JP2014175557A - Package for housing semiconductor imaging element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、それぞれの部位で有用な特性を発揮できる様々な絶縁性部材と、外部と電気的に導通状態とするために導電性部材で構成される半導体撮像素子収納用パッケージに関し、より詳細には、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型や、ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型等の半導体撮像素子をキャビティ部に収納し、蓋体で中空状態に気密に封止した後、外部接続リード端子を介して外部と電気的に導通状態とするための半導体撮像素子収納用パッケージに関する。 The present invention relates to various insulating members capable of exhibiting useful characteristics in respective parts, and a package for housing a semiconductor image pickup device composed of conductive members for electrical connection with the outside. A CCD (Charge Coupled Device) type or MOS (Metal Oxide Semiconductor) type semiconductor image sensor is housed in a cavity, and is sealed in a hollow state with a lid, and then is connected via an external connection lead terminal. The present invention relates to a package for housing a semiconductor image sensor for making it electrically conductive with the outside.
従来から、半導体撮像素子は、撮像光を直接関知できる素子であって、感知した光信号を電気信号に変換させることができるようになっている。このような半導体撮像素子を収納するための半導体撮像素子収納用パッケージは、半導体撮像素子からの発熱を速やかに放熱させるために、熱伝導率が比較的高いアルミナセラミックからなる平板形状の基体を用いている。また、半導体撮像素子収納用パッケージは、半導体撮像素子を収納して蓋体を接合させて高い気密信頼性を確保するために、蓋体との線熱膨張係数を近似させたアルミナセラミックからなる窓枠形状の枠体を用いている。そして、半導体撮像素子収納用パッケージは、基体と、枠体との間にＦｅ−Ｎｉ系合金からなる外部接続リード端子を低融点ガラスで挟み込むように接合して形成している。更に、半導体撮像素子収納用パッケージには、外部に露出する外部接続リード端子の表面にＮｉめっき被膜と、この上面にＡｕめっき被膜を施している。そして、この半導体撮像素子収納用パッケージには、基体と枠体で形成されるキャビティ部にＣＣＤ型や、ＭＯＳ型等の半導体撮像素子を搭載し、この半導体撮像素子に設けられているボンディングパッドと、キャビティ部内に突出する外部接続リード端子との間をボンディングワイヤで接続している。更に、この半導体撮像素子収納用パッケージには、透光性のあるガラス板や、サファイア板からなる蓋体を枠体の上面に接合させることで半導体撮像素子をキャビティ部内に気密封止している。 2. Description of the Related Art Conventionally, a semiconductor image sensor is an element that can directly detect imaging light and can convert a sensed optical signal into an electrical signal. A package for housing a semiconductor image pickup device for storing such a semiconductor image pickup device uses a flat substrate made of alumina ceramic having a relatively high thermal conductivity in order to quickly dissipate heat generated from the semiconductor image pickup device. ing. Further, the package for housing the semiconductor image pickup device is a window made of alumina ceramic that approximates the linear thermal expansion coefficient with the cover in order to store the semiconductor image pickup device and join the cover to ensure high hermetic reliability. A frame-shaped frame is used. The semiconductor image pickup device storage package is formed by joining an external connection lead terminal made of an Fe—Ni alloy between a base and a frame so as to be sandwiched between low melting point glasses. Further, in the package for housing the semiconductor image pickup device, a Ni plating film is applied to the surface of the external connection lead terminal exposed to the outside, and an Au plating film is applied to this upper surface. In this semiconductor image pickup device storage package, a CCD or MOS type semiconductor image pickup device is mounted in a cavity formed by a base and a frame, and a bonding pad provided on the semiconductor image pickup device and The external connection lead terminal protruding into the cavity is connected with a bonding wire. Further, in this semiconductor image pickup device storage package, the semiconductor image pickup device is hermetically sealed in the cavity portion by bonding a transparent glass plate or a lid made of a sapphire plate to the upper surface of the frame. .
