JP2012174799A - 固体撮像装置および製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】ボンディングワイヤや表面実装部品における反射率を低減させ、より簡単かつ確実にフレアおよびゴーストを抑制できる固体撮像装置を提供する。
【解決手段】プリント配線基板２１上には、被写体を撮像するためのイメージセンサ２２がボンディングワイヤ３１により実装され、さらに表面実装部品２３も実装されており、レンズから入射した光が、ボンディングワイヤ３１や表面実装部品２３−１、２３−２で反射してイメージセンサ２２の受光部３２に入射することを抑制するために、ボンディングワイヤ３１や表面実装部品２３を黒色のＵＶインクを用いたインクジェット印刷によりコーティングする。
【選択図】図３

Description

本技術は固体撮像装置および製造方法に関し、特に、より簡単かつ確実にフレアおよびゴーストを抑制できるようにした固体撮像装置および製造方法に関する。
従来、被写体からの光を受光して、被写体の画像を撮像する固体撮像装置が知られている。そのような固体撮像装置を構成するイメージセンサの受光領域は矩形であるが、レンズからイメージセンサに入射する光線は、光学設計上、イメージセンサ面に対し、受光領域の矩形を含む円形状となる。
そのため、イメージセンサの受光領域周辺に配置された外部接続端子まで光線が入射することとなり、外部接続端子から外部へ信号を取り出すボンディングワイヤにもその光線が当たってしまう。そうすると、ボンディングワイヤで反射した光線が、イメージセンサの受光領域に入射し、撮像された画像にフレアやゴーストが生じて、画像の画質が低下してしまう。
また、近年のイメージセンサチップの小型化により、イメージセンサチップ周辺に表面実装された部品にも光線が到達してしまう。これらの表面実装された部品の電極部分は、例えばＳｎ，Ａｇ，Ｃｕなどのはんだ材や、Ａｇなどの導電粒子を含有した導電性接着剤であるため反射率が高く、この電極部分へ入射した光線の反射によってもフレアやゴーストが生じ、画像の画質が低下してしまう。
そこで、イメージセンサの受光領域の上側に遮光部材を配置することで、受光領域への不要な光線の入射を防止することが一般的に行なわれている。しかしながら、この方法では、遮光部材とイメージセンサの受光領域との位置合わせに精度が必要であることから、有効にフレアやゴーストを抑制することは困難であった。
また、イメージセンサと基板とを接続するボンディングワイヤを、チップ切断面（側面）とともにモールド材で封止することで迷光を防ぎ、ゴーストを抑制する技術も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開昭６３−２７３３５３号公報
しかしながら、上述した技術では、充分にフレアやゴーストを抑制することができなかった。すなわち、ボンディングワイヤをモールド材で封止する方法では、ワイヤボンディングのループは、チップ上面から概ね100乃至200μｍ程度の高さで行なわれるため、チップ面よりも高い位置のワイヤに入射した光線の反射によりゴーストが発生してしまう。
また、モールド材で封止された部分ワイヤと中空のワイヤでは、封止された部分のモールド材の線膨張係数と封止されていない部分のワイヤとの差から、温度サイクル時に封止部界面部のワイヤに応力が集中し、ワイヤの変形や破断によるオープン不良が生じてしまう。さらに、モールド材は熱硬化する際、硬化が始まる直前に粘度が低下するため、チップの高さと略同じ高さまでモールド材による封止が行なわれると、チップ表面にモールド材が這い上がり、チップ表面から受光領域までブリードアウトしてしまうおそれがある。そのため、モールド材の塗布量の制御は非常に困難であった。
本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、より簡単かつ確実にフレアおよびゴーストを抑制できるようにするものである。
本技術の第１の側面の固体撮像装置は、被写体からの光を受光する受光部を有し、前記被写体の画像を撮像する撮像部と、前記撮像部が配置される基板とを備え、前記基板上における前記受光部近傍にある所定部材の一部または全部が、黒色にコーティングされている。
