JPH06218985A - 光学素子チップおよびこれを利用した光学的書き込みまたは読み取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 イメージセンサチップ等の光学素子チップを
複数個基板上に並べて構成される光学装置の製造におけ
るチップ間のピッチエラーを解消することを目的とす
る。 【構成】 長矩形状の平面視形状を有するとともに、所
定の厚みをもち、上面に複数の光学素子が等間隔に形成
された光学素子チップ１において、その長手方向両端面
３は、表面側から裏面側に向かうにつれて退避するよう
に傾斜させられていることを特徴とする。なおこの光学
素子チップとしては、イメージセンサチップあるいはＬ
ＥＤアレイチップがある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、イメージセンサチッ
プあるいはＬＥＤアレイチップ等の光学素子チップおよ
びこれを利用した光学的書き込み装置または読み取り装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】たと
えばファクシミリの読み取り部として用いられるイメー
ジセンサは、原稿面にあてられた光の反射光を主走査方
向に並ぶ多数個の受光素子によって検出するようになっ
ている。たとえば、２００ｄｐｉの解像度で原稿をイメ
ージ情報として読み取るためには、１インチ当たり２０
０個の受光素子が一列に並んだイメージセンサを構成す
る必要がある。このような受光素子は、マスクワークに
よってシリコンウエハ上に造り込むことができるが、た
とえば、Ａ４版やＢ４版といった長さの画像を読み取る
べくイメージセンサを単一チップで構成することは不可
能なため、図５に示すように、所定数の受光素子を搭載
した一定長さのイメージセンサチップを複数個一列に並
べて構成せざるをえない。

【０００３】各イメージセンサチップａは、平面視長矩
形状をしているとともに所定厚みをもった角棒状の形態
をもっている。そして、その上面には、光の強さに応じ
た電気信号を発生させる受光素子が、２００ｄｐｉの解
像度に対応させるために１ｍｍ当たり８個の割合で形成
されている。

【０００４】単位イメージセンサチップａは、これを複
数行複数列にわたって一括形成されたシリコンウエハｃ
を、ダイシングラインに沿ってダイシングすることによ
り得られる。このダイシングは図６に示すように、上記
シリコンウエハｃを移動テーブルｄ上に搭載してダイシ
ングライン方向にこれを移動させながら、回転ブレード
ｅによって切断することにより行われる。

【０００５】ところで、上記の回転ブレードｅを用いた
ダイシングは、垂直状にした回転ブレードと移動テーブ
ル上のウエハとを水平方向に相対移動させることにより
行われるが、ダイシングの結果のチップ長手方向の端面
ｆは、図７に模式的に強調して示すように、傾斜したも
のとなる。この理由は、ウエハの表面近くは、裏面近く
に比較してより長い時間回転ブレードに接触するため、
回転ブレードの周部の厚み方向ぶれ等に起因して、この
回転ブレードによる切り込み幅が、ウエハ表面近くにお
いてはブレードの厚みよりやや広くなる一方、ウエハ裏
面近くにおいてはブレードの厚みとほぼ対応した幅とな
るからであると考えられる。

【０００６】このようなダイミング作用の結果、単位イ
メージセンサチップについてみれば、その長手方向端面
ｆが、図７に模式的に強調して示されるように、表面側
の縁ｆａに対して裏面側の縁ｆｂが外方に突出するよう
に傾斜してしまうことになる。チップ表面側の端縁とチ
ップ裏面側の端縁との間の水平方向距離は、時として数
μｍないし十数μｍに及ぶことがあり、このことが次の
ような重大な問題を招来させる。

【０００７】第一に、イメージセンサ上の受光素子ｂ間
のピッチ間隔は、一定となっておらねばならず、このこ
とは、隣合うチップの端部の素子どうしについても厳正
に要求される。しかしながら、各チップの長手方向端面
が上記のように傾斜している結果、ダイシングの誤差も
手伝って、図８に示すように隣合う二つのチップａ，ａ
をその裏面側が突き合わされるようにして密着させたと
しても、両チップの端部の素子どうしの間隔ピッチが所
定よりも長くなるピッチエラーを生じることが多い。