半導体撮像素子が実装された半導体撮像素子収納用パッケージは、外部の回路基板との接続を、パッケージの外部に突出する外部接続リード端子を回路基板に半田で接合させて行い、更に、この回路基板を装置に組み込んでいる。そして、装置に組み込まれた半導体撮像素子収納用パッケージは、透光性のある蓋体を介して外部から半導体撮像素子に取り込まれた撮像光を電気信号に変換させ、回路基板を介して装置へ伝送している。このような半導体撮像素子収納用パッケージにおいては、撮像光を安定して取り込めると共に、電気信号を安定して高速に伝送できるようにすることが求められ、且つ安価に製造できる構造とする必要があった。 A package for housing a semiconductor image pickup device on which a semiconductor image pickup device is mounted is connected to an external circuit board by soldering external connection lead terminals protruding outside the package to the circuit board. Is built into the device. Then, the package for housing the semiconductor image sensor incorporated in the device converts the imaging light taken into the semiconductor image sensor from the outside through a translucent lid into an electrical signal, and sends it to the device via the circuit board. Is transmitting. Such a package for housing a semiconductor image pickup element is required to have a structure that can stably capture image pickup light and stably transmit an electric signal at high speed and can be manufactured at low cost. It was.
従来の半導体撮像素子収納用パッケージは、蓋体に透光性のあるガラス板や、サファイア板を使用する場合には、ガラス板の線熱膨張係数（７．０×１０−６／℃程度）や、サファイア板の線熱膨張係数（５．３×１０−６／℃程度）が、アルミナセラミックからなる窓枠形状の枠体の線熱膨張係数（６．６×１０−６／℃程度）と近似することから、光硬化型樹脂接着材で接合させた後の温度サイクル等の試験における気密信頼性の問題が発生することはない。しかしながら、ガラス板は、光の反射、透過、吸収の発生を緩和させて、半導体撮像素子への光の到達効率を向上させるために、高度な技術を要する膜形成が必要となり、半導体撮像素子収納用パッケージが高価なものとなっている。また、サファイア板は、光の到達効率を向上のための処置を必要としないものの、これ自体が非常に高価であり、半導体撮像素子収納用パッケージが高価なものとなっている。そこで、半導体撮像素子収納用パッケージには、比較的安価で、特段の光の到達効率を向上のための処置を必要としない水晶からなる平板状の蓋体を用いることが期待されている。 When a conventional semiconductor image pickup device storage package uses a transparent glass plate or sapphire plate for the lid, the linear thermal expansion coefficient of the glass plate (about 7.0 × 10 −6 / ° C.) In addition, the linear thermal expansion coefficient of the sapphire plate (about 5.3 × 10 −6 / ° C.) is the linear thermal expansion coefficient (about 6.6 × 10 −6 / ° C.) of the window frame-shaped frame made of alumina ceramic. Therefore, the problem of airtight reliability in a test such as a temperature cycle after joining with a photo-curing resin adhesive does not occur. However, a glass plate requires film formation that requires advanced technology in order to reduce the occurrence of reflection, transmission, and absorption of light and improve the light arrival efficiency to the semiconductor image sensor. The package is expensive. Further, although the sapphire plate does not require a measure for improving the light arrival efficiency, it itself is very expensive, and the semiconductor image pickup device storage package is expensive. Therefore, it is expected that the semiconductor image pickup device storage package is a flat lid made of crystal that is relatively inexpensive and does not require any special measures for improving the light arrival efficiency.
