JP4451864B2 - 配線基板及び固体撮像装置 - Google Patents

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Description

本発明は、固体撮像素子を搭載するための配線基板、及び固体撮像装置に関する。
固体撮像素子が配線基板に搭載された固体撮像装置として、従来から表面入射型固体撮像装置及び裏面入射型固体撮像装置が知られている。表面入射型固体撮像装置は、光検出部と、この光検出部と電気的に接続された端子電極とが一方の面に設けられ、且つこの一方の面を受光面とする固体撮像素子を備え、その他方の面と配線基板とが対向するように固体撮像素子が配線基板に搭載され、固体撮像素子の端子電極と、配線基板の電極パッドとがワイヤボンディングにより接続されたものである。(例えば、特許文献1参照)。
一方、裏面入射型固体撮像装置は、光検出部と、この光検出部と電気的に接続された端子電極とが一方の面に設けられ、且つ他方の面を受光面とする固体撮像素子を備え、その一方の面と配線基板とが対向するように配線基板に搭載され、固体撮像素子の端子電極と、配線基板の電極パッドとがバンプボンディングにより接続されたものである。(例えば、特許文献2参照)。
また、裏面入射型固体撮像装置は、固体撮像素子に薄型化部が形成されるため表面入射型固体撮像装置に比べて高価となる。よって、製造コストの観点から表面入射型固体撮像素子と裏面入射型固体撮像素子とのプラットフォームを共通化(すなわち、薄型化部形成前までのプロセスの共通化)することが行われている。
特開平10−107255号公報 特開平6−45574号公報
ところで、表面入射型固体撮像素子と裏面入射型固体撮像素子とでは、配線基板との電気的な接続形式がワイヤボンディングとバンプボンディングとでそれぞれ異なるために、配線基板における電極パッドの形成位置もそれぞれ異なることになる。よって、共通のプラットフォームの固体撮像素子を用いても、表面入射型固体撮像素子を搭載するための配線基板と裏面入射型固体撮像素子を搭載するための配線基板とをそれぞれ準備する必要があり、製造コスト上問題があった。
そこで本発明では、表面入射型又は裏面入射型何れの固体撮像素子でも搭載することが可能な汎用性の高い配線基板、及びこの配線基板を用いた固体撮像装置を提供することを目的とする。
本発明の配線基板は、固体撮像素子が配置される配置予定領域を有する配線基板であって、配置予定領域内に形成された複数の第1の電極パッドと、配置予定領域外に形成され、第1の電極パッドのそれぞれと電気的に接続された複数の第2の電極パッドと、を備えることを特徴とする。
この配線基板では、配置予定領域内に複数の第1の電極パッドが形成され、配置予定領域外に複数の第2の電極パッドが形成されている。そのため、裏面入射型固体撮像素子を搭載する場合は、その端子電極と第1の電極パッドとをバンプボンディングにより電気的に接続することができる。一方、表面入射型固体撮像素子を搭載する場合は、その端子電極と第2の電極パッドとをワイヤボンディングにより電気的に接続することができる。さらに、対応する第1の電極パッドと第2の電極パッドとは、電気的に接続されているので、共通の入出力信号を伝送することができる。従って、表面入射型又は裏面入射型何れの固体撮像素子でも搭載することが可能な汎用性の高い配線基板を提供することができる。
また、本発明の配線基板は、配置予定領域を示す位置合せマークを備えることが好ましい。この配線基板によれば、位置合せマークを基準として、固体撮像素子を配置予定領域に精度よく配置することができる。
本発明の固体撮像装置は、配線基板の配置予定領域に固体撮像素子が配置されてなる固体撮像装置であって、配線基板は、配置予定領域内に形成された複数の第1の電極パッドと、配置予定領域外に形成され、第1の電極パッドのそれぞれと電気的に接続された複数の第2の電極パッドと、を備え、固体撮像素子は、受光面と対向する面に設けられた光検出部と、光検出部と電気的に接続された端子電極と、を備え、光検出部は、垂直電荷転送部と、垂直電荷転送部の両側に設けられた水平電荷転送部と、水平電荷転送部のそれぞれに設けられ、水平電荷転送部からの信号を読み出す信号読出し部と、を有し、端子電極は、第1の電極パッドとバンプボンディングにより電気的に接続されていることを特徴とする。