前記所定部材を、インクジェット印刷により黒色にコーティングすることができる。
前記基板上における前記被写体からの光が入射する範囲内にある部材を前記所定部材とし、前記所定部材の前記範囲内にある部分を黒色にコーティングすることができる。
前記基板上における反射率が所定の値以上である部材を前記所定部材とし、前記所定部材を黒色にコーティングすることができる。
前記所定部材を、前記基板と前記撮像部とを接続するワイヤ、または前記基板上に配置された実装部品とすることができる。
本技術の第１の側面の製造方法は、被写体からの光を受光する受光部を有し、前記被写体の画像を撮像する撮像部を基板上に配置し、前記基板上における前記受光部近傍にある所定部材の一部または全部を、黒色にコーティングするステップを含む。
本技術の第１の側面においては、被写体からの光を受光する受光部を有し、前記被写体の画像を撮像する撮像部が基板上に配置され、前記基板上における前記受光部近傍にある所定部材の一部または全部が、黒色にコーティングされる。
本技術の第２の側面の固体撮像装置は、被写体からの光を受光する受光部を有し、前記被写体の画像を撮像する撮像部と、前記撮像部が配置される基板と、前記基板上の前記受光部近傍に配置され、顔料が添加されて黒化した導電性接着剤により前記基板に固定されている所定部材とを備える。
本技術の第２の側面の製造方法は、基板上に顔料が添加されて黒化した導電性接着剤を配置し、前記基板上の前記導電性接着剤が配置された部分に所定部材を配置して、前記所定部材を前記基板に接続し、被写体からの光を受光する受光部を有し、前記被写体の画像を撮像する撮像部を前記基板上の前記所定部材近傍に配置するステップを含む。
本技術の第２の側面においては、基板上に顔料が添加されて黒化した導電性接着剤が配置され、前記基板上の前記導電性接着剤が配置された部分に所定部材が配置されて、前記所定部材が前記基板に接続され、被写体からの光を受光する受光部を有し、前記被写体の画像を撮像する撮像部が前記基板上の前記所定部材近傍に配置される。
本技術の第１の側面および第２の側面によれば、より簡単かつ確実にフレアおよびゴーストを抑制することができる。
固体撮像装置の一実施の形態の構成例を示す図である。 ボンディングワイヤにおける光の反射について説明する図である。 インクジェット印刷による反射の抑制について説明する図である。 ボンディングワイヤにおける光の反射の抑制について説明する図である。 製造処理を説明するフローチャートである。 固体撮像装置の製造工程を説明する図である。 インクジェット印刷について説明する図である。 製造処理を説明するフローチャートである。
以下、図面を参照して、本技術を適用した実施の形態について説明する。
〈第１の実施の形態〉
［固体撮像装置の構成例］
図１は、本技術を適用した固体撮像装置の一実施の形態の構成例を示す図である。
固体撮像装置１１は、プリント配線基板２１、イメージセンサ２２、表面実装部品２３−１、および表面実装部品２３−２から構成される。
この固体撮像装置１１は、被写体からの光を受光して光電変換することにより、被写体の画像を撮像する撮像装置である。固体撮像装置１１を構成するプリント配線基板２１上には、イメージセンサ２２、表面実装部品２３−１、および表面実装部品２３−２が配置されており、さらにプリント配線基板２１の図中、手前側には、図示せぬレンズユニットも配置されている。
イメージセンサ２２は、ボンディングワイヤ３１等の複数のボンディングワイヤによりプリント配線基板２１と電気的に接続されている。
イメージセンサ２２は、被写体から、レンズユニットに設けられたレンズを介して入射してくる光を受光する受光部３２を備えており、受光部３２で受光された光を光電変換することで、受光した光を、その光の受光量に応じた電気信号に変換する。また、イメージセンサ２２は、光電変換により得られた電気信号を、ボンディングワイヤを介してプリント配線基板２１等に設けられた後段の制御部などに出力する。
表面実装部品２３−１および表面実装部品２３−２は、例えばチップ抵抗等の受動部品などからなり、イメージセンサ２２近傍に配置された、固体撮像装置１１を駆動させるための回路等を構成する表面実装部品である。図１の例では、表面実装部品２３−１および表面実装部品２３−２は、イメージセンサ２２の近傍に配置されている。
