JP2000183368A - 光電変換装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡便な製造工程で歩留まりを向上させた光電
変換装置とその製造方法。 【解決手段】 光電変換装置の配線基板３に開口部６を
設ける場合、予め各接着層１１、１２を配線基板３に形
成しておき、その状態でプレスによって開口部６を形成
し、その後に光電変換素子２と光学ガラス板４を各々接
合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばＣＣＤ（Ｃ
ｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐ１ｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）素子など
を用いた光電変換装置及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＣＤ素子等を用いた光電変換装置を小
型パッケージ内に収納した電子製品は、カメラ等の応用
範囲が広く、それらの電子製品は軽薄短小化の開発にし
のぎを削っており、それらに対応するように光電変換装
置の開発も活発に展開している。

【０００３】一般に用いられている光電変換装置の構造
とその実装方法について、以下に図面を用いて説明す
る。

【０００４】図４は光電変換装置の断面構造を示してい
るもので、この光電変換装置は、配線基板２３と、光学
ガラス板２４と、ＣＣＤ素子などの光電変換素子２２と
を具備している。

【０００５】また、パッケージ内には空間部２５が形成
されることで、光電変換素子２２の受光部２１に形成さ
れたマイクロレンズによる集光効果が高められる。ま
た、図５に示すように、受光面２１の外側に電極パッド
２６が形成されている。

【０００６】配線基板２３は、図６に示すように、絶縁
基材２７に開口部２８およびに電極パターン２９が形成
されており、開口部２８は光学ガラス板２４を介して入
光した光を光電変換素子２２が受光するために導く透光
部である。

【０００７】次に、光電変換装置の製造方法を図７
（ａ）〜（ｆ）を用いて説明する。

【０００８】まず、配線基板２３の絶縁基材２７の電極
パターン２９が形成されていない側の面に例えば紫外線
硬化樹脂または熱硬化性樹脂などからなる接着剤を、デ
ィスぺンス法またはスクリーン印刷法などにより塗布し
第２の接着層３１を形成する（図７（ａ）参照）。

【０００９】次に、第２の接着層３１の上に光学ガラス
板２４を位置決めして接着する（図７（ｂ）〜（ｃ）参
照）。

【００１０】続いて、配線基板２３の電極パターン２９
側面に光電変換素子２２と接続するために、異方性導電
膜で第１の接着層３２を形成する。第１の接着層３２を
形成した後（図７（ｄ）参照）、光電変換素子２２を配
線基板２３に位置合せして、図示しない熱圧着装置によ
り熱圧着により異方性導電膜で形成した第１の接着層３
２介して接続する（図７（ｅ）〜（ｆ）参照）。

【００１１】なお、光電変換素子２２の電極パターン２
６には、予め接続用のバンプ３３をワイヤボンディング
法等により形成しておく。異方性導電膜の形成は、ぺー
スト状の樹脂をディスぺンス法又はスクリーン印刷法な
どによりパターン塗布するか、シート状の成形品を貼り
合わせることにより形成することができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
実装方法では、配線基板に異方性導電膜および光学ガラ
ス板３との接着剤を、デイスぺンサ法またはスクリ−ン
印刷法などにより、安定して精密に塗布することが非常
に難しい。例えば、ぺースト状の材料を用いると、室温
など環境の変化により粘度が増減したり、経時的に樹脂
の硬化が徐々に進行してぺーストが増粘することによ
り、塗布量のばらつきが大きくなる。

【００１３】また、シート状の成形品を用いた場合、基
板に対する位置合せ精度、張り付ける際の加圧．加熱制
御のタイミグなどプロセスが非常に難しい。このため、
しばしば接着剤が開口部のイメージエリアにはみ出して
画像不良が生じたり、封止不良が生じる問題が生じてい
た。

【００１４】また、接着剤として紫外線硬化型の接着剤
を使用した場合、光学ガラス板を接着する工程に加え
て、紫外線を照射する工程が必要であった。

【００１５】本発明は、上記課題を解決することによ
り、簡便な製造工程で歩留まりを向上した光電変換装置
とその製造方法を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明による手
段によれば、絶縁基材上に電極パターンが設けられた配
線基板と、この配線基板の電極パターン側の面に形成さ
れた第１の接着層と、前記配線基板の電極パターンの反
対側の面に形成された第２の接着層と、前記電極パター
ンに電気的に接続される電極を有し前記第１の接着層を
介して前記配線基板に接合された光電変換素子と、前記
第２の接着層を介して前記配線基板に接合された光学ガ
ラス板とを有する光電変換装置において、前記配線基板
及び前記第１の接着層及び前記第２の接着層を貫通する
開口部が形成され、かつ、前記開口部が形成された後
に、前記第１の接着層及び前記第２の接着層を介して前
記光電素子及び前記光学ガラス板が各別に前記配線基板
に接合されていることを特徴とする光電変換装置であ
る。

