JP4152062B2 - Solid-state imaging device, manufacturing method thereof, image reading unit, and image scanning device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像素子を用いて光学像を読み取る画像読取装置等の固体撮像装置に関し、例えば複写機、イメージスキャナ、ファクシミリ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、胃カメラ等に応用することができる半導体の実装技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、一般に固体撮像装置の製造方法としては、CCDを代表とした固体撮像素子をセラミックを絶縁基体としたパッケージ(以下セラミックパッケージと称す)に搭載する方法が主流であった。
【0003】
以下、従来の固体撮像装置について図面を参照しながら説明する。図8は従来の固体撮像装置を示す断面図である。
【0004】
図8に示す従来の固体撮像装置は、外部に電気信号を出力する端子群801を有したセラミックパッケージ802の上面の凹部802aに固体撮像素子803を受光部を上にした状態で搭載され、セラミックパッケージ802の上面の凹部802aの内周辺の電極804と固体撮像素子803表面の周辺に形成された電極とが、ワイヤーボンディング法でアルミニウム(Al)または金(Au)などの金属細線805によって電気的に接続され、そして固体撮像素子803の保護を目的として、封止用の石英ガラス806でセラミックパッケージ802の上部開口部分を蓋状に封止された構成となっている。
【0005】
以上のように構成された従来の固体撮像装置について以下、その動作について説明する。
【0006】
図8に示すように、被写体などを撮影した場合の入射光807は、セラミックパッケージ802の上面に設けられた封止用の石英ガラス806を通り、固体撮像素子803に入射する。固体撮像素子803表面の受光エリアには、品種によって異なるが、20万〜40万個のフォトダイオードと呼ばれる受光部(図示せず)が形成されている。また最近では、受光部自体が微細になっている関係上、受光感度が低下しており、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が形成されている。つまり入射光807は石英ガラス806を通り、固体撮像素子802の受光エリア表面のマイクロレンズで集光されてから受光部に入射し、電気信号に変換されて、画像データとして処理される。
【0007】
次に従来の固体撮像装置の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図9(A)〜図9(C)は従来の固体撮像装置の製造方法を示す断面図である。
【0008】
図9(A)〜図9(C)に示す従来の固体撮像装置の製造方法は、外部に電気信号を出力する端子群801を有したセラミックパッケージ802の上面の凹部802aに、固体撮像素子803を受光画を上にした状態で搭載する第1工程と、セラミックパッケージ802の上面の凹部802aの内周辺の電極804と固体撮像素子803表面の周辺に形成された電極とを、ワイヤーボンディング法にて金属細線805で電気的に接続をする第2工程と、固体撮像素子3の保護を目的として、封止用の石英ガラス806でセラミックパッケージ802の上部開口部分を蓋状に封止する第3工程とで構成されている。
【0009】
以上のように構成された従来の固体撮像装置の製造方法について、以下その動作について説明する。
【0010】
まず、第1工程のダイスボンド工程について、図9(A)を参照して説明する。セラミックパッケージ802の上面の凹部802aに、固体撮像素子803をその受光部を上にした状態でダイスボンダーと呼ばれる装置により搭載する。固体撮像素子803とセラミックパッケージ802とは、熱硬化性の銀ペーストなどの導電性接着剤を用いて固定する。導電性接着剤の硬化は150℃程度の温度で加熱して行う。
【0011】
次に、第2工程のワイヤーボンド工程について、図9(B)を参照して説明する。ダイスボンド工程後に、セラミックパッケージ802の上面の凹部802aの内周辺の電極804と固体撮像素子803表面の周辺に形成された電極とを、ワイヤーボンダーにより、金(Au)またはアルミニウム(Al)の金属細線805で電気的に接続をする。なお、セラミックパッケージ802の上面の凹部802aの内周辺の電極804と、セラミックパッケージ802の外部に電気信号を出力する端子群801とは対応している。
【0012】
最後に、第3工程の封止工程について、図9(C)を参照して説明する。ワイヤーボンド後に、固体撮像素子803の外部からの保護を目的として、封止用の石英ガラス806でセラミックパッケージ802の上部開口部分を蓋状に封止し、固体撮像装置が実現する。石英ガラス806により蓋状に封止する場合には、封止後の固体撮像素子803と石英ガラス806との空間を、高い信頼性を維持するために、真空に保つ必要があるので、真空状態で封止を行う。封止には熱硬化性の接着剤を使用し、それにより石英ガラス806とセラミックパッケージ802とを接着させる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような従来の固体撮像装置の構成では、固体撮像素子の電気的な接続方法として、セラミックパッケージの電極と固体撮像素子の電極とを金属細線で接続しているが、固体撮像素子の周辺部にワイヤーを配線するための電極を形成する領域が必要であり、固体撮像素子と封止用の石英ガラスとの間に金属細線のループ形成に必要な間隙も設けなければならない。このため、小型薄型軽量化が困難である。
【0014】
また、その製造において、これらを解決する方法として半導体素子の電極端子に突起を設けることにより、回路基板に直接フェースダウンで接合する、いわゆるフリップチップ方法を応用して、固体撮像素子の電極に突起を設け、ガラス基板に回路を形成し、固体撮像素子をフェースダウンで接合するという方法が考えられる。
【0015】
