JP2004356226A

JP2004356226A - 固体撮像装置の製造方法

Info

Publication number: JP2004356226A
Application number: JP2003149636A
Authority: JP
Inventors: Masanori Nano; 匡紀南尾; Takashi Ono; 高志小野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-05-27
Filing date: 2003-05-27
Publication date: 2004-12-16
Anticipated expiration: 2023-05-27
Also published as: JP3713026B2

Abstract

【課題】撮像素子が搭載される基台を、実用的に十分な平坦度をもって、効率的に作製することが可能な製造方法を提供する。
【解決手段】開口部を有する枠状の基台と、その一面に開口部側から外側に亘って付設された配線と、配線の付設面に搭載された撮像素子４とを備えた撮像装置の製法。第１金型半体１３には基台１を樹脂形成するためのキャビティ１３ａが形成され、第２金型半体１２には第１金型半体のキャビティに面する平坦面が形成される。電極端子を形成するための電極部材１０をパターン形成したシート材１１を、キャビティに面して電極部材が位置するように、第１および第２金型半体の間に配置する。キャビティに封止樹脂１４を充填して硬化させ、電極部材を埋め込んで成形された基台１を金型から取り出し、シート材を電極部材から剥離して、基台１の電極部材を埋め込んだ面に撮像素子４を実装する。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＣＤ等の撮像素子を基台に搭載して構成される固体撮像装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
固体撮像装置は、ビデオカメラやスチルカメラ等に広く用いられ、ＣＣＤ等の撮像素子を絶縁性材料からなる基台に搭載し、受光領域を透光板で覆ったパッケージの形態で提供される。装置の小型化のため、撮像素子は、ベアチップのままで基台に搭載される（例えば、特許文献１を参照）。そのような固体撮像装置の従来例について、図５を参照して説明する。
【０００３】
図５における基台２１は、平面形状が中央部に開口部２２を有する枠状であり、断面形状は全体に一様な厚みを有する板状である。基台２１の下面には、開口部２２の近傍から外周端面に亘って、金メッキ層からなる配線２３が付設されている。基台２１における配線２３が形成された面に、ＣＣＤ等から構成された撮像素子４が実装され、その受光領域４ａが開口部２２に面している。基台２１の上面には、開口部２２を覆ってガラスからなる透光板５が取り付けられている。撮像素子４の端部の周辺にはシール樹脂６が充填され、撮像素子４の端部と基台２１の間の隙間を密封している。以上のように受光領域４ａは、開口部２２に形成された閉鎖空間内に配置されている。
【０００４】
撮像素子４における受光領域４ａと同一の面に、受光領域４ａの回路と接続された電極パッド（図示せず）が配置され、電極パッド上にバンプ（突起電極）７が設けられている。配線２３における開口部２２に隣接した端部が内部端子部２３ａを形成し、バンプ７を介して撮像素子４の電極パッドと接続されている。
【０００５】
この固体撮像装置は、図示されたように透光板５側を上方にむけた状態で回路基板上に搭載される。配線２３における基台２１の外周端部の下面に配置された部分が外部端子部２３ｂを形成し、回路基板上の電極との接続に用いられる。各配線２３の外部端子部２３ｂ上にはんだボール８が付設され、回路基板上の電極との接続に用いられる。また、はんだボール８は、基台２１を回路基板面から適切な高さに維持する機能も有する。
【０００６】
透光板５の上部には、撮像光学系が組み込まれた鏡筒（図示せず）が、受光領域４ａとの相互の位置関係を所定の精度で設定されて装着される。鏡筒に組み込まれた撮像光学系を通して、被撮像対象からの光が受光領域４ａに集光され、光電変換される。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−４３５５４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例の固体撮像装置の構成では、基台２１の十分な平坦度を得ることは困難である。つまり、基台２１が開口部２２を有する枠状であることにより、樹脂成形を行うと、その断面形状に捩れあるいは反りを生じる傾向がある。撮像素子４が搭載される面の平坦度が悪いと、撮像素子４の位置が安定せず、受光領域４ａに対して鏡筒を精度良く位置決めすることができない。
【０００９】
また、特許文献１においては記載がないが、従来例においては配線２３がメッキにより形成されていたため、基台２１にメッキを施す工程が煩雑で、形成される配線２３の寸法精度にばらつきを生じ易く、また高コストである。
【００１０】
