JP2006173248A - Manufacturing process of solid state imaging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は固体撮像装置の製造方法に関する。より詳細には、基板に撮像素子を位置精度よく実装して固体撮像装置を製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a solid-state imaging device. More specifically, the present invention relates to a method for manufacturing a solid-state imaging device by mounting an imaging element on a substrate with high positional accuracy.
固体撮像装置は、携帯電話等の電子機器に組込まれて使用され、一般にレンズ、このレンズを保持する光学ユニット、レンズによって撮影画像が結像される撮像素子等が基板上に搭載された構造となっている。このような固体撮像装置では、基板に撮像素子を精度よく実装することが求められる。また、CCD等の撮像素子は破損し易いマイクロレンズを有しているので、このマイクロレンズを損傷させないように配慮して製造を行うことが必要である。 A solid-state imaging device is used by being incorporated in an electronic device such as a mobile phone, and generally has a structure in which a lens, an optical unit that holds the lens, an imaging device on which a captured image is formed by the lens, and the like are mounted on a substrate. It has become. In such a solid-state imaging device, it is required to mount the imaging element on the substrate with high accuracy. In addition, since an image pickup device such as a CCD has a microlens that is easily damaged, it is necessary to manufacture the microlens in consideration of not damaging the microlens.
そのため、例えば特許文献1で開示するように従来の固体撮像装置は撮像素子を配置する部分に開口を備えた基板を準備し、この基板の片面に電子部品を搭載した後に、反対面に撮像素子を接合している。
Therefore, for example, as disclosed in
しかしながら、既に電子部品が配置されている基板に、後から撮像素子を実装しようとすると電子部品が邪魔となる。そのために撮像素子が基板に位置精度よく実装できず撮像素子が傾く等の問題が発生する。この問題は基板がフレキシブルプリント基板(以下、単にFPCと称す)の場合や電子部品が撮像素子に接近して配置される場合に特に顕著なものとなる。 However, if an image sensor is to be mounted later on a substrate on which electronic components are already arranged, the electronic components become an obstacle. For this reason, there arises a problem that the image pickup device cannot be mounted on the substrate with high positional accuracy and the image pickup device is inclined. This problem is particularly noticeable when the substrate is a flexible printed circuit board (hereinafter simply referred to as FPC) or when an electronic component is disposed close to the image sensor.
そこで、本発明の目的は、撮像素子を基板に精度よく実装して固体撮像装置を製造する方法を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a solid-state imaging device by mounting an imaging element on a substrate with high accuracy.
上記目的は、片側の面に撮像素子を搭載し、反対側の面に電子部品を搭載している基板を含む固体撮像装置の製造方法であって、前記撮像素子を前記基板に搭載した後に、前記電子部品を搭載する固体撮像装置の製造方法によって達成できる。本発明によると、基板に電子部品よりも先に撮像素子を搭載するので、撮像素子を位置精度よく搭載した固体撮像装置を製造できる。 The object is a method of manufacturing a solid-state imaging device including a substrate on which an image sensor is mounted on one surface and an electronic component is mounted on the opposite surface, and after mounting the image sensor on the substrate, This can be achieved by a method for manufacturing a solid-state imaging device on which the electronic component is mounted. According to the present invention, since the imaging device is mounted on the substrate before the electronic component, a solid-state imaging device in which the imaging device is mounted with high positional accuracy can be manufactured.
また、導電性接着剤を用いて前記電子部品を前記基板に接合することができる。また、前記基板に形成されている回路パターンの所定位置に接続用のバンプを設け、該バンプに前記撮像素子の端子を当接し、超音波接合により前記バンプと前記端子とを接合する工程を含んでもよい。また、前記基板には開口が設けられており、撮像領域が前記開口に対向するように前記撮像素子を前記基板に搭載してもよい。また、前記電子部品を前記基板の前記撮像素子に対応する位置に搭載してもよい。さらに、前記基板はフレキシブルプリント基板であってもよい。 Further, the electronic component can be bonded to the substrate using a conductive adhesive. And a step of providing a bump for connection at a predetermined position of the circuit pattern formed on the substrate, abutting the terminal of the image sensor on the bump, and bonding the bump and the terminal by ultrasonic bonding. But you can. The substrate may be provided with an opening, and the imaging element may be mounted on the substrate such that an imaging region faces the opening. The electronic component may be mounted at a position corresponding to the image sensor on the substrate. Furthermore, the substrate may be a flexible printed circuit board.
