JPH04240770A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、固体撮像素子をアク
リル樹脂等の透明合成樹脂でパッケージングした合成樹
脂型パッケージの固体撮像装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】ビデオカメラ等に使用される固体撮像素
子のパッケージとしは、一般に積層型セラミックパッケ
ージあるいはサーディップ型パッケージが主流である。 ところが、最近、コスト面で有利な合成樹脂型パッケー
ジが採用されるようになってきている。上記固体撮像素
子の場合は、他の半導体の場合とは異なって半導体基板
の主面には所定の間隔で複数の光電変換部を備えている
。したがって、上記合成樹脂型パッケージにおいては、
光電変換部に光を入射させるために、固体撮像素子をパ
ッケージングする合成樹脂として不透明な合成樹脂では
なくアクリル樹脂等の透明合成樹脂を採用している。こ
のような透明合成樹脂によって固体撮像素子をパッケー
ジングした固体撮像装置は、図２に例示すような断面構
造を有している。この透明合成樹脂によって固体撮像素
子がパッケージングされた固体撮像装置は、図２に示す
ように、水平な平面を有すると共に中央に固体撮像素子
１が設置されているリードフレーム３を透明合成樹脂２
によってパッケージングし、透明合成樹脂の表面が水平
になるように成形して形成されている。上記固体撮像素
子１は上述のように複数の光電変換部を有し、この光電
変換部で光電変換が行われて入射光量に応じた信号が出
力される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記透
明合成樹脂によって固体撮像素子をパッケージングした
固体撮像装置においては、透明合成樹脂２を透過して固
体撮像素子１に入射された光は固体撮像素子１で乱反射
される。そして、この固体撮像素子１で乱反射された光
は、透明合成樹脂４の表面で内側に向かって反射されて
再度固体撮像素子１に入射される。したがって、透明合
成樹脂２によって固体撮像素子１をパッケージングした
固体撮像装置においては次のような問題がある。すなわ
ち、上記透明合成樹脂２を透過して固体撮像素子１に向
かって入射した光は、光電変換部近傍の遮光された部分
で乱反射された後更に透明合成樹脂２の表面で反射され
て光電変換部に入射される。したがって、ある一つの光
電変換部に入射される光の光量は、本来その光電変換部
に入射されるべき被写体からの光の光量に上記光電変換
部の近傍で乱反射されて上記光電変換部に入射される反
射光の光量を加えた合わせた光量になるのである。この
ことは、上記光電変換部による光電変換によって得られ
る信号は偽信号であり、被写体からの光の光量を正しく
表しているとは言えないのである。すなわち、図２に示
すような断面構造を有する固体撮像装置では鮮明な画像
が得られず、画像不良になるという問題がある。

【０００４】そこで、この発明の目的は、鮮明な画像が
得られる合成樹脂型パッケージの固体撮像装置を提供す
ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、第１の発明の固体撮像素子を設置した状態のリードフ
レームを透明合成樹脂でパッケージングした固体撮像装
置において、上記リードフレームにおける固体撮像素子
を設置する箇所に表面が水平な台座を設けて、この台座
に設置された固体撮像素子の表面と上記透明合成樹脂の
水平な表面との距離を上記固体撮像素子が十分保護され
る範囲内にあって最短距離になるように設定したことを
特徴としている。また、第２の発明は、上記第１の発明
の固体撮像装置において、上記透明合成樹脂との境界面
を有すると共に、この境界面における反射率が零になる
ように厚みと屈折率とが設定され無反射膜を上記固体撮
像素子の表面に設けたことを特徴としている。

【０００６】

【作用】第１の発明においては、透明合成樹脂に入射さ
れた被写体から放射された光はリードフレームの台座上
に設置された固体撮像素子に入射され、上記固体撮像素
子に設けられた複数の光電変換部によって光電変換され
て入射光量に応じた信号が出力される。その際に、上記
固体撮像素子に入射した光の一部は固体撮像素子によっ
て反射されて上記透明合成樹脂の表面に至り、その透明
合成樹脂の表面で内側に反射されて再度固体撮像素子に
入射される。ここで、上述のように上記固体撮像素子は
上記リードフレームの台座に設置され、固体撮像素子の
表面と上記透明合成樹脂の表面との距離は上記固体撮像
素子が十分保護される範囲内にあって最短距離になるよ
うに設定されている。その結果、上記被写体から固体撮
像素子に入射した光が固体撮像素子と上記透明合成樹脂
の表面とで反射されて再度固体撮像素子に入射する際の
入射位置が、被写体から放射された光が固体撮像素子に
入射する際の入射位置に近付けられる。したがって、固
体撮像素子のある光電変換部に入射する光は、本来その
光電変換部に入射されるべき被写体からの光のみとなる
。こうして、光電変換部から出力される信号が光電変換
部以外の箇所で反射された光の入射によって偽信号にな
ることが防止されて鮮明な画像が得られる。

