JP2001267541A - 固体撮像装置及びその製造方法 - Google Patents
固体撮像装置及びその製造方法Info
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Abstract
ング品質の向上及び周辺機器への組み込みを容易にし得
る固体撮像装置及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 突起電極接続用電極端子11…と電極端
子群12とを備えた透明基板10と、突起電極接続用電
極端子11…に対する各第1の突起電極21…を各電気
信号入出力端子22…に形成した固体撮像素子20とが
フェースダウン実装されてなる。突起電極接続用電極端
子11…と各第1の突起電極21…とは超音波ボンディ
ングにより接続されている。透明基板10の各電極端子
13…には第2の突起電極14…がそれぞれ形成され
る。透明基板10には、固体撮像素子20の大きさのフ
レーム開口31を有し、かつ非ピン状リード端子構造を
有するプリント基板30が、各第2の突起電極14…に
対して電気的接合を得て熱硬化性樹脂40によって固体
撮像素子20を気密封止状態にして接合されている。
Description
装にフェースダウン実装(フェースダウンボンディン
グ)を用いた固体撮像装置及びその製造方法に関するも
のである。
示すように、パッケージ101に固体撮像素子102を
固定し、固体撮像素子102とパッケージ101とをA
uワイヤ線103…によって配線し、ガラス又は光学フ
ィルタ等の透明基板104によって封止する構造をとっ
ていた。
体撮像装置100は、パッケージ101の電極端子10
5と固体撮像素子102の電極端子106とを接続する
Auワイヤ線103…の短絡不良を防ぐために、ワイヤ
ループに高さ方向の逃げを持たせたり、パッケージ10
1の電極端子105の間隔を広く設置する必要があり、
小型薄型化は困難であった。
は小型薄型化に限界があることから、例えば、特開平6
−204442号公報に開示された固体撮像装置110
では、図14に示すように、固体撮像素子112の表面
を透明基板111の表面に対向させて実装するフェース
ダウン実装を用いて、透明基板111に直接固体撮像素
子112を実装することにより、小型薄型を図った構造
としている。
来の透明基板111に固体撮像素子112を直接フェー
スダウン実装した固体撮像装置110では、小型薄型化
の点では非常に有意であるが、透明基板111における
電気信号の外部入出力端子113…が固体撮像素子11
2面を向いており、このままの状態では周辺機器へ組み
込む際に、高度な組み立て技術が必要になるという問題
点を有している。
型薄型化されているものの、小さ過ぎて作業性が悪くな
っており、この状態では、大規模な装置を用いてこのよ
うに小さな実装部品を機材で認識させて実装のために位
置決め等をする必要があり、実装のための装置が高度化
つまり複雑化、高価格化してしまうという問題点を有し
ている。具体的には、上記の状態では、アッセンブリー
を行うためには、人手によって人海戦術にて対応する
か、又は機械化による自動化を行う必要がある。
て困難である一方、自動化を行うためには大がかりまて
位置認識装置等が必要となる。いずれの方式を採用する
にしても、大幅なコストアップ要因となり、問題とな
る。
半導体素子とは異なり、光信号つまり画像を扱うもので
あり、かつ素子表面には有機物からなるカラーフィルタ
やマイクロレンズ等が形成されるので気密性が要求され
る。このため、ゴミが付着すると不良品となる。したが
って、ボンディングや実装アッセンブリーには細心の注
意を払う必要がある。
が付着しないこと、傷を付けないこと、及びバンプや樹
脂が受光部にはみ出さないことが要求される。
置110では、突起電極114…のボンディングと固体
撮像素子112のフェースダウン実装時における樹脂硬
化とフェースダウン実装時におけるゴミ処理について以
下の問題点を有している。
ついては、同図に示すように、固体撮像素子112のフ
ェースダウン実装時に、固体撮像素子112の突起電極
114…を透明基板111の内側配線金属層115に接
合するために、導電性接着剤116を用いている。ま
た、この導電性接着剤116の用い方は、突起電極11
4…に点付けするものとなっている。このため、突起電
極114…のボンディングについて工程が複雑になると
いう問題点を有している。
ン実装時における樹脂硬化については、封止樹脂117
とは別の突起枠樹脂118…を突起電極114…の内側
に硬化させないまま残している。この突起枠樹脂118
…は、次に上記封止樹脂117を塗布して封止する時
の、該封止樹脂117のはみ出しを防止するためのスト
ッパーとしての役割が目的である。そして、上記固体撮
像装置110では、導電性接着剤116及び突起枠樹脂
118…は、封止樹脂117を硬化させる時に一緒に加
熱硬化を行っている。このため、フェースダウン実装時
における樹脂硬化についても工程が複雑であり、工数が
増加するという問題点を有している。
の問題について、固体撮像装置110では、フェースダ
ウン実装時に同時に固体撮像素子112の表面は密閉さ
れてしまう。
付着する確率も高い上に、ゴミが付着しても簡単に除去
できない。また、各樹脂が未硬化のままであるので、樹
脂が受光面内側にはみ出してくることも考えられる。
たものであって、その目的は、ボンディングにおける工
数の低減及びボンディング品質の向上並びに周辺機器へ
の組み込みを容易にし得る固体撮像装置及びその製造方
法を提供することにある。
は、上記課題を解決するために、絶縁性の薄膜と導電性
の薄膜とを積層して形成された内側配線金属層と外部に
電気信号を出力すべく外側に形成された電極端子群とを
備えた透明基板と、上記の透明基板の内側配線金属層に
