JP5095113B2 - Solid-state imaging device manufacturing method and solid-state imaging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体撮像装置の製造方法、及び固体撮像装置に関し、更に詳しくは、イメージングチップのイメージセンサをカバー部材で封止したセンサーパッケージを樹脂で封止する固体撮像装置の製造方法、及び固体撮像装置に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a solid-state imaging device and a solid-state imaging device, and more particularly, a method for manufacturing a solid-state imaging device in which a sensor package in which an image sensor of an imaging chip is sealed with a cover member is sealed with resin, and solid The present invention relates to an imaging apparatus.
ＣＣＤやＣＭＯＳタイプ等の固体撮像装置を使用したデジタルカメラやビデオカメラが普及している。また、パーソナルコンピュータや携帯電話、電子手帳等の電子機器に固体撮像装置とメモリとを組み込み、撮影機能を付加することも行なわれている。固体撮像装置は、これが組み込まれる電子機器等の外形サイズに対する影響が大きいため、その小型化が望まれている。 Digital cameras and video cameras that use a solid-state imaging device such as a CCD or CMOS type have become widespread. In addition, a solid-state imaging device and a memory are incorporated in an electronic device such as a personal computer, a mobile phone, and an electronic notebook, and a photographing function is added. Since the solid-state imaging device has a large influence on the external size of an electronic device or the like in which the solid-state imaging device is incorporated, it is desired to reduce the size thereof.
小型化のために、ベアチップと同程度のサイズでパッケージングを行なうことのできるチップサイズパッケージ（以下、ＣＳＰと略称する）を利用した固体撮像装置が発明されている。このＣＳＰタイプの固体撮像装置は、例えば、上面にＣＣＤ等のイメージセンサと入出力パッドとが形成されたイメージングチップと、このイメージングチップの上面にスペーサーを介して接合されてイメージセンサを封止するカバーガラス（カバー部材）と、外部に接続するための外部電極とから構成されている（例えば、特許文献１参照）。 In order to reduce the size, a solid-state imaging device using a chip size package (hereinafter abbreviated as CSP) that can be packaged with a size comparable to that of a bare chip has been invented. In this CSP type solid-state imaging device, for example, an imaging chip in which an image sensor such as a CCD and an input / output pad are formed on an upper surface and an upper surface of the imaging chip are bonded via a spacer to seal the image sensor. It is comprised from the cover glass (cover member) and the external electrode for connecting to the exterior (for example, refer patent document 1).
ＣＳＰタイプの固体撮像装置は、例えば次のような手法で作成される。
１．シリコンウエハの上面に多数のイメージセンサと、これらに対応した入出力パッドとを形成する。
２．シリコンウエハ上に、各イメージセンサの外周を取り囲むスペーサーを形成する。
３．シリコンウエハの上面に、スペーサーを介してカバーガラスの基材であるガラス基板を接合し、各イメージセンサを封止する。
４．各イメージセンサに対応する外部電極をシリコンウエハに形成する。
５．シリコンウエハとガラス基板とをダイシング等により個片化する。
The CSP type solid-state imaging device is created by the following method, for example.
1. A large number of image sensors and input / output pads corresponding to these are formed on the upper surface of the silicon wafer.
2. A spacer surrounding the outer periphery of each image sensor is formed on the silicon wafer.
3. A glass substrate which is a base material of a cover glass is bonded to the upper surface of the silicon wafer via a spacer, and each image sensor is sealed.
4). External electrodes corresponding to the image sensors are formed on the silicon wafer.
5. The silicon wafer and the glass substrate are separated into pieces by dicing or the like.
ＣＳＰタイプの固体撮像装置は、ベアチップと同程度の非常に小さな外形サイズとなるため、多数の外部電極はイメージングチップの下面に設けられる。そのため、従来のＣＳＰタイプの固体撮像装置では、外部電極の形成工程において、イメージングチップの上面に設けられた入出力パッドと、下面の外部電極とを接続する配線も行なわれている。この配線には、イメージングチップを貫通して形成される貫通配線や、イメージングチップの側面に形成される側面配線が用いられている。 Since the CSP type solid-state imaging device has a very small outer size comparable to that of a bare chip, a large number of external electrodes are provided on the lower surface of the imaging chip. Therefore, in the conventional CSP type solid-state imaging device, in the external electrode forming step, wiring for connecting the input / output pad provided on the upper surface of the imaging chip and the external electrode on the lower surface is also performed. As this wiring, a through wiring formed through the imaging chip or a side wiring formed on the side surface of the imaging chip is used.
貫通配線を用いた外部電極形成工程は、例えば、次のような手法で形成される（非特許文献１参照）。
１．シリコンウエハに下面から入出力パッドまで達する貫通穴を形成する。
２．貫通穴の内壁面に絶縁膜を形成する。
３．貫通穴内に銅メッキで貫通配線を形成する。
４．シリコンウエハの下面に貫通配線と導通する二次配線を形成する。
５．二次配線上にハンダボールを形成する。
The external electrode forming step using the through wiring is formed by the following method, for example (see Non-Patent Document 1).
1. A through hole is formed in the silicon wafer from the lower surface to the input / output pad.
2. An insulating film is formed on the inner wall surface of the through hole.
3. A through wiring is formed by copper plating in the through hole.
4). A secondary wiring that is electrically connected to the through wiring is formed on the lower surface of the silicon wafer.
5. A solder ball is formed on the secondary wiring.
また、側面配線を用いた外部電極形成工程は、例えば、次のような手法で形成される（例えば、特許文献２参照）。
１．シリコンウエハの下面に補強板を接合する。
２．補強板の下面に二次配線を形成する。
３．ダイシング後に固体撮像装置の側面となる部分に、補強板の下面から入出力パッドまで達する切欠を形成する。
４．切欠内に入出力パッドと二次配線とを接続する導電膜を形成する。
５．二次配線上にハンダボールを形成する。
切欠内に設けられた導電膜は、シリコンウエハがダイシングされることにより、固体撮像装置の側面に配置され、側面配線となる。
1. A reinforcing plate is bonded to the lower surface of the silicon wafer.
2. Secondary wiring is formed on the lower surface of the reinforcing plate.
3. A notch that extends from the lower surface of the reinforcing plate to the input / output pad is formed in a portion that becomes the side surface of the solid-state imaging device after dicing.
4). A conductive film connecting the input / output pad and the secondary wiring is formed in the notch.
5. A solder ball is formed on the secondary wiring.
The conductive film provided in the cutout is disposed on the side surface of the solid-state imaging device by dicing the silicon wafer, and serves as side wiring.
上記貫通配線の作成には、多数回のエッチングや洗浄、成膜、メッキなどの作業が必要となり、工数が非常に多い。更に、専用装置（例えば、エッチャー，ＣＶＤ装置，メッキ装置等）が多数必要となるため、高コストであるという問題がある。また、電気特性や信頼性等の品質をクリアするために、貫通穴形状や絶縁膜厚さ、導電ペーストの厚さ等の条件出しや、評価に時間がかかるという問題もある。 The creation of the through wiring requires many operations such as etching, cleaning, film formation, and plating, and the number of man-hours is very large. Furthermore, since a large number of dedicated devices (for example, an etcher, a CVD device, a plating device, etc.) are required, there is a problem that the cost is high. In addition, in order to clear quality such as electrical characteristics and reliability, there is a problem that it takes time to determine the conditions such as the shape of the through hole, the insulating film thickness, the thickness of the conductive paste, and the evaluation.
側面配線は、上記貫通配線と同じ理由により高コストである。更に、イメージングチップの側面から下面まで配線を引き回すため、入出力パッドのピッチが３５０μｍ以上必要となり、固体撮像装置のサイズも大きくなる。固体撮像装置のサイズが大きくなると、シリコンウエハへのイメージセンサの面付け数が減るため、コストがアップする。 Side wiring is expensive because of the same reason as the through wiring. Further, since the wiring is routed from the side surface to the lower surface of the imaging chip, the pitch of the input / output pads is required to be 350 μm or more, and the size of the solid-state imaging device is increased. As the size of the solid-state imaging device increases, the number of impositions of the image sensor on the silicon wafer decreases, and the cost increases.
特許文献１には、外部電極の設けられていないＣＳＰタイプの固体撮像装置（以下、センサーパッケージと称する）を配線板上に固着し、センサーパッケージの入出力パッドと配線板の導体パッドとの間をボンディングワイヤで結線し、その後にセンサーパッケージの外周を封止用樹脂で封止する固体撮像装置のパッケージ形態が開示されている。 In Patent Document 1, a CSP-type solid-state imaging device (hereinafter referred to as a sensor package) having no external electrode is fixed on a wiring board, and between an input / output pad of the sensor package and a conductor pad of the wiring board. A package form of a solid-state imaging device is disclosed in which the outer periphery of the sensor package is sealed with a sealing resin.
上記樹脂封止パッケージによれば、パッケージ完了後の固体撮像装置のサイズは若干大きくなるものの、従来の半導体装置の後工程の技術と設備とが利用できるため、ローコストに製造することができ、上記貫通配線及び側面配線の問題点を解消することができる。また、イメージングチップ、スペーサー、カバーガラスで囲まれる空間を封止用樹脂で封止することができるので、この空間内に水分が浸入することにより生じるカバーガラスの曇りや、イメージセンサの電気動作不良等を防止することもできる。 According to the resin-encapsulated package, although the size of the solid-state imaging device after completion of the package is slightly increased, it is possible to manufacture at a low cost because the technology and equipment for the post-process of the conventional semiconductor device can be used. Problems with through wiring and side wiring can be solved. In addition, since the space surrounded by the imaging chip, spacer, and cover glass can be sealed with sealing resin, fogging of the cover glass caused by moisture entering the space and poor image sensor electrical operation. Etc. can also be prevented.
しかし、上記特許文献１には、カバーガラスの上面を保護しながらその外周を樹脂封止する方法が記載されていない。カバーガラスの上面が樹脂により塞がれ、または汚損されると歩留りが悪化し、コストがアップしてしまうため、適切な樹脂封止方法の確立が望まれている。 However, Patent Document 1 does not describe a method of resin-sealing the outer periphery of the cover glass while protecting the upper surface of the cover glass. When the upper surface of the cover glass is blocked or soiled by the resin, the yield is deteriorated and the cost is increased. Therefore, establishment of an appropriate resin sealing method is desired.
また、従来は配線板上に個別に実装されていた複数のＩＣチップを１つのパッケージ内に実装してシステム化を図るシステムインパッケージ（以下、ＳＩＰと略称する）の要求が高まっている。上記センサーパッケージを用いてＳＩＰを作成する場合、ガラスカバーを外部に露呈させなければならないため、ＣＰＵやメモリ等のＳＩＰのように外部にチップの一部を露呈させる必要の無いものに比べ、センサーパッケージの配置等に工夫が必要となる。 In addition, there is an increasing demand for a system-in-package (hereinafter abbreviated as “SIP”) in which a plurality of IC chips that have been individually mounted on a wiring board in the past are mounted in a single package for systemization. When creating a SIP using the sensor package, the glass cover must be exposed to the outside. Compared to a SIP that does not require a part of the chip to be exposed to the outside, such as a SIP such as a CPU or memory. It is necessary to devise the arrangement of the package.
また、樹脂封止パッケージは、従来から様々な半導体素子に用いられているが、封止用樹脂と配線板との吸湿による問題が知られている。その問題とは、樹脂封止パッケージされた半導体装置をリフロー装置等でハンダ付けする際に、封止用樹脂に吸い込まれた水分が加熱されて水蒸気爆発を起こし、封止用樹脂、または封止用樹脂とセンサーパッケージとの界面にクラックが生じ、封止用樹脂がセンサーパッケージや配線板から剥がれるというものである。 Resin-sealed packages are conventionally used for various semiconductor elements, but problems due to moisture absorption between the sealing resin and the wiring board are known. The problem is that when a semiconductor device packaged with resin is soldered with a reflow device or the like, the moisture sucked into the sealing resin is heated to cause a steam explosion, and the sealing resin or sealing Cracks occur at the interface between the resin for the sensor and the sensor package, and the sealing resin is peeled off from the sensor package or the wiring board.
