JP2024058329A - Solid-state imaging device package manufacturing method - Google Patents
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Abstract
【課題】信頼性が高い固体撮像素子パッケージを提供すること。【解決手段】本発明の一態様に係る固体撮像素子パッケージ製造方法は、撮像を行う機能部および前記機能部を取り囲むマージン部を有する固体撮像素子と、前記マージン部に配設される枠状のフレームと、前記機能部を覆うよう前記フレームに固定される透明基板と、を備える固体撮像素子パッケージを製造する方法であって、前記固体撮像素子および前記透明基板のうちの一方に、感光性樹脂組成物の積層および露光による樹脂層の形成を2回以上繰り返すことにより複数の樹脂層を有する前記フレームを形成する工程と、前記フレームに前記固体撮像素子および前記透明基板の他方を接着する工程と、を備え、前記フレームを形成する工程において、前記複数の樹脂層のうちの少なくとも1つの樹脂層の積層直後の露光量を、前記複数の樹脂層のうちの他の樹脂層の積層直後の露光量と異ならせる。【選択図】図3[Problem] To provide a highly reliable solid-state imaging device package. [Solution] A method for manufacturing a solid-state imaging device package according to one aspect of the present invention is a method for manufacturing a solid-state imaging device package including a solid-state imaging device having a functional part for capturing images and a margin part surrounding the functional part, a frame-shaped frame disposed in the margin part, and a transparent substrate fixed to the frame so as to cover the functional part, the method including the steps of forming the frame having a plurality of resin layers on one of the solid-state imaging device and the transparent substrate by repeating two or more times the formation of a resin layer by laminating a photosensitive resin composition and exposing the resin layer, and bonding the other of the solid-state imaging device and the transparent substrate to the frame, and in the step of forming the frame, the amount of exposure immediately after laminating at least one of the plurality of resin layers is made different from the amount of exposure immediately after laminating the other of the plurality of resin layers. [Selected Figure] Figure 3
Description
本発明は、固体撮像素子パッケージ製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a solid-state imaging device package.
固体撮像素子を実装した基板に固体撮像素子を取り囲む枠状のフレームを接着し、フレームの開口をガラス板等で覆った固体撮像素子パッケージが利用されている(例えば特許文献1参照)。フレームは、側方からの光が固体撮像素子入射することにより生じるゴースト等の画像品質の低下を防止する。 A solid-state imaging element package is used in which a frame that surrounds the solid-state imaging element is attached to a substrate on which the solid-state imaging element is mounted, and the opening of the frame is covered with a glass plate or the like (see, for example, Patent Document 1). The frame prevents degradation of image quality, such as ghosting, caused by light entering the solid-state imaging element from the side.
例えば撮像素子に直接カバーガラスを取り付ける、Glass on Chip (GoC)構造のような固体撮像素子パッケージの小型化および高精細化に対する要求は日々高まっている。しかしながら、フレームの小型化による接着面積の減少により、フレームが個体撮像素子および基板から剥離しやすくなるという不都合が生じ得る。このため、本発明は、信頼性が高い固体撮像素子パッケージを製造できる方法を提供することを課題とする。 The demand for smaller, more precise solid-state imaging device packages, such as those with a Glass on Chip (GoC) structure in which a cover glass is attached directly to the imaging device, is increasing day by day. However, the smaller frame reduces the bonding area, which can cause the frame to peel off easily from the solid-state imaging device and the substrate. For this reason, the present invention aims to provide a method for manufacturing a highly reliable solid-state imaging device package.
本発明の一態様に係る固体撮像素子パッケージ製造方法は、撮像を行う機能部および前記機能部を取り囲むマージン部を有する固体撮像素子と、前記マージン部に配設される枠状のフレームと、前記機能部を覆うよう前記フレームに固定される透明基板と、を備える固体撮像素子パッケージを製造する方法であって、前記固体撮像素子および前記透明基板のうちの一方に、感光性樹脂組成物の積層および露光による樹脂層の形成を2回以上繰り返すことにより複数の樹脂層を有する前記フレームを形成する工程と、前記フレームに前記固体撮像素子および前記透明基板の他方を接着する工程と、を備え、前記フレームを形成する工程において、前記複数の樹脂層のうちの少なくとも1つの樹脂層の積層直後の露光量を、前記複数の樹脂層のうちの他の樹脂層の積層直後の露光量と異ならせる。 A method for manufacturing a solid-state imaging device package according to one aspect of the present invention is a method for manufacturing a solid-state imaging device package including a solid-state imaging device having a functional part for capturing images and a margin part surrounding the functional part, a frame-shaped frame disposed in the margin part, and a transparent substrate fixed to the frame so as to cover the functional part, the method including the steps of forming the frame having a plurality of resin layers on one of the solid-state imaging device and the transparent substrate by repeating lamination of a photosensitive resin composition and formation of a resin layer by exposure to light at least two times, and bonding the other of the solid-state imaging device and the transparent substrate to the frame, and in the step of forming the frame, the exposure amount immediately after lamination of at least one of the plurality of resin layers is made different from the exposure amount immediately after lamination of the other of the plurality of resin layers.
