CN108697313A - 摄像装置、内窥镜和摄像装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

摄像装置(1)具有：摄像元件(10)，其具有将受光面(10SA)的第1电极(12)与背面(10SB)的第2电极(14)连接起来的配线(13)；第1配线板(30)，其突出有飞线(31)的端面(30SS)与摄像元件(10)的背面(10SB)对置配置；以及第2配线板(40)，其前端面(40SS)与背面(10SB)对置配置，第1配线板(30)的上表面(30SA)与第2主面(40SB)粘接，飞线(31)被弯折，并与第2电极(14)接合，将第2电极(14)与飞线(31)之间的接合部进行密封的密封部件(51)和将第2配线板(40)的前端面(40SS)与背面(10SB)进行粘接的粘接部件(52)由一体的固化型树脂(50)构成。

Description

摄像装置、内窥镜和摄像装置的制造方法
技术领域
本发明涉及摄像装置、在前端硬性部具有所述摄像装置的内窥镜和所述摄像装置的制造方法，其中，该摄像装置具有：摄像元件；第1配线板，其具有与所述摄像元件的背面的电极接合的飞线；以及第2配线板，其第2主面与第1配线板粘接并且前端面与所述摄像元件粘接。
背景技术
配设在内窥镜的前端硬性部的摄像装置为了实现低侵害化而特别期望小型化。而且，上述摄像装置在向前端硬性部的框体插入时或使用时，由于被施加应力，因此具有破损的可能性。
在日本特开2015-8901号公报中公开了如下的摄像单元：将摄像元件的受光面的电极与第1基板的内部引线(飞线)之间的接合部通过密封树脂进行密封，并且将粘接有第1基板的第2基板的前端面与摄像元件的背面通过粘接剂进行粘接并固定。第1基板为挠性配线板，第2基板为比第1基板厚的非挠性配线板。
在上述摄像单元中，由于在将接合部通过密封树脂进行密封之后，通过粘接剂粘接第2基板，因此工序较为繁琐。
另外，在日本特开2014-75764号公报中，公开了通过晶片级芯片尺寸封装(W-CSP)技术而制作的摄像装置。在W-CSP型的摄像装置的制造方法中，首先，在半导体晶片的受光面上形成多个受光部、以及与各个受光部电连接的多个外部电极。在半导体晶片的受光面上粘接玻璃晶片而制作接合晶片。然后，形成从接合晶片的受光面到达与该受光面对置的背面的配线而使受光面的外部电极与背面的电极电连接。通过切断接合晶片来制作多个摄像元件。然后将配线板的电极与摄像元件的背面的电极接合。
上述摄像装置以仅配线板与摄像元件接合的状态插入到框体的内部，然后，将密封树脂填充到框体的内部。
因此，在将上述摄像装置向框体的内部插入时，如果被施加应力，则会有破损的可能性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-075764号公报
专利文献2：日本特开2014-75764号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明的目的在于，提供容易制造且可靠性高的摄像装置、在前端硬性部具有所述摄像装置的内窥镜、以及所述摄像装置的制造方法。
用于解决课题的手段
本发明的实施方式涉及摄像装置，该摄像装置具有：摄像元件，其具有受光面和与所述受光面对置的背面，并具有将所述受光面的第1电极与所述背面的第2电极连接起来的配线；第1配线板，其具有上表面、与所述上表面对置的下表面、以及与所述上表面垂直的端面，突出有飞线的所述端面与所述摄像元件的所述背面对置配置；以及第2配线板，其具有第1主面、与所述第1主面对置的第2主面、以及与所述第1主面垂直的前端面，所述第1配线板的所述上表面与所述第2主面粘接，并且所述前端面与所述摄像元件的所述背面对置配置，所述飞线被弯折，该飞线的前端部与所述摄像元件的所述第2电极接合，所述摄像元件的所述第2电极与所述飞线的所述前端部之间的接合部由密封部件进行密封，所述第2配线板的所述前端面与所述摄像元件的所述背面经由粘接部件进行粘接，所述密封部件与所述粘接部件由一体的固化型树脂构成。