そこで、本発明は、固体撮像素子をガラス基板にフェースダウンにて実装し、さらに固体撮像素子とガラス基板とを固定して、固体撮像素子表面への水分の到達を防止するために、固体撮像素子周辺部のみの封止を行い、小型薄型軽量化した固体撮像装置、その製造方法、読取ユニット及び画像走査装置を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、撮像素子がフェースダウンの状態で透明部材に設けられた配線パターンと対向している固体撮像装置において、
前記撮像素子の画素有効領域と前記透明部材とを密着させる、前記画素有効領域と対向するように前記透明部材に設けられ、前記透明部材と同一材料で一体に形成された、突起部と、前記撮像素子と前記透明部材の配線パターンとの間を導通させる前記突起部の外側に設けられたバンプと、前記撮像素子と前記透明部材との外周寄りを接着する封止用樹脂と、を備えていることを特徴とする固体撮像装置である。
。
【0017】
また、請求項2の発明は、請求項1に記載の固体撮像装置において、前記撮像素子又は前記配線パターンに設けられた前記バンプの高さと、前記撮像素子及び前記透明部材の少なくとも一方に形成された突起部の高さとがほぼ等しいことを特徴としている。
【0018】
また、請求項3の発明は、請求項1又は2に記載の固体撮像装置において、前記封止用樹脂は不透明であることを特徴としている。
【0019】
また、請求項4の発明は、撮像素子がフェースダウンの状態で透明部材に設けられた配線パターンと対向している固体撮像装置の製造方法において、
前記撮像素子の画素有効領域と前記透明部材とを、前記画素有効領域と対向するように前記透明部材に設けられ、前記透明部材と同一材料で一体に形成された、突起部を介して密着させるとともに、前記撮像素子と前記透明部材の配線パターンとの間を前記突起部の外側に設けられたバンプにより導通させ、次いで前記撮像素子と前記透明部材との外周寄りにこれらを接着する封止用樹脂を塗布し、その後に封止用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である。
【0020】
また、請求項5の発明は、請求項4に記載の固体撮像装置の製造方法において、前記封止用樹脂は不透明であることを特徴としている。
【0021】
また、請求項6の発明は、請求項1〜3の何れかの固体撮像装置を用いた画像読取ユニットである。
【0022】
また、請求項7の発明は、請求項6の画像読取ユニットを用いた画像走査装置である。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は本発明の第1実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す図である。
図1(C)に示すように、この固体撮像装置は、ラインCCD、エリアCCD等の光情報を電気信号に変換する集積回路を備え、固体撮像素子であるCCDベアチップ75と、CCDベアチップ75の回路形成面に電気接続用の配線パターン73が対向して配置される、即ちフェースダウン状態で配置される透明部材であるガラス基板71と、CCDベアチップ75の画素有効領域75aとガラス基板71とを密着させるガラス基板71の突起部71aと、CCDベアチップ75とガラス基板71の配線パターン73との間を導通するバンプ74とを備えている。なお、このバンプ74は本実施形態では、CCDベアチップ75側に設けたが、ガラス基板71側に設けても良いのはもちろんである。
【0024】
前記CCDベアチップ75は、シリコンウエハに回路を形成し、必要な大きさに切り取ったものであり、実装されたときに画素部分の平面度が要求されるので、要求される平面度に形成されている。また、このCCDベアチップ75は、外部雰囲気により埃、結露等の悪影響を受けるので、外部雰囲気から遮断されている必要がある。
【0025】
前記ガラス基板71は、上述したように、CCDベアチップ75に対向する側、即ち電気接続用の配線パターン73側に高さCの突起部71aが形成されている。この突起部71aはCCDベアチップ75の画素有効領域75aに対応するガラス基板71側の画素有効領域を含むように形成されている。即ち、CCDベアチップ75の画素有効領域75aに入射する光束を妨げない広さに形成されている。
【0026】
前記ガラス基板71は、光透過率の高い部材からなり、CCDベアチップ75の画素と接触、固定する部分の平面度は必要な平面度に形成されている。
前記ガラス基板71はCCDベアチップ75を実装する側の面に電気回路としての配線パターン73が形成されている。
本実施形態では、透明部材としてガラス基板71を用いたが、ガラス基板以外にもレンズ用プラスチック等の光透過率の高い部材から構成してもよい。
【0027】
前記バンプ74はCCDベアチップ75とガラス基板71の配線パターン73との導通をとるための突起形状を有し、その高さAは突起部71aの高さCにほぼ等しく形成されている。これにより、CCDベアチップ75とガラス基板71の電気回路との間の導通を確実にとることができ、かつ、CCDベアチップ75の平面度を保持することができる。
【0028】
前記バンプ74の周囲は、封止用樹脂S2により封止されている。したがって、バンプ74も封止された状態となる。このとき、バンプ74の内側には空間Sが形成されている。
【0029】
前記封止用樹脂S2は透明でも良いが、透明である必要はなく、本実施形態では不透明な樹脂を用いている。このように不透明な樹脂を用いることによりCCDベアチップ75の画素有効領域75aに不要光が入射するのを防止できるので、画像品質が向上する。さらに、高価な透明樹脂を用いる必要がないので、透明樹脂を用いた場合と比べてコスト上有利である。この封止用樹脂S2は、熱膨張率の低いものが望ましい。
【0030】
前記封止用樹脂S2は、本実施形態では不透明な樹脂を用いているが、紫外線硬化型接着剤でも良く、他の光硬化型接着剤でも良く、また、他の透明な接着剤でもよい。例えば、光学的特性の高い接着剤、例えば、バルサム、エポキシ系樹脂、フッ素系樹脂、シリコン等を使用することができる。
前記画素有効領域75aとは、フォトセルアレイ(撮像素子の画像を読み取る回路の部分)が設けられた撮像素子上の領域である。
【0031】
以上のような固体撮像装置を製造するには、先ず、図1(A)に示すように、CCDベアチップ75をフェースダウンの状態でガラス基板71に設けられた配線パターン73側の面と対向させる。