なお、以下、表面実装部品２３−１および表面実装部品２３−２を特に区別する必要のない場合、単に表面実装部品２３とも称する。
ところで、被写体からレンズユニットのレンズに入射し、レンズにより集光された光は、プリント配線基板２１における領域Ｒ１１に照射される。この領域Ｒ１１は、矩形の受光部３２を含む円形状の領域であり、この領域Ｒ１１に到達する光のうち、受光部３２に入射する光が、被写体の画像の電気信号に変換される。
このように、固体撮像装置１１では、レンズユニットにより集光された光が全て受光部３２に入射するわけではなく、集光された光の一部は、受光部３２の近傍に配置されたボンディングワイヤや表面実装部品２３にも照射されることになる。
これらのボンディングワイヤや表面実装部品２３に入射した光が、ボンディングワイヤや表面実装部品２３の表面で反射されて受光部３２に入射すると、撮像された画像上にフレアやゴーストが生じ、画像の画質が劣化してしまうことになる。
例えば、図２に示すように、レンズユニットを構成するレンズ６１に、被写体からの光が入射し、図中、点線で示されるようにレンズ６１で集光された光が、赤外線カットフィルタ６２を介してボンディングワイヤ３１に入射したとする。なお、図中、点線はレンズ６１で集光された、被写体からの一部の光の光路を表しており、図中、図１における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
図２の例では、ボンディングワイヤ３１は特に加工等されていないため、ボンディングワイヤ３１の表面は反射率が高い状態となっている。そのため、レンズ６１からボンディングワイヤ３１に入射した光の多くは、ボンディングワイヤ３１の表面で反射され、受光部３２に入射してしまう。
そこで、固体撮像装置１１では、図３に示すように、プリント配線基板２１とイメージセンサ２２とを接続するボンディングワイヤ３１等の各ボンディングワイヤの受光部３２側の部分、および表面実装部品２３の表面が黒色でコーティングされている。なお、図３において、図１における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
図３では、ボンディングワイヤ３１と表面実装部品２３における斜線が施された領域が、光の反射率が低下するように黒色でコーティングされた領域となっている。ここで、黒色の遮光コーティングは、例えばインクジェット印刷等の遮光印刷により行われる。
例えば、インクジェット印刷は、タクト時間（処理時間）や、印刷後のインクの広がりを考慮すると、ＵＶ（Ultraviolet）インクにより行なわれることが望ましいが、ＵＶインクに限らず硬化し易いインクであれば、どのようなものであってもよい。
また、インクジェット印刷によるコーティングは、ボンディングワイヤ３１や表面実装部品２３などのイメージセンサ２２周辺の部品における、レンズユニットからの光が当たる部分、すなわち図１の領域Ｒ１１内にある部分のみ行なわれることが望ましい。
しかしながら、レンズユニットからの光が入射する部分における反射率が低減されればよいため、イメージセンサ２２近傍にあるボンディングワイヤ３１や表面実装部品２３等の部品（部材）の表面全体にコーティングが行なわれるようにしてもよい。また、イメージセンサ２２近傍にあるボンディングワイヤ３１等の部品のうち、反射率が高い部品、つまり反射率が所定の値以上である部品のみが選択的に黒色でコーティングされるようにしてもよい。
このように、イメージセンサ２２近傍の各部品の表面を黒色でコーティングすると、例えば、図４に示すようにボンディングワイヤ３１の受光部３２側の表面における反射率が、コーティング前と比べて低くなる。なお、図４において、図２における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。また、図４では、レンズ６１から赤外線カットフィルタ６２を介してボンディングワイヤ３１に入射する一部の光の光路が、点線で表されている。
図４の例では、ボンディングワイヤ３１の受光部３２側の領域Ｂ１１がＵＶインクにより遮光コーティングされており、この領域Ｂ１１の部分は、ボンディングワイヤ３１の他の部分よりも反射率が低くなっている。そのため、レンズ６１から入射した光の領域Ｂ１１での反射が抑制され、レンズ６１からの光のうちのごく一部のみが反射されて、受光部３２に入射している。
