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KR19990036077A - 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

고체 촬상 장치 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR19990036077A
KR19990036077A KR1019980700742A KR19980700742A KR19990036077A KR 19990036077 A KR19990036077 A KR 19990036077A KR 1019980700742 A KR1019980700742 A KR 1019980700742A KR 19980700742 A KR19980700742 A KR 19980700742A KR 19990036077 A KR19990036077 A KR 19990036077A
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KR
South Korea
Prior art keywords
solid
package
state imaging
imaging device
lead
Prior art date
Application number
KR1019980700742A
Other languages
English (en)
Inventor
요시카즈 사노
스미오 테라카와
에이이치 츠지이
마사지 아사우미
요시카즈 챠타니
Original Assignee
모리 가즈히로
마츠시다 덴시 고교 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=16373288&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=KR19990036077(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 모리 가즈히로, 마츠시다 덴시 고교 가부시키가이샤 filed Critical 모리 가즈히로
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Abstract

본 발명은 고체 촬상 장치와 그 제조 방법에 관한 것으로, 세라믹 패키지나 패키지의 내부 저면에 CCD 칩을 광학적으로 정확히 탑재하는 것이 곤란하고, 양품율이 불량하여 제조 비용의 상승을 초래하며, 또한 종래의 구조에서는 고체 촬상 장치의 소형화에 한계가 있는 등의 과제를 해결하여, 용이하고 또한 정확하게 고체 촬상 소자를 수지나 세라믹 또는 유리 패키지에 탑재함으로써 고화질 비디오 카메라에 이용할 수 있는 고체 촬상 장치와 그 제조 방법을 얻는 것을 목적으로 한다.
그리고 이 목적을 달성하기 위해서 본 발명은, 내측 리드(22)과 외측 리드(23)로 이루어지는 리드 프레임(24)을 내부에 관통 구멍을 마련하여 봉지한 패키지(21)내에 CCD 칩(27)을 삽입구(26)로부터 장전하여, 전극 패드(28)를 범프(29)를 거쳐 내측 리드(22)에 접속하여 광학적 위치 맞춤과 전기적 접속을 한 후 접착제로 고정함으로써, 극히 고정밀도의 위치 조정이 가능해져, 선명한 색채의 재현이나 섬세한 화상 등을 얻을 수 있는 고화질 비디오 카메라에 탑재할 수 있는 고체 촬상 장치를 염가로 제조할 수 있다.

Description

고체 촬상 장치 및 그 제조 방법
최근, 비디오 카메라, 특히 가정용으로서 소형 경량으로 운반하기에 편리한 비디오 카메라의 고기능화가 진행되고 있으며, 특히 충실한 색채 재현성이나 미세한 디테일(detail)의 표현 등 고화질에 대한 소비자의 요구는 최근 현저히 고도화되고 있다. 이러한 경향에 대하여 비디오 카메라의 많은 구성 부품에 관한 기술 레벨도 현저히 향상하여, 특히 비디오 카메라의 심장부라고 흔히들 일컫는 고체 촬상 소자, 이른바 CCD의 화소수 확대 등의 성능 향상에는 괄목할 만한 것이 있다. 한편, 종래 1매의 CCD 칩을 사용한 1안식(眼式) 비디오 카메라가 주체였던 가정용 분야에도 고가(高價)의 업무용 비디오 카메라에 사용되고 있는 3안식, 즉 R, G, B 각각에 대응하는 3매의 CCD 칩을 구비한 비디오 카메라가 실용화되기에 이르렀다. 1안식 비디오 카메라에 비해서 3안식의 경우, 당연히 3매의 CCD 칩을 광학적으로 정확한 위치에 배치하기 위해서는 지극히 높은 위치 정밀도가 요구되며, 소형, 휴대성을 위하여 많은 구성 부품이 최대한 고밀도로 실장된 가정용 비디오 카메라에 있어서는 고체 촬상 장치의 구조 그 자체의 변혁이 요구되게 되었다.
도 9, 도 10은 종래의 고체 촬상 장치의 예를 도시하는 것으로, 도 9는 종래 주류를 이루던 세라믹 패키지에 의한 고체 촬상 장치의 단면도이다. 도면에 있어서, 참조부호 (1)은 그 표면에 메탈라이즈(metalize) 도체(2)가 형성되어 있는 세라믹 패키지로서, 그 중앙 부분에 오목부(3)가 마련되어 있다. 오목부(3)에는 CCD 칩(4)이 도전성 접착제(5) 등에 의해 다이 본딩되어 고정되고, CCD 칩의 전극 패드(6)가 메탈라이즈 도체(2)에 금속선(7)에 의해 와이어 본딩되어 있다. 또한, 참조부호 (8)은 세라믹 패키지(1)의 측면에 노출된 메탈라이즈 도체(2)의 단면에 용착(溶着)된 리드 단자이다.
도 10은 수지 패키지에 의한 고체 촬상 장치의 단면도로서, 내측 리드(9)와 외측 리드(10)로 이루어지는 리드 프레임(11)을 인몰딩한 수지 패키지(12)의 중앙에 마련된 오목부(13)에 CCD 칩(4)이 도전성 페이스트(14)를 거쳐 다이 본딩되고, 도 9에 도시하는 세라믹 패키지의 경우와 마찬가지로 CCD 칩(4)상의 전극 패드(6)가 내측 리드(9)에 금속선(7)에 의해서 와이어 본딩되어 있다.
