JP5550380B2

JP5550380B2 - 固体撮像装置及び撮像装置

Info

Publication number: JP5550380B2
Application number: JP2010040600A
Authority: JP
Inventors: 克寿望月; 隆典鈴木; 富士雄伊藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2010-02-25
Filing date: 2010-02-25
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2030-02-25
Also published as: CN102194840B; US20110205414A1; JP2011176224A; US8792031B2; CN102194840A

Description

本発明は、撮像素子を用いた固体撮像装置及び撮像装置に関する。

固体撮像素子を収容するパッケージは、固体撮像素子の高画素化、多機能化、デジタル出力化により、多くの外部端子を備えるようになってきている。また、パッケージは、取り付け対象物であるスチルカメラやビデオカメラの内部に安定的に固定するための取り付け部を備えた金属板がインサート成形されたものがある。パッケージは、四角形枠状に形成された枠部の両端から取付板の取付部が突出され、枠部の他の両側からリードフレームが突出されている。（特許文献１または２参照。）。

特開２００２−９２６４号公報特開２００６−１３４９９８号公報

以上に述べた従来のパッケージをインサート成形によって形成する場合は、金型の樹脂注入口から樹脂を注入する。樹脂注入口は、パッケージ側面の金属板やリードフレームを避けて設ける必要がある。樹脂注入口は、例えば、固体撮像素子を搭載するパッケージ凹部底面や、透明なカバー部材を貼り付ける凹部の周辺の上面がある。しかしながら、樹脂注入口の部分には、パッケージを分離する際の樹脂のカット痕であるバリが発生する可能性がある。したがって、固体撮像素子搭載面やカバー部材固定面などの寸法精度や平坦性に問題があった。また、パッケージ側面の金属板やリードフレームの上下の位置に樹脂注入口を設ける方法も考えられるが、その場合、金属板に樹脂が付着して取り付け板としての精度の低下や、リードフレームへの樹脂の付着による半田付け性の低下の可能があった。パッケージを厚くしたり、平面的に大きくすることは、パッケージ側面への樹脂注入口の配置を可能にするが、パッケージは小型化が求められているため、それらの方法を採用することは困難である。

本発明は、このような従来の構成が有していた問題を解決しようとするものであり、小型で信頼性が高い固体撮像装置を提供することを目的とする。

そして、上記目的を達成するための手段は、凹部を有するパッケージと、前記凹部に配置された固体撮像素子と、前記固体撮像素子を覆うように、前記パッケージに固定部材を介して固定されたカバー部材と、を備える固体撮像装置であって、前記パッケージは、樹脂からなる基材と、基板と、が一体化されて形成されており、前記基板は、前記基材の第１の側面から突出した第１の突出部及び第２の突出部と、前記第１の突出部と前記第２の突出部との間の分岐部と、を有し、光入射側から見て、前記分岐部の端部より外側に前記第１の側面が位置し、かつ、前記分岐部の端部より内側に前記固定部材の外周部が配置されていることを特徴とする。さらに、第１の観点では、前記パッケージは前記第１の突出部と前記第２の突出部の間に配置された樹脂注入口から型に前記基材となる樹脂を流し込んでインサート成形されている。また、第２の観点では、前記基板は、前記第１の側面に対向する前記基材の第２の側面から突出し、前記固体撮像装置を取り付け対象物に固定するための開口が設けられた第３の突出部を有する。
また、上記目的を達成するための手段は、凹部を有するパッケージと、前記凹部に配置され体撮像素子と、前記固体撮像素子を覆うように、前記パッケージに固定部材を介して固定されたカバー部材と、を備える固体撮像装置であって、前記パッケージは、樹脂からなる基材と、第１の基板と、第２の基板と、が一体化されて形成されており、前記第１の基板は、前記基材の第１の側面から突出した第１の突出部及び第２の突出部と、前記第１の突出部と前記第２の突出部との間の分岐部と、を有し、前記第２の基板は、前記パッケージの前記凹部の周辺の枠部に配置されており、光入射側から見て、前記第２の基板の端部より内側に前記固定部材の外周部が配置されていることを特徴とする。

