CN112585952A - 固体摄像装置和固体摄像装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的固体摄像装置(1)包括摄像元件(3)、透光构件(8)、支撑构件(7)、密封树脂构件(6)和壁构件(9)。摄像元件(3)安装在基板(2)上。支撑构件(7)布置在摄像元件(3)的外周部的一部分中，所述外周部包围摄像元件(3)的光接收单元。透光构件(8)由支撑构件(7)支撑。密封树脂构件(6)布置在摄像元件(3)的周边部中。壁构件(9)设置在密封树脂构件(6)和摄像元件(3)的外周部的除布置有支撑构件(7)的部分以外的部分之间。

Description

固体摄像装置和固体摄像装置的制造方法
技术领域
本发明涉及固体摄像装置和固体摄像装置的制造方法。
背景技术
在固体摄像装置的制造过程中，当用树脂密封用于将安装在基板上的摄像元件和基板彼此连接的接合线时，应避免诸如密封树脂等外来物质粘附在摄像元件的光接收表面上。
因此，已知存在如下技术：在该技术中，设置支撑构件，该支撑构件包围摄像元件的光接收表面的外周，在支撑构件上放置具有透光性的板以便覆盖光接收表面，将比摄像元件的光接收表面高的空间形成为封闭空间，然后用树脂密封接合线(例如，参见专利文献1)。
引用列表
专利文献
专利文献1：JP 2015-019031 A
发明内容
本发明要解决的技术问题
然而，在上述常规技术中，需要在摄像元件的光接收表面的外周上保留要设置支撑构件的区域，因此难以使固体摄像装置小型化。
因此，在本发明中，提出了能够小型化的固体摄像装置和固体摄像装置的制造方法。
解决问题的技术方案
根据本发明，提供了一种固体摄像装置。根据本发明的固体摄像装置包括摄像元件、透光构件、支撑构件、密封树脂构件和壁构件。所述摄像元件安装在基板上。所述支撑构件布置在所述摄像元件的外周部的一部分中，所述外周部包围所述摄像元件的光接收单元。所述透光构件由所述支撑构件支撑。所述密封树脂构件布置在所述摄像元件的周边部中。所述壁构件设置在所述密封树脂构件和所述摄像元件的所述外周部的除布置有所述支撑构件的部分以外的部分之间。
根据本发明，提供了一种固体摄像装置的制造方法。所述固体摄像装置的所述制造方法包括：在基板上安装摄像元件的步骤；在所述摄像元件的外周部的一部分中形成支撑构件的步骤，所述外周部包围所述摄像元件的光接收单元；使所述支撑构件支撑透光构件的步骤，所述透光构件设置有壁构件，所述壁构件布置在所述透光构件的面向所述摄像元件的主表面的外周部的除由所述支撑构件支撑的部分以外的部分中；以及通过使用密封树脂构件密封所述摄像元件的周边部的步骤。
附图说明
图1A是示出了根据本发明的固体摄像装置的平面图。
图1B是根据本发明的沿着图1A所示的线A-A'截取的截面图。
图1C是根据本发明的沿着图1A所示的线B-B'截取的截面图。
图2是示出了根据本发明的固体摄像装置的制造过程的图。
图3是示出了根据本发明的固体摄像装置的制造过程的图。
图4是示出了根据本发明的固体摄像装置的制造过程的图。
图5是示出了根据本发明的固体摄像装置的制造过程的图。
图6是示出了根据本发明的固体摄像装置的制造过程的图。
图7是示出了根据本发明的固体摄像装置的制造过程的图。
图8是示出了根据本发明的固体摄像装置的制造过程的图。
图9是示出了根据本发明的固体摄像装置的制造过程的图。
图10是示出了根据本发明的固体摄像装置的制造过程的图。
图11是示出了根据本发明的固体摄像装置的制造过程的图。
图12是示出了根据本发明的固体摄像装置的制造过程的图。
图13是示出了根据本发明的变形例的固体摄像装置的截面图。
具体实施方式
以下参照附图来详细说明本发明的优选实施例。在本说明书和附图中，将通过为具有基本相同的功能构造的组成元件提供相同的附图标记来避免说明的重复。