另一个实施方式涉及内窥镜，该内窥镜在前端硬性部具有摄像装置，该摄像装置具有：摄像元件，其具有受光面和与所述受光面对置的背面，并具有将所述受光面的第1电极与所述背面的第2电极连接起来的配线；第1配线板，其具有上表面、与所述上表面对置的下表面、以及与所述上表面垂直的端面，突出有飞线的所述端面与所述摄像元件的所述背面对置配置；以及第2配线板，其具有第1主面、与所述第1主面对置的第2主面、以及与所述第1主面垂直的前端面，所述第1配线板的所述上表面与所述第2主面粘接，并且所述前端面与所述摄像元件的所述背面对置配置，所述飞线被弯折，该飞线的前端部与所述摄像元件的所述第2电极接合，所述摄像元件的所述第2电极与所述飞线的所述前端部之间的接合部由密封部件进行密封，所述第2配线板的所述前端面与所述摄像元件的所述背面经由粘接部件进行粘接，所述密封部件与所述粘接部件由一体的固化型树脂构成。
再一个实施方式涉及摄像装置的制造方法，该摄像装置具有：摄像元件，其具有受光面和与所述受光面对置的背面，并具有将所述受光面的第1电极与所述背面的第2电极连接起来的配线；第1配线板，其从端面突出有飞线；以及第2配线板，其与所述第1配线板粘接，其中，该制造方法具有如下工序：将所述摄像元件的所述第2电极与所述飞线的前端部接合；将所述飞线弯折，并且将所述第1配线板与所述第2配线板粘接；以及对一体的固化型树脂进行固化处理，其中，所述一体的固化型树脂构成将所述第2电极与所述前端部之间的接合部进行密封的密封部件、以及所述第2配线板的前端面与所述摄像元件的所述背面之间的粘接部件。
发明效果
根据本发明，能够提供容易制造且可靠性高的摄像装置、在前端硬性部具有所述摄像装置的内窥镜、以及所述摄像装置的制造方法。
附图说明
图1是第1实施方式的摄像装置的立体图。
图2是第1实施方式的摄像装置的沿着图1的II-II线的剖视图。
图3是用于说明第1实施方式的摄像装置的制造方法的流程图。
图4A是用于说明第1实施方式的摄像装置的制造方法的剖视图。
图4B是用于说明第1实施方式的摄像装置的制造方法的剖视图。
图5是用于说明第1实施方式的摄像装置的制造方法的剖视图。
图6是用于说明第2实施方式的摄像装置的制造方法的摄像元件的立体图。
图7是第3实施方式的内窥镜的立体图。
具体实施方式
<第1实施方式>
以下参照附图对本发明的第1实施方式的摄像装置1进行说明。另外，附图是示意性的，各部件的厚度与宽度的关系、各个部件的厚度的比例、电极的数量、排列间距等与现实不同。此外，在附图相互之间，有时也包含彼此的尺寸关系和比例不同的部分。而且，对于一部分结构，例如摄像元件的表面的氧化硅层等，省略其图示。
如图1和图2所示，摄像装置1具有摄像元件10、外罩玻璃20、第1配线板30、第2配线板40、以及固化型树脂50。在第2配线板40上接合有信号线缆(未图示)。
由硅构成的摄像元件10具有形成有受光部11的受光面10SA、与受光面10SA对置的背面10SB以及相对于受光面10SA以锐角的角度θ倾斜的倾斜面10SS。在受光面10SA上排列有与受光部11电连接的第1电极12。
第1电极12隔着粘接层21被外罩玻璃20覆盖。但是，第1电极12的背面在背面10SB侧露出，并经由配线13与背面10SB的第2电极14连接。
挠性的第1配线板30具有上表面30SA、与上表面30SA对置的下表面30SB、以及与上表面30SA垂直的端面30SS。从端面30SS突出有多条飞线31。
非挠性的第2配线板40具有第1主面40SA、与第1主面40SA对置的第2主面40SB、以及与第1主面40SA垂直的前端面40SS。第1配线板30的上表面30SA与第2配线板40的第2主面40SB粘接。
并且，第2配线板40的端面40SS经由由固化型树脂构成的粘接部件52与摄像元件10的背面10SB粘接。即，第1配线板30的前端面30SS和第2配线板40的端面40SS被配置为与摄像元件10的背面10SB平行。
因此，在从摄像元件10的厚度方向(Z方向)俯视时，第1配线板30和第2配线板40整体配置在摄像元件10的内侧的区域即摄像元件10的投影面内。此外，未图示的信号线缆也不会突出到摄像元件10的外形的更外侧。因此，摄像装置1为细径。