対する各第1の突起電極を各表面電極に形成した固体撮
像素子とがフェースダウン実装されてなり、かつ上記透
明基板の内側配線金属層と固体撮像素子の各第1の突起
電極とは超音波ボンディングにより接続されているとと
もに、透明基板における電極端子群の各電極端子には第
2の突起電極がそれぞれ形成される一方、上記透明基板
には、固体撮像素子の大きさの開口を有し、かつ非ピン
状リード端子構造を有するプリント基板が、透明基板の
各第2の突起電極に対して電気的接合を得て熱硬化性樹
脂によって固体撮像素子を気密封止状態にして接合され
ていることを特徴としている。
性の薄膜とを積層して形成された内側配線金属層と外部
に電気信号を出力すべく外側に形成された電極端子群と
を備えた透明基板と、上記の透明基板の内側配線金属層
に対する各第1の突起電極を各表面電極に形成した固体
撮像素子とがフェースダウン実装されてなっている。
べて、固体撮像素子の外形寸法に近い小型薄型化された
固体撮像装置の実現が可能となる。
配線金属層と固体撮像素子の各第1の突起電極との接続
は、超音波ボンディングにより行われている。
とのフェースダウン実装では、固体撮像素子における第
1の突起電極と透明基板の内側配線金属層との電気的接
続においては、導電性接着剤を各第1の突起電極に点付
けすることにより行っていた。このため、工程が複雑で
あり、工数が増加するという問題点を有していた。
金属層と固体撮像素子の各第1の突起電極との接続は、
超音波ボンディングにより行われている。この超音波ボ
ンディングでは、内側配線金属層と第1の突起電極とに
おける接合部への加圧と超音波の印加とにより両者を固
相溶接する方法であり、接合が簡単かつ確実である。
端子群の各電極端子には第2の突起電極がそれぞれ形成
される一方、上記透明基板には、固体撮像素子の大きさ
の開口を有し、かつ非ピン状リード端子構造を有するプ
リント基板が、透明基板の各第2の突起電極に対して電
気的接合を得て熱硬化性樹脂によって固体撮像素子を気
密封止状態にして接合されている。
基板とをフェースダウン実装しただけであったので、透
明基板の電極端子群が固体撮像素子側を向いており、ま
たその部分は小さい領域であるので、その電極端子群か
らの外部への電気信号の出力への接続が困難であるとい
う問題点を有していた。
群は、この電極端子群に形成された各第2の突起電極を
介して、非ピン状リード端子構造を有するプリント基板
に接続されている。
プリント基板に形成された非ピン状リード端子を介して
行うことができ、その結果、固体撮像素子とは離れたと
ころで行うことができる。
し、つまり固体撮像素子からの出力の取出しを容易に行
うことができるので、外部周辺機器へ本固体撮像装置を
組み込む際に、特別な組み立て技術を必要とせず、かつ
取り扱いが容易な固体撮像装置を提供することができ
る。
板との接合は、熱硬化性樹脂によって行っており、かつ
その際には、プリント基板と透明基板の各第2の突起電
極とは電気的接合が確保されるものとなっている。
硬化性樹脂によって固体撮像素子を気密封止状態にして
接合されている。
気密封止を行うことができるので、工数の削減を図るこ
とができる。さらに、その結果、フェースダウン実装工
程を短時間で行うことができるので、固体撮像素子と透
明基板との間にゴミが入ったり、そのゴミによって固体
撮像素子の受光部が傷付いたりする機会を低減すること
ができる。
固体撮像素子の受光部への侵出を防止するための先付け
の熱硬化性樹脂の塗布を行っていないので、先付けの未
硬化の熱硬化性樹脂が受光部へ侵出することもない。
減及びボンディング品質の向上並びに周辺機器への組み
込みを容易にし得る固体撮像装置を提供することができ
る。
を解決するために、上記記載の固体撮像装置において、
プリント基板と固体撮像素子との間及びプリント基板と
透明基板との間には、熱硬化性樹脂によるフィレットが
それぞれ形成されていることを特徴としている。ここ
で、フィレット(Fillet) とは、一般に、二つの被着材
が接合される場所に形成される隅又は角を満たす接着剤
部分をいう。
撮像素子との間及びプリント基板と透明基板との間に
は、熱硬化性樹脂によるフィレットがそれぞれ形成され
ている。
の間及びプリント基板と透明基板との間を熱硬化性樹脂
によるフィレットにてそれぞれ補強することができるの
で、ひいては、固体撮像素子と透明基板との接続強度を
向上することができる。
て、固体撮像装置の品質の向上を図ることができる。
を解決するために、上記記載の固体撮像装置において、
透明基板は、ガラス又は光学フィルタからなっているこ
とを特徴としている。
又は光学フィルタからなっている。
ガラスを用いることにより、安価に基板を形成すること
ができる一方、光学フィルタを使用するときには、例え
ば、カメラ等による映像光の受光において好適な基板と
することができる。
は、上記課題を解決するために、固体撮像素子の各表面
電極に各第1の突起電極を形成し、絶縁性の薄膜と導電
性の薄膜とを積層して形成した内側配線金属層と外部に
電気信号を出力する電極端子群とが外側に形成された透
明基板の該電極端子群に第2の突起電極を形成し、上記
透明基板の内側配線金属層面と、上記固体撮像素子の表
面電極面とを対向させてフェースダウン実装を行って、
固体撮像素子の各第1の突起電極と透明基板の内側配線
金属層とを超音波ボンディングにより接続し、上記透明
基板の各第2突起電極及び固体撮像素子の周囲に渡っ
て、熱硬化性樹脂を塗布し、上記固体撮像素子の大きさ
の開口を有し、かつ非ピン状リード端子構造を有するプ
リント基板を透明基板に押圧固定させて透明基板の各第
2の突起電極と上記プリント基板の非ピン状リード端子
とを接続し、このとき同時に、固体撮像素子の表面部を
熱硬化性樹脂にて気密封止し、加熱によって上記熱硬化
性樹脂を硬化させることを特徴としている。
するときには、先ず、固体撮像素子の各表面電極に各第
