JP2015038991A - Semiconductor device manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に、センサモジュールとしての半導体装置の製造方法に適用して有効な技術に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a technique effective when applied to a method for manufacturing a semiconductor device as a sensor module.
センサモジュールには、光信号を電気信号に変換する光電変換装置を利用したセンサモジュールがある。このセンサモジュールは、種々の用途に利用されており、例えば、静脈パターンを読み取る静脈認証用のセンサなどに利用されている。 Among sensor modules, there is a sensor module that uses a photoelectric conversion device that converts an optical signal into an electrical signal. This sensor module is used for various applications, for example, a vein authentication sensor that reads a vein pattern.
特開2007−117397号公報(特許文献1)には、指紋又は静脈パターンを読み取ることができる光学式の生態センサーに関する技術が記載されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-117397 (Patent Document 1) describes a technique related to an optical ecological sensor capable of reading a fingerprint or a vein pattern.
これまでのセンサモジュール(ここでは、静脈認証センサモジュールを例とする)の構成は、センサチップ(CMOSセンサチップ)上に光学部品(レンズ)をある程度離間して配置していたため、センサモジュールの厚さ(実装高さ)が大きかった。 In the configuration of the conventional sensor module (here, the vein authentication sensor module is taken as an example), the optical component (lens) is arranged on the sensor chip (CMOS sensor chip) with a certain distance therebetween. The height (mounting height) was large.
一方、近年では、センサモジュールの薄型化が要求されているため、特許文献1のように、センサチップ上に直接、光学部品(保護層)を接着する薄型のセンサモジュールが検討されている。
On the other hand, in recent years, since the sensor module has been required to be thin, a thin sensor module in which an optical component (protective layer) is directly bonded onto a sensor chip as described in
しかしながら、本願発明者がこのような薄型センサモジュールの製造について検討したところ、以下のような問題を発見した。 However, when the inventor of the present application examined the manufacture of such a thin sensor module, the following problems were discovered.
すなわち、光学部品のセンサチップに対する位置ズレである。 That is, the positional deviation of the optical component with respect to the sensor chip.
詳細に説明すると、光学部品をセンサチップ上に固定(配置)する際、ペースト状の接着剤(流動性のある接着剤)を使用しているため、たとえ光学部品をセンサチップに対して正確に配置したとしても、この接着剤が硬化するまでに、センサチップ上に配置された光学部品が動いてしまうことが分かった。 More specifically, when an optical component is fixed (arranged) on the sensor chip, a paste-like adhesive (fluid adhesive) is used. Even if it is arranged, it has been found that the optical component arranged on the sensor chip moves before the adhesive is cured.
そこで、本願発明者は、ペースト状の接着剤を使用したとしても光学部品が動かないように、ボンディングツールで光学部品を保持した状態で接着剤に熱を加え、この接着剤を硬化させる方法を検討した。その結果、光学部品のセンサチップに対する水平方向における位置ズレは抑制できたが、硬化した接着剤の透過率は低下した(干渉縞発生)。 Therefore, the present inventor applied a method of curing the adhesive by applying heat to the adhesive while holding the optical component with a bonding tool so that the optical component does not move even if a paste-like adhesive is used. investigated. As a result, the positional displacement of the optical component in the horizontal direction with respect to the sensor chip could be suppressed, but the transmittance of the cured adhesive was reduced (interference fringe generation).
この原因について検討したところ、接着剤が硬化するまでの間も、ボンディングツールの荷重がこの接着剤に加わっているためであることが分かった。これにより、接着剤の厚さにばらつきが生じ、硬化した接着剤に干渉縞が形成された。 When the cause was examined, it was found that the load of the bonding tool was applied to the adhesive until the adhesive was cured. Thereby, the thickness of the adhesive varied, and interference fringes were formed on the cured adhesive.
このように、光学部品をセンサチップに接着固定する場合は、水平方向における位置ズレ対策だけでなく、垂直方向(厚さ方向)における配置精度についても考慮しなければならない。 As described above, when the optical component is bonded and fixed to the sensor chip, it is necessary to consider not only the measure against positional deviation in the horizontal direction but also the arrangement accuracy in the vertical direction (thickness direction).
なお、前記特許文献1の技術では、スペーサー(14)を介して保護膜(13b)を半導体層(7)上に配置することについて開示されているが、樹脂から成る保護層(13a)が硬化しきる前に、配置された保護膜(13b)の位置がずれる恐れがある(ここで記載した括弧内の符号は前記特許文献1の符号に対応している)。
The technique disclosed in
本発明の目的は、高精度に光学部品をセンサチップ上に配置(固定)できる技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a technique capable of arranging (fixing) an optical component on a sensor chip with high accuracy.
また、本発明の目的は、半導体装置の性能を向上させることができる技術を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a technique capable of improving the performance of a semiconductor device.
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。 Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
代表的な実施の形態による半導体装置の製造方法は、複数の画素が形成されたセンサ領域を有する表面を備えたセンサチップを、フェイスアップで配線基板の上面に搭載してから、センサチップの表面における複数箇所に第1接着材を配置し、この第1接着材を硬化することにより、粘着性を有する第1スペーサを、センサチップの表面に複数形成する。それから、センサチップの表面にペースト状の第2接着材を配置してから、複数の光学領域が形成された遮光層を有する第1光学部品を、第1光学部品に荷重を加えながら、複数の第1スペーサおよび第2接着材を介してセンサチップの表面上に配置する。その後、第1光学部品に荷重を加えない状態で第2接着材を硬化させることで第1光学部品を固定する。 A method of manufacturing a semiconductor device according to a representative embodiment includes mounting a sensor chip having a surface having a sensor region in which a plurality of pixels are formed on a top surface of a wiring substrate, and then mounting the surface of the sensor chip. A plurality of first adhesives are disposed on the surface of the sensor chip by disposing the first adhesive at a plurality of locations and curing the first adhesive. Then, after placing the paste-like second adhesive material on the surface of the sensor chip, the first optical component having the light shielding layer in which the plurality of optical regions are formed is applied to the first optical component while applying a load. It arrange | positions on the surface of a sensor chip via a 1st spacer and a 2nd adhesive material. Thereafter, the first optical component is fixed by curing the second adhesive without applying a load to the first optical component.
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。 Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.
代表的な実施の形態によれば、高精度に光学部品をセンサチップ上に配置(固定)させることができる。 According to a typical embodiment, an optical component can be arranged (fixed) on a sensor chip with high accuracy.
また、半導体装置の性能を向上させることができる。 In addition, the performance of the semiconductor device can be improved.
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。 In the following embodiments, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant to each other. There are some or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like. Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number. Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Needless to say. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships, etc. of the components, etc., the shapes are substantially the same unless otherwise specified, or otherwise apparent in principle. And the like are included. The same applies to the above numerical values and ranges.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof will be omitted. In the following embodiments, the description of the same or similar parts will not be repeated in principle unless particularly necessary.
また、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見易くするためにハッチングを省略する場合もある。また、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。 In the drawings used in the embodiments, hatching may be omitted even in a cross-sectional view so as to make the drawings easy to see. Further, even a plan view may be hatched to make the drawing easy to see.
本実施の形態のセンサモジュール(半導体装置)およびその製造工程を、図面を参照して説明する。本実施の形態のセンサモジュールは、静脈認証用(例えば指静脈認証用)のセンサモジュールなどとして使用されるセンサモジュールである。静脈認証用以外の用途、例えば指紋認識用に用いることもできる。 A sensor module (semiconductor device) of the present embodiment and a manufacturing process thereof will be described with reference to the drawings. The sensor module of the present embodiment is a sensor module used as a sensor module for vein authentication (for example, finger vein authentication). It can also be used for uses other than vein authentication, for example, for fingerprint recognition.
<センサモジュールの構造について>
図1は、本発明の一実施の形態であるセンサモジュール(半導体装置、電子装置)MJ1の平面図であり、図2はセンサモジュールMJ1の平面透視図であり、図3〜図5はセンサモジュールMJ1の断面図(側面断面図)であり、図6はセンサモジュールMJ1の部分拡大断面図(要部断面図)である。図7は、センサモジュールMJ1に用いられているセンサチップ3の平面図(上面図)であり、図8は、センサモジュールMJ1に用いられている光学部品5の平面図(上面図)であり、図9は、センサモジュールMJ1に用いられている光学部品6の平面図(上面図)である。図10は、センサモジュールMJ1に用いられているセンサチップ3、光学部品5および光学部品6の部分拡大断面図(要部断面図)である。図11は、センサチップ3の受光素子PHと、光学部品5の遮光層15の開口部16と、光学部品5のレンズ部13との平面的な位置関係を示す説明図(平面図)である。なお、図2には、光学部品5,6および封止部7を透視した(取り外した)状態のセンサモジュールMJ1の平面図が示されている。また、図3は、図1および図2のA1−A1線の位置での断面図に対応し、図4は、図1および図2のB1−B1線の位置での断面図に対応し、図5は、図1および図2のC1−C1線の位置での断面図に対応する。図6は、図3の部分拡大断面図であり、図3における点線で囲まれた領域RG1の拡大図が示されているが、図6は、図11のD4−D4線の位置での断面図にも対応している。また、図7には、センサチップ3の全体平面図(上面図)が示されているが、そのうちの領域RG2の拡大図も合わせて示されている。また、図8には、光学部品5の全体平面図(上面図)が示されているが、そのうちの領域RG3の拡大図も合わせて示されている。また、図9には、光学部品6の全体平面図(上面図)が示されているが、そのうちの領域RG4の拡大図も合わせて示されている。また、図10の(c)にはセンサチップ3の部分拡大断面図(要部断面図)が示され、(b)には光学部品5の部分拡大断面図(要部断面図)が示され、(a)には光学部品6の部分拡大断面図(要部断面図)が示されている。図10の(c)は、図7のD1−D1線の位置での断面図に対応し、図10の(b)は、図8のD2−D2線の位置での断面図に対応し、図10の(a)は、図9のD3−D3線の位置での断面図に対応している。また、図10の断面図は、図6に相当する断面でもある。また、図8における領域RG3の拡大図の部分は、平面図であるが、理解を簡単にするために、遮光層15が形成されている領域にドットのハッチングを付してある。
<About the structure of the sensor module>
FIG. 1 is a plan view of a sensor module (semiconductor device, electronic device) MJ1 according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan perspective view of the sensor module MJ1, and FIGS. 3 to 5 are sensor modules. FIG. 6 is a sectional view (side sectional view) of MJ1, and FIG. 6 is a partially enlarged sectional view (essential sectional view) of sensor module MJ1. FIG. 7 is a plan view (top view) of the
図1〜図10に示されるように、本実施の形態のセンサモジュールMJ1は、配線基板2と、配線基板2の上面2aに搭載されたセンサチップ3および電子部品4と、センサチップ3上に搭載された光学部品5,6とを有している。更に、本実施の形態のセンサモジュールMJ1は、センサチップ3の複数のパッド電極PDと配線基板2の複数のボンディングリードBLとを電気的に接続する複数のボンディングワイヤBWと、それら複数のボンディングワイヤBWを覆う封止部7と、配線基板2の上面2aに搭載されたコネクタCNTとを有している。
As shown in FIGS. 1 to 10, the sensor module MJ <b> 1 of the present embodiment includes a
配線基板(基材)2は、互いに反対側に位置する2つの主面である上面(主面、表面、センサチップ搭載面)2aと下面(裏面)2bとを有しており、上面2a側が、センサチップ3および電子部品4搭載側の主面(センサチップ搭載面)となっている。配線基板2は、例えばガラスエポキシ系の樹脂基板であり、樹脂材料層(例えばガラスエポキシ系樹脂材料層)などからなる絶縁層と配線層(導体層、導体パターン層)とを交互に積層した多層配線構造(すなわち多層配線基板)とすることもできる。配線基板2の上面2aには、電極として、複数のボンディングリード(電極、端子)BLおよび複数の端子(電極、導電性ランド、ボンディングリード)TE1,TE2が形成(配置)されている。配線基板2の上面2a上に搭載されたセンサチップ3のパッド電極(ボンディングパッド、電極、端子)PDは、ボンディングワイヤBWを介して、配線基板2の上面2a上に形成されたボンディングリードBLに電気的に接続されている。ボンディングワイヤBWは、例えば金(Au)線などの金属細線からなる。
The wiring board (base material) 2 has an upper surface (main surface, front surface, sensor chip mounting surface) 2a and a lower surface (back surface) 2b which are two main surfaces located on opposite sides, and the