本発明によると、撮像素子が基板に位置精度よく実装されている固体撮像装置を製造できる。 According to the present invention, it is possible to manufacture a solid-state imaging device in which an imaging element is mounted on a substrate with high positional accuracy.
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る固体撮像装置の製造方法について説明する。図1(A)〜(D)は固体撮像装置1の製造ステップを順に示した図である。図1(A)から順に説明する。基板となるFPC2には撮像素子9を搭載する部分に撮像用の開口2cが形成されている。この開口2cに撮像領域9aを対向させて撮像素子9がFPC2の下面側に搭載される。例えば、フリップチップ実装技術を用いてFPC2に形成されている回路パターン(不図示)に接合し、アンダーフィル等の接着剤10aで固定する。
Hereinafter, a method for manufacturing a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1A to 1D are diagrams sequentially illustrating manufacturing steps of the solid-
次に、図1(B)で示す工程では、FPC2の上面(撮像素子9を搭載する面とは逆の面)の撮像素子9に対応する位置に電子部品30を搭載する。FPC2の上面にも図示しない回路パターンが形成されている。所定の端子部(電極)に導電性接着剤31(例えば、銀ペースト)を塗布して電子部品30を搭載する。このようにFPC2に撮像素子9及び電子部品30を搭載した状態で、例えば約130℃で約1時間加熱することにより導電性接着剤31を溶融、固化してFPC2に電子部品30を強固に接合する。
Next, in the step shown in FIG. 1B, the
上記図1(A)で示す工程では、従来のようにFPC2上に邪魔となる電子部品が存在しないので、撮像素子9を位置精度よく実装できる。また、図1(B)で示す工程では導電性接着剤31を用いて電子部品30をFPC2に接続するので、半田を用いる場合と比較して処理温度を低く抑えることができる。なお、一般に電子部品は半田を用いて基板に接合されている。電子部品を半田で接合するときには基板が約250℃以上の高温に晒されてしまう。このような基板に撮像素子が搭載されていると、半田接合の処理温度によって撮像素子のマイクロレンズが損傷する場合がある。そこで、先に示した特許文献1のように電子部品を基板に搭載した後に、撮像素子を基板に搭載することが一般的であった。しかし、本実施例の工程のように導電性接着剤31を用いると半田の場合よりも低い処理温度で電子部品30をFPC2に接合できる。よって、撮像素子9を電子部品30よりも先にFPC2に搭載する製造工程を実現できる。
In the step shown in FIG. 1A, since there is no electronic component that obstructs the
また、半田接合を採用した場合には、接合処理中に半田ボールやフラックスが飛散してFPC2の開口2cを通って撮像素子9の撮像領域9aに付着する場合がある。この不具合を防止するために、特許文献1のようにFPC2の上面の開口2cを塞ぐ位置に透光部材を固定することも考えられるが、この場合には透光部材を固定する工程が別途必要となり、製造工程が煩雑になる。これに対して、本実施例の工程のように導電性接着剤31を用いると半田の場合よりも低い処理温度で電子部品30をFPC2に接合できるので、接合部材の飛散を防止して、撮像領域9aに付着することを防止できる。よって、撮像素子9を電子部品30よりも先にFPC2に搭載する製造工程を実現できる。
When solder bonding is employed, solder balls and flux may scatter during the bonding process and adhere to the
その後は、図1(C)で示すようにホルダ3に接着剤10bを塗布して、FPC2をホルダ3の下部に形成した脚部3BT内に接着する。そして、予めレンズ5,6,7を接着したレンズホルダ4とホルダ3とをCN部分で螺合してピント調整を行い螺合部分に固定用の接着剤を塗布してホルダ3とレンズホルダ4とを固定する。そして、図1(D)で示す最後の工程では、脚部3BTの内周面から接着剤10a及び撮像素子9の側面に亘って他の接着剤10cを塗布して固体撮像装置1が完成する。