上記問題が特許文献１記載の固体撮像装置に発生した場合、封止用樹脂のクラックや剥がれにより、入出力パッドや導体パッドに接続されたボンディングワイヤが外れ、固体撮像装置が動作不能となる。また、取り込まれた水分によって封止用樹脂からイオン性不純物が溶出し、これがＡｌで形成された入出力パッドの電気化学的な分解反応を促進させて腐食させることもある。更には、封止用樹脂がセンサーパッケージや配線板から剥がれるときに、スペーサーやカバーガラスが封止用樹脂と一緒に動いてイメージングチップから剥がれてしまい、カバーガラスの曇りやイメージセンサの電気動作不良等が発生する。 When the above-described problem occurs in the solid-state imaging device described in Patent Document 1, the bonding wire connected to the input / output pad and the conductor pad is disconnected due to cracking or peeling of the sealing resin, and the solid-state imaging device becomes inoperable. In addition, ionic impurities are eluted from the encapsulating resin by the incorporated moisture, and this may accelerate the electrochemical decomposition reaction of the input / output pad made of Al and corrode it. Furthermore, when the sealing resin is peeled off from the sensor package or wiring board, the spacer or cover glass moves together with the sealing resin and peels off from the imaging chip, resulting in fogging of the cover glass or poor image sensor electrical operation. Etc. occur.
以上のように、固体撮像装置では、封止用樹脂の吸湿により様々な問題が発生するが、特許文献１には、湿度による問題を解決する手法は何ら開示されておらず、固体撮像装置の適切な耐湿手法の確立が望まれている。 As described above, in the solid-state imaging device, various problems occur due to moisture absorption of the sealing resin. However, Patent Document 1 does not disclose any technique for solving the problem due to humidity. Establishment of appropriate moisture resistance method is desired.
本発明は、上記各問題を解決するためになされたもので、カバーガラスを適切に保護しながら樹脂封止を行ない、かつ湿度による悪影響を防止することができる固体撮像装置の製造方法、及び固体撮像装置を提供する。 The present invention has been made to solve the above-described problems. A solid-state imaging device manufacturing method capable of performing resin sealing while appropriately protecting a cover glass and preventing adverse effects due to humidity, and solid An imaging device is provided.
上記課題を解決するために、本発明の固体撮像装置の製造方法は、イメージセンサをカバー部材で封止したセンサーパッケージを集合配線板上に固着するダイボンド工程と、各センサーパッケージの入出力パッドと、各センサーパッケージに対応して集合配線板に設けられた内部電極とをボンディングワイヤで接続するワイヤボンド工程と、各カバー部材の上面と集合配線板の下面とを上側モールドダイと下側モールドダイとで挟み込み、上側モールドダイと下側モールドダイとで形成されるキャビティー内に封止用樹脂を充填して各センサーパッケージの外周を封止する封止工程と、封止用樹脂を加熱して硬化させるモールドキュア工程と、集合配線板及び封止用樹脂をセンサーパッケージごとに裁断する個片化工程とから構成している。ダイボンド工程でセンサーパッケージを集合配線板の固着部に固着する際に使用するダイアタッチ材のガラス転位温度は、モールドキュア工程の加熱硬化温度よりも低くしている。 In order to solve the above-described problems, a method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention includes a die bonding step of fixing a sensor package in which an image sensor is sealed with a cover member on an assembly wiring board, input / output pads of each sensor package The wire bonding step of connecting the internal electrodes provided on the collective wiring board corresponding to each sensor package with bonding wires, and the upper mold die and the lower mold die of the upper surface of each cover member and the lower surface of the collective wiring board And a sealing step of sealing the outer periphery of each sensor package by filling the cavity formed by the upper mold die and the lower mold die with a sealing resin, and heating the sealing resin. And a mold curing process for curing and an individual wiring process for cutting the assembly wiring board and the sealing resin for each sensor package. The glass transition temperature of the die attach material used when the sensor package is fixed to the fixing portion of the assembly wiring board in the die bonding process is lower than the heat curing temperature in the mold curing process.
上記製造方法によれば、封止工程で上側モールドダイがカバー部材の上面を保護するため、封止用樹脂がカバー部材の上面に付着するのを防止することができる。これにより、封止用樹脂がカバー部材を汚損することによる歩留りの悪化を防止することができ、かつカバー部材の上面以外の部分を適切に封止することができる。また、多数の固体撮像装置を一括して製造できるため、コストを低減することができる。また、ダイアタッチ材のガラス転位温度をモールドキュア工程の加熱硬化温度よりも低くしたので、モールドキュア開始直後のまだ温度が低い状態で、ダイアタッチ材がガラス転位温度に達するため、イメージングチップと集合配線板との熱膨張係数の差を吸収して、封止用樹脂のクラックや剥がれを防止することができる。なお、ダイアタッチ材のガラス転位温度としては、例えば５０〜８０°Ｃ、熱膨張係数は８０〜１００ｐｐｍ／°Ｃ程度が好ましい。 According to the above manufacturing method, the upper mold die protects the upper surface of the cover member in the sealing step, so that the sealing resin can be prevented from adhering to the upper surface of the cover member. Thereby, deterioration of the yield due to the sealing resin fouling the cover member can be prevented, and portions other than the upper surface of the cover member can be appropriately sealed. In addition, since a large number of solid-state imaging devices can be manufactured together, the cost can be reduced. In addition, since the glass transition temperature of the die attach material is lower than the heat curing temperature of the mold cure process, the die attach material reaches the glass transition temperature in a state where the temperature is still low immediately after the start of the mold cure. The difference in thermal expansion coefficient from the wiring board can be absorbed to prevent the sealing resin from cracking or peeling off. The glass transition temperature of the die attach material is preferably about 50 to 80 ° C. and the thermal expansion coefficient is about 80 to 100 ppm / ° C., for example.
また、センサーパッケージと、これと協働する少なくとも一つの協働チップとを同じ集合配線板上に固着してＳＩＰを形成する場合には、カバー部材の上面が協働チップによって隠れないようにセンサーパッケージと協働チップとを配線板上に固着するとともに、カバー部材の上面が封止用樹脂で汚損されないように、カバー部材の上面に上側モールドダイを当接させて樹脂封止を行なう。これにより、ＳＩＰを用いた固体撮像装置においても、歩留りの悪化を防止することができ、かつカバー部材の上面以外の部分を適切に封止することができる。また、ＳＩＰを用いた固体撮像装置も多数個を一括して製造できるため、コストを低減することができる。 In addition, when the SIP is formed by fixing the sensor package and at least one cooperating chip cooperating with the sensor package on the same assembly wiring board, the sensor is arranged so that the upper surface of the cover member is not hidden by the cooperating chip. The package and the cooperating chip are fixed on the wiring board, and the upper mold die is brought into contact with the upper surface of the cover member so that the upper surface of the cover member is not soiled by the sealing resin, and resin sealing is performed. Thereby, also in the solid-state imaging device using SIP, it is possible to prevent the yield from being deteriorated and to appropriately seal the portions other than the upper surface of the cover member. In addition, since a large number of solid-state imaging devices using SIP can be manufactured at a time, the cost can be reduced.
また、上記センサーパッケージを集合配線板の固着部に固着する際に、フイルム状のダイアタッチ材を使用している。ペースト状または液体状のダイアタッチ材を使用する場合、塗布厚を厳密に管理しないと集合配線板上の各カバー部材の高さ寸法が不均一となり、上側モールドダイとカバーガラスとの間に隙間が生じて、封止用樹脂により汚損される。しかし、厚さ均一性を有するフイルム状のダイアタッチ材を使用することによって、集合配線板上の各カバー部材の高さ寸法にばらつきがなくなるため、各カバー部材の上面をより確実に保護することができ、封止用樹脂のカバー部材への汚損によって歩留りが悪化するのを防止することができる。 Further, when the sensor package is fixed to the fixing portion of the assembly wiring board, a film-like die attach material is used. When using a paste or liquid die attach material, the height of each cover member on the assembly wiring board will be non-uniform unless the coating thickness is strictly controlled, and there will be a gap between the upper mold die and the cover glass. Occurs and is soiled by the sealing resin. However, the use of a film-like die attach material with uniform thickness eliminates variations in the height of each cover member on the assembly wiring board, so that the upper surface of each cover member can be more reliably protected. It is possible to prevent the yield from deteriorating due to contamination of the sealing resin to the cover member.
また、カバー部材の上面への封止用樹脂の付着をより確実に防止するために、カバー部材の上面を保護シートで覆う保護工程を設けてもよい。これによれば、カバー部材の上面を確実に保護することができ、樹脂封止のカバー部材への汚損による歩留りの悪化を防止することができる。また、弾性及び柔軟性を有する保護シートを使用することにより、カバーガラスの高さバラツキが保護シートにより吸収されるため、モールドダイの加圧力がセンサーパッケージに直接加わるのを防止することができる。 Moreover, in order to more reliably prevent the sealing resin from adhering to the upper surface of the cover member, a protection step of covering the upper surface of the cover member with a protective sheet may be provided. According to this, the upper surface of a cover member can be protected reliably, and the deterioration of the yield by the stain | pollution | contamination to the cover member of resin sealing can be prevented. Further, by using a protective sheet having elasticity and flexibility, the cover sheet height variation is absorbed by the protective sheet, so that the pressure applied by the mold die can be prevented from being directly applied to the sensor package.
上記保護工程では、イメージセンサの受光面よりも大きく、かつカバー部材の上面よりも小さい外形形状を有する保護シートを使用し、この保護シートの端縁が、イメージセンサの端縁とカバー部材の上面の端縁との間に納まるようにカバー部材の上面に貼付する。保護シートの端縁がカバー部材の外側にはみ出ると、封止用樹脂の充填により保護シートの端部が捲れて封止用樹脂の中に入り込むことがある。このような状態となった保護シートをカバー部材から剥がすと、封止用樹脂には保護シートが入り込んでいた部分に窪みができてしまい、封止性能及び外観品質が低下する。本発明では、保護シートの端部がカバー部材の上面からはみ出ないようにしているため、上記問題は発生しない。また、保護シートの面積をイメージセンサの面積よりも大きくしているため、イメージセンサの性能にも影響しない。 In the protection step, a protective sheet having an outer shape larger than the light receiving surface of the image sensor and smaller than the upper surface of the cover member is used, and the edge of the protective sheet is the edge of the image sensor and the upper surface of the cover member. Affixed to the upper surface of the cover member so as to fit between the edges of the cover member. When the edge of the protective sheet protrudes outside the cover member, the end of the protective sheet may bend and enter into the sealing resin due to filling of the sealing resin. When the protective sheet in such a state is peeled off from the cover member, a recess is formed in a portion where the protective sheet has entered the sealing resin, and sealing performance and appearance quality are deteriorated. In this invention, since the edge part of a protection sheet is made not to protrude from the upper surface of a cover member, the said problem does not generate | occur | produce. Moreover, since the area of the protective sheet is larger than the area of the image sensor, the performance of the image sensor is not affected.
また、カバー部材よりも広い面積を有する保護シートを少なくとも１枚使用し、複数個のセンサーパッケージのカバー部材を一括して覆ってもよい。これにより、保護シートの使用枚数が少なくなるため、貼付工数を削減し、コストの低下に資することができる。 Further, at least one protective sheet having an area larger than that of the cover member may be used to cover the cover members of the plurality of sensor packages at once. Thereby, since the number of sheets used of the protective sheet is reduced, it is possible to reduce the number of sticking steps and contribute to cost reduction.
また、集合配線板と同程度の面積を有する保護シートを使用し、集合配線板上に固着された全てのセンサーパッケージのカバー部材を覆うこともできる。これによれば、保護シートの貼付作業が１回で済むため、より工数を削減し、コストを低下させることができる。 Further, a protective sheet having the same area as that of the assembly wiring board can be used to cover the cover members of all the sensor packages fixed on the assembly wiring board. According to this, since the protective sheet is attached only once, the man-hours can be further reduced and the cost can be reduced.
上記保護シートは、封止工程で使用される上側モールドダイの内面に保持される。これにより、封止工程において、上側モールドダイと下側モールドダイとでカバー部材の上面と集合配線板の下面とを挟み込む際に、保護シートがカバー部材の上面を覆うので、貼付工程自体を無くすことができる。 The protective sheet is held on the inner surface of the upper mold die used in the sealing process. Thus, in the sealing process, when the upper mold die and the lower mold die sandwich the upper surface of the cover member and the lower surface of the assembly wiring board, the protective sheet covers the upper surface of the cover member, thereby eliminating the pasting process itself. be able to.
