JP2998468B2 - 完全密着型イメージセンサユニット及び製造方法 - Google Patents

完全密着型イメージセンサユニット及び製造方法

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JP2998468B2 JP4327753A JP32775392A JP2998468B2 JP 2998468 B2 JP2998468 B2 JP 2998468B2 JP 4327753 A JP4327753 A JP 4327753A JP 32775392 A JP32775392 A JP 32775392A JP 2998468 B2 JP2998468 B2 JP 2998468B2
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雅浩 中川
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ファクシミリ装置等に
利用できる完全密着型イメージセンサユニットに関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来の完全密着型イメージセンサユニッ
トは、図2に示すように表面上に回路導体層22を形成
した透光性基板21と、この透光性基板21の表面上
に、透明光硬化型絶縁樹脂25を介して実装した受光素
子27を有する半導体イメージセンサチップ23をフェ
イスダウンで、その半導体イメージセンサチップ23上
に形成された取り出し電極24が上記回路導体層22に
当接する構造をしたもので、透光性基板21の裏面には
直接原稿面に接しないように導電透明膜28を有する構
造をとっていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、透光性基板、導電透明膜の厚みが大きく
なるほど、原稿と半導体素子との間のギャップが大きく
なり、透光性基板内で光のクロストークが発生してしま
い、MTFや解像度が低下するという課題があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の完全密着型イメージセンサユニットは、半導
体素子と原稿との間で光のクロストークが発生しないよ
うに、透光性基板の裏面と導電透明膜との間に、耐静電
気性を持つ導電遮光層を有する構造にする。また、透光
性基板の表面上(半導体素子実装面)に補強板を接着す
ることによって、透光性基板、導電透明膜を薄くでき、
原稿と半導体素子との間のギャップが小さく、透光性基
板内で光のクロストークが発生しにくい構造にする。
【0005】
【作用】本発明は上記した構成によって、透光性基板の
表面上に補強板を接着することによって、透光性基板、
導電透明膜を薄くでき、原稿と半導体素子との間のギャ
ップが小さく、透光性基板内で光のクロストークが発生
しにくい構造にでき、画像読み取りのS/N比、分解
能、および光の転送効率を維持する高性能で高信頼性の
完全密着型イメージセンサユニットを実現する。
【0006】
【実施例】以下本発明の一実施例の完全密着型イメージ
センサユニットについて、図面を参照しながら説明す
る。
【0007】図1は本発明の一実施例における完全密着
型イメージセンサユニットの正断面図である。
【0008】1は透光性基板、2は透光性基板1の表面
上に形成された回路導体層、3は半導体素子として用い
たイメージセンサチップ、4は半導体イメージセンサチ
ップ3に設けられてる電極、14は半導体イメージセン
サチップ3の電極4に設けるAuバンプ、5は半導体イ
メージセンサチップ3を、透光性基板1へ実装するため
の透明光熱硬化型絶縁樹脂、6は半導体イメージセンサ
チップ3を保護するための透明保護層、7は半導体イメ
ージセンサチップ3に設けられている受光素子、8は透
光性基板1の裏面(原稿接触面)において受光素子7の
ある位置から光源方向に0.1〜0.4mmの距離(第
一スリット15)をあけ、受光素子7及び第一スリット
15以外の場所には導電遮光層を設け、9は透光性基板
1の裏面全面に設けた導電性を少し有する導電透明膜で
ある。10は透光性基板1の表面(半導体素子実装面)
において受光素子7のある位置から光源方向に0.1〜
0.6mmの距離(第二スリット16)をあけ、受光素
子7及び第二スリット16以外の場所には遮光層を設け
る。11は読み取るべき原稿で、12は原稿11を原稿
搬送方向の上方から照明する光源(LEDアレイ)で、
13は原稿を読み取り部の読み取り位置に搬送する導電