【０００８】この問題を解決するためには、たとえば、
チップの長手方向端面をより退避させることが考えられ
る。しかし、このような方策は、図９に示すように、チ
ップの端面の表面側近傍が受光素子ｂとしての拡散部に
近づきすぎ、チップの最端部の素子部がチップ端面ｆか
らの光をも受光してしまう不具合を生じることになるた
め、その採用には慎重を期する必要がある。

【０００９】第二の問題は、各チップを基板に対してボ
ンディングするための銀ペーストｈが、隣合うチップの
端面間に形成されるＶ字状の溝内に擦り寄せられ、図８
に示すように、時としてこの銀ペーストｈがチップａの
表面素子部を汚してしまうということである。周知のよ
うに、このようなイメージセンサチップの基板ｇに対す
るボンディングは、すでに位置決めされつつボンディン
グされたチップの隣に基板との間に銀ペーストを介装し
つつ新たなチップを押しつけ、光学的に両チップの位置
を検出しつつすでにボンディングされたチップにボンデ
ィングしようとするチップを近づけるアライメント操作
を行うが、この時、ボンディングしようとするチップと
基板との間からはみ出した銀ペーストｈが当該チップを
すでにボンディングされたチップに向けて移動させられ
る際に擦り寄せられ、これがペースト塊となって隣合う
チップどうしのＶ字状空間に狭窄されることがある。図
８は、チップ端面の傾斜を強調して表しているが、実際
のところかかる傾斜は、チップの厚み（たとえば３００
μｍ）に対して数μｍ程度のものであるため、仮に微少
量であっても、上記のごとく銀ペーストが隣合うチップ
どうしの隙間に狭窄されると、これが上方に押し出され
てチップの素子表面に漏出することがあるのである。

【００１０】本願発明は、上記の事情のもとで考え出さ
れたものであって、従来のダイシング方法によって得ら
れた光学素子チップの上記の問題を全て解決することを
その課題としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本願発明では、次の技術的手段を講じている。

【００１２】すなわち、本願の請求項１に記載した発明
は、長矩形状の平面視形状を有するとともに、所定の厚
みをもち、上面に複数の光学素子が等間隔に形成された
光学素子チップにおいて、上記チップの長手方向両端面
は、表面側から裏面側に向かうにつれて退避するように
傾斜させられていることを特徴としている。

【００１３】そして、本願の請求項２に記載した発明
は、複数のイメージセンサチップを長手方向一列につな
げるようにして基板上にボンディングした光学的読み取
り装置であり、各イメージセンサチップは、上記請求項
１に記載した形態をもっている。

【００１４】そして、請求項３に記載した発明は、複数
のＬＥＤアレイチップを長手方向一列につなげるように
して基板上にボンディングされた光学的書き込み装置で
あって、各ＬＥＤアレイチップが上記請求項１に記載し
た形態をもっている。

【００１５】

【発明の作用および効果】本願発明の光学素子チップ
は、その長手方向端面が、従前のチップとは逆に、表面
側から裏面側に向かうにつれて退避するように傾斜させ
られている。したがって、チップ表面側の素子の位置を
基準として、隣合うチップの近接を阻害する要因なく、
隣合うチップどうしの位置決めを行うことができる。し
たがって、従来のように、隣合うチップを最大限近づけ
てもなお両チップ上の端部の素子どうしのピッチが所定
のピッチよりも大きくなるというピッチエラーが生じえ
なくなり、複数のチップを一列状に基板にボンディング
してなるイメージセンサ等の光学的装置としての歩留り
が著しく向上する。

