JP4839392B2 - 固体撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、固体撮像装置およびその製造技術に関するものである。

固体撮像装置は、映像からの光信号を画素の配列により電気信号に変換する光電変換装置である。固体撮像装置の基板の第１面には、撮像素子がその受光面を上に向けた状態で搭載されている。この撮像素子の上方には、フィルタおよびレンズが枠体に支持された状態で下方から順に設置されている。枠体は、上記レンズと、上記撮像素子との位置が合うように基板の第１面上に設置されている。

固体撮像装置の撮像素子とレンズとの位置関係について言及した技術については、例えば特開２００１−２４５２１７号公報に記載があり、小型撮像モジュールの鏡枠体の底部に位置決め用の突起を設けると共に、その鏡枠体を取り付ける基板の相対位置に上記位置決め用の突起が嵌合される孔が設けられている構成が開示されている（特許文献１参照）。

また、例えば実用新案登録第３０８４０９２号公報には、固体撮像素子が取り付けられた回路基板の貫通孔に、カバーガラス取付台座の下面の突起を嵌め込むことにより、回路基板と、カバーガラス取付台座とが正確に位置決めされて取り付けられている構成が開示されている（特許文献２参照）。

特開２００１−２４５２１７号公報（図３） 実用新案登録第３０８４０９２号公報（図１）

ところが、固体撮像装置においては、以下のような課題があることを本発明者は独自に見出した。

すなわち、固体撮像装置の小型、高機能化に伴い、固体撮像装置の基板の上記第１面とは反対側の第２面に上記撮像素子の動作制御用の電子部品やその他の電子部品等を搭載し、これをレジンにより封止するような構成のものがあるが、上記枠体（すなわち、レンズ）と、撮像素子との位置を合わせるために基板に設けられた位置合わせ孔が、基板の第２面のレジン形成領域内に存在すると、封止工程時にレジンが基板の第２面から位置合わせ孔を通じて第１面にはみ出し、レジンバリやレジンフラッシュ等が形成されたり、位置合わせ孔がレジンで埋め込まれたりする問題がある。この状態で第２面に枠体を搭載すると枠体と第２面との間に小さな隙間が形成される結果、その後の製造工程中に、上記隙間から枠体内に小さな異物が入り込み、センサアレイに付着することで黒点不良の発生率が極めて高くなり、カメラモジュールの歩留まりが著しく低下する問題がある。このような問題を回避するために、封止工程前に位置合わせ孔を仮埋めしておくことが考えられるが、仮埋めに適した材料の選定が難しいことや仮埋めしても封止工程時のレジン注入圧力により仮埋め材料が抜けてしまう問題がある。

また、上記特許文献１，２のように枠体（鏡枠体、カバーガラス取付台座に該当）の接着面に位置合わせピンが存在すると、その接着面内の接着剤の均一性が位置合わせピンの存在により損なわれる結果、枠体が上手く基板と接着されず、枠体と基板との間に隙間ができる。このため、上記と同様の理由から固体撮像装置の歩留まりが著しく低下するという問題がある。

本発明の目的は、固体撮像装置の歩留まりを向上させることのできる技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

本発明の一つの実施の形態における固体撮像装置は、配線基板と接着するための第１部分と、前記第１部分よりも光学レンズから離れる方向に配置され、前記第１部分よりも前記配線基板に向かって突出している第２部分とを備え、前記光学レンズを固定する枠体有し、
前記配線基板と前記枠体の第１部分とは接着剤により固定され、平面視において前記第１部分と前記第２部分との間に前記接着剤が存在しない領域を有しているものである。

また、本発明の一つの実施の形態における固体撮像装置は、固体撮像装置の製造工程において、撮像素子と枠体との位置合わせのために基板に形成された孔を封止体の外に配置するものである。

また、本発明の一つの実施の形態における固体撮像装置は、固体撮像装置の製造工程において、撮像素子と枠体との位置合わせのために枠体に設けられた位置合わせピンと基板に形成された孔とを、枠体と基板との接合面の外に設けたものである。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

すなわち、固体撮像装置の製造工程において、撮像素子と枠体との位置合わせのために基板に形成された孔を封止体の外に配置することにより、固体撮像装置の歩留まりを向上させることができる。

本発明の一実施の形態である固体撮像装置の一例の断面図である。 図１の固体撮像装置の製造工程中に用いる配線基板母体の第２面の全体平面図である。 図２の第２面とは反対側の第１面の全体平面図である。 図２および図３のＸ１−Ｘ１線の断面図である。 図３に電子部品を搭載した後の全体平面図である。 図５の矢印ＸＡで示す方向から配線基板母体を水平に見た場合の要部側面図である。 図５に続く封止工程直後の封止体の様子を示した２枚の配線基板母体の第１面の全体平面図である。 図７の矢印ＸＢに示す方向から配線基板母体を水平に見た場合の要部側面図である。 図７の矢印ＹＡに示す方向から配線基板母体を水平に見た場合の要部側面図である。 本発明の別の実施形態における一括封止工程後の全体平面図である。 本発明の更に別の実施形態における一括封止工程後の全体平面図である。 図７に続く工程後の配線基板母体の第１面の全体平面図である。 図１２の矢印ＸＣで示す方向から配線基板母体を水平に見た場合の要部側面図である。 図１２に続く製造工程後の配線基板母体の要部側面図である。 鏡筒の上面から見た平面図である。 図１５の鏡筒の裏面から見た平面図である。 図１５の鏡筒の側面図である。 鏡筒搭載工程後の配線基板母体の第２面の全体平面図である。 図１８の矢印ＸＤに示す方向から配線基板母体を水平に見た場合の側面図である。 図１８の配線基板母体の要部拡大平面図である。 図２０のＸ２−Ｘ２線に相当する箇所の断面を部分的に示した一部破断断面図である。 鏡筒の接着工程の説明図である。 図２２を側面方向から見た場合の鏡筒の接着工程の説明図である。 図２２の接着工程で用いるメタルマスクの単位領域の平面図である。 図２４のＸ３−Ｘ３線の断面図である。 図２４のＹ２−Ｙ２線の断面図である。 図２６からメタルマスクを取り除いて示した図２４のＹ２−Ｙ２線に相当する箇所の断面図である。 図２２に続く鏡筒の接着工程の説明図である。 図２８に続く鏡筒の接着工程の説明図である。 保護フィルムの貼り付け工程後の配線基板母体の第２面の全体平面図である。 図３０の矢印ＹＢに示す方向から配線基板母体を水平に見た場合の側面図である。 フルダイシング工程後の配線基板母体の第１面の全体平面図である。 図３２の矢印ＹＣで示す方向から配線基板母体を水平に見た場合の要部側面図である。 図３３に続く固体撮像装置の製造工程中の側面図である。 図３４に続く固体撮像装置の製造工程中の側面図である。

