JPH05268535A

JPH05268535A - 視覚センサー

Info

Publication number: JPH05268535A
Application number: JP4065835A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kondo; 雄近藤; Masayuki Saito; 雅之斉藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-03-24
Filing date: 1992-03-24
Publication date: 1993-10-15

Abstract

(57)【要約】【目的】小型軽量化および信号伝送線路の短縮化がな
され、かつ信頼性の高い機能を呈する視覚センサーの提
供を目的とする。【構成】光電変換部を有する撮像装置と、この撮像装
置の周辺回路部を成すコントロール部および信号処理部
をそれぞれ構成するＩＣとを具備して成り、前記光電変
換部を最上面としてコントロール部および信号処理部を
それぞれ構成するＩＣベアチップを積層的に一体化・構
成したことを特徴とする。前記構成の視覚センサーにお
いては、体撮像装置が光透過性基板に固体撮像素子チッ
プを一体化した構成であること、周辺回路部を構成する
コントロール用のＩＣチップおよび信号処理用のＩＣチ
ップを、それらの能動面または裏面を、前記固体撮像装
置の裏面に他の周辺回路を構成するＩＣチップの能動面
または裏面と対向させる形で積層・一体化させた構成と
すること、さらに相互の電気的な接続を積層的な一体化
構成の側壁面に沿わせて行うことが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビデオカメラ、電子ス
チルカメラ、あるいは電子内視鏡などの電子映像機器に
用いられる視覚センサーに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、たとえばビデオカメラに使用さ
れる視覚センサーは、光を感知し、これを電気信号に変
換する光電変換部、その光電変換部を駆動するコントロ
ール部、および前記電気信号を処理し映像信号に変換す
る信号処理部で構成されている。そして、この種のビデ
オカメラなどに用いられている視覚センサーにおいて
は、光電変換部がＣＣＤなどの固体撮像素子をセラミッ
クパッケージ内に封止したＩＣで構成されている。ま
た、前記光電変換部を成すＣＣＤを駆動するコントロー
ル部は、一般的に水平タイミングパルス発生用ドライバ
ＩＣ、および垂直タイミングパルス発生用ドライバＩＣ
で構成されており、これらコントロール部を成す両ＩＣ
は、１個のＩＣにハイブリッド化されている場合と、互
いに分離された構成の場合とがあるが、いずれにして
も、これらの両ドライバＩＣは樹脂封止によりＱＦＰと
呼ばれるパッケージを構成している。さらに前記電気信
号を処理して映像信号に変換する信号処理部も、ほぼ同
程度の体積を有する画像信号処理ＩＣで構成されてい
る。

【０００３】ところで、前記ビデオカメラなどにおいて
は、光電変換用のＣＣＤ，コントロール用ＩＣ，画像信
号処理用ＩＣの各ＩＣ間では、いずれも高い周波数の信
号が相互に伝送されるため、できるだけ伝送線路が短い
ことが望まれる。特に、水平タイミングパルス発生用ド
ライバＩＣは、最も周波数の高い信号を光電変換用のＣ
ＣＤに供給しているため、前記ＣＣＤとできるだけ近接
させ、伝送線路を短くすることが望ましい。したがっ
て、従来のビデオカメラにおいては、これらの光電変換
部、コントロール部および信号処理部は、カメラヘッド
部に集中して収めた構成を採っている。図９はその実装
形態ないし構成を斜視的に示したもので、水平タイミン
グパルス発生用ドライバＩＣパッケージ１、垂直タイミ
ングパルス発生用ドライバＩＣパッケージ２、および画
像信号処理ＩＣパッケージ３が、チップ抵抗やコンデン
サ（図示せず）とともに複数のプリント基板4a，4bに半
田付けされ、かつこれらのプリント基板4a，4bは、セラ
ミックパッケージＣＣＤ５とたとえばフレキシブルな基
板6a，6b，6cによって相互に接続されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、ビデオカメラな
どにおいては、その小型軽量化が最重要課題になってお
り、特に、電子内視鏡や監視用カメラなどの場合、カメ
ラヘッド部の小型軽量化が強く要望されている。なかで
もカメラヘッド部の細径化、および全体的な小型化が重
要視されている。このような要求への対応としては、レ
ンズなど光学系の小型軽量化も重要であるが、視覚セン
サーの小型軽量化が最も重要であると考えられる。この
目的を達成するため、前記図７に図示した構成におい
て、個々の部品の小型化、ハイブリッド化などに努力が
払われてきた。しかし、図７に図示した構成では、使用
する各パッケージ１，２，３，５や、プリント基板4a，
4bの大きさによって、視覚センサー全体の大きさが必然
的に規定される。

