JPS6074565A - カラ−固体撮像装置の製造方法 - Google Patents
カラ−固体撮像装置の製造方法Info
- Publication number
- JPS6074565A JPS6074565A JP58180256A JP18025683A JPS6074565A JP S6074565 A JPS6074565 A JP S6074565A JP 58180256 A JP58180256 A JP 58180256A JP 18025683 A JP18025683 A JP 18025683A JP S6074565 A JPS6074565 A JP S6074565A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass
- layer
- solder
- color solid
- sealing
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- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4248—Feed-through connections for the hermetical passage of fibres through a package wall
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/50—Encapsulations or containers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W90/00—Package configurations
- H10W90/701—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
- H10W90/751—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires
- H10W90/756—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires between a chip and a stacked lead frame, conducting package substrate or heat sink
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は素子のゼラチンフィルタの特性を害さない低温
度で高信頼性を以て気密封止できるカラー固体撮像装置
の製造方法に関する。
度で高信頼性を以て気密封止できるカラー固体撮像装置
の製造方法に関する。
固体撮像素子は、他の一般半導体素子同様、長期跨わた
って良好な特性を発揮させる為には、外部雰囲気から迩
断して保護する必要がある。更に、固体撮像装置は外部
からの光情報を検知する為のものであるから、光情報が
固体撮像素子の受光部に正確に入射されなければならな
い。
って良好な特性を発揮させる為には、外部雰囲気から迩
断して保護する必要がある。更に、固体撮像装置は外部
からの光情報を検知する為のものであるから、光情報が
固体撮像素子の受光部に正確に入射されなければならな
い。
かかる条件を満足させるために、既に第1図に要部断面
構造を示す様な気密封止製造方法が提案されている。こ
の図で、lはセラtツク成形板材を断面が凹形状となる
ように積層して形成したセラミック基板、2は基板!の
中空凹部に接着配置された受光面にゼラチンフィルタを
有する力2−同体操像素子、3は基板lのセラミック成
形体相互間および側面に接着配置され且つ固体撮像素子
2と外部回路を電気的に接続するリードフレーム、4は
固体撮像素子2のポンディングパッド2aとリードフレ
ーム3の先端部3aを電気的に接続するボンディングワ
イヤ、5は基板1の開口端にメタライズ層6を介して接
着配置された表面に全鍍金処理したコバールリング、7
はコバールリング5の開口端にAu8nろう材8を介し
て接着配置された表面に全鍍金処理されたコバール枠体
、9はコバール枠体7の開口端VCメタライズM10を
介して接着配置されたセラミック枠体、11はセラミッ
ク枠体9の開口端vc低融点フリットガラス12を介し
