JP2009070876A - 固体撮像装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フレキシブル配線板を使用して、高剛性と精度向上と高信頼性を持つ薄型の固体撮像装置を提供する。
【解決手段】本発明の固体撮像装置は、固体撮像素子が開口部を持つ基板にフリップチップされており、前記固体撮像素子の裏面に２種類以上の材料で樹脂モールドが行われていることを特徴としている。外周を形成する高粘度の第１の樹脂と固体撮像素子やチップ部品を包含して充填する低粘度の第２の樹脂をそれぞれ描画することにより形成する。そのために複雑な形状をしている部品表面に低コストで、均一な樹脂モールドを施すことができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、固体撮像装置およびその製造方法に係り、特に、監視カメラ、医療用カメラ、車載用カメラ、情報通信端末用カメラなどの固体撮像素子を用いて形成される小型の固体撮像装置およびその製造方法に関するものである。

近年、携帯電話、車載部品等で小型カメラの需要が急速に進展している。この種の小型カメラは固体撮像素子によりレンズなどの光学系を介して入力される画像を電気信号として出力する固体撮像装置が使用されている。そしてこの撮像装置の小型化、高性能化に伴い、カメラがより小型化し各方面での使用が増え、映像入力装置としての市場を広げている。従来の半導体撮像素子を用いた撮像装置は、レンズ、半導体撮像素子、その駆動回路および信号処理回路などを搭載したＬＳＩ等の部品を夫々筐体あるいは構造体に形成してこれらを組み合わせている。このような組み合わせによる実装構造は、平板上のプリント基板上に各素子を搭載することによって形成されていた。しかし、携帯電話等のさらなる薄型化への要求から個別のデバイスに対する薄型化への要求が年々高くなってきており、その要求に答えるために、フレキシブル配線板を用いたり、透光性部材に直接ＩＣをフリップチップ実装したりして、より薄い撮像装置とする試みが行われている。

例えば、特許文献１では、フレキシブル配線板を挟んで透光性部材と光電変換素子が対向配置する構造が開示されている。
特許文献１に開示されている図を図７に示す。透光性部材１０１がフレキシブル配線板１０２に接着剤１０３を介して接着されている。フレキシブル配線板１０２は、樹脂フィルム１０４に金属配線パターン１０５が配線されており、開口部１０６が開いている。透光性部材１０１および撮像素子１１２は開口部１０６を挟んで対向設置されている。撮像エリアにマイクロレンズ１１５が形成されている固体撮像素子１１２の電極パッド１１７にバンプ１１３があり、異方性導電膜１１１を介して、フレキシブル基板１０２の金属配線パターン１０５に電気接続されている。さらに封止樹脂１１６により、固体撮像素子１１２の接着強度を補強している。

また、このように固体撮像装置を薄くすると撮像素子の裏面が外部に露出した状態となり、衝撃への耐久性の問題のため取扱いに大きく注意を払わなければならない。それを避けるためには撮像素子の裏面から封止樹脂で覆ういわゆる樹脂モールドを行う方法が考えられている。半導体チップ単体での樹脂モールドは、半導体パッケージ品として樹脂の射出成型による方法が良く知られている。しかし、固体撮像装置の場合は、形状が半導体パッケージのようにシンプルではなく、また半導体チップのみではなくＣＲ部品チップが同時に搭載されていることがあり、同様の射出成型方法によって実現するのが困難である。

また、特許文献２では、固体撮像装置用ではなく半導体チップキャリアの樹脂モールド方法として、ディスペンサーで枠状に樹脂を塗布して硬化させてダム部を作り、その後にダム部の内側に光硬化型樹脂をポッティングにより流し込み露光硬化して、チップ裏面のモールドを完成させるという方法が開示されている。

特許第３２０７３１９号 特開平８−３７３４５号公報

しかしながら、特許文献１に示される撮像装置においては、フレキシブル配線板のみで透光性部材と光電変換素子を保持するため、剛性を保つことができないため携帯電話などの高い衝撃耐久性や押圧耐久性を要求するものに搭載した場合に、撮像素子への強度確保ができず電気的接続不良が発生する場合があった。

また、特許文献２の方法を固体撮像装置に適用することも考えられるがこの場合、位置による凹凸形状の差が大きく、ＣＲチップ部品も搭載されているために、光硬化型樹脂のポッティング時に適切に樹脂が充填されないといった課題や、光硬化型樹脂であるために遮光性が十分でなく、硬化後も光を透過し、撮像素子の裏面から入射する光が撮像信号のノイズとなって性能不良が発生するというような課題が発生していた。

