JP2010153763A - 撮像素子収納用パッケージおよび撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 リード端子の幅およびリード端子同士の間隔が小さくなっても信頼性の高い撮像素子収納用パッケージおよび撮像装置を提供することである。
【解決手段】上面の中央部に撮像素子９の搭載部１ａを有する基体１と、基体１の上面の搭載部１ａから外周部にかけて配列された複数の回路導体２と、複数の回路導体２にそれぞれ接続されて基体１の外側へ延出する複数のリード端子３と、搭載部１ａを取り囲んで回路導体２とリード端子３との接続部から外周にかけて基体１と対向する枠体６と、枠体６と基体１との間に充填された接合材５とを具備している撮像素子収納用パッケージにおいて、リード端子３は接続部より外側から基体１の外周にかけて下面が高くなっている部分３ａがある。リード端子３の下側に接合材５が入り込んで、リード端子３の基体１への固定が強固となり、リード端子３の接続信頼性や気密信頼性が高くなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、主にＣＣＤ（Charge Coupled Device），ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子を収納するための、リード端子を具備する撮像素子収納用パッケージおよびそれを用いた撮像装置に関するものである。

近年、ＣＣＤ，ＣＭＯＳ等の撮像素子を用いた撮像装置が搭載されたデジタルカメラでは、撮像素子を大型化することにより、画素数の増加およびノイズの低減により画質を向上させることが行なわれている。

また、撮像装置の高画質化に対しては、撮像素子収納用パッケージ（以下、単にパッケージともいう）のグランドを強化することでノイズを低下させることが有効である。パッケージのグランドを強化するためには、撮像素子のグランドに接続する端子を増やす必要があるため、結果としてパッケージのリード端子が増えることになる。

撮像素子収納用パッケージとして、セラミックス製の基体に撮像素子の搭載部を挟んで複数のリード端子を接合した、いわゆるサーディップタイプのパッケージがある。搭載部に搭載した撮像素子とリード端子とがワイヤボンディングにより接続される。リード端子は、金属板をプレス加工やエッチング加工することにより複数のリード端子がフレームにより接続されたリードフレームを作製し、リードフレームと基体とを重ねてガラスなどの接合材で接合して作製される。リード端子の外部導体と接続する側に必要な強度を持たせるためには、リード端子の厚み、すなわちリードフレームの厚みは0.25ｍｍ程度でなければならない。

しかしながら、リード端子の数が増えると、撮像素子に近い、ワイヤボンディングが接続されるリード端子の先端の間隔を小さくしなければならず、間隔が0.25ｍｍよりも小さくなると、厚みが0.25ｍｍ程度の金属板をプレス加工やエッチング加工することでリードフレームを作製することが困難となる。

そのため、図10に断面図で示すように、基体21の上面に印刷等により回路導体22を形成し、この回路導体22にリード端子23を圧着等により接合したものがある。この回路導体22を、撮像素子29の搭載部21ａに近い側の間隔は小さく、搭載部21ａから遠い側の間隔は大きいものとすることで、リード端子23の間隔が大きいリードフレームを用いて撮像素子収納用パッケージを作製することができる。リード端子23がその上の枠体26を基体21に固定するためのガラス等の接合材25により固定されるとともに封止されて、撮像素子収納用パッケージとなる（例えば、特許文献１を参照。）。そして、パッケージの中央部の搭載部21ａに撮像素子29を接着し、ボンディングワイヤ30で撮像素子29と回路導体22とを接続し、その上に透光性蓋28を接着剤27で接着して気密封止することで撮像装置となる。

特開平10−50925号公報

しかしながら、高画質化の要求がさらに高まってリード端子の数が増え、また、デジタルカメラの小型化の要求により撮像装置も小型化されると、リード端子の幅が小さくなり、リード端子と回路導体との接続部の面積が小さくなって接続強度が弱くなることが予想される。

また、リード端子はガラス等の接合材に覆われて基体に固定されているが、接合材がリード端子の上面および側面と接合するとともにリード端子間の基体表面と接合することでリード端子が基体に固定されていることから、リード端子の間隔が小さいとリード端子間の接合材の幅も小さく、リード端子周辺での接合材によるリード端子の基体への固定強度も弱いものとなる。リード端子の数が少ない場合は、基体の上面にリード端子が接続されていない部分があり、その部分で接合材と基体とが強固に接続され、リード端子も強固に基体に接続される。しかしながら、リード端子の数が増えると、基体の上面のリード端子が接続されていない部分が少なくなるので、リード端子の周辺においてもリード端子の基体への固定強度を高めなければならなくなる。

リード端子の基体への固定強度が弱いと、撮像素子を搭載し撮像装置として基板に実装した際にリード端子に加わる熱応力や、撮像装置をデジタルカメラに搭載して使用した際にリード端子に加わる応力により、リード端子が基体から外れやすくなり、気密封止が損なわれるばかりでなく、リード端子が基体から外れることでリード端子と回路導体との接続部にまで応力が加わって、リード端子と回路導体との電気的接続が損なわれる可能性がある。

本発明の撮像素子収納用パッケージおよびそれを用いた撮像装置は上記問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、リード端子の幅およびリード端子同士の間隔が小さくなっても信頼性の高い撮像素子収納用パッケージおよびそれを用いた撮像装置を提供することにある。

本発明の撮像素子収納用パッケージは、上面の中央部に撮像素子の搭載部を有する基体と、該基体の上面の前記搭載部から外周部にかけて配列された複数の回路導体と、複数の該回路導体にそれぞれ接続されて前記基体の外側へ延出する複数のリード端子と、前記搭載部を取り囲んで前記回路導体と前記リード端子との接続部から外周にかけて前記基体と対向する枠体と、該枠体と前記基体との間に充填された接合材とを具備している撮像素子収納用パッケージにおいて、前記リード端子は前記接続部より外側から基体の外周にかけて下面が高くなっている部分があることを特徴とするものである。

