JP2749357B2 - How to mount a multi-chip image sensor - Google Patents

How to mount a multi-chip image sensor

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JP2749357B2 JP1087319A JP8731989A JP2749357B2 JP 2749357 B2 JP2749357 B2 JP 2749357B2 JP 1087319 A JP1087319 A JP 1087319A JP 8731989 A JP8731989 A JP 8731989A JP 2749357 B2 JP2749357 B2 JP 2749357B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、等倍密着型イメージスキャナ等に用いられ
るマルチチップ型イメージセンサの実装方法に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mounting method of a multi-chip image sensor used for a 1: 1 contact image scanner or the like.

従来の技術 近年、イメージスキャナ等にあっては、光学系の小型
化を図るため、センサ自体を等倍構成する等倍密着型イ
メージセンサの開発が活発化している。この場合、例え
ばSiウエハによるICイメージセンサチップを用いるもの
では、Siウエハサイズにより長さが制限されるため、通
常サイズの原稿についても読取り可能に長尺化するため
には、複数個のICイメージセンサチップを同一基板上に
配列する必要がある。このようなマルチチップ型のもの
が、例えばTV学会における「ICS87−55」の「CCD密着イ
メージセンサ」により知られている。
2. Description of the Related Art In recent years, in image scanners and the like, in order to reduce the size of an optical system, development of a unit-size close-contact type image sensor in which the sensor itself is configured in a unit size has been activated. In this case, for example, when an IC image sensor chip using a Si wafer is used, the length is limited by the size of the Si wafer. It is necessary to arrange the sensor chips on the same substrate. Such a multi-chip type is known, for example, as “CCD contact image sensor” of “ICS87-55” in the TV Society.

このようなマルチチップ型イメージセンサとしては、
例えば、各々同一ピツチで形成された受光画素部を有す
る複数個のシリコン製のICイメージセンサチップを一直
線状に配列することになる。
As such a multi-chip image sensor,
For example, a plurality of silicon IC image sensor chips each having a light receiving pixel portion formed with the same pitch are arranged in a straight line.

このような複数個のICイメージセンサチップは例えば
同一のアルミナ基板上にダイボンディングされて固定さ
れる。このようなダイボンディング方式としては、次の
ような各種方式がある。
Such a plurality of IC image sensor chips are fixed by, for example, die bonding on the same alumina substrate. As such a die bonding method, there are the following various methods.

ここに、各種方式の特徴につき、…接合材料、…
ダイ裏面のメタライゼーション、…作業温度、…作
業雰囲気、…オーミック性、…熱放散性、…ワイ
ヤボンディング適応性、…炉シール適応性、…量産
性、…コストの順に示すものとする。
Here, regarding the features of the various methods, ... joining materials, ...
Metallization on the back of the die, working temperature, working atmosphere, ohmic properties, heat dissipation, wire bonding adaptability, furnace seal adaptability, mass productivity, and cost.

a.共晶接合法 Au−Si,Au−Ge又はAu−Sn、 不要又はAu蒸着、 320〜450℃、 不活性雰囲気又は還元雰囲気、 良、良、適、適、良、高 b.はんだ接合法 Pb系はんだ又はSn系はんだ、 Ni,Ni−Au又はCr−Ni−Au等、 250〜350℃、 不活性雰囲気又は還元雰囲気、 良、良、熱圧着法のみ不適、適、良、中 c.樹脂接着法 Ag+エポキシ、Ag+ポリイミド又はAg+シリコン、 不要、 常温(硬化は150〜200℃)、 エア又は不活性雰囲気、 不安定、不良、適、 ポリイミド系のみ適、優、低 d.ガラス接着法 PbO−B2O2系ガラス、 不要、 420〜600℃、 エア 不良、不良、適、適、やや不良、中 このようなダイボンディング方式は何れも高温の作業
温度を要するが、cの樹脂接着法によれば、他のダイボ
ンディング法(共晶接合法、はんだ接合法、ガラス接着
法)に比べて、現状では、その信頼性、作業性、量産性
等に優れている。
a. Eutectic bonding method Au-Si, Au-Ge or Au-Sn, unnecessary or Au deposition, 320-450 ° C, inert atmosphere or reducing atmosphere, good, good, suitable, suitable, good, high b. Solder bonding Legal Pb-based solder or Sn-based solder, Ni, Ni-Au or Cr-Ni-Au, etc., 250-350 ° C, inert atmosphere or reducing atmosphere, good, good, unsuitable only for thermocompression bonding, suitable, good, medium c .Resin bonding method Ag + Epoxy, Ag + Polyimide or Ag + Silicon, Not required, Room temperature (Curing at 150-200 ℃), Air or inert atmosphere, Instable, Poor, Suitable, Suitable for polyimide only, Excellent, Low d. law PbO-B 2 O 2 -based glass, unwanted, four hundred and twenty to six hundred ° C., air defect, defective, suitable, proper, rather poor, in such die-bonding method is required a working temperature of both the high temperature, the resin of the c At present, compared to other die bonding methods (eutectic bonding method, solder bonding method, glass bonding method), Of reliability, workability, is excellent in mass production, and the like.

この樹脂接着法では、常温下で基板上に加熱硬化型の
ダイボンディング用接着剤をチップ幅相当にてディスペ
ンス法、スタンプ法、スクリーン印刷法などにより数10
μm程度の厚さで塗布し、その上に各チップを位置合せ
しながら押付け配置し、その後で、オーブンによるバッ
チ処理で、120℃〜250℃の加熱温度にて1〜2時間のキ
ュア(硬化)を実施するものである。
In this resin bonding method, a thermosetting die bonding adhesive is applied on a substrate at room temperature by a dispensing method, a stamping method, a screen printing method, or the like in an amount equivalent to a chip width.
Apply with a thickness of about μm, press and arrange each chip on it while aligning them, and then cure in a batch process in an oven at a heating temperature of 120 ° C to 250 ° C for 1 to 2 hours (curing) ).