配線基板2の上面2aに単数または複数の電子部品4が搭載(実装)されているが、この電子部品4は、例えば、チップ抵抗やチップコンデンサなどの受動部品(チップ部品)や、あるいは、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)などのような不揮発性メモリ回路が形成されたメモリチップ(メモリ用の半導体チップ)である。電子部品4のうち、チップ抵抗やチップコンデンサなどの受動部品は、配線基板2の上面2a上に半田実装され、メモリチップは、半田バンプ(バンプ電極)などを介して配線基板2の上面2a上にフリップチップ実装されている。すなわち、電子部品4の各電極が、配線基板2の上面2aの各端子TE1にそれぞれ機械的かつ電気的に接続されている。図1、図2および図4では、電子部品4として、チップ抵抗やチップコンデンサなどの受動部品が半田などの接合材10bを介して配線基板2の上面2aの端子TE1に接続された状態が示されている。配線基板2の上面2aに搭載する電子部品4の種類と数とは、必要に応じて種々変更可能である。配線基板2の上面2aには、電子部品4接続用の端子である複数の端子TE1が形成されており、各端子TE1は、配線基板2の上面2aに形成された上記ボンディングリードBLと同層の導体パターン(配線パターン)によって形成されている。
One or a plurality of
センサチップ(撮像素子、固体撮像素子、半導体撮像素子)3は、光センサ用の半導体チップであり、例えばCMOSイメージセンサ回路などのセンサ回路(受光素子回路)が形成されており、センサ回路が形成された側の主面である表面(受光面、受光素子形成面)3aと、表面3aとは反対側の主面である裏面3bとを有している。そして、センサチップ3の裏面3bが配線基板2に対向する(搭載される、接着される)側となるように、配線基板2の上面2a上にセンサチップ3が接合材(ダイボンディング材)10aを介して搭載(配置、実装、フェイスアップボンディング)されている。センサチップ3は半導体チップであるため、センサモジュールMJ1は半導体装置とみなすことができる。
A sensor chip (image sensor, solid-state image sensor, semiconductor image sensor) 3 is a semiconductor chip for an optical sensor, and a sensor circuit (light receiving element circuit) such as a CMOS image sensor circuit is formed, and the sensor circuit is formed. The surface (light receiving surface, light receiving element forming surface) 3a which is the principal surface on the side formed, and the
センサチップ3に形成されたCMOSイメージセンサ回路は、半導体装置の製造工程で標準的に使用されるCMOSプロセスにより形成されており、センサアレイ(受光素子領域)を有している。センサチップ3の表面3aには、受光部として、センサアレイが形成された領域(センサ領域)であるセンサ面(センサ領域、受光部、センサアレイ領域)SEが設けられている。センサ面SEは、センサ領域とみなすことができる。センサチップ3の平面形状は四角形(より特定的には長方形)であり、センサ面SEの平面形状も四角形(より特定的には長方形)である。
The CMOS image sensor circuit formed on the
センサチップ3のセンサ面SEには、複数の画素として複数の受光素子PHが形成されている。具体的には、センサチップ3のセンサ面SEには、図7および図10(c)からも分かるように、複数の受光素子(画素)PHがセンサチップ3の主面に沿って縦横方向に(すなわちアレイ状に)規則的に並んで配置されている。個々の受光素子PHは、CMOSイメージセンサ回路の画素を形成する部分であり、入射された光信号を電気信号に変換する光電変換機能を有している。このため、受光素子PHを画素とみなすことができる。受光素子PHとしては、例えばフォトダイオードまたはフォトトランジスタを使用することができる。また、センサチップ3は、センサ面SEで得られた電気信号を処理するアナログ回路やDSP(Digital Signal Processor)回路などを更に有することもできる。
A plurality of light receiving elements PH are formed as a plurality of pixels on the sensor surface SE of the
センサチップ3のセンサ面SEには、例えば、100行×150列のアレイ(行列)状に15000個の受光素子PHが配列(配置)されている。なお、センサチップ3のセンサ面SEにおける受光素子PHの配列の行数および列数は、必要に応じて変更可能である。
On the sensor surface SE of the
また、図示はしないけれども、センサチップ3の表面3aには、表面保護膜(保護絶縁膜)がセンサチップ3の最上層の絶縁膜として形成されている。この表面保護膜には、受光素子PH用の開口部とパッド電極PD用の開口部が形成されている。この表面保護膜における受光素子PH用の開口部は、各受光素子PHの上部にその受光素子PHを露出するように形成され、受光素子PH用の開口部を通って受光素子PHへ光が入射できるようになっている。また、表面保護膜におけるパッド電極PD用の開口部は、各パッド電極PDの上部にそのパッド電極PDを露出するように形成され、ボンディングワイヤBWがパッド電極PDに接続できるようになっている。
Although not shown, a surface protective film (protective insulating film) is formed on the
センサチップ3の表面3aにおいて、センサ面SE以外の領域に、複数のパッド電極PDが形成(配置)されており、このパッド電極PDは、センサチップ3のCMOSイメージセンサ回路などの引出電極であり、ボンディングワイヤBWを通じて配線基板2のボンディングリードBLと電気的に接続されている。パッド電極PDは、センサチップ3の表面3aの外周部に配置され、図2および図7では、センサチップ3の表面3aの辺SD1に沿って並んで複数のパッド電極PDが配置(配列)されている。
On the
配線基板2の上面2aには、センサモジュールMJ1の外部端子(外部接続端子)として機能するコネクタ(コネクタ部)CNTが、接合材10cを介して搭載(実装、配置)されている。コネクタCNTは、センサモジュールMJ1(が内蔵する回路)を外部機器に電気的に接続するための外部端子として機能する。具体的には、配線基板2の上面2aにおける辺SD2に沿った位置に、コネクタCNT接続用の端子である複数の端子TE2が形成されており、コネクタCNTは、これら複数の端子TE2に電気的に接続されている。配線基板2の上面2aの各端子TE2は、配線基板2の上面2aに形成された上記ボンディングリードBLおよび上記端子TE1と同層の導体パターン(配線パターン)によって形成されている。
On the
配線基板2の上面2aの複数のボンディングリードBLと複数の端子TE1と複数の端子TE2とは、配線基板2の配線(ボンディングリードBLおよび端子TE1,TE2と同層の配線パターンや配線基板2の内部配線パターンや配線基板2のビアを含む)を介して、必要に応じて互いに電気的に接続されている。
The plurality of bonding leads BL, the plurality of terminals TE1, and the plurality of terminals TE2 on the
コネクタCNTは複数の端子TE3を有しており、コネクタCNTの各端子TE3は、配線基板2の各端子TE2に電気的に接続されている。このため、コネクタCNTの各端子TE3は、配線基板2の配線などを通じてセンサモジュールMJ1内の回路(センサチップ3や電子部品4の各電極)と電気的に接続されている。コネクタCNTの各端子TE3は、配線基板2の上面2aの各端子TE2と電気的に接続され、更に配線基板2の配線やボンディングワイヤBWや半田などを介して、センサチップ3のパッド電極PDや電子部品4の電極などと電気的に接続されている。
The connector CNT has a plurality of terminals TE3, and each terminal TE3 of the connector CNT is electrically connected to each terminal TE2 of the
配線基板2の上面2a上に、複数のボンディングワイヤBWを覆うように、封止部7が形成されている。封止部7は、例えば熱硬化性樹脂材料などの樹脂材料からなり、フィラーなどを含有することもできる。例えばエポキシ樹脂またはシリコーン樹脂などを封止部7用の樹脂材料として用いることができる。センサチップ3のパッド電極PDとボンディングワイヤBWとの接続部、配線基板2のボンディングリードBLとボンディングワイヤBWとの接続部、およびボンディングワイヤBW自身は、封止部7により封止されて保護される。
A sealing
また、封止部7は、ボンディングワイヤBWを覆うように(すなわちボンディングワイヤBWが露出されないように)形成しているが、センサチップ3のセンサ面SE上には、封止部7用の樹脂材料が配置されないようにすることが好ましく、これにより、センサチップ3のセンサ面SEへの光の入射が、封止部7用の樹脂材料で阻害される(遮られる)のを防止することができる。
The sealing
センサチップ3の表面3a上には、光学部品5,6が搭載されている。このうち、光学部品5は、センサチップ3の表面3a上に接着材(接着材層、接着剤、接着剤層)11を介して搭載(配置)されて固定され、この光学部品5上に光学部品6が、接着材(接着材層、接着剤、接着剤層)12を介して搭載(配置)されて固定されている。接着材11および接着材12は、光を透過する透光性の接着材(いわゆる透明接着材)であり、硬化した状態となっている。接着材11,12を透光性の接着材(透明接着材)としているため、センサチップ3のセンサ面SEへの光の入射が、接着材11,12により阻害される(遮られる)のを防止することができる。接着材11,12および後述の接着材11a,12aは、透光性(光の透過性)を有するため、ほぼ透明である。
光学部品5,6のうち、上側(センサチップ3の表面3aから遠い側)の光学部品(マイクロレンズ)6は、レンズとして機能する光学部品である。但し、本実施の形態における光学部品6は、全体で1つのレンズとして機能するのではなく、複数のレンズ部13を有している。光学部品6は、複数のレンズ部13が形成された側の主面である表面(レンズ部形成面)6aと、表面6aとは反対側の主面である裏面とを有しており、光学部品6の裏面が、接着材12を介して光学部品5と接着されている。
Of the
光学部品6は、光を透過する透光性の材料(透明材料)により形成されている。図9および図10(a)からも分かるように、光学部品6の表面6aには、複数のレンズ部13が光学部品6の主面に沿って縦横方向に(すなわちアレイ状に)規則的に並んで形成(配置)されている。光学部品6の表面6aにアレイ状に配置された複数のレンズ部13は、センサチップ3のセンサ面SEにアレイ状に配置された複数の受光素子PHと対応(一対一対応)しており、センサチップ3のセンサ面SEにおける受光素子PHの配列ピッチ(配列間隔)P1と、光学部品6の表面6aにおけるレンズ部13の配列ピッチ(配列間隔)P3とは、同じである(すなわちP1=P3)。
The
光学部品6の表面6aに形成されている複数のレンズ部13のそれぞれが1つのレンズとして機能する。すなわち、光学部品6の表面6aに形成されている複数のレンズ部13は、それぞれ別々のレンズとして機能する。各レンズ部13は、アクリル樹脂などの透光性の材料(透明材料)が凸レンズ状に加工されたものである。
Each of the plurality of
光学部品6は、例えば平板状のガラス部材(ガラス基材、ガラス板)をベース層(基材層)14とし、この透光性を有するベース層14の表面および裏面(この表面および裏面は互いに反対側の主面である)のうち、その表面(ベース層14の表面)に、アクリル樹脂などで複数のレンズ部13を形成したものとすることができる。この場合、例えば、ベース層14の厚みは0.25mm程度、レンズ部13の厚み(レンズ部13の中央部の厚み)は40μm程度とすることができる。また、他の形態として、ベース層14をアクリル樹脂に置き換え、ベース層14とレンズ部13とを合わせた光学部品6全体をアクリル樹脂により形成することもできる。レンズ部13をアクリル樹脂とすることで、レンズ部13の加工が容易となる。アクリル樹脂は、レンズ部13の材料として好適であるが、耐熱温度が比較的低く、90℃程度である。
The
光学部品5,6のうち、下側(センサチップ3の表面3aに近い側)の光学部品(遮光材)5は、センサチップ3のセンサ面SEに形成されている複数の受光素子PHに不要な光が入射するのを防止(遮蔽)する遮光材として機能する光学部品である。光学部品5は、遮光層(遮光膜)15が形成された側の主面である表面(遮光膜形成面)5aと、表面5aとは反対側の主面である裏面とを有しており、光学部品5の裏面が、接着材11を介してセンサチップ3の表面3aと接着され、光学部品5の表面5aが、接着材12を介して光学部品6の裏面と接着されている。
Of the
光学部品5の表面5aには、遮光層15が形成されているが、この遮光層15は、光学部品5の表面5a全体に形成されているが、遮光層15には、光学領域となる複数の開口部(光学領域)16が設けられている。光学部品5は、遮光層15以外の部分(すなわちベース層17)は、光を透過する透光性の材料(透明材料)により形成されており、一方、遮光層15は、光を透過しない(すなわち光の透過を防ぐまたは光を反射する)遮光性の材料により形成されている。このため、各開口部16は、光学領域として機能し、光を透過する領域として機能することができる。光学領域として複数の開口部16を有する遮光層15を備えた光学部品5は、斜め方向からの光が受光素子PHに入射するのを防止するように機能することができる。
A
具体的には、光学部品5は、例えば平板状のガラス部材(ガラス基材、ガラス板)をベース層(基材層)17とし、この透光性を有するベース層17の表面および裏面(この表面および裏面は互いに反対側の主面である)のうち、その表面(ベース層17の表面)に、クロム(Cr)膜などの金属膜により遮光層15を形成したものとすることができる。この場合、例えば、ベース層17の厚みは150μm程度、遮光層15の厚みは数μm程度とすることができる。
Specifically, the
光学部品5,6は、それぞれセンサ面SEよりも若干大きな平面形状および平面寸法を有しており、センサチップ3上に光学部品5,6が下から順に搭載された状態において、各光学部品5,6は、平面視でセンサ面SEを内包し、かつパッド電極PDを露出している。すなわち、平面視でセンサ面SE全体が光学部品5で覆われ、かつ、平面視でセンサ面SE全体が光学部品6で覆われ、一方、パッド電極PDは平面視で光学部品5,6と重ならない(光学部品5,6で覆われない)状態となっている。
Each of the
光学部品5と光学部品6とは、ほぼ同じ平面形状および平面寸法とすることができる。また、センサチップ3およびセンサ面SEのそれぞれの平面形状は例えば四角形(より特定的には長方形)であり、この場合、光学部品5,6は、センサ面SEよりも若干大きな四角形(より特定的には長方形)とすることができる。また、各光学部品5,6は、その光学部品の3つの辺(パッド電極PD側の辺以外の3つの辺)が、センサチップ3の3つの辺(パッド電極PD側の辺以外の3つの辺)とほぼ整合するような平面形状および平面寸法とすることができ、これにより、スペーサSP1,SP2の配置領域を確保しつつ、センサモジュールの小面積化にも有利になる。
The
センサモジュールMJ1では、センサチップ3の表面3a上に接着材11を介して光学部品5が搭載され、その光学部品5上に接着材12を介して光学部品6が搭載されているが、図6および図11からも分かるように、センサチップ3のセンサ面SEの各受光素子PHと、光学部品5の遮光層15の各開口部16と、光学部品6の各レンズ部13とが、平面的に見て(すなわち平面視で)重なるように、光学部品5,6が搭載されている。このため、光学部品6の各レンズ部13により集光された光が、光学部品5の遮光層15の各開口部16を経由(通過)して、センサチップ3の表面3aのセンサ面SEの各受光素子PHに入射されるようになっている。
In the sensor module MJ1, the
光学部品5の遮光層15の各開口部16は、光学部品6の各レンズ部13により集光された光を通過させて、センサチップ3の表面3aのセンサ面SEの各受光素子PHに入射させるように機能することができる。一方、光学部品5の遮光層15自身は、半導体チップ3の表面3aのセンサ面SEの各受光素子PHに対して斜め方向(センサチップ3の表面3aに垂直な方向から所定の角度以上傾斜した方向)に光が入射するのを防止するよう機能することができる。このため、光学部品6の任意のレンズ部13を通過した光は、そのレンズ部13の直下に位置する開口部16を通過してそのレンズ部13の直下に位置する受光素子PHに入射することはできるが、そのレンズ部13の直下に位置しない受光素子PHには入射することはできなくなる。これにより、1つの受光素子PHに入射するのは、1つのレンズ部13によって集光された光だけとすることができる。
The
センサチップ3のセンサ面SEにおける受光素子PHの配列(配列の仕方)と、光学部品5の表面5aにおける遮光層15の開口部16の配列(配列の仕方)と、光学部品6の表面6aにおけるレンズ部13の配列(配列の仕方)とは、基本的には同じである。すなわち、センサチップ3のセンサ面SEにおける受光素子PHの配列ピッチ(配列間隔)P1と、光学部品5の表面5aにおける遮光層15の開口部16の配列ピッチ(配列間隔)P2と、光学部品6の表面6aにおけるレンズ部13の配列ピッチ(配列間隔)P3とは、同じである(すなわちP1=P2=P3)。これら配列ピッチP1,P2,P3は、例えば100μm程度(この場合P1=P2=P3=100μmとなる)とすることができる。また、センサチップ3のセンサ面SEに100行×150列の合計15000個の受光素子PHが配列(配置)している場合は、これに対応して、光学部品5の表面5aの遮光層15には、100行×150列の合計15000個の開口部16が設けられ、光学部品6の表面6aには、100行×150列の合計15000個のレンズ部13が設けられている。
The arrangement (how to arrange) the light receiving elements PH on the sensor surface SE of the
このため、配線基板2上にセンサチップ3を搭載し、そのセンサチップ3上に光学部品5を搭載し、その光学部品5上に光学部品6を搭載したセンサモジュールMJ1においては、センサチップ3のセンサ面SEの各受光素子PHと、光学部品5の遮光層15の各開口部16と、光学部品6のレンズ部13とは、上下方向(センサチップ3の表面3aに垂直な方向)に並んでいる。センサチップ3のセンサ面SEの各受光素子PHの中心線と、光学部品5の遮光層15の各開口部16の中心線と、光学部品6のレンズ部13の中心線とは、好ましくは、ほぼ一致している。そうすることで、光学部品6の各レンズ部13により集光された光が、光学部品5の遮光層15の各開口部16を経由して、センサチップ3の表面3aのセンサ面SEの各受光素子PHに的確に入射されるようになる。
Therefore, in the sensor module MJ1 in which the
また、センサチップ3上に光学部品5が搭載されたセンサモジュールMJ1において、図6および図11にも示されるように、センサチップ3のセンサ面SEの各受光素子PHが、光学部品5の遮光層15の各開口部16に、平面的に見て(すなわち平面視で)内包されることが好ましい。これは、各受光素子PHに入射すべき光が遮光層15で遮られてしまうのを防止するためである。このため、光学部品5の表面5aにおける遮光層15の各開口部16の寸法は、センサチップ3の表面3aの表面保護膜における受光素子PH用の各開口部(センサチップ3の表面保護膜に形成された開口部であって受光素子PHの上部に形成されて受光素子PHへの光の入射を可能とする開口部)の寸法よりも大きいことが好ましい。ここで、開口部の寸法は、開口部が正方形の場合は一辺の長さに対応し、開口部が円形の場合は直径に対応する。例えば、光学部品5の表面5aにおける遮光層15の各開口部16を、直径または一辺が27μm程度の円形または矩形とし、センサチップ3の表面保護膜における受光素子PH用の各開口部を、直径または一辺が10μm程度の円形または矩形とすることができる。
Further, in the sensor module MJ1 in which the
また、センサチップ3上に光学部品5,6が搭載されたセンサモジュールMJ1において、図6および図11にも示されるように、センサチップ3のセンサ面SEの各受光素子PHおよび光学部品5の遮光層15の各開口部16が、光学部品6の各レンズ部13に、平面的に見て(すなわち平面視で)内包されることが好ましい。
Further, in the sensor module MJ1 in which the
また、本実施の形態のセンサモジュールMJ1においては、センサチップ3の表面3aに接着材11を介して光学部品5が接着されているが、センサチップ3の表面3aと光学部品5の裏面との間には、接着材11だけでなく、複数のスペーサSP1も介在している。また、光学部品5の表面5aに接着材12を介して光学部品6が接着されているが、光学部品5の表面5aと光学部品6の裏面との間には、接着材12だけでなく、複数のスペーサSP2も介在している。
Further, in the sensor module MJ1 of the present embodiment, the
後述するように、スペーサSP1は、センサチップ3の表面3aと光学部品5の裏面との間の間隔を規定するためと、製造時に光学部品5を仮固定するために設けられたものであり、硬化した接着材からなるが、接着材11とは別工程で形成されている。また、スペーサSP2は、光学部品5の表面5aと光学部品6の裏面との間の間隔を規定するためと、製造時に光学部品6を仮固定するために設けられたものであり、硬化した接着材からなるが、接着材12とは別工程で形成されている。
As will be described later, the spacer SP1 is provided to define the distance between the
<センサモジュールの製造工程について>
次に、本実施の形態のセンサモジュールMJ1の製造工程について説明する。
<About sensor module manufacturing process>
Next, the manufacturing process of the sensor module MJ1 of the present embodiment will be described.
