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発明の名称 CCDパッケージ
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−77337(P2001−77337A)
公開日 平成13年3月23日(2001.3.23)
出願番号 特願平11−248631
出願日 平成11年9月2日(1999.9.2)
代理人 【識別番号】100075281
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 和憲
【テーマコード(参考)】
4M118
【Fターム(参考)】
4M118 AA10 AB01 BA08 BA10 HA02 
発明者 近藤 茂
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 複数のセラミック基板を積層させたセラミック積層体と、このセラミック積層体の上面からみた所定の位置にCCDチップが固定されたCCDパッケージにおいて、最上層のセラミック基板を除くセラミック積層体の外周面に、その積層方向に延びた複数本の溝を形成したことを特徴とするCCDパッケージ。
【請求項2】 前記溝は、互いに直交する外周面の少なくとも2面に形成されていることを特徴とする請求項1記載のCCDパッケージ。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はセラミック積層体にCCDチップを固定したCCDパッケージに関するもので、詳しくはセラミック積層体に対するCCDチップの取り付け位置精度を高め、また光学系に対してCCDチップの位置を正確に位置決めすることができるようにしたCCDパッケージに関するものである。
【0002】
【従来の技術】ビデオカメラやデジタルカメラ等の撮像手段に用いられているCCDパッケージは、種々の配線パターンが形成された薄板状のセラミック基板を複数枚積層させたセラミック積層体にCCDチップを固定し、その上をカバープレートで覆った構造となっている。
【0003】CCDパッケージの製造工程では、セラミック積層体の各層に用いられるセラミックシートにそれぞれスルーホールの穴明けや配線パターンの印刷を行った後、これらを積層してセラミックシートの多層体を作製する。その後、このセラミックシートの多層体を切断してセラミック積層体を得、これを48時間程度焼成してセラミック積層体が得られる。そして、セラミック積層体の上面の中央部にCCDチップを供給して接着剤で固着し、ダイボンディングによりCCDチップとセラミック積層体との間の電気的な接続が行われる。
【0004】一般にセラミック積層体は上面から見て矩形状をしており、上側の何層かは中央部に開口が形成された枠体形状となっている。したがって、セラミック積層体の上面中央部には凹部が形成され、この凹部内にCCDチップが組み込まれる。CCDチップを組み込んだ後、最上層の上面に透明なカバープレートが固着され、さらにニッケルメッキやリードピンのロウ付け工程を経てCCDパッケージが得られる。
【0005】こうして得られたCCDパッケージをデジタルカメラ等の機器に組み込むに際しては、CCDチップの中心を光学系の光軸に合わせる必要があるが、前述のようにCCDチップはパッケージ内に封入されていることから、パッケージの外形を基準にして、あるいはパッケージに設けた指標などを基準にして光軸に対してCCDチップを位置決めできるようにするのが簡便である。そして、このような手法を採る場合には、セラミック積層体の外形や指標を基準にしてその中央部にCCDチップを固定しておく必要がある。
