JP2004349466A

JP2004349466A - 撮像装置の製造方法

Info

Publication number: JP2004349466A
Application number: JP2003144694A
Authority: JP
Inventors: Tsuneo Hamaguchi; 恒夫濱口; Takashi Shirase; 隆史白瀬
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-05-22
Filing date: 2003-05-22
Publication date: 2004-12-09

Abstract

【課題】撮像素子の割れあるいは電極下の絶縁膜の破損などといった不具合を生じさせることなく、撮像素子の電極とパッケージの電極との間のワイヤボンディングを行うことができる撮像素子の製造方法を提供する。
【解決手段】撮像素子１がパッケージ４に湾曲して固定された撮像装置の製造プロセスにおいては、まず撮像素子１の電極２の上にめっき等によりバンプ３を形成する。続いて、撮像素子１を、電極２が形成された広がり面とは反対側の広がり面側から、厚さが１０〜５０μｍになるまで薄膜化する。次に、薄膜化された撮像素子１を、接着剤６により、パッケージ４の凹部５に、凹状に湾曲した状態で固定する。この後、バンプ３とパッケージ４の電極７とを、ワイヤボンディングにより、ワイヤ８で電気的に接続する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、結像レンズと、パッケージに固定された撮像素子とを有する撮像装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）などの撮像素子を用いた撮像装置は、例えば、カメラ付き携帯電話等の種々の携帯情報端末に幅広く用いられている。かかる撮像装置においては、被写体から出た光は、結像レンズ（撮像レンズ）および絞りを経由して、撮像素子の受光エリアに映像として投影され、この映像は撮像素子によって電気信号に変換され、出力される。
【０００３】
この種の撮像装置においては、撮像素子の受光面（受光エリア）の中央部と周辺部とでは結像レンズまでの距離が異なるので、一般に像面湾曲と呼ばれるレンズの収差により、映像にひずみが生じる。そこで、従来は、撮像素子上に形成されたマイクロレンズをずらせて像面湾曲ないしはレンズの収差をなくすなどといった対応がなされている。しかし、このような手法では、結像レンズの位置に応じて、その都度マイクロレンズの位置をずらさなければならない。
【０００４】
そこで、撮像素子を湾曲可能な厚さまで薄膜化し、接着剤等により、凹状の撮像素子保持部に湾曲した形状で固定することにより、像面湾曲ないしはレンズの収差の発生を防止するようにした撮像装置が提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。
【０００５】
このように、撮像素子を湾曲させて凹面状に固定すれば、受光エリアでの像面湾曲ないしはレンズの収差がなくなるので、画像の中心部と周辺部とで焦点ずれが生じなくなり、撮像素子を平面状に保持した場合に比べて、画質が良くなる。具体的には、例えば、特許文献１にかかる撮像装置ないしはその製造方法では、撮像素子を約３０μｍの厚さに薄く研磨し、底面を凹面状に湾曲させたパッケージの凹部に撮像素子を押し付けて接着剤で固定し、撮像素子上の電極とパッケージの電極とをワイヤボンダを用いて金ワイヤで接合する。次に、パッケージの上部にカバーガラスを取り付け、撮像素子を密封する。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−１５６２７８号公報（段落［００１２］、図２）
【特許文献２】
特開２００１−２８４５６４号公報（段落［００３３］、図７）
【特許文献３】
特開平０１−２０２９８９号公報（第２頁、第１図）
【特許文献４】
特開平１０−１０８０７８号公報（段落［００１７］、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、接着剤を用いて、パッケージの凹部に撮像素子を湾曲させて固定した従来のこの種の撮像装置では、撮像素子が非常に薄いので、ワイヤボンディング時に先端が球状になったワイヤを、撮像素子上の電極に押し付けると、撮像素子が大きく変形して割れることがあるといった問題がある。