この問題は、固体撮像素子の薄型化が進むにつれて特に顕著であり、チップ裏面からの光が、固体撮像素子の光電変換部に入射し、スミア特性が低下するなどの問題を引き起こす。さらにまた、携帯端末などに組み込まれる場合、筐体内に光源が設けられる場合が多く、小型化が進むにつれてこれらの光の影響を受けざるを得ない状態となっており、固体撮像装置の側面や裏面からの光により、撮像特性の低下が免れ得ない問題となっており、固体撮像装置の遮光は深刻な問題となっている。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、薄型化が容易で、高剛性を備えた固体撮像装置を提供することを目的とする。

本発明においては、開口部を持つ基板にフリップチップされた固体撮像素子を覆う封止樹脂が、樹脂を用いた描画に先立ち、枠状部を形成しておき、この枠状部内を、所望の粘度の樹脂で描画することによって、前記固体撮像素子の裏面に樹脂モールドを行うもので、フリップチップ実装された固体撮像素子の基板面の形状の複雑さに適応しながら自由度の高い樹脂モールドを行うことができる。

本発明は、配線板と、前記配線板にフリップチップ実装された固体撮像素子と、前記固体撮像素子の裏面を覆う封止樹脂とを備えた固体撮像装置であって、前記封止樹脂が、枠状部で画定された領域に、描画形成されたことを特徴とする。
この構成により、枠状部で画定された領域に、描画形成することで、外部にはみ出すことなく、複雑な形状をもつ固体撮像素子の裏面にくまなく充填することで気泡の混入もなく確実に樹脂モールドを行うことができる。

また本発明は、上記固体撮像装置において、開口部を持つフレキシブル配線板と、前記フレキシブル配線板に積層一体化された補強板とで構成された積層基板と、前記積層基板の前記補強板側に開口部を塞ぐように設置された透光性部材と、前記積層基板の前記フレキシブル配線板側に設置された固体撮像素子と、を具備し、前記封止樹脂は、第1の樹脂で描画された枠状部と、前記第1の樹脂よりも低粘度の第２の樹脂を用いて前記枠状部内に描画された充填部とで構成されたものを含む。
この構成によれば、封止樹脂が、基板外形に沿って形成される高粘度の第１の樹脂と、前記周囲材料の内側で固体撮像素子の裏面全面を覆うように描画形成された低粘度の第２の樹脂の２種類で構成されているため、低粘度の第２の樹脂は、第１の樹脂による枠状部の存在により外部にはみ出すことなく固体撮像素子の裏面を形状自在に樹脂モールドすることができる。

また本発明は、上記固体撮像装置において、前記補強板は固体撮像素子設置用の基準穴を具備しており、前記基準穴の周縁で、前記フレキシブル配線板側にも前記補強板が露出しており、前記基準穴を共通基準として、前記積層基板の両面で、固体撮像素子と、透光性部材が配置され、前記枠状部は、前記基準穴を避けるように前記フレキシブル配線板の外形に沿って描画されたものを含む。

また本発明は、上記固体撮像装置において、前記フレキシブル配線板に、チップ部品が設置され、前記チップ部品は、前記固体撮像素子とともに、前記封止樹脂で覆われたものを含む。
この構成により、チップ部品が設置され、前記固体撮像素子と同時にモールドされる場合にも、チップ部品による撮像特性の安定化を図りながら、固体撮像素子と同時に樹脂モールドされて、部品の脱落等の不良を生じないようにすることができる。

また本発明は、上記固体撮像装置において、さらに、レンズ筐体が、前記フレキシブル配線板側に設置された前記固体撮像素子と、開口部を挟んで対向するように、前記補強板側に設置されたものを含む。
この構成によれば、薄くても高剛性を持ち、固体撮像素子に対する強度も確保され、高精度な光軸合わせを実現することができるという効果を有している。

また本発明は、上記固体撮像装置において、前記第２の樹脂が遮光性を持つものを含む。
この構成により、裏面からの入射光により撮像信号にノイズの発生を抑制することが出来る。

また本発明は、上記固体撮像装置において、前記第２の樹脂は、遮光性粒子を含有するものを含む。
遮光性粒子は、樹脂材料との濡れ性が悪く、遮光性粒子を含有させることと均一充填とはトレードオフの関係にあったが、描画形成によって第２の樹脂を充填することで薄型で均一な表面を持つように樹脂封止を行うことが可能となる。

また本発明は、上記固体撮像装置において、前記遮光性粒子はカーボン粒子であるものを含む。
この構成により、遮光性粒子であるカーボンは、樹脂材料との濡れ性が悪く、遮光性粒子を含有させることと均一充填とはトレードオフの関係にあったが、描画形成によって第２の樹脂を充填することで薄型で均一な表面を持つように樹脂封止を行うことが可能となる。