[固体摄像装置的结构]
首先，将参照图1A、图1B和图1C来说明根据本发明的固体摄像装置1的结构。图1A是示出了根据本发明的固体摄像装置1的平面图。图1B是根据本发明的沿着图1A所示的线A-A'截取的截面图。图1C是根据本发明的沿着图1A所示的线B-B'截取的截面图。
如图1A、图1B和图1C所示，固体摄像装置1包括安装在基板2上的摄像元件3。基板2例如是有机基板或陶瓷基板。摄像元件3例如是互补金属氧化物半导体(CMOS：Complementary Metal Oxide Semiconductor)图像传感器。
如图1B和图1C所示，例如，通过涂布到基板2的一部分上的粘合树脂4，摄像元件3被固定到基板2。摄像元件3在平面图中被形成为矩形形状，并且多个连接端子通过使用接合线5而与布置在基板2上的连接端子连接，所述多个连接端子布置在摄像元件3的包围光接收单元31(参见图1A)的四侧之中的相对两侧。图1A所示的布置有摄像元件3的连接端子的位置仅是一个示例，并且不局限于图1A所示的位置。
用密封树脂构件6密封用于连接摄像元件3和基板2的接合线5。在平面图中，密封树脂构件6形成在摄像元件3的周边部中，以便包围摄像元件3的外周。
在形成密封树脂构件时，例如，当密封树脂构件的一部分突出在摄像元件的光接收单元上时，或者当密封树脂构件的一部分散布在摄像元件3的光接收单元上时，会导致摄像性能劣化。
因此，提出了一种如下的技术：当用密封树脂构件密封接合线时，该技术能防止诸如密封树脂构件的一部分等的外来物质粘附到摄像元件的光接收单元上。例如，提出了一种如下的技术：在该技术中，设置支撑构件，该支撑构件在摄像元件的光接收表面侧包围光接收单元的外周，在支撑构件上放置具有透光性的板以便覆盖支撑构件，将比摄像元件的光接收表面高的空间形成为封闭空间，然后用树脂密封接合线。
然而，在上述技术中，在包围摄像元件的光接收单元的整个周边上提供用于设置支撑构件的区域，因此难以使固体摄像装置小型化。因此，根据本发明的固体摄像装置1包括支撑构件7，支撑构件7在固体摄像装置1的包围光接收单元31的外周部的一部分中支撑透光构件8。
具体地，如图1A和图1B所示，固体摄像装置1包括沿着固体摄像装置1的包围光接收单元31的外周的设置有接合线5的相对两侧布置的支撑构件7。
在透光构件8的四侧之中的相对两侧由支撑构件7支撑的状态下，在平面图中形成为矩形形状的透光构件8布置在从摄像元件3的光接收表面插入预定间隔的位置处。
因此，固体摄像装置1不需要包括如下区域：在该区域中，在固体摄像装置1的包围光接收单元31的外周的未设置接合线5的相对两侧设置用于支撑透光构件8的支撑构件7，因此，固体摄像装置1能够由于上述区域的量而小型化。
需要注意，在形成密封树脂构件6时，固体摄像装置1需要防止密封树脂构件6从固体摄像装置1的包围光接收单元31的外周的未设置支撑构件7的部分流向光接收单元31。
因此，如图1A和图1C所示，固体摄像装置1包括壁构件9，壁构件9布置在密封树脂构件6和摄像元件3的外周部中的除设置有支撑构件7的部分以外的部分之间。
在用密封树脂构件6密封接合线5的过程中，上述的壁构件9用作阻止密封树脂构件6进入摄像元件3的光接收单元31的坝(dam)。
因此，在形成密封树脂构件6时，固体摄像装置1能够防止密封树脂构件6从固体摄像装置1的包围光接收单元31的外周的未设置支撑构件7的部分流向光接收单元31。
在图1C所示的示例中，例示了将壁构件9设置到透光构件8上的情况，然而，壁构件9可以设置到基板2上。当将壁构件9设置到基板2上时，例如，壁构件9可以与基板2一体成型，从而导致生产率的提高。
另一方面，当将壁构件9设置到透光构件8上时，壁构件9被形成为使得其厚度小于支撑构件7的厚度，并且在透光构件8由支撑构件7支撑的状态下，形成在壁构件9和基板2之间的间隙的厚度小于基板2的厚度。