【０００５】ところで、視覚センサーを小型化するため
には、最低限必要な機能を持ったＩＣのみを所要の位置
に配置する構成、すなわち、光を受ける光電変換部を成
す固体撮像素子（５）をレンズの直後に配置し、他のＩ
Ｃ（１，２，３）をその後方側に配置するのが理想的と
いえる。しかし、図７に図示した従来の視覚センサーの
構成では、ＣＣＤパッケージ５の後方に、コントロール
用パッケージＩＣ１，２、および信号処理部に当たるプ
リント基板4a，4bを配置しても、小型化に限界があっ
て、小型化を十分に達成し得ないのが実情である。ま
た、プリント基板4a，4b間などの電気的な接続に、フレ
キシブルな基板6a，6b，6cを用いたりするため、信号の
伝送経路の短縮化も十分といえず、外部からの電波の影
響を受け易いという不具合を有していた。すなわち、可
及的に小型軽量で、機能的にも信頼性の高い視覚センサ
ーに、多くの関心・期待が払われていながら、このよう
な要望は満たされていないのが現状である。

【０００６】本発明は、上記事情に対処してなされたも
ので、小型軽量化および信号伝送線路の短縮化がなさ
れ、かつ信頼性の高い機能を呈する視覚センサーの提供
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る視覚センサ
ーは、光電変換部を有する撮像装置と、この撮像装置の
周辺回路部を成すコントロール部および信号処理部をそ
れぞれ構成するＩＣとを具備して成り、前記光電変換部
を最上面としてコントロール部および信号処理部をそれ
ぞれ構成するＩＣベアチップを積層的に一体化・構成し
たことを特徴とする。

【０００８】前記構成の視覚センサーにおいては、体撮
像装置が光透過性基板に固体撮像素子チップを一体化し
た構成であること、周辺回路部を構成するコントロール
用のＩＣチップおよび信号処理用のＩＣチップを、それ
らの能動面または裏面を、前記固体撮像装置の裏面に他
の周辺回路を構成するＩＣチップの能動面または裏面と
対向させる形で積層・一体化させた構成とすること、さ
らに相互の電気的な接続を積層的な一体化構成の側壁面
に沿わせて行うことが好ましい。

【０００９】また、前記周辺回路部を構成するＩＣチッ
プは、ウェハー状態で能動面上に絶縁層、電極パッドに
一端が接続して一部がダイシングラインを跨いで金属配
線を形成したものを使用すれば、ダイシングにより形成
される切断面をＩＣチップ積層後に導体パターンによる
電気的な接続に利用し得るし、あるいはウェーハ状態で
その能動面のダイシングライン上に溝を形成しておけ
ば、その溝を利用して相互の電気的な接続を行った後、
絶縁材料で穴埋め・平坦化した構成を採ることもでき
る。

【００１０】

【作用】本発明によれば、光を取り込むという視覚セン
サーにとって必要不可欠な機能を持った最小限の部分、
換言すればの光電変換部みが最上面に配置され、その後
方（裏面）側に周辺回路を構成するいわゆるコントロー
ル用および画像信号処理用のＩＣチップが積層的に一体
化されているため、小型軽量化が容易に達成されるばか
りでなく、前記積層的な一体化に伴い各ＩＣチップ間も
最短距離の配線で電気的な接続、換言すると伝送線路の
短縮も実現できるので、機能の向上および信頼性の向上
も容易に図り得る。

