專利名稱：固體攝象裝置及其制造方法
技術領域：
本發明涉及把固體攝象器件(以下，叫做CCD芯片)搭載于應用合成樹脂，陶瓷或玻璃的封裝(以下叫做封裝)上的固體攝象裝置，特別是涉及在已使用了要求嚴格的光學位置精度的3個CCD芯片的視頻攝象機中所用的固體攝象裝置及其制造方法。
背景技術：
近年來，視頻攝象機，特別是作為家庭用的體積小重量輕便于攜帶的攝象機的向高功能化的前進，特別是消費者對色彩的忠實的再現性和微細的詳盡的表現等高圖象質量的要求，最近顯著地向高級化方向發展了起來。對于這種傾向，與視頻攝象機的許多構成部件有關的技術水平也顯著地提高了，特別是在被稱之為視頻攝象機的心臟的固體攝象器件的所謂CCD的象素數目的擴大等的性能改進中，有的確實很顯著。另一方面，在使用一個CCD芯片的單眼式視頻攝象機為主體的家庭用的領域中，已使用了價格昂貴的專業用視頻攝象機的3眼式即已具有了分別與R，G，B相對應的3塊CCD芯片的視頻攝象機也已實用化。與單眼式視頻攝象機相比，在3眼式的情況下，為了光學上把3塊CCD芯片配置到正確的位置上，當然就要求極其之高的位置精度，而為了體積小，便于攜帶，所以在把許多個構成部件達到極限地高密度地進行裝配的家庭用視頻攝象機中，開始要求改變固體攝象裝置的構造本身。
圖9、圖10是現有的固體攝象裝置的例子，圖9是作為現有裝置主流的陶瓷封裝的固體攝象裝置的剖面圖。在該圖中，1是已在其表面上形成了金屬化導體2的陶瓷封裝，在其中央部分處設有凹下部分3。在凹下部分3中用導電性粘接劑5等粘接固定有CCD芯片4，CCD芯片的電極焊盤6已用金屬絲7引線鍵合到金屬化導體2上。另外，8是已焊接到在陶瓷封裝1的側面上已露了出來的金屬化導體2的端面上的引線端子。
圖10是樹脂封裝的固體攝象裝置的剖面圖，介以導電性膏14把CCD芯片4粘接到設于把由內引線9和外引線10構成的引線框架11模制的樹脂封裝12的中央的凹下部分3中，與示于圖9的陶瓷封裝的情況一樣，CCD芯片4上的電極焊盤6已用金屬絲7引線鍵合到了內引線9上。
但是，在上述現有的固體攝象裝置及其制造方法中，在陶瓷封裝1或樹脂封裝12兩者中的無論哪一方法中，CCD芯片都已被粘接到凹下部分3或凹下部分13的底面上，要想把具有這種現有構造的固體攝象裝置搭載到3眼式的視頻攝象機上并使之進行光學上的位置對準，就必須把粘接CCD芯片4的陶瓷封裝1或樹脂封裝12的凹下部分3或13的底面加工精度定得極其之高，同時，還必須使該底面與陶瓷封裝1或樹脂封裝12的上表面之間的平行度也作成為極其正確，就存在著不僅招致陶瓷封裝1或樹脂封裝12的價格的高漲，還將成為CCD芯片4的裝配工序中的價格上漲的根由的問題。此外，使CCD芯片4的電極焊盤6與金屬化導體2或者內引線9之內的連接，介以金屬絲7用引線鍵合工藝進行的方法，由于是經過了長時間已成熟了的制造技術，故在生產時不合格率小，芯片的替換也容易，但卻存在著固體攝象裝置的小型化有一界限，不能充分地滿足家庭用視頻攝象機領域中的小型化的要求的問題。
發明內容
本發明的目的是提供一種可以搭載到可以得到鮮明的色彩的再現和纖細的圖象的高圖象質量的視頻攝象機上，且可以低成本的進行制造的固體攝象裝置及其制造方法。
為了達到這一目的，本發明是在已把CCD芯片和外圍電路器件搭載到內部設有貫通孔已把由內引線和外引線構成的引線框架密封起來的封裝之內的固體攝象裝置的構造中，CCD芯片被連接固定到已在封裝的第1臺階部分上露了出來的第1內引線上，外圍電路器件被連接固定到已在封裝的第2臺階部分上露了出來的第2內引線上。
另外，本發明還提供了一種把CCD芯片和外圍電路器件搭載到內部設有貫通孔已把由內引線和外引線構成的引線框架密封起來的封裝之內的固體攝象裝置的制造方法，在把CCD芯片從封裝的具有大的開口面積的開口部分把該基板裝填到封裝的貫通孔內，通過凸出電極或各向異性導電體把CCD芯片的電極焊盤連結到第1內引線上，在進行了光學上的位置對準和電連接之后，用粘接劑把CCD芯片的背面和封裝固定起來后，從同一封裝的具有大的開口面積的開口部分，把外圍電路器件裝填到封裝的貫通孔內，通過凸出電極或各向異性導電體，把外圍電路器件的電極焊盤連接到第2內引線上進行了電連接后，用粘接劑把外圍電路器件的背面和封裝固定起來的方法。
