JP2002231916A - 撮像装置及びその製造方法 - Google Patents
撮像装置及びその製造方法Info
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Abstract
小型化・薄型化された撮像装置及びこの撮像装置の製造
方法を提供する。 【解決手段】固体撮像素子31の受光面を透明基板11
に対向させて接合し、固体撮像素子31を熱硬化樹脂3
2で封止し、周辺ICチップ41を固体撮像素子31の
受光面の裏面側に熱硬化樹脂32で接着・積層する。ま
た、プリント配線基板51に設けたザグリ部53を有す
る貫通孔52に、固体撮像素子31及び周辺ICチップ
41を挿入して、透明基板11とプリント配線基板51
とをAuワイヤバンプ24で接続し、プリント配線基板
51のザグリ部53のリード電極と周辺ICチップ41
とをワイヤ61で接続する。さらに、ワイヤ61、固体
撮像素子31及び周辺ICチップ41を、コート樹脂7
1で封止する。レンズホルダ81は、透明基板11の側
面を基準として、透明基板11の固体撮像素子31を接
合した面の裏面に取り付ける。
Description
撮像素子、周辺部品及び基板などを一体的に組み立てる
事によって、小型化・薄型化した撮像装置及び撮像装置
の製造方法に関する。
のようなサイズのものが一般的であり、携帯機器を中心
とした情報家電の分野への搭載が望まれており、高機能
で且つ小型化・薄型化されたものが要求されている。
撮像装置およびその製造方法、撮像アダプタ装置、信号
処理装置および信号処理方法、並びに情報処理装置およ
び情報処理方法においては、撮像装置の小型化・薄型化
に関する技術が開示されている。図28は、特開平9−
284617号公報に開示された撮像装置の概略の構成
図である。図29及び図30は、従来の撮像装置の組み
立て状態を示した概観図である。この撮像装置101
は、次のように製造される。まず、基板151に対して
ダイボンド材を塗布した後、固体撮像素子131及び周
辺IC141をダイボンド実装した後、ワイヤボンディ
ングにより接続線を配線する事で、図29に示した状態
となる。次に、固体撮像素子131に対してレンズ19
1を装着する事で、図30に示した状態となる。さら
に、充填剤182を用いてホルダ181を基板151へ
取り付ける事で、図28に示したように撮像装置101
は完成品となる。
7号公報に開示された従来の技術では、固体撮像素子を
基板に対してベアチップ実装し、その周辺に周辺回路の
ICを配置する事で、撮像装置の小型化、薄型化を図っ
ていた。しかし、この方法は、薄型化には有意である
が、固体撮像素子周辺へ実装する周辺ICの搭載領域を
確保する必要がある。また、撮像装置は高機能になるほ
ど搭載部品が増える為、撮像装置の小型化は困難であっ
た。さらに、ベアチップ実装された固体撮像素子に対し
てレンズを取り付け、基板に対して充填剤によってホル
ダを取り付けていた事から、レンズとホルダを組み合わ
せる際に、高精度の組み合わせ技術が必要であった。そ
の為、この組み合わせが不完全であると、ベアチップの
十分な気密封止が行えず、撮像装置の信頼性が低下して
しまうという問題があった。
為に創作したものであり、組み立てが容易で量産性に優
れ、且つ高機能で小型化・薄型化された撮像装置及びこ
の撮像装置の製造方法を提供する事を目的とする。
を解決するための手段として、以下の構成を備えてい
る。
力する信号を処理する周辺ICチップと、を少なくとも
備え、光学レンズを取り付け可能なレンズホルダと、プ
リント配線基板と、が一体化された撮像装置において、
少なくとも一方の面に配線を有し、可視光を透過する材
質または光学フィルタ加工された可視光を透過可能な材
質で形成された透明基板を備え、該固体撮像素子は、所
定の間隙を設けて受光面を該透明基板に対向させて、該
透明基板が有する配線に接合された状態で、第1の封止
材で封止され、該レンズホルダは、該透明基板の固体撮
像素子を接合した面の裏面側に取り付けられたことを特
徴とする。
も固体撮像素子と固体撮像素子が出力する信号を処理す
る周辺ICチップと、少なくとも一方の面に配線を有
し、可視光を透過する材質または光学フィルタ加工され
た可視光を透過可能な材質で形成された透明基板と、を
備え、固体撮像素子は、所定の間隙を設けて受光面を透
明基板に対向させて、透明基板が有する配線に接合され
た状態で、第1の封止材で封止され、光学レンズを取り
付け可能なレンズホルダは、透明基板の固体撮像素子を
接合した面の裏面側に取り付けられて、プリント配線基
板とレンズホルダとが一体化されている。したがって、
固体撮像素子の受光面に透明基板を介して光学レンズに
より結像させる事が可能となり、また、光学フィルタ加
工された透明基板を使用した場合、撮像装置へ新たに光
学フィルタを取り付けなくても良い。さらに、固体撮像
素子は第1の封止材で封止されているので、受光領域に
ゴミなどが進入する事がなく、撮像装置の信頼性を向上
させる事が可能となる。
止材で前記固体撮像素子の受光面の裏面に接着されたこ
とを特徴とする。
接合された固体撮像素子の受光面の裏面に、周辺ICチ
ップは第1の封止材で接着されている。したがって、透
明基板上に周辺ICチップを直接実装する事なく、1つ
のIC実装面積に固体撮像素子や周辺ICチップなど複
数のデバイスを実装するので、基板面積を小さくする事
が可能となる。また、接着剤を塗布する事なく、周辺I
Cチップを固体撮像素子に接着する事が可能となる。
