JP3712584B2 - 固体撮像装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像素子の実装にフェースダウン実装（フェースダウンボンディング）を用いた固体撮像装置及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、固体撮像装置１００は、図８に示すように、パッケージ１０１に固体撮像素子１０２を固定し、固体撮像素子１０２とパッケージ１０１とをＡｕワイヤ線１０３…によって配線し、ガラス又は光学フィルタ等の透明基板１０４によって封止する構造をとっていた。
【０００３】
しかし、このワイヤボンディング構造の固体撮像装置１００は、パッケージ１０１の電極端子１０５と固体撮像素子１０２の電極端子１０６とを接続するＡｕワイヤ線１０３…の短絡不良を防ぐために、ワイヤループに高さ方向の逃げを持たせたり、パッケージ１０１の電極端子１０５の間隔を広く設置する必要があり、小型薄型化は困難であった。
【０００４】
そこで、上記構造の固体撮像装置１００では小型薄型化に限界があることから、例えば、特開平６−２０４４４２号公報に開示された固体撮像装置１１０では、図９に示すように、固体撮像素子１１２の表面を透明基板１１１の表面に対向させて実装するフェースダウン実装を用いて、透明基板１１１に直接固体撮像素子１１２を実装することにより、小型薄型を図った構造としている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の透明基板１１１に固体撮像素子１１２を直接フェースダウン実装した固体撮像装置１１０では、小型薄型化の点では非常に有意であるが、透明基板１１１における電気信号の外部入出力端子１１３…が固体撮像素子１１２面を向いており、このままの状態では周辺機器へ組み込む際に、高度な組み立て技術が必要になるという問題点を有している。
【０００６】
すなわち、上記固体撮像装置１１０は、小型薄型化されているものの、小さ過ぎて作業性が悪くなっており、この状態では、大規模な装置を用いてこのように小さな実装部品を機材で認識させて実装のために位置決め等をする必要があり、実装のための装置が高度化つまり複雑化、高価格化してしまうという問題点を有している。具体的には、上記の状態では、アッセンブリーを行うためには、人手によって人海戦術にて対応するか、又は機械化による自動化を行う必要がある。
【０００７】
人手によって対応することは現実問題として困難である一方、自動化を行うためには大がかりまて位置認識装置等が必要となる。いずれの方式を採用するにしても、大幅なコストアップ要因となり、問題となる。
【０００８】
また、一般的に、固体撮像素子は、通常の半導体素子とは異なり、光信号つまり画像を扱うものであり、かつ素子表面には有機物からなるカラーフィルタやマイクロレンズ等が形成されるので気密性が要求される。このため、ゴミが付着すると不良品となる。したがって、ボンディングや実装アッセンブリーには細心の注意を払う必要がある。
【０００９】
このため、これらの工程においては、ゴミが付着しないこと、傷を付けないこと、及びバンプや樹脂が受光部にはみ出さないことが要求される。
【００１０】
この点に関して、図９に示す固体撮像装置１１０では、突起電極１１４…のボンディングと固体撮像素子１１２のフェースダウン実装時における樹脂硬化とフェースダウン実装時におけるゴミ処理について以下の問題点を有している。
【００１１】
先ず、突起電極１１４…のボンディングについては、同図に示すように、固体撮像素子１１２のフェースダウン実装時に、固体撮像素子１１２の突起電極１１４…を透明基板１１１の内側配線金属層１１５に接合するために、導電性接着剤１１６を用いている。また、この導電性接着剤１１６の用い方は、突起電極１１４…に点付けするものとなっている。このため、突起電極１１４…のボンディングについて工程が複雑になるという問題点を有している。
【００１２】
また、固体撮像素子１１２のフェースダウン実装時における樹脂硬化については、封止樹脂１１７とは別の突起枠樹脂１１８…を突起電極１１４…の内側に硬化させないまま残している。この突起枠樹脂１１８…は、次に上記封止樹脂１１７を塗布して封止する時の、該封止樹脂１１７のはみ出しを防止するためのストッパーとしての役割が目的である。そして、上記固体撮像装置１１０では、導電性接着剤１１６及び突起枠樹脂１１８…は、封止樹脂１１７を硬化させる時に一緒に加熱硬化を行っている。このため、フェースダウン実装時における樹脂硬化についても工程が複雑であり、工数が増加するという問題点を有している。
【００１３】
次に、フェースダウン実装時におけるゴミの問題について、固体撮像装置１１０では、フェースダウン実装時に同時に固体撮像素子１１２の表面は密閉されてしまう。
【００１４】
このため、樹脂塗布工程が多いのでゴミが付着する確率も高い上に、ゴミが付着しても簡単に除去できない。また、各樹脂が未硬化のままであるので、樹脂が受光面内側にはみ出してくることも考えられる。
【００１５】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、ボンディングにおける工数の低減及びボンディング品質の向上並びに周辺機器への組み込みを容易にし得る固体撮像装置及びその製造方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の固体撮像装置は、上記課題を解決するために、絶縁性の薄膜と導電性の薄膜とを積層して形成された内側配線金属層と外部に電気信号を出力すべく外側に形成された電極端子群とを備えた透明基板と、上記の透明基板の内側配線金属層に対する各第１の突起電極を各表面電極に形成した固体撮像素子とがフェースダウン実装されてなるとともに、上記透明基板の内側配線金属層と固体撮像素子の各第１の突起電極とは超音波ボンディングにより接続されていることを特徴としている。
【００１７】
上記の発明によれば、絶縁性の薄膜と導電性の薄膜とを積層して形成された内側配線金属層と外部に電気信号を出力すべく外側に形成された電極端子群とを備えた透明基板と、上記の透明基板の内側配線金属層に対する各第１の突起電極を各表面電極に形成した固体撮像素子とがフェースダウン実装されてなっている。
【００１８】
このため、ワイヤボンディングするのに比べて、固体撮像素子の外形寸法に近い小型薄型化された固体撮像装置の実現が可能となる。
【００１９】
ここで、本発明では、上記透明基板の内側配線金属層と固体撮像素子の各第１の突起電極との接続は、超音波ボンディングにより行われている。
【００２０】
すなわち、従来の固体撮像素子と透明基板とのフェースダウン実装では、固体撮像素子における第１の突起電極と透明基板の内側配線金属層との電気的接続においては、導電性接着剤を各第１の突起電極に点付けすることにより行っていた。このため、工程が複雑であり、工数が増加するという問題点を有していた。
【００２１】
しかし、本発明では、透明基板の内側配線金属層と固体撮像素子の各第１の突起電極との接続は、超音波ボンディングにより行われている。この超音波ボンディングでは、内側配線金属層と第１の突起電極とにおける接合部への加圧と超音波の印加とにより両者を固相溶接する方法であり、接合が簡単かつ確実である。
【００２２】
この結果、ボンディングにおける工数の低減及びボンディング品質の向上を図り得る固体撮像装置を提供することができる。
【００２３】
また、本発明の固体撮像装置は、上記課題を解決するために、上記記載の固体撮像装置において、透明基板における電極端子群の各電極端子には第２の突起電極がそれぞれ形成される一方、上記透明基板には、固体撮像素子の大きさの開口を有するフレキシブルプリント基板が、透明基板の各第２の突起電極に対して電気的接合を得て熱硬化性樹脂によって固体撮像素子を気密封止状態にして接合されていることを特徴としている。
【００２４】
上記の発明によれば、透明基板における電極端子群の各電極端子には第２の突起電極がそれぞれ形成される一方、上記透明基板には、固体撮像素子の大きさの開口を有するフレキシブルプリント基板が、透明基板の各第２の突起電極に対して電気的接合を得て熱硬化性樹脂によって固体撮像素子を気密封止状態にして接合されている。
【００２５】
すなわち、従来では、固体撮像素子と透明基板とをフェースダウン実装しただけであったので、透明基板の電極端子群が固体撮像素子側を向いており、またその部分は小さい領域であるので、その電極端子群からの外部への電気信号の出力への接続が困難であるという問題点を有していた。
【００２６】
しかし、本発明では、透明基板の電極端子群は、この電極端子群に形成された各第２の突起電極を介して、フレキシブルプリント基板に接続されている。
【００２７】
したがって、外部への信号の出力は、このフレキシブルプリント基板に形成されたプリント配線を通してフレキシブルプリント基板の端部から行うことができ、その結果、固体撮像素子とは離れたところで行うことができる。
【００２８】
したがって、透明基板からの出力の取出し、つまり固体撮像素子からの出力の取出しを容易に行うことができるので、外部周辺機器へ本固体撮像装置を組み込む際に、特別な組み立て技術を必要とせず、かつ取り扱いが容易な固体撮像装置を提供することができる。
【００２９】
また、本発明では、フレキシブルプリント基板と透明基板との接合は、熱硬化性樹脂によって行っており、かつその際には、フレキシブルプリント基板と透明基板の各第２の突起電極とは電気的接合が確保されるものとなっている。
【００３０】
さらに、フレキシブルプリント基板と透明基板とは、熱硬化性樹脂によって固体撮像素子を気密封止状態にして接合されている。
【００３１】
この結果、熱硬化性樹脂の一度の塗布にて気密封止を行うことができるので、工数の削減を図ることができる。さらに、その結果、フェースダウン実装工程を短時間で行うことができるので、固体撮像素子と透明基板との間にゴミが入ったり、そのゴミによって固体撮像素子の受光部が傷付いたりする機会を低減することができる。
【００３２】
また、本発明では、熱硬化性樹脂における固体撮像素子の受光部への侵出を防止するための先付けの熱硬化性樹脂の塗布を行っていないので、先付けの未硬化の熱硬化性樹脂が受光部へ侵出することもない。
【００３３】
この結果、ボンディングにおける工数の低減及びボンディング品質の向上並びに周辺機器への組み込みを容易にし得る固体撮像装置を提供することができる。
【００３４】
また、本発明の固体撮像装置は、上記課題を解決するために、上記記載の固体撮像装置において、フレキシブルプリント基板と固体撮像素子との間及びフレキシブルプリント基板と透明基板との間には、熱硬化性樹脂によるフィレットがそれぞれ形成されていることを特徴としている。ここで、フィレット（Fillet) とは、一般に、二つの被着材が接合される場所に形成される隅又は角を満たす接着剤部分をいう。
【００３５】
上記の発明によれば、フレキシブルプリント基板と固体撮像素子との間及びフレキシブルプリント基板と透明基板との間には、熱硬化性樹脂によるフィレットがそれぞれ形成されている。
【００３６】
このため、フレキシブルプリント基板と固体撮像素子との間及びフレキシブルプリント基板と透明基板との間を熱硬化性樹脂によるフィレットにてそれぞれ補強することができるので、ひいては、固体撮像素子と透明基板との接続強度を向上することができる。
【００３７】
この結果、ボンディング品質の向上を図って、固体撮像装置の品質の向上を図ることができる。
【００３８】
また、本発明の固体撮像装置は、上記課題を解決するために、上記記載の固体撮像装置において、透明基板は、ガラス又は光学フィルタからなっていることを特徴としている。
【００３９】