ここに、導電性を持つダイボンディング用接着剤とし
ては、例えば、下記のような品名のものがある。ここ
に、各品名の接着剤の特性につき、 …性状(配合比)、…溶剤の有無、…組成(充填
剤/樹脂)、…キュア条件(温度/時間)、…体積
抵抗率(Ω・cm)、…熱伝導率(cal/cm・sec・
℃)、…抽出不純物(Cl-|Na+)の順に示すものとす
る。、 A.ケミタイトCT212(東芝ケミカル社製) 一液性、有、Ag/エポキシ、 200℃/1hr、0.6×10-4、6×10-3、 5|5 B.EN−4000(日立化成社製) 一液性、有、Ag/エポキシ、 175℃/1hr、2×10-4、6×10-3、 10|10 C.EN−4070X−13(日立化成社製) 一液性、無、Ag/エポキシ、 150℃/1hr〜250℃/40sec、 3.3×10-4、−、10|10 D.CRM−1038(住友ベークライト社製) 一液性、無、Ag/エポキシ、 200℃/1hr〜170℃/20sec+350℃/20sec、2×1
0-4、3×10-3、10|10 E.CRM−1058(住友ベークライト社製) 一液性、有、Ag/ポリイミド、 150℃/1hr〜250℃/1hr、 2×10-4、−、10|20 F.Ablebond 84−1 LMI(Ablestic社製) 一液性、無、Ag/エポキシ、 150℃/1hr、2×10-4、4.5×10-3、 10|10 G.Ablebond 71−1 LMI(Ablestic社製) 一液性、有、Ag/ポリイミド、 150℃/30min〜275℃/30min、 2×10-4、−、10|5 H.EPO−TEK H−20ELC(Epoxy Technology社製) 二液性(1:1)、無、 Ag/エポキシ、120℃/15min、 3×10-4、4×10-3、30|− I.EPO−TEK H35−175M (Epoxy Technology社製) 一液性、無、Ag/エポキシ、 180℃/1hr、2×10-4、−、 10|10 J.Du Pont 4621D(Du Pont社製) 一液性、有、Ag/エポキシ、 175℃/1hr、4×10-4、−、 20|10 K.C−990(Amicon社製) 一液性、無、Ag/エポキシ、 155℃/1hr、6.5×10-4、−、 10|5 L.C−940−AXLC(Amicon社製) 一液性、有、Ag/ポリイミド、 175℃/30min〜275℃/30min、 −、−、10|20 発明が解決しようとする課題 このようなマルチチップ型イメージセンサにあって
は、各ICイメージセンサチップ間でもその受光画素部の
間隔がチップ内の受光画素部の間隔と同じとなるように
適正に維持される必要がある。この間隔が適正に維持さ
れないと、受光画素部の連続性が乱れるため、読取り品
質が劣化してしまうためである。
Here, examples of the conductive die bonding adhesive include the following product names. Here, regarding the properties of the adhesive of each product name, ... properties (mixing ratio), presence or absence of solvent, ... composition (filler / resin), ... cure conditions (temperature / time), ... volume resistivity (Ωcm) ), Thermal conductivity (cal / cm-sec.)
° C.), ... extracted impurities (Cl - | shall indicate in the order of Na +). , A. Chemitite CT212 (manufactured by Toshiba Chemical Co., Ltd.) One-part, yes, Ag / epoxy, 200 ° C / 1 hr, 0.6 × 10 -4 , 6 × 10 -3 , 5 | 5 B.EN-4000 (Hitachi Chemical Co., Ltd.) One-part, yes, Ag / epoxy, 175 ° C / 1hr, 2 × 10 -4 , 6 × 10 -3 , 10 | 10 C.EN-4007X-13 (manufactured by Hitachi Chemical) One-part, no , Ag / epoxy, 150 ° C / 1hr-250 ° C / 40sec, 3.3 × 10 -4 ,-, 10 | 10 D.CRM-1038 (manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd.) One-part, none, Ag / epoxy, 200 ° C / 1hr ~ 170 ℃ / 20sec + 350 ℃ / 20sec, 2 × 1
0 -4 , 3 × 10 -3 , 10 | 10 E.CRM-1058 (manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd.) One-part, yes, Ag / polyimide, 150 ° C / 1hr-250 ° C / 1hr, 2 × 10 -4 -, 10 | 20 F. Ablebond 84-1 LMI (Ablestic) One-part, None, Ag / Epoxy, 150 ° C / 1hr, 2 × 10 -4 , 4.5 × 10 -3 , 10 | 10 G. Ablebond 71-1 LMI (manufactured by Ablestic) One-part, yes, Ag / polyimide, 150 ° C / 30min-275 ° C / 30min, 2 × 10 -4 ,-, 10 | 5 H.EPO-TEK H-20ELC (Epoxy Technology) Two-part (1: 1), None, Ag / Epoxy, 120 ° C / 15min, 3 × 10 -4 , 4 × 10 -3 , 30 |-I.EPO-TEK H35-175M (Epoxy Technology One-part, None, Ag / Epoxy, 180 ° C / 1hr, 2 × 10 -4 ,-, 10 | 10 J. Du Pont 4621D (Du Pont) One-part, Yes, Ag / Epoxy, 175 ° C / 1hr, 4 × 10 -4 ,-, 20 | 10 KC-990 (manufactured by Amicon) One-part, none, Ag / Epoxy, 155 ° C / 1hr, 6.5 × 10 -4 ,-, 10 | 5 LC-940-AXLC (manufactured by Amicon) One-part, yes, Ag / polyimide, 175 ° C./30 min to 275 ° C./30 min, −, −, 10 | 20 Problems to be Solved by the Invention In such a multi-chip image sensor, the distance between the light receiving pixel portions even between each IC image sensor chip. Needs to be properly maintained so as to be equal to the interval between the light receiving pixel portions in the chip. If this interval is not properly maintained, the continuity of the light receiving pixel portion is disrupted, and the reading quality is degraded.