板に接合された前記固体撮像素子及び前記固体撮像素子
に接着された前記周辺ICチップを挿入可能な貫通孔を
備え、前記透明基板に接合された前記固体撮像素子及び
前記固体撮像素子に接着された前記周辺ICチップを前
記プリント配線基板が有する前記貫通孔に挿入した状態
で、前記透明基板が有する前記固体撮像素子が接合され
た配線と、前記プリント配線基板と、を第1の金属材料
により接続し、前記周辺ICチップと前記プリント配線
基板とを第2の金属材料により接続し、前記プリント配
線基板の該貫通孔に挿入した前記固体撮像素子、前記周
辺ICチップ及び該第2の金属材料を第2の封止材で封
止したことを特徴とする。
に接合された固体撮像素子及び固体撮像素子に接着され
た周辺ICチップを挿入可能な貫通孔を備えたプリント
配線基板を有し、透明基板に接合された固体撮像素子及
び固体撮像素子に接着された周辺ICチップをプリント
配線基板が有する貫通孔に挿入した状態で、透明基板が
有する固体撮像素子が接合された配線と、プリント配線
基板と、を第1の金属材料により接続し、周辺ICチッ
プとプリント配線基板とを第2の金属材料により接続
し、プリント配線基板の貫通孔に挿入した固体撮像素
子、周辺ICチップ及び第2の金属材料を第2の封止材
で封止する。したがって、透明基板が有する配線とプリ
ント配線基板とを第1の金属材料により接続した後に、
透明基板上の固体撮像素子、周辺ICチップ及び周辺I
Cチップと該プリント配線基板とを接続した第2の金属
材料を第2の封止材で封止するので、特別な治具を用い
る事なく第2の封止材を塗布する事が可能となる。ま
た、固体撮像装置は、第1封止材及び第2の封止材によ
って封止され、周辺ICチップ及び周辺ICチップと該
プリント配線基板とを接続した第2の金属材料によって
封止されるので、撮像装置の信頼性が高くなる。さら
に、透明基板に接合された固体撮像素子及び固体撮像素
子に接着された周辺ICチップを、プリント配線基板が
有する貫通孔に挿入した状態で、固体撮像素子が接合さ
れた配線とプリント配線基板とを第1の金属材料により
接続するので、撮像装置を薄型化する事が可能となる。
体撮像素子の受光領域を除いた領域に形成した絶縁層又
は下地金属層上に成膜した第3の金属材料を、エッチン
グ加工して形成した2層構造の配線であることを特徴と
する。
領域を除いた領域に形成した絶縁層又は下地金属層上に
成膜した第3の金属材料をエッチング加工して形成した
2層構造の配線を、撮像装置の透明基板は有する。した
がって、配線と基材との密着性を向上させる事が可能と
なり、配線上に第1の金属材料で突起電極を形成した際
に、突起電極の合金接合強度を確保する事が可能とな
る。
像素子接続用電極端子と、前記透明基板の外周部近傍に
設けられた外部入出力電極端子と、該外部入出力電極端
子の近傍に設けられた位置決め用の認識マークと、を含
むことを特徴とする。
電極端子と、透明基板の外周部近傍に設けられた外部入
出力電極端子と、外部入出力電極端子の近傍に設けられ
た位置決め用の認識マークと、を透明基板が有する配線
は含んで構成される。したがって、透明基板が有する配
線の固体撮像素子接続用電極端子や外部入出力電極端子
に突起電極を形成時、透明基板への固体撮像素子の実装
時、周辺ICチップの積層時及びプリント配線基板への
透明基板の実装時に、認識マーク利用する事が可能であ
り、実装精度をより高める事が可能となる。
有する配線に、超音波接合工法で接合されたことを特徴
とする。
には、超音波接合工法で固体撮像素子が接合される。し
たがって、透明基板側の配線を拡散係数の高い金属材料
で形成した場合、最大でも120℃程度の低温で容易に
接合が可能となる。また、超音波を印加するだけで合金
が形成されて接合が完了される事から、高スループット
を得る事が可能となる。
板が有する配線と前記プリント配線基板とを接続した面
の裏面における前記貫通孔の周囲にザグリ部を有し、該
ザグリ部は前記第2の金属材料が接続される端子を備え
たことを特徴とする。
線基板は、透明基板が有する配線とプリント配線基板と
を接続した面の裏面における貫通孔の周囲にザグリ部を
有し、ザグリ部は第2の金属材料が接続される端子を備
えている。したがって、プリント配線基板の貫通孔に挿
入した固体撮像素子、周辺ICチップ及び第2の金属材
料を第2の封止材で確実に封止する事が可能となる。ま
た、プリント配線基板の貫通孔は、第2の封止材が外部
に漏れ出すの防止するダムの役割を果たす事が可能とな
る。
は、開口面積の異なる貫通孔を有した硬質基板とフレキ
シブル基板とを接着して形成されたことを特徴とする。
孔を有した硬質基板とフレキシブル基板とを接着する事
により、ザグリ部は形成される。したがって、所望の断
面形状のザグリ部を容易に得る事が可能となる。
取り付ける面に2段の階段状のザクリ部を有し、前記透
明基板の固体撮像素子を接合した面の裏面及び前記プリ
ント配線基板に、接着剤で取り付けられたことを特徴と
する。
面に2段の階段状のザクリ部を有したレンズホルダは、
透明基板の固体撮像素子を接合した面の裏面及びプリン
ト配線基板に、接着剤で取り付けられる。したがって、
レンズホルダのザグリ部の1段目と透明基板とを接着剤
で接着させた際に、ザグリ部の2段目を接着剤の逃げと
する事が可能となる。
側面を基準として、前記透明基板の固体撮像素子を接合
した面の裏面及び前記プリント配線基板に取り付けられ
たことを特徴とする。
子を接合した面の裏面及びプリント配線基板に、透明基
