JP3578400B2 - 固体撮像装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パッケージ、特に樹脂で形成された中空パッケージ本体に固体撮像素子を収納し、この中空パッケージ本体を透明板、例えば、ガラス板でシールした固体撮像装置に関する。
【０００２】
固体撮像装置とは、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）あるいはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｌｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｅｒ）イメージセンサーを指す。
【０００３】
【従来の技術】
一般の固体撮像装置は、固体撮像素子収納部がセラミック製のものと、樹脂製のものが知られている。
【０００４】
セラミックを使用した固体撮像装置は、収納凹部を有したセラミックからなるパッケージ本体に固体撮像素子を収納し、ガラス板でシールした中空パッケージ構造を有している。図４は、このセラミックを使用した固体撮像装置を示し、セラミックパッケージの第一層ａには底面から側面に至るメタライズ膜ｄが形成されており、第二層ｂは矩形枠形状からなり、上面から側面に至り且つ第一層ａのメタライズ配線膜ｄと繋がるメタライズ配線膜ｄが形成されており、この配線が収納凹部ｆに収納された固体撮像素子ｅの電極とボンディングワイヤｈにて接続され、パッケージ外部との電気接続を得るものとなっている。さらに、第三層ｃは第二層ｂよりも孔が大きい矩形枠形状からなり、上記第一層、第二層と第三層を積層焼成し、収納凹部ｆが形成される。そして、固体撮像素子ｅを収納凹部に収納し、接着剤ｉを介してガラス板ｇによって収納凹部ｆが封止されている。
【０００５】
このセラミックを使用した固体撮像装置は、まず、グリーンシートと呼ばれる未焼成のシートａ，ｂ，ｃを準備し、シートａ，ｂに未焼成の配線膜ｄを形成する。そして、各シートａ，ｂ，ｃを所定の位置関係で積層焼成してセラミックパッケージ本休を作成する。その後、メタライズ配線膜ｄをめっきしセラミックパッケージ本体が完成する。その後、パッケージ本体の凹部に固体撮像本子ｅをダイボンディングし、固体撮像素子ｅの電極とメタライズ配線膜ｄをワイヤボンディングで接続し、ガラス板ｇを接着剤ｉを介してパッケージ本体上面に接着してセラミックパッケージを使用した固体撮像装置を得る。
【０００６】
このようなセラミックパッケージを使用した固体撮像装置は、材料費、加工費が高くなるという問題点がある。
【０００７】
また、樹脂を使用した固体撮像装置は、図５に示すように、リードフレームｂと樹脂ａからなるパッケージの収納凹部ｄに固体撮像素子ｃを収納し、接着剤ｇを介しガラス板ｅで接着封止しており、固体撮像素子ｃの電極とパッケージ外部との電気接続は、ボンディングワイヤｆとリードフレームｂを介して行われるものである。この樹脂を使用した固体撮像装置は、リードフレームｂと称される金属片に対し、固体撮像素子ｃの電極とワイヤボンディングが出来得るエリアを剥き出しにし、トランスファーモールド法により収納凹部ｄを有する様に通常樹脂成形を行い、リードフレームｂを有する樹脂パッケージ本体を形成する。その後、デフラッシュ工程においてワイヤボンディングのエリアのバリ取りをし、リードフレームｂ上にめっきを施し、各種実装タイプに合わせリードフレームｂを曲げ加工して、リードフレームｂを有する樹脂パッケージ本体が完成する。その後、本パッケージの収納凹部ｄに固体撮像素子ｃをダイボンディングし、固体撮像素子ｃの電極とリードフレームｂをワイヤボンディングで接続し、ガラス板ｅを接着剤ｇを介してパッケージ本体上面に接着して完成するものである。このリードフレームを有する樹脂パッケージを使用した固体撮像装置の場合は、また、部品点数が多いため、コスト高になる問題点がある。
【０００８】
この固体撮像装置の問題点の一つであるリードフレームを使用した樹脂パッケージに対して、リードフレームを使用しない樹脂パッケージが、特開平１１−３１７５１号公報に示されている。これは、電子装置で適用されている立体プラスチック上にめっきをし回路形成する技術を中空パッケージに適用し、固体撮像装置を得たものである。この樹脂パッケージは、射出成形した樹脂成形体に直接めっきを施すことにより三次元回路を形成したもので、セラミックに代わって安価な樹脂を使用でき、その上、リードフレームを必要としないため、軽量小型化と部品点数の削減が可能となる。