专利名称：固态成像装置的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种通过在基座上安装成像元件(如CCD)构成的固态成像装置的制造方法。
背景技术：
固态成像装置广泛地用于视频摄像机和照相机等，并设置在外壳内，其中在外壳中在由绝缘材料构成的基座上安装成像元件如CCD，并且用透明板覆盖光接收区域。为了使该装置最小化，利用保持的裸芯片状态将成像元件安装在基座上(例如参见JP2002-43554)。下面参照图9介绍这种固态成像装置的常规例子。
图9中的基座31其平面形状为框架形，在其中心有孔32，并且从总体上来说该基座的横截面形状具有均匀厚度。基座31的底表面设有由镀金层构成的布线33，该布线从孔32附近延伸到外周边端面。在设有布线33的基座31的表面上，安装成像元件4如CCD等，成像元件4的光接收区域4a面向孔部分32。在基座31的顶表面上，固定由玻璃制成的透明板5以便覆盖孔32。成像元件4的周边用密封树脂6填充，以便气密密封成像元件4的端部和基座31之间的间隙。如上所述，光接收区域4a放置在形成在孔32中的封闭空间中。
在与成像元件4的光接收区域相同的平面内，设置连接到光接收区域4a的电路的电极焊盘(未示出)，在电极焊盘上设置凸块(突起电极)7。与孔32相邻的布线33的内端部形成内端子部分33a，它经过凸块7连接到成像元件4的电极焊盘。
这种固态成像装置安装在电路板上，并且透明板5的一面朝上，如图所示。设置在基座31的外周边端部的底表面上的一部分布线33形成外端子部分33b，其用于连接电路板上的电极。在每个布线33的外端子部分上设有焊料球8，其用于连接电路板上的电极。此外，焊料球8还具有保持基座31处于距离电路板的表面为适当高度的功能。
在透明板5的上部将设有透镜镜筒(未示出)，其中成像光学系统按照以预定精度设定与光接收区域4a的相对位置关系的方式安装在其中。通过安装在透镜镜筒中的成像光学系统，来自要被成像的物体的光聚集到光接收区域4a上并进行光电转换。
然而，利用上述常规固态成像装置的结构难以获得基座31的足够的平坦性。就是说，由于基座31具有框架形状并具有孔部分32，当进行树脂模制时，可能在横截面形状中产生卷曲和弯曲。当其上安装成像元件4的表面的平坦性不够时，成像元件4的位置不稳定。结果是，不能精确地确定透镜镜筒相对于光接收区域4a的位置。
此外，虽然在JP 2002-43554A中没有说明，在常规例子中，由于布线33是通过镀覆形成的，而给基座31施加镀覆的工艺很复杂，这可能导致高成本，并且进一步使形成的布线33的尺寸精度改变。
发明内容
鉴于上述说明，本发明的目的是提供一种在其上安装成像元件的基座的制造方法，该方法能一次有效地制造具有实际足够的平坦性的多个基座。本发明的另一目的是提供一种固态成像装置的制造方法，该方法能以低成本提供具有减少的尺寸精度变化的布线。
本发明的方法是用于制造固态成像装置，该成像装置包括绝缘材料的基座，在平面形状中具有框架形，在其内部区域内形成有一孔，并具有基本上均匀的厚度；设置在基座的一个表面上并从孔的周边部分向外延伸的布线；和安装在设有布线的基座表面上的成像元件，以便该元件的光接收区域面向所述孔，其中布线包括在孔一侧的端部上的内端子部分和在基座的外周边一侧的端部上的外端子部分，并且成像元件的电极和内端子部分电连接。
为了解决上述问题，在本发明的方法中，采用用于形成空腔的一对模具和支撑薄金属板引线的带状部件，其中所述空腔是用于树脂模制多个基座，所述薄金属板引线是用于形成对应于相应基座的多组布线。模具设有多个销钉，用于在基座的厚度方向形成多个定位孔。带状部件被装填一对模具之间，以便薄金属板引线设置在空腔中的对应多个基座的区域中。密封树脂填充在空腔中并固化；从模具中取出其中埋置了薄金属板引线的树脂模制部件；和从树脂模制部件除去带状部件。树脂模制部件被分成多个部分，每个部分对应设有布线的基座；并将成像元件安装在设有布线的基座的一面上。
附图简述
图1是表示根据第一实施例的固态成像装置的剖面图。
图2A是构成图1的固态成像装置的基座的从后面观看的平面图，图2B是其侧视图。
图3A-3F是示出制造图1的固态成像装置的工艺的剖面图。
