JP3507472B2 - 半導体装置、それを用いた固体撮像装置及び撮像システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タブテープ等のフ
レキシブル配線フィルム、それを用いた半導体装置及び
システムに関し、特に、ビデオカメラ、デジタルスチル
カメラなどの画像入力機器に用いられるフレキシブル配
線フィルム、それを用いた半導体装置、固体撮像装置及
びシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ビデオカメラ、デジタルスチルカ
メラなどの画像入力機器に用いられるＣＣＤ撮像素子や
ＭＯＳ型撮像素子は、シリコンウエハ等の半導体基板上
に形成されることが多い。半導体工程終了のシリコンウ
エハは、カラーフィルタ及びマイクロレンズ形成工程に
おいて、アクリル系材料等を用いて、カラーフィルタ、
マイクロレンズの順で形成される。

【０００３】そして、後工程で必要な寸法に分割された
固体撮像素子チップは、セラミックパッケージなどに収
納され、ワイヤーボンディングにより、チップとリード
との間で電気的な接続がされ、ガラス基板のキャップが
パッケージ上に接着されている。

【０００４】図９は、固体撮像装置の模式的な断面図で
ある。図９に示すように、受光部を図面の上側に向けて
配置された複数のＣＣＤ撮像素子やＭＯＳ型撮像素子な
どの固体撮像素子及びそれらに光を集めるマイクロレン
ズ１２が備えられた固体撮像素子チップ２上に、Ａｕバ
ンプ４を介してポリイミドフィルムやガラスエポキシテ
ープ等の絶縁性ベースフィルム８，９とで挟まれた銅箔
などのリード３が電気的に接続されている。

【０００５】さらに、固体撮像素子の受光部側に所定間
隔だけ離れて平行に配置され、ＡＲコート（Anti Refle
ction Coating)７ａと称される屈折率の異なる１種類あ
るいは２種類の薄膜が施されているカバーガラス１の一
方の面と、リード３が接続された固体撮像素子チップ２
とが、遮光薄膜７ｂを介してフィラーが高充填されたエ
ポキシ系などのシール剤５により接着されている。この
ようなリード３を用いた固体撮像装置は、たとえばワイ
ヤーボンディングしたセラミックパッケージに比べ小型
で、薄型にすることができる。

【０００６】ところで、シール剤５とリード３の表面に
施されたＡｕめっきとの結合力は弱いために、これらの
剥離が発生しやすい。このような界面剥離が発生すると
半導体装置の使用環境下において供給される水分が、搭
載した半導体素子の表面に浸入しやすくなるため素子上
の配線電極が腐食し、電気的ショート又はオープンを生
じやすい。よって、シール剤５とリード３との結合力を
弱めないようにする必要がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図１０は、図９に示し
たようなリード３の平面図である。図１０には、塗布し
たシール剤の流速の程度を矢印１３で示している。本発
明者の知見によれば、図１０に示すように、リード３上
を流れるシール剤は、リード３上以外の部分を流れるシ
ール剤よりも遅く流れることが判った。この速度の差
は、リード３の流動抵抗とリード３以外の部分との流動
抵抗との差に依存する。

【０００８】そして、シール剤の流速の差などにより、
リード３の先端３ｃでは、リード３上以外を流れるシー
ル剤の回り込みが生じ、このシール材とインナリード３
ａ側からリード３の上を流れてきたシール剤とが衝突
し、合流し、その際にその部分ではシール剤内に空気が
取り込まれ、リード３上、すなわち図１０の楕円部分３
ｄで気泡が生じる。

【０００９】リード３上で気泡が生じると、図９のコー
ティング層７とリード３との結合力が弱まり、これらの
間で剥離が生じたり、パッケージ内外のリークパスが生
じたり、パッケージ内に透湿による結露が生じる場合が
ある。これが原因で固体撮像装置の電通等が確保され
ず、オープン不良が生じることが判った。

【００１０】そこで、本発明は、リード上で気泡が発生
しないようなフレキシブル配線フィルムとそれを用いた
半導体装置及びシステムを提供することを目的とする。

【００１１】また、気泡の発生に依存することなく、シ
ール剤５とリード３との結合力を強める必要がある。

【００１２】本発明の別の目的は、接着性を向上させた
フレキシブル配線フィルムとそれを用いた半導体装置及
びシステムを提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
フレキシブル配線フィルムのリードと、このリードに電
気的に接続される半導体素子チップと、前記半導体素子
チップの表面を保護する保護部材とを有し、これらを前
記半導体素子チップの周縁部で封止剤によって、前記リ
ード上を先端に向けて流れるように塗布して封止してな
る半導体装置において、前記リードは、封止剤と接する
部分に孔が形成されており、前記孔の一部が前記保護部
材よりも外側に位置していることを特徴とする。