て接着配置された透光性ガラス板からなるガラスキャッ
プで、このカラスキャップ11とセラミック基板lとが
各封着部材で封止された中空部A内vcは固体撮像素子
2、ボンディングワイヤ4等の酸化防止や水分等の侵入
による腐食を防止する9索ガス等の不活性ガスが充填さ
れている。
構造を示す様な気密封止製造方法が提案されている。こ
の図で、lはセラtツク成形板材を断面が凹形状となる
ように積層して形成したセラミック基板、2は基板!の
中空凹部に接着配置された受光面にゼラチンフィルタを
有する力2−同体操像素子、3は基板lのセラミック成
形体相互間および側面に接着配置され且つ固体撮像素子
2と外部回路を電気的に接続するリードフレーム、4は
固体撮像素子2のポンディングパッド2aとリードフレ
ーム3の先端部3aを電気的に接続するボンディングワ
イヤ、5は基板1の開口端にメタライズ層6を介して接
着配置された表面に全鍍金処理したコバールリング、7
はコバールリング5の開口端にAu8nろう材8を介し
て接着配置された表面に全鍍金処理されたコバール枠体
、9はコバール枠体7の開口端VCメタライズM10を
介して接着配置されたセラミック枠体、11はセラミッ
ク枠体9の開口端vc低融点フリットガラス12を介し
て接着配置された透光性ガラス板からなるガラスキャッ
プで、このカラスキャップ11とセラミック基板lとが
各封着部材で封止された中空部A内vcは固体撮像素子
2、ボンディングワイヤ4等の酸化防止や水分等の侵入
による腐食を防止する9索ガス等の不活性ガスが充填さ
れている。
このように構成された固体撮像装置は、カラー固体撮像
素子2の受光面にゼラチンフィルタが配設されているの
で、カラー固体撮像素子2をセラミック基板lに組み込
み周辺を封止するとき、封止温度が約200°C以上に
上昇すると、このゼラチンフィルタが熱により損傷され
てフィルタ%性が低下するため、周辺封止部をAu a
nろう材の共晶を利用した溶接によって相対する金属面
同士を封止してゼラチンフィルタ部分の温度を約200
°C以下に抑制するようにしてい念。
素子2の受光面にゼラチンフィルタが配設されているの
で、カラー固体撮像素子2をセラミック基板lに組み込
み周辺を封止するとき、封止温度が約200°C以上に
上昇すると、このゼラチンフィルタが熱により損傷され
てフィルタ%性が低下するため、周辺封止部をAu a
nろう材の共晶を利用した溶接によって相対する金属面
同士を封止してゼラチンフィルタ部分の温度を約200
°C以下に抑制するようにしてい念。
しかし、上記構成による固体撮像装置は、ガラスキャッ
プ11とセラミック基板Iとの間に多数層の中間封止部
材を介在させて気密封止構造を構成しているので、製作
工数的にも、部材コスト的にも製造原価が大幅に高価と
なる欠点があった。
プ11とセラミック基板Iとの間に多数層の中間封止部
材を介在させて気密封止構造を構成しているので、製作
工数的にも、部材コスト的にも製造原価が大幅に高価と
なる欠点があった。
また、周辺部の封止は、ロー2によるシームラエルグ溶
接を行っているので、接触状態等の変化により電流値が
変動することもあシ、内部の温度が高くなったり、不均
一な歪が入ったシして、作業が不安定となる欠点があつ
友。
接を行っているので、接触状態等の変化により電流値が
変動することもあシ、内部の温度が高くなったり、不均
一な歪が入ったシして、作業が不安定となる欠点があつ
友。
本発明の目的は、上記従来技術の如き欠点がなく、比較
的簡単な作業で、カラー固体撮像素子の特性を損なうこ
となく、この素子を確実に容器内に気密封止できるカラ
ー固体撮像装置の製造方法を提供することにある。
的簡単な作業で、カラー固体撮像素子の特性を損なうこ
となく、この素子を確実に容器内に気密封止できるカラ
ー固体撮像装置の製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するために本発明においては、カラー固
体撮像装置の前面ガラス板とセラミック容器の封止面と
を気密封止する際に、セラミック 3− 容器側封止面に気密性をもつメタライズJ−またはガラ
ス層を設け、この層と前面ガラスとの間に、ガラスと金
属の何れkも直接接着可能な金属半田(例えば旭硝子株
式会社製「セラソルザ」〕を介在させ、この半田の凝固
