CN104716149A - 固态摄像器件、其制造方法以及电子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及固态摄像器件、其制造方法，以及包含该固态摄像器件的电子装置。该固态摄像器件包括：固态摄像元件，其输出取决于在感光面上感测到的光量的图像信号；半导体元件，其对从所述固态摄像元件输出的所述图像信号执行信号处理；以及基板，其电连接到所述固态摄像元件和所述半导体元件。成型树脂将所述半导体元件密封成处于被容纳在容纳区域内的状态，所述容纳区域设置在所述基板上。而且，所述固态摄像元件隔着所述成型树脂层叠在所述半导体元件上。根据本发明，可以减小固态摄像器件的厚度。

Description

固态摄像器件、其制造方法以及电子装置
技术领域
本发明涉及固态摄像器件、其制造方法，以及电子装置，并且尤其涉及可被制造得更薄的固态摄像器件、其制造方法以及电子装置。
背景技术
在相关技术中，诸如移动电话或智能手机之类的电子装置设置有诸如电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器之类的固体摄像器件，并从而具有拍摄图像的拍摄功能。此外，近年来，随着电子装置的小型化与多功能化，已提出了如下结构，在该结构中，将拍摄图像并输出图像信号的固态摄像器件以及对图像信号执行信号处理的半导体元件容纳在同一封装(package)中。
例如，在日本未经审查的专利申请公开第2004-6564号中，披露了由分层结构(layered structure)构成的多层式半导体器件，在该分层结构中，将半导体元件安装在基板上，并且隔着隔热层(heat insulating layer)将固态摄像元件固定在半导体元件的上表面上。
然而，此后，如果假设进一步减小电子装置的大小，那么就需要由比日本未经审查的专利申请公开第2004-6564号所披露的分层结构薄得多的分层结构构成的固态摄像器件。
发明内容
鉴于这种情况提出本发明，其能够进一步降低装置的厚度。
根据本发明的实施例，提供一种固态摄像器件，该固态摄像器件包括：固态摄像元件，其输出取决于在感光面上感测到的光量的图像信号；半导体元件，其对从所述固态摄像元件输出的所述图像信号执行信号处理；以及基板，其电连接到所述固态摄像元件和所述半导体元件，其中，所述半导体元件被成型树脂密封成处于被容纳在容纳区域内的状态，所述容纳区域设置在所述基板上，并且其中，所述固态摄像元件隔着所述成型树脂层叠在所述半导体元件上。
根据本发明的另一实施例，提供一种固态摄像器件的制造方法，所述固态摄像器件具有：固态摄像元件，其输出取决于在感光面上感测到的光量的图像信号；半导体元件，其对从所述固态摄像元件输出的所述图像信号执行信号处理；以及基板，其电连接到所述固态摄像元件和所述半导体元件。所述方法包括：使用成型树脂将所述半导体元件密封成处于被容纳在容纳区域内的状态，所述容纳区域设置在所述基板上；以及隔着所述成型树脂将所述固态摄像元件层叠在所述半导体元件上。
根据本发明的又一实施例，提供一种电子装置，其包括固态摄像器件，所述固态摄像器件包括：固态摄像元件，其输出取决于在感光面上感测到的光量的图像信号；半导体元件，其对从所述固态摄像元件输出的所述图像信号执行信号处理；以及基板，其电连接到所述固态摄像元件和所述半导体元件，其中，所述半导体元件被成型树脂密封成处于被容纳在容纳区域内的状态，所述容纳区域设置在所述基板上，并且其中，所述固态摄像元件隔着所述成型树脂层叠在所述半导体元件上。
在实施例中，使用成型树脂来密封所述半导体元件，使其处于被容纳在设置在基板上的容纳区域内的状态。所述固态摄像元件隔着所述成型树脂层叠在所述半导体元件上。
在这种情况下，能够进一步减小厚度。
附图说明
图1是示出了本发明的固态摄像器件的第一实施例的构造示例的图；
图2是示出了固态摄像器件的制造方法的图；
图3是示出了固态摄像器件的另一制造方法的图；
图4是示出了本发明的固态摄像器件的第二实施例的构造示例的图；
图5是示出了本发明的固态摄像器件的第三实施例的构造示例的图；
图6是示出了设置有固态摄像器件的相机模块的构造示例的图；以及
图7是示出了电子装置的构造示例的框图。
具体实施方式
在下文中，将参照图来说明本发明的具体实施例。