그러나, 상기 종래의 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법에서는, 세라믹 패키지(1) 또는 수지 패키지(12) 중 어느 것에 있어서도, CCD 칩(4)은 오목부(3) 또는 오목부(13)의 저면상에 다이 본드되어 있으며, 이러한 종래의 구조를 갖는 고체 촬상 장치를 3안식의 비디오 카메라에 탑재하여 광학적인 위치 맞춤을 하기 위해서는 CCD 칩(4)을 다이 본드하는 세라믹 패키지(1) 또는 수지 패키지(12)의 오목부(3) 또는 오목부(13)의 저면의 가공 정밀도를 극히 높게 함과 동시에, 그 저면과 세라믹 패키지(1) 또는 수지 패키지(12)의 상면과의 평행도를 극히 정확하게 할 필요가 있어, 세라믹 패키지(1) 또는 수지 패키지(12)의 가격 급상승 등을 초래할 뿐만 아니라, CCD 칩(4)의 실장 공정에 있어서의 비용 상승의 원인으로도 작용한다고 하는 과제가 있었다. 또한, CCD 칩(4)의 전극 패드(6)와 메탈라이즈 도체(2) 또는 내측 리드(9)와의 접속을 와이어 본딩 공정에 의해 금속선(7)을 거쳐 실행하는 방법은, 오랜 세월에 걸쳐 숙성된 제조 기술이기 때문에, 생산시의 불량율이 적고, 칩의 교환이 용이한 반면, 고체 촬상 장치의 소형화에 한계가 있어서, 가정용 비디오 카메라 분야에서의 소형화 요구에 충분히 대응할 수 없다고 하는 문제를 가지고 있다.
발명의 개시
그래서 본 발명의 목적은, 선명한 색채의 재현이나 섬세한 화상 등을 얻을 수 있는 고화질 비디오 카메라에 탑재할 수 있고, 또한 저렴한 가격으로 제조할 수 있는 고체 촬상 장치와 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
그리고, 이 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 내측 리드와 외측 리드로 이루어지는 리드 프레임을 내부에 관통 구멍을 마련하여 봉지(封止)한 패키지내에 CCD 칩을 탑재한 고체 촬상 장치로, 패키지가 양단면에 서로 다른 개구 면적을 각각 갖는 개구부를 구비하고, CCD 칩을 큰 개구 면적을 갖는 개구부로부터 장전하여 관통 구멍을 밀폐한 구조로 하는 것이다.
또한, CCD 칩의 전극 패드가 내측 리드를 거쳐 접하는 패키지의 개구부에서의 면적이, CCD 칩 전체의 면적보다 작은 구조로 하는 것이다.
또한, 내측 리드와 외측 리드로 이루어지는 리드 프레임을 내부에 관통 구멍을 마련하여 봉지한 패키지내에, CCD 칩과 주변 회로 소자를 탑재한 기판이 서로 다른 개구 면적을 갖는 개구부를 구비하는 패키지의 큰 개구 면적을 갖는 개구부로부터 장전되고, 또한 기판의 전극 패드가 패키지의 작은 개구 면적을 갖는 개구부의 주변 단부에 노출된 내측 리드에 접속된 구조를 갖는 것이다.
또한, 내측 리드와 외측 리드로 이루어지는 리드 프레임을 내부에 관통 구멍을 마련하여 봉지한 패키지내에, CCD 칩을 형성한 반도체 기판의 상기 CCD 칩 형성면을 제외한 상면에 주변 회로 소자를 탑재하여 이루어지는 기판이 서로 다른 개구 면적을 갖는 개구부를 구비하는 패키지의 큰 개구 면적을 갖는 개구부로부터 장전되고, 기판의 전극 패드가 패키지의 작은 개구 면적을 갖는 개구부의 주변 단부에 노출한 내측 리드에 접속된 구조를 갖는 것이다.
또한, 내측 리드와 외측 리드로 이루어지는 리드 프레임을 내부에 관통 구멍을 마련하여 봉지한 패키지내에 CCD 칩과 주변 회로 소자를 탑재한 고체 촬상 장치의 구조에 있어서, CCD 칩이 패키지의 제 1 단차부에 노출한 제 1 내측 리드에 접속하여 고정되고, 주변 회로 소자가 패키지의 제 2 단차부에 노출한 제 2 내측 리드에 접속하여 고정된 구조를 갖는 것이다.
또한 본 발명은, 내측 리드와 외측 리드로 이루어지는 리드 프레임을 내부에 관통 구멍을 마련하여 봉지한 패키지내에 CCD 칩을 탑재한 고체 촬상 장치의 제조 방법으로서, CCD 칩을 패키지의 큰 개구 면적을 갖는 개구부로부터 패키지의 관통 구멍내에 장전하고, 고체 촬상 장치의 전극 패드를 범프 또는 이방성 도전체를 거쳐 내측 리드에 접속하여 광학적 위치 맞춤과 전기적 접속을 한 후, CCD 칩의 배면과 패키지를 접착제에 의해 고정하는 방법이다.
또한, 내측 리드와 외측 리드로 이루어지는 리드 프레임을 내부에 관통 구멍을 마련하여 봉지한 패키지내에 CCD 칩과 주변 회로 소자를 탑재한 고체 촬상 장치의 제조 방법으로서, 반도체 기판으로 이루어지는 기판상에 CCD 칩 및 배선군을 형성한 후, 기판의 CCD 칩을 제외한 면상에 주변 회로 소자를 탑재하여 배선군과 접속하고, 그 다음에 그 기판을 패키지의 큰 개구 면적을 갖는 개구부로부터 패키지의 관통 구멍내에 장전하며, 기판 상면의 주변에 마련된 전극 패드를 범프 또는 이방성 도전체를 거쳐 내측 리드에 접속하여 광학적 위치 맞춤과 전기적 접속을 한 후, CCD 칩과 주변 회로 소자를 구비하는 기판의 배면과 패키지를 접착제에 의해 고정하는 방법이다.