また、本発明の撮像素子収納用パッケージは、上記構成において、前記リード端子の熱膨張係数より前記接合材の熱膨張係数の方が大きいことを特徴とするものである。

また、本発明の撮像素子収納用パッケージは、上記各構成において、前記リード端子は、長さ方向に垂直な断面が角部に丸みを有する四角形状であることを特徴とするものである。

また、本発明の撮像素子収納用パッケージは、上記各構成において、前記リード端子は、前記回路導体と前記リード端子との接続部から前記基体の外周にかけての上下面および側面の少なくともいずれかの一面に凸部および凹部の少なくとも一方を有することを特徴とするものである。

また、本発明の撮像素子収納用パッケージは、上記各構成において、前記リード端子の内側の端部から前記接合材の内側の端部にかけて、前記リード端子と同じ幅および厚みで、前記リード端子の熱膨張係数と実質的に同じ熱膨張係数の絶縁層を有することを特徴とするものである。

本発明の撮像装置は、上記構成のいずれかの本発明の撮像素子収納用パッケージと、該撮像素子収納用パッケージの前記搭載部に搭載されるとともに前記複数のリード端子に電気的に接続された撮像素子と、前記枠体の上面に接着剤で接着された透光性蓋とを具備していることを特徴とするものである。

本発明の撮像素子収納用パッケージによれば、リード端子は接続部より外側から基体の外周にかけて下面が高くなっている部分があることから、リード端子の下側にも接合材が入り込んで、リード端子の全周（上下面および両側面）が接合材で囲まれ、接合材は、基体の接続部より外側から外周にかけての全面と接合するので、リード端子の基体への固定が強固なものとなり、リード端子と回路導体との接続やリード端子の気密封止の信頼性の高い撮像素子収納用パッケージとなる。

また、本発明の撮像素子収納用パッケージによれば、上記構成において、リード端子の熱膨張係数より接合材の熱膨張係数の方が大きいときには、ガラス等から成る封止材を加熱して溶融させ、冷却して固化させることでリード端子および枠体を基体に固定する際の、リード端子の熱収縮よりリード端子を全周で囲んでいる接合材の熱収縮の方が大きいことから、接合材がリード端子を押さえるような力が働き、リード端子と接合材との接合信頼性が向上するので、より気密信頼性の高い撮像素子収納用パッケージとなる。また、リード端子と回路導体との接合部ではリード端子が回路導体に押し付けられるように力が働くので、リード端子の接合強度がより向上し、より接続信頼性の高い撮像素子収納用パッケージとなる。

さらに、本発明の撮像素子収納用パッケージによれば、上記構成において、リード端子の断面が四角形状で角部に丸みを有するときには、接合材とリード端子との間に応力が加わったとしても、接合材の、リード端子の角部と接して応力の集中しやすい部分にも丸みがあり応力が分散され、接合材にクラックが発生することが抑えられるので、より気密信頼性の高い撮像素子収納用パッケージとなる。

そして、本発明の撮像素子収納用パッケージによれば、上記各構成において、リード端子は、回路導体とリード端子との接続部から基体の外周にかけての上下面および側面の少なくともいずれかの一面に凸部および凹部の少なくとも一方を有するときには、接合材とリード端子との接合面積が増えることに加え、リード端子を外側に引っ張る力に対してもこの凸部や凹部が抵抗となり、リード端子と接合材との接合強度が強くなるので、より高いリード端子の接続信頼性や気密信頼性を有する撮像素子収納用パッケージとなる。

また、本発明の撮像素子収納用パッケージによれば、上記各構成において、リード端子の内側の端部から接合材の内側の端部にかけて、リード端子と同じ幅および厚みを有し、リード端子の熱膨張係数と同程度の熱膨張係数を有する絶縁層を有するときには、枠体と基体との間において、その間に位置する部材の熱膨張が枠体の内側と外側とで同程度となることから、撮像装置に加わる熱により枠体の内側と外側との間で歪むことがなく、その上に接着される透光性蓋の接着信頼性および気密信頼性がより高いものとなる。

本発明の撮像装置は、上記構成の撮像素子収納用パッケージと、搭載部に搭載されるとともに複数のリード端子に電気的に接続された撮像素子と、枠体の上面に接着剤で接着された透光性蓋とを具備していることから、電気的接続信頼性および気密信頼性の高い撮像装置となる。

本発明の撮像装置の実施の形態の一例を示す断面図である。 図１のＡ部を拡大して示す断面図である。 本発明の撮像装置の実施の形態の他の例の要部を拡大して示す断面図である。 本発明の撮像装置の実施の形態の他の例の要部を拡大して示す断面図である。 本発明の撮像装置の実施の形態の他の例の要部を拡大して示す断面図である。 本発明の撮像装置の実施の形態の他の例の要部を拡大して示す断面図である。 図２のＡ−Ａ線で切断した断面を示す断面図である。 （ａ）〜（ｆ）は、それぞれ本発明の撮像装置の実施の形態の例の要部を示す平面図である。 （ａ）は本発明の撮像装置の実施の形態の他の例の要部を示す断面図であり、（ｂ）は平面図である。 従来の撮像装置の実施の形態の一例を示す断面図である。