本発明の固体撮像装置は、小型で信頼性が高い固体撮像装置を提供できる。

第１の実施例の固体撮像装置を説明する図。第１の実施例の固体撮像装置を説明する図。樹脂パッケージのインサート成形を説明する図。第２の実施例の固体撮像装置を説明する図。第２の実施例の固体撮像装置を説明する図。実施例の固体撮像装置を用いた撮像装置を説明する図。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図６に基づいて説明する。

本実施例の固体撮像装置は、樹脂パッケージの第１の側面から突出した基板が第１及び第２の突出部と、樹脂パッケージ内部に配置された分岐部と、を有する。そして、光入射側から見て、基板の分岐部の端部より内側に、樹脂パッケージとカバー部材とを固定する固定部材の外周部が配置されている。以下に図１〜図３を用いて詳細に説明する。

図１（ａ）は、第１の実施例を示す固体撮像装置の平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＸ−Ｘ’線での断面図であり、図１（ｃ）は図１（ａ）の固体撮像装置の右側面図である。図２は、図１（ａ）の部分拡大図である。図３（ａ）は、樹脂パッケージのインサート成形を示す平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）の樹脂パッケージのインサート成形の断面図である。

図１で示す固体撮像装置は、凹部を有する樹脂パッケージ１、複数の受光素子を有する固体撮像素子１１、カバー部材２１を有する。樹脂パッケージ１は、インサート成形によって一体化されて形成された、基材となる樹脂と、基板２と、リードフレーム４と、を有する。基板２は、図１（ａ）で示す固体撮像装置の右側、すなわち樹脂パッケージの第１の側面に突出した第１の突出部２ａと第２の突出部２ｂと、樹脂パッケージ内部に配置された、第１の突出部と第２の突出部との間の分岐部と、を有する。また、左側が第１の側面に対向する第２の側面に突出部を有する。リードフレーム４は、樹脂パッケージの対向する２辺に配置され、固体撮像素子１１との接続のための内部端子４ａと、外部の回路基板などとの接続のための外部端子４ｂと、を有する。リードフレームが配置される対向する辺は、図１（ａ）の固体撮像装置の上下に対応する第３の側面及び第４の側面となり、基板２の突出部は、樹脂パッケージ１のリードフレーム４が配置された辺とは異なる対向する２辺に突出して配置されている。また、基板２は、スチルカメラやビデオカメラなどの撮像装置の内部に固定するための開口２ｄを有する。基板２は例えば、ＳＵＳやアルミニウムからなる金属板やセラミック板が用いられる。以下、基板２としてＳＵＳからなる金属板を用いた固体撮像装置を例に説明する。

樹脂パッケージ１がインサート成形される際には、型にリードフレームや金属板が配されて、図１（ａ）の矢印の方向から樹脂注入口５の位置に樹脂が流し込まれる。図１（ｃ）に示すように、樹脂注入口５は、第１の突出部２ａと第２の突出部２ｂの内壁に挟まれる領域Ａに配置される。なお、領域Ａは、厚み方向では金属板２の厚みの範囲内となる。領域Ａは、上型と下型とに挟まれる位置である。そのため、領域Ａ内に樹脂注入口５を設けることで、樹脂パッケージを大型化することなくインサート成形することができる。図３（ａ）及び図３（ｂ）は、基板である金属板２の第１の突出部２ａと第２の突出部２ｂの間から型に樹脂を流し込んで樹脂パッケージを形成するインサート成形を示している。キャビティ３１とコア３２によって金属板２とリードフレーム４を挟み込み、キャビティ３１とコア３２との間の空間３４にゲート３３から樹脂を流し込んで樹脂パッケージ１を形成する。インサート成形した後、樹脂パッケージ側面から樹脂注入口に伸びる樹脂は除去される。除去の際に樹脂注入口５にはバリが発生するが、その後の製造工程中の樹脂パッケージの取り扱いにおいては、第１の突出部２ａと第２の突出部２ｂとにより、バリへの接触を低減することができる。第１の突出部２ａと第２の突出部２ｂとの間隔は、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。３ｍｍ未満では樹脂注入時の流動性を確保する注入ルートを得ることが難しい。一方、１０ｍｍを超えると、樹脂パッケージの取り扱い時にバリに接触しやすくなり、取れたバリが固体撮像素子上に落下して歩留まりが低下する可能性があるからである。