ところが、従来のようなダイボンディング用接着剤に
よる実装方法の場合、前述した文献中の「4.2 ダイボ
ンディング」の欄にも記載されているように、各チップ
のキュア時にチップずれを生じてしまい、隣接チップ間
の画素ピツチが変動してしまう。これにより、上記のよ
うな読取り品質の劣化が生ずる。このようなダイボンデ
ィング時のチップずれは、前述したダイボンディング用
接着剤のキュア温度(硬化温度)が何れの場合でも100
℃以上であるため、Siによるセンサチップの熱膨張係数
αSi≒3.5×10-6〔1/℃〕とアルミナAl2O3による基板の
熱膨張係数α=α(Al2O3)≒6.5×10-6〔1/℃〕とに
差があるため、キュア時の温度により膨張した時点(膨
張量は基板>センサチップとなっている)で、基板と各
センサチップとが固定されるため、本来の使用状態であ
る常温においては、キュア時からの温度低下に際してα
(Al2O3)>αSiであるため、イメージセンサとしての
寸法がチップ製造時に比べて圧縮され、短くなってしま
う。このため、全体で見れば、各センサチップが短くな
り、各チップ間の接合部の画素間隔は広くなってしまい
(各チップ内の画素間隔は短くなる)、前述したように
読取り品質の劣化を生じている。特に、等倍密着イメー
ジセンサのチップは細長いため、基板とチップとの熱膨
張係数の差による寸法ずれは顕著に現れる。そして、等
倍密着カラーセンサの場合であれば、各センサチップの
接合部で色調ずれを生じ、著しい画像劣化となる。
However, in the case of a conventional mounting method using a die bonding adhesive, as described in the section of “4.2 Die bonding” in the above-mentioned document, chip displacement occurs at the time of curing each chip, Pixel pitch between adjacent chips fluctuates. As a result, the reading quality is deteriorated as described above. Such a chip shift at the time of die bonding is 100 ° C. regardless of the curing temperature (curing temperature) of the die bonding adhesive described above.
° C or higher, the thermal expansion coefficient of the sensor chip due to Si α Si {3.5 × 10 -6 [1 / ° C] and the thermal expansion coefficient of the substrate due to alumina Al 2 O 3 α B = α (Al 2 O 3 )} Since there is a difference between 6.5 × 10 -6 [1 / ° C], the substrate and each sensor chip are fixed at the time of expansion due to the temperature at the time of curing (the amount of expansion is substrate> sensor chip). Therefore, at normal temperature, which is the original use condition, α
Since (Al 2 O 3 )> α Si , the dimensions of the image sensor are compressed and shorter than those at the time of chip manufacture. For this reason, when viewed as a whole, each sensor chip becomes shorter, and the pixel interval at the junction between each chip becomes wider (the pixel interval within each chip becomes shorter). Has occurred. In particular, since the chip of the same-size contact image sensor is elongated, a dimensional deviation due to a difference in the coefficient of thermal expansion between the substrate and the chip appears remarkably. In the case of the same-size contact color sensor, a color tone shift occurs at a joint portion of each sensor chip, resulting in remarkable image deterioration.

ちなみに、接着剤や接着硬化温度について最適条件を
見出している前述した文献にあっても、その図9中に示
されるように、±15μm程度の配列誤差を生じており、
例えばA3サイズ用の400dpiなる高密度センサ等の仕様に
は対応できない不十分なものである。
Incidentally, even in the above-mentioned literature which finds the optimum conditions for the adhesive and the adhesive curing temperature, as shown in FIG. 9, an alignment error of about ± 15 μm occurs,
For example, it is insufficient to meet the specifications of a 400 dpi high-density sensor for A3 size.

また、加熱硬化型の一液エポキシ接着剤は、加熱硬化
に至る温度上昇中に粘度が低下するチクソ性を有し、塗
布接着剤がチップを載せて流れることによっても位置ず
れが発生する。
In addition, the heat-curable one-component epoxy adhesive has a thixotropy property in which the viscosity decreases during a temperature rise to heat-curing, and displacement occurs even when the applied adhesive flows on a chip.

ここに、従来のマルチチップ型イメージセンサの構成
及びチップ間接合部での画素配置密度の劣化が発生する
点を、第5図を参照して詳細に検討する。まず、このイ
メージセンサは、回路パターンを印刷した基板1上に、
ダイボンディング用接着剤2により、複数個のCCDなるI
Cイメージセンサチップ3a,3b,3cを隣接配置させた状態
で接着固定し、スペーサ4及び封止用ガラス5を介して
基板1上に封止ガラス(窓ガラス)6を取付け固定して
なる。
Here, the configuration of the conventional multi-chip type image sensor and the point where the pixel arrangement density is deteriorated at the junction between the chips will be discussed in detail with reference to FIG. First, this image sensor is printed on a substrate 1 on which a circuit pattern is printed.
A plurality of CCDs I by die bonding adhesive 2
The C image sensor chips 3a, 3b, and 3c are bonded and fixed in a state where they are arranged adjacent to each other, and a sealing glass (window glass) 6 is fixedly mounted on the substrate 1 via a spacer 4 and a sealing glass 5.