另外，如果第1配线板30和第2配线板40整体配置在摄像元件10的投影面内，则第1配线板30的前端面30SS和第2配线板40的端面40SS也可以不与摄像元件10的背面10SB平行而是相对于摄像元件10的背面10SB倾斜。即，第1配线板30的前端面30SS和第2配线板40的端面40SS只要是与摄像元件10的背面10SB对置配置即可。
第1配线板30的飞线31被弯折成大致直角，其前端部与摄像元件10的第2电极14接合。摄像元件10的第2电极14与飞线31的前端部之间的接合部通过由固化型树脂构成的密封部件51进行密封。
在摄像装置1中，密封部件51和粘接部件52由一体的固化型树脂50构成。即，如后所述，第2配线板40向摄像元件10的粘接固定和第2电极14与飞线31之间的接合部的密封是同时进行的。换言之，密封部件51和粘接部件52是同时被固化处理的。
由于密封部件51与粘接部件52由一体的固化型树脂50构成，因此摄像装置1容易制造。此外，由于密封部被密封部件51机械性地增强，因此即使摄像装置1被施加应力也不会有破损的可能性，可靠性较高。
另外，关于密封部件51与粘接部件52同时进行固化处理，在构造上或特性上无法明确地进行确定。而且，从目前的解析技术来看，也不能根据测量对其结构进行解析从而进行确定。
<摄像装置的制造方法>
按照图3的流程图，对摄像装置1的制造方法进行说明。
<步骤S11>制作摄像元件
关于摄像元件10，通过半导体制造技术，按照晶片工艺制造多个摄像元件。在硅晶片上形成由CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)图像传感器或CCD(Charge Coupled Device：电荷耦合器件)等构成的多个受光部11。在各个受光部11的周围配设多个第1电极12，该多个第1电极12向受光部11提供电信号或发送来自受光部11的摄像信号。
然后，通过由透明的紫外线固化型树脂构成的粘接剂将玻璃晶片粘接到硅晶片的受光面上，从而制作出接合晶片。另外，也可以在受光部11上配设微型透镜阵列，在受光部11的周围通过遮光性的粘接剂进行粘接。
以第1电极12的背面在接合晶片的背面侧露出的方式，形成有壁面为倾斜面10SS的贯通沟槽。在具有倾斜面10SS的贯通沟槽的形成中，能够优选使用各向异性蚀刻。作为各向异性蚀刻，使用四甲基氢氧化铵(TMAH)水溶液、氢氧化钾(KOH)水溶液等的湿式蚀刻法是优选的，但也可以使用反应性离子蚀刻(RIE)、化学干式蚀刻(CDE)等干式蚀刻法。
例如，在使用了受光面10SA为(100)面的硅基板作为摄像元件10的情况下，会成为(111)面的蚀刻速度比(100)面的蚀刻速度慢的各向异性蚀刻，因此使贯通沟槽的壁面为(111)面，成为与受光面10SA即(100)面之间的角度θ为锐角的54.74度的倾斜面10SS。
接下来，从露出于背面10SB的第1电极12的背面到背面10SB配设配线13。而且，在背面10SB的配线13上配设第2电极14。第2电极14例如为通过框架电镀法或浆料印刷法而形成的焊料凸块或金凸块等。
而且，第1电极12与第2电极14也可以采用贯通配线代替配线13来进行连接。
而且，通过切断接合晶片，制作出受光面10SA被外罩玻璃20覆盖、在背面10SB上配设有第2电极14的W-CSP型的摄像元件10。
<步骤S12>制作配线板
第1配线板30例如为将聚酰亚胺作为绝缘层、具有多条配线的柔性配线板。第1配线板30从端面30SS突出有飞线31。即，第1配线板30通过TAB(Tape Automated Bonding：带式自动焊接)技术与摄像元件10接合。
飞线31在引线框中也被叫作内部引线，是通过选择性地剥离配线板30的配线周围的绝缘层等而形成的棒状的金属导体。配线板30可以是双面配线板或多层配线板。
另一方面，第2配线板40为非挠性的刚性配线板。即，第2配线板40的厚度(Y轴尺寸)例如厚达300μm，其前端面40SS的面积较大。在第2配线板40的第1主面40SA上安装有芯片电容器等电子部件49。而且，第2配线板40也可以是部件内置配线板。