このように、イメージセンサ２２近傍にあるボンディングワイヤ３１等の部品を、遮光印刷により黒色でコーティングすることで、コーティング部分での反射を抑制することができ、イメージセンサ２２に不要な光が入射することを抑制することができる。これにより、より簡単かつ確実にフレアやゴーストを低減させ、画像の画質を向上させることができる。
例えば、イメージセンサ２２近傍の部品を遮光印刷によりコーティングすることで、ボンディングワイヤをモールド材で封止する場合と比べて、所望の部位を選択的にコーティングすることができ、低コストで確実にフレアやゴーストを抑制することができる。また、ボンディングワイヤ等に対して遮光印刷を行なう場合、モールド材で封止する場合と比べて、コーティングする領域をより狭くすることが可能であるため、イメージセンサチップの小型化にも有利である。
さらに、固体撮像装置１１では、レンズユニットからイメージセンサ２２近傍の部品に入射する光を遮光する遮光板等の部材を設けなくてもよいため、固体撮像装置１１を構成する部品の組み立て精度によらず、充分にフレアやゴーストを抑制することができる。
［固体撮像装置の製造について］
次に、図５のフローチャートを参照して、図１の固体撮像装置１１を製造する処理である製造処理について説明する。
ステップＳ１１において、複数のプリント配線基板からなる集合基板上に、各表面実装部品が実装される。
例えば、図６における矢印Ｍ１１に示されるように、プリント配線基板２１を含む複数のプリント配線基板からなる集合基板９１が用意される。そして、矢印Ｍ１２に示すように、集合基板９１を構成する各プリント配線基板上に必要な表面実装部品が配置されて固定される。なお、図６において、図１または図４における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
例えば、矢印Ｍ１２により示される集合基板９１の図中、右下は、プリント配線基板２１とされており、このプリント配線基板２１上に表面実装部品２３−１と表面実装部品２３−２が配置されて固定される。
このように、集合基板９１上に表面実装部品が実装されると、集合基板９１を構成する各プリント配線基板が切り離されて、その後、これらのプリント配線基板に対して処理が行われ、固体撮像装置の製造が行なわれる。
図５のフローチャートの説明に戻り、ステップＳ１２において、プリント配線基板２１上にイメージセンサ２２がダイボンドされる。例えば、図６の矢印Ｍ１３に示すように、プリント配線基板２１上にイメージセンサ２２が配置され、イメージセンサ２２が接着剤等によりプリント配線基板２１に固定される。
ステップＳ１３において、プリント配線基板２１とイメージセンサ２２とのワイヤボンドが行なわれる。例えば、図６の矢印Ｍ１４に示すように、プリント配線基板２１とイメージセンサ２２とがボンディングワイヤ３１等の複数のボンディングワイヤにより、電気的に接続される。より詳細には、例えばイメージセンサ２２の端子と、プリント配線基板２１上の信号線端に設けられたパッドとが、ボンディングワイヤ３１等により接続される。
ステップＳ１４において、イメージセンサ２２に接続されたボンディングワイヤの遮光印刷（インクジェット印刷）が行なわれる。例えば、ボンディングワイヤ３１等のイメージセンサ２２に接続されたボンディングワイヤのうち、図１の領域Ｒ１１内に含まれる部分、つまり被写体からの光が照射される部分に対して、選択的にＵＶインクによるインクジェット印刷とキュアが行なわれる。これにより、ボンディングワイヤにおける印刷領域がＵＶインクによりコーティングされる。
ステップＳ１５において、表面実装部品２３の遮光印刷が行なわれる。例えば、表面実装部品２３のうち、図１の領域Ｒ１１内に含まれる部分や、反射率の高い部分に対して選択的にＵＶインクによるインクジェット印刷とキュアが行なわれる。
ステップＳ１４およびステップＳ１５の処理が行われると、例えば、図６の矢印Ｍ１５に示すように、プリント配線基板２１上のボンディングワイヤ３１の一部や、表面実装部品２３の表面全体が、ＵＶインクによりコーティングされる。なお、図６において、ボンディングワイヤ３１や表面実装部品２３のうち、斜線が施された部分がコーティングされた部分である。