板の側面を基準としてレンズホルダは取り付けられる。
したがって、高精度な組み合わせ技術を用いる事なく、
レンズホルダを透明基板帯プリント配線基板へ高精度に
取り付ける事が可能となる。
素子に接着された面の裏面に、別の周辺ICチップを積
層可能であることを特徴とする。
周辺ICチップの固体撮像素子に接着された面の裏面に
積層可能である。したがって、撮像装置を高機能化する
為に使用する部品が増加しても、基板面積を増加させて
撮像装置のサイズを大型化しなくてもよい。
ルタ加工された可視光を透過可能な材質で形成され、固
体撮像素子と該固体撮像素子が出力する信号を処理する
周辺ICチップとを搭載した透明基板と、光学レンズを
取り付け可能なレンズホルダと、プリント配線基板と、
を一体的に製造する撮像装置の製造方法であって、該透
明基板の一方の面に形成された配線が備える複数の電気
信号入出力端子へ突起電極を形成する突起電極形成工程
と、該固体撮像素子の受光面を該透明基板に対向させ
て、該突起電極が形成された該透明基板へ実装し、該固
体撮像素子を該透明基板に接合する撮像素子接合工程
と、を含むことを特徴とする。
または光学フィルタ加工された可視光を透過可能な材質
で形成され、固体撮像素子と固体撮像素子が出力する信
号を処理する周辺ICチップとを搭載した透明基板と、
光学レンズを取り付け可能なレンズホルダと、プリント
配線基板と、を一体化された撮像装置は、透明基板の一
方の面に形成された配線が備える複数の電気信号入出力
端子へ突起電極を形成する突起電極形成工程と、固体撮
像素子の受光面を透明基板に対向させて突起電極が形成
された透明基板へ実装し、固体撮像素子を透明基板に接
合する撮像素子接合工程と、を含む製造方法で製造され
る。したがって、突起電極が形成された透明基板に対し
て、突起電極の無い固体撮像素子を接合によってフェイ
スダウン実装するので、固体撮像素子表面に異物が付着
する事なく固体撮像素子を透明基板へ実装・接合する事
が可能となる。また、透明基板に異物が付着したとして
も、透明基板の表面状態は固体撮像素子の表面と比較し
て凹凸が少ない為、洗浄する事で簡単に付着異物を除去
する事が可能となる。
て、前記透明基板に実装された前記固体撮像素子の周囲
に封止材を塗布して前記固体撮像素子を封止する撮像素
子封止工程と、前記固体撮像素子の受光面の裏面に、該
撮像素子封止工程で塗布した該封止材によって、前記周
辺ICチップを積層する周辺IC積層工程と、該撮像素
子封止工程で塗布した該封止材を硬化する封止材硬化工
程と、を含むことを特徴とする。
接合工程の後工程として、透明基板に実装された固体撮
像素子の周囲に封止材を塗布して固体撮像素子を封止す
る撮像素子封止工程と、固体撮像素子の受光面の裏面
に、撮像素子封止工程で塗布した封止材によって、周辺
ICチップを積層する周辺IC積層工程と、撮像素子封
止工程で塗布した封止材を硬化する封止材硬化工程と、
を含む製造方法で製造される。したがって、基板上に周
辺ICチップを実装する事なく、1つのデバイス実装面
積で複数のデバイスを積層して実装するので、基板面積
を小さくする事が可能となる。また、接着剤を新たに塗
布する事なく、周辺ICチップを固体撮像素子に接着す
る事が可能となる。
前記プリント配線基板が備える貫通孔に前記透明基板に
接合された前記固体撮像素子及び前記固体撮像素子に積
層された前記周辺ICチップを挿入しながら、前記透明
基板をフリップチップ実装するフリップチップ実装工程
と、前記レンズホルダを前記透明基板の側面を基準とし
て、前記透明基板の固体撮像素子接合面及び前記プリン
ト配線基板に対向して取り付けるホルダ取り付け工程
と、を含むことを特徴とする。
化工程の後工程として、プリント配線基板が備える貫通
孔に透明基板に接合された固体撮像素子及び固体撮像素
子に積層された周辺ICチップを挿入しながら、透明基
板をフリップチップ実装するフリップチップ実装工程
と、レンズホルダを透明基板の側面を基準として、透明
基板の固体撮像素子接合面及びプリント配線基板に対向
して取り付けるホルダ取り付け工程と、を含む製造方法
で製造される。したがって、フェイスアップした状態で
透明基板に接合され、封止材で封止された固体撮像素子
の受光面に透明基板を介して対向して、レンズホルダが
透明基板の側面を基準として取り付けられるので、従来
の撮像装置のように高精度の組み合わせ技術を用いる事
なく、撮像装置を容易且つ高精度に組み立て可能であ
る。
撮像装置の概略構成を示した断面図である。撮像装置1
は、透明基板11、固体撮像素子31、周辺ICチップ
41、プリント配線基板51、フレキシブルプリント配
線基板(Flexible Printed Circuits:以下、FPCと
称する。)リード部54、チップ部品57、レンズホル
ダ81、光学レンズであるレンズ91によって構成され
る。
受光面を透明基板11に対向させて(フェイスアップし
て)バンプ接続後に合金接合されており、撮像装置1で
撮影した画像は、レンズ91及び透明基板11を介して
固体撮像素子31上に結像される。また、固体撮像素子
31は第1の封止材である熱硬化樹脂32で封止され、
固体撮像素子31から出力された信号を処理するディジ
タル信号処理ICなどの周辺ICチップ41は、固体撮
像素子31の受光面の裏面側に熱硬化樹脂32で接着・
積層されている。さらに、プリント配線基板51に設け
たザグリ部53を有する貫通孔52に、固体撮像素子3
1及び周辺ICチップ41を挿入した状態で、透明基板