【００１４】

【００１５】 また、本発明の固体撮像装置は、前記半
導体装置からなる固体撮像装置であって、ＡＲコート膜
と、遮光薄膜との少なくとも一方が、前記リードと前記
保護部材との間に形成されていることを特徴とする。

【００１６】 さらに、本発明の撮像システムは、前記
半導体装置からなる固体撮像装置と、前記固体撮像装置
へ光を結像する光学系と、前記固体撮像装置からの出力
信号を処理する信号処理回路とを有することを特徴とす
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。

【００１８】本発明の実施形態によるフレキシブル配線
フィルムは、銅などの導電体からなる複数のリードと、
それらのリードを支持し且つ絶縁するポリイミドなどか
らなる絶縁膜とを有している。そして、絶縁膜から表面
が露出しているリードに貫通孔（アンカーホール）が形
成されている。

【００１９】このようなフレキシブル配線フィルムは、
ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子チップ等に、テープオート
メーティッドボンディングされて用いられることが多
く、フレキシブル配線基板、ＴＡＢテープなどと称され
ている。

【００２０】本発明のように、リードに孔を有するフレ
キシブル配線基板を用いれば、リード上をインナリード
側から流れる封止剤と、リード以外のパスからアウタリ
ード側に流れ込む封止剤との流速の差が少なくなり、リ
ード上で気泡が発生しにくくなる。

【００２１】また、アンカーホール内に入り込んだ接着
性の封止剤により、フレキシブル配線フィルムの接着性
が高まる。

【００２２】 （参考形態） 本発明の参考形態の半導体装置について固体撮像装置を
例に挙げて説明する。

【００２３】 図１は、このような半導体装置としての
固体撮像装置の模式的な斜視図である。図１に示すよう
に本参考形態の固体撮像装置は、ＣＣＤ撮像素子やＭＯ
Ｓ型撮像素子などの固体撮像素子を複数搭載した固体撮
像素子チップ２のパッド電極１５上に、Ａｕバンプ４を
介してフレキシブル配線フィルムであるＴＡＢテープ１
１が接続されている。

【００２４】ＴＡＢテープ１１は、ポリイミドフィルム
やガラスエポキシテープ等の絶縁性ベースフィルム８
と、アンカーホール６が形成された銅箔などのリード３
との積層体であり、リード３は、インナリード３ａの先
端３ｃでＡｕバンプ４と接続されており、アウタリード
３ｂで絶縁性ベースフィルム８と積層されている。

【００２５】また、固体撮像素子チップ２は、ＡＲコー
ト（Anti Reflection Coating)と称される屈折率の異な
る１種類あるいは２種類の薄膜が施されている保護部材
であるカバーガラス１と接続された状態で、絶縁性ベー
スフィルム８のないデバイスホール１０内に設けられて
いる。

【００２６】 図２は、図１の模式的な断面図である。
本参考形態の固体撮像装置は、固体撮像素子チップ２の
受光面上にマイクロレンズ１２が備えられており、さら
に、上記のようにＡＲコート７ａが施されている。ま
た、カバーガラス１は、遮光薄膜７ｂが施されている。
カバーガラス１側と固体撮像素子チップ２側とはフィラ
ーが高充填されたエポキシ系などのシール剤５により接
着されており、リード３とカバーガラス１との間にはコ
ーティング層７が形成されている。なお、図２において
図１と同様の部分には同一符号を付している。

【００２７】図３は、図２の固体撮像素子チップ２の周
縁部の拡大図である。図３に示すように、固体撮像素子
チップ２の周縁部では、リード３のうち、シール剤５に
接する部分にアンカーホール６を形成している。なお、
図３において図１等と同様の部分には同一符号を付して
いる。

【００２８】図４は、図１のリード３の平面図である。
図４に示すように、リード３を、インナリード３ａの先
端３ｃと、インナリード３ａのアウタリード３ｂ側の部
分とに便宜上分けて説明すると、インナリード３ａの幅
広部には、アンカーホール６が形成されているので、こ
の部分を流れるシール剤５は、リード３上以外の部分を
流れるシール剤５とさほど流速に差が生じない。