【００１６】また、隣合うチップどうしを最大限に近づ
けたとしても、両チップの表面側の縁が接触するのであ
って、基板にボンディングされる裏面の縁どうしの間に
は必然的に隙間が生じる。したがって、すでにボンディ
ングされたチップの隣に新たなチップを位置決めしつつ
銀ペーストを介してボンディングするにあたり、このチ
ップをすでにボンディングされたチップに近づけるよう
にずれ動かしても、チップの縁によって擦り寄せられる
銀ペーストはすでにボンディングされたチップの裏面側
の縁とこれからボンディングされようとするチップの裏
面側の縁との間の空間に都合よく保持され、従前のよう
にこの銀ペーストが表面側に押し出されてしまうといっ
た不具合はなくなる。

【００１７】以上のように、本願発明の光学素子チップ
を用いることにより、この光学素子チップが複数個並べ
られて基板上にボンディングされる光学装置の歩留りが
著しく向上させられるのみならず、ボンディング用の銀
ペーストが並べられるチップの表面側に漏出するといっ
た不具合もうまく回避され、銀ペーストで汚れたチップ
表面を清掃するといった余分な工程を削減することがで
き、その結果、光学装置の製造効率が著しく向上させら
れる。

【００１８】

【実施例の説明】以下、本願発明の好ましい実施例を、
図面を参照しつつ、具体的に説明する。

【００１９】図１は、本願発明の光学素子チップ１の一
例を示している。本願発明の光学素子チップ１は、後述
するように、とりわけその長手方向端面の形態に特徴づ
けられるものであり、この端面部分の形態を視覚的に理
解容易にあらわすために寸法関係を強調して示してあ
る。この光学素子チップ１は、従来のチップと同様長矩
形状の平面視形状を有するとともに、所定の厚みをもっ
た断面略矩形状の棒状チップの形態をもっている。チッ
プ１の表面には、このチップがイメージセンサチップで
ある場合には、受光素子２が、このチップがＬＥＤアレ
イチップである場合には、ＬＥＤ素子が、それぞれ等間
隔で一列に並ぶように形成されている。かかるチップ１
は、一般的な半導体チップの製造と同様に、シリコンウ
エハ上に所定のマスクワークによって素子を造り込んだ
上、ダイシングによって図１に示されるような単位チッ
プに分割される。

【００２０】イメージセンサチップを例にとれば、たと
えば、２００ｄｐｉの解像度でイメージを読み取るため
に、上記チップ１の表面には、１ｍｍ当たり８個の受光
素子２…が形成されることになる。一般的には、一つの
チップ１上に６４個の素子が造り込まれ、したがって、
一つのチップ１の長手方向長は、ほぼ８ｍｍとなる。な
お、チップ１の厚みは、一般的には２５０ないし３５０
μｍ、幅は、５００ないし７００μｍとされる。なお、
チップ１の表面には、上記の素子２の他に、この素子２
…に配線するための配線パッドが形成されるが図１では
これを省略してある。

【００２１】図１および図４によく表れているように、
本願発明の光学素子チップ１の長手方向の端面３は、図
７に示される従来例の場合と逆に傾斜させられている。
すなわち、チップ１の表面側から裏面側に向かうにつれ
て次第に内方へ退避するように傾斜させられている。換
言すると、チップ１の表面側の縁３ａがもっとも突出し
ており、裏面側の縁３ｂが最も退避させられるように傾
斜させられている。

【００２２】この傾斜の程度は、チップの表面側の最端
の素子とチップ裏面間の導通を阻害しない範囲であれば
何ら限定されないが、例えば、１ないし５°の角度とす
ることができる。今、仮に上記の傾斜角を１°とする
と、チップ１の厚みを３００μｍとした場合その表面側
の縁３ａと裏面側の縁３ｂとの間の平面方向距離は約５
μｍとなる。

【００２３】かかるチップ１の傾斜端面３は、ウエハを
上面から切り込むようにダイシングする場合、次のよう
に、二段階のダイシングを行うことにより形成される。

【００２４】すなわち、図２の(a) に示すように、ウエ
ハ上のダイシングラインから一方の方向に傾斜しながら
回転ブレード５ａを作用させる第一のダイシングＡを行
った後、図２の(b) に示すように、回転ブレード５ｂを
上記と逆方向に傾斜させて第二のダイシングＢを行うの
である。これにより、ダイシングラインを挟む二つのチ
ップの対向端面が、それぞれ、上述したように、表面側
から裏面側に向かうにつれて次第に退避する傾斜端面３
となる。