従来の半導体撮像素子収納用パッケージには、上面の中央部に撮像素子の搭載部が形成された四角平板状の絶縁体からなる基板と、この基板の上面の外周部に取着された金属からなる複数のリード端子と、この複数のリード端子を介して基板の上面の外周部の全周にわたって接合材を介して接合された枠体と、枠体の上面に枠体の内側を塞ぐように接着された水晶板とを具備した撮像素子収納用パッケージにおいて、枠体および基板を線線熱膨張係数が８×１０−６／℃乃至１０×１０−６／℃である絶縁体で構成し、枠体を基板の側面よりも外側に張り出させ、接合材を基板の側面から張り出した枠体の下面にかけて形成し、リード端子の下面と下面側に位置する接合材の側面との交線をリード端子の上面と上面側に位置する接合材の側面との交線よりも基板側に位置させた半導体撮像素子収納用パッケージが開示されている。そして、上記の半導体撮像素子収納用パッケージには、枠体および基板をステアタイトセラミックスで形成したことが開示されている（例えば、特許文献１参照）。 The conventional package for housing a semiconductor image sensor includes a substrate made of a rectangular flat plate-like insulator having an image sensor mounting portion formed in the center of the upper surface, and a metal attached to the outer peripheral portion of the upper surface of the substrate. A plurality of lead terminals, a frame body joined via a joining material over the entire circumference of the outer peripheral portion of the upper surface of the substrate via the plurality of lead terminals, and the upper surface of the frame body so as to block the inside of the frame body In the image pickup device storage package including the bonded crystal plate, the frame and the substrate are formed of an insulator having a linear thermal expansion coefficient of 8 × 10 −6 / ° C. to 10 × 10 −6 / ° C., The frame body is projected outward from the side surface of the substrate, the bonding material is formed over the lower surface of the frame body projecting from the side surface of the substrate, and the line of intersection between the lower surface of the lead terminal and the side surface of the bonding material located on the lower surface side is formed. The top surface of the lead terminal and the side of the bonding material located on the top Semiconductor imaging element storage package is positioned on the substrate side is disclosed than intersection line between. In the semiconductor image pickup device storage package, it is disclosed that the frame body and the substrate are formed of steatite ceramics (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、前述したような従来の半導体撮像素子収納用パッケージは、次のような問題がある。
（１）従来のアルミナセラミックからなる枠体を用いた半導体撮像素子収納用パッケージは、枠体に水晶からなる蓋体を接合させる場合に、アルミナセラミックの線熱膨張係数が６．６×１０−６／℃程度で、水晶の線熱膨張係数が１０．０〜１１．０×１０−６／℃程度であり、両者の線熱膨張係数差が大きく、接合後の温度サイクル試験等の気密信頼性試験で、水晶からなる蓋体がアルミナセラミックからなる枠体から剥がれてしまうという問題を抱えている。
（２）
特許第４６７１７４４号公報で開示されるような半導体撮像素子収納用パッケージは、枠体及び基板の線熱膨張係数と、枠体に接合される蓋体である水晶板の線熱膨張係数が近似して、温度サイクル試験等の気密信頼性試験で、蓋体がセラミック枠体から剥がれてしまうという問題を回避できるものの、半導体撮像素子を収納するためのキャビティ部の大きさに対して半導体撮像素子収納用パッケージの外形の大きさが大きくなりすぎ、これを用いる装置の小型化に制限をもたらすこととなっている。
（３）特許第４６７１７４４号公報で開示されるような半導体撮像素子収納用パッケージは、枠体及び基板にステアタイトセラミックを用いる場合には、ステアタイトセラミックの線熱膨張係数が７．１×１０−６／℃程度であるのに対して、枠体に接合される蓋体である水晶板の線熱膨張係数が１０．０〜１１．０×１０−６／℃程度と大きく、接合後の温度サイクル試験等の気密信頼性試験で、蓋体が枠体から剥がれてしまうという問題を抱えることとなっている。また、特許第４６７１７４４号公報で開示されるような半導体撮像素子収納用パッケージは、半導体撮像素子が直接載置されて搭載される基板にステアタイトセラミックを用いる場合には、ステアタイトセラミックの熱伝導率が８Ｗ／ｍ・Ｋ程度と低く、半導体撮像素子からの発熱を速やかに放熱させることが難しくなっている。
However, the conventional package for housing a semiconductor image sensor as described above has the following problems.
(1) a conventional semiconductor image pickup element storage package using a frame body made of alumina ceramic, the case of bonding a lid member composed of quartz in the frame, the linear thermal expansion coefficient of the alumina ceramic is 6.6 × 10 - at about 6 / ° C., a coefficient of linear thermal expansion of quartz is about 10.0 to 11.0 × 10 -6 / ° C., the linear thermal expansion coefficient difference therebetween is large, airtight reliability such as temperature cycle test after bonding In the property test, there is a problem that the lid made of quartz is peeled off from the frame made of alumina ceramic.
(2)
The package for housing a semiconductor image sensor as disclosed in Japanese Patent No. 4671744 approximates the linear thermal expansion coefficient of the frame and the substrate to the linear thermal expansion coefficient of the crystal plate that is a lid bonded to the frame. In the airtight reliability test such as the temperature cycle test, the problem that the lid is peeled off from the ceramic frame can be avoided, but the size of the cavity for accommodating the semiconductor image sensor is accommodated. Therefore, the size of the external package becomes too large, which limits the size reduction of a device using the package.
