JP2008016693A - Method of sealing solid-state imaging device - Google Patents
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Description
本発明は、固体撮像素子を透明なカバープレートにより気密封止する固体撮像素子の気密封止方法に関する。 The present invention relates to a hermetic sealing method for a solid-state imaging device, in which the solid-state imaging device is hermetically sealed with a transparent cover plate.
CCDやCMOSセンサ等の固体撮像装置を使用したデジタルカメラや、ビデオカメラ等が普及している。この固体撮像装置は、固体撮像素子が形成された半導体基板をセラミック等からなるパッケージ基板にダイボンドし、ボンディングワイヤを用いて半導体基板とパッケージ基板の電極とを電気的に接続した後、半導体基板を封止するように、透明なガラスで形成されたガラスカバーをパッケージ基板に上方から取り付けた構造をしている。 Digital cameras, video cameras, and the like that use solid-state imaging devices such as CCDs and CMOS sensors are in widespread use. In this solid-state imaging device, a semiconductor substrate on which a solid-state imaging element is formed is die-bonded to a package substrate made of ceramic or the like, and after electrically connecting the semiconductor substrate and the electrode of the package substrate using a bonding wire, A glass cover made of transparent glass is attached to the package substrate from above so as to be sealed.
このような封止構造は、製造工程においてカバーガラスを樹脂によってパッケージ基板側の接着面に接着する際に加熱によりカバーガラス内部の気圧上昇によってカバーガラスが剥離することが問題となっていた。これに対して、例えば特許文献1では、枠体の少なくとも2箇所に溝を設けてカバーガラス内部を換気することで剥離を防止する半導体製造方法を提案している。また、上記の封止構造とは異なるが、類似する気密封止方法として、Au−Snはんだで形成された封止材に予め隙間を設けることで封止時に内部からガスが抜けるようにして内圧によるリーク不良を防ぐ半導体パッケージが特許文献2によって提案されている。
しかしながら、上記特許文献1記載の気密封止方法では溝による隙間が開いたままとなるために気密性が失われ、カバーガラス内部の空間に微小なゴミが進入してしまう。この場合、固体撮像素子などのような半導体素子は動作不良を起こすという問題がある。 However, in the hermetic sealing method described in Patent Document 1, since the gap due to the groove remains open, the hermeticity is lost, and minute dust enters the space inside the cover glass. In this case, there is a problem that a semiconductor element such as a solid-state image sensor causes a malfunction.
また、上記特許文献2記載の気密封止方法は、Au−Snはんだで形成された封止材を用いた方法であるため、封止材に樹脂を用いる気密封止には適用できない。 Moreover, since the hermetic sealing method described in Patent Document 2 is a method using a sealing material formed of Au—Sn solder, it cannot be applied to hermetic sealing using a resin as the sealing material.
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、剥離することなくカバーガラスにより固体撮像素子を気密封止する固体撮像素子の封止方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a sealing method for a solid-state imaging device that hermetically seals the solid-state imaging device with a cover glass without peeling.
上記課題を解決するために、本発明に係る固体撮像素子の気密封止方法では、パッケージ基板上に実装された固体撮像素子を、この固体撮像素子の受光エリアに面した開口を有し、前記固体撮像素子の側面を取り囲むように前記パッケージ基板と一体に形成された枠形状の側壁部に上方から透明なカバープレートを光硬化性樹脂により接着するに際して、前記カバープレートの端部に1以上の切り欠きを設けることで前記カバープレートの内部を換気する通気孔を確保するとともに、この切り欠きの位置に対応する前記側壁部の上面に他の上面よりも多量の光硬化性樹脂を塗布し、前記カバープレートを前記側壁部に貼り合せて光を照射することで前記他の上面に塗布した光硬化性樹脂が前記多量の光硬化性樹脂に先立って硬化する一方、前記多量の光硬化性樹脂は時間経過とともに前記通気孔を閉塞して硬化することで前記カバープレートを前記側壁部に接着するようにする。 In order to solve the above-described problem, in the hermetic sealing method for a solid-state imaging device according to the present invention, the solid-state imaging device mounted on a package substrate has an opening facing the light receiving area of the solid-state imaging device, When a transparent cover plate is bonded from above to a frame-shaped side wall portion integrally formed with the package substrate so as to surround the side surface of the solid-state imaging device, one or more end portions of the cover plate are attached to the end portion of the cover plate. While securing a vent hole for ventilating the inside of the cover plate by providing a notch, a larger amount of photocurable resin is applied to the upper surface of the side wall portion corresponding to the position of the notch than the other upper surface, While the cover plate is bonded to the side wall and irradiated with light, the photo-curing resin applied to the other upper surface is cured prior to the large amount of photo-curing resin, while the front The large amount of the photocurable resin so as to bond the cover plate to the side wall by being cured by closing the vent over time.