【0006】セラミック積層体の中央部にCCDチップを正確に位置決めするために、従来ではセラミック積層体の外周縁の複数個所にその積層方向から照明光を照射して明暗の境界線の座標を光学顕微鏡で測定し、これらの座標から中心座標を求めてその位置にロボットハンド等によりCCDチップを供給する方法や、特開昭63−155648号公報に記載されているように、CCDパッケージに機器に組み込むときの基準となる位置決め穴を設け、さらにこの位置決め穴を基準にして枠体形状をしたセラミック基板の開口部内に位置決め用の突起を突出させ、この突起にCCDチップを突き当てて位置決めする方法などが採られている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、セラミック積層体の外周縁の座標を測定する方法を採る場合、セラミック積層体の焼成工程で各層を構成するセラミック基板が最大で20%程度熱収縮し、切断した端面に段差が生じていわゆる積層ズレが生じやすい。この場合、光学顕微鏡で測定される陰影の境界線の全てが必ずしも同一のセラミック基板のものではなくなり、算出される中心座標には少なからず誤差が含まれる。したがって、算出された中心座標を基準にしてCCDチップを位置決めしたのでは、所期の目的を達成することができない。
【0008】また、上記公報に記載された方法では、まず位置決め穴を設ける段階で誤差が伴い、さらにこの位置決め穴を基準に突起を形成しているため、突起の位置には二重の誤差が含まれることになる。しかも、位置決め穴や突起は焼成前のセラミック基板に形成されるため、焼成工程を行った後ではそれぞれの位置が不規則に変動してしまい、やはりCCDチップを正確に位置決めする方法としては不充分である。さらに、パッケージ表面に位置決め穴を形成するためのスペースが必要となるため、CCDパッケージをコンパクトする上でも不利である。
【0009】本発明は上記従来技術を考慮してなされたもので、その目的は、CCDパッケージを大型化させることなく、セラミック積層体の中央部にCCDチップを正しく位置決めできるようにし、かつCCDチップの組み込み後においても光学系に対してCCDチップを正しく位置決めできるようにすることにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成するために、最上層のセラミック基板を除くセラミック積層体の外周面に、セラミック基板の積層方向に延びた複数本の溝を形成することによって、積層されたセラミック基板の相互間に多少の積層ズレが生じたとしても、最上層のセラミック基板の外周縁を基準にしてCCDチップの位置決めを行うことができるようにしたものである。CCDチップの組み込み位置を正確に割り出すには、前記溝を互いに直交する外周面の少なくとも2面に形成するのが効果的で、こうして得られたCCDパッケージによれば、最上層のセラミック基板の外周縁を基準にして機器に組み込むだけで、光学系に対してCCDチップを正しく位置決めすることが可能となる。
【0011】
【発明の実施の形態】図1に、本発明を用いたCCDパッケージの外観を示し、図2にその要部断面を示す。CCDパッケージ11は、それぞれに所定の配線パターンが形成されたセラミック基板12を多層に積み重ねたセラミック積層体13と、このセラミック積層体13を上面から見込んだときの中央部に組み込まれるCCDチップ14と、透明なガラス製のカバープレート15とからなる。
【0012】セラミック基板12は、アルミナ(酸化アルミニウム),AIN(窒化アルミニウム),SiC(窒化珪素)等を焼結することにより形成される。セラミック基板12にはそれぞれフォトエッチングなどを利用して所定の配線パターンが印刷されており、必要に応じて各層の相互間に絶縁層を介在させ、あるいはスルーホールにより各層相互間を電気的に接続してこれらのセラミック基板12は複数枚積層され、セラミック積層体13が構成される。
【0013】セラミック積層体13を構成するセラミック基板12のうち、最上層のセラミック基板12aには矩形状の開口17が形成され、第2〜第3層のセラミック基板12b,12cにも矩形状の開口18,18が形成されている。これによりセラミック積層体13の上方には凹部が形成され、CCDチップ14はこの凹部内に収まるように第4層目のセラミック基板12dの表面に固着される。なお、図示は省略したが、CCDチップ14を接着により固着した後、CCDチップ14のリードピンとセラミック基板12dの配線パターンの所要部との間はダイボンディングにより電気的に接続される。その後、開口17を覆うように最上層のセラミック基板12aの表面にカバープレート15が接着され、CCDチップ14は前記凹部内に密封される。