【００２５】なお、図２に示す形態で二回のダイシング
を行う場合、回転ブレードの厚みを所定以上に高めて回
転ブレードそれ自体の剛性を高めておく必要がある。こ
れは、第一のダイシングを行うことについては問題がな
いにしても、第二のダイシングを行う際、上記第一のダ
イシングによって形成された傾斜面に第二のダイシング
の際の回転ブレードが案内されて歪曲されてしまい、目
的の傾斜面を形成することができなくなるためである。

【００２６】なお、従前と同様の薄状（一般的には厚み
３０μｍ〜５０μｍ）の回転ブレードを用いてダイシン
グラインを介して隣合う二つのチップの対向端面を上記
のように傾斜させるには、図３に示すようにするとよ
い。

【００２７】すなわち、ダイシングライン６を比較的幅
広にとっておき、第一のダイシングＡを上記ダイシング
ラインの幅方向一側寄りにおいて行う一方、第二のダイ
シングＢを上記ダイシングラインの幅方向他側寄りにお
いて行うのである。そうすると第一のダイシングＡと第
二のダイシングＢが、共に同様の態様においてウエハ４
を切り進んでゆくため、換言すると第一のダイシングＡ
によって取り除かれる部分と第二のダイシングＢによっ
て取り除かれる部分が互いに重なりあわないため、回転
ブレード５ａ，５ｂが不用意にすでに形成されている傾
斜端面に案内されてそれに沿うように歪曲されてしまう
といった問題が回避され、ダイシングラインを挟んで隣
合う両端面が対称状に傾斜させられるようになる。

【００２８】なお、上記の二段階のダイシングは、本願
発明の光学素子チップ１の長手方向端面の傾斜形態を形
成するために特に必要なのものであって、チップの長手
方向に沿う方向についてのダイシングは、従前と同様に
行って差し支えない。

【００２９】上記のようにして形成される本願発明の光
学素子チップ１は、基板７上に一列に並べられるように
ボンディングされて所定の光学装置が形成される。

【００３０】すなわち、複数のチップ１が一列に並べら
れる場合、このようにして連続される複数の素子２…間
のピッチが全て一定となることが求められる。すなわ
ち、隣合うチップ１の端部の素子どうしの間隔ピッチ
が、同一素子内での隣合う素子間ピッチと同じになるこ
とが求められる。

【００３１】基板７には、チップ１が次々に、すでにボ
ンディングされたチップに対する相対位置を調節しなが
らボンディングされる。チップ１は、通常、銀ペースト
８を基板７との間に介在させながらボンディングされ
る。すでにボンディングされたチップ１に対してその隣
に次のチップ１をボンディングする場合、すでにボンデ
ィングされたチップからやや離れた位置に基板との間に
銀ペーストを挟み込みながら新たなチップが載せられ、
光学的な位置検出機構によってすでにボンディングされ
たチップ上の認識パッドとこれからボンディングしよう
とするチップ上の認識パッドとの間が相対的に一定の関
係となるようにして、ボンディングしようとするチップ
がすでにボンディングされたチップに向けて近づけられ
る。

【００３２】このような手法によって多数のチップが次
々と基板上にボンディングされていくにあたって、本願
発明の光学素子チップを用いる場合、次のような利点が
ある。

【００３３】その第一は、チップ１の表面側の縁３ａが
最も突出するように形成されているため、表面側の素子
基準で隣合う二つのチップの相対関係を規定することが
できる。従来は、表面側の縁よりも裏面側の縁の方が突
出するようにチップの端面が傾斜していたため、両チッ
プが最も近づけられても、換言すると両チップの裏面側
の縁が接触するまで互いに近づられたとしても、なお、
表面側の端部素子間のピッチが所定のピッチよりも広く
なってしまうピッチエラーが生じえたが、本願発明のチ
ップを用いる場合、表面側の素子基準で隣合うチップの
位置を調節するにあたり、表面側の縁が互いに接触する
まで両チップを近づけることができるので、従前のよう
なチップエラーが生じる余地がない。したがって、複数
のチップが基板上に互いに位置決めされながら配列され
る光学装置としての歩留りが著しく向上させられること
になる（図４参照）。