本発明の撮像素子収納用パッケージおよび撮像装置について添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本発明の撮像素子収納用パッケージを用いた本発明の撮像装置の実施の形態の一例を示す断面図である。図２は図１のＡ部を拡大して示す断面図である。図３〜図６は、図２と同様の、それぞれ本発明の撮像素子収納用パッケージの他の例の要部を拡大した断面図である。図７は図２のＡ−Ａ線で切断した断面を示す断面図である。図８（ａ）は図２の要部の一例を示す平面図であり、図８（ｂ）〜図８（ｆ）は本発明の撮像素子収納用パッケージを用いた本発明の撮像装置の実施の形態の他の例の要部を示す平面図である。図９（ａ）は本発明の撮像素子収納用パッケージの他の例の要部を示す断面図であり、図９（ｂ）は平面図である。図８および図９（ｂ）においては、リード端子３等の形状を判りやすくするために、接合材５、枠体６、接着剤７および透光性蓋８を省略して示している。図１〜図９において、１は基体、１ａは基体１の上面の搭載部、２は回路導体、３はリード端子、３ａはリード端子３の下面が高くなっている部分、４は接続材、５は接合材、６は枠体、７は接着剤、８は透光性蓋、９は撮像素子、10はボンディングワイヤ、11は絶縁層である。

基体１の上面に配列された複数の回路導体２のそれぞれにリード端子３の先端が接続され、その上の枠体６と基体１との間に接合材５が充填されることでリード端子３が基体１に気密に固定された撮像素子収納用パッケージとなる。また、撮像素子９を基体１の上面の中央部の搭載部１ａに搭載するとともに、ボンディングワイヤ10で撮像素子９と回路導体２とを接続してリード端子３に電気的に接続し、透光性蓋８を枠体６の上面に接着剤７で気密に接着することで撮像装置となる。

本発明の撮像素子収納用パッケージは、図１〜図７に示す例のように、上面の中央部に撮像素子９の搭載部１ａを有する基体１と、基体１の上面の搭載部１ａから外周部にかけて配列された複数の回路導体２と、複数の回路導体２にそれぞれ接続されて基体１の外側へ延出する複数のリード端子３と、搭載部１ａを取り囲んで回路導体２とリード端子３との接続部から外周にかけて基体１と対向する枠体６と、枠体６と基体１との間に充填された接合材５とを具備している撮像素子収納用パッケージにおいて、リード端子３は接続部より外側から基体１の外周にかけて下面が高くなっている部分３ａがあることを特徴とするものである。リード端子３は接続部より外側から基体１の外周にかけて下面が高くなっている部分３ａがあることから、リード端子３の下側にも接合材５が入り込んで、リード端子３の全周（上下面および両側面）が接合材５で囲まれ、接合材５は、基体１の接続部より外側から外周にかけての全面と接合するので、リード端子３の基体１への固定が強固なものとなり、リード端子３と回路導体２との接続やリード端子３の気密封止の信頼性の高い撮像素子収納用パッケージとなる。

また、本発明の撮像素子収納用パッケージは、上記構成において、リード端子３の熱膨張係数より接合材５の熱膨張係数の方が大きいことが好ましい。このような構成としたことから、ガラス等から成る封止材７を加熱して溶融させ、冷却して固化させることでリード端子３および枠体６を基体１に固定する際の、リード端子３の熱収縮よりリード端子３を全周で囲んでいる接合材５の熱収縮の方が大きいことから、接合材５がリード端子３を押さえるような力が働き、リード端子３と接合材５との接合信頼性が向上するので、より気密信頼性の高い撮像素子収納用パッケージとなる。また、リード端子３と回路導体２の接合部ではリード端子３が回路導体２に押し付けられるように力が働くので、リード端子３の接合強度がより向上し、より接続信頼性の高い撮像素子収納用パッケージとなる。

さらに、本発明の撮像素子収納用パッケージは、上記構成において、リード端子３の断面が四角形状で角部に丸みを有することが好ましい。このことから、接合材５とリード端子３との間に応力が加わったとしても、接合材５の、リード端子３の角部と接して応力の集中しやすい部分にも丸みがあり応力が分散され、接合材５にクラックが発生することが抑えられるので、より気密信頼性の高い撮像素子収納用パッケージとなる。いわゆるリードフレームを作製して基体１に接合した後に、複数に分断してリード端子３を形成する場合は、断面が四角形状のものであれば、金属板を金型による打ち抜き加工やエッチング加工することにより容易に形成することができる。また、リード端子３の断面が横長の四角形状であると、リード端子３を例えば表面実装するためにクランク型に曲げてガルウイング形状に成形した時にリード端子３の幅方向に歪みが発生しにくく正しいピッチ寸法で成形しやすいので、リード端子３の外側の端部の間隔が小さくなって短絡したり、リード端子３の外側の端部が実装用の回路基板のピッチとずれて接続できなかったりすることがなく、実装性の良い撮像素子収納用パッケージとなる。

そして、本発明の撮像素子収納用パッケージは、上記各構成において、図４，図６および図８（ｂ）〜図８（ｆ）に示す例のように、リード端子３は、回路導体２とリード端子３との接続部から基体１の外周にかけての上下面および側面の少なくともいずれかの一面に凸部および凹部の少なくとも一方を有することが好ましい。この場合には、接合材５とリード端子３との接合面積が増えることに加え、リード端子３を外側に引っ張る力に対してもこの凸部や凹部が抵抗となり、リード端子３と接合材５との接合強度が強くなるので、より高いリード端子３の接続信頼性や気密信頼性を有する撮像素子収納用パッケージとなる。

