CN102903724A - 固态摄像设备 - Google Patents

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Abstract

一种固态摄像设备，包括基板和固态摄像装置。基板包括开口部分。该固态摄像装置在基板的下表面并在开口部分的周围被安装为倒装芯片，并且该固态摄像装置接收并光电转换由设置在基板的上表面上的透镜获取且从开口部分进入的光。基板的开口部分的周围比基板的其他部分薄。

Description

固态摄像设备
技术领域
本公开涉及固态摄像设备，更具体地涉及能抑制闪烁和重影产生的固态摄像设备。
背景技术
近年来，在固态摄像设备的图像传感器中，与其他半导体芯片一样，倾向于通过引入先进的工艺而使芯片逐步变小。因此，在设计图像传感器与基板通过引线接合来连接的固态摄像设备时，例如，提供在图像传感器的透镜的有效直径内的接合焊垫正在被考虑。
然而，在此情况下，担心已经从透镜进入的光可能被连接到接合焊垫的引线（金引线）表面反射并且进入图像传感器上的光接收表面，从而产生闪烁和重影。
作为对策，已经提出了包括遮光构件的固态摄像设备，该遮光构件用于遮蔽来自透镜的光当中的进入提供在图像传感器上的接合焊垫的周边的光（例如，见日本特开第2006-222249号公报）。
通过该结构，已经从透镜进入的光被连接到接合焊垫的金引线表面反射，以使得由这样的反射光进入图像传感器上的光接收表面而产生的闪烁和重影可以被抑制。
发明内容
附带地，近年来，已经知晓具有倒装芯片结构的固态摄像设备以使该固态摄像设备更薄。
图1是示出现有技术中具有倒装芯片结构的固态摄像设备的结构的示意图。
在图1所示的固态摄像设备中，CMOS图像传感器10（在下文，简称为图像传感器10）通过凸块12电连接到包括开口部分的基板11。由凸块12连接的图像传感器10和基板11之间的连接部分由底层填料（UF,underfill）13密封，底层填料（UF）13由环氧树脂等形成。而且，用于保护图像传感器10的光接收表面10a的上部的密封构件14通过紫外线可固化接合构件而被接合到基板11的开口部分。应当注意的是，接合构件可为热固性的。密封构件14由透射光的透明材料形成，并且在图中用粗箭头表示的来自透镜（未示出）的入射光通过密封构件14进入到图像传感器10的光接收表面10a。
在图1所示的具有倒装芯片结构的固态摄像设备中，光接收表面10a与基板11的开口部分的边缘表面彼此比较靠近。因此，担心的是已经通过密封构件14进入的入射光当中由基板11的开口部分的边缘表面反射的光可能进入光接收表面10a，从而使得闪烁和重影产生。
然而，通过设定光接收表面10a和基板11的开口部分的边缘表面的位置以使反射光不进入光接收表面10a，图像传感器10的芯片尺寸将变大。
本公开考虑到了上述情形，并致力于抑制闪烁和重影的发生。
根据本公开的实施例，所提供的固态摄像设备包括：基板，包括开口部分；以及固态摄像装置，该固态摄像装置在基板的下表面并在开口部分的周围被安装为倒装芯片，并且该固态摄像装置接收并光电转换由设置在基板的上表面上的透镜获取且从开口部分进入的光，基板的开口部分的周围比基板的其他部分薄。
基板的开口部分的周围可具有单层结构，基板的其他部分可具有多层结构。
基板的开口部分可具有通过树脂固定到开口部分的密封构件，该密封构件提供为用于保护固态摄像装置的光接收表面，并且该树脂可混合有碳黑填充物和颜料之一。
固态摄像设备还可包括遮光构件，该遮光构件提供在密封构件的在透镜侧的表面上或密封构件的在固态摄像装置侧的表面上，并且将自透镜进入固态摄像装置的光的一部分遮蔽，遮光构件的边缘表面相对于透镜的光轴方向的夹角可大于进入遮光构件的边缘部分的光的入射角。
