KR20030087528A - 고체 촬상소자 장착용 패키지 - Google Patents
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Abstract
고체 촬상소자 장착용 패키지는, 고체 촬상소자를 페이스다운 실장하기 위한 투광용 개구부를 저면에 가진 상자모양의 수지제 패키지에 있어서, 전기적 도통을 실현하는 도전성 금속판으로 이루어지는 리드를 가지며, 상기 리드의 인너리드의 위쪽 표면이 개구부 근방의 내저면에 노출되어 있고, 굴곡되어 연결된 아우터리드의 위쪽 표면 및 리드의 단부가 각각 상기 상자모양 수지제 패키지의 측벽 상면 및 측벽 외측면의 상단부에 노출되어 있으며, 리드의 양단 노출부 이외는 수지중에 매설되어 있으므로써, 3차원 회로가 형성되어 있는 것이다. 그것에 의해, 소형, 박형이고, 간단한 공정으로 저렴한 가격에 제조할 수 있는 고체 촬상소자 장착용 패키지가 제공된다.
Description
본 발명은 CCD(전화 결합소자)나 CMOS(상보적 금속산화 반도체) 등의 고체촬상소자(image sensor)를 페이스다운(face down) 장착하기 위한 3차원 회로가 형성된 수지제 패키지에 관한 것이다.
종래, 고체 촬상소자를 장착하는 패키지는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 수지제의 중공패키지가 사용되어 왔다. 이것은 중공패키지의 중공부에 고체 촬상소자를 장착한 후, 인너리드와 고체 촬상소자를 금선 등에 의한 세선으로 본딩시키므로써 통전시키고, 그후 중공부의 상면에 투명덮개를 접착하여 중공부를 기밀봉지시킨 것이다.
한편, 근년 고체 촬상소자 수납패키지는 소형화, 박형화의 요구가 강해지고, 고체 촬상소자를 베어칩에 실장하는 각종의 방법이 이용되기 시작하고 있다. 그중, 도 2에 나타내고 있는 것과 같은 3차원 회로형성기술인 MID(Molded Interconnect Device) 수법을 응용한 상자모양 성형체가 있다. 본 수법은 상자 저부에 개구부를 설치한 성형체를 사출성형으로 성형한 후에, 해당 상자모양 성형체 내측의 수지 표면부에 회로를 형성하고, 그 후 개구부 근방에 형성된 회로부에 고체 촬상소자를 페이스다운 실장하는 방법이다. 일본국 특개 2002-280535호 공보에는 상자 저부에 개구부를 설치하고, 또한 렌즈경통을 일체화한 수법이 기재되어 있다. 일체화한 부위는 렌즈마운트 대좌(臺座)라고 칭해지고, 렌즈마운트 대좌의 저부에 직접 도금에 의해 배선패턴을 형성하는 수법을 제안하고 있다.
여기에서 MID 수법에 의한 수지 표면에 회로를 형성하는 방법은 여러 종류가 있으나, 예를 들면, 2쇼트법의 경우는, 처음에 회로형성가능 수지를 사출성형하고, 다음으로 다른 금형내에 해당 성형품을 장착후, 사출성형하여 외형을 오버몰드한다. 그 후, 회로형성 가능한 수지 표면에 도금처리를 행하여 회로를 형성하는 방법이다. 또한, 상기와 다른 수법인 1쇼트법에서는, 우선 수지 표면에 스퍼터링에 의한 구리박막의 증착 또는 무전해 도금에 의한 구리박막 도금을 실시한 후, 레지스트 도포, 노광·현상, 구리에칭, 레지스트 박리하고, 그 후 회로형성부에 니켈 및 금도금을 하는 방법이다.
또한, 상기 상자모양 성형체에 MID에 의한 회로를 형성하는 수법과는 별도로, 일본국 특개 2002-204400호 공보에 기재되어 있는 것과 같이 렌즈부착 촬상모듈의 회로패턴을 리드프레임에 의해 형성하는 수법도 제안되고 있다.