【０００７】また、第２の発明においては、透明合成樹
脂に入射された被写体からの放射光は透明合成樹脂と無
反射膜との境界面で反射されることなくリードフレーム
の台座上に設置された固体撮像素子に入射される。その
際に、固体撮像素子に入射した光の一部は固体撮像素子
によって反射されて上記無反射膜と透明合成樹脂との境
界面に至り、更にその一部が上記境界面で内側に反射さ
れて再度固体撮像素子に入射される。したがって、固体
撮像素子で反射されて無反射膜を透過し、さらに上記透
明合成樹脂の表面で内側に反射されて再度固体撮像素子
に入射される光の量が減少される。一方、上記無反射膜
の厚みは上記固体撮像素子の表面と透明合成樹脂の表面
との距離に比較して非常に薄いので、上記固体撮像素子
のある位置で反射されて更に上記境界面で反射された光
は固体撮像素子における上記位置の極々近傍に入射され
る。すなわち、固体撮像素子に入射した光の入射位置と
その入射位置で反射された反射光が上記透明合成樹脂の
表面で内側に反射されて再度固体撮像素子に入射する際
の入射位置とがずれる可能性のある上記固体撮像素子か
ら透明合成樹脂への透過光の一部が、上記両者の入射位
置が殆どずれることのない上記無反射膜の上記境界面で
の反射光に転化される。こうして、光電変換部以外（以
下、遮光部分と言う）に入射した光の反射光が光電変換
部に入射される確率が非常に低くなる。その結果、光電
変換部から出力される信号が光電変換部以外の箇所で反
射された光の入射によって偽信号になることが更に防止
されてより鮮明な画像が得られる。

【０００８】

【実施例】以下、この発明を図示の実施例により詳細に
説明する。図１（Ａ）はこの発明の固体撮像装置の断面
図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）における部分拡大図
である。この固体撮像装置における固体撮像素子のパッ
ケージ構造は以下に述べる通りである。図１（Ａ）にお
いて、リードフレーム１２の中央部に設けられた表面が
水平な台座１３の略中央に、例えばＣＣＤ（電荷結合素
子）を用いた固体撮像素子１１を設置する。そして、リ
ードフレーム１２および固体撮像素子１１を透明合成樹
脂１４によってパッケージングし、透明合成樹脂１４の
表面１５が水平になるように成形するのである。その際
に、透明合成樹脂１４の表面１５におけるリードフレー
ム１２の基部１６からの距離は、図２に示す従来の固体
撮像装置における透明合成樹脂４の表面とリードフレー
ム３との距離に略等しくする。こうすることによって、
固体撮像素子１１の表面１７と透明合成樹脂１４の表面
１５との距離Ｌを透明合成樹脂が固体撮像素子１１を十
分保護できる範囲内にあって最短距離になるように設定
するのである。

【０００９】また、上記固体撮像素子１１の表面には例
えばＭｇＦ２で成る無反射膜１８を形成する。この無反
射膜１８とは次のような膜である。いま、膜の上側（光
が入射して来る側）の媒質の屈折率をｎ１，膜の屈折率
をｎ，膜の厚みをｄ，膜の下側（光が向かって行く側）
の媒質の屈折率をｎ２とすると、ｄ＝λ／４　　（λは
光の波長）ｎ＝（ｎ１・ｎ２）１／２の関係にあるとき
には膜とこの膜の上側の媒質との境界面での反射率は“
０”となることが知られている。但し、その場合、膜の
下側の媒質から膜へ光が入射する場合の反射率は“０”
とはならない。すなわち、上記関係を満たすような厚み
ｄと屈折率ｎとを有する膜を無反射膜と言うのである。 本実施例の場合には、上記上側の媒質は透明合成樹脂１
４であり、下側の媒質は固体撮像素子１１の主面側を覆
う防護膜（図示せず）である。 したがって、無反射膜１８の屈折率ｎは、透明合成樹脂
１４の屈折率と上記保護膜の屈折率の積の平方根となる
ようにすればよい。つまり、上述のような厚みｄと屈折
率ｎとを有する無反射膜１８を固体撮像素子１１の保護
膜上に形成することによって、無反射膜１８と透明合成
樹脂１４との境界面（以下、単に無反射膜１８の表面と
言う）での反射率を“０”とすることができるのである
。