図５のフローチャートの説明に戻り、ステップＳ１６において、レンズユニットがプリント配線基板２１上に実装されて固体撮像装置１１とされ、製造処理は終了する。
例えば、図６の矢印Ｍ１６に示すように、プリント配線基板２１上に、イメージセンサ２２等の部品を覆うようにレンズ６１を有するレンズユニット９２が配置されて、プリント配線基板２１に固定される。そして、レンズユニット９２とプリント配線基板２１からなる装置が固体撮像装置１１とされる。
なお、より詳細には、ステップＳ１４およびステップＳ１５における遮光印刷（インクジェット印刷）では、例えば図７に示すように、イメージセンサ２２の周辺部材へのＵＶインクの塗布（印刷）と硬化（キュア）が繰り返し行われる。図７では、図１における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
図７の例では、プリント配線基板２１の図中、上側に位置するインクジェットヘッド１２１が左右方向に往復移動しながら、ボンディングワイヤ３１等の所望の位置にＵＶインクが塗布されるように、ＵＶインクを吐出する。これにより、ボンディングワイヤの斜線が施された領域にＵＶインクが塗布（印刷）される。
インクジェットヘッド１２１は、ＵＶインクを吐出すると、次にインクジェットヘッド１２１の図中、左右の端に設けられたＵＶランプ１２２−１およびＵＶランプ１２２−２により、ＵＶインクの硬化を行なう。すなわち、ＵＶランプ１２２−１およびＵＶランプ１２２−２は、ボンディングワイヤのＵＶインクが塗布された部分に紫外線を照射し、ＵＶインクを硬化させる。
インクジェットヘッド１２１は、図中、左右方向に移動しながら、上述したＵＶインクの吐出と硬化を繰り返し行なうことで、インクジェット印刷を行なう。また、ボンディングワイヤ３１等のボンディングワイヤに対するインクジェット印刷が行なわれると、その後、同様にして表面実装部品２３に対するインクジェット印刷が行われる。
このように、インクジェット印刷に用いるインクジェット材料としてＵＶインクを用いれば、即時に硬化（キュア）が可能となるため、インクジェット材料のブリードアウトによる固体撮像装置１１の歩留まり低下を防止することができる。
以上のように、イメージセンサ２２周辺の部材を黒色でコーティングすることにより、より簡単かつ確実にフレアおよびゴーストを抑制することができる。
［変形例］
なお、以上においては、インクジェット印刷でイメージセンサ２２周辺の部材をコーティングすると説明したが、受光部３２とボンディングワイヤ３１の距離が充分に離れている場合や、表面実装部品２３に対しては、黒色樹脂が塗布されるようにしてもよい。つまり、液状封止により保護されるようにしてもよい。
このように、ボンディングワイヤ３１や表面実装部品２３にディスペンス等により黒色樹脂を塗布すれば、ボンディングワイヤ３１や表面実装部品２３の表面、つまりレンズ６１から黒色樹脂に入射する光の反射を低減させることができる。これにより、フレアやゴーストの発生を抑制し、画像の画質の劣化を抑制することができる。
ディスペンスにより黒色樹脂が塗布される場合、プリント配線基板２１等のチップ上への黒色樹脂の塗布後、ブリードアウトによるチップ汚染を防止するために、即時表面硬化が可能なＵＶ硬化性を付与させた樹脂を用いることが望ましい。また、この場合、仮硬化を行なった後、熱硬化により完全硬化させることが望ましい。
さらに、ディスペンスにより黒色樹脂がボンディングワイヤ３１に塗布される場合、ボンディングワイヤ３１とイメージセンサ２２の間の隙間にボイド（気泡）が生じやすくなる。そこで、ボイドが生じにくくするために、ワイヤボンドを30乃至70μｍ程度の低ループで行なうことが望ましい。
〈第２の実施の形態〉
［固体撮像装置の製造について］
また、表面実装部品２３を実装する場合に、黒色に着色した導電性接着剤により表面実装部品２３がプリント配線基板２１に固定されるようにしてもよい。以下、図８のフローチャートを参照して、そのような場合における製造処理について説明する。
ステップＳ４１において、プリント配線基板２１における、表面実装部品２３を接続するための接続ランドに、カーボンブラック等で黒色に着色された導電性接着剤が、ディスペンスまたは印刷により配置（塗布）される。