또한, 내측 리드와 외측 리드로 이루어지는 리드 프레임을 내부에 관통 구멍을 마련하여 봉지한 패키지내에 CCD 칩과 주변 회로 소자를 탑재한 고체 촬상 장치의 제조 방법으로서, 배선군이 마련된 기판상에 CCD 칩 및 주변 회로 소자를 탑재하여 배선군과 접속하고, 그 다음에 그 기판을 패키지의 큰 개구 면적을 갖는 개구부로부터 패키지의 관통 구멍내에 장전하며, 기판 상면의 주변에 마련된 전극 패드를 범프 또는 이방성 도전체를 거쳐서 내측 리드에 접속하여 광학적 위치 맞춤과 전기적 접속을 한 후 CCD 칩과 주변 회로 소자를 구비하는 기판의 배면과 패키지를 접착제에 의해 고정하는 방법이다.
또한, 내측 리드와 외측 리드로 이루어지는 리드 프레임을 내부에 관통 구멍을 마련하여 봉지한 패키지내에 CCD 칩과 주변 회로 소자를 탑재한 고체 촬상 장치의 제조 방법으로서, CCD 칩을 패키지의 큰 개구 면적을 갖는 개구부로부터 패키지의 관통 구멍내에 장전하고, CCD 칩의 전극 패드를 범프 또는 이방성 도전체를 거쳐 제 1 내측 리드에 접속하여 광학적 위치 맞춤과 전기적 접속을 한 후 CCD 칩의 배면과 패키지를 접착제로 고정한 후, 주변 회로 소자를 마찬가지로 패키지의 큰 개구 면적을 갖는 개구부로부터 패키지의 관통 구멍내에 장전하고, 주변 회로 소자의 전극 패드를 범프 또는 이방성 도전체를 거쳐 제 2 내측 리드에 접속하여 전기적 접속을 한 후 주변 회로 소자의 배면과 패키지를 접착제로 고정하는 방법이다.
따라서, 본 발명에 따르면, 패키지의 내부에는 관통 구멍이 마련되어 있고, CCD 칩은 패키지의 저면측, 즉 큰 개구 면적을 갖는 개구부로부터 장전할 수 있어서, 패키지의 작은 개구 면적을 갖는 개구부의 저면에 노출하여 있는 내측 리드와 CCD 칩의 전극 패드가 범프 또는 이방성 도전체를 거쳐서 전기적 접속이 행해짐과 동시에 광학적 위치 맞춤을 할 수 있기 때문에, 종래와 같이 CCD 칩의 다이 본딩과 전극 패드의 와이어 본딩을 2단계 공정을 통해 실행할 필요가 없어서, 공정이 간략화된다. 또한, CCD 칩의 장착 지그를 CCD 칩의 배면에 배치할 수 있기 때문에, CCD 칩의 전면으로부터의 광학적 위치 맞춤이 극히 용이하게 되어, 더욱 고정밀도의 위치 조정이 가능해진다.
본 발명은 고체 촬상 소자(이하, "CCD 칩"이라고 함)를 합성 수지나 세라믹 또는 유리를 이용한 패키지(이하, "패키지"라고 함)에 탑재한 고체 촬상 장치, 특히 엄정한 광학적 위치 정밀도가 요구되는 3개의 CCD 칩을 사용한 비디오 카메라 등에 이용되는 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서의 고체 촬상 장치의 일부 절결 사시도,
도 2는 본 발명의 실시예 1에 있어서의 고체 촬상 장치의 단면도,
도 3은 본 발명의 실시예 2에 있어서의 고체 촬상 장치의 단면도,
도 4는 본 발명의 실시예 3에 있어서의 고체 촬상 장치의 단면도,
도 5는 본 발명의 실시예 4에 있어서의 고체 촬상 장치의 단면도,
도 6은 본 발명의 실시예 5에 있어서의 고체 촬상 장치의 단면도,
도 7은 본 발명의 실시예 6에 있어서의 고체 촬상 장치의 단면도,
도 8은 본 발명의 실시예 7에 있어서의 고체 촬상 장치의 단면도,
도 9는 종래의 고체 촬상 장치의 단면도,
도 10는 다른 종래의 고체 촬상 장치의 단면도이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명의 일실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은, 본 발명의 일실시예에 있어서의 고체 촬상 장치의 부분 절결 사시도로서, 도면에 있어서 참조부호 (21)은 내측 리드(22)와 외측 리드(23)로 이루어지는 리드 프레임(24)을 인몰드한 패키지이다. 도면으로부터 명백한 바와 같이, 패키지(21)의 중앙 부분에는 관통 구멍이 개방되어 있고, 그 전(前)면에는 작은 개구 면적을 갖는 개구부(25)를, 또한 그 배(背)면에는 큰 개구 면적을 갖는 개구부(이하, "삽입구"라고 함)(26)를 형성하고 있다. 개구부(25)의 면적은 CCD 칩(27)이 갖는 면적보다 작게 만들어져 있으며, 또한 개구부(25)와 삽입구(26)와의 단차부 배면에는 내측 리드(22)가 노출하여 배치되어 있어서 CCD 칩(27)의 전극 패드(28)상에 마련된 범프(29)와 전기적으로 접속되어 있다.