図12は、本実施の形態のセンサモジュールMJ1の製造工程を示す製造プロセスフロー図である。図13は、センサモジュールMJ1の製造工程のうち、ステップS5のスペーサSP1形成工程の詳細を示すプロセスフロー図である。図14は、センサモジュールMJ1の製造工程のうち、ステップS6の光学部品搭載工程の詳細を示すプロセスフロー図である。図15は、センサモジュールMJ1の製造工程のうち、ステップS7のスペーサSP2形成工程の詳細を示すプロセスフロー図である。図16は、センサモジュールMJ1の製造工程のうち、ステップS8の光学部品搭載工程の詳細を示すプロセスフロー図である。図17は、センサモジュールMJ1の製造に用いる配線基板2の上面図であり、図18〜図20は、その断面図である。図17のA1−A1線の断面が図18(A1−A1断面図)にほぼ対応し、図17のB1−B1線の断面が図19(B1−B1断面図)にほぼ対応し、図17のC1−C1線の断面が図20(C1−C1断面図)にほぼ対応している。なお、図17におけるA1−A1線、B1−B1線およびC1−C1線の位置は、上記図1におけるA1−A1線、B1−B1線およびC1−C1線の位置にそれぞれ対応している。また、図21〜図70は、本実施の形態のセンサモジュールMJ1の製造工程中の平面図または断面図あるいは説明図である。
FIG. 12 is a manufacturing process flowchart showing the manufacturing process of the sensor module MJ1 of the present embodiment. FIG. 13 is a process flow diagram showing details of the spacer SP1 formation process in step S5 in the manufacturing process of the sensor module MJ1. FIG. 14 is a process flow diagram showing details of the optical component mounting step of step S6 in the manufacturing process of the sensor module MJ1. FIG. 15 is a process flow diagram showing details of the spacer SP2 formation step of Step S7 in the manufacturing process of the sensor module MJ1. FIG. 16 is a process flow diagram showing details of the optical component mounting step of Step S8 in the manufacturing process of the sensor module MJ1. FIG. 17 is a top view of the
センサモジュールMJ1を製造するには、まず、図17〜図20に示されるような配線基板2を用意する(図12のステップS1)。配線基板2の基本的な構成は上述したので、ここではその詳細な説明は省略する。
In order to manufacture the sensor module MJ1, first, the
簡単に説明すれば、図17〜図20に示されるように、配線基板2は、上面2aおよび上面2aとは反対側の下面2bを有しており、配線基板2の上面2aには、電極として、ワイヤボンディング用の複数のボンディングリードBLと、電子部品4接続用の複数の端子TE1と、コネクタCNT接続用の複数の端子TE2とが形成されている。
Briefly described, as shown in FIGS. 17 to 20, the
図17〜図20に示されるような配線基板2を用意(準備)した後、図21〜図24に示されるように、配線基板2の上面2aに、センサチップ3、電子部品4およびコネクタCNTを実装(搭載)する(図12のステップS2)。なお、センサチップ3の具体的な構成については、既に上述しているので、ここではその繰り返しの説明は省略する。
After preparing (preparing) the
ここで、図21(上面図)、図22(A1−A1断面図)、図23(B1−B1断面図)および図24(C1−C1断面図)は、上記図17、図18、図19および図20にそれぞれ対応する上面図、断面図、断面図および断面図であり、ステップS2(実装工程)が行われた段階(状態)が示されている。 Here, FIG. 21 (top view), FIG. 22 (A1-A1 cross-sectional view), FIG. 23 (B1-B1 cross-sectional view) and FIG. 24 (C1-C1 cross-sectional view) are the same as FIGS. FIG. 21 is a top view, a cross-sectional view, a cross-sectional view, and a cross-sectional view corresponding to FIGS. 20A and 20B, respectively, showing a stage (state) where step S2 (mounting process) is performed.
ステップS2における各種部品(センサチップ3、電子部品4およびコネクタCNT)の実装工程の一例を具体的に説明すると、次のように行うことができる。
A specific example of the mounting process of various components (
まず、配線基板2の上面2aにおけるセンサチップ3、電子部品4およびコネクタCNTを搭載予定の領域(より特定的には、センサチップ3搭載時にセンサチップ3の裏面3bに対向する領域と、端子TE1,TE2上の領域)に接合材(半田など)を塗布または印刷する。それから、配線基板2の上面2aに、センサチップ3、電子部品4およびコネクタCNTを搭載する。この際、センサチップ3は、裏面3b側が下方(配線基板2側)を向き、表面3a側が上方を向くように、配線基板2の上面2aに搭載される(フェイスアップボンディング)。すなわち、ステップS2において、センサチップ3は、センサチップ3の裏面3bが配線基板2の上面2aと対向するように、配線基板2の上面2aに搭載される。また、電子部品4がメモリチップのような半導体チップを含んでいる場合は、その半導体チップは、その半導体チップの半田バンプ(バンプ電極)が端子TE1に対向するように配線基板2の上面2a上に配置する。それから、半田リフロー処理などを行って、センサチップ3、電子部品4およびコネクタCNTを配線基板2に半田などの接合材を介して固着(固定)する。このようにして、配線基板2の上面2aに、センサチップ3、電子部品4およびコネクタCNTを実装(搭載)することができる。
First, a region on which the
また、センサチップ3の実装工程(ダイボンディング工程)と電子部品4の実装工程とを別工程とすることもでき、この場合、センサチップ3を実装するための接合材(ダイボンディング材)と電子部品4やコネクタCNTを実装するための接合材とに、異なる種類の接合材を用いることもできる。例えば、センサチップ3用のダイボンディング材として、導電性ペースト型接着材(例えば銀ペースト)または絶縁性ペースト型接着材などの熱硬化型のペースト材を用い、電子部品4およびコネクタCNT用の接合材として半田を用いることができる。
Also, the mounting process of the sensor chip 3 (die bonding process) and the mounting process of the
ステップS2の実装工程により、センサチップ3は、配線基板2(の上面2a)に接合材(ダイボンディング材)10aにより固定(固着)される。また、電子部品4のうちの受動部品(チップ部品)は、その受動部品(チップ部品)の電極が、接合材10b(例えば半田)を介して、配線基板2の端子TE1に電気的に接続されるとともに機械的に接続(固定)される。また、電子部品4としてメモリチップのような半導体チップがもしあれば、その半導体チップの半田バンプが配線基板2の端子TE1に電気的に接続されるとともに機械的に接続(固定)される。また、コネクタCNTは、接合材10c(例えば半田)を介して配線基板2の端子TE2に電気的に接続されるとともに機械的に接続(固定)される。
Through the mounting process in step S2, the
このようにして、配線基板2の上面2aにセンサチップ3、電子部品4およびコネクタCNTが実装されて固定されるとともに、各電子部品4の各電極が、それに接続すべき配線基板2の上面2aの各端子TE1に電気的に接続され、また、コネクタCNTの各端子TE3が、配線基板2の各端子TE2に電気的に接続される。
In this way, the
ステップS2の各種部品(センサチップ3、電子部品4およびコネクタCNT)の実装工程の後、図25〜図28に示されるように、ワイヤボンディング工程を行って、センサチップ3の表面3aの複数のパッド電極PDと配線基板2の上面2aの複数のボンディングリードBLとを複数のボンディングワイヤBWを介してそれぞれ電気的に接続する(図12のステップS3)。この際、各ボンディングワイヤBWは、一方の端部がセンサチップ3のパッド電極PDに接続され、他方の端部が配線基板2のボンディングリードBLに接続される。
After the mounting process of various components (
ここで、図25(上面図)、図26(A1−A1断面図)、図27(B1−B1断面図)および図28(C1−C1断面図)は、上記図17、図18、図19および図20にそれぞれ対応する上面図、断面図、断面図および断面図であり、ステップS3(ワイヤボンディング工程)が行われた段階(状態)が示されている。 Here, FIG. 25 (top view), FIG. 26 (A1-A1 cross-sectional view), FIG. 27 (B1-B1 cross-sectional view) and FIG. 28 (C1-C1 cross-sectional view) are shown in FIGS. FIG. 21 is a top view, a cross-sectional view, a cross-sectional view, and a cross-sectional view corresponding to FIGS. 20A and 20B, respectively, showing a stage (state) in which step S3 (wire bonding step) is performed.
ステップS3のワイヤボンディング工程の後、図29〜図32に示されるように、配線基板2の上面2a上に封止部7を形成する(図12のステップS4)。
After the wire bonding process in step S3, as shown in FIGS. 29 to 32, the sealing
ここで、図29(上面図)、図30(A1−A1断面図)、図31(B1−B1断面図)および図32(C1−C1断面図)は、上記図17、図18、図19および図20にそれぞれ対応する上面図、断面図、断面図および断面図であり、ステップS4(封止部7形成工程)が行われた段階(状態)が示されている。 Here, FIG. 29 (top view), FIG. 30 (A1-A1 cross-sectional view), FIG. 31 (B1-B1 cross-sectional view) and FIG. 32 (C1-C1 cross-sectional view) are the same as FIGS. FIG. 21 is a top view, a cross-sectional view, a cross-sectional view, and a cross-sectional view corresponding to FIGS.