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。また、以下の実施の形態で用いる図面においては、平面図であっても図面を見易くするためハッチングを付す場合もある。また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

本実施の形態の固体撮像装置は、例えば携帯電話、ＴＶ電話、ＰＣカメラ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants：携帯情報端末）、光学マウス、ドアホン、監視カメラ、指紋認識装置または玩具等の画像入力部に使用されるカメラモジュールである。

本実施の形態では、例えばＣＩＦ（Common Immediate Format）対応の１１万画素ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ型のカメラモジュールに本発明を適用した場合について説明する。

図１は本実施の形態のＣＭＯＳセンサ型のカメラモジュールＣＭの断面図の一例を示している。このカメラモジュールＣＭの配線基板１Ａは、例えばガラスエポキシ系樹脂を絶縁材料とする４層プリント配線基板からなる。配線基板１Ａは、光学系部品搭載面（第２面）とその反対側のシステム系部品搭載面（第１面）とを有している。配線基板１Ａの光学系部品搭載面には、光センサ用の半導体チップ（第２電子部品：以下、単にセンサチップという）２Ａが、その主面（受光面、受光素子形成面）を上に向けた状態で搭載されている。このセンサチップ２Ａの主面には、ＣＭＯＳイメージセンサ回路が形成されている。このＣＭＯＳイメージセンサ回路は、半導体装置の製造工程で標準的に使用されるＣＭＯＳプロセスにより形成されており、センサアレイと、そのセンサアレイで得られた電気信号を処理するアナログ回路とを有している。上記センサアレイには、複数の受光素子がセンサチップ２Ａの主面に沿って縦横方向に規則的に並んで配置されている。個々の受光素子は、ＣＭＯＳイメージセンサ回路の画素を形成する部分であり、入射された光信号を電気信号に変換する光電変換機能を有している。この受光素子としては、例えばフォトダイオードまたはフォトトランジスタが使用されている。センサチップ２Ａの主面外周には、その外周に沿って複数のボンディングパッドが配置されている。このボンディングパッドは、上記ＣＭＯＳイメージセンサ回路の引出電極であり、ボンディングワイヤ３Ａを通じて上記配線基板１Ａのランド（電極）および配線と電気的に接続されている。ボンディングワイヤ３Ａは、例えば金（Ａｕ）等からなる。

また、上記配線基板１Ａの光学系部品搭載面には、鏡筒（枠体）４が、上記センサチップ２Ａを覆うように、かつ、センサチップ２Ａとの相対的な平面位置が合わされた状態で搭載されている。鏡筒４は、例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等のような絶縁材料からなる。この鏡筒４の脚部側の底面は接着剤によりしっかりと配線基板１Ａの光学系部品搭載面に接合されている。鏡筒４の筒内には上下室を仕切る仕切板４Ａが設けられている。この仕切板４Ａの中央、上記センサチップ２Ａのセンサアレイに対向する位置には、仕切板４Ａの上下面を貫通する平面矩形状の開口部４Ｂが形成されている。この開口部４Ｂは、上記仕切板４Ａに取り付けられたＩＲフィルタ５により塞がれている。ＩＲフィルタ５は、可視光は通すが、所定の周波数以上の不要な赤外線を遮断する機能を有している。鏡筒４の頭部側には、レンズホルダ（レンズＡｓｓｙ：レンズ保持部）６が鏡筒４の頭部の開口を塞ぐように取り付けられている。このレンズホルダ６と鏡筒４とは、鏡筒４の頭部側の筒内周面に形成されたねじと、レンズホルダ６の下部外周面に形成されたねじとが嵌め合わされることで連結され、さらにその連結部の外周に塗布された接着剤によりしっかりと固定されている。レンズホルダ６は、例えば上記鏡筒４と同一の材料からなる。レンズホルダ６の内部には、光学レンズ７が、メタル等からなる裏絞り８によってしっかりと支持された状態で収容されている。光学レンズ７は、例えばプラスチック等のような安価で軽量な材料からなり、上記チップセンサ２Ａの主面のセンサアレイに対向するように設置されている。レンズホルダ６の上面には、例えば平面円形状の受光窓６Ａが、上記光学レンズ７との相対的な平面位置が合わされた状態で開口されている。カメラモジュールＣＭの外界の光は、受光窓６Ａ、光学レンズ７およびＩＲフィルタ５を順に介してチップセンサ２Ａのセンサアレイに照射されるようになっている。

さらに、上記配線基板１Ａの光学系部品搭載面には、複数の接続端子１５が配線基板１Ａの一辺に沿うように並んで配置されている。この接続端子１５は、カメラモジュールＣＭ内の回路と外部装置とを電気的に接続するための端子である。すなわち、この接続端子１５は、配線基板１Ａの配線を通じてカメラモジュールＣＭ内の回路と電気的に接続されている一方、例えばＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film：異方性導電フィルム）等のような接合部材９を通じてフレキシブル配線基板１０の配線と電気的に接続され、さらにこのフレキシブル配線基板１０を通じて外部装置と電気的に接続されるようになっている。