性搬送ローラーである。17は、光源12からの(原稿
搬送方向から)入射角σである。18は、透光性基板1
の表面(半導体素子実装面)上に半導体素子実装部及び
光路部に窓が開いた補強板である。19は、透光性基板
1の表面(半導体素子実装面)上の半導体素子実装部及
び光路部以外の場所に塗布する接着剤である。
【0009】次に以上のように構成した完全密着型イメ
ージセンサユニット及び製造方法をの詳部についてさら
に詳細に説明する。
【0010】まず半導体プロセスを用いて単結晶シリコ
ン基板(ウエハ)上に、各種素子(図示せず)及び取り
出し電極を作る。各電極については、電気メッキまたは
ボールボンディング法によりその表面上にAuバンプ1
4を形成する。このウエハを高精度ダイシング技術によ
り切断し、半導体素子3を作る。
【0011】厚み20μm〜200μmのポリアリレー
ト(PA)、ポリエーテルサルフォン(PES)または
ポリエチレンテレフタレート(PET)等の透光性基板
1の表面上に、金や銅等の金属を、蒸着法やスパッタリ
ング法、または箔等を用いて厚さ3μm〜20μm形成
し、後にフォトリソ法によって回路導体層2を形成し、
さらに半田メッキする。
【0012】半導体イメージセンサチップ3を、透光性
基板1へ実装するための透明樹脂としては、アクリレー
ト系、ウレタンアクリレート系、あるいはエポキシアク
リレート系の透明光熱硬化型絶縁樹脂5が接着性、光感
度の点から好適である。
【0013】また、透光性基板1と導電遮光層8と導電
透明膜9と遮光層10とを合わせての総厚みは25μm
〜200μmと薄いために、半導体イメージセンサチッ
プ実装面に補強として厚み50μm以上で駆動回路機能
をも兼ね備えたガラスエポキシのプリント基板または遮
光できる色のガラスまたはプラスチック等の補強板18
を用いる。このとき、半導体イメージセンサチップ3を
実装する部分及び光路部に窓が開いた構造の補強板18
を使用する。
【0014】この透光性基板1の所定の位置に、アクリ
レート系の光熱硬化型絶縁樹脂5をスタンピング法また
はスクリーン印刷法等で所定量塗布し、その上に半導体
素子3をそのAuバンプ14が所定の回路導体層2上に
設けられた半田メッキに当接するようにフェイスダウン
で配置する。その後、この半導体素子3の上方から圧力
を加えながら、光熱硬化型絶縁樹脂5に透光性基板1を
通して紫外線照射をし、硬化させる。さらにこれを電気
炉の中にいれ、半田メッキの融点(170〜190℃)
または上記光熱硬化型絶縁樹脂の硬化温度より高い温度
(100℃以上)の炉に一定時間(5分〜20分)熱処
理をして、半田メッキ3を溶かすと共に、回路導体層2
で影になり硬化が完了していない光熱硬化型絶縁樹脂5
を完全に硬化させて実装を完了する。透光性基板1の表
面(半導体素子実装面)上の半導体素子実装部及び光路
部及び半田接合部以外の場所に接着剤19を塗布し、加
圧をかけて透光性基板1の表面(半導体素子実装面)と
補強板18とを平面性よく接着し、さらに半導体素子を
保護するために半導体素子を実装した透光性基板と補強
板の窓との間に透明樹脂をディスペンサー等で均一に塗
布し、硬化後の高さ2mm以下、屈折率1.6以下、硬
化後鉛筆硬度2H〜8Hの透明保護層を形成させる。こ
の際、接着剤19で補強板18と十分に接着することに
よって、透明樹脂(透明保護層6)が周りにはみ出ない
ようにする。このように作成された完全密着型イメージ
センサユニットでは、半導体素子を樹脂で固定すると同
時に、電極を半田により電気的に確実に接続できるの
で、信頼性が高く、かつ簡単、短時間、低コストで製造
することが出来る。さらに補強板18として用いるガラ
スエポキシのプリント基板において、表面は駆動回路用
部品の実装面で、裏面は透光性基板との接着面で駆動回
路用の電極を有し、透光性基板の表面上に形成された回
路導体層のもう一方の半田メッキされた電極と補強板の
裏面の半田メッキされた電極とをパルスヒート式の半田
接合装置等で短時間に半田接合することにより、電気的
に確実に接続できる。
【0015】導電性搬送ローラー13はシート抵抗10
5 Ω/□以下のカーボンブラックやアセチレンブラック
や酸化亜鉛または酸化スズなどの導電性附与物質をポリ
ウレタンやシリコーンゴム等のエラストマー基材に配合
した導電性ゴムを使用し、搬送ローラーと金属部分とを
アース接続することによって、原稿が擦れることによっ
て生じる静電気を消滅させることができ、ノイズを低減
できるようになった。
【0016】透光性基板1の裏面(原稿密着面)におい
て、受光素子7のある位置から光源方向に0.1〜0.