11とプリント配線基板51とは、第1の金属材料であ
るAuワイヤバンプ24でバンプ接続されている。加え
て、プリント配線基板51のザグリ部53に設けられた
リード電極と周辺ICチップ41とが、第2の金属材料
であるワイヤ61によりワイヤボンディング接続されて
いる。また、このワイヤ61、固体撮像素子31及び周
辺ICチップ41は、第2の封止材であるコート樹脂7
1で封止されている。レンズホルダ81は、透明基板1
1の側面を基準として、透明基板11の固体撮像素子3
1を接合した面の裏面及びプリント配線基板51に接着
剤82で取り付けられる。
の構成により、1つのデバイス実装面積で複数のデバイ
スを積層して実装する事が可能で、且つ固体撮像素子を
二重に樹脂で覆う加工を施す為、信頼性が高く、また、
組み立てが容易で量産性に優れ、高機能でより小型化・
薄型化された小型撮像装置を、低コストで製造する事が
可能となる。さらに、上記のように複数のデバイスを積
層して実装するので、抵抗やコンデンサのようなチップ
部品などをプリント配線基板51の一方の面のみに実装
することが可能となり、撮像装置1の底面にチップ部品
を実装しなくてもよくなり、撮像装置1の取り扱いが容
易となる。
説明する。
する為の斜視展開図である。図3は、配線を形成した透
明基板の正面図である。図4は、大判の透明基板の外形
を示した斜視図である。
0.5mm〜0.7mmのガラス等に代表される可視光
を透過する材質の透明板9a、またはこの透明板に光学
フィルタ処理を行ったもの(以下、光学フィルタと称す
る。)9bを用意する。そして、この透明板9aまたは
光学フィルタ9b上において、固体撮像素子31の受光
領域となる部分10を除いた領域に、CVDやスパッタ
リングによってSiO2等の絶縁膜12を形成する。さ
らに、絶縁膜12上に配線となるAl(アルミニウム)
等の金属材料(第3の金属材料)を、スパッタリングに
より1000nm〜2000nmの厚みで成膜し、エッ
チング加工により配線13を形成して、透明基板11を
作成する。
を形成する目的は、Al等の金属材料で形成した配線1
3と、透明板9aまたは光学フィルタ9bと、の間に絶
縁膜12の層を設ける事で、それぞれの密着性を高め、
後の工程で形成するバンプの合金接合強度を確保する為
である。したがって、2層構造の1層目になる絶縁膜の
層は、密着性が得られるのであれば、図2(B)に示し
たように、下地として金属膜12bを形成しても良い。
なお、1層目に下地として金属膜12bを形成した場合
は、当然2層目の配線13の形状と同一形状のパターン
ニングを行う必要がある。
ように、複数の電気信号入出力端子である固体撮像素子
接続用電極端子14及び透明基板11の外周部近傍に設
けられた外部入出力電極端子15をそれぞれ結線したも
のと、外部入出力電極端子15の近傍に設けられた認識
マーク16と、から構成される。この認識マーク16
は、複数の製造工程で使用する。すなわち、後述する撮
像装置1の製造工程におけるバンプボンディングでのパ
ターン認識、固体撮像素子31のフェイスダウン実装で
の認識、周辺ICチップ41のダイボンド及びプリント
配線基板51へのフリップチップ実装での認識に用い
る。よって、認識マーク16を固定して用いる事によっ
て、より実装精度を高める事が可能となる。
(B)に示したように、四角形の外形形状を持つ大判の
透明基板(以下、透明基板ウェハと称する。)17や円
形の外形形状を持つ透明基板ウェハ18へマトリクス状
に配置される。また、透明基板ウェハ17や透明基板ウ
ェハ18は、後述するダイシング工程によって、複数の
透明基板11に切り分けられる。
板に突起電極を形成時の斜視図、及び突起電極を設けた
透明基板の側面図である。
板ウェハ17の個々の透明基板11に設置された固体撮
像素子接続用電極端子14と外部入出力電極端子15と
に対して、Auワイヤ22によるAuボール23をボン
ディングして、Auワイヤバンプ(突起電極)24を形
成する。この時に形成するAuワイヤバンプ(以下、バ
ンプと称する。)24は、固体撮像素子31をバンプ付
透明基板11へ接合する際に塑性変形させる。その為、
固体撮像素子31の受光面31fに設けられているマイ
クロレンズが透明基板11に接触しないように、マイク
ロレンズの高さよりも高い20μm〜30μm以上の高
さで、バンプ24を形成する。
形成した場合、キャピラリ21や超音波ホーンのハンド
リングは固体撮像素子31の受光面31fで行われる
為、固体撮像素子31の受光領域に異物が付着する可能
性がある。しかし、本発明では、透明基板11側にバン
プ形成を行う事で、固体撮像素子31の受光面への異物
付着の問題を防ぐ事ができる。また、透明基板11に異
物が付着したとしても、透明基板11の表面状態は固体
撮像素子31の表面と比較して凹凸が少ない為、洗浄す
る事で簡単に付着異物を除去する事ができる。
像素子を搭載した透明基板ウェハの斜視図である。図7
は、固体撮像素子を搭載した透明基板の側面図である。
ンプ24に対して、固体撮像素子31の実装を行う。図
6及び図7に示したように、固体撮像素子31の受光面
を透明基板ウェハ17のバンプ形成面17fに対向させ
て(フェイスダウン)、バンプ24上に固体撮像素子3
1の電極端子を接触させる。この時、固体撮像素子31
の受光面31fと透明基板11との間には、所定の間隙
35が形成され、固体撮像素子31の受光面31fに設
けられているマイクロレンズは、透明基板11に接触し
ない。