ここに、基板1はアルミナ基板であり、ICイメージセ
ンサチップ2はシリコン製である。
Here, the substrate 1 is an alumina substrate, and the IC image sensor chip 2 is made of silicon.

この場合のアルミナの特性を示すと、 主成分…Al2O3=92〜94%、SiO2、MgOほか、 抵抗値…1012〔Ω・cm〕、 熱膨張係数(0〜100℃)…6.0〜6.5×10
-6〔℃-1〕、 熱伝導度…0.03〜0.04〔cal/cm・s・℃〕、 誘電率(1MHz)…8.5〜9.5、 誘電正接(1MHz)…0.001、 耐熱温度…1000〔℃〕以上、 縦弾性係数…3.7〜4.1×104〔kg/mm2〕、 曲げ強さ(引張強さ)…30〜35〔kg/mm2〕、 アルファ線発生率…0.03〜0.5〔個/時・cm2〕 である。
The characteristics of alumina in this case are as follows: Main component: Al 2 O 3 = 92 to 94%, SiO 2 , MgO, etc. Resistance: 10 12 [Ω · cm], Coefficient of thermal expansion (0 to 100 ° C.) 6.0-6.5 × 10
-6 [° C -1 ], Thermal conductivity: 0.03 to 0.04 [cal / cm · s · ° C], Dielectric constant (1 MHz): 8.5 to 9.5, Dielectric loss tangent (1 MHz): 0.001, Heat resistant temperature: 1000 [° C] Above, longitudinal elastic modulus: 3.7 to 4.1 × 10 4 [kg / mm 2 ], bending strength (tensile strength): 30 to 35 [kg / mm 2 ], alpha ray generation rate: 0.03 to 0.5 [pieces / hour] Cm 2 ].

また、シリコンの特性は、 主成分…Si 抵抗値…2.3×104〔Ω・cm〕、 熱膨張係数(0〜100℃)…3.5×10-6〔℃-1〕、 熱伝導度…0.2〜0.35〔cal/cm・s・℃〕、 誘電率(1MHz)…12、 誘電正接(1MHz)…なし、 耐熱温度…1414〔℃〕、 縦弾性係数…C11.7,C120.7,C140.8、×104〔kg/m
m2〕、 曲げ強さ(引張強さ)…30〔kg/mm2〕/10min、 アルファ線発生率…0.01〔個/時・cm2〕 である。
The characteristics of silicon are as follows: main component: Si resistance: 2.3 × 10 4 [Ω · cm]; coefficient of thermal expansion (0 to 100 ° C.): 3.5 × 10 -6 [° C. -1 ]; thermal conductivity: 0.2 ~ 0.35 [cal / cm · s · ° C], Dielectric constant (1MHz)… 12, Dielectric loss tangent (1MHz)… None, Heat resistant temperature… 1414 [° C], Longitudinal elastic modulus… C 1 1.7, C 12 0.7, C 14 0.8, × 10 4 (kg / m
m 2 ], bending strength (tensile strength): 30 [kg / mm 2 ] / 10 min, alpha ray generation rate: 0.01 [pieces / hour · cm 2 ].

さらに、ダイボンディング用接着剤6としては、前述
したA〜Lなる各種のものの内、HのEPO−TEK H−20EL
C(Epoxy Technology社製)を用い、キュア温度Tc=120
℃で硬化させる。
Further, as the die bonding adhesive 6, among the various adhesives A to L described above, H EPO-TEK H-20EL is used.
Cure temperature Tc = 120 using C (Epoxy Technology)
Cure at ℃.

また、チップ製造時(特に、マスク合せ露光時)及び
イメージセンサ1の使用時の環境温度Taを常温なるTa≒
20℃とする。
In addition, the ambient temperature Ta at the time of chip manufacture (particularly, at the time of mask alignment exposure) and at the time of use of the image sensor 1 is set to a normal temperature Ta
20 ° C.

このような条件の下に、アルミナ基板1の長さをl
(Al2O3)、シリコンチップ3の長さ(チップ有効長)
をlSi、アルミナ基板1の熱膨張係数をα(Al2O3)、シ
リコンチップ3の熱膨張係数をαSiとすると、キュア温
度Tcでの膨張差(寸法差)δlは、 δl=Δl(Al2O3)−ΔlSi =(α(Al2O3)−αSi)(Tc−Ta)l となり、この状態で各チップ3は基板1上に接着固定
(キュア)される。従って、使用温度Taではアルミナ基
板1、チップ3ともキュア温度Tcからの温度低下に伴
い、収縮する。ところが、熱膨張係数の違い、即ち、α
(Al2O3)≒6.5×10-6、αSi≒3.5×10-6であるので、
アルミナ基板1のほうの収縮率が大となる。
Under such conditions, the length of the alumina substrate 1 is l
(Al 2 O 3 ), length of silicon chip 3 (effective chip length)
The l Si, the thermal expansion coefficient of the alumina substrate 1 α (Al 2 O 3) , when the thermal expansion coefficient of the silicon chip 3 and alpha Si, differential expansion in Cure temperature Tc (size difference) .DELTA.l is, .DELTA.l = .DELTA.l (Al 2 O 3) -Δl Si = (α (Al 2 O 3) -α Si) (Tc-Ta) l , and the respective chip 3 in this state is bonded onto the substrate 1 (curing). Therefore, at the use temperature Ta, both the alumina substrate 1 and the chip 3 contract as the temperature decreases from the cure temperature Tc. However, the difference in the coefficient of thermal expansion, that is, α
(Al 2 O 3 ) ≒ 6.5 × 10 -6 and α Si ≒ 3.5 × 10 -6 ,
The contraction rate of the alumina substrate 1 becomes larger.