一方、配線基板１Ａのシステム系部品搭載面には、ロジック用の半導体チップ（第１電子部品：以下、単にロジックチップという）２Ｂ、メモリ用の半導体チップ（第１電子部品：以下、単にメモリチップという）２Ｃおよびチップ部品（第１電子部品）１１等が搭載されている。これらロジックチップ２Ｂ、メモリチップ２Ｃおよびチップ部品１１は、主に上記センサチップ２Ａで得られた電気信号の処理やセンサチップ２ＡのＣＭＯＳイメージセンサ回路の動作を制御するシステム構築用の電子部品である。ロジックチップ２Ｂには、例えばＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のようなデジタル信号処理用の演算回路が形成されている。ロジックチップ２Ｂは、ボンディングワイヤ３Ｂを通じて配線基板１Ａのランド（電極）および配線と電気的に接続されている。また、メモリチップ２Ｃには、例えばＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）等のような不揮発性メモリ回路が形成されている。メモリチップ２Ｃも、ボンディングワイヤ３Ｃを通じて配線基板１Ａのランド（電極）および配線と電気的に接続されている。ボンディングワイヤ３Ｂ，３Ｃは、例えば金（Ａｕ）等からなる。チップ部品１１には、例えばコンデンサや抵抗等のような受動素子が形成されている。チップ部品１１の電極は、例えば半田により配線基板１Ａのランド（電極）と接合され電気的に接続されている。このようなシステム系部品搭載面のロジックチップ２Ｂ、メモリチップ２Ｃ、チップ部品１１およびボンディングワイヤ３Ｂ，３Ｃ等は、封止体１２Ｍにより封止されている。封止体１２Ｍは、例えばシリカフィラー入りエポキシ系樹脂等のような熱硬化性樹脂からなる。

次に、上記カメラモジュールＣＭの製造方法の一例を説明する。

まず、図２〜図４に示すような配線基板母体１を用意する。図２は配線基板母体１の光学系部品搭載面の全体平面図、図３は図２の光学系部品搭載面とは反対側のシステム系部品搭載面の全体平面図、図４は図２および図３のＸ１−Ｘ１線の断面図をそれぞれ示している。なお、図２および図３の符号Ｘは第１方向、符号Ｙは第１方向Ｘに直交する第２方向を示している。

配線基板母体１は、上記配線基板１Ａの母体である。配線基板母体１の平面形状は、例えば長方形状とされている。配線基板母体１の厚さは極めて薄く、例えば０．３ｍｍ程度である。配線基板母体１は、例えばガラスエポキシ系樹脂を絶縁材料とする４層配線構造を有しており、例えばサブトラクティブ法により形成されている。配線基板母体１の配線材料は、例えば銅（Ｃｕ）からなる。

配線基板母体１には、図２および図３の破線で示すように、例えば４８個のカメラモジュール形成用の製品領域ＭＲが向きを同一にした状態で規則的に並んで配置されている。個々の製品領域ＭＲは、１つのカメラモジュールＣＭを製造するのに必要な単位領域である。光学系部品搭載面の各製品領域ＭＲには、上記複数の接続端子１５が一列に並んで配置されている。この他、光学系部品搭載面の各製品領域ＭＲには、上記センサチップ２Ａが搭載されるチップ搭載パターンやボンディングワイヤ３Ａが接続されるランド（電極）等も配置されているが、図２では図面を見易くするため省略する。一方、システム系部品搭載面の各製品領域ＭＲには、上記ロジックチップ２Ｂおよびメモリチップ２Ｃが搭載されるチップ搭載パターンや上記ボンディングワイヤ３Ｂ，３Ｃおよびチップ部品１１の電極が接続されるランドが配置されているが、図３では図面を見易くするため省略する。なお、上記接続端子１５、チップ搭載パターンおよびランドは、上記配線材料と同様に、例えば銅からなり、その表面には、例えばニッケル（Ｎｉ）および金（Ａｕ）のメッキ処理が施されている。

各製品領域ＭＲの近傍には、ボス穴と称する複数の貫通孔１６が形成されている。この貫通孔１６は、上記鏡筒４と配線基板母体１との位置合わせに用いる孔である。すなわち、後述するように、上記鏡筒４を配線基板母体１に接合する時に、鏡筒４に設けられたボスピンと称する位置合わせピンを、配線基板母体１の貫通孔１６に挿入することにより、鏡筒４と配線基板母体１との相対的な平面位置を合わせた状態で、鏡筒４を配線基板母体１に接合することが可能になっている。本実施の形態では、この貫通孔１６が、製品領域ＭＲの外に配置されている。すなわち、後述のように、光学系部品搭載面側においては、貫通孔１６が鏡筒４の脚部側底面から外れた位置に配置されている。また、後述のように、システム系部品搭載面側においては、貫通孔１６が上記封止体１２Ｍの形成領域から外れた位置に配置されている。１つの製品領域ＭＲには２つの貫通孔１６が用意されている。この２つの貫通孔１６は、製品領域ＭＲを挟むように、対角になるような位置関係で配置されている。なお、貫通孔１６の内周面および開口周辺には、一般的なプリント配線基板のスルーホールと同様に、配線材料と同一材料からなる導体が被覆されている。

配線基板母体１の光学系部品搭載面およびシステム部品搭載面の四辺近傍には、例えば平面矩形状の複数の導体パターン１７Ａが形成されている。また、システム系部品搭載面の一辺近傍には、例えば平面矩形状の複数の導体パターン１７Ｂが所定間隔毎に並んで配置されている。この導体パターン１７Ｂは、ランナ内で硬化した樹脂（封止材）を配線基板母体１から剥離除去しやすくするために設けられたパターンである。この導体パターン１７Ｂがあるライン毎に封止グループが分けられるようになる。導体パターン１７Ａ，１７Ｂは、例えば銅からなり、その表面には、例えばニッケルおよび金のメッキ処理が施されている。また、配線基板母体１の対角に位置する箇所には、配線基板母体１と製造装置との位置合わせに使用する貫通孔１８Ａが形成されている。

