JP3260021B2 - 完全密着型イメージセンサ - Google Patents

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のイメージセンサに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来の光ファイバアレイを用いた完全密
着型イメージセンサは、図５の正面断面図に示すよう
に、半導体イメージセンサチップ51に形成した受光素子
アレイ52が当接するように実装され、光ファイバアレイ
プレート54の他端側に密着して置いた原稿61の光情報を
光ファイバアレイプレート54を用いて受光素子アレイ52
に導き画像信号に変換していた。

【０００３】回路導体層を有するフレキシブルプリント
基板55を半導体イメージセンサチップ51の接続端子に、
テープオートメーテッドボンディング(ＴＡＢ)実装を用
いて接続を行う。次に、フレキシブルプリント基板55を
光ファイバアレイプレート54に、光硬化型絶縁接着剤56
を用いて接着させる必要があった。このときフレキシブ
ルプリント基板55の裏面の保護フィルム(カバーレイフ
ィルム)と光硬化型絶縁接着剤56とが光ファイバアレイ
プレート54と半導体イメージセンサチップ51の受光素子
アレイ52の間に距離ができる。

【０００４】なお、53は電極、57は透明光硬化型絶縁樹
脂、58は透明保護層、60は透明樹脂、62は光源(ＬＥＤ
アレイ)、63は原稿の搬送ローラである。

【０００５】

【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、光ファイバアレイプレート54と半導体イ
メージセンサチップ51の受光素子アレイ52との間の距離
が大きく、光ファイバアレイを構成する各々の光ファイ
バ間で光透過率が著しく低下する部分が発生し、画像読
み取りが均一にできない問題があった。

【０００６】さらに、フレキシブルプリント基板55を光
ファイバアレイプレート54に、光硬化型絶縁接着剤56を
用いて接着させるとき、半導体イメージセンサチップ51
を実装したフレキシブルプリント基板55は長手方向の直
線性が悪く、光硬化型絶縁接着剤56を用いて接着させる
とき、加圧がかけにくく、フレキシブルプリント基板55
の電極の高さにばらつきが生じやすく、半導体素子への
光量のばらつきが生じていた。

【０００７】本発明は上記問題点に鑑み、感度のばらつ
きの少ない高画質な画像読み取りを可能とすることを目
的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決し、目
的を達成するために本発明の完全密着型イメージセンサ
は、透明フレキシブルプリント基板の裏面には透明保護
フィルム(カバーレイフィルム)を設けず、直接の透明絶
縁接着剤を均一に塗布し、先に一定の加圧をかけながら
光ファイバアレイプレートと接着させる。

【０００９】

【作用】本発明は上記した構成によって光ファイバアレ
イプレートに直接、透明フレキシブルプリント基板を透
明絶縁接着剤を用い、一定加圧をかけながら接着する
と、透明フレキシブルプリント基板の電極のばらつきが
抑えられ、均質な透過特性の光ファイバアレイプレート
を得ることができる。これにより、光感度のばらつきの
少ない完全密着型イメージセンサを得ることができる。

【００１０】光ファイバアレイに密接した原稿への光照
明効率がセルフォックレンズアレイを用いた密着型イメ
ージセンサと同等、あるいはそれ以上で行うことがで
き、原稿からの光情報を光ファイバアレイを用いて受光
素子アレイに導く際に、イメージセンサの受光素子アレ
イに対して光ファイバアレイをより近接した位置に高精
度に配置できることにより、１対１の対応で、より良く
導くことが可能になり、画像読み取りの解像度，光の利
用効率が今まで以上に向上する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。

【００１２】図１は本発明の一実施例における完全密着
型イメージセンサの正面断面図である。図１において、
31は半導体イメージセンサチップ、32は半導体イメージ
センサチップ31の表面上に形成された受光素子アレイ、
33は半導体イメージセンサチップ31に設けられている電
極、34は図２の構成を有する光ファイバアレイプレー
ト、35はこの光ファイバアレイプレート34の表面上に張
り付けた２層の回路導体層を有する透明フレキシブルプ
リント基板、36は光ファイバアレイプレート34の表面上
に透明フレキシブルプリント基板35を張り付けるための
透明絶縁接着剤、37は半導体イメージセンサチップ31を
光ファイバアレイプレート34へ実装するための透明光熱
併用硬化型絶縁樹脂、38は半導体イメージセンサチップ
31を保護するための透明保護層、39は光ファイバアレイ
プレート34の裏面(原稿密着面)の受光素子アレイ，光フ
ァイバアレイ該当部以外の場所に設けた遮光層であり、
および光ファイバアレイプレート34の表面(半導体イメ
ージセンサチップ31実装面)の半導体イメージセンサチ
ップ実装部，光ファイバアレイ，照明光が通る一定の距
離(スリット)以外の場所に設けた遮光層であり、さらに
光ファイバアレイプレート34の全側面に設けた遮光層で
ある。40は光ファイバアレイプレート34の裏面全面に設
けた透明樹脂、41は読み取るべき原稿、42は原稿41を照
明する光源(ＬＥＤアレイ)、43は原稿を読み取り部の読
み取り位置に搬送する搬送ローラである。