点より10〜70°C低い温度で、封止面に20〜20
0#/dの圧力を加え、圧力をそのままに保持しながら
tlぼ常温まで冷却した後、圧力を除去することとした
。半田の融点は一般に低融点ガラスなどの融点より!0
0°C以上も低く、シかも本発明者による上記条件で封
止作業を行えは更に作業温度を下げることが可能なので
、カラー固体撮像素子のゼラチンフィルタを損傷する恐
れは全く無い。半田の凝固点以下の温度で加圧して良好
な接着状態が得られるのは、圧着によって被接着面に半
田が非常に接近し、酸素を介して半田中の特定の元素と
被接着面側の特定の元素との強固な結合が生ずる為と推
定される。
体撮像装置の前面ガラス板とセラミック容器の封止面と
を気密封止する際に、セラミック 3− 容器側封止面に気密性をもつメタライズJ−またはガラ
ス層を設け、この層と前面ガラスとの間に、ガラスと金
属の何れkも直接接着可能な金属半田(例えば旭硝子株
式会社製「セラソルザ」〕を介在させ、この半田の凝固
点より10〜70°C低い温度で、封止面に20〜20
0#/dの圧力を加え、圧力をそのままに保持しながら
tlぼ常温まで冷却した後、圧力を除去することとした
。半田の融点は一般に低融点ガラスなどの融点より!0
0°C以上も低く、シかも本発明者による上記条件で封
止作業を行えは更に作業温度を下げることが可能なので
、カラー固体撮像素子のゼラチンフィルタを損傷する恐
れは全く無い。半田の凝固点以下の温度で加圧して良好
な接着状態が得られるのは、圧着によって被接着面に半
田が非常に接近し、酸素を介して半田中の特定の元素と
被接着面側の特定の元素との強固な結合が生ずる為と推
定される。
半田の凝固点まで温度を上げると、半田が流動性を持ち
逃けてしまりので、強く圧着できなくなシ、良好な接着
状態が得られなかった。
逃けてしまりので、強く圧着できなくなシ、良好な接着
状態が得られなかった。
4−
セラミック側のみにメタライズ層又はガラス層を設ける
のは、ガラスキャップ側は表面が十分平滑なのに対し、
セラミック側封止面には凹凸があるからである。
のは、ガラスキャップ側は表面が十分平滑なのに対し、
セラミック側封止面には凹凸があるからである。
なお、本発明による封止作業は加圧しながら炉内で行う
ので、被加工固体撮像装置全体が均等に加熱され、局部
的過剰加熱や歪の発生などがなく、完成彼の装置の信頼
性も高くなる。
ので、被加工固体撮像装置全体が均等に加熱され、局部
的過剰加熱や歪の発生などがなく、完成彼の装置の信頼
性も高くなる。
〔発明の実施例〕
第2図は本発明一実施例の要部断面構造図で、13はセ
ラミック基板l(実質上セラミック容器)の開口端封止
面に施したメタライズ層またはガラス層、14はガラス
と金属の何れにも直”接接着する前記半田「セラソルザ
」で、その他の符号は第1図の場合と同様である。
ラミック基板l(実質上セラミック容器)の開口端封止
面に施したメタライズ層またはガラス層、14はガラス
と金属の何れにも直”接接着する前記半田「セラソルザ
」で、その他の符号は第1図の場合と同様である。
セラミック基板lにメタライズ層を設けるには、例えば
公知の方法でW、Mo等の微粉末を含む液を塗布して焼
成し、その上を巣にN i 、 Auで鍍金すればよい
。このようにすればセラミック基板表面の微小な凹凸が
平坦化され、後に半田接着する際に半田による濡れが良
くなり、接着力が向上する。セラミック基板にガラス層
を設けるのも同様の効果がある。此の場合、ガラスは金
属のような抗張力はないから、セラミックと熱膨張係数
の合った低融点ガラスを用いるべきである。アルミナセ
ラミックに対しては、重音チで示して、8IO!4〜6
チ、klm Us 4〜6俤、BsOs l 2〜27
チ、Pb050〜65%、Zn010〜15q6の組成
からなる低融点ガラス、例えば、Pb060%、Zn0
12俤、B、0.18%、klsos 5チ、8i0*
5%のフリットを用い、500〜550°C(上記組成
例に対しては550°C)で30分間焼成すればセラミ
ック表面が滑らかなガラス層で被覆され、温度変化して
もクラックなどは生じない。なお上記低融点ガラスの組
成は本発明者が実験研究の結果定めたものであるが、P
bOが50チより少ない場合は十分に表面が滑らかなガ