次に、このような配線基板母体１のシステム系部品搭載面の各製品領域ＭＲに、図５および図６に示すように、チップ部品１１を搭載した後、ロジックチップ２Ｂおよびメモリチップ２Ｃを搭載し、さらに、ロジックチップ２Ｂおよびメモリチップ２Ｃと製品領域ＭＲの配線基板母体１の配線とをボンディングワイヤ３Ｂ，３Ｃにより電気的に接続する。なお、図５は図３にチップ部品を搭載した後の全体平面図である。図６は、この工程後に図５の矢印ＸＡで示す方向から配線基板母体１を水平に見た場合の要部側面図を示している。図５および図６では、図面を簡単にするため、ロジックチップ２Ｂとメモリチップ２Ｃとを合わせて１つの半導体チップとして図示している。

続いて、前記ロジックチップ２Ｂ、メモリチップ２Ｃおよびボンディングワイヤ３Ｂ，３Ｃが封止金型のキャビティ内に配置されるように、配線基板母体１を上下の封止金型で挟持した後に、システム系部品搭載面のロジックチップ２Ｂ、メモリチップ２Ｃおよびチップ部品１１等を含むシステム系部品を、例えばシリカフィラー入りエポキシ系樹脂等のような熱硬化性樹脂からなる封止材により封止する。図７はこの封止工程直後の一括封止体１２ＭＡの様子を示した２枚の配線基板母体１の全体平面図、図８は図７の矢印ＸＢで示す方向から配線基板母体１を水平に見た場合の要部側面図、図９は図７の矢印ＹＡで示す方向から配線基板母体１を水平に見た場合の要部側面図をそれぞれ示している。なお、図７では封止金型を透視して示している。また、図７は平面図であるが図面を見易くするため封止材１２にハッチングを付している。また、図７の封止材１２ＭＣはカル内の封止材料に相当する部分を示し、封止材１２ＭＲはランナ内の封止材料に相当する部分を示し、封止材１２ＭＧはゲート内の封止材料に相当する部分を示している。

封止方法は、複数の製品領域ＭＲのシステム系部品を一括して封止する一括封止方法が採用されている。ただし、本実施の形態では、配線基板母体１の複数の製品領域ＭＲを複数のグループに分け、各グループの複数の製品領域ＭＲのシステム系部品を一括して封止する。このため、配線基板母体１のシステム系部品搭載面において、図７の第２方向Ｙに沿って配置された複数の製品領域ＭＲのシステム系部品は一括封止体１２ＭＡにより一括封止されているが、図７の第１方向Ｘでは一括封止体１２ＭＡが上記位置合わせ用の貫通孔１６を避けるように分離されている。このような封止工程では、１つのカルから注入された封止材１２が、上記グループ毎に複数のランナ（封止材供給通路）およびゲート（封止材供給通路）に分かれ、その各々のランナおよびゲートを通じて個々のグループ毎の封止体形成用のキャビティに注入されるようになっている。

一括封止体１２ＭＡが貫通孔１６に重ならないようにしている理由は、例えば次の通りである。すなわち、貫通孔１６に一括封止体１２ＭＡが重なる場合、封止工程中に封止材１２がシステム系部品搭載面から貫通孔１６を通じて光学系部品搭載面に流れ出てしまうため、光学系部品搭載面側の貫通孔１６の開口周辺にレジンバリやレジンフラッシュ等が形成されたり、貫通孔１６が封止材１２で埋め込まれたりする問題がある。この状態で光学系部品搭載面に鏡筒４を搭載すると鏡筒４と光学系部品搭載面との間の接着性や接着状態が劣化し、鏡筒４と光学系部品搭載面との間に小さな隙間が形成される。その結果、その後の製造工程中に、上記隙間から鏡筒４内に小さな異物が入り込み、センサチップ２Ａのセンサアレイに付着することで黒点不良の発生率が極めて高くなり、カメラモジュールの歩留まりが著しく低下するという問題がある。また、このような問題を回避するために、封止工程前に貫通孔１６を仮埋めしておくことも考えられるが、仮埋め材料の選定が難しいことや仮埋めしても封止工程時の封止材１２の注入圧力により仮埋め材料が抜けてしまう問題がある。これに対して、本実施の形態では、一括封止体１２ＭＡが貫通孔１６を避けるように分離されているので、封止工程中に封止材１２がシステム系部品搭載面から貫通孔１６を通じて光学系部品搭載面に流れ出てしまう問題を回避できる。このため、鏡筒４と光学系部品搭載面とを隙間無く良好に接着することができるので、異物が鏡筒４と光学系部品搭載面との間の隙間を通じて鏡筒４内に入り込むのを低減または防止することができる。したがって、その異物侵入に起因する黒点不良の発生率を低減できるので、カメラモジュールＣＭの歩留まりを向上させることができる。また、貫通孔１６の仮埋め材料の選定や仮埋め工程等のような面倒な作業も必要無いので、カメラモジュールＣＭの製造工程の簡略化と製造時間の短縮とを実現できる。

また、一括封止体１２ＭＡが貫通孔１６を避けるように分離される構成としては、図１０のようにしてもよい。このようにすることで、上記の貫通孔１６に関連する問題を回避できる。しかし、図１０のように一括封止すると、一括封止体１２ＭＡの収縮により、配線基板母体１に応力が加わり、配線基板母体１が反ってしまう場合がある。そこで、図７に示す本実施の形態では、一括封止体１２ＭＡを個々分離したことにより、配線基板母体１のシステム系部品搭載面の全ての製品領域ＭＲのシステム系部品を一括して封止する場合に比べて、一括封止体１２ＭＡの収縮に起因する配線基板母体１への応力を緩和することができるので、その応力に起因する配線基板母体１の反りや捻れ等を低減することができる。配線基板母体１に反りや捻れ等があると、配線基板母体１の光学系部品搭載面にセンサチップ２Ａを搭載した後のボンディングワイヤ３Ａの接合工程時にボンディングワイヤ３Ａが上手く接合できない場合がある。これに対して、本実施の形態では、一括封止体１２ＭＡを分離したことにより、配線基板母体１の反りや捻れ等を低減できるので、ボンディングワイヤ３Ａのボンダビリティを向上させることができる。したがって、カメラモジュールＣＭの歩留まりを向上させることができる。