ここに、収縮の仕方は、各チップ3と基板1とが互い
に接着固定されており、チップ3と基板1との互いの力
Pが均衡するような歪εを発生して安定することにな
る。ここに、応力をσ、縦弾性係数をE、断面積をAと
すると、歪εは ε=σ/E σ=P/A として表される。よって、均衡条件は P=A(Al2O3)・ε(Al2O3)・E(Al2O3) =ASi・εSi・ESi であり、 である。例えば、ASi=幅0.7mm×厚さ0.5mm=0.35mm2
A(Al2O3)=幅20mm×厚さ1.6mm=32mm2であり、ESi
1.7×104kg/mm2、E(Al2O3)≒3.8×104kg/mm2であ
る。よって、応力σによるアルミナ基板1の歪εは殆ど
ない。即ち、アルミナ基板1は熱膨張係数α(Al2O3
に従い収縮し、チップ3はアルミナ基板1とチップ3と
の熱膨張係数の差α(Al2O3)−αSiに相当する歪を生
じて圧縮される。例えば、l=61mmで、(Tc−Ta)=10
0℃の時、チップの歪量δlは δl=l(Tc−Ta)(α(Al2O3)−αSi) =61×(120−20)(6.5×10-6−3.5×10-6) =18.3μm となる。これが、従来例におけるチップ間接合部での画
素配置ずれとなるものである。
Here, the shrinking method is such that each chip 3 and the substrate 1 are bonded and fixed to each other, and a strain ε is generated so that the mutual force P of the chip 3 and the substrate 1 is balanced, so that the chip 3 and the substrate 1 are stabilized. . Here, assuming that the stress is σ, the longitudinal elastic modulus is E, and the cross-sectional area is A, the strain ε is expressed as ε = σ / Eσ = P / A. Therefore, the equilibrium condition is P = A (Al 2 O 3 ) · ε (Al 2 O 3 ) · E (Al 2 O 3 ) = A Si · ε Si · E Si It is. For example, A Si = 0.7 mm width x 0.5 mm thickness = 0.35 mm 2 ,
A (Al 2 O 3 ) = width 20 mm × thickness 1.6 mm = 32 mm 2 , E Si
1.7 × 10 4 kg / mm 2 , E (Al 2 O 3 ) ≒ 3.8 × 10 4 kg / mm 2 . Therefore, there is almost no distortion ε of the alumina substrate 1 due to the stress σ. That is, the alumina substrate 1 has a thermal expansion coefficient α (Al 2 O 3 )
As a result, the chip 3 is compressed by generating a strain corresponding to the difference α (Al 2 O 3 ) −α Si in the coefficient of thermal expansion between the alumina substrate 1 and the chip 3. For example, when l = 61 mm, (Tc−Ta) = 10
At 0 ° C., the amount of strain δl of the chip is δl = l (Tc−Ta) (α (Al 2 O 3 ) −α Si ) = 61 × (120−20) (6.5 × 10 −6 −3.5 × 10 −) 6 ) = 18.3 µm. This results in pixel displacement at the junction between chips in the conventional example.

課題を解決するための手段 複数個のICイメージセンサチップをダイボンディング
用接着剤により同一基板上に隣接配置させて固定させる
ようにしたマルチチップ型イメージセンサの実装方法に
おいて、アルミナ製の前記基板の熱膨張係数をα、シ
リコン製の前記センサチップの熱膨張係数をαとした
時、 |α−α1|<|α−α1| なる関係を満足する熱膨張係数αを有する固定ガラス
に、前記センサチップの基板側接着面とは反対面を予め
可視光透過性を持つ常温硬化型接着剤により接着固定す
るようにした。
Means for Solving the Problems In a mounting method of a multi-chip type image sensor in which a plurality of IC image sensor chips are arranged adjacent to and fixed on the same substrate by a die bonding adhesive, When the thermal expansion coefficient is α 1 and the thermal expansion coefficient of the silicon sensor chip is α 2 , the thermal expansion coefficient α 3 satisfying the relationship of | α 3 −α 1 | <| α 2 −α 1 | The surface opposite to the substrate-side bonding surface of the sensor chip was bonded and fixed to the fixing glass with a room-temperature-curable adhesive having visible light transmittance in advance.

さらには、固定ガラスを、封止ガラス兼用とした。 Further, the fixed glass was also used as the sealing glass.