다음에 본 실시예의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시예 1에 있어서의 고체 촬상 장치의 단면도로서, 인 청동 등으로 이루어지는 리드 프레임(24)을 배치한 금형 중에 무기질 충전재를 혼합한 에폭시 수지를 주입하여 고온으로 인몰드한 후 금형에서 꺼내어 리드 프레임(24)의 프레임체를 잘라 낸 후, 외측 리드(23)를 삽입구(26)의 방향으로 구부려 패키지(21)를 형성한다. 한쪽 전극 패드(28)상에 범프(29)를 형성한 CCD 칩(27)의 배면을 장착 지그(도시하지 않음)를 이용하여 유지하고, 패키지(21)의 삽입구(26)로부터 패키지(21)내로 삽입하여 패키지(21)의 개구부(25)와 삽입구(26)와의 단차부 배면에 노출하여 배치되어 있는 내측 리드(22)에 범프(29)를 압착하여 접속한다. 이 압착 작업 중에 CCD 칩(27)의 전면에 설치된 광학 위치 조정 장치(도시하지 않음)로부터 장착 지그에 위치 신호가 피드백되어 CCD 칩(27)의 방위를 미세 조정하면서 패키지(21)의 단차부 배면에 CCD 칩(27)이 배치되고, 동시에 압착 지그의 측부에 설치되어 있는 디스펜서로부터 자외선 경화형 접착제(30)가 일정량 사출되어 CCD 칩(27)의 4 변과 패키지(21)를 접착 고정하여, CCD 칩(27)이 패키지(21)에 정확하게 탑재된다.
도 3은 본 발명의 실시예 2에 있어서의 고체 촬상 장치의 단면도로서, 실시예 1과 상이한 점은 내측 리드(22)의 선단부(22a)가 패키지(21)의 개구부(25)로부터 내부로 약간 돌출되어 있는 점으로, 내측 리드 선단부(22a)의 탄성에 의해 광학적 위치 맞춤이나 범프(29)와의 본딩이 보다 용이하게 된다.
또, 실시예 1, 실시예 2에 있어서 범프(29)를 CCD 칩(27)의 전극 패드(28)상에 마련한 경우에 대하여 설명하였는데, 이 범프(29)를 내측 리드(22)의 선단에 마련하여 CCD 칩(27)의 전극 패드(28)와 접합하는 것도 가능하다.
도 4는 본 발명의 실시예 3에 있어서의 고체 촬상 장치의 단면도로서, 내측 리드(22)의 배열이 병렬 형상으로 보이도록 절단한 단면을 도시하고 있다. 도면에 도시하는 바와 같이 본 실시예에서는 CCD 칩(27)의 전극 패드(28)와 내측 리드(22)와의 접속을 범프(29)대신에 상하 방향으로만 도전성을 갖는 이방성 도전체(31)를 거쳐 접속한 것이다. 본 실시예의 경우, 도전성 고무 등으로 이루어지는 이방성 도전체(31)가 갖는 탄성에 의해 실시예 2의 경우와 마찬가지로 CCD 칩(27)의 광학적 위치 맞춤이 용이하게 된다고 하는 이점을 갖는다.
이와 같이 상기 실시예에 따르면, 패키지의 내부에 관통 구멍을 마련하고, CCD 칩을 패키지의 저면측, 즉 외측 리드측에 마련된 삽입구로부터 장전하여, 패키지의 개구부와 삽입구와의 단차부 배면에 노출하여 있는 내측 리드와 CCD 칩의 전극 패드를 범프 또는 이방성 도전체를 거쳐 전기적으로 접속함과 동시에 광학적 위치 맞춤을 행하고 있기 때문에, 종래에 비해 공정을 현저히 간략화할 수 있다. 또한, CCD 칩의 장착 지그를 CCD 칩의 배면에 배치할 수 있기 때문에, CCD 칩의 전면으로부터의 광학적 위치 맞춤이 극히 용이하게 되어서, 고정밀도의 위치 조정이 한층 가능하게 된다.
도 5는 본 발명의 실시예 4에 있어서의 고체 촬상 장치의 단면도로서, 실시예 1의 경우와 같이, 인 청동 등으로 이루어지는 리드 프레임(24)을 배치한 금형 중에 무기질 충전재를 혼합한 에폭시 수지를 주입하여 고온으로 인몰드한 후 금형에서 꺼내어 리드 프레임(24)의 프레임체를 잘라 놓고, 외측 리드(23)를 삽입구(26) 방향으로 절곡시켜 패키지(21)를 형성한다. 한쪽 배선군(도시하지 않음)과 CCD 칩(41)을 그 표면에 형성한 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 기판으로 이루어지는 기판(42) 표면의 일부에 다른 공정에서 작성한 주변 회로 소자(43)를 페이스 다운(face down)에 의해 배치하고, 그 주변 회로 소자(43)의 전극 패드(44)상에 설치되는 범프(29)와 기판(42)상의 배선군의 전극 패드(45)를 접속하여 얻어진 기능 장치(이하, "CCD 모듈"이라 함)(46)의 배면을 장착 지그(도시하지 않음)를 이용하여 유지하고, 패키지(21)의 삽입구(26)로부터 패키지(21)내에 삽입하여 패키지(21)의 개구부(25)와 삽입구(26)와의 단차부 배면에 노출하여 배치되어 있는 내측 리드(22)에 CCD 모듈(46)의 주변에 마련되어 있는 전극 패드(47)에 범프(29)를 압착하여 접속한다. 이 압착 작업중에 CCD 칩(41)의 전면에 설치된 광학 위치 조정 장치(도시하지 않음)로부터 장착 지그에 위치 신호가 피드백되어 CCD 칩(41)의 방위를 미세 조정하면서 패키지(21)의 단차부 배면에 CCD 모듈(46)이 배치되고, 동시에 압착 지그의 측부에 설치되어 있는 디스펜서로부터 자외선 경화형 접착제(30)가 일정량 사출(射出)되어 CCD 모듈(46)의 4 변과 패키지(21)를 접착 고정함으로써 CCD 칩(41)이 패키지(21)의 정확한 위치에 탑재된다.