ステップS4の封止部7形成工程は、例えば次のようにして行うことができる。まず、配線基板2の上面2a上に、複数のボンディングワイヤBWを覆うように、封止部7形成用の材料(樹脂材料)を供給(配置)する。この封止部7形成用の材料(樹脂材料)は、例えば熱硬化性樹脂材料などの樹脂材料からなり、フィラーなどを含有することもできる。例えばエポキシ樹脂またはシリコーン樹脂などを封止部7形成用の材料(樹脂材料)として用いることができる。それから、封止部7形成用の材料(樹脂材料)を硬化させる。封止部7形成用の材料(樹脂材料)が熱硬化性の樹脂の場合、熱処理(加熱処理)を行うことにより、封止部7形成用の材料(樹脂材料)を硬化させることができる。これにより、硬化した樹脂材料(封止部7形成用の樹脂材料)からなる封止部7が形成される。
The sealing
ステップS4において、封止部7はボンディングワイヤBWを覆うように(すなわちボンディングワイヤBWが露出されないように)形成される。これにより、センサチップ3のパッド電極PDとボンディングワイヤBWとの接続部、配線基板2のボンディングリードBLとボンディングワイヤBWとの接続部、およびボンディングワイヤBW自身は、封止部7により封止されて保護される。
In step S4, the sealing
また、封止部7は、ボンディングワイヤBWを覆うように(すなわちボンディングワイヤBWが露出されないように)形成しているが、センサチップ3のセンサ面SE上には、封止部7用の樹脂材料が配置されないようにすることが好ましく、これにより、センサチップ3のセンサ面SEへの光の入射が、封止部7用の樹脂材料で阻害される(遮られる)のを防止することができる。
The sealing
ステップS4の封止部7形成工程の後、図33〜図37に示されるように、センサチップ3の表面3aにスペーサSP1を形成する(図12のステップS5)。
After the sealing
ここで、図33(上面図)、図34(A1−A1断面図)、図35(B1−B1断面図)および図36(C1−C1断面図)は、上記図17、図18、図19および図20にそれぞれ対応する上面図、断面図、断面図および断面図であり、ステップS5(スペーサSP1形成工程)が行われた段階(状態)が示されている。また、図37は、図33〜図36と同じ工程段階におけるセンサチップ3を示した平面図(上面図)であり、上記図7に対応している。なお、図37では上記封止部7および上記ボンディングワイヤBWは透視してある。
Here, FIG. 33 (top view), FIG. 34 (A1-A1 cross-sectional view), FIG. 35 (B1-B1 cross-sectional view) and FIG. 36 (C1-C1 cross-sectional view) are the same as FIGS. FIG. 21 is a top view, a cross-sectional view, a cross-sectional view, and a cross-sectional view corresponding to FIG. 20 and shows a stage (state) in which step S5 (spacer SP1 forming step) is performed. FIG. 37 is a plan view (top view) showing the
ステップS5のスペーサSP1形成工程は、次のようにして行うことができる。まず、センサチップ3の表面3aにおける複数個所に、スペーサSP1形成用の接着材(接着剤)21を配置(供給、塗布)する(図13のステップS5a)。それから、この接着材21を硬化することにより、センサチップ3の表面3aに複数のスペーサSP1を形成する(図13のステップS5b)。スペーサSP1は、接着材21が硬化したものである。スペーサSP1は、センサチップ3の表面3aにおける光学部品5搭載予定領域において、複数個所に形成される。
The step of forming the spacer SP1 in step S5 can be performed as follows. First, the adhesive (adhesive) 21 for forming the spacer SP1 is arranged (supplied and applied) at a plurality of locations on the
スペーサSP1は、後でセンサチップ3上に搭載する光学部品5の裏面とセンサチップ3の表面3aとの間の間隔を規定するためと、後述の接着材11aを硬化するまで光学部品5を仮固定するために設けられている。このため、スペーサSP1は、光学部品5の仮固定のための粘着性(粘性、タック性)を有している必要がある。
The spacer SP1 temporarily defines the distance between the back surface of the
接着材21は、ステップS5bの硬化工程により、粘度が高くなる。このため、ステップS5bの接着材21硬化工程は、接着材21の粘度を高くする処理とみなすこともできる。すなわち、ステップS5aでセンサチップ3の表面3aの複数箇所に接着材21が配置される際の、その接着材21の粘度を粘度(第1粘度)V1とし、ステップS5bで硬化した後の接着材21の粘度、すなわちスペーサSP1の粘度を、粘度(第2粘度)V2としたときに、粘度(第2粘度)V2は粘度(第1粘度)V1よりも高くなる(すなわちV2>V1)。このため、ステップS5bで形成されたスペーサSP1(すなわちステップS5bにより硬化した接着材21)は、ステップS5aでセンサチップ3の表面3aに配置された段階の接着材21の粘度V1よりも高い粘度V2からなり、かつ粘着性(粘性、タック性)を有したものである。
The adhesive 21 has a higher viscosity due to the curing process in step S5b. For this reason, the adhesive 21 curing step in step S5b can be regarded as a process for increasing the viscosity of the adhesive 21. That is, when the adhesive 21 is placed in the step S5a in the plurality of locations of the
ステップS5aでセンサチップ3の表面3aに配置する接着材21としては、紫外線硬化型の接着材が好ましく、この場合、ステップS5bでは、センサチップ3の表面3aの接着材21に紫外線を照射することにより、接着材21を硬化してスペーサSP1を形成する。
The adhesive 21 to be disposed on the
また、紫外線硬化型の接着材は、空気にさらされている(触れている)面は、紫外線を照射しても完全には固まらず、粘着性(粘性、タック性)を有した状態になりやすい。このため、スペーサSP1形成用の接着材21として紫外線硬化型の接着材を用い、上記ステップS5bでは、センサチップ3の表面3a上に配置された接着材21の表面が空気に触れた(空気にさらされた)状態で接着材21に紫外線を照射することにより、接着材21を硬化し、スペーサSP1を形成することが好ましい。これにより、光学部品5の仮固定のために必要な粘着性(粘性、タック性)を有するスペーサSP1を容易かつ的確に形成することができる。
In addition, UV-curing adhesives do not harden completely when exposed to air (touched), and they become sticky (viscous, tacky). Cheap. Therefore, an ultraviolet curable adhesive is used as the adhesive 21 for forming the spacer SP1, and in step S5b, the surface of the adhesive 21 disposed on the
また、ステップS5aでセンサチップ3の表面3aに配置する接着材21は、ある程度高粘性(後述の接着材11a,12aよりも高粘性)の接着材を用いることが好ましく、これにより、センサチップ3の表面3aに配置した接着材21が、配置後に横方向(平面方向、センサチップ3の表面3aに平行な方向)に拡がりにくくすることができ、所定の形状(高さ)のスペーサSP1を形成しやすくなる。
In addition, it is preferable that the adhesive 21 to be disposed on the
また、スペーサSP1は、センサチップ3の表面3aにおいて、センサ面(センサ領域)SEを避けた位置(センサ面SEの外側)に形成することが好ましい。これは、ステップS5aにおいて、接着材21の配置位置を、センサチップ3の表面3aにおいてセンサ面SEを避けた位置(センサ面SEの外側)とすることで実現できる。このようにすることで、センサ面SEの受光素子PHへの光の入射にスペーサSP1が影響しなくなるため、スペーサSP1については、透光性などを気にせずに、スペーサSP1を的確に形成しやすい接着材を接着材21に用いることが可能になる。
The spacer SP1 is preferably formed on the
また、スペーサSP1は、平面視において、センサチップ3の表面3aにおいてセンサ面SEの周囲に(より好ましくはセンサ面SEの各辺(四辺のそれぞれ)に沿って)形成することがより好ましい。これにより、センサチップ3の表面3a上に後で光学部品5を配置したときに、センサチップ3の表面3aと光学部品5の裏面との間の間隔をスペーサSP1で的確に規定できるようになり、接着材11の層の厚みをスペーサSP1の高さで的確に規定できるようになる。
The spacer SP1 is more preferably formed around the sensor surface SE (more preferably along each side (four sides)) of the
また、センサチップ3の表面3aにおいて、複数のスペーサSP1同士を平面的に繋げて(一体化して)、センサ面SEを完全に囲むような一体物として形成してしまうと、後述のステップS6bで光学部品5を配置した際に巻き込まれる空気を、センサチップ3と光学部品5との間から外部に排出する流路(経路)を確保できなくなる虞がある。このため、センサチップ3の表面3aにおいて、スペーサSP1は複数形成されるが、好ましくは、平面形状が四角形からなるセンサ面SEの各辺(四辺のそれぞれ)において複数ずつ形成する。この際、個々のスペーサSP1は局所的に形成されることが好ましい。これにより、センサ面SEの角部だけでなく、各辺においても、センサチップ3と光学部品5との間から外部に空気などを排出する流路(経路)を確保することができ、センサチップ3と光学部品5との間にボイドが発生するのを抑制または防止することができる。
In addition, when a plurality of spacers SP1 are connected (integrated) in a planar manner on the
ステップS5のスペーサSP1形成工程の後、センサチップ3の表面3aに光学部品5を搭載する(図12のステップS6)。光学部品5の具体的な構成は、既に上述しているので、ここではその繰り返しの説明は省略する。
After the spacer SP1 formation step in step S5, the
ここで、図38(上面図)、図39(A1−A1断面図)、図40(B1−B1断面図)および図41(C1−C1断面図)は、上記図17、図18、図19および図20にそれぞれ対応する上面図、断面図、断面図および断面図であり、ステップS6a(接着材11a配置工程)が行われた段階(状態)が示されている。また、図42(上面図)、図43(A1−A1断面図)、図44(B1−B1断面図)および図45(C1−C1断面図)は、上記図17、図18、図19および図20にそれぞれ対応する上面図、断面図、断面図および断面図であり、ステップS6b(光学部品5配置工程)が行われた段階(状態)が示されている。また、図46は、図42〜図45と同じ工程段階におけるセンサチップ3およびセンサチップ3上の光学部品5を示した平面図(上面図)であり、上記図37に対応している。なお、図46では上記封止部7および上記ボンディングワイヤBWは透視してある。また、図47は、図42〜図45と同じ工程段階におけるセンサチップ3およびセンサチップ3上の光学部品5との積層構造の部分拡大断面図(要部断面図)であり、図46の領域RG3におけるD2−D2線の位置での断面図に対応している。
Here, FIG. 38 (top view), FIG. 39 (A1-A1 cross-sectional view), FIG. 40 (B1-B1 cross-sectional view) and FIG. 41 (C1-C1 cross-sectional view) are the same as FIGS. FIG. 21 is a top view, a cross-sectional view, a cross-sectional view, and a cross-sectional view corresponding to FIG. 20 and shows a stage (state) where step S6a (adhesive 11a placement step) is performed. 42 (top view), FIG. 43 (A1-A1 cross-sectional view), FIG. 44 (B1-B1 cross-sectional view), and FIG. 45 (C1-C1 cross-sectional view) are the same as FIG. 17, FIG. 18, FIG. FIG. 21 is a top view, a cross-sectional view, a cross-sectional view, and a cross-sectional view corresponding to FIG. 20, respectively, showing a stage (state) where step S <b> 6 b (
ステップS6の光学部品5搭載工程は、次のようにして行うことができる。まず、図38〜図41に示されるように、センサチップ3の表面3aにおける光学部品5搭載予定領域に、光学部品5接着用の接着材(接着剤)11aを配置(供給、塗布)する(図14のステップS6a)。このとき、センサチップ3の表面3aに異物が堆積、または付着していると、配置される接着材11aの濡れ性が低下する(センサ面SEのほぼ全域に濡れ広がらない)恐れがあるため、接着材11aを配置する前に、このセンサ面SEにプラズマを照射し、センサ面SEを清浄化しておくことが好ましい。但し、プラズマを必要以上に照射した場合には、センサ面SEが損傷するおそれもあるため、異物が堆積、または付着していないようであれば、このプラズマクリーニング工程は不要であることは言うまでもない。なお、この接着材11aは、ペースト状の(流動性のある)接着材である。それから、図42〜図47に示されるように、センサチップ3の表面3a上に、スペーサSP1および接着材11aを介して、光学部品5を配置(搭載)する(図14のステップS6b)。ステップS6bでは、光学部品5は、光学部品5の裏面がセンサチップ3の表面3aに対向するように、センサチップ3の表面3a上にスペーサSP1および接着材11aを介して配置(搭載)される。それから、この接着材11aを硬化することにより、センサチップ3に光学部品5を固定(固着)する(図14のステップS6c)。接着材11aが硬化したものが、上記接着材11である。
The
図46および図47からも分かるように、ステップS6bでは、光学部品5の遮光層15の複数の開口部16が、センサチップ3の表面3a(センサ面SE)の複数の受光素子PHとそれぞれ重なる(平面視で重なる)ように、光学部品5を、複数のスペーサSP1および接着材11aを介してセンサチップ3の表面3a上に配置する。
As can be seen from FIGS. 46 and 47, in step S6b, the plurality of
ステップS6bの光学部品5配置工程と、ステップS6cの接着材11a硬化工程とについて、図48〜図51を参照しながら、より具体的に説明する。ここで、図48〜図51は、ステップS6bの光学部品5配置工程およびステップS6cの接着材11a硬化工程の説明図であり、上記図39や図43(すなわちA1−A1断面図)に相当する断面が示されている。
The
図48に示されるように、ステップS6aの接着材11a配置工程までが行われた配線基板2は、ステップS6bを行う段階では、ステージ(載置台)22上に載置(配置)されている。ステージ22上に配線基板2を載置(配置)した状態でステップS6aの接着材11a配置工程を行っても、あるいは、ステップS6aの接着材11a配置工程を行った後にステージ22上に配線基板2を載置(配置)してもよい。配線基板2の下面2bがステージ22の上面22aに対向するように、配線基板2の上面2a側を上方に向けて、配線基板2がステージ22の上面22a上に載置(配置)されている。
As shown in FIG. 48, the
ステップS6bを行うには、図48に示されるように、ボンディングツール23で光学部品5を保持(例えば吸着により保持)し、ボンディングツール23で保持された光学部品5をセンサチップ3(このセンサチップ3は接合材10aによって配線基板2に固定されている)の上方からセンサチップ3の表面3aに向かって下降させる。そして、図49に示されるように、センサチップ3の表面3a上に、ボンディングツール23で保持された光学部品5を配置する。これにより、センサ面SE上に配置された接着材11aが、センサ面SEのほぼ全域に濡れ広がる。それから、ボンディングツール23による光学部品5の保持(例えば吸着による保持)を停止(中止)し、図50に示されるようにボンディングツール23だけを上昇させ(すなわち光学部品5はボンディングツール23と一緒に上昇させない)、光学部品5はセンサチップ3上に配置されたまま残す。その後、図51に示されるように、ステップS6cの接着材11aの硬化工程を行って、接着材11aを、硬化した接着材11とする。
In order to perform step S6b, as shown in FIG. 48, the
本実施の形態では、上記ステップS6bでは、光学部品5に荷重を加えながら、光学部品5をセンサチップ3の表面3a上に配置し、一方、上記ステップS6cでは、光学部品5に荷重を加えない状態で接着材11aを硬化させる。具体的には、上記ステップS6bでは、ボンディングツール23で保持した光学部品5を、複数のスペーサSP1および接着材11aを介してセンサチップ3の表面3a上に配置するため、上記ステップS6bでは、ボンディングツール23による荷重を光学部品5に加えながら、光学部品5をセンサチップ3の表面3a上に配置することになる。一方、上記ステップS6cでは、ボンディングツール23が光学部品5から離れた状態で接着材11aを硬化させるため、上記ステップS6cでは、光学部品5に荷重を加えない状態で接着材11aを硬化させることになる。
In the present embodiment, in step S6b, the
ステップS5で形成されたスペーサSP1は粘着性を有しているため、ステップS6bでセンサチップ3の表面3a上に配置された光学部品5はスペーサSP1(スペーサSP1の粘着性)によって仮固定され、この仮固定された状態で、ステップS6cの接着材11aの硬化工程が行われる。このため、ステップS6cの接着材11aの硬化工程で光学部品5をボンディングツール23などで押さえなくとも(保持しなくとも)、光学部品5が水平方向に動くのを防止できる。そして、ステップS6cで、光学部品5をボンディングツール23などで押さえる(保持する)ことなく、光学部品5に荷重を加えない状態で接着材11aを硬化させることにより、硬化した接着材11に干渉縞が発生するのを抑制または防止でき、接着材11の透過率が低下するのを抑制または防止することができる。
Since the spacer SP1 formed in step S5 has adhesiveness, the
上述のように、接着材11は、透光性(光の透過性、光を透過する性質)を有することが必要であり、そうすることで、センサチップ3の上記受光素子PHへの光の入射が、接着材11により阻害される(遮られる)のを防止することができる。このため、ステップS6aでセンサチップ3の表面3aに配置(供給)する接着材11aとして、透光性を有する接着材を使用する必要がある。紫外線硬化型の接着材は透光性を有しているため、ステップS6aでセンサチップ3の表面3aに配置する接着材11aとして、紫外線硬化型の接着材を好適に用いることができるが、透光性を確保できるのであれば、熱硬化型の接着材を用いてもよい。
As described above, the
ステップS6cで接着材11aを硬化させる処理としては、熱処理(接着材11aが熱硬化性を有している場合)または紫外線照射処理(接着材11aが紫外線硬化性を有している場合)を行うことができる。また、接着材11aとして、紫外線硬化性と熱硬化性との両方の性質を兼ね備えた接着材を用いることもでき、この場合、ステップS6cで接着材11aを硬化させる処理としては、熱処理または紫外線照射処理のいずれを行ってもよい。 As a process for curing the adhesive 11a in step S6c, a heat treatment (when the adhesive 11a has thermosetting properties) or an ultraviolet irradiation process (when the adhesive 11a has ultraviolet curing properties) is performed. be able to. Further, as the adhesive 11a, an adhesive having both ultraviolet curable properties and thermosetting properties can also be used. In this case, the treatment for curing the adhesive 11a in step S6c includes heat treatment or ultraviolet irradiation. Any of the processing may be performed.