また本発明は、配線板に固体撮像素子をフリップチップ実装し、前記固体撮像素子の裏面を封止樹脂で覆う樹脂封止工程とを含む固体撮像装置の製造方法であって、前記樹脂封止工程が、枠状部で画定された領域に、ディスペンサーから供給される所定の粘度の樹脂で描画形成する描画工程と、前記樹脂を硬化させる硬化工程とを含むことを特徴とする。
この構成によれば、固体撮像素子が開口部を持つ基板にフリップチップされている固体撮像装置において、固体撮像素子側の基板の凹凸形状に応じて、高い自由度で樹脂モールドを行うことができ、機種が変わった場合でも簡単に対応することができ、無駄な樹脂を使うことなく、全体として低コスト化を図ることができる。ここで所定の粘度の樹脂とは３０Ｐａｓ以上で、６００Ｐａｓ以下であるのが望ましい。これによりディスペンサーからの供給が容易である。ここでこの樹脂は３０Ｐａ・Ｓでもダム形成を行うことができた。また６００Ｐａ・Ｓを越える場合には、粘度が高すぎてディスペンサによる吐出が困難であり、実用に適さなかった。

また本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記描画工程が、前記配線板の外形に沿ってディスペンサーから供給される第１の樹脂を枠状に描画し枠状部を形成する第1の描画工程と、前記第１の樹脂の内側で固体撮像素子の裏面全面を覆うように、前記第1の樹脂よりも低粘度の第２の樹脂をディスペンサーから供給して前記枠状部全体が充填されるように描画し、充填部を形成する第２の描画工程と、前記第１の樹脂と第２の樹脂を同時に硬化する工程とを含む。

また本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、開口部を持つフレキシブル配線板と、前記フレキシブル配線板に積層一体化された補強板とで構成された積層基板に、基準穴を共通基準として、前記補強板側に透光性部材を設置するとともに、前記フレキシブル配線板側に固体撮像素子を設置し、
前記第1の描画工程は、前記基準穴を避けるように前記フレキシブル配線板の外形に沿って描画する工程であるものを含む。

また本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記フレキシブル配線板に、チップ部品を設置する工程を含み、前記第２の描画工程は、前記固体撮像素子とともに、前記チップ部品を覆うように描画する工程であるものを含む。

また本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、さらに、前記フレキシブル配線板側に設置された前記固体撮像素子と、開口部を挟んで対向するように、前記補強板側にレンズ筐体を設置する工程と含む。

また本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記第２の描画工程は、遮光性を持つ第２の樹脂を用いて描画する工程であるものを含む。

また本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記第２の描画工程は、遮光性粒子を含み、前記第1の樹脂よりも低い粘度をもつように調製された前記第２の樹脂を用いて描画する工程であるものを含む。

また本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記第２の描画工程は、カーボン粒子を含み前記第1の樹脂よりも低い粘度を持つように調製された第２の樹脂を用いて描画する工程であるものを含む。なお、固体撮像素子と第1の樹脂とが接する領域が発生するような構造である場合には、第1の樹脂にも遮光性を持たせることが必要であることはいうまでもない。

このように、本発明の固体撮像装置およびその製造方法を用いることにより、固体撮像装置の薄型化が可能で、簡易に高剛性と精度向上と信頼性の高い固体撮像装置を製造することができる。その結果、携帯端末装置の薄型化も可能となる。

本発明によれば、固体撮像装置の薄型化が可能で、簡易に高剛性を得ることができ、精度向上をはかるとともに信頼性の高い固体撮像装置を提供することができる。

以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
（実施の形態１）
本実施の形態では、図1および図２に固体撮像素子を覆う樹脂封止工程を示すように、モールド樹脂を第1の樹脂で描画された枠状部１８ａと、前記第1の樹脂よりも低粘度の第２の樹脂を用いて前記枠状部内に描画された充填部１８ｂとで構成したことを特徴とする。すなわち、モールド樹脂を描画によって形成するもので、フレキシブル配線板１の外形に沿ってディスペンサーから供給される第１の樹脂を枠状に描画し枠状部１８ａを形成する第1の描画工程と、第１の樹脂の内側で固体撮像素子の裏面全面を覆うように、第1の樹脂よりも低粘度の第２の樹脂をディスペンサーから供給して前記枠状部全体が充填されるように描画し、充填部１８ｂを形成する第２の描画工程と、第１の樹脂と第２の樹脂を同時に硬化する工程とを含むことを特徴とするものである。
図３は、本実施の形態１の固体撮像装置の分解斜視図である。図４は、本実施の形態１の固体撮像装置に用いられるフレキシブル配線板の上面図、図５は、本実施の形態１の固体撮像装置の分解斜視図、図６は、本実施の形態１の固体撮像装置の斜視図、図７は、本実施の形態１の固体撮像装置の斜視図である。
図３および図７に示すように、この固体撮像装置は、開口部を持つフレキシブル配線板１と、このフレキシブル配線板１に積層一体化された補強板２とで構成された積層基板と、この積層基板の補強板２側に開口部を塞ぐように設置された透光性部材１４および光学レンズ１５と、この積層基板のフレキシブル配線板１側に設置された固体撮像素子基板１０とを具備し、この補強板２は固体撮像素子基板設置用の基準穴としての切り込み部３と位置決め穴５とを具備しており、この切り込み部３と位置決め穴５との周縁で、前記フレキシブル配線板１側にも補強板２が露出しており、これら２つの基準穴を共通基準として、積層基板の両面で、固体撮像素子基板１０と、透光性部材１４および光学レンズ１５（レンズ筐体１６）が配置されている。