本発明の固体撮像装置は、配線基板の配置予定領域に固体撮像素子が配置されてなる固体撮像装置であって、配線基板は、配置予定領域内に形成された複数の第1の電極パッドと、配置予定領域外に形成され、第1の電極パッドのそれぞれと電気的に接続された複数の第2の電極パッドと、を備え、固体撮像素子は、受光面に設けられた光検出部と、光検出部と電気的に接続された端子電極と、を備え、光検出部は、垂直電荷転送部と、垂直電荷転送部の両側に設けられた水平電荷転送部と、水平電荷転送部のそれぞれに設けられ、水平電荷転送部からの信号を読み出す信号読出し部と、を有し、端子電極は、第2の電極パッドとワイヤボンディングにより電気的に接続されていることを特徴とする。
このように上述した本発明の配線基板の適用によって、表面入射型固体撮像装置及び裏面入射型固体撮像装置を安価に提供することができる。
また、本発明の固体撮像装置においては、配置予定領域において配線基板と固体撮像素子との間には電気絶縁層が設けられていることが好ましい。この固体撮像装置によれば、電気絶縁層によって、表面入射型固体撮像素子と、配線基板の第2の電極パッドとを電気的に絶縁することができる。従って、表面入射型固体撮像装置に対し、配線基板を介して入出力信号を確実に伝送することができる。
本発明によれば、表面入射型又は裏面入射型何れの固体撮像素子でも搭載することが可能な汎用性の高い配線基板、及びこの配線基板を用いた固体撮像装置を提供することができる。
本発明の知見は、例示のみのために示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解することができる。引き続いて、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
図1及び図2を参照して本実施形態の配線基板について説明する。図1は、本発明の配線基板の一実施形態を示す平面図である。図2は、図1における配線基板のII−II線に沿った断面図である。配線基板1は、平面視矩形状のセラミックス多層基板(セラミックス材料は、例えば、窒化アルミニウム)11を備え、その表面の所定位置には、第1の電極パッド12、第2の電極パッド13、位置合せマーク14が形成されている。また、基板11内部には内部配線15が形成され、基板11の側面には外部端子16が形成されている。
第1の電極パッド12は、基板11の表面上であって配置予定領域1aの内側に複数形成されている。ここで、配置予定領域1aは、固体撮像素子が配置される領域であって、平面視矩形状の基板11の略中央に基板11の長辺方向に延びた矩形状をなしている。第1の電極パッド12は、矩形状の配置予定領域1aの周縁部に渡って一列に配列されている。なお、この第1の電極パッド12は、裏面入射型固体撮像素子の端子電極とバンプボンディングするためのものであり、第1の電極パッド12の形成位置は、配置される裏面入射型固体撮像素子の端子電極の形成位置に対応している。
第2の電極パッド13は、基板11の表面上であって配置予定領域1aの外側に複数形成されている。すなわち、矩形状の配置予定領域1aを取り囲むように配置予定領域1aの外側に一列に配列されている。また、第2の電極パッド13は、第1の電極パッド12と同一数形成されている。なお、この第2電極パッド13は、表面入射型固体撮像素子の端子電極とワイヤボンディングするためのものであり、第2の電極パッド13の形成位置は、配置される表面入射型固体撮像素子の端子電極の形成位置に対応している。これら第1の電極パッド12及び第2の電極パッド13は、金属等の導電性材料を用いて、印刷法やスパッタ等の方法により形成される。
位置合せマーク14は、固体撮像素子が配置される配置予定領域1aを示すために形成されている。具体的には、位置合せマーク14は第1の電極パッド12の配列と第2電極パッド13の配列との間に4箇所形成されている。固体撮像装置を配置する場合、固体撮像素子は、この素子の4つの角部を4つの位置合せマーク14のそれぞれに合わせるように固定される。位置合せマーク14は、第1の電極パッド12及び第2の電極パッド13と同様に、印刷法やスパッタ等の方法により形成することができる。
対応する第1の電極パッド12と第2の電極パッド13とは、内部配線15により電気的に接続されている。また、各内部配線15は、基板11の側面から下方に延びるように形成された複数の外部端子16と電気的に接続されている。その結果、対応する第1の電極パッド12と第2の電極パッド13とには、内部配線15及び外部端子16を介して共通の入出力信号が伝送されることになる。例えば、第1の電極パッド12と第2の電極パッド13とが電気的に接続され、共に外部端子16に電気的に接続されている場合において、この外部端子16から垂直電荷転送用パルスを入力すると、内部配線15を介して第1の電極パッド12と第2の電極パッド13とには共に垂直電荷転送パルスが伝送されることになる。