一例として、ステップS6cにおいて、120℃程度の温度で30分程度加熱することにより、接着材11aを硬化させることができる。これは、ステップS6bまで行われた配線基板2を加熱炉(ベーク炉)に配置して加熱することにより、行うことができる。
As an example, in Step S6c, the adhesive 11a can be cured by heating at a temperature of about 120 ° C. for about 30 minutes. This can be performed by placing and heating the
また、ステップS6aでは、接着材11aは、側面視において、スペーサSP1よりも突出するようにセンサチップ3の表面3a上に配置されることが好ましい。すなわち、ステップS6aでセンサチップ3の表面3aに配置された接着材11aの高さH2が、スペーサSP1の高さH1よりも高くなるようにすることが好ましい(すなわちH2>H1)。ここで、スペーサSP1の高さH1および接着材11aの高さH2は図39にも示されており、センサチップ3の表面3aに垂直な方向の高さに対応している。こうすることで、ステップS6b(光学部品5配置工程)では、光学部品5の裏面により接着材11aが押し広げられ、センサチップ3の表面3aと光学部品5の裏面との間に接着材11aをまんべんなく行渡らせることができる。スペーサSP1の高さH1は、例えば20〜40μm程度とすることができる。また、接着材11aの高さH2とスペーサSP1の高さH1との差(すなわち「H2−H1」)は、例えば100〜200μm程度とすることができる。
In step S6a, the adhesive 11a is preferably disposed on the
また、ステップS6aでは、接着材11aは、センサチップ3の表面3aのセンサ面SEの中央部に配置され、ステップS6b(光学部品5配置工程)では、光学部品5の裏面により接着材11aが押し広げられるようにすることが、より好ましい。この際、接着材11aは、センサ面SEの全面ではなく、センサ面SEの面積よりも小さな面積(領域)に配置され、接着材11aの配置領域は、センサ面SEに内包された状態(但し、接着材11aの配置領域はセンサ面SEよりも小さい)となる。そうすれば、ステップS6aでの接着材11aの配置領域を中央部に限定したことにより、ステップS6a(接着材11a配置工程)に要する時間を短縮でき、また接着材11aの供給量を制御しやすくなるとともに、ステップS6bで光学部品5を配置する際に接着材11aが押し広げられることにより、センサチップ3の表面3aと光学部品5の裏面との間に接着材11aをまんべんなく行渡らせることができる。
In step S6a, the adhesive 11a is disposed at the center of the sensor surface SE of the
また、ステップS6b(光学部品5配置工程)で光学部品5の裏面により接着材11aを押し広げてセンサチップ3の表面3aと光学部品5の裏面との間に接着材11aをまんべんなく行渡らせやすくするために、接着材11aには、比較的低粘度の接着材を使用することが好ましい。一方、スペーサSP1形成用の接着材21は、上述のように、ステップS5bの硬化処理を行うまで流動しにくいように、比較的高粘度の接着材を使用することが好ましい。このため、ステップS6aでセンサチップ3の表面3aに配置する接着材11aの粘度は、ステップS5aでセンサチップ3の表面3aに配置する接着材21の粘度よりも低いことが好ましい。これにより、ステップS6bにおける接着材11aの流動しやすさと、ステップS5a後でかつステップS5bの硬化処理までの間の接着材21の流動しにくさとを、両立することができる。
Further, in step S6b (
ステップS6aでセンサチップ3の表面3aに配置する接着材11aの粘度は、例えば3000ミリパスカル/秒(mPa/秒)程度とすることができ、一方、ステップS5aでセンサチップ3の表面3aに配置する接着材21の粘度は、例えば30000ミリパスカル/秒(mPa/秒)程度とすることができる。この粘度の値は、回転粘度計で測定されたものである。
The viscosity of the adhesive 11a disposed on the
また、ステップS6bにおいて、ボンディングツール23で保持した光学部品5をセンサチップ3の表面3a上に配置したときに、平面視でボンディングツール23の先端部(ボンディングツール23において光学部品5と接している部分、ボンディングツール23において光学部品5を保持している部分)23aと重ならない位置に、スペーサSP1を形成しておくことが好ましい。なお、図46において、光学部品5を保持するボンディングツール23の先端部23aの位置を一点鎖線で示してある。これにより、ボンディングツール23による荷重がスペーサSP1に伝わりにくくなるため、ステップS6b(光学部品5配置工程)でスペーサSP1が変形するのを、より的確に防止できるようになる。このため、ステップS6cで接着材11aを硬化させる際のセンサチップ3の表面3aと光学部品5の裏面との間の間隔をスペーサSP1によって的確に規定でき、所望の厚さの接着材11の層をより的確に形成できるようになる。
In step S6b, when the
ステップS6の光学部品5搭載工程の後、図52〜図56に示されるように、光学部品5の表面5aにスペーサSP2を形成する(図12のステップS7)。ステップS7のスペーサSP2形成工程は、スペーサSP2を形成するのが光学部品5の表面5aとなること以外は、上記ステップS5のスペーサSP1形成工程と基本的には同じである。
After the
ここで、図52(上面図)、図53(A1−A1断面図)、図54(B1−B1断面図)および図55(C1−C1断面図)は、上記図17、図18、図19および図20にそれぞれ対応する上面図、断面図、断面図および断面図であり、ステップS7(スペーサSP2形成工程)が行われた段階(状態)が示されている。また、図56は、図52〜図55と同じ工程段階におけるセンサチップ3およびセンサチップ3上の光学部品5を示した平面図(上面図)であり、上記図37や図46に対応している。なお、図56では上記封止部7および上記ボンディングワイヤBWは透視してある。
52 (top view), FIG. 53 (A1-A1 cross-sectional view), FIG. 54 (B1-B1 cross-sectional view) and FIG. 55 (C1-C1 cross-sectional view) are the same as FIGS. FIG. 21 is a top view, a cross-sectional view, a cross-sectional view, and a cross-sectional view corresponding to FIG. 20 and shows a stage (state) in which step S7 (spacer SP2 forming step) is performed. 56 is a plan view (top view) showing the
ステップS7のスペーサSP2形成工程は、次のようにして行うことができる。まず、光学部品5の表面5aにおける複数個所に、スペーサSP2形成用の接着材(接着剤)24を配置(供給、塗布)する(図15のステップS7a)。それから、この接着材24を硬化することにより、光学部品5の表面5aに複数のスペーサSP2を形成する(図15のステップS7b)。スペーサSP2は、接着材24が硬化したものである。スペーサSP2は、光学部品5の表面5aにおける光学部品6搭載予定領域において、複数個所に形成される。
The step of forming the spacer SP2 in step S7 can be performed as follows. First, an adhesive (adhesive) 24 for forming the spacer SP2 is disposed (supplied and applied) at a plurality of locations on the
スペーサSP2は、後で光学部品5上に搭載する光学部品6の裏面と光学部品5の表面5aとの間の間隔を規定するためと、後述の接着材12aを硬化するまで光学部品6を仮固定するために設けられている。このため、スペーサSP2は、光学部品6の仮固定のための粘着性(粘性、タック性)を有している必要がある。
The spacer SP2 temporarily defines the distance between the back surface of the
接着材24は、ステップS7bの硬化工程により、粘度が高くなる。このため、ステップS7bの接着材24硬化工程は、接着材24の粘度を高くする処理とみなすこともできる。すなわち、ステップS7aで光学部品5の表面5aの複数箇所に接着材24が配置される際の、その接着材24の粘度を粘度(第3粘度)V3とし、ステップS7bで硬化した後の接着材24の粘度、すなわちスペーサSP2の粘度を、粘度(第4粘度)V4としたときに、粘度(第4粘度)V4は粘度(第3粘度)V3よりも高くなる(すなわちV4>V3)。このため、ステップS7bで形成されたスペーサSP2(すなわちステップS7bにより硬化した接着材24)は、ステップS7aで光学部品5の表面5aに配置された段階の接着材24の粘度V3よりも高い粘度V4からなり、かつ粘着性(粘性、タック性)を有したものである。
The viscosity of the adhesive 24 is increased by the curing process in step S7b. For this reason, the adhesive 24 curing step in step S7b can be regarded as a process for increasing the viscosity of the adhesive 24. That is, when the adhesive 24 is arranged at a plurality of locations of the
ステップS7aで光学部品5の表面5aに配置する接着材24としては、上記接着材21と同様、紫外線硬化型の接着材が好ましく、この場合、ステップS7bでは、光学部品5の表面5aの接着材24に紫外線を照射することにより、接着材24を硬化してスペーサSP2を形成する。
As the adhesive 24 to be disposed on the
また、紫外線硬化型の接着材は、空気にさらされている(触れている)面は、紫外線を照射しても完全には固まらず、粘着性(粘性、タック性)を有した状態になる。このため、スペーサSP2形成用の接着材24として紫外線硬化型の接着材を用い、上記ステップS7bでは、光学部品5の表面5a上に配置された接着材24の表面が空気に触れた(空気にさらされた)状態で接着材24に紫外線を照射することにより、接着材24を硬化し、スペーサSP2を形成することが好ましい。これにより、光学部品6の仮固定のために必要な粘着性(粘性、タック性)を有するスペーサSP2を容易かつ的確に形成することができる。
In addition, the UV curable adhesive is exposed to air (touched) and does not completely harden even when irradiated with UV light, and has a sticky (viscous, tacky) state. . For this reason, an ultraviolet curable adhesive is used as the
また、ステップS7aで光学部品5の表面5aに配置する接着材24は、上記接着材21と同様、ある程度の高粘性(接着材11a,12aよりも高い粘度)の接着材を用いることが好ましく、これにより、光学部品5の表面5aに配置した接着材24が、配置後に横方向(平面方向、光学部品5の表面5aに平行な方向)に拡がりにくくすることができ、所定の形状(高さ)のスペーサSP2を形成しやすくなる。
Further, as the adhesive 24 to be arranged on the
また、スペーサSP2は、光学部品5の表面5aに形成されるが、平面視において、センサ面(センサ領域)SEと重ならない位置に形成する(すなわちスペーサSP2がセンサ面SEと平面的に重ならないようにする)ことが好ましい。これは、ステップS7aにおいて、接着材24の配置位置を、平面視において、センサ面(センサ領域)SEと重ならない位置とすることで実現できる。このようにすることで、センサ面SEの受光素子PHへの光の入射にスペーサSP2が影響しなくなるため、スペーサSP2については、透光性などを気にせずに、スペーサSP2を的確に形成しやすい接着材を接着材24に用いることが可能になる。なお、図56には、光学部品5の下に存在するセンサチップ3のセンサ面SEの位置を二点鎖線で示してある。
The spacer SP2 is formed on the
スペーサSP2は、平面視において、光学部品5の表面5aの外周に沿って(より好ましくは光学部品5の表面5aの各辺(四辺のそれぞれ)に沿って)形成することが好ましく、これにより、スペーサSP2がセンサ面SEと平面的に重ならないようにすることができ、それによる上記効果を的確に享受できるようになる。また、光学部品5の表面5a上に後で光学部品6を配置したときに、光学部品5の表面5aと光学部品6の裏面との間の間隔をスペーサSP2で的確に規定できるようになり、接着材12の層の厚みをスペーサSP2の高さで的確に規定できるようになる。
The spacer SP2 is preferably formed along the outer periphery of the
また、光学部品5の表面5aにおいて、複数のスペーサSP2同士を平面的に繋げて(一体化して)、光学部品5の表面5aの外周を完全に囲むような一体物として形成してしまうと、後述のステップS8bで光学部品6を配置した際に巻き込まれる空気を、光学部品5と光学部品6との間から外部に排出する流路(経路)を確保できなくなる虞がある。このため、光学部品5の表面5aにおいて、スペーサSP2は複数形成されるが、好ましくは、平面形状が四角形からなる光学部品5の各辺(四辺のそれぞれ)において複数ずつ形成する。この際、個々のスペーサSP2は局所的に形成されることが好ましい。これにより、光学部品5の角部だけでなく、各辺においても、光学部品5と光学部品6との間から外部に空気などを排出する流路(経路)を確保することができ、光学部品5と光学部品6との間にボイドが発生するのを抑制または防止することができる。
Further, on the
ステップS7のスペーサSP2形成工程の後、光学部品5の表面5aに光学部品6を搭載する(図12のステップS8)。光学部品6の具体的な構成は、既に上述しているので、ここではその繰り返しの説明は省略する。
After the spacer SP2 formation step in step S7, the
ここで、図57(上面図)、図58(A1−A1断面図)、図59(B1−B1断面図)および図60(C1−C1断面図)は、上記図17、図18、図19および図20にそれぞれ対応する上面図、断面図、断面図および断面図であり、ステップS8a(接着材12a配置工程)が行われた段階(状態)が示されている。また、図61(上面図)、図62(A1−A1断面図)、図63(B1−B1断面図)および図64(C1−C1断面図)は、上記図17、図18、図19および図20にそれぞれ対応する上面図、断面図、断面図および断面図であり、ステップS8b(光学部品6配置工程)が行われた段階(状態)が示されている。また、図65は、図61〜図64と同じ工程段階におけるセンサチップ3およびセンサチップ3上の光学部品5,6を示した平面図(上面図)であり、上記図37、図46および図56に対応している。なお、図65では上記封止部7および上記ボンディングワイヤBWは透視してある。また、図66は、図61〜図64と同じ工程段階におけるセンサチップ3とセンサチップ3上の光学部品5と光学部品5上の光学部品6との積層構造の部分拡大断面図(要部断面図)であり、図65の領域RG4におけるD3−D3線の位置での断面図に対応している。
57 (top view), FIG. 58 (A1-A1 cross-sectional view), FIG. 59 (B1-B1 cross-sectional view) and FIG. 60 (C1-C1 cross-sectional view) are the same as FIGS. FIG. 21 is a top view, a cross-sectional view, a cross-sectional view, and a cross-sectional view corresponding to FIG. 20 and shows a stage (state) in which step S8a (adhesive 12a placement step) is performed. 61 (top view), FIG. 62 (A1-A1 cross-sectional view), FIG. 63 (B1-B1 cross-sectional view), and FIG. 64 (C1-C1 cross-sectional view) are the same as FIG. 17, FIG. 18, FIG. FIG. 21 is a top view, a cross-sectional view, a cross-sectional view, and a cross-sectional view corresponding to FIG. 20, respectively, showing a stage (state) where step S <b> 8 b (