遮光构件的边缘表面相对于透镜的光轴方向的夹角可大于进入遮光构件的边缘部分的光的最大入射角。
开口部分的边缘表面不需要与遮光构件的边缘表面的虚拟延伸面相交。
在本公开的实施例中，固态摄像设备包括：基板，包括开口部分；以及固态摄像装置，该固态摄像装置在基板的下表面并在开口部分的周围被安装为倒装芯片，并且该固态摄像装置接收并光电转换由设置在基板的上表面上的透镜获取且从开口部分进入的光，基板的开口部分的周围比基板的其他部分薄。
根据本公开的实施例，可抑制闪烁和重影的产生。
通过下面对如图所示的优选实施例的详细描述，本公开的这些以及其他的目标、特征和优点将变得清楚易懂。
附图说明
图1是示出现有技术中具有倒装芯片结构的固态摄像设备的结构示例的示意图；
图2是示出应用本公开的具有倒装芯片结构的固态摄像设备的结构示例的示意图；
图3是解释在应用本公开的固态摄像设备中基板的开口部分处的反射的示意图；
图4是示出应用本公开的固态摄像设备的另一个结构示例的示意图；
图5是示出应用本公开的固态摄像设备的另一个结构示例的示意图；以及
图6是解释遮光构件的位置以及光接收表面的端部和基板的开口部分的边缘表面之间的距离的示意图。
具体实施方式
在下文，将参考附图描述本公开的实施例。
[固态摄像设备的结构示例]
图2是示出应用本公开的固态摄像设备的实施例的结构示例的示意图。
图2所示的固态摄像设备包括CMOS（互补金属氧化物半导体）图像传感器30、基板31、凸块32、底层填料（UF）33、密封构件34和加固树脂35。
CMOS图像传感器30（在下文，简称为图像传感器30）包括光接收表面30a，在该光接收表面30a上包括光电转换器件的单元像素（在下文，也简称为像素）二维地设置成矩阵并且检测与已经进入像素单元中的光接收表面30a的光量相对应的电荷量以作为物理量。
基板31例如构造为刚性可挠基板且包括开口部分。在开口部分周围的下表面上，CMOS图像传感器30安装为倒装芯片，并且基板31通过凸块32电连接到CMOS图像传感器30。透镜（未示出）设置在基板31的上表面上，由透镜获取的光从基板31的开口部分进入图像传感器30的光接收表面30a。
在基板31中，开口部分的周围的厚度小于基板31的其他部分的厚度。具体而言，基板31的开口部分的周围的截面具有如图3所示的L形状，并且基板31的开口部分的周围部分P具有单层（刚性层）结构，而基板31的其他部分具有多层（刚性层和柔性层）结构。在图3所示的基板31中，连接到凸块32的焊垫（电极）和引线形成在包括开口部分的周围部分P的层上。
UF33由环氧树脂等形成，并且密封由凸块32所连接的图像传感器30和基板31之间的连接部分。
密封构件34由透射光的透明材料（例如，玻璃和树脂膜）形成，并且用作密封构件以保护图像传感器30的光接收表面30a的上部。红外线截止滤波器（IRCF，Infrared Ray Cut Filter）作为包括红外线吸收材料的滤波器可以连接到密封构件34的上表面或下表面。此外，密封构件34本身可为由玻璃、树脂膜等形成的IRCF，并具有密封构件的功能和吸收红外线的功能。密封构件34通过UV可固化加固树脂35固定到基板31的开口部分的单层基板，UV可固化加固树脂35混合有碳黑填充物、颜料等。应当注意的是，加固树脂35可以为热固性树脂。
通过上述结构，因为基板31的开口部分的周围形成为是薄的，所以可减少基板31的开口部分的边缘表面处的入射光反射，并且可抑制由来自基板31的开口部分的边缘表面的反射光引起的闪烁和重影的产生。
此外，尽管如图3所示来自透镜（未示出）的入射光的一部分（由粗箭头表示）被加固树脂35反射，但是由于基板31的开口部分的周围的截面、加固树脂35的形状以及与加固树脂35混合的碳黑填充物、颜料等，进入光接收表面30a的反射光减少。