1の突起電極を形成する一方、絶縁性の薄膜と導電性の
薄膜とを積層して形成した内側配線金属層と外部に電気
信号を出力する電極端子群とが外側に形成された透明基
板の該電極端子群に第2の突起電極を形成する。
と、上記固体撮像素子の表面電極面とを対向させてフェ
ースダウン実装を行う。フェースダウン実装に際して
は、固体撮像素子の各第1の突起電極と透明基板の内側
配線金属層とを超音波ボンディングにより接続する。
び固体撮像素子の周囲に渡って、熱硬化性樹脂を塗布
し、次いで、上記固体撮像素子の大きさの開口を有し、
かつ非ピン状リード端子構造を有するプリント基板を透
明基板に押圧固定させて透明基板の各第2の突起電極と
上記プリント基板の非ピン状リード端子とを接続し、こ
のとき同時に、固体撮像素子の表面部を熱硬化性樹脂に
て気密封止し、加熱によって上記熱硬化性樹脂を硬化さ
せる。
することができるとともに、作業内容も簡単である。ま
た、完成した固体撮像装置は、ボンディング品質が高
く、かつ周辺機器への組み込みも非ピン状リード端子構
造を有するプリント基板を介して容易に行うことができ
る。
低減及びボンディング品質の向上並びに周辺機器への組
み込みを容易にし得る固体撮像装置の製造方法を提供す
ることができる。
は、上記課題を解決するために、上記記載の固体撮像装
置の製造方法において、熱硬化性樹脂として、樹脂中に
導電粒子を散在させた異方性導電材からなる熱硬化性樹
脂を用いることを特徴としている。
て、樹脂中に導電粒子を散在させた異方性導電材からな
る熱硬化性樹脂を用いる。
導電粒子を散在させた異方性導電材からなる熱硬化性樹
脂を用いた場合には、透明基板の電極端子群に形成され
た各第2の突起電極とプリント基板の非ピン状リード端
子とを接合する際に、先ず、接合方向においては、樹脂
中に散在された導電粒子を挟装する状態で接合されるの
で、電気的接続が得られる。一方、接合方向に直行する
面内においては、導電粒子が樹脂中に散在した状態とな
っているので、電気的接続が行われない。
せた異方性導電材からなる熱硬化性樹脂を用いる場合に
は、この熱硬化性樹脂を透明基板の電極端子群に形成さ
れた各第2の突起電極の全面に塗布することが可能とな
る。すなわち、そのようにしても各第2の突起電極間の
短絡は生じない。
るのに比べて、容易に塗布することができ、短時間で塗
布することができる。また、これによって、固体撮像素
子の受光部への気密封止の樹脂塗布を同時に行うことが
できる。
ができる。
は、上記課題を解決するために、上記記載の固体撮像装
置の製造方法において、複数の非ピン状リード端子がマ
トリックス状に配置された格子フレームに非ピン状リー
ド端子構造を有するプリント基板を形成し、その格子フ
レームからなるプリント基板の各フレーム開口に各固体
撮像素子を嵌挿してこのプリント基板と透明基板とを接
合した後、ダイシングにより、格子フレームからなるプ
リント基板を各固体撮像素子毎に切り分けることを特徴
としている。
ド端子がマトリックス状に配置された格子フレームに非
ピン状リード端子構造を有するプリント基板を形成す
る。そして、その格子フレームからなるプリント基板の
各フレーム開口に各固体撮像素子を嵌挿してこのプリン
ト基板と透明基板とを接合した後、ダイシングにより、
格子フレームからなるプリント基板を各固体撮像素子毎
に切り分ける。
く形成することができる。
1ないし図12に基づいて説明すれば、以下の通りであ
る。なお、本実施の形態において適用される固体撮像素
子は、例えば、CCD(Charge Coupled Device) 等のよ
うに、光学的な画像情報を検知し、変換して取り込む装
置、すなわち人間の目に相当する固体イメージセンサで
あり、撮像管にない特徴をもつことから、多岐にわたる
分野で使用されているものである。
(a)(b)に示すように、図示しない絶縁性の薄膜と
導電性の薄膜とを積層して形成された内側配線金属層と
しての突起電極接続用電極端子11…と外部に電気信号
を出力すべく外側に形成された電極端子群12とを備え
た例えばガラスからなる透明基板10と、この透明基板
10の突起電極接続用電極端子11…に対する各第1の
突起電極21…を各表面電極としての電気信号入出力端
子22…に形成した固体撮像素子20とがフェースダウ
ン実装(フェースダウンボンディング)されてなってい
る。
に、固体撮像素子20等の集積回路用半導体チップに予
め取り付けられた表面電極又は配線リードと絶縁用基板
上に形成された配線用電極を表面同士で対向させて密着
し、電気的に接続することをいう。
端子11…と固体撮像素子20の各第1の突起電極21
…とは、本実施の形態では、超音波ボンディングにより
接続されている。
合部への加圧と超音波の印加により、電極パッドとバン
プ等とを固相溶接する方法である。具体的には、接合部
に一定の加圧と同時に超音波を与えると、バンプ等が高
温下の加圧と同様の塑性流動を生じる。この塑性流動に
は、マクロ的なバンプ等の変形と同時に超音波振動によ
る波動的流動を伴っており、このため、両金属界面の酸
化膜が破壊され、新生面の接触による接合が生じる。ま
た、超音波ボンディングでは、溶着が加圧の中心部では
なく、その周辺にドーナツ状に生じるものとなる。この
超音波ボンディングにより、電気的にも機械的にも接合
がより確実になる。
2の各電極端子13…には第2の突起電極14…がそれ
ぞれ形成される一方、透明基板10には、固体撮像素子
20の大きさ(正確には少し大きめ)のフレーム開口3
1を有するプリント基板30が、透明基板10の各第2
の突起電極14…に対して電気的接合を得て熱硬化性樹
脂40によって固体撮像素子20を気密封止状態にして
接合されている。
ド端子構造(LCC構造:LeadlessChip Carrier 構
造)を有しており、同図(b)に示すように、プリント