【００１１】

【実施例】以下図１〜図８を参照して本発明の実施例を
説明する。

【００１２】図１は、本発明の実施例に係る視覚センサ
ーの要部構成例を斜視的に示したもので、６は光電変換
部を有する撮像装置、すなわちＣＣＤチップ、７は前記
ＣＣＤチップ６の裏面に一体的に積層配置された水平タ
イミングパルス発生用ドライバＩＣチップ、８は前記水
平タイミングパルス発生用ドライバＩＣチップ７の裏面
に一体的に積層配置された垂直タイミングパルス発生用
ドライバＩＣチップ、９は前記垂直タイミングパルス発
生用ドライバＩＣ８の裏面に一体的に積層配置された画
像信号処理ＩＣチップである。また、10は前記ＣＣＤチ
ップ６前面、換言すると光入射面側に一体的に積層配置
されたガラス基板であり、このガラス基板10はＣＣＤチ
ップ６の保護作用を成すが、ＣＣＤチップ６の実装基板
として用いることもできる。すなわち、撮像装置がいわ
ゆるＣＣＤチップ６の場合には、ＣＣＤチップ６側面へ
の電極取り出しなどを、前記ガラス基板面上に予め形成
した厚膜電極を利用して、側面に回し込む形式で行い得
る。さらに、11a は前記撮像装置６と水平タイミングパ
ルス発生用ドライバＩＣチップ７との間を電気的に接続
する配線、11b は前記撮像装置６と垂直タイミングパル
ス発生用ドライバＩＣチップ８との間を電気的に接続す
る配線、11c は前記撮像装置６と画像信号処理ＩＣチッ
プ９との間を電気的に接続する配線である。

【００１３】次に、実施態様を模式的に示す図２(a) 〜
(d) を参照して、上記構成の視覚センサーにおける配線
プロセスを説明する。このプロセスでは、周辺回路ＩＣ
チップではなくウェーハを出発材料とする。ここで、通
常 0.4〜0.7mm 程度の厚さのウェーハが用いられ、下記
のプロセスを経た後、裏面を研磨することによって適当
な厚さに適宜設定される。先ず、図２(a) に断面的に示
すごとく、ＩＣが多面取りで形成されたシリコンウェー
ハ12面上に、電極パッド13の領域を除いて第１の絶縁層
14a を形成した後、電極パッド13からダイシングライン
15に厚み50μm程度の配線11を形成する。この配線11の
厚さは50μm に限定されるものでなく、少なくとも 5μ
m 厚みがあればよい。なお、この実施例では、たとえば
下地にチタン、銅の薄膜（図示せず）を蒸着によって形
成した後、電界メッキによって銅配線11を電極パッド13
面上からダイシングライン15まで同じ厚さで形成した
が、少なくともダイシングライン15付近である程度の厚
さを有していればよい。また、前記配線11の形成は、印
刷法や半田ディップ法も可能であるが、細密なパターン
を形成するにはメッキ法が適する。

【００１４】前記配線11を形成させた後、図２(b) に断
面的に示すごとく、前記銅配線11と同等の厚みを有する
第２の絶縁層14b を形成する。この第２の絶縁層14b の
形成には、たとえばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ア
クリル樹脂、フェノール樹脂などの硬化性樹脂や、ポリ
カーボネート樹脂、ポリスルフォンサルファイド樹脂、
ポリエチレン樹脂などの可塑性樹脂、アルミナ、ＳｉＯ
₂、ＰＳＧ（リンドープッドガラス）などの酸化物、Ａ
ＩＮ、ＢＮなどの窒化物、もしくはダイヤモンドなどを
使用し得る。この例では、第２の絶縁層14b の形成に、
パターンニングの容易さを考慮して感光性のポリイミド
を用いた。なお、この絶縁層14b の形成は、前記感光性
のポリイミドのスピンコート、プリベーク、パターンニ
ング、ポストベークという工程により行われるが、一回
の工程で50μm 厚の形成は困難であるため数回繰り返し
て行う。その後、ダイシングライン15に沿ってダイシン
グを行い、前記銅配線11の切断面を側面接続のパッドと
する。

【００１５】次に、図２(c) に断面的に示すごとく、前
記ダイシングして得たチップ12′を第３の絶縁層14c を
介して積層・一体化する。この第３の絶縁層14c の介層
は、前記一体化の直前で被着形成することも可能である
し、また、ウェーハ状態で被着形成してもよい。一体化
の直前で形成する場合には、ピンホールなどによるショ
ートの不良を抑えるため、充分な厚みを持たせる必要が
あり、一体化のための接着層として利用することによっ
て工程の簡略化を図り得る。一方、ウェーハ状態で第３
の絶縁層14c を形成する場合には、一体化の際に改めて
接着層を形成しなくてはならないが、２層構造になるた
めピンホールの可能性は減少する。前記チップ12′の積
層的な一体化は、チップ12′面ににたとえばポリイミド
樹脂をコーティングし、チップ12′を積層し、加圧した
状態でポストベークすることにより行い得るが、接着層
を別に介在させて行うことも可能である。

