JP2006278757A - 撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】気密性及び接続信頼性を向上させるとともに、不要光によるノイズを低減させた撮像装置およびセンサーユニットを提供すること。
【解決手段】表面に配線導体３が形成された基板１と、配線導体３に導電性バンプ５を介して接合された電極を有する撮像素子２と、導電性バンプ５を覆うように撮像素子２と基板１との間に設けられた接着剤層８とを有する。接着絶縁粒子７は、無機絶縁粒子７と金属または金属被覆粒子６とが熱硬化性樹脂に含有されて成る。
【選択図】 図１
【解決手段】表面に配線導体３が形成された基板１と、配線導体３に導電性バンプ５を介して接合された電極を有する撮像素子２と、導電性バンプ５を覆うように撮像素子２と基板１との間に設けられた接着剤層８とを有する。接着絶縁粒子７は、無機絶縁粒子７と金属または金属被覆粒子６とが熱硬化性樹脂に含有されて成る。
【選択図】 図１
Description
本発明は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳイメージセンサー等の撮像素子を用いた撮像装置に関するものである。
従来の撮像装置として、例えば、下記特許文献１に記載された構造のものがあった。すなわち、従来の撮像装置は、基板の表面に形成された配線導体に、撮像素子の電極がバンプを介して接続されている。そして、撮像素子と、撮像素子および配線導体の接続部とがポッティング樹脂により覆われていた。
実開平１−８７５６２号公報
しかしながら、従来のポッティング樹脂により気密性を確保する構造においては、僅かな隙間に流れ込む特性を有するポッティング樹脂を使用するため、撮像素子の画像認識部位にも樹脂が流れ込み、特に外周部の画像が欠落する可能性があった。また、基板の画像入射エリア以外からも外光が入射されることにより、撮像素子への不要光の入射および光乱反射が生じ、ノイズが発生する可能性があった。
本発明は上記問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、気密性及び接続信頼性を向上させるとともに、不要光によるノイズを低減させた撮像装置およびセンサーユニットを提供することである。
本発明の撮像装置は、表面に配線導体が形成された基板と、前記配線導体に導電性バンプを介して接合された電極を有する撮像素子と、無機絶縁粒子と金属または金属被覆粒子とが熱硬化性樹脂に含有されて成り、前記導電性バンプを覆うように前記撮像素子と前記基板との間に設けられた接着剤層とを有することを特徴とするものである。
本発明の撮像装置は、前記無機絶縁粒子が、平均粒径５乃至６μｍの球状石英粒子および平均粒径０．５乃至５μｍの破砕石英粒子を含んでおり、前記球状石英粒子は、粒径１２乃至２４μｍのものを前記無機絶縁粒子の全量の３乃至６質量％、粒径１．５乃至３μｍのものを１０乃至１８質量％含み、前記破砕石英粒子は、粒径１乃至３μｍのものを前記無機絶縁粒子の全量の１０乃至１６質量％含み、粒径０．１乃至１μｍのものを１乃至１５質量％含むことを特徴とするものである。
また、本発明の撮像装置は、前記接着剤層の１５０℃に加熱した際の粘度が１．５Pa・sec以上であることを特徴とするものである。
また、本発明の撮像装置は、前記バンプは金またはアルミニウムであることを特徴とするものである。
また、本発明の撮像装置は、前記接着剤層の４００〜６００ｎｍの波長の光の透過率が５％以下、前記基板と反対側の表面反射率が８％以下であることを特徴とするものである。
また、本発明の撮像装置は、前記接着剤層の２５℃における弾性率が３〜１０ＧＰａであり、かつ線熱膨張係数が６０〜１２０ｐｐｍであることを特徴とするものである。
本発明のセンサーユニットは、本発明の撮像装置の前記接着剤層に撮像素子を加圧および加熱して接着するとともに前記撮像素子の電極を前記バンプに電気的に接続してなることを特徴とするものである。
本発明の撮像装置は、無機絶縁粒子と金属または金属被覆粒子とが熱硬化性樹脂に含有されて成り、導電性バンプを覆うように撮像素子と基板との間に設けられた接着剤層を有することにより、撮像素子を熱圧着により実装した際に導電性バンプおよび金属被覆粒子が良好に接触し、また、無機絶縁粒子が配線導体間の短絡を防止することができ、信頼性の高い導電経路を形成することができる。