【0032】
次に、図1(B)に示すように、CCDベアチップ75とガラス基板71の突起部71aとが密着するとともに、CCDベアチップ75とガラス基板71の配線パターン73とがバンプ74により導通するように、CCDベアチップ75とガラス基板71とを所定間隔まで接近させ画素有効領域75aを被覆する。
【0033】
その後、図1(C)に示すように、バンプ74の外側、即ちガラス基板71の外周寄りを封止用樹脂S2で覆ってバンプ74及びバンプ74の内側を封止するとともに、CCDベアチップ75とガラス基板71とを連結する。即ち、導通状態となったバンプ74を含めた画素有効領域75aの全周囲に封止用樹脂S2を充填して硬化させる。
【0034】
図5は図1の固体撮像装置の斜視図であり、以上のようにして、図5に示すような固体撮像装置が作製される。なお、図5中、符号77は配線パターン73に接続するFPC(フレキシブル配線板)であり、符号Lは結像レンズからの入射光である。
【0035】
図2は本発明の第2実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す図である。
図2(C)に示すように、この固体撮像装置は、ラインCCD、エリアCCD等の光情報を電気信号に変換する集積回路を備え、固体撮像素子であるCCDベアチップ75と、CCDベアチップ75の回路形成面に電気接続用の配線パターン73が対向して配置される、即ちフェースダウン状態で配置される透明部材であるガラス基板71と、CCDベアチップ75の画素有効領域75aとガラス基板71とを密着させるCCDベアチップ75の画素有効領域75aを含む突起部75bと、CCDベアチップ75とガラス基板71の配線パターン73との間を導通するバンプ74とを備えている。なお、このバンプ74は本実施形態では、CCDベアチップ75側に設けたが、ガラス基板71側に設けても良いのはもちろんである。
【0036】
前記CCDベアチップ75は、シリコンウエハに回路を形成し、必要な大きさに切り取ったものであり、実装されたときに画素部分の平面度が要求されるので、突起部75bの先端面が要求される平面度に形成されている。また、このCCDベアチップ75は、外部雰囲気により埃、結露等の悪影響を受けるので、外部雰囲気から遮断されている必要がある。
【0037】
前記CCDベアチップ75は、上述したように、ガラス基板71に対向する側、即ち画素有効領域75a側に高さCの突起部75bが形成されている。この突起部75bはCCDベアチップ75の画素有効領域75aを含むように形成されている。
【0038】
前記ガラス基板71は、光透過率の高い部材からなり、CCDベアチップ75の画素と接触、固定する部分の平面度は必要な平面度に形成されている。
前記ガラス基板71はCCDベアチップ75を実装する側の面に電気回路としての配線パターン73が形成されている。
本実施形態では、透明部材としてガラス基板71を用いたが、ガラス基板71以外にもレンズ用プラスチック等の光透過率の高い部材から構成してもよい。
【0039】
前記バンプ74はCCDベアチップ75とガラス基板71の配線パターン73との導通をとるための突起形状を有し、その高さAは突起部75bの高さCにほぼ等しく形成されている。これにより、CCDベアチップ75とガラス基板71の電気回路との間の導通を確実にとることができ、かつ、CCDベアチップ75の平面度を保持することができる。
【0040】
前記バンプ74の周囲は、封止用樹脂S2により封止されている。したがって、バンプ74も封止された状態となる。
前記封止用樹脂S2は透明でも良いが、透明である必要はなく、本実施形態では不透明な樹脂を用いている。このように不透明な樹脂を用いることによりCCDベアチップ75の画素有効領域75aに不要光が入射するのを防止できるので、画像品質が向上する。さらに、高価な透明樹脂を用いる必要がないので、透明樹脂を用いた場合と比べてコスト上有利である。この封止用樹脂S2は、熱膨張率の低いものが望ましい。
【0041】
前記封止用樹脂S2は本実施形態では不透明な樹脂を用いているが、紫外線硬化型接着剤でも良く、他の光硬化型接着剤でも良く、また、他の透明な接着剤でもよい。例えば、光学的特性の高い接着剤、例えば、バルサム、エポキシ系樹脂、フッ素系樹脂、シリコン等を使用することができる。
前記画素有効領域75aとは、フォトセルアレイ(撮像素子の画像を読み取る回路の部分)が設けられた撮像素子上の領域である。
【0042】
以上のような固体撮像装置を製造するには、先ず、図2(A)に示すように、CCDベアチップ75をフェースダウンの状態でガラス基板71に設けられた配線パターン73側の面と対向させる。
【0043】
次に、図2(B)に示すように、CCDベアチップ75の突起部75bとガラス基板71とが密着するとともに、CCDベアチップ75とガラス基板71の配線パターン73とがバンプ74により導通するように、CCDベアチップ75とガラス基板71とを所定間隔まで接近させ画素有効領域75aを被覆する。
【0044】
その後、図2(C)に示すように、バンプ74の外側、即ちガラス基板71の外周寄りを封止用樹脂S2で覆ってバンプ74及びバンプ74の内側を封止するとともに、CCDベアチップ75とガラス基板71とを連結する。即ち、導通状態となったバンプ74を含めた画素有効領域75aの全周囲に封止用樹脂S2を充填して硬化させる。
【0045】
図3は本発明の第3実施形態の固体撮像素子の製造方法を示す図である。
この第3実施形態では、図1の第1実施形態と比べて、ガラス基板71の突起部71aの周囲が溝状に形成されている点のみ異なり他の構成は同様である。
【0046】
図4は本発明の第4実施形態の固体撮像素子の製造方法を示す図である。
この第4実施形態では、図2の第2実施形態と比べて、CCDベアチップ75の突起部に対応するガラス基板71の部分に凹状部を形成した点のみ異なり他の構成は同様である。
【0047】
図6は本発明の固体撮像装置を用いた画像読取ユニットの斜視図である。