<步骤S13>粘接配线板
将第1配线板30的上表面30SA与第2配线板40的第2主面40SB粘接起来。在粘接的同时，使第1配线板30的上表面的电极与第2配线板40的第2主面的电极接合而电连接。
<步骤S14>接合飞线
如图4A所示，使第1配线板30的飞线31与摄像元件10的背面10SB的第2电极14接合。
接合为焊料接合或超声波接合。
<步骤S15>弯折飞线
如图4B所示，弯折飞线31，以使第2配线板40的前端面40SS与摄像元件10的背面10SB平行。
<步骤S16>配设固化型树脂
如图5所示，在摄像元件10的背面10SB与第2配线板40的前端面40SS之间，注入未固化的液态的固化型树脂50L。这时，不仅背面10SB与前端面40SS之间的粘接部52L，飞线31与第2电极14之间的接合部51L也被固化型树脂50L所覆盖。
作为固化型树脂，可以使用热固化型树脂或紫外线固化型树脂，但从作业性的观点出发优选紫外线固化型树脂。作为紫外线固化型树脂，使用有机硅系树脂、环氧系树脂、或丙烯酸系树脂等。
而且，也可以在飞线弯折工序之前，将未固化的固化型树脂注入到规定的部位。
<步骤S17>固化处理
如图5所示，进行向未固化的液态的固化型树脂50L照射紫外线(UV)的固化处理。通过固化处理，固化型树脂50L固体化，接合部51被密封，粘接部52被固定。
根据摄像装置1的制造方法，用于密封接合部51的固化处理与用于固定粘接部52的固化处理同时进行。因此，摄像装置1的制造方法的制造容易。
另外，如后所述，例如将摄像装置1向内窥镜的插入前端部的框体的内部插入。关于通过实施方式的摄像装置的制造方法而制造出的摄像装置1，由于接合部由固化型树脂密封并固定，因此，例如在向框体的内部插入时，即使被施加应力也不会有破损的可能性，从而可靠性较高。
<第2实施方式>
接下来对第2实施方式的变形例的摄像装置1A进行说明。由于摄像装置1A与摄像装置1类似并具有相同的效果，因此对相同功能的结构要素标注相同标号并省略其说明。
摄像装置1A在外观上与摄像装置1相同，不容易进行区别。但是，在摄像装置1A中，摄像元件10的背面10SB上的供固化型树脂50配设的区域为预先设定的范围，例如到长度方向(X方向)的一半的250μm为止的区域。
未固化的液态的固化型树脂50L的润湿性根据所配设的表面的状态而不同。“润湿性”为液体针对固体表面的亲和性，在液体为水的情况下，体现为亲水性或疏水性。“润湿性”能够通过向表面滴落液体时的接触角而数值化。接触角越小，配设于表面的液体扩散越大。相反地，在接触角大的表面，液体难以扩散。
在摄像元件10A中，未固化的液态的固化型树脂50L显示出与水相同的性质。即，固化型树脂50L在亲水性表面容易扩散，在疏水性表面难以扩散。
在摄像装置1中，由于密封部与粘接部同时进行固化处理，因此需要注入相对大量的固化型树脂50L。但是，如果固化型树脂50L在背面10SB较大地扩散，则不仅有可能残留在密封部的树脂变少而使密封不充分，还有可能给信号线缆的接合带来不利的影响。此外，如果过量注入的固化型树脂50L扩散至摄像元件10的侧面，则会妨碍细径化。而且，如果固化型树脂50L扩散至受光面10SA，则会给摄像图像带来不利的影响。
因此，在摄像装置1A的制造方法中，具备对摄像元件10的供固化型树脂50配设的区域的表面进行亲水化处理的工序。因此，供固化型树脂50配设的区域10SB1与未固化的液态的固化型树脂50L的接触角比不配设固化型树脂50的区域10SB2与未固化的液态的固化型树脂50L的接触角小。
例如，不配设固化型树脂50的区域10SB2的接触角为20度～30度，而供固化型树脂50配设的区域10SB1的接触角优选为10度以下。
亲水化处理通过紫外线照射、氧等离子体照射、亲水性聚合物的涂布、或喷射加工等来进行。例如，虽然背面10SB被氧化硅膜所覆盖，但通过紫外线处理，Si键开环，通过与大气中的水结合而在表面形成羟基(-OH)。为了赋予其更强的亲水性，也可以通过CVD等向表面导入羧基等亲水性官能团。