従って、内部配線15により電気的に接続される第1の電極パッド12と第2の電極パッド13は、配線基板に配置される表面入射型固体撮像素子及び裏面入射型固体撮像素子それぞれの端子電極の配置に応じて適宜決定される。配線基板1に配置される表面入射型固体撮像素子及び裏面入射型固体撮像素子それぞれの端子電極配置が表面入射型と裏面入射型で入出力互換をもつ配置の場合には、矩形状の配置予定領域1aの外周を挟んで対向する第1の電極パッド12と第2の電極パッド13とが内部配線15により結線されることになる。この場合、隣接する電極パッド12,13同士を結線するので、内部配線15の取回しを単純化することができる。
ここで、表面入射型と裏面入射型で入出力互換の端子電極配置をもつ表面入射型固体撮像素子及び裏面入射型固体撮像素子について説明する。図3は、表面入射型と裏面入射型で入出力互換の端子電極配置をもつ固体撮像素子の一例を示す図である。この固体撮像素子2はCCD20を備え、このCCD20は、垂直電荷転送部201と、垂直電荷転送部201の両側に水平電荷転送部202,203とを有している。また、信号読出し部204,205が水平電荷転送部202,203それぞれに設けられており、信号読出し部204,205の何れからでも信号を読み出すことができる。また、端子電極22(P1V,P2V,P3V,TGA,TGB,OFG,OFD,P1H,P2H,OS,OD,RG,RD等(一部図示せず))は、固体撮像素子2の長手方向に延びる中心線21を軸に線対称になるように配置されている。これにより、裏面S2側から配線基板に配置した場合と、この素子の中心線21を軸に裏返して表面S1側から配線基板に配置した場合とで、電荷の転送方向(実線矢印が裏面S2側から配線基板に配置した場合の転送方向を示し、点線矢印が表面S1側から配線基板に配置した場合の転送方向を示す)や信号の入出力位置は変わらない共通入出力の装置となる。なお、端子電極22の配置を固体撮像素子2の幅方向に延びる中心線を軸に線対称になるようにしても表面入射型と裏面入射型で入出力互換を保つことができる。この場合、水平電荷転送部は垂直電荷転送部の一端側のみに形成すればよい。
以上のように、配線基板1においては、配置予定領域内1aに複数の第1の電極パッド12が形成され、配置予定領域1a外に第2の電極パッド13が形成されている。そのため、裏面入射型固体撮像素子を搭載する場合は、その端子電極と第1の電極パッド12とをバンプボンディングにより電気的に接続することができる。一方、表面入射型固体撮像素子を搭載する場合は、その端子電極と第2の電極パッド13とをワイヤボンディングにより電気的に接続することができる。また、対応する第1の電極パッド12と第2の電極パッド13とは、電気的に接続されているので、共通の入出力信号を伝送することができる。従って、表面入射型及び裏面入射型何れの固体撮像素子でも搭載することが可能な汎用性の高い配線基板1を提供することができる。
また、配線基板1は、配置予定領域1aを示す位置合せマーク14を備えているので、この位置合せマーク14を基準として、固体撮像素子を配置予定領域1aに精度よく配置することができる。
続いて、図4及び図5を参照して本発明の固体撮像装置の一実施形態について説明する。図4は、本発明の固体撮像装置の一実施形態を示す平面図である。図5は、図4における固体撮像装置のV−V線に沿った断面図である。
裏面入射型固体撮像装置3は、配線基板1、裏面入射型固体撮像素子30及び導電性バンプ31を備えている。裏面入射型固体撮像装置3は、前述の一実施形態に係る配線基板上に、図3に示した表面入射型と裏面入射型で入出力互換の端子電極配置をもつ裏面入射型固体撮像素子を搭載した装置である。
裏面入射型固体撮像素子30は、配線基板1の配置予定領域1aに対応するような大きさの平面視矩形状をなしている。裏面入射型固体撮像素子30は、例えばシリコンのP層とその上に形成されたPエピ層とで構成される。その表面S1側の表層の一部に光検出部としてのCCD32が形成されている。CCD32は、例えば、1024ピクセル×128ピクセルの二次元的に配列された複数の画素を有している。また、CCD32は図3に示すような垂直電荷転送部321及び水平電荷転送部322,323を有している。