上述の固体撮像素子パッケージ製造方法では、前記フレームを形成する工程において、前記複数の樹脂層のうちの最後の樹脂層の積層直後の露光量を、前記複数の樹脂層のうちの他の樹脂層の積層直後の露光量と異ならせてもよい。 In the above-mentioned method for manufacturing a solid-state imaging device package, in the step of forming the frame, the amount of exposure immediately after laminating the last resin layer of the plurality of resin layers may be made different from the amount of exposure immediately after laminating the other resin layers of the plurality of resin layers.
上述の固体撮像素子パッケージ製造方法では、前記フレームを形成する工程において、前記最後の樹脂層の積層直後の露光量を、前記他の樹脂層の積層直後の露光量よりも小さくしてもよい。 In the above-mentioned method for manufacturing a solid-state imaging device package, in the step of forming the frame, the amount of exposure immediately after laminating the last resin layer may be smaller than the amount of exposure immediately after laminating the other resin layers.
前記最後の樹脂層の積層直後の露光量は、前記感光性樹脂組成物をBステージ状態に留める露光量であってもよい。 The amount of exposure immediately after lamination of the final resin layer may be an amount of exposure that keeps the photosensitive resin composition in a B-stage state.
上述の固体撮像素子パッケージ製造方法において、前記複数の樹脂層のうちの少なくとも1つの樹脂層の積層直後の露光量は、前記感光性樹脂組成物をBステージ状態に留める露光量であってもよい。 In the above-mentioned method for manufacturing a solid-state imaging device package, the amount of exposure immediately after laminating at least one of the plurality of resin layers may be an amount of exposure that keeps the photosensitive resin composition in a B-stage state.
本発明に係る固体撮像素子パッケージ製造方法によれば、信頼性が高い固体撮像素子パッケージを提供できる。 The solid-state imaging device package manufacturing method according to the present invention can provide a highly reliable solid-state imaging device package.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明をする。図1は、本発明の一実施形態に係る固体撮像素子パッケージ1の断面図である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a solid-state
固体撮像素子パッケージ1は、実装基板10と、実装基板10に実装される固体撮像素子20と、固体撮像素子20に配設される枠状のフレーム30と、固体撮像素子20を間隔を空けて覆うようフレーム30に固定される透明基板40と、実装基板10上のフレーム30および透明基板40の外側を封止する封止材50と、を備える。
The solid-state
実装基板10は、固体撮像素子20を支持する構造部材である。このため、実装基板10は、十分な剛性を有する材料から形成される。実装基板10は、電気的に回路に組み込まれる構成要素を有しない単なる支持体であってもよいが、固体撮像素子20に電力を供給し、固体撮像素子20から信号を取り出す回路が形成された回路基板であることが好ましい。本実施形態において、実装基板10は、固体撮像素子20と電気的に接続するために端子11を含む回路が形成された回路基板である。
The
実装基板10としては、例えばポリイミド、ポリエステル、セラミック、エポキシ、ビスマレイミドトリアジン樹脂、フェノール樹脂等の有機物や、紙やガラス繊維不織布などに前記の有機物を含侵させて加熱硬化させた構造物、アルミナ、窒化アルミニウム、酸化ベリリウム、窒化ケイ素などのセラミック、金属基板などが挙げられる。この中で好ましいものとしてはガラスエポキシ基板、セラミック基板、ビスマレイミドトリアジン樹脂基板が挙げられる。これら絶縁基板の表面または内部に、金属配線パターンや金属バンプを有する回路を形成することができる。
Examples of the
固体撮像素子20は、撮像を行う機能部21と、機能部21を取り囲むマージン部22と、マージン部22のさらに外側に設けられる接続部23と、を有する。固体撮像素子20は、実装基板10の透明基板40に対向する側に実装され得る。機能部21としては、例えばCMOSイメージセンサ等の2次元撮像素子構造が形成され得る。マージン部22は、フレーム30を固定する領域であり、露出すべき構成要素が設けられていない(埋設配線などは設けられてもよい)。接続部23は、固体撮像素子20を実装基板10等に電気的に接続するための端子231が配設される領域である。本実施形態において、固体撮像素子20と実装基板10は、ワイヤ232によって電気的に接続されている。
The solid-