【００１０】上記構成の固体撮像装置は、次のように動
作して鮮明な画像を得る。すなわち、図１（Ｂ）に示す
ように被写体から放射されて透明合成樹脂１４に入射し
た光は、透明合成樹脂１４を透過して無反射膜１８に入
射する。ところが、無反射膜１８は上述のような厚みｄ
と屈折率ｎとになるように形成されているため、無反射
膜１８に入射した光は無反射膜１８の表面で反射するこ
となく無反射膜１８を透過して固体撮像素子１１に入射
できるのである。以下、上述のように被写体から放射さ
れて固体撮像素子１１に直接入射された光を直接入射光
（イ）と言う。ところで、上記固体撮像素子１１の表面
には上記保護膜の他にカラーフィルタ（図示せず）を設
けたりする場合がある。また、固体撮像素子１１の主面
には、光電変換部１９の他にＣＣＤ等から成る信号電荷
転送部２０なども設けられている（図１（Ｂ）において
は簡略化して図示）。そして、これらの保護膜，カラー
フィルタおよび信号電荷転送部２０等の反射率を総て同
じにすることは非常に困難である。したがって、上記直
接入射光（イ）の一部は、固体撮像素子１１の上記保護
膜，カラーフィルタおよび信号電荷転送部２０の表面で
反射されて再び固体撮像素子１１の外側に放射される（
図１（Ｂ）においては、簡単にするため信号電荷転送部
２０の表面で反射する反射光で代表している）。そして
、この固体撮像素子１１の外側に放射された反射光の一
部は、無反射膜１８を透過して再度透明合成樹脂１４の
表面１５で内側に反射されて再び固体撮像素子１１に入
射することになる。以下、このように、固体撮像素子１
１と透明合成樹脂１４の表面１５とによって反射されて
再度固体撮像素子１１に入射される光を外部反射入射光
（ロ）と言う。上述のような固体撮像素子１１による光
の反射は既に述べたように従来から存在している。しか
しながら、本実施例の場合には、上記固体撮像素子１１
はリードフレーム１２の中央部に設けられた台座１３の
上に設置されて、固体撮像素子１１の表面１７と透明合
成樹脂１４の表面１５との距離Ｌを短くしている。した
がって、固体撮像素子１１によって乱反射されて無反射
膜１８を通過した光が外部反射入射光（ロ）として再び
固体撮像素子１１に入射した場合に、固体撮像素子１１
での反射角が同じ反射光で考えた場合、上記外部反射入
射光（ロ）の入射位置が直接入射光（イ）の入射位置に
近付けられるのである。換言すれば、光電変換部近傍の
遮光部分からの外部反射入射光（ロ）が光電変換部（例
えば、光電変換部１９）に入射される確率は低くなるの
である。したがって、固体撮像素子１１の各光電変換部
からの信号は夫々の光電変換部に入射された直接入射光
（イ）の光量を表す信号となり、被写体からの直接入射
光（イ）の光量の空間分布を正しく表すようになるので
ある。

【００１１】上述のように、固体撮像素子１１の表面１
７と透明合成樹脂１４の表面１５との距離Ｌを短くして
、外部反射入射光（ロ）が光電変換部に入射されないよ
うにしている。しかしながら、固体撮像素子１１の表面
１７と透明合成樹脂１４の表面１５との距離Ｌを幾ら短
くしても、固体撮像素子１１の保護の理由からその距離
Ｌの短縮にはおのずと限界がある。したがって、固体撮
像素子１１で乱反射された反射光の反射角度によっては
、外部反射入射光（ロ）が光電変換部に入射される場合
もある。したがって、外部反射入射光（ロ）の光量はな
るべく少ないほうが好ましい。そこで、本実施例では、
さらに固体撮像素子１１の表面に厚みｄの無反射膜１８
を設けるのである。つまり、上記遮光部分で反射されて
再び固体撮像素子１１の外側に放射された反射光の一部
は、無反射膜１８の表面で内側に反射されて再び固体撮
像素子１１側に向かうことになり、固体撮像素子１１に
よって反射された反射光のうち無反射膜１８を透過して
透明合成樹脂１４の表面１５に至る光の光量は従来の場
合より充分少なくなるのである。