図6に示すように、画像読取ユニット1は、原稿面からの画像光としての光線が透過する透過面の周囲に側面であるコバ面3aを有する、光学エレメントであるレンズ3と、コバ面3aに対向する第1の取付面5aと第1の取付面5aとは異なる角度、本実施形態では第1の取付面5aに対して90度に形成されている第2の取付面5bとを有し、レンズ3と筐体2とを接合する中間保持部材5と、第2の取付面5bに対向する取付面2cを有するベース部材である筐体2とを備えている。
この画像読取ユニット1では、筐体2と筐体2に対して位置調整されたレンズ3とが中間保持部材5を介して接着固定されている。
【0048】
前記レンズ3は、そのコバ面3aに同一直径上に配置される平坦面3bを備えている。この平坦面3bは切削、研削等により形成され、必要に応じて研磨されている。このように平坦面3bを形成することにより、中間保持部材5の第1取付面5aとの接着面積を拡大することができ、固定強度を高めることができる。
【0049】
前記筐体2は、レンズ3と固体撮像装置7とを調整後に調整された配置関係で固定する。この筐体2は、円弧状溝部2bと、円弧状溝部2bに隣接する平面状の取付面2cと、固体撮像装置7を取り付ける取付面2dと、レンズ3,6等から構成される結像レンズ系と固体撮像装置7との間を遮光する遮光用カバー2aとを備えている。この遮光用カバー2aを設けることによって、外乱光等の影響を防ぐことができ良好な画像を得られる。この筐体2は後述する複写機等の画像走査装置の所定位置にねじ締め、カシメ、接着、溶着等の固定手段により固定される。
【0050】
前記中間保持部材5に用いる材質は、光(紫外線)透過率の高い部材、例えば、アートン、ゼオネックス、ポリカーボネイト等が用いられる。
前記中間保持部材5は接着剤の表面張力により、レンズ調整によるレンズ位置の移動に対して、両接着面がすべるようにして動き、レンズ3の移動に追従することができる。
【0051】
前記中間保持部材5の第1取付面5a及び第2取付面5b、即ち両接着面を直交させることによって、レンズ3の位置調整が6軸可能となり各軸が独立して調整することができる。
【0052】
図6に示すように、2個の中間保持部材5を用いて光学エレメント側接着面であるレンズ3のコバ3aの平坦面3bが対向するように配置することによって、接着剤が硬化するときの硬化収縮による影響を少なくすることができる。
【0053】
図6に示すように、中間保持部材5の両接着面間に透光性のリブ5cを設けることによって、光硬化型接着剤を硬化させるときの光のロスを増加することなく、中間保持部材5の強度を高めることができる。
【0054】
前記中間保持部材5のレンズ側固定面である第1取付面5aと保持部材側固定面である第2取付面5bとは互いに垂直であるので、レンズのX、Y、Z、α、β、γ各位置調整方向への移動に対して互いに独立して調整することができる。
【0055】
中間保持部材5が紫外線硬化型の接着剤によって調整レンズ3と筐体2とに接続されている場合について考えてみると、まずX、Z方向の調整の場合、レンズ3と中間保持部材5とが筐体2の保持部材側固定面である筐体取付面2cを介して筐体上をすべる動きをして調整される。
また、Y方向の調整の場合、移動レンズ3が中間保持部材5のレンズ側固定面である第1取付面5aをすべる動きをして調整される。
【0056】
以下α、β、γも同様にして調整される。さらに、光学エレメントがレンズの場合光軸を中心とした球面形状をしているため、光軸(γ軸)周りに回転させてもレンズの加工誤差等で発生した光軸倒れを補正することはできない(光軸が回転するのみ)。したがってγ軸周りの調整は不要となる。
【0057】
図7は本発明の固体撮像装置を用いた画像読取ユニットを備えた画像走査装置の一例として多機能型デジタル画像形成装置の概略構成図である。
図7に示すように、この画像形成装置は、自動原稿送り装置101、読み取りユニット150、書込ユニット157、給紙ユニット130及び後処理ユニット140とを備えて構成されている。自動原稿送り装置101は、原稿を読取ユニット150のコンタクトガラス106上に自動的に給送し、読み取りが終了した原稿を自動的に排出する。読み取りユニット150はコンタクトガラス106上にセットされた原稿を照明して光電変換装置であるCCD154によって読み取り、書込ユニット157は読み取られた原稿の画像信号に応じて感光体115上に画像を形成し、給紙ユニット130から給紙された転写紙上に画像を転写して定着する。定着が完了した転写紙は後処理ユニット140に排紙され、ソートやステープルなどの所望の後処理が行われる。
【0058】
まず、読み取りユニット150は、原稿を載置するコンタクトガラス106と光学走査系で構成され、光学走査系は露光ランプ151、第1ミラー152、レンズ153、CCDイメージセンサ154、第2ミラー155および第3ミラー156などからなっている。露光ランプ151および第1ミラー152は図示しない第1キャリッジ上に固定され、第2ミラー155および第3ミラー156は図示しない第2キャリッジ上に固定されている。原稿を読み取る際には、光路長が変化しないように第1キャリッジと第2キャリッジとは2対1の相対速度で機械的に走査される。この光学走査系は図示しないスキャナ駆動モータによって駆動される。
【0059】
原稿画像はCCDイメージセンサ154によって読み取られ、光信号から電気信号に変換されて処理される。レンズ153およびCCDイメージセンサ154を図7において左右方向に移動させると画像倍率を変化させることができる。すなわち、指定された倍率に対応してレンズ153およびCCDイメージセンサ154の図において左右方向の位置が設定される。
【0060】
書き込みユニット157はレーザ出力ユニット158、結像レンズ159およびミラー160によって構成され、レーザ出力ユニット158の内部には、レーザ光源であるレーザダイオードおよびモータによって高速で定速回転するポリゴンミラーが設けられている。
【0061】
レーザ出力ユニット158から照射されるレーザ光は、前記定速回転するポリゴンミラーによって偏向され、結像レンズ159を通ってミラー160で折り返され、感光体面上に集光されて結像する。偏向されたレーザ光は感光体115
が回転する方向と直交する所謂主走査方向に露光走査され、後述する画像処理部のMSU606によって出力された画像信号のライン単位の記録を行う。そして、感光体115の回転速度と記録密度に対応した所定の周期で主走査を繰り返すことによって感光体面上に画像、すなわち静電潜像が形成される。