さらに、工程も、例えばセラミックパッケージを使用した場合の三層のグリーンシートを形成し位置合わせをし積層し焼成する工程や、あるいは、リードフレームを有する樹脂パッケージの場合のように、リードフレームを作成し樹脂封止する工程、さらには、インナーリード部に発生したバリを除去するデフラッシュ工程、リード曲げやリードカットをする工程等を省略できる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このようにリードフレームを使用しない樹脂パッケージの場合、固体撮像素子と外部を電気的に接続させるめっき配線膜は、パッケージ本体凹部内部から上面を通り貫通孔を介して裏面に至る構造となるため、めっき配線膜は必ずパッケージ本体の表面を這わせて形成する必要がある。この結果、めっき配線膜は必ずパッケージ本体とガラス板を接着する接着面に、すなわちパッケージ上面に存在し、パッケージ上面とめっき配線膜との間に段差が形成される構造となる。その段差は、めっき配線膜厚に依存するため、例えば１５〜３０μｍにもなる。この段差は、接着剤とパッケージ樹脂との間に隙間を生じ、接着剤塗布時、若しくはガラス板を圧着する際に、この段差からエアー漏れが生じ易く気密性保持が困難になる。さらに、貫通孔部は最終的には中央切断面で切断され個々のパッケージに分離されることから、パッケージ外側面には半円状の縦溝が形成されており、パッケージ上面にガラス板を接着する際に、接着剤がこの溝を通って垂れ易くなるという問題を生じる。さらには、この接着剤の垂れ落ち防止のために、封止用のガラス板として、幾らか小さなサイズのものを使用するが、ガラス板をパッケージ上面に搭載する際、あるいは、圧着硬化する際にガラスの位置がずれ、本来の接着面積を確保できない場合があり、これにより接着強度、すなわち、シール性が低下するという問題を生じる。
【００１０】
これに対して、セラミックパッケージやリードフレームを有する樹脂パッケージの場合、図４と図５に示しているように、固体撮像装置の電極部と外部との電気接続用のラインがパッケージ表面を這わずに、パッケージ中に組み込んであり、この様な段差は存在しない。
【００１１】
本発明が解決しようとする課題は、低コスト化、軽量、小型化を図るためのリードフレームを使用しない樹脂パッケージを有する固体撮像装置において、優れたシール性を実現することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、プラスチックめっきの固体撮像装置への適用によってその課題を達成したもので、樹脂パッケージの収納凹部内部から上面を経て裏面に至る表面に、固体撮像素子の電極取り出し用めっき配線膜を形成するとともに、この樹脂パッケージの上面内周側段差面に透明板を接着剤によって封止したことを特徴とする。
【００１３】
これによって、前記樹脂パッケージのセラミックパッケージに対する利点、さらには、リードフレームを有する樹脂タイプのパッケージに対する低価格化等の利点を失うことなく、さらには、従来のめっき配線膜を有する樹脂タイプのパッケージと比較した場合、接着剤の塗布部をパッケージ上面内周側段差面としたことで、透明板を圧着した際のパッケージ外側面への接着剤の滲出や垂れを抑制することができる。
【００１４】
また、本願発明においては、固体撮像装置の射出成形により中空パッケージ本体を形成する際に、上面の外周縁側に鍔部を設ける。この鍔部を形成することによって、中空パッケージ本体上面に透明板を搭載する際に、透明板の位置合わせ用のガイドとし、透明板の搭載位置が画定でき透明板の搭載が容易になる。また、中空パッケージ本体上面と搭載した透明板下面との接触面積を一定に保つことができ生産性の向上に繋がる。さらには、中空パッケージ本体上面に形成した鍔部の存在により、中空パッケージ本体上面と透明板の下面及び側面の一部とで接着封止できることで接着剤の有効接触面積が増え、その結果接着力が向上する。また、さらには、中空パッケージ本体上面の鍔部により、中空パッケージ本体と透明板を接着した際の接着剤の該パッケージ外側面への垂れ落ち防止も可能となる。
【００１５】
さらに、本願発明の場合、中空パッケージ本体の上面の接着剤塗布面の中間位置に中央部断面形状が半円状若しくは楔形状で、その内面が滑らかな線状の溝を設ける。この線状の溝すなわち条溝の存在により、中空パッケージ本体の上面の接着剤塗布面には開口面が形成され、この線状の溝の内側、すなわち、開口面の内側に沿ってめっき配線膜が形成される。そして、中空パッケージ本体と透明板とを接着した際には、この条溝部の開口面の上方に位置する透明板は条溝内方のめっき配線膜と接触しないことから、中空パッケージ本体の上面の接着剤塗布面に見られるめっき配線膜の段差による影響を受けることがなく、接着剤の塗布層も厚く形成できる。その結果、中空パッケージ本体と透明板を接着剤を介して接着する際の接着強度を向上させることが可能となる。」
【００１６】