上記の発明によれば、透明基板は、ガラス又は光学フィルタからなっている。
【００４０】
このため、一般的に使用される基板であるガラスを用いることにより、安価に基板を形成することができる一方、光学フィルタを使用するときには、例えば、カメラ等による映像光の受光において好適な基板とすることができる。
【００４１】
また、本発明の固体撮像装置の製造方法は、上記課題を解決するために、固体撮像素子の各表面電極に各第１の突起電極を形成し、絶縁性の薄膜と導電性の薄膜とを積層して形成した内側配線金属層と外部に電気信号を出力する電極端子群とが外側に形成された透明基板の該電極端子群に第２の突起電極を形成し、上記透明基板の内側配線金属層面と、上記固体撮像素子の表面電極面とを対向させてフェースダウン実装を行って、固体撮像素子の各第１の突起電極と透明基板の内側配線金属層とを超音波ボンディングにより接続し、上記透明基板の各第２突起電極及び固体撮像素子の周囲に渡って、熱硬化性樹脂を塗布し、上記固体撮像素子の大きさの開口を有するフレキシブルプリント基板を透明基板に押圧固定させて透明基板の各第２の突起電極とフレキシブルプリント基板の配線部とを接続し、このとき同時に、固体撮像素子の表面部を熱硬化性樹脂にて気密封止し、加熱によって上記熱硬化性樹脂を硬化させることを特徴としている。
【００４２】
上記の発明によれば、固体撮像装置を製造するときには、先ず、固体撮像素子の各表面電極に各第１の突起電極を形成する一方、絶縁性の薄膜と導電性の薄膜とを積層して形成した内側配線金属層と外部に電気信号を出力する電極端子群とが外側に形成された透明基板の該電極端子群に第２の突起電極を形成する。
【００４３】
次いで、上記透明基板の内側配線金属層面と、上記固体撮像素子の表面電極面とを対向させてフェースダウン実装を行う。フェースダウン実装に際しては、固体撮像素子の各第１の突起電極と透明基板の内側配線金属層とを超音波ボンディングにより接続する。
【００４４】
次いで、上記透明基板の各第２突起電極及び固体撮像素子の周囲に渡って、熱硬化性樹脂を塗布し、上記固体撮像素子の大きさの開口を有するフレキシブルプリント基板を透明基板に押圧固定させて透明基板の各第２の突起電極とフレキシブルプリント基板の配線部とを接続し、このとき同時に、固体撮像素子の表面部を熱硬化性樹脂にて気密封止し、加熱によって上記熱硬化性樹脂を硬化させる。
【００４５】
この結果、固体撮像装置を短時間にて製造することができるとともに、作業内容も簡単である。また、完成した固体撮像装置は、ボンディング品質が高く、かつ周辺機器への組み込みもフレキシブルプリント基板を介して容易に行うことができる。
【００４６】
したがって、ボンディングにおける工数の低減及びボンディング品質の向上並びに周辺機器への組み込みを容易にし得る固体撮像装置の製造方法を提供することができる。
【００４７】
また、本発明の固体撮像装置の製造方法は、上記課題を解決するために、上記記載の固体撮像装置の製造方法において、熱硬化性樹脂として、樹脂中に導電粒子を散在させた異方性導電材からなる熱硬化性樹脂を用いることを特徴としている。
【００４８】
上記の発明によれば、熱硬化性樹脂として、樹脂中に導電粒子を散在させた異方性導電材からなる熱硬化性樹脂を用いる。
【００４９】
すなわち、熱硬化性樹脂として、樹脂中に導電粒子を散在させた異方性導電材からなる熱硬化性樹脂を用いた場合には、透明基板の電極端子群に形成された各第２の突起電極とフレキシブルプリント基板の配線部とを接合する際に、先ず、接合方向においては、樹脂中に散在された導電粒子を挟装する状態で接合されるので、電気的接続が得られる。一方、接合方向に直行する面内においては、導電粒子が樹脂中に散在した状態となっているので、電気的接続が行われない。
【００５０】
この結果、この樹脂中に導電粒子を散在させた異方性導電材からなる熱硬化性樹脂を用いる場合には、この熱硬化性樹脂を透明基板の電極端子群に形成された各第２の突起電極の全面に塗布することが可能となる。すなわち、そのようにしても各第２の突起電極間の短絡は生じない。
【００５１】
この結果、熱硬化性樹脂を点付けで塗布するのに比べて、容易に塗布することができ、短時間で塗布することができる。また、これによって、固体撮像素子の受光部への気密封止の樹脂塗布を同時に行うことができる。
【００５２】
したがって、確実に工数の削減を図ることができる。
【００５３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について図１ないし図７に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において適用される固体撮像素子は、例えば、ＣＣＤ(Charge Coupled Device) 等のように、光学的な画像情報を検知し、変換して取り込む装置、すなわち人間の目に相当する固体イメージセンサであり、撮像管にない特徴をもつことから、多岐にわたる分野で使用されているものである。
【００５４】
本実施の形態の固体撮像装置は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、図示しない絶縁性の薄膜と導電性の薄膜とを積層して形成された内側配線金属層としての突起電極接続用電極端子１１…と外部に電気信号を出力すべく外側に形成された電極端子群１２とを備えた例えばガラスからなる透明基板１０と、この透明基板１０の突起電極接続用電極端子１１…に対する各第１の突起電極２１…を各表面電極としての電気信号入出力端子２２…に形成した固体撮像素子２０とがフェースダウン実装（フェースダウンボンディング）されてなっている。
【００５５】
なお、フェースダウン実装とは、一般的に、固体撮像素子２０等の集積回路用半導体チップに予め取り付けられた表面電極又は配線リードと絶縁用基板上に形成された配線用電極を表面同士で対向させて密着し、電気的に接続することをいう。
【００５６】
上記の透明基板１０の突起電極接続用電極端子１１…と固体撮像素子２０の各第１の突起電極２１…とは、本実施の形態では、超音波ボンディングにより接続されている。
【００５７】
この超音波ボンディングは、一般的に、接合部への加圧と超音波の印加により、電極パッドとバンプ等とを固相溶接する方法である。具体的には、接合部に一定の加圧と同時に超音波を与えると、バンプ等が高温下の加圧と同様の塑性流動を生じる。この塑性流動には、マクロ的なバンプ等の変形と同時に超音波振動による波動的流動を伴っており、このため、両金属界面の酸化膜が破壊され、新生面の接触による接合が生じる。また、超音波ボンディングでは、溶着が加圧の中心部ではなく、その周辺にドーナツ状に生じるものとなる。この超音波ボンディングにより、電気的にも機械的にも接合がより確実になる。
【００５８】
一方、透明基板１０における電極端子群１２の各電極端子１３…には第２の突起電極１４…がそれぞれ形成される一方、透明基板１０には、固体撮像素子２０の大きさ（正確には少し大きめ）の開口３１を有するフレキシブルプリント基板３０が、透明基板１０の各第２の突起電極１４…に対して電気的接合を得て熱硬化性樹脂４０によって固体撮像素子２０を気密封止状態にして接合されている。
【００５９】
また、フレキシブルプリント基板３０と固体撮像素子２０との間には、素子用フィレット４３が形成されるとともに、フレキシブルプリント基板３０と透明基板１０との間には、基板用フィレット４４が形成されている。ここで、フィレット（Fillet) とは、一般に、二つの被着材が接合される場所に形成される隅又は角を満たす接着剤部分をいい、同図（ｂ）に示すように、素子用フィレット４３が固体撮像素子２０の側面を覆い、かつ基板用フィレット４４がフレキシブルプリント基板３０の側面を少し覆っていることがわかる。
【００６０】
上記の固体撮像素子２０では、被写体等を撮影した場合の入射光は、透明基板１０を通り、固体撮像素子２０の図示しない受光エリアに入射する。この受光エリアには、例えば、２０万〜４０万個のフォトダイオードと呼ばれる受光部が形成されている。なお、上記受光部自体が微細であることから、受光感度が低下するおそれがある。そこで、最近では、受光感度を上げるために受光部上に樹脂によるマイクロレンズを形成することが多い。
【００６１】
したがって、受光エリアに入射した入射光は、固体撮像素子２０の表面の図示しないマイクロレンズにて集光されてから受光部に入射し、電気信号に変換されて、電極端子群１２により出力されて画像データとして処理される。
【００６２】
また、受光に際しては、固体撮像素子２０と透明基板１０との隙間は樹脂封止されていないため、固体撮像素子２０の受光エリア上に形成されたマイクロレンズは、その機能を失うことなく、入射光を受光部へ集光させることができる。
【００６３】
次に、上記構成を有する固体撮像装置の製造方法について説明する。
【００６４】
先ず、図２に示すように、固体撮像素子２０の電気信号入出力端子２２…に対して第１の突起電極２１…の形成を行う。この第１の突起電極２１…の形成は、例えば、ボールバンプ法を用いてバンプである第１の突起電極２１…を形成する。具体的には、ワイヤボンディング用のキャピラリ５１を用いて、Ａｕワイヤの先端を放電してボール５２を形成し、電気信号入出力端子２２…上に熱圧着する。続いて、Ａｕワイヤを固定したままの状態でキャピラリ５１を上部に引き上げＡｕワイヤをボール５２の上端部で切断して形成する。
【００６５】
なお、ウエハ製造プロセスのメッキ工程によって、電気メッキ法により予め第１の突起電極２１…が形成された固体撮像素子２０を用いる場合には、本工程は必要としない。
【００６６】
次に、図３に示すように、固体撮像素子２０をフェースダウン実装する相手である透明基板１０に設置された外部への電気信号入力端子である各電極端子１３…に対して、同様にして、第２の突起電極１４…を形成する。なお、本工程についても予め第２の突起電極１４…が用意された透明基板１０を用いる場合には必要ではない。
【００６７】
次に、図４に示すように、前工程で固体撮像素子２０に形成された第１の突起電極２１…と、透明基板１０に形成されている突起電極接続用電極端子１１…とを超音波ボンディングによりフェースダウン実装する。
【００６８】
上記固体撮像素子２０を透明基板１０に超音波ボンディングする時には、固体撮像素子２０と透明基板１０との間の隙間を確保する必要がある。本実施の形態においては、この隙間の制御に関しては、第１の突起電極２１…が透明基板１０の突起電極接続用電極端子１１…に接触してから、何ミクロンまで移動するかつまり何ミクロンまで沈むかを制御するものとなっている。
【００６９】
次に、図５に示すように、固体撮像素子２０がフェースダウン実装された透明基板１０の第２の突起電極１４…の位置へ異方性導電材（ＡＣＰ：Anisotropic Conductive Paste) 等の熱硬化性樹脂４０を塗布する。塗布方法については、スタンプ方式や印刷方式で行っても良い。また、注射のように注入するディスペンス方式にて行っても良い。
【００７０】
最後に、図６に示すように、固体撮像素子２０の大きさに中央をくり抜いて開口３１としたフレキシブルプリント基板３０に対して、図１（ａ）（ｂ）に示すように、固体撮像素子２０を嵌挿し、熱硬化性樹脂４０が塗布された透明基板１０を押し当てることにより、透明基板１０の第２の突起電極１４…とフレキシブルプリント基板３０に形成されたプリント配線３３…の配線部としてのリード端子３２…とを電気的に接続する。また、このとき同時に、この熱硬化性樹脂４０にて、固体撮像素子２０とフレキシブルプリント基板３０との間における固体撮像素子２０の側面には、素子用フィレット４３が形成されるとともに、フレキシブルプリント基板３０と透明基板１０との間における透明基板１０の側面には基板用フィレット４４が形成される。これら素子用フィレット４３及び基板用フィレット４４によって、固体撮像素子２０とフレキシブルプリント基板３０との接着強度及び透明基板１０とフレキシブルプリント基板３０との接着強度、ひいては、固体撮像素子２０と透明基板１０との接着強度が増加する。