集合配線板としては、従来から半導体装置に多用されているサブストレート基板を用いることができ、外部電極としてはハンダボール若しくはハンダペーストを用いることができる。サブストレート基板及び外部電極は、信頼性が高く低コストであるため、固体撮像装置の歩留り向上及び低価格化に資することができる。 As the collective wiring board, a substrate substrate that has been widely used in semiconductor devices in the past can be used. As the external electrode, a solder ball or a solder paste can be used. Since the substrate substrate and the external electrode have high reliability and low cost, they can contribute to improvement in yield and cost reduction of the solid-state imaging device.
また、別の集合配線板としてリードフレームを使用することもできる。リードフレームを使用する場合には、外部電極形成工程において、リードフレームのアウターリードをメッキすることになる。このリードフレームも信頼性が高く低コストであるため、やはり、固体撮像装置の歩留り向上及び低価格化に資することができる。なお、メッキ済みのリードフレームであるＰＰＦ（Ｐｒｅ Ｐｌａｔｅｄ Ｆｒａｍｅ）を使用する場合には、このメッキ工程は省略することができる。 A lead frame can also be used as another collective wiring board. When a lead frame is used, the outer lead of the lead frame is plated in the external electrode forming step. Since this lead frame also has high reliability and low cost, it can contribute to improvement in yield and cost reduction of the solid-state imaging device. In addition, when using PPF (Pre Plated Frame) which is a plated lead frame, this plating step can be omitted.
また、別の集合配線板としては、テープ基板を使用することもできる。特に、テープ基板として超耐熱ポリイミドフイルムを使用する場合、封止用樹脂が吸湿した水分を排出する役割を果たすので、封止用樹脂内での水蒸気爆発による影響を小さくすることができる。 Moreover, a tape board | substrate can also be used as another assembly wiring board. In particular, when a super heat-resistant polyimide film is used as the tape substrate, the sealing resin plays a role in discharging moisture absorbed by the sealing resin, so that the influence of water vapor explosion in the sealing resin can be reduced.
また、ダイボンド工程とワイヤボンド工程との間に、センサーパッケージと集合配線板とを洗浄する洗浄工程を設けてもよい。この洗浄工程により、センサーパッケージと封止用樹脂との密着性が向上し、固体撮像装置の信頼性を向上させることができる。なお、洗浄方法としては、ＵＶ洗浄やプラズマ洗浄が適している。 Between the die bonding and the wire bonding step may be provided a washing step for cleaning the sensor package and the current focus wiring board. By this cleaning process, the adhesion between the sensor package and the sealing resin is improved, and the reliability of the solid-state imaging device can be improved. As a cleaning method, UV cleaning or plasma cleaning is suitable.
また、モールドキュア時に、イメージングチップとカバー部材との取り付けに使用される接着剤がガラス転位温度に達して接着力が低下しないように、この接着剤のガラス転位温度がモールドキュア工程の加熱硬化温度以上であることが好ましい。なお、封止用樹脂の熱膨張係数が低く、高温時の熱応力による接着剤へのストレスが小さい場合は、ガラス転位温度以下でもよい。 Also, during mold curing, the glass transition temperature of this adhesive is the heat curing temperature in the mold curing process so that the adhesive used to attach the imaging chip and the cover member does not reach the glass transition temperature and the adhesive force is not reduced. The above is preferable. When the thermal expansion coefficient of the sealing resin is low and the stress on the adhesive due to thermal stress at high temperature is small, the glass transition temperature or lower may be used.
また、封止用樹脂のクラックや、センサーパッケージ及び配線板からの剥がれ等を防止するために、センサーパッケージと集合配線板とに対して密着性を有する高密着性樹脂を封止用樹脂として用いるのが好ましい。この高密着性樹脂としては、例えば、ビフェニール系エポキシ樹脂を用いることができる。 Furthermore, cracks and the sealing resin, in order to prevent peeling from the sensor package and the wiring board, for sealing the high adhesion resin having a tight adhesion with respect to the sensor package and the current focus circuit board It is preferable to use it as a resin. As this highly adhesive resin, for example, a biphenyl epoxy resin can be used.
また、封止用樹脂をしっかりと流動させてセンサーパッケージを封止するために、封止工程での封止温度は１６５〜１８０°Ｃ、注入圧力は５０〜１００ｋｇ／ｃｍ２程度であることが好ましい。同様に、封止用樹脂のスパイラルフローは、１１０ｃｍ以上であることが好ましい。 Further, in order to seal the sensor package by causing the sealing resin to flow firmly, the sealing temperature in the sealing step is 165 to 180 ° C., and the injection pressure is about 50 to 100 kg / cm 2. preferable. Similarly, the spiral flow of the sealing resin is preferably 110 cm or more.
また、封止用樹脂と、センサーパッケージ及び配線板との間の熱応力を低下させるため、封止用樹脂の熱膨張係数は２０ｐｐｍ／°Ｃ以下である。同様の理由から、封止用樹脂の曲げ弾性率は２８ＧＰａ以下、成形収縮率は０．１２％以下であることが好ましい。 Further, a sealing resin, to reduce the thermal stresses between the sensor package and the wiring board, the thermal expansion coefficient of the sealing resin is below 20 ppm / ° C or less. For the same reason, it is preferable that the sealing resin has a flexural modulus of 28 GPa or less and a molding shrinkage of 0.12% or less.
更に、封止用樹脂に水分が多く吸収されると、クラックや剥がれの原因となるので、封止用樹脂の吸水率は、０．３重量％以下であることが望ましい。また、封止用樹脂の吸水率を更に低下させるために、フィラーの充填率が８０％以上の封止用樹脂を使用してもよい。 Furthermore, the moisture sealing resin is often absorbed, so causing cracks and peeling, the water absorption of the sealing resin is desirably a hereinafter 0.3 wt%. In order to further reduce the water absorption rate of the sealing resin, a sealing resin having a filler filling rate of 80% or more may be used.
また、温度サイクル適性を向上させるために、封止用樹脂のガラス転位温度は１３０°Ｃ以上であることが好ましい。更に、このガラス転位温度を考慮して、硬化工程での加熱硬化温度は、１５０°Ｃ程度であることが好ましい。 In order to improve the temperature cycle suitability, the glass transition temperature of the sealing resin is preferably 130 ° C. or higher. Furthermore, in consideration of the glass transition temperature, the heat curing temperature in the curing step is preferably about 150 ° C.
更に、固体撮像装置の強度を適性に保って変形を防止するために、封止用樹時の硬度はショアＤで９０以上であることが好ましい。 Further, in order to keep the strength of the solid-state imaging device appropriate and prevent deformation, the hardness at the time of sealing tree is preferably 90 or more on Shore D.
また、封止用樹脂からの不純物の溶出により入出力パッドが腐食するのを防止するため、ハロゲン及びアルカリ金属の含有量がそれぞれ１０ｐｐｍ以下の封止用樹脂を使用するのが好ましい。 In order to prevent the input / output pad from corroding due to the elution of impurities from the sealing resin, it is preferable to use a sealing resin having halogen and alkali metal contents of 10 ppm or less.
また、本発明の固体撮像装置は、センサーパッケージと、協働チップと、配線板と、ボンディングワイヤと、外部電極と、センサーパッケージのカバー部材の上面以外を封止する封止用樹脂とから構成することができる。これにより、センサーパッケージと、これの動作に必要な協働チップとからなるＳＩＰタイプの固体撮像装置をローコストに形成することができ、かつ高い信頼性も得ることができる。 The solid-state imaging device of the present invention includes a sensor package, a cooperating chip, a wiring board, a bonding wire, an external electrode, and a sealing resin that seals other than the upper surface of the cover member of the sensor package. can do. As a result, an SIP type solid-state imaging device comprising a sensor package and a cooperating chip necessary for the operation thereof can be formed at low cost, and high reliability can be obtained.
上記システムインパッケージを形成するに際し、センサーパッケージのカバー部材の上面を外部に露呈させなければならない。そのため、センサーパッケージと協働チップとは、配線板上に並べて固着する。センサーパッケージと協働チップとを重ねるスタックドＳＩＰを形成することもできるが、この場合には、センサーパッケージを最上部に配置する。 In forming the system-in-package, the upper surface of the cover member of the sensor package must be exposed to the outside. Therefore, the sensor package and the cooperating chip are fixedly arranged on the wiring board. Although it is possible to form a stacked SIP in which the sensor package and the cooperating chip are stacked, in this case, the sensor package is arranged on the top.
また、本発明の別の固体撮像装置では、封止用樹脂のクラックや剥がれを防止するために、カバー部材の外周面に面取り形状または段差形状を設けてもよい。これによれば、封止用樹脂とセンサーパッケージとの接触面積の増加により固着力が向上し、イメージングチップとスペーサーとカバー部材とで囲まれる空間内の封止性を高めることができる。そのため、前記空間内の圧力が熱で高まったり、イメージングチップとスペーサーと、カバーガラスとの間で熱膨張差が発生したり、封止用樹脂の吸湿で水蒸気爆発が発生しても、十分な固着力を確保することができる。また、面取り形状、段差形状に代えて、イメージングチップとカバー部材とのいずれか一方、または両方の外周面に粗面を設けてもよい。 In another solid-state imaging device of the present invention, a chamfered shape or a stepped shape may be provided on the outer peripheral surface of the cover member in order to prevent cracking or peeling of the sealing resin. According to this, the fixing force is improved by increasing the contact area between the sealing resin and the sensor package, and the sealing performance in the space surrounded by the imaging chip, the spacer, and the cover member can be improved. Therefore, even if the pressure in the space increases due to heat, a difference in thermal expansion occurs between the imaging chip, the spacer, and the cover glass, or a water vapor explosion occurs due to moisture absorption of the sealing resin, sufficient A fixing force can be secured. Further, instead of the chamfered shape or the stepped shape, a rough surface may be provided on the outer peripheral surface of one or both of the imaging chip and the cover member.
また、前記イメージングチップとカバー部材とのいずれか一方、または両方の外周面に、前記封止用樹脂との密着性を高める高密着性膜を設けてもよい。これによれば、封止用樹脂とセンサーパッケージとの密着性が向上するので、封止用樹脂の固着力を高めることができる。また、イメージングチップとスペーサーとの密着性も向上するので、これらの間の接着力も高めることができ、イメージングチップとスペーサーとカバー部材とで囲まれる空間内の封止性を高めることができる。そのため、前記空間内の圧力が熱で高まったり、イメージングチップとスペーサーと、カバーガラスとの間で熱膨張差が発生したり、封止用樹脂の吸湿で水蒸気爆発が発生しても、十分な固着力を確保することができる。なお、高密着性膜としては、例えば、ポリイミド膜を用いることができる。 Moreover, you may provide the highly adhesive film | membrane which improves the adhesiveness with the said resin for sealing on the outer peripheral surface of either one of the said imaging chip and a cover member, or both. According to this, since the adhesion between the sealing resin and the sensor package is improved, the fixing force of the sealing resin can be increased. Further, since the adhesion between the imaging chip and the spacer is also improved, the adhesive force between them can be increased, and the sealing performance in the space surrounded by the imaging chip, the spacer and the cover member can be improved. Therefore, even if the pressure in the space increases due to heat, a difference in thermal expansion occurs between the imaging chip, the spacer, and the cover glass, or a water vapor explosion occurs due to moisture absorption of the sealing resin, sufficient A fixing force can be secured. For example, a polyimide film can be used as the high adhesion film.
また、イメージングチップとスペーサーとカバー部材とで囲まれる空間内の封止性を高め、封止用樹脂との界面からの水分の浸入を防止するために、これらの外周面に透湿防止膜を設けてもよい。この透湿防止膜としては、例えば、窒化膜を用いることができる。 In addition, in order to improve the sealing performance in the space surrounded by the imaging chip, the spacer, and the cover member, and to prevent the ingress of moisture from the interface with the sealing resin, a moisture permeation prevention film is provided on these outer peripheral surfaces. It may be provided. As this moisture permeation preventive film, for example, a nitride film can be used.
また、イメージングチップとスペーサーとカバー部材とで囲まれる空間を真空に、または不活性ガスを充填してもよい。これによれば、この空間内の空気の熱膨張による負荷が低減できるので、スペーサーやカバー部材の剥がれを防止することができる。 Further, the space surrounded by the imaging chip, the spacer, and the cover member may be vacuumed or filled with an inert gas. According to this, since the load due to the thermal expansion of the air in the space can be reduced, it is possible to prevent the spacer and the cover member from peeling off.