【００２９】つぎに、インナリード３ａの先端３ｃで
は、アンカーホール６が形成されていないので、この部
分を流れるシール剤５は、リード３上以外の部分を流れ
るシール剤５と流速に差が生じるようになる。ただし、
上述したようにインナリード３ａの幅広部分までは、シ
ール剤５の流速がリード３上であるかどうかに拘わら
ず、ほぼ同じであるので、リード３上を流れるシール剤
５とリード３上以外の部分を流れるシール剤５とのぶつ
かる位置が、リード３より先、すなわち図４の楕円部分
３ｄになり、したがって、リード３上では気泡が生じな
いようになる。

【００３０】 つぎに、本参考形態の固体撮像装置の製
造工程について説明する。まず、ＴＡＢテープ１１を製
造する。ＴＡＢテープ１１は、厚さがたとえば５０μｍ
〜１２５μｍ、幅がたとえば４８ｍｍの樹脂テープ、た
とえばポリイミドの絶縁性ベースフィルム８に、半導体
チップを載置するための開アンカーホール部であるデバ
イスホール１０及びテープキャリアを搬送するための位
置決めアンカーホールである図示しないパーフォレーシ
ョンアンカーホールを、金型等によるパンチング加工に
より形成する。

【００３１】なお、ＴＡＢテープ１１を用いた固体撮像
素子実装では、シール剤５の塗布を考慮し、固体撮像素
子チップ２とデバイスホール１０との間距離を、１．５
〜２．０ｍｍ程度と広くする。さらに、固体撮像素子チ
ップ２上に形成されたＡｕバンプ４に接合されたＴＡＢ
テープ１１のインナリード３ａは高強度が保てるよう
に、アウタリード３ｂとインナリード３ａの先端３ｃと
の間のデバイスホール１０が形成されている部分を、イ
ンナリード３ａの先端３ｃの寸法よりも広くする。

【００３２】つぎに、絶縁性ベースフィルム８に厚さ１
８〜３５μｍ程度の圧延銅箔あるいは電解銅箔を接着剤
により貼り合わせてラミネートする。つぎに、銅箔には
パターンやリード３の形成のために、フォトレジストを
塗布し、各種配線のパターンやリード３を形成するため
の露光、現像を施す。それから、パンチング加工により
むき出しとなったデバイスホール１０内の銅箔インナリ
ード３ａの裏面をエッチングから保護するため裏止めレ
ジストを塗布する。その後、銅箔にエッチング工程を施
して、パターンやリード３を形成する。

【００３３】エッチング後不要となったフォトレジス
ト、裏止めレジストをアルカリ液により溶解除去して、
接合部以外の銅配線パターンの保護、絶縁のため、ソル
ダーレジスト印刷を行い、銅配線パターンには、ボンデ
イング性を良くさせるため、電気メッキ法によりＳｎや
Ａｕ等のめっき処理を施す。

【００３４】また、アンカーホール６は、ＴＡＢテープ
１１の銅箔エッチングの工程と同様の工程で製造する。
ただし、アンカーホール６の最小幅は［１．０×Ｔ
（Ｔ：銅箔厚）］としている。さらに、アンカーホール
６は、たとえばインナリード３ａの先端３ｃの寸法より
広くしたアウタリード３ｂの幅が３５μｍの場合には、
長手方向の長さは任意とし、短手方向（幅方向）の長さ
はたとえば２５μｍとなるようにしている。

【００３５】なお、アンカーホール６の短手方向の長さ
は、リード本体の強度や、インナリード３ａの先端３ｃ
の幅や、リード本体の流動抵抗に応じて決定すればよ
く、また、アンカーホール６の形状は、図４に示すよう
な長穴の形状に限定されるものではなく、たとえば直径
が２５μｍの円状のものあるいはそれを少なくとも２つ
以上並べたものであってもよい。

【００３６】つづいて、固体撮像素子チップ２上のパッ
ド電極１５上にＡｕバンプ４を設け、Ａｕバンプ４側を
予め１５０℃程度に加熱しておき、ＴＡＢテープ１１の
インナリード３ａの先端３ｃを、シングルポイントボン
ディング法によりボンディングツールを用いて接合す
る。なお、ＴＡＢテープ１１のインナリード３ａの先端
３ｃを、超音波併用熱圧着等により接続してもよい。

【００３７】その後、マイクロレンズ１２等へのごみ付
着を防止するためのカバーガラス１を、所定間隔だけ離
して固体撮像素子と平行に配置する。それから、固体撮
像素子チップ２の周縁部に、たとえば熱硬化型樹脂や紫
外線硬化型樹脂であるシール剤５をディスペンサ等によ
り塗布してから、カバーガラス１側と固体撮像素子チッ
プ２側とを貼り合わせ、シール剤５に熱を付与したり、
キュアや紫外線光を照射したりして硬化させる。