基板30における断面長方形の格子フレーム32に対し
て外側面を覆う断面コの字状の非ピン状のリード端子3
3…となっている。すなわち、これによって、リード端
子33…は、プリント基板30からピン状に出ていない
ものとなっている。なお、上記格子フレーム32の格子
の意味は後に説明する。
0との間には、素子用フィレット43が形成されるとと
もに、プリント基板30と透明基板10との間には、基
板用フィレット44が形成されている。ここで、フィレ
ット(Fillet) とは、一般に、二つの被着材が接合され
る場所に形成される隅又は角を満たす接着剤部分をい
い、同図(b)に示すように、素子用フィレット43が
固体撮像素子20の側面を少し覆い、かつ基板用フィレ
ット44がプリント基板30の側面を少し覆っているこ
とがわかる。
撮影した場合の入射光は、透明基板10を通り、固体撮
像素子20の図示しない受光エリアに入射する。この受
光エリアには、例えば、20万〜40万個のフォトダイ
オードと呼ばれる受光部が形成されている。なお、上記
受光部自体が微細であることから、受光感度が低下する
おそれがある。そこで、最近では、受光感度を上げるた
めに受光部上に樹脂によるマイクロレンズを形成するこ
とが多い。
は、固体撮像素子20の表面の図示しないマイクロレン
ズにて集光されてから受光部に入射し、電気信号に変換
されて、電極端子群12により出力されて画像データと
して処理される。
と透明基板10との隙間は樹脂封止されていないため、
固体撮像素子20の受光エリア上に形成されたマイクロ
レンズは、その機能を失うことなく、入射光を受光部へ
集光させることができる。
造方法及び外部機器への接続方法について説明する。
0の電気信号入出力端子22…に対して第1の突起電極
21…の形成を行う。この第1の突起電極21…の形成
は、例えば、ボールバンプ法を用いてバンプである第1
の突起電極21…を形成する。具体的には、ワイヤボン
ディング用のキャピラリ51を用いて、Auワイヤの先
端を放電してボール52を形成し、電気信号入出力端子
22…上に熱圧着する。続いて、Auワイヤを固定した
ままの状態でキャピラリ51を上部に引き上げAuワイ
ヤをボール52の上端部で切断して形成する。
よって、電気メッキ法により予め第1の突起電極21…
が形成された固体撮像素子20を用いる場合には、本工
程は必要としない。
0をフェースダウン実装する相手である透明基板10に
設置された外部への電気信号入力端子である各電極端子
13…に対して、同様にして、第2の突起電極14…を
形成する。なお、本工程についても予め第2の突起電極
14…が用意された透明基板10を用いる場合には必要
ではない。
像素子20に形成された第1の突起電極21…と、透明
基板10に形成されている突起電極接続用電極端子11
…とを超音波ボンディングによりフェースダウン実装す
る。
音波ボンディングする時には、固体撮像素子20と透明
基板10との間の隙間を確保する必要がある。本実施の
形態においては、この隙間の制御に関しては、第1の突
起電極21…が透明基板10の突起電極接続用電極端子
11…に接触してから、何ミクロンまで移動するかつま
り何ミクロンまで沈むかを制御するものとなっている。
0がフェースダウン実装された透明基板10の第2の突
起電極14…の位置へ異方性導電材(ACP:Anisotro
picConductive Paste) 等の熱硬化性樹脂40を塗布す
る。塗布方法については、スタンプ方式や印刷方式で行
っても良い。また、注射のように注入するディスペンス
方式にて行っても良い。
20の大きさに中央をくり抜いてフレーム開口31とし
たプリント基板30に、図1(a)(b)に示すよう
に、固体撮像素子20を嵌挿し、熱硬化性樹脂40が塗
布された透明基板10を押し当てることにより、透明基
板10の第2の突起電極14…とプリント基板30に形
成されたリード端子33…とを電気的に接続する。ま
た、このとき同時に、この熱硬化性樹脂40にて、固体
撮像素子20とプリント基板30との間における固体撮
像素子20の側面には、素子用フィレット43が形成さ
れるとともに、プリント基板30と透明基板10との間
における透明基板10の側面には基板用フィレット44
が形成される。これら素子用フィレット43及び基板用
フィレット44によって、固体撮像素子20とプリント
基板30との接着強度及び透明基板10とプリント基板
30との接着強度、ひいては、固体撮像素子20と透明
基板10との接着強度が増加する。
化性樹脂40にて透明基板10とプリント基板30との
固定と固体撮像素子20の気密封止とが同時に行われ
る。
ド端子33…との電気的接続は、熱硬化性樹脂40を介
して行われるが、本実施の形態では、この熱硬化性樹脂
40は異方性導電材からなっている。この異方性導電材
からなる熱硬化性樹脂40は、例えばAgペースト等の
金属のみからなっている導電材とは異なり、図7(a)
に示すように、樹脂41中に導電粒子42…を混在させ
たものからなっている。したがって、前記プリント基板
30に透明基板10を押し当てることにより、透明基板
10側の第2の突起電極14…とプリント基板30側の
リード端子33…とが近づき、これら導電性粒子42…
を介在した状態で接合される。すなわち、透明基板10
側の第2の突起電極14…とプリント基板30側のリー
ド端子33…とは、導電性粒子42…を介して電気的に
接続される。
化性樹脂40を用いた場合には、荷重方向においては電
気的に接続されるものとなるが、荷重方向と垂直の面に
対しては絶縁されるものとなる。したがって、各第2の
突起電極14…同士や各リード端子33…同士が電気的
に短絡されることはない。
を加え、樹脂成分41を硬化させることにより、固体撮
像素子20の気密封止を行うと同時に、固体撮像素子2
0と透明基板10とプリント基板30との接合強度を向
上させる。