【００７１】
また、上記押し当て作業により、この熱硬化性樹脂４０にて透明基板１０とフレキシブルプリント基板３０との固定と固体撮像素子２０の気密封止とが同時に行われる。
【００７２】
ここで、この第２の突起電極１４…とリード端子３２…との電気的接続は、熱硬化性樹脂４０を介して行われるが、本実施の形態では、この熱硬化性樹脂４０は異方性導電材からなっている。この異方性導電材からなる熱硬化性樹脂４０は、例えばＡｇペースト等の金属のみからなっている導電材とは異なり、図７（ａ）に示すように、樹脂４１中に導電粒子４２…を混在させたものからなっている。したがって、図７（ｂ）に示すように、前記フレキシブルプリント基板３０に透明基板１０を押し当てることにより、透明基板１０側の第２の突起電極１４…とフレキシブルプリント基板３０側のリード端子３２…とが近づき、これら導電性粒子４２…を介在した状態で接合される。すなわち、透明基板１０側の第２の突起電極１４…とフレキシブルプリント基板３０側のリード端子３２…とは、導電性粒子４２…を介して電気的に接続される。
【００７３】
この結果、この異方性導電材からなる熱硬化性樹脂４０を用いた場合には、荷重方向においては電気的に接続されるものとなるが、荷重方向と垂直の面に対しては絶縁されるものとなる。したがって、各第２の突起電極１４…同士や各リード端子３２…同士が電気的に短絡されることはない。
【００７４】
その後、熱硬化性樹脂４０に硬化温度の熱を加え、樹脂成分４１を硬化させることにより、固体撮像素子２０の気密封止を行うと同時に、固体撮像素子２０と透明基板１０とフレキシブルプリント基板３０との接合強度を向上させる。
【００７５】
このようにして製造された固体撮像装置は、図１（ａ）に示すように、フレキシブルプリント基板３０上に配されたプリント配線３３…における外部への各出力端子３４…が幅の広いピッチを有しているので、外部機器への接続が容易となる。
【００７６】
また、本実施の形態のフレキシブルプリント基板３０は、中央部に狭幅部３５を形成しており、しかもこの狭幅部３５は、フレキシブルに折り曲げることができるようになっている。このことは、他の機器への応用を考えた場合に、組み立ての多様性に貢献できるものである。
【００７７】
なお、狭幅部３５の長さは、他の機器への接続を考慮して設定することが可能である。
【００７８】
この結果、本実施の形態の固体撮像装置は、様々の機器や装置への部品として適用範囲が広い上、アッセンブリーを行う作業面でも有利であり、簡便なアッセンブリー装置にて使用できるものとなっている。
【００７９】
ここで、本実施の形態では、透明基板１０としてガラスを使用しているが、必ずしもこれに限らず、例えば光学フィルタを使用することも可能である。
【００８０】
すなわち、固体撮像素子２０は、例えば、カメラに実装したときには、映像光を入射させるときにレンズ等の光学系を経て入力される。このとき、光の状況に合わせて、カメラの光入力系にガラス系材料からなる光学フィルタを使用しておけば、最終カメラとしての使い勝手が良くなる。なお、将来的には、光学フィルタは、ガラス系材料のみならず、アクリル樹脂等のプラスチック系材料も使用できる。
【００８１】
このように、本実施の形態の固体撮像装置では、絶縁性の薄膜と導電性の薄膜とを積層して形成された突起電極接続用電極端子１１…と外部に電気信号を出力すべく外側に形成された電極端子群１２とを備えた透明基板１０と、この透明基板１０の突起電極接続用電極端子１１…に対する各第１の突起電極２１…を各電気信号入出力端子２２…に形成した固体撮像素子２０とがフェースダウン実装されてなっている。
【００８２】
このため、ワイヤボンディングするのに比べて、固体撮像素子２０の外形寸法に近い小型薄型化された固体撮像装置の実現が可能となる。
【００８３】
ここで、本実施の形態では、透明基板１０の突起電極接続用電極端子１１…と固体撮像素子２０の各第１の突起電極２１…との接続は、超音波ボンディングにより行われている。
【００８４】
すなわち、従来の固体撮像素子２０と透明基板１０とのフェースダウン実装では、固体撮像素子２０における第１の突起電極２１…と透明基板１０のと突起電極接続用電極端子１１…との電気的接続においては、導電性接着剤を各第１の突起電極２１…に点付けすることにより行っていた。このため、工程が複雑であり、工数が増加するという問題点を有していた。
【００８５】
しかし、本実施の形態では、透明基板１０の突起電極接続用電極端子１１…と固体撮像素子２０の各第１の突起電極２１…との接続は、超音波ボンディングにより行われている。この超音波ボンディングでは、突起電極接続用電極端子１１…と第１の突起電極２１…とにおける接合部への加圧と超音波の印加とにより両者を固相溶接する方法であり、接合が簡単かつ確実である。
【００８６】
この結果、ボンディングにおける工数の低減及びボンディング品質の向上を図り得る固体撮像装置を提供することができる。
【００８７】
一方、従来では、固体撮像素子２０と透明基板１０とをフェースダウン実装しただけであったので、透明基板１０の電極端子群１２が固体撮像素子２０側を向いており、またその部分は小さい領域であるので、その電極端子群１２からの外部への電気信号の出力への接続が困難であるという問題点を有していた。
【００８８】
しかし、本実施の形態では、透明基板１０の電極端子群１２は、この電極端子群１２の各電極端子１３…に形成された各第２の突起電極１４…を介して、フレキシブルプリント基板３０に接続されている。
【００８９】
したがって、外部への信号の出力は、このフレキシブルプリント基板３０に形成されたプリント配線３３…を通してフレキシブルプリント基板３０の端部から行うことができ、その結果、固体撮像素子２０とは離れたところで行うことができる。
【００９０】
したがって、透明基板１０からの出力の取出し、つまり固体撮像素子２０からの出力の取出しを容易に行うことができるので、外部周辺機器へ本固体撮像装置を組み込む際に、特別な組み立て技術を必要とせず、かつ取り扱いが容易な固体撮像装置を提供することができる。
【００９１】
すなわち、固体撮像装置を実装する立場からすると、フレキシブルプリント基板３０が存在することによって作業性が向上し、大規模な実装装置が不要となり、またその応用範囲も多種多様に適応可能となる。
【００９２】
また、本実施の形態では、フレキシブルプリント基板３０と透明基板１０との接合は、熱硬化性樹脂４０によって行っており、かつその際には、フレキシブルプリント基板３０と透明基板１０の各第２の突起電極１４…とは電気的接合が確保されるものとなっている。
【００９３】
さらに、フレキシブルプリント基板３０と透明基板１０とは、熱硬化性樹脂４０によって固体撮像素子２０を気密封止状態にして接合されている。
【００９４】
この結果、熱硬化性樹脂４０の一度の塗布にて気密封止を行うことができるので、工数の削減を図ることができる。さらに、その結果、フェースダウン実装工程を短時間で行うことができるので、固体撮像素子２０と透明基板１０との間にゴミが入ったり、そのゴミによって固体撮像素子２０の受光部が傷付いたりする機会を低減することができる。特に、本実施の形態では、フェースダウン実装時には熱硬化性樹脂４０を使用していないこと、及び工程が簡潔であることから、ゴミが付着する可能性は小さい。仮に、ゴミが付着しても、熱硬化性樹脂４０の塗布前であれば、エアーガン等にて除去が可能である。
【００９５】
また、本実施の形態では、熱硬化性樹脂４０における固体撮像素子２０の受光部への侵出を防止するための先付けの熱硬化性樹脂の塗布を行っていないので、先付けの未硬化の熱硬化性樹脂が受光部へ侵出することもない。
【００９６】
この結果、ボンディングにおける工数の低減及びボンディング品質の向上並びに周辺機器への組み込みを容易にし得る固体撮像装置を提供することができる。
【００９７】
また、本実施の形態の固体撮像装置では、フレキシブルプリント基板３０と固体撮像素子２０との間及びフレキシブルプリント基板３０と透明基板１０との間には、熱硬化性樹脂４０による素子用フィレット４３及び基板用フィレット４４がそれぞれ形成されている。
【００９８】
このため、フレキシブルプリント基板３０と固体撮像素子２０との間及びフレキシブルプリント基板３０と透明基板１０との間を熱硬化性樹脂４０による素子用フィレット４３及び基板用フィレット４４にてそれぞれ補強することができるので、ひいては、固体撮像素子２０と透明基板１０との接続強度を向上することができる。
【００９９】
この結果、ボンディング品質の向上を図って、固体撮像装置の品質の向上を図ることができる。
【０１００】
また、本実施の形態の固体撮像装置では、透明基板１０はガラス又は光学フィルタからなっている。
【０１０１】
このため、一般的に使用される基板である可視光を透過するガラスを用いることにより、安価に基板を形成することができる一方、光学フィルタを使用するときには、例えば、カメラ等による映像光の受光において好適な基板とすることができる。
【０１０２】
また、本実施の形態の固体撮像装置の製造方法では、固体撮像装置を製造するときには、先ず、固体撮像素子２０の各電気信号入出力端子２２…に各第１の突起電極２１…を形成する一方、絶縁性の薄膜と導電性の薄膜とを積層して形成した突起電極接続用電極端子１１…と外部に電気信号を出力する電極端子群１２とが外側に形成された透明基板１０の該電極端子群１２に第２の突起電極１４…を形成する。
【０１０３】
次いで、透明基板１０の突起電極接続用電極端子１１…面と、固体撮像素子２０の電気信号入出力端子２２…面とを対向させてフェースダウン実装を行う。フェースダウン実装に際しては、固体撮像素子２０の各第１の突起電極２１…と透明基板１０の突起電極接続用電極端子１１…とを超音波ボンディングにより接続する。
【０１０４】
次いで、透明基板１０の各第２の突起電極１４…及び固体撮像素子２０の周囲に渡って、熱硬化性樹脂４０を塗布し、固体撮像素子２０の大きさの開口３１を有するフレキシブルプリント基板３０を透明基板１０に押圧固定させて透明基板１０の各第２の突起電極１４…とフレキシブルプリント基板３０のリード端子３２…とを接続し、このとき同時に、固体撮像素子２０の表面部を熱硬化性樹脂４０にて気密封止し、加熱によって熱硬化性樹脂４０を硬化させる。
【０１０５】
この結果、固体撮像装置を短時間にて製造することができるとともに、作業内容も簡単である。また、完成した固体撮像装置は、ボンディング品質が高く、かつ周辺機器への組み込みもフレキシブルプリント基板３０を介して容易に行うことができる。
【０１０６】
したがって、ボンディングにおける工数の低減及びボンディング品質の向上並びに周辺機器への組み込みを容易にし得る固体撮像装置の製造方法を提供することができる。
【０１０７】
また、本実施の形態の固体撮像装置の製造方法では、熱硬化性樹脂４０として、樹脂４１中に導電粒子４２を散在させた異方性導電材からなる熱硬化性樹脂を用いる。
【０１０８】
すなわち、熱硬化性樹脂４０として、樹脂４１中に導電粒子４２…を散在させた異方性導電材からなる熱硬化性樹脂を用いた場合には、透明基板１０の電極端子群１２の各電極端子１３…に形成された各第２の突起電極１４…とフレキシブルプリント基板３０のリード端子３２…とを接合する際に、先ず、接合方向においては、樹脂４１中に散在された導電粒子４２…を挟装する状態で接合されるので、電気的接続が得られる。一方、接合方向に直行する面内においては、導電粒子４２…が樹脂４１中に散在した状態となっているので、電気的接続が行われない。
