JP2005341521A - 映像センサの実装方法およびそれに用いる粘着テープ - Google Patents

Abstract

【課題】 固体撮像デバイスを用いた映像センサの実装工程において、映像センサの受光側に粘着テープを貼り合せたままの状態で半田リフローを可能とし、かつ半田リフロー中も映像センサの受光側を保護しておくことが可能となる映像センサの実装方法およびそれに用いる保護用粘着テープを提供すること。
【解決手段】 映像センサの受光部側に、ポリイミドフィルムを基材の構成材料に用いた粘着テープを貼りあわせた状態で、１７０℃以上に加熱することで映像センサの端子部を基板側と半田接続リフローすることを特徴とする。また、前記粘着テープの粘着剤構成材として、少なくともシリコーン系材料を用いることを特徴とする。
【選択図】 なし

Description

本発明は、固体撮像デバイスを用いた映像センサの実装工程に関するものである。

固体撮像デバイスを用いた映像センサは、近年デジタルカメラやビデオカメラ等に広く用いられている。これら映像センサの基板側実装をはじめとした製造工程において、映像センサ表面の傷つきやゴミの付着は撮像に直接影響する可能性が高い。そこで、粘着テープを表面保護テープとして用い、映像センサの受光部側に貼り合せることで、実装および製造工程における傷つきやゴミの付着を避ける手法が採られる。

一方、映像センサを基板などに実装する場合、これまでは半田ゴテを用いてその端子部を一箇所ずつ半田接続実装する手法が用いられてきた。近年、映像センサの高画質および高機能化に伴い、端子数も飛躍的に増えてきたため、端子一箇所ずつ半田ゴテを用いて半田接続実装していくことは、時間も著しく要することになり現実的でない。そこで、映像センサの端子部と実装基板を位置あわせした状態で半田リフロー炉へ投入することで一度に接続実装する方法が用いられることが多くなった。

しかしながら、半田リフロー炉は少なくとも半田の融点以上の高温に加熱する必要がある。上記の保護を目的とした粘着テープを貼り合せたまま加熱リフローを実施すると、粘着テープ基材の熱変形収縮による位置ズレや剥れ、あるいは粘着テープ材料の熱劣化による劣化物が映像センサの表面を逆に汚染する原因にさえなりうる。また、固体撮像デバイスの内部で用いられているカラーフィルタは熱により変性あるいは破損の可能性もあるため、特に１７０℃以上の高温でのリフロー処理そのものが困難である。

従って、従来は、半田リフロー炉へ投入する直前に一旦保護テープを剥離し、１６０℃程度で半田リフローを実施し、終了後にあらためて保護テープを貼り直していた。このように、粘着テープを貼りあわせたままの状態で半田リフローのための高い加熱工程を経ることは困難であった。

従って、本発明の目的は、固体撮像デバイスを用いた映像センサの実装工程において、映像センサの受光側に粘着テープを貼り合せたままの状態で半田リフローを可能とし、かつ半田リフロー中も映像センサの受光側を保護しておくことが可能となる映像センサの実装方法およびそれに用いる保護用粘着テープを提供することにある。

本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下に示す実装方法あるいは粘着テープの使用により前記目的を達成することができることを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明は、映像センサの実装方法であって、固体撮像デバイスを用いた映像センサの実装工程において、映像センサの受光部側に、ポリイミドフィルムを基材の構成材料に用いた粘着テープを貼りあわせた状態で、１７０℃以上に加熱することで映像センサの端子部を基板側と半田接続リフローすることを特徴とする。

本発明によれば、ポリイミドの高い耐熱性により、半田リフローでの高温工程における粘着テープの著しい熱変形や収縮を抑えることが可能となるばかりでなく、ポリイミドフィルム特有の高い遮光性と低い熱伝導度により、固体撮像デバイス中に用いられているカラーフィルタへの熱の伝導を抑制することが可能となる。従って、ポリイミド基材による単なる耐熱保護テープとして作用効果だけでなく、固体撮像デバイス内部のカラーフィルタの熱劣化を抑制する特定の作用効果も合わせ持つため、１７０℃以上の十分な高温での加熱工程を実施することが可能となる。