製造方法では、上述したように、固体撮像素子20をフ
ェースダウン実装した透明基板10をプリント基板30
に装着するものとなっているが、このプリント基板30
は、図8(a)に示すように、格子フレーム32からな
っている。そして、格子フレーム32の各格子の間がフ
レーム開口31となっている。
(b)に示すように、この格子に沿って、複数の前記非
ピン状のリード端子33…がマトリックス状に配置され
ている。さらに、上記各リード端子33…には、中央位
置にスルーホール34…がそれぞれ設けられている。
製造方法では、図9に示すように、この格子フレーム3
2からなるプリント基板30に対して、複数個の固体撮
像素子20…を取り付けることができるようになってい
る。
レーム開口31…に、フェースダウン実装された各固体
撮像素子20…を嵌挿してこのプリント基板30と透明
基板10とを接合した後、ダイシングにより、格子フレ
ーム32からなるプリント基板30を、各スルーホール
34…の位置にて各固体撮像素子20…毎に切り分ける
ようになっている。
ンド砥粒を埋め込んだ砥石を高速回転で回転させなが
ら、ウェハを切削し、半導体素子(チップ)に分離、分
割することをいう。
リード端子33…に外部装置を接続するときには、図1
0(a)(b)に示すように、各外部装置接続端子61
…の先端にハンダペースト62を塗布した外部装置接続
端子群60を方形に並べる。
に、上記外部装置接続端子群60の上方に固体撮像素子
20を取り付けたプリント基板30を配置する。そし
て、図12(a)(b)(c)に示すように、各外部装
置接続端子61…をプリント基板30におけるスルーホ
ール34…を切断して半円筒状となった各リード端子3
3…の側面壁に、ハンダコテ等が加熱し、ハンダペース
ト62を溶着する。これによって、各リード端子33…
と各外部装置接続端子61…とが接続される。
に際しては、固体撮像素子20の受光面に光が入らない
ようにマスクをし、近赤外線にて加熱することも可能で
ある。
は、ハンダ接続工法をそのまま適用することができる。
したがって、高精度な画像認識機構を有する実装装置等
を必要とせずに、容易に外部装置へ接続ができる。
は、様々の機器や装置への部品として適用範囲が広い
上、アッセンブリーを行う作業面でも有利であり、簡便
なアッセンブリー装置にて使用できる。
としてガラスを使用しているが、必ずしもこれに限ら
ず、例えば光学フィルタを使用することも可能である。
カメラに実装したときには、映像光を入射させるときに
レンズ等の光学系を経て入力される。このとき、光の状
況に合わせて、カメラの光入力系にガラス系材料からな
る光学フィルタを使用しておけば、最終カメラとしての
使い勝手が良くなる。なお、将来的には、光学フィルタ
は、ガラス系材料のみならず、アクリル樹脂等のプラス
チック系材料も使用できる。
では、絶縁性の薄膜と導電性の薄膜とを積層して形成さ
れた突起電極接続用電極端子11…と外部に電気信号を
出力すべく外側に形成された電極端子群12とを備えた
透明基板10と、この透明基板10の突起電極接続用電
極端子11…に対する各第1の突起電極21…を各電気
信号入出力端子22…に形成した固体撮像素子20とが
フェースダウン実装されてなっている。
べて、固体撮像素子20の外形寸法に近い小型薄型化さ
れた固体撮像装置の実現が可能となる。
の突起電極接続用電極端子11…と固体撮像素子20の
各第1の突起電極21…との接続は、超音波ボンディン
グにより行われている。
基板10とのフェースダウン実装では、固体撮像素子2
0における第1の突起電極21…と透明基板10のと突
起電極接続用電極端子11…との電気的接続において
は、導電性接着剤を各第1の突起電極21…に点付けす
ることにより行っていた。このため、工程が複雑であ
り、工数が増加するという問題点を有していた。
の突起電極接続用電極端子11…と固体撮像素子20の
各第1の突起電極21…との接続は、超音波ボンディン
グにより行われている。この超音波ボンディングでは、
突起電極接続用電極端子11…と第1の突起電極21…
とにおける接合部への加圧と超音波の印加とにより両者
を固相溶接する方法であり、接合が簡単かつ確実であ
る。
減及びボンディング品質の向上を図り得る固体撮像装置
を提供することができる。
基板10とをフェースダウン実装しただけであったの
で、透明基板10の電極端子群12が固体撮像素子20
側を向いており、またその部分は小さい領域であるの
で、その電極端子群12からの外部への電気信号の出力
への接続が困難であるという問題点を有していた。
の電極端子群12は、この電極端子群12の各電極端子
13…に形成された各第2の突起電極14…を介して、
非ピン状リード端子構造を有するプリント基板30に接
続されている。
プリント基板30に形成された非ピン状のリード端子3
3…を介してプリント基板30の裏面から行うことがで
きる。この結果、透明基板10からの出力の取出し、つ
まり固体撮像素子20からの出力の取出しを容易に行う
ことができるので、外部周辺機器へ本固体撮像装置を組
み込む際に、特別な組み立て技術を必要とせず、かつ取
り扱いが容易な固体撮像装置を提供することができる。
固体撮像素子20の下側に空間ができ、この空間を有効
に使用することができる。つまり、この空間を他の電子
部品等を実装できるので、固体撮像装置全体としての高
密度実装に寄与できる。
らすると、プリント基板30が存在することによって作
業性が向上し、大規模な実装装置が不要となり、またそ
の応用範囲も多種多様に適応可能となる。
0と透明基板10との接合は、熱硬化性樹脂40によっ
て行っており、かつその際には、プリント基板30と透
明基板10の各第2の突起電極14…とは電気的接合が
確保されるものとなっている。
とは、熱硬化性樹脂40によって固体撮像素子20を気
密封止状態にして接合されている。