【0062】
このように書き込みユニット157から出力されるレーザ光が、画像作像系の感光体115に照射されるが、感光体115の一端近傍のレーザ光の照射位置に主走査同期信号を発生する図示しないビームセンサが配されている。このビームセンサから出力される主走査同期信号に基づいて主走査方向の画像記録タイミングの制御、および後述する画像信号の入出力用の制御信号の生成が行われる。
【0063】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態ではガラス基板側のみに突起部を設けた場合と、CCDベアチップ側のみに突起部を設けた場合について説明したが、ガラス基板及びCCDベアチップの両方に突起部を設けるようにしてもよい。また、上記実施形態では、図6に示した筐体及び結像レンズを用いた場合について説明したが、鏡筒に組み込まれた結像レンズ系を鏡筒に形成したVブロック上に設置して結像レンズ系全体と固体撮像装置との位置関係を調整する従来公知の画像読取ユニットに本発明の固体撮像装置を用いることもできる。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【0064】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、固体撮像素子をガラス基板にフェースダウンにて実装し、さらに固体撮像素子とガラス基板とを封止して、固体撮像素子表面への水分の到達を防止できるとともに、固体撮像素子の画素有効領域とガラス基板とを密着したので、画素有効領域が樹脂層で覆われていないため良好な画像を得ることができる。さらに、固体撮像装置を小型薄型軽量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す図である。
【図2】本発明の第2実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す図である。
【図3】本発明の第3実施形態の固体撮像素子の製造方法を示す図である。
【図4】本発明の第4実施形態の固体撮像素子の製造方法を示す図である。
【図5】図1の固体撮像装置の斜視図である。
【図6】本発明の固体撮像装置を用いた画像読取ユニットの斜視図である。
【図7】本発明の固体撮像装置を用いた画像読取ユニットを備えた画像形成装置の概略図である。
【図8】従来の固体撮像装置を示す断面図である。
【図9】従来の固体撮像装置の製造方法を示す断面図である。
【符号の説明】
7 固体撮像装置
71 ガラス基板(透明部材)
71a 突起部
73 配線パターン
74 バンプ
75a 画素有効領域
75b 突起部
S2 封止用樹脂[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a solid-state imaging device such as an image reading device that reads an optical image using a solid-state imaging device, and is a semiconductor that can be applied to, for example, a copying machine, an image scanner, a facsimile, a digital camera, a video camera, a stomach camera, and the like. Related to mounting technology.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a manufacturing method of a solid-state imaging device, a method in which a solid-state imaging device typified by a CCD is mounted on a package using a ceramic as an insulating base (hereinafter referred to as a ceramic package) has been mainly used.
[0003]
A conventional solid-state imaging device will be described below with reference to the drawings. FIG. 8 is a cross-sectional view showing a conventional solid-state imaging device.
[0004]
The conventional solid-state imaging device shown in FIG. 8 is mounted in a
[0005]
Hereinafter, the operation of the conventional solid-state imaging device configured as described above will be described.
[0006]
As shown in FIG. 8,
[0007]
Next, a conventional method for manufacturing a solid-state imaging device will be described with reference to the drawings. 9A to 9C are cross-sectional views illustrating a conventional method for manufacturing a solid-state imaging device.
[0008]
9A to 9C, a conventional solid-state imaging device manufacturing method includes a solid-
[0009]
The operation of the method for manufacturing the conventional solid-state imaging device configured as described above will be described below.