因此，倘采用本發明，由于在封裝的內部設有貫通孔，故可以從封裝的底面一側即具有大的開口面積的開口部分裝填CCD芯片，且可以通過凸出電極或各向異性導電體，把已在封裝的具有小的開口面積的底面上露了出來的內引線和CCD芯片的電極焊盤進行電連接，同時，還可以進行光學上的位置對準，所以不需要象現有技術那樣，用兩個工序進行CCD芯片的管芯粘接和電極焊盤的引線鍵合，從而工序得以簡化。此外，由于可以把安裝CCD芯片的夾具配置到CCD芯片的背面，所以從CCD芯片的前面進行的光學上的位置對準變得極其容易，還可以進行高精度的位置調整。
以下，簡單地說明附圖。
圖1是本發明的一個實施例中的固體攝象裝置的部分切除斜視圖。圖2是本發明的實施例1中的固體攝象裝置的剖面圖。圖3是本發明的實施例2中的固體攝象裝置的剖面圖。圖4是本發明的實施例3中的固體攝象裝置的剖面圖。圖5是本發明的實施例4中的固體攝象裝置的剖面圖。圖6是本發明的實施例5中的固體攝象裝置的剖面圖。圖7是本發明的實施例6中的固體攝象裝置的剖面圖。圖8是本發明的實施例7中的固體攝象裝置的剖面圖。圖9是現有的固體攝象裝置的剖面圖。圖10是另一現有的固體攝象裝置的剖面圖。
具體實施例方式
以下，邊參照附圖邊對本發明的一個實施例進行說明。圖1是本發明的一個實施例中的固體攝象裝置的部分切除斜視圖。在圖1中，21是把由內引線22和外引線23構成的引線框架24模制于內的封裝。由圖可知，在封裝21的中央部分處開有貫通孔，在其前面形成了具有小的開口面積的開口部分25，在其背面上形成了具有大的開口面積的開口部分(以下，叫做插入口)26。開口部分25的面積被做成為比CCD芯片27所具有的面積小，且在開口部分25與插入口26之間的臺階部分背面把內引線22配置為使之露出來，并與已設于CCD芯片27的電極焊盤28上的凸出電極29電連接。
其次，對本實施例的制造方法進行說明。圖2是本發明的實施例1中的固體攝象裝置的剖面圖。向已配置好由磷青銅等構成的引線框架24的模具中，注入已混合進無機質填充物的環氧樹脂在高溫中進行模制之后，從模具中取出來，切掉引線框架的框體，把外引線23向插入口26的方向彎曲做成封裝21。另一方面，在電極焊盤28上邊用安裝夾具(沒有畫出來)保持已形成了凸出電極29的CCD芯片27的背面，并從封裝21的插入口26插入封裝21內，把凸出電極29壓焊連接到被配置為使得在封裝21的開口部分25和插入口26之間的臺階部分背面上露出來的內引線22上。在該壓焊作業中，位置信號從設于CCD芯片27的前面的光學位置調整裝置(未畫出)反饋到安裝夾具上去，邊對CCD芯片27的方位進行微調邊把CCD芯片27配置到封裝21的臺階部分的背面，同時，從已設置于壓焊夾具的側部的分配器中射出恒定量的紫外硬化型粘接劑30，把CCD芯片27的4邊和封裝21粘接固定起來，CCD芯片27就可以正確地搭載到封裝21上邊。
圖3是本發明的實施例2中的固體攝象裝置的剖面圖。與實施例1不同之處是內引線22的頂端部分22a從封裝21的開口部分25向內部稍稍突出了出去，借助于內引線頂端部分22a的彈性，光學性位置對準和與凸出電極之間的鍵合將變得更加容易。
此外，在實施例1和2中，雖然說明的是把凸出電極29設于CCD芯片27的電極焊盤28上的情況，但也可以把該凸出電極29設于內引線22的頂端上使之與CCD芯片27的電極焊盤28焊接。
圖4是本發明的實施例3的固體攝象裝置的剖面圖，示出的是剖開為使得看起來象使內引線22排列成并行形狀的剖面圖。如圖所示，在本實施例中，CCD芯片27的電極焊盤28與內引線22之間的連接不用凸出電極29，而代之以介以僅僅在上下方向上具有導電性的各向異性導電體31來進行。在本實施例的情況下，借助于由導電性橡膠等構成的各向異性導電體31所具有的彈性，和實施例2的情況下一樣，具有CCD芯片27的光學性位置對準將變得容易的優點。