(3) In the package for housing a semiconductor image sensor as disclosed in Japanese Patent No. 4671744, when a steatite ceramic is used for the frame and the substrate, the linear thermal expansion coefficient of the steatite ceramic is 7.1 × 10. whereas -6 is / ℃ about, linear thermal expansion coefficient of the quartz plate is a lid that is joined to the frame is as large as 10.0 to 11.0 × 10 -6 / ℃ about, after bonding In an airtight reliability test such as a temperature cycle test, there is a problem that the lid body is peeled off from the frame body. In addition, a package for housing a semiconductor image pickup device as disclosed in Japanese Patent No. 4671744 discloses that when a steatite ceramic is used for a substrate on which the semiconductor image pickup device is directly mounted and mounted, the heat conduction of the steatite ceramic is disclosed. The rate is as low as about 8 W / m · K, and it is difficult to quickly dissipate heat generated from the semiconductor image sensor.
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、水晶からなる蓋体を用いて気密信頼性を確保でき、放熱性に優れる安価な構造からなる半導体撮像素子収納用パッケージを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a package for housing a semiconductor image pickup element having an inexpensive structure that can ensure airtight reliability using a lid made of crystal and has excellent heat dissipation. With the goal.
前記目的に沿う本発明に係る半導体撮像素子収納用パッケージは、アルミナセラミックからなる平板状の基体と、基体の外周部上方に設けられて半導体撮像素子を収納するためのキャビティ部を形成する基体と同等寸法の外形でフォルステライトセラミック、又はフィラー入りプラスチックからなる窓枠状の枠体と、基体と枠体との間に熱硬化型樹脂接合材を介して固着されるＦｅ−Ｎｉ系合金、又はＣｕからなる複数本の外部接続リード端子と、キャビティ部に半導体撮像素子が収納された後、枠体の上面に光硬化型樹脂接着材を介して接合される水晶からなる平板状の蓋体と、を具備する。 A package for housing a semiconductor image pickup device according to the present invention that meets the above-mentioned object is a flat substrate made of alumina ceramic, and a substrate that is provided above the outer periphery of the substrate to form a cavity for housing the semiconductor image pickup device. Fe-Ni alloy that is fixed with a thermosetting resin bonding material between a frame and a window frame-shaped frame made of forsterite ceramic or filler-filled plastic with an equivalent dimension, or A plurality of external connection lead terminals made of Cu, and a flat lid made of crystal that is bonded to the upper surface of the frame body via a photo-curing resin adhesive after the semiconductor imaging device is housed in the cavity portion; Are provided.
上記の半導体撮像素子収納用パッケージは、アルミナセラミックからなる平板状の基体と、基体の外周部上方に設けられて半導体撮像素子を収納するためのキャビティ部を形成する基体と同等寸法の外形でフォルステライトセラミック、又はフィラー入りプラスチックからなる窓枠状の枠体と、基体と枠体との間に熱硬化型樹脂接合材を介して固着されるＦｅ−Ｎｉ系合金、又はＣｕからなる複数本の外部接続リード端子と、キャビティ部に半導体撮像素子が収納された後、枠体の上面に光硬化型樹脂接着材を介して接合される水晶からなる平板状の蓋体と、を具備するので、基体が熱伝導率の高いアルミナセラミックからなり、そこに直接載置されて搭載される半導体撮像素子からの発熱を速やかに放熱させることができる放熱性に優れた安価な半導体撮像素子収納用パッケージを提供できる。また、この半導体撮像素子収納用パッケージの基体と、枠体は、それぞれの外形が同等寸法になっているので、これを用いる装置の小型化に対応することができる半導体撮像素子収納用パッケージを提供できる。更に、この半導体撮像素子収納用パッケージの枠体は、線熱膨張係数が１０．０×１０−６／℃程度のフォルステライトセラミック、又は線熱膨張係数が１０．０〜１１．０×１０−６／℃程度のフィラー入りプラスチックからなり、これに光硬化型樹脂接着材で接合される線熱膨張係数が１０．０〜１１．０×１０−６／℃程度の水晶からなる平板状の蓋体との線熱膨張係数が近似するので、接合後の温度サイクル試験等の気密信頼性試験で、蓋体が枠体から剥がれるのを防止することができると共に、それぞれが安価な部材で構成される安価な半導体撮像素子収納用パッケージを提供できる。また、更には、この半導体撮像素子収納用パッケージの基体と枠体との間には、線熱膨張係数が４．６〜７．０×１０−６／℃程度のＦｅ−Ｎｉ系合金、又は線熱膨張係数が１６．０〜１７．０×１０−６／℃程度のＣｕからなる複数本の外部接続リード端子を、線熱膨張係数が７．０〜１６．０×１０−６／℃程度で１５０℃程度の低温で接合できる熱硬化型樹脂接合材で接合させているので、それぞれの間に線熱膨張係数差があったとしても、熱歪みを発生させることなく強固に接合させる安価な半導体撮像素子収納用パッケージを提供できる。 