[0010]
First, the die bonding step of the first step will be described with reference to FIG. The solid-
[0011]
Next, the wire bonding process of a 2nd process is demonstrated with reference to FIG. 9 (B). After the die bonding process, the
[0012]
Finally, the third sealing step will be described with reference to FIG. After wire bonding, for the purpose of protection from the outside of the solid-
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
In the configuration of the conventional solid-state imaging device as described above, as an electrical connection method of the solid-state imaging device, the electrode of the ceramic package and the electrode of the solid-state imaging device are connected by a thin metal wire. An area for forming an electrode for wiring a wire is required in the part, and a gap necessary for forming a loop of a fine metal wire must be provided between the solid-state imaging device and the sealing silica glass. For this reason, it is difficult to reduce the size and weight.
[0014]
In addition, as a method for solving these problems in the manufacture of the solid-state image pickup device, a so-called flip-chip method, in which a protrusion is provided on the electrode terminal of the semiconductor element and directly face-down bonded to the circuit board, is applied. A method of forming a circuit on a glass substrate and bonding the solid-state imaging device face down can be considered.
[0015]
Accordingly, the present invention mounts a solid-state image pickup device face-down on a glass substrate and further fixes the solid-state image pickup device and the glass substrate to prevent moisture from reaching the surface of the solid-state image pickup device. An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device, a manufacturing method thereof, a reading unit, and an image scanning device that are small and thin and light by sealing only the periphery of the element.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is directed to a solid-state imaging device in which an imaging element faces a wiring pattern provided on a transparent member in a face-down state.
A projection that is provided on the transparent member so as to face the pixel effective region, and that is formed integrally with the transparent member, so that the pixel effective region of the image sensor and the transparent member are in close contact with each other ; It comprises a bump formed on the outer side of the protrusion for conduction between the wiring pattern of the transparent member and the imaging device, and a sealing resin for bonding the outer peripheral side of the said transparent member and said imaging element A solid-state imaging device.