图4是由图3A-3F的工艺制造的基座的剖面图。
图5A-5F是示出根据第二实施例的制造固态成像装置的方法的工艺的剖面图。
图6是根据第三实施例的固态成像装置的剖面图。
图7A-7F是示出用于制造图6的固态成像装置的工艺的剖面图。
图8是由图7A-7F的工艺制造的基座的剖面图。
图9是表示常规例子的固态成像装置的剖面图。
优选实施例的说明在本发明的用于制造固态成像装置的方法中，通过采用一对模具用于形成若干个空腔以便树脂模制多个基座，和通过采用支撑薄金属板引线的带状部件以便形成对应各个基座的多组布线，在基座的模制工艺期间埋置薄金属板引线。通过用于布线的薄金属板引线提高了基座的刚性，并抑制了基座的卷曲和弯曲的产生。
可以将从模具中取出的树脂模制部件压在平板模具之间，在加热条件下形成一对平行面，以便进行修补固化。因此，可以进一步提高基座的平坦性。由于通过所述方法制造的基座基本上不具有凸凹形状，因此适于修补固化。
在上述制造方法中，可通过采用一对模具和设置在该对模具之间并用于形成基座的孔的若干块件形成若干个空腔。将密封树脂填充到空腔中和使其固化之后；从模具中取出树脂模制部件，在树脂模制部件中埋置有薄金属板引线并固定块件；和将树脂模制部件分成多个部分，每一部分对应设有布线的基座。优选的是，在从模具中取出其中固定有块件的树脂模制部件之后，在加热条件下将树脂模制部件压在一对平行平板模具之间，以便进行修补固化。
在上述制造方法中，块件以及薄金属板引线可以被支撑在带状部件上，并且带状部件被夹在该对模具之间以形成若干个空腔，并且薄金属板引线设置在空腔内。在这种情况下，优选的是，块件的端面倾斜，其倾斜方式使得由在带状部件一侧上的块件的该端面和底面形成的角度小于90度。这样，在孔的一侧上的基座的端面可以很容易倾斜，使得入射光到光接收区域的反射可以被调整，且在调整的范围内不会对成像功能有不利的影响。
在该制造方法中，优选的是，当从树脂模制部件中取出带状部件时，树脂模制部件的溢料(flash)以它们被附着在带状部件上的状态与带状部件一起被除去。为此，优选的是，该对模具、多个销钉、块件、带状部件的尺寸的设定，使得当带状部件置于该对模具之间时，用于形成基座的孔的模具的突起的尖端部分和多个销钉的尖端部分之至少一个或块件被挤入带状部件中。
下面将参照附图具体介绍本发明的实施例。
(第一实施例)下面参照图1-3介绍根据第一实施例的固态成像装置的制造方法。本实施例的制造方法将适用于具有图1所示结构的固态成像装置。图1的固态成像装置具有与图9中所示的示意结构相同的结构，并且相同的参考标记用于表示相同元件，因此这里简化其说明。
第一实施例的固态成像装置不同于常规例子的地方在于设置在基座1上的布线3的结构。基座1由绝缘材料如塑料树脂构成，例如环氧树脂等，并且在平面形状中具有框架形，并在其中心部分设有矩形孔2。基座1在横截面形状中为平板，并且总体上具有基本上均匀的厚度。基座1的底表面设有多个布线3，它们由薄金属板引线构成并从孔2的周边部分延伸到基座1的外周边端部。作为薄金属板引线，采用与标准引线框架所用材料相似的材料，例如铜合金、42合金(Fe-Ni42合金)等，并且其厚度约为2-3μm。
在其上形成布线3的基座1的表面上，固定成像元件4，如形成在Si基座上的CCD等，并且其电极4b连接到布线3。每个布线3的与孔2相邻的内端部形成内端子部分3a，它经过凸块7连接到成像元件4的电极焊盘。每个布线3的外周边端部形成外端子部分3b，它用于连接到电路板上的电极。
基座1是通过将构成每个布线3的多个薄金属板引线埋置到树脂中形成的。下面将参照图2A和2B介绍其中埋置构成布线3的薄金属板引线的基座1的结构。图2A是表示当从后侧观看图1时、在其上安装成像元件4之前的基座1的平面图；图2B是其侧视图。
如图2A所示，露出了布线3的整个底表面。另一方面，如图2B所示，布线3的侧端面被埋置在构成基座1的树脂中。因此，通过薄金属板引线加固了基座1的框架形状，使得顶面和底面的平坦性非常好。就是说，由于埋置了薄金属板引线，因此提高了刚性，以便抵抗产生卷曲或弯曲的内部应力，并可以保持框架形状的平坦性。结果是，安装在基座1的表面上的成像元件4的位置变得稳定，并且可以很容易地确定透镜镜筒相对于光接收区域4a的位置。不必埋置布线3的整个侧端面，如图所示。埋置的程度可以根据其它条件调整，只要埋置程度足以获得上述效果即可。