【0014】セラミック積層体13の外周面には、セラミック基板12の積層方向に延びた複数本の溝19が設けられている。これらの溝19は、2層目以降のセラミック基板12b〜12eに跨がるように形成され、最上層のセラミック基板12aには設けられていない。なお、これらの溝19の幅や深さは、各セラミック基板12に形成される配線パターンやスルーホールに干渉しない範囲で任意に決めることができる。また、これらの溝19はセラミック積層体13を焼成した後に刻設されるが、積層前のセラミック基板12の各々に切欠として設けておいてもよい。この場合には、積層後の焼成による各セラミック基板12の熱収縮を考慮し、切欠の幅や深さを熱収縮に伴う積層ズレの量よりも充分に大きくしておく。
【0015】こうして形成される溝19は、CCDチップ14をセラミック基板12dに固着するときに、その固着位置を最上層のセラミック基板12aの外周縁を基準にして位置決めできるようにするためのもので、セラミック積層体13の互いに直交する4つの外周面にそれぞれ2本ずつ設けられている。なお、溝19の本数は図示した例に限られないが、少なくとも互いに直交する2面に一本ずつ設けることが必要である。
【0016】これらの溝19は、図3に示すように最上層のセラミック基板12aの外周縁Xを光学顕微鏡26で測定するときに効果的に利用される。外周縁Xの位置を測定するために、セラミック積層体13の下層側から投光装置25による平行照明光が照射される。平行照明光は溝19を通って必ず最上層のセラミック基板12aに到達するから、光学顕微鏡26の観察視野S内には外周縁Xによる陰影境界線X’が現れる。したがって、この陰影境界線X’の位置を光学顕微鏡26のレチクルに刻設された目盛りで読み取れば、2層目以降のセラミック基板12b〜12eの外周縁に全く影響を受けずに最上層のセラミック基板12aの外周縁の位置座標を得ることができる。
【0017】同様に、セラミック積層体13の他の外周面に形成された溝19を利用して外周縁の陰影境界線の位置座標を測定する。例えば、図1に示すように、4つの外周面のコーナー部分に2本ずつ溝19が形成されている場合には、最上層のセラミック基板12aの外周縁について最大で8個の測定データを得ることができ、これらの測定データに基づいて最上層のセラミック基板12aの中心座標を算出することが可能となる。
【0018】なお、互いに直交する外周面の2面に形成された溝19を利用し、直交し合う2本の外周縁についてその陰影境界線の位置を測定すれば、これらの交点の位置座標を求めることができる。したがって、最上層のセラミック基板12aの矩形形状及びサイズが一定とみなせる場合には、前記交点の座標から中心座標を割り出すこともできるが、基本的には少なくともセラミック基板12aの各4辺についてその陰影境界線の位置を測定し、これらの測定データに基づいて中心座標を算出するのがよい。
【0019】セラミック基板12aの外周縁に基づいてその中心座標を算出した後、この中心座標のデータがCCDチップ14の供給ロボットに入力され、CCDチップ14の中心がセラミック基板12aの中心座標と一致するようにその位置決め及び固着が行われる。CCDチップ14は、実際には4層目のセラミック基板12dの表面に固着されるが、CCDチップ14の中心がセラミック基板12dの中心座標と一致していなくてもよい。なお、光学顕微鏡26にCCDカメラを連結し、観察視野Sから得られる画像信号をもとにして画像処理によって陰影境界線の座標位置や中心座標を求めるようにしてもよい。
【0020】以上の手順により、CCDチップ14をセラミック積層体13に固着した後、カバープレート15の取り付け、ニッケルメッキやリードピンのロウ付けなどの周知の工程を経てCCDパッケージ11が完成する。こうして得られたCCDパッケージ11は、最上層のシリコン基板12aの中心とCCDチップ14の中心とが一致している。したがって、機器への組み込み時には、シリコン基板12aの外周縁を基準にしてCCDチップ14の中心を割り出すことができ、光軸合わせも正確に行うことが可能となる。
【0021】さらに別の手法として、溝19を利用して最上層のセラミック基板12aの中心座標を算出した後、この中心座標から大きく隔たらない範囲内で、CCDチップ14の中心が特定の外周縁Xから一定距離Kとなる位置にCCDチップ14を位置決めして固定することも可能である。
