JPH11274447A - 全モールド型固体撮像装置およびその製造方法 - Google Patents

全モールド型固体撮像装置およびその製造方法

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JPH11274447A JP10079741A JP7974198A JPH11274447A JP H11274447 A JPH11274447 A JP H11274447A JP 10079741 A JP10079741 A JP 10079741A JP 7974198 A JP7974198 A JP 7974198A JP H11274447 A JPH11274447 A JP H11274447A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 リフロー実装に適合し、且つ、小型化が図
れ、固体撮像素子受光面上での平坦度が良好な全モール
ド型固体撮像装置を提供すること。 【解決手段】 リードフレーム1のアイランド部分1a
に低硬度のCCD固着用接着剤7にてCCD素子3が接
着されている。CCD素子3の表面電極と外部導出リー
ド群1b,1cとが金属細線4にて結線されている。C
CD素子3の受光面及び側面部分、及び金属細線4の一
部が、透光性低硬度樹脂5にて被覆されている。透光性
低硬度樹脂5全体、アイランド部分1a,金属細線4、
及び外部導出リード群1Bb,1cの一部が、透光性外
部封止樹脂8にてモールドされている。この透光性外部
封止樹脂6は、そのままCCD装置の外形を形作るもの
であるから、リジットな樹脂材料を用いている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像装置およ
びその製造方法に関し、特に、固体撮像装置全体をモー
ルドした全モールド型固体撮像装置およびその製造方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】固体撮像装置には種々のものがあるが、
現在では、CCD装置が一般に使用されている。従っ
て、以下では固体撮像装置としてCCD装置を例に挙げ
て説明するが、他の固体撮像装置についても同様である
ことはいうまでもない。
【0003】図4に従来のCCD装置を示す。図4に示
すCCD装置は、外部導出リード群1b,1cを有して
おり、この外部導出リード群1b,1cは、光不透過性
エポキシ樹脂でモールドされている。この光不透過性エ
ポキシ樹脂は、CCD素子3を支持するためのCCD素
子支持部2aと、このCCD素子支持部2aの端部から
上方へ延在した壁部2bとに別けて考えることができ、
これらCCD素子支持部2a及び壁部2b等によって、
キャビティ成型品が構成されている。CCD素子支持部
2aの上面にCCD素子3がダイボンディングされてい
る。また、CCD素子3の表面に形成された電極(図示
せず)と外部導出リード群1b,1cとがワイヤボンデ
ィングされる。壁部2bの開口部には、透光性プラスチ
ックキャップ10が紫外線硬化型接着剤8を接着硬化さ
せることにより設けられている。
【0004】このような構造のCCD装置は、CCD素
子3と透光性プラスチックキャップ10との間に空間が
存在するので、中空モールド型CCD装置と呼ばれる。
【0005】また、図5に他の従来のCCD装置を示
す。図5に示すCCD装置は、アイランド部分1aと外
部導出リード群1b,1cとからなるリードフレーム1
を持つ。図示のCCD装置では、CCD素子3がリード
フレーム1のアイランド部分1aにダイボンディングさ
れている。そして、CCD素子3の表面電極(図示せ
ず)とリードフレーム1の外部導出リード群1b,1c
とがワイヤボンディングされている。このようして組み
立てられた組立済みリードフレーム1を、キャステイン
グ用型(図示せず)にセットし、次いで熱硬化性透光性
液状樹脂11をキャステイング用型内に注入し、更に、