【０１０９】
この結果、この樹脂４１中に導電粒子４２…を散在させた異方性導電材からなる熱硬化性樹脂４０を用いる場合には、この熱硬化性樹脂４０を透明基板１０の電極端子群１２の各電極端子１３…に形成された全ての第２の突起電極１４…を含めて全面に塗布することが可能となる。すなわち、そのようにしても各第２の突起電極１４…間の短絡は生じない。
【０１１０】
この結果、熱硬化性樹脂４０を点付けで塗布するのに比べて、容易に塗布することができ、短時間で塗布することができる。また、これによって、固体撮像素子２０の受光部への気密封止の樹脂塗布を同時に行うことができる。
【０１１１】
したがって、確実に工数の削減を図ることができる。
【０１１２】
なお、本実施の形態においては異方性導電材からなる熱硬化性樹脂４０を使用しているが、本第一発明においては、熱硬化性樹脂４０は必ずしも異方性導電材に限らない。
【０１１３】
すなわち、上述したように、異方性導電材からなる熱硬化性樹脂４０を用いれば、透明基板１０の第２の突起電極１４…とフレキシブルプリント基板３０のプリント配線３３…におけるリード端子３２…とを電気的接合するときに、確実性が増すが、異方性導電材ではない熱硬化性樹脂（ＮＣＰ：Non-Conductive adhesive Paste)を用いても、フレキシブルプリント基板３０を透明基板１０側に十分押圧すれば、両者の電気的接合は確保される。
【０１１４】
【発明の効果】
本発明の固体撮像装置は、以上のように、絶縁性の薄膜と導電性の薄膜とを積層して形成された内側配線金属層と外部に電気信号を出力すべく外側に形成された電極端子群とを備えた透明基板と、上記の透明基板の内側配線金属層に対する各第１の突起電極を各表面電極に形成した固体撮像素子とがフェースダウン実装されてなるとともに、上記透明基板の内側配線金属層と固体撮像素子の各第１の突起電極とは超音波ボンディングにより接続されているものである。
【０１１５】
それゆえ、内側配線金属層と電極端子群とを備えた透明基板と、上記の透明基板の内側配線金属層に対する各第１の突起電極を各表面電極に形成した固体撮像素子とはフェースダウン実装されている。このため、ワイヤボンディングするのに比べて、固体撮像素子の外形寸法に近い小型薄型化された固体撮像装置の実現が可能となる。
【０１１６】
また、透明基板の内側配線金属層と固体撮像素子の各第１の突起電極との接続は、超音波ボンディングにより行われている。この超音波ボンディングでは、内側配線金属層と第１の突起電極との接合部への加圧と超音波の印加により、両者を固相溶接する方法であり、接合が簡単かつ確実である。
【０１１７】
この結果、ボンディングにおける工数の低減及びボンディング品質の向上を図り得る固体撮像装置を提供することができるという効果を奏する。
【０１１８】
また、本発明の固体撮像装置は、以上のように、上記記載の固体撮像装置において、透明基板における電極端子群の各電極端子には第２の突起電極がそれぞれ形成される一方、上記透明基板には、固体撮像素子の大きさの開口を有するフレキシブルプリント基板が、透明基板の各第２の突起電極に対して電気的接合を得て熱硬化性樹脂によって固体撮像素子を気密封止状態にして接合されているものである。
【０１１９】
それゆえ、外部への信号の出力は、このフレキシブルプリント基板に形成されたプリント配線を通してフレキシブルプリント基板の端部から行うことができ、その結果、固体撮像素子とは離れたところで行うことができる。
【０１２０】
したがって、透明基板からの出力の取出し、つまり固体撮像素子からの出力の取出しを容易に行うことができる。
【０１２１】
また、フレキシブルプリント基板と透明基板との接合は、熱硬化性樹脂によって行っており、かつその際には、フレキシブルプリント基板と透明基板の各第２の突起電極とは電気的接合が確保されるものとなっている。さらに、フレキシブルプリント基板と透明基板とは、熱硬化性樹脂によって固体撮像素子を気密封止状態にして接合されている。
【０１２２】
この結果、熱硬化性樹脂の一度の塗布にて気密封止を行うことができるので、工数の削減を図ることができる。さらに、その結果、フェースダウン実装工程を短時間で行うことができるので、固体撮像素子と透明基板との間にゴミが入ったり、そのゴミによって固体撮像素子の受光部が傷付いたりする機会を低減することができる。
【０１２３】
また、本発明では、熱硬化性樹脂における固体撮像素子の受光部への侵出を防止するための先付けの熱硬化性樹脂の塗布を行っていないので、先付けの未硬化の熱硬化性樹脂が受光部へ侵出することもない。
【０１２４】
この結果、ボンディングにおける工数の低減及びボンディング品質の向上並びに周辺機器への組み込みを容易にし得る固体撮像装置を提供することができるという効果を奏する。
【０１２５】
また、本発明の固体撮像装置は、以上のように、上記記載の固体撮像装置において、フレキシブルプリント基板と固体撮像素子との間及びフレキシブルプリント基板と透明基板との間には、熱硬化性樹脂によるフィレットがそれぞれ形成されているものである。
【０１２６】
それゆえ、フレキシブルプリント基板と固体撮像素子との間及びフレキシブルプリント基板と透明基板との間を熱硬化性樹脂によるフィレットにてそれぞれ補強することができるので、ひいては、固体撮像素子と透明基板との接続強度を向上することができる。
【０１２７】
この結果、ボンディング品質の向上を図って、固体撮像装置の品質の向上を図ることができるという効果を奏する。
【０１２８】
また、本発明の固体撮像装置は、以上のように、上記記載の固体撮像装置において、透明基板は、ガラス又は光学フィルタからなっているものである。
【０１２９】
それゆえ、一般的に使用される基板であるガラスを用いることにより、安価に基板を形成することができる一方、光学フィルタを使用するときには、例えば、カメラ等による映像光の受光において好適な基板とすることができるという効果を奏する。
【０１３０】
また、本発明の固体撮像装置の製造方法は、以上のように、固体撮像素子の各表面電極に各第１の突起電極を形成し、絶縁性の薄膜と導電性の薄膜とを積層して形成した内側配線金属層と外部に電気信号を出力する電極端子群とが外側に形成された透明基板の該電極端子群に第２の突起電極を形成し、上記透明基板の内側配線金属層面と、上記固体撮像素子の表面電極面とを対向させてフェースダウン実装を行って、固体撮像素子の各第１の突起電極と透明基板の内側配線金属層とを超音波ボンディングにより接続し、上記透明基板の各第２突起電極及び固体撮像素子の周囲に渡って、熱硬化性樹脂を塗布し、上記固体撮像素子の大きさの開口を有するフレキシブルプリント基板を透明基板に押圧固定させて透明基板の各第２の突起電極とフレキシブルプリント基板の配線部とを接続し、このとき同時に、固体撮像素子の表面部を熱硬化性樹脂にて気密封止し、加熱によって上記熱硬化性樹脂を硬化させる方法である。
【０１３１】
それゆえ、固体撮像装置を短時間にて製造することができるとともに、作業内容も簡単である。また、完成した固体撮像装置は、ボンディング品質が高く、かつ周辺機器への組み込みもフレキシブルプリント基板を介して容易に行うことができる。
【０１３２】
したがって、ボンディングにおける工数の低減及びボンディング品質の向上並びに周辺機器への組み込みを容易にし得る固体撮像装置の製造方法を提供することができるという効果を奏する。
【０１３３】
また、本発明の固体撮像装置の製造方法は、以上のように、上記記載の固体撮像装置の製造方法において、熱硬化性樹脂として、樹脂中に導電粒子を散在させた異方性導電材からなる熱硬化性樹脂を用いる方法である。
【０１３４】
それゆえ、接合方向においては、樹脂中に散在された導電粒子を挟装する状態で接合されるので、電気的接続が得られる。一方、接合方向に直行する面内においては、導電粒子が樹脂中に散在した状態となっているので、電気的接続が行われない。
【０１３５】
この結果、この樹脂中に導電粒子を散在させた異方性導電材からなる熱硬化性樹脂を用いる場合には、この熱硬化性樹脂を透明基板の電極端子群に形成された各第２の突起電極の全面に塗布することが可能となる。すなわち、そのようにしても各第２の突起電極間の短絡は生じない。
【０１３６】
この結果、熱硬化性樹脂を点付けで塗布するのに比べて、容易に塗布することができ、短時間で塗布することができる。また、これによって、固体撮像素子の受光部への気密封止の樹脂塗布を同時に行うことができる。
【０１３７】
したがって、確実に工数の削減を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における固体撮像装置の実施の一形態を示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図２】上記固体撮像装置の製造方法を示すものであり、固体撮像素子に第１の突起電極を形成する工程を示す断面図である。
【図３】上記固体撮像装置の製造方法を示すものであり、透明基板に第２の突起電極を形成する工程を示す断面図である。
【図４】上記固体撮像装置の製造方法を示すものであり、上記固体撮像素子を透明基板にフェースダウン実装する工程を示す断面図である。
【図５】上記固体撮像装置の製造方法を示すものであり、上記固体撮像素子がフェースダウン実装された透明基板における固体撮像素子の側面に熱硬化性樹脂を塗布する工程を示す断面図である。
【図６】上記固体撮像装置のフレキシブルプリント基板を示す斜視図である。
【図７】上記固体撮像装置の製造に用いられる異方性導電材からなる熱硬化性樹脂を示す断面図であり、（ａ）は透明基板の第２の突起電極とフレキシブルプリント基板のリード端子との間に熱硬化性樹脂を塗布した状態を示すもの、（ｂ）は透明基板の第２の突起電極とフレキシブルプリント基板のリード端子とを導電粒子を介在させて接合した状態を示すものである。
【図８】従来の固体撮像装置を示す断面図である。
【図９】従来の他の固体撮像装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ 透明基板
１１ 突起電極接続用電極端子（内側配線金属層）
１２ 電極端子群
１３ 電極端子
１４ 第２の突起電極
２０ 固体撮像素子
２１ 第１の突起電極
２２ 電気信号入出力端子（表面電極）
３０ フレキシブルプリント基板
３１ 開口
３２ リード端子（配線部）
３３ プリント配線
３４ 出力端子
３５ 狭幅部
４０ 熱硬化性樹脂
４１ 樹脂
４２ 導電粒子
４３ 素子用フィレット
４４ 基板用フィレット
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像素子の実装にフェースダウン実装（フェースダウンボンディング）を用いた固体撮像装置及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、固体撮像装置１００は、図８に示すように、パッケージ１０１に固体撮像素子１０２を固定し、固体撮像素子１０２とパッケージ１０１とをＡｕワイヤ線１０３…によって配線し、ガラス又は光学フィルタ等の透明基板１０４によって封止する構造をとっていた。
【０００３】
しかし、このワイヤボンディング構造の固体撮像装置１００は、パッケージ１０１の電極端子１０５と固体撮像素子１０２の電極端子１０６とを接続するＡｕワイヤ線１０３…の短絡不良を防ぐために、ワイヤループに高さ方向の逃げを持たせたり、パッケージ１０１の電極端子１０５の間隔を広く設置する必要があり、小型薄型化は困難であった。
【０００４】