また、一括封止体を分離した構成として図１１のようにしてもよい。この場合は、貫通孔１６に関連する問題を回避できる上、上記応力も緩和できる。しかし、図１１のようにしても応力が十分に低減できない場合、配線基板母体１は一括封止体１２ＭＡの長手方向の中心に向かって反る。そこでさらに、本実施の形態では、各一括封止体１２ＭＡの長手方向中央の幅が部分的に狭くなるように、一括封止体１２ＭＡの両長辺から一括封止体１２ＭＡの短方向中心に向かって延びるような窪み１２ＭＡ１が形成されている。この窪み１２ＭＡ１は、一括封止体１２ＭＡの左右の長辺に左右対称に形成されている。また、窪み１２ＭＡ１は、製品領域ＭＲ外の余剰領域に形成されている。このように本実施の形態では、一括封止体１２ＭＡの長手方向中央の幅を狭くしたことにより、各一括封止体１２ＭＡの収縮に起因する配線基板母体１への応力をさらに緩和でき、その応力に起因する配線基板母体１の反りや捻れ等をさらに低減できるので、さらにボンディングワイヤ３Ａのボンダビリティを向上させることができ、カメラモジュールＣＭの歩留まりをさらに向上させることができる。ただし、このような窪み１２ＭＡ１の配置位置は一括封止体１２ＭＡの長手方向中央に限定されるものではなく、一括封止体１２ＭＡの左右の長辺に複数箇所形成しても良い。

次いで、図１２および図１３に示すように、配線基板母体１に対してハーフダイシング処理を施すことにより、一括封止体１２ＭＡを製品領域ＭＲ毎に分離する。図１２は、このハーフダイシング工程後の配線基板母体１のシステム系部品搭載面の全体平面図、図１３は、図１２の矢印ＸＣで示す方向から配線基板母体１を水平に見た場合の要部側面図をそれぞれ示している。このハーフダイシング処理は、一括封止体１２ＭＡが形成されたシステム系部品搭載面側から行う。配線基板母体１のシステム系部品搭載面には、第１方向Ｘに沿って直線状に延びる複数本の切り溝２０が、第２方向Ｙの所定の間隔毎に形成されている。切り溝２０は、ダイシングソーにより形成されている。この切り溝２０により、一括封止体１２ＭＡは、第２方向Ｙに沿って配置された複数の製品領域ＭＲ毎に完全に切断されているが、配線基板母体１は、切り溝２０の深さが配線基板母体１の厚さ方向の２／３程度の深さで止まっており完全には切断されていない。このように一括封止体１２ＭＡを切り溝２０により分離することにより、一括封止体１２ＭＡの収縮に起因する配線基板母体１への応力をさらに緩和でき、その応力に起因する配線基板母体１の反りや捻れ等をさらに低減できるので、さらにボンディングワイヤ３Ａのボンダビリティを向上させることができ、カメラモジュールＣＭの歩留まりをさらに向上させることができる。

ただし、切り溝２０は、一括封止体１２ＭＡを完全に分離するが配線基板母体１のシステム系部品搭載面に達していなくても良い。この場合でも上記一括封止体１２ＭＡの収縮に起因する配線基板母体１への応力を緩和できる。また、切り溝２０は、一括封止体１２ＭＡを完全に分離せず、一括封止体１２ＭＡの厚さ方向の途中の位置までに達するものでも良い。この場合でも上記応力をある程度緩和できる。

続いて、図１４に示すように、配線基板母体１の光学系部品搭載面の各製品領域ＭＲにセンサチップ２Ａをその主面（受光面、受光素子形成面）を上に向けた状態で搭載した後、各センサチップ２Ａと配線基板母体１の各製品領域ＭＲの配線とをボンディングワイヤ３Ａにより電気的に接続する。この時、本実施の形態では、配線基板母体１の反りや捻れ等が極めて小さい状態でワイヤボンディング処理ができるので、ボンディングワイヤ３Ａのボンダビリィティを向上させることができる。なお、図１４は、ワイヤボンディング工程後の配線基板母体１の製品領域ＭＲの要部側面図を示している。

次いで、図１５〜図１７に示すような鏡筒４を用意する。図１５は鏡筒４の上面から見た平面図、図１６は鏡筒の裏面から見た平面図、図１７は鏡筒の側面図をそれぞれ示している。鏡筒４の筒内には、既にＩＲフィルタ５が取り付けられている。また、この段階の鏡筒４には、平面で見ると鏡筒４の対角に位置する２つの角部に、また、側面で見ると鏡筒４の脚部に、配線基板母体１の光学系部品搭載面に沿ってほぼ水平に延びるような突出部４Ｃが鏡筒４と一体的に形成されている。突出部４Ｃは、鏡筒４と配線基板母体１との相対的な平面位置合わせに使用する部材であり、その裏面には、配線基板母体１の光学系部品搭載面に対して垂直に延びるようなボスピンと称する位置合わせピン４Ｃ１が形成されている。

続いて、図１８〜図２１に示すように、配線基板母体１の光学系部品搭載面に、センサチップ２Ａを覆うように複数の鏡筒４を接合する。図１８はこの工程後の配線基板母体１の光学系部品搭載面の全体平面図、図１９は図１８の矢印ＸＤに示す方向から配線基板母体１を水平に見た場合の側面図、図２０は図１８の要部拡大平面図、図２１は図２０のＸ２−Ｘ２線に相当する箇所の断面を部分的に示した一部破断断面図をそれぞれ示している。なお、図２１の二点鎖線Ｌ１は後の工程で配線基板母体１を切断してカメラモジュールを切り出す時のダイシングラインを示している。