Thereafter, as shown in FIG. 1C, an adhesive 10 b is applied to the
図1(A)で示しているFPC2上に撮像素子9が搭載されている構造体は、例えば図2〜図4で示す工程により製造できる。図2で示す工程では、ダイシング済みの撮像素子9と撮像用の開口2cを備えたFPC2を準備する。FPC2上の回路パターン(図示せず)の所定位置にバンプ(例えば、金バンプ)11を設ける。撮像素子9のパッド9PAをFPC2のバンプ11に当接させ、撮像素子9側から超音波をかけてバンプ11と撮像素子9のパッド9PAとを接合する。その後に、アンダーフィル10aを塗布して両者を固定する。この図2で示す方法は、FPC2にバンプ11を形成するので、撮像素子9にバンプ11を形成する場合に対してバンプ11の形成時またはバンプ11を形成のための搬送時に撮像素子9の撮像領域9aにゴミや傷をつくことを防止できる。また、撮像素子9を洗浄することを要さないので工程を簡素化して図1(A)に示している構造体を製造できる。
The structure in which the
図3で示す工程でも、図1(A)に示している構造体を製造できる。図3で示す工程では、ダイシング前のウエハ状の撮像素子9(撮像素子チップ)のパッド9PAにバンプ11を設ける(バンピングする)。撮像素子9をダイシング工程で個片化する。撮像素子9を周知の処理によって洗浄し、撮像用の開口2cを備えたFPC2を準備する。FPC2のパターンに撮像素子9のバンプ11を当接させ、撮像素子9側から超音波をかけてバンプ11とパターンとを接合する。その後に撮像素子9とFPC2との間にアンダーフィル10aを塗布して両者を固定する。この図3で示す方法はバンプ11の形成時のゴミを取り除くための洗浄工程を含むので図2で示した工程よりも煩雑となるがバンプ11の形成時のチップの位置決めを容易に行って図1(A)に示している構造体を製造できる。
The structure shown in FIG. 1A can also be manufactured by the process shown in FIG. In the step shown in FIG. 3, bumps 11 are provided (bumped) on the pads 9PA of the wafer-like image pickup device 9 (image pickup device chip) before dicing. The
図4で示す工程でも、図1(A)に示している構造体を製造できる。図4では示す工程では、ダイシング済みの撮像素子9のパッド9PAにバンプ11を設ける。撮像素子9を洗浄し、撮像用の開口2cを備えたFPC2を準備する。FPC2のパターンを撮像素子9のバンプ11に当接させ、撮像素子9側から超音波をかけてバンプ11とパターンとを接合する。撮像素子9とFPC2との間にアンダーフィル10aを塗布して両者を固定する。この図4で示す方法は、バンプ11の形成時のゴミを取り除くための洗浄工程を含むと共に、バンプ11の形成時のチップの位置決めに時間が掛かることより、バンプ11の形成時間が長くなる傾向がある。よって、図2、図3で示した工程より煩雑ではあるが、図1(A)に示している構造体を製造できる。以上から図1(A)で示す構造体は、図2〜図4で示す工程で製造できるが、図2で示す工程を採用することが望ましい。
Even in the step shown in FIG. 4, the structure shown in FIG. 1A can be manufactured. In the step shown in FIG. 4, bumps 11 are provided on the pads 9PA of the diced
以下では上記で説明した製造方法によって製造することができる固体撮像装置1の具体的構造例について説明する。図5は固体撮像装置1の外観を示した図であり、図5(A)は固体撮像装置1の平面図、(B)は側面図、(C)は底面図である。図6は図5(A)におけるA−A矢視断面図、また図7は図5(A)におけるB−B矢視断面図である。
Below, the specific structural example of the solid-
図5で固体撮像装置1は、レンズ5等を保持するレンズホルダ4、このレンズホルダ4を支持するホルダ3等を含んで構成される光学ユニットと、外部装置(回路)と電気的に接続するためのFPC2とを備えている。レンズホルダ4は、図6で示すように内部に3枚のレンズ5、6、7を保持している。このレンズホルダ4はホルダ3により支持されている。ホルダ3は角筒形状の基部3aと、この基部3a上に一体的に形成された円筒状の頭部3bとにより形成されている。図示は省略しているが、レンズホルダ4の外周面と円筒状頭部3bの内周面とにネジ部が形成されており互いに螺合している(図6のCN参照)。