此外，通过切割金属板的工艺，可以以高尺寸精度和小变化以及以低成本制造薄金属板引线。
在基座1上，形成多个定位孔9(图中示出了两个孔)。定位孔9包括在上面一侧的大直径部分9a和在下面一侧的小直径部分9b，二者同心地形成。如图2A所示，定位孔9被设置成不与布线3重叠，并且小直径部分9b暴露于后表面。通过图像识别装置等检测这个小直径部分9b的位置，然后在安装成像元件4时，可以相对于小直径部分9b的位置确定成像元件4的位置。此外，当相对于成像元件确定透镜镜筒的平面位置时，可以在大直径部分9a基础上以高精度进行定位。例如通过将设置在透镜镜筒下部的销钉装配在大直径部分9a中，可以很容易确定透镜镜筒的位置。
如图所示，多个定位孔9不对称地设置在基座1的平面形状中。因此，定位孔可用于识别基座1的取向。此外，通过设置具有不同直径的多个定位孔可以实现相同效果。
如上所述，通过使基座1变得平坦，除了容易进行树脂模制之外，还可获得下列优点。就是说，在树脂模制之后，可以很容易进行用于使基座1的变形固化的工艺，以便提高基座1的平坦性。
根据本实施例的固态成像装置的制造方法包括在制造具有上述结构的固态成像装置中一次制造具有优异平坦性的多个基座的工艺。下面将参照图3和4介绍这种制造方法。
首先，如图3A所示，制备带状部件11，其上具有被支撑的薄金属板引线10。薄金属板引线10构成在引线框架中。薄金属板引线10的数量、尺寸和排列被设置而适用于构成上述固态成像装置的布线3。而且，多个薄金属板引线10的布置，使得对应用于构成多个固态成像装置的多个基座。
接着，如图3B所示，设置下模具12和上模具13互相面对，并且带状部件11夹在其间。上模具13设有凹槽13a，用于形成对应多个基座1的空间。在凹槽13a中，设有多个突起部分13b，以便对应基座1的孔2。因此，凹槽13a和突起13b形成一空腔，其对应具有孔2的基座1的形状。上模具13还设有销钉14，用于在基座1中形成定位孔9。带状部件11所处的位置，使得支撑在其上的每个薄金属板引线10适当地设置在每个空腔中。在这种状态下，模具12和13、销钉14和带状部件11的尺寸可设置成使得上模具13的突起13b和销钉14的尖端部分挤入带状部件11中。由此，当在树脂模制之后取出带状部件11时，可以以它们被附着于带状部件上的状态除去在模制中形成的树脂模制部件的溢料。
用树脂填充在下模具12和上模具13之间形成的空腔，以便使其固化，接着打开下模具12和上模具13，并由此取出树脂模制部件15，如图3C所示。将薄金属板引线10埋置在树脂模制部件15的底面中。
在这种状态下，如图3D所示，通过在加热条件下采用一对平行的平板模具16和17压制其中埋置了薄金属板引线10的树脂模制部件15。这样，进行修补固化，以减少树脂模制部件15的弯曲。根据其它各种条件，在100-200℃的加热温度下和在1-30Kg的压力下可以获得非常好的结果。
接着，如图3E所示，剥离带状部件11，并采用切割锯18将树脂模制部件15分成多个部分，如图3F所示，并由此可以获得图4中所示的基座1。在这个基座1上，安装成像元件4，如图1所示，并固定透明板5。这样，就制成了固态成像装置。
在上述模制工艺中，通过将引线框架形式的薄金属板引线10埋置到树脂模制部件15中，可以抑制基座1的卷曲或弯曲的产生。通过如图3D所示的修补固化，减少仍然保留的卷曲或弯曲，以便可以获得具有进一步改善的平坦性的基座1。如果模制的树脂模制部件15具有较少的卷曲和弯曲，并且可以获得实际上足够的平坦度，则修补固化的工艺不是必要的。
(第二实施例)下面参照图5介绍根据第二实施例的固态成像装置的制造方法。本实施例的方法不同于第一实施例的方法的地方在于用于制造基座的模具的结构。
首先，如图5A所示，制备其上支撑有薄金属板引线10的带状部件11。薄金属板引线10被构成在引线框架中。在本实施例中，块件19以及薄金属板引线10被支撑在带状部件11上。块件19可以由铜基材料、铁基材料、铝基材料等制成，并用于形成基座1的孔2。