また、上記固体撮像素子の気密封止方法において、前記光硬化性樹脂は紫外線硬化樹脂であり、かつ、前記光は紫外線とすることもできる。 In the hermetic sealing method of the solid-state imaging device, the photocurable resin may be an ultraviolet curable resin, and the light may be an ultraviolet ray.
上記固体撮像素子の気密封止方法を用いれば、上記カバーガラスに設けた切り欠きの位置に塗布された多量の樹光硬化性脂が切り欠きによりできたカバーガラス内部の通気孔を時間経過とともに徐々に閉塞し、他の部分に塗布された光硬化性樹脂よりも遅延して硬化するため、通気孔が閉塞されるまでの間はカバーガラス内部の換気を行うことが可能であり、内外の気圧差が生じることがないので、カバーガラスの剥離を起こすことなく固体撮像素子を気密封止することができる。この結果、固体撮像素子の製造において歩留まりが飛躍的に向上する。 By using the hermetic sealing method of the solid-state imaging device, the ventilation holes inside the cover glass formed by the cutout of a large amount of the resin curable oil applied to the position of the cutout provided in the coverglass over time. Since it gradually closes and hardens more slowly than the photo-curing resin applied to other parts, it is possible to ventilate the inside of the cover glass until the vent hole is closed. Since no atmospheric pressure difference occurs, the solid-state imaging device can be hermetically sealed without causing the cover glass to peel off. As a result, the yield is greatly improved in the manufacture of the solid-state imaging device.
上記固体撮像素子の気密封止方法を、固体撮像素子製造の際によく使われる紫外線効果樹脂に用いれば上記効果はさらに向上する。 If the hermetic sealing method of the solid-state imaging device is used for an ultraviolet effect resin often used in the production of a solid-state imaging device, the above effect is further improved.
図1に本発明に係る固体撮像素子の気密封止方法において封止に使用するカバーガラスの一例を示す。また、図2にこのカバーガラスを用いて製造した固体撮像装置を示す。カバーガラス5は薄い矩形の板ガラスであり、その短辺の端の中央部には略コ字状の切り欠き11が設けられている。この切り欠き11は、後述するように固体撮像素子2を気密封止する際にカバーガラス5の内部を換気する通気孔を確保するためのものである。なお、切り欠き11を設けるに際して、換気を十分に行えるのであれば、カバーガラス5上の位置や個数に制限はない。
FIG. 1 shows an example of a cover glass used for sealing in a hermetic sealing method for a solid-state imaging device according to the present invention. FIG. 2 shows a solid-state imaging device manufactured using this cover glass. The cover glass 5 is a thin rectangular plate glass, and a substantially U-shaped
カバーガラス5は、低α線ガラスで形成されている。低α線ガラスは、α線の放出が少ないガラスであり、固体撮像素子2の受光素子がα線によって破壊されるのを防止する。なお、カバーガラス5の上面に赤外線カットフィルタや、光学ローパスフィルタを接合してもよい。 The cover glass 5 is made of low α-ray glass. The low α-ray glass is a glass that emits less α rays and prevents the light receiving elements of the solid-state imaging device 2 from being broken by α rays. Note that an infrared cut filter or an optical low-pass filter may be bonded to the upper surface of the cover glass 5.