這樣一來，倘采用上述實施例，由于在封裝的內部設貫通孔，從設于封裝的底面一側即設于外引線一側的插入口裝填CCD芯片，且可以通過凸出電極或各向異性導電體，把已在封裝的開口部分和插入口之間的臺階部分背面上露了出來的內引線和CCD芯片的電極焊盤進行電連接，同時，還可以進行光學上的位置對準，所以與現有技術比較，可以顯著地簡化工序。此外，由于可以把裝配CCD芯片的夾具配置到CCD芯片的背面，所以從CCD芯片的前面進行的光學上的位置對準變得極其容易，還可以進行高精度的位置調整。
圖5是本發明的實施例4中的固體攝象裝置的剖面圖。和實施例1的情況一樣，向已配置好由磷青銅等構成的引線框架24的模具中，注入已混合進無機質填充物的環氧樹脂在高溫中進行模制之后，從模具中取出來，切掉引線框架的框體，把外引線23向插入口26的方向彎曲做成封裝21。另一方面，把在其表面上已形成了布線群(沒有畫出來)和CCD芯片41的硅圓片等的半導體基板構成的基板42的部分表面上用別的工序做成的外圍電路器件43面朝下進行配置，用安裝夾具(沒有畫出來)對已設于該外圍電路器件43的電極焊盤44上的凸出電極29和基板42上的布線群的電極焊盤45連接起來所得到的功能器件(以下，叫做CCD組件)46的背面進行保持，并從封裝21的插入口26插入封裝21內，把凸出電極29壓焊到已設于CCD組件46的周邊的電極焊盤47上之后連接到已在封裝21的開口部分25和插入口26之間的臺階部分背面露了出來的內引線22上。在該壓焊作業期間，位置信號從設于CCD芯片41的前面的光學位置調整裝置(未畫出)反饋到安裝夾具上去，邊對CCD芯片41的方位進行微調整邊把CCD組件46配置到封裝21的臺階部分的背面，同時，從已設置于壓焊夾具的側部的分配器中射出恒定量的紫外硬化型粘接劑30，把CCD組件46的4邊和封裝21粘接固定起來，CCD芯片41就可以正確地搭載到封裝21上邊。
其次，圖6是本發明的實施例5中的固體攝象裝置的剖面圖。本實施例是上述實施例4中的實施方案的一個變形例，在從封裝21的插入口26裝填已形成或安置了CCD芯片或外圍電路器件及布線群CCD組件46并且邊對CCD芯片的光學位置進行微調整邊固定封裝上這一點上，其構造或其制造方法都和上述實施例4一樣，但是，與上述實施例4的不同之處如下在實施例4中，CCD芯片是在將成為CCD組件46的基板42的半導體基板的上表面上經由直接擴散工序等的電路芯片形成工序做成的，與此相反，在本實施例中，CCD芯片41也和外圍電路器件43一樣，是事先用別的工序制作好的CCD芯片，把該外圍電路器件43和CCD芯片41配置到并已形成了布線群的基板42上進行電連接，制作成CCD組件46。
因此，在本實施例的情況下，基板42也可以用半導體基板以外的材料。由圖6可知，在象本實施例這樣，把用另外的工序做成的CCD芯片41安置到基板42上邊的情況下，結果就變成為用金屬絲47a用引線鍵合法把CCD芯片41的電極和基板42上邊的布線群的電極端子連接起來。
圖7是本發明的實施例6中的固體攝象裝置的剖面圖。本實施例也是上述實施例5中的實施方案的一個變形例。本實施例與上述實施例5的不同之處是在實施例5中，外圍電路器件43與實施例4一樣以面朝下的方式經由凸出電極29連接到基板42上，但是，在本實施例中，外圍電路器件43也與實施例5中的CCD芯片41一樣使其電路形成面面朝上地配置到基板42上，外圍電路器件43的電極也用金屬絲47a，用引線鍵合法和基板42上的布線群的電極端子進行連接。