【0022】こうして製造されたCCDパッケージ11は、必ずしもCCDチップ14の中心が最上層のセラミック基板12aの中心座標と厳密には一致していないが、特定の外周縁XからCCDチップ14の中心が一定距離Kとなっている。したがって、このCCDパッケージ11を例えばデジタルカメラのレンズユニットに取り付ける際には、光学系の光軸に対してCCDチップ14の中心を簡便に一致させることができる。
【0023】レンズユニットは、図4に簡略化して示すように、筐体23に光学系21,ローパスフィルタ22を組み込んだもので、さらにCCDパッケージ11を所定の位置に組み付けた後にカメラボディに取り付けられる。なお、光学系21にはピント合わせ機構やズーム機構が併設されるが、これらについては図面の煩雑化を避けるために図示は省略した。
【0024】CCDパッケージ11はレンズユニットの背面側に形成されたパッケージ取り付け部24に嵌め込まれ、レンズユニットの背面に板バネ27をビス止めすることによって仮組みされる。その後、CCDチップ14の中心を光学系21の光軸Aに合致させるために調整が行われる。この調整作業を簡便にするために、パッケージ取付部24の一部に、突き当て面24a,24bが設けられている。一方の突き当て面24aは、光軸Aに直交し、かつ光軸方向では光学系21の焦点面から一定距離にあり、仮組みした状態でCCDチップ14の光電面が光学系21の焦点面とほぼ一致するようにしてある。
【0025】また、他方の突き当て面24bは、光軸Aから一定距離Kとなる位置に形成されている。前述のように、CCDパッケージ11の最上層のセラミック基板12aの外周縁4辺のうち、特定の外周縁XからCCDチップ14の中心までは一定距離Kとなっているため、CCDパッケージ11の位置調整に際しては、この特定の外周縁Xを突き当て面24bに当接させるだけで、少なくとも図中上下方向で光軸AをCCDチップ14の中心と一致させることができる。
【0026】もちろん、CCDチップ14をセラミック積層体13に位置決め固定する際に、特定の外周縁Xと直交する他の外周縁からもCCDチップ14の中心が一定距離となるようにし、これに対応して光軸Aから一定距離となる他の突き当て面をパッケージ取付部24に設けておけば、双方の外周縁をそれぞれの突き当て面に当接させることによって、CCDチップ14の中心は常に光軸Aと一致するようになる。こうしてCCDパッケージ11の位置決め調整が行われた後、接着剤などによりCCDパッケージ11がレンズユニットの筐体23に固着され、CCDパッケージ11の組み付けが完了する。
【0027】上記によれば、CCDパッケージ11の最上層のセラミック基板12aの外周縁を突き当て面24bに当接させるという簡単な作業で、CCDチップ14の中心を光軸Aに合致させることができるので、効率的にCCDパッケージ11の組み込みを行うことができる。しかも、CCDパッケージ11に位置決め用の穴や突起などを設ける必要がないため、CCDパッケージ11を何ら大型化させることがない。
【0028】上記実施形態では、溝19はセラミック積層体13にCCDチップ14を組み込むときに、外周縁の測定のために補助的に利用されているだけであるが、図5に示すように、溝19あるいはさらに付加した溝32から電気配線用の接片33を露呈させておくこともできる。これによれば、CCDパッケージ11をフレキシブル基板36上の配線パターンと電気的に接続するときに、図示のようにハンダ37を用いることができる。したがって、CCDパッケージ11にリードピンを突設させずに済むようになり、よりコンパクトな実装が可能となる。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、セラミック積層体を構成する複数枚のセラミック基板のうち、最上層のもの除く2層目以降のセラミック積層体の外周面に複数本の溝を形成してあるから、最上層のセラミック基板のみについて、その外周縁の複数個所を光学的に確実に測定することができるようになり、これらの測定データに基づいて、セラミック積層体の所定位置にCCDチップを正確に組み込むことが可能となる。また、最上層のセラミック基板の外周縁を基準にしてCCDパッケージを機器に正確に組み込むことも可能となり、別途、位置決め基準用の指標や穴を設けずに済むので、CCDパッケージを大型化させることもない。




 

 


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