【００１３】図２は本発明の一実施例における完全密着
型イメージセンサに使用する光ファイバアレイプレート
34の平面図を示すものである。図２において、１はガラ
ス基板、２は光ファイバアレイで、２枚のガラス基板１
の間に光ファイバアレイ２を挟み込んで、両側から圧力
を加えながら、ガラスの融点程度の熱を加え融着させ、
光ファイバアレイプレートを形成した。

【００１４】また、図３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の光ファイバアレイを構成する
光ファイバの構成断面図である。図３に示すように、各
光ファイバは、中心部のコア11、このコア11の外表面に
形成されたクラッド12およびこのクラッド12の外表面に
形成された光吸収体層13でなる。

【００１５】図４は本発明の一実施例における完全密着
型イメージセンサに使用する透明フレキシブルプリント
基板(フォトリソグラフィ法により回路導体層を両面に
形成したもの)35の正面断面図を示すものである。図４
において、21は透明フィルム基板(ベースフィルム)、22
は透明フィルム基板21の両面に形成した回路導体層、23
は透明フィルム基板21の両面に回路導体層22を張り付け
るためのおよび透明フィルム基板21の表面に透明保護フ
ィルム(カバーレイフィルム)を張り付けるための透明絶
縁接着剤、24は両面に形成した回路導体層22の導通をと
るスルホールメッキ、25は透明フィルム基板21表面上の
半導体イメージセンサチップ実装部，光ファイバアレイ
該当部，照明光が通る一定の距離(スリット)以外に設け
た透明保護フィルム(カバーレイフィルム)、26は回路導
体層22の電極の上面だけに形成した半田メッキである。

【００１６】次に以上のように構成した完全密着型イメ
ージセンサの細部について説明する。

【００１７】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、フォトトランジスタまたはフォト
ダイオード等の受光素子アレイ32とＣＣＤやＭＯＳ、バ
イポーラＩＣ等のアクセス回路(図示せず)を設けたもの
を作る。各電極33については、２層Ａｌ配線のプロセス
を用い、スパッタリング方法により数μm程度ウエハ表
面より突起した構造になっている。その後、このウエハ
を高精度ダイシング技術により切断し、半導体イメージ
センサチップ31を作る。

【００１８】次に、図３に示すような直径がおよそ25μ
mの光ファイバのクラッド12の外表面に厚さ２〜３μmの
光吸収体層13を形成し、この光ファイバを多数本、図２
に示すような２枚のガラス基板１に挟み込んで、両側か
ら圧力を加えながらガラスの融点程度の熱を加え融着す
る。さらに、約１mm厚に切断した後、表面を平滑に研磨
し、図１に示す光ファイバアレイプレート34を作成す
る。

【００１９】次に、透明フレキシブルプリント基板35
は、図４に示すような透明フィルム基板(ベースフィル
ム)21に厚み0.5μm〜35μmの銅等の金属箔を、厚み30μ
m以下の透明絶縁接着剤23を用いて両面に張り付け、回
路導体層22を両面に形成しスルホールを設け、30μm以
下のスルホールメッキ24を行い、透明保護フィルム(カ
バーレイフィルム)25を透明絶縁接着剤23を用いて透明
フィルム基板21表面の半導体イメージセンサチップ実装
部，光ファイバアレイ該当部，照明光が通る一定の距離
(スリット)以外に張り付け、さらに上記回路導体層22の
電極の上面だけ半田メッキ26を１〜10μm電解メッキし
形成する。ここでは透明フィルム基板(ベースフィルム)
21および透明保護フィルム(カバーレイフィルム)25とし
て厚さ50μm以下、好ましくは５〜25μmのポリエーテル
サルフォン(ＰＥＳ)，ポリエチレンテレフタレート(Ｐ
ＥＴ)，ポリエチレンナフタレート(ＰＥＮ)，ポリカー
ボネイト(ＰＣ)、あるいはポリアリレート(ＰＡＲ)等の
透明高分子フィルムを用いて作成する。