本発明は、撮像素子を搭載するための基台を、実用的に十分な平坦度で効率的に形成することが可能な製造方法を提供することを目的とする。また、寸法精度のばらつきが少なく低コストで配線を付設することが可能な固体撮像装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、内側領域に開口部が形成された枠状の平面形状を有し絶縁性の材料からなる基台と、前記基台の一方の面に前記開口部側から外側に向かって延在するように付設された配線と、受光領域が前記開口部に面するように前記基台における前記配線の付設面に搭載された撮像素子とを備え、前記配線は前記開口部側に位置する内部端子部と前記基台の外周部に位置する外部端子部とを有し、前記撮像素子の電極と前記内部端子部とが電気的に接続された固体撮像装置を製造する方法である。
【００１２】
上記課題を解決するために、前記基台を樹脂成形するための金型として、前記基台を形成するためのキャビティが形成された第１金型半体と、前記第１金型半体のキャビティに面する平坦面を有する第２金型半体とを用い、シート材の面上に前記電極端子を形成するための電極部材をパターン形成し、前記シート材を、前記基台に対応する前記キャビティに面して前記電極部材が位置するように、前記第１および第２金型半体の間に配置し、前記金型のキャビティに封止樹脂を充填して硬化させ、前記電極部材を埋め込んで成形された前記基台を前記金型から取り出し、前記シート材を前記電極部材から剥離し、前記基台の前記電極部材を埋め込んだ面に前記撮像素子を装着して、前記撮像素子の電極と前記電極部材とを接続する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の固体撮像装置の製造方法によれば、基台を樹脂成形するためのキャビティを形成する一対の金型と、電極端子を形成するための電極部材がパターン形成されたシート材とを用い、基台の成形工程で電極部材を埋め込む。それにより、基台の捩れや反りを生じることが抑制される。しかも、テープ上にパターン形成された電極部材を用い、樹脂成形される基台に転写することにより、電極部材の付設が極めて効率的に行われる。
【００１４】
上記の製造方法において、金属箔を用いてシート材上にパターン形成することにより、シート材に電極部材を配置することが好ましい。また基台は、厚みが実質的に一様になるように成形することが好ましい。また、電極部材が埋め込まれた基台を、金型から取り出した後加熱条件下で、一対の平坦な金型により形成される平行面により押圧することにより、基台の反りを低減するための矯正キュアを行うことができる。
【００１５】
さらに、第１金型半体に、複数個の基台を形成するためのキャビティを設け、シート材には、複数個の基台に各々対応する電極端子を形成するための複数組の電極部材を設けることができる。そして、成形された複数の基台を金型から取り出し、シート材を剥離して、複数の基台を各個片に分離した後、各基台の電極部材を埋め込んだ面に撮像素子を装着して、撮像素子の電極と電極部材とを接続する。この方法により、複数の基台を一括して成形し、撮像素子を効率良く製造することが可能である。
【００１６】
以下に、本発明の実施の形態における固体撮像装置の製造方法について、図１〜３を参照して説明する。本実施の形態の製造方法は、図１に示すような構造の固体撮像装置に適用される。図１の固体撮像装置は、概略構造が図５に示した従来例と同様であり、同様な要素については同一の参照番号を付して、説明を簡略化する。
【００１７】
本実施の形態における固体撮像装置は、基台１に付設された配線３の構造が従来例と相違する。基台１は、絶縁性の材料、例えばエポキシ樹脂等の可塑性樹脂からなり、平面形状が中央部に矩形の開口部２を有する矩形枠状である。基台１の断面形状は、全体として実質的に一様な厚みを有する平板状である。基台１の下面には、開口部２の周縁から基台１の外周端に亘って、金属箔リードからなる複数本の配線３が配置されている。金属箔リードとしては、通常のリードフレームに使用される材料と同様な、例えばＣｕ合金、４２アロイ（Ｆｅ−Ｎｉ４２合金）等が用られ、厚さは概ね２〜３μｍである。
【００１８】
基台１における配線３が形成された面に、Ｓｉ基板に形成されたＣＣＤ等の撮像素子４が固定され、その電極が配線３と接続されている。各配線３における開口部２に隣接した端部が内部端子部３ａを形成し、バンプ８を介して撮像素子４の電極パッドと接続されている。各配線３における、基台１の外周端部の下面に配置された部分が外部端子部３ｂを形成し、回路基板上の電極と接続するために用いられる。
【００１９】
基台１は、各配線３を構成する複数本の金属箔リードを樹脂に埋め込んで成形されている。配線３を構成する金属箔リードが埋め込まれた基台１の構造を、図２を参照して説明する。図２（ａ）は、図１の下方から見た、撮像素子４が実装される前の状態の基台１を示す平面図である。図２（ｂ）はその側面図である。
【００２０】
図２（ａ）に示すように、配線３は、下側表面の全体が露出している。一方、図２（ｂ）に示すように、配線３の端面は、基台１を形成する樹脂中に埋め込まれている。したがって、基台１の枠形状が金属箔リードにより補強され、上下面の平坦度が良好である。すなわち、金属箔リードが埋め込まれることにより、捩れや反りを発生させる内部応力に抗するように剛性が高められ、枠形状の平坦度が維持される。その結果、基台１の面に搭載された撮像素子４の位置が安定し、受光領域４ａに対して鏡筒を精度良く位置決めすることが容易である。配線３の端面は、必ずしも図示するように全て埋め込まれる必要はない。埋め込まれる程度は、本実施の形態の作用・効果を得るために十分であれば、他の条件に応じて調整可能である。