また、本発明において、前記粘着テープの粘着剤構成材として、少なくともシリコーン系材料を用いることを特徴とする。

こうした構成によって、耐熱性を高めるとともに、剥離粘着力のコントロールを施しやすくすることができる。

本発明は、上記映像センサの実装方法であって、前記粘着テープにおいて、前記映像センサの受光部に掛かる部分に粘着層を設けないことを特徴とする。

本発明においては、映像センサの保護用粘着テープに関し、基材および粘着層を工夫することで粘着テープを貼り合わせた状態での一貫工程を図るものであり、さらに、当該粘着テープの受光部に対応する部分に粘着層を設けないことにより、部品実装後のテープ剥離の際に被着体表面に粘着剤を残存することがなく作業効率が上昇することを案出したものである。つまり、映像センサの実装工程において、映像センサの受光部側に少なくとも耐熱性のあるフィルムを基材構成材料として用い、かつ受光部分には粘着層を設けない構成の粘着テープを貼りあわせた状態で、１７０℃以上の加熱工程を経ることによって、作業性、安全性、生産性の高い映像センサの実装方法を提供することが可能となる。

さらに、上記映像センサの実装方法であって、１７０℃における前記基材の熱伝導率が、５×１０^-4ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以下であることを特徴とする。

固体撮像デバイスとして使用される映像センサにはカラーフィルタを内蔵しているものも多く、実装時の高温に耐えられない場合も多い。本発明の粘着テープの基材を構成するポリイミドフィルムは耐熱性とともに熱伝導率も低く、熱伝導抑制効果を有することから、映像センサ自体の物理的な保護だけではなく、カラーフィルタの保護にも有用である。

本発明は、上記映像センサの実装方法であって、１８０℃の加熱を１時間実施した後の前記粘着テープの熱収縮率が、１．０％以下であることを特徴とする。

つまり、上記のように、映像センサの実装においては基材の収縮率が小さいことが好ましく、特に半田付け等の高温領域での工程を含むことから、高温条件下での基材の収縮率を上記の範囲にすることが好適であるとの知見を得たもので、こうした付加的条件を明確にすることで、さらに作業効率が上昇する。

本発明は、上記映像センサの実装方法であって、１８０℃の加熱を１時間実施した後の前記粘着テープの粘着力が、０．１〜８．０Ｎ／１９ｍｍ幅であることを特徴とする。

つまり、粘着テープの剥離を防ぐには、所定以上の粘着力が必要である一方、被着体からテープを剥離した後の粘着層の残存を防ぐには、所定以下の粘着力とする必要がある。特に、高温領域での実装工程を含む場合にあっては、加熱条件下での粘着テープの粘着力を上記の範囲にすることが好適であるとの知見を得たもので、これによって、粘着テープの機能を損なわず、かつ、部品実装後のテープの剥離の際に、被着体表面に粘着剤を残存させることがなく作業効率が上昇する。

本発明は、ポリイミドフィルムを基材の構成材料に用いた粘着テープであって、上記のいずれかの映像センサの実装方法に用いることを特徴とする。

上記の実装方法には、映像センサ表面を異物による汚染、傷つきから保護するとともに、半田付け等の加熱条件下での部品実装工程においてもテープの剥離を行わずに作業が可能な粘着テープが要求される。本発明では、ポリイミドフィルムを基材とする、優れた耐熱性、熱収縮性、および粘着性を有する表面保護用の粘着テープを提供することによって、こうした要求を満たすことが可能となる。

以上のように、本発明によれば、固体撮像デバイスの部品などの実装工程あるいは検査工程などにおいて、粘着テープを貼り合わせた状態で一貫工程が可能となることで、映像センサ表面を保護しつつ、作業性および生産性の高い映像センサの実装方法を提供することが可能となる。併せて、こうした映像センサの実装時に使用が可能な、熱収縮性が高く、優れた耐熱性を有する保護用粘着テープを提供することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

本発明の映像センサの実装方法は、固体撮像デバイスを用いた映像センサの実装工程において、映像センサの受光部側に、ポリイミドフィルムを基材の構成材料に用いた粘着テープを貼りあわせた状態で、映像センサの端子部を基板側と半田接続リフローする。ここでいう固体撮像デバイスを用いた映像センサとは、一般的にＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）あるいはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ＭＯＳ）と呼ばれる固体撮像デバイスを透明樹脂やガラス材料などを用いてパッケージ化した映像センサである。