にて気密封止を行うことができるので、工数の削減を図
ることができる。さらに、その結果、フェースダウン実
装工程を短時間で行うことができるので、固体撮像素子
20と透明基板10との間にゴミが入ったり、そのゴミ
によって固体撮像素子20の受光部が傷付いたりする機
会を低減することができる。特に、本実施の形態では、
フェースダウン実装時には熱硬化性樹脂40を使用して
いないこと、及び工程が簡潔であることから、ゴミが付
着する可能性は小さい。仮に、ゴミが付着しても、熱硬
化性樹脂40の塗布前であれば、エアーガン等にて除去
が可能である。
0における固体撮像素子20の受光部への侵出を防止す
るための先付けの熱硬化性樹脂の塗布を行っていないの
で、先付けの未硬化の熱硬化性樹脂が受光部へ侵出する
こともない。
減及びボンディング品質の向上並びに周辺機器への組み
込みを容易にし得る固体撮像装置を提供することができ
る。
プリント基板30と固体撮像素子20との間及びプリン
ト基板30と透明基板10との間には、熱硬化性樹脂4
0による素子用フィレット43及び基板用フィレット4
4がそれぞれ形成されている。
子20との間及びプリント基板30と透明基板10との
間を熱硬化性樹脂40による素子用フィレット43及び
基板用フィレット44にてそれぞれ補強することができ
るので、ひいては、固体撮像素子20と透明基板10と
の接続強度を向上することができる。
て、固体撮像装置の品質の向上を図ることができる。
透明基板10はガラス又は光学フィルタからなってい
る。
可視光を透過するガラスを用いることにより、安価に基
板を形成することができる一方、光学フィルタを使用す
るときには、例えば、カメラ等による映像光の受光にお
いて好適な基板とすることができる。
方法では、固体撮像装置を製造するときには、先ず、固
体撮像素子20の各電気信号入出力端子22…に各第1
の突起電極21…を形成する一方、絶縁性の薄膜と導電
性の薄膜とを積層して形成した突起電極接続用電極端子
11…と外部に電気信号を出力する電極端子群12とが
外側に形成された透明基板10の該電極端子群12に第
2の突起電極14…を形成する。
極端子11…面と、固体撮像素子20の電気信号入出力
端子22…面とを対向させてフェースダウン実装を行
う。フェースダウン実装に際しては、固体撮像素子20
の各第1の突起電極21…と透明基板10の突起電極接
続用電極端子11…とを超音波ボンディングにより接続
する。
14…及び固体撮像素子20の周囲に渡って、熱硬化性
樹脂40を塗布し、固体撮像素子20の大きさのフレー
ム開口31を有し、かつ非ピン状リード端子構造を有す
るプリント基板30に透明基板10を押圧固定させて透
明基板10の各第2の突起電極14…とプリント基板3
0のリード端子33…とを接続し、このとき同時に、こ
のとき同時に、固体撮像素子20の表面部を熱硬化性樹
脂40にて気密封止し、加熱によって熱硬化性樹脂40
を硬化させる。
することができるとともに、作業内容も簡単である。ま
た、完成した固体撮像装置は、ボンディング品質が高
く、かつ周辺機器への組み込みもプリント基板30を介
して容易に行うことができる。
低減及びボンディング品質の向上並びに周辺機器への組
み込みを容易にし得る固体撮像装置の製造方法を提供す
ることができる。
方法では、熱硬化性樹脂40として、樹脂41中に導電
粒子42を散在させた異方性導電材からなる熱硬化性樹
脂を用いる。
41中に導電粒子42…を散在させた異方性導電材から
なる熱硬化性樹脂を用いた場合には、透明基板10の電
極端子群12の各電極端子13…に形成された各第2の
突起電極14…とプリント基板30のリード端子33…
とを接合する際に、先ず、接合方向においては、樹脂4
1中に散在された導電粒子42…を挟装する状態で接合
されるので、電気的接続が得られる。一方、接合方向に
直行する面内においては、導電粒子42…が樹脂41中
に散在した状態となっているので、電気的接続が行われ
ない。
…を散在させた異方性導電材からなる熱硬化性樹脂40
を用いる場合には、この熱硬化性樹脂40を透明基板1
0の電極端子群12の各電極端子13…に形成された全
ての第2の突起電極14…を含めて全面に塗布すること
が可能となる。すなわち、そのようにしても各第2の突
起電極14…間の短絡は生じない。
布するのに比べて、容易に塗布することができ、短時間
で塗布することができる。また、これによって、固体撮
像素子20の受光部への気密封止の樹脂塗布を同時に行
うことができる。
ができる。
方法では、複数のリード端子33…がマトリックス状に
配置された格子フレーム32に非ピン状リード端子構造
を有するプリント基板30を形成する。そして、その格
子フレーム32からなるプリント基板30の各フレーム
開口31…に各固体撮像素子20…を嵌挿してこのプリ
ント基板30と透明基板10とを接合した後、ダイシン
グにより、格子フレーム32からなるプリント基板30
を各固体撮像素子20…毎に切り分ける。
く形成することができる。
材からなる熱硬化性樹脂40を使用しているが、本第一
発明においては、熱硬化性樹脂40は必ずしも異方性導
電材に限らない。
からなる熱硬化性樹脂40を用いれば、透明基板10の
第2の突起電極14…とプリント基板30のプリント配
線33…におけるリード端子33…とを電気的接合する
ときに、確実性が増すが、異方性導電材ではない熱硬化
性樹脂(NCP:Non-Conductive adhesive Paste)を用
いても、プリント基板30を透明基板10側に十分押圧
すれば、両者の電気的接合は確保される。
0を先ず透明基板10にフェースダウン実装した後、こ
の透明基板10をプリント基板30に実装するようにな
っているが、必ずしもこれに限らず、図1(b)に示す
構造から分かるように、例えば、これらを一度に実装す
ることが可能である。ただし、そのためには、実装治具