4mmの距離(第一スリット15)をあけ、受光素子7
及び第一スリット15以外の場所に、導電遮光層8を設
け、シート抵抗106 Ω/□以下のカーボンブラックや
酸化インジウムまたは酸化スズ等の導電性粒子を混入し
たフェノール系またはウレタンアクリレート系樹脂等で
厚み5μm〜30μm程度の黒色の導電遮光膜9を使用
し、シート抵抗109 Ω/□以下の耐静電気性及び耐摩
耗性を有するようにパラジウム、酸化インジウム及び酸
化スズ等の導電粒子を混入したウレタンアクリレート系
等の鉛筆硬度3H〜8Hで、厚み10μm〜30μm程
度の導電透明膜9を設ける。この時導電遮光層8と導電
透明膜9があることにより、光源12からのフィルム裏
面(原稿密着面)側での反射による不必要な光(迷光)
を消去することができる。透光性基板1が薄いことと第
一スリット15を設けることにより、光のクロストーク
を防ぐことができる。さらに透光性基板1の表面(半導
体素子実装面)のおいて、受光素子7のある位置から光
源方向に0.1〜0.6mm以下の距離(第二スリット
16)をあけ、受光素子7及び第二スリット16以外の
場所に、茶色または黒色等の遮光層10を設ける。遮光
層10及び第二スリット16ことにより、光のクロスト
ークを防ぐことができる。
【0017】上記完全密着型イメージセンサユニット
は、上記のイメージセンサの透光性基板1の裏面にある
導電透明膜9を原稿密着面とし、上方からLEDアレイ
により補強板18の窓を通して透明保護層6、透明光硬
化型絶縁樹脂5、透光性基板1及び導電透明膜9を透し
て原稿を照射し、原稿からの光情報を導電透明膜9、透
光性基板1及び透明光熱硬化型絶縁樹脂5を透して受光
素子7へ直接導き、原稿の情報を読み取るものである。
【0018】光源からの原稿搬送方向から入射角σは半
導体素子3の真上(入射角0度)から入射角30度まで
照射し、照明原稿により照明された原稿からの反射光を
透光性基板の表面に設けられた半導体素子3に導くこと
により、原稿からの光情報をレンズ系なしに光のクロス
トークなく高分解能で読み取ることができる(MTF値
50%(4lp/mm))と同時に、完全密着型イメー
ジセンサユニットは自身のサイズを飛躍的に小さくする
ことができた。
【0019】以上の様な構成により、画像読み取りのS
/N比、分解能、光の転送効率を高水準で維持でき、ノ
イズを低減でき、原稿からの光情報をレンズ系なしに光
のクロストークなく高分解能で読み取ることができる。
さらに、従来のレンズ系を使うより光の転送効率が4〜
5倍程度になり、光源(LEDアレイ)のコスト低減に
も寄与した。
【0020】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、読み取り
の際の光のクロストーク及び不必要な光(迷光)を無く
すことが可能となり、耐静電気性を向上させ、高品質、
高分解能で画像を読み取る完全密着型イメージセンサユ
ニットを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例におけるの完全密着型イメージ
センサユニットの正面断面図
【図2】従来の完全密着型イメージセンサユニットの正
面断面図の概略図
【符号の説明】
1 透光性基板 2 回路導体層 3 半導体イメージセンサチップ 4 電極 5 透明光熱硬化型絶縁樹脂 6 透明保護層 7 受光素子 8 導電遮光層 9 導電透明膜 10 遮光層 11 原稿 12 光源(LEDアレイ) 13 導電性搬送ローラ 14 Auバンプ 15 第一スリット 16 第二スリット 17 入射角σ 18 補強板 19 接着剤 21 透光性基板 22 回路導体層 23 半導体イメージセンサチップ 24 電極 25 透明光硬化型絶縁樹脂 26 透明保護層 27 受光素子 28 導電透明膜 29 原稿 30 光源(LEDアレイ) 31 搬送ローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 1/028

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】読み取るべき原稿を照射する光源と、表面
    上に回路導体層を形成した透光性基板と、この透光性基
    板の表面上に、光熱硬化型絶縁樹脂を介して実装した受
    光素子を有する半導体素子と半導体素子を保護する透明
    保護層とを備え、光源により照明された原稿からの反射
    光を透光性基板の表面に実装された半導体素子の受光素
    子に導き電気信号に変換し、画像を読み取る完全密着型
    イメージセンサにおいて、上記半導体素子として結晶型
    シリコンチップを用い、フェイスダウンで、上記半導体
    素子上に形成された取り出し電極が上記回路導体層に当
    接する構造で、上記透光性基板の半導体素子実装面の表
    面上に上記半導体素子実装部及び光路部に窓が開いた補
    強板を設け、補強板の窓を通して、光源からの光を原稿
    に導く構成とすることを特徴とする完全密着型イメージ
    センサユニット。
  2. 【請求項2】上記補強板は、厚み50μm以上で駆動回
    路機能をも兼ね備えたガラスエポキシのプリント基板と
    する請求項1記載の完全密着型イメージセンサユニッ
    ト。
  3. 【請求項3】上記補強板は、厚み50μm以上で遮光で
    きる色のガラスまたはプラスチックとする請求項1記載
    の完全密着型イメージセンサユニット。
  4. 【請求項4】上記透光性基板の表面上に形成させた回路
    導体層に半田メッキすることを特徴とする請求項1記載
    の完全密着型イメージセンサユニット。
  5. 【請求項5】上記透光性基板の半導体素子実装面の表面
    上である半導体素子実装部及び光路部以外の場所に接着
    剤を塗布し、加圧をかけて上記透光性基板の半導体素子
    実装面の表面と上記補強板とを平面性よく接着し、さら
    に上記半導体素子を保護するために上記半導体素子を実
    装した上記透光性基板と上記補強板の窓との間に上記透
    明樹脂を均一に塗布し、上記透明保護層を形成させるこ
    とを特徴とする請求項1記載の完全密着型イメージセン
    サユニットの製造方法。
  6. 【請求項6】請求項2記載のプリント基板の電極と上記
    透光性基板の表面上に形成させた回路導体層の電極とを
    半田接合することを特徴とする請求項1記載の完全密着
    型イメージセンサユニット。
  7. 【請求項7】上記透明保護層として、高さ2mm以下、
    屈折率1.6以下、硬化後鉛筆硬度2H〜8Hであるこ
    とを特徴とする請求項1記載の完全密着型イメージセン
    サユニット。
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