配線基板母体１の光学系部品搭載面の各製品領域ＭＲには複数の鏡筒４が向きを同一にした状態で搭載されている。各鏡筒４は、上記突出部４Ｃの位置合わせピン４Ｃ１を、配線基板母体１の貫通孔１６内に挿入することで位置合わせ良く配置されている。本実施の形態では、上記のように貫通孔１６の開口周辺にレジンバリやレジンフラッシュが無く、また、貫通孔１６が封止材１２で埋め込まれてしまうこともないので、鏡筒４の裏面全面を配線基板母体１の光学系部品搭載面にしっかりと隙間無く接着することができる。したがって、鏡筒４内への異物の侵入を低減または防止でき、その異物侵入に起因する黒点不良の発生率を低減できるので、カメラモジュールＣＭの歩留まりを向上させることができる。

また、本実施の形態では、鏡筒４の位置合わせピン４Ｃ１が、鏡筒４の裏面の接着面（配線基板母体１と接着される面）から外れた位置に設けられている。鏡筒４の裏面の接着面に位置合わせピンが設けられていると、鏡筒４の裏面に接着剤を塗布する時にその位置合わせピンが邪魔になって鏡筒４の裏面に接着剤を上手く均一に塗布できない。このため、鏡筒４と配線基板母体１との間に接着不良による小さな隙間が形成され、その隙間を通じてその後の製造工程中に発生した異物が鏡筒４内に入り込み黒点不良等のような光学不良が発生し、カメラモジュールの歩留まりが著しく低下する場合がある。これに対して、本実施の形態では、鏡筒４の位置合わせピン４Ｃ１が鏡筒４の裏面の接着面から離れた位置にあり、鏡筒４の裏面の接着面に存在しないので、鏡筒４の裏面の接着面を平坦にすることができる。このため、鏡筒４の裏面の接着面全面に接着剤を均一に塗布することができるので、鏡筒４の裏面の接着面全面を配線基板母体１の光学系部品搭載面にしっかりと隙間無く接着することができる。したがって、鏡筒４内への異物の侵入を低減または防止でき、その異物侵入に起因する黒点不良の発生率を低減できるので、カメラモジュールＣＭの歩留まりを向上させることができる。

また、本実施の形態では、図１８の第１方向Ｘに隣接する鏡筒４の各々の突出部４Ｃの位置がずれて配置されているので、その隣接する鏡筒４の各々の突出部４Ｃが互いに干渉しない位置に配置されている。このため、第１方向Ｘに隣接する鏡筒４間の間隔をつめて配置することができる。したがって、鏡筒４に突出部４Ｃを設けたからといって配線基板母体４の平面積が極端に大きくなることもないので、材料費が増大することも無く、カメラモジュールＣＭの製造コストを低く抑えることができる。

また、本実施の形態では、突出部４Ｃを鏡筒４の左右の対角に１つずつ設けたことにより、鏡筒４を配線基板母体１の光学系部品搭載面に接着する時の安定性を向上させることができる。また、突出部４Ｃを鏡筒４の左右の対角に１つずつ設けた場合、鏡筒４の１辺から２つの突出部４Ｃを突出させる場合に比べて、後の配線基板母体１を切断する際に突出部４Ｃの切断量（幅）を小さくできるので、切断工程時に鏡筒４に加わる力を低減できる。

ただし、突出部４Ｃは、２個に限定されるものではなく種々変更可能であり、例えば１個または３個でも良い。また、鏡筒４の１つの辺から２個の突出部４Ｃが突出されるような構成でも良い。

ここで、上記鏡筒４を配線基板母体１に接合する方法の一例を説明する。図２２は、その鏡筒４の接着工程の説明図、図２３は図２２を側面方向から見た場合の鏡筒４の接着工程の説明図である。まず、鏡筒治具２１の複数の保持窪み２１Ａの各々に、鏡筒４をその裏面を上に向けた状態で収容した後、個々の鏡筒４を真空吸引により仮固定する。続いて、鏡筒治具２１の上面にメタルマスク２２を被せた後、メタルマスク２２上に所定量の接着剤２３を塗布し、これをスキージ２４の移動により引き伸ばす。これにより、接着剤２３をメタルマスク２２を介して複数の鏡筒４に対して一括的に、かつ、各々の鏡筒４の裏面の接着面に対して選択的に塗布する。この時、本実施の形態では、上記のように鏡筒４の位置合わせピン４Ｃ１が鏡筒４の裏面の接着面から離れた位置にあり、鏡筒４の裏面の接着面に存在しないので、鏡筒４の裏面全面に接着剤を均一に塗布することができる。鏡筒４の上記位置合わせピン４Ｃ１は、メタルマスク２２に形成された貫通孔を通じてメタルマスク２２の上面から１ｍｍ程度突出されるような状態とされているが、接着剤塗布工程では、この位置合わせピン４Ｃ１に接着剤２３が塗布されないようにする。これは、位置合わせピン４Ｃ１に接着剤２３が塗布されるとメタルマスク２２の上記貫通孔を通じて接着剤が鏡筒４側に流れ込み、鏡筒治具２１と鏡筒４とが接着剤２３により接着されてしまう不具合が生じる場合があるからである。そこで、本実施の形態では、図２２に示すように、櫛歯状のスキージ２４を用いることにより、スキージ２４が位置合わせピン４Ｃ１に当たらないように、すなわち、接着剤２３が位置合わせピン４Ｃ１に塗布されないようにしている。これにより、鏡筒治具２１と鏡筒４とが接着されてしまう不具合を回避できる。

図２４は上記鏡筒４の接着工程中に使用するメタルマスク２２の単位領域（１個の鏡筒４分の領域）の平面図、図２５は図２４のＸ３−Ｘ３線の断面図、図２６は図２４のＹ２−Ｙ２線の断面図をそれぞれ示している。図２４の平面枠状の印刷領域２２Ａが鏡筒４の裏面の接着剤塗布面に対応している。また、印刷領域２２Ａの内側と外側とがマスク領域２２Ｂとされている。印刷領域２２Ａの四辺近傍には、メタルマスク２２の上下面を貫通する貫通孔２２Ｃが形成されている。この貫通孔２２Ｃは、鏡筒４の位置合わせピン４Ｃ１が挿入される部分である。