板ウェハ17の個々の透明基板11と、固体撮像素子3
1と、を合金接合する。固体撮像素子31と透明基板1
1との接続に超音波接続工法を用いるのは、低温接続及
び高スループット(高歩留まり)を得る事が目的であ
る。すなわち、透明基板側の配線を拡散係数の高いAl
材料で形成している事から、最大でも120℃程度の低
温で容易に接合が可能である。また、超音波を印加する
だけで合金が形成されて接合が完了される事から、高ス
ループットを得る事が可能である。
像素子を搭載した透明基板に樹脂を塗布する状態を示し
た側面図である。
の裏面31bへ熱硬化性樹脂32を塗布して、固体撮像
素子31を樹脂封止する。図8に示したように、熱硬化
樹脂32を塗布する際には、透明基板17に形成した外
部入出力端子用バンプ26への熱硬化樹脂32の付着を
防止する為に、スクリーン印刷法を用いる。すなわち、
所定の形状のマスク33を透明基板17上に載置する。
そして、スキージ34を用いて、熱硬化樹脂32を塗布
する。
を塗布する目的は、後工程で透明基板17のダイシング
を行う際に、切屑を含んだ水が固体撮像素子31の受光
領域(間隙35)に進入する事を防ぐ為である。また、
固体撮像素子31の裏面に熱硬化樹脂32を塗布する目
的は、次工程で周辺ICチップ41のダイボンドを行う
際に、この熱硬化樹脂32をダイボンド材として使用す
る為である。
0Pa・s程度の高粘度で、チキソ性の性質を持ったも
のを適用する事で、固体撮像素子31と透明基板11と
の隙間へ回り込む樹脂量を制御する事が可能である。
Cチップを搭載中の透明基板の斜視図である。図10
は、固体撮像素子に周辺ICチップを搭載した透明基板
の側面図である。
撮像素子31の背面(受光面の裏面)へ、ディジタル信
号処理IC等の周辺ICチップ41をフェイスアップし
た状態でダイボンド(積層)を行った後に、熱硬化樹脂
32の硬化を行い接着する。前工程で、固体撮像素子3
1に塗布した熱硬化樹脂32をダイボンド材として使用
している為、図10に示したように、ダイボンド後の熱
硬化樹脂32は、固体撮像素子31の周囲を覆いつつ、
周辺ICチップ41の裏面を固定する形状となる。な
お、図10には、固体撮像素子31よりも周辺ICチッ
プ41のサイズが大きい場合を一例として示している
が、周辺ICチップ41のサイズが固体撮像素子31よ
りも小さい場合でも問題は無い。
様子を示した斜視図である。次に、図11に示したよう
に、前工程で固体撮像素子31及び周辺ICチップ41
の実装が終わった透明基板ウェハ17を、ダイシングブ
レード42を用いて個片の透明基板11に切り分ける。
視図、及びプリント配線基板のA−A’断面図である。
図13は、プリント配線基板にはんだペーストを塗布す
る位置を表した斜視図である。図14は、プリント配線
基板にチップ部品を搭載中の状態を示した斜視図であ
る。
プリント配線基板51の表面51fから裏面51bへ貫
通孔52を設け、裏面51b側にザグリ部53を設けた
プリント配線基板51を用意する。このプリント配線基
板51の表面51fには、透明基板11を接続するラン
ドと、抵抗やコンデンサ等のチップ部品を搭載するラン
ド58と、を設置する。また、プリント配線基板51の
裏面51bには、ザグリ部53に周辺ICチップ41を
ワイヤ線でワイヤボンド接続する為のリード電極(端
子)を設置する。
成としては、ザグリ部53を備えていれば良い為、所定
の開口面積を有する貫通孔が設けられた硬質基板に、硬
質基板の貫通孔よりも開口面積の一回り大きい貫通孔が
設けられたFPCを貼り合わせる事で、所望の断面形状
を得る事ができる。また、所定の開口面積を有する貫通
孔が設けられたFPCに、FPCの貫通孔よりも開口面
積の一回り大きな貫通孔が設けられた硬質基板を貼り合
わせても良い。
抵抗やコンデンサ等のチップ部品57を搭載するランド
58に対して、図13に示したように、はんだペースト
56をスクリーン印刷法にて印刷する。そして、図14
に示したように、チップ部品57をランド58に対して
搭載した後に、リフロを行う。
は、透明基板をプリント配線基板へフリップチップ実装
する様子を示した斜視図である。図16は、透明基板を
フリップチップ実装したプリント配線基板の断面図であ
る。
した工程において、ダイシングにより個片に切り分けら
れた固体撮像素子31及び周辺ICチップ41を実装済
みの透明基板11をピックアップする。そして、前工程
においてチップ部品が実装されたプリント配線基板51
の表面51fへフリップチップ実装する。図16に示し
たように、透明基板11とプリント配線基板51とを接
合する為に、接合工法としては、ACP(Anisortropic
Conductive Paste )接合を用いても良いし、超音波接
続工法を用いても良い。但し、超音波接続工法を適用す
る場合は、透明基板11とプリント配線基板51との隙
間へ、アンダフィルを注入する必要がある。
いた固体撮像素子31はフェイスアップになり、フェイ
スアップとなっていた周辺ICチップ41はフェイスダ
ウンとなる。
ングを行っている様子を示した斜視図である。図18
は、ワイヤボンディングを行った透明基板及びプリント
配線基板の断面図である。
リント配線基板51を反転させると、図17に示したよ
うにザグリ部53において、実装された周辺ICチップ
41側が、フェイスアップ状態で上面となる。この状態
で、周辺ICチップ41の電極端子と、ザグリ部53に
設置されたリード端子と、をワイヤ61でワイヤボンデ