종래의 수지제 중공패키지는 중공 패키지내에 고체 촬상소자를 장착하여, 이것을 투명덮개로 기밀봉지하는 구조이기 때문에, 전체가 크고 또한 두꺼워져 버린다. 그 때문에, 이 형태에서는 소형화, 박형화의 최근의 요구에 맞지 않게 되고 있다. 또한, 촬상소자와 인너리드부를 금선으로 본딩하기 때문에, 본딩와이어부분에서 난반사한 빛이 촬상소자에 들어가 화상의 흐트러짐을 발생시키는 경우가 있다.
한편, MID 수법에 의한 수지 표면에 3차원 회로가 형성된 성형체에 고체 촬상소자를 페이스다운하는 방법은, 베어칩 실장이기 때문에, 중공 패키지와 같은 몸체가 불필요하고, 장치 전체가 얇고 작게 만들어지는 이점을 가지고 있다. 또한, 금선에 의한 와이어본딩이 없기 때문에 와이어부에서의 난반사가 발생하지 않으므로, 화상의 흐트러짐도 발생하지 않게 된다.
그러나, MID 수법에 의한 수지 성형체에 3차원 회로를 형성시키는 방법은, 2쇼트법에서는 2개의 성형 금형이 필요한 것, 및 1쇼트째의 회로형성 가능한 수지성형후에, 수지 계면의 밀착력을 높이기 위해 수지 표면의 조화(粗化)가 필요해진다. 한편, 1쇼트법은 하나의 성형 금형만으로 좋으나, 회로형성을 위해 박막도금, 레지스트 도포, 광원·현상, 구리에칭, 레지스트 박리 등의 몇 단계씩의 공정을 거쳐 회로가 형성된다. 어느 방법도 공정이 복잡하기 때문에 제조 비용이 높아지는 결점을 가지고 있다.
또한, 일본국 특개 2002-204400호 공보에서는, 렌즈부착 촬상소자 모듈회로를 리드프레임에 의해 형성하는 수법이 제안되고 있으나, 본 수법에서는 성형시에 리드가 미리 굴곡되어 있지 않기 때문에, 인서트성형된 후에 아우터리드를 상자모양 성형체의 외주부를 따라 복잡하게 굴곡시키는 것이 필요하게 된다.
도 1은, 종래의 중공패키지를 나타내는 단면도이다.
도 2는, MID 수법에 의해 제작된 성형체에 고체 촬상소자가 장착된 장치의 단면도이다.
도 3은, 본 발명에서 사용하는 4방향에 리드가 있는 리드프레임의 평면도 및 단면도이다.
도 4는, 본 발명에서 사용하는 2방향에 리드가 있는 리드프레임의 평면도이다.
도 5는, 본 발명에서 사용하는 2방향에 리드가 있는 다른 리드프레임의 평면도이다.
도 6은, 도 3의 리드프레임을 사용한 본 발명에 따른 상자모양 수지제 패키지의 평면도 및 단면도이다.
도 7은, 도 4의 리드프레임을 사용한 본 발명에 따른 상자모양 수지제 패키지의 평면도 및 단면도이다.
도 8은, 도 5의 리드프레임을 사용한 본 발명에 따른 대향하는 2개의 측벽면이 없는 수지제 패키지의 평면도 및 단면도이다.
도 9는, 본 발명에 따른 개구부 외저면측에 원통상 홀더를 형성한 수지제 패키지의 단면도이다.
도 10은, 본 발명에 따른 개구부 외저면측에 경통을 형성한 수지제 패키지의 단면도이다.
도 11은, 본 발명에 따른 상자모양 수지제 패키지에 고체 촬상소자가 장착된 장치를 나타내는 단면도이다.
도 12는, 본 발명에 따른 개구부 외저면측에 원통상 홀더가 형성된 수지제 패키지에, 렌즈, 경통이 장착된 고체 촬상장치를 나타내는 단면도이다.
도 13은, 본 발명에 따른 개구부 외저면측에 경통이 형성된 수지제 패키지에, 렌즈가 장착된 고체 촬상장치를 나타내는 단면도이다.