接着，如图5B所示，下模具12和上模具13互相面对设置，并且带状部件11夹在其间。上模具13设有用于形成矩形空间的凹槽13c。在凹槽13c中，设置多个块件19，由此在凹槽13c中形成多个空腔，这些空腔对应包括孔2的基座1的形状。带状部件11的位置设置，使得被支撑在其上的薄金属板引线10适当设置在空腔中。在带状部件11上确定相对于凹槽13c中的块件19的薄金属板引线10的位置。
用树脂填充由凹槽13c和块件19形成的空腔，以使其固化，接着拆除下模具12和上模具13，由此取出树脂模制部件15，如图5C所示。在树脂模制部件15的底面上埋置薄金属板引线10。在这个阶段，设置在对应孔2的位置中的块件19的状态保持不变。
在这种状态下，如图5D所示，通过一对平行的平板模具16和17在加热条件下压制其中埋置了薄金属板引线10的树脂模制部件15。这样，进行修补固化，以减少树脂模制部件15的弯曲。
接着，如图5E所示，剥离带状部件并拉出块件19，接着采用切割锯18将树脂模制部件15分成若干个部分，如图5F所示。由此，可以获得如图4中所示的基座1。在基座1上，安装成像元件4，如图1所示，并固定透明板5。这样，完成了固态成像装置。
在上述模制工艺中，通过将引线框架形式的薄金属板引线10埋置在树脂模制部件15中，可以抑制基座1的卷曲或弯曲的产生。通过图5D中所示的修补固化工艺可减少其余的卷曲或弯曲，以便可以获得具有进一步改进的平坦性的基座1。如果模制成的树脂模制部件15具有较小的卷曲和弯曲并可以获得实际上足够程度的平坦性，则修补固化工艺不是必要的。
(第三实施例)现在参照图6-8介绍根据第三实施例的固态成像装置的制造方法。本实施例的制造方法适用于具有图6中所示结构的固态成像装置。这种结构与图1中所示的第一实施例中的结构基本相同。本实施例不同于第一实施例的地方在于面对孔22的衬底21的内端面21a的横截面形状。内端面21a不垂直于基座21的上表面和下表面，并以预定角度倾斜。具体地说，内端面21a是倾斜的，其倾斜方式使得内端面21a相对于其上安装成像元件4的基座21的表面所构成的角度大于90度。由于内端面21a具有这种倾斜形状，减少了由于内端面21a产生的入射光相对于光接收区域4a的不适当反射。最好是上述角度在90-120度范围内。
下面参照图7介绍具有这种结构的固态成像装置的制造方法。在这种制造方法中，修改了第二实施例使用的块件19的形状。
首先，如图7A所示，制备支撑薄金属板引线10和块件23的带状部件11。薄金属板引线10被构成在引线框架中。块件23由与第一实施例相同的材料制成，并用于形成基座21的孔22。块件23的端面是倾斜的，其倾斜方式使得在带状部件11一侧的块件的端面和底面之间的角度小于90度。
接着，如图7B所示，设置下模具24和上模具25互相面对，并且带状部件11被夹于其间。上模具25设有用于形成矩形空间的凹槽25a。在凹槽25a中放置块件23，由此在凹槽25a中，可以形成对应于包括孔22的基座21的形状的空腔。在带状部件11上确定每个薄金属板引线10相对于凹槽25a中的块件23的位置。
用树脂填充由凹槽25a形成的空腔，使得其被固化，接着拆除下模具24和上模具25，并由此取出如图3C所示的树脂模制部件26。在树脂模制部件26的底面中，埋置薄金属板引线10。在这个阶段，设置在对应孔22的位置上的块件23的状态保持不变。
在这种状态下，如图7D所示，采用一对平行的平板模具27和28在加热条件下对其中埋置了薄金属板引线10的树脂模制部件26施压。因此，进行修补固化，以减少树脂模制部件26的弯曲。接着，如图7E所示，剥离带状部件11，并拉出块件23，然后采用切割锯18将树脂模制部件26分成若干个部分，如图7F所示。由此，可以获得图8中所示的基座21。在基座21上，安装成像元件4如图6所示，并固定透明板5。这样，就完成了一个固态成像装置。
在上述模制工艺中，通过将薄金属板引线10埋置到树脂模制部件26中，并通过进行如图7D所示的修补固化工艺，可以减少基座21的卷曲或弯曲，并获得具有高度平坦性的基座21，这与实施例1相同。此外，根据本实施例，如图6所示，很容易使基座21的内端面21a可被倾斜。