【００３８】なお、紫外線硬化型樹脂をシール剤５とし
た場合には、遮光薄膜７ｂが紫外線光のマスクとなり、
紫外線を照射させながら硬化させることで遮光薄膜７ｂ
内側の有効撮像エリアへの樹脂の流れ込みを防止するこ
とができるので、ここでは、シール剤５として紫外線硬
化型樹脂を用いている。

【００３９】 （実施形態１） 本発明の実施形態１の半導体装置について固体撮像装置
を例に挙げて説明する。

【００４０】図５は、このような半導体装置としての固
体撮像装置の斜視図であり、図３に相当するものであ
る。図５と図３とを比較すると、図５の方がアンカーホ
ール６の長手方向の長さが異なり、長くなっている。す
なわち、図３に示したアンカーホール６は、全てがカバ
ーガラス１の下に納まっているのに対して、図５に示す
アンカーホール６は、一部がカバーガラス１の下から外
側に延びている。

【００４１】図５に示すような態様でアンカーホール６
を形成すると、図３に示した態様でアンカーホール６を
形成した場合に比して、リード３とＡｕバンプ４との接
続部にかかる力を減らすことができる。すなわち、アン
カーホール６側にも応力がかかるようにして、相対的に
Ａｕバンプ４にかかるストレスを少なくしている。

【００４２】ここで、アンカーホール６がカバーガラス
１の下に納まる構成では、シール剤５がインナリード３
ａに形成されたアンカーホール６に達するまでは流動抵
抗が異なるため塗布した時点では流速が異なり、シール
剤５がアンカーホール６に達した後は同じ流速で流れ
る。つまりホールの距離にも依るがタイムラグが生じ
る。

【００４３】これに対して、カバーガラス１の下より延
長された長いアンカーホール６を形成すると、ホール内
部とリード３外部との流動抵抗が一致するので、タイム
ラグが生じ難くなり、この部分での流れ込みはより均一
にすることができる。

【００４４】 （実施形態２） 図６は、本発明の実施形態２による撮像システムの構成
図である。図６において、２１はレンズのプロテクトと
メインスイッチを兼ねるバリア、２２は被写体の光学像
を固体撮像素子２４に結像させるレンズ、２３はレンズ
を通った光量を可変するための絞り、２４はレンズ２２
で結像された被写体を画像信号として取り込むための実
施形態１で説明した固体撮像素子、２５は固体撮像素子
２４から出力される画像信号に各種の補正、クランプ等
の処理を行う撮像信号処理回路、２６は固体撮像素子２
４より出力される画像信号のアナログ／ディジタル変換
を行うＡ／Ｄ変換器、２７はＡ／Ｄ変換器２６より出力
された画像データに各種の補正を行ったりデータを圧縮
する信号処理部、２８は固体撮像素子２４，撮像信号処
理回路２５，Ａ／Ｄ変換器２６，信号処理部２７に各種
タイミング信号を出力するタイミング発生部、２９は各
種演算とスチルビデオカメラ全体を制御する全体制御・
演算部、３０は画像データを一時的に記憶するためのメ
モリ部、３１は記録媒体に記録又は読み出しを行うため
の記録媒体制御インターフェース部、３２は画像データ
の記録又は読み出しを行うための半導体メモリ等の着脱
可能な記録媒体、３３は外部コンピュータ等と通信する
ための外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）部である。

【００４５】つぎに、図６の動作について説明する。バ
リア２１がオープンされるとメイン電源がオンされ、つ
ぎにコントロール系の電源がオンし、さらに、Ａ／Ｄ変
換器２６などの撮像系回路の電源がオンされる。それか
ら、露光量を制御するために、全体制御・演算部２９は
絞り２３を開放にし、固体撮像素子２４から出力された
信号は、撮像信号処理回路２５をスルーしてＡ／Ｄ変換
器２６へ出力される。Ａ／Ｄ変換器２６は、その信号を
Ａ／Ｄ変換して、信号処理部２７に出力する。信号処理
部２７は、そのデータを基に露出の演算を全体制御・演
算部２９で行う。

【００４６】この測光を行った結果により明るさを判断
し、その結果に応じて全体制御・演算部２９は絞りを制
御する。つぎに、固体撮像素子２４から出力された信号
をもとに、高周波成分を取り出し被写体までの距離の演
算を全体制御・演算部２９で行う。その後、レンズ２２
を駆動して合焦か否かを判断し、合焦していないと判断
したときは、再びレンズ２２を駆動し測距を行う。