の改良が必要であるが、一度に実装することによって、
さらに工数の削減を図ることができる。
に、絶縁性の薄膜と導電性の薄膜とを積層して形成され
た内側配線金属層と外部に電気信号を出力すべく外側に
形成された電極端子群とを備えた透明基板と、上記の透
明基板の内側配線金属層に対する各第1の突起電極を各
表面電極に形成した固体撮像素子とがフェースダウン実
装されてなり、かつ上記透明基板の内側配線金属層と固
体撮像素子の各第1の突起電極とは超音波ボンディング
により接続されているとともに、透明基板における電極
端子群の各電極端子には第2の突起電極がそれぞれ形成
される一方、上記透明基板には、固体撮像素子の大きさ
の開口を有し、かつ非ピン状リード端子構造を有するプ
リント基板が、透明基板の各第2の突起電極に対して電
気的接合を得て熱硬化性樹脂によって固体撮像素子を気
密封止状態にして接合されているものである。
を備えた透明基板と、上記の透明基板の内側配線金属層
に対する各第1の突起電極を各表面電極に形成した固体
撮像素子とがフェースダウン実装されてなっている。こ
のため、ワイヤボンディングするのに比べて、固体撮像
素子の外形寸法に近い小型薄型化された固体撮像装置の
実現が可能となる。
像素子の各第1の突起電極との接続は、超音波ボンディ
ングにより行われている。この超音波ボンディングで
は、内側配線金属層と第1の突起電極とにおける接合部
への加圧と超音波の印加とにより両者を固相溶接する方
法であり、接合が簡単かつ確実である。
端子群の各電極端子には第2の突起電極がそれぞれ形成
される一方、上記透明基板には、固体撮像素子の大きさ
の開口を有し、かつ非ピン状リード端子構造を有するプ
リント基板が、透明基板の各第2の突起電極に対して電
気的接合を得て熱硬化性樹脂によって固体撮像素子を気
密封止状態にして接合されている。
リント基板に形成された非ピン状リード端子を介して行
うことができ、その結果、固体撮像素子とは離れたとこ
ろで行うことができる。
し、つまり固体撮像素子からの出力の取出しを容易に行
うことができるので、外部周辺機器へ本固体撮像装置を
組み込む際に、特別な組み立て技術を必要とせず、かつ
取り扱いが容易な固体撮像装置を提供することができ
る。
板との接合は、熱硬化性樹脂によって行っており、かつ
その際には、プリント基板と透明基板の各第2の突起電
極とは電気的接合が確保されるものとなっている。さら
に、プリント基板と透明基板とは、熱硬化性樹脂によっ
て固体撮像素子を気密封止状態にして接合されている。
気密封止を行うことができるので、工数の削減を図るこ
とができる。さらに、その結果、フェースダウン実装工
程を短時間で行うことができるので、固体撮像素子と透
明基板との間にゴミが入ったり、そのゴミによって固体
撮像素子の受光部が傷付いたりする機会を低減すること
ができる。
固体撮像素子の受光部への侵出を防止するための先付け
の熱硬化性樹脂の塗布を行っていないので、先付けの未
硬化の熱硬化性樹脂が受光部へ侵出することもない。
減及びボンディング品質の向上並びに周辺機器への組み
込みを容易にし得る固体撮像装置を提供することができ
るという効果を奏する。
うに、上記記載の固体撮像装置において、プリント基板
と固体撮像素子との間及びプリント基板と透明基板との
間には、熱硬化性樹脂によるフィレットがそれぞれ形成
されているものである。
の間及びプリント基板と透明基板との間を熱硬化性樹脂
によるフィレットにてそれぞれ補強することができるの
で、ひいては、固体撮像素子と透明基板との接続強度を
向上することができる。
て、固体撮像装置の品質の向上を図ることができるとい
う効果を奏する。
うに、上記記載の固体撮像装置において、透明基板は、
ガラス又は光学フィルタからなっているものである。
ガラスを用いることにより、安価に基板を形成すること
ができる一方、光学フィルタを使用するときには、例え
ば、カメラ等による映像光の受光において好適な基板と
することができるという効果を奏する。
は、以上のように、固体撮像素子の各表面電極に各第1
の突起電極を形成し、絶縁性の薄膜と導電性の薄膜とを
積層して形成した内側配線金属層と外部に電気信号を出
力する電極端子群とが外側に形成された透明基板の該電
極端子群に第2の突起電極を形成し、上記透明基板の内
側配線金属層面と、上記固体撮像素子の表面電極面とを
対向させてフェースダウン実装を行って、固体撮像素子
の各第1の突起電極と透明基板の内側配線金属層とを超
音波ボンディングにより接続し、上記透明基板の各第2
突起電極及び固体撮像素子の周囲に渡って、熱硬化性樹
脂を塗布し、上記固体撮像素子の大きさの開口を有し、
かつ非ピン状リード端子構造を有するプリント基板を透
明基板に押圧固定させて透明基板の各第2の突起電極と
上記プリント基板の非ピン状リード端子とを接続し、こ
のとき同時に、固体撮像素子の表面部を熱硬化性樹脂に
て気密封止し、加熱によって上記熱硬化性樹脂を硬化さ
せる方法である。
することができるとともに、作業内容も簡単である。ま
た、完成した固体撮像装置は、ボンディング品質が高
く、かつ周辺機器への組み込みも非ピン状リード端子構
造を有するプリント基板を介して容易に行うことができ
る。
低減及びボンディング品質の向上並びに周辺機器への組
み込みを容易にし得る固体撮像装置の製造方法を提供す
ることができるという効果を奏する。
は、上記課題を解決するために、上記記載の固体撮像装
置の製造方法において、熱硬化性樹脂として、樹脂中に
導電粒子を散在させた異方性導電材からなる熱硬化性樹
脂を用いる方法である。
散在された導電粒子を挟装する状態で接合されるので、
電気的接続が得られる。一方、接合方向に直行する面内
においては、導電粒子が樹脂中に散在した状態となって
いるので、電気的接続が行われない。
せた異方性導電材からなる熱硬化性樹脂を用いる場合に