フレーム30は、透明基板40と共に固体撮像素子20上に機能部21を封入する密閉空間を形成する。フレーム30は、光硬化性樹脂を主体とする感光性樹脂組成物から形成される。フレーム30は、複数の樹脂層31~36を積層してなる。フレーム30は、複数の樹脂層31~36の平面形状が異なることによって、内周面に凹凸を有してもよい。フレーム30の内周面に凹凸を形成することにより、フレーム30の内周面に入射する光を散乱させ、フレーム30で反射した光が機能部21に入射することを抑制できる。樹脂層31~36の数としては、2以上であればよいが、例えば3以上100以下が好ましく、5以上50以下がより好ましい。
The
フレーム30は、固体撮像素子20に対する相対位置姿勢および透明基板40に対する相対位置姿勢を正確に定めるために、固体撮像素子20および透明基板40の両方に、接着剤等を介せずに直接接合されることが好ましい。また、フレーム30は、機能部21に側方から光が入射することを防止できるよう、顔料または光拡散材を含有する樹脂組成物から形成されることが好ましい。さらに、フレーム30は、内周面での反射光が機能部21に入射することを抑制するために、内周面が透明基板40側に向かって縮径する逆テーパー状に形成されることが好ましく、例えば階段状またはドーム状に透明基板40側で内周面の縮径率がより小さくなるような形状とされてもよい。
In order to accurately determine the relative position and orientation of the
透明基板40は、固体撮像素子20に光が入射することを可能にする。透明基板40は、ガラスやサファイヤなどの透明セラミック、アクリル樹脂やポリカーボネート等の透明プラスチックを用いることができ、信頼性の観点から透明セラミックが好ましい。汎用性の観点から、ガラスが用いられることが好ましい。ガラスの種類は特に限定されないが、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラス等が挙げられる。透明基板40は、フレーム30に接着剤により接着されてもよいが、透明基板40の一方の面にフレーム30の材料が直接積層されることが好ましい。
The
封止材50は、実装基板10上の固体撮像素子20、フレーム30および透明基板40の外側を封止することにより、フレーム30および透明基板40が外部の物体により固体撮像素子20から引き剥がされることを防止する。また、封止材50は、ワイヤ232を保護し、実装基板10と固体撮像素子20との電気的接続を担保する。
The sealing
封止材50としては、例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂が好ましく、強靭性や耐熱性の観点からエポキシ樹脂が特に好ましい。また、封止材50は、機能部21に意図しないノイズ光が入射することを防止できるよう、光拡散材または光吸収材を含有する樹脂組成物から形成されることが好ましい。また、封止材50は、形成を容易にするために、硬化前においてチクソ性有するようシリカ等の充填剤を含有してもよい。
As the
以上の固体撮像素子パッケージ1は、図2に示す本発明の一実施形態に係る固体撮像素子パッケージ製造方法によって製造できる。本実施形態に係る固体撮像素子パッケージ製造方法は、固体撮像素子20に固体撮像素子20を実装する工程(ステップS1:素子実装工程)と、透明基板40に感光性樹脂組成物によってフレーム30を形成する工程(ステップS2:フレーム形成工程)と、実装基板10に実装された固体撮像素子20をフレーム30に接着する工程(ステップS3:素子接着工程)と、を備える。
The above solid-state
ステップS1の素子実装工程では、実装基板10に固体撮像素子20を実装する。固体撮像素子20の実装方法としては、特に限定されず、例えばワイヤボンディング、フリップチップボンディング等の周知の実装技術を採用することができる。
In the element mounting process of step S1, the solid-
ステップS2のフレーム形成工程では、透明基板40に感光性樹脂組成物の積層および露光による樹脂層31~36の形成を2回以上繰り返すことにより複数の樹脂層31~36を有するフレーム30を形成する。具体的には、フレーム形成工程、図3に示すように、層番号を管理するループパラメータnを初期設定する工程(ステップS21:ループパラメータ設定工程)と、第n番目の樹脂層31~36の形成条件を取得する工程(ステップS22:条件取得工程)と、感光性樹脂組成物を積層する工程(ステップS23:積層工程)と、積層した感光性樹脂組成物を露光する工程(ステップS24:露光工程)と、形成した樹脂層31~36の数を確認する工程(ステップS25:層数確認工程)と、ループパラメータnを加算する工程(ステップS26:ループパラメータ加算工程)と、を備える。
In the frame formation process of step S2, the formation of resin layers 31-36 by laminating a photosensitive resin composition on a
ステップS21のループパラメータ設定工程では、形成する樹脂層31~36の番号を示すループパラメータnを初期値である1に設定する。
In the loop parameter setting process of step S21, the loop parameter n, which indicates the number of the