固体撮像装置は、樹脂パッケージ１の枠部３の上面に接着剤からなる固定部材２２でカバー部材２１が固定されることで、樹脂パッケージ１とカバー部材２１とで囲まれた空間を有する。固体撮像素子１１は樹脂パッケージ１の凹部に不図示の接着剤で固定されている。したがって、固体撮像素子１１は、樹脂パッケージ１とカバー部材２１とで封止されている。

符号２２の範囲は、樹脂パッケージ１とカバー部材２１とが接着された固定領域である。図１（ｂ）及び図２で示すように、固定領域２２の外周部より外側に金属板２の分岐部が配置されている。すなわち、固体撮像装置の光入射側から見た金属板２の分岐部２ｃの端部は固定領域２２の外周部より外側に配置されている。その理由は、樹脂パッケージ１とカバー部材２１とを確実に固定し、気密性を確保して信頼性の高い固体撮像装置を得るためである。

樹脂パッケージ１とカバー部材２１とは、内部に配置された固体撮像素子１１を封止するために接着剤で固定されるが、外部からの水分の浸入を低減するために、接着の厚みを小さくしている。具体的には、１０μｍ程度としており、５μｍ以上２０μｍ以下が好ましい範囲である。ここで問題となるのは、金属板２の有無である。金属板２は、厚みが数百μｍ〜数ｍｍと厚いため、樹脂パッケージを成形した後の樹脂の収縮が金属板２の有無によって部分的に異なる。そして、固体撮像装置を光入射側から見て、樹脂パッケージ１の厚み方向に金属板２が存在する領域より存在しない領域の方が収縮が大きく、枠部３の上面の平坦性が低下する。具体的には、枠部３の上面は、金属板が存在する領域から外側となる金属板が存在しない領域では凹んでしまう。固定領域が凹みにかかる場合は、樹脂パッケージ１とカバー部材２１との間隔が広がることになり、充分な接着強度や気密が得られない可能性がある。したがって、金属板の分岐部２ｃの端部は樹脂パッケージ１とカバー部材２１との固定領域の外周より外側に配置されることが好ましい。言い換えると、樹脂パッケージ１とカバー部材２１との固定領域の外周は、金属板の分岐部２ｃの端部より内側に配置されることが好ましい。

なお、第１の突出部２ａと第２の突出部２ｂの間隔が上記範囲より狭い場合には平坦性の低下が小さく、広い場合には型の補正により平坦性の低下が小さいが、前者は樹脂の流動性の低下、後者は外形サイズに制限があるため金属板の強度低下となる。

以上のように、本実施形態によれば、小型で信頼性が高い固体撮像装置が得られるものである。

図４は本発明の第２の実施例を示すものであり、図４（ａ）は固体撮像装置の平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＹ−Ｙ’線に沿った断面図である。図５（ａ）は図４（ａ）の固体撮像装置の変形例を示す平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＺ−Ｚ’線に沿った断面図である。

本実施例が実施例１の固体撮像装置と異なる点は、樹脂パッケージの凹部の周辺の枠部にさらなる基板を有することである。

図４（ａ）及び（ｂ）で示した樹脂パッケージ１は、インサート成形によって一体化されて形成され、基材となる樹脂と、第１の基板及び第２の基板となる２つの金属板２及び６と、リードフレーム４と、を有する。実施例１の金属板２に対応する金属板を本実施例では第１の金属板と称し、さらなる金属板を第２の金属板６と称する。第１の金属板２、第２の金属板６は例えば、ＳＵＳやアルミニウムが用いられる。

図４（ａ）及び図４（ｂ）で示すように、第２の金属板６は、固定領域２３に対向して全周に渡って配置されている。光入射側から見て、第２の金属板６の外周部が固定領域２３の外周部より外側に全周に渡って配置されているため、カバー部材２１が固定される樹脂パッケージ１の枠部３の上面はより平坦性を維持することができる。したがって、小型で信頼性が高い固体撮像装置が得られる。