【００１７】また、請求項２の発明による手段によれ
ば、前記配線基板、前記第１の接着層及び前記第２の接
着層は、貫通した前記開口部がプレス加工により同時に
形成されていることを特徴とする光電変換装置である。

【００１８】また請求項３の発明による手段によれば、
前記第１の接着層は、異方性導電膜で形成されているこ
とを特徴とする光電変換装置である。

【００１９】また請求項４の発明による手段によれば、
前記光電変換素子の電極には、前記電極パターンに接続
されるバンプが形成されていることを特徴とする光電変
換装置である。

【００２０】また請求項５の発明による手段によれば、
前記配線基板の前記電極パターンには、前記光電変換素
子の前記電極に接続されるバンプが形成されていること
を特徴とする光電変換装置である。

【００２１】また請求項６の発明による手段によれば、
絶縁基材上に電極パターンが設けられた配線基板に、こ
の配線基板の電極パターン側の面に第１の接着層を形成
し、前記配線基板の電極パターンの反対側の面に第２の
接着層を形成する第１工程と、この第１工程の後に前記
配線基板に前記第１の及び第２の接着層を貫通する開口
部を形成する第２工程と、この第２工程の後に前記第１
の接着層を介して前記電極パターンに接続される電極を
有する光電変換素子を、前記第２の接着層を介して前記
光学ガラス板を前記配線基板に各別に接合する第３工程
とを有することを特徴とする光電変換装置の製造方法で
ある。

【００２２】また請求項７の発明による手段によれば、
前記開口部はプレス加工により形成することを特徴とす
る光電変換装置の製造方法である。

【００２３】また請求項８の発明による手段によれば、
前記第３工程は、前記第１の接着層を介して前記光電変
換素子を前記配線基板に接合する工程と前記第２接着層
を介して光学ガラス板を前記配線基板に接合する工程と
を同時に行なうことを特徴とする光電変換装置の製造方
法である。

【００２４】また請求項９の発明による手段によれば、
前記光電変換素子の電極には、前記電極パターンに接続
されるバンプが形成されていることをを特徴とする光電
変換装置の製造方法である。

【００２５】また請求項１０の発明による手段によれ
ば、前記配線基板の電極パターンには、前記光電変換素
子の電極と接続する部分にバンプが形成されていること
を特徴とする光電変換装置の製造方法である。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を参照して詳述する。

【００２７】図１は、この一実施形態の光電変換装置の
構成を示している。すなわち、この光電変換装置は、例
えば、受光部１がほぼ矩形（例えば５ｍｍ×５ｍｍ）の
ＣＣＤ素子などの光電変換素子２と、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ
Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープ等の配
線基板３と、厚さが０．１〜５ｍｍ程度の光学ガラス板
４とで構成され、配線基板３の一方の面に光電変換素子
２が、他方の面に光学ガラス板４が各々接着層１１，１
２を介して接着固定されている。

【００２８】光学ガラス板４は、透光性でその厚さは光
学設計で決定され、また、光学ガラス板４として光学ロ
ーパスフィルターを用いてその機能を併用させてもよ
い。さらに、赤外カットフィルタ等とローパスフィルタ
を積層したガラスを用いてもよい。さらには、汎用ガラ
スに赤外線カットフィルタの蒸着膜を形成した透光性基
板を用いてもよい。また、光学ガラス板４は、透光性の
部材であれば、例えば水晶、シリコン等の無機質あるい
はポリエチレン等の有機材料も用いることができる。

【００２９】配線基板３は、全体の厚さが数十〜数百μ
ｍ程度のポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、フェ
ノール．ガラスエポキシ樹脂、紙・ガラス基板等の単体
または複合の絶縁基材５からなり、絶縁基材５の厚さ
は、例えば２５〜１００μｍ程度のフィルム状をなして
いる。この絶縁基材５には、矩形をなす開口部６が形成
されている。この開口部６は、光学ガラス板４を介して
入光した光を通過させるためのものである。その表層
（片面または両面）には光電変換素子２の電極９と接続
可能な例えば表面に金メッキ処理を施した銅リード（厚
さ：十〜数十μｍ程度、幅：百〜数百μｍ程度）からな
る電極パターン１０が形成されている。従って、隣接す
る電極パターン１０の間には、常に絶縁基材５が露呈す
る。