本実施の形態では、フレキシブル配線板１と外形形状および大きさが同じ補強板２とを積層して貼り合わせることで一体化している。この場合のフレキシブル配線板１には２５μｍの厚さのポリイミド樹脂フィルムをフィルム基体（ベースフィルム）１ａとして用い、補強板２には１５０μｍの厚さのＳＵＳ板を用いた。そして、補強板２には基準穴としての切込み部３が形成されており、その周辺に補強板の露出部４を形成している。また、基準穴としての位置決め穴５があり、その周辺に補強板２の露出部６を形成している。つまり、基準穴としての切り込み部３および位置決め穴５は表からも裏からも補強板２で形成した形状が基準として認識できることになる。そして、開口部７が開けられており、その周辺には補強板２の露出部８を形成している。またこのフレキシブル配線板１は図４に上面図を示すように、フィルム基体１ａ上に金属配線パターン１ｂが形成されており、固体撮像素子基板１０が電気的に接続するように設置されている。フレキシブル配線板１上には金属配線パターン１ｂと接続するようにチップ部品１１やコネクタ１２が設置されている。また、金属配線パターン１ｂの接地部はＳＵＳの補強板２と電気接続がなされている。固体撮像素子基板１０はフリップチップ実装によりフレキシブル配線板１上に実施した後、図１および図２に示す方法により、２段階塗布により、枠状部１８ａと充填部１８ｂとで構成された封止樹脂（パッケージ）を得ることができる。

このような構成を持つことにより、フレキシブル基板１の薄さのメリットを活かしながら同じ外形を持つ補強板２による高強度性を確保することができる。また、基準穴としての切込み部３や位置決め穴５は、固体撮像素子基板１０を設置するときの基準となり、図５に示すように反対側にレンズ筐体１６を設置するときにも共通の基準として使用することができるため、固体撮像素子基板１０とレンズ１５との光軸を高精度で合わせることができる。補強板の露出部４を形成することによりフレキシブル配線板１のズレや端面における突起物等の基準認識の邪魔になるようなものを避けることができ、ＳＵＳ端面の高精度性での形状を確保することができる。また、開口部７周辺の補強板の露出部８も同様に固体撮像素子基板１０の撮像エリアに対する遮蔽物等の発生を抑制し、撮像エリアを高精度で確保することができる。フレキシブル配線板１の表面にチップ部品１１を搭載することにより、電気配線設計の自由度が高まる。つまり固体撮像素子近傍にチップ部品１１をおくことができ、電気特性の最適化を図ることができる。また、コネクタ１２をフレキシブル基板１上に搭載することにより固体撮像素子基板１０からの信号を外部に取り出すことができて、携帯機器との接続を自由に行うことができる。フレキシブル配線板１を補強板２よりも大きくしてそのままフレキシブル配線として使用した場合には、補強板２との段差部での強度不足が発生してしまう。この場合、コネクタ１２のかわりに、別のフレキシブル配線板を直接接続しても良い。また、金属配線パターン１ｂをＳＵＳの補強板２に電気接続しているので、ノイズ抑制や静電遮蔽を行うことができるので電気特性の安定性を得ることができる。

なお、さらに、固体撮像素子基板１０としては裏面に遮光膜として黒色のエポキシ樹脂膜（図示せず）を塗布したものを使用してもよい。なおこの遮光膜としては、固体撮像素子基板１０の裏面に成膜されたタングステン薄膜などの金属膜が望ましい。この構成により、固体撮像素子基板１０の裏面にタングステンなどの金属薄膜からなる遮光性膜が塗布されているので、固体撮像素子基板１０の裏面からの光入射による撮像信号のノイズを無くすことができる。