【００２０】また、透明フレキシブルプリント基板35の
電極は銅等の金属箔に、共晶半田やＳn−Ｉn，Ｓn−Ｐb
−Ｂi，Ｓn−Ｐb−Ｉn等の低温半田等を用いてソルダー
コートまたは電解メッキ等で、高さ20μm以下、好まし
くは１〜10μmの電極を形成させる。光ファイバアレイ
プレート34に黒色系の遮光層39をスクリーン印刷法で形
成する。ただし、光ファイバアレイを接着する部分と光
源42から照明光が通る一定の距離(スリット)部分は除
く。光ファイバアレイプレート34の裏面全面(原稿密着
面全面)に耐摩耗性および反射防止を有するようなフェ
ノール樹脂やエポキシ樹脂やウレタンアクリレートやシ
リコンレジン等の透明樹脂40を塗布する。上記光ファイ
バアレイ２が２枚のガラス基板１の間に融接された光フ
ァイバアレイプレート34を製造した後、裏面に透明保護
フィルムのない上記透明フレキシブルプリント基板35の
裏面に、フェノールエポキシ樹脂やエポキシ樹脂等の透
明絶縁接着剤36を塗布して上記光ファイバアレイプレー
ト34の表面上にプレス機等でフラットに湾曲のないよう
に張り付ける。この透明絶縁接着剤36は、硬化後の厚み
は50μm以下好ましくは10〜25μmが好適である。

【００２１】上記透明フレキシブルプリント基板35を上
記光ファイバアレイプレート34上にフラットに張り付け
た後、上記半導体イメージセンサチップ31の電極33(金
または半田のボールバンプ)を透明フレキシブルプリン
ト基板35の回路導体層22の電極の所定の位置に接続する
ように、透明光熱併用硬化型絶縁樹脂37を用いてフェイ
スダウンでフリップチップ実装する。半導体イメージセ
ンサチップ31の上方から圧力を加えながら、透明光熱併
用硬化型絶縁樹脂37に光ファイバアレイプレート34を通
して紫外線照射して硬化させる。そして、半田が溶けて
確実に接続するように170〜200℃の温度で熱処理する。

【００２２】さらに、上記光ファイバアレイプレート34
上に大きさ50〜100μm角の受光素子アレイ32を一定間隔
(62.5または125μm)で多数並列に形成している上記半導
体イメージセンサチップ31を保護するためにシリコーン
樹脂等の透明保護層38によりコーティングする。

【００２３】光ファイバアレイプレート34の裏面(原稿
密着面)の受光素子アレイ，光ファイバアレイ該当部以
外の場所には遮光層39があり、および光ファイバアレイ
プレート34の表面(半導体イメージセンサチップ31実装
面)に照明光が通るスリットを設け、半導体イメージセ
ンサチップ実装部，光ファイバアレイ，スリット部分以
外の場所には遮光層39があることにより、さらに光吸収
体層13等があることにより、光源(ＬＥＤアレイ)42から
の光が原稿41に到達せずに直接受光素子アレイ32に入る
光(フレア光)を消去することができた。

【００２４】この完全密着型イメージセンサを用いて、
光ファイバアレイプレート34の裏面側に原稿41を密着さ
せ、光源(ＬＥＤアレイ)42からの光を、光ファイバアレ
イプレート34の上面側から入射させ透明フレキシブルプ
リント基板35，光ファイバアレイプレート34を通り、光
ファイバ，透明樹脂40を通じて原稿41を照射させる。原
稿41からの光情報は、光吸収体層13を設けた多数の光フ
ァイバにより、光の交錯(クロストーク)なしに、１対１
の対応で受光素子アレイ32に導かれる。

【００２５】従来の透明フレキシブルプリント基板を用
いた完全密着型イメージセンサでは、透明フィルム基板
の両面に回路導体層があり、この回路導体層を張り付け
るための接着剤があり、スルホールを設け、両面の導通
を取るためにスルホールメッキを行い、さらにこれら両
面の回路導体層を保護するための保護フィルムがあり、
この保護フィルムを張り付けるための接着剤が必要だっ
た。さらに、透明フィルム基板の表面(半導体イメージ
センサチップ実装面)の回路導体層の電極には、半田の
電解メッキをしている。フレキシブルプリント基板をイ
メージセンサチップの接続端子に、テープオートメーテ
ッドボンディング(ＴＡＢ)実装を用いて、接続を行う。
次に、フレキシブルプリント基板を光ファイバアレイプ
レートに、光硬化型接着剤を用いて接着させる必要があ
った。このときフレキシブルプリント基板の裏面の保護
フィルム(カバーレイフィルム)と光硬化型接着剤とが光
ファイバアレイプレートと半導体イメージセンサチップ
の受光素子アレイの間に距離ができる。