本発明によれば、ＣＳＰタイプの固体撮像装置が有する小型という特徴を生かしながら、貫通配線や側面配線が有する高コスト，低信頼性，チップサイズの大型化という問題を解決することができる。また、樹脂封止時にセンサーパッケージのカバー部材の上面が汚損されることはないため、歩留りの悪化により固体撮像装置のコストが高くなることもない。更に、システムインパッケージも、信頼性の高い製品をローコストに製造することができる。 According to the present invention, while taking advantage of the small size of the CSP type solid-state imaging device, it is possible to solve the problems such as high cost, low reliability, and increased chip size that the through wiring and the side wiring have. Further, since the upper surface of the cover member of the sensor package is not soiled during resin sealing, the cost of the solid-state imaging device does not increase due to the deterioration of the yield. Furthermore, the system-in-package can manufacture a highly reliable product at a low cost.
更に、封止用樹脂の吸湿によりクラックや剥がれ、動作不能等の様々な問題が発生するが、本発明の種々の改良手法を選択的に、または適宜組み合わせて用いることにより、解決することができる。 Furthermore, although various problems such as cracks, peeling, and inoperability occur due to moisture absorption of the sealing resin, it can be solved by using various improved techniques of the present invention selectively or in combination as appropriate. .
図１及び図２は、本発明の第１実施形態を用いた固体撮像装置２の構成を示す外観斜視図及び断面図である。固体撮像装置２は、矩形の配線板３と、この配線板３上に固着されたセンサーパッケージ４と、配線板３とセンサーパッケージ４との間を接続する複数本のボンディングワイヤ５と、センサーパッケージ４のカバーガラス６の外周を封止する封止用樹脂７と、配線板３の下面に形成された外部導体パッド８とから構成されている。この固体撮像装置２は、いわゆるＦｉｎｅ ｐｉｔｃｈ Ｌａｎｄ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ（ＦＬＧＡ）と呼ばれるパッケージ形態を備えている。このＦＬＧＡパッケージは、従来から用いられているパッケージング手法であるため、安価に、かつ信頼性の高い固体撮像装置２を製造することができる。
1 and 2 are an external perspective view and a cross-sectional view showing the configuration of the solid-state imaging device 2 using the first embodiment of the present invention. The solid-state imaging device 2 includes a rectangular wiring board 3, a
配線板３は、ガラスエポキシ等を基材１１として用いたサブストレート基板（プリント基板）であり、基材１１の上下面には、ボンディングワイヤ５によるセンサーパッケージ４との接続に用いられる複数の内部電極である内部導体パッド１２と、外部電極である外部導体パッド８とがそれぞれ形成されている。これらの内部導体パッド１２と外部導体パッド８は、例えば、Ｃｕを用いて形成されており、基材１１を貫通するスルーホール１３内に形成された導電膜１４によって電気的に接続されている。配線板３の上下面は、内部導体パッド１２及び外部導体パッド８を除いて、ソルダーレジスト１５，１６により覆われている。
The wiring board 3 is a substrate board (printed board) using glass epoxy or the like as a
センサーパッケージ４は、矩形状のイメージングチップ１９と、このイメージングチップ１９の上面に設けられたＣＣＤやＣＭＯＳ等のイメージセンサ２０とボンディングワイヤ５による配線板３との接続に用いられる複数の入出力パッド２１と、イメージセンサ２０の上方を封止する透明なカバーガラス６と、イメージングチップ１９とカバーガラス６との間に挟み込まれるスペーサー２２とから構成されている。
The
イメージングチップ１９は、多数のイメージセンサ２０と入出力パッド２１とが形成されたシリコンウエハを矩形状に分割することにより形成されている。イメージセンサ２０は、マトリクス状に配列された多数個の受光素子を有しており、各受光素子の上には、ＲＧＢのカラーフイルタや、多数のマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイ２０ａが積層されている。入出力パッド２１は、イメージセンサ２０を挟む２辺に複数個ずつが並んで形成されている。これらの入出力パッド２１は、例えば、ＡｕやＡｌ等を用いて印刷等により形成されており、同じ材質，方法で形成された配線によりイメージセンサ２０に接続されている。
The imaging chip 19 is formed by dividing a silicon wafer on which a large number of
スペーサー２２は、例えば、シリコン等の無機材料を用いて、中央に開口２２ａを設けたロ字形状に形成されている。スペーサー２２は、イメージセンサ２０の外周を囲むようにイメージングチップ１９の上面に接合され、イメージセンサ２０とカバーガラス６との間に空隙を形成する。これにより、マイクロレンズアレイ２０ａがカバーガラス６と干渉するのを防いでいる。
The
カバーガラス６は、開口２２ａを塞ぐようにスペーサー２２の上面に接合された低α線ガラスからなる。低α線ガラスは、α線の放出が少ないガラスであり、イメージセンサ２０の受光素子がα線によって破壊されるのを防止する。なお、カバーガラス６の上面に赤外線カットフィルタや、光学ローパスフィルタを接合してもよい。
The cover glass 6 is made of low α-ray glass joined to the upper surface of the
上記センサーパッケージ４は、配線板３の上にダイボンドされている。入出力パッド２１と内部導体パッド１２とを接続するボンディングワイヤ５には、ＡｕやＡｌが用いられる。カバーガラス６の外周を封止する封止用樹脂７には、例えば、従来からＩＣの封止に用いられている熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂が用いられている。この封止用樹脂７により、空気中の湿気や酸素による入出力パッド２１及び内部導体パッド１２，ボンディングワイヤ５の酸化や腐食が防止され、かつ固体撮像装置２の機械的強度が向上する。
The
次に、固体撮像装置２の製造工程について、図３及び図４のフローチャートを参照しながら説明する。なお、フローチャートの両側方には、各工程において使用される材料及び装置を記載する。固体撮像装置２の最初の製造工程は、センサーパッケージ４の製造である。
Next, the manufacturing process of the solid-state imaging device 2 will be described with reference to the flowcharts of FIGS. In addition, the material and apparatus used in each process are described on both sides of the flowchart. The first manufacturing process of the solid-state imaging device 2 is the manufacturing of the
センサーパッケージの製造工程では、最初にカバーガラス６の基材となるガラス基板と、スペーサー２２の基材となるスペーサー用ウエハとの接合が行なわれる。図５（Ａ）に示すように、ガラス基板２８の下面には、バーコータやブレードコータ、スピンコータ等のコーターを用いて接着剤が塗布される。次いで、ガラス基板２８とスペーサー用ウエハ３０とを平行に保持して移動させることのできる接合装置により、ガラス基板２８の下面にスペーサー用ウエハ３０が接合される。接着剤２９には、常温硬化型接着剤が用いられるが、ＵＶ硬化型接着剤や可視光硬化型接着剤、熱硬化型接着剤等を使用してもよい。また、接合時にガラス基板２８とスペーサー用ウエハ３０との間に空気が入らないように、真空環境下で接合を行なってもよい。
In the manufacturing process of the sensor package, first, a glass substrate that is a base material of the cover glass 6 and a spacer wafer that is a base material of the
次の工程では、図５（Ｂ）に示すように、ガラス基板２８とスペーサー用ウエハ３０との厚みを薄くする薄片化工程が実施される。ガラス基板２８及びスペーサー用ウエハ３０は、接合時のハンドリング適正を向上させるため、また、標準ウエハの使用によるコスト低減のために厚めのものが使用されるが、この薄片化工程において薄くされることにより、固体撮像装置２の小型化、エッチング時間の短縮が図られる。この薄片化工程では、例えば、研削・研磨装置が使用される。
In the next step, as shown in FIG. 5B, a thinning step for reducing the thickness of the
次の工程では、スペーサー２２の加工工程が実施される。最初に、図５（Ｃ）に示すように、スペーサー用ウエハ３０の下面にレジスト３３が塗布される。次いで、同図（Ｄ）に示すように、所定のマスクを使用してレジスト３３が露光され、同図（Ｅ）に示すように現像されることにより、スペーサー２２の形態を表すレジストマスク３４が完成する。このレジストマスク３４の作成には、コータデベロッパ、露光装置、現像装置等が使用される。
In the next step, the
レジストマスク３４が形成されたスペーサー用ウエハ３０は、ドライエッチャーによってエッチングされ、図５（Ｆ）に示すように、レジストマスク３４によって覆われていない部分が除去される。これにより、ガラス基板２８の下面には多数のスペーサー２２が形成される。エッチング後のレジストマスク３４と接着剤２９は、同図（Ｇ）に示すように、洗浄装置によって除去される。
The
図７に示すように、次の工程では、多数のスペーサー２２が形成されたガラス基板２８と、多数のイメージセンサ２０と入出力パッド２１とが面付け形成されたシリコンウエハ３７とが接合される。最初の工程では、図６（Ａ）に示すように、各スペーサー２２の上に接着剤４０が塗布される。接着剤４０としては、常温硬化型接着剤が用いられるが、ＵＶ硬化型接着剤や可視光硬化型接着剤、熱硬化型接着剤等を使用してもよい。
As shown in FIG. 7, in the next step, a
次いで、図６（Ｂ）に示すように、ガラス基板２８上の各スペーサー２２とシリコンウエハ３７とが接合される。この接合には、各イメージセンサ２０とスペーサー２２との位置調整を厳密に行なう必用があるため、両者の平行度や水平方向での位置調整を行なうアライメント機能を備えた接合装置が使用される。シリコンウエハ３７上の各イメージセンサ２０は、スペーサー２２とガラス基板２８とによって封止されるため、以後の工程で生じた塵芥により汚損されることはない。
Next, as shown in FIG. 6B, the
次の工程では、ガラス基板２８とシリコンウエハ３７とがイメージセンサ２０ごとにダイシングされ、個片化される。まず、図６（Ｃ）に示すように、シリコンウエハ３７は上面に粘着層４３ａを備えたダイシングテープ４３の上に固着され、ガラス基板２８の上には同様に粘着層４４ａを備えた保護テープ４４が貼着される。
In the next step, the
次いで、図６（Ｄ）に示すように、スライサーを用いて、各スペーサー２２の端面に合せてガラス基板２８がダイシングされる。また、同図（Ｅ）に示すように、ダイサーを用いてシリコンウエハ３７がイメージセンサ２０ごとにダイシングされ、多数のセンサーパッケージ４が一括して形成される。保護テープ４４は、出荷時にカバーガラス６を保護するために貼付されたされたままとなる。また、ダイシング時に保護テープを使用しない場合には、ダイシング後に各カバーガラス６に個別に保護テープを貼付する。
Next, as shown in FIG. 6D, the
次の検査工程では、例えば、プローブ検査装置を用いて各センサーパッケージ４の機能検査が行なわれる。この機能検査にパスしたセンサーパッケージ４は、次の収納工程においてダイシングテープ４３から剥離され、トレイに収納され、またはキャリアテープに貼着されて出荷可能な状態となる。なお、多数のセンサーパッケージ４をダイシングテープ４３上に固着した状態で出荷してもよい。
In the next inspection process, for example, functional inspection of each
図３に示すように、完成したセンサーパッケージは、次のダイボンド工程において、集合配線板上にダイボンドされる。図８（Ａ）及び図９に示すように、集合配線板４７は、例えばガラスエポキシ基材によって矩形状に形成されており、上面にはセンサーパッケージ４がマトリクス状にダイボンドされる固着部として、２０個のダイボンド領域４８が設けられている。各ダイボンド領域４８には、予め内部導体パッド１２及び外部導体パッド８等が形成されている。なお、ダイボンド領域４８の数は２０個に限定されず、これより多くても少なくてもよい。
As shown in FIG. 3, the completed sensor package is die-bonded on the assembly wiring board in the next die-bonding step. As shown in FIGS. 8A and 9, the
ダイボンド工程で使用されるダイボンダは、集合配線板４７の各ダイボンド領域４８にダイアタッチフイルム５１を貼付する。次いで、ダイボンダは、図８（Ｂ）に示すように、各ダイアタッチフイルム５１の上にセンサーパッケージ４を載置する。このときに、各センサーパッケージ４のカバーガラス６に貼付されている保護テープ４４が剥離される。センサーパッケージ４が載置された集合配線板４７は、オーブン等の加熱装置を用いて加熱され、ダイアタッチフイルム５１が硬化される。これにより、各センサーパッケージ４は集合配線板４７上に固着される。