ラス層が得られず、65チより多くすれば膨張係数αが
大きくなり過ぎる、B2O3が12%より少なければガ
ラスが失透し易くなり接層に望ましい滑らかな表面が得
られなくなす、27チより多ければガラスの粘度が上が
シセラミツクに良く濡れなくなる、ZnOはガラスのα
。
公知の方法でW、Mo等の微粉末を含む液を塗布して焼
成し、その上を巣にN i 、 Auで鍍金すればよい
。このようにすればセラミック基板表面の微小な凹凸が
平坦化され、後に半田接着する際に半田による濡れが良
くなり、接着力が向上する。セラミック基板にガラス層
を設けるのも同様の効果がある。此の場合、ガラスは金
属のような抗張力はないから、セラミックと熱膨張係数
の合った低融点ガラスを用いるべきである。アルミナセ
ラミックに対しては、重音チで示して、8IO!4〜6
チ、klm Us 4〜6俤、BsOs l 2〜27
チ、Pb050〜65%、Zn010〜15q6の組成
からなる低融点ガラス、例えば、Pb060%、Zn0
12俤、B、0.18%、klsos 5チ、8i0*
5%のフリットを用い、500〜550°C(上記組成
例に対しては550°C)で30分間焼成すればセラミ
ック表面が滑らかなガラス層で被覆され、温度変化して
もクラックなどは生じない。なお上記低融点ガラスの組
成は本発明者が実験研究の結果定めたものであるが、P
bOが50チより少ない場合は十分に表面が滑らかなガ
ラス層が得られず、65チより多くすれば膨張係数αが
大きくなり過ぎる、B2O3が12%より少なければガ
ラスが失透し易くなり接層に望ましい滑らかな表面が得
られなくなす、27チより多ければガラスの粘度が上が
シセラミツクに良く濡れなくなる、ZnOはガラスのα
。
を上げないで融点を下げる為に入れるが、10〜15%
の範囲がアルミナセラミック基板とのαのマツチングの
点で最適である。S10!及びAtm Osは失透防止
と化学的耐久性を向上させる為に添加するが、上記範囲
が最適である。一般に作業上は、高温を必要とするメタ
ライズ層形成作業よシ、上記ガラスでガラス層を設ける
予備グレーズ作業の方が容易である。
の範囲がアルミナセラミック基板とのαのマツチングの
点で最適である。S10!及びAtm Osは失透防止
と化学的耐久性を向上させる為に添加するが、上記範囲
が最適である。一般に作業上は、高温を必要とするメタ
ライズ層形成作業よシ、上記ガラスでガラス層を設ける
予備グレーズ作業の方が容易である。
上記の如くしてセラミック側対正面に設けたメタライズ
層又はガラス層!3とガ2スΦヤツプ11周辺の封止部
の間に、前記半田「七うンルザ205」(205は融点
が205°Cであることを示す)の直径0,3mの線を
表面酸化膜を除去してから枠状に加工したものを挾んで
、治具を用いて同定した。
層又はガラス層!3とガ2スΦヤツプ11周辺の封止部
の間に、前記半田「七うンルザ205」(205は融点
が205°Cであることを示す)の直径0,3mの線を
表面酸化膜を除去してから枠状に加工したものを挾んで
、治具を用いて同定した。
この時の封止部の大きさは20smX20wgの四角い
枠状で、この大きさに対し固定圧力を2#とじた。炉内
で加熱を行い、封止部が約160°Cになうた時、圧力
を6kgに上げ、約30秒間その温度、7− に保持した。その後、圧力は同じ値に一1定したまま、
炉内で約50°Cまで徐冷し、50°Cになった時、炉
外に取シ出して圧力を開放した。
枠状で、この大きさに対し固定圧力を2#とじた。炉内
で加熱を行い、封止部が約160°Cになうた時、圧力
を6kgに上げ、約30秒間その温度、7− に保持した。その後、圧力は同じ値に一1定したまま、
炉内で約50°Cまで徐冷し、50°Cになった時、炉
外に取シ出して圧力を開放した。
セラミック封正面に前記ガラス層を設け、以上の如くし
て封止した固体撮像装置を、温度120°C1圧力2気
圧、湿度lOO%の高温高温状態に100時間放置した
後、Heガスのリークは全く発生せず、気密性、耐湿性
が極めて良好であった。
て封止した固体撮像装置を、温度120°C1圧力2気
圧、湿度lOO%の高温高温状態に100時間放置した
後、Heガスのリークは全く発生せず、気密性、耐湿性
が極めて良好であった。
上記実施例では、半田14としてセラソルザ205の線
状のものを用いたが、セラソルザ246゜186.14