图1是示出了本发明的固态摄像器件的第一实施例的构造示例的图。
在图1中示出了固态摄像器件11的横截面的构造示例。固态摄像器件11设置有有机基板12、半导体元件13、成型树脂(molding resin)14、固态摄像元件15、成型树脂16以及密封玻璃17。此外，在固态摄像器件11中，有机基板12和固态摄像元件15经由接合线18a和18b彼此电连接。有机基板12和半导体元件13经由接合线19a和19b彼此电连接。
有机基板12电连接到半导体元件13和固态摄像元件15，并且在其内部形成有布线。这里，面向图1的上侧的表面是指有机基板12的正面，并且面向图1的下侧的表面是指有机基板12的背面。
在有机基板12的正面上例如安装有片状部件(chip component)21a与21b，片状部件21a与21b为诸如电容器或电阻器之类的电子部件。而且，在有机基板12的正面上，形成有分别与接合线18a和18b相连接的内引线22a和22b以及分别与接合线19a和19b相连接的内引线23a和23b。此外，在有机基板12的背面上，形成有安装端子24a和24b，这些安装端子用于与(其上安装有固态摄像器件11的)电子装置(未示出)的连接。
在有机基板12上形成有贯穿有机基板12的贯通部25。贯通部25被形成为具有能够容纳半导体元件13的大小，并且其为容纳半导体元件13的容纳区域。
半导体元件13具备信号处理电路的功能，例如其对从固态摄像元件15输出的图像信号执行图像处理。半导体元件13被成型树脂14密封成处于被容纳在形成于有机基板12上的贯通部25内的状态。半导体元件13的一部分或如图所示半导体元件13的至少背面在有机基板12的背面侧露出。此外，半导体元件13的厚度等于或小于有机基板12的厚度。
成型树脂14为用于密封半导体元件13的树脂。此外，成型树脂14的上表面是平的。在成型树脂14的上表面上隔着隔离物(未示出)设置有固态摄像元件15。
固态摄像元件15具有感光面，在该感光面上，多个像素呈二维排列。例如，固态摄像元件15感测经由稍后将说明的图6中的光学系统53照射到感光面上的光，并输出取决于各像素接收到的光量的图像信号。此外，固态摄像元件15隔着成型树脂14层叠在半导体元件13上。
成型树脂16是对安装在有机基板12的正面上的片状部件21a与21b等进行密封的树脂，且被形成为具有比接合线18a与18b高的预定高度(厚度)。
密封玻璃17被固定到成型树脂16上以覆盖固态摄像元件15的感光面，并且将设置有固态摄像元件15的空间气密地密封。
由于半导体元件13被容纳在有机基板12的贯通部25内，所以即使当采用了通过层叠半导体元件13和固态摄像元件15形成的分层结构时，具有上述构造的固态摄像器件11也可以降低封装的厚度。
此外，在固态摄像器件11中，通过这种分层结构，能够使接合线18a和18b的从固态摄像元件15到有机基板12的高度距离(向下的高度)比相关技术短了半导体元件13的厚度。而且，接合线18a和18b的下降角度可以比相关技术更缓和。相应地，能够增加使用接合线18a和18b的引线接合的可靠性与接合强度。
而且，在固态摄像器件11中，通过这种使半导体元件13的背面在有机基板12的背面侧上露出的构造，容易确保半导体元件13产生的热量的散热路径。相应地，能够抑制固态摄像元件15的温度升高。例如，在固态摄像器件11中，能够将散热板(未示出)直接附接到半导体元件13。而且，由于半导体元件13与固态摄像元件15是隔着成型树脂14层叠的，所以能够避免从半导体元件13产生的热量直接传递到固态摄像元件15。此外，成型树脂14优选具有更低的热导率。
用这种方式，由于半导体元件13能够很好地进行散热，并抑制了从半导体元件13到固态摄像元件15的热传递，所以能够避免固态摄像元件15的温度升高，以便例如通过抑制噪声的产生来减少图像质量的劣化。
此外，在图1的构造示例中，贯穿有机基板12的贯通部25是容纳半导体元件13的容纳区域。然而，容纳半导体元件13的容纳区域并不必贯穿有机基板12。例如，即使在有机基板12上形成有凹部并且将半导体元件13容纳于该凹部的构造中，也能够如上所述地减小厚度。
接着，将参照图2来说明固态摄像器件11的制造方法。