关于不想配设固化型树脂50的区域，换言之，关于不期望固化型树脂50扩散的区域，在进行亲水化处理之前，通过抗蚀剂掩膜等覆盖，以使得不照射紫外线。此外，如果在配设未固化的固化型树脂50L之前进行亲水化处理，则可以在制作摄像元件时的晶片工艺中进行，也可以在单片化为各个摄像元件之后进行。
关于摄像装置1A，即使过量地注入固化型树脂50L，也不会在背面10SB较大地扩散，从而不会有密封部的密封不充分，或扩散至摄像元件10的侧面、受光面的可能性。
<第3实施方式>
接下来，对第3实施方式的内窥镜9进行说明。内窥镜9的摄像装置1、1A与实施方式的摄像装置1等相同，因此省略说明。下面以具有摄像装置1的内窥镜9为例进行说明。
如图7所示，内窥镜9具有：插入部9B，其在前端硬性部9A配设有具有高像素数的摄像元件的摄像装置1；操作部9C，其配设于插入部9B的基端侧；以及通用线缆9D，其从操作部9C延伸出。
内窥镜9由于在插入部的前端硬性部具有细径的摄像装置1，因此该内窥镜9是低侵害的。进而，由于摄像装置1的接合部由固化型树脂密封并固定，因此在向前端硬性部插入时或者使用时，即使被施加应力也不会有破损的可能性，从而可靠性较高。
本发明并不限定于上述的实施方式或变形例，能够在不脱离本发明主旨的范围内进行各种变更、改变、组合等。
标号说明
1、1A：摄像装置；9：内窥镜；11：受光部；12：第1电极；13：配线；14：第2电极；20：外罩玻璃；21：粘接层；30：第1配线板；31：飞线；40：第2配线板；49：电子部件；50：固化型树脂；50L：(未固化的)固化型树脂；51：密封部件；52：粘接部件。

Claims (6)

1.一种摄像装置，其特征在于，该摄像装置具有：
摄像元件，其具有受光面和与所述受光面对置的背面，并具有将所述受光面的第1电极与所述背面的第2电极连接起来的配线；
第1配线板，其具有上表面、与所述上表面对置的下表面、以及与所述上表面垂直的端面，突出有飞线的所述端面与所述摄像元件的所述背面对置配置；以及
第2配线板，其具有第1主面、与所述第1主面对置的第2主面、以及与所述第1主面垂直的前端面，所述第1配线板的所述上表面与所述第2主面粘接，并且所述前端面与所述摄像元件的所述背面对置配置，
所述飞线被弯折，该飞线的前端部与所述摄像元件的所述第2电极接合，
所述摄像元件的所述第2电极与所述飞线的所述前端部之间的接合部由密封部件进行密封，
所述第2配线板的所述前端面与所述摄像元件的所述背面经由粘接部件进行粘接，
所述密封部件与所述粘接部件由一体的固化型树脂构成。
2.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
所述摄像元件的供所述固化型树脂配设的区域与未固化的液态的所述固化型树脂的接触角比不配设所述固化型树脂的区域与未固化的液态的所述固化型树脂的接触角小。
3.根据权利要求1或2所述的摄像装置，其特征在于，
构成所述密封部件的所述固化型树脂与构成所述粘接部的所述固化型树脂同时被进行固化处理。
4.一种内窥镜，其特征在于，
该内窥镜在插入部的前端硬性部具有权利要求1～3中的任意一项所述的摄像装置。
5.一种摄像装置的制造方法，该摄像装置具有：
摄像元件，其具有受光面和与所述受光面对置的背面，并具有将所述受光面的第1电极与所述背面的第2电极连接起来的配线；
第1配线板，其从端面突出有飞线；以及
第2配线板，其与所述第1配线板粘接，
该摄像装置的制造方法的特征在于，具有如下工序：
将所述摄像元件的所述第2电极与所述飞线的前端部接合；
将所述飞线弯折，并且将所述第1配线板与所述第2配线板粘接；以及
对一体的固化型树脂进行固化处理，其中，所述一体的固化型树脂构成将所述第2电极与所述前端部之间的接合部进行密封的密封部件、以及所述第2配线板的前端面与所述摄像元件的所述背面之间的粘接部件。
6.根据权利要求5所述的摄像装置的制造方法，其特征在于，
所述摄像装置的制造方法具有对所述摄像元件的供所述固化型树脂配设的区域的表面进行亲水化处理的工序。
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