本実施の形態では、メタルマスク２２の印刷領域２２Ａが、メタルマスク２２の厚さ方向に沿って網目部分２２Ａ１と中空部分２２Ａ２とに分かれている。メタルマスク２２Ａは、接着剤塗布工程に際して上記中空部分２２Ａ２が鏡筒４の裏面側に向くように鏡筒治具２１に載置される。メタルマスク２２の上面に供給された接着剤２３は、図２５および図２６の矢印Ａで示すように、網目部分２２Ａ１の微細な開口を通じて中空部分２２Ａ２に収容されて鏡筒４の裏面に塗布されるようになっている。

上記網目部分２２Ａ１は、メタルマスク２２の母材のメタル板をエッチング処理により網目状にパターニングすることで形成されている。また、中空部分２２Ａ２は、メタルマスク２２の母材のメタル板の厚さ方向の途中の深さまでをエッチング処理により除去することで形成されている。印刷領域２２Ａに網目部分２２Ａ１を設けないで完全にメタルマスク２２の上下面を貫通するような開口を形成することもできるが、その場合、印刷領域２２Ａ中に、中央のマスク領域２２Ｂを吊るための吊りパターンが必要となるため、その吊りパターンがマスクになってその吊りパターン部分に対応する鏡筒４の裏面部分に接着剤２３を塗布できず、その部分で鏡筒４と配線基板母体１との間に隙間ができる結果、その隙間から異物が侵入することでカメラモジュールＣＭの歩留まりが低下する場合がある。これに対して、本実施の形態では、網目部分２２Ａ１を形成したことにより、幅の広い吊りパターンを設けなくても中央のマスク領域２２Ｂを支持できるので、鏡筒４の裏面の全面に接着剤２３を塗布できる。また、鏡筒４の裏面に塗布された接着剤２３は網目部分２２Ａ１があるので供給側に戻ることもない。さらに、図２７は、メタルマスク２２を取り除いた時に鏡筒４の裏面に印刷された接着剤２３の様子を示している。鏡筒４の裏面には、接着剤２３がメタルマスク２２の中空部分２２Ａ２に形取られた状態で形成されている。本実施の形態によれば、鏡筒４の裏面に印刷される接着剤２３の塗布量を、中空部分２２Ａ２の深さにより決めることができるので、鏡筒４の裏面全面における接着剤２３の塗布量（塗布膜厚）を高い精度で制御できる。これらにより、本実施の形態によれば、鏡筒４の裏面の接着面全面に接着剤２３を均一に塗布できる。

次いで、上記のように鏡筒４の裏面に接着剤２３を塗布し、メタルマスク２２を取り外した後、図２８に示すように、図１４で説明した製造工程後の配線基板母体１と、鏡筒治具２１内の鏡筒４とを相対させる。この時、配線基板母体１のセンサチップ２Ａが搭載された光学系部品搭載面を、鏡筒治具２１の鏡筒４の裏面に向けた状態で相対させる。続いて、配線基板母体１と鏡筒４との相対的な平面位置を合わせた状態で配線基板母体１を鏡筒４側に押し付けることで、図２９に示すように、配線基板母体１の光学系部品搭載面と鏡筒４の裏面とを接着剤２３により接合する。この時、各鏡筒４の位置合わせピン４Ｃ１が配線基板母体１の貫通孔１６に挿入されることで、配線基板母体１と各鏡筒４との相対的な平面位置合わせが行われている。以上のようにして配線基板母体１と鏡筒４とを接合する。本実施の形態では、鏡筒４の裏面全面に接着剤を均一に塗布することができるので、鏡筒４の裏面全面を配線基板母体１の光学系部品搭載面にしっかりと隙間無く接着させることができる。したがって、鏡筒４内への異物侵入を低減または防止でき、その異物侵入に起因する黒点不良の発生率を低減できるので、カメラモジュールＣＭの歩留まりを向上させることができる。

次に、上記のように配線基板母体１の光学系部品搭載面に複数の鏡体４を接合した後、図３０および図３１に示すように、鏡筒４の頭部側開口部を塞ぐように保護フィルム２５を貼り付ける。図３０は保護フィルム２５の貼り付け工程後の配線基板母体１の光学系部品搭載面の全体平面図、図３１は図３０の矢印ＹＢに示す方向から配線基板母体１を水平に見た場合の側面図をそれぞれ示している。この保護フィルム２５は、鏡筒４内のＩＲフィルタ５上に異物が付着すると、シミ不良（ＩＲフィルタ５上の異物がぼけた像となってセンサチップ２Ａ上に影を落とすことにより生じる不良）の原因となるので、この後の製造工程中に鏡筒４内に異物が入り込まないようにするための保護部材である。続いて、図３２および図３３に示すように、保護フィルム２５を貼り付けたまま、配線基板母体１に対してフルダイシング処理を施すことにより、配線基板母体１を個々の配線基板１Ａ毎に完全に分離する。図３２は、このフルダイシング工程後の配線基板母体１のシステム系部品搭載面の全体平面図、図３３は、図３２の矢印ＹＣで示す方向から配線基板母体１を水平に見た場合の要部側面図をそれぞれ示している。ダイシングは、鏡筒４が搭載されている光学系部品搭載面側から行う。ダイシングラインＬ１，Ｌ２は、配線基板母体１がダイシングソーにより切断されたラインを示している。ダイシングラインＬ１は、図３２の第２方向Ｙに沿って直線上に延び、ダイシングラインＬ２は、ダイシングラインＬ１に直交する第１方向Ｘに沿って直線上に延びている。この時、鏡筒４の突出部４Ｃおよび位置合わせピン４Ｃ１も切断される。また、一括封止体１２ＭＡの側部も切断されることにより、封止体１２Ｍの側面が配線基板１Ａの上下面に対してほぼ垂直に形成される。