そこで、上記構造の固体撮像装置１００では小型薄型化に限界があることから、例えば、特開平６−２０４４４２号公報に開示された固体撮像装置１１０では、図９に示すように、固体撮像素子１１２の表面を透明基板１１１の表面に対向させて実装するフェースダウン実装を用いて、透明基板１１１に直接固体撮像素子１１２を実装することにより、小型薄型を図った構造としている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の透明基板１１１に固体撮像素子１１２を直接フェースダウン実装した固体撮像装置１１０では、小型薄型化の点では非常に有意であるが、透明基板１１１における電気信号の外部入出力端子１１３…が固体撮像素子１１２面を向いており、このままの状態では周辺機器へ組み込む際に、高度な組み立て技術が必要になるという問題点を有している。
【０００６】
すなわち、上記固体撮像装置１１０は、小型薄型化されているものの、小さ過ぎて作業性が悪くなっており、この状態では、大規模な装置を用いてこのように小さな実装部品を機材で認識させて実装のために位置決め等をする必要があり、実装のための装置が高度化つまり複雑化、高価格化してしまうという問題点を有している。具体的には、上記の状態では、アッセンブリーを行うためには、人手によって人海戦術にて対応するか、又は機械化による自動化を行う必要がある。
【０００７】
人手によって対応することは現実問題として困難である一方、自動化を行うためには大がかりまて位置認識装置等が必要となる。いずれの方式を採用するにしても、大幅なコストアップ要因となり、問題となる。
【０００８】
また、一般的に、固体撮像素子は、通常の半導体素子とは異なり、光信号つまり画像を扱うものであり、かつ素子表面には有機物からなるカラーフィルタやマイクロレンズ等が形成されるので気密性が要求される。このため、ゴミが付着すると不良品となる。したがって、ボンディングや実装アッセンブリーには細心の注意を払う必要がある。
【０００９】
このため、これらの工程においては、ゴミが付着しないこと、傷を付けないこと、及びバンプや樹脂が受光部にはみ出さないことが要求される。
【００１０】
この点に関して、図９に示す固体撮像装置１１０では、突起電極１１４…のボンディングと固体撮像素子１１２のフェースダウン実装時における樹脂硬化とフェースダウン実装時におけるゴミ処理について以下の問題点を有している。
【００１１】
先ず、突起電極１１４…のボンディングについては、同図に示すように、固体撮像素子１１２のフェースダウン実装時に、固体撮像素子１１２の突起電極１１４…を透明基板１１１の内側配線金属層１１５に接合するために、導電性接着剤１１６を用いている。また、この導電性接着剤１１６の用い方は、突起電極１１４…に点付けするものとなっている。このため、突起電極１１４…のボンディングについて工程が複雑になるという問題点を有している。
【００１２】
また、固体撮像素子１１２のフェースダウン実装時における樹脂硬化については、封止樹脂１１７とは別の突起枠樹脂１１８…を突起電極１１４…の内側に硬化させないまま残している。この突起枠樹脂１１８…は、次に上記封止樹脂１１７を塗布して封止する時の、該封止樹脂１１７のはみ出しを防止するためのストッパーとしての役割が目的である。そして、上記固体撮像装置１１０では、導電性接着剤１１６及び突起枠樹脂１１８…は、封止樹脂１１７を硬化させる時に一緒に加熱硬化を行っている。このため、フェースダウン実装時における樹脂硬化についても工程が複雑であり、工数が増加するという問題点を有している。
【００１３】
次に、フェースダウン実装時におけるゴミの問題について、固体撮像装置１１０では、フェースダウン実装時に同時に固体撮像素子１１２の表面は密閉されてしまう。
【００１４】
このため、樹脂塗布工程が多いのでゴミが付着する確率も高い上に、ゴミが付着しても簡単に除去できない。また、各樹脂が未硬化のままであるので、樹脂が受光面内側にはみ出してくることも考えられる。
【００１５】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、ボンディングにおける工数の低減及びボンディング品質の向上並びに周辺機器への組み込みを容易にし得る固体撮像装置及びその製造方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の固体撮像装置は、上記課題を解決するために、絶縁性の薄膜と導電性の薄膜とを積層して形成された内側配線金属層と外部に電気信号を出力すべく外側に形成された電極端子群とを備えた透明基板と、上記の透明基板の内側配線金属層に対する各第１の突起電極を各表面電極に形成した固体撮像素子とがフェースダウン実装されてなるとともに、上記透明基板の内側配線金属層と固体撮像素子の各第１の突起電極とは超音波ボンディングにより接続されていることを特徴としている。
【００１７】
上記の発明によれば、絶縁性の薄膜と導電性の薄膜とを積層して形成された内側配線金属層と外部に電気信号を出力すべく外側に形成された電極端子群とを備えた透明基板と、上記の透明基板の内側配線金属層に対する各第１の突起電極を各表面電極に形成した固体撮像素子とがフェースダウン実装されてなっている。
【００１８】
このため、ワイヤボンディングするのに比べて、固体撮像素子の外形寸法に近い小型薄型化された固体撮像装置の実現が可能となる。
【００１９】
ここで、本発明では、上記透明基板の内側配線金属層と固体撮像素子の各第１の突起電極との接続は、超音波ボンディングにより行われている。
【００２０】
すなわち、従来の固体撮像素子と透明基板とのフェースダウン実装では、固体撮像素子における第１の突起電極と透明基板の内側配線金属層との電気的接続においては、導電性接着剤を各第１の突起電極に点付けすることにより行っていた。このため、工程が複雑であり、工数が増加するという問題点を有していた。
【００２１】
しかし、本発明では、透明基板の内側配線金属層と固体撮像素子の各第１の突起電極との接続は、超音波ボンディングにより行われている。この超音波ボンディングでは、内側配線金属層と第１の突起電極とにおける接合部への加圧と超音波の印加とにより両者を固相溶接する方法であり、接合が簡単かつ確実である。
【００２２】
この結果、ボンディングにおける工数の低減及びボンディング品質の向上を図り得る固体撮像装置を提供することができる。
【００２３】
また、本発明の固体撮像装置は、上記課題を解決するために、上記記載の固体撮像装置において、透明基板における電極端子群の各電極端子には第２の突起電極がそれぞれ形成される一方、上記透明基板には、固体撮像素子の大きさの開口を有するフレキシブルプリント基板が、透明基板の各第２の突起電極に対して電気的接合を得て熱硬化性樹脂によって固体撮像素子を気密封止状態にして接合されていることを特徴としている。
【００２４】
上記の発明によれば、透明基板における電極端子群の各電極端子には第２の突起電極がそれぞれ形成される一方、上記透明基板には、固体撮像素子の大きさの開口を有するフレキシブルプリント基板が、透明基板の各第２の突起電極に対して電気的接合を得て熱硬化性樹脂によって固体撮像素子を気密封止状態にして接合されている。
【００２５】
すなわち、従来では、固体撮像素子と透明基板とをフェースダウン実装しただけであったので、透明基板の電極端子群が固体撮像素子側を向いており、またその部分は小さい領域であるので、その電極端子群からの外部への電気信号の出力への接続が困難であるという問題点を有していた。
【００２６】
しかし、本発明では、透明基板の電極端子群は、この電極端子群に形成された各第２の突起電極を介して、フレキシブルプリント基板に接続されている。
【００２７】
したがって、外部への信号の出力は、このフレキシブルプリント基板に形成されたプリント配線を通してフレキシブルプリント基板の端部から行うことができ、その結果、固体撮像素子とは離れたところで行うことができる。
【００２８】
したがって、透明基板からの出力の取出し、つまり固体撮像素子からの出力の取出しを容易に行うことができるので、外部周辺機器へ本固体撮像装置を組み込む際に、特別な組み立て技術を必要とせず、かつ取り扱いが容易な固体撮像装置を提供することができる。
【００２９】
また、本発明では、フレキシブルプリント基板と透明基板との接合は、熱硬化性樹脂によって行っており、かつその際には、フレキシブルプリント基板と透明基板の各第２の突起電極とは電気的接合が確保されるものとなっている。
【００３０】
さらに、フレキシブルプリント基板と透明基板とは、熱硬化性樹脂によって固体撮像素子を気密封止状態にして接合されている。
【００３１】
この結果、熱硬化性樹脂の一度の塗布にて気密封止を行うことができるので、工数の削減を図ることができる。さらに、その結果、フェースダウン実装工程を短時間で行うことができるので、固体撮像素子と透明基板との間にゴミが入ったり、そのゴミによって固体撮像素子の受光部が傷付いたりする機会を低減することができる。
【００３２】
また、本発明では、熱硬化性樹脂における固体撮像素子の受光部への侵出を防止するための先付けの熱硬化性樹脂の塗布を行っていないので、先付けの未硬化の熱硬化性樹脂が受光部へ侵出することもない。
【００３３】
この結果、ボンディングにおける工数の低減及びボンディング品質の向上並びに周辺機器への組み込みを容易にし得る固体撮像装置を提供することができる。
【００３４】
また、本発明の固体撮像装置は、上記課題を解決するために、上記記載の固体撮像装置において、フレキシブルプリント基板と固体撮像素子との間及びフレキシブルプリント基板と透明基板との間には、熱硬化性樹脂によるフィレットがそれぞれ形成されていることを特徴としている。ここで、フィレット（Fillet) とは、一般に、二つの被着材が接合される場所に形成される隅又は角を満たす接着剤部分をいう。
【００３５】
上記の発明によれば、フレキシブルプリント基板と固体撮像素子との間及びフレキシブルプリント基板と透明基板との間には、熱硬化性樹脂によるフィレットがそれぞれ形成されている。
【００３６】
このため、フレキシブルプリント基板と固体撮像素子との間及びフレキシブルプリント基板と透明基板との間を熱硬化性樹脂によるフィレットにてそれぞれ補強することができるので、ひいては、固体撮像素子と透明基板との接続強度を向上することができる。
【００３７】
この結果、ボンディング品質の向上を図って、固体撮像装置の品質の向上を図ることができる。
【００３８】
また、本発明の固体撮像装置は、上記課題を解決するために、上記記載の固体撮像装置において、透明基板は、ガラス又は光学フィルタからなっていることを特徴としている。
【００３９】
上記の発明によれば、透明基板は、ガラス又は光学フィルタからなっている。
【００４０】
このため、一般的に使用される基板であるガラスを用いることにより、安価に基板を形成することができる一方、光学フィルタを使用するときには、例えば、カメラ等による映像光の受光において好適な基板とすることができる。
【００４１】
また、本発明の固体撮像装置の製造方法は、上記課題を解決するために、固体撮像素子の各表面電極に各第１の突起電極を形成し、絶縁性の薄膜と導電性の薄膜とを積層して形成した内側配線金属層と外部に電気信号を出力する電極端子群とが外側に形成された透明基板の該電極端子群に第２の突起電極を形成し、上記透明基板の内側配線金属層面と、上記固体撮像素子の表面電極面とを対向させてフェースダウン実装を行って、固体撮像素子の各第１の突起電極と透明基板の内側配線金属層とを超音波ボンディングにより接続し、上記透明基板の各第２突起電極及び固体撮像素子の周囲に渡って、熱硬化性樹脂を塗布し、上記固体撮像素子の大きさの開口を有するフレキシブルプリント基板を透明基板に押圧固定させて透明基板の各第２の突起電極とフレキシブルプリント基板の配線部とを接続し、このとき同時に、固体撮像素子の表面部を熱硬化性樹脂にて気密封止し、加熱によって上記熱硬化性樹脂を硬化させることを特徴としている。