本發明的實施例4、5、6中的構成，如上所述，其構造上存在著類似點和不同點，下邊，對這些實施例的每一實施例中的固體攝象裝置的優點進行說明。首先，在實施例4中，由于在本身為半導體基板的基板42上邊可以與其它的布線群一起同時形成CCD芯片41，所以CCD芯片41的電極與布線群的電極端子之間的電連接極其容易，同時，也可以確實地進行，另外，對于固體攝象裝置的小型化也有效。其次，在實施例5中，一般說，被認為成品率極其之低的象素數目多的高精度的CCD芯片先在別的工序中作好，采用僅僅用合格品的辦法，使之對降低整體的造價作出貢獻。在實施例6中，CCD芯片41和外圍電路器件43的電極與基板42上邊的布線群的電極端子(之間的連接)都用具有以裝配技術或其自動裝配機器中的多年的實際成績為基礎的高可靠性的引線鍵合法來進行，外圍電路器件43由于被配置為使其電路形成面朝上，故雖然需要遮光膜48，但是，卻具有在CCD芯片41或外圍電路器件43中發生了故障的情況下，也容易進行其替換，構成部件可以再次利用的優點。在圖7中，49是用金屬等的蒸發或濺射法形成了遮光膜48的玻璃基板。
如上面所說明的那樣，這些實施例4、5、6中的固體攝象裝置可以根據其所要求的性能、價格和最佳用途等采取適當的可使用的形態。
其次，圖8是本發明的實施例7中的固體攝象裝置的剖面圖。本實施例與上述各實施例的不同之點是把CCD芯片或外圍電路器件做成為多層構造裝填于封裝之內這一點，因此封裝與上述各實施例的構造不同，從封裝內的具有2個不同的貫通孔的大的開口面積的開口部分構成的插入口把CCD芯片和外圍電路器件裝填到封裝里邊去。
其次，與其制造方法一起對本實施例的構造進行說明。在圖8中，50是在本實施例中使用的具有特別的構造的封裝，在其一個端面上設有具有小的開口面積的第1開口部分51，在另一端面上則設有一個具有大的開口面積的第2開口部分52和具有比其第2開口部分還大的開口面積的第3開口部分53。此外，封裝50，在其上部框體50a上設有第1開口部分51和第2開口部分52，在其內部具有彎曲地進行配置的內引線54，在其內引線54的一端，在第1開口部分51與第2開口部分52之間的第1臺階部分處露了出來，形成了第1內引線端子54a。此外，在封裝50的上部框體50a內彎曲地向下方延伸的內引線54的另一端54b被密封在封裝50的下部框體50b與上部框體50a之間，并在封裝內，連接到其一端在第2開口部分52和第3開口部分53之間的臺階部分上露了出來的第2內引線端子54c與從封裝50伸出外部并彎向下方而形成的外引線55之間的連接點上。
如圖8所示，其制造方法如下。首先與實施例1一樣，向已配置好由磷青銅等內引線54和外引線55構成的引線框架的模具中，注入已混合了無機質填充物的環氧樹脂，在高溫中進行模制之后，從模具中取出來，切掉引線框架的框體，把外引線55向由第3開口部分53構成的插入口的方向彎曲做成封裝50。
其次，用安裝夾具(沒有畫出來)對在電極焊盤28上邊已形成了凸出電極29的CCD芯片27的背面進行保持，并從封裝50的具有大的開口面積的第3開口部分53，插入封裝50之內，把凸出電極29壓焊連接到位于封裝50的上部框體的第1臺階部分處所設置的第1內引線端子54a上。在該壓焊作業期間，位置信號從設于CCD芯片27的前面的光學位置調整裝置(未畫出)反饋到安裝夾具上去，邊對CCD芯片27的方位進行微調整邊在封裝50的第1臺階部分上對CCD芯片27進行位置調整，同時，從已設置于壓焊夾具的側部的分配器中射出一定量的紫外硬化型粘接劑30，把CCD芯片27的4邊和封裝50粘接固定起來，CCD芯片27就可以正確地搭載到封裝50上邊。
其次，外圍電路器件43從同一第3開口部分53的插入孔被插入封裝50的下部框體50b之內，并介以凸出電極29把在第2開口部分52與第3開口部分53之間的臺階上露出來的第2內引線端子54c壓焊連接到外圍電路器件43的電極焊盤44上。同時，從已設置于壓焊夾具的側部的分配器中射出一定量的紫外硬化型粘接劑30，把外圍電路器件43的4邊和封裝50粘接固定起來，外圍電路器件43就可以正確地搭載到封裝50上邊。
如上所述，倘采用上述實施例，則由于可以把CCD芯片27和外圍電路器件43在封裝內以多層構造即以立體式地進行配置，故借助于使固體攝象裝置和驅動電路形成一體化，可以減小基板上的安裝面積，可以向小型視頻攝象機中進行高密度裝配。