ステップＳ４２において、プリント配線基板２１上の導電性接着剤が配置された位置に、表面実装部品２３が実装（マウント）される。より詳細には、例えばプリント配線基板２１の接続ランドに、表面実装部品２３の電極部分が配置される。
そして、ステップＳ４３において、導電性接着剤に対する熱キュアが行なわれる。これにより、導電性接着剤が硬化し、プリント配線基板２１上に表面実装部品２３が固定されるとともに、プリント配線基板２１と表面実装部品２３が電気的にも接続される。
ステップＳ４４において、プリント配線基板２１上にイメージセンサ２２がダイボンドされる。例えば、イメージセンサ２２が接着剤等によりプリント配線基板２１に固定される。さらに、ステップＳ４５において、プリント配線基板２１とイメージセンサ２２とのワイヤボンドが行なわれる。
ステップＳ４６において、レンズユニット９２がプリント配線基板２１上に実装されて固体撮像装置１１とされ、製造処理は終了する。
以上のようにして、固体撮像装置１１を製造すると、プリント配線基板２１と表面実装部品２３との接続部分や、表面実装部品２３の側面部分等が、黒色の導電性接着剤で覆われることになる。この導電性接着剤は、通常、表面実装部品２３等を固定するために用いられるハンダと比べると反射率が低いので、レンズ６１からの光が、表面実装部品２３の接続部分等にある導電性接着剤に入射しても、光の反射を抑制することができる。これにより、不要な光が受光部３２に入射することを抑制することができ、フレアやゴーストを充分に抑制することができるようになる。
なお、表面実装部品２３等の実装に用いられる導電性接着剤は、カーボンブラックなどの顔料を添加し、黒化した導電性接着剤であれば、どのようなものであってもよい。
また、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
１１ 固体撮像装置， ２１ プリント配線基板， ２２ イメージセンサ， ２３−１，２３−２，２３ 表面実装部品， ３１ ボンディングワイヤ， ３２ 受光部， ９２ レンズユニット

Claims (8)

  1. 被写体からの光を受光する受光部を有し、前記被写体の画像を撮像する撮像部と、
    前記撮像部が配置される基板と
    を備え、
    前記基板上における前記受光部近傍にある所定部材の一部または全部が、黒色にコーティングされている
    固体撮像装置。
  2. 前記所定部材は、インクジェット印刷により黒色にコーティングされている
    請求項１に記載の固体撮像装置。
  3. 前記基板上における前記被写体からの光が入射する範囲内にある部材が前記所定部材とされ、前記所定部材の前記範囲内にある部分が黒色にコーティングされている
    請求項２に記載の固体撮像装置。
  4. 前記基板上における反射率が所定の値以上である部材が前記所定部材とされ、前記所定部材が黒色にコーティングされている
    請求項２に記載の固体撮像装置。
  5. 前記所定部材は、前記基板と前記撮像部とを接続するワイヤ、または前記基板上に配置された実装部品である
    請求項１に記載の固体撮像装置。
  6. 被写体からの光を受光する受光部を有し、前記被写体の画像を撮像する撮像部を基板上に配置し、
    前記基板上における前記受光部近傍にある所定部材の一部または全部を、黒色にコーティングする
    ステップを含む固体撮像装置の製造方法。
  7. 被写体からの光を受光する受光部を有し、前記被写体の画像を撮像する撮像部と、
    前記撮像部が配置される基板と、
    前記基板上の前記受光部近傍に配置され、顔料が添加されて黒化した導電性接着剤により前記基板に固定されている所定部材と
    を備える固体撮像装置。
  8. 基板上に顔料が添加されて黒化した導電性接着剤を配置し、
    前記基板上の前記導電性接着剤が配置された部分に所定部材を配置して、前記所定部材を前記基板に接続し、
    被写体からの光を受光する受光部を有し、前記被写体の画像を撮像する撮像部を前記基板上の前記所定部材近傍に配置する
    ステップを含む固体撮像装置の製造方法。
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