In FIG. 5, the solid-
ホルダ3は、レンズ5、6、7よりも下側(被写体と反対側)に赤外光をカットするIRフィルタ等の光学フィルタ8を保持している。さらに、ホルダ3は光学フィルタ8の下側に撮像素子9を搭載したFPC2を保持している。
The
ここで、FPC2とホルダ3との関係についてより詳細に説明する。固体撮像装置1で採用しているFPC2は、図5(C)で示すように外部装置(例えばカメラ)の回路側と接続するためにホルダ3の外側に延伸させた接続部2bと撮像素子9が搭載する素子搭載部2aとを含んでいる。FPC2の素子搭載部2aは、撮像素子9と略同じ大きさにまで大きさ(面積)が縮小されている。ホルダ3の基部3aの下端側(レンズ5〜7と反対側)は周壁状の脚部3BTとなっている。FPC2の素子搭載部2aの上面には、撮像素子9との接続部分に対向する位置に、ホルダ3のレンズ5〜7の光軸に直交する面3cが当接している。これにより、撮像素子9とレンズ5〜7とをレンズ5〜7の光軸方向に位置決めできる。FPC2の素子搭載部2aはホルダ3の下部であって、脚部3BTで囲まれる空間内に収納された状態となっている。そして、接続部2bはホルダ3から外部に引出された形態となっている。脚部3BTには接続部2bを引出すための切欠3DEが形成されている。接続部2bの端部には外部装置との接続用のコネクタ21が固定されている。このように、素子搭載部2aと接続部2bとを同一の基板2に形成したので、構成の簡略化を実現できる。また、ホルダ3に切欠3DEを形成したので、接続部2bをホルダ3の外部に容易に引出すことができる。
Here, the relationship between the
上記素子搭載部2aはホルダ3の脚部3BT内の大きさに対応した形状に成形されており、外周が脚部3BTの内周面に当接している。よって、脚部3BTの内側に素子搭載部2aがちょうど嵌合した状態となって位置決めさている。以上の構成では、ホルダ3はレンズホルダ4を介してレンズ5〜7を一定位置に保持し、また素子搭載部2aは所定位置に撮像素子9を保持する。そして、ホルダ3の脚部3BT内に素子搭載部2aが嵌合されて位置合わせされている。よって、この固体撮像装置1はレンズ5〜7と撮像素子9とを光軸に直交する方向に正確に位置決めされた構造となる。
The
なお、固体撮像装置1では図6及び図7で示すように、素子搭載部2aの下面側には不図示の回路パターンが形成されており、このパターンと撮像素子9が例えばフリップチップ接続されている。このように基板の下側に撮像素子9を配置すると高さ方向での小型化を図ることができる。撮像素子9が搭載される素子搭載部2aの中央部には、撮像素子9の撮像領域9aに対応して撮影用の開口2cが形成されている。素子搭載部2aの上面(レンズ5〜7側の面)には電子部品30を搭載できる。
In the solid-
また、ホルダ3の脚部3BTの下端は撮像素子9の下面よりレンズ5〜7と反対側に突出するように形成されている。このようにホルダ3の脚部3BTを長く設けておくと、撮像素子9を脚部3BTで囲む空間内に完全に収納した構造を実現できる。このような構造とすると、撮像素子9が他の部品と接触して破損する等の事態を防止して撮像素子9を保護できる。
Further, the lower end of the leg portion 3BT of the
図8は、図6の円CR内を拡大して示した図である。ここでは接着剤10cを用いてFPC2及び撮像素子9をホルダ3の脚部3BT内面に固定した状態を示している。FPC2上に実装された撮像素子9の接続部周辺から側面に亘って、第1の接着剤となるアンダーフィル10aが塗布されFPC2と撮像素子9とが接続されている。このアンダーフィル(第1の接着剤)10aには毛細管現象等によって撮像素子9の撮像領域9aに流れ込まない程度の粘性を備えたものを選択することが好ましい。
FIG. 8 is an enlarged view of the inside of the circle CR in FIG. Here, the
さらに、脚部3BTの内周面からアンダーフィル10a及び撮像素子9の側面に亘って撮像素子9の剥離を確実に防止するための第2の接着剤10cが塗布されている。図5(C)では脚部3BTの内面に塗布された接着剤10cを図示している。接着剤10cとして粘性が高いものを使用すると、盛り上った状態で固化したときにホルダ3の脚部3BTの下端より下側(レンズ5〜7と反対側)に突出してしまう。このように接着剤10cが突出すると、この接着剤10cに他の部品が当たり、接着剤10cを介して撮像素子9に外力が加わることになる。そこで、接着剤10cは粘性が比較的低いものを使用することが好ましい。粘性が低い接着剤を用いることでレンズ5〜7側に流れ込み易くなるのでアンダーフィルとホルダ3との間に隙間が存在していた場合には、この隙間を充填することもできる。また、接着剤10cとして、弾性力を有する材質、例えばゴム系のものを採用することがより好ましい。ゴム系の接着剤を用いると、弾性力によって脚部3BTから撮像素子9に掛かる負荷を軽減することもできる。