A die bonder used in the die bonding process attaches a die attach
ペースト状または液体状のダイアタッチ材を使用する場合、塗布厚を厳密に管理しないと集合配線板４７上の各カバーガラス６の高さ寸法が不均一となるため、後述する封止工程で各カバーガラス６の上面が適切に保護されなくなり、封止用樹脂７によって汚損される。しかし、ダイアタッチ材として厚さ均一性を有するダイアタッチフイルム５１を使用することで、集合配線板４７上の各カバーガラス６の高さ寸法がばらつかなくなるので、封止工程でカバーガラス６の上面をより確実に保護することができ、封止用樹脂７のカバーガラスへの汚損によって歩留りが悪化するのを防止することができる。なお、ダイアタッチフイルム５１は、事前に各センサーパッケージ４に貼り合わせておいてもよい。また、カバーガラス６の高さ寸法のばらつきによる問題が生じない場合には、ペースト状のダイアタッチ材を使用することもできる。
When using a paste or liquid die attach material, the height dimension of each cover glass 6 on the
次の洗浄工程では、例えば、Ｏ２アッシャーを用いて、各センサーパッケージ４と集合配線板４７の洗浄が行なわれる。この洗浄は、後述するワイヤボンド工程でのワイヤボンド性の向上と、封止工程における樹脂密着性の向上とを図るために行なわれる。
In the next cleaning step, for example, each
図８（Ｃ）に示すように、次のワイヤボンド工程では、ワイヤボンダを用いて、各センサーパッケージ４の入出力パッド２１と各ダイボンド領域４８の内部導体パッド１２との間が、ボンディングワイヤ５によって接続される。このワイヤボンド工程では、ボンディングワイヤ５がカバーガラス６の上面から上方に飛び出さないように、低ループで行なうとよい。
As shown in FIG. 8C, in the next wire bonding step, a wire bonder is used to bond between the input /
次の工程では、図８（Ｄ）に示すように、集合配線板４７の上面、及び各センサーパッケージ４の外周が封止用樹脂７によって封止される。この樹脂封止には、実際に封止を行なう封止工程とともに、各カバーガラス６の上面を保護する保護工程が設けられている。
In the next step, as shown in FIG. 8D, the upper surface of the
図１０（Ａ）に示すように、封止工程には、トランスファーモールド装置５４が使用される。トランスファーモールド装置５４は、下側モールドダイ５６と、この下側モールドダイ５６に型合せされる上側モールドダイ５８とからなる。下側モールドダイ５６は、集合配線板４７が載置されるキャビティー５６ａと、このキャビティー５６ａ内に封止用樹脂７を供給するゲート５６ｂと、ゲート５６ｂに接続されたカル６０と、このカル６０内で上下動して封止用樹脂７をゲート５６ｂからキャビティー５６ａ内に充填するプランジャ６２とから構成されている。上側モールドダイ５８は、各センサーパッケージ４のカバーガラス６の上面に当接するキャビティー５８ａと、ゲート５６ｂの断面積を小さくして封止用樹脂７の流入圧力を高める突起５８ｂとが設けられている。
As shown in FIG. 10A, a transfer mold apparatus 54 is used for the sealing process. The transfer mold device 54 includes a lower mold die 56 and an upper mold die 58 that is matched with the lower mold die 56. The lower mold die 56 includes a
図１１に示すように、下側モールドダイ５６及び上側モールドダイ５８は、例えば３枚の集合配線板４７を同時に収納することのできるサイズを備えており、同時に６０個のセンサーパッケージ４を樹脂封止することができる。また、封止用樹脂７の充填ミスを防止するために、ゲート５６ｂ，カル６０，プランジャ６２は、集合配線板４７ごとに設けるとよい。なお、一度にセットできる集合配線板４７の枚数は３枚に限定されず、これより多くても少なくてもよい。
As shown in FIG. 11, the lower mold die 56 and the upper mold die 58 have a size that can accommodate, for example, three
保護工程では、上側モールドダイ５８のキャビティー５８ａ内に、３枚分の集合配線板４７よりも大きな面積を有する保護シート６５が貼付される。保護シート６５には、例えば、厚みが８０〜１００μｍ程度のポリイミド系の柔軟で弾性を有するプラスチックフイルムが用いられ、上側モールドダイ５８内で真空引きされることにより、キャビティー５８ａ内に密着される。
In the protection step, a protective sheet 65 having an area larger than that of the three sets of
上記封止工程は、例えば次のような手順で実行される。まず、下側モールドダイ５６及び上側モールドダイ５８をヒーターで予備加熱し、下側モールドダイ５６のキャビティー５６ａ内に３枚の集合配線板４７を載置する。次いで、カル６０内に、熱硬化性樹脂、例えばエポキシ樹脂からなる封止用樹脂７のタブレットを挿入し、同図（Ｂ）に示すように上側モールドダイ５８を下降させて、下側モールドダイ５６と型合せさせる。各カバーガラス６の上面は、保護シート６５に密着して覆われる。
The sealing step is executed by the following procedure, for example. First, the lower mold die 56 and the upper mold die 58 are preheated with a heater, and the three
封止用樹脂７は、下側モールドダイ５６の熱によって軟化する。プランジャ６２を上方に移動させると、軟化して粘度の下がった封止用樹脂７は、ゲート５６ｂを通ってキャビティー５６ａ，５８ａ内に注入され、各センサーパッケージ４の外周に充填される。この充填時には、ダイアタッチフイルム５１による厚さ均一性によって各カバーガラス６の高さ寸法にばらつきがなくなり、かつ保護シート６５がその弾性及び柔軟性によって各カバーガラス６の高さ寸法のバラツキを吸収して密着するため、封止用樹脂７がカバーガラス６の上面に付着することはない。なお、保護シート６５は、ポリイミド系に限定されるものではなく、カバーガラス６への密着性、カバーガラス６の高さ寸法のバラツキを吸収する弾性及び柔軟性、封止用樹脂７の充填時の温度に耐えうる耐熱性を備えているものならば、使用することができる。
The sealing
封止用樹脂７の充填後、型締め圧力を上げて数分間保持すると、封止用樹脂７が重合して硬化する。封止用樹脂７の硬化後、上側モールドダイ５８を上昇させ、樹脂封止された集合配線板４７を下側モールドダイ５６から取り出す。その際に、カル６０やゲート５６ｂ内に残って固まった樹脂であるランナーを除去し、カバーガラス６の上面に付着している保護シート６５を剥離する。
After filling the sealing
上記エポキシ樹脂としては、例えば、スパイラルフローが１００ｃｍ、曲げ弾性率が２８ＧＰａ、熱膨張係数が８ｐｐｍ／°Ｃという特性を有するものがトランスファーモールドに適している。また、このエポキシ樹脂の充填時には、下側モールドダイ５６及び上側モールドダイ５８の加熱温度を１８０°Ｃとして、３分間で行なうとよい。 As the epoxy resin, for example, those having the characteristics of spiral flow of 100 cm, flexural modulus of 28 GPa, and thermal expansion coefficient of 8 ppm / ° C. are suitable for transfer molding. In addition, when filling the epoxy resin, the heating temperature of the lower mold die 56 and the upper mold die 58 is set to 180 ° C. for 3 minutes.
なお、モールド直後の封止用樹脂７は、重合が十分でなく特性が安定していない。そのため、次のポストモールドキュア（ＰＭＣ）工程では、トランスファーモールド装置５４から取り出した集合配線板４７をオーブンに収容し、高温で加熱して封止用樹脂７を硬化させる。
The sealing
封止工程後、マーキング工程において、封止用樹脂７の上にレーザマーカーでメーカー名や製品名、製造番号、ロット番号等が印字される。
After the sealing process, in the marking process, a manufacturer name, a product name, a manufacturing number, a lot number, and the like are printed on the sealing
次の工程は、集合配線板４７と封止用樹脂７とがセンサーパッケージ４ごとに個片化される個片化工程であるシンギュレーション工程が実施される。まず、図８（Ｅ）に示すように、ダイシングテープ７１の上に、集合配線板４７の上面（カバーガラス６が露呈されている面）を貼着する。次いで、同図（Ｆ）に示すように、ダイサーを使用して、裏面側から封止用樹脂７と集合配線板４７とをセンサーパッケージ４ごとにダイシングする。これにより、多数の固体撮像装置２が一括して形成される。
In the next process, a singulation process is performed, which is an individualization process in which the
次の収納工程では、収納装置により各固体撮像装置２がダイシングテープ７１から剥離されてトレイに収納され、またはキャリアテープに貼着されて出荷可能な状態となる。なお、多数の固体撮像装置２をダイシングテープ７１上に固着した状態で出荷してもよい。
In the next storage step, each solid-state imaging device 2 is peeled off from the dicing
なお、上記実施形態では、３枚分の集合配線板４７よりも大きな面積を有する保護シート６５を使用したが、１枚の集合配線板４７と同程度のサイズを有する保護シート６５を３枚使用してもよいし、複数個分のカバーガラス６を保護することができるサイズの保護シートを複数枚使用してもよい。また、カバーガラス６と上側モールドダイ５８との平面度が高い場合には、保護シートを使用しなくてもカバーガラス６の上面への樹脂の付着を防止することができる。
In the above-described embodiment, the protective sheet 65 having an area larger than that of the three
また、各センサーパッケージ４のカバーガラス６を別々の保護シートで保護してもよい。この場合には、例えば、図１２に示すように、イメージセンサ２０の受光面よりも大きな面積を有する相似形で、かつカバーガラス６の上面よりも小さい面積を有する保護シート７５を使用し、この保護シート７５の端縁が、イメージセンサ２０の受光面の端縁とカバーガラス６の上面の端縁との間に納まるように、該カバーガラス６の上面に貼付するとよい。この保護シート７５の貼付は、各カバーガラス６に個々に貼付してもよいし、上側モールドダイ５８を利用して、一括で貼付してもよい。
Moreover, you may protect the cover glass 6 of each
なお、保護シート７５のサイズをカバーガラス６の上面よりも小さくしているのは、保護シート７５の端縁がカバーガラス６の外側にはみ出ると、封止用樹脂７の充填により保護シート７５の端部が捲れ、封止用樹脂７の中に入り込むためである。このような状態となった保護シート７５をカバーガラス６から剥がすと、封止用樹脂７には保護シート７５が入り込んでいた部分に窪みができてしまい、封止性能及び外観品質が低下する。本実施形態では、保護シート７５の端部がカバーガラス６の上面からはみ出ないようにしているため、上記問題は発生しない。また、保護シート７５の面積をイメージセンサ２０の受光面の面積よりも大きくしているため、イメージセンサ２０の性能にも影響しない。
Note that the size of the protective sheet 75 is made smaller than the upper surface of the cover glass 6 when the edge of the protective sheet 75 protrudes outside the cover glass 6 due to the filling of the sealing
また、上記実施形態は、ＦＬＧＡパッケージを用いた固体撮像装置の製造方法について説明したが、本発明は、外部電極としてハンダボールを使用するＦｉｎｅ ｐｉｔｃｈ Ｂａｌｌ Ｇｌｉｄ Ａｒｒａｙ（ＦＢＧＡ）パッケージを用いた固体撮像装置にも適用することができる。図１３及び１４に示すように、本発明の第２実施形態を用いた固体撮像装置７８は、センサーパッケージ７９が固着された配線板８０の外部導体パッド８１上に、ハンダボール８２が設けられている。このＦＢＧＡパッケージも、従来から用いられているパッケージング手法であるため、安価に、かつ信頼性の高い固体撮像装置７８を製造することができる。 Moreover, although the said embodiment demonstrated the manufacturing method of the solid-state imaging device using a FLGA package, this invention is a solid-state imaging device using the Fine pitch Ball Glid Array (FBGA) package which uses a solder ball as an external electrode. It can also be applied to. As shown in FIGS. 13 and 14, in the solid-state imaging device 78 using the second embodiment of the present invention, solder balls 82 are provided on the external conductor pads 81 of the wiring board 80 to which the sensor package 79 is fixed. Yes. Since this FBGA package is also a conventionally used packaging method, the solid-state imaging device 78 with high reliability can be manufactured at low cost.