* 도면의 주요부호에 대한 설명
1은 고체 촬상소자, 2는 인너리드, 3은 수지부, 4는 금선, 5는 중공부, 6은 투명덮개, 7은 회로부, 8은 개구부, 9는 리드프레임, 10은 아우터리드, 11은 리드굴곡부, 12는 측벽면, 13은 측벽면 상면, 14는 개구부 내저면, 15는 개구부 외저면, 16은 원통상 홀더, 17은 경통, 18은 돌기전극, 19는 액상봉지수지, 20은 렌즈경통, 21은 고정링을 나타낸다.
본 발명은, 소형이고 박형의 고체 촬상장치를 만드는 데 있어서의 상기 과제를 해결하기 위해, 고체 촬상소자를 페이스다운 실장하기 위한 투광용 개구부를 저면에 가진 상자모양의 수지제 패키지에 있어서, 전기적 도통을 실현하는 도전성 금속판으로 이루어지는 리드가, 그 인너리드의 위쪽 표면을 개구부 근방의 내저면에 노출하고, 굴곡되어, 아우터리드의 위쪽 표면 및 단부를 각각 상기 상자모양 수지제 패키지의 측벽 상면 및 측벽 외측면의 상단부에 노출하고, 리드의 양단 노출부 이외는 수지중에 매설되어 있으므로써, 3차원 회로가 형성되는 고체 촬상소자 장착용 패키지에 관한 것이다.
여기에서 사용되는 도전성 금속판은, 일반적으로 반도체 봉지에 사용되고 있는 리드프레임을 3차원 굴곡가공시키므로써, 상자모양 수지제 패키지에 회로형성하는 것이 가능해진다. 본 수법은 리드프레임을 사용하여 3차원 회로를 형성시키고 있기 때문에, MID 수법과 같은 복잡한 공정을 거칠 필요가 없고, 저렴한 가격으로 만드는 것이 가능해진다. 즉, 리드부가 굴곡되어 3차원 구조를 한 리드프레임을 성형 금형으로 세트한 후 수지성형하고, 그 후 리드 표면에 남은 얇게 붙어있는 수지를 제거한 후, 수지성형체 단면에 연출(延出)한 리드를 절단하여 리드프레임으로부터 분리시키므로써, 용이하게 고체 촬상소자 장착용의 수지제 패키지를 얻을 수 있다.
여기에서, 상자모양 수지제 패키지에 탑재되는 고체 촬상소자는 CCD, CMOS 등의 광수광형(光受光型) 반도체소자이다.
또한, 상자모양 수지제 패키지의 성형에 사용되는 수지는, 에폭시수지, 페놀수지, 불포화 폴리에스테르수지, 실리콘수지 등의 열경화성 수지, 또는 액정 폴리머, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리페닐렌설파이드(PPS)수지, 폴리설폰, 폴리아미드·이미드·폴리아릴설폰수지 등의 내열 열가소성수지에 의해 성형되는 것이 바람직하다. 이들중 에폭시수지, 폴리이미드수지, PPS 등이 특히 바람직하다. 에폭시수지로서는 폴리아미노비스말레이미드, 폴리피로메리트이미드, 폴리에테르 등의 폴리이미드수지를 사용할 수 있다.
이들 내열수지에는 무기충진제를 첨가한 것이 바람직하다. 무기충진제로서는 실리카분말, 알루미나분말, 질화규소분말, 보론나이트라이드분말, 산화티탄분말, 탄화규소분말, 유리섬유, 알루미나섬유 등의 내열 무기충진제를 들 수 있다. 이들중, 실리카분말, 알루미나분말, 질화규소분말, 보론나이트라이드분말이, 성형후의 수축이 등방성 수축이 되기 때문에 더욱 바람직하다. 무기충진제의 입경은 0.1∼120㎛가 바람직하고, 성형시의 유동성의 점에서 0.5∼60㎛가 더욱 바람직하다. 무기충진제는 내열수지 100중량부에 대해 바람직하게는 40∼3200중량부, 더욱 바람직하게는 100∼1150중량부 배합된다. 또한, 무기충진제 외에, 경화제, 경화촉진제 및 커플링제가 포함되어 있어도 좋다.