此外，在圖8中，56是用來保護固體攝象裝置的內部的由玻璃等的透明體構成的保護板，但在本發明的上述各實施例中，與其利用的有否無關，本發明的目的功能和效果沒有變化。
此外，在上述實施例5到8中，與上述本發明的實施例3的情況下一樣，使內引線的頂端部分從封裝的開口部分往內部少許突出出去是有可能的，借助于內引線頂端部分的彈性，光學上的位置對準和與凸出電極之間的鍵合將會變得更容易。另外，在上述實施例1、2中，雖然說明的是把凸出電極29設于CCD芯片27的電極焊盤28上邊的情況，但是也可以把該凸出電極29設于內引線22的頂端上使之與CCD組件46的電極焊盤47進行焊接。
還有，在上述從5到8的實施例中，也可以和上述實施例4的情況一樣不用凸出電極29，而代之以通過僅在上下方向上有導電性的各向異性導電體，進行CCD組件46的電極焊盤與內引線端子之間的連接。
如上所述，倘采用本發明的固體攝象裝置及其制造方法，則由于這是一種把CCD芯片或外圍電路器件等搭載到內設貫通孔把由內引線和外引線構成的引線框架密封起來的封裝之內的固體攝象裝置及其制造方法，并做成為下述構造封裝在其兩個端面上分別具有不同的開口面積的開口部分，從具有大的開口面積的開口部分裝填固體攝象裝置，然后，密閉該貫通孔，使CCD芯片或外圍電路器件的電極焊盤通過凸出電極和各向異性導電體連接到內引線上，所以可以顯著地簡化工序。此外，由于CCD芯片的安裝夾具配置在CCD芯片的背面，從CCD芯片的前面進行光學性位置對準，所以，可以進行精度極其之高的位置調整，因而可以價格低廉地制造可以搭載到能夠得到鮮明的色彩的再現和纖細的圖象的高圖象質量視頻攝象機上的固體攝象裝置。
權利要求
1.一種把固體攝象器件和外圍電路器件搭載于內設貫通孔把由內引線和外引線構成的引線框架密封起來的封裝之內的固體攝象裝置，其特征是，具有如下構造上述固體攝象器件連接到在上述封裝的第1臺階部分上露了出來的第1內引線上，上述外圍器件連接到在上述封裝的第2臺階上露了出來的第2內引線上。
2.一種把固體攝象器件和外圍電路器件搭載于內設貫通孔把由內引線和外引線構成的引線框架密封起來的封裝之內的固體攝象裝置的制造方法，其特征是從上述封裝的具有大的開口面積的開口部分，把上述固體攝象器件裝填于上述封裝的貫通孔內，通過凸出電極或各向異性導電體把上述固體攝象器件的電極焊盤連接到第1內引線上，在進行了光學上的位置對準和電連之后，用粘接劑使上述固體攝象器件的背面與封裝固定之后，把外圍電路器件從同一個的具有大的開口面積的開口部分裝填于上述封裝的貫通孔內，通過凸出電極或各向異性導電體把上述外圍電路器件的電極焊盤連接到第2內引線上，在進行了光學性位置對準和電連接之后，用粘接劑使上述外圍電路器件的背面與封裝固定。
全文摘要
固體攝象裝置及其制造方法，目的是解決難于把CCD芯片在光學上正確地搭載到陶瓷封裝或封裝的內部底面上，招致成品率降低，造價上升，以及小型化存在著限制之類的問題，采用把固體攝象器件容易且正確地搭載到樹脂、陶瓷和玻璃封裝上去的辦法，獲得可以用于高圖象質量視頻攝象機的固體攝象裝置及其制造方法。本發明采用從插入口26把CCD芯片27和外圍電路43裝填到內設貫通孔把由內引線22和外引線23構成的引線框架24密封起來的封裝21之內，通過凸出電極29把電極焊盤28連接到內引線22上，在進行了光學上的位置對準和連接之后，用粘接劑進行固定的辦法，使得可以進行精度極其之高的位置調整，從而可以廉價地制造可以搭載到能夠得到鮮明的色彩再現和纖細的圖象的高圖象質量的視頻攝象機上去的固體攝象裝置。
文檔編號H01L27/148GK1536659SQ0214195
公開日2004年10月13日 申請日期1996年7月30日 優先權日1995年8月2日
發明者佐野義和, 寺川澄雄, 雄, 一, 遷井英一, 司, 淺海政司, 和, 茶谷吉和 申請人:松下電器產業株式會社