熱硬化性透光性液状樹脂11を熱硬化させてCCD装置
を製造している。このような構造のCCD装置は、全モ
ールド型CCD装置と呼ばれる。
【0006】このような全モールド型CCD装置は、例
えば、特開平4−271153号公報(以下、先行技術
と呼ぶ)に開示されたような製造方法によって製造され
る。この先行技術では、固体撮像素子のパッケージの形
状を単純にして生産性を向上すると共に、透光性樹脂の
体積のバランスをよくして硬化時の収縮でパッケージが
歪まないようにしている。すなわち、先行技術では、金
型に設けられた直方体の凹部内に、リードフレームを支
持する支持ピンと、リードフレームのアイランド部の位
置を決定する位置決めピンとを設け、この支持ピン及び
位置決めピンで決定される位置にセンサチップが装着さ
れたリードフレームを収納し、この凹部に熱硬化型の透
光性樹脂を充填している。そして、透光性樹脂を硬化し
てパッケージを形成した後に、金型からパッケージを取
り出し、リードフレームの外枠とリード部とを切断して
いる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の中空モールド型CCD装置および全モールド型
CCD装置のいずれも次に述べるような問題点がある。
【0008】第1の問題点は、CCD装置をプリント基
板等に実装する際、自動実装機等で広く適用されている
リフロー半田付け工法が使用できず、半田鏝乃至噴流半
田による手作業でしか実装できないということである。
【0009】その理由は、中空モールド型CCD装置に
用いられている透光性プラスチックキャップの熱変形温
度が80〜160℃であり、紫外線硬化型接着剤の耐熱
温度が100〜120℃であるため、CCD装置全体を
260〜300℃に加熱して半田実装を行うリフロー法
では、これらの材料の変形劣化を引き起こし、使用でき
ないことである。一方、全モールド型CCD装置では、
熱硬化性透光性樹脂の短期的耐熱性はリフロー条件に耐
えるものであるが、熱硬化性透光性樹脂とCCD装置と
の熱膨張係数差に起因する応力により、樹脂又はCCD
素子にクラックを生じさせたり、CCD素子を変形さ
せ、光学的機能を損なわせることである。
【0010】また、第2の問題点は、中空モールド型C
CD装置ではその形状を小型化できないことである。
【0011】その理由は、CCD装置を組立てる上で、
CCD素子上及び側面部分に少なくともボンデングワイ
ヤが接触しない程度の空間が必要であるからである。
【0012】第3の問題点は、全モールド型CCD装置
では、前述した先行技術のように、CCD素子の受光面
を注形型の凹部に向けてセットし、その上から樹脂を流
し込むため、注形型内の気泡がCCD素子受光面に滞留
したまま硬化されることが多いからである。
【0013】このううなCCD素子受光面上に気泡が存
在すると、光の均一な通過を妨げて、機能不良の原因と
なることがある。
【0014】そこで、本発明は、リフロー実装方法に適
合した全モールド型CCD装置を提供することを目的と
する。
【0015】また、本発明の他の目的は、小型化が図れ
る全モールド型CCD装置を提供することにある。
【0016】本発明の更なる他の目的は、CCD素子受
光面上の平坦度が良好な全モールド型CCD装置を提供
することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、本発明では、全モールド構造を採用し
つつ、CCD素子と熱硬化性透光性樹脂とを応力的にア
イソレイトする事を特徴とする構成を採用する。
【0018】すなわち、本発明による全モールド型固体
撮像装置は、上面に受光部を持つ固体撮像素子と、該受
光部の表面を被覆する透光性かつ可撓性部材と、前記固
体撮像素子の側面部と底面部分を被覆する可撓性部材
と、前記被覆された固体撮像素子を封入する透光性封止
樹脂とを備えたことを特徴とする。
【0019】又、本発明によれば、上面に受光部を持つ