【００３０】なお、ＴＡＢテープからなる配線基板３の
代わりに自由に折り曲げることができない薄板状の基板
を用いてもよい。この場合の基板は、黒色とした方がよ
い。これにより反射を防止でき、不要輻射の入射を防止
できる。この場合、黒色の材質の基板を用いてもよい
し、基板に黒色の塗料を塗布してもよい。

【００３１】さらに、配線基板３の上には、光学ガラス
２と配線基板３とを接着するための接着剤からなる第２
の接着層１１および光電変換素子２と配線基板３の電極
９と電極パターン１０とを接続用の例えば金（Ａｕ）等
からなるバンプを介して機械的・電気的接続するための
異方性導電膜からなる第１の接着層１２が形成されてい
る。この第１の接着層１２を形成する異方性導電膜は、
例えば熱硬化型のエポキシ樹脂に、直径がφ１〜１０μ
ｍ程度の例えば金などの導電粒子を３〜３０容積％程度
分散させ、加熱・加圧することにより形成されている。

【００３２】ただし、異方性導電膜は、導電粒子の有無
に関わらず、熱硬化性樹脂のほか、熱可塑性樹脂または
紫外線硬化型樹脂としても良い。また、異方性導電膜
は、他のべアチップＩＣのフリップチップ接続やＯＬＢ
（Ｏｕｔｅｒ Ｌｅａｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）として外部
接続用にも用いることができる。

【００３３】なお、異方性導電膜又は光学ガラス板４に
通気孔を設けることにより受光空間を外気と同じ環境と
し、高湿中における結露を防止するようにしてもよい。
さらに、防塵を目的として、通気孔をシリコン等の湿度
の出人りの早い樹脂で封止するようにしてもよい。これ
らの構成により、異方性導電膜は電極パターン１０とバ
ンプ１３を電気的且つ機械的に接続する機能、及び、絶
縁基材５と光学ガラス板４を機械的に接合する機能、及
び、開口部６等により生じた中空部を外部から封止する
機能の３つの機能を果たしている。

【００３４】光電変換素子２は、その大きさが数ｍｍ角
程度、厚さは数百μｍ〜数ｍｍ程度で、その受光部１の
外側には、百〜数百μｍ角程度大きさの電極パツドが形
成されている。電極パッドには、高さ数十μｍの接続用
バンプ１３（突起電極）が形成されている。このバンプ
１３は、例えば直径がφ２０〜３０μｍ程度の金ワイヤ
を用いてワイヤボンディング法により形成する。さらに
その後、レベリンクにより高さを均一に整形することに
より得ることができる。

【００３５】電極パターン１０と、これに対応したバン
プ１３は、第１の接着層１２である異方性導電膜の中に
含有される導電粒子を介して電気的に接続されている。
さらに、光電変換素子２の受光部１には、図示しないマ
イクロレンズ及びカラーフィルタが形成されていて、光
電変換素子２は、開口部６及びマイクロレンズ及びカラ
ーフィルタを介して光を受光するようになっている。

【００３６】次に、本発明の製造方法の実施の形態を図
面を参照して説明する。図２（ａ）乃至（ｇ）は本発明
の製造方法の概要を示す工程説明図である。

【００３７】まず、絶縁基材５の上に電極パターン１０
が形成された配線基板３（図２（ａ）参照）の電極パタ
ーン１０側に第１の接着層１２として異方性導電膜を接
合し、反対側の面に光学ガラス板４を接着するための第
２の接着層１１として接着剤を、ディスぺンス法または
スクリーン印刷法などにより塗布（図２（ｂ）参照）す
る。接着剤は、熱硬化性樹脂などを用いることができ
る。

【００３８】これにより配線基板３は、両面に接着層１
１、１２が形成された３層構造が形成される。この状態
で、図示しないプレス機械により配線基板３の３層を同
時に所定のサイズの孔で打抜いて開口部６を形成する。
プレス機械によって加工されたため開口部６の端面は３
層が揃えられた状態になり、また、各接着層１１、１２
も加工時に加圧されるため、接着層１１、１２は双方と
も均一の厚さで均質に整形される（図２（ｃ）参照）。