【００１６】前記により所要のチップ12′を積層・一体
化した後、図２(d) に断面的に示すごとく、所用の電気
的な接続を行うため、側面に沿わせて配線形成を行う。
まず、側面にダイシングにより形成された切断面の電極
パッド13を除いて側面の絶縁層14d を、前記と同様の手
段によって形成する。この例では側面の絶縁層14d の形
成に先立って、端面を研磨することによって側面の平坦
化を行った後、側面配線11′を形成する。たとえば、蒸
着などによって下地にチタン、銅の薄膜で配線をした
後、無電界メッキによって金の配線11′を形成する。こ
こで、パターンが細密でない場合には、必ずしも前記研
磨工程は必要でなく、また細密でない配線パターンの場
合は、ベーストを印刷する方法でも可能であるし、レー
ザー感光体を塗布し、直接描画によって配線を形成する
ことも可能である。

【００１７】さらに、他の実施態様を模式的に示す図３
(a) 〜(d) を参照して、上記構成の視覚センサーにおけ
る別の配線プロセスを説明する。

【００１８】この配線プロセスでは、ダイシングが２回
に分けて行われる。先ず、図３(a)に断面的に示すごと
く、シリコンウエハはダイシングライン15に沿って、後
述する２回目のダイシングより大きな幅で、かつ２回目
より浅くダイシングを行う。単純には１回目をハーフカ
ット、２回目をフルカットとすればよい。次に図３(b)
に断面的に示すごとく、前記１回目のダイシングで形成
された溝16に、穴埋めの絶縁層14e を形成する。この
後、第１の絶縁層14a を形成するが、この２つの絶縁層
14e,14aは同一の材料によって同時に形成することも可
能である。

【００１９】前記第１の絶縁層14a 形成後、図３(c) に
断面的に示すごとく、前記１回目のダンシングよりもダ
イシング幅の小さい２回目のダンシングを行うが、この
とき穴埋めの絶縁層14e を残す。つまり、前記ダイシン
グして得たチップ12′を、図３(c) に断面的に示すごと
く、積層・一体化したとき、シリコンチップ12′と配線
11の間の絶縁層として機能し、前記の実施例の場合より
も、その絶縁幅を広く採ることができ、シリコンチップ
12′などと配線11とのショートによる不良発生率が減少
し、より信頼性の高い実装が可能となるからである。

【００２０】以上の配線プロセスは、いずれも一体化し
たＩＣチップ12′の側面を基体として利用し、その上に
配線14d(11a,11b,11c)を形成したが、次のように配線を
別に形成して、切断面の電極パッド13にポイント的に接
続することも可能である。

【００２１】図４，図５，図６は前記配線の構成がそれ
ぞれ異なる実施例に係る視覚センサーの断面図である。
先ず、図４に断面的に示す構成の場合は、その配線プロ
セスは図２(a) から(b) 同様に行われ、チップ12′を一
体化した後、無電界メッキによって切断により、形成さ
れた側面の電極パッド13側面上に銅を10μm 程度成長さ
せ、突起状パッド17を形成する。そして、樹脂中に導電
性粒子を拡散させた異方性導電膜18を介してフレキシブ
ル配線板19を熱圧着する。この構成の場合、留意すべき
点はショートによる不良を避けるために、第１の絶縁層
14a を厚目にすることである。そして、不良発生のリス
クを減らすため、前記実施例のように側面の絶縁層14d
を形成することが好ましい。

【００２２】図５に断面的に図示する視覚センサーの構
成においては、前記バンプ電極20を形成したＴＡＢテー
プ21を用いて、切断面に露出した電極パッド13にシング
ルポイントＴＡＢ法によって接続する。この場合の構成
においてフレキシブル配線板を直接側面に半田付けしも
よく、これらの構成例（図４，図５参照）の場合は、Ｉ
Ｃチップチップ12′間の配線として利用したフレキシブ
ル配線板19をそのまま、視覚センサーの入出力端子とし
て利用し得るというメリットがある。