.
[0017]
According to a second aspect of the present invention, in the solid-state imaging device according to the first aspect, the bump is provided on the imaging element or the wiring pattern, and is formed on at least one of the imaging element and the transparent member. It is characterized in that the height of the protruding portion is almost equal.
[0018]
According to a third aspect of the invention, in the solid-state imaging device according to the first or second aspect, the sealing resin is opaque.
[0019]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a solid-state imaging device in which the imaging element faces a wiring pattern provided on the transparent member in a face-down state.
The pixel effective area of the image sensor and the transparent member are provided on the transparent member so as to face the pixel effective area, and are brought into close contact with each other through a protrusion formed integrally with the transparent member . In addition, the image sensor and the wiring pattern of the transparent member are electrically connected by a bump provided outside the protrusion , and then bonded to the outer periphery of the image sensor and the transparent member. A method of manufacturing a solid-state imaging device, wherein a resin is applied and then a sealing resin is cured.
[0020]
According to a fifth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the fourth aspect, the sealing resin is opaque.
[0021]
The invention according to claim 6 is an image reading unit using the solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 3.
[0022]
A seventh aspect of the invention is an image scanning apparatus using the image reading unit of the sixth aspect.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a method for manufacturing a solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1C, this solid-state imaging device includes an integrated circuit that converts optical information such as a line CCD and an area CCD into an electrical signal, and includes a CCD
[0024]
The CCD
[0025]
As described above, the
[0026]
The
The
In the present embodiment, the
[0027]
The
[0028]
The periphery of the
[0029]
The sealing resin S2 may be transparent, but need not be transparent. In this embodiment, an opaque resin is used. By using such an opaque resin, it is possible to prevent unnecessary light from entering the pixel
[0030]
In the present embodiment, the sealing resin S2 is an opaque resin, but may be an ultraviolet curable adhesive, another photocurable adhesive, or another transparent adhesive. For example, an adhesive having high optical properties such as balsam, epoxy resin, fluorine resin, silicon, or the like can be used.
The pixel
[0031]
In order to manufacture the solid-state imaging device as described above, first, as shown in FIG. 1A, the CCD
[0032]
Next, as shown in FIG. 1B, the CCD
[0033]
Thereafter, as shown in FIG. 1C, the outer side of the
[0034]
FIG. 5 is a perspective view of the solid-state imaging device of FIG. 1, and the solid-state imaging device as shown in FIG. 5 is manufactured as described above. In FIG. 5,
[0035]
FIG. 2 is a diagram showing a method for manufacturing a solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 2C, the solid-state imaging device includes an integrated circuit that converts optical information such as a line CCD and an area CCD into an electrical signal, and includes a CCD
[0036]
The CCD
[0037]
As described above, the CCD
[0038]
The
The
In the present embodiment, the
[0039]
The
[0040]
The periphery of the
The sealing resin S2 may be transparent, but need not be transparent. In this embodiment, an opaque resin is used. By using such an opaque resin, it is possible to prevent unnecessary light from entering the pixel
[0041]
In the present embodiment, the sealing resin S2 is an opaque resin, but may be an ultraviolet curable adhesive, another light curable adhesive, or another transparent adhesive. For example, an adhesive having high optical properties such as balsam, epoxy resin, fluorine resin, silicon, or the like can be used.
The pixel
[0042]
In order to manufacture the solid-state imaging device as described above, first, as shown in FIG. 2A, the CCD
[0043]
Next, as shown in FIG. 2B, the
[0044]
After that, as shown in FIG. 2C, the outside of the
[0045]
FIG. 3 is a diagram showing a method for manufacturing a solid-state imaging device according to the third embodiment of the present invention.
This third embodiment is different from the first embodiment of FIG. 1 only in that the periphery of the
[0046]
FIG. 4 is a diagram showing a method for manufacturing a solid-state imaging device according to the fourth embodiment of the present invention.
This fourth embodiment differs from the second embodiment of FIG. 2 only in that a concave portion is formed in the portion of the
[0047]
FIG. 6 is a perspective view of an image reading unit using the solid-state imaging device of the present invention.