また、本発明の撮像装置は、無機絶縁粒子が、平均粒径５乃至６μｍの球状石英粒子および平均粒径0.5乃至５μｍの破砕石英粒子を含んでおり、球状石英粒子は、粒径12乃至24μｍのものを無機絶縁粒子の全量の３乃至６質量％、粒径1.5乃至３μｍのものを10乃至18質量％含み、破砕石英粒子は、粒径１乃至３μｍのものを無機絶縁粒子の全量の10乃至16質量％含み、粒径0.1乃至１μｍのものを１乃至15質量％含むことにより、撮像素子を熱圧着する際に接着剤層が撮像素子の画像認識エリアに過剰に流入することを防止し、高い接合信頼性と画像認識エリアの確保を両立することができる。
また、本発明の撮像装置は、接着剤層の150℃に加熱した際の粘度が1.5Pa・sec以上であることにより、撮像素子を熱圧着する際に接着剤層が撮像素子の画像認識エリアに過剰に流入することを防止し、高い接合信頼性と画像認識エリアの確保を両立することができる。
また、本発明の撮像装置は、バンプが金またはアルミニウムであることにより、金製の撮像素子実装部位に対して高い接続信頼性が得られる。
また、本発明の撮像装置は、接着剤層の400〜600ｎｍの波長の光の透過率が５％以下、基板と反対側の表面反射率が８％以下であることにより、透光性基板の画像認識エリア以外の部位からの不要光の侵入を抑制し、さらに撮像素子の画像認識エリア以外に侵入した光の乱反射を抑制し、光ノイズを低減することができる。
また、本発明の撮像装置は、接着剤層の25℃における弾性率が３〜10ＧＰａであり、かつ線熱膨張係数が60〜120ｐｐｍであることにより、熱硬化後の接着剤層が導電性バンプおよび金属被覆粒子との接続に対して絶縁につながるような応力を及ぼすことが無く、高い接続信頼性を確保することができる。
次に本発明の撮像素子実装用基板を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の撮像素子実装用基板の実施の形態の一例の断面図である。図１に示すように、１は基板、２は撮像素子、３は配線導体、４は基板１と配線導体３からなる撮像素子実装用基板、５はバンプ、８は接着剤層である。図３は、本発明の撮像素子実装用基板の接着剤層の実施の形態の一例の断面図である。図３に示すように、６は金属あるいは金属被覆粒子、７は無機絶縁粒子である。
透光性部材からなる基板１の表面において、撮像素子２が実装される領域に、配線導体３が形成されている。撮像素子２の実装部位に導電性バンプ５が形成されている。そして、無機絶縁粒子７と、金属または金属被覆粒子６とを、熱硬化性樹脂に含有させて成る接着剤層８により、バンプ５を覆っている。導電性バンプ５のみ、または、金属あるいは金属被覆粒子６のみでは、導電性が保たれにくい傾向がある。また、無機絶縁粒子７を含有しない場合には、隣接する端子同士が短絡する可能性が高まる。
また、本発明の撮像装置は、無機絶縁粒子７が、平均粒径５乃至６μｍの球状石英粒子および平均粒径0.5乃至５μｍの破砕石英粒子を含んでいる。球状石英粒子は、粒径12乃至24μｍのものを無機絶縁粒子７の全量の３乃至６質量％、粒径1.5乃至３μｍのものを10乃至18質量％含んでいる。また、破砕石英粒子は、粒径１乃至３μｍのものを無機絶縁粒子７の全量の10乃至16質量％含み、粒径0.1乃至１μｍのものを１乃至15質量％含んでいる。球状石英粒子の平均粒径が５μｍより小さいあるいは破砕石英粒子の平均粒径が0.5μｍよりも小さい場合、相対的な表面積が大きくなり接着剤層の流動性が低下し、バンプによる導通が確保できなくなる可能性がある。また、球状石英粒子の平均粒径が６μｍより大きいあるいは破砕石英粒子の平均粒径が５μｍよりも大きい場合、金属あるいは金属被覆粒子の流動を阻害し、導通が確保できなくなる可能性がある。
また、破砕石英粒子は、粒径0.1乃至１μｍのものを１質量％未満の場合、金属あるいは金属被覆粒子を均一に分散させることができず沈殿し、安定した導通が確保できず、１５質量％を超える場合、接着剤層の流動性が失われ、導通および接合信頼性が低下する可能性がある。
また、本発明の撮像装置は、接着剤層８の150℃に加熱した際の粘度が1.5Pa・sec以上である。1.5Pa・Sec未満の場合、接着剤が撮像素子の画像認識エリアに毛細管現象により侵入し、撮像エラーを起こす可能性がある。
本発明の撮像装置は、バンプ５が、金またはアルミニウムである。本発明の撮像装置は、このような構成により、撮像素子側の金端子に良好な接続が可能となる。