【０００８】
すなわち、従来のこの種の撮像装置では、撮像素子上の電極とパッケージの電極とを電気的に接続するワイヤボンディングは、ワイヤ（通常は金線）の先端の球（ボール）を撮像素子の電極に押し当てた状態で超音波振動を印加し、界面に発生する摩擦熱により金属（金）の固相拡散を誘引してワイヤと電極との接合を行うといった手順で行うようにしている。このようなワイヤボンディングを行う場合、一般的には、撮像素子を２００℃程度まで加熱することにより、固相拡散を起こし易くしている。しかし、この種の撮像装置では、薄い撮像素子上に形成されたマイクロレンズの耐熱性が低いので、このような加熱を行うことは困難である。
【０００９】
このため、この種の撮像装置では、ワイヤの押し付け荷重と超音波振動とを強くし、固相拡散を生じさせる熱エネルギーを発生させる必要がある。しかし、押し付け荷重を大きくすると、ワイヤの先端が球状になっていることから、撮像素子上の電極の応力が大きくなり、薄い撮像素子が割れてしまうといった問題が生じる。一方、超音波振動を強くすると、電極下の絶縁膜が破損し、リーク電流が大きくなるといった問題が生じる。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであって、撮像素子の割れあるいは電極下の絶縁膜の破損などといった不具合を生じさせることなく、撮像素子の電極とパッケージの電極との間のワイヤボンディングを行うことができる、パッケージの凹部に撮像素子が湾曲状態で固定された撮像装置の製造方法を提供することを解決すべき課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた本発明にかかる撮像素子の製造方法は、（ｉ）被写体から出た光を結像させる結像レンズと、該結像レンズによって結像された映像が受光面に投影される撮像素子と、該撮像素子を固定するパッケージとを備えた撮像装置の製造方法において、（ｉｉ）撮像素子の電極の上にバンプ（突起電極）を形成する工程と、（ｉｉｉ）撮像素子を、前記電極が形成された面とは反対側の面側から薄くする（薄膜化する）工程と、（ｉｖ）薄くなった（薄膜化された）撮像素子を、パッケージの凹部に湾曲した状態で固定する工程と、（ｖ）バンプとパッケージの電極とを電気的に接続する工程とを有することを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を具体的に説明する。図１（ａ）〜図１（ｄ）は、本発明の実施の形態にかかる撮像装置ないしはその製造プロセス（製造方法）を示す図（立面断面図）である。また、図２は、この撮像装置の製造プロセスにおいて、撮像素子の電極上のバンプにワイヤボンディングを行う際のボンディング手法を示す図（斜視図）である。
【００１３】
図１（ｄ）に示すように、この撮像装置は、被写体から出た光を結像させる結像レンズ（図示せず）と、該結像レンズによって結像された映像がその受光面に投影される撮像素子１と、該撮像素子１を固定するパッケージ４とを備えている。そして、撮像素子１は湾曲可能な厚さまで薄膜化され、その受光面が結像レンズと対向するようにして、接着剤６によりパッケージ４の凹部５に、凹状に湾曲した状態で固定されている。撮像素子１の受光面側の広がり面には、複数の電極２が設けられ、各電極２上にはバンプ３が形成されている。一方、パッケージ４には、複数の電極７が設けられている。そして、撮像素子１の各電極２は、それぞれワイヤ８を介して、対応するパッケージ４の電極７に電気的に接続されている。
【００１４】
この撮像装置では、撮像素子１が結像レンズに向かって凹面状となるように湾曲した状態でパッケージ４の凹部５に固定されているので、像面湾曲ないしはレンズの収差の発生が有効に防止される。このため、撮像素子１の受光面上の映像の中心部と周辺部とで焦点ずれが生じなくなり、良好な画質が得られる。
【００１５】
以下、図１（ａ）〜図１（ｄ）を参照しつつ、この撮像装置の製造プロセスを説明する。
この撮像装置１の製造プロセスにおいては、まず、図１（ａ）に示すように、撮像素子１の電極２の上に、バンプ３（突起電極）を形成する。ここで、バンプ３は、メッキまたはバンプボンダにより形成する。バンプ３の金属材料としては、金または銅を用いる。