また、本発明の撮像素子収納用パッケージは、上記各構成において、図９に示す例のように、リード端子３の内側の端部から接合材５の内側の端部にかけて、リード端子３と同じ幅および厚みで、リード端子３の熱膨張係数と実質的に同じ熱膨張係数の絶縁層を有することが好ましい。この場合には、枠体６と基体１との間において、その間に位置する部材の熱膨張が枠体６の内側と外側との間で同程度となることから、撮像装置に加わる熱により枠体６の内側と外側とで歪むことがなく、その上に接着される透光性蓋８の接着信頼性および気密信頼性がより高いものとなる。また、透光性蓋８も歪むことがないので、特に、透光性蓋８に光学フィルタが形成される場合には、その機能が損なわれることがないので、より高性能の撮像装置とすることができる。

基体１は、例えば酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス）やムライト質焼結体，ステアタイト焼結体，窒化アルミニウム質焼結体等のセラミックスから成るものである。

基体１は以下のようにして作製することができる。例えば基体１が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、まず、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化マグネシウム，酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダ，溶剤および可塑剤，分散剤を添加混合して泥漿物を作り、この泥漿物を従来周知のスプレードライ法を用いて顆粒にする。次いで、この顆粒を所定の形状のプレス金型によりプレス成型して生成型体を作製し、生成型体を約1500℃の高温で焼成することにより基体１となる。または、上記原料粉末を用いてグリーンシートを作製して、グリーンシートを金型等により打ち抜くなどして適当な大きさにすることで生成形体が得られる。複数のグリーンシートを積層して所定の厚みにしてもよい。

この基体１の表面は、ラップ研磨加工等により平坦にして、20μｍ以下の平坦度にしておくと、撮像素子９を搭載した際に傾きやゆがみが発生しにくくなるので好ましい。搭載部１ａの外周部の、枠体６が対向する部分も平坦にしておくと、枠体６が傾くことなく接合され、その上に接着される透光性蓋８も撮像素子９に対して傾くことがないので好ましい。

回路導体２は、薄膜法や厚膜法により形成された導体である。厚膜法で形成する場合は、例えば、タングステンやモリブデン，マンガン，銀，銅等の金属粉末に有機溶剤，溶媒，必要に応じて、ガラス等の基体１との結合材を添加混合した金属ペーストを、スクリーン印刷法等の印刷法により所定パターン形状で基体１の所定位置に被着形成させ、850℃〜1500℃で焼成することにより基体１の表面に焼き付けて形成される。上述したようにグリーンシートを用いて基体１を形成する場合は、グリーンシートに金属ペーストを塗布しておいて、基体１と同時焼成により形成してもよい。この場合の回路導体２の表面には、接続材４の濡れ性を良好にし、リード端子３との接続抵抗を小さくして接続するために、ニッケルやニッケル−コバルト合金，金等をめっき法等により被着させておくとよい。また、薄膜法で形成する場合は、以下のようにする。まず基体１の主面の全面に、蒸着法やスパッタリング法，イオンプレーティング法等の薄膜形成法により、密着金属層，バリア層を順次成膜して薄膜層を形成する。次に、薄膜層が回路導体２の形状に露出するような開口を有するレジスト膜を薄膜層の上に形成し、露出した薄膜層の上にめっき法等で銅や金等の主導体層を形成する。そして、レジスト膜を剥離し、主面の全面に形成されて主導体層に覆われていないバリア層および密着金属層をエッチングにより除去することで、回路導体２の形状に基体１の上面に回路が形成される。厚膜法で形成した場合と同様に、回路導体２の表面にはニッケルやニッケル−コバルト合金，金等をめっき法等により被着させておくとよい。

回路導体２は、搭載部１ａから外周へ延びる形状で、搭載部１ａの外周に沿って配列される。この配列は、撮像素子９の電極の配列に応じて配列すればよく、通常の撮像素子９は平面視形状が四角形であるが、その４辺すべてに沿って配列する必要はなく、対向する２辺だけ沿って配列してもよいし、１辺だけに沿って配列してもよい。リード端子３は回路導体２に接続されるので、基体１が四角形状であれば、その４辺から基体１の外側へ延出する場合や２辺から延出する場合がある。

リード端子３は、例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金，銅（Ｃｕ），銅合金等の金属から成るものである。リード端子３の基体１との接続信頼性の観点からは、基体１の熱膨張係数との差が小さい熱膨張係数を有するものが好ましく、基体１が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、例えばＦｅ−42％Ｎｉ合金が好ましい。リード端子３の表面には、腐食防止や導電性の向上、あるいは接続材４の濡れ性を良好にし、回路導体２との接続抵抗を小さくして接続するために、ニッケルめっき層および金めっき層を順次被着させておくとよい。

リード端子３は、上記金属から成る板材を、金型を用いた打ち抜き加工により、枠の内周から内側に延出するように複数のリード端子３が展開された形状のリードフレームを形成し、リードフレームを基体１に接続した後に枠を切り離すことにより複数のリード端子３となる。リードフレームは、エッチング加工により作製することもできる。金属板の上にリードフレーム形状のレジスト膜を形成して、例えばリード端子３が銅から成る場合であれば、塩化第二鉄によりエッチングした後にレジスト膜を剥離することにより作製することができる。

リード端子３は、下面が高くなっている部分３ａを有している。図１〜図６に示す例では、リード端子３の接続部より外側の部分は全て下面が高くなっているが、リード端子３の下側の基体１との間に接合材５が入り込めばリード端子３の基体１への固定が強固なものとなるので、リード端子３の基体１の外周より外側に延出した部分は下面が低くなっていてもかまわない。