다음에 도 6은 본 발명의 실시예 5에 있어서의 고체 촬상 장치의 단면도이며, 본 실시예는 상기 실시예 4에 있어서의 실시예의 일변형예로서, 패키지(21)의 삽입구(26)로부터 CCD 칩이나 주변 회로 소자 및 배선군이 형성 또는 탑재된 CCD 모듈(46)을 장전하여 CCD 칩(41)의 광학 위치를 미세 조정하면서 패키지에 고정하는 점은 그 구조 또는 제조 방법 모두 상기 실시예 4와 마찬가지인데, 상기 실시예 4와 다른 점은, 실시예 4에 있어서 CCD 칩이 CCD 모듈(46)의 기판(42)으로 되는 반도체 기판의 상면에 직접 확산 공정 등의 회로 칩 형성 공정을 거쳐 작성되어 있는데 반하여, 본 실시예에서는 CCD 칩(41)도 주변 회로 소자(43)와 마찬가지로 별도의 다른 공정에서 미리 작성된 CCD 칩으로서, 이 주변 회로 소자(43)와 CCD 칩(41)을 배선군이 형성되어 있는 기판(42)상에 배치하고, 전기적 접속을 하여 CCD 모듈(46)로 한 점이다.
따라서 본 실시예의 경우, 기판(42)은 반도체 기판 이외의 재료를 이용하는 것도 가능하다. 도 6으로부터 명백한 바와 같이, 본 실시예와 같이 별도의 다른 공정에서 작성된 CCD 칩(41)을 기판(42)상에 탑재하는 경우, CCD 칩(41)의 전극과 기판(42)상의 배선군의 전극 단자와는 금속선(47a)을 이용하여 와이어 본딩에 의해 접속되게 된다.
도 7은 본 발명의 실시예 6에 있어서의 고체 촬상 장치의 단면도이며, 본 실시예도 상기 실시예 5에 있어서의 실시예의 또 다른 변형예로서, 본 실시예가 실시예 5와 상이한 점은, 실시예 5에 있어서 주변 회로 소자(43)는 실시예 4의 경우와 마찬가지로 페이스 다운 방식에 의해 범프(29)를 거쳐 기판(42)에 접속되어 있지만, 본 실시예에서는 주변 회로 소자(43)도 실시예 5에 있어서의 CCD 칩(41)과 마찬가지로 그 회로 형성면을 상측으로 향하여 기판(42)상에 배치되고, 주변 회로 소자(43)의 전극도 기판(42)상의 배선군의 전극 단자와 금속선(47a)을 이용하여 와이어 본딩에 의해 접속되어 있는 점이다.
이와 같이 본 발명의 실시예 4, 5, 6에 있어서의 구성에는 그 구조상의 유사점과 상위점이 있는데, 다음에 이들 각각의 실시예에 있어서의 고체 촬상 장치의 이점에 대하여 설명한다. 우선 실시예 4에 있어서는 CCD 칩(41)을 반도체 기판인 기판(42)상에 다른 배선군과 함께 동시에 형성할 수 있기 때문에, CCD 칩(41)의 전극과 배선군의 전극 단자와의 전기적 접속을 매우 용이하고 확실하게 실행할 수 있으며, 또한 고체 촬상 장치의 소형화에도 효과적이다. 다음에 실시예 5에 있어서는, 일반적으로 그 양품율이 극히 낮게 되는, 화소수가 많은 고정밀도의 CCD 칩을 별도의 다른 공정에서 작성하고 있어서, 양품만을 이용함으로써 전체 비용의 절감에 기여할 수 있다. 또한 실시예 6에 있어서는, CCD 칩(41) 및 주변 회로 소자(43)의 전극과 기판(42)상의 배선군의 전극 단자가 함께 실장 기술 또는 그 자동 실장기에 있어서의 오랜 세월의 실적에 근거한 높은 신뢰성을 갖는 와이어 본딩에 의해 실행되고 있고, 주변 회로 소자(43)가 그 회로 형성면을 위로 하여 배치되어 있기 때문에 차광막(48)을 필요로 하기는 하지만, CCD 칩(41)이나 주변 회로 소자(43)에 고장이 발생한 경우에 있어서도 그 교환이 용이하고, 구성 부품의 재이용이 가능하다고 하는 잇점을 갖는다. 또, 도 7에 있어서 참조부호 (49)는 차광막(48)을 금속 등의 증착이나 스퍼터링에 의해 형성한 유리 기판이다.
상기 설명한 바와 같이, 이들 실시예 4, 5, 6에 있어서의 고체 촬상 장치는 그 요구 성능, 가격 및 최적 용도 등에 따라 적절히 사용 가능한 형태를 취할 수 있는 것이다.