【００３９】次に、配線基板３に第２の接着層１１を介
して光学ガラス板４を位置合わせ、積載し仮付けする
（図２（ｄ）および（ｅ）参照）。

【００４０】さらに、電極９の上に接続用のバンプ１３
が形成された光電変換素子２を配線基板３に光学ガラス
板４と対向するように第１の接着層１２の上に位置合わ
せする（図２（ｆ）参照）。

【００４１】その後、図示しない加圧ツールで熱圧着
（百数十度にて数秒〜数分程度の加熱）することによ
り、予め配線基板３の電極パターン１０の上に形成され
た第１の接着層１２である異方性導電膜の層および接続
用のバンプ１３を介して、光電変換素子２と配線基板３
の電極９と電極パターン１０とを電気的及び機械的に接
続するとともに、光学ガラス板４を第２の接着層１１で
ある接着剤を介して接着固定する（図２（ｇ）参照）。

【００４２】図３（ａ）乃至（ｄ）は、本発明の製造方
法の変形例である。上述の製造方法ではバンプ１３を光
電変換素子２の電極９の上に設けたが、この実施の形態
ではバンプ１３を配線基板３の電極パターン１０の上に
設けている。なお、図２と同一部分には同一符号を付し
ているので、その説明は省略する。

【００４３】上述の実施の形態と同様に、配線基板３は
両面に接着層１１、１２が形成された３層構造に形成さ
れる。ただ、この実施の形態の場合、絶縁基材５の上に
電極パターン１０が形成された配線基板３は、電極パタ
ーン１０の一部が突出して、光電変換素子２の電極９と
接続可能な接続用のバンプ１３が形成されている。

【００４４】また、電極パターン１０側は第１の接着層
１２として異方性導電膜が接合されている。一方、電極
パターン１０と反対側の面に光学ガラス板４を接着する
ための第２の接着層１１として接着剤を、ディスぺンス
法またはスクリーン印刷法などにより塗布されている。
接着剤は、熱硬化性樹脂などを用いることができる。

【００４５】なお、配線基板３の電極パターン１０との
接続用バンプ１３は、電極パターン１０を形成する際、
メッキまたは蒸着などにより形成できる。したがって、
光電変換素子２の電極９にワイヤボンディング法などに
より接続用のバンプ１３を形成する必要がない。

【００４６】この状態で、図示しないプレス機械により
配線基板３の３層を同時に所定のサイズの孔で打抜いて
開口部６を形成する。プレス機械によって加工されたた
め開口部６の端面は３層が揃えられた状態になり、ま
た、各接着層１１、１２も加工時に加圧されるため、双
方の接着層１１、１２は均一の厚さで均質に整形され
る。この状態の配線基板３に光学ガラス板４を位置合せ
する（図３（ａ）参照）。

【００４７】なお、開口部６の形成を例えばドリル加工
等のプレス加工以外の方法によってもよい。

【００４８】次に、配線基板３に第２の接着層１１を介
して光学ガラス板４を所定位置に位置合わせして積載し
仮付けする（図３（ｂ）参照）。

【００４９】さらに、光電変換素子２を配線基板３の第
１の接着層１２の上に光学ガラス板４と対向するように
位置合わせする（図３（ｃ）参照）。

【００５０】その後、図示しない加圧ツールで熱圧着
（百数十度にて数秒〜数分程度の加熱）することによ
り、予め配線基板３の電極パターン１０の上に形成され
た第１の接着層１２である異方性導電膜層および接続用
バンプ１３を介して、光電変換素子２と配線基板３の電
極９と電極パターン１０とを電気的及び機械的に接続す
るとともに、光学ガラス板４を第２の接着層１１である
接着剤を介して接着する（図３（ｄ）参照）。

【００５１】なお、上述の各実施の形態では、配線基板
３の片面に接着剤を塗布して接着層を形成し、もう一方
の面に異方性導電膜を接合して接着層１１、１２を形成
したが、両面とも異方性導電膜を用いて接着層を形成す
ることもできる。

【００５２】同じく、異方性導電膜の代りに、導電粒子
を含有しない絶縁性樹脂を用いて、接続用バンプ１３と
電極パターン１０とのメカニカル接合を行うようにして
もよい。

【００５３】上述の各実施の形態での構成では、配線基
板３に開口部６を設ける場合、予め各接着層１１、１２
を配線基板３に形成しておき、その状態でプレスによっ
て開口部６を形成するので、接着層１１、１２の形成に
用いる接着剤が開口部６にはみ出すことがなく。光電素
子を接合した際にも、そのイメージエリアを接着剤が汚
損することが無い。