次にこのモールド工程を詳細に説明する。
まず、図１に示すように高粘度樹脂１８ａを矢印で示す位置を移動しながらディスペンサー（図示せず）で描画して、基準切込み部３や基準穴５を避けて外形に沿って周囲を取り囲むダムを形成する。このときの樹脂は、遮光性のものを用いた。遮光性を得るためにエポキシ樹脂の内部に遮光性のフィラー（図示せず）が含有されている。粘度は５０Ｐａ・ｓの材料を用いた。粘度が高いので、良好な吐出のために精密ニードル（図示せず）を用いた。この場合樹脂は３０Ｐａ・Ｓでもダム形成を行うことができた。また６００Ｐａ・Ｓを越える場合には、粘度が高すぎてディスペンサによる吐出が困難であり、実用に適さなかった。

続いて、図２に示すように先ほど高粘度樹脂により形成したダムの内側を低粘度樹脂１８ｂにより充填を行った。その時に、図中の矢印のように位置を移動しながらディスペンサー（図示せず）の一筆書きで全体が埋まるように描画を行った。固体撮像素子１０やチップ部品１１があり、表面の凹凸があるために、場所に応じて塗布高さ、塗布スピードを変えたプログラムを用いて、最終的に全体的に均一に低粘度樹脂１８ｂが充填されるように調整した。このときの樹脂は、高粘度樹脂１８ａと同様に遮光性のものであり、遮光性を得るためにエポキシ樹脂の内部に遮光性のフィラー（図示せず）が含有されている。粘度は１．０Ｐａ・ｓの材料を用いた。

このように高粘度樹脂１８ａと低粘度樹脂１８ｂを形成した後に、全体を加熱することにより、それぞれの樹脂を同時に硬化する。その時の条件は、１００℃、６０分とした。

このようにして、図６に示すように固体撮像素子１０、チップ部品１１を覆うモールド部１８を形成した。そしてコネクタ１２と配線ケーブル１６を接続することにより電気信号を外部に取り出すことができる。

図５は、本実施の形態１の固体撮像装置の分解斜視図であり、図３の固体撮像装置を裏面から見たものである。
フレキシブル配線板１と外形形状が同じ大きさの補強板２とを積層一体化しており、基準穴としての切込み部３と位置決め穴５とを形成している。そして、補強板２にも開口部７が開けてあり、その周辺には補強板２の全体厚みよりも薄い段差部１３を形成している。透光性部材１４をこの段差部１３に落とし込んで補強板２に設置する。透光性部材１４には、赤外線カットフィルタ機能を持つガラスを使用した。そして、光学レンズ１５と一体化したレンズ筐体１６には、基準突起部１７が形成されている。図に示している基準突起部１７は基準穴としての位置決め穴５に嵌合するものであり、切込み部３に嵌合する基準となる突起は図示していないが同様に形成されている。

このような構成を持つことにより、透光性部材１４の位置ずれを無くし、接着用の接着剤の余分なエリアへの拡がりも抑制しながら、透光性部材１４を開口部７を塞ぐように段差部１３へと接着することができる。また、レンズ筐体１６の基準突起部１７を基準穴としての位置決め穴５や基準穴としての切り込み部３へと嵌合することにより、反対側の固体撮像素子基板１０と共通の基準とすることができるため、特別な調整を行うことなく、高精度の光軸合わせを行うことができる。

図６は本実施の形態１の固体撮像装置の斜視図であり、図３と同じ側から見た図である。
フレキシブル配線板１と外形形状が同じ大きさの補強板２とを積層一体化しており、基準穴としての切込み部３と基準穴としての位置決め穴５を形成している。さらに固体撮像素子基板１０、チップ部品１１を覆うようにモールド樹脂１８を形成している。基準穴としての切込み部３を避けるようにモールド樹脂切込み部１９を形成している。また、コネクタ１１からフラットケーブルからなる配線ケーブル２０を引き出している。

このような構成をとることにより、固体撮像素子基板１０やチップ部品１１の部品脱落を防ぎ、強固に接着しておくことができる。また固体撮像素子基板１０の裏面にもモールド樹脂１８を形成することにより、固体撮像素子基板１０の裏面からの透過光によるノイズを抑制することができる。固体撮像素子基板１０の裏面からの透過光をより抑制するために固体撮像素子基板１０の裏面に前述したように遮光膜が形成されていても良い。モールド樹脂１８についてもモールド樹脂切込み部１９を確保するようにモールドすることにより、基準穴としての切り込み部３への遮蔽物の進入を無くすことができる。またコネクタ１２を避けてモールドすることによりレンズ筐体１６を搭載した後に配線ケーブル２０を取り付けることができる。事前に配線ケーブル２０を取り付けた場合には基準穴としての位置決め穴５を避けながらコネクタ１２と配線ケーブル２０の上までモールドして、配線ケーブルの接続補強を行っても良い。