リード端子３は、下面が高くなっている部分３ａを有しているが、図２〜図４に示す例のように、屈曲させることにより下面が高くなっている部分を形成しているものや、図５および図６に示す例のように、厚みを薄くすることにより下面が高くなっている部分を形成しているものがある。図２に示す例は屈曲角度が鈍角であるのに対して、図３および図４に示す例は屈曲角度がほぼ直角になっている。このような場合は、図３および図４に示す例のように、屈曲する角部を丸めた形状とすると、接合材５とリード端子３との間に応力が加わったとしても、接合材５の、屈曲部の角部と接して応力の集中しやすい部分にも丸みがあり応力が分散され、接合材５にクラックが発生することが抑えられるので好ましい。同様に、リード端子３の厚みが厚い部分と薄い部分との間の角部も図５に示す例のように丸みを有するのが好ましい。

リード３の下面が高くなっている部分３ａは、上記リード端子３を作製する際の打ち抜き加工の前後、あるいは打ち抜き加工と同時に金型等を用いてプレス加工することにより形成することができる。また、エッチング加工により形成することもできる。例えば、図５に示す例の場合であれば、上記エッチングによるリードフレームの形成時に、厚みの薄い部分となる領域だけレジスト膜を剥離してさらにエッチングすることにより、厚みの薄い部分、すなわち下面が高くなっている部分３ａを形成することができる。打ち抜き加工によりリードフレームを作製した後にエッチング加工により一部の厚みを薄くすることにより下面が高くなっている部分３ａを形成するなど、打ち抜き加工およびプレス加工とエッチング加工とを組み合わせて形成してもよい。リード端子３の上面や下面に凸部や凹部がある場合は、この部分もプレス加工やエッチング加工で同時に形成することができる。エッチング加工で図６に示す例のような先細りの凸部を形成する場合は、レジストの上からエッチング液を吹き付けるとレジスト開口部の深さ方向だけでなく横方向にも広がって金属がエッチングされる現象が発生するので、これを利用して形成することができる。

リード端子３は、図７に示す例のようにその長さ方向に垂直な断面が四角形状で角部に丸みを有することが好ましいが、打ち抜き加工により作製する場合は、打ち抜き加工後に酸もしくはアルカリ液に浸漬するエッチング等によりバリを除去した後にさらにエッチングを追加することで、角部に丸みを有する四角形状の断面となる。エッチング加工によりリード端子３を作製する場合は、レジスト膜を剥離した後に追加のエッチングを行なうことで、角部に丸みを有する四角形状の断面となる。

リード端子３は、図２や図５に示す例のリード端子３の断面形状や図８（ａ）に示す例のリード端子３の平面形状に対して、図４および図６に示す例や図８（ｂ）〜図８（ｆ）に示す例のように、回路導体２とリード端子３との接続部から基体１の外周にかけての上下面および側面の少なくともいずれかの一面に凸部および凹部の少なくとも一方を有することが好ましい。図４および図６に示す例ではリード端子３の上下面に凸部および凹部を有しており、図８（ｂ）〜図８（ｆ）に示す例ではリード端子３の側面に凸部や凹部を有しているが、リード端子３は上下面および側面の両方に凸部や凹部を有するものであってもよい。なお、図８（ｂ）および図８（ｃ）に示す例は断面形状が図２に示す例のような形状である場合の例を示し、図８（ｄ）は断面形状が図３に示す例のような形状である場合の例を示し、図８（ｅ）および図８（ｆ）は断面形状が図５に示す例のような形状である場合の例を示しているが、断面形状と平面形状との組合せはこれらに限られるものではない。

図４に示す例では、リード端子３の上面に凸部を有し、下面に凹部を有しており、図６に示す例では、リード端子３の上下面に凸部を有している。この他にも、リード端子３の上面に凹部を有し、下面に凸部を有していてもよいし、リード端子３の上下面に凹部を有していてもよい。また、上下面のいずれか一方だけに凸部または凹部を有していてもよいし、複数の凸部または複数の凹部であってもよいし、片面に凸部と凹部との両方を有していてもよい。これら凸部および凹部の形成は、エッチングやプレス加工によって行なえばよい。打ち抜き加工によりリード端子３を含むリードフレームを作製する場合は、凸部や凹部に対応した金型を用いて打抜き加工とともにプレス加工することで、リードフレームの作製と同時にリード端子３に凸部や凹部を形成することができる。あるいは、金属から成る板材にあらかじめ切削加工等によりリード端子３となる部分に凹部を形成しておいてから打抜き加工してもよい。図４に示す例のように、凸部が形成された面（上面）と対向する面（下面）に凸部に沿った形状の凹部を有するリード端子３を作製する場合は、プレス加工を用いてより容易に形成することができる。また、図４および図６に示す例では、リード端子３の凸部および凹部の断面形状が三角形であるが、その角部は丸められている。このように、凸部または凹部を有することに加えて、その断面形状も角部を有さない形状であると、接合材５とリード端子３との間に応力が加わったとしても、接合材５にクラックが発生することが抑えられるので好ましい。