次いで、図３４に示すように、保護フィルム２５を貼り付けたまま、配線基板１Ａの接続端子１５にフレキシブル配線基板１０の配線をＡＣＦ等のような接合部材９を通じて接合する。続いて、保護フィルム２５を剥がした後、図３５に示すように、鏡筒４の頭部に、上記光学レンズ７を内蔵するレンズホルダ６を取り付け、さらに、レンズホルダ６と鏡筒４との連結部に接着剤を塗布することでレンズホルダ６を鏡筒４にしっかりと固定する。以上のようにして図１に示したカメラモジュールＣＭを製造する。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

例えばカメラモジュールＣＭの配線基板１Ａの絶縁材料としてＢＴレジンまたはアラミド不織布材等のような他の絶縁材料を用いても良い。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野であるＣＭＯＳイメージセンサを用いたカメラモジュールに適用した場合について説明したが、それに限定されるものではなく、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサを用いたカメラモジュール等のような他のカメラモジュールにも適用できる。

本発明の半導体装置は、固体撮像装置およびその製造方法に適用できる。

１ 配線基板母体
１Ａ 配線基板
２Ａ 光センサ用の半導体チップ（第２電子部品）
２Ｂ ロジック用の半導体チップ（第１電子部品）
２Ｃ メモリ用の半導体チップ（第１電子部品）
３Ａ〜３Ｃ ボンディングワイヤ
４ 鏡筒（枠体）
４Ａ 仕切板
４Ｂ 開口部
４Ｃ 突出部
４Ｃ１ 位置合わせピン
５ ＩＲフィルタ
６ レンズホルダ（レンズ保持部）
６Ａ 受光窓
７ 光学レンズ
８ 裏絞り
９ 接合部材
１０ フレキシブル配線基板
１１ チップ部品（第１電子部品）
１２ 封止材
１２Ｍ 封止体
１２ＭＡ 一括封止体
１２ＭＣ，１２ＭＲ，１２ＭＧ 封止材
１２ＭＡ１ 窪み
１５ 接続端子
１６ 貫通孔
１７Ａ，１７Ｂ 導体パターン
１８Ａ 貫通孔
２０ 切り溝
２１ 鏡筒治具
２１Ａ 保持窪み
２２ メタルマスク
２２Ａ 印刷領域
２２Ａ１ 網目部分
２２Ａ２ 中空部分
２２Ｂ マスク領域
２３ 接着剤
２４ スキージ
２５ 保護フィルム
ＣＭ カメラモジュール（固体撮像装置）
ＭＲ 製品領域

Claims (8)

1. 主面と前記主面とは反対側にある裏面とを有する配線基板と、
   前記主面上に搭載された光センサ用の半導体チップと、
   前記配線基板の主面上に前記半導体チップを平面的に囲むように配置された枠体と、
   前記枠体に搭載され、前記半導体チップと向かい合うように前記枠体に配置された光学レンズと、を有し、
   前記枠体は、前記配線基板の主面に対向する第１面を有し、
   前記第１面は、前記配線基板と接着するための第１部分と、前記第１部分よりも前記光学レンズから離れる方向に配置され、前記半導体チップと前記光学レンズとの位置合わせを行うための第２部分と、を備え、
   前記第２部分は、前記配線基板の前記主面から前記裏面に向かう方向に対して前記第１部分よりも突出しており、
   前記配線基板と前記枠体の第１部分とは接着剤により固定され、平面視において前記第１部分と前記第２部分との間に前記接着剤が存在しない領域を有していることを特徴とする固体撮像装置。
2. 主面と前記主面とは反対側にある裏面とを有する配線基板と、
   前記主面上に搭載された光センサ用の半導体チップと、
   前記配線基板の主面上に前記半導体チップを平面的に囲むように配置された枠体と、
   前記枠体に搭載され、前記半導体チップと向かい合うように前記枠体に配置された光学レンズと、を有し、
   前記枠体は、前記配線基板の主面に対向する第１面を有し、
   前記第１面は、前記配線基板と接着するための第１部分と、前記第１部分よりも前記光学レンズから離れる方向に配置され、前記半導体チップと前記光学レンズとの位置合わせを行うための第２部分と、を備え、
   前記第２部分は、前記配線基板の前記主面から前記裏面に向かう方向に対して前記第１部分よりも突出しており、
   前記第１部分には、前記半導体チップを取り囲む接着領域が形成され、前記第２部分が前記接着領域よりも前記半導体チップから離れた位置に配置されていることを特徴とする固体撮像装置。
3. 主面と前記主面とは反対側にある裏面とを有する配線基板と、
   前記主面上に搭載された光センサ用の半導体チップと、
   前記配線基板の主面上に前記半導体チップを平面的に囲むように配置された枠体と、
   前記枠体に搭載され、前記半導体チップと向かい合うように前記枠体に配置された光学レンズと、を有する固体撮像装置であって、
   前記枠体は、前記配線基板の主面に対向する第１面を有し、
   前記第１面は、前記配線基板と接着するための第１部分と、前記第１部分よりも前記光学レンズから離れる方向に配置され、前記半導体チップと前記光学レンズとの位置合わせを行うための第２部分と、を備え、
   前記第２部分は、前記配線基板の前記主面から前記裏面に向かう方向に対して前記第１部分よりも突出しており、
   前記枠体と前記配線基板は前記枠体の第１部分において、接着剤により接着され、前記第２部分は前記第１部分と離れて配置されていることを特徴とする固体撮像装置。
4. 前記枠体は四角形状を有し、前記第２部分は前記四角形状の角部に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
5. 前記配線基板は、ガラスエポキシ系樹脂を絶縁材料とする基板であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
6. 前記光学レンズと前記半導体チップとの間にＩＲフィルタが配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
7. 前記半導体チップは複数のボンディングパッドが配置された主面を有し、
   前記配線基板の前記主面には前記ボンディングパッドとボンディングワイヤにより電気的に接続されたランドが配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
8. 前記配線基板は、前記固体撮像装置内の回路と外部装置とを電気的に接続するための接続端子を有し、
   前記接続端子に接合部材を介してフレキシブル配線基板が電気的に接合されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。

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