ＦＢＧＡパッケージの固体撮像装置７８を製造する場合は、図１５のフローチャートに示すように、マーキング工程とシンギュレーション工程との間に、ハンダボール８２を形成する工程を設ける。ハンダボール８２の形成方法としては、例えば、ボールマウント方式を用いることができる。このボールマウント方式では、ボールマウント工程において、集合配線板の外部導体パッド８１上にフラックスの塗布と予備ハンダとを行い、マウンターを使用してハンダボール８２を各外部導体パッド８１上に載置する。次のリフロー工程では、リフロー装置により予備ハンダを加熱溶融し、ハンダボール８２を外部導体パッド８１上に固着する。最後に、洗浄装置でフラックスの除去を行なう。 When manufacturing the FBGA package solid-state imaging device 78, as shown in the flowchart of FIG. 15, a step of forming a solder ball 82 is provided between the marking step and the singulation step. As a method for forming the solder ball 82, for example, a ball mount method can be used. In this ball mounting method, in the ball mounting process, flux is applied and preliminary solder is applied to the external conductor pads 81 of the assembly wiring board, and the solder balls 82 are mounted on the external conductor pads 81 using a mounter. . In the next reflow process, the preliminary solder is heated and melted by the reflow apparatus, and the solder balls 82 are fixed onto the external conductor pads 81. Finally, the flux is removed by a cleaning device.
また、上記各実施形態は、集合配線板としてプリント基板を用いたが、テープ基板やリードフレームを用いてもよい。リードフレームは、周知のように、チップが固着されるダイパッドや、チップの入出力パッドとワイヤボンドされるインナーリード、外部電極となるアウターリード等を備えた金属製の枠であり、複数個のダイパッドのそれぞれにセンサーパッケージをダイボンドしてワイヤボンドを行い、樹脂封止後に個片化することで、固体撮像装置を得ることができる。 In each of the above embodiments, a printed circuit board is used as the assembly wiring board, but a tape substrate or a lead frame may be used. As is well known, the lead frame is a metal frame including a die pad to which a chip is fixed, an inner lead to be wire-bonded to an input / output pad of the chip, an outer lead to be an external electrode, and the like. A solid state imaging device can be obtained by die-bonding a sensor package to each of the die pads, performing wire bonding, and separating the resin package after resin sealing.
図１６及び１７は、本発明の第３実施形態を用いた固体撮像装置８５の外観斜視図及び断面図であり、リードフレームを用いて形成された、いわゆるＱｕａｄ Ｆｌａｔ Ｎｏｎ−ｌｅａｄｅｄ（ＱＦＮ）と呼ばれるパッケージ形態を備えている。固体撮像装置８５は、センサーパッケージ８６が固着されるダイパッド８７と、ボンディングワイヤ８８によってセンサーパッケージ８６の入出力パッド８９と接続される内部電極であるインナーリード９０と、封止用樹脂９１の下面から外部に露呈されて外部電極となるアウターリード９２とから構成されている。このＱＦＮパッケージも、従来から用いられているパッケージング手法であるため、安価に、かつ信頼性の高い固体撮像装置を製造することができる。なお、ダイパッド８７は、下面まで封止用樹脂９１で封止されているが、センサーパッケージ８６の放熱性を向上させるために、ダイパッド８７の下面を封止用樹脂から露出させてもよい。 16 and 17 are an external perspective view and a cross-sectional view of a solid-state imaging device 85 using the third embodiment of the present invention, and are called so-called quad flat non-leaded (QFN) formed using a lead frame. It has a package form. The solid-state imaging device 85 includes a die pad 87 to which the sensor package 86 is fixed, an inner lead 90 that is an internal electrode connected to the input / output pad 89 of the sensor package 86 by a bonding wire 88, and a lower surface of the sealing resin 91. The outer lead 92 is exposed to the outside and becomes an external electrode. Since this QFN package is also a conventional packaging method, a solid-state imaging device with high reliability can be manufactured at low cost. The die pad 87 is sealed to the lower surface with the sealing resin 91. However, in order to improve the heat dissipation of the sensor package 86, the lower surface of the die pad 87 may be exposed from the sealing resin.
このＱＦＮパッケージの固体撮像装置８５を製造する場合には、図１８のフローチャートに示すように、封止工程とマーキング工程との間に、アウターリード９２を封止用樹脂９１から露呈させるバリ除去工程と、露呈されたアウターリード９２をメッキするメッキ工程とを設ける。バリ除去工程をマーキング工程の前に行なうのは、デフラッシャーにより砥粒を吹き付けてバリを除去する際に、マーキングが損傷を受けるのを防止するためである。なお、リードフレームとして、予めパラジウムメッキが施されたＰＤ−ＰＰＦ（Ｐａｌｌａｄｉｕｍ Ｐｒｅ Ｐｌａｔｅｄ Ｆｒａｍｅ）を使用する場合には、上記メッキ工程は省略することができる。 When manufacturing the solid state imaging device 85 of the QFN package, as shown in the flowchart of FIG. 18, a burr removing step of exposing the outer lead 92 from the sealing resin 91 between the sealing step and the marking step. And a plating step of plating the exposed outer lead 92. The reason why the burr removing process is performed before the marking process is to prevent the marking from being damaged when the abrasive grains are sprayed by the deflasher to remove the burr. In addition, when using PD-PPF (Palladium Pre Plated Frame) by which palladium plating was performed beforehand as a lead frame, the said plating process can be skipped.
また、上記各実施形態では、センサーパッケージを用いたシングルパッケージの固体撮像装置を例に説明したが、図１９の外観斜視図に示すように、センサーパッケージ９５と、このセンサーパッケージ９５と協働する複数個の協働チップとを同じ配線板９６上に固着して封止用樹脂９７で樹脂封止し、システムインパッケージ（ＳＩＰ）の固体撮像装置９８（第４実施形態）を形成することもできる。このＳＩＰを用いた固体撮像装置９８によれば、カバーガラス９９の上に撮影光学系を取り付けるだけで、カメラユニットを構成することができ、各種電子機器への組込適正を向上させることができる。
In each of the above embodiments, a single package solid-state imaging device using a sensor package has been described as an example. However, as shown in an external perspective view of FIG. 19, the sensor package 95 and the sensor package 95 cooperate with each other. A plurality of cooperating chips may be fixed on the same wiring board 96 and sealed with a sealing resin 97 to form a system-in-package (SIP) solid-state imaging device 98 (fourth embodiment). it can. According to the solid-state imaging device 98 using SIP, a camera unit can be configured only by attaching a photographing optical system on the
協働チップとしては、例えば、センサーパッケージ９５から入力されたアナログの撮像信号をデジタル化するＡｎａｌｏｇ ｆｒｏｎｔ ｅｎｄ（ＡＦＥ）チップ１０２や、デジタルの画像データを画像処理するＤｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ（ＤＳＰ）チップ１０３、電源用チップ１０４等を用いることができる。
As the cooperation chip, for example, an analog front end (AFE)
また、上記固体撮像装置９８のように、配線板９６に各チップを並べて固着してもよいし、図２０に示す固体撮像装置１１０（第５実施形態）のように、配線板１１１上に、電源用チップ１１２、スペーサー１１３、ＤＳＰチップ１１４、ＡＦＥチップ１１５、センサーパッケージ１１６を順に積み重ね、スタックドシステムインパッケージを形成してもよい。いずれの形態をとる場合も、センサーパッケージ１１６のカバーガラス１１７の上面が、封止用樹脂１１８から露呈されるように封止する。
Moreover, each chip may be fixedly arranged on the wiring board 96 like the solid-state imaging device 98, or on the wiring board 111 like the solid-state imaging device 110 (fifth embodiment) shown in FIG. The power supply chip 112, the
上記ＳＩＰを用いた固体撮像装置９８，１１０を製造する際には、ダイボンド工程及びワイヤボンド工程において、センサーパッケージ９５，１１６とともに他の協働チップにも作業を行なう。封止工程では、センサーパッケージ９５，１１６のカバーガラス９９，１１７の上面以外は封止用樹脂９７，１１８により封止し、シンギュレーション工程では、システムを構成するチップが一つの配線板９６，１１１上に載置されるように、個片化を行なう。
When manufacturing the solid-state imaging devices 98 and 110 using the SIP, work is performed on other cooperative chips together with the sensor packages 95 and 116 in the die bonding process and the wire bonding process. In the sealing process, the surfaces other than the upper surfaces of the
固体撮像装置等の半導体装置は、この半導体装置が組み込まれた機器が、最終ユーザーにおいて所望の期間、所定の機能、性能を発揮できるように、高い信頼性を有している必要がある。そのため、半導体装置には、標準化された信頼性試験が実施される。半導体装置の標準規格として、例えば、ＪＥＤＥＣ規格（Joint Electron Device Engineering Council（米電子部品標準化業界団体））が知られているが、このＪＥＤＥＣ規格においても、半導体装置の信頼性試験が規定されている。 A semiconductor device such as a solid-state imaging device needs to have high reliability so that a device in which the semiconductor device is incorporated can exhibit a predetermined function and performance for a desired period of time for an end user. Therefore, a standardized reliability test is performed on the semiconductor device. As a standard for semiconductor devices, for example, the JEDEC standard (Joint Electron Device Engineering Council (American Electronic Components Standardization Industry Association)) is known. The JEDEC standard also defines a reliability test for semiconductor devices. .
上記ＪＥＤＥＣ規格の信頼性試験は、半導体装置に対し、各種機器に組み込まれる前、及び組み込み時にかかるストレスを付与する「前処理」と、半導体装置の実使用において長期間に渡ってかかるストレスを短期間で加速的に付与する「本試験」とから構成されている。また、「前処理」は、そのストレスの大きさに応じてレベル１〜３が規定されている。以下に、上記信頼性試験の「前処理」及び「本試験」の実施条件を記載する。 The reliability test of the JEDEC standard includes a “pre-treatment” that applies stress to a semiconductor device before it is incorporated into various devices, and stress that is applied over a long period of time in actual use of the semiconductor device. It consists of a “main test” given at an accelerated rate. Further, “pre-processing” is defined as levels 1 to 3 according to the magnitude of the stress. The implementation conditions for the “pretreatment” and “main test” of the reliability test are described below.
ＪＥＤＥＣ規格、信頼性試験条件
１．前処理条件
（１）高温高湿保存条件
レベル１：温度８５°Ｃ、湿度８５％、１６８時間
レベル２：温度８５°Ｃ、湿度６０％、１６８時間
レベル３：温度３０°Ｃ、湿度６０％、１９２時間
（２）リフロー条件
予備加熱：温度１６０°Ｃ、６０秒
本加熱：温度２６０°Ｃ、２０秒
２．本試験
（１）高温高湿保存試験：温度８５°Ｃ、湿度８５％、１０００時間
（２）温度サイクル試験：８５°Ｃ⇔−４０°Ｃ、１０００サイクル
JEDEC standards, reliability test conditions Pretreatment conditions (1) High temperature and high humidity storage conditions Level 1: Temperature 85 ° C, Humidity 85%, 168 hours Level 2: Temperature 85 ° C,
本発明の第１実施形態の固体撮像装置２を製造し、上記ＪＥＤＥＣ規格の信頼性試験を行った結果、様々な問題が発生して信頼性試験をパスすることができなかった。その問題とは、封止用樹脂７に取り込まれた水分の水蒸気爆発により、封止用樹脂７や、封止用樹脂７とセンサーパッケージ４との界面にクラックが生じ、封止用樹脂７がセンサーパッケージ４や配線板３から剥がれ、ボンディングワイヤ５が内部導体パッド１２や入出力パッド２１から外れて動作不良となる、というものである。
As a result of manufacturing the solid-state imaging device 2 of the first embodiment of the present invention and performing the reliability test of the JEDEC standard, various problems occurred and the reliability test could not be passed. The problem is that cracks occur in the sealing
また、取り込まれた水分によって封止用樹脂７からイオン性不純物が溶出し、これがＡｌで形成された入出力パッド２１の電気化学的な分解反応を促進させて腐食させる問題もあった。
In addition, ionic impurities are eluted from the encapsulating
更に、封止用樹脂７が剥がれるときに、スペーサー２２やカバーガラス６が封止用樹脂と一緒に動いてイメージングチップ１９から剥がれてしまうという問題もある。これによれば、イメージングチップ１９とスペーサー２２とカバーガラス２２とで囲まれる空間が適性に封止されなくなり、この空間内に浸入した水分によりカバーガラス６に曇りが生じ、イメージセンサ２０の電気動作不良等が発生する。
Furthermore, when the sealing
本発明は、信頼性試験をパスすることができる固体撮像装置を得るために、以下で説明する構造変更、各種条件変更、封止用樹脂の変更などを行った。なお、上記各実施形態で説明した構成と同じものについては、詳しい説明は省略する。 In the present invention, in order to obtain a solid-state imaging device capable of passing the reliability test, a structure change, various condition changes, and a sealing resin change described below were performed. Detailed descriptions of the same configurations as those described in the above embodiments are omitted.