図８（ｂ）に示す例では、リード端子３の一方の側面に凸部を有し、対向する他方の側面の隣接するリード端子３の一方の側面の凸部に対向する位置に凸部と同形状の凹部を有している。このようにリード端子３の対向する側面に凸部と凹部とを配置することは、一方の側面あるいは両側面に凸部のみを形成する場合に対して、リード端子３の間隔を局所的に小さくすることなく凸部を設けることができるので好ましい。図８（ｃ）に示す例では、リード端子３の両側面に対向するように凹部が設けられているため、接合材５が隣り合うリード端子３・３の凹部間の間隔が広くなった部分を通ってリード端子３の下面に回り込みやすくなり、リード端子３の接続信頼性や気密信頼性が高まるので好ましい。この場合は特に、リード端子３の曲げ強度が低下しないように、凹部は応力の集中しやすい角部を有さない形状とするのがよい。図８（ｄ）に示す例は、図８（ｂ）に示す例に対して、凸部および凹部より先端側の側面を、図８（ｄ）における上側の側面は先端にかけて凹ませるとともに下側の側面は先端にかけて突出させたような形状である。これによれば、凸部および凹部より先端側の長さが長くなっているので、リード端子３と接合材５との接合面積をより増やすことができるので好ましい。また、リード端子３の両側面に対向するように凸部が設けられていると、隣り合うリード端子３・３間の間隔が局所的に狭まり、接合材５がリード端子３の下側に回り込み難くなる傾向があるので、図８（ｅ）に示す例のように、対向する凸部により幅が広くなった部分に貫通孔を形成すると、貫通孔を通って接合材５がリード端子３の下面に回りこみやすくなると同時に、貫通孔によりリード端子３と接合材５との接合強度を高める効果もあるのでより好ましい。リード端子３の両側面に対向するように凸部を設ける場合は、図８（ｆ）に示す例のように、隣り合うリード端子３・３の隣り合う側面の凸部同士が隣り合わないようにして、リード端子３・３間の間隔を局所的にもできるだけ小さくしないようにするのが好ましい。図８（ｆ）に示す例では１つのリード端子３の両側面に設けられた凸部は対向する位置に設けられているが、１つのリード端子３の両側面の凸部を対向しないように設けると、隣り合うリード端子３・３の凸部同士が隣り合わず、複数のリード端子３の形状を同じものとすることができる。このような場合も、凸部を設けることにより幅が広くなった部分に図８（ｅ）に示す例のような貫通孔を設けるのが好ましい。
図１〜図９に示す例では、リード端子３は、その先端部が接続材４により回路導体２に接続されている。接続材４を用いずに、例えばリード端子３と回路導体２とをスポット溶接により直接、接合してもよい。 接続材４は、例えばＡｕ80質量％−Ｓｎ20質量％共晶合金や、Ａｕ88質量％−Ｇｅ12質量％共晶合金等のＡｕ系、あるいはＡｇ72質量％−Ｃｕ28質量％合金やＡｇ55質量％−Ｃｕ22質量％−Ｚｎ17質量％−Ｓｎ５質量％合金等のＡｇＣｕ合金から成るろう材である。例えば、Ａｕ80質量％−Ｓｎ20質量％共晶合金を用いる場合は、基体1の回路導体２の上にＡｕ80質量％−Ｓｎ20質量％共晶合金のリボンを載置し、その上にリード端子３の先端を載置して治具により固定し、還元雰囲気中にてピーク温度350℃で加熱するこことでリード端子３を回路導体２に接続することができる。上述したように複数のリード端子３が枠に接続されて一体となったリードフレームを用い、リードフレームの複数のリード端子３の先端を接続した後に枠部分を切り離すようにすると、複数のリード端子３の回路導体２との位置合わせが同時に行なえるので好ましい。また、Ａｕ80質量％−Ｓｎ20質量％共晶合金の量と回路導体２の表面の金めっき厚みを調整して、接続後の接続材４中の金含有率を高めることで接続材４の融点を共晶合金の融点である280℃よりも高めることができる。例えば、接続後の接続材４中の金含有率が90質量％となるように回路導体２の金メッキ厚みを調整した場合には、接続後の接続材４の融点は約400℃となる。より高い耐熱性を持たせる場合には、融点が780℃であるＡｇ72質量％−Ｃｕ28質量％の合金や、融点が650℃であるＡｇ55質量％−Ｃｕ22質量％−Ｚｎ17質量％−Ｓｎ５質量％を用いればよい。

接合材５は、ガラスまたは樹脂を用いることができる。ガラスとしては、ＰｂＯ系ガラス，ＰｂＯ−ＳｉＯ系ガラス，ＢｉＯ−ＳｉＯ系ガラス、ＰＯ−ＳｉＯ系ガラス、ＢＯ−ＳｉＯ系ガラス等の低融点ガラスがある。樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂等がある。いずれの場合も、熱膨張係数を基体１や枠体６と近いものとするために、例えば、シリカのような無機粉末等のフィラーを含有するものであってもよい。接合材５が低融点ガラスである場合は、例えば、酸化鉛56〜66質量％、酸化硼素４〜14質量％、酸化珪素１〜６質量％および酸化亜鉛１〜11質量％を含むガラス成分に、フィラーとして酸化ジルコニウムシリカ系化合物の粉末を４〜15質量％添加した粉末に適当な有機溶剤，溶媒を添加混合して得たガラスペーストを、スクリーン印刷法等の印刷法により枠体６の下面に所定厚みに印刷塗布し、これを約430℃の温度で焼成することによって枠体６にガラス層を被着させる。この枠体６を、予め回路導体２にリード端子３を接続した基体１の上にガラス層を下にして載置し、トンネル式の雰囲気炉またはオーブン等の加熱装置で約470℃に加熱することで接合材５を再溶融させて基体１の上面と枠体６の外周縁部に挟まれた各リード端子３の周囲を接合材５で覆い、冷却してガラス層を固化させることにより枠体６およびリード端子３を基体１に強固に接合して撮像素子収納用パッケージを作製する。接合材５が樹脂である場合は、例えば、ビスフェノールＡ型の液状エポキシ樹脂からなる主剤に対し、硬化剤としてテトラヒドロメチル無水フタル酸を外添加で10〜30質量％添加し、フィラーとしてシリカ粉末を外添加で30〜80質量％添加し、カーボンブラック等の着色剤、２−メトキシエタノール等の有機溶剤を添加混合して得られたエポキシ樹脂ペーストを、スクリーン印刷法等の印刷法により枠体６の下面に所定厚みに印刷塗布し、これを約60℃〜80℃の温度で溶剤を乾燥させ枠体６に樹脂層を被着させる。この枠体６を、予め回路導体２にリード端子３を接続した基体１の上に接合材５を下にして載置し、トンネル式の雰囲気炉またはオーブン等の加熱装置で加熱してピーク温度約150℃で１時間保持することにより、樹脂層を溶融させて基体１の上面と枠体６の外周縁部に挟まれた各リード端子３の周囲を樹脂で覆った後に硬化させ、枠体６およびリード端子３が基体１に強固に接合されて撮像素子収納用パッケージとなる。