3.123及びそれらの変形を用いてもよく、またその
形状はシート状のものを用いても全く同様な効果が得ら
れた。なおセラソルザ表面の酸化膜は、機械的、化学的
、電気的等、いかなる方法でも差支えないが、予め除去
しておく方が、良好な結果を期待できる。
状のものを用いたが、セラソルザ246゜186.14
3.123及びそれらの変形を用いてもよく、またその
形状はシート状のものを用いても全く同様な効果が得ら
れた。なおセラソルザ表面の酸化膜は、機械的、化学的
、電気的等、いかなる方法でも差支えないが、予め除去
しておく方が、良好な結果を期待できる。
なお、本発明による方法は、最終封止工程を低温度で行
い、カラー固体撮像索子のゼラチンフィルタを損傷しな
い点に大きな特長があるが、そのために特別な犠牲を払
っている訳で社ないから、8− モノクロの固体撮像装置に適用しても勿論良好な結果が
得られる。
い、カラー固体撮像索子のゼラチンフィルタを損傷しな
い点に大きな特長があるが、そのために特別な犠牲を払
っている訳で社ないから、8− モノクロの固体撮像装置に適用しても勿論良好な結果が
得られる。
以上説明したように本発明によれば、従来に比し、遥か
に簡単な構造と容易な作業で、信頼性の高いカラー固体
撮像装置を製造できる。
に簡単な構造と容易な作業で、信頼性の高いカラー固体
撮像装置を製造できる。
第1図は従来のカラー固体撮像装置の要部断面構造図、
第2図は本発明一実施例の要部断面構造図である。 ::X−・・・セラミック基板、2・・・・カラー固体
撮像索子、3・・・・リードフレーム、4・・・・ボン
ディングワイヤ、11・・・・ガラス中ヤツプ、13・
・・・メタライズ層またはガラス層、14・・・・ガラ
スと金屑の何れにも直接接着可能な半田。
第2図は本発明一実施例の要部断面構造図である。 ::X−・・・セラミック基板、2・・・・カラー固体
撮像索子、3・・・・リードフレーム、4・・・・ボン
ディングワイヤ、11・・・・ガラス中ヤツプ、13・
・・・メタライズ層またはガラス層、14・・・・ガラ
スと金屑の何れにも直接接着可能な半田。
Claims (1)
- カラー固体撮像装置の前面ガラス板とセラミック容器の
封止爾とを気密封止する作業において、上2ミック容器
側封止面に気密性をもつメタライズ層またはガラス層を
設け、この層と前面ガラスとの間に、ガラスと金属の何
れにも直接接着可能な金i牛田を介在させ、この半田の
凝固点よjDlO〜70℃低い温度で、封止面に20〜
200却/−の圧力を加え、加圧しながら冷却すること
を特徴とするカラー固体撮像装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58180256A JPS6074565A (ja) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | カラ−固体撮像装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58180256A JPS6074565A (ja) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | カラ−固体撮像装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6074565A true JPS6074565A (ja) | 1985-04-26 |
Family
ID=16080076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58180256A Pending JPS6074565A (ja) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | カラ−固体撮像装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6074565A (ja) |
-
1983
- 1983-09-30 JP JP58180256A patent/JPS6074565A/ja active Pending
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