ステップS22の条件取得工程では、ループパラメータnが示す樹脂層31~36の形成条件を取得する。具体的な形成条件としては、n番目の樹脂層31~36の平面形状、厚み、露光時間等を挙げることができる。形成条件の中でも露光量は、樹脂層31~36によって異なる値とされる。樹脂層31~36のうちの少なくとも1つの樹脂層の積層直後の露光工程における露光量は、樹脂層31~36のうちの他の樹脂層の積層直後の露光工程における露光量と異なる値に設定される。 In the condition acquisition process of step S22, the formation conditions of the resin layers 31-36 indicated by the loop parameter n are acquired. Specific formation conditions include the planar shape, thickness, exposure time, etc. of the nth resin layer 31-36. Among the formation conditions, the exposure amount is set to a different value for each of the resin layers 31-36. The exposure amount in the exposure process immediately after lamination of at least one of the resin layers 31-36 is set to a different value from the exposure amount in the exposure process immediately after lamination of the other resin layers of the resin layers 31-36.
ステップS23の積層工程では、条件取得工程で取得した条件にしたがって感光性樹脂組成物を積層する。感光性樹脂組成物を積層する具体的な手段としては、インクジェット3Dプリンター、光造形3Dプリンター、スクリーン印刷機等を採用できる。 In the lamination process of step S23, the photosensitive resin composition is laminated according to the conditions acquired in the condition acquisition process. Specific means for laminating the photosensitive resin composition include an inkjet 3D printer, a stereolithography 3D printer, a screen printer, etc.
ステップS24の露光工程では、条件取得工程で取得した条件にしたがって、積層工程で積層した感光性樹脂組成物を露光する。各露光工程における露光量の下限としては、直前の積層工程で積層された感光性樹脂組成物の流動性を低下させ、次の積層工程で積層される感光性樹脂組成物を支持できる保形成を付与できる最小量とされる。一方、各露光工程における露光量の上限としては、次に積層される樹脂層32~36との密着性の低下および不必要な残留応力の発生を防止するために、直前の積層工程で積層された感光性樹脂組成物をBステージ状態に留める最大量とされる。さらに、全ての樹脂層31~36を積層した時点での最初に積層した樹脂層31の累積露光量が当該樹脂層31をBステージ状態に留めるよう、各露光工程における露光量を設定することが好ましい。
In the exposure step of step S24, the photosensitive resin composition laminated in the lamination step is exposed according to the conditions acquired in the condition acquisition step. The lower limit of the exposure amount in each exposure step is the minimum amount that can reduce the fluidity of the photosensitive resin composition laminated in the immediately preceding lamination step and provide a retention form that can support the photosensitive resin composition laminated in the next lamination step. On the other hand, the upper limit of the exposure amount in each exposure step is the maximum amount that keeps the photosensitive resin composition laminated in the immediately preceding lamination step in a B-stage state in order to prevent a decrease in adhesion with the next resin layer 32-36 to be laminated and the generation of unnecessary residual stress. Furthermore, it is preferable to set the exposure amount in each exposure step so that the cumulative exposure amount of the first
ステップS25の層数確認工程では、必要な全ての樹脂層31~36が形成されたか否か、つまりループパラメータnが形成すべき樹脂層31~36の数に到達しているか否かを確認する。全ての樹脂層31~36が形成されている場合はこの処理を終了するが、全ての樹脂層31~36が形成されていない場合は、ステップS26に進む。 In the layer number confirmation process in step S25, it is confirmed whether all the necessary resin layers 31 to 36 have been formed, that is, whether the loop parameter n has reached the number of resin layers 31 to 36 to be formed. If all the resin layers 31 to 36 have been formed, this process ends, but if not all the resin layers 31 to 36 have been formed, the process proceeds to step S26.