また、この映像センサの受光部側とは、映像を受光するセンサの表面側を意味し、一般的な映像センサは撮像デバイスを保護するために透明樹脂やガラスカバーなどがかけられている場合がほとんどであることから、実質的これらの透明樹脂あるいはカバーガラスの表面に粘着テープが貼りあわせられることを含む。また面としては少なくとも受光部に相当する部分が保護されていればよいが、保護のためそれ以外の部分を覆ってもよい。

本発明の粘着テープは、基本的に、テープ基材および基材の片面に設けられた粘着層から形成されるが、粘着テープの基材に対し離型フィルムを貼り合わせていても良い。つまり、少なくとも１つの面に離型処理を施した離型フィルムを、粘着層を介して粘着テープの基材に貼りつけることで、粘着層を保護し映像センサ表面の保護を図ることができる。なお、このようにして実装された映像センサから、粘着テープは任意の段階で剥がして用いられることが望ましい。

また、粘着テープは、映像センサの受光部に掛かる部分に粘着層を設けないことが好ましい。部品実装後のテープ剥離の際に被着体表面に粘着剤を残存することがなく作業効率が上昇するためである。

具体的には、図１に例示するように、粘着層２を基材１上に形成するに際し、粘着テープの中央の映像センサの受光部に掛かる部分に、幅ａの未塗布部分ができるように、両端に幅ｂの粘着層２を形成し、粘着テープを作製する方法などを挙げることができる。ただし、粘着層２の形状は、基本的に映像センサの受光部に掛かる部分に未塗布部分ができるようになれば、特に限定されるものではなく、例えば、図２に例示するように、（Ａ）円形状、（Ｂ）角状、など任意の形状の刳り抜きを設ける方法や、（Ｃ）基材１の四隅に粘着層２の形成する方法、（Ｄ）所定幅の傾斜状の未塗布部分を形成する方法、など種々の方法を適用することが可能である。図２斜線部は、粘着剤塗布部分を示している。

以上の方法によって、粘着層２を映像センサ表面に対し偏りなく、かつ被着面積を確保するように形成することによって、映像センサ表面への貼り付け強度を十分確保しながら受光部への影響を防止することができる。

これらに貼り合せられる粘着テープとしては、ポリイミドフィルムを基材の構成材料に用いていることが必要である。優れた耐熱性、熱収縮性、および粘着性を有する表面保護用の粘着テープを形成することで、加熱条件下での部品実装工程においてもテープの剥離を行わずに作業が可能となるためである。

ここでいうポリイミドフィルムは、特に限定されないが、テープとしての剛性やポリイミドフィルムが有する褐色の遮光効果を十分に発揮するためには、ある程度の厚さを有することが望ましい。具体的には、厚さ１０μｍ以上、より好ましくは２０μｍ以上の厚さを有していることがよい。

また、基材はポリイミドフィルム単独でもよいが、少なくともポリイミドフィルム層を１層以上有して積層した基材や、原材料としてポリイミド材料を含有したフィルムであってもよい。また、任意の表面処理、延伸処理、あるいは可塑剤、添加剤を含有するものであってもよい。

ただし、カラーフィルタへの熱伝導抑制の効果を十分に有するためには、基材として例えば１７０℃における熱伝導率が５×１０^-4ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以下であることが望ましい。ポリイミドフィルムは耐熱性とともに熱伝導率も低く、映像センサ自体の物理的な保護に加え、実装時の高温に対しカラーフィルタを保護することが可能となる。

なお、粘着剤の材質などは特に限定されないが、具体的にはアクリル系粘着剤、あるいはシリコーン系粘着剤などが挙げられる。特に、シリコーン系粘着剤は耐熱性に優れるばかりでなく、粘着力の調整も容易であることから、最終的に実装が完了した後にテープを剥離する際の粘着力を任意に調整することで、ハンドリングに優れた粘着テープの設計が可能となり、特に適した粘着材料であるといえる。

さらに本発明では、１７０℃以上に加熱することで映像センサの端子部を基板側と半田接続リフローすることを特徴している。これはリフロー炉を用いた半田接合による実装を示し、具体的にはリフロー炉での処理中の最高温度が１７０℃を超えていればよい。