次に、図５（ａ）及び図５（ｂ）で示す固体撮像装置は、光入射側から見て、第１の金属板２の分岐部２ｃの端部は固定領域２３の外周部より内側に配置されている。しかし、第２の金属板６の外周部が固定領域２３の外周部より外側に全周に渡って配置されているため、カバー部材２１が固定される樹脂パッケージ１の枠部３の上面は平坦性を維持することができる。また、樹脂注入口５をより樹脂パッケージ１の内側に配置することができるため、より小型の個体撮像装置を実現することができる。したがって、より小型で信頼性が高い固体撮像装置が得られる。

なお、図４及び図５においては、第２の金属板６は、枠形状の金属板を用いたが、第１の金属板２の分岐部２ｃを覆うことが凹部の周辺の枠部３の上面の平坦性を保つために重要であるため、第２の金属板６は枠形状に限定されない。第２の金属板６の他の形状として、例えば、コの字状や棒状の形状が挙げられる。第２の金属板６は樹脂パッケージ１の枠部３より外側に突出した構成を取ることも可能であるが、リードフレーム４が配置されている辺では、外部端子４ｂの半田付けの妨げになる可能性があるため、リードフレーム４側には突出しない方が好ましい。また、第１の金属板２が撮像装置内部への取付板とする場合には、撮像装置内部への固体撮像装置の固定を妨げない程度に突出量を制限することが好ましい。

図６は、本発明の好適な実施形態の撮像装置の概略構成を示す図である。撮像装置５００は、上記の実施例の固体撮像装置に代表される固体撮像装置５０４を備える。なお固体撮像装置５０４は、上記の実施例の撮像ユニットを備えることも可能である。なお、撮像装置は、静止画や動画を撮影できるカメラやビデオなどである。

ブロック５０５〜５０８は、固体撮像装置５０４と同一チップ上に形成されてもよい。撮像装置５００の各ブロックは、全体制御・演算部５０９によって制御される。撮像装置５００は、その他、画像データを一時的に記憶するためのメモリ部５１０、記録媒体への画像の記録又は読み出しのための記録媒体制御インターフェース（Ｉ／Ｆ）部５１１を備える。記録媒体５１２は、半導体メモリ等を含んで構成され、着脱が可能である。撮像装置５００は、外部コンピュータ等と通信するための外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）部５１３を備えてもよい。

次に、図６に示す撮像装置５００の動作について説明する。バリア５０１のオープンに応じて、メイン電源、コントロール系の電源、Ａ／Ｄ変換器５０６等の撮像系回路の電源が順にオンする。その後、露光量を制御するために、全体制御・演算部５０９が絞り５０３を開放にする。固体撮像装置５０４から出力された信号は、撮像信号処理回路５０５をスルーしてＡ／Ｄ変換器５０６へ提供される。Ａ／Ｄ変換器５０６は、その信号をＡ／Ｄ変換して信号処理部５０７に出力する。信号処理部５０７は、そのデータを処理して全体制御・演算部５０９に提供し、全体制御・演算部５０９において露出量を決定する演算を行う。全体制御・演算部５０９は、決定した露出量に基づいて絞り５０３を制御する。

次に、全体制御・演算部５０９は、固体撮像装置５０４から出力され信号処理部５０７で処理された信号にから高周波成分を取り出して、高周波成分に基づいて被写体までの距離を演算する。その後、レンズ５０２を駆動して、合焦か否かを判断する。合焦していないと判断したときは、再びレンズ５０２を駆動し、距離を演算する。

そして、合焦が確認された後に本露光が始まる。露光が終了すると、固体撮像装置５０４から出力された撮像信号は、撮像信号処理回路５０５において補正等がされ、Ａ／Ｄ変換器５０６でＡ／Ｄ変換され、信号処理部５０７で処理される。信号処理部５０７で処理された画像データは、全体制御・演算部５０９によりメモリ部５１０に蓄積される。