【００４２】
上記の発明によれば、固体撮像装置を製造するときには、先ず、固体撮像素子の各表面電極に各第１の突起電極を形成する一方、絶縁性の薄膜と導電性の薄膜とを積層して形成した内側配線金属層と外部に電気信号を出力する電極端子群とが外側に形成された透明基板の該電極端子群に第２の突起電極を形成する。
【００４３】
次いで、上記透明基板の内側配線金属層面と、上記固体撮像素子の表面電極面とを対向させてフェースダウン実装を行う。フェースダウン実装に際しては、固体撮像素子の各第１の突起電極と透明基板の内側配線金属層とを超音波ボンディングにより接続する。
【００４４】
次いで、上記透明基板の各第２突起電極及び固体撮像素子の周囲に渡って、熱硬化性樹脂を塗布し、上記固体撮像素子の大きさの開口を有するフレキシブルプリント基板を透明基板に押圧固定させて透明基板の各第２の突起電極とフレキシブルプリント基板の配線部とを接続し、このとき同時に、固体撮像素子の表面部を熱硬化性樹脂にて気密封止し、加熱によって上記熱硬化性樹脂を硬化させる。
【００４５】
この結果、固体撮像装置を短時間にて製造することができるとともに、作業内容も簡単である。また、完成した固体撮像装置は、ボンディング品質が高く、かつ周辺機器への組み込みもフレキシブルプリント基板を介して容易に行うことができる。
【００４６】
したがって、ボンディングにおける工数の低減及びボンディング品質の向上並びに周辺機器への組み込みを容易にし得る固体撮像装置の製造方法を提供することができる。
【００４７】
また、本発明の固体撮像装置の製造方法は、上記課題を解決するために、上記記載の固体撮像装置の製造方法において、熱硬化性樹脂として、樹脂中に導電粒子を散在させた異方性導電材からなる熱硬化性樹脂を用いることを特徴としている。
【００４８】
上記の発明によれば、熱硬化性樹脂として、樹脂中に導電粒子を散在させた異方性導電材からなる熱硬化性樹脂を用いる。
【００４９】
すなわち、熱硬化性樹脂として、樹脂中に導電粒子を散在させた異方性導電材からなる熱硬化性樹脂を用いた場合には、透明基板の電極端子群に形成された各第２の突起電極とフレキシブルプリント基板の配線部とを接合する際に、先ず、接合方向においては、樹脂中に散在された導電粒子を挟装する状態で接合されるので、電気的接続が得られる。一方、接合方向に直行する面内においては、導電粒子が樹脂中に散在した状態となっているので、電気的接続が行われない。
【００５０】
この結果、この樹脂中に導電粒子を散在させた異方性導電材からなる熱硬化性樹脂を用いる場合には、この熱硬化性樹脂を透明基板の電極端子群に形成された各第２の突起電極の全面に塗布することが可能となる。すなわち、そのようにしても各第２の突起電極間の短絡は生じない。
【００５１】
この結果、熱硬化性樹脂を点付けで塗布するのに比べて、容易に塗布することができ、短時間で塗布することができる。また、これによって、固体撮像素子の受光部への気密封止の樹脂塗布を同時に行うことができる。
【００５２】
したがって、確実に工数の削減を図ることができる。
【００５３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について図１ないし図７に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において適用される固体撮像素子は、例えば、ＣＣＤ(Charge Coupled Device) 等のように、光学的な画像情報を検知し、変換して取り込む装置、すなわち人間の目に相当する固体イメージセンサであり、撮像管にない特徴をもつことから、多岐にわたる分野で使用されているものである。
【００５４】
本実施の形態の固体撮像装置は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、図示しない絶縁性の薄膜と導電性の薄膜とを積層して形成された内側配線金属層としての突起電極接続用電極端子１１…と外部に電気信号を出力すべく外側に形成された電極端子群１２とを備えた例えばガラスからなる透明基板１０と、この透明基板１０の突起電極接続用電極端子１１…に対する各第１の突起電極２１…を各表面電極としての電気信号入出力端子２２…に形成した固体撮像素子２０とがフェースダウン実装（フェースダウンボンディング）されてなっている。
【００５５】
なお、フェースダウン実装とは、一般的に、固体撮像素子２０等の集積回路用半導体チップに予め取り付けられた表面電極又は配線リードと絶縁用基板上に形成された配線用電極を表面同士で対向させて密着し、電気的に接続することをいう。
【００５６】
上記の透明基板１０の突起電極接続用電極端子１１…と固体撮像素子２０の各第１の突起電極２１…とは、本実施の形態では、超音波ボンディングにより接続されている。
【００５７】
この超音波ボンディングは、一般的に、接合部への加圧と超音波の印加により、電極パッドとバンプ等とを固相溶接する方法である。具体的には、接合部に一定の加圧と同時に超音波を与えると、バンプ等が高温下の加圧と同様の塑性流動を生じる。この塑性流動には、マクロ的なバンプ等の変形と同時に超音波振動による波動的流動を伴っており、このため、両金属界面の酸化膜が破壊され、新生面の接触による接合が生じる。また、超音波ボンディングでは、溶着が加圧の中心部ではなく、その周辺にドーナツ状に生じるものとなる。この超音波ボンディングにより、電気的にも機械的にも接合がより確実になる。
【００５８】
一方、透明基板１０における電極端子群１２の各電極端子１３…には第２の突起電極１４…がそれぞれ形成される一方、透明基板１０には、固体撮像素子２０の大きさ（正確には少し大きめ）の開口３１を有するフレキシブルプリント基板３０が、透明基板１０の各第２の突起電極１４…に対して電気的接合を得て熱硬化性樹脂４０によって固体撮像素子２０を気密封止状態にして接合されている。
【００５９】
また、フレキシブルプリント基板３０と固体撮像素子２０との間には、素子用フィレット４３が形成されるとともに、フレキシブルプリント基板３０と透明基板１０との間には、基板用フィレット４４が形成されている。ここで、フィレット（Fillet) とは、一般に、二つの被着材が接合される場所に形成される隅又は角を満たす接着剤部分をいい、同図（ｂ）に示すように、素子用フィレット４３が固体撮像素子２０の側面を覆い、かつ基板用フィレット４４がフレキシブルプリント基板３０の側面を少し覆っていることがわかる。
【００６０】
上記の固体撮像素子２０では、被写体等を撮影した場合の入射光は、透明基板１０を通り、固体撮像素子２０の図示しない受光エリアに入射する。この受光エリアには、例えば、２０万〜４０万個のフォトダイオードと呼ばれる受光部が形成されている。なお、上記受光部自体が微細であることから、受光感度が低下するおそれがある。そこで、最近では、受光感度を上げるために受光部上に樹脂によるマイクロレンズを形成することが多い。
【００６１】
したがって、受光エリアに入射した入射光は、固体撮像素子２０の表面の図示しないマイクロレンズにて集光されてから受光部に入射し、電気信号に変換されて、電極端子群１２により出力されて画像データとして処理される。
【００６２】
また、受光に際しては、固体撮像素子２０と透明基板１０との隙間は樹脂封止されていないため、固体撮像素子２０の受光エリア上に形成されたマイクロレンズは、その機能を失うことなく、入射光を受光部へ集光させることができる。
【００６３】
次に、上記構成を有する固体撮像装置の製造方法について説明する。
【００６４】
先ず、図２に示すように、固体撮像素子２０の電気信号入出力端子２２…に対して第１の突起電極２１…の形成を行う。この第１の突起電極２１…の形成は、例えば、ボールバンプ法を用いてバンプである第１の突起電極２１…を形成する。具体的には、ワイヤボンディング用のキャピラリ５１を用いて、Ａｕワイヤの先端を放電してボール５２を形成し、電気信号入出力端子２２…上に熱圧着する。続いて、Ａｕワイヤを固定したままの状態でキャピラリ５１を上部に引き上げＡｕワイヤをボール５２の上端部で切断して形成する。
【００６５】
なお、ウエハ製造プロセスのメッキ工程によって、電気メッキ法により予め第１の突起電極２１…が形成された固体撮像素子２０を用いる場合には、本工程は必要としない。
【００６６】
次に、図３に示すように、固体撮像素子２０をフェースダウン実装する相手である透明基板１０に設置された外部への電気信号入力端子である各電極端子１３…に対して、同様にして、第２の突起電極１４…を形成する。なお、本工程についても予め第２の突起電極１４…が用意された透明基板１０を用いる場合には必要ではない。
【００６７】
次に、図４に示すように、前工程で固体撮像素子２０に形成された第１の突起電極２１…と、透明基板１０に形成されている突起電極接続用電極端子１１…とを超音波ボンディングによりフェースダウン実装する。
【００６８】
上記固体撮像素子２０を透明基板１０に超音波ボンディングする時には、固体撮像素子２０と透明基板１０との間の隙間を確保する必要がある。本実施の形態においては、この隙間の制御に関しては、第１の突起電極２１…が透明基板１０の突起電極接続用電極端子１１…に接触してから、何ミクロンまで移動するかつまり何ミクロンまで沈むかを制御するものとなっている。
【００６９】
次に、図５に示すように、固体撮像素子２０がフェースダウン実装された透明基板１０の第２の突起電極１４…の位置へ異方性導電材（ＡＣＰ：Anisotropic Conductive Paste) 等の熱硬化性樹脂４０を塗布する。塗布方法については、スタンプ方式や印刷方式で行っても良い。また、注射のように注入するディスペンス方式にて行っても良い。
【００７０】
最後に、図６に示すように、固体撮像素子２０の大きさに中央をくり抜いて開口３１としたフレキシブルプリント基板３０に対して、図１（ａ）（ｂ）に示すように、固体撮像素子２０を嵌挿し、熱硬化性樹脂４０が塗布された透明基板１０を押し当てることにより、透明基板１０の第２の突起電極１４…とフレキシブルプリント基板３０に形成されたプリント配線３３…の配線部としてのリード端子３２…とを電気的に接続する。また、このとき同時に、この熱硬化性樹脂４０にて、固体撮像素子２０とフレキシブルプリント基板３０との間における固体撮像素子２０の側面には、素子用フィレット４３が形成されるとともに、フレキシブルプリント基板３０と透明基板１０との間における透明基板１０の側面には基板用フィレット４４が形成される。これら素子用フィレット４３及び基板用フィレット４４によって、固体撮像素子２０とフレキシブルプリント基板３０との接着強度及び透明基板１０とフレキシブルプリント基板３０との接着強度、ひいては、固体撮像素子２０と透明基板１０との接着強度が増加する。
【００７１】
また、上記押し当て作業により、この熱硬化性樹脂４０にて透明基板１０とフレキシブルプリント基板３０との固定と固体撮像素子２０の気密封止とが同時に行われる。
【００７２】
ここで、この第２の突起電極１４…とリード端子３２…との電気的接続は、熱硬化性樹脂４０を介して行われるが、本実施の形態では、この熱硬化性樹脂４０は異方性導電材からなっている。この異方性導電材からなる熱硬化性樹脂４０は、例えばＡｇペースト等の金属のみからなっている導電材とは異なり、図７（ａ）に示すように、樹脂４１中に導電粒子４２…を混在させたものからなっている。したがって、図７（ｂ）に示すように、前記フレキシブルプリント基板３０に透明基板１０を押し当てることにより、透明基板１０側の第２の突起電極１４…とフレキシブルプリント基板３０側のリード端子３２…とが近づき、これら導電性粒子４２…を介在した状態で接合される。すなわち、透明基板１０側の第２の突起電極１４…とフレキシブルプリント基板３０側のリード端子３２…とは、導電性粒子４２…を介して電気的に接続される。