다음에, 도 8은 본 발명의 실시예 7에 있어서의 고체 촬상 장치의 단면을 나타내는 것이며, 본 실시예가 상기한 각 실시예와 다른 점은 CCD 칩이나 주변 회로 소자를 중층(重層) 구조로 하여 패키지내에 장전한 점으로, 따라서 패키지는 상기 각 실시예의 구조와 달리, 패키지내의 관통 구멍이 2개의 서로 다른 큰 개구 면적을 갖는 개구부로 이루어지는 삽입 구멍으로부터 CCD 칩 및 주변 회로 소자가 패키지내에 장전된다.
다음에 본 실시예의 구조에 대하여 그 제조 방법과 함께 설명한다. 도 8에 있어서, 참조부호 (50)은 본 실시예에 이용되는 특별한 구조를 갖는 패키지로서, 그 한쪽 단부면에는 작은 개구 면적을 갖는 제 1 개구부(51)가, 다른 단면에는 1개의 큰 개구 면적을 갖는 제 2 개구부(52)와 그 제 2 개구부(52)보다 큰 개구 면적을 갖는 제 3 개구부(53)가 마련되어 있다. 또한 패키지(50)는, 그 상부 프레임체(50a)에 제 1 개구부(51)와 제 2 개구부(52)가 마련되고, 그 내부에는 굴곡되어 배치된 내측 리드(54)를 가지며, 그 내측 리드(54)의 한쪽 단부는 제 1 개구부(51)와 제 2 개구부(52)와의 제 1 단차부에 있어서 노출하여 제 1 내측 리드 단자(54a)를 형성하고 있다. 또한, 패키지(50)의 상부 프레임체(50a)내를 굴곡하여 아래쪽으로 연장된 내측 리드(54)의 다른 한쪽 단부(54b)는 패키지(50)의 하부 프레임체(50b)와 상부 프레임체(50a)와의 사이에 봉지되어 그 한쪽 단부가 제 2 개구부(52)와 제 3 개구부(53)와의 단차부에 노출된 제 2 내측 리드 단자(54c)와 패키지(50)로부터 외부로 돌출되어 아래쪽으로 절곡되어 형성된 외측 리드(55)와의 접속점에 패키지내에서 접속하고 있다.
도 8에 도시하는 바와 같이 그 제조 방법은, 우선 실시예 1의 경우와 마찬가지로 인 청동 등의 내측 리드(54) 및 외측 리드(55)로 이루어지는 리드 프레임을 배치한 금형 중에 무기질 충전재를 혼합한 에폭시 수지를 주입하여 고온으로 인몰드한 후 금형에서 꺼내어 리드 프레임의 프레임체를 잘라 놓고, 외측 리드(55)를 제 3 개구부(53)로 이루어지는 삽입구의 방향으로 절곡시켜 패키지(50)를 형성한다.
다음에 패키지(50)의 큰 개구 면적을 갖는 제 3 개구부(53)로부터 전극 패드(28)상에 범프(29)를 형성한 CCD 칩(27)의 배면을 장착 지그(도시하지 않음)를 이용하여 유지하고, 패키지(50)내에 삽입하여 패키지(50)의 상부 프레임체에 있는 제 1 단차부에 마련된 제 1 내측 리드 단자(54a)에 범프(29)를 압착하여 접속한다. 이 압착 작업중에 CCD 칩(27)의 전면에 설치된 광학 위치 조정 장치(도시하지 않음)로부터 장착 지그에 위치 신호가 피드백되어 CCD 칩(27)의 방위를 미세 조정하면서 패키지(50)의 제 1 단차부에 CCD 칩(27)이 위치 조정되고, 동시에 압착 지그의 측부에 설치되어 있는 디스펜서로부터 자외선 경화형 접착제(30)가 일정량 사출되어 CCD 칩(27)의 4 변과 패키지(50)를 접착 고정하여, CCD 칩(27)이 패키지(50)에 정확히 탑재된다.
다음에 주변 회로 소자(43)가 마찬가지로 제 3 개구부(53)의 삽입 구멍으로부터 패키지(50)의 하부 프레임체(50b)내에 삽입되어, 주변 회로 소자(43)의 전극 패드(44)에 제 2 개구부(52)와 제 3 개구부(53)와의 단차부에 노출된 제 2 내측 리드 단자(54c)가 범프(29)를 거쳐 압착 접속된다. 동시에 압착 지그의 측부에 설치되어 있는 디스펜서로부터 자외선 경화형 접착제(30)가 일정량 사출되어 주변 회로 소자(43)의 4 변과 패키지(50)를 접착 고정하여, 주변 회로 소자(43)가 패키지(50)에 정확히 탑재된다.
이와 같이 상기 실시예에 따르면, CCD 칩(27)과 주변 회로 소자(43)를 패키지(50)내에 중층 구조로, 즉 입체적으로 배치할 수 있기 때문에, 고체 촬상 장치와 구동 회로를 일체화함으로써 기판상의 장치 면적을 저감할 수 있어서, 소형 비디오 카메라 등으로의 고밀도 실장이 가능해진다.
또, 도 8에 있어서 참조부호 (56)은 고체 촬상 장치의 내부를 보호하기 위한 유리 등의 투명체로 이루어지는 보호판이지만, 본 발명의 상기 각 실시예에 있어서, 그 이용 유무에 관계없이 본 발명이 목적으로 하는 기능 및 효과에는 변화가 없다.