本願発明において、射出成形によって形成される中空パッケージの材料としては、熱可塑性樹脂、例えば、ＬＣＰ（液晶ポリマー）若しくはＳＰＳ（シンジオタクチックポリスチレン）が適当であるが、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂等でも構わない。
【００１７】
中空パッケージのめっき配線膜は、パッケージに無電解めっきで形成し、良好な導電性が確保できれば、どの様なめっき膜でも良いが、通常は中空パッケージの無電解めっきは、Ｃｕで行い、その表面にＮｉ及びＡｕをめっきした３層構造を持つ。
【００１８】
また、接着剤としては、液状の良好な接着力を有しておれば良く、例えば、熱硬化型樹脂、紫外線硬化型樹脂でも構わない。
【００１９】
そして、透明板（ガラス板）は良好な光透過率を有しておれば良く、例えばホウケイ酸ガラスを使用するのが一般的である。
【００２０】
かかる本願発明の固体撮像装置は、以下の手順で製造できる。すなわち、樹脂を用いて上方にその中間位置に断面滑らかな内面を有する条溝を形成した段差面とその外周縁部に鍔部を有し、下方に固体撮像素子を収納する凹部を有する中空パッケージ本体を射出成形する。次いで、パッケージ本体表面全面をエッチングによって粗面化し、これにより条溝を含む段差面の表面積は大きくなり、接着剤による接着強度をより向上させることができる。この粗面化したパッケージ本体の全表面に配線用めっき膜を無電解めっきにて形成する。そして、全面にレジストを塗布した後、めっき配線形成膜をマスクを用いた露光、現像及び選択エッチングによりパターニングをすることによりめっき配線膜を形成する。さらに、収納凹部への固体撮像素子の収納及びその電極部とめっき配線膜との接続を行い、その後中空パッケージ本体の上面の段差面に透明板を接着剤を介して接着する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図に基づいて説明する。図１は本発明固体撮像装置の実施例の断面図である。同図において、１は、樹脂例えばＬＣＰによって射出成形された中空パッケージである。２はパッケージ１の収納凹部であり、３は収納凹部２に収納する固体撮像素子を示し、４は固体撮像素子３をパッケージ１と接着させるためのボンディング面である。図１のＡ部を拡大して示す図２において、５はパッケージ１の上面の接着剤塗布面中間位置に形成された条溝であり、６はパッケージ１の上面に形成された鍔部であり、条溝５と鍔部６は射出成形時に形成する。条溝５の内面は、その後に形成するめっき配線膜の形成に影響を及ぼさないように、滑らかな面を有する。また、鍔部６は、その後にガラス板１０を搭載する際にガイドとなりうる程度の高さと、パッケージ本体１とガラス板１０を接着する際、接着剤が垂れ落ちない程度の、すなわち、該ガラス板１０の厚みより若干高いか、あるいは略同一の高さに形成されている。さらに、この鍔部６の内周側壁面は外側に垂直に対し例えば３０゜の傾斜が形成されている。この傾斜角はめっき配線膜を形成する時のパターニングの露光に際し、露光に適した角度である。７は収納凹部２の上側段部を示す。この上側段部７から条溝５を経て中空パッケージ１の上面に至るパッケージ１の内面は、同様にめっき配線膜形成時のパターニングの露光に際し、露光可能な角度、例えば垂直に対して３０゜傾斜している。
【００２２】
８は中空パッケージ１の表面に形成されためっき配線膜で、例えばＣｕ１５μｍの表面にＮｉめっき５μｍ、さらにその上にＡｕめっき０．５μｍからなる。この各めっき配線膜８は、パッケージ１の収納凹部２の上側段部７からパッケージ１の条溝５と鍔部６を有する上面部と外側面を経て、パッケージ１の裏面に至る。９はボンディングワイヤである。これにより、中空パッケージ１の収納凹部２に収納される固体撮像素子３の電極部と、パッケージ１内部の上側段部７にあるめっき配線膜８とを接続するものである。通常、ボンディングワイヤ９の材料はＡｕ、若しくはＡｌが使用される。１１は接着剤である。通常、ガラス板１０は中空パッケージ１の収納凹部２の上面にホウケイ酸ガラスを使用し接着剤１１を介して接着され、収納された固休撮像素子３を外気から遮断する。接着剤１１は、接着剤塗布面に線状の滑らかな断面を有する条溝を形成したことで、ガラス板１０とめっき配線膜８との段差が存在せず、そのシール性を維持でき、その結果、熱硬化型樹脂でも紫外線硬化型樹脂でも構わない。
【００２３】
図３は図１の固体撮像装置の製造方法の要約を工程順に示す。同図において、工程（１）において、樹脂を射出成形にて図の様な形態の中空パッゲージ１を成形する。成形されたパッケージ１は隣接する多数個のものからなり、パッケージ１の外側で各々隣接し、隣接する部分には貫通孔１２を有し、貫通孔１２は、パッケージ１上面の収納凹部２の各めっき配線膜８と裏面部の各めっき配線膜８とを繋ぐ部分に配置されており、各貫通孔１２は各々独立したものである。また、射出成形時にパッケージ本体１の上面の条溝５と鍔部６を形成する。