図７は、本実施の形態１の固体撮像装置の斜視図であり、図５と同じ側から見た図である。
モールド樹脂１８が形成されたフレキシブル配線板１と補強板２の上から光学レンズ１５と一体化したレンズ筐体１６が搭載されている。固体撮像素子基板１０の設置と同じ基準を用いているので、高精度の光軸合わせを行うことができる。

このような構成を持つことにより、フレキシブル基板１の薄さのメリットを活かしながら同じ外形を持つ補強板２による高強度性を確保することができる。 補強板の露出部４、６を形成することによりフレキシブル配線板１のズレや端面における突起物等の基準認識の邪魔になるようなものを避けることができ、ＳＵＳ端面の高精度性での形状を確保することができる。
また、モールド部を、描画法で形成しているため、固体撮像装置のように固体撮像素子とチップ部品が搭載され、さらに、平坦部も存在しているような複雑な形状に対して、均一にモールドを行うことができる。形状が異なる場合には、描画プログラムを変更すればよく、無駄な材料を使うことなく低コストで製造を行うことができる。そして、モールドを行うことにより、固体撮像素子やチップ部品の外部からの衝撃に対する補強を行い、キズ、断線、落下、等の不良発生を無くすことができ、取扱いの注意も緩和することができる。
さらに、遮光性のモールド樹脂材料を用いながらも平滑な表面を得ることができており、高品質でかつ、固体撮像素子背面からの光の入射による誤作動を抑制することができる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態の固体撮像装置の製造方法の一例について詳細に説明する。
図８、図９は、本実施の形態２の固体撮像装置の製造方法を示す断面図である。形成される固体撮像装置の構成としては、前記実施の形態１の固体撮像装置とほぼ同様であり、同一部位には同一符号を付した。
図８(ａ)において、フレキシブル配線板１を構成するフレキシブル基材１ａにビアを通し、両面に金属層からなる配線パターン１ｂの配線を形成する。フレキシブル基材ａには２５μｍの厚さのポリイミドフィルムを使用した。この場合、多数個取りの配線パターン１ｂを一度に形成した。

図８（ｂ）において、補強板２をフレキシブル基板の全面に貼り付けた。補強板には、１５０μｍの厚さのＳＵＳ板を用いた。フレキシブル配線板１と補強板２の貼り付けには、導電性接着剤（図示せず）を用いて接着した。そのため、フレキシブル配線板１の配線の接地部とＳＵＳ板を用いた補強板２とが電気的に接続している。図示していないが、補強板２側で接地したくない配線パターンの表面には絶縁膜を形成している。

図８（ｃ）においては、フレキシブル配線板１と補強板２を積層一体化した後に外形をプレス裁断により個片に切り落とした。
図８（ｄ）においては、基準穴としての位置決め穴５または切込み部３および開口部７をエッチングにより開口し、位置決め穴５、切込み部３の周りは補強板の露出部４、６を確保した。また開口部７の補強板２側には、透光性部材を搭載するための段差部１３を形成した。このようにして、本発明の固体撮像装置用の実装基板としての積層基板を作製した。

このようにして形成された積層基板を用い、図９（ａ）に示すように、補強板２の段差部１３に透光性部材１４を接着し、透光性部材１４に対向して開口部を塞ぐようにフレキシブル配線板１の金属配線パターン１ｂに固体撮像素子基板１０を設置した。固体撮像素子基板１０の電極（図示せず）上にバンプ１０ｂを形成し、その先端に導電性接着剤１０ｃを転写形成した。このときのバンプ１０ｂは金線で形成し、導電性接着剤１０ｃは銀ペーストとした。基準穴５を基準として固体撮像素子基板１０を金属配線パターン１ｂ上に設置した後に、導電性接着剤１ｃを加熱硬化した。

図９（ｂ）において、固体撮像素子基板１０の周りには、接続部の補強のために封止樹脂９を注入し、その後に加熱硬化を行った。続いて、チップ部品１１およびコネクタ１２は別途、金属配線パターン１ｂに半田接続した。
次に、モールドを行う。詳細には図１および図２に示したように、高粘度樹脂１８ａで枠状部を形成し、その後低粘度樹脂で充填部１８ｂを形成する。すなわちまず、図９（ｃ）において、モールドを行い、高粘度樹脂１８ａにより描画を行い枠状部を形成する。

このようにして形成された、高粘度樹脂１８ａからなる枠状部内に、図９（ｄ）に示すように低粘度樹脂を充填し、各部品を覆うように補強するとともに、レンズ筐体１６を装着し固体撮像装置が製造される。ここで光学レンズ１５を搭載したレンズ筐体１６には、基準突起部１７が形成してあり、基準穴としての位置決め穴５に差し込むことにより嵌合する。また、配線ケーブル２０をコネクタ１２に接続する。
このような製造方法をとることにより、簡易に、薄型で、高剛性かつ、高精度および高信頼性を有する固体撮像装置を製造することができる。