上述したように、リード端子３の線熱膨張係数より接合材５の線熱膨張係数の方が大きいことが好ましい。このような組み合わせとしては、例えば、リード端子３がＦｅ−29％Ｎｉ−17％Ｃｏ合金（線熱膨張係数：６×10^−６／℃（30℃〜500℃））から成り、接合材５が例えば、酸化鉛56〜66質量％、酸化硼素４〜14質量％、酸化珪素１〜６質量％および酸化亜鉛１〜11質量％を含むガラス成分に、フィラーとして酸化ジルコニウムシリカ系化合物の粉末を４〜15質量％添加した低融点ガラス（線熱膨張係数：７×10^−６／℃）から成る場合、あるいはリード端子３が銅（線熱膨張係数：16.8×10^−６／℃）から成り、接合材５がエポキシ樹脂に硬化剤としてテトラヒドロメチル無水フタル酸を外添加でエポキシ樹脂に対して20質量％添加し、フィラーとしてβ−ユークリプタイト（ＬｉＡｌＳｉＯ_４、線熱膨張係数：−８×10^−６／℃）をエポキシ樹脂に対して250質量％外添加することで、線膨張係数を約18×10^−６／℃とした場合等がある。線熱膨張係数の差が大きすぎると、特に接合材５がガラスから成る場合には、接合材５にクラックが入る場合があるので、リード端子３の線熱膨張係数と接合材５の線熱膨張係数との差は、１〜３×10^−６／℃程度であるのがより好ましい。

枠体６は、基体１と同様に酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス）やムライト質焼結体，ステアタイト焼結体，窒化アルミニウム質焼結体等のセラミックスから成るものであり、基体１と同様の方法で作製することができる。枠体６と基体１とを同じ材料にすると、熱膨張係数が同じになるのでこれらの間に発生する熱応力がその間の封止材５やリード端子３に加わることがないので好ましい。

枠体６の表面も、ラップ研磨加工等により平坦にして、20μｍ以下の平坦度にしておくと、枠体６が基体１に対して、また透光性蓋８が枠体６に対して傾くことなく接合され、結果として透光性蓋８が撮像素子９に対して傾くことなく接着されるので好ましい。特に例えば、透光性蓋８に誘電体多層膜を形成してＩＲカットフィルタとしても機能させる場合は、傾きがないことにより所望する機能を有するＩＲカットフィルタとすることができる。

絶縁層11は、リード端子３の熱膨張係数と実質的に同じ熱膨張係数を有するものである。リード端子３の熱膨張係数と実質的に同じ熱膨張係数とは、リード端子３の熱膨張係数±１×10^−６／℃程度の範囲の熱膨張係数である。リード端子３がＦｅ−29％Ｎｉ−17％Ｃｏ合金（線熱膨張係数：６×10^−６／℃（30℃〜500℃））から成る場合であれば、例えば、絶縁層11は、酸化鉛56〜66質量％、酸化硼素４〜14質量％、酸化珪素１〜６質量％および酸化亜鉛１〜11質量％を含むガラス成分に、フィラーとして酸化ジルコニウムシリカ系化合物の粉末を４〜15質量％添加した低融点ガラス（線熱膨張係数：７×10^−６／℃）を用いればよい。あるいはリード端子３が銅（線熱膨張係数：16.8×10^−６／℃）から成る場合であれば、例えば、エポキシ樹脂に硬化剤としてテトラヒドロメチル無水フタル酸を外添加でエポキシ樹脂に対して20質量％添加し、フィラーとしてβ−ユークリプタイト（ＬｉＡｌＳｉＯ_４、線熱膨張係数：−８×10^−６／℃）をエポキシ樹脂に対して270質量％外添加したもの（線膨張係数：約16.8×10^−６／℃）を用いればよい。この場合の接合材５も同様に樹脂から成るものを用いるとよい。あるいは、例えば、酸化珪素74質量％，酸化リチウム14質量％，酸化アルミニウム４質量％，５酸化燐２質量％，酸化カリウム２質量％，酸化亜鉛２質量％，酸化ナトリウム２質量％から成るガラス成分50質量％とクリストバライト50質量％とから成るガラスセラミックス（線熱膨張係数：約17×10^−６／℃）を用いてもよい。この場合の接合材５は、樹脂または絶縁層11より低融点のガラスから成るものを用いるとよい。

絶縁層11は、上記のようなガラスやセラミックスなどの無機物またはエポキシ樹脂等の有機物あるいはそれらの混合物等、絶縁性のものであればよい。絶縁性であるので、図６（ｂ）に示す例のように絶縁層11が隣接する回路導体２・２に跨って形成されても、隣接する回路導体２・２間で短絡してしまうことがない。

絶縁層11は、リード端子３と同じ幅および厚みで、例えば、図９に示す例のように、リード端子３の内側の端部から接合材５の内側の端部にかけて形成される。図８（ｂ）〜（ｆ）に示す例のように、リード端子３がその上下面や側面に凸部または凹部を有する場合は、凸部または凹部のない部分の厚みや幅としてよい。リード端子３が、図５に示す例のような、厚みが異なる部分を設けて下面が高くなっている部分３ａを形成している場合は、リード端子３の内側の端部の厚みと同じにすればよい。このようにすると、枠体６と基体１との間に位置する部材の熱膨張は、枠体６の外側のみが異なることとなる。枠体６の外側が熱膨張さにより歪んだとしても、透光性蓋８は枠体６の内側に位置することから、透光性蓋８の接着信頼性や透光性蓋８上の光学フィルタへの影響が小さいものとなる。