作用 前述した検討結果によれば、キュア時でのシリコン製
センサチップとアルミナ製基板との伸び量の差が、ほぼ
そのまま画素位置のずれとなる。この点に着目すれば、
熱膨張係数がセンサチップより大きくて基板に近い固定
ガラスを用いて、常温時に予めセンサチップをこの固定
ガラス上に常温硬化型接着剤で固定しておくことによ
り、キュア時のセンサチップの伸び量が基板の伸び量に
近づき、キュア処理後に常温になっても、画素位置ずれ
量が小さくなる。また、予め常温で固定ガラスに接着固
定されるので、ダイボンディング用接着剤のチクソ性に
よるチップ流れも抑制される。この際、固定ガラスをそ
のまま封止ガラスとして用いることもでき、部品点数の
増加を要せずに達成し得る。
Operation According to the above-described examination results, the difference in the amount of elongation between the silicon sensor chip and the alumina substrate during curing results in a pixel position shift almost as it is. Focusing on this point,
Using a fixed glass whose thermal expansion coefficient is larger than that of the sensor chip and closer to the substrate, the sensor chip is fixed on the fixed glass in advance with a room-temperature-curable adhesive at room temperature, so that the amount of elongation of the sensor chip during curing Becomes closer to the amount of elongation of the substrate, and even if the temperature becomes room temperature after the curing process, the amount of pixel displacement is reduced. Further, since the adhesive is fixed to the fixed glass at room temperature in advance, chip flow due to the thixotropic property of the die bonding adhesive is also suppressed. At this time, the fixed glass can be used as it is as the sealing glass, and this can be achieved without increasing the number of parts.

実施例 本発明の第一の実施例を第1図ないし第3図に基づい
て説明する。基本構造自体は従来方式に準ずるものであ
り、第5図に示したものと同一部分ないしは相当する部
分は、同一符号を用いて示す。本実施例にあっても、最
終的には、複数のセンサチップ3a〜3cを、基板1上にダ
イボンディング用接着剤2により隣接配置させて接着固
定するものである。しかして、本実施例では、新たに所
定特性を有し基板1と同様に長尺状の固定ガラス7を設
け、この固定ガラス7上に複数のセンサチップ3a〜3cを
可視光透過率の高い常温硬化型接着剤、例えば紫外線硬
化型接着剤8を用いて常温で接着固定しておくようにし
たものである。ここに、固定ガラス7に対するセンサチ
ップ3a〜3cの接着面は、基板1に対する接着面とは反対
面である。第2図は、紫外線照射による常温での接着時
の様子を示す。ついで、ダイボンディング用接着剤2を
塗布した基板1上に、スペーサ4を常温硬化型接着剤に
よる封止用接着剤5で接着固定する。そして、前述のよ
うに予め固定ガラス7上に隣接配置させて接着固定させ
た一連のセンサチップ3a〜3cを裏返して、ダイボンディ
ング用接着剤2上に位置させキュア処理して、センサチ
ップ3a〜3cを基板1上に接着固定する。最後に、第1図
に示すように、封止ガラス6を接着固定する。
Embodiment A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The basic structure itself conforms to the conventional system, and the same or corresponding parts as those shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals. Even in the present embodiment, finally, a plurality of sensor chips 3a to 3c are disposed adjacent to each other on the substrate 1 by the die bonding adhesive 2 and are adhesively fixed. Thus, in this embodiment, a long fixed glass 7 having a new predetermined characteristic is provided similarly to the substrate 1, and a plurality of sensor chips 3 a to 3 c are mounted on the fixed glass 7 with high visible light transmittance. The adhesive is fixed at room temperature by using a room temperature curing adhesive, for example, an ultraviolet curing adhesive 8. Here, the bonding surface of the sensor chips 3a to 3c to the fixed glass 7 is opposite to the bonding surface to the substrate 1. FIG. 2 shows a state at the time of bonding at ordinary temperature by irradiation of ultraviolet rays. Next, the spacer 4 is bonded and fixed on the substrate 1 on which the die bonding adhesive 2 is applied with a sealing adhesive 5 made of a room-temperature curing adhesive. Then, a series of the sensor chips 3a to 3c previously arranged adjacent to and fixed on the fixing glass 7 as described above is turned over, and is positioned on the die bonding adhesive 2 and cured to perform the sensor processing. 3c is adhesively fixed on the substrate 1. Finally, as shown in FIG. 1, the sealing glass 6 is bonded and fixed.

ここに、固定ガラス7として、例えばソーダガラス
(厚さ0.5mm)が用いられる。このソーダガラスの特性
は、 主成分…PbO60〜70%、B2O3ほか 抵抗値…1011以上〔Ω・cm〕、 熱膨張係数(0〜100℃)…5.3×10-6〔℃-1〕、 熱伝導度…0.001〜0.003〔cal/cm・s・℃〕、 誘電率(1MHz)…12、 誘電正接(1MHz)…なし、 耐熱温度…300〔℃〕、 縦弾性係数…0.7×104〔kg/mm2〕、 曲げ強さ(引張強さ)…3〜5〔kg/mm2〕/10min、 アルファ線発生率…2.7〜4.0〔個/時・cm2〕 である。
Here, for example, soda glass (thickness 0.5 mm) is used as the fixed glass 7. The characteristics of the soda glass is the main component ... PbO60~70%, B 2 O 3 addition resistance ... 10 11 or more [Omega · cm], the coefficient of thermal expansion (0~100 ℃) ... 5.3 × 10 -6 [° C. - 1 ], thermal conductivity: 0.001 to 0.003 [cal / cm · s · ° C], dielectric constant (1 MHz): 12, dielectric loss tangent (1 MHz): none, heat-resistant temperature: 300 [° C], longitudinal elastic coefficient: 0.7 × 10 4 [kg / mm 2 ], bending strength (tensile strength): 3 to 5 [kg / mm 2 ] / 10 min, alpha ray generation rate: 2.7 to 4.0 [pieces / hour · cm 2 ].