固体撮像素子の前記受光部の表面を透光性かつ可撓性部
材で被覆し、前記固体撮像素子の側面部と底面部分を可
撓性部材で被覆し、前記被覆された固体撮像素子を透光
性封止樹脂で封入する工程を含むことを特徴とする全モ
ールド型固体撮像装置の製造方法が選られる。
【0020】ここで、本発明による全モールド型固体撮
像装置の構成材料は、全て、短期的な耐熱温度としてリ
フロー実装温度である300℃以上を有するものであ
る。
【0021】更に、固体撮像素子の周囲は硬度(ゴム硬
度JISA)0〜30の低硬度且つ透明体で覆われてお
り、固体撮像素子周囲には空間が存在しない。
【0022】このような構造となっている本発明の固体
撮像装置を半田付け実装のためリフロー装置に入れて加
熱した場合、固体撮像装置全体の温度は昇温するものの
構成材料は変形劣化することはない。更に、固体撮像装
置の外壁に相当する部分にある熱硬化性透光性樹脂は、
その形状及び線膨張係数に従って膨張し、固体撮像素子
の周囲に設けられた低硬度透明体に不均一な圧縮応力を
与える。しかしながら、その透明体はその圧縮応力を吸
収し均一化すると共に、それ自身が縮み、固体撮像素子
には圧縮応力を殆ど伝達しない。従って、固体撮像素子
の変形やクラック等の欠陥は、発生しない。
【0023】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
【0024】図1を参照して、本発明の第1の実施の形
態に係る全モールド型CCD装置について説明する。図
示の全モールド型CCD装置は、アイランド部分1aと
外部導出リード群1b,1cとからなるリードフレーム
1と、CCD素子3と、金属細線4と、透光性低硬度樹
脂5と、透光性外部封止樹脂6と、CCD素子固着用接
着剤7とから構成されている。
【0025】リードフレーム1のアイランド部分1aに
低硬度のCCD固着用接着剤7にてCCD素子3が接着
されている。CCD素子3の表面電極(図示せず)と外
部導出リード群1b,1cとが金属細線4にて結線され
ている。
【0026】又、CCD素子3の受光面(図示せず)及
び側面部分、及び金属細線4の一部が、透光性低硬度樹
脂5にて被覆されている。更に、透光性低硬度樹脂5全
体、アイランド部分1a,金属細線4、及び外部導出リ
ード群1Bb,1cの一部が、透光性外部封止樹脂8に
てモールドされている。この透光性外部封止樹脂6は、
そのままCCD装置の外形を形作るものであるから、リ
ジットな樹脂材料を用いている。
【0027】図2に、図1の全モールド型CCD装置に
用いられるリードフレーム1を、一例として、示す。リ
ードフレーム1は、鉄合金または銅合金よりなる金属板
を加工し、更に、金属メッキ(図示せず)等が施工され
たものである。リードフレーム1における中央部の長方
形状で示される部分が、CCD素子3をマウントするた
めのアイランド部分1aである。このアイランド部分1
a上に接着剤ディスペンサー(図示せず)によって低硬
度のCCD素子固着用接着剤7を塗布する。低硬度のC
CD素子固着用接着剤7の硬化物は、ゴム状又はゲル状
の弾性、粘ちょう性を有するものであり、短期的な耐熱
温度は300℃を超える物質で、具体的にはシリコーン
レジン、ポリウレタンレジン等が相当する。
【0028】前述の塗布されたCCD素子固着用接着剤
7上にCCD素子3を搭載したリードフレーム1を、8
0〜180℃に設定された恒温槽に保管してCCD素子
固着用接着剤7を熱硬化させる。
【0029】次に、CCD素子3の所定の表面電極とリ
ードフレーム1のアイランド部分1a両側に形成されて
いる外部導出リード群1b,1cの所定の位置とを金属
細線4で結線する。
【0030】ついで、少なくともCCD素子3の受光部
が形成された表面、更には四側面及びCCD素子3の搭
載部以外のアイランド部分1aに、樹脂ディスペンサー
によって透光性低硬度樹脂5をコーティングする。
【0031】透光性低硬度樹脂5は、透光性を有する熱