ステップS26のループパラメータ加算工程では、ループパラメータnに1を加算する。ループパラメータnを加算したなら、ステップS2に戻って、次の樹脂層31~36を形成する。 In the loop parameter addition process of step S26, 1 is added to the loop parameter n. Once the loop parameter n has been added, the process returns to step S2 to form the next resin layer 31-36.
このように、フレーム30を形成する工程において、少なくとも1つの樹脂層31~36の積層直後の露光量を他の樹脂層31~36の積層直後の露光量と異ならせることによって、フレーム30を正確な形状に形成しつつ、フレーム30の強度および密着性を向上できる。例として、一部の樹脂層31~36の積層直後の露光量を他の樹脂層31~36の積層直後の露光量と異ならせてもよく、各樹脂層31~36の積層直後の露光量を徐々に変化させてもよい。
In this way, in the process of forming the
特に、最後の樹脂層36の積層直後の露光量を、他の樹脂層31~36の積層直後の露光量と異ならせることによって、フレーム30の強度を向上できる。具体的には、最後の樹脂層31の露光量を、感光性樹脂組成物をBステージ状態まで硬化できる露光量とし、他の樹脂層32~36の露光量を次の樹脂層33~36を支持できる程度まで感光性樹脂組成物を硬化させる最低限の露光量とすることにより、フレーム30の内部の残留応力の生成を抑制し、フレーム30の冷熱衝撃耐性を向上できる。また、最後の樹脂層36の露光量を固体撮像素子20を支持できる程度まで感光性樹脂組成物を硬化させる最低限の露光量とし、他の樹脂層31~35の露光量を感光性樹脂組成物をBステージ状態まで硬化できる露光量とすることにより、フレーム30に、素子接着工程において形状保保持できる強度を付与しつつ、フレーム30と固体撮像素子との密着性を向上できる。
In particular, the strength of the
ステップS3の素子接着工程では、フレーム30の透明基板40と反対側に固体撮像素子20を接着する。フレーム30と固体撮像素子20との接着は、熱圧着により最後の樹脂層36を固体撮像素子20に溶着させることにより行うことが好ましい。接着剤を使用しないことで、接着剤の厚みのバラツキ等に起因する固体撮像素子20と透明基板40との相対位置の誤差を防止できる。
In the element bonding process of step S3, the solid-
以上の固体撮像素子パッケージ製造方法によって製造される固体撮像素子パッケージ1は、透明基板40上感光性樹脂組成物によりフレーム30を形成するため、フレーム30の位置決め精度が高く、撮影画像の画像品質が高い。また、本実施形態の固体撮像素子パッケージ製造方法では、フレーム30を複数の樹脂層31~36に分けて段階的に形成し、樹脂層31~36の露光量を異ならせるため、フレーム30の強度および固体撮像素子20に対する接着性を担保できるので、信頼性を向上できる。
The solid-state
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、種々の変更および変形が可能である。本発明に係る固体撮像素子パッケージ製造方法では、固体撮像素子および透明基板のうちの一方にフレームを形成し、フレームに他方を接着すればよく、固体撮像素子にフレームを形成し、形成したフレームに透明基板を接着してもよい。また、上述の実施形態では、ループパラメータを用いて樹脂層の露光量等を順次設定したが、全ての樹脂層の形成条件を順番に記述するプログラムに従ってフレームを形成する等の変更が可能である。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and various modifications and variations are possible. In the solid-state imaging element package manufacturing method according to the present invention, a frame may be formed on one of the solid-state imaging element and the transparent substrate, and the other may be bonded to the frame. Alternatively, a frame may be formed on the solid-state imaging element, and the transparent substrate may be bonded to the frame. In the above-mentioned embodiment, the exposure amount of the resin layer, etc., is set sequentially using loop parameters, but modifications such as forming the frame according to a program that describes the formation conditions of all the resin layers in order are possible.
以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.