【００２１】
上述のように基台１を平坦な板状とすることにより、樹脂成形が容易であることに加えて、次のような利点が得られる。すなわち、樹脂成形の後、基台１の平坦度をさらに向上させるため、基台１の変形を矯正する工程を施すことが可能である。
【００２２】
本実施の形態における固体撮像装置の製造方法は、上述の構成を有する固体撮像装置の製造に際して、金属箔リードからなる複数本の配線３を、基台１の表面に効率的に付設し、かつ良好な平坦度で基台１を形成する工程を備えたものである。この製造方法について、図３および図４を参照して説明する。
【００２３】
まず、図３（ａ）に示すように、金属箔リード１０を担持したシート材１１を、第１金型半体１３と第２金型半体１２の間に挟み込む。金属箔リード１０は、図４に示すように、シート材１１の表面にパターン形成により配置されている。各金属箔リード１０は、上述の固体撮像装置における配線３を形成するように、本数、寸法、および配置が設定されている。一点鎖線Ａで囲まれた領域内の金属箔リード１０が、１個の固体撮像装置の配線群に相当する。
【００２４】
第１金型半体１３には、基台１に相当する空間を形成する凹部１３ａが設けられている。凹部１３ａ中に、基台１の開口部２に相当する凸部１３ｂが形成されている。したがって、凹部１３ａと凸部１３ｂにより、開口部２を含む基台１の形状に相当するキャビティが形成される。シート材１１は、その上に担持された金属箔リード１０が凹部１３ａ内で適切に配置されるように位置決めされる。
【００２５】
第１金型半体１３と第２金型半体１２間に形成されるキャビティに樹脂１４を充填し、硬化させた後、図３（ｂ）に示すように、第１金型半体１３と第２金型半体１２を開いて樹脂成型体１４ａを取り出す。樹脂成型体１４ａの上面には、金属箔リード１０が埋め込まれている。
【００２６】
次に、樹脂成型体１４ａからシート材１１を剥離することにより、図３（ｃ）に示すように、基台１が得られる。この基台１に、撮像素子４を実装し、さらに図１に示したように透明板５を固定して、固体撮像装置が作成される。
【００２７】
上述の製造方法によれば、樹脂成型体１４ａに金属箔リード１０を埋め込むことにより、基台１の成形における捩れや反りの発生が抑制される。また、金属箔リード１０をパターン形成したシート材１１を用いることにより、基台１に対する配線３の付設を極めて効率的に行うことができる。また、シート材１１上にパターン形成することにより、金属箔リード１０は、寸法精度よく、かつばらつきが少なく、しかも低コストで製造することができる。
【００２８】
なお、金属箔リード１０が埋め込まれた樹脂成型体１４ａを、加熱条件下で一対の平坦な平行面金型で押圧することにより、樹脂成型体１４ａの反りを低減するための矯正キュアを施すことができる。上述のとおり、本実施の形態により製造される基台は平坦度が高いが、それでもなお多少発生する捩れや反りを、矯正キュアの工程により低減させて、さらに平坦度を高めた基台１を得ることができる。成形直後の樹脂成型体１４ａに捩れや反りが少なく、実用的に十分な平坦度が得られる場合には、矯正キュアの工程は必須ではない。他の種々の条件により変わるが、矯正キュアの温度は概ね、加熱温度は１００〜２００℃の範囲、圧力は１〜３０ｋｇの範囲で選択すれば、良好な結果が得られた。
【００２９】
また、上記の製造方法の工程は、複数の固体撮像装置を形成するため、複数の基台を一括して同時に成形するのに適している。その場合は、シート材１１上には複数組の金属箔リード１０をパターン形成し、第１金型半体１３は、複数の基台に対応するキャビティを形成するように、凹部１３ａおよび凸部１３ｂが形成される。樹脂成形の後、例えばダイシングソーを用いて複数の基台を個片に分離する。複数の基台に対応するように複数の凹部１３ａを個別に設ければ、個片に分離するためのダイシングソーによる切断は不要である。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の固体撮像装置の製造方法によれば、配線に用いられる電極部材が貴台に埋め込まれることにより、基台は剛性が高められて実用的に十分な平坦度を有するように形成されるとともに、テープ上にパターン形成された電極部材を転写することにより、基台に対する配線の付設を極めて効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における固体撮像装置の断面図
【図２】図１の固体撮像装置を構成する基台の構造を示し、（ａ）は裏面から見た平面図、（ｂ）は側面図
【図３】図１の固体撮像装置を製造するための工程を示す断面図
【図４】図３の工程に使用する電極部材がパターン形成されたシート材を示す平面図
【図５】従来例の固体撮像装置の断面図
【符号の説明】
１、２１基台
２、２２開口部
３、２３配線
３ａ、２３ａ内部端子部
３ｂ、２３ｂ外部端子部
４撮像素子
４ａ受光領域
５透光板
６シール樹脂
７バンプ
８はんだボール
１０金属箔リード
１１シート材
１２第２金型半体
１３第１金型半体
１３ａ凹部
１３ｂ凸部
１４樹脂
１４ａ樹脂成型体