리드는 리드프레임형식으로 제공되고, 구리, 철, 알루미늄 및 이들의 합금으로 이루어지는 군에서 선택된 것, 특히 42 알로이 또는 구리합금으로 형성되는 것이 바람직하다. 이 리드프레임은 더욱 표면처리할 필요는 없으나, 필요에 따라 전면 내지 부분적으로 표면처리를 실시할 수 있다. 예를 들면, 금, 은, 니켈, 땜납 등의 도금을 실시해도 좋다.
이하, 도면에 근거하여 본 발명의 실시형태를 설명한다.
우선, 도 3에 나타내는 바와 같은 4방향에 리드가 있는 리드프레임(9)을 준비한다. 이 리드프레임은 42 알로이 또는 구리합금으로 이루어지는 얇은 판모양의 금속판을 소정의 형상으로 가공하여 얻을 수 있다. 리드프레임(9)은 도 3에 나타내는 바와 같이 인너리드(2)와 아우터리드(10)와의 도중부(11)에 있어서 단차상으로 굴곡가공된다. 또한, 본 형상의 리드는 도 4, 도 5와 같은 2방향에 리드가 있는 리드프레임을 사용해도 좋다.
다음으로, 도 3에 나타내는 리드프레임(9)을 사용하여 도 6과 같은 상자모양 수지제 패키지가 형성된다. 도 4에 나타내는 2방향에 있는 리드의 경우는, 도 7과같은 상자모양 수지제 패키지가 형성된다. 또한, 도 5의 리드를 사용하여, 상자모양 형상의 내저면으로부터 일어서는 서로 대향하는 2개의 측벽이 없는 성형 금형을 사용한 경우에는 도 8과 같은 수지제 패키지가 형성된다. 도 8의 패키지 형상의 경우는, 도 7의 패키지 형상과 비교하여, 대향하는 2개의 측면이 없는 분만큼 패키지의 외형치수를 작게하는 것이 가능해진다. 또한, 상자모양 수지제 패키지의 성형에, 개구부 외저면측에 원통상 홀더를 형성할 수 있는 성형 금형을 사용한 경우는, 도 9에 나타내는 바와 같은 개구부 외저면측에 원통상 홀더를 가진 수지제 패키지를 형성할 수 있다. 또한, 개구부 외저면측에 렌즈 장착용의 경통(鏡筒)형상을 가진 성형금형을 사용하면, 도 10에 나타내는 바와 같은 수지제 패키지도 형성할 수 있다.
이들 수지제 패키지의 성형은 리드프레임(9)을 성형 금형에 장착하여, 해당 금형의 캐비티에 에폭시수지 등을 트랜스퍼성형 또는 사출성형으로 인서트성형하는 것에 의해 얻어진다. 트랜스퍼성형의 조건은 사용하는 수지에 따라서도 다르나, 에폭시수지의 경우를 예로 하면, 통상 성형압력은 5∼30MPa, 바람직하게는 10∼17MPa, 온도는 130∼200℃, 바람직하게는 150∼180℃, 시간은 10∼120초, 바람직하게는 15∼60초의 조건에서 가압가열이 행해진다. 또한, 사출성형의 경우에는, 통상 사출압력은 5∼100MPa, 바람직하게는 8∼60MPa, 성형온도는 130∼200℃, 바람직하게는 150∼180℃, 시간은 10∼120초, 바람직하게는 15∼60초의 조건에서 성형된다. 그 후, 각각의 성형수법에 있어서 필요에 따라 후경화를 더할 수 있다.
상기 성형에 의해, 개구부 근방의 내저면에 인너리드를 그 위쪽 표면이 노출된 상태로, 상자모양 수지제 패키지의 측벽 상면에 아우터리드를 그 위쪽 표면이 노출된 상태로 형성하는 것이 가능해진다. 또한, 성형시에 인너리드 및 아우터리드의 표면에 발생한 얇게 붙은 수지는, 고압수 등을 가하므로써 제거된다.
다음으로, 상자모양 수지제 패키지의 측벽 외측면의 상단부로부터 연출(延出)된 아우터리드를 절단하여 리드본체로부터 잘라버리므로써, 고체 촬상소자 장착용의 수지제 패키지를 얻을 수 있다. 또한, 아우터리드의 절단위치는 상자모양 수지제 패키지 측벽 외측면의 상단부의 수지제 패키지 최외주여도 좋고, 최외주보다 바깥방향으로 연출된 부위여도 좋다.