在此应注意，在上述说明中解释了一次模制多个基座的例子。然而，在模制单个基座的情况下，每个实施例同样适用。
本发明可以在其它具体形式实施而不脱离本发明的精神或主要特征。本申请中公开的实施例在各个方面都应被认为是示意性的而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定而不是由前述说明限定，在权利要求书的等效含义及范围内产生的所有变化都被确定为被包含在其中。
权利要求
1.一种固态成像装置的制造方法，该固态成像装置包括绝缘材料的基座，其在平面形状中具有框架形且在其内部区域内形成有一孔，并具有基本上均匀的厚度；设置在基座的一个表面上并从该孔的周边部分向外延伸的布线；和成像元件，其被安装在设有布线的基座表面上，以便使该元件的光接收区域面向该孔，其中，该布线包括在该孔一侧的端部上的内端子部分、和在该基座的外周边一侧的端部上的外端子部分，并且成像元件的电极和该内端子部分电连接，该方法包括采用用于形成若干个空腔的一对模具和支撑薄金属板引线的一带状部件，所述空腔是用于树脂模制多个基座，所述薄金属板引线用于形成对应各个基座的多组布线，所述模具设有多个销钉，用于在该基座之厚度方向形成多个定位孔；将该带状部件装填于所述一对模具之间，以便所述薄金属板引线位于所述空腔中对应多个基座的区域中；将密封树脂填充在所述空腔中并使其固化；从所述模具中取出树脂模制部件，该树脂模制部件中埋置有所述薄金属板引线；和从该树脂模制部件除去该带状部件；将该树脂模制部件分成多个部分，每个部分对应于设有布线的基座；和将该成像元件安装在设有布线的基座的表面上。
2.根据权利要求1的制造方法，其中，从模具中取出的树脂模制部件被压在一对平行的平板模具之间，以便进行修补固化。
3.根据权利要求1的制造方法，其中，通过采用设置在用于形成基座的孔的所述一对模具之间的一对模具和块件，形成所述空腔，在将密封树脂填充在所述空腔中并使其固化之后，从所述模具取出其中埋置了薄金属板引线和固定所述块件的树脂模制部件；从该树脂模制部件中除去带状部件和块件；和将该树脂模制部件分成多个部分，每个部分对应于设有布线的基座。
4.根据权利要求1的制造方法，其中，在从模具中取出其中固定块件的树脂模制部件之后，在加热条件下将该树脂模制部件压在一对平行的平板模具之间，以便对其进行修补固化。
5.根据权利要求3的制造方法，其中，所述块件以及薄金属板引线被支撑在该带状部件上，该带状部件被夹在该对模具之间以形成空腔，并将所述薄金属板引线设置在所述空腔中。
6.根据权利要求5的制造方法，其中，所述块件的端面是倾斜的，其倾斜方式使得在该带状部件一侧上的块件的端面和底面所构成的角度小于90度。
7.根据权利要求1或3的制造方法，其中，当从该树脂模制部件中除去该带状部件时，该树脂模制部件的溢料以它们被附着于该带状部件上的状态与该带状部件一起被除去。
8.根据权利要求7的制造方法，其中，设置该对模具、所述多个销钉、块件和带状部件的尺寸，使得当将该带状部件置于该对模具之间时，用于形成基座的孔的模具的突起的尖端部分和所述多个销钉的尖端部分的至少一个或所述块件被挤入该带状部件中。
全文摘要
一种固态成像装置的制造方法，该固态成像装置包括绝缘材料的基座，其在平面形状中具有框架形，并在其内部区域中形成有一孔，并具有基本上均匀的厚度；设置在基座的一个表面上并从孔的周边部分向外延伸的布线；和成像元件，其安装在设有布线的基座表面上，以使该元件的光接收区域面向该孔。形成用于树脂模制多个基座的空腔，一带状部件支撑用于形成对应各个基座的多组布线的薄金属板引线，它被装填在具有用于形成基座的定位孔的销钉的模具之间；和将薄金属板引线置于空腔中。然后，将密封树脂填充在空腔中并固化。取出其中埋置了薄金属板引线的树脂模制部件；从树脂模制部件除去带状部件；并将树脂模制部件分成其上安装成像元件的多个部分。其上安装成像元件的基座可被形成以具有实际上足够的平坦性。
文档编号H04N5/335GK1542983SQ0315983
公开日2004年11月3日 申请日期2003年9月26日 优先权日2003年4月28日
发明者南尾匡纪, 堀木厚, 西尾哲史, 史 申请人:松下电器产业株式会社