The above-mentioned package for housing a semiconductor image pickup device is a flat substrate made of alumina ceramic and has an outer shape with the same dimensions as those of a substrate provided above the outer periphery of the substrate and forming a cavity portion for containing the semiconductor image pickup device. A window frame-shaped frame body made of stellite ceramic or a plastic containing filler, and a plurality of Fe-Ni alloys or Cu-bonded Fe-Ni alloys bonded between the substrate and the frame body via a thermosetting resin bonding material Since the external connection lead terminal and the flat plate-shaped lid made of crystal bonded to the upper surface of the frame body via the photo-curing resin adhesive after the semiconductor imaging device is housed in the cavity portion, The substrate is made of alumina ceramic with high thermal conductivity, and it has excellent heat dissipation that can quickly dissipate heat from the semiconductor image sensor mounted directly on the substrate. It can provide a valence semiconductor imaging element storage package. In addition, since the outer shape of the base body and the frame body of the package for housing a semiconductor image sensor have the same dimensions, a package for housing a semiconductor image sensor that can cope with downsizing of a device using the same is provided. it can. Furthermore, the frame of the package for housing a semiconductor imaging device has a forsterite ceramic having a linear thermal expansion coefficient of about 10.0 × 10 −6 / ° C., or a linear thermal expansion coefficient of 10.0 to 11.0 × 10 −. A flat lid made of a crystal having a linear thermal expansion coefficient of about 10.0 to 11.0 × 10 −6 / ° C. made of a plastic containing filler of about 6 / ° C. and bonded thereto by a photocurable resin adhesive. Since the coefficient of linear thermal expansion with the body approximates, it is possible to prevent the lid from peeling off from the frame body in an airtight reliability test such as a temperature cycle test after joining, and each is composed of an inexpensive member. An inexpensive semiconductor image pickup device storage package can be provided. Furthermore, an Fe—Ni alloy having a linear thermal expansion coefficient of about 4.6 to 7.0 × 10 −6 / ° C. between the base body and the frame of the package for housing a semiconductor image sensor, or the external connection lead terminals of a plurality of coefficient of linear thermal expansion is made of 16.0~17.0 × 10 -6 / ℃ about Cu, linear thermal expansion coefficient of 7.0~16.0 × 10 -6 / ℃ Because it is bonded with a thermosetting resin bonding material that can be bonded at a low temperature of about 150 ° C., even if there is a difference in linear thermal expansion coefficient between them, it is cheap to bond firmly without generating thermal distortion A package for housing a semiconductor image sensor can be provided.
続いて、添付した図面を参照しながら、本発明を具体化した実施するための最良の形態について説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る半導体撮像素子収納用パッケージの平面図、Ａ−Ａ’線拡大縦断面図である。
Subsequently, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings to provide an understanding of the present invention.
Here, FIGS. 1A and 1B are a plan view and an AA ′ line enlarged vertical sectional view, respectively, of a package for housing a semiconductor image pickup device according to an embodiment of the present invention.