粘着テープの粘着層の厚さは、１μｍ以上１００μｍ以下、好ましくは３μｍ以上５０μｍ以下、さらに好ましくは５μｍ以上３０μｍ以下であることが望ましい。粘着層の確保には、基材表面に対して少しでも段差を生じれば有効であるが、１μｍ未満の場合、表面保護テープの撓みによって受光部分へ接触して傷付ける可能性があり、貼付け性も低下する。また、加熱中のフィルムの熱収縮により粘着テープの剥離を生じる可能性がある。１００μｍを超える場合には、テープのスリット加工及び打ち抜き加工時の粘着剤の変形、または、デ一プ貼付け時の加圧、輸送時等のテープへの圧力及び実装時の加熱による粘着剤の変形により受光部分に粘着剤が掛かる可能性がある。

つまり、映像センサの保護のためには、粘着テープとして所定の実装上の強度が要求されるとともに、映像センサとの調和した貼り合せ状態を保持する必要があり、また加工性も需要である。従って、本発明における粘着テープは、実測の結果、上記範囲が最適範囲であることを見出したものである。従って、こうした粘着層の厚みを有する粘着テープによって、作業性、安全性、生産性の高い映像センサの実装方法を提供することが可能となる。

さらに、本発明では、１８０℃の加熱を１時間実施した後の粘着テープの熱収縮率が、１．０％以下、より好ましくは０．５％以下、さらに好ましくは０．３％以下であることが望まれる。高温条件下での基材の収縮率について付加的条件を明確にすることで、さらに作業効率をあげるためである。ここでいう熱収縮率は、粘着テープ形態にて、ＢＡ板に貼り合せ、１８０℃の温度条件下にて１時間放置した後の値が基準となる。具体的な熱収縮率の測定方法は、粘着テープを２０ｍｍ角にカットし、ＢＡ板に貼付け、１８０℃の温度条件下で加熱し、その加熱前後のテープのサイズを、投影機（ミツトヨ製：ＰＲＯＦＩＬＥ ＰＲＯＪＥＣＴＯＲ ＰＪ−Ｈ３００Ｆ）を用いてＭＤ方向およびＴＤ方向のいずれもについて測定した。なお、ＢＡ板とは、ＪＩＳ「ＢＡ仕上げ」に準じ、ＢＡ５号に表面仕上げしたＳＵＳ３０４板（日本金属（株）製ＢＡ５号仕上げＳＵＳ３０４）をいう。

また、本発明においては、１８０℃の加熱を１時間実施した後の粘着テープの粘着力が、０．１〜８．０Ｎ／１９ｍｍ幅であることが好ましく、また０．２Ｎ〜５．０Ｎ／１９ｍｍ幅がより好ましく、さらに０．３Ｎ〜４．０Ｎ／１９ｍｍ幅がより一層好ましい。８．０Ｎ／１９ｍｍを超える粘着力では被着体からのテープ剥離が工程上困難かつ、被着体表面に粘着層を残存させる可能性があり、０．１Ｎ／１９ｍｍを下回る加熱中のフィルムの熱収縮により粘着テープの剥離を生じる可能性があるからである。ここでいう粘着力は、ＪＩＳ Ｚ０２３７に準じて測定した値が基準となる。

また、粘着テープに離型フィルムを使用する場合、離型フィルムは、公知のいずれのものを使用してもよい。具体的には、離型フィルムの基材の粘着層との接合面に離型コート層、例えばシリコーン層が形成されたものを用いることができる。離型フィルムの基材としては、例えば、グラシン紙のような紙材や、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル等よりなる樹脂フィルムが挙げられる。

また、本粘着テープはその用途、例えば対象とする固体撮像デバイスのサイズに応じて加工されていてもよい。加工方法に関しては、均一な形状が保たれ、かつ、加工断面部に粘着剤を残さない方法であれば、特に限定されないが、生産性を鑑みて打ち抜き加工が好ましい。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。また、実施例等における評価方法は下記のように行った。なお、本発明がかかる実施例、評価方法に限定されるものでないことはいうまでもない。

＜評価方法＞
上記条件によって作製したテープについて、下記の項目について評価を行った。
（１）加熱後のテープの形状
ガラス面に上記実施例・比較例のサンプルを貼り合せた後、１８０℃の温度条件下に一時間放置した後のテープの形状
（２）テープ剥離後のガラス表面の状態
テープ剥離後のガラス表面の状態を目視にて確認した。