又は光硬化性樹脂で塗布厚さが均一で且つ硬化後に20
ミクロン以上の厚さを保てるように揺変性の弱い液状の
樹脂を用いる。更にその硬化物は、ゴム状又はゲル状の
弾性、粘ちょう性を有するものであり、短期的な耐熱温
度は300℃を超える物質でなければならない。
【0032】具体的には、煙霧状シリカを微量添加し、
弱い揺変性を付与したシリコーンレジン、ポリウレタン
レジン等が適切である。
【0033】前述のCCD素子3近傍に塗布された透光
性低硬度樹脂5を硬化させるために紫外線硬化炉又は8
0〜180℃に設定された恒温槽に保管する。
【0034】このようにして作製したリードフレーム1
を透光性で、且つ、その硬化物がショアD硬度80以上
のリジットな硬化物となる透光性外部封止樹脂6を用い
て、トランスファーモールドし、CCD装置の形状を作
り上げる。その後、モールド部分から露出している外部
導出リード群1b,1cに対して曲げ加工等を施してC
CD装置とする。
【0035】さて、このような構造を有する全モールド
型CCD装置がリフロー半田付け実装時に260〜30
0℃に加熱され、その後冷却される過程で、リードフレ
ームや外部封止樹脂等のCCD装置構造物がそれぞれ固
有の熱膨張率に従い、膨張、収縮しようとするが、それ
ぞれ干渉しあってCCD装置に変形が生じる。外部封止
樹脂においては、加熱の過程で硬化反応も進行し、半田
付け実装前よりも収縮し、CCD装置に不可逆な変形を
与える。このように変形しても、本実施の形態によるC
CD装置では、CCD素子がその周囲全てを低硬度のゲ
ル及びゴム状物質によって被覆されているので、CCD
素子を変形させようとする応力がゲル又はゴム内部で吸
収され、CCD素子には変形が生じない。
【0036】従って、CCD素子は半田付け実装後で
も、当初の平坦度は保つことが出来る。
【0037】更に、CCD素子が低硬度のゲル及びゴム
状物質によって被覆されているので、外部封止樹脂が膨
張、収縮する過程で、外部封止樹脂自身にクラックが生
じることもない。
【0038】尚、外部封止樹脂でリードフレームをトラ
ンスファー成形すると、CCD装置表面(外部封止樹脂
表面)に封入されたCCD素子及びリードフレームに倣
った凹凸やトランスファーモールド型内での外部封止樹
脂の不均一な硬化収縮により表面凹凸が発生することが
ある。更に、半田付け実装によるCCD装置の変形が加
わる。この点を改善するのが、次に述べる本発明の第2
の実施の形態である。
【0039】次に、図3を参照して、本発明の第2の実
施の形態に係る全モールド型CCD装置について説明す
る。
【0040】図示の全モールド型CCD装置は、図1に
示した全モールド型CCD装置に対して、CCD素子3
の直上の外部封止樹脂6の表面6aに透光板10を紫外
線硬化性接着剤8で貼り付けたものである。高圧水銀ラ
ンプ又はメタルハライドランプにて3000mJ/cm
2以上の紫外線を照射して紫外線硬化性接着剤8を硬化
させる。透光板10はアクリル、ポリカーボネイト、ノ
ルボルネン系樹脂ポリエーテルサルホンから選択される
プラスチック又は硼珪酸ガラス等のガラスを用いること
ができる。紫外線硬化性接着剤8は光透過性で、その硬
化物の硬度がショアD硬度にて40〜50のウレタンア
クリレート系の接着剤である。
【0041】このように、第2の実施の形態では、上記
第1の実施の形態に係るCCD装置に光透過性板を比較
的低硬度の接着剤で接着している。このような構造とす
ることにより、CCD素子のトランスファー成形により
発生する表面の凹凸は光透過性板及び接着剤で平滑化で
き、半田付け実装により外部封止樹脂の不可逆な変形が
発生しても接着剤層の伸縮により光透過性板には影響を
与えない。
【0042】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0043】ここでは、図1および図2に示した例につ
いて説明する。リードフレーム1は板厚0.15〜0.