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る半導体撮像素子収納用パッケージ１０は、アルミナセラミックからなる平板状の基体１１を具備している。この基体１１には、先ず、所定の粒径からなるアルミナセラミック粉末と、バインダー等を混合した水溶液をスプレードライヤーで乾燥して作製した造粒粉末原料が用いられるようになっている。次に、この造粒粉末原料は、上金型、下金型、及びダイス等からなる粉末プレス用金型を用いてプレス成形して、所望の大きさ、形状の成形体にしている。次に、成形体は、内部が大気中からなる焼成炉の約１５５０℃程度の高温で焼成して焼成体にしている。そして、焼成体は、両面を表面研削機等で切削加工して平坦にしてアルミナ（酸化アルミニウム：Ａｌ２Ｏ３）からなる基体１１としている。 As shown in FIGS. 1A and 1B, a semiconductor image pickup device storage package 10 according to an embodiment of the present invention includes a flat substrate 11 made of alumina ceramic. The base 11 is made of a granulated powder material prepared by drying an aqueous solution in which an alumina ceramic powder having a predetermined particle size and a binder are mixed with a spray dryer. Next, this granulated powder raw material is press-molded using a powder press mold comprising an upper mold, a lower mold, a die and the like to obtain a molded body having a desired size and shape. Next, the molded body is fired at a high temperature of about 1550 ° C. in a firing furnace whose inside is in the atmosphere to form a fired body. The fired body is made to be a base 11 made of alumina (aluminum oxide: Al 2 O 3 ) by flattening both sides with a surface grinder or the like.
上記のアルミナからなる基体１１は、線熱膨張係数が６．８〜７．０×１０−６／℃程度で熱に対しての変形が少ない上に、熱伝導率が１３Ｗ／ｍ・Ｋ程度で比較的大きいので、ここに搭載される半導体撮像素子１２からの発熱に対しての変形が少ない上に、半導体撮像素子１２からの発熱を基体１１の外部側に速やかに伝熱させて放熱させることができるという作用を有している。なお、基体１１は、平板状の形状を限定するものではなく、全てにおいて平行な厚みからなる平板状であってもよく、外周部に階段状の土手部を設けたものであってもよい。 The substrate 11 made of alumina has a coefficient of linear thermal expansion of about 6.8 to 7.0 × 10 −6 / ° C. and little deformation with respect to heat, and a thermal conductivity of about 13 W / m · K. Therefore, the deformation due to the heat generated from the semiconductor image pickup device 12 mounted thereon is small, and the heat generated from the semiconductor image pickup device 12 is quickly transferred to the outside of the base 11 to dissipate the heat. It has the effect of being able to. The base 11 is not limited to a flat plate shape, and may be a flat plate having a parallel thickness in all cases, or may be provided with a stepped bank portion on the outer peripheral portion.
この半導体撮像素子収納用パッケージ１０は、基体１１の外周部上方に設けられて半導体撮像素子１２を収納するためのキャビティ部１３を形成する基体１１と同等寸法の外形でフォルステライトセラミック、又はフィラー入りプラスチックからなる窓枠状の枠体１４を具備している。この半導体撮像素子収納用パッケージ１０は、平板状の基体１１の外形寸法と、この外形寸法と略同じ外形寸法を有する窓枠状の枠体１４で半導体撮像素子１２を収納するためのキャビティ部１３を形成し、半導体撮像素子収納用パッケージ１０自体の大きさを必要以上に大きくしていないので、これを用いる装置の小型化に対応できるようになっている。