固体撮像装置1は、矩形板状の固体撮像素子2と、この固体撮像素子2の受光エリア6を覆うカバーガラス5と、このカバーガラス5を保持するとともに固体撮像素子2を密封するパッケージ基板3とを有している。
The solid-state imaging device 1 includes a rectangular plate-shaped solid-state imaging device 2, a cover glass 5 that covers a light receiving area 6 of the solid-state imaging device 2, and a
固体撮像素子2の受光エリア6は上面の中央部に形成され、マトリクス状に配置された多数個のマイクロレンズ10と、各マイクロレンズ10の下に形成されたRGBのカラーフィルタ及び受光素子によって構成されており、これらの受光素子に蓄積された電荷は電荷結合素子(CCD)によって搬送される。また、固体撮像素子2の上面には短辺に沿って外部端子8が配列されており、後述する内部電極7とボンディングワイヤ9により電気的に接続され、信号の送受信などが行われる。なお、固体撮像素子2としては、CCDに替えて、CMOSセンサ等を用いることもできる。
The light receiving area 6 of the solid-state imaging device 2 is formed by a large number of
パッケージ基板3の上面は、固体撮像素子2が接合される接合面なっており、接合された固体撮像素子2の周囲には、上面から立ち上がる側壁部4がパッケージ基板3と一体に形成されている。この側壁部4は、固体撮像素子2の側面を四方から取り囲む壁により構成され、受光エリア6に面する上方に向かって開口した枠形状をなしている。パッケージ基板3及び側壁部4の材料にはセラミックを用いているが、材料はこれに限定されず例えばプラスチックを用いてもよい。また、外部端子8の配列と対面する側壁部4は階段状に形成され、この側壁部の1段目の平面部14には外部端子8と同数の内部電極7が配列されている。この内部電極7はパッケージ基板3に設けられた導電配線(図示せず)に接続されている。導電配線の他端側はパッケージ基板3の外部に露呈した図示しないリード部となっている。この内部電極は、固体撮像素子2の外部端子8とボンディングワイヤ9を介して接続される。
The upper surface of the
固体撮像素子2は接着剤によりパッケージ基板3の接合面に接合されており、この接着剤には熱硬化接着剤が用いられている。接着剤には熱硬化接着剤以外の種類のものを用いてもよい。
The solid-state imaging device 2 is bonded to the bonding surface of the
カバーガラス5は、パッケージ基板3の側壁部4の上面13に塗布された光硬化性樹脂12によって接着されている。光硬化性樹脂12は、光を照射することにより、光のエネルギーの作用で液状から固体に変化し、硬化する合成有機材料である。この光硬化性樹脂12は、一般的には紫外線で硬化する紫外線硬化樹脂(UV硬化樹脂)がよく使われるが、人体に対して紫外線より安全で透過性のよい可視光で硬化する可視光硬化樹脂を用いても良い。
The cover glass 5 is bonded to the upper surface 13 of the side wall 4 of the
後述するように、カバーガラス5に設けた切り欠き11によって確保した通気孔を閉塞するために、切り欠き11の位置に対応する上面13には多量の光硬化性樹脂12が硬化している。したがって、カバーガラス5内の気密は保たれている。なお、このような固体撮像装置2は、撮影レンズが組み込まれたレンズ鏡筒に取り付けて使用される。
As will be described later, a large amount of
次に、図3に固体撮像装置1の上面図を示し、また、図4には図3に表記したXに沿った断面図を示して、本発明に係る固体撮像素子の気密封止方法を説明する。なお、図3及び4の中で、(a)には光硬化性樹脂12が硬化する前の状態を示し、一方、(b)は硬化した後の状態を示している。
Next, FIG. 3 shows a top view of the solid-state imaging device 1, and FIG. 4 shows a cross-sectional view along X shown in FIG. 3 to show a hermetic sealing method for a solid-state imaging device according to the present invention. explain. 3 and 4, (a) shows a state before the
図3及び4の(a)に示すように、固体撮像素子1の製造装置は、カバーガラス5を光硬化性樹脂12が塗布された側壁部4の上面13に貼り合せる。ここで、側壁部4の上面13にはカバーガラス5が十分に接着できる程度に少量の光硬化性樹脂12が薄く塗布されているが、一方で、カバーガラス5に設けられた切り欠き11の位置に対応する上面4の箇所には、光硬化性樹脂12が流動性によって時間経過とともに通気孔15に徐々に流入し、他の上面13の箇所に塗布した少量の光硬化性樹脂12が硬化した後、通気孔15を閉塞した状態で硬化するように必要十分な程度の多量の光硬化性樹脂12が塗布されている。
As shown to (a) of FIG. 3 and 4, the manufacturing apparatus of the solid-state image sensor 1 bonds the cover glass 5 on the upper surface 13 of the side wall part 4 to which the
カバーガラス5を側壁部4の上面13に貼り合せた状態で光照射装置により光を照射すると、まず、切り欠き11の箇所以外の上面13に塗布した少量の光硬化性樹脂12が硬化するが、この時、切り欠き11の箇所に塗布した光硬化性樹脂12は多量であるためにまだ硬化しておらず、かつ、通気孔15は確保されているためにカバーガラス5内部の換気が行うことができる。したがって、内外の気圧差を生じないのでカバーガラス5が剥離を起こすことがない。