【００１２】一方、上述のように、固体撮像素子１１で
反射され更に無反射膜１８の表面で内側に反射されて固
体撮像素子１１に向かった光は、再び固体撮像素子１１
に入射される。ところが、無反射膜１８の厚みｄは固体
撮像素子１１の表面１７と透明合成樹脂１４の表面１５
との距離Ｌに比して十分薄いので、固体撮像素子１１の
ある位置に入射された直接入射光（イ）の反射光の一部
であって、さらに無反射膜１８の表面で内側に反射され
た光は上記位置の超極近傍の位置に入射されることにな
る。すなわち、直接入射光（イ）の反射光が無反射膜１
８の表面で反射した光の入射位置は、無反射膜１８を透
過して透明合成樹脂の表面で反射した外部反射入射光（
ロ）の入射位置よりも直接入射光（イ）の入射位置に大
幅に近付くのである。その結果、固体撮像素子１１の上
記遮光部分によって反射されて更に無反射膜１８の表面
で内側に反射された光は、光電変換部１９に入射されな
いことになるのである。以下、このように固体撮像素子
１１と無反射膜１８の表面とで反射されて再度固体撮像
素子１１に入射される光を内部反射入射光（ハ）と言う
。

【００１３】以上のことから、被写体から放射されて透
明合成樹脂１４および無反射膜１８を透過して固体撮像
素子１１に向かって光が入射された場合には、固体撮像
素子１１のある光電変換部１９には上記遮光部分からの
外部反射入射光（ロ）および内部反射入射光（ハ）は入
射されないことになる。しかも、この２種の入射光のう
ち固体撮像素子１１で反射される際の反射角度によって
は直接入射光（イ）の入射位置からずれた位置に入射し
易い外部反射入射光（ロ）の光量は、内部反射入射光（
ハ）に転化されて少なくなっている。したがって、各光
電変換部で光電変換して得られた信号は、夫々の光電変
換部に入射された直接入射光（イ）の光量を正しく表す
信号となるのである。つまり、各光電変換部からの信号
は被写体からの直接入射光（イ）の光量の空間分布をよ
り正しく表しているといえる。したがって、上記各光電
変換部による光電変換によって得られる信号が上記外部
反射入射光（ロ）の影響によって偽信号となることが防
止されて、鮮明な画像が得られるのである。

【００１４】このように、本実施例においては、リード
フレーム１２における固体撮像素子１１の設置箇所に台
座１３を設けて、この台座１３上に設置された固体撮像
素子１１の表面１７と透明合成樹脂１４の表面１５との
距離Ｌを固体撮像素子１１が十分保護される範囲にあっ
て最短距離になるように設定している。その結果、直接
入射光（イ）の反射光が透明合成樹脂１４の表面１５で
反射されて再び固体撮像素子１１に入射される外部反射
入射光（ロ）の入射位置が、直接入射光（イ）の入射位
置へ近付けられる。さらに、上記固体撮像素子１１の表
面には、透明合成樹脂１４からの入射光を透明合成樹脂
１４との境界面で反射しないように厚さｄおよび屈折率
ｎの値を設定した無反射膜１８を設けている。その結果
、無反射膜１８の表面で反射されずに固体撮像素子１１
に入射された直接入射光（イ）の一部が、固体撮像素子
１１によって反射されて無反射膜１８の表面に至る。そ
して、この無反射膜１８の表面によって固体撮像素子１
１からの反射光の一部は内側に反射されて固体撮像素子
１１の方へ向かうことになる。したがって、固体撮像素
子１１での反射角によっては、固体撮像素子１１への直
接入射光（イ）の入射位置とずれた位置に入射する可能
性のある外部反射入射光（ロ）の光量を減少できる。そ
の際に、固体撮像素子１１からの反射光の一部が無反射
膜１８の表面で内側に反射されて固体撮像素子１１に再
入射される内部反射入射光（ハ）は、無反射膜１８の厚
みｄが十分小さいため当該内部反射入射光（ハ）に係る
直接入射光（イ）が入射された位置の極近傍に入射され
る。こうして、外部反射入射光（ロ）の一部を内部反射
入射光（ハ）に転化することによって、被写体からの直
接入射光（イ）のうち外部反射入射光（ロ）となって光
電変換部に入射される光量を極力少なくするのである。 その結果、固体撮像素子１１の各光電変換部からの信号
が外部反射入射光の影響によって偽信号となることを防
止できる。つまり、本実施例によれば、合成樹脂型パッ
ケージの固体撮像装置を用いた場合であっても、固体撮
像素子１１の各光電変換部によって夫々の光電変換部に
入射する直接入射光（イ）の光量を正しく表す信号を得
ることができ、鮮明な画像を得ることができる。