は、この熱硬化性樹脂を透明基板の電極端子群に形成さ
れた各第2の突起電極の全面に塗布することが可能とな
る。すなわち、そのようにしても各第2の突起電極間の
短絡は生じない。
るのに比べて、容易に塗布することができ、短時間で塗
布することができる。また、これによって、固体撮像素
子の受光部への気密封止の樹脂塗布を同時に行うことが
できる。
ができるという効果を奏する。
は、以上のように、上記記載の固体撮像装置の製造方法
において、複数の非ピン状リード端子がマトリックス状
に配置された格子フレームに非ピン状リード端子構造を
有するプリント基板を形成し、その格子フレームからな
るプリント基板の各フレーム開口に各固体撮像素子を嵌
挿してこのプリント基板と透明基板とを接合した後、ダ
イシングにより、格子フレームからなるプリント基板を
各固体撮像素子毎に切り分ける方法である。
く形成することができるという効果を奏する。
示すものであり、(a)は斜視図、(b)は端面図であ
る。
り、固体撮像素子に第1の突起電極を形成する工程を示
す断面図である。
り、透明基板に第2の突起電極を形成する工程を示す断
面図である。
り、上記固体撮像素子を透明基板にフェースダウン実装
する工程を示す断面図である。
り、上記固体撮像素子がフェースダウン実装された透明
基板における固体撮像素子の側面に熱硬化性樹脂を塗布
する工程を示す断面図である。
透明基板をプリント基板に接合する状態を示す断面図で
ある。
電材からなる熱硬化性樹脂を示す断面図であり、(a)
は透明基板の第2の突起電極とプリント基板の非ピン状
リード端子との間に熱硬化性樹脂を塗布した状態を示す
もの、(b)は透明基板の第2の突起電極とプリント基
板の非ピン状リード端子とを導電粒子を介在させて接合
した状態を示すものである。
ームのプリント基板を示すものであり、(a)は平面
図、(b)は拡大平面図である。
ン実装したものをプリント基板に接合した状態を示す断
面図である。
接続される外部装置接続端子を示すものであり、(a)
は複数の外部装置接続端子を配置した状態の斜視図、
(b)は一個の外部装置接続端子を示す斜視図である。
ド端子に接続される外部装置接続端子を、上記固体撮像
素子と透明基板とをフェースダウン実装して装着したプ
リント基板に接続する直前の状態を示す斜視図であり、
(b)は上記プリント基板の一部を拡大して示す要部斜
視図である。
ド端子に接続される外部装置接続端子を、上記固体撮像
素子と透明基板とをフェースダウン実装して装着したプ
リント基板に接続した状態を示す斜視図であり、(b)
は上記接続状態を詳細に示す要部斜視図であり、(c)
は上記接続状態を詳細に示す断面図である。
る。
Claims (6)
- 【請求項1】絶縁性の薄膜と導電性の薄膜とを積層して
形成された内側配線金属層と外部に電気信号を出力すべ
く外側に形成された電極端子群とを備えた透明基板と、
上記の透明基板の内側配線金属層に対する各第1の突起
電極を各表面電極に形成した固体撮像素子とがフェース
ダウン実装されてなり、かつ上記透明基板の内側配線金
属層と固体撮像素子の各第1の突起電極とは超音波ボン
ディングにより接続されているとともに、 透明基板における電極端子群の各電極端子には第2の突
起電極がそれぞれ形成される一方、 上記透明基板には、固体撮像素子の大きさの開口を有
し、かつ非ピン状リード端子構造を有するプリント基板
が、透明基板の各第2の突起電極に対して電気的接合を
得て熱硬化性樹脂によって固体撮像素子を気密封止状態
にして接合されていることを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項2】プリント基板と固体撮像素子との間及びプ
リント基板と透明基板との間には、熱硬化性樹脂による
フィレットがそれぞれ形成されていることを特徴とする
請求項1記載の固体撮像装置。 - 【請求項3】透明基板は、ガラス又は光学フィルタから
なっていることを特徴とする請求項1又は2記載の固体
撮像装置。 - 【請求項4】固体撮像素子の各表面電極に各第1の突起
電極を形成し、 絶縁性の薄膜と導電性の薄膜とを積層して形成した内側
配線金属層と外部に電気信号を出力する電極端子群とが
外側に形成された透明基板の該電極端子群に第2の突起
電極を形成し、 上記透明基板の内側配線金属層面と、上記固体撮像素子
の表面電極面とを対向させてフェースダウン実装を行っ
て、固体撮像素子の各第1の突起電極と透明基板の内側
配線金属層とを超音波ボンディングにより接続し、 上記透明基板の各第2突起電極及び固体撮像素子の周囲
に渡って、熱硬化性樹脂を塗布し、 上記固体撮像素子の大きさの開口を有し、かつ非ピン状
リード端子構造を有するプリント基板を透明基板に押圧
固定させて透明基板の各第2の突起電極と上記プリント
基板の非ピン状リード端子とを接続し、このとき同時
に、固体撮像素子の表面部を熱硬化性樹脂にて気密封止
し、 加熱によって上記熱硬化性樹脂を硬化させることを特徴
とする固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項5】熱硬化性樹脂として、樹脂中に導電粒子を
散在させた異方性導電材からなる熱硬化性樹脂を用いる
ことを特徴とする請求項4記載の固体撮像装置の製造方
法。 - 【請求項6】複数の非ピン状リード端子がマトリックス
状に配置された格子フレームに非ピン状リード端子構造
を有するプリント基板を形成し、 その格子フレームからなるプリント基板の各フレーム開
口に各固体撮像素子を嵌挿してこのプリント基板と透明
基板とを接合した後、ダイシングにより、格子フレーム
からなるプリント基板を各固体撮像素子毎に切り分ける
ことを特徴とする請求項4又は5記載の固体撮像装置の
製造方法。
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