<感光性樹脂組成物>
フレームの形成材料として、主鎖に環状ポリシロキサン構造を有し、カチオン重合性基およびアルカリ可溶性基を有する主ポリマー100重量部に、ダイセル社製の脂環式エポキシ化合物「セロキサイド2021P」15~40重量部と、サンアプロ社製の光カチオン重合開始剤「CPI-210S」3重量部と、BASF社製の酸化防止剤「IRGANOX1010」0.1重量部と、フィラーとして日本アエロジル社製のヒュームドシリカ「R974」(比表面積200)、「R8200」(比表面積200)または「R972」(比表面積130)0重量部または5重量部と、を混合した感光性樹脂組成物を調整した。なお、脂環式エポキシ化合物は、感光性樹脂組成物のガラス転移点を調整する目的で配合した。
<Photosensitive resin composition>
As a material for forming the frame, a photosensitive resin composition was prepared by mixing 100 parts by weight of a main polymer having a cyclic polysiloxane structure in the main chain and having a cationic polymerizable group and an alkali-soluble group, 15 to 40 parts by weight of an alicyclic epoxy compound "Celloxide 2021P" manufactured by Daicel Corporation, 3 parts by weight of a photocationic polymerization initiator "CPI-210S" manufactured by San-Apro Co., Ltd., 0.1 parts by weight of an antioxidant "IRGANOX1010" manufactured by BASF Corporation, and 0 parts by weight or 5 parts by weight of fumed silica "R974" (specific surface area 200), "R8200" (specific surface area 200) or "R972" (specific surface area 130) manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd. as a filler. The alicyclic epoxy compound was blended for the purpose of adjusting the glass transition point of the photosensitive resin composition.
前記主ポリマーは、以下の手順で調整した。先ず、ジアリルイソシアヌレート40gとジアリルモノメチルイソシアヌレート29gと1,4-ジオキサン264gとの混合物に、ユミコアプレシャスメタルズ・ジャパン社製の白金ビニルシロキサン錯体キシレン溶液「Pt-VTSC-3X」124mgを加えて溶液L1を得た。また、別途、1,3,5,7-テトラハイドロジェン-1,3,5,7-テトラメチルシクロテトラシロキサン88gをトルエン176gに溶解させて溶液L2を得た。そして、酸素を3体積%含有する窒素雰囲気下において、溶液L2を温度105℃に加熱した状態で、溶液L2に溶液L1を3時間かけて滴下し、滴下終了後、温度105℃に保持しつつ30分間攪拌して、溶液L3を得た。なお、得られた溶液L3に含まれる化合物のアルケニル基の反応率を、1H-NMRで測定したところ、当該反応率は95%以上であった。また、別途、1-ビニル-3,4-エポキシシクロヘキサン62gをトルエン62gに溶解させて溶液L4を得た。そして、酸素を3体積%含有する窒素雰囲気下、溶液L3を温度105℃に加熱した状態で、溶液L3に、溶液L4を1時間かけて滴下し、滴下終了後、温度105℃に保持しつつ30分間攪拌して、溶液L5を得た。なお、得られた溶液L5に含まれる化合物のアルケニル基の反応率を、1H-NMRで測定したところ、当該反応率は95%以上であった。次いで、溶液L5を冷却した後、溶液L5から溶媒(トルエン、キシレンおよび1,4-ジオキサン)を減圧留去し、主ポリマーを得た。主ポリマーは、1分子中に複数個のカチオン重合性基と複数個のアルカリ可溶性基とを有し、かつ主鎖に環状ポリシロキサン構造を有していた。 The main polymer was prepared by the following procedure. First, 124 mg of platinum vinylsiloxane complex xylene solution "Pt-VTSC-3X" manufactured by Umicore Precious Metals Japan was added to a mixture of 40 g of diallyl isocyanurate, 29 g of diallyl monomethyl isocyanurate, and 264 g of 1,4-dioxane to obtain solution L1. Separately, 88 g of 1,3,5,7-tetrahydrogen-1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane was dissolved in 176 g of toluene to obtain solution L2. Then, in a nitrogen atmosphere containing 3% by volume of oxygen, solution L1 was dropped into solution L2 over a period of 3 hours while solution L2 was heated to a temperature of 105°C. After the dropwise addition, the mixture was stirred for 30 minutes while maintaining the temperature at 105°C to obtain solution L3. The reaction rate of the alkenyl group of the compound contained in the obtained solution L3 was measured by 1H-NMR, and the reaction rate was 95% or more. Separately, 62 g of 1-vinyl-3,4-epoxycyclohexane was dissolved in 62 g of toluene to obtain solution L4. Then, in a nitrogen atmosphere containing 3% by volume of oxygen, solution L3 was heated to a temperature of 105°C, and solution L4 was added dropwise to solution L3 over 1 hour. After completion of the addition, the temperature was kept at 105°C and the mixture was stirred for 30 minutes to obtain solution L5. The reaction rate of the alkenyl group of the compound contained in the obtained solution L5 was measured by 1H-NMR, and the reaction rate was 95% or more. Next, solution L5 was cooled, and the solvent (toluene, xylene, and 1,4-dioxane) was distilled off from solution L5 under reduced pressure to obtain a main polymer. The main polymer had multiple cationic polymerizable groups and multiple alkali-soluble groups in one molecule, and had a cyclic polysiloxane structure in the main chain.