【００２３】さらに、図６に断面的に図示する視覚セン
サーの構成においては、切断面に露出する電極パッド13
間をボンディングワイヤー22によって接続するか、また
は、電極パッド13とフレキシブル配線板19との間をボン
ディングワイヤー22によって接続する。この構成におい
ても、前記チップ12′を一体化後、無電界メッキによっ
て切断により形成された側面の接続パッド13側面上に金
を 1μm 程度成長させ、ワイヤーボンディング強度およ
び信頼性の向上を図ってもよい。

【００２４】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形
して実施することができる。たとえば、視覚センサーの
構成を、図７および図８にそれぞれ要部を断面的に示す
ようにしてもよい。なお、図７および図８ににおいて、
６はＣＣＤチップ、７，８はドライバＩＣ、９は信号処
理用ＩＣ、10はガラス板、19はフレキシブル配線板、22
はボンデングワイヤ、23はチップ部品である。また、各
ＩＣチップ間の電気的な接続も、たとえばスルホール的
な手段で行ってもよい。また、前記実施例では水平Ｉ
Ｃ，垂直ＩＣなどを一体化しているが、これに加えて電
源用ＩＣをも一体化することが可能である。

【００２５】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、撮
像素子（ CCD素子），ドライバＩＣ，信号処理用ＩＣな
どを、積層的に一体化しているため、大幅な小型軽量化
を達成し得るばかりでなく、前記積層したＩＣチップ間
を側面などの最短距離で配線しているため、伝送線路も
短縮され、小型軽量で、外部の電波の影響を受けにくい
信頼性の高い視覚センサーを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係わる視覚センサーの要部構
成例を示す斜視図。

【図２】本発明の実施例に係わる視覚センサーの構成に
おける配線プロセスの模式図で、(a) は接続パッドを成
す配線を形成した状態を示す断面図、(b) はダイシング
した状態を示す断面図、(c) はＩＣチップを積層・一体
化した状態を示す断面図、(d) は積層・一体化したＩＣ
チップ間を配線接続した状態を示す断面図。

【図３】本発明の実施例に係わる視覚センサーの構成に
おける他の配線プロセスの模式図で、(a) は１回目のダ
イシングを行った状態を示す断面図、(b) は１回目のダ
イシング部を絶縁体で穴埋めした状態を示す断面図、
(c) は２回目のダイシングを行った状態を示す断面図、
(d) はＩＣチップを積層・一体化した状態を示す断面
図。

【図４】本発明に係る視覚センサーにおける積層・一体
化したＩＣチップ間の他の配線接続状態を示す断面図。

【図５】本発明に係る視覚センサーにおける積層・一体
化したＩＣチップ間の別の配線接続状態を示す断面図。

【図６】本発明に係る視覚センサーにおける積層・一体
化したＩＣチップ間のさらに他の配線接続状態を示す断
面図。

【図７】本発明の実施例に係わる視覚センサーの他の要
部構成例を示す断面図。

【図８】本発明の実施例に係わる視覚センサーの別の要
部構成例を示す断面図。

【図９】従来の視覚センサーの構成を示す斜視図。

【符号の説明】

１，７…水平タイミングパルス発生用ドライバＩＣパッ
ケージ２，８…垂直タイミングパルス発生用ドライ
バＩＣパッケージ３，９…画像処理用ＩＣパッケー
ジ 4a，4b…プリント基板５，６…セラミックパ
ッケージＣＣＤ 6a，19…フレキシブル配線板 10…ガラス板 11…
配線 11′…側面配線 11a,11b,11c …ＩＣチップ
間の配線 12…シリコンウエハ 12′…ダイシング
したチップ 13…電極パッド 14a,14b,14c,14d,14
e …絶縁層 15…ダイシングライン 16…溝 17…突起状電極
18…異方性導電膜 20…バンプ電極 21…ＴＡＢテープ 22…ボンデン
グワイヤ 23…チップ部品

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光電変換部を有する撮像装置と、この撮
像装置の周辺回路部を成すコントロール部および信号処
理部をそれぞれ構成するＩＣとを具備して成り、前記光
電変換部を最上面側としてコントロール部および信号処
理部をそれぞれ構成するＩＣを積層的に一体化・構成と
したことを特徴とする視覚センサー。