ステップS8の光学部品6搭載工程は、次のようにして行うことができる。まず、図57〜図60に示されるように、光学部品5の表面5aにおける光学部品6搭載予定領域に、光学部品6接着用の接着材(接着剤)12aを配置(供給、塗布)する(図16のステップS8a)。このとき、光学部品5の表面5aに異物が堆積、または付着していると、配置される接着材12aの濡れ性が低下する(光学部品5の表面5aのほぼ全域に濡れ広がらない)恐れがあるため、接着材12aを配置する前に、この光学部品5の表面5aにプラズマを照射し、光学部品5の表面5aを清浄化しておくことが好ましい。但し、プラズマを必要以上に照射した場合には、光学部品5の表面5aが損傷するおそれもあるため、異物が堆積、または付着していないようであれば、このプラズマクリーニング工程は不要であることは言うまでもない。なお、この接着材12aは、ペースト状の(流動性のある)接着材である。それから、図61〜図66に示されるように、光学部品5の表面5a上に、スペーサSP2および接着材12aを介して、光学部品6を配置(搭載)する(図16のステップS8b)。ステップS8bでは、光学部品6は、光学部品6の裏面が光学部品5の表面5aに対向するように、光学部品5の表面5a上にスペーサSP2および接着材12aを介して配置(搭載)される。それから、この接着材12aを硬化することにより、光学部品5に光学部品6を固定(固着)する(図16のステップS8c)。接着材12aが硬化したものが、上記接着材12である。
The
図65および図66からも分かるように、ステップS8bでは、光学部品6の複数のレンズ部13が、光学部品5の遮光層15複数の開口部16とそれぞれ重なる(平面視で重なる)ように、光学部品6を、複数のスペーサSP2および接着材12aを介して光学部品5の表面5a上に配置する。なお、光学部品5の遮光層15複数の開口部16は、センサチップ3の表面3a(センサ面SE)の複数の受光素子PHとそれぞれ重なっている(平面視で重なっている)ので、光学部品6の複数のレンズ部13は、センサチップ3の表面3a(センサ面SE)の複数の受光素子PHとそれぞれ重なっている(平面視で重なっている)ことになる。
As can be seen from FIGS. 65 and 66, in step S8b, the plurality of
ステップS8bの光学部品6配置工程と、ステップS8cの接着材12a硬化工程とについて、図67〜図70を参照しながら、より具体的に説明する。ここで、図67〜図70は、ステップS6bの光学部品6配置工程およびステップS6cの接着材12a硬化工程の説明図であり、上記図58や図62(すなわちA1−A1断面図)に相当する断面が示されている。
The
図67に示されるように、ステップS8aの接着材12a配置工程までが行われた配線基板2は、ステップS8bを行う段階では、ステージ(載置台)22上に載置(配置)されている。ステップS8で使用するステージ22は、上記ステップS6で使用するステージ22と同じものであっても、異なるものであってもよい。また、ステージ22上に配線基板2を載置(配置)した状態でステップS8aの接着材12a配置工程を行っても、あるいは、ステップS8aの接着材12a配置工程を行った後にステージ22上に配線基板2を載置(配置)してもよい。配線基板2の下面2bがステージ22の上面22aに対向するように、配線基板2の上面2a側を上方に向けて、配線基板2がステージ22の上面22a上に載置(配置)されている。
As shown in FIG. 67, the
ステップS8bを行うには、図67に示されるように、ボンディングツール23で光学部品6を保持(例えば吸着により保持)し、ボンディングツール23で保持された光学部品6を光学部品5(この光学部品5は接着材11によってセンサチップ3に固定されている)の上方から光学部品5の表面5aに向かって下降させる。そして、図68に示されるように、光学部品5の表面5a上に、ボンディングツール23で保持された光学部品6を配置する。これにより、光学部品5の表面5a上に配置された接着材12aが、光学部品5の表面5aのほぼ全域に濡れ広がる。それから、ボンディングツール23による光学部品6の保持(例えば吸着による保持)を停止(中止)し、図69に示されるようにボンディングツール23だけを上昇させ(すなわち光学部品6はボンディングツール23と一緒に上昇させない)、光学部品6は光学部品5上に配置されたまま残す。その後、図70に示されるように、ステップS8cの接着材12aの硬化工程を行って、接着材12aを、硬化した接着材12とする。
In order to perform step S8b, as shown in FIG. 67, the
本実施の形態では、上記ステップS8bでは、光学部品6に荷重を加えながら、光学部品6を光学部品5の表面5a上に配置し、一方、上記ステップS8cでは、光学部品6に荷重を加えない状態で接着材12aを硬化させる。具体的には、上記ステップS8bでは、ボンディングツール23で保持した光学部品6を、複数のスペーサSP2および接着材12aを介して光学部品5の表面5a上に配置するため、上記ステップS8bでは、ボンディングツール23による荷重を光学部品6に加えながら、光学部品6を光学部品5の表面5a上に配置することになる。一方、上記ステップS8cでは、ボンディングツール23が光学部品6から離れた状態で接着材12aを硬化させるため、上記ステップS8cでは、光学部品6に荷重を加えない状態で接着材12aを硬化させることになる。
In the present embodiment, in step S8b, the
ステップS7で形成されたスペーサSP2は粘着性を有しているため、ステップS8bで光学部品5の表面5a上に配置された光学部品6はスペーサSP2(スペーサSP2の粘着性)によって仮固定され、この仮固定された状態で、ステップS8cの接着材12aの硬化工程が行われる。このため、ステップS8cの接着材12aの硬化工程で光学部品6をボンディングツール23などで押さえなくとも(保持しなくとも)、光学部品6が水平方向に動くのを防止できる。そして、ステップS8cで、光学部品6をボンディングツール23などで押さえる(保持する)ことなく、光学部品6に荷重を加えない状態で接着材12aを硬化させることにより、硬化した接着材12に干渉縞が発生するのを抑制または防止でき、接着材12の透過率が低下するのを抑制または防止することができる。
Since the spacer SP2 formed in step S7 has adhesiveness, the
上述のように、接着材12は、透光性(光の透過性、光を透過する性質)を有することが必要であり、そうすることで、センサチップ3の上記受光素子PHへの光の入射が、接着材12により阻害される(遮られる)のを防止することができる。このため、ステップS8aで光学部品5の表面5aに配置(供給)する接着材12aとして、透光性を有する接着材を使用する必要がある。紫外線硬化型の接着材は透光性を有しているため、ステップS8aで光学部品5の表面5aに配置する接着材12aとして、紫外線硬化型の接着材を好適に用いることができるが、透光性を確保できるのであれば、熱硬化型の接着材を用いてもよい。
As described above, the
ステップS8cで接着材12aを硬化させる処理としては、熱処理(接着材12aが熱硬化性を有している場合)または紫外線照射処理(接着材12aが紫外線硬化性を有している場合)を行うことができる。但し、光学部品6の少なくとも一部(例えばレンズ部13)がアクリル樹脂などの樹脂材料(透明樹脂)により形成されている場合、光学部品6に加熱の影響が生じるのを避ける観点から、ステップS8cで接着材12aを硬化させる処理として、熱処理ではなく紫外線照射処理を行うことが、より好ましい。これは、光学部品6の耐熱温度(レンズ部13などにアクリル樹脂を使用した場合は90℃程度)よりも低温の熱処理では、接着材12aを十分に硬化させにくいため、紫外線照射処理によって接着材12aを硬化させた方がよいからである。このため、ステップS8aで光学部品5の表面5aに配置する接着材12aとして、紫外線硬化型の接着材を用い、ステップS8cで接着材12aを硬化させる処理として、紫外線照射処理を行うことが、より好ましい。
As a process for curing the adhesive 12a in step S8c, a heat treatment (when the adhesive 12a has thermosetting properties) or an ultraviolet irradiation process (when the adhesive 12a has ultraviolet curing properties) is performed. be able to. However, when at least a part of the optical component 6 (for example, the lens portion 13) is formed of a resin material (transparent resin) such as acrylic resin, from the viewpoint of avoiding the heating effect on the
一方、光学部品6の少なくとも一部(例えばレンズ部13)がアクリル樹脂などの樹脂材料(透明樹脂)により形成されている場合であっても、ステップS6cの段階ではまだ光学部品6を搭載していないため、ステップS6cにおいては、光学部品6の耐熱温度よりも高温の熱処理により接着材11aを硬化させることができる。また、ステップS6cにおいて、熱処理によって接着材11aを硬化させた場合には、接着材11aにおいて紫外線が照射されない(当たらない)部分が存在しない、言い換えると、安定した硬化処理が可能という利点も得られる。
On the other hand, even when at least a part of the optical component 6 (for example, the lens portion 13) is formed of a resin material (transparent resin) such as acrylic resin, the
このため、ステップS6cにおいて熱処理により接着材11aを硬化させ、一方、ステップS8cでは、光学部品6の耐熱温度を考慮して、紫外線照射処理により接着材12aを硬化させることが、より好ましい。この場合、光学部品6の耐熱温度が、ステップS6cにおける熱処理の温度(接着材11aを硬化させる加熱温度)よりも低くてもよい。これにより、光学部品6の低い耐熱温度に影響されることなく、ステップS6c(接着材11a硬化工程)およびステップS8c(接着材12a硬化工程)を行うことができる。
For this reason, it is more preferable that the adhesive 11a is cured by heat treatment in step S6c, while the adhesive 12a is cured by ultraviolet irradiation processing in step S8c in consideration of the heat resistant temperature of the
また、上記ステップS6aで用いる接着材11aとステップS8aで用いる接着材12aに、同じ(同種の)接着材を用いれば、共通の接着材を接着材11aと接着材12aとに用いることができるため、製造(組立)の手間を低減できる。また、同じ製造装置(接着材塗布装置)を用いてステップS6aの接着材11a配置工程とステップS8aの接着材12a配置工程とを行うことができるため、製造工程(製造ライン)を簡略化することができ、製造コストも低減できる。また、紫外線硬化性と熱硬化性との両方の性質を兼ね備えた共通の接着材を、接着材11aと接着材12aとに使用すれば、ステップS6cで接着材11aを硬化させる処理として熱処理を行い、ステップS8cで接着材12aを硬化させる処理として紫外線照射処理を行うことができる。
Further, if the same (same kind) adhesive is used for the adhesive 11a used in step S6a and the adhesive 12a used in step S8a, a common adhesive can be used for the adhesive 11a and the adhesive 12a. , Manufacturing (assembly) labor can be reduced. Moreover, since the adhesive 11a arrangement | positioning process of step S6a and the adhesive 12a arrangement | positioning process of step S8a can be performed using the same manufacturing apparatus (adhesive material coating apparatus), a manufacturing process (manufacturing line) is simplified. And manufacturing costs can be reduced. Further, if a common adhesive material having both ultraviolet curable properties and thermosetting properties is used for the
また、ステップS8aでは、接着材12aは、側面視において、スペーサSP2よりも突出するように光学部品5の表面5a上に配置されることが好ましい。すなわち、ステップS8aで光学部品5の表面5aに配置された接着材12aの高さH4が、スペーサSP2の高さH3よりも高くなるようにすることが好ましい(すなわちH4>H3)。ここで、スペーサSP2の高さH3および接着材12aの高さH4は図58にも示されており、光学部品5の表面5aに垂直な方向の高さに対応している。こうすることで、ステップS8b(光学部品6配置工程)では、光学部品6の裏面により接着材12aが押し広げられ、光学部品5の表面5aと光学部品6の裏面との間に接着材12aをまんべんなく行渡らせることができる。スペーサSP2の高さH3は、例えば20〜40μm程度とすることができる。また、接着材12aの高さH4とスペーサSP2の高さH3との差(すなわち「H4−H3」)は、例えば100〜200μm程度とすることができる。
In step S8a, the adhesive 12a is preferably disposed on the
また、ステップS8aでは、接着材12aは、光学部品5の表面5aの中央部に配置され、ステップS8b(光学部品6配置工程)では、光学部品6の裏面により接着材12aが押し広げられるようにすることが、より好ましい。この際、接着材12aは、光学部品5の表面5aの全面ではなく、光学部品5の表面5aの面積よりも小さな面積(領域)に配置された状態となる。そうすれば、ステップS8aでの接着材12aの配置領域を中央部に限定したことにより、ステップS8a(接着材12a配置工程)に要する時間を短縮でき、また接着材12aの供給量を制御しやすくなるとともに、ステップS8bで光学部品6を配置する際に接着材12aが押し広げられることにより、光学部品5の表面5aと光学部品6の裏面との間に接着材12aをまんべんなく行渡らせることができる。
In step S8a, the
また、ステップS8b(光学部品6配置工程)で光学部品6の裏面により接着材12aを押し広げて光学部品5の表面5aと光学部品6の裏面との間に接着材12aをまんべんなく行渡らせやすくするために、接着材12aには、比較的低粘度の接着材を使用することが好ましい。一方、スペーサSP2形成用の接着材24は、上述のように、ステップS7bの硬化処理を行うまで流動しにくいように、比較的高粘度の接着材を使用することが好ましい。このため、ステップS8aで光学部品5の表面5aに配置する接着材12aの粘度は、ステップS7aで光学部品5の表面5aに配置する接着材24の粘度よりも低いことが好ましい。これにより、ステップS8bにおける接着材12aの流動しやすさと、ステップS7a後でかつステップS7bの硬化処理までの間の接着材24の流動しにくさとを、両立することができる。
Also, in step S8b (
ステップS8aで光学部品5の表面5aに配置する接着材21aの粘度は、例えば3000ミリパスカル/秒(mPa/秒)程度とすることができ、一方、ステップS7aで光学部品5の表面5aに配置する接着材24の粘度は、例えば30000ミリパスカル/秒(mPa/秒)程度とすることができる。この粘度の値は、回転粘度計で測定されたものである。
The viscosity of the adhesive 21a disposed on the
また、ステップS8bにおいて、ボンディングツール23で保持した光学部品6を光学部品5の表面5a上に配置したときに、平面視でボンディングツール23の先端部(ボンディングツール23において光学部品6と接している部分)23aと重ならない位置に、スペーサSP2を形成しておくことが好ましい。なお、図65において、光学部品6を保持するボンディングツール23の先端部23aの位置を一点鎖線で示してある。これにより、ボンディングツール23による荷重がスペーサSP2に伝わりにくくなるため、ステップS8b(光学部品6配置工程)でスペーサSP2が変形するのを、より的確に防止できるようになる。このため、ステップS8cで接着材12aを硬化させる際の光学部品5の表面5aと光学部品6の裏面との間の間隔をスペーサSP2によって的確に規定でき、所望の厚さの接着材12の層をより的確に形成できるようになる。
In step S8b, when the
このようにして、上記図1〜図11を参照して説明したような本実施の形態のセンサモジュールMJ1が製造される(組み立てられる)。 In this way, the sensor module MJ1 of the present embodiment as described with reference to FIGS. 1 to 11 is manufactured (assembled).
<センサモジュールの使用例について>
図71は、センサモジュールMJ1を使用した指静脈認証装置(静脈認証用センサ)31の説明図である。
<Examples of sensor module usage>
FIG. 71 is an explanatory diagram of a finger vein authentication device (vein authentication sensor) 31 using the sensor module MJ1.