因此，在固体摄像装置1中，在形成密封树脂构件6时，密封树脂构件6的一部分延伸到壁构件9和基板2之间的间隙中以填充间隙，因此，在由摄像元件3、透光构件8和密封树脂构件6包围的空间中，气密性得到改善。
固体摄像装置1设置有贯穿基板2的前表面和后表面的孔部10。孔部10布置在例如基板2的形成有端子11的位置处，并且在通过硬化热处理使密封树脂构件6固化之后，通过焊球12堵塞孔部10。
上述的孔部10将通过密封树脂构件6的硬化热处理而膨胀的内部空气从孔部10排出到外部，从而可以防止由内部空气的热膨胀引起的固体摄像装置1的断裂。最后通过焊球12堵塞固体摄像装置1的孔部10，从而保持了固体摄像装置1的内部空间的气密性。
[固体摄像装置的制造方法]
接下来，将参照图2至图12说明固体摄像装置1的制造方法。图2至图12是示出了根据本发明的固体摄像装置1的制造过程的图。需要注意，在图2至图12中，示出了两个固体摄像装置1的制造过程。
在图2、图5、图7、图9和图10中，以平面图示出了制造过程，并且在图3、图4、图6、图8、图11和图12中，以截面图示出了制造过程。在以截面图示出制造过程的各个附图中，依次示出了沿着图2所示的线C-C'、线D-D'、线E-E'和线F-F'截取的截面。
如图2所示，在制造固体摄像装置1时，首先，准备其上预定的电子电路被图案化的诸如有机基板或陶瓷基板等基板2。基板2设置有贯穿基板2的前表面和后表面的孔部10。
接下来，如图2所示的基板2的左半部分所示，将粘合树脂4涂布到基板2的一个主表面(在下文中，可以称为上表面)上的摄像元件3的安装区域上。在这种情况下，粘合树脂4未涂布到摄像元件3的整个安装区域上，而是在不从摄像元件3的安装区域伸出的范围内，在平面图中涂布为C字状。
因此，在安装摄像元件3之后，可以防止粘合树脂4从摄像元件3的外周伸出的情形，并且可以防止停滞的粘合树脂4的一部分粘附到摄像元件3的光接收单元31上的情形。此外，以在平面图中呈C字状的方式，换言之，以呈如下环形形状的方式将粘合树脂4涂布到基板2的上表面上，从而可以通过孔部10将装置中的在后续热处理中膨胀的空气从粘合树脂4的切口部(cut-out part)排出到装置的外部，在该环形形状的一部分中形成有切口部。
随后，如图2所示的基板2的右半部分所示，在基板2的已涂布粘合树脂4的上表面上放置摄像元件3。因此，如图3所示，通过粘合树脂4，摄像元件3被粘合并固定到基板2的上表面的预定位置。
顺便提及，摄像元件3是层叠式CMOS图像传感器，其包括用于对已经入射在摄像元件3的上层上的光进行光电转换的光接收单元31，并且还包括在摄像元件3的下层中的信号处理电路，该信号处理电路对光电转换后的信号进行处理。与将光接收单元31和信号处理电路布置在同一平面上的图像传感器相比，层叠式CMOS图像传感器的占用面积减小，以能够使层叠式CMOS图像传感器小型化。
此外，如图3所示，在基板2的另一个主表面(在下文中，可以称为下表面)上布置多个端子11。孔部10布置在形成有多个端子11之中的一个端子11的位置处。在本文中，针对一个摄像元件3设置一个孔部10，然而，可以针对一个摄像元件3设置两个以上的孔部10。
接下来，如图4所示，接合装置101通过使用诸如金线等接合线5将摄像元件3和基板2彼此连接。因此，如图5所示，沿着各个摄像元件3的相对两侧布置的多个连接端子和布置在基板上的预定位置处的多个连接端子彼此电连接。
随后，如图6和图7所示，在与摄像元件3的接合线5连接的区域和摄像元件3的光接收单元31之间的区域中，通过使用树脂形成支撑构件7，各个支撑构件7在平面图中为线性形状。作为支撑构件7的材料，采用粘合强度高于紫外线固化树脂的粘合强度的热固性树脂。