即ち、固定ガラス7の熱熱膨張係数αSGは、縦弾性係
数ESGは、各々、 αSG≒5.3×10-6〔℃-1〕 ESG≒0.7×104〔kg/mm2〕 であり、この値を用いてキュア時の伸び量を求めると
(他の条件は、前述した場合と同じとする)、 εSGSi≪1 であるので、 ΔlSG≒l(Tc−Ta)αSG =61×(120−20)×5.3×10-6 =32μm となる。この時、アルミナ基板1の伸び量は、 Δl(Al2O3)≒l(Tc−Ta)α(Al2O3) =61×(120−20)×6.5×10-6 =40μm となる。
That is, the coefficient of thermal expansion α SG of the fixed glass 7 and the coefficient of longitudinal elasticity E SG are α SG ≒ 5.3 × 10 -6 [° C. -1 ] E SG ≒ 0.7 × 10 4 [kg / mm 2 ] When the amount of elongation during curing is obtained using this value (the other conditions are the same as those described above), ε SG / ε Si ≪1, and Δl SG ≒ 1 (Tc−Ta) α SG = 61 × (120−20) × 5.3 × 10 −6 = 32 μm. At this time, the elongation amount of the alumina substrate 1 is as follows: Δl (Al 2 O 3 ) ≒ l (Tc−Ta) α (Al 2 O 3 ) = 61 × (120−20) × 6.5 × 10 −6 = 40 μm .

よって、固定ガラス7と基板1との伸び量の差が、8
μmとなって固定される。
Therefore, the difference in elongation between the fixed glass 7 and the substrate 1 is 8
μm and fixed.

従って、 εSG/ε(Al2O3)>1 であり、常温により基板1の熱膨張係数に従って収縮し
ても、チップ間接続部での画素位置ずれは、8μm以下
となり、ずれ量は小さなものとなる。また、各センサチ
ップ3a〜3cを単独で基板1上にダイボンディングする場
合には反りを生じ得るが、本実施例によれば、予め平面
性の高い固定ガラス7に接着固定しておき、これをダイ
ボンディングするため、反りも生じない。
Therefore, ε SG / ε (Al 2 O 3 )> 1 holds, and even if the substrate 1 contracts at room temperature according to the thermal expansion coefficient, the pixel displacement at the connection between the chips becomes 8 μm or less, and the displacement is small. It will be. In addition, when each of the sensor chips 3a to 3c is die-bonded to the substrate 1 alone, warpage may occur. However, according to the present embodiment, the sensor chips 3a to 3c are bonded and fixed in advance to the fixed glass 7 having high flatness. No warpage occurs due to die bonding.

また、固定ガラス7として、ソーダガラスに代えて、
同一サイズの板ガラスを用いた場合を説明する。その熱
熱膨張係数αSHは、縦弾性係数ESHは、各々、 αSH≒8.5×10-6〔℃-1〕 ESH≒0.7×104〔kg/mm2〕 であり、この値を用いてキュア時の伸び量を求めると
(他の条件は、前述した場合と同じとする)、 εSHSi≪1 であるので、 ΔlSH≒l(Tc−Ta)αSH =61×(120−20)×8.5×10-6 =52μm となる。この時、アルミナ基板1の伸び量は、前述の場
合と同じであり、Δl(Al2O3)=40μmとなる。よっ
て、固定ガラス7と基板1との伸び量の差が、12μmと
なって固定される。従って、 εSH/ε(Al2O3)>1 であり、常温により基板1の熱膨張係数に従って収縮し
ても、チップ間接続部での画素位置ずれは、12μm以下
となり、ずれ量は小さなものとなる。
Also, instead of soda glass as the fixed glass 7,
A case in which sheet glasses of the same size are used will be described. The coefficient of thermal thermal expansion α SH and the coefficient of longitudinal elasticity E SH are α SH ≒ 8.5 × 10 -6 [° C. -1 ] E SH ≒ 0.7 × 10 4 [kg / mm 2 ], respectively. When the amount of elongation at the time of curing is obtained using (the other conditions are the same as those described above), ε SH / ε Si ≪1, and Δl SH ≒ l (Tc−Ta) α SH = 61 × (120−20) × 8.5 × 10 −6 = 52 μm. At this time, the elongation amount of the alumina substrate 1 is the same as the above case, and Δl (Al 2 O 3 ) = 40 μm. Therefore, the difference in the amount of elongation between the fixed glass 7 and the substrate 1 is fixed at 12 μm. Therefore, ε SH / ε (Al 2 O 3 )> 1. Even if the substrate 1 shrinks at room temperature in accordance with the thermal expansion coefficient, the pixel displacement at the connection between the chips becomes 12 μm or less, and the displacement is small. It will be.

これらの条件をまとめて一般的に表現すれば、(セン
サチップのA・E)<(固定ガラスのA・E)なる条件
の固定ガラス7を用いればよい。即ち、アルミナ製の基
板1の熱膨張係数をα、シリコン製のセンサチップ3
の熱膨張係数をαとした時、|α−α1|<|α
α1|なる関係を満足する熱膨張係数αを有する固定ガ
ラス7を用いればよいものである。
If these conditions are collectively expressed, the fixed glass 7 satisfying the condition (A · E of sensor chip) <(A · E of fixed glass) may be used. That is, the thermal expansion coefficient of the alumina substrate 1 is α 1 , and the silicon sensor chip 3 is
| Α 3 −α 1 | <| α 2 − where α 2 is the thermal expansion coefficient of
alpha 1 | becomes relationship in which may be used stationary glass 7 having a thermal expansion coefficient alpha 3 which satisfies.

つづいて、本発明の第二の実施例を第4図により説明
する。本実施例は、固定ガラス7をそのまま封止ガラス
として用いるようにしたものである。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the fixed glass 7 is used as it is as the sealing glass.