또한 상기 실시예 5 내지 실시예 8에 있어서, 상기 본 발명의 실시예 3의 경우와 마찬가지로 내측 리드의 선단부가 패키지의 개구부로부터 내부로 약간 돌출시키는 것도 가능하며, 내측 리드 선단부의 탄성에 의해 광학적 위치 맞춤이나 범프와의 본딩이 보다 용이하게 된다. 또한 상기 실시예 1, 2에 있어서 범프(29)를 CCD 칩(27)의 전극 패드(28)상에 마련한 경우에 대하여 설명하였는데, 이 범프(29)를 내측 리드(22)의 선단에 마련하여 CCD 모듈(46)의 전극 패드(47)와 접합하는 것도 가능하다.
또한 상기 실시예 5 내지 실시예 8에 있어서, CCD 모듈(46)의 전극 패드(47)와 내측 리드 단자와의 접속을, 상기 본 발명의 실시예 4의 경우와 마찬가지로 범프(29)대신에 상하 방향으로만 도전성을 갖는 이방성 도전체를 거쳐 실행하는 것도 가능하다.
이상과 같이, 본 발명의 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법에 따르면, 내측 리드와 외측 리드로 이루어지는 리드 프레임을 내부에 관통 구멍을 마련하여 봉지한 패키지내에 CCD 칩 또는 주변 회로 소자 등을 탑재한 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법으로, 패키지가 그 양단면에 서로 다른 개구 면적을 갖는 각각의 개구부를 구비하여, 고체 촬상 장치가 큰 개구 면적을 갖는 개구부로부터 장전되어 그 관통 구멍을 밀폐한 구조로 함으로써, CCD 칩이나 주변 회로 소자의 전극 패드를 범프 또는 이방성 도전체를 거쳐 내측 리드에 접속하고 있기 때문에, 공정을 현저히 간략화할 수 있었다. 또한, CCD 칩의 장착 지그를 CCD 칩의 배면에 배치하여 CCD 칩의 전면으로부터 광학적 위치 맞춤을 하고 있기 때문에, 극히 고정밀도의 위치 조정이 가능해져 선명한 색채의 재현이나 섬세한 화상 등을 얻을 수 있는 고화질 비디오 카메라에 탑재할 수 있는 고체 촬상 장치를 염가로 제조하는 것이 가능하게 되었다.
도면의 참조 부호의 일람표
(본 발명의 실시예)
21 : 패키지
22 : 내측 리드
22a : 내측 리드 선단부
23 : 외측 리드
24 : 리드 프레임
25 : 개구부
26 : 삽입 구멍
27 : CCD 칩(고체 촬상 소자)
28 : 전극 패드
29 : 범프
30 : 자외선 경화형 접착제 또는 봉지제
31 : 이방성 도전체
41 : CCD 칩
42 : 기판
43 : 주변 회로 소자
44 : 전극 패드
45 : 배선군의 전극 패드
46 : CCD 모듈
47 : 전극 패드
47a : 금속선
48 : 차광막
49 : 유리 기판
50 : 패키지
50a : 상부 프레임체
50b : 하부 프레임체
51 : 제 1 개구부
52 : 제 2 개구부
53 : 제 3 개구부
54 : 내측 리드 단자
54a : 제 1 내측 리드 단자
54b : 내측 리드의 다른 한쪽 단부
54c : 제 2 내측 리드 단자
55 : 외측 리드
56 : 보호판
(종래예)
1 : 세라믹 패키지
2 : 메탈라이즈 도체
3 : 오목부
4 : CCD 칩
5 : 도전성 접착제
6 : 전극 패드
7 : 금속선
8 : 리드 단자
9 : 내측 리드
10 : 외측 리드
11 : 리드 프레임
12 : 수지 패키지
13 : 오목부
14 : 도전성 페이스트

Claims (16)

  1. 내측 리드와 외측 리드로 이루어지는 리드 프레임을 내부에 관통 구멍을 마련하여 봉지한 패키지내에 고체 촬상 소자를 탑재한 고체 촬상 장치에 있어서,
    상기 패키지가 양단면에 서로 다른 개구 면적을 각각 갖는 개구부를 구비하고, 상기 고체 촬상 소자가 큰 개구 면적을 갖는 개구부로 이루어지는 삽입 구멍으로부터 장전되어 상기 관통 구멍을 밀폐한 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  2. 내측 리드와 외측 리드로 이루어지는 리드 프레임을 내부에 관통 구멍을 마련하여 봉지한 패키지내에 고체 촬상 소자를 탑재한 고체 촬상 장치에 있어서,
    상기 고체 촬상 소자의 전극 패드가 상기 내측 리드를 거쳐 접하는 패키지의 개구부의 면적이 상기 고체 촬상 소자 전체의 면적보다 작은 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    고체 촬상 소자의 전극 패드가 범프를 거쳐 내측 리드에 접속되어 있는 고체 촬상 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    고체 촬상 소자의 전극 패드가 이방성 도전체를 거쳐 내측 리드에 접속되어 있는 고체 촬상 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    고체 촬상 소자의 전극 패드가 접속되는 내측 리드의 선단부가 패키지의 개구부 둘레 가장자리로부터 돌출되어 있는 고체 촬상 장치.