本出願人は、封止用樹脂がセンサーパッケージから剥がれる原因の一つが、センサーパッケージに対する封止用樹脂の固着力の弱さにあると考え、この固着力を向上させることができる新規な構造を発明した。 The present applicant considers that one of the causes for the sealing resin to peel off from the sensor package is the weakness of the fixing force of the sealing resin to the sensor package, and a novel structure capable of improving this fixing force. Invented.
図２１に示す固体撮像装置１３０は、センサーパッケージ１３１のカバーガラス１３２の外周縁に面取り部１３３を設けたものである。この面取り部１３３により、封止用樹脂１３４とセンサーパッケージ１３１との接触面積が増加して封止用樹脂１３４の固着力が向上するため、封止用樹脂１３４がセンサーパッケージ１３１から剥がれにくくなるアンカー効果を得ることができる。また、イメージングチップ１３５と、スペーサー１３６と、カバーガラス１３２とで囲まれる空間の圧力が熱で高くなっても、対抗する反力がカバーガラス１３２に働くので、この空間内の封止性を高めることができる。
A solid-state imaging device 130 shown in FIG. 21 is provided with a chamfered portion 133 on the outer peripheral edge of the cover glass 132 of the sensor package 131. The chamfered portion 133 increases the contact area between the sealing resin 134 and the sensor package 131 and improves the fixing force of the sealing resin 134. Therefore, the anchor that prevents the sealing resin 134 from being peeled off from the sensor package 131 is obtained. An effect can be obtained. Further, even if the pressure in the space surrounded by the imaging chip 135, the
また、同様の目的を達成するために、図２２に示す固体撮像装置１４０では、センサーパッケージ１４１のカバーガラス１４２の外周縁に段差部１４３を形成し、封止用樹脂１４４との接触面積を増やしている。これらの面取り部１３３及び段差部１４３は、スペーサーの幅寸法内に収まる大きさで形成すれば、イメージセンサに対する悪影響はない。 In order to achieve the same purpose, in the solid-state imaging device 140 shown in FIG. 22, a step portion 143 is formed on the outer peripheral edge of the cover glass 142 of the sensor package 141 to increase the contact area with the sealing resin 144. ing. If the chamfered portion 133 and the stepped portion 143 are formed so as to be within the width dimension of the spacer, there is no adverse effect on the image sensor.
上記面取り部及１３３及び段差部１４３は、図６（Ｄ），（Ｅ）に示すガラス基板２８とシリコンウエハ３７とのダイシング時に、スライサーやダイサーを使用して形成することができる。そのため、工程数の大幅な増加はなく、ローコストに採用することができる。
The chamfered portion 133 and the stepped portion 143 can be formed using a slicer or a dicer when the
また、上記実施形態では、カバーガラスの外周端縁だけでアンカー効果を得るようにしたが、図２３に示す固体撮像装置１５０のように、センサーパッケージ１５１のカバーガラス１５２、スペーサー１５３、イメージングチップ１５４の側面全周に粗面１５５，１５６を形成し、これらの粗面１５５，１５６で封止用樹脂１５７に対するアンカー効果を得てもよい。この粗面１５５，１５６は、図６（Ｅ）に示すように、ガラス基板２８とシリコンウエハ３７とをダイシングした後、エッチング加工等で容易に形成することができる。
In the above embodiment, the anchor effect is obtained only by the outer peripheral edge of the cover glass. However, like the solid-state imaging device 150 shown in FIG. 23, the cover glass 152, the
また、封止用樹脂を剥がれにくくする別の手法として、センサーパッケージの外周面に高密着性膜を形成し、封止用樹脂との密着性を高めることも考えられる。例えば、図２４に示す固体撮像装置１７０のように、センサーパッケージ１７１のイメージングチップ１７２の上面に、低欠陥密度という特徴を持つポリイミド膜１７３を形成する。これによれば、封止用樹脂１７４とイメージングチップ１７２との密着性が向上するので、封止用樹脂１７４の固着力が向上して剥がれにくくなる。また、イメージングチップ１７２とスペーサー１７５との密着性も高くなるので、イメージングチップ１７２とスペーサー１７５との接着力が向上し、剥がれにくくなる。
Further, as another method for making it difficult to peel off the sealing resin, it is conceivable to form a highly adhesive film on the outer peripheral surface of the sensor package to enhance the adhesiveness with the sealing resin. For example, like a solid-state imaging device 170 shown in FIG. 24, a polyimide film 173 having a feature of low defect density is formed on the upper surface of the imaging chip 172 of the sensor package 171. According to this, since the adhesiveness between the sealing resin 174 and the imaging chip 172 is improved, the fixing force of the sealing resin 174 is improved and it is difficult to peel off. In addition, since the adhesion between the imaging chip 172 and the
なお、ポリイミド膜１７３の形成は、例えば、シリコンウエハにイメージセンサ１７７及び入出力パッド１７８を形成する工程において、形成することができる。なお、ポリイミド膜１７３は、プラズマエッチング時のパッシベーション膜としても使用される。そのため、前述の粗面１５５とともに採用すれば、プラズマエッチングでカバーガラス１７６、スペーサー１７５、イメージングチップ１７２の側面に粗面を形成する際に、イメージングチップ１７２の上面を保護することができる。
The polyimide film 173 can be formed, for example, in the step of forming the
また、イメージセンサが収納される空間の封止性を高める手法として、透湿防止膜を用いることもできる。例えば、図２５に示す固体撮像装置１６０のように、センサーパッケージ１６１のカバーガラス１６２と、スペーサー１６３の外周面と、イメージングチップ１６４との外周面及び上面に窒化膜１６５を蒸着すれば、これらで囲まれる空間内の透湿防止性が高まるので、止性を高めることができ、封止用樹脂１９７との間で剥がれが生じるのを防止することができる。る。この窒化膜１６５の蒸着は、図８（Ｃ）に示すように、集合配線板４７にセンサーパッケージ４をダイボンドし、入出力パッド２１と集合配線板の内部導体パッド１２とをワイヤボンディングした後に行うとよい。なお、イメージングチップ１６４の上面には、シリコンウエハ３７の成膜工程において既に窒化膜が形成されているが、その上からさらに蒸着を行ってもよい。
Further, a moisture permeation preventive film can be used as a method for improving the sealing performance of the space in which the image sensor is accommodated. For example, if a nitride film 165 is deposited on the outer peripheral surface and the upper surface of the cover glass 162 of the sensor package 161, the outer peripheral surface of the
上述した窒化膜による透湿防止性の向上、及びポリイミド膜による密着性の向上により、封止用樹脂と、センサーパッケージ及び配線板との間に生じた隙間から水分が浸透するのも防止することができるので、水蒸気爆発による封止用樹脂のクラックや剥がれの防止にも効果がある。 By preventing moisture permeation from the gap formed between the sealing resin, the sensor package and the wiring board, the moisture permeation preventing property by the nitride film and the adhesion property by the polyimide film can be prevented. Therefore, it is also effective in preventing cracking and peeling of the sealing resin due to steam explosion.
また、封止用樹脂の剥がれにより、スペーサーがイメージングチップから剥がれる原因の一つとして、イメージングチップとスペーサーとカバーガラスとで封止された空間内の空気が熱膨張し、接着部分に負荷がかかることが関係していると考えられる。この原因を解消するには、イメージセンサが封止されている空間内を真空にするとよい。また、図２６に示す固体撮像装置１８０のように、センサーパッケージ１８１のカバーガラス１８２、スペーサー１８３、イメージングチップ１８４で囲まれる空間内に、Ｎ２ガス等の不活性ガス１８５を充填するとよい。この空間内を真空にする、または不活性ガス１８５を充填するには、図６（Ｂ）に示すシリコンウエハ３７とガラス基板２８との接合時に、真空、または不活性ガスが充満されているチャンバー内で接合を行えばよい。
Also, as one of the causes of the spacer peeling off from the imaging chip due to the peeling of the sealing resin, the air in the space sealed by the imaging chip, the spacer, and the cover glass is thermally expanded, and a load is applied to the bonded portion. Is considered to be related. In order to eliminate this cause, the space in which the image sensor is sealed may be evacuated. In addition, as in the solid-state imaging device 180 illustrated in FIG. 26, an inert gas 185 such as N 2 gas may be filled in a space surrounded by the cover glass 182, the spacer 183, and the imaging chip 184 of the sensor package 181. In order to evacuate the space or fill the inert gas 185, a chamber filled with a vacuum or an inert gas when the
また、上記各実施形態では、センサーパッケージに新たな構造等を付加して封止用樹脂を剥がれにくくしたが、イメージングチップの上面に予め設けられている窒化膜の密着性を改善して、封止用樹脂の剥がれを防止してもよい。この密着性の改善には、例えば、ＵＶ洗浄やプラズマ洗浄が用いられる。ＵＶ洗浄では、窒化膜に付着していた有機系不純物を除去し、かつ濡れ性を改善して封止用樹脂の密着性を向上することができる。また、プラズマ洗浄では、入出力パッドに対するワイヤボンド性を向上させることができ、入出力パッドとボンディングワイヤとの結合力を高めることができる。図２７に示すように、これらのＵＶ洗浄またはプラズマ洗浄は、上記第１実施形態の洗浄工程で実施されるＯ２アッシャーに代えて実施するとよい。 In each of the above embodiments, a new structure or the like is added to the sensor package to make it difficult to peel off the sealing resin. However, the adhesion of the nitride film provided in advance on the upper surface of the imaging chip is improved, and sealing is performed. The peeling of the stopping resin may be prevented. For example, UV cleaning or plasma cleaning is used to improve the adhesion. In the UV cleaning, the organic impurities attached to the nitride film can be removed and the wettability can be improved to improve the adhesion of the sealing resin. Further, in the plasma cleaning, the wire bondability with respect to the input / output pad can be improved, and the bonding force between the input / output pad and the bonding wire can be increased. As shown in FIG. 27, these UV cleaning or plasma cleaning may be performed in place of the O 2 asher performed in the cleaning process of the first embodiment.
また、封止用樹脂に対する水分の浸透は、封止用樹脂の表面から直接浸透する以外に、配線板を通って浸透することも考えられる。配線板の表面積は比較的大きいため、その水分の浸透を少なくすることによる封止用樹脂への水分浸透防止効果は大きい。そこで、本実施形態では、図２８に示す固体撮像装置１９０のように、センサーパッケージ１９４が取り付けられる配線板として、テープ基板１９１を使用し、このテープ基板１９１のベース１９２を超耐熱ポリイミドフイルムで形成している。この超耐熱ポリイミドフイルムは、封止用樹脂１９３が吸湿した水分を排出させることができるので、封止用樹脂１９３内の水分を減少させて水蒸気爆発の発生を抑えることができる。また、ガラスエポキシ基板に比べて薄いため、固体撮像装置１９０の薄型化にも寄与することができる。 In addition, the penetration of moisture into the sealing resin may be permeated through the wiring board in addition to directly penetrating from the surface of the sealing resin. Since the surface area of the wiring board is relatively large, the effect of preventing the penetration of moisture into the sealing resin by reducing the penetration of moisture is great. Therefore, in this embodiment, as in the solid-state imaging device 190 shown in FIG. 28, a tape substrate 191 is used as a wiring board to which the sensor package 194 is attached, and the base 192 of the tape substrate 191 is formed of a super heat resistant polyimide film. is doing. This super heat-resistant polyimide film can discharge the moisture absorbed by the sealing resin 193, so that the moisture in the sealing resin 193 can be reduced and the occurrence of water vapor explosion can be suppressed. Moreover, since it is thinner than the glass epoxy substrate, it can contribute to the thinning of the solid-state imaging device 190.
なお、超耐熱ポリイミドフイルムとしては、例えば、カプトン（登録商標）フイルム（商品名：米国デュポン社）が知られており、容易に採用することができる。 In addition, as a super heat-resistant polyimide film, for example, Kapton (registered trademark) film (trade name: US DuPont) is known and can be easily adopted.