また、本発明の固体撮像装置においては固体撮像素子基板の裏面から高粘度樹脂１８ａで枠状部を形成した後、枠状部１８ａ内を低粘度樹脂で覆うことで、平滑で、確実な、モールド樹脂１８で覆うことができ、固体撮像素子やチップ部品の実装強度を補強することができる。

この構成によれば、フレキシブル基板と補強板が同じ外形寸法で積層構造をしており、固体撮像素子基板および透光性部材あるいは光学レンズを搭載する際の基準穴もしくは切込みが形成され、その周囲でフレキシブル配線板側に補強板の表面が露出しており、その基準穴を表裏から共通に用いて固体撮像素子基板、透光性部材を設置することができる。従って、固体撮像装置の薄型化が容易で、作業性良く組み立てることができ、高剛性および光軸合わせの高精度性を得ることができる。

また補強板側には光性部材及び光学レンズが装着されており、光学レンズと固体撮像素子基板とが、表裏から位置決め用の穴を共通基準として位置あわせを行うことができる。なおこの穴は貫通穴でなくても切り込みであってもよい。

また、上記実施の形態において、透光性部材として光学フィルタを用いるようにすれば、固体撮像素子基板への入射光の赤外線領域をカットして良好な撮像特性を得ることができる。

また、本発明の固体撮像装置に用いる透光性部材を設置する補強板の開口部周りの厚みが周囲よりも薄くなっていても良い。その結果、透光性部材の位置ずれを無くし、設置用の接着剤の拡がりも抑制することができる。

なお、固体撮像素子基板と光学レンズとの位置あわせの必要性についてはいうまでもないが、透光性部材と固体撮像素子基板との位置あわせも重要である。この理由について説明する。

また、上述したように固体撮像装置に用いる固体撮像素子基板の裏面を覆うモールド樹脂を遮光性にしつつも平滑な表面を得ることができ、その結果、薄い固体撮像素子基板の場合に裏面からの光の透過によるノイズの発生を避けることができる。
さらに、固体撮像素子基板の裏面に金属膜などの遮光性膜を形成しておくことでさらに遮光性を向上することができる。この構成により、薄型でより確実に裏面からの光を遮光することができる。
また、この遮光性膜は、前記固体撮像素子基板の裏面に形成された遮光性の樹脂膜であってもよい。この構成により、形成が容易でかつ確実に裏面からの光を遮光することができる。

また枠状部を形成する材料としては樹脂に限定されることなく、金属材料など、別途成形した他の材料を用いることも可能である。

以上説明してきたように、本発明の固体撮像装置およびその製造方法は、固体撮像装置の薄型化が可能で、簡易に高剛性と精度向上と信頼性の向上を図ることができることから、携帯電話などの小型携帯端末への適用が有用である。

本実施の形態１の固体撮像装置の製造方法におけるモールド工程を示す図 本実施の形態２の固体撮像装置の製造方法におけるモールド工程を示す図 本実施の形態１の固体撮像装置の分解斜視図 本実施の形態１の固体撮像装置に用いられるフレキシブル配線板の上面図 本実施の形態１の固体撮像装置の分解斜視図 本実施の形態１の固体撮像装置の斜視図 本実施の形態１の固体撮像装置の斜視図 本実施の形態２の固体撮像装置の製造方法を示す固体撮像装置の断面図 本実施の形態２の固体撮像装置の製造方法を示す固体撮像装置の断面図 従来の固体撮像装置の断面図

符号の説明

１ フレキシブル配線板
１ａ フィルム基体
１ｂ 金属配線パターン
２ 補強板
３ 基準切込み部
４、６、８、 補強板の露出部
５ 基準穴
７ 開口部
９ 封止樹脂
１０ 固体撮像素子基板
１０ｂ バンプ
１０ｃ 導電性接着剤
１１ チップ部品
１２ コネクタ
１３ 段差部
１４ 透光性部材
１５ 光学レンズ
１６ レンズ筐体
１７ 基準突起部
１８ モールド樹脂
１８ａ 枠状部
１８ｂ 充填部
１９ モールド樹脂切込み部
２０ 配線ケーブル

Claims (16)