The semiconductor image pickup device storage package 10 is provided above the outer peripheral portion of the base body 11 and has a forsterite ceramic or filler with an outer shape having the same dimensions as the base body 11 forming the cavity portion 13 for storing the semiconductor image pickup device 12. A window frame-
上記の枠体１４は、これがフォルステライトセラミックからなる場合には、フォルステライトセラミック粉末と、バインダー等からなる造粒粉末原料を、上記と同様な方法で成形体、焼成体にし、上記と同様に両面を表面研削機等で切削加工して平坦にしてフォルステライトセラミック（２ＭｇＯ／ＳｉＯ２）からなる枠体１４としている。このフォルステライトセラミックからなる枠体１４は、線熱膨張係数が１０．０×１０−６／℃程度と、これに接合される水晶からなる蓋体１５の線熱膨張係数（１０．０〜１１．０×１０−６／℃程度）に極めて近似しているので、接合後の温度サイクル試験等の気密信頼性試験での蓋体１５が枠体１４から剥がれるのを防止することができるという作用を有している。
In the case where the
また、上記の枠体１４は、これがフィラー入りプラスチックからなる場合には、エポキシ樹脂や、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイト）樹脂等に適当量のフィラーを混合させた樹脂板から所望の形状に成形し、フィラー入りプラスチックからなる窓枠状の枠体１４としている。このフィラー入りプラスチックからなる枠体１４は、線熱膨張係数が１０．０〜１１．０×１０−６／℃程度と、これに接合される水晶からなる蓋体１５の線熱膨張係数（１０．０〜１１．０×１０−６／℃程度）と略同等であるので、接合後の温度サイクル試験等の気密信頼性試験での蓋体１５が枠体１４から剥がれるのを防止することができるという作用を有している。
Further, when the
この半導体撮像素子収納用パッケージ１０は、基体１１と枠体１４との間に熱硬化型樹脂接合材１６を介して固着されるＦｅ−Ｎｉ系合金（通称、４２アロイと称す）、又はＣｕからなる金属製の複数本の外部接続リード端子１７を具備している。熱硬化型樹脂接合材１６には、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂があり、液状エポキシ樹脂に充填材、硬化材、着色材を混合させて混練し、ペースト状にしたものを用いている。そして、半導体撮像素子収納用パッケージ１０は、ペースト状にしたものをスクリーン印刷法や、ディスペンサ法で基体１１や、枠体１４に塗布して乾燥させた後、基体１１と枠体１４との間に外部接続リード端子１７を挟み込んだ状態で１５０℃程度の低温で、１時間程度焼成炉中を通路させたり、オーブン中に挿入させたり等して加熱して硬化させることで作製している。また、この半導体撮像素子収納用パッケージ１０は、外部接続リード端子１７を枠体１４の内周側からキャビティ部１３の内部と、基体１１及び枠体１４の外周側からパッケージの外部にリード端子部がそれぞれ突出するようにして固着されている。
The semiconductor image pickup device storage package 10 is made of an Fe—Ni alloy (commonly referred to as 42 alloy), which is fixed between a base 11 and a
この半導体撮像素子収納用パッケージ１０は、熱硬化型樹脂接合材１６の線熱膨張係数が７．０〜１６．０×１０−６／℃程度で、外部接続リード端子１７の線熱膨張係数が４．６〜７．０×１０−６／℃程度のＦｅ−Ｎｉ系合金や、線熱膨張係数が１６．０〜１７．０×１０−６／℃程度のＣｕとの間に線熱膨張係数差がある。しかしながら、それぞれの線熱膨張係数は、熱硬化型樹脂接合材１６の線熱膨張係数のバラツキの範囲内にあり、接合後の温度サイクル試験等の気密信頼性試験での外部接続リード端子１７と熱硬化型樹脂接合材１６との間の剥がれを防止することができるという作用を有している。
In this semiconductor image pickup device housing package 10, the linear thermal expansion coefficient of the thermosetting
この半導体撮像素子収納用パッケージ１０は、外部接続リード端子１７にＦｅ−Ｎｉ系合金を用いる場合には、基体１１との間では線熱膨張係数が近似するものの、枠体１４との間では線熱膨張係数が異なることとなっている。また、この半導体撮像素子収納用パッケージ１０は、外部接続リード端子１７にＣｕを用いる場合には、基体１１、及び枠体１４との間で線熱膨張係数が異なることとなっている。しかしながら、この半導体撮像素子収納用パッケージ１０は、基体１１や、枠体１４や、外部接続リード端子１７の線熱膨張係数が異なるそれぞれの部材を固着させる熱硬化型樹脂接合材１６を低い温度で処理できるので、接合信頼性に問題を発生させることなく固着させることができるという作用を有している。
When the Fe-Ni alloy is used for the external