이와 같이 하여 얻어진 고체 촬상소자 장착용 상자모양 수지제 패키지에 고체 촬상소자를 장착하는 순서를 이하에 설명한다. 우선, 촬상부 주변에 돌기전극을 가진 고체 촬상소자를 도 6, 도 7, 도 8에 나타내는 바와 같은 상자모양 수지제 패키지의 개구부 내저면의 인너리드 노출부에 도전성 접착제로 페이스다운 실장한다. 그 후, 고체 촬상소자와 인너리드부의 틈새를 액상 봉지수지로 봉지한다. 다음으로, 개구부 외저면측에 투명덮개를 실(seal)제로 접착고정시키므로써, 도 11에 나타내는 소형이고, 얇은 고체 촬상소자가 장착된 장치를 얻을 수 있다.
도 9에 나타내는 수지 패키지 개구부 주변의 외저면측에 렌즈경통 장착용 홀더를 설치한 수지제 패키지의 경우도, 상기와 같이 고체 촬상소자를 페이스다운 실장한 후, 개구부의 외저면측에 투명덮개를 접착고정시키고, 그 후 렌즈경통을 홀더부에 삽입하므로써, 도 12에 나타내는 렌즈체형 고체 촬상소자를 얻을 수 있다. 렌즈경통은 도 12에 나타내는 바와 같이 홀더의 내측이어도 좋고, 외측이어도 좋다.본 방식의 경우, 개구부 외저면측에 투명덮개 없이, 그대로 렌즈경통을 장착하므로써 기밀봉지하는 것도 가능하다.
또한, 도 10에 나타내는 수지제 패키지 개구부 주변의 외저면측에 렌즈 장착용의 경통을 설치한 수지제 패키지의 경우도, 상기와 같이 고체 촬상소자가 개구부 내저면측에 장착된 후, 개구부 외저면측에 투명덮개를 접착고정시키고, 그 후 경통에 렌즈를 장착고정시키므로써, 도 13에 나타내는 렌즈체형 고체 촬상소자를 얻을 수 있다. 또한, 본 방식도 상기 방식과 같이 개구부 외저면측에 투명덮개가 없어도 좋다. 이들 개구부 외저면측에 홀더 내지 경통을 가진 수지제 패키지의 경우는, 고체 촬상소자의 중심과 렌즈 중심의 위치맞춤이 용이해지는 이점을 가지고 있다. 이와 같이 하여 얻어진 상자모양 수지제 패키지의 아우터리드부와, 외부로의 접속 회로기판이 되는 프린트 기판 또는 플렉서블 배선기판을 땜납접합시키므로써, 촬상소자장치의 모듈을 만들 수 있다.
본 발명에 의하면, 페이스다운 실장형의 고체 촬상소자 장착용의 수지제 패키지를 저렴한 가격으로 제공할 수 있다.
Claims (3)
- 고체 촬상소자를 페이스다운 실장하기 위한 투광용 개구부를 저면에 가진 상자모양 수지제 패키지로서, 전기적 도통을 실현하는 도전성 금속판으로 이루어지는 리드가, 그 인너리드의 위쪽 표면을 상기 투광용 개구부 근방의 내저면에 노출하고, 굴곡되어, 아우터리드의 위쪽 표면 및 단부를 각각 상기 상자모양 수지제 패키지의 측벽 상면 및 측벽 외측면의 상단부에 노출하고, 리드의 양단 노출부 이외는 수지중에 매설되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상소자 장착용 패키지.
- 제 1항에 있어서, 상기 상자모양 수지제 패키지에 있어서, 내저면으로부터 일어서는 측벽중 서로 대향하는 2개의 측벽이 없고, 아우터리드는 다른 2개의 측벽으로부터 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상소자 장착용 패키지.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 상자모양 수지제 패키지의 투광용 개구부 주변의 외저면측에, 렌즈경통 장착용의 홀더 또는 렌즈 장착용의 경통을 가지는 것을 특징으로 하는 고체 촬상소자 장착용 패키지.
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