首先，在第一步骤中，在预先形成有贯通部25的有机基板12的正面上安装片状部件21a与21b等之后，将具有耐热性以及绝缘性的耐热带31(例如，聚酰亚胺胶带)粘在有机基板12的背面上。耐热带31是用于在形成于有机基板12上的贯通部25中设置半导体元件13的基础。
接着，在第二步骤中，将半导体元件13固定到耐热带31上。这时，例如，可以通过使用晶片接合材料把半导体元件13固定到耐热带31。可以通过预先向耐热带31涂覆粘合剂将半导体元件13固定到耐热带31。之后，用接合线19a及19b将有机基板12与半导体元件13彼此电连接。
接着，在第三步骤中，通过使用模具32使成型树脂14以及成型树脂16同时成型。于是，在通过成型树脂14密封半导体元件13的同时，通过成型树脂16密封片状部件21a与21b。
接着，在第四步骤中，使耐热带31从有机基板12的背面脱离，并且通过切割刀片33进行切割(分离)。这时，由于耐热带31已被脱离，所以半导体元件13的背面在有机基板12的背面侧露出。
接着，在第五步骤中，由于固态摄像元件15被置于成型树脂14上，所以在分层结构的构造中，半导体元件13与固态摄像元件15隔着成型树脂14层叠。之后，经由接合线18a与18b将有机基板12与固态摄像元件15彼此电连接。在将密封玻璃17固定到成型树脂16的同时，将设置有固态摄像元件15的空间被气密地密封起来。
根据这些步骤，半导体元件13被成型树脂14密封成处于被容纳在贯通部25内的状态，并且能够制造通过隔着成型树脂14层叠半导体元件13以及固态摄像元件15而形成的固态摄像器件11。
此外，在该制造方法中，通过使用可切出多个固态摄像器件11的集合体基板，在用切割刀片33进行切割之后再固定固态摄像元件15以及密封玻璃17。相反地，例如，也可以在固定固态摄像元件15以及密封玻璃17之后，再使用切割刀片33来进行切割。
换言之，将参照图3说明固态摄像器件11的另一制造方法。
在图3中，示出了在使用可切出多个固态摄像器件11的集合体基板的构造中的两个相邻的固态摄像器件11-1以及固态摄像器件11-2。
此外，固态摄像器件11-1以及固态摄像器件11-2被构造成彼此相类似，并且用相同的附图标记来标注构成固态摄像器件11-1以及固态摄像器件11-2中的每者的各个部分。此外，如以上参照图2所说明的，到第三步骤为止，制造了集合体基板，利用模具32使成型树脂14-1及14-2及成型树脂16-1及16-2成型，并且使耐热带31从处于一体状态的有机基板12-1以及12-2的背面脱离。
如图3的上侧所示，将固态摄像元件15-1以及15-2设置在成型树脂14-1及14-2上。而且，通过接合线19a-1及19b-1将有机基板12-1与固态摄像元件15-1彼此电连接，并且通过接合线19a-2以及19b-2将有机基板12-2以及固态摄像元件15-2彼此电连接。此外，将处于一体状态的密封玻璃17-1以及17-2固定到成型树脂16-1及16-2。
之后，如图3的下侧所示，用切割刀片33将固态摄像器件11切割(分离)成固态摄像器件11-1以及固态摄像器件11-2。
由于采用了这些步骤，能够提高制造固态摄像器件11时的操作效率。
接着，图4是示出了本发明的固态摄像器件的第二实施例的构造示例的图。
在图4所示的固态摄像器件11A中，用相同的附图标记来标注与图1的固态摄像器件11中所使用的组件相同的组件，并省略其详细的说明。换言之，从如下角度来说，固态摄像器件11A与图1的固态摄像器件11在构造上相似：半导体元件13被成型树脂14密封成处于被容纳在贯通部25内的状态，并且半导体元件13以及固态摄像元件15隔着成型树脂14层叠。
然而，从如下角度来说，固态摄像器件11A具有与图1的固态摄像器件11不同的构造：在有机基板12A的贯通部25中设置有台阶部41a与41b，并且在台阶部41a与41b中分别形成有内引线23a和23b。换言之，台阶部41a与41b设置在有机基板12A的贯通部25中，使得有机基板12A的正面的一部分变得更低。例如，台阶部41a与41b形成为具有与半导体元件13的厚度相同的厚度，且接合线19a与19b分别与内引线23a以及23b相连接。