因此，光接收表面30a可设定为靠近基板31的开口部分的边缘表面，并且由于可减小基板31的开口部分的面积，所以图像传感器30的芯片尺寸也可减小。结果，可降低每个芯片的成本。
此外，因为在图像传感器30中光接收表面30a可设定为靠近基板31的开口部分的边缘表面，所以图像传感器30的周边电路的规模可制作得较小，并且可推进半导体芯片的工艺进步。结果，可提供功耗低且运行速度提高的图像传感器。
此外，因为图像传感器30的芯片尺寸可减小，所以配备有图像传感器30的照相机模块的尺寸也可减小，由此本公开可应用于尤其要求小型化的配备有照相机的移动电话等。
[固态摄像设备的其他结构示例]
图4是示出应用本公开的具有倒装芯片结构的固态摄像设备的另一个结构示例的示意图。应当注意的是，在图4所示的固态摄像设备中，与图2所示的固态摄像设备对应的部分由相同的符号表示。
在图4中，遮光构件41由具有预定厚度的黑色膜构成，并且包括开口部分以使自透镜（未示出）进入图像传感器30的光接收表面30a的入射光通过。遮光构件41提供在透镜和图像传感器30之间的光路上，并且贴附到密封构件34的透镜侧表面。
来自透镜的大部分入射光从遮光构件41的开口部分进入图像传感器30的光接收表面30a，但是在来自透镜的入射光当中进入加固树脂35和基板31的开口部分的边缘表面的入射光被遮光构件41遮蔽。
此外，通过在遮光构件41的边缘表面和透镜的光轴方向之间形成夹角以使进入图像传感器30的光接收表面30a的入射光当中具有最大入射角的入射光通过图4中的遮光构件41的开口部分的边缘部分，该入射光不被遮光构件41的开口部分的边缘表面反射。换言之，遮光构件41的边缘表面和透镜的光轴之间形成的夹角（在下文，称为边缘表面角）大于进入遮光构件41的开口部分的边缘部分的入射光的入射角。应当注意的是，遮光构件41的开口部分的边缘表面的边缘表面角可以通过模制作为遮光构件41的膜而形成。
此外，遮光构件41的宽度（图中横向方向上的长度）设定为使得基板31的开口部分的边缘表面与遮光构件41的开口部分的边缘表面的虚拟延伸面不相交。换言之，已经通过遮光构件41的开口部分的边缘部分的入射光不被基板31的开口部分的边缘表面反射。
采用上述结构，入射光不被加固树脂35和基板31的开口部分的边缘表面反射，并且入射光也不被遮光构件41的开口部分的边缘表面反射。因此，可抑制由来自加固树脂35、基板31的开口部分的边缘表面以及遮光构件41的开口部分的边缘表面的反射光引起的闪烁和重影的发生。
此外，因为进入光接收表面30a的反射光的量可进一步减少，所以光接收表面30a和基板31的开口部分的边缘表面可设定为彼此更加靠近，由此基板31的开口部分的面积可进一步减小。因此，图像传感器30的芯片尺寸可进一步减小。
尽管在上面的描述中遮光构件41贴附到密封构件34的透镜侧表面，但是遮光构件41可贴附到密封构件34的在透镜侧表面的相反侧的表面（图像传感器30侧的表面）。
[固态摄像设备的另一个结构示例]
图5是示出应用本公开的具有倒装芯片结构的固态摄像设备的另一个结构示例的示意图。应当注意的是，在图5所示的固态摄像设备中，与图4所示的固态摄像设备相对应的部分由相同的符号表示。
具体而言，在图5所示的固态摄像设备中，遮光构件51连接到密封构件34的图像传感器30侧表面。
应当注意的是，尽管在图4所示的固态摄像设备中遮光构件由黑色膜形成，但是在图5所示的固态摄像设备中遮光构件51可以通过将印刷材料印刷到密封构件34上而形成。印刷材料的示例包括由炭填充物、颜料等着色成黑色的环氧树脂、丙烯酸树脂和环氧-丙烯酸树脂，并且该印刷材料具有UV可固化性或热固性。作为选择，印刷材料可为具有常温可固化性的树脂。丝网印刷法或喷墨印刷法用作该印刷材料的印刷法。