Further, a second adhesive 10 c for reliably preventing the
また、ホルダ3の面3cとFPC2の素子搭載面2aの上面との当接面には、第3の接着剤10bが塗布され、互いに接着されている。なお、第3の接着剤10bは、撮像に必要な入射光の有効領域に流れ込まないように、粘性が比較的高いものを使用することが好ましい。
In addition, a third adhesive 10b is applied to the contact surface between the
以上で説明した固体撮像装置1の製造方法では、電子部品30をFPC2に搭載する前に撮像素子9を実装するようにしたので、撮像素子9のFPC2上での実装精度がよくなる。また、処理温度が低い導電性接着剤31を用いて電子部品30をFPC2に接続するので撮像素子9を先に搭載したことによって発生する問題を回避できる。さらに、FPC2に撮像素子9を搭載する際には先ずFPC2に接続用のバンプ11を設け、このバンプ11に撮像素子9の端子を当接して超音波接合することにより工程を簡素することもできる。
In the manufacturing method of the solid-
以上では、基板の一例として可撓性のあるFPC2を用いる場合を例示しているがエポキシ樹脂等で形成される硬質のプリント基板(PCB:Printed Circuit Board)を用いてもよい。また、上記実施例では導電性接着剤として銀ペーストを用いて固体撮像装置を製造する場合を説明したが、金ペーストを用いてもよい。さらに、上記実施例ではより好ましい実施例として導電性接着剤を用いる場合を説明したが、ACF(異方導電性フィルム)、ACP(異方導電性ペースト)や半田等を用いて電子部品を基板に接続してもよい。上述したように、半田を用いる場合には半田ボールやフラックスがゴミとして発生するので、撮像素子9の撮像領域9aへのゴミの侵入を防止するために基板2の開口2cを透光性のカバー部材で遮蔽して製造すればよい。
In the above, the case where the
以上本発明の好ましい一実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 The preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, but the present invention is not limited to the specific embodiment, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims.・ Change is possible.
1 固体撮像装置
2 FPC(基板)
3 ホルダ(レンズ保持部材)
3a 角筒状の基部
3b 丸筒状の頭部
3BT 脚部
4 レンズホルダ(レンズ保持部材)
5、6、7 レンズ
8 フィルタ
9 撮像素子
10 接着剤
10a アンダーフィル(接着剤)
10b、10c 接着剤
30 電子部品
31 導電性接着剤
1 Solid-
3 Holder (Lens holding member)
3a Square
5, 6, 7
10b,
Claims (6)
前記撮像素子を前記基板に搭載した後に、前記電子部品を搭載することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 A method of manufacturing a solid-state imaging device including a substrate on which an imaging element is mounted on one surface and an electronic component is mounted on the opposite surface,
A method of manufacturing a solid-state imaging device, wherein the electronic component is mounted after mounting the imaging element on the substrate.
The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 1, wherein the substrate is a flexible printed circuit board.
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