1. 配線板と、
   前記配線板にフリップチップ実装された固体撮像素子と、
   前記固体撮像素子の裏面を覆う封止樹脂とを備えた固体撮像装置であって、
   前記封止樹脂が、枠状部で画定された領域に、描画形成された固体撮像装置。
2. 請求項1に記載の固体撮像装置であって、
   開口部を持つフレキシブル配線板と、前記フレキシブル配線板に積層一体化された補強板とで構成された積層基板と、
   前記積層基板の前記補強板側に開口部を塞ぐように設置された透光性部材と、
   前記積層基板の前記フレキシブル配線板側に設置された固体撮像素子と、を具備し、
   前記封止樹脂は、第1の樹脂で描画された枠状部と、前記第1の樹脂よりも低粘度の第２の樹脂を用いて前記枠状部内に描画された充填部とで構成された固体撮像装置。
3. 請求項２に記載の固体撮像装置であって、
   前記補強板は固体撮像素子設置用の基準穴を具備しており、
   前記基準穴の周縁で、前記フレキシブル配線板側にも前記補強板が露出しており、前記基準穴を共通基準として、前記積層基板の両面で、固体撮像素子と、透光性部材が配置され、
   前記枠状部は、前記基準穴を避けるように前記フレキシブル配線板の外形に沿って描画された固体撮像装置。
4. 請求項２または３に記載の固体撮像装置であって、
   前記フレキシブル配線板に、チップ部品が設置され、前記チップ部品は、前記固体撮像素子とともに、前記封止樹脂で覆われた固体撮像装置。
5. 請求項２乃至４のいずれかに記載の固体撮像装置であって、
   さらに、レンズ筐体が、前記フレキシブル配線板側に設置された前記固体撮像素子と、開口部を挟んで対向するように、前記補強板側に設置された固体撮像装置。
6. 請求項２乃至５のいずれかに記載の固体撮像装置であって、
   前記第２の樹脂が遮光性を持つ固体撮像装置。
7. 請求項６に記載の固体撮像装置であって、
   前記第２の樹脂は、遮光性粒子を含有する固体撮像装置。
8. 請求項７に記載の固体撮像装置であって、
   前記遮光性粒子はカーボン粒子である固体撮像装置。
9. 配線板に固体撮像素子をフリップチップ実装し、
   前記固体撮像素子の裏面を封止樹脂で覆う樹脂封止工程とを含む固体撮像装置の製造方法であって、
   前記樹脂封止工程が、枠状部で画定された領域に、ディスペンサーから供給される所定の粘度の樹脂で描画形成する描画工程と、
   前記樹脂を硬化させる硬化工程とを含む固体撮像装置の製造方法。
10. 請求項９に記載の固体撮像装置の製造方法であって、
    前記描画工程が、
    前記配線板の外形に沿ってディスペンサーから供給される第１の樹脂を枠状に描画し枠状部を形成する第1の描画工程と、
    前記第１の樹脂の内側で固体撮像素子の裏面全面を覆うように、前記第1の樹脂よりも低粘度の第２の樹脂をディスペンサーから供給して前記枠状部全体が充填されるように描画し、充填部を形成する第２の描画工程と、
    前記第１の樹脂と第２の樹脂を同時に硬化する工程とを含む固体撮像装置の製造方法。
11. 請求項１０に記載の固体撮像装置の製造方法であって、
    開口部を持つフレキシブル配線板と、前記フレキシブル配線板に積層一体化された補強板とで構成された積層基板に、基準穴を共通基準として、前記補強板側に透光性部材を設置するとともに、前記フレキシブル配線板側に固体撮像素子を設置し、
    前記第1の描画工程は、前記基準穴を避けるように前記フレキシブル配線板の外形に沿って描画する工程である固体撮像装置の製造方法。
12. 請求項１０または１１に記載の固体撮像装置の製造方法であって、
    前記フレキシブル配線板に、チップ部品を設置する工程を含み、
    前記第２の描画工程は、前記固体撮像素子とともに、前記チップ部品を覆うように描画する工程である固体撮像装置の製造方法。
13. 請求項１０乃至１２のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法であって、
    さらに、前記フレキシブル配線板側に設置された前記固体撮像素子と、開口部を挟んで対向するように、前記補強板側にレンズ筐体を設置する工程と含む固体撮像装置の製造方法。
14. 請求項１０乃至１３のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法であって、
    前記第２の描画工程は、遮光性を持つ第２の樹脂を用いて描画する工程である固体撮像装置の製造方法。
15. 請求項１４に記載の固体撮像装置の製造方法であって、
    前記第２の描画工程は、遮光性粒子を含み、前記第1の樹脂よりも低い粘度をもつように調製された前記第２の樹脂を用いて描画する工程である固体撮像装置の製造方法。
16. 請求項１５に記載の固体撮像装置の製造方法であって、
    前記第２の描画工程は、カーボン粒子を含み前記第1の樹脂よりも低い粘度を持つように調製された第２の樹脂を用いて描画する工程である固体撮像装置の製造方法。

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