【００１５】上記実施例においては、リードフレーム１
２に台座１３を設けて固体雑像素子１１の表面１７と透
明合成樹脂１４の表面１５との距離Ｌを短くし、さらに
固体雑像素子１１の表面に無反射膜１８を設けて外部反
射入射光（ロ）の一部を内側反射入射光（ハ）に転化す
ることによって、固体撮像素子１１の各光電変換部から
の信号が外部反射入射光（ロ）の影響で偽信号となるこ
とを防止するようにしている。しかしながら、この発明
はこれに限定さるものではなく、リードフレーム１２に
台座１３を設けることのみによって、固体撮像素子１１
の各光電変換部からの信号が外部反射入射光（ロ）の影
響によって偽信号となることを防止するようにしてもよ
い。

【００１６】

【発明の効果】以上より明らかなように、第１の発明の
固体撮像装置は、リードフレームにおける固体撮像素子
が設置される箇所に台座を設けて、上記固体撮像素子の
表面と透明合成樹脂の表面との距離を上記固体撮像素子
が十分保護される範囲内であって最短距離になるように
設定したので、上記固体撮像素子の遮光部分と透明合成
樹脂の表面とで反射された反射光が光電変換部に入射す
る確率が低くなる。したがって、上記光電変換部からの
信号がこの光電変換部以外の箇所からの反射光の入射に
よって偽信号になるのが防止されて、鮮明な画像が得ら
れる。また、第２の発明の固体撮像装置は、上記第１の
発明の固体撮像装置における固体撮像素子の表面に無反
射膜を設けたので、上記無反射膜を透過して固体撮像素
子１１に入射された直接入射光の一部は、上記遮光部分
と無反射膜の表面とで内側に反射されて内部反射入射光
となる。その結果、外部反射入射光の一部が上記内部反
射入射光に転化され、反射角によっては直接入射光の入
射位置とは異なる位置に入射される場合がある外部反射
入射光の光量が減少する。したがって、上記固体撮像素
子のある光電変換部にはこの固体撮像素子における当該
光電変換部以外の箇所で反射された光は殆ど入射されず
、当該光電変換部によって光電変換されて出力される信
号が偽信号となることが更に防止され、より鮮明な画像
が得られるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の固体撮像装置における一実施例の断
面図である。

【図２】従来の合成樹脂型パッケージの固体撮像装置に
おける断面図である。

【符号の説明】

１１…固体撮像素子、　　　　　　　　　　　　　　１
２…リードフレーム、 １３…台座、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　１４…透明合成樹脂、 １８…無反射膜。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　固体撮像素子を設置した状態のリード
   フレームを透明合成樹脂でパッケージングした固体撮像
   装置において、上記リードフレームにおける固体撮像素
   子を設置する箇所に表面が水平な台座を設けて、この台
   座に設置された固体撮像素子の表面と上記透明合成樹脂
   の水平な表面との距離を、上記固体撮像素子が十分保護
   される範囲内にあって最短距離になるように設定したこ
   とを特徴とする固体撮像装置。
2. 【請求項２】　　請求項１に記載の固体撮像装置におい
   て、上記透明合成樹脂との境界面を有すると共に、この
   境界面における反射率が零になるように厚みと屈折率と
   が設定され無反射膜を上記固体撮像素子の表面に設けた
   ことを特徴とする固体撮像装置。