ィング接続すると、図18に示した状態となる。
布する様子を示した斜視図である。図20は、コート樹
脂を塗布した透明基板及びプリント配線基板の断面図で
ある。
ンディングを行った周辺ICチップ41に対して、ディ
スペンサ72でコート樹脂71を塗布して硬化を行う。
コート樹脂71として、比較的低粘度で流動性の良いも
のを用いる事で、固体撮像素子31周辺にもコート樹脂
71を回り込ませ、固体撮像素子31を二重に樹脂封止
する事で、高い信頼性の気密封止を得る事が可能にな
る。また、低粘度の樹脂を用いても、貫通孔52はザグ
リ部53を有する事から、ザグリ部53の側面は、樹脂
が溢れだすのを防止するダム(堤防)の役目を果たす。
これにより、樹脂を多めに流し込んでも、図20に示し
たように、サグリ部53からコート樹脂が流れ出る事は
ない。
は、レンズホルダの断面図である。図22は、レンズホ
ルダを透明基板及びプリント配線基板に取り付ける様子
を示した斜視図ある。
を有し、貫通孔82の上面側にレンズ挿入穴85を備
え、貫通孔82の下面側に2段の階段状のザグリ部8
3、ザグリ部84を設けたレンズホルダ81を用意す
る。
1に落とし込む事で、透明基板11の側面を基準とした
高精度なレンズホルダ81の取り付けを目的とする。ま
た、ザグリ部84(2段目)は、接着剤82の逃げの役
割を果たすものである。
周部及びプリント配線基板51の外周部に接着剤82を
塗布したものへ、このレンズホルダ81を取り付けて固
定を行う。
り付ける様子を示した斜視図である。最後に、図23に
示したように、レンズホルダ81へレンズ91を取り付
けることで、撮像装置1は完成する。以上が、基本的な
撮像装置1の製造方法である。
段別の周辺ICを積層した様子を示した斜視図である。
図25は、ストレートタイプのFPCリードを備えた撮
像装置の外観斜視図である。図26は、入出力端子部の
みを設けたタイプのFPCリードを備えた撮像装置の外
観斜視図である。図27は、曲げを設けたタイプのFP
Cリードを備えた撮像装置の外観斜視図である。
面に周辺ICチップ41を背合わせで1チップ実装した
が、図24に示したように、周辺ICチップ41上に同
じ向きで、もう1段別の周辺ICチップ43を積層する
事も可能である。これにより、撮像装置1を高機能化す
る為に使用する部品が増加しても、撮像装置1のサイズ
を大型化しなくてもよい。
ード部の形状を変える事で、図25に示したようなスト
レートタイプ、図26に示したよう様な入出力端子部の
みを設けたタイプ、図27に示したようにリード部54
bに曲げを設け入出力端子部の方向を変えたタイプな
ど、様々な形状に対応する事が可能である。
る。
と固体撮像素子が出力する信号を処理する周辺ICチッ
プと、少なくとも一方の面に配線を有し、可視光を透過
する材質または光学フィルタ加工された可視光を透過可
能な材質で形成された透明基板と、を備え、固体撮像素
子は、所定の間隙を設けて受光面を透明基板に対向させ
て、透明基板が有する配線に接合された状態で、第1の
封止材で封止され、光学レンズを取り付け可能なレンズ
ホルダは、透明基板の固体撮像素子を接合した面の裏面
側に取り付けられて、プリント配線基板とレンズホルダ
とが一体化されているため、固体撮像素子の受光面に透
明基板を介して光学レンズにより結像させる事ができる
とともに、光学フィルタ加工された透明基板を使用した
場合、撮像装置へ新たに光学フィルタを取り付けなくて
も使用することができる。また、固体撮像素子は第1の
封止材で封止されているので、受光領域にゴミなどが進
入する事がなく、撮像装置の信頼性を向上させる事がで
きる。
撮像素子の受光面の裏面に、周辺ICチップは第1の封
止材で接着されているので、透明基板上に周辺ICチッ
プを直接実装する事なく、1つのIC実装面積に固体撮
像素子や周辺ICチップなど複数のデバイスを実装する
ので、基板面積を小さくする事ができ。また、接着剤を
塗布する事なく、周辺ICチップを固体撮像素子に接着
する事ができる。
体撮像素子及び固体撮像素子に接着された周辺ICチッ
プを挿入可能な貫通孔を備えたプリント配線基板を有
し、透明基板に接合された固体撮像素子及び固体撮像素
子に接着された周辺ICチップをプリント配線基板が有
する貫通孔に挿入した状態で、透明基板が有する固体撮
像素子が接合された配線と、プリント配線基板と、を第
1の金属材料により接続し、周辺ICチップとプリント
配線基板とを第2の金属材料により接続し、プリント配
線基板の貫通孔に挿入した固体撮像素子、周辺ICチッ
プ及び第2の金属材料を第2の封止材で封止するので、
特別な治具を用いる事なく第2の封止材を塗布する事が
できる。また、固体撮像装置は、第1封止材及び第2の
封止材によって封止され、周辺ICチップ及び周辺IC
チップと該プリント配線基板とを接続した第2の金属材
料によって封止されるので、撮像装置の信頼性を上げる
ことができる。さらに、透明基板に接合された固体撮像
素子及び固体撮像素子に接着された周辺ICチップを、
プリント配線基板が有する貫通孔に挿入した状態で、固
体撮像素子が接合された配線とプリント配線基板とを第
1の金属材料により接続するので、撮像装置を薄型化す
る事ができる。
に形成した絶縁層又は下地金属層上に成膜した第3の金
属材料をエッチング加工して形成した2層構造の配線
を、撮像装置の透明基板は有する事により、配線と基材
との密着性を向上させる事が可能となり、配線上に第1
の金属材料で突起電極を形成した際に、突起電極の合金
接合強度を確保する事ができる。