As shown in FIG. 6, the image reading unit 1 includes a
In the image reading unit 1, the
[0048]
The
[0049]
The
[0050]
As the material used for the intermediate holding
Due to the surface tension of the adhesive, the intermediate holding
[0051]
By making the first mounting surface 5a and the second mounting
[0052]
As shown in FIG. 6, when the adhesive is cured by arranging the two
[0053]
As shown in FIG. 6, by providing translucent ribs 5 c between both adhesive surfaces of the intermediate holding
[0054]
Since the first mounting surface 5a that is the lens-side fixing surface of the intermediate holding
[0055]
Considering the case where the intermediate holding
Further, in the case of the adjustment in the Y direction, the moving
[0056]
Hereinafter, α, β, and γ are adjusted in the same manner. Furthermore, when the optical element is a lens, it has a spherical shape centered on the optical axis, so that it is possible to correct the optical axis tilt caused by a processing error of the lens even if it is rotated around the optical axis (γ axis). No (only the optical axis rotates). Therefore, adjustment around the γ axis is not necessary.
[0057]
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a multifunction digital image forming apparatus as an example of an image scanning apparatus having an image reading unit using the solid-state imaging device of the present invention.
As shown in FIG. 7, the image forming apparatus includes an
[0058]
First, the
[0059]
The document image is read by the
[0060]
The
[0061]
The laser light emitted from the
Is scanned in the so-called main scanning direction orthogonal to the direction in which the image signal rotates, and the image signal output by the MSU 606 of the image processing unit to be described later is recorded line by line. An image, that is, an electrostatic latent image is formed on the surface of the photosensitive member by repeating main scanning at a predetermined cycle corresponding to the rotational speed of the
[0062]
In this way, the laser light output from the
[0063]
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the case where the protrusion is provided only on the glass substrate side and the case where the protrusion is provided only on the CCD bare chip side have been described. However, the protrusion is provided on both the glass substrate and the CCD bare chip. Also good. In the above embodiment, the case and the imaging lens shown in FIG. 6 are used. However, the imaging lens system incorporated in the lens barrel is installed on the V block formed in the lens barrel. The solid-state imaging device of the present invention can also be used in a conventionally known image reading unit that adjusts the positional relationship between the entire imaging lens system and the solid-state imaging device. That is, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
[0064]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the solid-state imaging device is mounted face-down on the glass substrate, and the solid-state imaging device and the glass substrate are sealed to reach the surface of the solid-state imaging device. Since the pixel effective area of the solid-state image sensor and the glass substrate are brought into close contact with each other, a good image can be obtained because the pixel effective area is not covered with the resin layer. Furthermore, the solid-state imaging device can be reduced in size, thickness, and weight.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a method for manufacturing a solid-state imaging device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a method for manufacturing a solid-state imaging device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a method for manufacturing a solid-state imaging device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a method for manufacturing a solid-state imaging element according to a fourth embodiment of the present invention.
5 is a perspective view of the solid-state imaging device in FIG. 1. FIG.
FIG. 6 is a perspective view of an image reading unit using the solid-state imaging device of the present invention.
FIG. 7 is a schematic diagram of an image forming apparatus including an image reading unit using the solid-state imaging device of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a conventional solid-state imaging device.
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a conventional method for manufacturing a solid-state imaging device.
[Explanation of symbols]
7 Solid-
Claims (7)
前記撮像素子の画素有効領域と前記透明部材とを密着させる、前記画素有効領域と対向するように前記透明部材に設けられ、前記透明部材と同一材料で一体に形成された、突起部と、前記撮像素子と前記透明部材の配線パターンとの間を導通させる前記突起部の外側に設けられたバンプと、前記撮像素子と前記透明部材との外周寄りを接着する封止用樹脂と、を備えていることを特徴とする固体撮像装置。In the solid-state imaging device facing the wiring pattern provided on the transparent member with the imaging element facing down,
A protrusion that is provided on the transparent member so as to face the pixel effective region, and that is formed integrally with the transparent member, so that the pixel effective region of the image sensor and the transparent member are in close contact with each other ; It comprises a bump formed on the outer side of the protrusion for conduction between the wiring pattern of the transparent member and the imaging device, and a sealing resin for bonding the outer peripheral side of the said transparent member and said imaging element A solid-state image pickup device.
前記撮像素子の画素有効領域と前記透明部材とを、前記画素有効領域と対向するように前記透明部材に設けられ、前記透明部材と同一材料で一体に形成された、突起部を介して密着させるとともに、前記撮像素子と前記透明部材の配線パターンとの間を前記突起部の外側に設けられたバンプにより導通させ、次いで前記撮像素子と前記透明部材との外周寄りにこれらを接着する封止用樹脂を塗布し、その後に封止用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。In the manufacturing method of the solid-state imaging device in which the imaging element faces the wiring pattern provided on the transparent member in a face-down state,
The pixel effective area of the image sensor and the transparent member are provided on the transparent member so as to face the pixel effective area, and are brought into close contact with each other via a protrusion formed integrally with the transparent member . In addition, the image sensor and the wiring pattern of the transparent member are electrically connected by a bump provided outside the protrusion , and then bonded to the outer periphery of the image sensor and the transparent member. A method of manufacturing a solid-state imaging device, wherein a resin is applied and thereafter a sealing resin is cured.
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