通过这种构造，能够在固态摄像器件11A中将用于与半导体元件13的连接的接合线19a与19b的高度降低成低于图1的固态摄像器件11的构造中的相应高度。换言之，在固态摄像器件11A中，在比有机基板12A的形成有内引线22a与22b的正面低的位置形成内引线23a与23b。因此，例如，能够得到使接合线19a与19b不从有机基板12A的正面突出的构造。相应地，固态摄像器件11A可以比图1的固态摄像器件11薄得多。
接着，图5是示出了本发明的固态摄像器件的第三实施例的构造示例的图。
在图5所示的固态摄像器件11B中，用相同的附图标记来标注与图4的固态摄像器件11A中所使用的组件相同的组件，并省略其详细的说明。换言之，从如下角度来说，固态摄像器件11B与图4的固态摄像器件11A构造相似：半导体元件13被成型树脂14密封成处于被容纳在贯通部25内的状态，半导体元件13以及固态摄像元件15隔着成型树脂14层叠，并且设置了形成有内引线23a以及23b的台阶部41a以及41b。
然而，从如下角度来说，固态摄像器件11B具有与图1的固态摄像器件11不同的构造：固态摄像元件15经由凸块42a及42b连接到有机基板12B。换言之，在固态摄像器件11B中，将固态摄像元件15倒装在有机基板12B上。
通过这种构造，有机基板12B能够比具有利用接合线18a以及18b来连接固态摄像元件15的构造的固态摄像器件11以及11A薄得多。换言之，在固态摄像器件11以及11A中，需要将密封玻璃17设置成与接合线18a及18b一样高。相反，有机基板12B却能够使密封玻璃17设置成更加靠近固态摄像元件15，从而能够降低厚度。
此外，半导体元件13与固态摄像元件15的分层结构并不仅限于上述第一至第三实施例的构造。固态摄像器件11还可采用其他的分层结构。
接着，图6是示出了设置有固态摄像器件11的相机模块的构造示例的图。
如图6所示，相机模块51设置有固态摄像器件11以及光学单元52。光学单元52设置有由多个透镜构成的光学系统53以及用于保持光学系统53的各透镜的保持部54。光学单元52层叠在固态摄像器件11的成型树脂16上。
在以这种方式构成的相机模块51中，由于使上述的固态摄像器件11变薄，所以能够降低具有这种构造的整个相机模块51的高度。
此外，可以在不同种类的电子装置中使用各上述实施例的固态摄像器件11，这些电子装置例如包含数码照相机或数码摄像机的摄像系统、具备拍摄功能的移动电话或具备拍摄功能的其他装置。
图7是示出了安装在电子装置中的摄像器件的构造示例的框图。
如图7所示，摄像器件101设置有光学系统102、摄像元件103、信号处理电路104、监视器105以及存储器106，并能够拍摄静态图像以及动态图像。
光学系统102具有一个或多个透镜，将来自于被摄物的图像光(入射光)引导到摄像元件103，并在摄像元件103的感光面(传感器部)上形成图像。
将上述实施例中每者的固态摄像器件11用作摄像元件103。在摄像元件103中，在一定时间段内积累了与经由光学系统102形成在感光面上的图像相一致的电子。然后，将与摄像元件103上积累的电子相一致的信号提供给信号处理电路104。
信号处理电路104对从摄像元件103输出的图像信号执行多种信号处理。经信号处理电路104执行信号处理而获得的图像(图像数据)被提供给监视器105，以在其上显示，并且被提供到及存储在存储器106中。
在具有这种构造的摄像器件101中，由于采用了上述实施例中每者的固态摄像器件11，所以例如能够获得具有低得多的噪声水平的图像。
此外，本发明还可以采用如下构造。
(1)一种固态摄像器件，其包括：固态摄像元件，其输出取决于在感光面上感测到的光量的图像信号；半导体元件，其对从所述固态摄像元件输出的所述图像信号执行信号处理；以及基板，其电连接到所述固态摄像元件和所述半导体元件，其中，所述半导体元件被成型树脂密封成处于被容纳在容纳区域内的状态，所述容纳区域设置在所述基板上，并且其中，所述固态摄像元件隔着所述成型树脂层叠在所述半导体元件上。
(2)根据上述(1)的固态摄像器件，其中，所述容纳区域是被形成为贯穿所述基板的贯通部。
(3)根据上述(2)的固态摄像器件，其中，在所述基板上形成有安装端子以用于与电子装置的连接，在所述电子装置上安装有所述固态摄像器件，并且被容纳于所述贯通部内的所述半导体元件的一部分在形成有所述安装端子的表面侧露出。
(4)根据上述(2)或(3)的固态摄像器件，其中，在所述基板上，在与形成有所述安装端子的表面相反的表面上形成有内引线，所述内引线连接到用于使所述固态摄像元件和所述半导体元件彼此电连接的多条接合线。