その後、メモリ部５１０に蓄積された画像データは、全体制御・演算部５０９の制御により記録媒体制御Ｉ／Ｆ部５１１を介して記録媒体５１２に記録される。また、画像データは、外部Ｉ／Ｆ部５１３を通してコンピュータ等に提供されて処理されうる。

１樹脂パッケージ
２金属板
２ａ第１の突出部
２ｂ第２の突出部
２ｃ分岐部
２ｄ開口
３枠部
４リードフレーム
４ａ内部端子
４ｂ外部端子
５樹脂注入口
１１撮像素子
２１カバー部材
２２固定部材
２３固定領域
Ａ領域

Claims

凹部を有するパッケージと、
前記凹部に配置された固体撮像素子と、
前記固体撮像素子を覆うように、前記パッケージに固定部材を介して固定されたカバー部材と、を備える固体撮像装置であって、
前記パッケージは、樹脂からなる基材と、基板と、が一体化されて形成されており、
前記基板は、前記基材の第１の側面から突出した第１の突出部及び第２の突出部と、前記第１の突出部と前記第２の突出部との間の分岐部と、を有し、
前記パッケージは前記第１の突出部と前記第２の突出部の間に配置された樹脂注入口から型に前記基材となる樹脂を流し込んでインサート成形されており、光入射側から見て、前記分岐部の端部より外側に前記第１の側面が位置し、かつ、前記分岐部の端部より内側に前記固定部材の外周部が配置されていることを特徴とする固体撮像装置。
凹部を有するパッケージと、
前記凹部に配置された固体撮像素子と、
前記固体撮像素子を覆うように、前記パッケージに固定部材を介して固定されたカバー部材と、を備える固体撮像装置であって、
前記パッケージは、樹脂からなる基材と、基板と、が一体化されて形成されており、
前記基板は、前記基材の第１の側面から突出した第１の突出部及び第２の突出部と、前記第１の突出部と前記第２の突出部との間の分岐部と、前記第１の側面に対向する前記基材の第２の側面から突出し、前記固体撮像装置を取り付け対象物に固定するための開口が設けられた第３の突出部と、を有し、
光入射側から見て、前記分岐部の端部より外側に前記第１の側面が位置し、かつ、前記分岐部の端部より内側に前記固定部材の外周部が配置されていることを特徴とする固体撮像装置。
前記第１の突出部と前記第２の突出部との間隔が、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の固体撮像装置。
前記基板が、ＳＵＳまたはアルミニウムからなる金属板またはセラミック板であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
前記基板が、前記第１の側面に対向する前記基材の第２の側面から突出した第３の突出部を有し、前記第３の突起部には前記固体撮像装置を取り付け対象物に固定するための開口が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
前記パッケージは、前記第１の側面及び前記第２の側面とは別の、互いに対向する前記基材の第３の側面及び第４の側面に外部端子を有することを特徴とする請求項２または５に記載の固体撮像装置。
凹部を有するパッケージと、
前記凹部に配置され体撮像素子と、
前記固体撮像素子を覆うように、前記パッケージに固定部材を介して固定されたカバー部材と、を備える固体撮像装置であって、
前記パッケージは、樹脂からなる基材と、第１の基板と、第２の基板と、が一体化されて形成されており、
前記第１の基板は、前記基材の第１の側面から突出した第１の突出部及び第２の突出部と、前記第１の突出部と前記第２の突出部との間の分岐部と、を有し、前記第２の基板は、前記パッケージの前記凹部の周辺の枠部に配置されており、
光入射側から見て、前記第２の基板の端部より内側に前記固定部材の外周部が配置されていることを特徴とする固体撮像装置。
光入射側から見て、前記分岐部の端部より外側に前記固定部材の外周部が配置されていることを特徴とする請求項７に記載の固体撮像装置。
光入射側から見て、前記分岐部の端部より外側に前記第１の側面が位置していることを特徴とする請求項６または７に記載の固体撮像装置。
前記基材は、前記第１の突出部と前記第２の突出部の間にバリを有していることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置によって得られた信号を処理する信号処理部と、
を備えることを特徴とする撮像装置。