【００３４】第二に、上記のように、各チップ１の基板
７へのボンディングは、すでにボンディングされたチッ
プ１からやや離れた位置に銀ペースト８を介してチップ
を載せ、これをすでにボンディングされたチップに近づ
けるようにずれ動かして両チップの相対位置決めを知る
のであるが、従来においては、このようなチップのずれ
動かしに起因して銀ペーストが擦り寄せられ、隣合うチ
ップの裏面側の縁どうしが接触させられるような場合に
上記擦り寄せられた銀ペーストがＶ字谷状の空間に挟み
付けられて上方に押し出され、これがチップの表面側に
漏出するといった不具合が生じた。しかし、本願発明の
チップを用いる場合、両隣合うチップどうしを最も近づ
けたとしても、図４に表れているようにその基板側の縁
３ｂどうしが依然として離れることになるため、上記の
ようにして銀ペースト８が擦り寄せられたとしても、こ
れが上方に押し出されてチップ表面上に漏出するといっ
た事態が都合よく回避される。

【００３５】以上のことから、本願発明の光学素子チッ
プによれば、これを多数個基板上に配列させた装置の歩
留りが著しく向上させられるとともに、ボンディング用
の銀ペーストがチップ表面上に漏出してこれを汚すとい
ったこともなくなり、この汚れを除去するという付加的
な工数が省略され、光学装置の製造効率が高められる。

【００３６】もちろん、本願発明の範囲は上述の実施例
に限定されることはない。光学素子チップとしては、所
定の主走査長さをもつイメージセンサを構成するための
イメージセンサチップであってもよいし、ＬＥＤプリン
タのヘッドを構成するためのＬＥＤアレイチップであっ
てもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の光学素子チップの一例の模式的断面
図である。

【図２】本願発明の光学素子チップ形態を得るためのダ
イシング方法の一例の説明図である。

【図３】本願発明の光学素子チップ形態を得るためのダ
イシング方法の他の例の説明図である。

【図４】本願発明の光学素子チップを複数個互いの位置
決めをしつつ基板にボンディングした状態を示す模式的
断面図である。

【図５】光学素子チップを複数個一列に配置して構成さ
れた光学装置を表す模式的平面図である。

【図６】ダイシング方法の説明図である。

【図７】従来の光学素子チップの形態を示す模式的断面
図である。

【図８】従来の光学素子チップを用いて光学装置を構成
する場合の問題点を示すための断面図である。

【図９】従来の光学素子チップの端面を退避させた場合
の問題を示すための拡大図である。

【符号の説明】

１ 光学素子チップ ２ 素子 ３ 長手方向端面 ７ 基板 ８ 銀ペースト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/78 Ｒ 8617−4Ｍ 33/00 Ｌ 7376−4Ｍ Ｈ０４Ｎ 1/028 Ｚ 8721−5Ｃ 1/036 Ａ 8721−5Ｃ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長矩形状の平面視形状を有するととも
   に、所定の厚みをもち、上面に複数の光学素子が等間隔
   に形成された光学素子チップにおいて、 長手方向両端面は、表面側から裏面側に向かうにつれて
   退避するように傾斜させられていることを特徴とする、
   光学素子チップ。
2. 【請求項２】 請求項１の光学素子チップがイメージセ
   ンサチップであり、このイメージセンサチップが複数個
   長手方向に一列につながるようにして基板上にボンディ
   ングされている、光学的読み取り装置。
3. 【請求項３】 請求項１の光学素子チップがＬＥＤアレ
   イチップであり、このＬＥＤアレイチップが複数個長手
   方向一列につながるようにして基板上にボンディングさ
   れている、光学的書き込み装置。