【００７３】
この結果、この異方性導電材からなる熱硬化性樹脂４０を用いた場合には、荷重方向においては電気的に接続されるものとなるが、荷重方向と垂直の面に対しては絶縁されるものとなる。したがって、各第２の突起電極１４…同士や各リード端子３２…同士が電気的に短絡されることはない。
【００７４】
その後、熱硬化性樹脂４０に硬化温度の熱を加え、樹脂成分４１を硬化させることにより、固体撮像素子２０の気密封止を行うと同時に、固体撮像素子２０と透明基板１０とフレキシブルプリント基板３０との接合強度を向上させる。
【００７５】
このようにして製造された固体撮像装置は、図１（ａ）に示すように、フレキシブルプリント基板３０上に配されたプリント配線３３…における外部への各出力端子３４…が幅の広いピッチを有しているので、外部機器への接続が容易となる。
【００７６】
また、本実施の形態のフレキシブルプリント基板３０は、中央部に狭幅部３５を形成しており、しかもこの狭幅部３５は、フレキシブルに折り曲げることができるようになっている。このことは、他の機器への応用を考えた場合に、組み立ての多様性に貢献できるものである。
【００７７】
なお、狭幅部３５の長さは、他の機器への接続を考慮して設定することが可能である。
【００７８】
この結果、本実施の形態の固体撮像装置は、様々の機器や装置への部品として適用範囲が広い上、アッセンブリーを行う作業面でも有利であり、簡便なアッセンブリー装置にて使用できるものとなっている。
【００７９】
ここで、本実施の形態では、透明基板１０としてガラスを使用しているが、必ずしもこれに限らず、例えば光学フィルタを使用することも可能である。
【００８０】
すなわち、固体撮像素子２０は、例えば、カメラに実装したときには、映像光を入射させるときにレンズ等の光学系を経て入力される。このとき、光の状況に合わせて、カメラの光入力系にガラス系材料からなる光学フィルタを使用しておけば、最終カメラとしての使い勝手が良くなる。なお、将来的には、光学フィルタは、ガラス系材料のみならず、アクリル樹脂等のプラスチック系材料も使用できる。
【００８１】
このように、本実施の形態の固体撮像装置では、絶縁性の薄膜と導電性の薄膜とを積層して形成された突起電極接続用電極端子１１…と外部に電気信号を出力すべく外側に形成された電極端子群１２とを備えた透明基板１０と、この透明基板１０の突起電極接続用電極端子１１…に対する各第１の突起電極２１…を各電気信号入出力端子２２…に形成した固体撮像素子２０とがフェースダウン実装されてなっている。
【００８２】
このため、ワイヤボンディングするのに比べて、固体撮像素子２０の外形寸法に近い小型薄型化された固体撮像装置の実現が可能となる。
【００８３】
ここで、本実施の形態では、透明基板１０の突起電極接続用電極端子１１…と固体撮像素子２０の各第１の突起電極２１…との接続は、超音波ボンディングにより行われている。
【００８４】
すなわち、従来の固体撮像素子２０と透明基板１０とのフェースダウン実装では、固体撮像素子２０における第１の突起電極２１…と透明基板１０のと突起電極接続用電極端子１１…との電気的接続においては、導電性接着剤を各第１の突起電極２１…に点付けすることにより行っていた。このため、工程が複雑であり、工数が増加するという問題点を有していた。
【００８５】
しかし、本実施の形態では、透明基板１０の突起電極接続用電極端子１１…と固体撮像素子２０の各第１の突起電極２１…との接続は、超音波ボンディングにより行われている。この超音波ボンディングでは、突起電極接続用電極端子１１…と第１の突起電極２１…とにおける接合部への加圧と超音波の印加とにより両者を固相溶接する方法であり、接合が簡単かつ確実である。
【００８６】
この結果、ボンディングにおける工数の低減及びボンディング品質の向上を図り得る固体撮像装置を提供することができる。
【００８７】
一方、従来では、固体撮像素子２０と透明基板１０とをフェースダウン実装しただけであったので、透明基板１０の電極端子群１２が固体撮像素子２０側を向いており、またその部分は小さい領域であるので、その電極端子群１２からの外部への電気信号の出力への接続が困難であるという問題点を有していた。
【００８８】
しかし、本実施の形態では、透明基板１０の電極端子群１２は、この電極端子群１２の各電極端子１３…に形成された各第２の突起電極１４…を介して、フレキシブルプリント基板３０に接続されている。
【００８９】
したがって、外部への信号の出力は、このフレキシブルプリント基板３０に形成されたプリント配線３３…を通してフレキシブルプリント基板３０の端部から行うことができ、その結果、固体撮像素子２０とは離れたところで行うことができる。
【００９０】
したがって、透明基板１０からの出力の取出し、つまり固体撮像素子２０からの出力の取出しを容易に行うことができるので、外部周辺機器へ本固体撮像装置を組み込む際に、特別な組み立て技術を必要とせず、かつ取り扱いが容易な固体撮像装置を提供することができる。
【００９１】
すなわち、固体撮像装置を実装する立場からすると、フレキシブルプリント基板３０が存在することによって作業性が向上し、大規模な実装装置が不要となり、またその応用範囲も多種多様に適応可能となる。
【００９２】
また、本実施の形態では、フレキシブルプリント基板３０と透明基板１０との接合は、熱硬化性樹脂４０によって行っており、かつその際には、フレキシブルプリント基板３０と透明基板１０の各第２の突起電極１４…とは電気的接合が確保されるものとなっている。
【００９３】
さらに、フレキシブルプリント基板３０と透明基板１０とは、熱硬化性樹脂４０によって固体撮像素子２０を気密封止状態にして接合されている。
【００９４】
この結果、熱硬化性樹脂４０の一度の塗布にて気密封止を行うことができるので、工数の削減を図ることができる。さらに、その結果、フェースダウン実装工程を短時間で行うことができるので、固体撮像素子２０と透明基板１０との間にゴミが入ったり、そのゴミによって固体撮像素子２０の受光部が傷付いたりする機会を低減することができる。特に、本実施の形態では、フェースダウン実装時には熱硬化性樹脂４０を使用していないこと、及び工程が簡潔であることから、ゴミが付着する可能性は小さい。仮に、ゴミが付着しても、熱硬化性樹脂４０の塗布前であれば、エアーガン等にて除去が可能である。
【００９５】
また、本実施の形態では、熱硬化性樹脂４０における固体撮像素子２０の受光部への侵出を防止するための先付けの熱硬化性樹脂の塗布を行っていないので、先付けの未硬化の熱硬化性樹脂が受光部へ侵出することもない。
【００９６】
この結果、ボンディングにおける工数の低減及びボンディング品質の向上並びに周辺機器への組み込みを容易にし得る固体撮像装置を提供することができる。
【００９７】
また、本実施の形態の固体撮像装置では、フレキシブルプリント基板３０と固体撮像素子２０との間及びフレキシブルプリント基板３０と透明基板１０との間には、熱硬化性樹脂４０による素子用フィレット４３及び基板用フィレット４４がそれぞれ形成されている。
【００９８】
このため、フレキシブルプリント基板３０と固体撮像素子２０との間及びフレキシブルプリント基板３０と透明基板１０との間を熱硬化性樹脂４０による素子用フィレット４３及び基板用フィレット４４にてそれぞれ補強することができるので、ひいては、固体撮像素子２０と透明基板１０との接続強度を向上することができる。
【００９９】
この結果、ボンディング品質の向上を図って、固体撮像装置の品質の向上を図ることができる。
【０１００】
また、本実施の形態の固体撮像装置では、透明基板１０はガラス又は光学フィルタからなっている。
【０１０１】
このため、一般的に使用される基板である可視光を透過するガラスを用いることにより、安価に基板を形成することができる一方、光学フィルタを使用するときには、例えば、カメラ等による映像光の受光において好適な基板とすることができる。
【０１０２】
また、本実施の形態の固体撮像装置の製造方法では、固体撮像装置を製造するときには、先ず、固体撮像素子２０の各電気信号入出力端子２２…に各第１の突起電極２１…を形成する一方、絶縁性の薄膜と導電性の薄膜とを積層して形成した突起電極接続用電極端子１１…と外部に電気信号を出力する電極端子群１２とが外側に形成された透明基板１０の該電極端子群１２に第２の突起電極１４…を形成する。
【０１０３】
次いで、透明基板１０の突起電極接続用電極端子１１…面と、固体撮像素子２０の電気信号入出力端子２２…面とを対向させてフェースダウン実装を行う。フェースダウン実装に際しては、固体撮像素子２０の各第１の突起電極２１…と透明基板１０の突起電極接続用電極端子１１…とを超音波ボンディングにより接続する。
【０１０４】
次いで、透明基板１０の各第２の突起電極１４…及び固体撮像素子２０の周囲に渡って、熱硬化性樹脂４０を塗布し、固体撮像素子２０の大きさの開口３１を有するフレキシブルプリント基板３０を透明基板１０に押圧固定させて透明基板１０の各第２の突起電極１４…とフレキシブルプリント基板３０のリード端子３２…とを接続し、このとき同時に、固体撮像素子２０の表面部を熱硬化性樹脂４０にて気密封止し、加熱によって熱硬化性樹脂４０を硬化させる。
【０１０５】
この結果、固体撮像装置を短時間にて製造することができるとともに、作業内容も簡単である。また、完成した固体撮像装置は、ボンディング品質が高く、かつ周辺機器への組み込みもフレキシブルプリント基板３０を介して容易に行うことができる。
【０１０６】
したがって、ボンディングにおける工数の低減及びボンディング品質の向上並びに周辺機器への組み込みを容易にし得る固体撮像装置の製造方法を提供することができる。
【０１０７】
また、本実施の形態の固体撮像装置の製造方法では、熱硬化性樹脂４０として、樹脂４１中に導電粒子４２を散在させた異方性導電材からなる熱硬化性樹脂を用いる。
【０１０８】
すなわち、熱硬化性樹脂４０として、樹脂４１中に導電粒子４２…を散在させた異方性導電材からなる熱硬化性樹脂を用いた場合には、透明基板１０の電極端子群１２の各電極端子１３…に形成された各第２の突起電極１４…とフレキシブルプリント基板３０のリード端子３２…とを接合する際に、先ず、接合方向においては、樹脂４１中に散在された導電粒子４２…を挟装する状態で接合されるので、電気的接続が得られる。一方、接合方向に直行する面内においては、導電粒子４２…が樹脂４１中に散在した状態となっているので、電気的接続が行われない。
【０１０９】
この結果、この樹脂４１中に導電粒子４２…を散在させた異方性導電材からなる熱硬化性樹脂４０を用いる場合には、この熱硬化性樹脂４０を透明基板１０の電極端子群１２の各電極端子１３…に形成された全ての第２の突起電極１４…を含めて全面に塗布することが可能となる。すなわち、そのようにしても各第２の突起電極１４…間の短絡は生じない。
【０１１０】
この結果、熱硬化性樹脂４０を点付けで塗布するのに比べて、容易に塗布することができ、短時間で塗布することができる。また、これによって、固体撮像素子２０の受光部への気密封止の樹脂塗布を同時に行うことができる。
【０１１１】
したがって、確実に工数の削減を図ることができる。
【０１１２】
なお、本実施の形態においては異方性導電材からなる熱硬化性樹脂４０を使用しているが、本第一発明においては、熱硬化性樹脂４０は必ずしも異方性導電材に限らない。
【０１１３】
すなわち、上述したように、異方性導電材からなる熱硬化性樹脂４０を用いれば、透明基板１０の第２の突起電極１４…とフレキシブルプリント基板３０のプリント配線３３…におけるリード端子３２…とを電気的接合するときに、確実性が増すが、異方性導電材ではない熱硬化性樹脂（ＮＣＰ：Non-Conductive adhesive Paste)を用いても、フレキシブルプリント基板３０を透明基板１０側に十分押圧すれば、両者の電気的接合は確保される。