本実施例によれば、固定ガラスと封止ガラスとを別個
に要しないため、部品点数が従来のままで済む。また、
前記実施例のように2枚のガラス7,6を透過するより
も、ガラス7だけを透過する本実施例のほうが、センサ
チップ3に対する光損失が少なくて済む。
According to the present embodiment, since the fixed glass and the sealing glass are not separately required, the number of components can be left as it is. Also,
In this embodiment, which transmits only the glass 7, light loss to the sensor chip 3 is smaller than in the case of transmitting the two glasses 7, 6 as in the above embodiment.

なお、これらの実施例では、樹脂接着法によるダイボ
ンディング用接着剤(導電性)2を用いたダイボンディ
ング法による場合で説明したが、非導電性のダイボンデ
ィング用接着剤や樹脂接着法以外のダイボンディング法
によるダイボンディング用接着剤を用いる場合でも同様
に適用できる。この場合、共晶接合法、はんだ接合法或
いはガラス接着法においては、使用接着剤の材料の固体
化温度が、樹脂接着法でのキュア温度に等価となる。
In these examples, the case of the die bonding method using the die bonding adhesive (conductive) 2 by the resin bonding method has been described. However, the non-conductive die bonding adhesive and the method other than the resin bonding method are used. The same applies to the case where a die bonding adhesive is used by a die bonding method. In this case, in the eutectic bonding method, the solder bonding method, or the glass bonding method, the solidification temperature of the adhesive used is equivalent to the curing temperature in the resin bonding method.

発明の効果 本発明は、上述したように、アルミナ製の基板の熱膨
張係数をα、シリコン製のセンサチップの熱膨張係数
をαとした時、|α−α1|<|α−α1|なる関係
を満足する熱膨張係数αを有する固定ガラスに、前記
センサチップの基板側接着面とは反対面を予め可視光透
過性を持つ常温硬化型接着剤により接着固定するように
したので、熱膨張係数がセンサチップより大きくて基板
に近い固定ガラスを用い、常温時に予めセンサチップを
この固定ガラス上に常温硬化型接着剤で固定しておくこ
とにより、キュア型のセンサチップの伸び量を基板の伸
び量に近づけ、キュア処理後に常温になっても、画素位
置ずれ量を小さくすることができ、また、予め常温にて
固定ガラスに接着固定されるので、ダイボンディング用
接着剤のチクソ性によるチップ流れも抑制でき、さらに
は、部品点数の増加を要せず、固定ガラスをそのまま封
止ガラスとして用いることもできるものである。
Effects of the Invention As described above, the present invention provides | α 3 −α 1 | <| α when the thermal expansion coefficient of an alumina substrate is α 1 and the thermal expansion coefficient of a silicon sensor chip is α 2. 2-.alpha. 1 | a fixed glass having a thermal expansion coefficient alpha 3 satisfying the relationship: and the substrate-side bonding surface of the sensor chip is bonded and fixed by cold-setting adhesive having a pre-visible light-transmissive opposing surface Therefore, using a fixed glass whose coefficient of thermal expansion is larger than that of the sensor chip and close to the substrate, and fixing the sensor chip on the fixed glass in advance at room temperature with a room temperature curing adhesive, a cure type sensor Even if the chip elongation is close to the substrate elongation and the temperature becomes room temperature after the curing process, the amount of pixel misalignment can be reduced. adhesive The chip flow due to the thixotropic property can be suppressed, and the fixed glass can be used as it is as the sealing glass without increasing the number of components.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の第一の実施例を示す概略断面図、第2
図は固定ガラス上への固定状態を示す断面図、第3図は
分解して示す断面図、第4図は本発明の第二の実施例を
示す概略断面図、第5図は従来例を示す概略断面図であ
る。 1……基板、2……ダイボンディング用接着剤、3……
ICイメージセンサチップ、7……固定ガラス、8……常
温硬化型接着剤
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a first embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a sectional view showing a fixed state on a fixed glass, FIG. 3 is an exploded sectional view, FIG. 4 is a schematic sectional view showing a second embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 1 ... substrate, 2 ... adhesive for die bonding, 3 ...
IC image sensor chip, 7: fixed glass, 8: cold-setting adhesive

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】複数個のICイメージセンサチップをダイボ
ンディング用接着剤により同一基板上に隣接配置させて
固定させるようにしたマルチチップ型イメージセンサの
実装方法において、アルミナ製の前記基板の熱膨張係数
をα、シリコン製の前記センサチップの熱膨張係数を
αとした時、 |α−α1|<|α−α1| なる関係を満足する熱膨張係数αを有する固定ガラス
に、前記センサチップの基板側接着面とは反対面を予め
可視光透過性を持つ常温硬化型接着剤により接着固定す
るようにしたことを特徴とするマルチチップ型イメージ
センサの実装方法。
1. A method of mounting a multi-chip image sensor in which a plurality of IC image sensor chips are arranged and fixed on the same substrate by using an adhesive for die bonding, and the thermal expansion of the alumina substrate is performed. When the coefficient is α 1 and the thermal expansion coefficient of the silicon sensor chip is α 2 , the fixed thermal expansion coefficient α 3 satisfies the following relationship: | α 3 −α 1 | <| α 2 −α 1 | A method for mounting a multi-chip image sensor, wherein a surface opposite to a substrate-side bonding surface of the sensor chip is bonded and fixed to a glass in advance with a room-temperature-curable adhesive having visible light transmittance.
【請求項2】固定ガラスを、封止ガラス兼用としたこと
を特徴とする請求項1記載のマルチチップ型イメージセ
ンサの実装方法。
2. The method according to claim 1, wherein the fixed glass is also used as a sealing glass.
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