在这种情况下，支撑构件7未形成在摄像元件3的上表面的外周部的未与接合线5连接的部分中。因此，不需要在上表面的外周部的未与接合线5连接的部分中设置用于布置支撑构件7的区域，因此，摄像元件3能够由于上述区域的量而小型化。
随后，使用在平面图中形成为矩形形状的透光构件8覆盖摄像元件3，因此支撑构件7支撑透光构件8的一部分。透光构件8是具有透光性的板，例如玻璃板和亚克力板。
在透光构件8的面向摄像元件3的主表面(在本文中，下表面)的预定位置中布置壁构件9，壁构件9防止密封树脂构件6侵入到摄像元件3的光接收单元31中，密封树脂构件6在后续过程中形成在摄像元件3的外周中。当将透光构件8布置在摄像元件3的上方时，壁构件9设置在沿着摄像元件3的包围光接收单元31的外周部的除布置有支撑构件7的部分以外的部分布置的位置中。
例如，当将感光材料涂布到透光构件8的下表面上并且遮掩并曝光除作为壁构件9保留的部分以外的区域时，能够形成上述的壁构件9。此外，可以将粘合树脂涂布到透光构件8的下表面的预定位置，以便形成壁构件9。
当通过使用感光材料形成壁构件9时，能够高精度地控制壁构件9的形状和形成位置。此外，当通过使用粘合树脂形成壁构件9时，不需要形成掩模或图案化，因此可以简化工作并且可以进一步降低成本。
当透光构件8由支撑构件7支撑时，壁构件9的在基板2的厚度方向上的长度被设定为比从基板2的上表面到透光构件8的下表面的长度短，以便在壁构件9和基板2之间产生间隙。因此，在对支撑构件7进行热固化的热处理期间，可以防止支撑构件7的断裂。
具体地，在执行热处理以使由热固性树脂形成的支撑构件7固化的情况下，当摄像元件3和透光构件8之间的空间被完全密封时，存在着封闭空间中的空气热膨胀而使支撑构件7爆裂的可能性。
因此，在本发明中，当透光构件8由支撑构件7支撑时，特意在壁构件9的下端和基板2的上表面之间形成间隙。因此，摄像元件3和透光构件8之间的空间及空间的外部通过形成在壁构件9的下端和基板2的上表面之间的间隙而彼此连通。
因此，在为了使支撑构件7固化而执行热处理时，在摄像元件3和透光构件8之间的空间中热膨胀的空气从形成在壁构件9的下端和基板2的上表面之间的间隙被引导到外部，从而可以防止支撑构件7的断裂。
当透光构件8由支撑构件7支撑时，形成在壁构件9和基板2之间的间隙的间隔D1被形成为小于摄像元件3的厚度，更优选地，小于从基板2的上表面到安装在基板2上的摄像元件3的上表面的长度D2。稍后将参照图8描述间隙的间隔D1的设计效果。
当透光构件8由支撑构件7支撑时，在壁构件9和与其相邻的支撑构件7之间形成微小的间隙。稍后也将参照图8描述上述间隙的效果。
随后，执行热处理以使支撑构件7固化而不断裂，并且将支撑构件7和透光构件8牢固地粘合。在这种情况下，由热固性树脂形成的支撑构件7在热处理开始之后软化一次，然后固化。
因此，在热处理中，为了防止由于热固性树脂的软化而导致的透光构件8的倾斜，期望在保持透光构件8的高度位置和水平状态的状态下使热固性树脂暂时固化。
随后，如图8所示，在使树脂密封装置102沿着透光构件8的外周移动的同时，从树脂密封装置102中喷出密封树脂构件6。因此，如图9所示，用包围透光构件8的外周的整个周界的密封树脂构件6密封接合线5。作为密封树脂构件6的材料，使用粘合强度高于紫外线固化树脂的粘合强度的热固性树脂。
在本文中，如上所述，在壁构件9和基板2之间形成间隙，并且用密封树脂构件6填充该间隙。在这种情况下，形成在壁构件9和基板2之间的间隙的间隔D1被形成为小于从基板2的上表面到安装在基板2上的摄像元件3的上表面的长度D2。此外，固化前的热固性树脂具有一定的粘度。
因此，即使在热固性树脂通过来自树脂密封装置102的喷射压力而流入到壁构件9和基板2之间的间隙中时，热固性树脂也不会上升到布置有摄像元件3的光接收单元31的高度位置。因此，可以防止热固性树脂粘附到摄像元件3的光接收单元31上。