  6. 내측 리드와 외측 리드로 이루어지는 리드 프레임을 내부에 관통 구멍을 마련하여 봉지한 패키지내에, 고체 촬상 소자와 주변 회로 소자를 탑재한 기판이 서로 다른 개구 면적을 갖는 개구부를 구비하는 상기 패키지의 큰 개구 면적을 갖는 개구부로부터 장전되고, 상기 기판의 전극 패드가 상기 패키지의 작은 개구 면적을 갖는 개구부의 주변 단부에 노출한 상기 내측 리드에 접속된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  7. 내측 리드와 외측 리드로 이루어지는 리드 프레임을 내부에 관통 구멍을 마련하여 봉지한 패키지내에, 고체 촬상 소자를 형성한 반도체 기판의 상기 고체 촬상 소자 형성면을 제외한 상면에 주변 회로 소자를 탑재하여 이루어지는 반도체 기판이 서로 다른 개구 면적을 갖는 개구부를 구비하는 상기 수지 패키지의 큰 개구 면적을 갖는 개구부로부터 장전되고, 상기 반도체 기판의 전극 패드가 상기 패키지의 작은 개구 면적을 갖는 개구부의 주변 단부에 노출한 상기 내측 리드에 접속된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    고체 촬상 소자의 상면을 제외한 기판의 상부 전면에 차광막을 배치한 고체 촬상 장치.
  9. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    기판의 전극 패드가 범프를 거쳐 내측 리드에 접속되어 있는 고체 촬상 장치.
  10. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    기판의 전극 패드가 이방성 도전체를 거쳐 내측 리드에 접속되어 있는 고체 촬상 장치.
  11. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    기판의 전극 패드가 접속되는 내측 리드의 선단부가 패키지의 개구부 둘레 가장자리로부터 돌출되어 있는 고체 촬상 장치.
  12. 내측 리드와 외측 리드로 이루어지는 리드 프레임을 내부에 관통 구멍을 마련하여 봉지한 패키지내에 고체 촬상 소자와 주변 회로 소자를 탑재한 고체 촬상 장치에 있어서,
    상기 고체 촬상 소자가 상기 패키지의 제 1 단차부에 노출한 제 1 내측 리드에 접속되고, 상기 주변 회로 소자가 상기 패키지의 제 2 단차부에 노출한 제 2 내측 리드에 접속된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  13. 내측 리드와 외측 리드로 이루어지는 리드 프레임을 내부에 관통 구멍을 마련하여 봉지한 패키지내에 고체 촬상 소자를 탑재한 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서,
    상기 고체 촬상 소자를 상기 패키지의 큰 개구 면적을 갖는 개구부로부터 상기 패키지의 관통 구멍내에 장전하고, 상기 고체 촬상 장치의 전극 패드를 범프 또는 이방성 도전체를 거쳐 내측 리드에 접속하여 광학적 위치 맞춤과 전기적 접속을 행한 후 상기 고체 촬상 소자의 배면과 패키지와를 접착제에 의해 고정하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  14. 내측 리드와 외측 리드로 이루어지는 리드 프레임을 내부에 관통 구멍을 마련하여 봉지한 패키지내에 고체 촬상 소자와 주변 회로 소자를 탑재한 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서,
    반도체 기판으로 이루어지는 기판상에 상기 고체 촬상 소자 및 배선군을 형성한 후, 상기 기판의 상기 고체 촬상 소자를 제외한 면상에 주변 회로 소자를 탑재하여 상기 배선군과 접속하고, 상기 패키지의 큰 개구 면적을 갖는 개구부로부터 상기 패키지의 관통 구멍내에 장전하여, 상기 기판상의 주변에 마련된 전극 패드를 범프 또는 이방성 도전체를 거쳐 내측 리드에 접속하여 광학적 위치 맞춤과 전기적 접속을 한 후 상기 고체 촬상 소자와 주변 회로 소자를 구비하는 기판의 배면과 패키지와를 접착제에 의해 고정하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  15. 내측 리드와 외측 리드로 이루어지는 리드 프레임을 내부에 관통 구멍을 마련하여 봉지한 패키지내에 고체 촬상 소자와 주변 회로 소자를 탑재한 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서,
    배선군이 마련된 기판상에 상기 고체 촬상 소자 및 상기 주변 회로 소자를 탑재하여 상기 배선군과 접속하고, 다음에 그 기판을 상기 패키지의 큰 개구 면적을 갖는 개구부로부터 상기 패키지의 관통 구멍내에 장전하여, 상기 기판상의 주변에 마련된 전극 패드를 범프 또는 이방성 도전체를 거쳐 내측 리드에 접속하여 광학적 위치 맞춤과 전기적 접속을 한 후 상기 고체 촬상 소자와 주변 회로 소자를 구비하는 기판의 배면과 패키지와를 접착제에 의해 고정하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  16. 내측 리드와 외측 리드로 이루어지는 리드 프레임을 내부에 관통 구멍을 마련하여 봉지한 패키지내에 고체 촬상 소자와 주변 회로 소자를 탑재한 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서,
    상기 고체 촬상 소자를 상기 패키지의 큰 개구 면적을 갖는 개구부로부터 상기 패키지의 관통 구멍내에 장전하여 상기 고체 촬상 소자의 전극 패드를 범프 또는 이방성 도전체를 거쳐 제 1 내측 리드에 접속하여 광학적 위치 맞춤과 전기적 접속을 한 후 상기 고체 촬상 소자의 배면과 패키지와를 접착제에 의해 고정한 후, 주변 회로 소자를 동일하게 큰 면적을 갖는 개구부로부터 상기 패키지의 관통 구멍내에 장전하여 상기 주변 회로 소자의 전극 패드를 범프 또는 이방성 도전체를 거쳐 제 2 내측 리드에 접속하여 전기적 접속을 한 후 상기 주변 회로 소자의 배면과 패키지와를 접착제에 의해 고정하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
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