【００２６】本発明の透明フレキシブルプリント基板を
用いた完全密着型イメージセンサでは、透明フィルム基
板の両面に回路導体層があり、この回路導体層を張り付
けるための接着剤があり、スルホールを設け、両面の導
通を取るためにスルホールメッキを行い、さらに透明フ
ィルム基板の表面(半導体イメージセンサチップ実装面)
の回路導体層の電極には、半田の電解メッキをしてい
る。透明フレキシブルプリント基板の裏面に透明絶縁接
着剤を塗布し、光ファイバアレイプレート上に張り付け
た構造にした。

【００２７】従来のものと本発明のものとでは、裏面に
保護フィルムおよび保護フィルムを張り付けるための接
着剤の有無に差があり、これにより原稿から半導体イメ
ージセンサチップの受光素子アレイまでの距離に50μm
以上の厚みの差ができ、従来の光ファイバアレイプレー
トを用いた完全密着型イメージセンサでは、解像度(Ｍ
ＴＦ値が41ｐ／mmで約55％)であるが、本発明の光ファ
イバアレイプレートを用いた完全密着型イメージセンサ
では、高解像度(ＭＴＦ値が41ｐ／mmで約70％)となる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、光量の
均一性を確保し、画像読み取りのＳ／Ｎ，分解能，光の
転送効率を高水準で維持でき、非常にシンプル，コンパ
クト、かつ低コストで原稿を読み取ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における完全密着型イメージ
センサの正面断面図である。

【図２】本発明の一実施例における完全密着型イメージ
センサに使用する光ファイバアレイプレートの平面図で
ある。

【図３】本発明の一実施例における完全密着型イメージ
センサにおける光ファイバアレイを構成する光ファイバ
の構成断面図である。

【図４】本発明の一実施例における完全密着型イメージ
センサに使用する透明フレキシブルプリント基板の正面
断面図である。

【図５】従来の完全密着型イメージセンサの正面断面図
である。

【符号の説明】

１…ガラス基板、 ２…光ファイバアレイ、 11…コ
ア、 12…クラッド、 13…光吸光体層、 21…透明フ
ィルム基板(ベースフィルム)、 22…回路導体層、23，
36…透明絶縁接着剤、 24…スルホールメッキ、 25…
透明保護フィルム(カバーレイフィルム)、 26…半田メ
ッキ、 31…半導体イメージセンサチップ、 32…受光
素子アレイ、 33…電極、 34…光ファイバアレイプレ
ート、 35…透明フレキシブルプリント基板、 37…透
明光熱併用硬化型絶縁樹脂、 38…透明保護層、 39…
遮光層、 40…透明樹脂、 41…原稿、 42…光源(Ｌ
ＥＤアレイ)、 43…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 (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数個の受光素子アレイを有する半導体
   イメージセンサチップと、中心部のコアと、このコアの
   外表面に設けたクラッドと、このクラッドの外表面に設
   けた光吸収体層により構成された少なくとも複数の光フ
   ァイバを整列して形成した光ファイバアレイをガラス基
   板の間に融接された構造を有する光ファイバアレイプレ
   ートと、透明フィルム基板の表裏両面に回路導体層を有
   する透明フレキシブルプリント基板とを有する完全密着
   型イメージセンサにおいて、 前記透明フレキシブルプリント基板の表面上で電極部お
   よび半導体イメージセンサチップ実装部および照明光が
   通る一定の距離以外には透明保護フィルムを有し、前記
   透明フレキシブルプリント基板の裏面には透明絶縁接着
   剤により直接前記光ファイバアレイプレート上に張り付
   け、後に、前記透明フレキシブルプリント基板の回路導
   体層上に、透明光熱併用硬化型絶縁樹脂を介して前記半
   導体イメージセンサチップがフェイスダウンでフリップ
   チップ実装され、前記半導体イメージセンサチップ上に
   形成された取り出し電極と前記透明フレキシブルプリン
   ト基板の回路導体層の両電極配線同士が当接する構造で
   電気的に接続され、前記受光素子アレイが前記透明フレ
   キシブルプリント基板を通して光ファイバアレイの表面
   の一定の位置に配列されることを特徴とする完全密着型
   イメージセンサ。