【００１６】
続いて、図１（ｂ）に示すように、撮像素子１を、電極２ないしは受光面が形成された方の広がり面とは反対側の広がり面側から薄膜化する。すなわち、撮像素子１を、凹面状に湾曲しやすくするため、厚さが１０〜５０μｍになるまで薄くする。撮像素子１を薄膜化するための加工手法としては、化学エッチング、研磨またはドライエッチングなどを用いることができる。
【００１７】
次に、図１（ｃ）に示すように、接着剤６により、薄膜化された撮像素子１を電極２ないしは受光面が形成された広がり面とは反対側の広がり面が凹部５と対向するようにして、パッケージ４の凹部５に固定する。なお、パッケージ４には電極７が形成されている。接着剤６としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などの樹脂系の接着剤を用いる。これらの樹脂は、比較的低温で硬化可能であるので、接着時に、撮像素子１上に設けたマイクロレンズ（図示せず）にダメージを与えるおそれはない。
【００１８】
この後、図１（ｄ）に示すように、各バンプ３と、これに対応するパッケージ４の電極７とを、ワイヤボンダを用いて、ワイヤ８で電気的に接続する。
図２は、このワイヤボンディング工程において、バンプ３にワイヤボンディングを行う状態を示している。図２に示すように、この工程では、撮像素子１の電極２上の、めっきにより形成されたバンプ３に、キャピラリ９に保持された、金線からなるワイヤ８の先端の球１０（ボール）を押し付け、キャピラリ９ないし球１０に超音波振動１１を印加する。この超音波振動１１により、球１０とバンプ３との界面に摩擦熱が発生し、この熱により金の固相拡散が誘引され、ワイヤ８ないしは球１０とバンプ３電極とが接合される。なお、バンプ３は、ワイヤ８よりも硬い材料で形成されている。
【００１９】
このワイヤボンディング工程では、バンプ３の表面が平坦であるので、バンプ３と、ワイヤ８ないしその先端の球１０との接触面積が大きくなり、十分な接合力が得られる。また、ワイヤボンディングは、薄い撮像素子１の電極２上に形成されたバンプ２に対して行われるが、バンプ３は厚いので、ワイヤ８の先端の球１０がバンプに押し付けられたときには、バンプ３が変形してこの押圧力を吸収する。したがって、撮像素子１が損傷することはない。
なお、撮像素子１の受光面に投影された映像が撮像素子１によって光電変換されて生成された電気信号は、ワイヤ８を介して出力される。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、撮像素子の電極とパッケージの電極とのワイヤボンディングは、薄い撮像素子の電極２に形成されたバンプに対して行われる。ここで、バンプは撮像素子に比べて厚いので、ワイヤの先端のがバンプに押し付けられたときには、バンプがこの押圧力を吸収する。このため、撮像素子の損傷を防止することができる。よって、撮像素子の割れあるいは電極下の絶縁膜の破損などといった不具合を生じさせることなく、撮像素子の電極とパッケージの電極との間のワイヤボンディングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施の形態にかかる撮像装置ないしはその製造プロセスを示す図である。
【図２】撮像装置の製造プロセスにおいて、撮像素子の電極上のバンプにワイヤボンディングを行う際のボンディング手法を示す図である。
【符号の説明】
１撮像素子、２撮像素子の電極、３バンプ、４パッケージ、５凹部、６接着剤、７パッケージの電極、８ワイヤ、９キャピラリ、１０ワイヤの先端の球、１１超音波振動。

Claims

被写体から出た光を結像させる結像レンズと、該結像レンズによって結像された映像が受光面に投影される撮像素子と、該撮像素子を固定するパッケージとを備えた撮像装置の製造方法において、
撮像素子の電極の上にバンプを形成する工程と、
撮像素子を、前記電極が形成された面とは反対側の面側から薄くする工程と、
薄くなった撮像素子を、パッケージの凹部に湾曲した状態で固定する工程と、
前記バンプとパッケージの電極とを電気的に接続する工程とを有することを特徴とする撮像装置の製造方法。
前記バンプをめっきで形成することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置の製造方法。