また、上記各実施形態では、封止用樹脂としてエポキシ樹脂を用いたが、第１の実施形態のセンサーパッケージ４及び配線板３からの封止用樹脂７の剥がれを防止するために、より密着性の高い材質を使用してもよい。この密着性の高い樹脂としては、例えば、ビフェニール系のエポキシ樹脂等の高密着性樹脂を用いることができる。
Moreover, in each said embodiment, although the epoxy resin was used as resin for sealing, in order to prevent peeling of
また、モールド適性等を考慮して、スパイラルフローが１１０ｃｍ以上の封止用樹脂７を用いるとよい。この封止用樹脂７を用いて封止工程を行う場合には、封止温度が１６５〜１８０°Ｃ、注入圧力が５０〜１００ｋｇ／ｃｍ２程度が適している。
In consideration of mold suitability and the like, it is preferable to use a sealing
また、温度サイクル性を向上させるために、ガラス転位温度（Ｔｇ）が１３０°Ｃ以上の封止用樹脂７を用いることが好ましい。この場合、封止用樹脂７の加熱硬化温度（ＰＭＣ温度）がＴｇよりも高いことが望ましいため、例えば、ＰＭＣ温度を１５０°Ｃ程度とすることが好ましい。
Moreover, in order to improve temperature cycle property, it is preferable to use sealing
また、封止用樹脂７のクラックや剥がれの原因として、封止用樹脂７と、センサーパッケージ４及び配線板３との間で生じる熱応力の影響が考えられる。例えば、第１実施形態の封止用樹脂（エポキシ樹脂）７の熱膨張係数（α）は、５０ｐｐｍ／°Ｃ程度である。しかし、シリコンで形成されたイメージングチップ１９及びスペーサー２２の熱膨張係数は、３ｐｐｍ／°Ｃ、カバーガラス６の熱膨張係数は６ｐｐｍ／°Ｃ、ガラスエポキシで形成された配線板３の熱膨張係数は１３〜１７ｐｐｍ／°Ｃと、封止用樹脂７の熱膨張係数よりもかなり小さいため、モールド時、リフロー時、ＰＭＣ時、実使用時等の温度サイクル時に、各構成の熱膨張係数の違いによって熱応力が発生し、封止用樹脂７に反りや歪み、剥がれ等が生じることがあった。これを防止するため、封止用樹脂７の熱膨張係数（α）は２０ｐｐｍ／°Ｃ以下、好ましくは８ｐｐｍ／°Ｃ以下にすることが望ましい。
In addition, as a cause of cracking or peeling of the sealing
同様に、熱応力を減少させるために、封止用樹脂７の曲げ弾性率は２８ＧＰａ以下、成形収縮率は０．１２％以下が好ましい。なお、固体撮像装置の強度を適性に保って変形を防止するために、封止用樹脂の硬度としては、例えばショアＤが９０以上の硬度を有することが好ましい。
Similarly, in order to reduce the thermal stress, the sealing
また、ＰＭＣ時に、スペーサー２２の接着に使用される接着剤２９，４０がガラス転位温度に達すると、スペーサー２２やカバーガラス６がイメージングチップ１９から剥がれてしまう可能性がある。そのため、上述のＰＭＣ温度１５０°Ｃに合せて、接着剤２９，４０のＴｇを１５０°Ｃ以上とするのが好ましい。なお、封止用樹脂の熱膨張係数が低く、高温時の熱応力による接着剤へのストレスが小さい場合は、接着剤のガラス転位温度をＰＭＣ温度以下としてもよい。
Further, when the
また、熱膨張係数の差による熱応力は、センサーパッケージ４と配線板３との間でも発生し、やはり封止用樹脂７のクラックや剥がれの原因となる。例えば、ガラスエポキシ製の配線板３の熱膨張係数は１３〜１７ｐｐｍ／°Ｃであり、超耐熱ポリイミドフイルム製の配線板１９１の熱膨張係数は１６〜６０ｐｐｍ／°Ｃであって、イメージングチップ１９の熱膨張係数３ｐｐｍ／°Ｃと比較すると、その差はかなり大きい。
Further, the thermal stress due to the difference in thermal expansion coefficient is also generated between the
上記問題を解決するために、ＰＭＣ温度よりも低いガラス転位温度を有するダイアタッチフイルム５１を用いるのが好ましい。これにより、ダイアタッチフイルム５１がＰＭＣ時のイメージングチップ１９と配線板３との間の歪みを吸収するので、封止用樹脂７のクラック及び剥がれの発生を防止することができる。なお、ダイアタッチフイルム５１のガラス転位温度としては、ＰＭＣの開始後すぐにガラス転位温度に達するように、例えば、Ｔｇ＝５０〜８０°Ｃ，α＝８０〜１００ｐｐｍ／°Ｃ程度のものが好ましい。
In order to solve the above problem, it is preferable to use a die attach
また、封止用樹脂７の吸湿による水蒸気爆発の発生を少なくするために、吸水率が０．３重量％（飽和蒸気加圧試験：２０時間）以下の封止用樹脂を用いることが好ましい。また、センサーパッケージ４の入出力パッド２１の腐食を防止する場合には、封止用樹脂７の吸水率は０．１５重量％以下であることがより好ましい。
In order to reduce the occurrence of water vapor explosion due to moisture absorption of the sealing
また、封止用樹脂７の吸水率をより低減させる方法としては、吸水率の少ない樹脂を使用する以外に、フィラーの充填率を高めることも効果的である。例えば、第１の実施形態の封止用樹脂７では、シリカ等のフィラーの充填率が７３％であったが、吸水率の改善には至らなかった。そこで、本出願人は、フィラーの充填率を８０％以上とした封止用樹脂を使用して固体撮像装置を製造し、ＪＥＤＥＣ規格の信頼性試験を行った結果、封止用樹脂のクラックや剥がれの減少を確認することができた。よって、フィラーの充填率が８０％以上の封止用樹脂を使用することが好ましい。
Further, as a method for further reducing the water absorption rate of the sealing
また、封止用樹脂としては、低ハロゲン、低アルカリ金属（例えば、それぞれ１０ｐｐｍ以下）の封止用樹脂を用いるのが好ましい。これにより、封止用樹脂から溶出するイオン性不純物の量が少なくなるので、入出力パッドの腐食を防止することができる。 Further, as the sealing resin, it is preferable to use a low halogen, low alkali metal (for example, each 10 ppm or less) sealing resin. Thereby, since the amount of ionic impurities eluted from the sealing resin is reduced, corrosion of the input / output pad can be prevented.
以上で説明した種々の改良により、封止用樹脂のクラックや剥がれが減少し、イメージセンサが収納される空間内の封止性も向上する。また、同時に、ボンディングワイヤのパッドからの外れも防止することができるので、固体撮像装置の動作不良を減少させることができる。例えば、封止用樹脂のフィラー充填率を８０％以上、熱膨張係数を２０ｐｐｍ／°Ｃ以下にした封止用樹脂を使用して第１の実施形態の固体撮像装置を製造し、高温高湿保存試験及び温度サイクル試験を行った結果、５００時間／１０００サイクルを達成することができた。また、配線板として、超耐熱ポリイミドフイルムのテープ基板を使用した固体撮像装置では、レベル１の前処理で信頼性試験をクリアすることができた。 With the various improvements described above, cracking and peeling of the sealing resin are reduced, and the sealing performance in the space in which the image sensor is stored is also improved. At the same time, it is possible to prevent the bonding wire from coming off the pad, so that the malfunction of the solid-state imaging device can be reduced. For example, the solid-state imaging device according to the first embodiment is manufactured using a sealing resin in which the filler filling rate of the sealing resin is 80% or more and the thermal expansion coefficient is 20 ppm / ° C. or less. As a result of conducting a storage test and a temperature cycle test, 500 hours / 1000 cycles could be achieved. Further, in the solid-state imaging device using a super heat resistant polyimide film tape substrate as the wiring board, the reliability test could be cleared by the level 1 pretreatment.
なお、上記実施形態の各改良策は、個別に、または適宜組み合わせて用いることができる。また、第１の実施形態の固体撮像装置への適用を例に説明したが、第２〜第５の実施形態の固体撮像装置にも適用することができる。 In addition, each improvement measure of the said embodiment can be used individually or in combination as appropriate. Moreover, although application to the solid-state imaging device of 1st Embodiment was demonstrated to the example, it is applicable also to the solid-state imaging device of 2nd-5th embodiment.
また、上記各実施形態は、ＣＣＤタイプの固体撮像装置を例に説明したが、ＣＭＯＳタイプ等の他の固体撮像装置の製造にも利用することができる。また、ＦＬＧＡ，ＦＢＧＡ，ＱＦＮ，ＳＩＰ等の各種パッケージ形態を用いたが、その他のパッケージ形態の固体撮像装置の製造にも利用することができる。 In the above embodiments, the CCD type solid-state imaging device has been described as an example, but the present invention can also be used for manufacturing other solid-state imaging devices such as a CMOS type. Moreover, although various package forms such as FLGA, FBGA, QFN, and SIP are used, the present invention can also be used to manufacture solid-state imaging devices in other package forms.
２，７８，８５，９８，１１０，１３０，１３７，１５０，１６０，１７０，１８０，１９０ 固体撮像装置
３，８０，９６，１１１，１９１ 配線板
４，７９，８６，９５，１１６，１３１，１４１，１５１，１６１，１７１，１８１，１９４ センサーパッケージ
５，８８ ボンディングワイヤ
６，９９，１１７，１３２，１４２，１５２，１６２，１７６，１８２ カバーガラス
７，９１，９７，１１８，１３４，１４４，１５７，１６７，１７４，１９３ 封止用樹脂
８，８１ 外部導体パッド
１２ 内部導体パッド
１９，１５６，１６４，１７２，１８４ イメージングチップ
２０ イメージセンサ
２１，８９ 入出力パッド
２２，１５３，１６３，１７５，１８３ スペーサー
４７ 集合配線板
５１ ダイアタッチフイルム
５４ トランスファーモールド装置
５６ 下側モールドダイ
５８ 上側モールドダイ
６５，７５ 保護シート
８２ ハンダボール
９２ アウターリード
１０２，１１５ ＡＦＥチップ
１０３，１１４ ＤＳＰチップ
１０４，１１２ 電源用チップ
１３３ 面取り部
１４３ 段差部
１５５，１５６粗面
１７３ ポリイミド膜
１６５ 窒化膜
１８５ 不活性ガス
１９１ テープ基板
2, 78, 85, 98, 110, 130, 137, 150, 160, 170, 180, 190 Solid-state imaging device 3, 80, 96, 111, 191
Claims (31)
前記ダイボンド工程で、前記センサーパッケージを前記集合配線板の固着部に固着する際に使用しているダイアタッチ材のガラス転位温度は、前記モールドキュア工程の加熱硬化温度よりも低くいことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 An assembly wiring board is provided with a sensor package including an imaging chip provided with an image sensor and an input / output pad and a cover member that is translucent and is attached to the imaging chip and seals the image sensor. A die bonding step for fixing to each of the plurality of fixing portions, a wire bonding step for connecting each input / output pad and an internal electrode provided on the collective wiring board corresponding to each sensor package with a bonding wire, and each cover The upper surface of the member and the lower surface of the assembly wiring board are sandwiched between the upper mold die and the lower mold die, and a sealing resin is filled in a cavity formed between the upper mold die and the lower mold die. a sealing step of sealing the periphery of the sensor packages designed, and a mold curing step of heating and curing the sealing resin, assembly board The method of manufacturing a solid-state imaging device Ru and a singulation step of cutting the fine sealing resin for each sensor package,
In the die bonding step, the glass transition temperature of the die attach material used when the sensor package is fixed to the fixing portion of the assembly wiring board is lower than the heat curing temperature of the mold curing step. Manufacturing method of a solid-state imaging device.
前記ワイヤボンド工程では、前記センサーパッケージとともに、前記協働チップの入出力パッドと前記集合基板の内部電極とをボンディングワイヤで接続し、
前記封止工程では、前記センサーパッケージとともに前記協働チップの外周を封止用樹脂で封止し、
前記個片化工程では、集合配線板及び封止用樹脂を各センサーパッケージ及び協働チップごとに裁断することを特徴とする請求項１ないし３０いずれか記載の固体撮像装置の製造方法。 In the die bonding step, together with the sensor package, at least one cooperating chip cooperating with the sensor package is fixed to each of the plurality of fixing portions so that the upper surface of the cover member is not hidden by the cooperating chip. ,
In the wire bonding step, together with the sensor package, the input / output pads of the cooperating chip and the internal electrodes of the collective substrate are connected by bonding wires,
In the sealing step, the outer periphery of the cooperating chip is sealed with a sealing resin together with the sensor package,
31. The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 1, wherein, in the individualization step, the assembly wiring board and the sealing resin are cut for each sensor package and each cooperating chip .
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