半導体撮像素子収納用パッケージ１０の外部接続リード端子１７にＣｕを用いる場合には、特に、Ｃｕに含まれる含有物、含有量を限定するものではないが、例えば、Ｃｕを９７重量％以上含有し、残部にＦｅ、Ｐ、Ｚｎの全てを含有するＣｕ合金からなっているのが好ましい。なお、このＣｕ合金は、Ｃｕの含有量が９７重量％を下まわる場合には、電気信号の伝送速度が遅くなるので好ましくない。また、このＣｕ合金は、Ｃｕ合金中のＦｅ、Ｐ、Ｚｎの全体含有量が３重量％以下となり、特に、それぞれの含有量を限定するものではないが、Ｆｅを２．１〜２．６重量％、Ｐを０．０１５〜０．１５重量％、Ｚｎを０．０５〜０．２０重量％の範囲内で含有するのが好ましい。上記の範囲の含有量で構成されるＣｕ合金からなる外部接続リード端子１７は、高い強度と伸びを有してリード端子の形状を保ち、且つ加工性に優れると共に、電気信号の伝送速度を高めることができる。また、このＣｕ合金は、耐食性に優れ、特に、応力腐蝕割れの発生を防止することができる外部接続リード端子１７を形成することができる。
When Cu is used for the external
Ｆｅ−Ｎｉ系合金、又はＣｕからなる外部接続リード端子１７は、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金の板状金属板をエッチングや、パンチング等で複数本のリード端子を設けてパターン加工して複数の一方のリード端子部側をキャビティ部１３側方向になるようにして解放し、他方のリード端子部側をそれぞれが接続状態となるようにして外周囲を取り巻くタイバー部（図示せず）を設ける平板状のリードフレーム形状体に形成している。そして、この平板状のリードフレーム形状体からは、平板状のままであったり、基体１１の相対向する一方の幅方向に跨げることができる程度の位置を折り曲げたり等することで、タイバー部を有する外部接続リード端子１７に形成している。
The external
半導体撮像素子収納用パッケージ１０は、上記の外部接続リード端子１７の少なくともリード端子部の外部に露出する表面にＮｉめっき被膜、このＮｉめっき被膜の表面にＡｕめっき被膜を電解めっき方法で形成して設けている。次いで、この半導体撮像素子収納用パッケージ１０は、キャビティ部１３の底面である基体１１の上面に半導体撮像素子１２を搭載し、ボンディングワイヤ（図示せず）を介して半導体撮像素子１２と外部接続リード端子１７の間を電気的に導通状態となるようにしている。そして、半導体撮像素子１２をキャビティ部１３に収納させた半導体撮像素子収納用パッケージ１０は、枠体１４の上面に光硬化型樹脂接着材１８を介して接合することができる水晶からなる平板状の蓋体１５を具備している。光硬化型樹脂接着材１８には、例えば、光硬化性のエポキシ樹脂があり、ペースト状の樹脂をスクリーン印刷法や、ディスペンサ法で枠体１４、及び／又は蓋体１５に塗布した後、枠体１４の上面に蓋体１５を重ね合わせて載置し、蓋体１５の上面から紫外線を照射して硬化させるようにしている。これによって、半導体撮像素子収納用パッケージ１０は、キャビティ部１３に半導体撮像素子１２が中空状態で気密に封止されることとなっている。
The semiconductor image pickup device storage package 10 is formed by forming an Ni plating film on the surface of the external
本発明の半導体撮像素子収納用パッケージは、ＣＣＤ型等の半導体撮像素子を搭載し、ファクシミリや、ラインスキャナーや、イメージスキャナー等に用いることができる。また、本発明の半導体撮像素子収納用パッケージは、ＭＯＳ型等の半導体撮像素子を搭載し、デジタルカメラや、デジタルビデオカメラ等に用いることができる。 The package for housing a semiconductor image pickup device of the present invention is equipped with a semiconductor image pickup device such as a CCD type and can be used for a facsimile, a line scanner, an image scanner, and the like. Further, the semiconductor image pickup device storage package of the present invention is equipped with a MOS type semiconductor image pickup device and can be used for a digital camera, a digital video camera, and the like.
１０：半導体撮像素子収納用パッケージ、１１：基体、１２：半導体撮像素子、１３：キャビティ部、１４：枠体、１５：蓋体、１６：熱硬化型樹脂接合材、１７：外部接続リード端子、１８：光硬化型樹脂接合材 10: Package for housing semiconductor image pickup device, 11: Base body, 12: Semiconductor image pickup device, 13: Cavity, 14: Frame body, 15: Cover body, 16: Thermosetting resin bonding material, 17: External connection lead terminal, 18: Photocurable resin bonding material
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