また、裏面入射型固体撮像素子30には、裏面S2のCCD32に対向する領域がエッチングされることにより薄型化された薄型化部分33が形成されている。薄型化部分33は、エッチングされている側の面が矩形状の平坦な受光面S3となっており、この受光面S3はCCD32と略同じ大きさに形成されている。
裏面入射型固体撮像素子30の厚さは、例えば、薄型化部分33が約10〜100μm、薄型化部分33の外縁部34が約300〜600μmである。なお、薄型化部分33の外縁部34とは、裏面入射型固体撮像素子30のうち薄型化部分33の周囲の、薄型化部分33よりも厚い部分をいう。
裏面入射型固体撮像素子30の表面S1上の周縁部には、端子電極35が形成されている。この端子電極35は、図3に示すような表面入射型と裏面入射型で入出力互換をもつように配置されている。また、端子電極35は、配線(図示せず)によりCCD32と電気的に接続されている。また、裏面入射型固体撮像素子30の裏面S2は、受光面S3を含めて全体がアキュムレーション層(図示せず)によって覆われている。アキュムレーション層は、裏面入射型固体撮像素子30と同じ導電型を有するが、その不純物濃度は裏面入射型固体撮像素子30よりも高い。
裏面入射型固体撮像素子30は、バンプボンディングにより配線基板1に実装されている。すなわち、配線基板1は、裏面入射型固体撮像素子30の表面S1側に対向配置されている。その際、裏面入射型固体撮像素子30は、配線基板1の位置合せマーク14により位置調整され配置予定領域1aに配置される。また、裏面入射型固体撮像素子30の表面S1に形成された端子電極35と、配線基板1の配置予定領域1a内に形成された第1の電極パッド12とはそれぞれ導電性バンプ31を介して接続されている。
また、配線基板1には、裏面入射型固体撮像素子30を覆うように中央が開口したパッケージ(図示せず)が設けられる。パッケージの開口部分には窓部材(図示せず)が嵌め込まれている。
以上のように、汎用性の高い配線基板1を用いているので、安価に裏面入射型固体撮像装置3を提供することができる。
続いて、図6及び図7を参照して本発明の固体撮像装置の他の実施形態について説明する。図6は、本発明の固体撮像装置の他の実施形態を示す平面図である。図7は、図6における固体撮像装置のVII−VII線に沿った断面図である。
表面入射型固体撮像装置4は、配線基板1、表面入射型固体撮像素子40、導電性ワイヤ41及び電気絶縁層42を備えている。表面入射型固体撮像装置4は、前述の一実施形態に係る配線基板上に、図3に示した表面入射型と裏面入射型で入出力互換の端子電極配置をもつ表面入射型固体撮像素子を配置した装置である。
表面入射型固体撮像素子40は、薄型化部分が形成されていない点で裏面入射型固体撮像素子30と異なり、他の構成は裏面入射型固体撮像素子30と同一である。すなわち、表面入射型固体撮像素子40は、配線基板1の配置予定領域1aに対応するような大きさの平面視矩形状をなしている。その表面S1側の表層の一部に光検出部としてCCD43が形成されている。CCD43は、例えば、1024ピクセル×128ピクセルの二次元的に配列された複数の画素を有している。CCD43は、図3に示すような垂直電荷転送部431及び水平電荷転送部432,433を有している。
表面入射型固体撮像素子40の厚さは、例えば、約300〜600μmである。表面入射型固体撮像素子40の表面S1上の周縁部には、端子電極44が形成されている。この端子電極44は、図3に示すような表面入射型と裏面入射型で入出力互換をもつように配置されている。また、端子電極44は、配線(図示せず)によりCCD43と電気的に接続されている。
表面入射型固体撮像素子40は、ワイヤボンディングにより配線基板1に実装されている。すなわち、配線基板1は、表面入射型固体撮像素子40の裏面S2側に対向配置されている。その際、表面入射型固体撮像素子40は、配線基板1の位置合せマーク14により位置調整され配置予定領域1aに配置される。また、表面入射型固体撮像素子40と配線基板1との間には、電気絶縁層42が形成されている。電気絶縁層42は、平面視矩形状であって表面入射型固体撮像素子40の裏面を覆う程度の大きさを有している。表面入射型固体撮像素子40の表面S1上に形成された端子電極44と、配線基板1の配置予定領域1a外に形成された第2の電極パッド13とはそれぞれ導電性ワイヤ41を介して接続されている。