<固体撮像素子パッケージの試作>
透明基板に上記感光性樹脂組成物よってフレームを形成し、固体撮像素子パッケージの試作例1~10を試作した。具体的には、透明基板(10cm×10cm、厚み0.4mm)上に、線幅200μm、厚み50μmの四角筒状構造を有するフレームを複数個形成し、透明基板のフレームが設けられていない面にダイシングフィルムを仮接着した後、ダイシングブレードで切断し、ダイシングフィルムをはがして、個片化されたフレーム付透明基板を得た。次いで、得られたフレーム付透明基板と、固体撮像素子が実装された実装基板とを積層し、温度120℃のホットプレート上で500gの荷重を30秒間かけることにより固体撮像素子とフレームを熱圧着し、さらに200℃のオーブンで感光性樹脂組成物を完全に硬化させて固体撮像素子パッケージの試作例を得た。なお、実装基板としては、固体撮像素子を外部と接続するための配線を提供する配線基板を使用した。また、固体撮像素子とフレームを接着した後、実装基板の外周部に封止樹脂を盛り付け、固体撮像素子、フレームおよび透明基板の外周部を封止した。
<Prototype of solid-state imaging device package>
A frame was formed on a transparent substrate using the photosensitive resin composition, and solid-state imaging
試作例1~3は、インクジェット3Dプリンターを用い、感光性樹脂組成物の積層および紫外光の露光による樹脂層の形成を繰り返すことにより10層の樹脂層を有するフレームを形成した。試作例4~6は、光造形3Dプリンターを用い、10層の樹脂層を有するフレームを形成した。試作例7~9は、スクリーン印刷機を用い、10層の樹脂層を有するフレームを形成した。試作例10は、ディスペンサーを用い、試作例1,4,7は、第1層から第9層までの感光性樹脂組成物の積層直後の紫外光の露光量を10mJ、第10層の感光性樹脂組成物の積層直後の紫外光の露光量を500mJとした(露光量パターン1)。試作例2,5,8は、第1層から第9層までの感光性樹脂組成物の積層直後の紫外光の露光量を500mJ、第10層の感光性樹脂組成物の積層直後の紫外光の露光量を10mJとした(露光量パターン2)。試作例3,6,9は、全10層の感光性樹脂組成物の積層直後の紫外光の露光量を500mJとした(露光量パターン3)。試作例10は、ディスペンス直後の紫外光の露光量を500mJとした(露光量パターン4)。なお、感光性樹脂組成物は、500mJの紫外光の露光量によりBステージ状態まで硬化する。
In
<固体撮像素子パッケージの評価>
[ダイシェア強度]
固体撮像素子パッケージの各試作例について、DAGE製社のダイシェア試験機「SERIES4000」を用いて、固体撮像素子から透明基板を剥離する試験を行い、剥離荷重の最大値をダイシェア強度とした。具体的には、ダイシェア強度は、MIL規格883に準拠し、シェア高さ50μm、シェアスピード80μm/sで測定した。ダイシェア強度が高いほど、接着性が高く、冷熱衝撃等の信頼性が高いと評価される。
<Evaluation of solid-state imaging device packages>
[Die shear strength]
For each prototype of the solid-state imaging device package, a test was conducted to peel the transparent substrate from the solid-state imaging device using a die shear tester "SERIES4000" manufactured by DAGE Co., Ltd., and the maximum peel load was taken as the die shear strength. Specifically, the die shear strength was measured in accordance with MIL Standard 883 at a shear height of 50 μm and a shear speed of 80 μm/s. The higher the die shear strength, the higher the adhesiveness and the higher the reliability against thermal shocks and the like.