(5)根据上述(4)的固态摄像器件，其中，在形成在所述基板上的所述贯通部中设置有台阶部，所述台阶部使所述基板的形成有所述内引线的一侧上的一部分表面变低，并且其中，在所述台阶部中形成有所述内引线，所述内引线连接到用于与所述半导体元件的电连接的所述接合线。
(6)根据上述(1)至(3)中任意一项的固态摄像器件，其中，所述固态摄像元件被倒装在所述基板上。
(7)一种固态摄像器件的制造方法，所述固态摄像器件具有：固态摄像元件，其输出取决于在感光面上感测到的光量的图像信号；半导体元件，其对从所述固态摄像元件输出的所述图像信号执行信号处理；以及基板，其电连接到所述固态摄像元件和所述半导体元件，所述方法包括：使用成型树脂将所述半导体元件密封成处于被容纳在容纳区域内的状态，所述容纳区域设置在所述基板上；以及隔着所述成型树脂将所述固态摄像元件层叠在所述半导体元件上。
(8)一种电子装置，其包括固态摄像器件，所述固态摄像器件包括：固态摄像元件，其输出取决于在感光面上感测到的光量的图像信号；半导体元件，其对从所述固态摄像元件输出的所述图像信号执行信号处理；以及基板，其电连接到所述固态摄像元件和所述半导体元件，其中，所述半导体元件被成型树脂密封成处于被容纳在容纳区域内的状态，所述容纳区域设置在所述基板上，并且其中，所述固态摄像元件隔着所述成型树脂层叠在所述半导体元件上。
此外，本发明的实施例不局限与上述实施例，并且在不偏离本发明的范围的情况下，可以增加不同的改变。
本申请要求于2013年12月13日提交的日本在先专利申请JP2013-257917的权益，其全部内容通过引用的方式合并入本文。

Claims (9)

1.一种固态摄像器件，其包括：
固态摄像元件，其输出取决于在感光面上感测到的光量的图像信号；
半导体元件，其对从所述固态摄像元件输出的所述图像信号执行信号处理；以及
基板，其电连接到所述固态摄像元件和所述半导体元件，
其中，所述半导体元件被成型树脂密封成处于被容纳在容纳区域内的状态，所述容纳区域设置在所述基板上，并且
其中，所述固态摄像元件隔着所述成型树脂层叠在所述半导体元件上。
2.根据权利要求1所述的固态摄像器件，
其中，所述容纳区域是被形成为贯穿所述基板的贯通部。
3.根据权利要求2所述的固态摄像器件，
其中，在所述基板上形成有安装端子以用于与电子装置的连接，在所述电子装置上安装有所述固态摄像器件，并且被容纳于所述贯通部内的所述半导体元件的一部分在形成有所述安装端子的表面侧露出。
4.根据权利要求3所述的固态摄像器件，
其中，在所述基板上，在与形成有所述安装端子的表面相反的表面上形成有内引线，所述内引线连接到用于使所述固态摄像元件和所述半导体元件彼此电连接的多条接合线。
5.根据权利要求4所述的固态摄像器件，
其中，在形成在所述基板上的所述贯通部中设置有台阶部，所述台阶部使所述基板的形成有所述内引线的一侧上的一部分表面变低，并且
其中，在所述台阶部中形成有所述内引线，所述内引线连接到用于与所述半导体元件的电连接的所述接合线。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的固态摄像器件，
其中，所述固态摄像元件被倒装在所述基板上。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的固态摄像器件，
其中，所述成型树脂由用于避免从所述半导体元件产生的热量直接传递到所述固态摄像元件的树脂材料制成。
8.一种固态摄像器件的制造方法，所述固态摄像器件具有：
固态摄像元件，其输出取决于在感光面上感测到的光量的图像信号；
半导体元件，其对从所述固态摄像元件输出的所述图像信号执行信号处理；以及
基板，其电连接到所述固态摄像元件和所述半导体元件，所述方法包括：
使用成型树脂将所述半导体元件密封成处于被容纳在容纳区域内的状态，所述容纳区域设置在所述基板上；以及
隔着所述成型树脂将所述固态摄像元件层叠在所述半导体元件上。
9.一种电子装置，其包括权利要求1-7中任一项所述的固态摄像器件。
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