25mmの銅合金条を図2の形状にプレス加工し、銅合
金表面に0.004〜0.5ミクロン厚さの金、銀、パ
ラジウム、ロジウム等の貴金属めっきを施工したもので
ある。リードフレーム1のアイランド部分1aに低硬度
の熱硬化性接着剤2にてCCD素子3が接着されてい
る。同様に、CCD素子3の表面電極(図示せず)と外
部導出リード群1b,1cとが金属細線4にて結線され
ている。
【0044】更に、CCD素子3の受光面(上面)及び
側面部分及び金属細線4の一部が透光性低硬度樹脂5に
て被覆されている。更に、透光性低硬度樹脂5全体、ア
イランド部分1a,金属細線4及び外部導出リード群1
b,1cの一部を透光性外部封止樹脂6にてモールドし
ている。この透光性外部封止樹脂6はリジットな樹脂材
料を用いている。
【0045】次に、図1に示した全モールド型CCD装
置の製造方法について説明する。
【0046】リードフレーム1の中央部に形成された長
方形のアイランド部分1aにショア硬度20〜30のシ
リコーンゴムコンパウンド7を介してCCD素子3を固
着する。
【0047】このシリコーンゴムコンパウンド7は未硬
化の状態では約100pの粘度であり、150〜200
℃に加熱することによって硬化し、前述の硬度になるも
のである。
【0048】次に、同様にCCD素子3の所定の表面電
極と外部導出リード群1b,1cと金属細線4で結線す
る。
【0049】ついで、CCD素子3上からCCD素子3
全長に渡って樹脂ディスペンサーによって透光性低硬度
樹脂5を滴下する。そして、CCD素子3上面及び四側
面及びCCD素子搭載部以外のアイランド部分1a全部
をコーティングする。
【0050】透光性低硬度樹脂5は光透過率90%以上
の特性を有する粘度20〜40pでチキソトロピックフ
ァクター1,0〜1,2の熱硬化性シリコーンコンパウ
ンドである。その硬化物硬度はショアA硬度0である。
【0051】前述のコーティングされたリードフレーム
1を150〜200℃の恒温槽に1〜2時間保管してシ
リコーンコンパウンド5を硬化させる。
【0052】次に、こうして作製したリードフレーム1
を透光性外部封止樹脂6でトランスファーモールドし、
CCD装置外形を形成する。
【0053】透光性外部封止樹脂6はエピビス型エポキ
シ樹脂を主剤とし、ヘキサヒドロ無水フタル酸を硬化剤
とし、硬化促進剤、離型剤、界面処理剤等を微量含有す
る熱硬化性樹脂である。本樹脂の硬化物は光透過率92
%でショアD硬度は85である。
【0054】更に、外部導出リード群1b,1cをメッ
キ処理、曲げ加工等を施して、CCD装置とする。
【0055】尚、本発明は、上述した実施の形態に限定
されず、本発明の要旨を脱逸脱しない範囲内で種々の変
更が可能なのはいうまでもない。たとえば、上述した実
施の形態では、固体撮像装置としてCCD装置を例に挙
げて説明しているが、他の固体撮像装置にも同様に適用
できるのは勿論である。また、透光性低硬度樹脂5とし
て、ゴム又はゲル状樹脂を使用する例しか述べていない
が、可撓性を有する部材であれば良い。
【0056】
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、次に述べ
るような効果を奏する。固体撮像素子は半田付け実装後
でも当初の平坦度を保つことが出来る。また、固体撮像
素子が低硬度のゲル及びゴム状物質等の可撓性部材によ
って被覆されているので、外部封止樹脂が膨張、収縮す
る過程で、外部封止樹脂自身にクラックが生じることも
ない。従って、本発明によりリフロー実装が可能な耐熱
性の良好で、且つ、従来の中空モールド型固体撮像装置
に比して小型化された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】本発明の第1の実施の形態による全モールド型
CCD装置の構成を示す断面図である。
【図2】図1の全モールド型CCD装置に使用されるリ
ードフレームの構造を示す平面図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態による全モールド型
CCD装置の構成を示す断面図である。
【図4】従来の中空モールド型CCD装置の構成を示す
断面図である。
【図5】従来の全モールド型CCD装置の構成を示す断
面図である。
【符号の説明】