絶縁層11を形成するには、例えば、絶縁層11が上記のような樹脂から成る場合であれば、樹脂ペーストを所定位置に所定形状で塗布して硬化させることにより形成すればよい。ガラスから成る場合であれば、ガラスペーストを同様に塗布し、溶融凝固させればよい。上記のようなガラスセラミックスの場合であれば、所定寸法の焼結体を作製して所定の位置に載置して、接合材５により固定すればよい。表面にメタライズ層を形成しておき、リード端子３を回路導体に接続する際に、同じ接続材４で接続してもよい。

本発明の撮像装置は、上記のような本発明の撮像素子収納用パッケージと、撮像素子収納用パッケージの搭載部１ａに搭載されるとともに複数のリード端子３に電気的に接続された撮像素子９と、枠体６の上面に接着剤７で接着された透光性蓋８とを具備している。このことにより、電気的接続信頼性および気密信頼性の高い撮像装置となる。

撮像素子９は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等である。例えば銀粉末を含有するエポキシ樹脂から成る導電性接着剤により撮像素子９を基体１の上面の搭載部１ａに接着して固定し、撮像素子９の電極と回路導体２とを金等からなるボンディングワイヤ10で接続して撮像素子収納用パッケージと電気的に接続する。そして、枠体６の孔を塞ぐように透光性蓋８が接着剤７で気密に接着することで撮像装置となる。

透光性蓋８はガラスや水晶から成る透光性の板を用いることができる。

透光性蓋８の上にはフィルタを形成してもよい。透光性蓋８の上に別に作成したフィルタを配置する場合に比較して、撮像装置の厚みを低減できるので好ましい。フィルタとしては、結晶方位角が異なる２〜３枚の水晶板を重ね、水晶板の複屈折の特性を利用して撮像素子９がとらえた映像に発生するモアレ現象を防止するローパスフィルタがある。透光性蓋８として水晶板を用いた場合には、透光性蓋８をこのローパスフィルタの水晶板の一枚として兼用できる。また、一般的に赤色から赤外領域での感度が人間の視覚に比べ高い感度傾向を持つ撮像素子９を人間の目の色合い感度と合せるために赤色から赤外領域の波長の光をカットするためのＩＲカットフィルタもある。ＩＲカットフィルタは、透光性蓋８の表面に誘電体多層膜を数十層交互に形成することによって作製することができる。誘電体多層膜は、通常は屈折率が1.7以上の誘電体材料から成る高屈折率誘電体層と、屈折率が1.6以下の誘電体材料から成る低屈折率誘電体層とを、蒸着法やスパッタリング法等を用い、交互に数十層積層することにより形成される。屈折率が1.7以上の誘電体材料としては、例えば五酸化タンタルや酸化チタン，五酸化ニオブ，酸化ランタン，酸化ジルコニウム等が用いられ、屈折率が1.6以下の誘電体材料としては、例えば酸化珪素や酸化アルミニウム，フッ化ランタン，フッ化マグネシウム等が用いられる。

接着剤７は、熱硬化型や紫外線硬化型等のエポキシ系の樹脂からなるものを用いればよい。例えば枠体６の上面に、紫外線硬化型のエポキシ樹脂をディスペンス法を用いて枠体６の全周にわたって塗布し、その上に透光性蓋８を載置して紫外線を照射することで接着剤７が硬化して封止される。

１：基体
１ａ：搭載部
２：回路導体
３：リード端子
３ａ：下面が高くなっている部分
４：接続材
５：接合材
６：枠体
７：接着剤
８：透光性蓋
９：撮像素子
10：ボンディングワイヤ
11：絶縁層

Claims (6)

1. 上面の中央部に撮像素子の搭載部を有する基体と、該基体の上面の前記搭載部から外周部にかけて配列された複数の回路導体と、複数の該回路導体にそれぞれ接続されて前記基体の外側へ延出する複数のリード端子と、前記搭載部を取り囲んで前記回路導体と前記リード端子との接続部から外周にかけて前記基体と対向する枠体と、該枠体と前記基体との間に充填された接合材とを具備している撮像素子収納用パッケージにおいて、前記リード端子は前記接続部より外側から基体の外周にかけて下面が高くなっている部分があることを特徴とする撮像素子収納用パッケージ。
2. 前記リード端子の熱膨張係数より前記接合材の熱膨張係数の方が大きいことを特徴とする請求項１記載の撮像素子収納用パッケージ。
3. 前記リード端子は、長さ方向に垂直な断面が角部に丸みを有する四角形状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像素子収納用パッケージ。
4. 前記リード端子は、前記回路導体と前記リード端子との接続部から前記基体の外周にかけての上下面および側面の少なくともいずれかの一面に凸部および凹部の少なくとも一方を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の撮像素子収納用パッケージ。
5. 前記リード端子の内側の端部から前記接合材の内側の端部にかけて、前記リード端子と同じ幅および厚みで、前記リード端子の熱膨張係数と実質的に同じ熱膨張係数の絶縁層を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の撮像素子収納用パッケージ。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の撮像素子収納用パッケージと、該撮像素子収納用パッケージの前記搭載部に搭載されるとともに前記複数のリード端子に電気的に接続された撮像素子と、前記枠体の上面に接着剤で接着された透光性蓋とを具備していることを特徴とする撮像装置。

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