また、配線基板1には、表面入射型固体撮像素子40を覆うように中央が開口したパッケージ(図示せず)が設けられる。パッケージの開口部分には、窓部材(図示せず)が嵌め込まれている。
以上のように、汎用性の高い配線基板1を用いているので、安価に表面入射型固体撮像装置4を提供することができる。
また、表面入射型固体撮像装置4によれば、表面入射型固体撮像素子31を配線基板1に搭載する際に電気絶縁層42を介しているので、表面入射型固体撮像素子40と配線基板1に設けられた第2の電極パッド13とを電気的に絶縁することができる。表面入射型固体撮像装置4に対し、配線基板1を介して入出力信号を確実に伝送することができる。
また、本発明の固体撮像装置は、前述した実施形態に限られない。配線基板に搭載する裏面入射型固体撮像素子は、前述したように部分的に薄型化されたものだけでなく、これにかえて全面的に薄型化されたものを用いてもよい。
本発明の配線基板の一実施形態を示す平面図である。 図1における配線基板のII−II線に沿った断面図である。 表面入射型と裏面入射型で入出力互換の端子電極配置をもつ固体撮像素子の一例を示す図である。 本発明の固体撮像装置の一実施形態を示す平面図である。 図4における固体撮像装置のV−V線に沿った断面図である。 本発明の固体撮像装置の他の実施形態を示す平面図である 図6における固体撮像装置のVII−VII線に沿った断面図である。
符号の説明
1…配線基板、2…固体撮像素子、3…裏面入射型固体撮像装置、4…表面入射型固体撮像装置、11…基板、12…第1の電極パッド、13…第2の電極パッド、14…位置合せマーク、15…内部配線、16…外部端子、22,35,44…端子電極、31…導電性バンプ、41…導電性ワイヤ、42…電気絶縁層

Claims (5)

  1. 固体撮像素子が配置される配置予定領域を有する配線基板であって、
    前記配置予定領域内に形成された複数の第1の電極パッドと、
    前記配置予定領域外に形成され、前記第1の電極パッドのそれぞれと電気的に接続された複数の第2の電極パッドと、を備えることを特徴とする配線基板。
  2. 前記配置予定領域を示す位置合せマークを備えることを特徴とする請求項1に記載の配線基板。
  3. 配線基板の配置予定領域に固体撮像素子が配置されてなる固体撮像装置であって、
    前記配線基板は、
    前記配置予定領域内に形成された複数の第1の電極パッドと、
    前記配置予定領域外に形成され、前記第1の電極パッドのそれぞれと電気的に接続された複数の第2の電極パッドと、を備え、
    前記固体撮像素子は、
    受光面と対向する面に設けられた光検出部と、
    前記光検出部と電気的に接続された端子電極と、を備え、
    前記光検出部は、
    垂直電荷転送部と、
    前記垂直電荷転送部の両側に設けられた水平電荷転送部と、
    前記水平電荷転送部のそれぞれに設けられ、前記水平電荷転送部からの信号を読み出す信号読出し部と、を有し、
    前記端子電極は、前記第1の電極パッドとバンプボンディングにより電気的に接続されていることを特徴とする固体撮像装置。
  4. 配線基板の配置予定領域に固体撮像素子が配置されてなる固体撮像装置であって、
    前記配線基板は、
    前記配置予定領域内に形成された複数の第1の電極パッドと、
    前記配置予定領域外に形成され、前記第1の電極パッドのそれぞれと電気的に接続された複数の第2の電極パッドと、を備え、
    前記固体撮像素子は、
    受光面に設けられた光検出部と、
    前記光検出部と電気的に接続された端子電極と、を備え、
    前記光検出部は、
    垂直電荷転送部と、
    前記垂直電荷転送部の両側に設けられた水平電荷転送部と、
    前記水平電荷転送部のそれぞれに設けられ、前記水平電荷転送部からの信号を読み出す信号読出し部と、を有し、
    前記端子電極は、前記第2の電極パッドとワイヤボンディングにより電気的に接続されていることを特徴とする固体撮像装置。
  5. 前記配置予定領域において前記配線基板と前記固体撮像素子との間には電気絶縁層が設けられていることを特徴とする請求項4に記載の固体撮像装置。
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