【００４７】そして、合焦が確認された後に本露光が始
まる。露光が終了すると、固体撮像素子２４から出力さ
れた画像信号は、撮像信号処理回路２５において補正等
がされ、さらにＡ／Ｄ変換器２６でＡ／Ｄ変換され、信
号処理部２７を通り全体制御・演算部２９によりメモリ
部３０に蓄積される。その後、メモリ部３０に蓄積され
たデータは、全体制御・演算部２９の制御により記録媒
体制御Ｉ／Ｆ部３１を通り半導体メモリ等の着脱可能な
記録媒体３２に記録される。また外部Ｉ／Ｆ部３３を通
り直接コンピュータ等に入力して画像の加工を行っても
よい。

【００４８】また、１チップ上に固体撮像素子２４とと
もに、符号２５〜２８の回路をＣＭＯＳプロセスにより
集積化することも好ましい。

【００４９】 図７，図８は、本発明の参考形態による
固体撮像装置の模式図であり、図１，図２に示した部分
と同様の部分には同一符号を付している。

【００５０】図７，図８が図１，図２と異なる点は、絶
縁フィルム９がなく、アンカーホール６においても、カ
バーガラス１と接着されている点である。この構成によ
れば、アンカーホール６の部分でカバーガラスとの接着
性を向上させることができる。

【００５１】以上本発明の各実施形態では、固体撮像装
置及びシステムにＴＡＢテープ１１を用いる場合を例に
説明したが、固体撮像装置以外の半導体装置にＴＡＢテ
ープ１１を用いることもできる。

【００５２】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によると、
フレキシブル配線フィルムのリードには、封止剤と接す
る部分に孔が形成されており、前記孔の一部が保護部材
よりも外側に位置しているため、リード上を通る封止剤
と、リード上以外を通る封止剤の流速がほぼ同じとな
り、リード上で気泡が発生しにくくなる。また、孔側に
も応力がかかるようにして、リードとバンプとの接続部
にかかる力を減らすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の参考形態の固体撮像装置の模式的な斜
視図である。

【図２】図１の模式的な断面図である。

【図３】図２の固体撮像素子チップの周縁部の拡大図で
ある。

【図４】図１のリードの平面図である。

【図５】本発明の実施形態１の固体撮像装置に係る固体
撮像素子チップの周縁部の拡大図である。

【図６】本発明の実施形態２の固体撮像システムの構成
図である。

【図７】本発明の参考形態の固体撮像装置の模式的斜視
図である。

【図８】図７の断面図である。

【図９】従来の固体撮像装置の模式的な断面図である。

【図１０】図７のリードの平面図である。

【符号の説明】

１ カバーガラス ２ 固体撮像素子チップ ３ リード ３ａ インナリード ３ｂ アウタリード ３ｃ 先端 ４ Ａｕバンプ ５ シール剤 ６ 孔 ７ コーティング層 ７ａ ＡＲコート ７ｂ 遮光薄膜 ８，９ 絶縁性ベースフィルム １０ デバイスホール １１ ＴＡＢテープ １２ マイクロレンズ １３ シール剤流線 １４ 気泡 １５ パッド電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 23/28 Ｈ０１Ｌ 23/28 Ｄ 27/14 Ｈ０４Ｎ 5/335 Ｖ Ｈ０４Ｎ 5/335 Ｈ０１Ｌ 27/14 Ｄ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/60 311 H01L 21/56 H01L 23/28 H01L 27/14

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フレキシブル配線フィルムのリードと、
   このリードに電気的に接続される半導体素子チップと、
   前記半導体素子チップの表面を保護する保護部材とを有
   し、これらを前記半導体素子チップの周縁部で封止剤に
   よって、前記リード上を先端に向けて流れるように塗布
   して封止してなる半導体装置において、前記リードは、
   封止剤と接する部分に孔が形成されており、前記孔の一
   部が前記保護部材よりも外側に位置していることを特徴
   とする半導体装置。
2. 【請求項２】 前記孔は、前記リードの先端より幅が広
   い部分に形成されていることを特徴とする請求項１記載
   の半導体装置。
3. 【請求項３】 ＡＲコート膜と、遮光薄膜との少なくと
   も一方が、前記リードと前記保護部材との間に形成され
   ていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置より
   なる固体撮像装置。
4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれか１項記載の半
   導体装置からなる固体撮像装置と、前記固体撮像装置へ
   光を結像する光学系と、 前記固体撮像装置からの出力信号を処理する信号処理回
   路とを有することを特徴とする撮像システム。