【００５４】

【発明の効果】本発明の光電変換装置は接着剤がイメー
ジエリアにはみ出して画像不良が生じたり、封止不良が
生じたりすることがない良好なものが得られる。

【００５５】また、本発明の光電変換装置の製造方法に
よれば、ディスぺンサ法またはスクリーン印刷法などに
よる精密塗布工程を省略した簡便な製造工程で、生産の
歩留まりをあげることが出来て、かつ、高品質な光電変
換装置を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す光電変換装置の構成
を示す側面断面図。

【図２】本発明の実施の形態を示す光電変換装置の製造
方法の説明図。

【図３】本発明の実施の形態を示す光電変換装置の製造
方法の変形例の説明図。

【図４】光電変換装置の構成を示す側面断面図。

【図５】光電変換装置の光電変換素子の平面図。

【図６】光電変換装置の配線基板の平面図。

【図７】従来技術による光電変換装置の製造方法の説明
図

【符号の説明】

１、２１受光部、２、２２光電変換素子、３、２３配線
基板、４、２４光学ガラス板、５、２７絶縁基材、６、
２８開口部、９、２６電極、１０、２９電極パターン、
１１、３１第２の接着層、１２、３２第１の接着層、１
３、３３バンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4M118 AA08 AA10 AB10 BA10 GC11 GC20 HA20 HA24 HA26 HA27 HA31 HA32 5F088 BA18 BB03 CB20 FA09 JA05 JA20

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁基材上に電極パターンが設けられた
   配線基板と、この配線基板の電極パターン側の面に形成
   された第１の接着層と、前記配線基板の電極パターンの
   反対側の面に形成された第２の接着層と、前記電極パタ
   ーンに電気的に接続される電極を有し前記第１の接着層
   を介して前記配線基板に接合された光電変換素子と、前
   記第２の接着層を介して前記配線基板に接合された光学
   ガラス板とを有する光電変換装置において、 前記配線基板及び前記第１の接着層及び前記第２の接着
   層を貫通する開口部が形成され、かつ、前記開口部が形
   成された後に、前記第１の接着層及び前記第２の接着層
   を介して前記光電素子及び前記光学ガラス板が各別に前
   記配線基板に接合されていることを特徴とする光電変換
   装置。
2. 【請求項２】 前記配線基板、前記第１の接着層及び前
   記第２の接着層は、貫通した前記開口部がプレス加工に
   より同時に形成されていることを特徴とする請求項１記
   載の光電変換装置。
3. 【請求項３】 前記第１の接着層は、異方性導電膜で形
   成されていることを特徴とする請求項１記載の光電変換
   装置。
4. 【請求項４】 前記光電変換素子の電極には、前記電極
   パターンに接続されるバンプが形成されていることを特
   徴とする請求項１記載の光電変換装置。
5. 【請求項５】 前記配線基板の前記電極パターンには、
   前記光電変換素子の前記電極に接続されるバンプが形成
   されていることを特徴とする請求項１記載の光電変換装
   置。
6. 【請求項６】 絶縁基材上に電極パターンが設けられた
   配線基板に、この配線基板の電極パターン側の面に第１
   の接着層を形成し、前記配線基板の電極パターンの反対
   側の面に第２の接着層を形成する第１工程と、この第１
   工程の後に前記配線基板に前記第１の及び第２の接着層
   を貫通する開口部を形成する第２工程と、この第２工程
   の後に前記第１の接着層を介して前記電極パターンに接
   続される電極を有する光電変換素子を、前記第２の接着
   層を介して前記光学ガラス板を前記配線基板に各別に接
   合する第３工程とを有することを特徴とする光電変換装
   置の製造方法。
7. 【請求項７】 前記開口部はプレス加工により形成する
   ことを特徴とする請求項６記載の光電変換装置の製造方
   法。
8. 【請求項８】 前記第３工程は、前記第１の接着層を介
   して前記光電変換素子を前記配線基板に接合する工程と
   前記第２接着層を介して光学ガラス板を前記配線基板に
   接合する工程とを同時に行なうことを特徴とする請求項
   ６記載の光電変換装置の製造方法。
9. 【請求項９】 前記光電変換素子の電極には、前記電極
   パターンに接続されるバンプが形成されていることをを
   特徴とする請求項６記載の光電変換装置の製造方法。
10. 【請求項１０】 前記配線基板の電極パターンには、前
    記光電変換素子の電極と接続する部分にバンプが形成さ
    れていることを特徴とする請求項６記載の光電変換装置
    の製造方法。