Claims

内側領域に開口部が形成された枠状の平面形状を有し絶縁性の材料からなる基台と、前記基台の一方の面に前記開口部側から外側に向かって延在するように付設された配線と、受光領域が前記開口部に面するように前記基台における前記配線の付設面に搭載された撮像素子とを備え、前記配線は前記開口部側に位置する内部端子部と前記基台の外周部に位置する外部端子部とを有し、前記撮像素子の電極と前記内部端子部とが電気的に接続された固体撮像装置を製造する方法において、
前記基台を樹脂成形するための金型として、前記基台を形成するためのキャビティが形成された第１金型半体と、前記第１金型半体のキャビティに面する平坦面を有する第２金型半体とを用い、
シート材の面上に前記電極端子を形成するための電極部材をパターン形成し、
前記シート材を、前記基台に対応する前記キャビティに面して前記電極部材が位置するように、前記第１および第２金型半体の間に配置し、
前記金型のキャビティに封止樹脂を充填して硬化させ、
前記電極部材を埋め込んで成形された前記基台を前記金型から取り出し、
前記シート材を前記電極部材から剥離し、
前記基台の前記電極部材を埋め込んだ面に前記撮像素子を装着して、前記撮像素子の電極と前記電極部材とを接続することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
金属箔を用いてシート材上にパターン形成することにより、前記シート材に前記電極部材を配置する請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法。
前記基台を、厚みが実質的に一様になるように成形する請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法。
前記電極部材が埋め込まれた前記基台を、前記金型から取り出した後加熱条件下で、一対の平坦な金型により形成される平行面により押圧することにより、前記基台の反りを低減するための矯正キュアを行う請求項３に記載の固体撮像装置の製造方法。
前記第１金型半体に、複数個の前記基台を形成するためのキャビティを設け、前記シート材には、前記複数個の基台に各々対応する電極端子を形成するための複数組の前記電極部材を設け、成形された複数の前記基台を前記金型から取り出し、前記シート材を剥離して、複数の前記基台を各個片に分離した後、前記各基台の前記電極部材を埋め込んだ面に前記撮像素子を装着して、前記撮像素子の電極と前記電極部材とを接続する請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法。