【００２４】
工程（２）においては、成形された中空パッゲージ１をその樹脂の一部を浸食する液、例えば樹脂がＬＣＰの場合はＫＯＨ（水酸化カリウム）溶液で浸食することによって、パッケージ１の表面全体を粗面化し、その荒らされた中空パッケージ本体１の表面全体に無電解めっきを促す触媒、例えばパラジウムを付着させる。
【００２５】
工程（３）においては、パッケージ１の表面全体に無電解めっきによりＣｕのめっき配線膜８を形成させる。このときＣｕのめっき配線膜厚は例えば、１５μｍ程度とする。
【００２６】
工程（４）においては、めっき配線膜８上にレジスト膜１３、例えばポジ型を塗布し、該レジスト膜１３に対して露光及び現像処理を施し、パターニングする。
【００２７】
工程（５）においては、パターニングされたレジスト膜１３をマスクとしてＣｕからなるめっき配線膜８をエッチングすることによりパターニングし、めっき配線膜８とする。その後、レジスト膜１３を除去する。
【００２８】
工程（６）においては、さらに、形成されためっき配線膜８上に無電解めっき若しくは電解めっきによってＮｉ、Ａｕを積層する。Ｎｉ及びＡｕのめっき配線膜厚は、例えば、Ｎｉは５μｍ、Ａｕは０．５μｍとする。
【００２９】
工程（７）においては、中空パッケージとそれと隣接する中空パッケージを貫通孔１２の中心を断面として切断し、（７）に示すように個々のパッケージ毎に分離する。
【００３０】
さらに、工程（８）においては、固体撮像素子３をパッケージ１の収納凹部２に接着剤、例えばエポキシ接着剤によりボンディング面４に接着、収納し、その後ボンディングワイヤ９によって固体撮像素子３の電極部と中空パッケージ本体１側のめっき配線膜８とを接続する。
【００３１】
最後に、工程（９）においては、中空パッケージ１の上面の条溝５を含む接着剤塗布面である段差面に接着剤、例えば熱硬化型エポキシ接着剤を塗布し、パッケージ本体１の上面の鍔部６を搭載するガラス板１０のガイド役とし、パッケージ本体１とガラス板１０を接着封止する。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、安価で軽量、小型で、且つ、生産性が高く、優れたシール性を発揮する信頼性の高い固体撮像装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の固体撮像装置の一例の断面図を示す。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】本発明固体撮像装置の一例の製造方法を示す。
【図４】従来のセラミック中空パッケージを使用した固体撮像装置の一例の断面図を示す。
【図５】従来の樹脂中空パッケージを使用した固体撮像装置の一例の断面図を示す。
【符号の説明】
１：中空パッケージ ２：収納凹部 ３：固体撮像素子
４：ボンディング面 ５：条溝 ６：鍔部
７：上側段部 ８：めっき配線膜
９：ボンディングワイヤ
１０：透明板 １１：接着剤 １２：貫通孔
１３：レジスト膜

Claims (2)

1. 固体撮像素子を収納する凹部を形成するとともにその凹部の上面の開口を覆う透明板の厚みより若干高いか、あるいは略同一の高さの鍔部を残してその内周側に一段低く形成した該透明板を接着する段差面を形成した樹脂製中空パッケージ部材からなる固体撮像装置において、
   前記中空パッケージの凹部上面の内周側段差面である接着剤塗布面の中間位置に滑らかな内面を有する条溝が形成され、
   前記固体撮像素子とその外部とを電気的に結ぶ配線が、前記条溝に沿う樹脂表面へのめっきによって形成されており、
   且つ、
   樹脂製中空パッケージの固体撮像素子を収納した凹部の上面の開口を覆う透明板が、前記条溝を形成した接着剤塗布面に接着剤によって接着封止されていることを特徴とする固体撮像装置。
2. 樹脂を射出成形することにより固体撮像素子を収納する凹部の上面に段差面とこの中間位置に条溝を形成した中空パッケージを形成し、
   この中空パッケージの表面を粗面化し、
   粗面化した表面に無電解めっきによりめっき面を形成し、このめっき面を選択エッチングによりパターニングすることにより所要のめっき配線膜を形成し、
   中空パッケージの凹部に固体撮像素子を収納し、
   収納した固体撮像素子の電極とめっき配線膜との接続を行い、
   パッケージ本体の上面の段差面および条溝の接着剤によって透明板を接着し封止する固体撮像装置の製造方法。

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