1 リードフレーム 1a アイランド部分 1b,1c 外部導出リード群 2 光不透過性エポキシ樹脂 3 CCD素子 4 金属細線、金属線 5 透光性低硬度樹脂、シリコーンコンパウンド 6 透光性外部封止樹脂、光透過性エポキシ樹脂コン
パウンド 7 CCD素子固着用接着剤、シリコーンコンパウン
ド 8 透光性紫外線硬化接着剤 10 透光性プラスチックキャップ,透光板 11 熱硬化性透光性液状樹脂

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上面に受光部を持つ固体撮像素子と、 該受光部の表面を被覆する透光性かつ可撓性部材と、 前記固体撮像素子の側面部と底面部分を被覆する可撓性
    部材と、 前記被覆された固体撮像素子を封入する透光性封止樹脂
    とを備えたことを特徴とする全モールド型固体撮像装
    置。
  2. 【請求項2】 前記固体撮像素子がCCD素子である、
    請求項1に記載の全モールド型固体撮像装置。
  3. 【請求項3】 前記透光性かつ可撓性部材がゴムで構成
    されている、請求項1に記載の全モールド型固体撮像装
    置。
  4. 【請求項4】 前記可撓性部材がゴムで構成されてい
    る、請求項1に記載の全モールド型固体撮像装置。
  5. 【請求項5】 前記透光性かつ可撓性部材がゲル状樹脂
    で構成されている、請求項1に記載の全モールド型固体
    撮像装置。
  6. 【請求項6】 前記可撓性部材がゲル状樹脂で構成され
    ている、請求項1に記載の全モールド型固体撮像装置。
  7. 【請求項7】 前記透光性かつ可撓性部材がシリコーン
    ゲルコンパウンドであり、前記透光性封止樹脂が熱硬化
    性エポキシ樹脂コンパウンドである、請求項1に記載の
    全モールド型固体撮像装置。
  8. 【請求項8】 前記受光部が形成された表面の直上の外
    部封止樹脂表面に透光性プラスチック板を透光性接着剤
    で貼り付けたことを特徴とする、請求項1に記載の全モ
    ールド型固体撮像装置。
  9. 【請求項9】 前記受光部が形成された表面の直上の外
    部封止樹脂表面にガラス板を透光性接着剤で貼り付けた
    ことを特徴とする、請求項1に記載の全モールド型固体
    撮像装置。
  10. 【請求項10】 上面に受光部を持つ固体撮像素子の前
    記受光部の表面を透光性かつ可撓性部材で被覆し、 前記固体撮像素子の側面部と底面部分を可撓性部材で被
    覆し、 前記被覆された固体撮像素子を透光性封止樹脂で封入す
    る工程を含むことを特徴とする全モールド型固体撮像装
    置の製造方法。
  11. 【請求項11】 前記固体撮像素子がCCD素子であ
    る、請求項10に記載の全モールド型固体撮像装置の製
    造方法。
  12. 【請求項12】 前記透光性かつ可撓性部材がゴムで構
    成されている、請求項10に記載の全モールド型固体撮
    像装置の製造方法。
  13. 【請求項13】 前記可撓性部材がゴムで構成されてい
    る、請求項10に記載の全モールド型固体撮像装置の製
    造方法。
  14. 【請求項14】 前記透光性かつ可撓性部材がゲル状樹
    脂で構成されている、請求項10に記載の全モールド型
    固体撮像装置の製造方法。
  15. 【請求項15】 前記可撓性部材がゲル状樹脂で構成さ
    れている、請求項10に記載の全モールド型固体撮像装
    置の製造方法。
  16. 【請求項16】 前記透光性かつ可撓性部材がシリコー
    ンゲルコンパウンドであり、前記透光性封止樹脂が熱硬
    化性エポキシ樹脂コンパウンドである、請求項10に記
    載の全モールド型固体撮像装置の製造方法。
  17. 【請求項17】 前記受光部が形成された表面の直上の
    外部封止樹脂表面に透光性プラスチック板を透光性接着
    剤で貼り付けたことを特徴とする、請求項10に記載の
    全モールド型固体撮像装置の製造方法。
  18. 【請求項18】 前記受光部が形成された表面の直上の
    外部封止樹脂表面にガラス板を透光性接着剤で貼り付け
    たことを特徴とする、請求項10に記載の全モールド型
    固体撮像装置の製造方法。
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