また、本発明の撮像装置は、接着剤層８の400〜600ｎｍの波長の光の透過率が５％以下、基板と反対側の表面反射率が８％以下である。透過率が５％を超える場合、画像認識エリア外から侵入した光がノイズとなり、表面反射率が８％を超える場合、基板と撮像素子の空間にて乱反射が発生しノイズとなる可能性がある。
また、本発明の撮像装置は、接着剤層８の25℃における弾性率が３〜10ＧＰａであり、かつ線熱膨張係数が60〜120ｐｐｍである。弾性率が３ＧＰａ未満の場合、落下等の衝撃により接着剤層が弾性変形し、導通が確保されない可能性があり、10ＧＰａを超える場合、熱ストレスによる基板と撮像素子間との応力差を吸収できず接合が破壊される可能性がある。また、線熱膨張係数が60ｐｐｍ未満の場合および120ｐｐｍを超える場合、熱ストレスにより配線導体とバンプ間に応力が発生し接合が破壊される可能性がある。
本発明の基板１は、溶解したガラス材をダウンドロー法による板状に成型あるいはインゴット状に成型した後にスライス加工により板材として加工し、ガラス板材表面をアルカリ溶液により脱脂洗浄した後、真空蒸着あるいはスパッタリング法により例えばアルミニウムの配線導体３を形成する。しかる後にダイシングソーにより個片に切断し形成する。近赤外線遮蔽フィルターを兼ね備える場合にはアルミニウム配線面の裏面に誘電体多層膜を形成する。
本発明の撮像素子２は、Sｉ基板上に形成されたＣＣＤあるいはＣＭＯＳセンサーの上にＲＧＢカラーフィルターを形成し、ダイシングソーにより個片に切断され形成する。
本発明の接着剤層８は、エポキシ樹脂またはアクリル樹脂等の樹脂から成り、耐湿性あるいは接合強度の観点からは緻密な３次元網目構造を有するエポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性樹脂が好ましく、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂やビスフェノールＡ変性エポキシ樹脂，ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂，フェノールノボラック型エポキシ樹脂，クレゾールノボラック型エポキシ樹脂，特殊ノボラック型エポキシ樹脂，フェノール誘導体エポキシ樹脂，ビフェノール骨格型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂に、イミダゾール系，アミン系，リン系，ヒドラジン系，イミダゾールアダクト系，アミンアダクト系，カチオン重合系，ジシアンジアミド系等の硬化剤を添加したもので形成する。なお、２種類以上のエポキシ樹脂を混合して用いてもよい。
これらの主成分および硬化剤に対して、平均粒径５乃至６μｍの球状石英粒子および平均粒径0.5乃至５μｍの破砕石英粒子を添加し、球状石英粒子は、粒径12乃至24μｍのものを無機絶縁粒子の全量の３乃至６質量％、粒径1.5乃至３μｍのものを10乃至18質量％含み、破砕石英粒子は、粒径１乃至３μｍのものを無機絶縁粒子の全量の10乃至16質量％含み、粒径0.1乃至１μｍのものを１乃至15質量％含有させる。
このようにして作成した樹脂ワニスをスクリーン印刷法あるいはディスペンサー法により基板１の表面に塗布し、加熱乾燥により再溶融可能な仮硬化状態を形成する。
本発明の撮像装置の実施例を以下に説明する。
基板１にホウケイ酸ガラス（SCHOTT社製D263T材）からなる0.50mm厚みのガラス板を使用し、配線導体３として基板１上にスパッタリング法によりアルミニウム層を形成し、実装基板４を作成する。
実装基板４の撮像素子２の端子部と対向する位置に金ワイヤーを超音波圧着と150℃の熱圧着を併用することにより金製のバンプ５を形成し、しかる後、樹脂ワニスをスクリーン印刷法により金製のバンプ５を覆いかつ撮像素子２の有効エリア外の部位を覆うように塗布する。
詳細には接着剤層８として、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂にアミン系硬化剤を添加し、充填材として平均粒径5.2μｍの球状石英粒子および平均粒径0.7μｍの破砕石英粒子を添加し、球状石英粒子は、粒径12乃至24μｍのものを無機絶縁粒子の全量の5.3質量％、粒径1.5乃至３μｍのものを14.5質量％含み、破砕石英粒子は、粒径１乃至３μｍのものを無機絶縁粒子の全量の10.3質量％含み、粒径0.1乃至１μｍのものを3.6質量％添加し、さらに表面に金メッキを施したアクリル樹脂粒子を添加した樹脂ワニスを使用した。