接下来，当执行用于使密封树脂构件6固化的热处理时，由摄像元件3、透光构件8和密封树脂构件6包围的空间中的空气热膨胀。在这种情况下，如上所述，在壁构件9和与其相邻的支撑构件7之间形成微小的间隙。
将基板2和摄像元件3彼此粘合的粘合树脂4在平面图中形成为C字状，并且在粘合树脂的环形形状的一部分中形成有切口部。此外，基板2设置有贯穿基板2的前表面和后表面的孔部10。
因此，如通过使用图8所示的粗体箭头所示，可以经由壁构件9和支撑构件7之间的间隙、粘合树脂4的切口部和基板2的孔部10将热膨胀的空气从摄像元件3上的空间排出到外部。
因此，当执行用于使密封树脂构件6固化的热处理时，可以防止密封树脂构件6由于热膨胀的内部空气而爆裂。因此，当其后执行热处理时，密封树脂构件6能够固化而不断裂，并且能够进一步通过使用密封树脂构件6牢固地密封接合线5。
随后，如图10和图11所示，将基板2的正面和背面颠倒。将焊球12接合到设置在基板2上的多个端子11。因此，设置到基板2上的孔部10被焊球12堵塞，从而布置有摄像元件3的内部空间能够成为封闭空间。
在本文中，设置到基板2上的孔部10被焊球12堵塞，然而，孔部10也可以被焊膏堵塞。
接下来，如图12所示，再次将基板2的正面和背面颠倒。通过使用切割装置的刀片103，沿着透光构件8之间的密封树脂构件6的中心线切割密封树脂构件6，以便获得单独的分离件，并且完成了固体摄像装置1。
[变形例]
上述实施例仅是一个示例，并且存在各种变形例。图13是示出了根据本发明的变形例的固体摄像装置1a的截面图。在图13中，示出了固体摄像装置1a的与图1C对应的截面。
如图13所示，在根据变形例的固体摄像装置1a中，仅壁构件9a的形状不同于图1C所示的固体摄像装置1。壁构件9a的下端部与基板2的上表面接触。根据壁构件9a，对透光构件8的高度位置和倾斜状态的校正变得容易。
因此，例如，在用于使由热固性树脂形成的支撑构件7固化的热处理开始时，固体摄像装置1a能够防止由热固性树脂的软化引起的透光构件8的倾斜。
在上述实施例中，已经说明了沿着摄像元件3的包围光接收单元31的外周的设置有接合线5的相对两侧的两个位置处布置支撑构件7的情况，然而，这仅是一个示例。
只要能够在一个以上的位置处支撑透光构件8，支撑构件7就可以布置在摄像元件3的包围光接收单元31的外周的一个以上的位置处。换言之，只要支撑构件7未布置在包围光接收单元31的外周的整个周界上，支撑构件7的数量可以是任意的。
在上述构造的情况下，壁构件9和壁构件9a之中的各者布置在密封树脂构件6和摄像元件3的外周部上的未布置支撑构件7的部分之间。通过采用上述构造，省略了用于布置支撑构件7的区域，从而可以使固体摄像装置1和固体摄像装置1a小型化。
本说明书中所述的效果仅是说明或示例，并且不是限制性的。换言之，根据本发明的技术可以发挥其他效果。
以下构造也属于本发明的技术范围。
(1)一种固体摄像装置，其包括：
摄像元件，所述摄像元件安装在基板上；
支撑构件，所述支撑构件布置在所述摄像元件的外周部的一部分中，所述外周部包围所述摄像元件的光接收单元；
透光构件，所述透光构件由所述支撑构件支撑；
密封树脂构件，所述密封树脂构件布置在所述摄像元件的周边部中；以及
壁构件，所述壁构件设置在所述密封树脂构件和所述摄像元件的所述外周部的除布置有所述支撑构件的部分以外的部分之间。
(2)根据(1)所述的固体摄像装置，其中，
所述壁构件被设置到所述透光构件上。
(3)根据(2)所述的固体摄像装置，其中，
所述密封树脂构件的一部分延伸到所述壁构件和所述基板之间的间隙中。
(4)根据(3)所述的固体摄像装置，其中，
所述间隙的间隔小于所述摄像元件的厚度。