应当注意的是，当遮光构件51为流体型印刷材料时，遮光构件51的边缘表面角获得为根据密封构件34的润湿特性所确定的印刷材料的接触角。应当注意的是，边缘表面角可根据多次印刷的印刷材料的重叠程度来获得。
作为选择，遮光构件51可通过气相沉积将薄膜沉积在密封构件34上来形成。在此情况下，遮光构件51在对沉积的薄膜进行图案化以形成开口部分的过程中通过进行侧向蚀刻来形成。
采用上述结构，入射光不被加固树脂35和基板31的开口部分的边缘表面反射，并且入射光也不被遮光构件51的开口部分的边缘表面反射。因此，可抑制由来自加固树脂35、基板31的开口部分的边缘表面和遮光构件51的开口部分的边缘表面的反射光引起的闪烁和重影的产生。
此外，因为进入光接收表面30a的反射光的量可进一步减少，所以光接收表面30a和基板31的开口部分的边缘表面可设置为彼此更加靠近，由此基板31的开口部分的面积可进一步减小。因此，图像传感器30的芯片尺寸可进一步减小。
[遮光构件的位置以及光接收表面的端部与基板的开口部分的边缘表面之间的距离]
这里，将参考图6描述遮光构件相对于图像传感器的位置以及光接收表面的端部与基板的开口部分的边缘表面之间的距离。应当注意的是，下面的描述将在图1所示的固态摄像设备中在遮光构件贴附到密封构件14的图像传感器10侧表面的情况下给出遮光构件相对于图像传感器的位置以及光接收表面的端部与基板的开口部分的边缘表面之间的距离。
遮光构件61相对于图像传感器10的位置包括预定的变化，但是该变化被抑制在一定的程度内。图6所示的曲线是表示遮光构件61的边缘部分（边缘表面）的位置变化的分布曲线。具体而言，图6的分布曲线的峰值位置表示遮光构件61的边缘表面的设计位置，并且遮光构件61的边缘表面的实际位置包含偏离设计位置的最大误差σ。
当来自透镜的主光线以一定的入射角（CRA：主光线角）进入图像传感器10的光接收表面10a时，对应于主光线的上光线和下光线也以各自的入射角进入。
在图6中，对应于主光线且进入光接收表面10a的端部的上光线不被遮光构件61阻挡，并且主光线以及对应于主光线的上光线和下光线毫无遗漏地进入光接收表面10a。
此外，在图6中，已经通过而没有被遮光构件61阻挡的下光线甚至在被基板11的开口部分的边缘表面反射时也不进入光接收表面10a的端部。
换言之，遮光构件61相对于图像传感器10的位置是这样的位置，在该位置处遮光构件61的开口部分的边缘部分的主光线以及对应于主光线的上光线和下光线毫无遗漏地进入光接收表面10a，而下光线的反射光不进入光接收表面10a。
这里，当基板11的开口部分的边缘部分与光接收表面10a的边缘部分之间的距离由D表示并且基板11的开口部分的边缘部分与下光线的反射光进入图像传感器10的位置之间的距离由D′表示时，只要满足下面的公式（1），下光线的反射光就不进入光接收表面10a。
D>D′...（1）
这里，当密封构件14与图像传感器10的表面之间的距离（间隙长度）由G表示，下光线的入射角由θL表示，并且密封构件14与下光线在基板11的开口部分的边缘表面处的反射位置之间的距离由X表示时，D′由下面的公式（2）表示。
D′=（G–X）tanθL...（2）
而且，当遮光构件61的边缘表面自设计位置朝着开口部分的中心偏离与最大误差σ相对应的量的位置与垂直于光接收表面10a的端部的位置之间的距离由L表示时，建立下面的公式（3）。
L+D=2σ+XtanθL...（3）
因此，距离X可由下面的公式（4）表示。
X=（L+D-2σ）/tanθL...（4）
公式（4）表示的距离X带入公式（2），公式（1）可由下面的公式（5）表示。
D>（GtanθL–L+2σ）/2...（5）
这里，当上光线的入射角由θU表示时，建立L=GtanθU。因此，上面的公式（5）可由下面的公式（6）表示。
D>{G（tanθL-tanθU）+2σ}/2...（6）