基板の外周部近傍に設けられた外部入出力電極端子と、
外部入出力電極端子の近傍に設けられた位置決め用の認
識マークと、を透明基板が有する配線は含んで構成され
るため、透明基板が有する配線の固体撮像素子接続用電
極端子や外部入出力電極端子に突起電極を形成時、透明
基板への固体撮像素子の実装時、周辺ICチップの積層
時及びプリント配線基板への透明基板の実装時に、認識
マーク利用する事ができ、実装精度をより高める事がで
きる。
工法で固体撮像素子が接合されることによって、透明基
板側の配線を拡散係数の高い金属材料で形成した場合、
最大でも120℃程度の低温で容易に接合ができ、ま
た、超音波を印加するだけで合金が形成されて接合が完
了される事から、高スループットを得る事ができる。
基板が有する配線とプリント配線基板とを接続した面の
裏面における貫通孔の周囲にザグリ部を有し、ザグリ部
は第2の金属材料が接続される端子を備えているので、
プリント配線基板の貫通孔に挿入した固体撮像素子、周
辺ICチップ及び第2の金属材料を第2の封止材で確実
に封止する事ができる。また、プリント配線基板の貫通
孔は、第2の封止材が外部に漏れ出すの防止するダムの
役割を持たす事ができる。
基板とフレキシブル基板とを接着する事により、ザグリ
部は形成されるので、所望の断面形状のザグリ部を容易
に得る事ができる。
状のザクリ部を有したレンズホルダは、透明基板の固体
撮像素子を接合した面の裏面及びプリント配線基板に、
接着剤で取り付けられるため、レンズホルダのザグリ部
の1段目と透明基板とを接着剤で接着させた際に、ザグ
リ部の2段目を接着剤の逃げとする事ができる。
の裏面及びプリント配線基板に、透明基板の側面を基準
としてレンズホルダは取り付けられるため、高精度な組
み合わせ技術を用いる事なく、レンズホルダを透明基板
帯プリント配線基板へ高精度に取り付ける事ができる。
の固体撮像素子に接着された面の裏面に積層可能である
ため、撮像装置を高機能化する為に使用する部品が増加
しても、基板面積が増加することによる撮像装置のサイ
ズの大型化を防止できる。
ルタ加工された可視光を透過可能な材質で形成され、固
体撮像素子と固体撮像素子が出力する信号を処理する周
辺ICチップとを搭載した透明基板と、光学レンズを取
り付け可能なレンズホルダと、プリント配線基板と、を
一体化された撮像装置は、透明基板の一方の面に形成さ
れた配線が備える複数の電気信号入出力端子へ突起電極
を形成する突起電極形成工程と、固体撮像素子の受光面
を透明基板に対向させて突起電極が形成された透明基板
へ実装し、固体撮像素子を透明基板に接合する撮像素子
接合工程と、を含む製造方法で製造することによって、
突起電極が形成された透明基板に対して、突起電極の無
い固体撮像素子を接合によってフェイスダウン実装する
ので、固体撮像素子表面に異物が付着する事なく固体撮
像素子を透明基板へ実装・接合する事ができる。また、
透明基板に異物が付着したとしても、透明基板の表面状
態は固体撮像素子の表面と比較して凹凸が少ない為、洗
浄する事で簡単に付着異物を除去する事ができる。
明基板に実装された固体撮像素子の周囲に封止材を塗布
して固体撮像素子を封止する撮像素子封止工程と、固体
撮像素子の受光面の裏面に、撮像素子封止工程で塗布し
た封止材によって、周辺ICチップを積層する周辺IC
積層工程と、撮像素子封止工程で塗布した封止材を硬化
する封止材硬化工程と、を含む製造方法で撮像装置を製
造することによって、基板上に周辺ICチップを実装す
る事なく、1つのデバイス実装面積で複数のデバイスを
積層して実装するので、基板面積を小さくする事ができ
る。また、接着剤を新たに塗布する事なく、周辺ICチ
ップを固体撮像素子に接着する事ができる。
ント配線基板が備える貫通孔に透明基板に接合された固
体撮像素子及び固体撮像素子に積層された周辺ICチッ
プを挿入しながら、透明基板をフリップチップ実装する
フリップチップ実装工程と、レンズホルダを透明基板の
側面を基準として、透明基板の固体撮像素子接合面及び
プリント配線基板に対向して取り付けるホルダ取り付け
工程と、を含む製造方法で撮像装置を製造することによ
って、フェイスアップした状態で透明基板に接合され、
封止材で封止された固体撮像素子の受光面に透明基板を
介して対向して、レンズホルダが透明基板の側面を基準
として取り付けられるので、従来の撮像装置のように高
精度の組み合わせ技術を用いる事なく、撮像装置を容易
且つ高精度に組み立てることができる。
示した断面図である。
図である。
起電極を設けた透明基板の側面図である。
図である。
る。
する状態を示した側面図である。
ある。
明基板の側面図である。
図である。
ト配線基板のA−A’断面図である。
る位置を表した斜視図である。
態を示した斜視図である。
プ実装する様子を示した斜視図である。
配線基板の断面図である。
様子を示した斜視図である。
リント配線基板の断面図である。
た斜視図である。
配線基板の断面図である。
板に取り付ける様子を示した斜視図ある。
した斜視図である。
Cを積層した様子を示した斜視図である。
像装置の外観斜視図である。
ードを備えた撮像装置の外観斜視図である。
撮像装置の外観斜視図である。
図である。
図である。
Claims (14)
- 【請求項1】 固体撮像素子と、該固体撮像素子が出力
する信号を処理する周辺ICチップと、を少なくとも備
え、光学レンズを取り付け可能なレンズホルダと、プリ