(5)根据(1)至(4)中任一项所述的固体摄像装置，其中，
所述密封树脂构件由热固性树脂形成，并且
所述基板设置有贯穿所述基板的前表面和后表面的孔部。
(6)根据(5)所述的固体摄像装置，其中，
所述孔部布置在所述基板中的形成有端子的位置处，并且所述孔部被焊料堵塞。
(7)根据(1)至(6)中任一项所述的固体摄像装置，其还包括：
粘合树脂，所述粘合树脂布置在所述基板和所述摄像元件之间，并且在平面图中形成为C字状。
(8)根据(1)至(7)中任一项所述的固体摄像装置，其中，
所述壁构件是感光材料。
(9)根据(1)至(7)中任一项所述的固体摄像装置，其中，
所述壁构件是粘合树脂。
(10)一种固体摄像装置的制造方法，所述方法包括：
在基板上安装摄像元件的步骤；
在所述摄像元件的外周部的一部分中形成支撑构件的步骤，所述外周部包围所述摄像元件的光接收单元；
使所述支撑构件支撑透光构件的步骤，所述透光构件设置有壁构件，所述壁构件布置在所述透光构件的面向所述摄像元件的主表面的外周部的除由所述支撑构件支撑的部分以外的部分中；以及
通过使用密封树脂构件密封所述摄像元件的周边部的步骤。
附图标记列表
1、1a 固体摄像装置
2 基板
3 摄像元件
4 粘合树脂
5 接合线
6 密封树脂构件
7 支撑构件
8 透光构件
9、9a 壁构件
10 孔部

Claims (10)

1.一种固体摄像装置，其包括：
摄像元件，所述摄像元件安装在基板上；
支撑构件，所述支撑构件布置在所述摄像元件的外周部的一部分中，所述外周部包围所述摄像元件的光接收单元；
透光构件，所述透光构件由所述支撑构件支撑；
密封树脂构件，所述密封树脂构件布置在所述摄像元件的周边部中；以及
壁构件，所述壁构件设置在所述密封树脂构件和所述摄像元件的所述外周部的除布置有所述支撑构件的部分以外的部分之间。
2.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，
所述壁构件被设置到所述透光构件上。
3.根据权利要求2所述的固体摄像装置，其中，
所述密封树脂构件的一部分延伸到所述壁构件和所述基板之间的间隙中。
4.根据权利要求3所述的固体摄像装置，其中，
所述间隙的间隔小于所述摄像元件的厚度。
5.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，
所述密封树脂构件由热固性树脂形成，并且
所述基板设置有贯穿所述基板的前表面和后表面的孔部。
6.根据权利要求5所述的固体摄像装置，其中，
所述孔部布置在所述基板中的形成有端子的位置处，并且所述孔部被焊料堵塞。
7.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其还包括：
粘合树脂，所述粘合树脂布置在所述基板和所述摄像元件之间，并且在平面图中形成为C字状。
8.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，
所述壁构件是感光材料。
9.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，
所述壁构件是粘合树脂。
10.一种固体摄像装置的制造方法，所述方法包括：
在基板上安装摄像元件的步骤；
在所述摄像元件的外周部的一部分中形成支撑构件的步骤，所述外周部包围所述摄像元件的光接收单元；
使所述支撑构件支撑透光构件的步骤，所述透光构件设置有壁构件，所述壁构件布置在所述透光构件的面向所述摄像元件的主表面的外周部的除由所述支撑构件支撑的部分以外的部分中；以及
通过使用密封树脂构件密封所述摄像元件的周边部的步骤。
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