换言之，通过设计固态摄像设备以使其满足上面的公式（6），已经通过而没有被遮光构件61阻挡的下光线甚至在被基板11的开口部分的边缘表面反射时也不进入光接收表面10a的端部，由此可抑制由来自基板11的开口部分的边缘表面的反射光引起的闪烁和重影的发生。
此外，根据公式（6），当间隙长度G变得较小时，基板11的开口部分的边缘部分与光接收表面10a的端部之间的距离D可制作得较小。换言之，通过薄化基板11，基板11的开口部分的边缘部分与光接收表面10a的端部之间的距离D可制作得较小，并且最终基板11的开口部分的面积可进一步减小。
应当注意的是，本公开不限于上面的实施例，而是可在不脱离本公开要点的情况下进行各种修改。
本公开也可采取下面的结构。
（1）一种固态摄像设备，包括：
基板，包括开口部分；以及
固态摄像装置，该固态摄像装置在基板的下表面并在开口部分的周围被安装为倒装芯片，并且该固态摄像装置接收并光电转换由设置在基板的上表面上的透镜获取且从开口部分进入的光，
基板的开口部分的周围比基板的其他部分薄。
（2）根据（1）的固态摄像设备，
其中基板的开口部分的周围具有单层结构，基板的其他部分具有多层结构。
（3）根据（1）或（2）的固态摄像设备，
其中基板的开口部分具有通过树脂固定到开口部分的密封构件，该密封构件提供为用于保护固态摄像装置的光接收表面，并且
其中该树脂混合有碳黑填充物和颜料之一。
（4）根据（3）的固态摄像设备，还包括
遮光构件，该遮光构件提供在密封构件的在透镜侧的表面上或密封构件的在固态摄像装置侧的表面上，并且将自透镜进入固态摄像装置的光的一部分遮蔽，
其中遮光构件的边缘表面相对于透镜的光轴方向的夹角大于进入遮光构件的边缘部分的光的入射角。
（5）根据（4）的固态摄像设备，
其中遮光构件的边缘表面相对于透镜的光轴方向的夹角大于进入遮光构件的边缘部分的光的最大入射角。
（6）根据（4）或（5）的固态摄像设备，
其中开口部分的边缘表面与遮光构件的边缘表面的虚拟延伸面不相交。
本申请包含2011年7月27日提交至日本专利局的日本优先权专利申请JP 2011-163935中公开的相关主题事项，其全部内容通过引用结合于此。
本领域的技术人员应当理解的是，在所附权利要求或其等同方案的范围内，根据设计需要和其他因素，可以进行各种修改、结合、部分结合和替换。

Claims (6)

1.一种固态摄像设备，包括：
基板，包括开口部分；以及
固态摄像装置，该固态摄像装置在该基板的下表面并在该开口部分的周围被安装为倒装芯片，并且该固态摄像装置接收并光电转换由设置在该基板的上表面上的透镜获取且从该开口部分进入的光，
该基板的该开口部分的周围比该基板的其他部分薄。
2.根据权利要求1所述的固态摄像设备，
其中该基板的该开口部分的周围具有单层结构，该基板的其他部分具有多层结构。
3.根据权利要求2所述的固态摄像设备，
其中该基板的该开口部分具有通过树脂固定到该开口部分的密封构件，该密封构件提供为用于保护该固态摄像装置的光接收表面，并且
其中该树脂混合有碳黑填充物和颜料之一。
4.根据权利要求3所述的固态摄像设备，还包括
遮光构件，该遮光构件提供在该密封构件的在透镜侧的表面上或该密封构件的在固态摄像装置侧的表面上，并且该遮光构件将自该透镜进入该固态摄像装置的光的一部分遮蔽，
其中该遮光构件的边缘表面相对于该透镜的光轴方向的夹角大于进入该遮光构件的边缘部分的光的入射角。
5.根据权利要求4所述的固态摄像设备，
其中该遮光构件的边缘表面相对于该透镜的光轴方向的夹角大于进入该遮光构件的边缘部分的光的最大入射角。
6.根据权利要求5所述的固态摄像设备，
其中该开口部分的边缘表面与该遮光构件的边缘表面的虚拟延伸面不相交。
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