ント配線基板と、が一体化された撮像装置において、 少なくとも一方の面に配線を有し、可視光を透過する材
質または光学フィルタ加工された可視光を透過可能な材
質で形成された透明基板を備え、 該固体撮像素子は、所定の間隙を設けて受光面を該透明
基板に対向させて、該透明基板が有する配線に接合され
た状態で、第1の封止材で封止され、 該レンズホルダは、該透明基板の固体撮像素子を接合し
た面の裏面側に取り付けられたことを特徴とする撮像装
置。 - 【請求項2】 前記周辺ICチップは、前記第1の封止
材で前記固体撮像素子の受光面の裏面に接着されたこと
を特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 【請求項3】 前記プリント配線基板は、前記透明基板
に接合された前記固体撮像素子及び前記固体撮像素子に
接着された前記周辺ICチップを挿入可能な貫通孔を備
え、 前記透明基板に接合された前記固体撮像素子及び前記固
体撮像素子に接着された前記周辺ICチップを前記プリ
ント配線基板が有する前記貫通孔に挿入した状態で、前
記透明基板が有する前記固体撮像素子が接合された配線
と、前記プリント配線基板と、を第1の金属材料により
接続し、 前記周辺ICチップと前記プリント配線基板とを第2の
金属材料により接続し、 前記プリント配線基板の該貫通孔に挿入した前記固体撮
像素子、前記周辺ICチップ及び該第2の金属材料を第
2の封止材で封止したことを特徴とする請求項2に記載
の撮像装置。 - 【請求項4】 前記透明基板が有する配線は、前記固体
撮像素子の受光領域を除いた領域に形成した絶縁層又は
下地金属層上に成膜した第3の金属材料を、エッチング
加工して形成した2層構造の配線であることを特徴とす
る請求項1乃至3のいずれかに記載の撮像装置。 - 【請求項5】 前記透明基板が有する配線は、固体撮像
素子接続用電極端子と、前記透明基板の外周部近傍に設
けられた外部入出力電極端子と、該外部入出力電極端子
の近傍に設けられた位置決め用の認識マークと、を含む
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の撮
像装置。 - 【請求項6】 前記固体撮像素子は、前記透明基板が有
する配線に、超音波接合工法で接合されたことを特徴と
する請求項1乃至5のいずれかに記載の撮像装置。 - 【請求項7】 前記プリント配線基板は、前記透明基板
が有する配線と前記プリント配線基板とを接続した面の
裏面における前記貫通孔の周囲にザグリ部を有し、該ザ
グリ部は前記第2の金属材料が接続される端子を備えた
ことを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。 - 【請求項8】 前記プリント配線基板の前記ザグリ部
は、開口面積の異なる貫通孔を有した硬質基板とフレキ
シブル基板とを接着して形成されたことを特徴とする請
求項7に記載の撮像装置。 - 【請求項9】 前記レンズホルダは、前記透明基板へ取
り付ける面に2段の階段状のザクリ部を有し、前記透明
基板の固体撮像素子を接合した面の裏面及び前記プリン
ト配線基板に、接着剤で取り付けられたことを特徴とす
る請求項1乃至8のいずれかに記載の撮像装置。 - 【請求項10】 前記レンズホルダは、前記透明基板の
側面を基準として、前記透明基板の固体撮像素子を接合
した面の裏面及び前記プリント配線基板に取り付けられ
たことを特徴とする請求項9に記載の撮像装置。 - 【請求項11】 前記周辺ICチップは、前記固体撮像
素子に接着された面の裏面に、別の周辺ICチップを積
層可能であることを特徴とする請求項2に記載の撮像装
置。 - 【請求項12】 可視光を透過する材質または光学フィ
ルタ加工された可視光を透過可能な材質で形成され、固
体撮像素子と該固体撮像素子が出力する信号を処理する
周辺ICチップとを搭載した透明基板と、光学レンズを
取り付け可能なレンズホルダと、プリント配線基板と、
を一体的に製造する撮像装置の製造方法であって、 該透明基板の一方の面に形成された配線が備える複数の
電気信号入出力端子へ突起電極を形成する突起電極形成
工程と、 該固体撮像素子の受光面を該透明基板に対向させて、該
突起電極が形成された該透明基板へ実装し、該固体撮像
素子を該透明基板に接合する撮像素子接合工程と、を含
むことを特徴とする撮像装置の製造方法。 - 【請求項13】 前記撮像素子接合工程の後工程とし
て、 前記透明基板に実装された前記固体撮像素子の周囲に封
止材を塗布して前記固体撮像素子を封止する撮像素子封
止工程と、 前記固体撮像素子の受光面の裏面に、該撮像素子封止工
程で塗布した該封止材によって、前記周辺ICチップを
積層する周辺IC積層工程と、 該撮像素子封止工程で塗布した該封止材を硬化する封止
材硬化工程と、を含むことを特徴とする請求項12に記
載の撮像装置の製造方法。 - 【請求項14】 前記封止材硬化工程の後工程として、 前記プリント配線基板が備える貫通孔に前記透明基板に
接合された前記固体撮像素子及び前記固体撮像素子に積
層された前記周辺ICチップを挿入しながら、前記透明
基板をフリップチップ実装するフリップチップ実装工程
と、 前記レンズホルダを前記透明基板の側面を基準として、
前記透明基板の固体撮像素子接合面及び前記プリント配
線基板に対向して取り付けるホルダ取り付け工程と、を
含むことを特徴とする請求項13に記載の撮像装置の製
造方法。
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