搭載部１ａ上面にかけてスルーホール
１０が形成されている。
【００２８】前記スルーホール１０は、搭載部１ａに固
定されたイメージセンサー素子３の下面をメタライズ金
属層９に電気的に接続するための通路として作用し、そ
の内部にはイメージセンサー素子３を搭載部１ａに固定
するための導電性接着部材５の一部が充填されている。
【００２９】前記スルーホール１０内部にはイメージセ
ンサー素子３を搭載部１ａに固定するための導電性接着
部材５の一部が充填されていることから、これによって
イメージセンサー素子３の下面が導電性接着部材５を介
してメタライズ金属層９に電気的に接続され、該メタラ
イズ金属層９が接続されたメタライズ配線層６に取着さ
れた外部リード端子８を外部のサブストレート電圧に接
続することによってイメージセンサー素子３の半導体基
板がサブストレート電圧に電気的に接続されることとな
る。
【００３０】前記スルーホール１０は、絶縁基体１と成
るセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施
しておくことにより絶縁基体１のメタライズ金属層９か
ら搭載部１ａ上面にかけて形成される。
【００３１】更に、前記絶縁基体１の上面外周部には、
ガラス、サファイア等の透光性材料から成る蓋体２が樹
脂、半田等の封止剤を介して接合されている。
【００３２】前記透光性材料から成る蓋体２は、絶縁基
体１の搭載部１に搭載されたイメージセンサー素子３を
気密に封止するとともに該イメージセンサー３に画像情
報を照射するための窓として作用し、板状や棒状のガラ
スやサファイア、樹脂等から成る透光性材料を適当な形
状に切り出すことによって製作される。
【００３３】かくして、本発明のイメージセンサー装置
によれば、メタライズ金属層９に電気的に接続されたメ
タライズ配線層６に取着された外部リード端子８をを外
部電気回路のサブストレート電圧に接続することによっ
てイメージセンサー素子３の半導体基板がサブストレー
ト電圧に接続されることとなる。
【００３４】
【発明の効果】本発明のイメージセンサー装置によれ
ば、絶縁基体の搭載部上面が研削平坦化されていること
から搭載部上面にイメージセンサー素子を水平に固定す
ることができ、これによってイメージセンサー素子を常
に画像情報に正確に対向させてイメージセンサーに画像
情報の電気信号への変換を正確に行わせることが可能と
なる。
【００３５】また本発明のイメージセンサー装置によれ
ば、メタライズ金属層を絶縁基体の搭載部下方に埋設さ
せたことから、搭載部上面を研削平坦化する際にメタラ
イズ金属層が研削除去されることはなく、更に絶縁基体
のメタライズ金属層から搭載部にかけてスルーホールを
形成するとともに該スルーホール内にイメージセンサー
素子を接着固定する導電性接着剤の一部を充填させたこ
とからイメージセンサー素子の下面とメタライズ金属層
とが確実に電気的接続され、その結果、イメージセンサ
ー素子の半導体基板をサブストレート電圧に確実に電気
的接続して、イメージセンサー素子を安定に作動させる
ことも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のイメージセンサー装置の一実施形態を
示す断面図である。
【図２】従来のイメージセンサー装置を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
１・・・・・・絶縁基体 １ａ・・・・・搭載部 ２・・・・・・蓋体 ３・・・・・・イメージセンサー素子 ４・・・・・・イメージセンサー装置 ５・・・・・・導電性接着部材 ６・・・・・・メタライズ配線層 ９・・・・・・メタライズ金属層 １０・・・・・・スルーホール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 27/14 H01L 21/52

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】イメージセンサー素子が搭載される搭載部
    及び該搭載部周辺に一端が配置され、イメージセンサー
    素子の各電極が電気的に接続される複数個のメタライズ
    配線層を有する絶縁基体と、前記絶縁基体の搭載部に導
    電性接着剤を介して接着固定されるとともに各電極が前
    記メタライズ配線層の一端に電気的に接続されるイメー
    ジセンサー素子と、前記絶縁基体に接合され、イメージ
    センサー素子を気密に封止する蓋体とから成るイメージ
    センサー装置であって、前記絶縁基体は搭載部が研削平
    坦化されており、且つ搭載部下方にメタライズ金属層が
    埋設されているとともに該メタライズ金属層上面から搭
    載部に延出するスルーホールを有しており、スルーホー
    ル内に前記導電性接着剤の一部を充填させ、イメージセ
    ンサー素子の下面とメタライズ金属層とを電気的に接続
    させたことを特徴とするイメージセンサー装置。
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