各材料の量比検証結果を表１〜６に示す。
樹脂ワニスをスクリーン印刷法により塗布した後、ファインオーブンにて80℃の温度で６時間加熱し、仮硬化状態を形成することにより撮像素子実装用基板を作成した。
このように作成した実装基板４の導体配線を有する面に撮像素子２の画像認識エリアを対向させ、加圧しながら150℃の温度で30分間加熱し、樹脂ワニスを硬化させ基板実装を終了する。
続いて、アクリル樹脂を金型モールド成型することにより非球面レンズを作成したものを、ポリエチレン樹脂を金型射出成型することにより成型したバレルにかしめ、ポリエチレン樹脂を金型射出成型することによりレンズバレルを固定する部位にネジきりを有する形状に成型したレンズホルダにレンズバレルを組み合わせ鏡筒を作成する。
しかる後に、撮像素子２を実装した実装基板４と鏡筒を組み合わせセンサーユニットを完成させる。
なお、本発明は上述の最良の形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことは何等差し支えない。
１：基板
２：撮像素子
３：配線導体
４：実装基板
５：バンプ
６：金属または金属被覆粒子
７：無機絶縁粒子
８：接着剤層
２：撮像素子
３：配線導体
４：実装基板
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６：金属または金属被覆粒子
７：無機絶縁粒子
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Claims (6)
- 表面に配線導体が形成された基板と、前記配線導体に導電性バンプを介して接合された電極を有する撮像素子と、無機絶縁粒子と金属または金属被覆粒子とが熱硬化性樹脂に含有されて成り、前記導電性バンプを覆うように前記撮像素子と前記基板との間に設けられた接着剤層とを有することを特徴とする撮像装置。
- 前記無機絶縁粒子が、平均粒径５乃至６μｍの球状石英粒子および平均粒径０．５乃至５μｍの破砕石英粒子を含んでおり、前記球状石英粒子は、粒径１２乃至２４μｍのものを前記無機絶縁粒子の全量の３乃至６質量％、粒径１．５乃至３μｍのものを１０乃至１８質量％含み、前記破砕石英粒子は、粒径１乃至３μｍのものを前記無機絶縁粒子の全量の１０乃至１６質量％含み、粒径０．１乃至１μｍのものを１乃至１５質量％含むことを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
- 前記接着剤層の１５０℃に加熱した際の粘度が１．５Pa・sec以上であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の撮像素子実装用基板。
- 前記バンプは金またはアルミニウムであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の撮像装置。
- 前記接着剤層の４００〜６００ｎｍの波長の光の透過率が５％以下、前記基板と反対側の表面反射率が８％以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の撮像装置。
- 前記接着剤層の２５℃における弾性率が３〜１０ＧＰａであり、かつ線熱膨張係数が６０〜１２０ｐｐｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の撮像装置。
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| JP2006278757A true JP2006278757A (ja) | 2006-10-12 |
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ID=37213194
Family Applications (1)
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| Country | Link |
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-
2005
- 2005-03-29 JP JP2005096101A patent/JP2006278757A/ja active Pending
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