図71に示される指静脈認証装置31は、上述したセンサモジュールMJ1と、センサモジュールMJ1を収容する容器32と、センサモジュールMJ1上に位置するように容器32に取り付けられた赤外フィルタ33と、容器32に取り付けられた光源34とを有している。
The finger
指静脈認証装置31の使用原理を簡単に説明すると、指静脈認証装置31上に指36を置き(載せ)、光源34から赤外線を指36に照射し、その散乱した光の反射をセンサモジュールMJ1の光学部品6の上記複数のレンズ部13で受光し、各レンズ部13で集光した光をセンサチップ3の上記各受光素子PHで検知するというものである。これにより、指36の静脈37のパターンを読み取ることができる。
The usage principle of the finger
<センサモジュールの主要な特徴と効果について>
本実施の形態とは異なり、センサチップ上に光学部品5,6を設ける代わりに、センサチップの上方にセンサチップからある程度離間して1つだけレンズを配置し、この1つのレンズにより集光した光をセンサチップで受光するセンサモジュール構成とした場合には、レンズの厚みが厚い分と、レンズの焦点距離が長い分、センサモジュールの厚みが厚くなってしまう。無理に薄型化を図ろうとすると、画像の歪みなどを生じる可能性がある。
<Main features and effects of sensor module>
Unlike this embodiment, instead of providing the
それに対して、本実施の形態のセンサモジュールMJ1は、1つのレンズにより集光した光をセンサチップ3で受光するのではなく、光学部品6の複数のレンズ部13でそれぞれ集光された光をセンサチップ3(の受光素子PH)で受光する。このため、1つのレンズにより集光した光をセンサチップ3で受光する場合に比べて、本実施の形態では、レンズ(本実施の形態ではレンズ部13に対応)の厚みや焦点距離を小さくすることができ、レンズ(本実施の形態ではレンズ部13に対応)の表面からセンサチップ3までの距離を短くすることができる。このため、本実施の形態のセンサモジュールMJ1は、センサチップ3上に光学部品5を接着した(更に光学部品5上に光学部品6を接着した)構成とされ、センサモジュールMJ1の厚みを薄くすることができ、センサモジュールMJ1の薄型化を図ることができる。
On the other hand, the sensor module MJ1 of the present embodiment does not receive the light collected by one lens by the
また、本実施の形態のセンサモジュールMJ1は、センサチップ3上に光学部品5を配置し、この光学部品5に、センサチップ3の複数の受光素子PHに対応する複数の開口部16を有する遮光層15を備えさせたことで、センサチップ3の複数の受光素子PHのそれぞれにおいて、直上方向からの局所光だけを受光させることができる。これにより、不要な光がセンサチップ3の受光素子PHに入射するのを防止することができ、感度を高めることができる。
In the sensor module MJ1 of the present embodiment, the
また、本実施の形態のセンサモジュールMJ1は、上記指静脈認証装置31のような静脈認証用(静脈認識用)のセンサに好適に使用できるが、それ以外の種々のセンサ、例えば指紋認識用のセンサに用いることもできる。
The sensor module MJ1 of the present embodiment can be suitably used for a vein authentication (vein recognition) sensor such as the finger
<センサモジュールの製造工程の主要な特徴と効果について>
センサチップ上に光学部品を接着材で接着した構成のセンサモジュールでは、センサモジュール全体の厚みを薄くできるが、センサチップの画素毎に遮光層の光学領域(上記開口部16に対応)やレンズ部(上記レンズ部13に対応)を設ける必要がある。このため、本実施の形態のセンサモジュールMJ1においても、センサチップ3の各画素(各受光素子PH)に整合して、光学部品5の遮光層15の各開口部16と光学部品6の各レンズ部13とを配置する必要があるので、センサチップ3に対する光学部品5,6の位置ズレの許容度が小さくなる。従って、センサモジュールMJ1を製造する上で、センサチップ3上に光学部品5,6を精度良く搭載することが望まれる。
<Main features and effects of sensor module manufacturing process>
In the sensor module having a configuration in which an optical component is bonded to the sensor chip with an adhesive, the thickness of the entire sensor module can be reduced. However, the optical region of the light shielding layer (corresponding to the opening 16) or the lens unit for each pixel of the sensor chip. (Corresponding to the lens unit 13) must be provided. Therefore, also in the sensor module MJ1 of the present embodiment, each opening 16 of the
そこで、本実施の形態では、ステップS5でセンサチップ3の表面3aに粘着性を有するスペーサSP1を複数形成してから、ステップS6aでセンサチップ3の表面3aにペースト状の接着材11aを配置し、ステップS6bで、光学部品5を、複数のスペーサSP1および接着材11aを介してセンサチップ3の表面3a上に配置し、ステップS6cで接着材11aを硬化させている。
Therefore, in this embodiment, after a plurality of adhesive spacers SP1 are formed on the
ステップS5で形成されたスペーサSP1は粘着性を有しており、ステップS6bでは光学部品5を、複数のスペーサSP1および接着材11aを介してセンサチップ3の表面3a上に配置しているため、センサチップ3の表面3a上に配置された光学部品5はスペーサSP1(スペーサSP1の粘着性)によって仮固定され、この仮固定された状態で、ステップS6cの接着材11aの硬化工程が行われる。このため、ステップS6cで接着材11aが硬化してしまうまでは、スペーサSP1によって光学部品5を仮固定することができるので、ステップS6bで光学部品5をセンサチップ3上に配置してからステップS6cで接着材11aの硬化が終了するまでの間に、センサチップ3に対して光学部品5が動いてしまう(水平方向に動いてしまう)のを、抑制または防止することができる。
The spacer SP1 formed in step S5 has adhesiveness, and in step S6b, the
そして、本実施の形態では、ステップS6bでは、光学部品5に荷重を加えながら、光学部品5をセンサチップ3の表面3a上に配置するが、ステップS6cでは、光学部品5に荷重を加えない状態で接着材11aを硬化させる。
In this embodiment, in step S6b, the
本実施の形態とは異なり、ステップS5のスペーサSP1形成工程を省略した場合、ステップS6bで光学部品5をセンサチップ3の表面3a上に配置した後、光学部品5を仮固定するスペーサSP1が無いことから、ステップS6cの接着材11aの硬化工程の終了までの間に光学部品5が動いてしまう虞がある。上述のように、センサチップ3に対する光学部品5の位置ズレの許容度が小さいため、ステップS6bの光学部品5の配置工程の後、ステップS6cの接着材11aの硬化工程の終了までの間に光学部品5が動いてしまう現象を防止する必要がある。このため、本実施の形態とは異なり、ステップS5のスペーサSP1形成工程を省略した場合に、ステップS6bで光学部品5をセンサチップ3の表面3a上に配置した後、ステップS6cの接着材11aの硬化工程の終了まで光学部品5をボンディングツール23などで押さえることで、光学部品5が動くのを防止することが考えられる。しかしながら、ステップS6bで光学部品5をセンサチップ3の表面3a上に配置した後、ステップS6cの接着材11aの硬化工程の終了まで光学部品5をボンディングツール23などで押さえた場合には、光学部品5への荷重に起因して光学部品5とセンサチップ3との間の接着材11の厚みにばらつきが生じ、硬化した接着材11に干渉縞が発生し、接着材11の透過率が低下する現象が生じてしまう。
Unlike this embodiment, when the step of forming the spacer SP1 in step S5 is omitted, there is no spacer SP1 for temporarily fixing the
それに対して、本実施の形態では、ステップS6cでは、光学部品5をボンディングツール23などで押さえる(保持する)ことなく、光学部品5に荷重を加えない状態で接着材11aを硬化させる。ステップS6bで光学部品5をセンサチップ3の表面3a上に配置した後は、スペーサSP1によって光学部品5を仮固定できるため、ステップS6cの接着材11aの硬化工程で光学部品5をボンディングツール23などで押さえなくとも(保持しなくとも)、光学部品5が水平方向に動くのを防止できる。そして、ステップS6cで、光学部品5をボンディングツール23などで押さえる(保持する)ことなく、光学部品5に荷重を加えない状態で接着材11aを硬化させることにより、硬化した接着材11に干渉縞が発生するのを抑制または防止でき、接着材11の透過率が低下するのを抑制または防止することができる。
In contrast, in this embodiment, in step S6c, the adhesive 11a is cured without applying a load to the
接着材11に干渉縞が発生するのを防止し、接着材11の透過率が低下するのを防止できる理由について、より詳細に説明する。ステップS6aで光学部品5をセンサチップ3a上に配置する際に、ボンディングツール23の荷重が光学部品5に加わり、光学部品5を介して接着材11aにも伝わるが、この段階では接着材11aの硬化は始まっておらず、ボンディングツール23を光学部品5から離すことで、光学部品5に加わる荷重が無くなり、光学部品5を介して接着材11aに伝わるも荷重が無くなるため、接着材11aに発生していたムラ(干渉縞)が無くなる。そして、ステップS6cで接着材11aを硬化させる処理(紫外線照射処理または熱処理など)を接着材11aに加える段階では、既にボンディングツール23で光学部品5を保持しておらず、光学部品5に荷重は印加されておらず、光学部品5を介して接着材11aに伝わる荷重も無いため、接着材11aにムラ(干渉縞)が無い状態で接着材11aが硬化される。これにより、硬化した接着材11にムラ(干渉縞)が生じるのを抑制または防止でき、接着材11の光の透過率の低下を抑制または防止できる。
The reason why it is possible to prevent interference fringes from being generated in the adhesive 11 and prevent the transmittance of the adhesive 11 from decreasing will be described in more detail. When the
また、ステップS6bで光学部品5をセンサチップ3の表面3a上に配置すると、センサチップ3の表面3aと光学部品5の裏面との間の距離は、スペーサSP1の高さによって規定される。そして、ステップS6cでは、光学部品5をボンディングツール23などで押さえる(保持する)ことなく、光学部品5に荷重を加えない状態で接着材11aを硬化させる。このため、ステップS6cでは、光学部品5が撓んでいない状態で接着材11aが硬化するため、硬化した接着材11の厚みは、スペーサSP1の高さとほぼ同じになる。スペーサSP1の高さは、ステップS5aでセンサチップ3の表面3aにおける各スペーサSP1の形成予定位置に配置する接着材21の量や粘度を調整することにより、制御することができる。すなわち、各スペーサSP1の形成予定位置に同じ粘度の接着材を同じ量だけ配置することで、ほぼ同じ高さのスペーサSP1を形成することができる。これにより、センサモジュールMJ1毎の接着材11の厚みを、より均一にすることもできる。
Further, when the
また、本実施の形態とは異なり、ステップS5bの硬化工程を行うことなくスペーサSP1を形成した場合(センサチップ3の表面3aに接着材21を配置し、これを硬化することなくスペーサSP1とした場合に対応)には、スペーサSP1の粘度が低く、センサチップ3の表面3aと光学部品5の裏面との間の間隔をスペーサSP1で確保することが難しくなる虞がある。
Further, unlike the present embodiment, when the spacer SP1 is formed without performing the curing step of step S5b (the adhesive 21 is disposed on the
それに対して、本実施の形態では、スペーサSP1は、ステップS5a(接着材21配置工程)およびステップS5b(接着材21硬化工程)により形成している。ステップS5aでセンサチップ3の表面3aに配置した接着材21の粘度を、ステップS5b(接着材21硬化工程)によって高めることで、供給時(ステップS5aでセンサチップ3の表面3aに供給する際)の接着材21の粘度よりも高粘度のスペーサSP1を形成することができる。このため、センサチップ3の表面3aと光学部品5の裏面との間の間隔をスペーサSP1で的確に確保することができるようになり、スペーサSP1と同程度の厚みの接着材11の層を的確に形成することができるようになる。また、スペーサSP1の粘度V2よりも低い粘度V1の接着材21をステップS5aでセンサチップ3の表面3aに供給(配置)すればよいので、ステップS5aの接着材21の供給(配置)が行いやすくなる。
On the other hand, in the present embodiment, the spacer SP1 is formed by step S5a (adhesive 21 arranging step) and step S5b (adhesive 21 curing step). At the time of supply (when supplying to the
このように、本実施の形態によれば、高精度に光学部品5をセンサチップ3上に配置(固定)させることができる。従って、製造されたセンサモジュールMJ1(半導体装置)の性能を向上させることができる。
Thus, according to the present embodiment, the
なお、ここではステップS5(スペーサSP1形成工程)およびステップS6(光学部品5搭載工程)の特徴とその効果について説明したが、ステップS7(スペーサSP2形成工程)およびステップS8(光学部品6搭載工程)についても基本的には同じである。
Here, the characteristics and effects of step S5 (spacer SP1 forming step) and step S6 (
簡単に説明すれば、ステップS7で光学部品5の表面5aに粘着性を有するスペーサSP2を複数形成してから、ステップS8aで光学部品5の表面5aにペースト状の接着材12aを配置し、ステップS8bで、光学部品6を、複数のスペーサSP2および接着材12aを介して光学部品5の表面5a上に配置し、ステップS8cで接着材12aを硬化させている。そして、ステップS8bでは、光学部品6に荷重を加えながら、光学部品6を光学部品5の表面5a上に配置するが、ステップS8cでは、光学部品6に荷重を加えない状態で接着材12aを硬化させる。このため、ステップS6における光学部品5と同様、光学部品6は、スペーサSP2によって仮固定できるため、ステップS8cの接着材12aの硬化工程で光学部品6をボンディングツール23などで押さえなくとも(保持しなくとも)、光学部品6が水平方向に動くのを防止できる。そして、ステップS8cで、光学部品6をボンディングツール23などで押さえる(保持する)ことなく、光学部品6に荷重を加えない状態で接着材12aを硬化させることにより、硬化した接着材12に干渉縞が発生するのを抑制または防止でき、接着材12の透過率が低下するのを抑制または防止することができる。接着材12に干渉縞が発生しない理由は、接着材11に干渉縞が発生しない理由と基本的には同じである。また、スペーサSP2は、ステップS7a(接着材24配置工程)およびステップS7b(接着材24硬化工程)により形成しているため、スペーサSP1の場合と同様に、光学部品5の表面5aと光学部品6の裏面との間の間隔をスペーサSP2で的確に確保できるようになり、スペーサSP2と同程度の厚みの接着材12の層を的確に形成することができるようになり、また、ステップS7aの接着材24の供給が行いやすくなる。
Briefly, after a plurality of adhesive spacers SP2 are formed on the
このように、本実施の形態によれば、高精度に光学部品6を光学部品5上に配置(固定)させることができる。従って、製造されたセンサモジュールMJ1(半導体装置)の性能を向上させることができる。
Thus, according to the present embodiment, the
<変形例について>
上記実施の形態では、スペーサSP1を、センサチップ3の表面3aにおいてセンサ面(センサ領域)SEの外側に形成する場合について説明したが、他の形態(変形例)として、スペーサSP1を、センサチップ3の表面3aにおいて、センサ面SE上に形成することもでき、また、スペーサSP2を、光学部品5の表面5aにおいて、センサ面SEと平面的に重なる(平面視で重なる)位置に形成することもできる。但し、スペーサSP1をセンサ面SE上に形成した場合、形成するスペーサSP1に透光性がなければ、画素の一部に光が照射されないため、センサの性能が低下し、また、スペーサSP2をセンサ面SEと平面的に重なる位置に形成した場合、形成するスペーサSP2に透光性がなければ、画素の一部に光が照射されないため、センサの性能が低下する。そのため、センサの性能低下を抑制したい場合は、スペーサSP1は、センサチップ3の表面3aにおいて、センサ面SEを避けた位置(センサ面SEの外側)に形成しておくことが好ましく、また、スペーサSP2は、光学部品5の表面5aにおいて、センサ面SEと平面的に重ならない(平面視で重ならない)位置に形成しておくことが好ましい。
<About modification>
In the above embodiment, the case where the spacer SP1 is formed outside the sensor surface (sensor region) SE on the
また、他の形態(変形例)として、ステップS6a,S8aで使用する接着材11a,12aの粘度は、ステップS5a,S7aで使用するスペーサ形成用の接着材21,24の粘度と同じ(同程度)とすることもできる。但し、この場合は、接着材11a,12aの濡れ広がり性が低下するため、例えば接着材11aはセンサ面SEのほぼ全面に対してステップS6aで配置(塗布)しておく必要があるため、接着材11aを配置するための時間が長くなり、また接着材11aの塗布量の制御が難しくなり(はみ出しやすくなり)、接着材12aについても同様である。このため、ステップS6a,S8aで使用する接着材11a,12aについては、上記実施の形態で述べたように、粘度の低いものを使用することが好ましく、従って、ステップS6a,S8aで使用する接着材11a,12aの粘度は、ステップS5a,S7aで使用するスペーサ形成用の接着材21,24の粘度よりも低い方が、より好ましい。
As another form (modification), the viscosity of the
また、ステップS6b,S8bでは、アライメントマークを用いた搭載を行うこともできる。すなわち、ステップS6bでは、センサチップ3および光学部品5のそれぞれに形成されたアライメントマークに基づいて、光学部品5のセンサチップ3に対する位置合わせを行ってから、光学部品5をセンサチップ3の表面3a上に配置することが好ましい。また、ステップS8bでは、センサチップ5および光学部品6のそれぞれに形成されたアライメントマークに基づいて、光学部品6の光学部品5に対する位置合わせを行ってから、光学部品6を光学部品5の表面5a上に配置することが好ましい。以下、具体的に説明する。
In steps S6b and S8b, mounting using alignment marks can also be performed. That is, in step S6b, the
図72は、センサチップ3の平面図(上面図)、図73は光学部品5の平面図(上面図)、図74は光学部品6の平面図(上面図)であり、上記図7、図8および図9にそれぞれ相当している(上記図7〜図9に記載されている拡大図の部分は図72〜図74では図示を省略している)。図72のセンサチップ3は、その表面3aにアライメントマークAL1が形成され、図73の光学部品5は、その表面5aにアライメントマークAL2が形成され、図74の光学部品6は、その表面6aにアライメントマークAL3が形成されている。
72 is a plan view (top view) of the
ステップS6bにおいて、センサチップ3に形成されたアライメントマークAL1と光学部品5に形成されたアライメントマークAL2とに基づいて、光学部品5のセンサチップ3に対する位置合わせを行ってから、光学部品5をセンサチップ3の表面3a上に配置することにより、センサチップ3に対する光学部品5の水平方向の位置精度を向上することができる。アライメントマークAL1,AL2に基づいて光学部品5をセンサチップ3上に配置した後は、上述のようにスペーサSP1によって光学部品5が仮固定され、その状態でステップS6cにおいて接着材11aが硬化されるため、ステップS6bにおけるアライメントマークAL1,AL2に基づいた高い位置精度(センサチップ3に対する光学部品5の位置の精度)をそのまま反映させたセンサモジュールMJ1を製造することができる。また、センサチップ3の表面3aにおいて、スペーサSP1は、アライメントマークAL1と平面的に重ならない位置に形成すれば、より好ましく、これにより、アライメントマークAL1の認識に対するスペーサSP1の影響を排除することができる。