When light is irradiated by the light irradiation device in a state where the cover glass 5 is bonded to the upper surface 13 of the side wall portion 4, first, a small amount of the
図3及び4の(b)に示すように、時間経過すると切り欠き11の箇所に塗布された多量の光硬化性樹脂12は流動性によって徐々に通気孔15に流入して、通気孔15を閉塞したまま硬化する。これにより、通気孔15が開いたままにならないので、微小なゴミなどがカバーガラス5内部に進入することで固体撮像装置1が動作不良を起こすことがない。
As shown in FIGS. 3 and 4 (b), a large amount of the photo-
なお、本実施形態において、カバーガラスに設ける切り欠きは図1に示すような形状のものに限定されるものではなく、例えば図5に示すようにカバーガラス16の角を切り取った形状の切り欠き17であってもよい。また、本実施形態において、光硬化性樹脂の代わりに熱照射により硬化する熱硬化性樹脂を用いてもよい。 In the present embodiment, the notch provided in the cover glass is not limited to the shape as shown in FIG. 1, and for example, as shown in FIG. 17 may be sufficient. Moreover, in this embodiment, you may use the thermosetting resin hardened | cured by heat irradiation instead of a photocurable resin.
1 固体撮像装置
2 固体撮像素子
3 パッケージ基板
4 側壁部
5,16 カバーガラス
6 受光エリア
7 内部電極
8 外部端子
9 ボンディングワイヤ
10 マイクロレンズ
11,17 切り欠き
12 光硬化性樹脂
13 上面
14 平面部
15 通気孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solid-state imaging device 2 Solid-
Claims (2)
前記カバープレートの端部に1以上の切り欠きを設けることで前記カバープレートの内部を換気する通気孔を確保するとともに、この切り欠きの位置に対応する前記側壁部の上面に他の上面よりも多量の光硬化性樹脂を塗布し、前記カバープレートを前記側壁部に貼り合せて光を照射することで前記他の上面に塗布した光硬化性樹脂が前記多量の光硬化性樹脂に先立って硬化する一方、前記多量の光硬化性樹脂は時間経過とともに前記通気孔を閉塞して硬化することで前記カバープレートを前記側壁部に接着することを特徴とする固体撮像素子の気密封止方法。 A frame-shaped side wall formed integrally with the package substrate so that the solid-state image pickup device mounted on the package substrate has an opening facing the light receiving area of the solid-state image pickup device and surrounds the side surface of the solid-state image pickup device In a hermetic sealing method of a solid-state imaging device that hermetically seals by adhering a transparent cover plate to the part from above with a photocurable resin,
By providing at least one notch at the end of the cover plate, a vent hole for ventilating the inside of the cover plate is secured, and the upper surface of the side wall corresponding to the position of the notch is more than the other upper surface. A large amount of photocurable resin is applied, and the cover plate is bonded to the side wall portion and irradiated with light so that the photocurable resin applied to the other upper surface is cured prior to the large amount of photocurable resin. On the other hand, the solid-state image pickup device is hermetically sealed by adhering the cover plate to the side wall portion by closing the vent hole and curing the large amount of the photocurable resin over time.
2. The hermetic sealing method for a solid-state imaging device according to claim 1, wherein the photo-curable resin is an ultraviolet curable resin, and the light is an ultraviolet ray.
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