【０１１４】
【発明の効果】
本発明の固体撮像装置は、以上のように、絶縁性の薄膜と導電性の薄膜とを積層して形成された内側配線金属層と外部に電気信号を出力すべく外側に形成された電極端子群とを備えた透明基板と、上記の透明基板の内側配線金属層に対する各第１の突起電極を各表面電極に形成した固体撮像素子とがフェースダウン実装されてなるとともに、上記透明基板の内側配線金属層と固体撮像素子の各第１の突起電極とは超音波ボンディングにより接続されているものである。
【０１１５】
それゆえ、内側配線金属層と電極端子群とを備えた透明基板と、上記の透明基板の内側配線金属層に対する各第１の突起電極を各表面電極に形成した固体撮像素子とはフェースダウン実装されている。このため、ワイヤボンディングするのに比べて、固体撮像素子の外形寸法に近い小型薄型化された固体撮像装置の実現が可能となる。
【０１１６】
また、透明基板の内側配線金属層と固体撮像素子の各第１の突起電極との接続は、超音波ボンディングにより行われている。この超音波ボンディングでは、内側配線金属層と第１の突起電極との接合部への加圧と超音波の印加により、両者を固相溶接する方法であり、接合が簡単かつ確実である。
【０１１７】
この結果、ボンディングにおける工数の低減及びボンディング品質の向上を図り得る固体撮像装置を提供することができるという効果を奏する。
【０１１８】
また、本発明の固体撮像装置は、以上のように、上記記載の固体撮像装置において、透明基板における電極端子群の各電極端子には第２の突起電極がそれぞれ形成される一方、上記透明基板には、固体撮像素子の大きさの開口を有するフレキシブルプリント基板が、透明基板の各第２の突起電極に対して電気的接合を得て熱硬化性樹脂によって固体撮像素子を気密封止状態にして接合されているものである。
【０１１９】
それゆえ、外部への信号の出力は、このフレキシブルプリント基板に形成されたプリント配線を通してフレキシブルプリント基板の端部から行うことができ、その結果、固体撮像素子とは離れたところで行うことができる。
【０１２０】
したがって、透明基板からの出力の取出し、つまり固体撮像素子からの出力の取出しを容易に行うことができる。
【０１２１】
また、フレキシブルプリント基板と透明基板との接合は、熱硬化性樹脂によって行っており、かつその際には、フレキシブルプリント基板と透明基板の各第２の突起電極とは電気的接合が確保されるものとなっている。さらに、フレキシブルプリント基板と透明基板とは、熱硬化性樹脂によって固体撮像素子を気密封止状態にして接合されている。
【０１２２】
この結果、熱硬化性樹脂の一度の塗布にて気密封止を行うことができるので、工数の削減を図ることができる。さらに、その結果、フェースダウン実装工程を短時間で行うことができるので、固体撮像素子と透明基板との間にゴミが入ったり、そのゴミによって固体撮像素子の受光部が傷付いたりする機会を低減することができる。
【０１２３】
また、本発明では、熱硬化性樹脂における固体撮像素子の受光部への侵出を防止するための先付けの熱硬化性樹脂の塗布を行っていないので、先付けの未硬化の熱硬化性樹脂が受光部へ侵出することもない。
【０１２４】
この結果、ボンディングにおける工数の低減及びボンディング品質の向上並びに周辺機器への組み込みを容易にし得る固体撮像装置を提供することができるという効果を奏する。
【０１２５】
また、本発明の固体撮像装置は、以上のように、上記記載の固体撮像装置において、フレキシブルプリント基板と固体撮像素子との間及びフレキシブルプリント基板と透明基板との間には、熱硬化性樹脂によるフィレットがそれぞれ形成されているものである。
【０１２６】
それゆえ、フレキシブルプリント基板と固体撮像素子との間及びフレキシブルプリント基板と透明基板との間を熱硬化性樹脂によるフィレットにてそれぞれ補強することができるので、ひいては、固体撮像素子と透明基板との接続強度を向上することができる。
【０１２７】
この結果、ボンディング品質の向上を図って、固体撮像装置の品質の向上を図ることができるという効果を奏する。
【０１２８】
また、本発明の固体撮像装置は、以上のように、上記記載の固体撮像装置において、透明基板は、ガラス又は光学フィルタからなっているものである。
【０１２９】
それゆえ、一般的に使用される基板であるガラスを用いることにより、安価に基板を形成することができる一方、光学フィルタを使用するときには、例えば、カメラ等による映像光の受光において好適な基板とすることができるという効果を奏する。
【０１３０】
また、本発明の固体撮像装置の製造方法は、以上のように、固体撮像素子の各表面電極に各第１の突起電極を形成し、絶縁性の薄膜と導電性の薄膜とを積層して形成した内側配線金属層と外部に電気信号を出力する電極端子群とが外側に形成された透明基板の該電極端子群に第２の突起電極を形成し、上記透明基板の内側配線金属層面と、上記固体撮像素子の表面電極面とを対向させてフェースダウン実装を行って、固体撮像素子の各第１の突起電極と透明基板の内側配線金属層とを超音波ボンディングにより接続し、上記透明基板の各第２突起電極及び固体撮像素子の周囲に渡って、熱硬化性樹脂を塗布し、上記固体撮像素子の大きさの開口を有するフレキシブルプリント基板を透明基板に押圧固定させて透明基板の各第２の突起電極とフレキシブルプリント基板の配線部とを接続し、このとき同時に、固体撮像素子の表面部を熱硬化性樹脂にて気密封止し、加熱によって上記熱硬化性樹脂を硬化させる方法である。
【０１３１】
それゆえ、固体撮像装置を短時間にて製造することができるとともに、作業内容も簡単である。また、完成した固体撮像装置は、ボンディング品質が高く、かつ周辺機器への組み込みもフレキシブルプリント基板を介して容易に行うことができる。
【０１３２】
したがって、ボンディングにおける工数の低減及びボンディング品質の向上並びに周辺機器への組み込みを容易にし得る固体撮像装置の製造方法を提供することができるという効果を奏する。
【０１３３】
また、本発明の固体撮像装置の製造方法は、以上のように、上記記載の固体撮像装置の製造方法において、熱硬化性樹脂として、樹脂中に導電粒子を散在させた異方性導電材からなる熱硬化性樹脂を用いる方法である。
【０１３４】
それゆえ、接合方向においては、樹脂中に散在された導電粒子を挟装する状態で接合されるので、電気的接続が得られる。一方、接合方向に直行する面内においては、導電粒子が樹脂中に散在した状態となっているので、電気的接続が行われない。
【０１３５】
この結果、この樹脂中に導電粒子を散在させた異方性導電材からなる熱硬化性樹脂を用いる場合には、この熱硬化性樹脂を透明基板の電極端子群に形成された各第２の突起電極の全面に塗布することが可能となる。すなわち、そのようにしても各第２の突起電極間の短絡は生じない。
【０１３６】
この結果、熱硬化性樹脂を点付けで塗布するのに比べて、容易に塗布することができ、短時間で塗布することができる。また、これによって、固体撮像素子の受光部への気密封止の樹脂塗布を同時に行うことができる。
【０１３７】
したがって、確実に工数の削減を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における固体撮像装置の実施の一形態を示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図２】上記固体撮像装置の製造方法を示すものであり、固体撮像素子に第１の突起電極を形成する工程を示す断面図である。
【図３】上記固体撮像装置の製造方法を示すものであり、透明基板に第２の突起電極を形成する工程を示す断面図である。
【図４】上記固体撮像装置の製造方法を示すものであり、上記固体撮像素子を透明基板にフェースダウン実装する工程を示す断面図である。
【図５】上記固体撮像装置の製造方法を示すものであり、上記固体撮像素子がフェースダウン実装された透明基板における固体撮像素子の側面に熱硬化性樹脂を塗布する工程を示す断面図である。
【図６】上記固体撮像装置のフレキシブルプリント基板を示す斜視図である。
【図７】上記固体撮像装置の製造に用いられる異方性導電材からなる熱硬化性樹脂を示す断面図であり、（ａ）は透明基板の第２の突起電極とフレキシブルプリント基板のリード端子との間に熱硬化性樹脂を塗布した状態を示すもの、（ｂ）は透明基板の第２の突起電極とフレキシブルプリント基板のリード端子とを導電粒子を介在させて接合した状態を示すものである。
【図８】従来の固体撮像装置を示す断面図である。
【図９】従来の他の固体撮像装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ 透明基板
１１ 突起電極接続用電極端子（内側配線金属層）
１２ 電極端子群
１３ 電極端子
１４ 第２の突起電極
２０ 固体撮像素子
２１ 第１の突起電極
２２ 電気信号入出力端子（表面電極）
３０ フレキシブルプリント基板
３１ 開口
３２ リード端子（配線部）
３３ プリント配線
３４ 出力端子
３５ 狭幅部
４０ 熱硬化性樹脂
４１ 樹脂
４２ 導電粒子
４３ 素子用フィレット
４４ 基板用フィレット
Claims (5)
- 絶縁性の薄膜と導電性の薄膜とを積層して形成された内側配線金属層と外部に電気信号を出力すべく外側に形成された電極端子群とを備えた透明基板と、上記の透明基板の内側配線金属層に対する各第１の突起電極を各表面電極に形成した固体撮像素子とがフェースダウン実装されてなるとともに、
上記透明基板の内側配線金属層と固体撮像素子の各第１の突起電極とが接続されており、
透明基板における電極端子群の各電極端子には第２の突起電極がそれぞれ形成される一方、
上記透明基板には、固体撮像素子の大きさの開口を有するフレキシブルプリント基板が、透明基板の各第２の突起電極に対して電気的接合を得て熱硬化性樹脂によって接合されており、かつ、この熱硬化性樹脂によって固体撮像素子が気密封止状態にされていることを特徴とする固体撮像装置。 - フレキシブルプリント基板と固体撮像素子との間及びフレキシブルプリント基板と透明基板との間には、熱硬化性樹脂によるフィレットがそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
- 透明基板は、ガラス又は光学フィルタからなっていることを特徴とする請求項１又は２記載の固体撮像装置。
- 固体撮像素子の各表面電極に各第１の突起電極を形成し、
絶縁性の薄膜と導電性の薄膜とを積層して形成した内側配線金属層と外部に電気信号を出力する電極端子群とが外側に形成された透明基板の該電極端子群に第２の突起電極を形成し、
上記透明基板の内側配線金属層面と、上記固体撮像素子の表面電極面とを対向させてフェースダウン実装を行って、固体撮像素子の各第１の突起電極と透明基板の内側配線金属層とを接続し、
上記透明基板の各第２突起電極及び固体撮像素子の周囲に渡って、熱硬化性樹脂を塗布し、
上記固体撮像素子の大きさの開口を有するフレキシブルプリント基板を透明基板に押圧固定させて透明基板の各第２の突起電極とフレキシブルプリント基板の配線部とを上記熱硬化性樹脂を介して接続し、このとき同時に、固体撮像素子の表面部をこの熱硬化性樹脂にて気密封止し、
加熱によって上記熱硬化性樹脂を硬化させることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 - 熱硬化性樹脂として、樹脂中に導電粒子を散在させた異方性導電材からなる熱硬化性樹脂を用いることを特徴とする請求項４記載の固体撮像装置の製造方法。
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