＜実施例１＞
ポリイミドフィルム（東レデュポン社製カプトン１００Ｈ：厚さ２５μｍ、１７０℃における熱伝導率が約４．１×１０^-4ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃）に、シリコーン系粘着剤（東レダウコーニング社製ＳＤ−４５８０）を厚さ１０μｍに塗布した粘着テープを作成し、ＣＣＤパッケージの表面ガラスに貼り合わせた。これを最高温度１８０℃×５秒（余熱等も含めたリフロー炉の投入時間は約９０秒）の半田リフロー炉へ投入して基板へ実装した。なお実装完了後テープを剥離した。
その結果、テープ剥離後の表面は傷や付着異物など確認されず、またＣＣＤとしての正常動作が確認された。

＜比較例１＞
厚さが２５μｍのナイロンフィルム（東レ社製６ナイロン：熱伝導度約５．５×１０^-4ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃）に、貯蔵弾性率が２．０×１０³Ｎ／ｃｍ²のゴム系粘着剤を厚さ１０μｍに塗布した粘着テープを用いた以外は、実施例１と同様に行った。
その結果、テープの熱収縮により貼りあわせ部分に位置ズレが発生し、また剥離した面には熱劣化した粘着剤が表面に残って汚染していた。また、リフローの温度により、ＣＣＤ内部のカラーフィルタが破損しているためか、ＣＣＤ自体も正常に作動しなかった。

＜参考例１＞
厚さが２μｍのポリエチレンナフタレートからなる基材上に、アクリル系粘着剤の溶液を幅１０ｍｍの塗布部と幅１０ｍｍの未塗布部を交互にストライプ状に塗布、乾燥して、厚さが５μｍの粘着層を形成した粘着シートを作製した。この粘着シートを未塗布部分がテープの中央になる様に２０ｍｍ幅でスリットして粘着テープを得た。図１におけるａ＝１０ｍｍ、ｂ＝５ｍｍの粘着テープとなる。この粘着テープを１８０℃の加熱を１時間程実施した後、ＪＩＳ Ｚ０２３７に準じて粘着力を測定すると１．０Ｎ／１９ｍｍであり、熱収縮率は０．１５％であった。
加熱後のテープの形状は、テープのガラス面からの浮き・剥離が確認されなかった。

＜参考例２＞
アクリル系粘着剤の溶液をストライプ状に塗布しない以外は、参考例１と同様な方法にて作製した粘着テープを得た。この粘着テープを１８０℃の加熱を１時間程実施した後、ＪＩＳ Ｚ０２３７に準じて粘着力を測定すると２．０Ｎ／１９ｍｍであり、熱収縮率は０．１５％であった。加熱後のテープは、テープ剥離後のガラス表面に粘着剤に由来する異物が確認された。

＜結果まとめ＞
以上の結果より、耐熱性かつ、作業性に優れたＣＣＤパッケージ成型時に使用される表面保護粘着テープを提供することができた。

本発明の実施例２に係る粘着テープの基本的な構成を示す説明図。 本発明に実施例２に係る粘着テープの他の構成を示す説明。

符号の説明

１ 基材
２ 粘着層

Claims (7)

1. 固体撮像デバイスを用いた映像センサの実装工程において、映像センサの受光部側に、ポリイミドフィルムを基材の構成材料に用いた粘着テープを貼りあわせた状態で、１７０℃以上に加熱することで映像センサの端子部を基板側と半田接続リフローすることを特徴とする映像センサの実装方法。
2. 前記粘着テープの粘着剤構成材として、少なくともシリコーン系材料を用いることを特徴とする請求項１記載の映像センサの実装方法。
3. 前記粘着テープにおいて、前記映像センサの受光部に掛かる部分に粘着層を設けないことを特徴とする請求項１または２記載の映像センサの実装方法。
4. １７０℃における前記基材の熱伝導率が、５×１０^-4ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の映像センサの実装方法。
5. １８０℃の加熱を１時間実施した後の前記粘着テープの熱収縮率が、１．０％以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の映像センサの実装方法。
6. １８０℃の加熱を１時間実施した後の前記粘着テープの粘着力が、０．１〜８．０Ｎ／１９ｍｍ幅であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の映像センサの実装方法。
7. ポリイミドフィルムを基材の構成材料に用いた粘着テープであって、請求項１〜６のいずれかに記載の映像センサの実装方法に用いることを特徴とする粘着テープ。
   

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