[冷熱衝撃耐性]
固体撮像素子パッケージの各試作例について、日立ジョンソンコントロールズ空調社製のヒートショック試験装置「コスモピアS」を用いて、-50℃の雰囲気下で30分保持した後、125℃の雰囲気下で30分保持する操作を500サイクル行った。次いで、光学顕微鏡により光半導体装置をガラス基板側から観察し、フレームのクラック箇所の数と、フレームの剥離箇所の数とを計数した。そして、クラック箇所の数と剥離箇所の数との合計が5未満であるものを「A」、クラック箇所の数と剥離箇所の数との合計が5以上10未満であるものを「B」、クラック箇所の数と剥離箇所の数との合計が10以上であるものを「C」とした。
[Thermal shock resistance]
For each prototype of the solid-state imaging device package, a heat shock tester "Cosmopia S" manufactured by Hitachi Johnson Controls Air Conditioning was used to hold the device in an atmosphere of -50°C for 30 minutes, followed by 500 cycles of holding the device in an atmosphere of 125°C for 30 minutes. Next, the optical semiconductor device was observed from the glass substrate side with an optical microscope, and the number of cracked parts of the frame and the number of peeled parts of the frame were counted. Then, the device with the total number of cracked parts and the number of peeled parts being less than 5 was rated as "A", the device with the total number of cracked parts and the number of peeled parts being 5 or more but less than 10 was rated as "B", and the device with the total number of cracked parts and the number of peeled parts being 10 or more was rated as "C".
固体撮像素子パッケージの各試作例について、フレームの形成方法と、露光量のパターンと、ダイシェア強度と、冷熱衝撃耐性と、を次の表1にまとめて示す。 The frame formation method, exposure pattern, die shear strength, and thermal shock resistance for each prototype solid-state imaging device package are summarized in Table 1 below.
インクジェット3Dプリンター、光造形3Dプリンターおよびスクリーン印刷機のいずれを用いる場合でも、少なくとも1つの樹脂層の積層直後の露光量を他の樹脂層の積層直後の露光量と異ならせることによって、樹脂層の積層直後の露光量を一定するよりも冷熱衝撃耐性を向上できることが確認された。さらに、最後の樹脂層の積層直後の露光量を他の樹脂層の積層直後の露光量よりも小さくすることによって、ダイシェア強度を向上できることが確認された。 Whether an inkjet 3D printer, a stereolithography 3D printer, or a screen printer is used, it has been confirmed that by making the amount of exposure immediately after lamination of at least one resin layer different from the amount of exposure immediately after lamination of the other resin layers, it is possible to improve thermal shock resistance more than if the amount of exposure immediately after lamination of the resin layers was constant. Furthermore, it has been confirmed that the die shear strength can be improved by making the amount of exposure immediately after lamination of the last resin layer smaller than the amount of exposure immediately after lamination of the other resin layers.
1 固体撮像素子パッケージ
10 実装基板
20 固体撮像素子
21 機能部
22 マージン部
23 接続部
30 フレーム
31~36 樹脂層
40 透明基板
50 封止材
REFERENCE SIGNS
Claims (5)
前記固体撮像素子および前記透明基板のうちの一方に、感光性樹脂組成物の積層および露光による樹脂層の形成を2回以上繰り返すことにより複数の樹脂層を有する前記フレームを形成する工程と、
前記フレームに前記固体撮像素子および前記透明基板の他方を接着する工程と、
を備え、
前記フレームを形成する工程において、前記複数の樹脂層のうちの少なくとも1つの樹脂層の積層直後の露光量を、前記複数の樹脂層のうちの他の樹脂層の積層直後の露光量と異ならせる、固体撮像素子パッケージ製造方法。 A method for manufacturing a solid-state imaging element package including a solid-state imaging element having a functional section for capturing an image and a margin section surrounding the functional section, a frame disposed in the margin section, and a transparent substrate fixed to the frame so as to cover the functional section, comprising:
forming the frame having a plurality of resin layers on one of the solid-state imaging element and the transparent substrate by repeating a process of laminating a photosensitive resin composition and forming a resin layer by exposure two or more times;
bonding the other of the solid-state imaging element and the transparent substrate to the frame;
Equipped with
A method for manufacturing a solid-state imaging element package, in which, in the process of forming the frame, the amount of exposure immediately after lamination of at least one of the plurality of resin layers is made different from the amount of exposure immediately after lamination of other resin layers of the plurality of resin layers.
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