In step S6b, the
同様に、ステップS8bにおいて、光学部品5に形成されたアライメントマークAL2と光学部品6に形成されたアライメントマークAL3とに基づいて、光学部品6の光学部品5に対する位置合わせを行ってから、光学部品6を光学部品5の表面5a上に配置することにより、光学部品5に対する光学部品6の水平方向の位置精度を向上することができる。アライメントマークAL2,AL3に基づいて光学部品6を光学部品5上に配置した後は、上述のようにスペーサSP2によって光学部品6が仮固定され、その状態でステップS8cにおいて接着材12aが硬化されるため、ステップS8bにおけるアライメントマークAL2,AL3に基づいた高い位置精度(光学部品5に対する光学部品6の位置の精度)をそのまま反映させたセンサモジュールMJ1を製造することができる。また、光学部品5の表面5aにおいて、スペーサSP2は、アライメントマークAL2と平面的に重ならない位置に形成すれば、より好ましく、これにより、アライメントマークAL2の認識に対するスペーサSP2の影響を排除することができる。
Similarly, after the alignment of the
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
本発明は、半導体装置の製造技術に適用して有効である。 The present invention is effective when applied to semiconductor device manufacturing technology.
2 配線基板
2a 上面
2b 下面
3 センサチップ
3a 表面
3b 裏面
4 電子部品
5 光学部品
5a 表面
6 光学部品
6a 表面
7 封止部
10a,10b,10c 接合材
11,11a,12,12a 接着材
13 レンズ部
14 ベース層
15 遮光層
16 開口部
17 ベース層
21 接着材
22 ステージ
22a 上面
23 ボンディングツール
23a 先端部
24 接着材
31 指静脈認証装置
32 容器
33 赤外フィルタ
34 光源
36 指
37 静脈
AL1,AL2,AL3 アライメントマーク
BL ボンディングリード
BW ボンディングワイヤ
CNT コネクタ
MJ1 センサモジュール
P1,P2,P3 ピッチ
PD パッド電極
PH 受光素子
RG1,RG2,RG3,RG4 領域
SD1,SD2 辺
SE センサ面
SP1,SP2 スペーサ
TE1,TE2,TE3 端子
DESCRIPTION OF
Claims (15)
(a)上面および前記上面とは反対側の下面を有する配線基板を準備する工程;
(b)第1主面、前記第1主面に形成されたセンサ領域、前記センサ領域に形成された複数の画素、および前記第1主面とは反対側の第1裏面を有するセンサチップを、前記第1裏面が前記配線基板の前記上面と対向するように、前記配線基板の前記上面に搭載する工程;
(c)前記センサチップの前記第1主面における複数箇所に、第1接着材を配置する工程;
(d)前記(c)工程の後、前記第1接着材を硬化することにより、第1スペーサを、前記センサチップの前記第1主面に複数形成する工程;
(e)前記(d)工程の後、前記センサチップの前記第1主面にペースト状の第2接着材を配置する工程;
(f)前記(e)工程の後、複数の光学領域が形成された遮光層を有する第1光学部品を、前記複数の第1スペーサおよび前記第2接着材を介して前記センサチップの前記第1主面上に配置する工程;
(g)前記(f)工程の後、前記第2接着材を硬化させる工程;
ここで、
前記(e)工程では、側面視において、前記第1主面からの前記第2接着材のそれぞれの高さを前記第1主面からの前記第1スペーサのそれぞれの高さよりも高く形成しており、
前記(f)工程では、前記第1光学部品に荷重を加えながら、前記第1光学部品を前記センサチップの前記第1主面上に配置しており、
前記(g)工程では、前記第1光学部品に荷重を加えない状態で、前記第2接着材を硬化させている。 A method for manufacturing a semiconductor device comprising the following steps:
(A) preparing a wiring board having an upper surface and a lower surface opposite to the upper surface;
(B) A sensor chip having a first main surface, a sensor region formed on the first main surface, a plurality of pixels formed on the sensor region, and a first back surface opposite to the first main surface. Mounting on the upper surface of the wiring board such that the first back surface faces the upper surface of the wiring board;
(C) The process of arrange | positioning a 1st adhesive material in the multiple places in the said 1st main surface of the said sensor chip;
(D) A step of forming a plurality of first spacers on the first main surface of the sensor chip by curing the first adhesive after the step (c);
(E) after the step (d), placing a paste-like second adhesive on the first main surface of the sensor chip;
(F) After the step (e), the first optical component having a light-shielding layer in which a plurality of optical regions are formed is attached to the first of the sensor chip via the plurality of first spacers and the second adhesive. Placing on one principal surface;
(G) A step of curing the second adhesive after the step (f);
here,
In the step (e), the height of the second adhesive material from the first main surface is higher than the height of the first spacer from the first main surface in a side view. And
In the step (f), the first optical component is disposed on the first main surface of the sensor chip while applying a load to the first optical component,
In the step (g), the second adhesive is cured without applying a load to the first optical component.
前記(f)工程では、前記複数の光学領域が前記複数の画素とそれぞれ重なるように、前記第1光学部品を、前記複数の第1スペーサおよび前記第2接着材を介して前記センサチップの前記第1主面上に配置することを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
In the step (f), the first optical component is placed on the sensor chip via the plurality of first spacers and the second adhesive so that the plurality of optical regions respectively overlap the plurality of pixels. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: disposing on a first main surface.
前記光学領域は、前記遮光層において開口部が形成されている領域であることを特徴とする半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2.
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the optical region is a region where an opening is formed in the light shielding layer.
前記第1接着材は、紫外線硬化型の接着材であり、
前記(d)工程では、前記第1接着材に紫外線を照射することにより前記第1接着材を硬化して、前記第1スペーサを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 3,
The first adhesive is an ultraviolet curable adhesive,
In the step (d), the first spacer is formed by irradiating the first adhesive with ultraviolet rays to form the first spacer.
前記(d)工程では、前記センサチップの前記第1主面上に配置された前記第1接着材の表面が空気に触れた状態で、前記第1接着材に紫外線を照射することにより前記第1接着材を硬化して、前記第1スペーサを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 3,
In the step (d), the first adhesive material is irradiated with ultraviolet rays while the surface of the first adhesive material disposed on the first main surface of the sensor chip is in contact with air. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: curing one adhesive to form the first spacer.
前記第1光学部品は、第2主面および前記第2主面とは反対側の第2裏面を有し、
前記(f)工程では、前記第1光学部品の前記第2裏面が前記センサチップの前記第1主面と対向するように、前記第1光学部品を、前記複数の第1スペーサおよび前記第2接着材を介して前記センサチップの前記第1主面上に配置し、
前記(g)工程の後、更に、
(h)前記第1光学部品の前記第2主面における複数箇所に、第3接着材を配置する工程;
(i)前記(h)工程の後、前記第3接着材を硬化することにより、第2スペーサを、前記第1光学部品の前記第2主面に複数形成する工程;
(j)前記(i)工程の後、前記第1光学部品の前記第2主面にペースト状の第4接着材を配置する工程;
(k)前記(j)工程の後、複数のレンズ部を有する第2光学部品を、前記複数の第2スペーサおよび前記第4接着材を介して前記第1光学部品の前記第2主面上に配置する工程;
(l)前記(k)工程の後、前記第4接着材を硬化させる工程;
を有し、
前記(j)工程では、側面視において、前記第2主面からの前記第4接着材のそれぞれの高さを前記第2主面からの前記第2スペーサのそれぞれの高さよりも高く形成していることを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 5,
The first optical component has a second main surface and a second back surface opposite to the second main surface,
In the step (f), the first optical component is placed in the plurality of first spacers and the second so that the second back surface of the first optical component faces the first main surface of the sensor chip. Arranged on the first main surface of the sensor chip via an adhesive,
After the step (g),
(H) a step of disposing a third adhesive at a plurality of locations on the second main surface of the first optical component;
(I) A step of forming a plurality of second spacers on the second main surface of the first optical component by curing the third adhesive after the step (h);
(J) After the step (i), placing a paste-like fourth adhesive on the second main surface of the first optical component;
(K) After the step (j), the second optical component having a plurality of lens portions is placed on the second main surface of the first optical component via the plurality of second spacers and the fourth adhesive. Placing on;
(L) A step of curing the fourth adhesive after the step (k);
Have
In the step (j), in a side view, each height of the fourth adhesive from the second main surface is higher than each height of the second spacer from the second main surface. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記(k)工程では、前記第2光学部品に荷重を加えながら、前記第2光学部品を前記第1光学部品の前記第2主面上に配置しており、
前記(l)工程では、前記第2光学部品に荷重を加えない状態で、前記第4接着材を硬化させていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6.
In the step (k), the second optical component is disposed on the second main surface of the first optical component while applying a load to the second optical component,
In the step (l), the fourth adhesive is cured in a state in which no load is applied to the second optical component.
前記第3接着材は、紫外線硬化型の接着材であり、
前記(i)工程では、前記第3接着材に紫外線を照射することにより前記第3接着材を硬化して、前記第2スペーサを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7.
The third adhesive is an ultraviolet curable adhesive,
In the step (i), the third spacer is formed by irradiating the third adhesive with ultraviolet rays to form the second spacer.
前記(i)工程では、前記第1光学部品の前記第2主面上に配置された前記第3接着材の表面が空気に触れた状態で、前記第3接着材に紫外線を照射することにより前記第3接着材を硬化して、前記第2スペーサを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8.
In the step (i), by irradiating the third adhesive with ultraviolet rays in a state where the surface of the third adhesive disposed on the second main surface of the first optical component is in contact with air. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: curing the third adhesive material to form the second spacer.
前記(g)工程では、加熱により前記第2接着材を硬化させ、
前記(l)工程では、紫外線により前記第4接着材を硬化させることを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 9,
In the step (g), the second adhesive is cured by heating,
In the step (l), the fourth adhesive material is cured by ultraviolet rays.
前記第2接着材と前記第4接着材とに、同じ接着材が用いられることを特徴とする半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 10.
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the same adhesive is used for the second adhesive and the fourth adhesive.
前記第2光学部品の耐熱温度は、前記(g)工程で前記第2接着材を硬化させる加熱温度よりも低いことを特徴とする半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11.
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein a heat-resistant temperature of the second optical component is lower than a heating temperature for curing the second adhesive in the step (g).
前記(d)工程では、前記複数の第1スペーサは、前記センサチップの前記第1主面において、前記センサ領域を避けた位置に形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 12,
In the step (d), the plurality of first spacers are formed at positions avoiding the sensor region on the first main surface of the sensor chip.
前記(d)工程では、前記複数の第1スペーサは、平面視において、前記センサチップの前記第1主面における前記センサ領域の周囲に形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。 14. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 13,
In the step (d), the plurality of first spacers are formed around the sensor region on the first main surface of the sensor chip in plan view.
前記(i)工程では、前記複数の第2スペーサは、平面視において、前記センサ領域と重ならない位置に形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。 15. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 14,
In the step (i), the plurality of second spacers are formed at positions that do not overlap the sensor region in plan view.
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